CN105319443B

CN105319443B - 电容器的绝缘电阻测定装置

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Publication number: CN105319443B
Application number: CN201510410320.9A
Authority: CN
Inventors: 久保义德; 河村教文
Original assignee: KEIHO HIGH TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: KEIHO HIGH TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2019-12-10
Anticipated expiration: 2035-07-14
Also published as: TWI647458B; KR102369138B1; KR20160008470A; CN105319443A; TW201606318A; JP6417137B2; JP2016020842A

Abstract

本发明涉及电容器的绝缘电阻测定装置。提供一种能够进行电容器的绝缘电阻的高精度且高速度的测定的绝缘电阻测定装置。一种电容器的绝缘电阻测定装置，所述绝缘电阻测定装置包含：以与测定对象的电容器的一个电极接触的方式配置的连接于恒定电压恒定电流供给电路的测定端子、以与该电容器的另一个电极接触的方式配置的测定端子、经由电阻Ri连接于该测定端子的包含运算放大器和连接于该运算放大器的反相输入端子与输出端子之间的电阻的电流电压变换电路、以及连接于该电流电压变换电路的输出侧的电压测定工具，所述绝缘电阻测定装置的特征在于，将串联且彼此相反方向地排列的一对齐纳二极管连接于电流电压变换电路的运算放大器的输出侧布线部分，将连接于地的电阻进一步与该齐纳二极管连接，并且，通过并联且彼此相反方向地配置的一对二极管来连接齐纳二极管与连接于地的电阻之间的布线部分和所述运算放大器的输入侧布线部分，进而将二极管与所述的电阻Ri并联连接。

Description

电容器的绝缘电阻测定装置

技术领域

本发明涉及电容器的绝缘电阻测定装置，特别是涉及为了高速地测定大量的微小的电容器（芯片电容器）的绝缘电阻而有效的绝缘电阻测定装置。本发明特别涉及能够装入到自动化的芯片电容器检查拣选装置中并且为了高精度且高速地测定大量的芯片电容器的绝缘电阻而有效地使用的绝缘电阻测定装置。

背景技术

伴随着便携式电话、智能电话、液晶电视、电子游戏机等小型电器的生产量的增加，装入到这样的电器中的微小的芯片电子部件的生产量显著地增加。作为代表性的芯片电子部件，存在芯片电容器（也称为芯片电容），该芯片电容器的大部分由由绝缘材料构成的主体部和主体部的相向的两端面的每一个所具备的电极形成。

近年来，响应于装入有芯片电子部件的电器的进一步的小型化和装入到电器中的芯片电子部件的个数的增加，芯片电子部件变得极其小。例如，关于芯片电容器，近年来，使用极小的尺寸（例如，被称为0402芯片的0.2mm×0.2mm×0.4mm的尺寸）的芯片电容器。这样的微小的芯片电容器通过大量生产，以几万~几十万个这样的单位生产一批。

关于装入到电器中的芯片电子部件，为了降低起因于该芯片电子部件的缺陷的电器的不合格品率，通常关于大量制造的芯片电子部件的所需性能预先进行全数检查。具体地，关于芯片电容器，针对其全数，预先进行绝缘电阻、静电容量等电特性的检查。

大量的芯片电容器等芯片电子部件的电特性的检查需要高速地进行，作为用于自动地进行该高速的检查的装置，在近年来，通常使用具备形成有许多透孔的输送圆盘（芯片电子部件临时保持板）的芯片电子部件的电特性的检查和拣选用的自动化装置（即，芯片电子部件检查拣选装置）。在该输送圆盘，通常沿着圆周以排列成三列以上的多列的状态形成有临时收容保持检查对象的芯片电子部件的许多透孔。然后，在该芯片电子部件检查拣选装置的使用时使芯片电子部件临时收容保持于处于间歇的旋转状态的输送圆盘的透孔之后，使沿着该输送圆盘的旋转路径附设的一对电极端子（检查用触头）与保持于该输送圆盘的透孔的芯片电子部件的各电极接触来测定该芯片电子部件的规定的电特性，接着，基于其测定结果来实施使芯片电子部件从输送圆盘的透孔以收容于规定的容器的方式排出来进行拣选（或分类）的作业。

即，自动化的最近的芯片电子部件的检查拣选装置能够称为包含如下部分的芯片电子部件检查拣选装置：基台、被基台以能旋转的方式轴支承的芯片电子部件输送圆盘（其中，在该芯片电子部件输送圆盘沿着圆周形成有三列以上的能够对在相向的端面的每一个具有电极的芯片电子部件进行临时收容的透孔的列）、以及沿着该输送圆盘的旋转路径依次设置的使芯片电子部件供给收容于该输送圆板的透孔的芯片电子部件供给收容部（供给收容区域）、进行芯片电子部件的电特性的检查的芯片电子部件电特性检查部（检查区域）、以及基于检查结果对检查完毕的芯片电子部件进行分类的芯片电子部件分类部（分类区域）。

作为芯片电子部件检查拣选装置的例子，能够举出专利文献1所记载的装置。即，在专利文献1中，记载了包含如下工序的连续地检查芯片电子部件的电特性的方法的改良方法：使用上述的结构的芯片电子部件检查拣选装置使检查对象的芯片电子部件以彼此接近配置的状态收容保持于输送圆盘的透孔，接着，经由触头使检查器电连接于芯片电子部件的每一个，然后，从该检查器对每一个芯片电子部件施加检查用电压，通过检查器检测由于该检查用电压的施加而在各芯片电子部件产生的电流值。

另一方面，作为电容器的绝缘电阻测定装置的例子，已知有专利文献2所记载的测定装置。即，在专利文献2中，公开了通过使用包含如下部分的绝缘电阻测定装置来测定漏电流来测定电容器（DUT）的绝缘电阻的装置：电源、连接于该电源的电流限制电路、以及与连接于该电流限制电路的测定对象的电容器（DUT）的一个电极接触的测定端子、以与连接于该测定端子的电容器（DUT）的另一个电极接触的方式配置的测定端子、连接于该测定端子的电阻Ri、连接于该电阻Ri的包含运算放大器和连接于该运算放大器的反相输入端子与输出端子之间的电阻的电流电压变换电路、以及连接于该电流电压变换电路的输出侧的电压测定工具。

在附图的图1中，将专利文献2所记载的电容器的绝缘电阻测定装置（即，通过测定电容器的漏电流来测定检查电容器的绝缘电阻的装置）的基本结构与装入到该装置中的漏电流测定电路一起示出。

在图1中，电容器的绝缘电阻测定装置是包含如下部分的装置：电源（被接地的V₁）、连接于该电源的电流限制电路（电阻R₁）、以及与连接于该电流限制电路的测定对象的电容器（DUT）的一个电极接触的测定端子（T₁）、以与连接于该测定端子的电容器（DUT）的另一个电极接触的方式配置的测定端子（T₂）、连接于该测定端子的电阻Ri、连接于该电阻Ri的包含运算放大器11和连接于该运算放大器的反相输入端子与输出端子之间的电阻12的电流电压变换电路（IV amp）、以及连接于该电流电压变换电路的输出侧的电压测定工具（V）。

即，电容器的绝缘电阻能够通过使用包含例如附图的图1所示的电路的装置首先进行电容器（DUT）的充电而接着感测在完成了电容器的充电之后流动的电流（电容器的漏电流）来测定。再有，为了测定该电容器的漏电流而需要将漏电流的电流值变换为电压值，因此，使用包含用于从该电流值变换为电压值的电流电压变换电路的通常被称为IV放大器的电路。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2014/010623A1；

专利文献2：日本特开平8–262076号公报。

发明要解决的课题

如图1所示，IV放大器是包含电流电压变换电路的放大装置，所述电流电压变换电路包含运算放大器和连接于该运算放大器的反相输入端子与输出端子之间的电阻。再有，IV放大器也有理解为还包含在其输入侧配置的电阻Ri的电流电压变换电路的情况。

根据本发明的发明人的讨论，判明了：在使用图1所示的通常的结构的绝缘电阻测定装置来进行电容器的绝缘电阻测定的情况下，存在IV放大器饱和这样的问题，由于该IV放大器的饱和而使测定所需要的时间变长。即，将具备恒定电流电路的电源装置用作为了进行电容器的充电的电源装置，由此，本来通过恒定电流的充电应该进行到电容器的满充电为止，但是，实际上，在电容器短路的情况等比设想大的电流流入到IV放大器中的情况下，发生IV放大器的虚短路（imaginary short）崩坏而不能进行其以上恒定电流的充电的现象。由于该虚短路的崩坏，IV放大器饱和，其结果是，到电容器的满充电为止的所需时间容易变长。特别是在需要高速地测定大量的电容器的绝缘电阻的情况即意图使用先前叙述的芯片电子部件检查拣选装置来进行大量的芯片电容器的绝缘电阻的测定的情况下等，到该满充电为止的所需时间变长这样的问题由于与测定效率（在每单位时间能够测定电特性的芯片电容器的个数）的降低有关联，所以在实际的芯片电容器的电特性的测定作业中成为重大的问题。

发明内容

因此，本发明的主要的课题（目的）在于，提供一种能够高速且高精度地对作为电容器特别是大量的微小尺寸的电容器的芯片电容器的绝缘电阻进行测定的绝缘电阻测定装置。

用于解决课题的方案

为了达成上述的目的，本发明人首先讨论了为了避免在使用图1所示的结构的绝缘电阻测定装置来进行电容器的绝缘电阻测定的情况下产生的IV放大器饱和现象而防止在满充电的跟前的IV放大器的虚短路的崩坏的方案。然后，其讨论的结果是，发现了：将一对齐纳二极管串联且彼此相反方向地排列并连接于装入到IV放大器中的电流电压变换电路（即，包含运算放大器和连接于该运算放大器的反相输入端子与输出端子之间的电阻的电流电压变换电路）的运算放大器的输出侧布线部分，接着，将连接于地的电阻进一步与该一对齐纳二极管连接，进而，通过并联且彼此相反方向地配置的一对二极管来连接该一对齐纳二极管与连接于地的电阻之间的布线部分和上述运算放大器的输入侧布线部分，由此，能够避免在满充电的跟前的IV放大器的电流电压电路的虚短路的崩坏。

本发明人进一步继续讨论的结果是，发现了：利用能够通过在上述的条件下装入一对齐纳二极管来避免虚短路的发生的电流电压电路，将二极管并联地配置连接于该电流电压电路的输入侧的电阻Ri，由此，能够抑制IV放大器的在满充电跟前的饱和现象的发生，实现从充电开始到满充电的连续的恒定电流下的充电操作，此外，能够缩短从充电开始到满充电的所需时间，达到了本发明。

因此，本发明首先是一种电容器的绝缘电阻测定装置，所述绝缘电阻测定装置包含：恒定电压恒定电流供给电路、以及与连接于该恒定电压恒定电流供给电路的测定对象的电容器的一个电极接触的测定端子、以与连接于该测定端子的电容器的另一个电极接触的方式配置的测定端子、连接于该测定端子的电阻Ri、连接于该电阻Ri的包含运算放大器和连接于该运算放大器的反相输入端子与输出端子之间的电阻的电流电压变换电路、以及连接于该电流电压变换电路的输出侧的电压测定工具，所述绝缘电阻测定装置的特征在于，将串联且彼此相反方向地排列的一对齐纳二极管连接于所述的电流电压变换电路的运算放大器的输出侧布线部分，将连接于地的电阻进一步与该一对齐纳二极管连接，并且，通过并联且彼此相反方向地配置的一对二极管来连接该一对齐纳二极管与连接于地的电阻之间的布线部分和所述运算放大器的输入侧布线部分，进而将二极管与所述的电阻Ri并联连接。

此外，本发明还是一种电流电压变换电路，包含运算放大器和连接于该运算放大器的反相输入端子与输出端子之间的电阻，所述电流电压变换电路的特征在于，将串联且彼此相反方向地排列的一对齐纳二极管连接于该运算放大器的输出侧布线部分，将连接于地的电阻进一步与该一对齐纳二极管连接，并且，通过并联且彼此相反方向地配置的一对二极管来连接该一对齐纳二极管与连接于地的电阻之间的布线部分和所述运算放大器的输入侧布线部分。

发明效果

通过使用本发明的电容器的绝缘电阻测定装置，从而能够实现电容器的绝缘电阻的高精度且在缩短的时间内的测定。因此，特别地在为了检查大量的芯片电容器的绝缘电阻而利用的芯片电子部件检查拣选装置中装入本发明的电容器的绝缘电阻测定装置，由此，在不使检查精度降低的情况下能够实现检查速度的提高即检查作业所需要的时间的缩短。

附图说明

图1示出在以往的电容器的绝缘电阻测定装置中使用的电容器的漏电流测量电路的例子。

图2示出在根据本发明的电容器的绝缘电阻测定装置中使用的电容器的漏电流测量电路的例子。

图3是示出使用未将二极管（D）与电阻Ri并联配置的漏电流测量电路来进行电容器的漏电流测量的情况（参考例）下的电容器的充电电压的变化的数据的图表。

图4是示出使用将二极管（D）与电阻Ri并联配置的漏电流测量电路（本发明的电容器的绝缘电阻测定装置的漏电流测量电路）来进行电容器的漏电流测量的情况（本发明的实施例）下的电容器的充电电压的变化的数据的图表。

具体实施方式

一边参照附加的图2一边说明根据本发明的电容器的绝缘电阻测定装置的结构。

图2所示的电容器的绝缘电阻装置是包含如下部分的装置：恒定电压恒定电流电源（被接地的Vc）、连接于该电源的等效输出电阻（Ro）、以及与连接于该等效输出电阻的测定对象的电容器（DUT）的一个电极接触的测定端子（T₁）、以与连接于该测定端子的电容器（DUT）的另一个电极接触的方式配置的测定端子（T₂）、连接于该测定端子的电阻Ri、与该电阻Ri并联连接的二极管（D）、电流电压变换电路（IV amp–1）、以及连接于该电流电压变换电路（IV amp–1）的输出侧的电压测定工具（V），所述电流电压变换电路（IV amp–1）是连接于电阻Ri的包含运算放大器11和连接于该运算放大器的反相输入端子与输出端子之间的电阻12而且将串联且彼此相反方向地排列的一对齐纳二极管13连接于运算放大器11的输出侧布线部分、将连接于地的电阻14进一步与该一对齐纳二极管13连接、进而通过并联且彼此相反方向地配置的一对二极管15来连接该一对齐纳二极管13与连接于地的电阻14之间的布线部分和运算放大器11的输入侧布线部分来构成的电路。再有，上述的恒定电压恒定电流电源和连接于该电源的等效输出电阻构成恒定电压恒定电流供给电路。

如从图2显而易见的那样，根据本发明的电容器的绝缘电阻测定装置与图1的以往的电容器的绝缘电阻测定装置不同之处主要在于：将串联且彼此相反方向地排列的一对齐纳二极管13连接于装入到IV放大器中的电流电压变换电路的运算放大器11的输出侧布线部分，将连接于地的电阻14进一步与该一对齐纳二极管13连接，进而通过并联且彼此相反方向地配置的一对二极管15来连接该一对齐纳二极管13与连接于地的电阻14之间的布线部分和运算放大器11的输入侧布线部分；以及将二极管（D）与电阻Ri并联地配置连接。

在本发明的电容器的绝缘电阻测定装置中采用的新的结构的电流电压变换电路中插入的一对齐纳二极管13能够防止运算放大器（运算放大器11）的输出饱和。即，当输出电压超过齐纳二极管13的击穿（breakdown）电压时，通过该齐纳二极管13进行工作（即，变为导通），从而防止运算放大器11的虚短路崩坏，由此，能够防止输出电压变高至其以上。再有，将一对齐纳二极管彼此相反方向地排列的理由是因为应对于运算放大器在正方向上即将饱和的情况和在负方向上即将饱和的情况双方。

另一方面，通过并联且彼此相反方向地配置的一对二极管（并联二极管）15来连接一对齐纳二极管13与连接于地的电阻14之间的布线部分和运算放大器11的输入侧布线部分的电路具有给齐纳二极管13的漏电流设旁路（by–pass）的功能。即，新插入的齐纳二极管虽然微小但是会产生漏电流，因此，在测定微小的电流的情况即反馈电阻高的情况下，存在来自该齐纳二极管的漏电流相对于在反馈电阻中流动的电流为不能忽视的值的情况，存在成为测定对象的电容器的漏电流的测定值的误差原因的情况。包含并联二极管15的电路进行将上述齐纳二极管13从运算放大器的一端切断并且利用从并联二极管15而连接于地的电阻使来自该齐纳二极管13的漏电流流出到地的工作。再有，在齐纳二极管13的漏电流和“从并联二极管15而连接于地的电阻”的积的电压大于并联二极管15的导通电压的情况即齐纳二极管13被击穿的情况下，齐纳二极管13变为连接于运算放大器的状态，进行维持IV放大器中的虚短路的工作。

接着，说明在本发明的电容器的绝缘电阻测定装置中以相对于电阻Ri并联连接的方式装入的二极管（D）的作用。

关于装入到电容器的绝缘电阻测定装置中的运算放大器11，只要其是示出理想的特性的元件，则理论上不需要将电阻Ri连接于运算放大器。然而，在运算放大器不是示出理想的特性的放大器的情况下，在未连接于电阻Ri的状态下，运算放大器的工作本身变得不稳定，其结果是，存在引起振荡的情况，在该情况下，不能进行正常的IV变换（电流电压变换）。因此，在实际使用的电容器的绝缘电阻测定电路中，如前述的那样在电容器（DUT）和运算放大器11之间插入电阻Ri。作为该电阻Ri，通常使用几百Ω到几kΩ左右的电阻。关于电阻Ri，其电阻值越大越稳定，但是，当该电阻值较大时，通过与电容器的静电容量C而形成时间常数（C×Ri），因此，充电时间相应地花费更多，测定时间被延长，成为为了缩短测定时间的妨碍。在本发明的电容器的绝缘电阻测定装置中，通过与该电阻Ri并联地配置连接二极管（D），从而使用二极管给电阻Ri设旁路，由此，在电容器的充电时，阻止来自电容器的漏电流流向电阻Ri，然后在充电完成时（即，漏电流在IV放大器中流动时），电阻Ri进行工作，因此，能够抑制IV放大器的振荡。

根据上述的理由，在本发明的电容器的绝缘电阻测定装置中，能够避免测定电路的不稳定化并进行测定时间的缩短化。

再有，作为与电阻Ri并联配置的二极管（D），选择导通电压比电阻Ri的两端的电压低的二极管（D），但是，通常的二极管示出0.6~0.7V的导通电压，因此，能够在未特别限定的情况下使用这样的通常的二极管（例如，PN结二极管）。

接着，示出本发明的实施例和参考例。

【实施例】

[参考例1]

在是附图的图2所示的电容器的绝缘电阻测定装置并且未使二极管（D）与电阻Ri并联配置的情况下预想的“利用恒定电流的电容器的充电操作中的充电时的电压”如下述那样表示。

Vc：从电源供给的恒定电流的电压

I：在电容器（DUT）中流动的电流

Ri：输入电阻Ri的电阻值

Ro：输出电阻Ro的电阻值。

即，恒定电流充电预想：由于输入电阻Ri和输出电阻Ro的影响，充电电压越高，充电电流越低。

接着，当利用上述的计算式来计算Vc=50V、Ro=35Ω、Ri=100Ω、I=30mA的情况下的充电电压的变化时，如下述那样计算。

因此，在Ve达到约46V之前，为30mA的恒定电流充电，但是，其以后为根据下述的式子的充电电流。

[化1]

如从上述的计算式显而易见的那样，预想：越接近满充电，充电电流越少，其结果是，充电速度降低。

[参考例2]

在图3中示出在是附图的图2所示的电容器的绝缘电阻测定装置并且未使二极管（D）与电阻Ri并联配置的情况下测量的“利用恒定电流的电容器的充电操作中的充电时的电压变化”的图表。

对该电压变化进行测量的条件如下述。

充电电压：50V、充电电流：30mA、充电时间：1秒、输入电阻：1kΩ、测量对象电容器（DUT）：10 µF。

根据图3能够确认，在未使二极管（D）与电阻Ri并联配置的情况下，恒定电流充电结束电压低，并且，在恒定电流充电结束之后，进行平缓的充电。

[实施例1]

关于在附图的图2所示的电容器的绝缘电阻测定装置（将二极管（D）与电阻Ri并联配置）中预想的“利用恒定电流的电容器的充电操作中的充电时的电压”，如下述那样计算。

Vc：从电源供给的恒定电流的电压

I：在电容器（DUT）中流动的电流

Ro：输出电阻Ro的电阻值

D：二极管的正向的电压。

接着，当利用上述的计算式来计算Vc=50V、Ro=35Ω、I=30mA、D：1.5V的情况下的充电电压的变化时，如下述那样计算。

因此，Ve当与未配置二极管的情况相比时高约1.5V。此外，预想：在达到约47.5V之前进行30mA的恒定电流充电之后的充电电流也由于输出电阻的影响变少，所以如用下述的计算式表示的那样被改善。

如从以上的说明而显而易见的那样，预想：在将二极管（D）与电阻Ri并联配置的情况下，与未并联配置二极管的情况相比，能够大幅缩短充电时间（充电完成时间）。

[实施例2]

在图4中示出在附图的图2所示的电容器的绝缘电阻测定装置（使二极管（D）与电阻Ri并联配置的情况）中测量的“利用恒定电流的电容器的充电操作中的充电时的电压变化”的图表。

对该电压变化进行测量的条件与图3的数据的测定条件相同，如下述。

充电电压：50V、充电电流：30mA、充电时间：1秒、输入电阻：1kΩ、测量对象电容器（DUT）：10µF。

根据图4能够确认，在使二极管（D）与电阻Ri并联配置的情况下，恒定电流充电结束电压比图3的情况高，并且，恒定电流充电结束后的充电电压也维持得高。

因此，能够确认：在附图的图2所示的电容器的绝缘电阻测定装置（具有使二极管（D）与电阻Ri并联配置的结构）中，与未使二极管（D）与电阻Ri并联配置的情况相比，充电完成时间被缩短。再有，当比较图3和图4时，关于充电完成时间，后者更被缩短化约16毫秒。

附图标记的说明

V₁电源

R₁电流限制电路的电阻

Vc 恒定电压恒定电流电源

Ro 等效输出电阻

T₁、T₂测定端子

DUT 测定对象的电容器

I 电流

Vd 施加于DUT两端的电压

Ri 电阻

IV amp IV放大器（电流电压放大器）

11 运算放大器

12 电阻

13 齐纳二极管

14 电阻

15 并联二极管

V 电压计。

Claims

1.一种电容器的绝缘电阻测定装置，所述绝缘电阻测定装置包含：恒定电压恒定电流供给电路、以及与连接于该恒定电压恒定电流供给电路的测定对象的电容器的一个电极接触的第一测定端子、以与连接于该测定端子的电容器的另一个电极接触的方式配置的第二测定端子、连接于第二测定端子的电阻Ri、连接于该电阻Ri的包含运算放大器和连接于该运算放大器的反相输入端子与输出端子之间的电阻的电流电压变换电路、以及连接于该电流电压变换电路的输出侧的电压测定工具，所述绝缘电阻测定装置的特征在于，将串联且彼此相反方向地排列的一对齐纳二极管连接于所述的电流电压变换电路的运算放大器的输出侧布线部分，将连接于地的电阻进一步与该一对齐纳二极管连接，并且，通过并联且彼此相反方向地配置的一对二极管来连接该一对齐纳二极管与连接于地的电阻之间的布线部分和所述运算放大器的输入侧布线部分，进而将第一二极管与所述的电阻Ri并联连接。

2.根据权利要求1所述的电容器的绝缘电阻测定装置，其中，恒定电压恒定电流供给电路包含恒定电压恒定电流电源和连接于该电源的等效输出电阻。

3.根据权利要求1或2所述的电容器的绝缘电阻测定装置，其中，电容器是芯片电容器。