JP2001050995A - 電子部品のインピーダンス測定装置 - Google Patents

電子部品のインピーダンス測定装置

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JP2001050995A JP11221995A JP22199599A JP2001050995A JP 2001050995 A JP2001050995 A JP 2001050995A JP 11221995 A JP11221995 A JP 11221995A JP 22199599 A JP22199599 A JP 22199599A JP 2001050995 A JP2001050995 A JP 2001050995A
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    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
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Abstract

(57)【要約】 【課題】測定端子の接触不良時に不良品を良品と誤判定
することを簡単な回路で防止しうる電子部品のインピー
ダンス測定装置を提供する。 【解決手段】4端子法により電子部品Rdut のインピー
ダンスを測定する装置において、電子部品Rdut の一方
の電極TH に接続される電流印加線Hcと電圧検出線H
pとが第1の抵抗器RH1を介して接続され、電子部品R
dut の他方の電極TL に接続される電流印加線Lcと電
圧検出線Lpとが第2の抵抗器RL1を介して接続され
る。第1および第2の抵抗器RH1,L1の抵抗値は電子
部品の電極と電流印加線および電圧検出線との間に生じ
る接触抵抗RHC,HP,LP,LCより十分に大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は4端子法により電子
部品のインピーダンスを測定する装置に関するものであ
る。この明細書では、説明を簡単にするためDCによる
抵抗測定を取り上げる。DCであるため、回路中に生じ
る寄生パラメータも抵抗成分のみである。AC測定では
これらはインピーダンスであり、複素数として表現され
るものであるが、DCと同様な議論が成り立つ。
【0002】
【従来の技術】従来、電子部品のインピーダンス測定を
行なうため、図1に示すような2端子法が使用されてい
る。この場合には、インピーダンスの測定値RM =V/
Iとして測定することができるが、この方法で測定され
るRM は被検体である電子部品のインピーダンスRdut
のほかに、測定ケーブル(または端子)との接触抵抗R
H,L も加算される。なお、この接触抵抗には測定ケー
ブル等がもつリード抵抗も含まれる。 RM =V/I=Rdut +RH +RL
【0003】このため、インピーダンスRdut に対して
接触抵抗RH,L が無視し得ない大きさの場合、測定誤
差となる。接触抵抗RH,L は被検体と測定端子との接
触の度に変化するため、この影響は補正等の手段では取
り除くことができない。被検体が低インピーダンスの場
合のように接触抵抗RH,L による測定誤差が問題とな
る場合には、図2に示すような4端子法が用いられる。
この方法では、測定値R M =V/I=Rdut であり、R
H,L は測定誤差要因にはならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、4端子法で
は、電圧検出線(Hp,Lp)に接触不良が発生した場
合に問題を生じる。例えば、連続的に多数の被検体を測
定している時に、図3に示すようにHpラインに接触不
良が発生したとする。この時、Hpラインに浮遊容量C
HPが存在したとすると、この浮遊容量は1個前の被検体
を測定した時の電圧に充電されていることになる。この
状態で被検体を測定すると、次式のようになる。
【0005】
【数1】
【0006】こうして求まる値は現在測定しようとして
いる被検体のものではなく、直前に正常な測定を行なっ
た被検体の影響を受けたものとなる。Hpラインに限ら
ず、Lpラインにおいても同じ理由から測定値異常を生
じる可能性がある。このように電圧検出線に接触不良が
発生した場合には、純粋な4端子法による測定値が予測
できないので、不良品が良品として流出する危険性があ
る。なお、電流印加線HcやLcが接触不良を発生した
場合には、電流Iが0になるため、測定不能となる。
【0007】また、測定器の電圧検出部には入力インピ
ーダンスRINH,INL が高いものが用いられるが、その
入力インピーダンスは無限大ではなく、さらにこれには
測定ケーブルの持つ浮遊容量のインピーダンスが並列に
入るため入力インピーダンスは低下する。このため、電
圧検出部の検出する電圧は、被検体の電圧を接触抵抗R
HP,RLPとRINH,INL で分圧したものとなり、RHP
LPが無視し得ない大きさの時に測定誤差となる。ま
た、RHP,RLPは被検体と測定ケーブルが接触する度に
変化するため、これによる測定誤差は補正等の手段では
取り除けない。さらに、AC測定においても、Hc,L
cラインとHp,Lpライン間の静電的・電磁誘導的結
合により測定値異常を発生する可能性がある。
【0008】そこで、本発明の目的は、測定端子の接触
不良時に不良品を良品と誤判定することを簡単な回路で
防止しうる電子部品のインピーダンス測定装置を提供す
ることにある。他の目的は、接触抵抗による測定誤差を
低減できる電子部品のインピーダンス測定装置を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明は、4端子法により電子部品
のインピーダンスを測定する装置において、電子部品の
一方の電極に接続される電流印加線と電圧検出線とが第
1の抵抗器を介して接続され、電子部品の他方の電極に
接続される電流印加線と電圧検出線とが第2の抵抗器を
介して接続され、上記第1および第2の抵抗器は電子部
品の電極と電流印加線および電圧検出線との間に生じる
接触抵抗より十分に大きい抵抗値を有することを特徴と
する電子部品のインピーダンス測定装置を提供する。
【0010】また、請求項3に記載の発明は、4端子法
により電子部品のインピーダンスを測定する装置におい
て、電子部品の一方の電極に接続される電流印加線と電
子部品の他方の電極に接続される電圧検出線とが第1の
抵抗器を介して接続され、電子部品の他方の電極に接続
される電流印加線と電子部品の一方の電極に接続される
電圧検出線とが第2の抵抗器を介して接続され、上記第
1および第2の抵抗器は電子部品の電極と電流印加線お
よび電圧検出線との間に生じる接触抵抗より十分に大き
い抵抗値を有することを特徴とする電子部品のインピー
ダンス測定装置を提供する。
【0011】請求項1に記載の発明は、インピーダンス
が規格値より大きいものが不良品である場合の良否判定
に有効である。すなわち、この測定装置の場合、測定端
子と電子部品との接触が良好である場合には、通常の4
端子法による測定と等価であり、測定値は電子部品のイ
ンピーダンス値となる。もし、測定端子のいずれかが電
子部品に接触しなかった場合には、接触不良を起こした
電極部での測定法が4端子法から2端子法へ変化すると
見なせる。そして、接触不良時には接触抵抗分だけ測定
値が大きくなる、換言すれば電圧検出線をプルアップす
ることで、接触不良を容易に判定でき、不良品を良品と
して流出する恐れがない。
【0012】接触不良が発生した時、どの箇所に発生し
たかを判定できるようにするのが望ましい。そこで、請
求項2のように、電子部品の一方の電極と第1の抵抗器
との間の電流印加線に第3の抵抗器を接続し、電子部品
の他方の電極と第2の抵抗器との間の電流印加線に第4
の抵抗器を接続してもよい。第3,4の抵抗器は第1,
第2の抵抗器よりも抵抗値が十分小さく、接触抵抗より
十分に大きく、かつ互いに異なる抵抗値を有するものが
よい。この場合には、第3,第4の抵抗器の抵抗値を変
えることで、どの電圧端子が接触不良となったかを判定
できる。なお、電流印加線だけでなく、電圧検出線にも
第5,第6の抵抗器を接続し、第3〜第6の抵抗器の抵
抗値をそれぞれ異ならせれば、接触不良箇所のすべての
判定が可能となる。
【0013】請求項3に記載の発明は、インピーダンス
が規格値より小さいものが不良品である場合の良否判定
に有効である。この測定装置では、測定端子のいずれか
が接触不良となった時には接触抵抗分だけ測定値が小さ
くなる、換言すれば電圧検出線をプルダウンすること
で、接触不良を容易に判定でき、不良品を良品として流
出する恐れがない。
【0014】請求項1または3に記載の発明の場合、測
定器の電圧検出部の入力インピーダンスが十分に高いこ
とが必要となる。4端子法によるAC測定を行なう場合
には、DC的には高い入力インピーダンスを持っている
測定器でも入力容量によってAC的にはインピーダンス
が低い場合がある。また、測定器の入力インピーダンス
が高くても、測定ケーブルの浮遊容量によって入力イン
ピーダンスは低下する。このような場合には、請求項4
のように測定器の入力部の前に高入力インピーダンスの
ボルテージフォロワを挿入することで、接触抵抗の影響
を少なくし、測定誤差を減らすことができる。なお、こ
のボルテージフォロワは、少なくとも電圧検出線の高電
位検出側に設ける必要があるが、必要に応じて電圧検出
線の低電位検出側にも設けてもよい。
【0015】
【発明の実施の形態】図4は本発明にかかる4端子法に
よるインピーダンス測定装置の第1実施例を示す。この
測定装置は、例えばインダクタのようにインピーダンス
値が規格値より大きいものが不良品である場合の良否判
定に用いられる。
【0016】図において、Rdut は被検体である電子部
品、TH ,TL は被検体Rdut の電極である。インピー
ダンス測定器1は電流源2(ここでは直流電流源を示し
ているが、交流電流源であってもよい)、内部抵抗3、
電流計4および電圧計5を備えている。電流源2には電
流印加線Hc,Lcを介して電流端子6,7が接続さ
れ、電圧計5には電圧検出線Hp,Lpを介して電圧端
子8,9が接続されている。電流端子6と電圧端子8は
一方の電極TH に接触し、電流端子7と電圧端子9は他
方の電極TL に接触するようになっている。
【0017】RHC,LCは電流端子6,7と電極TH
L との接触抵抗であるが、電流印加線Hc,Lcを構
成する測定ケーブル等のリード抵抗も含まれる。RHP,
LPは電圧端子8,9と電極TH ,TL との接触抵抗で
あり、電圧検出線Hp,Lpを構成する測定ケーブル等
のリード抵抗も含まれる。一方の電極TH に接続される
電流印加線Hcと電圧検出線Hpとの間には第1抵抗器
H1が接続されており、他方の電極TL に接続される電
流印加線Lcと電圧検出線Lpとの間には第2抵抗器R
L1が接続されている。これら第1および第2抵抗器R
H1,L1の抵抗値は接触抵抗RHC,LC,HP,LP
通常取りうる値(一般に10Ω以下)より十分に大きく
(例えば100kΩなど)設定されている。 RH1≫RHC,HPL1≫RLC,LP なお、ここでは測定器1の電圧検出部5の入力インピー
ダンスRINH,INL は十分大きいと仮定する。
【0018】上記測定器1の測定値RM は次式で与えら
れる。
【数2】 上記測定端子6〜9と被検体Rdut との接触が良好であ
る場合(RHC,LC, HP,LPが例えば10Ω未満)
には、通常の4端子測定と等価であり、上式の第2項と
第3項とがほぼ0となるので、 RM =V/I=Rdut となる。
【0019】また、電圧端子8,9が被検体に接触しな
かった場合、つまり電圧検出線Hp,Lpが接触不良を
起こした場合の測定値は次のようになる。 電圧端子8(Hpライン)が非接触の場合、RM =V/
I=Rdut +RHC 電圧端子9(Lpライン)が非接触の場合、RM =V/
I=Rdut +RLC 電圧端子8,9(Hp・Lpライン)が非接触の場合、 RM =V/I=Rdut +RHC+RLC となる。
【0020】上記のように、電圧検出線Hp,Lpが接
触不良を起こした場合には、電流印加線Hc,Lcによ
る2端子法による測定が行なわれたとみなすことができ
る。電圧検出線Hp,Lpに接触不良が発生した場合に
は、純粋な4端子測定では測定値が予測できなくなるの
で、不良品を良品と判定してしまう危険性がある。これ
に対し、本発明では電圧検出線をプルアップすること
で、接触不良時には接触抵抗分だけ測定値が大きくな
る。そのため、抵抗値が選別規格値より大きい製品を不
良とする選別では、不良品を良品と誤判定する危険を避
けることができる。接触抵抗を含んでなお、選別規格値
より抵抗値が小さい場合には、勿論良品として安全であ
る。
【0021】なお、電流端子6,7が被検体に接触しな
かった場合も同様に検出できる。すなわち、電流端子6
(Hcライン)が非接触の場合、 RM =V/I=Rdut +RHP 電流端子7(Lcライン)が非接触の場合、RM =V/
I=Rdut +RLPとなり、Hp,Lpラインによる2端
子法による測定が行なわれたとみなすことができる。
【0022】図5は本発明にかかる測定装置の第2実施
例を示し、図4に示す測定装置の一部を変更した例であ
る。これは、被検体の抵抗値が比較的小さい場合に、ど
ちらの電圧検出線または電流印加線が接触不良を起こし
たかを測定値から判断できるようにしたものである。
【0023】被検体Rdut の一方の電極TH と第1抵抗
器RH1との間の電流印加線Hcに第3抵抗器RH3が接続
され、他方の電極TL と第2抵抗器RL1との間の電流印
加線Lcに第4抵抗器RL3が接続されている。また、一
方の電極TH と第1抵抗器RH1との間の電圧検出線Hp
には第5抵抗器RH4が、他方の電極TL と第2抵抗器R
L1との間の電圧検出線Lpには第6抵抗器RL4が接続さ
れている。第3〜6の抵抗器RH3,L3,H4,L4
抵抗値は、第1,第2の抵抗器RH1,RL1よりも十分小
さく、接触抵抗RHC,LC,HP,LPが通常取りうる
値より十分に大きく、かつ互いに異なる値を有する。 RH1≫RH3,H4≫RHC,HPL1≫RL3,L4≫RLC,LP
【0024】例えば、Rdut が100mΩ前後で、R
HC,LC,HP,LPが通常取りうる値が1Ω未満の場
合、RH3=20Ω,L3=10Ω,H4=40Ω,L4
=80Ωとすると、各接触不良箇所によって測定値が次
のように異なる。 ・Hpラインが接触不良・・・測定値は20Ω台の値 ・Lpラインが接触不良・・・測定値は10Ω台の値 ・Hpライン,Lpラインとも接触不良・・・測定値は
30Ω台の値 ・Hcラインが接触不良・・・測定値は40Ω台の値 ・Lcラインが接触不良・・・測定値は80Ω台の値 ・Hcライン,Lcラインとも接触不良・・・測定値は
120Ω台の値 以上のように、接触不良を発生した箇所を測定値から簡
単に判断できる。
【0025】なお、図5では電流印加線Hc,Lcと電
圧検出線Hp,Lpにそれぞれ抵抗器RH3,L3,
H4,L4を接続したが、電圧検出線Hp,Lp上の抵抗
器RH4, RL4は省略可能である。なぜなら、抵抗器RH4,
L4は電流印加線Hc,Lcの接触不良を検出するも
のであるが、電圧検出線Hp,Lpが接触正常である限
り、測定誤差が生じないからである。
【0026】図6は本発明にかかるインピーダンス測定
装置の第3実施例を示し、この測定装置はインピーダン
ス値が規格値より小さいものが不良品である場合の良否
判定に用いられる。被検体Rdut の一方の電極TH に接
続される電流印加線Hcと他方の電極TL に接続される
電流印加線Lcと電圧検出線Lpとの間に第1抵抗器R
H2が接続されており、他方の電極TL に接続される電流
印加線Lcと一方の電極TH に接続される電圧検出線L
pとの間に第2抵抗器RL2が接続されている。これら第
1および第2抵抗器RH2,RL2の抵抗値は接触抵抗R
HC,LC,HP,LPが通常取りうる値(一般に10Ω
以下)より十分に大きく(例えば50kΩなど)設定さ
れている。 RH2≫RHC,HPL2≫RLC,LP
【0027】図6の測定装置の場合、電圧検知線Hp,
Lpの接触不良時の測定値RM は次のようになる。 RM =−RLC(Hpラインが非接触のとき) RM =−RHC(Lpラインが非接触のとき) RM =−Rdut −RLC−RHC(Hp・Lpラインが非接
触のとき)
【0028】このように電圧検出線Hp,Lpが接触不
良を起こした場合には、電圧検出線をプルダウンするこ
とで、測定値が小さくなる。そのため、抵抗値が選別規
格値より小さい製品を不良とする選別では、接触不良時
に不良品を良品として流出する危険を排除できる。
【0029】図7は本発明にかかるインピーダンス測定
装置の第4実施例を示し、この測定装置は図6の実施例
の変形例である。図6では接触不良時に測定値が負にな
ることがあったが、接触不良時にも測定値を正の値にし
たい場合、またはあるい決まった抵抗値付近の値とした
い場合には、図7のように抵抗器RH2,RL2に加えて、
同一の電極に接触する電流印加線と電圧検出線との間に
それぞれ抵抗器RH1,L1を接続するのが望ましい。な
お、これら抵抗器RH1,L1の抵抗値は接触抵抗RHC,
LC,HP,LPが通常取りうる値(一般に10Ω以
下)より十分に大きく(例えば100kΩなど)設定さ
れている。
【0030】上記測定装置では、電圧検出線Hp,Lp
に接触不良がある場合、電圧計Vによってこれらの抵抗
器RH1,L1,RH2,RL2で印加電圧を分圧したものを
検出することで、接触不良時の測定値にある程度の大き
さをみかけ上持たせることができる。これら抵抗値の大
きさや分圧比は被検体Rdut によって選択される。
【0031】図8は本発明にかかるインピーダンス測定
装置の第5実施例を示す。第1〜第4実施例のように、
電圧検出線のプルアップまたはダウンさせる方法を実際
に用いるには、測定器1の電圧検出部の入力インピーダ
ンスRINH,INL が十分に高いことが前提として必要で
ある。例えば、DC的には高い入力インピーダンスを有
する測定器でも入力容量によってAC的には低い場合が
あり、また測定ケーブルの浮遊容量によって入力インピ
ーダンスが低下する場合もある。このような場合、第1
〜第4実施例のように電圧検出線Hp,Lpに直列に接
触抵抗が入ると、測定誤差が拡大する。
【0032】そこで、この実施例では、測定器1の電圧
検出部(Hp,Lp)の前に高入力インピーダンスのボ
ルテージフォロワVFH,VFL を挿入し、接触抵抗によ
る測定誤差を低減したものである。ボルテージフォロワ
VFH,VFL は、被検体側からみた測定系の入力インピ
ーダンスを極めて高くし、測定器側からみた被検体の出
力インピーダンスを極めて低くする働き(インピーダン
ス変換)をする。また、ボルテージフォロワVFH,VF
L として、余分なノイズの発生を避けるため、低ノイズ
タイプのオペアンプなどを用いて構成するのが望まし
い。なお、図8は図4における実施例にボルテージフォ
ロワVFH,VFL を適用したものであるが、図5,図
6,図7の実施例にも同様に適用できる。また、ボルテ
ージフォロワVFH,VFL は電圧検出線Hp,Lpのう
ち、少なくとも高電位検出側に設けるのが効果的であ
る。
【0033】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
に記載の発明によれば、インピーダンスが規格値より大
きいものが不良品である場合の4端子法のインピーダン
ス測定において、電圧検出線の接触不良時には電圧検出
線をプルアップつまり接触抵抗分だけ測定値を大きくす
ることで、接触不良を容易に判定でき、不良品を良品と
して誤判定するのを防止できる。また、測定回路に抵抗
器を追加するだけで構成でき、格別な接触検出回路を必
要としないので、低コストで実現できるという効果があ
る。
【0034】また、請求項3に記載の発明によれば、イ
ンピーダンスが規格値より小さいものが不良品である場
合の4端子法のインピーダンス測定において、電圧検出
線の接触不良時には電圧検出線をプルダウンつまり接触
抵抗分だけ測定値を小さくすることで、接触不良を容易
に判定でき、不良品を良品として誤判定するのを防止で
きる。また、測定回路に抵抗器を追加するだけで構成で
き、格別な接触検出回路を必要としないので、低コスト
で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の2端子法によるインピーダンス測定装置
の回路図である。
【図2】従来の4端子法によるインピーダンス測定装置
の回路図である。
【図3】従来の4端子法により電圧検出線が接触不良を
発生した場合の回路図である。
【図4】本発明におけるインピーダンス測定装置の第1
実施例の回路図である。
【図5】本発明におけるインピーダンス測定装置の第2
実施例の回路図である。
【図6】本発明におけるインピーダンス測定装置の第3
実施例の回路図である。
【図7】本発明におけるインピーダンス測定装置の第4
実施例の回路図である。
【図8】本発明におけるインピーダンス測定装置の第5
実施例の回路図である。
【符号の説明】
dut 被測定用電子部品 Hp,Lp 電圧検出線 Hc,Lc 電流印加線 RHC,LC,HP,LP 接触抵抗 RH1〜RH4,L1〜RL4 抵抗器 1 測定器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成12年6月29日(2000.6.2
9)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0026
【補正方法】変更
【補正内容】
【0026】図6は本発明にかかるインピーダンス測定
装置の第3実施例を示し、この測定装置はインピーダン
ス値が規格値より小さいものが不良品である場合の良否
判定に用いられる。被検体Rdut の一方の電極TH に接
続される電流印加線Hcと他方の電極TL に接続される
電圧検出線Lpとの間に第1抵抗器RH2が接続されてお
り、他方の電極TL に接続される電流印加線Lcと一方
の電極TH に接続される電圧検出線Hpとの間に第2抵
抗器RL2が接続されている。これら第1および第2抵抗
器RH2,RL2の抵抗値は接触抵抗RHC,LC,HP,
LPが通常取りうる値(一般に10Ω以下)より十分に大
きく(例えば50kΩなど)設定されている。 RH2≫RHC,HPL2≫RLC,LP

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】4端子法により電子部品のインピーダンス
    を測定する装置において、電子部品の一方の電極に接続
    される電流印加線と電圧検出線とが第1の抵抗器を介し
    て接続され、電子部品の他方の電極に接続される電流印
    加線と電圧検出線とが第2の抵抗器を介して接続され、
    上記第1および第2の抵抗器は電子部品の電極と電流印
    加線および電圧検出線との間に生じる接触抵抗より十分
    に大きい抵抗値を有することを特徴とする電子部品のイ
    ンピーダンス測定装置。
  2. 【請求項2】上記電子部品の一方の電極と第1の抵抗器
    との間の電流印加線に第3の抵抗器が接続され、上記電
    子部品の他方の電極と第2の抵抗器との間の電流印加線
    に第4の抵抗器が接続され、上記第3,4の抵抗器は第
    1,第2の抵抗器よりも抵抗値が十分小さく、電子部品
    の電極と電流印加線および電圧検出線との間に生じる接
    触抵抗より十分に大きく、かつ互いに異なる抵抗値を有
    することを特徴とする請求項1に記載の電子部品のイン
    ピーダンス測定装置。
  3. 【請求項3】4端子法により電子部品のインピーダンス
    を測定する装置において、電子部品の一方の電極に接続
    される電流印加線と電子部品の他方の電極に接続される
    電圧検出線とが第1の抵抗器を介して接続され、電子部
    品の他方の電極に接続される電流印加線と電子部品の一
    方の電極に接続される電圧検出線とが第2の抵抗器を介
    して接続され、上記第1および第2の抵抗器は電子部品
    の電極と電流印加線および電圧検出線との間に生じる接
    触抵抗より十分に大きい抵抗値を有することを特徴とす
    る電子部品のインピーダンス測定装置。
  4. 【請求項4】上記第1,第2の抵抗器と測定器との間の
    電圧検出線であって少なくとも高電位検出側に、高入力
    インピーダンスのボルテージフォロワが挿入されている
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の
    電子部品のインピーダンス測定装置。
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