JP2016114612A

JP2016114612A - コンデンサの検査方法

Info

Publication number: JP2016114612A
Application number: JP2016012049A
Authority: JP
Inventors: 英彰若松; Hideaki Wakamatsu; 健至酒井; Kenji Sakai
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-01-26
Publication date: 2016-06-23

Abstract

【課題】構成がきわめて簡単でありながら、コンタクトチェック、充電チェックおよび絶縁抵抗チェックを確実に行うことができるようにする。【解決手段】充電ステップでコンデンサＣを規定電圧で充電したのち、検査ステップで、直流電源Ｅより一対のプローブＰを介してコンデンサＣに所定の直流電圧を印加した状態で、電流計１１にてコンデンサＣに流れる電流（漏れ電流）値を測定してコンデンサの良否を検査するにあたって、一対のプローブＰ間に電圧計１２を接続するとともに、直流電源Ｅにスイッチ１３を設け、スイッチ１３をオフとして電圧計１２にて測定される電圧測定値により、コンタクトチェックと充電チェックとを行い、ともに良好である場合に、スイッチ１３をオンとして絶縁抵抗チェックを行う。【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサの検査方法に関し、さらに詳しく言えば、コンデンサの絶縁抵抗を測定する際、コンタクトチェック等をも行えるようにしたコンデンサの検査技術に関するものである。

図３の等価回路に示すように、一般的なコンデンサ（キャパシタ）Ｃには、主静電容量Ｃｘと、絶縁抵抗Ｒｘと、誘電吸収因子Ｄとが並列に接続された状態で含まれている。

絶縁抵抗Ｒｘは、例えば電解質や、セラミックコンデンサ等のチップ素子におけるパッケージ内に存在する。また、誘電吸収因子Ｄは、コンデンサＣに電圧を印加したとき、その内部に発生する電界により形成される誘電分極によるもので、内部抵抗ｒと誘電分極容量Ｃｏの直列回路で表される。

コンデンサＣを被測定試料ＤＵＴとして、その絶縁抵抗Ｒｘの測定は、基本的に絶縁抵抗測定と同じく、被測定試料ＤＵＴの両端子間に直流電圧を印加し、そのとき被測定試料ＤＵＴに流れる電流（漏れ電流）を電流計にて測定することにより行われる。

ところで、被測定試料ＤＵＴに対して電圧を印加すると、その当初時には、内部抵抗ｒを介して誘電分極容量Ｃｏへの充電が行われるため、誘電分極が安定したのちに、絶縁抵抗Ｒｘの測定を行う必要がある。誘電分極が安定したのちに被測定試料ＤＵＴに流れる電流は、主として絶縁抵抗Ｒｘを流れる漏れ電流である。

そこで、図４のイメージ図に示すように、充電ステップと検査ステップとを備え、充電ステップでは、誘電分極が安定した状態となるように、被測定試料ＤＵＴを好ましく多段回にわたって規定された電圧にまで充電する（例えば、特許文献１参照）。

そして、その後の検査ステップで、図５に示す絶縁抵抗計を用い、その直流電源Ｅより一対のプローブＰ，Ｐを介して被測定試料ＤＵＴに所定の直流電圧Ｖを印加し、そのとき被測定試料ＤＵＴに流れる電流Ｉを直流電流計Ａ１にて測定するようにしている。絶縁抵抗Ｒｘは、Ｖ／Ｉにより求められ、その値が所定のしきい値よりも大きい場合は良品、しきい値よりも小さい場合は不良品と判定する。

しかしながら、被測定試料（コンデンサ）ＤＵＴに流れる電流Ｉは微小であるため、プローブのコンタクト不良、例えばプローブＰが被測定試料ＤＵＴの端子から外れている場合や、その接触部位に酸化皮膜等の電気絶縁物がある場合は、被測定試料ＤＵＴに電圧が印加されず、その結果、被測定試料ＤＵＴに流れる電流がゼロとなり、絶縁抵抗値がしきい値よりも大きいと求められるので、良品と判定されることがあり得る。

そこで、プローブＰが被測定試料ＤＵＴの端子に電気的に接触しているかどうかのコンタクトチェックを行うため、図５の二点鎖線枠に示すように、絶縁抵抗計内に交流電源ＡＣと交流電流計Ａ２からなるコンタクトチェック回路１を設けることが行われている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１０−１１５６５１号公報特開２００４−１２３３０号公報

上記のコンタクトチェック回路１によれば、交流信号は被測定試料ＤＵＴであるコンデンサ内を流れることから、交流電流計Ａ２で所定の交流電流が測定されれば接触（コンタクトＯＫ），所定の交流電流が測定されなければ非接触（コンタクトＮＧ）と判定することができる。

しかしながら、問題点として、上記のコンタクトチェック回路１では、交流電源ＡＣ，交流電圧計Ａ２およびその付属回路としての判定回路や交流信号を絶縁抵抗計内に注入するためのスイッチ回路等を必要とするため、その構成が複雑でコスト高でもある。

また、検査ステージに先立って行われる充電ステージで、被測定試料ＤＵＴに規定された電圧で充電が行われたかどうかも分からない。

したがって、本発明の課題は、構成がきわめて簡単でありながら、検査ステージにおいて、コンタクトチェックを確実に行うことができるとともに、先の充電ステージで被測定試料（コンデンサ）に規定された電圧で充電が行われたかどうかも判定できるようにすることにある。

上記した課題を解決するため、本発明は、充電ステップと検査ステップとを含み、上記充電ステップで、充電電源により被検査対象であるコンデンサに所定の直流電圧を印加して充電したのち、上記検査ステップで、直流電源より一対のプローブを介して上記コンデンサの両端子間に所定の直流電圧を印加した状態で、上記直流電源と上記一方のプローブとの間に接続されている電流計にて上記コンデンサに流れる電流値を測定して上記コンデンサの良否を検査するコンデンサの検査方法において、
上記コンデンサに印加する上記直流電源の出力電圧をオンオフするスイッチと、上記一対のプローブを介して上記コンデンサの両端子間に接続される電圧計と、上記スイッチを制御するとともに、上記電流計および上記電圧計の測定値に基づいて所定の判定を行う制御部とを備え、
上記検査ステップで、上記制御部は、上記スイッチをオフとし、そのときの上記電圧計の測定値が０Ｖである場合には、上記プローブが上記コンデンサの端子に非接触と判定し、上記電圧計の測定値が上記充電ステップで印加された電圧値に達していない場合には、充電不良と判定し、
上記電圧計の測定値が上記充電ステップで印加された電圧値にほぼ等しい場合には、上記スイッチをオンとして、上記直流電源より上記一対のプローブを介して上記コンデンサの両端子間に所定の直流電圧を印加し、そのとき上記電流計にて測定される電流値に基づいて上記コンデンサの良否を判定することを特徴としている。

本発明によれば、被検査対象であるコンデンサの両端子に接触される一対のプローブ間に電圧計が接続され、直流電源にはその出力電圧をオンオフするスイッチが設けられていることにより、まず、スイッチをオフとして、そのときの電圧計の測定値が０Ｖである場合には、プローブがコンデンサの端子に非接触と判定でき、電圧計の測定値が充電ステップで印加された電圧値に達していない場合には、充電不良と判定でき、また、電圧計の測定値が充電ステップで印加された電圧値にほぼ等しい場合には、スイッチをオンとして、直流電源より一対のプローブを介してコンデンサの両端子間に所定の直流電圧を印加し、そのとき電流計にて測定される電流値に基づいてコンデンサの良否を判定することができる。

本発明の実施形態に係るコンデンサの検査装置を示す模式的な回路図。電圧計によるコンタクトチェックで、（ａ）プローブが被測定試料に接続されている回路状態を示す模式図、（ｂ）プローブが被測定試料に対して非接続のときの回路状態を示す模式図。一般的なコンデンサの内部構造を示す等価回路図。コンデンサの充電ステージおよび検査ステージを示すイメージ図。コンタクトチェック回路を備えた従来の絶縁抵抗計（コンデンサの検査装置）を示す模式的な回路図。

次に、図１ないし図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本発明は、先の図４で説明した充電ステージと検査ステージとを含むコンデンサの検査システムに好ましく適用されるものである。

図１に示すように、この実施形態に係るコンデンサの検査装置は、先の図５で説明した従来例と同じく、基本的な構成として、所定の直流電圧を出力する直流電源Ｅと、直流電源Ｅに接続され被測定試料ＤＵＴ（コンデンサＣ）の両端子に接触可能な一対のプローブＰ（Ｐ１，Ｐ２）と、直流電源Ｅと一方のプローブＰ、この実施形態では高電位側のプローブＰ１との間に接続された電流計（直流電流計）１１とを備えている。

なお、一対のプローブＰについて、特に高電位側と低電位側とを区別する必要がない場合には、単にプローブＰと言う。また、被測定試料ＤＵＴであるコンデンサＣの内部構造については、先の図３の等価回路図を参照されたい。

本発明のコンデンサの検査装置は、上記した基本的な構成に加えて電圧計（直流電圧計）１２と、直流電源Ｅから被測定試料ＤＵＴに印加される出力（直流電圧）をオンオフするスイッチ１３と、制御部２０とを備える。

この実施形態において、電圧計１２は、電流計１１およびプローブＰ１，Ｐ２を含む直列回路に対して並列に接続されているが、別の態様として、プローブＰ１とプローブＰ２との間に接続されてもよい。

また、この実施形態において、スイッチ１３は、直流電源Ｅの正極側に設けられているが、その配置箇所は、電圧計１２の電圧検出回路以外であればよい。なお、スイッチ１３としては、リレー、半導体スイッチ、フォトモスリレー等の光半導体スイッチを使用することができる。

制御部２０は、スイッチ１３のオンオフを制御するとともに、電流計１１および電圧計１２の測定値に基づいて、プローブＰのコンタクトチェック、被測定試料ＤＵＴに対する充電の適否および被測定試料ＤＵＴの絶縁抵抗の良否等の判定を行う。制御部２０には、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）やマイクロコンピュータ等が用いられてよい。

次に、図２（ａ），（ｂ）を参照して、このコンデンサの検査装置の動作について説明するが、被測定試料ＤＵＴは、図４で説明した充電ステージで規定の電圧に充電され、こここでの説明において、その充電電圧は例えば１００Ｖであるとする。また、プローブＰ１，Ｐ２は、図示しない自動機（例えば、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に移動可能なアーム等）により、被測定試料ＤＵＴの端子に接触されるものとする。

充電ステージで充電処理された被測定試料ＤＵＴが検査ステージに運ばれ、所定のワーク載置台にセットされると、制御部２０は、図２（ａ）に示すように、スイッチ１３をオフとして、プローブＰ１，Ｐ２を被測定試料ＤＵＴの各端子に接触させ、電圧計１２による電圧測定値Ｖ（被測定試料ＤＵＴの電圧値）を観察する。

制御部２０は、その電圧測定値Ｖが０Ｖであれば、図２（ｂ）に示すように、プローブＰ１，Ｐ２のいずれか一方もしくは両方が被測定試料ＤＵＴの端子に電気的に接触していないと判定する（コンタクトチェック）。コンタクト不良の場合には、再度プロービングし直すか、もしくは当該被測定試料ＤＵＴを製品ラインから排除する。

また、上記電圧測定値Ｖが例えば７０Ｖで、１００Ｖに達していない場合には、充電不良と判定する（充電チェック）。コンタクト不良、充電不良の場合には、当該被測定試料ＤＵＴを製品ラインから排除するか、もしくは再度のプロービング、再度の充電を行う。

これに対して、上記電圧測定値がほぼ１００Ｖである場合には、プローブＰ１，Ｐ２の接触が良好かつ充電も良好であると判定し、スイッチ１３をオンとして、電流計１１による電流測定値Ｉ（被測定試料ＤＵＴの漏れ電流）を観察する（絶縁抵抗のチェック）。

上記電流測定値Ｉがあらかじめ設定されている基準値より小さい場合には、絶縁抵抗良好と判定し、上記電流測定値Ｉが基準値よりも大きい場合には、絶縁抵抗不良として、当該被測定試料ＤＵＴを製品ラインから排除する。

このように、本発明によれば、従来のコンデンサ絶縁抵抗検査回路に、電圧計とスイッチを付加するだけの簡単な回路構成により、コンタクトチェック、充電チェックおよび絶縁抵抗チェックの３機能を同一の検査ステージで一連に実行することができることから、高い信頼性をもってコンデンサの検査を行うことが可能となる。

なお、上記実施形態では、充電ステージと検査ステージとを別ステージとしているが、被測定試料ＤＵＴの容量によっては、充電ステージと検査ステージとを分けずに、検査ステージ内で、被測定試料ＤＵＴに対して充電を行い、その後に、コンタクトチェック、充電チェックおよび絶縁抵抗のチェックを行うことも可能である。

１１電流計
１２電圧計
１３スイッチ
２０制御部
Ｅ直流電源
Ｐ（Ｐ１，Ｐ２）プローブ
ＤＵＴ被測定試料（コンデンサ）

Claims

充電ステップと検査ステップとを含み、上記充電ステップで、充電電源により被検査対象であるコンデンサに所定の直流電圧を印加して充電したのち、上記検査ステップで、直流電源より一対のプローブを介して上記コンデンサの両端子間に所定の直流電圧を印加した状態で、上記直流電源と上記一方のプローブとの間に接続されている電流計にて上記コンデンサに流れる電流値を測定して上記コンデンサの良否を検査するコンデンサの検査方法において、
上記コンデンサに印加する上記直流電源の出力電圧をオンオフするスイッチと、上記一対のプローブを介して上記コンデンサの両端子間に接続される電圧計と、上記スイッチを制御するとともに、上記電流計および上記電圧計の測定値に基づいて所定の判定を行う制御部とを備え、
上記検査ステップで、上記制御部は、上記スイッチをオフとし、そのときの上記電圧計の測定値が０Ｖである場合には、上記プローブが上記コンデンサの端子に非接触と判定し、上記電圧計の測定値が上記充電ステップで印加された電圧値に達していない場合には、充電不良と判定し、
上記電圧計の測定値が上記充電ステップで印加された電圧値にほぼ等しい場合には、上記スイッチをオンとして、上記直流電源より上記一対のプローブを介して上記コンデンサの両端子間に所定の直流電圧を印加し、そのとき上記電流計にて測定される電流値に基づいて上記コンデンサの良否を判定することを特徴とするコンデンサの検査方法。