CN111487556A - 电容器检查装置及电容器检查方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够检查电容器的依赖于施加电压而产生的不良的电容器检查装置及电容器检查方法。电容器检查装置(1)是用于检查具备端子电极(101、102)的电容器(100)的电容器检查装置(1)，其包括：可变电压源(2)，使对于端子电极(101、102)间的施加电压(V)实质上以线性方式增大；电流检测部(3)，检测在端子电极(101、102)间流动的电流作为检测电流(I)；以及检查部(5)，基于施加电压(V)以线性方式增大的期间中的检测电流(I)的变化，执行判定电容器(100)是否良好的判定处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种检查电容器的电容器检查装置及电容器检查方法。
背景技术
以往，作为基本的电路元件，使用了电容器。参照图6，作为主要电容器的一例的层叠陶瓷电容器(Multi-Layer ceramic capacitor，MLCC)100包括：彼此相向的端子电极101，端子电极102、从端子电极101朝向端子电极102呈梳齿状延伸的板状的多个内部电极103、从端子电极102朝向端子电极101呈梳齿状延伸且以相对于多个内部电极103交替啮合的方式相向配置的板状的内部电极104、填充在内部电极103与内部电极104之间的电介质105。
如图7所示，将多个内部电极103、内部电极104分别置换为一片内部电极103、一片内部电极104进行说明，关于此种电容器100的静电电容C，当将内部电极103、内部电极104的面积分别设为S、将内部电极103与内部电极104的间隔设为d、将电介质105的相对介电常数设为εr、将真空介电常数设为εo，则C＝εo·εr·S/d。
近年来，要求电容器的高容量化以及小型化。为了增大电容器100的静电电容C，同时使电容器100小型化，谋求电介质105的相对介电常数εr的增大和内部电极103、内部电极104的间隔d的狭小化。
减小间隔d是使作为绝缘物的电极间的电介质105变薄。当异物混入到所述电介质105中时，电介质105变得越薄，越容易产生因异物导致的内部电极103、内部电极104的短路。当因异物而产生内部电极103、内部电极104的短路时，在电容器100内部在与原来的电流路径不同的路径中流过电流，成为短路不良。
因此，已知一种检查方法，通过在端子电极101和端子电极102之间施加恒定电压来测定漏电流，并且根据漏电流和施加电压通过欧姆定律来计算绝缘电阻，从而检查电容器100的短路故障(例如，参照非专利文献1)。
[现有技术文献]
[非专利文献]
[非专利文献1]东京电气化学(Tokyo Denki Kagaku，TDK)股份有限公司主页(https://product.tdk.com/info/ja/contact/faq/faq_detail_D/1432655789406.html)
发明内容
发明所要解决的问题
然而，作为电容器100的不良状况，可以认为是依赖于施加电压而仅在某一特定电压范围内漏电流增大的不良状况。
例如，当在内部电极103、内部电极104之间施加电压时，电介质105进行电介质极化。电介质极化的程度依赖于所施加的电压。随着以电容器100的高容量化为目的的相对介电常数εr的增大，依赖于电压的电介质极化也增大。另外，例如，由于通过施加电压注入到内部电极103、内部电极104的电荷，引力在内部电极103和内部电极104之间起作用，斥力在内部电极103和内部电极103之间以及内部电极104和内部电极104之间起作用。以此方式，对应于施加电压的物理性的力也作用于内部电极103、内部电极104。
如此，由于电容器100具有依赖于施加电压的特性，所以认为在电容器100中存在依赖于施加电压，仅在某一特定的电压范围内产生的不良状况。即使是层叠陶瓷电容器以外的电容器，由于各个电容器的结构，也认为存在依赖于施加电压的不良状况。
但是，在非专利文献1记载的检查方法中，由于施加恒定的施加电压进行检查，所以无法检查依赖于施加电压而产生的不良状况。
本发明的目的在于提供一种能够检查电容器的依赖于施加电压而产生的不良状况的电容器检查装置及电容器检查方法。
解决问题的技术手段
本发明的一例的电容器检查装置用于检查具备一对端子的电容器，包括：电压施加部，使对于所述一对端子间的施加电压实质上以线性方式增大；电流检测部，检测在所述一对端子间的流动的电流作为检测电流；以及检查部，基于所述施加电压以所述线性方式增大的期间中的所述检测电流的变化，执行判定所述电容器是否良好的判定处理。
另外，本发明的一例的电容器检查方法是用于检查具备一对端子的电容器的电容器检查方法，其包括：电压施加工序，使对于所述一对端子间的施加电压实质上以线性方式增大；电流检测工序，检测在所述一对端子间流动的电流作为检测电流；以及检查工序，基于所述施加电压以所述线性方式增大的期间中的所述检测电流的变化，执行判定所述电容器是否良好的判定处理。
发明的效果
此种构成的电容器检查装置及电容器检查方法能够检查电容器的依赖于施加电压而产生的不良状况。
附图说明
图1是表示执行本发明的一个实施方式的电容器检查方法的电容器检查装置的构成的一例的框图。
图2中的(a)～(c)是用于说明本发明的一个实施方式的电容器检查方法及电容器检查装置的运行的一例的说明图。
图3是表示图1所示的电容器检查装置的运行的一例的流程图。
图4是表示图1所示的电容器检查装置的运行的另一例的流程图。
图5是表示图1所示的电容器检查装置的构成的另一例的框图。
图6是用于说明层叠陶瓷电容器的结构的说明图。
图7是用于说明电容器的静电电容的说明图。
[符号的说明]
1：电容器检查装置
1a：电容器检查装置
2：可变电压源(电压施加部)
3：电流检测部
4：电压检测部
5、5a：检查部
100：电容器
101、102：端子电极(端子)
103、104：内部电极
105：电介质
A、A'：基准范围
B、C、D：波形
C：静电电容
d：间隔
I：检测电流
Ic：电流
K：指标
T1、T2：连接端子
t1、t2：定时
t3：期间
V：施加电压
Ve：设定电压
S：面积
S1、S2、S3、S3a、S4、S5、S6、S7、S8：步骤
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。再者，在各图中标注相同的符号的构成表示相同的构成，并且省略其说明。图1所示的电容器检查装置1具备可变电压源2(电压施加部)、电流检测部3、电压检测部4、检查部5以及连接端子T1、连接端子T2。
电容器检查装置1是进行作为检查对象的电容器100的短路检查的检查装置。电容器100例如为层叠陶瓷电容器。再者，作为检查对象的电容器不一定是层叠陶瓷电容器，也可以是其他种类的电容器。
电容器100具有大致长方体形状，在其两端部设置有一对端子电极101、端子电极102(端子)。
连接端子T1、连接端子T2是电极或探针等，通过使连接端子T1与端子电极101接触并使连接端子T2与端子电极102接触，电容器检查装置1能够检查电容器100。可变电压源2、电流检测部3以及电压检测部4经由连接端子T1、连接端子T2与电容器100电连接。
可变电压源2根据来自检查部5的控制信号，在电容器100的端子电极101、端子电极102之间施加电压。可变电压源2是所谓的电源电路，根据来自检查部5的控制信号，使施加于电容器100的施加电压V实质上以线性方式增大。
电流检测部3例如是使用分流(shunt)电阻等构成的电流检测电路。电流检测部3检测在端子电极101、端子电极102之间流动的电流作为检测电流I，并且将表示检测电流I的信号输出到检查部5。
检查部5例如使用所谓的微型计算机构成，包括执行规定的运算处理的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、暂时存储数据的随机存取存储器(Random AccessMemory，RAM)、非易失性的硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)或快闪存储器等存储装置、计时器电路、模拟数字转换器(analog to digital converter)、数字模拟转换器(digitalto analog converter)及其周边电路等。
检查部5例如通过执行存储装置所存储的规定的控制程序，来执行判定处理。在判定处理中，基于施加电压V以线性方式增大的期间中的检测电流I的变化来判定电容器100是否良好。
接着，参照图2中的(a)～(c)、图3，说明本发明的一个实施方式的电容器检查方法以及电容器检查装置1的运行。
首先，可变电压源2基于来自检查部5的控制信号，以预先设定的ΔV/Δt的斜率，使对于电容器100的施加电压V实质上以线性方式增大(步骤S1：电压施加工序)。之后，在执行步骤S1～步骤S6的期间中，即，在图2中的(a)～(c)的定时t1～t2的期间t3间，继续基于步骤S1的施加电压V的增大。
ΔV/Δt的斜率是指Δt时间内的施加电压V的变化为ΔV(V)。ΔV/Δt可以根据电容器100的特性或电容器检查装置1的响应性能适当设定。
再者，所谓实质上以线性方式是指容许由基于可变电压源2的电压控制误差等引起的与直线的偏离而视为直线的意思。
检查部5可以控制可变电压源2，以使电压增大的斜率为ΔV/Δt，也可以在从检查部5接收到电压供给开始的指示后，可变电压源2自主地使施加电压V以ΔV/Δt的斜率线性增大。
如图2中的(a)～(c)所示，当从可变电压源2开始电压供给时，在电容器100中流动电流Ic。电流Ic通过下述式(1)得到。
电流Ic＝C·ΔV/Δt (1)
其中，C是电容器100的静电电容。
在式(1)中，C、ΔV、Δt均为固定值，所以电流Ic是固定值。即，当使施加电压V以ΔV/Δt的斜率线性增大时，在正常的电容器100中流过恒定的电流Ic。
继而，电流检测部3检测检测电流I(步骤S2：电流检测工序)。
如果电容器100正常，则在期间t3间，检测电流I固定为由上述式(1)得到的电流Ic。但是，在电容器100存在具有电压依存性的不良状况时，如图2中的(b)所示的波形B那样，存在如下情况：在施加电压V的增大过程中检测电流I暂时变化，或者如图2中的(c)所示的波形C、波形D那样，检测电流I随着时间的经过或者施加电压V的增大而逐渐增加或者减少。通过检测此种检测电流I的变化，可检测出具有电压依存性的不良状况或具有时间依存性的不良状况。
因此，检查部5判定由电流检测部3所检测出的检测电流I是否在基准范围A内(步骤S3：检查工序(判定处理))。基准范围A中，对电流Ic附加了电容器100的特性偏差、基于可变电压源2的电压控制误差、基于电流检测部3的检测误差等的容许范围。作为基准范围A，例如可以使用0.9Ic～1.1Ic左右的电流范围。
当检测电流I在基准范围A以外时(步骤S3为否(NO))，检查部5判定为电容器100不良(步骤S4)，结束处理。由此，能够检测电容器100的具有电压依存性的不良。
另一方面，当检测电流I在基准范围A内时(步骤S3为是(YES))，检查部5将预先设定的设定电压Ve与施加电压V进行比较(步骤S5)。设定电压Ve被预先设定为使施加电压V的增大停止的电压。作为设定电压Ve，例如可使用电容器100的额定电压。
在施加电压V小于设定电压Ve的情况下(步骤S5中为否)，再次重复步骤S2～步骤S5的处理。另一方面，在施加电压V为设定电压Ve以上的情况下(步骤S5中为是：定时t2)，在施加电压V从0V以线性方式增大至设定电压Ve的过程中，检测电流I没有超过基准范围A的变化。因此，检查部5将电容器100判定为良品(步骤S6)。
接着，检查部5将从可变电压源2输出的施加电压V固定为设定电压Ve(步骤S7)，结束处理。
以上，根据步骤S1～步骤S7的处理，通过在期间t3向电容器100施加以线性方式变化的施加电压V，能够显现电容器100的具有电压依存性的不良状况。其结果，作为如波形B那样的检测电流I的变化，可以检测出具有电压依存性的不良状况。
另外，在期间t3间，存在产生如下不良的情况，即，如波形B般产生暂时的检测电流I的变化的不良状况，例如，如仅在电压施加的初始阶段才流动异常的漏电流那样的，依赖于电压的施加时间的不良状况。另外，存在如下情况：如波形C、波形D那样，产生随着时间的经过或施加电压V的增大，检测电流I逐渐增加或减小这样的依赖于电压施加时间或施加电压的不良状况。
即使是这种不良状况，根据步骤S1～步骤S7的处理，也能够在期间t3间如波形B那样仅是检测电流I暂时发生了变化而判定为不良。另外，如波形C、波形D那样，在检测电流I逐渐增加或减少的情况下也能够判定为不良。因此，依赖于时间的不良状况也容易检查。
再者，如图4所示，检查部5也可以在步骤S2之后，基于下述式(2)计算出指标K(步骤S8)。
指标K＝(ΔV/Δt)/I (2)
由于(ΔV/Δt)是固定值，所以若电容器100正常则指标K恒定，若检测电流I变化则指标K也变化。因此，可以使用指标K代替检测电流I来检查电容器100。
而且，代替步骤S3，检查部5也可以判定指标K是否在基准范围A'内(步骤S3a：检查工序(判定处理))。基准范围A'中，对与电流Ic对应的指标K附加了电容器100的特性偏差、基于可变电压源2的电压控制误差、基于电流检测部3的检测误差等的容许范围。作为基准范围A'，例如可以使用0.9(ΔV/Δt)/Ic～1.1(ΔV/Δt)/Ic左右的范围。
式(2)中ΔV/Δt、I的单位分别为V/s、A。因此，指标K的单位为V/s/A＝Ω/s。
因此，如步骤S8、S3a那样，当使用指标K来进行电容器100的检查时，能够基于与表示电容器100的特性的主要物理量即阻抗(Ω)近似的单位制(Ω/s)的参数，判定电容器100是否良好。
再者，例如如图5所示的电容器检查装置1a那样，也可以并联连接多个电容器100和电流检测部3的串联电路。并且，可变电压源2也可以构成为对多个电容器100和电流检测部3的串联电路并联地施加施加电压V。
而且，检查部5a可以执行如下的判定处理：通过对由各电流检测部3检测出的检测电流I分别执行图3、图4中的步骤S2～步骤S6，来判定多个电容器100是否良好。
由此，因为能够并行检查多个电容器100，所以容易缩短多个电容器100的检查时间。
假设，在使用多台图1所示的电容器检查装置1进行并联检查的情况下，需要作为检查对象的电容器100的个数的可变电压源2。另一方面，根据图5所示的电容器检查装置1a，通过单一的可变电压源2，能够并行检查多个电容器100。
即，本发明的一例的电容器检查装置是用于检查具备一对端子的电容器的电容器检查装置，其具备：电压施加部，使对于所述一对端子间的施加电压实质上以线性方式增大；电流检测部，检测在所述一对端子间流动的电流作为检测电流；以及检查部，基于所述施加电压以所述线性方式增大的期间中的所述检测电流的变化，执行判定所述电容器是否良好的判定处理。
另外，本发明的一例的电容器检查方法是用于检查具备一对端子的电容器的电容器检查方法，其包括：电压施加工序，使对于所述一对端子间的施加电压实质上以线性方式增大；电流检测工序，检测在所述一对端子间流动的电流作为检测电流；以及检查工序，基于所述施加电压以所述线性方式增大的期间中的所述检测电流的变化，执行判定所述电容器是否良好的判定处理。
根据所述构成，在使对于电容器的施加电压以线性方式增大的情况下，只要电容器正常，则流动的电流为恒定。因而，能够基于施加电压以线性方式增大的期间中的检测电流的变化来判定电容器是否良好。进而，由于扫描相对于以线性方式增大的电压而流动的电流的变化、即依赖于施加电压产生的检测电流的变化，因此能够检查依赖于电容器的施加电压产生的不良状况。
另外，优选所述检查部在所述判定处理中，在所述期间中的所述检测电流超过预先设定的基准范围而变化的情况下，将所述电容器判定为不良。
根据所述构成，在施加电压以线性方式增大的期间中，如果电容器正常，则流动的电流为恒定，因此，在期间中的检测电流相对于所述恒定电流值超过预先设定的基准范围而变化的情况下，能够将电容器判定为不良。
另外，优选所述检查部基于将所述施加电压的每单位时间的增大值除以所述检测电流而得到的指标，在所述判定处理中，在所述期间中的所述指标超过预先设定的基准范围而变化的情况下将所述电容器判定为不良。
根据这种构成，由于施加电压以线性方式增大，所以施加电压的每单位时间的增大值为恒定。另外，在施加电压以线性方式增大的期间中，如果电容器正常，则流动的电流为恒定，因此如果电容器正常，则所述期间中的检测电流也恒定。因而，如果电容器正常，则将施加电压的每单位时间的增大值除以检测电流而得到的指标也恒定。因此，如果期间中的指标相对于所述恒定的指标超过预设的基准范围而变化，则可以将电容器判定为不良。
另外，优选所述电压施加部对多个所述电容器并联施加所述施加电压，所述电容器检查装置与所述多个电容器对应地具备多个所述电流检测部，所述检查部对所述多个电容器分别执行所述判定处理。
根据所述构成，能够并行检查多个电容器，因此容易缩短多个电容器的检查时间。
Claims (5)
1.一种电容器检查装置，用于检查包括一对端子的电容器，包括：
电压施加部，使对所述一对端子间的施加电压实质上以线性方式增大；
电流检测部，检测在所述一对端子间流动的电流作为检测电流；以及
检查部，基于所述施加电压以所述线性方式增大的期间中的所述检测电流的变化，执行判定所述电容器是否良好的判定处理。
2.根据权利要求1所述的电容器检查装置，其中所述检查部在所述判定处理中，在所述期间中的所述检测电流超过预先设定的基准范围而变化的情况下，将所述电容器判定为不良。
3.根据权利要求1所述的电容器检查装置，其中所述检查部基于通过将所述施加电压的每单位时间的增大值除以所述检测电流而得到的指标，在所述判定处理中，在所述期间中的所述指标超过预先设定的基准范围而变化的情况下，将所述电容器判定为不良。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电容器检查装置，其中所述电压施加部对多个所述电容器并联施加所述施加电压，
所述电容器检查装置与所述多个电容器对应地具备多个所述电流检测部，
所述检查部对所述多个电容器分别执行所述判定处理。
5.一种电容器检查方法，用于检查具备一对端子的电容器，包括：
电压施加工序，使对于所述一对端子间的施加电压实质上以线性方式增大；
电流检测工序，检测在所述一对端子间流动的电流作为检测电流；以及
检查工序，基于所述施加电压以所述线性方式增大的期间中的所述检测电流的变化，执行判定所述电容器是否良好的判定处理。
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