JP2003257800A - コンデンサの選別方法および選別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 絶縁抵抗値を確実に測定して短時間で積層コ
ンデンサの選別を行う。 【解決手段】 選別されるべき積層コンデンサに印加さ
れる外部電圧と電流とをできる限り電圧を低くして制御
し、印加電力を５０ｍＷ以下として絶縁抵抗値を測定
し、その後、印加電力を５１ｍＷ以上にして絶縁抵抗値
を測定することにより、予め定められた基準の絶縁抵抗
値より低い絶縁抵抗値を有するものは不良品として排除
する。これにより、微小短絡等に起因する欠陥が潜在す
る積層コンデンサを予め排除し、微小短絡等の欠陥を溶
断して一時的に絶縁抵抗値を正常化させることによる不
良品の流出を無くし、確実に不良品を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、絶縁抵抗値を測
定することにより、コンデンサの良否を選別する方法お
よびそれを実施する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックコンデンサは、その製
造工程における検査工程で絶縁抵抗値、および静電容量
値が測定され、その電気的特性が保証されている。

【０００３】この絶縁抵抗値測定は、コンデンサの電極
に挟まれた誘電体層の絶縁抵抗を測定するものであり、
理想的なコンデンサであれば無限大であるが、実際のコ
ンデンサでは、少なからず電極間に電流が流れ、絶縁抵
抗値もある値を示す。この値が、規定値以上であれば良
品として扱える。しかし、誘電体層内にわずかに、不純
物の凝集、および微小な空隙等の欠陥が存在する場合に
は、絶縁抵抗値が規定値以上であった場合でも、製品へ
の搭載後に、これらの欠陥が劣化し、絶縁抵抗値が低下
して、コンデンサの搭載された製品に不具合を生じる場
合がある。つまり、製品寿命の短いものとなる。

【０００４】このため、これらも確実の除去するため、
事前にその欠陥を顕在化させるため、例えば、特開２０
００−２０８３８０号公報のように、絶縁抵抗値の測定
による選別において、定格電圧以上の高電圧でバーンイ
ンを行い、放電した後定格電圧を印加して所定時間経過
後の電極間電流値を測定して絶縁抵抗値を求める方法が
用いられていた。ところで、近年、コンデンサの大容量
化のために、コンデンサの誘電体層が５μｍ以下と薄層
化する傾向にあるが、誘電体の薄層化は内部電極間が短
絡しやすいという傾向にある。ところが、この短絡が微
少な場合、前記のような絶縁抵抗値を求める方法を用い
ると、印加する高電圧により、短絡部が焼き切れる等し
て、見かけ上、絶縁抵抗値が正常化してしまい、一時的
に良品となり、選別できなくなる問題が明らかになっ
た。

【０００５】また、この問題を解決する欠陥の選別方法
として、以下の方法が考案されている。

【０００６】すなわち、特開平８−２１３２７２に開示
されているように、コンデンサに電圧を印加して充電さ
せる時の電流波形を観測して、予め定められた波形と同
じ波形が得られるかどうかで選別する方法である。この
方法を用いた場合、電圧の印加開始時から電流波形を観
測しているので、絶縁抵抗値が正常化する現象も電流波
形から確認することができ、確実に選別することができ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の選別方
法のように、電圧充電時に電流波形を連続して観測する
ことは、大幅に時間を浪費し、少量生産であれば可能で
あっても、大量生産の場合には、機器の生産性を著しく
低下させることとなり、実際の工程への導入が困難であ
った。

【０００８】この発明の目的は、短時間に絶縁抵抗値を
確実に測定するセラミックコンデンサの選別方法、およ
びその方法を実施する選別装置に関するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、印加される
外部電圧と電流とを制御して、コンデンサ内部の欠陥部
の絶縁が一時回復しないように、印加電力を一定値以下
としてコンデンサの選別を行う。

【００１０】また、この発明は、印加電力の値を５０ｍ
Ｗ以下としてコンデンサの選別を行う。

【００１１】また、この発明は、外部電圧と電流とを制
御することにより、印加電力を５０ｍＷ以下として絶縁
抵抗値を測定し、その後、コンデンサに定格電圧以上の
電圧を印加し、印加電力が５１ｍＷ以上で絶縁抵抗値を
測定することにより、二回の絶縁抵抗値測定にて、コン
デンサの選別を行う。

【００１２】また、この発明は、コンデンサが誘電体と
内部電極とを複数積層してなり、内部電極に挟まれた誘
電体層のそれぞれが５μｍ以下である積層コンデンサに
おいても同様に前記方法で選別を行う。

【００１３】また、この発明は、電力の制限を行って絶
縁抵抗値を測定する場合の印加電圧が５Ｖ以下としてコ
ンデンサの選別を行う。

【００１４】また、この発明は、絶縁抵抗値の測定を、
静電容量値の測定前にして、コンデンサを選別する。

【００１５】また、この発明は、前述のいずれかの選別
方法を実施する手段を備えてコンデンサ選別装置を構成
する。

【００１６】

【発明の実施の形態】第１の実施形態に係るコンデンサ
の選別方法について説明する。本実施形態では、定格電
圧を超えない低電圧で、且つ供給電流を制御することで
印加電力量を制限して、積層セラミックコンデンサに電
圧を連続して印加し、所定時間後の外部電極間の電流を
測定することにより、絶縁抵抗値を算出する。

【００１７】次に、印加電力量と欠陥部の溶断との関係
を試験した結果を、図１を参照して説明する。なお、試
料として、３．３μｍ厚の誘電体層を５５０層積層して
なる、外形寸法５．７×５．０×３．２ｍｍで、定格電
圧６．３Ｖの積層セラミックコンデンサを用いた。

【００１８】図１に示すグラフは積層コンデンサの欠陥
部（内部電極同士の微小な短絡等）の電圧印加による発
熱量と、電圧印加時の絶縁抵抗値が経時して低い絶縁抵
抗値に変化するかの関係を示したものである。

【００１９】グラフの縦軸は絶縁回復率であり、これ
は、試料となる絶縁抵抗不良品に所定の電力を印加し、
印加時の絶縁抵抗値と比較して、所定時間後の試料の絶
縁抵抗値が低くなるものの数量の割合を示したものであ
る。また、横軸は発熱量で、試料となる絶縁抵抗不良品
に印加する電圧、電流を制御して得られる電力量を示し
たものである。なお、印加した電圧は、２．５Ｖであ
り、０．４ｍＡ〜２００ｍＡの範囲で電流を制御した。

【００２０】図１に示すように、発熱量すなわち供給電
力量が５１ｍＷ以上となると絶縁抵抗値が回復する（高
絶縁抵抗値から低絶縁抵抗値になる）試料が発生する。
反対に、５０ｍＷ以下であれば、再発する試料の発生は
ない。これは、供給する電力量が５０ｍＷ以下であれ
ば、潜在する微少な短絡が焼き切れて一時的に正常化す
ることがないことを示す。 次に、前述の結果を基に、
二種類の制限電力（５００ｍＷと５０ｍＷ）で管理され
た条件下で、積層コンデンサの選別を行った結果を表１
に示す。それぞれの条件では、印加電圧を変えることな
く、制限電流量を変えることにより、制限電力量が異な
る。表１中の信頼性試験とは、使用温度を超えた温度下
で、定格電圧を超えた電圧を、所定時間印加し続けた後
の初期選別における良品からの不良発生率を調べる試験
である。ここで、本実験では、前記の各条件として、温
度を１２５℃、印加電圧を４０Ｖ、印加時間を２４時間
としている。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１に示すように、制限電力を５００ｍＷ
とした場合には、信頼性試験における不良品の発生率が
０．９％ある。これは、初期の絶縁抵抗測定時に、供給
された電力によって、潜在した欠陥が溶断し、規定以上
の絶縁抵抗値を得たが、高温、高電圧下で通電したこと
により、欠陥が顕在化して絶縁抵抗値が低下したものと
考えられる。

【００２３】一方、制限電力量を５０ｍＷとした場合に
は、信頼性試験における不良品の発生はなく、初期の絶
縁抵抗測定時の不良検出率も制限電力が５００ｍＷと高
い場合と遜色ない。なお、これらの結果は内部電極間の
誘電体層（セラミックス）の厚みが３．３μｍのもので
あるが、４．５μｍや９．０μｍの厚みのものでも略同
様の結果となった。

【００２４】このように、印加電力量を低電力量に制限
することにより、確実に不良品の選別を行うことができ
る。

【００２５】また、これらの電力量管理は、内部電極間
の誘電体層（セラミックス）の厚みが１０μｍ程度の積
層セラミックコンデンサに適用できるが、誘電体層の厚
みが５μｍ以下である積層セラミックコンデンサに特に
有効である。すなわち、誘電体層の厚みが厚い場合に
は、欠陥短絡部の距離も長くなるため、欠陥短絡部自身
の抵抗値が高くなり、自ずと電流制限作用を有すること
となる。しかし、誘電体層の厚みが５μｍ以下と薄い場
合には、欠陥短絡部の距離が短くなり、これに応じて抵
抗値も低くなるため、電流量が増加してしまい、発熱し
てしまう。このため、外部回路に電流制限回路を設けて
測定することにより、欠陥短絡部の溶断を防ぐことが非
常に有効である。

【００２６】なお、電力制限値が低い場合には、印加電
圧を低くすることが望ましい。これは、電力量を制限し
ながら、印加電圧値を高電圧にすると、表２に示すよう
に、供給電流値が低くなってしまう。この状態で、測定
対象となるコンデンサに充電すると、図２に示すよう
に、充電時間が長くなり、作業効率が低下してしまう。

【００２７】表２は、１００μＦの積層セラミックコン
デンサに電力量５０ｍＷ制限をした場合の印加電圧と制
限電流値と電流制限抵抗値との関係を示している。

【００２８】

【表２】

【００２９】また、図２は、印加電圧をパラメータとし
て、電圧印加時間と絶縁抵抗値との関係を示した図であ
る。

【００３０】図２に示すように、印加電圧を５Ｖとする
と、絶縁抵抗値が飽和するまでの時間（充電時間）は１
秒以内となるが、印加電圧を１０Ｖとすると、充電時間
が２秒以上となる。このように、印加電圧を大きくする
と、電流値が小さくなり、充電時間が長くなる。よっ
て、作業時間が長くなるため、作業効率が悪化してしま
う。

【００３１】次に、第２の実施形態に係る積層コンデン
サの選別方法について説明する。

【００３２】前述の第１の実施形態では、供給電力量を
制限した状態での測定のみを行っているが、この測定の
後に、選別される積層コンデンサの定格電圧を超える高
電圧で５１ｍＡを超える電流を供給して測定する。

【００３３】このような条件のもとで行った試験結果を
表３に示す。表３は電力制限した選別を行った後に、高
電圧を印加して選別した場合と、電力制限した選別を行
わずに高電圧を印加して選別した場合での不良率の違い
を示したものである。表３内の信頼性試験の条件、およ
び信頼性試験後の絶縁抵抗値の測定方法は第１の実施形
態に示した信頼性試験と同じである。

【００３４】

【表３】

【００３５】表３に示すように、電力制限を行った場合
は、経時変化により絶縁抵抗値が低下することによる不
良は発生しない。よって、この手法を用いることによ
り、確実に不良を選別することができる。

【００３６】このような構成とすることにより、例え
ば、内部電極間に挟まれた誘電体層に導電性の不純物の
凝集など、短絡してないまでも、経時変化において短絡
をおこし、絶縁抵抗値を低下させる可能性を有するもの
を、故意的に高電圧を印加することにより検出する。こ
れにより、更に多岐の項目に亘り不良品を検出すること
ができる。

【００３７】次に、第２の実施形態に係る積層コンデン
サの選別方法について説明する。前述の第１の実施形態
では、印加電力量を制限した状態での絶縁抵抗値の測定
のみを行っているが、この測定の後に、選別される積層
コンデンサの定格電圧を超える高電圧で、５１ｍＷを超
える電力を印加して絶縁抵抗値を測定する。

【００３８】このような条件のもとで行った試験結果を
表４に示す。表４は５０ｍＷに電力を制限して選別を行
った後に、５００ｍＷの電力を印加して選別した場合
と、５０ｍＷに電力制限した選別のみの場合での不良率
の違いを示したものである。なお、表４内の信頼性試験
の条件として、温度を１２５℃、印加電圧を４０Ｖ、印
加時間を３６時間としている。また、試料として使用し
た積層コンデンサの寸法・特性は第１の実施形態と同等
のものである。

【００３９】

【表４】

【００４０】表４に示すように、５０ｍＷ以下に電力制
限した選別を行った後、５１ｍＷ以上の電力となるよう
な高電圧を印加してさらに選別した場合は、経時変化に
より絶縁抵抗値が低下することによる不良の発生はな
い。

【００４１】これは、例えば、内部電極間に挟まれた誘
電体層に導電性の不純物の凝集や微小な空隙など、経時
変化により劣化して絶縁抵抗値を低下させる可能性を有
する要因となるものを、故意的に高電圧を印加すること
により検出しているためである。

【００４２】すなわち、微小な短絡を有する不良品につ
いては電力制限した選別によって除去し、経時変化によ
って不良品となるものについては電力制限しない高電圧
の選別で行うことにより、更に多岐の項目に亘り不良品
を検出することができる。

【００４３】次に、第３の実施形態に係る積層コンデン
サの選別方法について説明する。

【００４４】コンデンサにおいては、静電容量が大きく
なるほどインピーダンスが小さくなるため、印加する電
圧が同じである場合、コンデンサ内に流れる電流は大き
くなる。一般に、μＦレベルの静電容量を有するコンデ
ンサの測定では、１ｋＨｚの周波数で１Ｖの電圧を印加
して行われる。この時のコンデンサのインピーダンスと
電流を表５に示す。

【００４５】

【表５】

【００４６】表５に示すように、大容量化すると静電容
量の測定の際に大きな電流が流れることとなる。したが
って、この電流により微小な短絡が発熱し、溶断して絶
縁抵抗が一時的に回復し、静電容量測定後の絶縁抵抗測
定で良品と判定される可能性がある。

【００４７】これに対して、第３の実施形態に係る積層
コンデンサの選別方法は、電力制限した選別の後に静電
容量測定を行うものである。

【００４８】このような順で選別を行うと、微小な短絡
を有する積層コンデンサは電力制限された選別工程で既
に検出されているため、静電容量測定工程で微小な短絡
が切断されて良品と判定されることがない。

【００４９】このような条件のもとで行った試験結果を
表６に示す。表６は、５０ｍＷに電力制限して絶縁抵抗
値で選別を行った後、１ｋＨｚの周波数で１Ｖの電圧を
印加して静電容量値で選別した場合と、１ｋＨｚの周波
数で１Ｖの電圧を印加して静電容量値で選別した後、５
０ｍＷに電力制限して絶縁抵抗値で選別を行った場合で
の不良率の違いを示したものである。なお、表６内の信
頼性試験の条件として、温度を１２５℃、印加電圧を４
０Ｖ、印加時間を２４時間としている。また、試料とし
て使用した積層コンデンサの寸法・特性は第１の実施形
態と同等のものである。

【００５０】

【表６】

【００５１】表６に示すように、静電容量値による選別
を先に行うと、静電容量値測定時の電流で微小な短絡が
溶断しているため、その後の絶縁抵抗値測定で不良品が
良品と判定されていることが明らかである。

【００５２】なお、本実施形態では、電力制限した絶縁
抵抗値による選別と、静電容量値による選別だけで説明
しているが、これに限るものではなく、例えば、第２の
実施形態のように高電圧を印加する絶縁抵抗値による選
別を組み合わせても良い。

【００５３】この場合、高誘電率系の積層コンデンサで
あれば、電力制限した絶縁抵抗値による選別・静電容量
値による選別・高電圧を印加する絶縁抵抗値による選別
の順で行うのが良い。これは、高誘電率系の積層コンデ
ンサは、定格電圧以上の高電圧が印加されると静電容量
が低下して良品と不良品との差が小さくなり、静電容量
値による選別が行いにくくなるためである。

【００５４】次に、前述の選別方法を実現する装置と選
別工程について、図３を参照して説明する。図３は、コ
ンデンサ選別装置の概要図である。図３において、１は
選別対象のコンデンサを搬送するターンテーブル、２は
ターンテーブル１にコンデンサを供給するシュート部、
３はコンデンサの静電容量および誘電正接を測定する静
電容量計、４，５はコンデンサの絶縁抵抗を測定する絶
縁抵抗計、１１〜１５は不良品をターンテーブル１上か
ら取り除く不良品排出部、２１〜２５は良品をターンテ
ーブル１上から取り出す良品排出部、３１は排出されな
かったコンデンサを排出する全排出部、４１は良品を不
良品と区別して保存する分類箱である。

【００５５】選別されるべきコンデンサは、ホッパ、ボ
ールフィーダ、リニアフィーダ（それぞれ図示せず）を
介し、一定の方向となるようにシュート部２に納められ
る。シュート部２は、ターンテーブル１上の所定の位置
にコンデンサを配置する。

【００５６】ターンテーブル１の円周上付近には、静電
容量計３、絶縁抵抗計４，５、不良品排出部１１〜１
５、良品排出部２１〜２５、全排出部３１が配置されて
いる。

【００５７】ターンテーブル１は、図３に示した矢印の
方向に、所定の回転速度でピッチ回転しており、一回転
するうちに、コンデンサの測定、選別が行われる。

【００５８】まず、ターンテーブル１により搬送された
コンデンサは、静電容量計３にて、静電容量および誘電
正接が測定される。次に、コンデンサは、絶縁抵抗計４
にて、制限電力値内の電力量で電圧が印加され、絶縁抵
抗値を測定され、その後、絶縁抵抗計５にて、制限電力
値を超える電力量で電圧が印加され、再度、絶縁抵抗値
を測定される。

【００５９】次に、前記測定が行われたコンデンサは、
不良品排出部１１〜１５に搬送され、前記測定の結果を
もとに、不良品であれば、ターンテーブル１上から排出
され、不良品排出部１１〜１５にそれぞれ配置された分
類箱４１に収容される。

【００６０】一方、前記測定の結果、良品と判定された
コンデンサは、良品排出部２１〜２５にそれぞれ配置さ
れた分類箱４１に収容される。

【００６１】なお、排出ミス等により、排出されずにタ
ーンテーブル１上に残ったコンデンサは、全排出部３１
にて、全てターンテーブル１上から取り除かれる。

【００６２】このようにして、選別されたコンデンサ
は、分類箱４１に入れられ、それぞれ次工程に送られ
る。

【００６３】

【発明の効果】この発明によれば、印加される外部電圧
と電流とを制御して、印加電力を一定値以下としてコン
デンサの選別を行うことにより、確実に、微小短絡によ
る欠陥を検出することができる。

【００６４】また、この発明によれば、印加電力の値を
５０ｍＷ以下としてコンデンサの選別を行うことによ
り、潜在する微小短絡を溶断することなく、欠陥の検出
ができ、確実に不良品の選別を行うことができる。

【００６５】また、この発明によれば、印加される外部
電圧と電流とを制御することにより、印加電力を５０ｍ
Ｗ以下として絶縁抵抗値を測定し、その後、コンデンサ
に定格電圧以上の電圧を印加し、印加電力が５１ｍＷ以
上で絶縁抵抗値を測定してコンデンサの選別を行うこと
により、潜在する微小短絡のみでなく、将来的に短絡不
良となる他の欠陥についても検出することができ、更に
確実に多岐に亘り不良を選別することができる。

【００６６】また、この発明によれば、コンデンサが誘
電体と内部電極とを複数積層してなる積層コンデンサに
おいても同様に前記の方法で選別を行うことができる。

【００６７】また、この発明によれば、各内部電極に挟
まれた誘電体層のそれぞれが５μｍ以下である積層コン
デンサに同様に前記方法で選別を行うことにより、電流
制限が有効となり、高精度に不良品の選別を行うことが
できる。

【００６８】また、この発明によれば、電力の制限を行
って絶縁抵抗値を測定する場合の印加電圧が５Ｖ以下と
してコンデンサの選別を行うことにより、コンデンサの
充電時間を短縮でき、効率良く選別することができる。

【００６９】また、この発明によれば、前述のいずれか
の選別方法を実施する手段を備えることにより、高効率
で、高精度のコンデンサの選別装置を容易に構成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】絶縁抵抗回復率と供給電力量との関係を示した
グラフ

【図２】印加電圧の違いによる印加時間と絶縁抵抗値と
の関係を示したグラフ

【図３】コンデンサ選別装置の概要図

【符号の説明】

１−ターンテーブル ２−シュート部 ３−Ｃメータ ４，５−ＩＲメータ １１〜１５−不良品排出部 ２１〜２５−良品排出部 ３１−全排出部 ４１−分類箱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G015 AA17 CA04 CA15 2G028 AA01 AA02 BB06 CG03 CG07 DH03 DH04 JP02 JP03 2G036 AA20 AA27 BB02 CA05 5E082 AA01 AB03 BB07 BC14 BC38 MM31 MM35 PP09

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンデンサに電圧を印加して絶縁抵抗値
   を測定し、絶縁抵抗値が所定値以下であるコンデンサを
   排除することにより選別を行うコンデンサの選別方法で
   あって、 前記外部電圧と電流とを制御して、コンデンサ内部の欠
   陥部の絶縁が一時回復しないように、印加電力を一定値
   以下にして選別を行うコンデンサの選別方法。
2. 【請求項２】 前記印加電力の値が５０ｍＷ以下である
   請求項１に記載のコンデンサの選別方法。
3. 【請求項３】 コンデンサに外部電圧を印加して絶縁抵
   抗値を測定し、絶縁抵抗値が所定値以下であるコンデン
   サを排除することにより選別を行うコンデンサの選別方
   法であって、 前記外部電圧と電流とを制御することにより、印加電力
   を５０ｍＷ以下として絶縁抵抗値を測定し、その後、コ
   ンデンサに定格電圧以上の電圧を印加し、印加電力が５
   １ｍＷ以上で絶縁抵抗値を測定することにより、選別を
   行うコンデンサの選別方法。
4. 【請求項４】 前記コンデンサが誘電体と内部電極とを
   複数積層してなる積層コンデンサであり、該積層コンデ
   ンサを構成する各内部電極に挟まれた誘電体層のそれぞ
   れが５μｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の
   コンデンサ選別方法。
5. 【請求項５】 前記電力の制限を行って絶縁抵抗値を測
   定する場合の印加電圧が５Ｖ以下である請求項１〜４の
   いずれかに記載のコンデンサの選別方法。
6. 【請求項６】 前記電力の制限を行う絶縁抵抗値の測定
   は、静電容量値の測定前に行う請求項１〜５のいずれか
   に記載のコンデンサの選別方法。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれかに記載の選別方
   法を実施する手段を備えたコンデンサ選別装置。