JP2009111207A

JP2009111207A - アルミニウム電解コンデンサの検査方法およびその装置

Info

Publication number: JP2009111207A
Application number: JP2007282807A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Takahashi; 哲哉高橋
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】金属ケース内面にアルミニウム酸化皮膜が形成されている場合においても、確実に電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査できるようにする。
【解決手段】アルミニウム電解コンデンサ１のコンデンサ素子２に含まれている電極箔と金属ケース３間の短絡の有無を検査するにあたって、金属ケース３と電極箔のリード端子（例えば陽極リード端子２ａ）との間に、バイアス電源１１より金属ケース３の内面に形成されている酸化皮膜（Ａｌ_２Ｏ_３）を破壊し得る直流バイアス電圧を印加した状態で、インピーダンス測定手段（例えばＬＣＲメータ）１２にて金属ケース３と上記リード端子２ａ間のインピーダンスを測定して、電極箔と金属ケース３間の短絡の有無を検査する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウム電解コンデンサの検査方法およびその装置に関し、さらに詳しく言えば、アルミニウム電解コンデンサのコンデンサ素子に含まれている電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査する技術に関するものである。

アルミニウム電解コンデンサは、ともにアルミニウムからなる陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレータ紙を介して巻回してなり所定の電解液が含浸されたコンデンサ素子を、アルミニウム材からなる有底円筒状の金属ケース内に収納し、金属ケースの開口部を封口体にて封止することにより作製される。なお、封口体にて開口部を封止する際、陽極電極箔と陰極電極箔とに取り付けられている各リード端子が封口体を貫通して金属ケース外に引き出される。

近年の電気・電子部品の小型化の要請に伴い、アルミニウム電解コンデンサの分野においても小径化，低背化がすすめられている。このうち、低背化をはかるうえで各電極箔とセパレータ紙との幅差が狭くされつつあり、そのため、電極箔と金属ケースの内底面との接触による短絡不良が生ずる確率が高くなっている。

この短絡不良の検査方法のひとつとして、直流抵抗計により金属ケースとリード端子との間の直流抵抗を測定し、その測定値が所定の抵抗値よりも小さい場合には短絡ありと判定する検査方法がある（例えば、特許文献１参照）。

これとは別に、金属ケースとリード端子間を所定時間、所定の電圧で充電したのち、自然放電させて電圧変化を観察し、所定時間経過後の残存電圧が設定値を下回った場合には短絡ありと判定する方法も知られている。

特許第２５４２９６１号公報

しかしながら、中には、検査時には金属ケースとリード端子間の直流抵抗値が高く非短絡と判定されたものでも、その後に短絡不良（事後短絡）を起こすものがある。

本発明者がこの事後短絡の現象を究明したところ、その原因は金属ケース内面に形成されているアルミニウム酸化皮膜（Ａｌ_２Ｏ_３）にあることが判明した。

すなわち、金属ケース内面にアルミニウム酸化皮膜が形成されている場合、電極箔が金属ケース内面に実際に接触していても、アルミニウム酸化皮膜は電気的絶縁物であることから、金属ケースとリード端子間の直流抵抗は高い値を示し、非短絡と判定される。

しかしながら、アルミニウム酸化皮膜は経時的に劣化することがあるため、これにより事後短絡が発生する。この事後短絡は、上記従来のいずれの検査方法でも、検出することはできない。

したがって、本発明の課題は、金属ケース内面に電気的絶縁物であるアルミニウム酸化皮膜が形成されている場合においても、確実に電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、請求項１に記載されているように、アルミニウム電解コンデンサのコンデンサ素子に含まれている電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査するアルミニウム電解コンデンサの検査方法において、上記金属ケースと、上記電極箔から上記金属ケース外に引き出されているリード端子との間に、上記金属ケースの内面に形成されている酸化皮膜を破壊し得る直流バイアス電圧を印加した状態で、上記金属ケースと上記リード端子間のインピーダンスを測定して、上記電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査することを特徴としている。

本発明において、請求項２に記載されているように、上記直流バイアス電圧を１Ｖ以上で、被検査アルミニウム電解コンデンサの耐電圧以下とすることが好ましい。

また、本発明には、請求項３に記載されているように、アルミニウム電解コンデンサのコンデンサ素子に含まれている電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査するアルミニウム電解コンデンサの検査装置において、上記金属ケースと上記電極箔から上記金属ケース外に引き出されているリード端子との間に上記金属ケースの内面に形成されている酸化皮膜を破壊し得る直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧源と、上記金属ケースと上記リード端子間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、上記インピーダンス測定手段にて測定されたインピーダンスに基づいて上記電極箔と金属ケース間の短絡の有無を判定する判定手段と、上記判定手段の判定結果を表示する表示手段とを備えていることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサの検査装置も含まれる。

本発明によれば、検査するにあたって、金属ケースとリード端子との間に金属ケースの内面に形成されている酸化皮膜を破壊し得る直流バイアス電圧を印加するようにしたことにより、金属ケースとリード端子間で測定されるインピーダンスの測定値は酸化皮膜のない状態での測定値となる。したがって、確実に電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査することができる。

また、上記直流バイアス電圧を１Ｖ以上で、被検査アルミニウム電解コンデンサの耐電圧以下とすることにより、被検査アルミニウム電解コンデンサにダメージを与えることなもない。

次に、図１により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明によるアルミニウム電解コンデンサの検査装置を示す模式図である。

図１を参照して、まず、被検査物であるアルミニウム電解コンデンサ１の構成を概略的に説明する。アルミニウム電解コンデンサ１は、ともにアルミニウムからなる陽極電極箔と陰極電極箔とをセパレータ紙（いずれも図示しない）を介して巻回してなるコンデンサ素子２と、コンデンサ素子２が収納される金属ケース３とを備えている。

ここでのアルミニウム電解コンデンサ１はリード端子同一方向型であるため、コンデンサ素子２からは上記陽極電極箔に接続されている陽極リード端子２ａと、上記陰極電極箔に接続されている陰極リード端子２ｂとが同一方向に引き出されている。

金属ケース３は、アルミニウム材により有底円筒状に形成され、その内部に所定の電解液が含浸されたコンデンサ素子２が収納される。金属ケース３の開口部は、封口体４により気密的に封止される。

アルミニウム電解コンデンサ１が小型の場合、通常、封口体４にはゴム封口体４ａが用いられ、気密性を高めるとともに抜けを防止するため、金属ケース３の周面に横絞り加工溝３ａが形成される。

ゴム封口体４ａには一対のリード挿通孔が穿設されており、陽極リード端子２ａと陰極リード端子２ｂは、そのリード挿通孔を通して金属ケース３の外部に引き出される。なお、アルミニウム電解コンデンサ１が大型の場合には、封口体４には、一対のラグ端子を有する硬質の封口板が用いられ、上記陽極電極箔と上記陰極電極箔は、アルミニウムのリボン箔を介してそれぞれ対応するラグ端子に接続される。

上記した構成のアルミニウム電解コンデンサ１において、金属ケース３の内面に自然酸化によりアルミニウム酸化皮膜（Ａｌ_２Ｏ_３）が形成されることがある。

アルミニウム酸化皮膜は電気的絶縁物であるため、アルミニウム酸化皮膜が金属ケース３の内底面（有底円筒体の底部の内面側）３ｂに形成されていると、電極箔が金属ケース３の内底面３ｂに接触していても高抵抗値を示すため、上記従来の検査方法では非短絡と判定されることになる。

しかしながら、上記したようにアルミニウム酸化皮膜は経時的に劣化することがあるため、事後短絡が発生することがある。

上記事後短絡が発生しないように検査するため、本発明のアルミニウム電解コンデンサの検査装置１０は、直流のバイアス電圧源１１と、インピーダンス測定手段１２と、インピーダンス測定手段１２の測定値に基づいて短絡の有無を判定する判定手段１３と、その判定結果を表示する表示手段１４とを備える。

直流のバイアス電圧源１１は可変電圧源であることが好ましい。インピターンス測定手段１２には例えば市販されているＬＣＲメータが用いられてよく、以下の説明ではインピターンス測定手段１２をＬＣＲメータ１２ということがある。

判定手段１３にはコンパレータやマイクロコンピュータが用いられてよい。また、表示手段１４には液晶表示等のディスプレイのほかに、プリンタや例えばＬＥＤ表示のＯＫ（良品）ランプ，ＮＧ（不良品）ランプなどが用いられてよい。

陽極電極箔と陰極電極箔のうち、金属ケース３との間で短絡が問題となるのは、主として陽極電極箔側であるため、検査にあたっては、図１に示すように、例えばバイアス電圧源１１の正極側の電圧印加プローブ１１ａを金属ケース３に接触させ、負極側の電圧印加プローブ１１ｂを陽極リード端子２ａに接触させる。なお、バイアス電圧源１１の電圧印加プローブ１１ａ，１１ｂ間が短絡することを防止する目的で、いずれか一方のプローブ側に例えば１ＫΩ程度の保護抵抗Ｒ１を接続することが好ましい。

また、ＬＣＲメータ１２の交流測定信号印加用のプローブ１２ａ，１２ｂおよび信号検出用のプローブ１２ｃ，１２ｄをそれぞれ金属ケース３と陽極リード端子２ａとに接触させる。この場合、バイアス電圧源１１から出力される直流電圧がＬＣＲメータ１２に印加されないようにするため、プローブ１２ａ，１２ｂのいずれか一方にコンデンサＣ１を接続し、また、プローブ１２ｃ，１２ｄのいずれか一方にもコンデンサＣ２を接続する。

そして、バイアス電圧源１１より金属ケース３の内面に形成されているアルミニウム酸化皮膜を破壊し得るだけの直流バイアス電圧を印加するとともに、ＬＣＲメータ１２より所定周波数（例えば１ｋＨｚ，１０ｋＨｚなど）の交流測定信号を印加して金属ケース３と陽極リード端子２ａとの間のインピーダンスを測定する。

なお、バイアス電圧源１１より印加する直流バイアス電圧は、アルミニウム電解コンデンサ１にダメージを与えることがないように、１Ｖ以上でアルミニウム電解コンデンサ１の耐電圧以下であることが好ましい。

判定手段１３は、ＬＣＲメータ１２にて測定されたインピーダンスの値Ｚと、あらかじめ設定されている閾値Ｔとを比較し、Ｚ＞Ｔ（もしくはＺ≧Ｔ）ならば、金属ケース３−陽極電極箔間に短絡なしと判定し、その結果を表示手段１４に表示させる。

これに対して、Ｚ≦Ｔ（もしくはＺ＜Ｔ）の場合には、金属ケース３−陽極電極箔間に短絡ありと判定し、その結果を表示手段１４に表示させる。

このように、本発明によれば、金属ケース３−陽極電極箔間に直流のバイアス電圧を印加してアルミニウム酸化皮膜を破壊した状態で、金属ケース３−陽極電極箔間のインピーダンスを測定することから、確実に金属ケース３−陽極電極箔間の短絡の有無を検査することができ、事後短絡の発生が防止される。

なお、好ましくはバイアス電圧を印加した状態でインピーダンス測定を行うとよいが、バイアス電圧を印加し終えてから、インピーダンス測定をおこなってもよい。また、本発明は、ラグ端子を有する比較的大型のアルミニウム電解コンデンサの検査にも適用可能である。さらには、金属ケース３−陰極電極箔間の短絡の有無を検査することもできる。

本発明によるアルミニウム電解コンデンサの検査装置を示す模式図。

符号の説明

１アルミニウム電解コンデンサ
２コンデンサ素子
２ａ陽極リード端子
２ｂ陰極リード端子
３金属ケース
３ｂ金属ケースの内底面
４封口体
１０検査装置
１１直流バイアス電源
１２インピーダンス測定手段（ＬＣＲメータ）
１３判定手段
１４表示手段

Claims

アルミニウム電解コンデンサのコンデンサ素子に含まれている電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査するアルミニウム電解コンデンサの検査方法において、
上記金属ケースと、上記電極箔から上記金属ケース外に引き出されているリード端子との間に、上記金属ケースの内面に形成されている酸化皮膜を破壊し得る直流バイアス電圧を印加した状態で、上記金属ケースと上記リード端子間のインピーダンスを測定して、上記電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査することを特徴とするアルミニウム電解コンデンサの検査方法。
上記直流バイアス電圧を１Ｖ以上で、被検査アルミニウム電解コンデンサの耐電圧以下とすることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサの検査方法。
アルミニウム電解コンデンサのコンデンサ素子に含まれている電極箔と金属ケース間の短絡の有無を検査するアルミニウム電解コンデンサの検査装置において、
上記金属ケースと上記電極箔から上記金属ケース外に引き出されているリード端子との間に上記金属ケースの内面に形成されている酸化皮膜を破壊し得る直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧源と、上記金属ケースと上記リード端子間のインピーダンスを測定するインピーダンス測定手段と、上記インピーダンス測定手段にて測定されたインピーダンスに基づいて上記電極箔と金属ケース間の短絡の有無を判定する判定手段と、上記判定手段の判定結果を表示する表示手段とを備えていることを特徴とするアルミニウム電解コンデンサの検査装置。