JP2009002857A - 回路素子測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特にコンタクトチェック用の専用回路を必要とすることなく、簡便な方法でエラー原因であるコンタクト異常などを検出できるようにする。
【解決手段】被測定素子ＤＵＴに電圧を印加する信号発生部１０と、被測定素子ＤＵＴに流れる電流を検出する電流検出部２０と、被測定素子ＤＵＴの両端間の電圧を測定する電圧検出部３０と、検出された電流と電圧とから所定の素子定数を算出する制御部５０とを備えている回路素子測定装置において、電圧検出部３０の検出電圧が所定の閾値以下である場合に電圧異常信号を出力する電圧判定部３１と、電流検出部２０の検出電流が所定の閾値以上の場合に電流異常信号を出力する電流判定部２１とを有し、制御部５０は、電圧異常信号と電流異常信号とに基づいて、信号発生部１０側のＨｉ側ソース端子Ｈｃもしくは電圧検出部３０側のＨｉ側センス端子Ｈｐの被測定素子ＤＵＴに対する接触状態の良否と、被測定素子ＤＵＴ自体の良否とを判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定素子が固有的に備えているインピーダンスなどの素子定数を測定する回路素子測定装置に関し、さらに詳しく言えば、簡便な方法でコンタクトチェックが行える技術に関するものである。

図３に示すように、回路素子測定装置は、その基本的な構成として、被測定素子ＤＵＴに電圧を印加する信号発生部１０と、被測定素子ＤＵＴに流れる電流を検出する電流検出部２０と、被測定素子ＤＵＴの両端の電圧を検出する電圧検出部３０とを備え、検出した電圧と電流とからインピーダンスなどの素子定数を算出し、その測定値を図示しない表示部に表示する。

この構成において、信号発生部１０および電流検出部２０が信号のソース側で、電圧検出部３０が信号のセンス側であるため、本明細書では、信号発生部１０側のコンタクトピンをＨｉ側ソース端子Ｈｃ，電流検出部２０側のコンタクトピンをＬｏ側ソース端子Ｌｃとし、電圧検出部３０側に設けられる２つのコンタクトピンのうち、Ｈｉ側のものをＨｉ側センス端子Ｈｐ，Ｌｏ側のものをＬｏ側センス端子Ｌｐとしている。なお、Ｈｉとは電位的に高い方、Ｌｏとは電位的に低い方である。

ところで、被測定素子が例えば高誘電率系の積層セラミックキャパシタなどの電圧依存性が高い素子である場合、印加電圧が適正であるかどうかを知る必要がある。

そのため、特許文献１に記載の発明では、電圧検出部３０にコンパレータ機能を有する電圧判定部３１を接続し、電圧判定部３１にて検出された電圧があらかじめ設定されている上下限値を外れているかどうかを監視し、外れている場合には電圧異常として警報部３２から警報を発するようにしている。

これによれば、電圧異常が自動的に検出され、警報などでユーザーに知らせることができるが、電圧異常の原因までは特定することができない。

例えば、被測定素子ＤＵＴの両端電圧が下限値よりも低くなる原因には、次の２つが挙げられる。（１）被測定素子ＤＵＴ自体が内部でショート状態（低インピーダンス側）になっている場合。（２）Ｈｉ側ソース端子ＨｃもしくはＨｉ側センス端子Ｈｐが接続されていない場合のコンタクト異常。

ユーザーとしては、被測定素子ＤＵＴ自体がショートを起こしている場合には不良品として排除し、コンタクト異常の場合には再測定を行いたいが、その区別がつかない点で問題がある。

この点について、特許文献２に記載の発明によれば、４端子のインピーダンス測定において、その測定を中断することなく、コンタクトチェックを行うことができる。

すなわち、特許文献２に記載の発明では、図４に示すように、信号発生部１０，電流検出部２０および電圧検出部３０を含む基本的な構成に加えて、Ｈｉ側ソース端子ＨｃとＨｉ側センス端子Ｈｐとを含むＨｉ側電流路に直流定電流を供給する第１直流定電流源４１およびその電流源の振幅（直流電圧）を測定する第１直流電圧計４２と、Ｌｏ側ソース端子ＬｃとＬｏ側センス端子Ｌｐとを含むＬｏ側電流路に直流定電流を供給する第２直流定電流源４３およびその電流源の振幅（直流電圧）を測定する第２直流電圧計４４とを備えた構成としている。

これによれば、第１直流電圧計４２または第２直流電圧計４４で、それぞれの電流路の直流電圧を測定することにより、各端子Ｈｃ，Ｌｃ，Ｌｐ，Ｌｃと被測定素子ＤＵＴ間のコンタクト異常を検出することができるが、２つの直流定電流源４１，４３および２つの直流電圧計４２，４４からなるコンタクトチェック用の専用回路を必要とするため、その分、コストが高くなる。

特開２０００−１４７０３８号公報 特開２００６−３２２８２１号公報

したがって、本発明の課題は、特にコンタクトチェック用の専用回路を必要とすることなく、簡便な方法でエラー原因であるコンタクト異常などを検出できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、第１の発明は、請求項１に記載されているように、被測定素子に電圧を印加する信号発生部と、上記被測定素子に流れる電流を検出する電流検出部と、上記被測定素子の両端間の電圧を測定する電圧検出部と、上記電流検出部にて検出された電流と上記電圧検出部にて検出された電圧とからインピーダンスなどの素子定数を算出して表示部に表示する制御部とを備えている回路素子測定装置において、上記電圧検出部にて検出された電圧が少なくとも所定の閾値以下である場合に電圧異常信号を上記制御部に出力する電圧判定部と、上記電流検出部にて検出された電流が所定の閾値以上の場合に電流異常信号を上記制御部に出力する電流判定部とを有し、上記制御部は、上記電圧異常信号と上記電流異常信号とに基づいて、上記信号発生部側のＨｉ側ソース端子もしくは上記電圧検出部側のＨｉ側センス端子の上記被測定素子に対する接触状態の良否と、上記被測定素子自体の良否とを判定することを特徴としている。

第１の発明においては、請求項２に記載されているように、上記制御部は、上記電流判定部から上記電流異常信号が出力された場合には、上記被測定素子に異常ありとしてエラー信号を上記表示部に出力し、上記電圧判定部から上記電圧異常信号が出力された場合には、上記Ｈｉ側ソース端子，上記Ｈｉ側センス端子のいずれかに接触不良ありとしてエラー信号を上記表示部に出力する。

また、第２の発明は、請求項３に記載されているように、Ｈｉ側ソース端子を介して被測定素子に電圧を印加する信号発生部と、Ｌｏ側ソース端子を介して上記被測定素子に流れる電流を検出する電流検出部と、Ｈｉ側センス端子およびＬｏ側センス端子を介して上記被測定素子の両端間の電圧を測定する電圧検出部と、上記電流検出部にて検出された電流と上記電圧検出部にて検出された電圧とからインピーダンスなどの素子定数を算出して表示部に表示する制御部とを備えている回路素子測定装置において、上記制御部は、上記被測定素子の素子定数を測定する先だって、あらかじめ良品の被測定素子から吸収された電圧値，電流値を基準にして所定の閾値を有する良品電圧範囲，良品電流範囲を設定し、実際の測定時に上記被測定素子から得られる電圧，電流のモニタ値が、上記良品電圧範囲，良品電流範囲のいずれかから外れている場合には、上記被測定素子に接触されている上記各端子のなかに、接触不良があると判定することを特徴としている。

第２の発明においては、請求項４に記載されているように、上記制御部は、上記モニタ電圧値が上記良品電圧範囲よりも低く、かつ、上記モニタ電流値が上記良品電流範囲よりも小さい場合には、上記Ｈｉ側ソース端子もしくは上記Ｌｏ側ソース端子に接触不良ありと判定する。

また、請求項５に記載されているように、上記被測定素子のインピーダンスが上記Ｌｏ側ソース端子に接続されている配線抵抗よりも低いことを条件として、上記制御部は、上記モニタ電流値が上記良品電流範囲内であるが、上記モニタ電圧値が上記良品電圧範囲から外れている場合には、上記Ｈｉ側センス端子もしくは上記Ｌｏ側センス端子に接触不良ありと判定する。

第１の発明によれば、電圧検出部にて検出された電圧が少なくとも所定の閾値以下である場合に電圧判定部から出力される電圧異常信号と、電流検出部にて検出された電流が所定の閾値以上の場合に電流判定部から出力される電流異常信号とに基づいて、信号発生部側のＨｉ側ソース端子もしくは電圧検出部側のＨｉ側センス端子の被測定素子に対する接触状態の良否と、被測定素子自体の良否とを判定することができる。

具体的には、電流判定部から電流異常信号が出力された場合には、被測定素子に異常ありと判定でき、電圧判定部から電圧異常信号が出力された場合には、Ｈｉ側ソース端子，Ｈｉ側センス端子のいずれかに接触不良ありと判定できる。

また、第２の発明によれば、制御部には、被測定素子の素子定数を測定する先だって、あらかじめ良品の被測定素子から吸収された電圧値，電流値を基準にして所定の閾値を有する良品電圧範囲，良品電流範囲が設定され、実際の測定時に上記被測定素子から得られる電圧，電流のモニタ値が、良品電圧範囲，良品電流範囲のいずれかから外れている場合には、被測定素子に接触されている各端子のなかに、接触不良があると判定することができる。

具体的には、モニタ電圧値が良品電圧範囲よりも低く、かつ、モニタ電流値が上記良品電流範囲よりも小さい場合には、Ｈｉ側ソース端子もしくはＬｏ側ソース端子に接触不良ありと判定することができる。

また、被測定素子のインピーダンスがＬｏ側ソース端子に接続されている配線抵抗よりも低いことを条件として、モニタ電流値が上記良品電流範囲内であるが、モニタ電圧値が良品電圧範囲から外れている場合には、Ｈｉ側センス端子もしくはＬｏ側センス端子に接触不良ありと判定することができる。

次に、図１，２により、本発明の第１，第２の２つの実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る回路素子測定装置を示す概略的な構成図、図２は第２実施形態に係る回路素子測定装置を示す概略的な構成図である。これらの図において、先に説明した図３，図４と同一の構成要素には同一の参照符号を用いている。

図１に示すように、第１実施形態に係る回路素子測定装置１Ａは、その基本的な構成として、Ｈｉ側ソース端子Ｈｃを介して被測定素子ＤＵＴに電圧を印加する信号発生部１０と、Ｌｏ側ソース端子Ｌｃを介して被測定素子ＤＵＴに流れる電流を検出する電流検出部２０と、Ｈｉ側センス端子ＨｐおよびＬｏ側センス端子Ｌｐを介して被測定素子ＤＵＴの両端間の電圧を測定する電圧検出部３０とを備えている。なお、Ｒｏｕｔは信号発生部１０の出力抵抗，Ｒｆは電流検出部２０の電流検出抵抗である。

電圧検出部３０には、コンパレータ機能を有する電圧判定部３１が接続されている。電圧判定部３１には、閾値として所定の上下限値が設定され、電圧検出部３０での検出電圧がその閾値からはずれた場合に電圧異常信号が出力されるが、この第１実施形態に係る回路素子測定装置１Ａは、被測定素子ＤＵＴの両端電圧が下限値よりも低くなった場合、それが（１）被測定素子ＤＵＴ自体が内部でショート状態（低インピーダンス側）になっていることによるものなのか、（２）Ｈｉ側ソース端子ＨｃもしくはＨｉ側センス端子Ｈｐが接続されていないコンタクト異常によるものなのかを判断可能とすることを課題としているため、以下の説明において、電圧判定部３１から電圧異常信号が出力されるのは、電圧検出部３０での検出電圧が下限値を下回った場合であると理解されたい。

この第１実施形態に係る回路素子測定装置１Ａにおいては、電流検出部２０にも電流判定部２１が接続される。電流判定部２１は、電流検出部２０にて検出された電流が所定の閾値以上の場合に電流異常信号（電流オーバー信号）を出力する。

電圧判定部３１から出力される電圧異常信号および電流判定部２１から出力される電流異常信号は、それがアナログ信号である場合には図示しないＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換されて制御部５０に与えられる。制御部５０には、ＣＰＵ，ＭＰＵやマイクロコンピュータなどが用いられてよい。

制御部５０は、電圧判定部３１から出力される電圧異常信号と、電流判定部２１から出力される電流異常信号とに基づいてコンタクト異常であるか、被測定素子ＤＵＴが不良品であるかを判断する。

表１に、その判断の論理表を示すが、電圧異常信号，電流異常信号がともに出力されない場合は、被測定素子ＤＵＴは正常であると判断できる。

電圧異常信号がなく、電流異常信号のみが出力された場合には、被測定素子ＤＵＴが測定レンジを外れる低インピーダンスであると判断されるので、警報部６０を動作させてユーザーに知らせる。なお、警報部は表示部と読み替えられてもよい。

また、電圧異常信号，電流異常信号がともに出力された場合には、被測定素子ＤＵＴの両端電圧が下限値を下回っており、かつ、所定の閾値（上限値）を上回る大きな電流が流れていることになるため、被測定素子ＤＵＴ自体が内部でショートを起こしていると判断して、警報部６０を動作させてユーザーに知らせる。

また、電圧異常信号のみが出力され、電流異常信号が出されない場合には、Ｈｉ側ソース端子ＨｃもしくはＨｉ側センス端子Ｈｐが被測定素子ＤＵＴに接続されていないコンタクト異常と判断できるため、警報部６０を動作させてユーザーに知らせる。

この第１実施形態に係る回路素子測定装置１Ａによれば、被測定素子ＤＵＴ不良の場合と、コンタクト異常の場合とで警報部６０の警報形態（もしくは表示部の表示形態）を変えることにより、エラー表示がなされた場合、それがコンタクト異常によるものなのか、被測定素子ＤＵＴ不良によるものなのかを識別することができる。

次に、図２により、第２実施形態に係る回路素子測定装置１Ｂについて説明する。この回路素子測定装置１Ｂは、計測対象を特に低インピーダンスの被測定素子ＤＵＴとして設計され、そのコンタクト異常をもっぱら制御部５０のソフトウェアにより検出する。

そのため、上記第１実施形態に係る回路素子測定装置１Ａから電流判定部２１と電圧判定部３１とを外した構成とし、電流検出部２０にて検出された電流と、電圧検出部３０にて検出された電圧とが、図示しないＡ／Ｄ変換器を介して制御部５０に取り込まれる。なお、図２において、ＲｈｃはＨｉ側ソース端子Ｈｃに接続されるケーブルの配線抵抗、ＲｌｃはＬｏ側ソース端子Ｌｃに接続されるケーブルの配線抵抗である。

この第２実施形態に係る回路素子測定装置１Ｂでは、まず、同測定装置１Ｂの４端子計測にて良品の被測定素子ＤＵＴから吸収した電圧値，電流値が制御部５０のメモリ５１に格納される。

この例において、表２に示すように、良品の被測定素子ＤＵＴから吸収した電圧値は０．００２Ｖ，電流値は１９．６１ｍＡである（被測定素子；１０μＦのキャパシタ，周波数１００ｋＨｚ，１Ｖ（Ｖモード），１Ωレンジ固定，ケーブル長１ｍ（発生電圧降下０．０２３Ｖ）での測定値）。

制御部５０は、上記したような電圧値，電流値を基準にして所定の閾値を有する良品電圧範囲，良品電流範囲を設定する。その閾値はユーザーにより任意に決められてよい。なお、以下の説明において、良品電圧範囲，良品電流範囲を「正常時もしくは正常値」ということがある。

実際の測定時に、制御部５０は、被測定素子ＤＵＴから測定された電圧，電流のモニタ値が、良品電圧範囲，良品電流範囲のいずれかから外れている場合には、被測定素子ＤＵＴに接触されている各端子Ｈｃ，Ｌｃ，Ｈｐ，Ｌｐのなかに、接触不良（コンタクト異常）があると判定する。

表２を参照して、まず、Ｈｉ側ソース端子Ｈｃが外れている場合には、被測定素子ＤＵＴに電圧が印加されない。そのため、測定されるモニタ電圧値は正常時よりも低い約０Ｖ、モニタ電流値は正常時よりも小さい約０Ａとなる（モニタ電圧，モニタ電流ともに異常）。

次に、Ｈｉ側センス端子Ｈｐが外れている場合には、被測定素子ＤＵＴのＨｉ側の電圧が検出されない。このとき、被測定素子ＤＵＴが高インピーダンスであれば、その被測定素子ＤＵＴから測定されるモニタ電圧は正常時よりも低い異常値を示す。一方、被測定素子ＤＵＴのインピーダンスが、ケーブルの配線抵抗Ｒｌｃよりも低い場合には、Ｌｏ側のケーブルの配線抵抗Ｒｌｃでの電圧降下分が測定されるため、測定されるモニタ電圧値は正常時よりも高い異常値を示す。測定されるモニタ電流値は正常値を示す（モニタ電圧は異常，モニタ電流は正常）。

次に、Ｌｏ側センス端子Ｌｐが外れている場合には、被測定素子ＤＵＴのＬｏ側の電圧が検出されない。このとき、被測定素子ＤＵＴが高インピーダンスであれば、その被測定素子ＤＵＴから測定されるモニタ電圧はほぼ正常値を示すが、被測定素子ＤＵＴのインピーダンスが、ケーブルの配線抵抗Ｒｌｃよりも低い場合には、Ｌｏ側の配線抵抗Ｒｌｃでの電圧降下分と被測定素子ＤＵＴの両端の電圧を合わせた電圧値が測定されるため、測定されるモニタ電圧値は正常時よりも高い異常値を示す。測定されるモニタ電流値は正常値を示す（被測定素子ＤＵＴのインピーダンスが配線抵抗Ｒｌｃよりも低いことを条件として、モニタ電圧は異常，モニタ電流は正常）。

次に、Ｌｏ側ソース端子Ｌｃが外れている場合には、被測定素子ＤＵＴに電流が流れない。そのため、測定されるモニタ電圧値は正常時よりも低い約０Ｖ、モニタ電流値は正常時よりも小さい約０Ａとなる（モニタ電圧，モニタ電流ともに異常）。

以上のことから、モニタ電圧値とモニタ電流値がともに異常の場合には、Ｈｉ側ソース端子ＨｃもしくはＬｏ側ソース端子Ｌｃに接触不良ありと判断できる。

これに対して、モニタ電圧値が異常でモニタ電流値が正常の場合には、Ｈｉ側センス端子ＨｐもしくはＬｏ側センス端子Ｌｐに接触不良ありと判断できる。

ただし、被測定素子ＤＵＴのインピーダンスが配線抵抗Ｒｌｃよりも低いことが条件とされるが、この第２実施形態に係る回路素子測定装置１Ｂが、特に低インピーダンスの被測定素子ＤＵＴ用途（例えば、キャパシタの低ＥＳＲ測定用途）であるかぎり、コンタクトチェック用の専用回路などを付加することなく、各端子Ｈｃ，Ｌｃ，Ｈｐ，Ｌｐの接触不良を検出することができる。

本発明の第１実施形態に係る回路素子測定装置を示す概略的な構成図。 本発明の第２実施形態に係る回路素子測定装置を示す概略的な構成図。 第１従来例を示す概略的な構成図。 第２従来例を示す概略的な構成図。

符号の説明

１０ 信号発生部
２０ 電流検出部
２１ 電流判定部
３０ 電圧検出部
３１ 電圧判定部
５０ 制御部
５１ メモリ
６０ 警告部
Ｈｃ Ｈｉ側ソース端子
Ｌｃ Ｌｏ側ソース端子
Ｈｐ Ｈｉ側センス端子
Ｌｐ Ｌｏ側センス端子
Ｒｈｃ，Ｒｌｃ 配線抵抗

Claims (5)

1. 被測定素子に電圧を印加する信号発生部と、上記被測定素子に流れる電流を検出する電流検出部と、上記被測定素子の両端間の電圧を測定する電圧検出部と、上記電流検出部にて検出された電流と上記電圧検出部にて検出された電圧とからインピーダンスなどの素子定数を算出して表示部に表示する制御部とを備えている回路素子測定装置において、
   上記電圧検出部にて検出された電圧が少なくとも所定の閾値以下である場合に電圧異常信号を上記制御部に出力する電圧判定部と、上記電流検出部にて検出された電流が所定の閾値以上の場合に電流異常信号を上記制御部に出力する電流判定部とを有し、
   上記制御部は、上記電圧異常信号と上記電流異常信号とに基づいて、上記信号発生部側のＨｉ側ソース端子もしくは上記電圧検出部側のＨｉ側センス端子の上記被測定素子に対する接触状態の良否と、上記被測定素子自体の良否とを判定することを特徴とする回路素子測定装置。
2. 上記制御部は、上記電流判定部から上記電流異常信号が出力された場合には、上記被測定素子に異常ありとしてエラー信号を上記表示部に出力し、上記電圧判定部から上記電圧異常信号が出力された場合には、上記Ｈｉ側ソース端子，上記Ｈｉ側センス端子のいずれかに接触不良ありとしてエラー信号を上記表示部に出力することを特徴とする請求項１に記載の回路素子測定装置。
3. Ｈｉ側ソース端子を介して被測定素子に電圧を印加する信号発生部と、Ｌｏ側ソース端子を介して上記被測定素子に流れる電流を検出する電流検出部と、Ｈｉ側センス端子およびＬｏ側センス端子を介して上記被測定素子の両端間の電圧を測定する電圧検出部と、上記電流検出部にて検出された電流と上記電圧検出部にて検出された電圧とからインピーダンスなどの素子定数を算出して表示部に表示する制御部とを備えている回路素子測定装置において、
   上記制御部は、上記被測定素子の素子定数を測定する先だって、あらかじめ良品の被測定素子から吸収された電圧値，電流値を基準にして所定の閾値を有する良品電圧範囲，良品電流範囲を設定し、
   実際の測定時に上記被測定素子から得られる電圧，電流のモニタ値が、上記良品電圧範囲，良品電流範囲のいずれかから外れている場合には、上記被測定素子に接触されている上記各端子のなかに、接触不良があると判定することを特徴とする回路素子測定装置。
4. 上記制御部は、上記モニタ電圧値が上記良品電圧範囲よりも低く、かつ、上記モニタ電流値が上記良品電流範囲よりも小さい場合には、上記Ｈｉ側ソース端子もしくは上記Ｌｏ側ソース端子Ｌｃに接触不良ありと判定することを特徴とする請求項３に記載の回路素子測定装置。
5. 上記被測定素子のインピーダンスが上記Ｌｏ側ソース端子に接続されている配線抵抗よりも低いことを条件として、上記制御部は、上記モニタ電流値が上記良品電流範囲内であるが、上記モニタ電圧値が上記良品電圧範囲から外れている場合には、上記Ｈｉ側センス端子もしくは上記Ｌｏ側センス端子に接触不良ありと判定することを特徴とする請求項３に記載の回路素子測定装置。

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