JP2008191064A

JP2008191064A - アクティブプローブを備えた電気特性検査装置

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Publication number: JP2008191064A
Application number: JP2007027566A
Authority: JP
Inventors: Takashi Uda; 隆宇田; Nobuyasu Senbon; 信安千本
Original assignee: NF Corp; Produce Co Ltd
Current assignee: NF Corp; Produce Co Ltd
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2008-08-21

Abstract

【課題】コストの上昇や、美観および信頼性の低下を招くことなく、プローブからのノイズの侵入を効果的に抑制できるアクティブプローブを備えた電気特性検査装置を提供する。
【解決手段】コンデンサ２１に所定の電圧を印加する電流制限回路１に接続され、その先端がコンデンサ２１の一方の電極に接続する第１測定端子２２Ａと、コンデンサ２１の漏れ電流を検出する漏れ電流検出回路３１と、この漏れ電流検出回路３１に接続され、その先端がコンデンサ２１の他方の電極に接続する第２測定端子２２Ｂと、を備え、測定端子２２Ａの直近に、電流制限回路１を配置すると共に、測定端子２２Ｂの直近に、漏れ電流検出回路３１を配置する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば負荷の漏れ電流や絶縁抵抗などを測定するためのアクティブプローブを備えた電気特性検査装置に関する。

この種の電流制限回路を組み込んだ漏れ電流検査装置として、例えば特許文献１には、図７に示すような回路構成が開示されている。同図において、１０１は測定用の電源、１０２は被検査体であるコンデンサであり、前記電源１０１とコンデンサ１０２の一方の電極に接触する測定端子１０３との間には、印加／放電切換器１０５と、電流制限用の抵抗器１０６を備えた電圧印加回路１０７が接続される。また、コンデンサ１０２の他方の電極に接触する別な測定端子１０８には、オペアンプ１０９と２つの抵抗器１１０，１１１とによる反転増幅回路からなる漏れ電流検出回路１１２が接続される。

上記回路構成では、コンデンサ１０２の電極の両端に、測定端子１０３，１０８をそれぞれ当接させた状態で、印加／放電切換器１０５のスイッチ接点を充電側端子１０５Ａ側に投入接続すると、電源１０１から抵抗器１０６を介してコンデンサ１０２が充電される。ここでの抵抗器１０６は、コンデンサ１０２の充電時に過度な電流が流れるのを制限するためにある。このとき測定端子１０８に発生する電圧Ｖ１は、図８に示すように、印加／放電切換器１０５の投入直後にプラス側で最大となり、以後は時間の経過と共に指数関数的に減衰してゼロに近似するが、コンデンサ１０２の漏れ電流によって完全にはゼロにならない。よって、印加／放電切換器１０５の投入後、一定時間が経過してからの電圧Ｖ１を漏れ電流検出回路１１２で増幅し、その値を測定すれば、コンデンサ１０２の漏れ電流を計測することができる。

また、漏れ電流の計測後は、印加／放電切換器１０５のスイッチ接点を放電側端子１０５Ｂ側に切換え接続すると、コンデンサ１０２に蓄えられていた電荷が抵抗器１０６を介してグランドに移動する。このとき測定端子１０８には、図８に示すように、充電時とは反対にマイナス側の電圧Ｖ１が発生し、時間の経過と共に指数関数的にゼロに近づいてゆく。やがて、コンデンサ１０２が完全に放電すると、測定端子１０８の電圧Ｖ１はゼロになる。

これとは別に、縦列と横行の区分に分けられたテストプレートの挿入孔に、上記コンデンサ１０２などのチップ部品を挿入して、個々のチップ部品の漏れ電流などを検査する装置が、例えば特許文献２に開示されている。こうした検査装置は、テストプレートの上側と下側に、多数のコンタクトピンである測定端子１０３，１０８を配設したプレートが上下動可能に配設され、各測定端子１０３，１０８をチップ部品に接触させた状態で、前記電圧印加回路１０７から所定の電圧を供給することで、各チップ部品の漏れ電流を高速で検査するようになっている。
特開平８−２６２０７６号公報特開２００６−３１３１４１号公報

しかし、上記従来技術では次のような問題が懸念される。

多数のコンデンサ１０２に対する漏れ電流を同時に検査する場合、各コンデンサ１０２毎に、図７に示すような電圧印加回路１０７と漏れ電流検出回路１１２が設けられ、各々の電圧印加回路１０７から一方の測定端子１０３と、漏れ電流検出回路１１２から他方の測定端子１０８との間の配線路は、シールドされたプローブが配設される。しかし、測定端子１０３，１０８と電圧印加回路１０７や漏れ電流検出回路１１２との間は離れていて、プローブの長さが２〜３ｍはあり、検査すべきコンデンサ１０２の数が増加すると、測定端子１０３，１０８間に接続するコンデンサ１０２がアンテナの役目を果たして、プローブから電源ノイズや外乱ノイズが容易に侵入し、正確な漏れ電流の計測結果が得られなくなる。

こうしたプローブへのノイズ侵入を低減するためには、電圧印加回路１０７や漏れ電流検出回路１１２にフィルタ回路を組み入れたり、アース線を補強するための配線引回しを別に行なったりする必要があるが、コストの上昇，美観および信頼性の低下を招く懸念を生じていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、その目的は、コストの上昇や、美観および信頼性の低下を招くことなく、プローブからのノイズの侵入を効果的に抑制できるアクティブプローブを備えた電気特性検査装置を提供することにある。

本発明の請求項１におけるアクティブプローブを備えた電気特性検査装置は、負荷に所定の電圧を印加する電圧印加回路と、前記電圧印加回路に接続され、その先端が前記負荷の一方の電極に接続する第１測定端子と、前記負荷の漏れ電流を検出する漏れ電流検出回路と、前記漏れ電流検出回路に接続され、その先端が前記負荷の他方の電極に接続する第２測定端子と、を備え、前記第１測定端子の直近に、前記電圧印加回路を配置すると共に、前記第２測定端子の直近に、前記漏れ電流検出回路を配置したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２におけるアクティブプローブを備えた電気特性検査装置は、負荷に所定の電流を供給する電流供給回路と、前記電流供給回路に接続され、その先端が前記負荷の一方の電極に接続する第１測定端子と、前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路に接続され、その先端が前記負荷の他方の電極に接続する第２測定端子と、を備え、前記第１測定端子の直近に、前記電流供給回路を配置すると共に、前記第２測定端子の直近に、前記電圧検出回路を配置したことを特徴とする。

請求項１では、電圧印加回路から負荷に電圧を供給する第１測定端子と、負荷からの検出信号を漏れ電流検出回路に伝送する第２測定端子を、何れも最短の距離にすることができ、第１測定端子および第２測定端子から侵入しようとするノイズを効果的に抑制若しくは無くすことができる。そのため、ノイズ対策としてフィルタ回路を組み入れたり、アース線を補強するための配線引回しを行なったりする特段の配慮の必要がなく、低コストで、美観および信頼性の高い装置を提供できる。

請求項２では、電流供給回路から負荷に電流を供給する第１測定端子と、負荷からの検出信号を電圧検出回路に伝送する第２測定端子を、何れも最短の距離にすることができ、第１測定端子および第２測定端子から侵入しようとするノイズを効果的に抑制若しくは無くすことができる。そのため、ノイズ対策としてフィルタ回路を組み入れたり、アース線を補強するための配線引回しを行なったりする特段の配慮の必要がなく、低コストで、美観および信頼性の高い装置を提供できる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における好ましい電流制限回路と、この電流制限回路を組み込んだ漏れ電流検査装置の一実施例を詳細に説明する。

図１は、本実施例で採用する電流制限回路１の一実施例を示すものである。同図において、２は直流電源、３は所定の電圧Ｖinが印加される負荷で、電流制限回路１は直流電源２と負荷３の間に接続される。また、５は印加／放電切換器としての切換スイッチである。電流制限回路１は、電流制御素子として設けられたＮ型のＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）素子６，７と、抵抗器８〜１１と、ＮＰＮ型トランジスタ１２，１３と、各ＩＧＢＴ素子６，７のコレクタ・エミッタ間に逆並列接続されたダイオード１４，１５と、スイッチ素子としてのフォトカプラ１６，１７からなるスイッチ回路１８と、を備えて構成される。

切換スイッチ５は、一端が常時共通端子５Ａに接続し、他端が後述する制御手段４５からの切換信号を受けて、印加側端子５Ｂと放電側端子５Ｃの何れか一方に接続する接点５Ｄを備えている。印加側端子５Ｂとアースとの間には直流電源２が接続される一方で、放電側端子５Ｃは直接アースに接続される。

切換スイッチ５の共通端子５Ａから負荷３の一端に至る電圧供給ライン間には、ＩＧＢＴ素子６，抵抗器９，抵抗器１０，ＩＧＢＴ素子７が順に挿入接続される。一方のＩＧＢＴ素子６は、そのオン時に直流電源２から負荷３への電流の流れを可能にするもので、また他方のＩＧＢＴ素子７は、そのオン時に負荷３から直流電源２への電流の流れを可能にするものである。

さらに、ＩＧＢＴ素子６のコレクタ・ゲート間には抵抗器８が接続され、またＩＧＢＴ素子７のコレクタ・ゲート間には、別な抵抗器１１が接続される。一方のトランジスタ１２は、そのベースがＩＧＢＴ素子６のエミッタと抵抗器９の接続点に接続され、コレクタがＩＧＢＴ素子６のゲートに接続され、エミッタが抵抗器９，１０の接続点に接続される。また他方のトランジスタ１３は、そのベースがＩＧＢＴ素子７のエミッタと抵抗器１０の接続点に接続され、コレクタがＩＧＢＴ素子７のゲートに接続され、エミッタが抵抗器９，１０の接続点に接続される。

したがって、前記切換スイッチ５の接点５Ｄが印加側端子５Ｂと接している状態で、抵抗器９，１０の接続点、すなわちトランジスタ１２，１３のエミッタどうしの接続点を基準として、ＩＧＢＴ素子６をオンするようなＨ（高）レベルの駆動信号が、このＩＧＢＴ素子６のゲートに供給されれば、直流電源２から、ＩＧＢＴ素子６，抵抗器９，抵抗器１０，ダイオード１５を通して、負荷３に電流が流れ、切換スイッチ５の接点５Ｄが放電側端子５Ｃと接している状態で、ＩＧＢＴ素子７をオンするようなＨレベルの駆動信号が、このＩＧＢＴ素子７のゲートに供給されれば、負荷３から、ＩＧＢＴ素子７，抵抗器１０，抵抗器９，ダイオード１４を通して、グランドに電流が流れる。

前記スイッチ回路１８は、発光素子１６Ａと受光素子１６Ｂとを組み合わせたフォトカプラ１６と、別な発光素子１７Ａと受光素子１７Ｂとを組み合わせたフォトカプラ１７とからなる。発光ダイオードからなる各発光素子１６Ａ，１７Ａは、後述する制御手段４５からの制御信号が供給される入力端子１９Ａ，１９Ｂ間に接続される。また、フォトトランジスタからなる受光素子１６Ｂ，１７Ｂのエミッタは、共にトランジスタ１２，１３のエミッタどうしの接続点に接続されると共に、受光素子１６Ｂのコレクタはトランジスタ１２のコレクタに接続され、受光素子１７Ｂのコレクタはトランジスタ１３のコレクタに接続される。

そのためここでは、制御手段４５から制御信号が与えられ、各フォトカプラ１６，１７の発光素子１６Ａ，１７Ａに電流が流れると、対応する受光素子１６Ｂ，１７Ｂがオンし、ＩＧＢＴ素子６，７のゲートがＬレベルに駆動されることによって、これらのＩＧＢＴ素子６，７が共にオフして、電流制限回路１と負荷３との間の電流の流れが遮断される。一方、制御手段４５からの制御信号が途絶えると、発光素子１６Ａ，１７Ａに電流が流れず、対応する受光素子１６Ｂ，１７Ｂはオフ状態となるので、抵抗器８，１１を通じてＩＧＢＴ素子６，７のゲートにそれぞれＨレベルの駆動信号が与えられれば、これらのＩＧＢＴ素子６，７はオンし、電流制限回路１と負荷３との間で電流の流れが可能になる。つまり、ここでの抵抗器８，１１は、スイッチ回路１８がＩＧＢＴ素子６，７から切り離されている時に、ＩＧＢＴ素子６，７をオンするための駆動信号をそのゲートに供給するゲート電圧生成素子に相当する。

前記抵抗器９，１０は、負荷３を流れる電流を検出する電流検出器として作用する。負荷３を流れる電流は、抵抗器９，１０の両端間電圧として検出されるが、この電圧が所定値以上に達すると、トランジスタ１２，１３が動作し始めて、前記電圧供給ラインに接続した各ＩＧＢＴ素子６，７のゲート電圧を低下させ、これらのＩＧＢＴ素子６，７の間に所定値以上の電流が流れないように、ＩＧＢＴ素子６，７を制御する。このように、トランジスタ１２，１３はＩＧＢＴ素子６，７のゲート電圧を調整する制御素子に相当し、またＩＧＢＴ素子６，７は、負荷３の電流を所定値以下に制限する電流制限器として作用する。

そして、切換スイッチ５の接点５Ｄが印加側端子５Ｂと接している状態で、入力端子１９Ａ，１９Ｂ間の制御信号が遮断されると、受光素子１６Ｂ，１７Ｂは何れもオフ状態となり、スイッチ回路１８が電流制限回路１から切り離される。このとき、少なくとも直流電源２から抵抗器８を通じてＩＧＢＴ素子６のゲートに駆動信号が与えられ、ＩＧＢＴ素子６がターンオンする。そのため、直流電源２から、ＩＧＢＴ素子６，抵抗器９，抵抗器１０，ダイオード１５を通して、負荷３に電流が流れる。

ここで、負荷３に電流を供給した直後や、負荷３が短絡状態にあると、当該負荷３に対して大きな電流が流れ込もうとするが、この場合は抵抗器９の両端間がトランジスタ１２を動作させ始める電圧に上昇し、それ以上の電流を負荷３に流そうとしても、ＩＧＢＴ素子６のゲート電圧を下げるように動作する。したがって、ＩＧＢＴ素子６ひいては負荷３に流れる電流は所定値以下に制限される。

また、一定時間が経過した後に、入力端子１９Ａ，１９Ｂ間に制御信号を供給すれば、今度は受光素子１６Ｂ，１７Ｂが何れもオンし、ＩＧＢＴ素子６，７は共にオフ状態となって、負荷３への電流供給は遮断される。

こうして、負荷３への検査のために負荷３を充電した後に、切換スイッチ５の接点５Ｄを放電側端子５Ｃと接触させ、再び入力端子１９Ａ，１９Ｂ間への制御信号の供給を遮断すると、受光素子１６Ｂ，１７Ｂは何れもオフ状態となり、スイッチ回路１８が電流制限回路１から切り離される。すると、今度は負荷３の両端間に発生する電圧によって、抵抗器１１を通じてＩＧＢＴ素子７のゲートに駆動信号が与えられ、このＩＧＢＴ素子７がターンオンする。そのため、負荷３から、ＩＧＢＴ素子７，抵抗器１０，抵抗器９，ダイオード１４を通して、グランドに電流が流れ、負荷３は放電する。

このとき、負荷３から電流制限回路１に大きな電流が流れ込もうとすると、抵抗器１０の両端間がトランジスタ１３を動作させ始める電圧に上昇し、それ以上の電流が電流制限回路１に流れ込もうとして、ＩＧＢＴ素子７のゲート電圧を下げるように動作する。したがって、ここでもＩＧＢＴ素子７ひいては負荷３から流れ込む電流は所定値以下に制限される。

やがて、負荷３が完全に放電した後に、入力端子１９Ａ，１９Ｂ間に制御信号を供給すれば、受光素子１６Ｂ，１７Ｂが何れもオンし、ＩＧＢＴ素子６，７は共にオフ状態となる。ここで、切換スイッチ５の接点５Ｄが印加側端子５Ｂと接するように切換わっても、入力端子１９Ａ，１９Ｂ間に制御信号が供給され続けている限り、負荷３に無条件で電流が供給されるのを防止できる。

なお、上記構成では、直流電源２の電圧に合せて抵抗器８，１１の抵抗値を適切に選択する必要があり、直流電源２の電圧が大きく変化する場合には、適切な抵抗値の選択が困難な場合もある。このような場合、抵抗器８，１１に代えて、定電流素子や定電流回路を使用することができる。

また、別な変形例として、図２に示すようにフォトカプラ１６の受光素子として太陽電池（光電素子）１６Ｃを用いたものを、前述のフォトカプラ１６，１７に代えて使用してもよい。この場合のスイッチ回路１８は、単独のフォトカプラ１６で構成され、太陽電池（光電素子）１６Ｃの一端はトランジスタ１２，１３のエミッタどうしの接続点に接続され、太陽電池（光電素子）１６Ｃの他端はトランジスタ１２，１３のコレクタに接続される。そして、入力端子１９Ａ，１９Ｂ間に制御信号が供給され、フォトカプラ１６の発光素子１６Ａに電流が流れると、太陽電池１６Ｃが電圧を発生して、ＩＧＢＴ素子６，７のゲートに駆動電圧が与えられ、これらのＩＧＢＴ素子６，７がオンする。一方、前記制御信号の供給が途絶え、フォトカプラ１６の発光素子１６Ａに電流が流れなくなると、太陽電池１６Ｃが電圧を発生しなくなり、ＩＧＢＴ素子６，７は何れもオフする。ここでは、直流電源２や負荷３ではなく、太陽電池１６ＣがＩＧＢＴ素子６，７をオンにする電源として作用するので、図１に示す抵抗器８，１１を不要にでき、またフォトカプラ１６が一つで済む利点もある。

その他、フォトカプラ１６,１７に代わり、これに類する素子、例えばフォトＭＯＳＦＥＴなどを使用することもできる。

図１や図２に回路例では、負荷３に加わる電圧が大きく変化する場合があるため、これに対応できるように、スイッチ回路１８はフォトカプラ１６，１７のような電気的に絶縁機能を有するスイッチ素子を使用しているが、図３に示す非絶縁のスイッチ素子を用いることも可能である。ここでは、スイッチ素子としてＮＰＮ型のトランジスタ６５，６６を用いており、トランジスタ６５のベースと入力端子１９Ａとの間には抵抗６７が接続され、このトランジスタ６５のコレクタがＩＧＢＴ素子６のベースに接続されると共に、トランジスタ６６のベースと入力端子１９Ａとの間には抵抗６８が接続され、このトランジスタ６６のコレクタがＩＧＢＴ素子７のベースに接続され、各トランジスタ６５，６６のエミッタがアースに接続される。

そして、入力端子１９Ａ，１９Ｂ間に制御信号が供給されると、抵抗６７，６８を通して各トランジスタ６５，６６がオンし、ＩＧＢＴ６，７がオフ状態になる一方で、前記制御信号の供給が遮断されると、トランジスタ６５，６６はオフし、スイッチ回路１８がＩＧＢＴ素子６，７から切り離されて、抵抗器８，１１を通じてＩＧＢＴ素子６，７のゲートにそれぞれ駆動信号が与えられれば、これらのＩＧＢＴ素子６，７がオンするようになる。

なお、この図３の回路例では、負荷３に加わる電圧が高いと、それに見合う高耐圧な素子や、大きな消費電力に耐えうる素子を使用する必要があるが、負荷３に加わる電圧が低く、さほど変化しない場合には効果的である。

また、ＩＧＢＴ素子６，７に代わる各種半導体制御素子（トランジスタ，ＭＯＳＦＥＴなど）を用いてもよい。

本実施例における電流制限回路１は、直流電源２から負荷３への電圧印加時と、負荷３の放電時において、前記電圧供給ラインを流れる電流の向きが逆になることから、ＩＧＢＴ素子６，７や、抵抗器８〜１１や、トランジスタ１２，１３や、ダイオード１４，１５が、何れも対を成して最小の部品数で設けられている。また、負荷３の充電時に正方向の電流が電圧供給ラインに流れるように、電流制限回路１を機能させるＩＧＢＴ素子６およびダイオード１５と、負荷３の放電時に逆方向の電流が電圧供給ラインに流れるように、電流制限回路１を機能させるＩＧＢＴ素子７およびダイオード１４が、別々に設けられており、ＩＧＢＴ素子６のゲートに駆動信号を与えた場合と、ＩＧＢＴ素子７のゲートに駆動信号を与えた場合で、負荷３の充放電動作を明確に区別することができる。

なお、電流供給ラインを流れる電流が片方向に限られる場合には、本実施例で示すような対をなす構成とする必要はなく、本実施例の半分の構成とすることができる。

図４は、図１に示す電流制限回路１を組み込んだ漏れ電流検査装置の回路図である。同図において、前述した負荷３として、ここでは縦列と横行の区分に分けられたパレット２０の挿入孔５１（図５参照）に挿入可能なチップ部品のコンデンサ２１が用いられる。電流制限回路１の出力端１Ａは、コンデンサ２１の一方の電極に接触する測定端子２２Ａに直接接続される。また、３１はコンデンサ２１の漏れ電流を検出する漏れ電流検出回路で、この漏れ電流検出回路３１の入力端３１Ａと、コンデンサ２１の他方の電極に接触する測定端子２２Ｂは直接接続される。

漏れ電流検出回路３１は、反転増幅回路４１を構成するオペアンプ３２および抵抗器３３〜３６と、各抵抗器３４〜３６とそれぞれ直列回路を成すスイッチ３７〜３９と、一つまたは複数の並列接続されたコンデンサ４０と、を備えて構成される。抵抗器３３は、電流検出回路３１の入力端３１Ａとオペアンプ３２の反転入力端子との間に接続され、このオペアンプ３２の反転入力端子と出力端子との間に、抵抗器３４とスイッチ３７，抵抗器３５とスイッチ３８，抵抗器３６とスイッチ３９の各直列回路が、並列に接続される。また、オペアンプ３２の非反転入力端子と、漏れ電流検出回路３１の出力側接地端子４３は、何れもアースに接続され、オペアンプ３２の出力端子が電流検出回路３１の検出端子４２に接続される。

そして、外部からの操作スイッチ（図示せず）により、スイッチ３７〜３９の何れかを選択的にオンすると、そのスイッチ３７〜３９と直列に接続される抵抗器３４〜３６が、オペアンプ３２の反転入力端子と出力端子との間に繋がって、その繋がった抵抗器３４〜３６と別な抵抗器３３とにより段階的に決まる増幅度で、漏れ電流検出回路３１の入力端３１Ａに発生する電圧が増幅される。この増幅した電圧はオペアンプ３２の出力端子に発生し、電流検出回路３１の検出端子４２と出力側接地端子４３との間に、コンデンサ２１の漏れ電流に相当するアナログ検出信号Ｖoutとして取り出される。

なお、上記漏れ電流検出回路３１において、抵抗器３４〜３６およびスイッチ３７〜３９の数は、実施例中のものに限定されず、一つまたは複数の使用が可能である。また、スイッチ３７〜３９を不要とし、抵抗器３４〜３６を可変抵抗で構成してもよい。実施例中における各抵抗器３４〜３６は、スイッチ３７〜３９のいずれか一つがオンされることを考慮して、各々異なる抵抗値を有しているが、スイッチ３７〜３９を複数同時にオンできれば、同じ抵抗値であっても構わない。

４５は、漏れ電流検査装置全体の動作を監視制御する制御手段であって、これはコンデンサ２１の前工程での検査結果や、前記漏れ電流検出回路３１からのアナログ検出信号Ｖoutを分析して、電流制限回路１に所定のタイミングで切換信号や制御信号を供給するものである。この制御手段４５は、例えば前記アナログ検出信号Ｖoutをデジタル検出信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器からのデジタル検出信号および前工程のコンデンサ容量検査装置からのコンデンサ容量値に相当する検査信号を受けて、スイッチ回路１８に制御信号を供給するパーソナルコンピュータなどの信号処理装置とにより構成される。

制御手段４５はソフトウェア上の機能として、コンデンサ容量検査装置からのコンデンサ容量値が、正常な所定範囲内の値でなければ、切換スイッチ５の接点５Ｄの位置に拘らず、ＩＧＢＴ６，７をオンしないようにスイッチ回路１８を制御し、不良品であるコンデンサ２１への不必要な電圧（電流）供給を回避する一方で、前記コンデンサ容量値が正常な所定範囲内の値であれば、切換スイッチ５の接点５Ｄを印加側端子５Ｂに接触させる切換信号を出力した後に、ＩＧＢＴ６をオンにしてコンデンサ２１への電圧印加を行なわせるように、スイッチ回路１８を制御する第１の判別部４６と、前記コンデンサ２１への電圧印加を行なわせた後に、漏れ電流検出回路３１から得られるアナログ検出信号Ｖoutが、一定時間を経過しても変化がなければ、その時点でアナログ検出信号Ｖoutの監視を中止して、コンデンサ２１がショート（短絡）またはオープン（開放）の何れかであるかを判断し、それ以後のコンデンサ２１への不必要な電圧供給を遮断するようにスイッチ回路１８を制御する一方で、前記アナログ検出信号Ｖoutが一定時間を経過した後に変化していれば、そのままコンデンサ２１への電圧供給を継続してアナログ検出信号Ｖoutの監視を行なうことで、コンデンサ２１の漏れ電流値を測定する第２の判別部４７と、第２の判定部４７がコンデンサ２１の漏れ電流値を測定した後に、切換スイッチ５の接点５Ｄを放電側端子５Ｃ側に当接させる切換信号を出力すると共に、ＩＧＢＴ７をオンにしてコンデンサ２１を放電させるようにスイッチ回路１８を制御する放電制御部４８と、を備えている。

次に、漏れ電流検査装置の機構的な特徴を、図５および図６に基づいて説明する。同図において、５１は平板状のパレット２０に複数形成されたコンデンサ２１の挿入孔であり、これは前述したように、縦列と横行に区画して各々形成される。また、パレット２０は、ステージＳの検査測定を行なう部位に移動し停止保持される。挿入孔５１はパレット２０の厚み方向に貫通して形成されるが、その下側に位置して、パレット２０には導電性部材からなる電極片５２が配設される。これにより、挿入孔５１の中に挿入されたコンデンサ２１は、その下面が電極片５２に当接し、挿入孔５１内に保持される。なお、５２Ａは電極片５２の略中心部に形成した空気穴で、検査後にこの空気穴５２Ａから挿入孔５１に圧縮空気を送り込むことで、各コンデンサ２１をパレット２０から排出できるようになっている。

前記パレット２０の上面に対向して、多数の測定端子２２Ａを配置した上側プレート５４が上下動可能に設けられる共に、パレット２０の下面に対向して、別な多数の測定端子２２Ｂを配置した下側プレート５６が上下動可能に設けられる。これらの測定端子２２Ａ，２２Ｂは、各挿入孔５１に対向する位置にそれぞれ設けられており、好ましくはコンデンサ２１の形状に合わせて、複数種の測定端子２２Ａ，２２Ｂの中から、特定の種類の測定端子２２Ａ，２２Ｂが選択され、それぞれプレート５４，５６に着脱できるようになっている。本実施例では、２８８個のコンデンサ２１を一度に検査するために、２８８個の挿入孔５１がパレット２０に設けられており、これに対応して２８８個の対をなす測定端子２２Ａ，２２Ｂが、プレート５４，５６にそれぞれ取付けられている。

パレット２０の上側において、６１は前述した電流制限回路１の各素子が搭載される配線基板で、ここでは、測定端子２２Ａと同数の電流制限回路１が実装される。ニードルピンとしての測定端子２２Ａは、上側プレート５４を貫通して、各電流制限回路１と直接接続される。また配線基板６１は、上側プレート５４の上面に取付けられる。

また、パレット２０の下側において、７１は前述した漏れ電流検出回路３１の各素子が搭載される配線基板で、ここでは、測定端子２２Ｂと同数の漏れ電流検出回路３１が実装される。ニードルピンとしての測定端子２２Ｂは、下側プレート５６を貫通して、各漏れ電流検出回路３１と直接接続される。また配線基板７１は、下側プレート５６の下面に取付けられる。

なお、コンデンサ２１との接触の際に測定端子２２Ａ，２２Ｂに力が掛かる場合には、配線基板６１，７１の他に、各測定端子２２Ａ，２２Ｂを保持するためのプレート５４，５６が必要となるが、測定端子２２Ａ，２２Ｂに力が掛からない場合には、図５においてプレート５４，５６を不要にできる。但し、プレート５４，５６を設けていると、検査対象となるコンデンサ２１の形状に応じて、異なる長さや径の測定端子２２Ａ，２２Ｂを簡単に着脱できる利点がある。

図４において、電流制限回路１と、測定端子２２Ａ，２２Ｂと、漏れ電流検出回路３１は、検査すべきコンデンサ２１と同じ数だけ用意されているが、直流電源２と切換スイッチ５は複数の電流制限回路１に共通して設けられている。また、制御手段４５は、検査すべきコンデンサ２１毎にその機能が設けられていて、各スイッチ回路１８のフォトカプラ１６に、前記制御信号が個別に供給されるようになっているが、切換スイッチ５への切換信号の出力は、漏れ電流の検査を開始する時点と、前記第２の判別部４７の全てが、対応するコンデンサ２１のショート／オープンの判定若しくは漏れ電流値の測定を終了した時点で、切換わるようになっている。

ここで注目すべき点は、測定端子２２Ａの直上に、コンデンサ２１に所定の電圧を印加する電圧印加回路としての電流制限回路１を配置し、別な測定端子２２Ｂの直下に、コンデンサ２１の一定時間経過後における充放電電圧から、コンデンサ２１の漏れ電流を計測する漏れ電流検出回路３１を配置したことにある。すなわち各々の電流制限回路１は、対向する測定端子２２Ａの垂直線上に位置して、配線基板６１に縦列と横行に区画して配置され、また漏れ電流検出回路３１も、対向する測定端子２２Ｂの垂直線上に位置して、配線基板７１に縦列と横行に区画して配置される。また、このような配置を、配線基板６１，７１の限られた表面上で容易に可能にするために、図１に示す電流制限回路１の少なくとも主回路部（ＩＧＢＴ素子６，７、抵抗器８〜１１、トランジスタ１２，１３、ダイオード１４，１５）をワンパッケージの集積素子８１で構成し、漏れ電流検出回路３１もその全体をワンパッケージの集積素子８２で構成する。集積素子８１は、電流制限回路１の出力端１Ａに相当する接続部を含み、また集積素子８２は、漏れ電流検出回路３１の入力端３１Ａに相当する接続部を含んでいる。こうすることで、測定端子２２Ａの基端を、測定端子２２Ａの直上で電流制限回路１に接続できると共に、測定端子２２Ｂの基端も、測定端子２２Ｂの直下で漏れ電流検出回路３１に接続でき、それによりインピーダンス変換をプローブである測定端子２２Ａ，２２Ｂの側に持たせたアクティブプローブとしての機能を発揮できる。

なお、別な変形例として、パレット２０の上側に測定端子２２Ｂと漏れ電流検出回路３１を配置し、パレット２０の下側に測定端子２２Ａと電流制限回路１を配置してもよい。

次に、上記構成についてその作用を説明する。コンデンサ２１の漏れ電流を検査する場合には、予め前工程で、パレット２０の各挿入孔５１に、検査対象となるコンデンサ２１を一つずつ挿入したものを、ステージＳの検査測定を行なう部位に移動させる。各測定端子２２Ａ，２２Ｂに対応する位置に、パレット２０の挿入孔５１が移動したことを位置センサ（図示せず）などで検出すると、制御手段４５は、モータなどを含む駆動機構を利用して、上側プレート５４と下側プレート５６を、何れもパレット２０に近づく方向に移動させる。

漏れ電流を検査する工程では、予め制御手段４５からの切換信号により、切換スイッチ５の接点５Ｄが印加側端子５Ｂと接しているが、測定端子２２Ａ，２２Ｂがコンデンサ２１の電極に接触するまでは、入力端子１９Ａ，１９Ｂ間に制御信号が供給されているので、フォトトランジスタ１６，１７が何れもオンし、ＩＧＢＴ素子６，７のゲート電位は、トランジスタ１２，１３のエミッタ電位と等しくなる。そのため、ＩＧＢＴ素子６，７はいずれもオフ状態となり、直流電源２から電流制限回路１を通して無条件で各コンデンサ２１に電流が流れ込むのを、フォトカプラ１６のスイッチ機能により防止することができる。

やがて、測定端子２２Ａ，２２Ｂがコンデンサ２１の上部電極と下部電極に接触するようになると、制御手段４５を構成する第１の判別部４６は、接触検知センサ（図示せず）からの検出信号を受けて、前工程で検査したコンデンサ容量検査装置によるコンデンサ２１の容量値が正常な所定範囲内の値にあるか否かを判断する。そして、対応するコンデンサ２１の容量値が正常な所定範囲内であれば、第１の判別部４６は入力端子１９Ａ，１９Ｂ間に制御信号を供給しなくなり、受光素子１６Ｂ，１７Ｂを共にオフにする。こうなると、ＩＧＢＴ素子６をターンオンする駆動信号が直流電源２から抵抗器８を通して供給され、直流電源２から、ＩＧＢＴ素子６，抵抗器９，抵抗器１０，ダイオード１５を通して、コンデンサ２１に電流が流れる。また、このときコンデンサ２１に流れ込む電流によって、抵抗器９の両端間電圧が上昇してトランジスタ１２が動作し始めると、それ以上の電流が負荷３に流れないように、ＩＧＢＴ素子６のゲート電圧を下げる。これにより、ＩＧＢＴ素子６ひいては負荷３に流れる電流は所定値以下に制限される。

なお、測定端子２２Ａ，２２Ｂがコンデンサ２１の電極に接触したか否かを検知する接触検知センサは、各電流制限回路１毎に設けられる。したがって、パレット２０にコンデンサ２１が収容されていなかったり、コンデンサ２１の不良などで接触を検知できない場合は、それに対応する電流制限回路１から電流が供給されることはない。また、個々のコンデンサ２１について、それに対応する第１の判別部４６が、コンデンサ２１の容量値について良否の判別を行ない、コンデンサ２１の容量値が正常な所定範囲内になければ、同様にＩＧＢＴ素子６がオンできないように、制御信号を供給し続ける。そのため、容量値が不良であると判断されたコンデンサ２１に対しては、電流制限回路１から電流が供給されることはなく、コンデンサ２１への電圧印加を容易に個別制御できる。これも、電流制限回路１にスイッチ回路１８を組み込んだことによる効果である。

こうして、特定のコンデンサ２１に電圧が印加されると、そのコンデンサ２１がショートまたはオープンしていない限り、充電直後はプラス側で最大となり、以後は時間の経過と共に指数関数的に減衰してゼロに近似するような充電電流がコンデンサ２１に流れる。このとき前記抵抗器９，１０は、充電直後におけるコンデンサ２１への過大な充電電流を制限するように機能する。測定端子２２Ｂに発生する電圧Ｖ１は、図８で示したような曲線を辿ってゼロに近づいてゆくが、コンデンサ２１の漏れ電流によって完全にはゼロにならない。よって、スイッチ回路１８への制御信号の供給を遮断した後、一定時間が経過してからの電圧Ｖ１を漏れ電流検出回路３１の反転増幅回路４１で増幅し、その値すなわちアナログ検出信号Ｖoutを前記制御手段４５の第２の判別部４７で測定すれば、コンデンサ２１の漏れ電流を計測することができる。

一方、第２の判別部４７は、第１の判別部４６がコンデンサ２１への電圧印加を行なわせる制御信号を出力した後に、漏れ電流検出回路３１から得られるアナログ検出信号Ｖoutの電圧レベルが、通常では指数関数的に低下する一定時間を経過しても０Ｖのままであれば、そのコンデンサ２１がオープンしていると判断し、また前記一定時間が経過しても電圧印加直後と同じ値であれば、そのコンデンサ２１がショートしていると判断して、直ちに当該コンデンサ２１への電圧印加を遮断するようにスイッチ回路１８のフォトカプラ１６，１７をオンにする。こうなると、ＩＧＢＴ素子６がターンオフし、ショートやオープンと判断されたコンデンサ２１への電圧供給を、個別に遮断制御することができる。これも、電流制限回路１にスイッチ回路１８を組み込んだことによる効果である。

やがて、第２の判別部４７によりショートやオープンと判断されなかった全てのコンデンサ２１について、その漏れ電流の計測が完了すると、制御手段４５の放電制御部４８は切換スイッチ５の接点５Ｄを放電側端子５Ｃ側に当接させると共に、電流制限回路１のスイッチ回路１８に対して、コンデンサ２１を放電するために制御信号の供給を遮断する。この制御信号の供給遮断は、各スイッチ回路１８に時間差をおいて行なってもよい。これにより、負荷３から抵抗器１１を通してＩＧＢＴ素子７にＨレベルの駆動信号が供給される。そのため、当該ＩＧＢＴ素子６はターンオンし、コンデンサ２１から、ＩＧＢＴ素子７，抵抗器１０，抵抗器９，ダイオード１４を通してグランドに電流が流れ、コンデンサ２１の蓄積エネルギーが抵抗器９，１０で消費される。

その後、コンデンサ２１が完全に放電する時間に達すると、制御手段４５は対応する電流制限回路１のスイッチ回路１８に対して、コンデンサ２１の放電終了を知らせるための制御信号を出力する。これによりフォトカプラ１６，１７がオンし、ＩＧＢＴ素子６，７はオフ状態となる。

漏れ電流を検査した全てのコンデンサ２１に対して、電流制限回路１を通じてコンデンサ２１の放電が完了すると、制御手段４５は前記駆動機構を利用して、上側プレート５４と下側プレート５６を、何れもパレット２０から離れる方向に移動させる。そして、これらの上側プレート５４と下側プレート５６は所定の位置にまで離れると、空気穴５２Ａから挿入孔５１に圧縮空気が送り込まれ、コンデンサ２１は良品と不良品とに選別されてパレット２０から排出される。

この一連の動作で、電流制限回路１や漏れ電流検出回路３１は、コンデンサ２１の電極に接触する測定端子２２Ａ，２２Ｂの直上もしくは直下に対向して配置できるように、電流制限回路１の出力端１Ａを有する集積素子８１や、漏れ電流検出回路３１の入力端３１Ａを有する集積素子８２によって集積化されているので、電流制限回路１や漏れ電流検出回路３１とコンデンサ２１の電極との間の長さを最小にすることができ、そこからの外来ノイズの侵入を効果的に抑制若しくは無くすことができる。これにより、複数のコンデンサ２１の漏れ電流を同時に検査するものであっても、漏れ電流の測定時にノイズの影響を大幅に排除できる。一例として、低減できるノイズの振幅は、従来のものに比べて１０分の１以下に抑制できた。

以上のように本実施例では、電流制限回路１として、負荷３に接触する測定端子２２Ａと、この測定端子２２Ａを通じて負荷３に流れる電流を制限する電流制限器としてのＩＧＢＴ素子６，７とを、複数の負荷３に配設し、ＩＧＢＴ素子６，７に負荷３への電流を供給または遮断させるためにスイッチ動作するスイッチ素子としてのフォトカプラ１６，１７を付加し、フォトカプラ１６，１７をスイッチ動作させる制御信号を、制御手段４５から供給するように構成している。

このようにすると、フォトカプラ１６，１７のスイッチ動作により、負荷３への電流が供給できる状態にならない限り、その負荷３に無条件で電流が流れ込むことはなく、所定のタイミングで負荷３に電流を供給することが可能になる。そのため、外部からの指令を受けて、所定のタイミングで電流制限を適正に機能させることができる。

また本実施例では、測定端子２２Ａと、ＩＧＢＴ素子６，７と、フォトカプラ１６，１７が、複数の各負荷３にそれぞれ対応して設けられると共に、負荷３に合わせて形状の異なる測定端子２２Ａを着脱できるように構成し、さらに制御手段４５は、各々のフォトカプラ１６，１７に個別の制御信号を供給できるように構成している。

こうすると、測定端子２２Ａと、ＩＧＢＴ素子６，７と、フォトカプラ１６が、複数の負荷３毎にそれぞれ設けられているので、例えばショートまたはオープンとなっていたり、前工程の容量測定などで不良と判定された負荷３に対する電圧印加を遮断して、各負荷３への電流供給を容易に個別制御できると共に、負荷３に合わせて形状の異なる測定端子２２Ａを着脱できることから、多種多様の負荷３に対応して最適なタイミングで電流供給を行なうことができる。

また、特に本実施例では、前記ＩＧＢＴ素子６，７を電源すなわち直流電源２またはグランドの何れかに接続する切換スイッチ５を備え、直流電源２またはグランドから負荷３に至る電圧供給ラインすなわち充放電ライン間に、電流制限器としての第１および第２の電流制御素子たるＩＧＢＴ素子６，７がそれぞれ接続され、これらのＩＧＢＴ素子６，７は、フォトカプラ１６，１７のスイッチ動作に伴いオン，オフすると共に、充放電ラインを流れる電流が所定値以下になるように、この充放電ラインを流れる電流に応じた抵抗器９，１０からの検出信号が、トランジスタ１２，１３を介してその制御端子に与えられ、さらにＩＧＢＴ素子６，７のそれぞれに逆並列接続された第１および第２のダイオード１４，１５と、を備え、切換スイッチ５により充放電ラインの一端を直流電源２に接続した状態で、制御手段４５がＩＧＢＴ素子６をオン可能にすることにより、直流電源２からＩＧＢＴ素子６およびダイオード１５を通って負荷３に電流を供給して、この負荷３を充電し、その後、切換スイッチ５により充放電ラインの一端をグランドに接続した状態で、制御手段４５がＩＧＢＴ素子７をオン可能にすることにより、負荷３からＩＧＢＴ素子７およびダイオード１４を通ってグランドに電流を流し、この負荷３を放電するように構成している。

こうすると、切換スイッチ５によって充放電ラインの一端を直流電源２に接続した状態であっても、各フォトカプラ１６，１７のスイッチ動作によって、ＩＧＢＴ素子６を必要に応じオンすることで、ＩＧＢＴ素子６により制限された電流を必要な負荷３にだけ供給し、それらの負荷３を充電することが可能になる。また、その後で切換スイッチ５によって充放電ラインの一端をグランドに接続し、各フォトカプラ１６，１７のスイッチ動作によって、ＩＧＢＴ素子７を必要に応じオンすれば、今度は充電されたそれぞれの負荷３に対し、所定のタイミングで放電を行なわせることができる。つまり、電流制限回路１から負荷３への電流（充電電流）と、負荷３から電流制限回路１への電流（放電電流）を、個々のフォトカプラ１６のスイッチにより、対応する負荷３毎に供給または遮断することができ、外部からの指令を受けて、所定のタイミングで負荷３の充電電流および放電電流を適正に制限することができる。しかも、このときの放電電流はＩＧＢＴ素子６，７を通って流れるので、充電時のみならず放電時にも適正に電流制限を行なうことができる。

本実施例は、上記電流制限回路１をコンデンサ２１への電圧印加回路として備えた漏れ電流検査装置であって、電流制限回路１に接続され、その先端がコンデンサ２１の一方の電極に接続する第１測定端子２２Ａと、コンデンサ２１の電気特性である漏れ電流を検出する検出回路としての漏れ電流検出回路３１と、この漏れ電流検出回路３１に接続され、その先端がコンデンサ２１の他方の電極に接続する第２測定端子２２Ｂと、を備え、測定端子２２Ａの直上または直下などの直近に、電流制限回路１を配置すると共に、測定端子２２Ｂの直上または直下などの直近に、漏れ電流検出回路３１を配置している。

こうすると、電流制限回路１からコンデンサ２１に電圧を供給する測定端子２２Ａと、コンデンサ２１からの検出信号を漏れ電流検出回路３１に伝送する測定端子２２Ｂを、何れも最短の距離にすることができ、測定端子２２Ａ，２２Ｂから侵入しようとするノイズを効果的に抑制若しくは無くすことができる。そのため、ノイズ対策としてフィルタ回路を組み入れたり、アース線を補強するための配線引回しを行なったりする特段の配慮の必要がなく、低コストで、美観および信頼性の高い装置を提供できる。また漏れ電流を含む電気特性検査装置として、上述した電流制限回路１を採用したことによる効果も発揮できる。

さらに、これは負荷３に所定の電流を供給する電流供給回路を、電圧印加回路である電流制限回路１の代わりに用い、負荷に印加する電圧を検出する電圧検出回路を、漏れ電流検出回路３１の代わりに用いたものでも、同様の作用効果を発揮する。すなわち、この場合も、電流供給回路から負荷３に電流を供給する測定端子２２Ａと、負荷３からの検出信号を電圧検出回路漏れ電流検出回路３１に伝送する測定端子２２Ｂを、何れも最短の距離にすることができ、測定端子２２Ａ，２２Ｂから侵入しようとするノイズを効果的に抑制若しくは無くすことができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば漏れ電流検査装置の被検査物としての負荷は、チップコンデンサやアルミコンデンサなど、種々のコンデンサを利用できる。

上記電流制限回路は、上記実施例のように、コンデンサやその他電子部品の漏れ電流検査装置の印加電圧切換回路として用いるだけでなく、電流制限を必要とするあらゆる回路構成に適用可能である。例えば、太陽電池セル，燃料電池，リチウム電池などの電流・電圧特性検査装置の印加電圧切換回路として、上記電流制限回路を利用してもよい。また、上記実施例における漏れ電流検査装置から、例えば負荷の絶縁抵抗を算出することも可能であり、漏れ電流から負荷の諸特性を検査し得る電気特性検査装置に適用できる。

本発明の一実施例を示す電流制限回路の回路図である。図１の別な変形例を示す要部の回路図である。図１のさらに別な変形例を示す要部の回路図である。同上、図１の電流制限回路を組み込んだ漏れ電流検査装置の回路図である。同上、漏れ電流検査装置の機構部分を示す正面図である。同上、パレットおよびその周辺の拡大断面図である。従来例における漏れ電流検査装置の回路図である。同上、他方の測定端子に発生する電圧と時間の関係を示すグラフである。

符号の説明

１電流制限回路（電圧印加回路）
３負荷
２１コンデンサ（負荷）
２２Ａ第１測定端子
２２Ｂ第２測定端子
３１漏れ電流検出回路

Claims

負荷に所定の電圧を印加する電圧印加回路と、
前記電圧印加回路に接続され、その先端が前記負荷の一方の電極に接続する第１測定端子と、
前記負荷の漏れ電流を検出する漏れ電流検出回路と、
前記漏れ電流検出回路に接続され、その先端が前記負荷の他方の電極に接続する第２測定端子と、を備え、
前記第１測定端子の直近に、前記電圧印加回路を配置すると共に、前記第２測定端子の直近に、前記漏れ電流検出回路を配置したことを特徴とするアクティブプローブを備えた電気特性検査装置。
負荷に所定の電流を供給する電流供給回路と、
前記電流供給回路に接続され、その先端が前記負荷の一方の電極に接続する第１測定端子と、
前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電圧検出回路に接続され、その先端が前記負荷の他方の電極に接続する第２測定端子と、を備え、
前記第１測定端子の直近に、前記電流供給回路を配置すると共に、前記第２測定端子の直近に、前記電圧検出回路を配置したことを特徴とするアクティブプローブを備えた電気特性検査装置。