JP2015142075A - Method of manufacturing capacitor and inspection apparatus of capacitor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種電子機器、電気機器、産業機器、自動車用機器等に使用されるコンデンサの耐インラッシュ特性を検査する検査工程を含むコンデンサの製造方法およびそのコンデンサの検査装置に関するものである。 The present invention relates to a capacitor manufacturing method including an inspection process for inspecting the inrush resistance characteristics of a capacitor used in various electronic devices, electrical devices, industrial devices, automotive devices, and the like, and an inspection device for the capacitor.
昨今、自動車等の電子制御化が進展しており、これに伴いバッテリーの性能向上も著しく、瞬時に100Aを超える電流を供給できるものが一般化している。これらのバッテリー等の電源回路で適用されている各種の電子部品は、電子機器等のデジタル化の進展に伴い、より小型、薄型のものが求められるようになってきている。 In recent years, electronic control of automobiles and the like has progressed, and along with this, battery performance has been remarkably improved, and those capable of supplying current exceeding 100 A instantaneously have become common. Various electronic components applied to power supply circuits such as batteries are required to be smaller and thinner with the progress of digitization of electronic devices and the like.
例えば、平滑回路や制御回路に使用される電子部品であるコンデンサに対しては、小型、大容量で高周波領域における等価直列抵抗(以下、ESRと略す)の小さいものが要望されている。 For example, a capacitor that is an electronic component used in a smoothing circuit or a control circuit is required to have a small size, a large capacity, and a small equivalent series resistance (hereinafter abbreviated as ESR) in a high frequency region.
特に電解コンデンサは、バッテリー等の電源回路にスイッチング素子を介して直結されており、スイッチング素子がオンされるとバッテリーからダイレクトに電解コンデンサに充電電流が流れ込んでくる。 In particular, the electrolytic capacitor is directly connected to a power supply circuit such as a battery via a switching element. When the switching element is turned on, a charging current flows directly from the battery to the electrolytic capacitor.
従って、ESRが低い電解コンデンサほどインラッシュ電流が大きくなるため、特に高信頼性が必要となる自動車電装用途では、電解コンデンサ一品一品における耐インラッシュ特性が大変重要となってくる。 Therefore, since the inrush current becomes larger as the electrolytic capacitor has a lower ESR, the inrush resistance property of each electrolytic capacitor is very important particularly in automotive electrical applications that require high reliability.
図10は、従来のコンデンサの構成を示した断面図で、図11は、コンデンサ素子の構成斜視図である。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional capacitor, and FIG. 11 is a configuration perspective view of a capacitor element.
この従来のコンデンサは、図10と図11に示すように、機能素子であるコンデンサ素子52と、このコンデンサ素子52にそれぞれ一方の端部を接続した一対のリード線51a、51bと、これらリード線51a、51bの他方の端部を外部に導出するようにして、コンデンサ素子52を駆動用電解液(図示せず)と共に封じた外装体55とからなっている。
As shown in FIGS. 10 and 11, the conventional capacitor includes a
また、前記外装体55は、駆動用電解液を含浸したコンデンサ素子52を収納した有底筒状の外装ケース53と、前記リード線51a、51bをそれぞれ挿通させる貫通孔54a、54bを備えると共に外装ケース53の開口部に配置され、外装ケース53の外周面に設けた絞り加工部53aで圧縮変形させることによって外装ケース53の開口部を封止した封口体54とで構成されている。なお、封口体54には、ゴムパッキングが用いられている。
The
また、前記コンデンサ素子52は、図11に示すように、アルミニウム等の弁金属からなる箔をエッチング処理により粗面化しさらにその表面に陽極酸化皮膜の誘電体層を化成処理によって形成した陽極箔52aと、アルミニウム等の弁金属からなる陰極箔52bとを、セパレータ52cを介して積層して巻回することにより構成されている。
Further, as shown in FIG. 11, the
このように作成したコンデンサは、エージングで陽極箔52aの修復化成を行うことにより、より品質の高いコンデンサを得るようにしている。
The capacitor produced in this way is designed to obtain a higher quality capacitor by performing a repair formation of the
次に、上記従来のコンデンサの内部に不具合箇所があり、これにインラッシュ電流が加わった場合の破壊メカニズムについて説明する。 Next, a description will be given of a destruction mechanism in the case where there is a defective portion in the conventional capacitor and an inrush current is applied thereto.
図12は、内部に不具合を有するコンデンサにインラッシュ電流を加えた場合のコンデンサ素子内の状態を示した断面模式図である。この図12に示すように、コンデンサ素子52の内部において、陽極酸化皮膜の誘電体層61を表面に有するアルミニウム等の弁金属からなる陽極箔52aと、不具合箇所である導電性突起物62を有する陰極箔52bとが、セパレータ52cを挟んで対向している。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a state in the capacitor element when an inrush current is applied to a capacitor having a defect inside. As shown in FIG. 12, inside the
まず、(A)の段階では、バッテリー63により、電子64が陰極箔52bに供給されると共に誘電体層61に接する陽極箔52a表面の電子64がバッテリー63に移動し、誘電体層61に接する陽極箔52a表面に正孔65が形成される。
First, in the stage (A),
次に、(B)の段階では、陰極箔52b内の電子64が、駆動用電解液よりも抵抗の低い導電性突起物62を経由してクーロン力で正孔65のある陽極箔側52aに引きつけられ、誘電体層61の表面に集中する。
Next, in the stage (B), the
そして最後に、(C)の段階では、陽極箔52aの正孔65と導電性突起物62により、一極集中した電子64と正孔65の電位が誘電体層61の耐電圧を超えると、電子なだれが発生し、陽極箔52aと陰極箔52b間に大電流が流れ、絶縁破壊(パンク)に至る。
And finally, in the stage of (C), when the potentials of the
このようなメカニズムより、インラッシュ電流が大きいほど、駆動用電解液よりも抵抗の低い導電性突起物62に電子が集中しやすいため、電子なだれの発生頻度は高くなり、絶縁破壊になりやすい。
From such a mechanism, as the inrush current is larger, electrons are more likely to concentrate on the
図13は、耐インラッシュ電流検査におけるコンデンサの電圧および電流の検査波形図を示したもので、(A)は、コンデンサの良品における電圧および電流の検査波形図、(B)は、コンデンサの不良品における電圧および電流の検査波形図を示す。(B)の不良品の波形において、71と73は、コンデンサ充電途中の電圧スパークノイズと電流スパークノイズで、大きなスパークが発生した場合を示す。72と74は、コンデンサ充電後の電圧印加中に微小スパークが発生した場合で、電圧ノイズと電流ノイズを示す。
FIG. 13 shows an inspection waveform diagram of the voltage and current of the capacitor in the inrush current resistance test. FIG. 13A is an inspection waveform diagram of the voltage and current in a non-defective capacitor, and FIG. An inspection waveform diagram of voltage and current in a non-defective product is shown. In the waveform of the defective product in (B),
このようにコンデンサ素子52内で電子なだれが発生するまでの時間は、突起物の大きさや、酸化被膜の形成状態に大きく影響されるが、早いものは71と73のように数μs、遅いものは72と74のように電圧飽和後、数十ms経過してから電子なだれが発生することが実験的にわかっている。
As described above, the time until the avalanche is generated in the
なお、本発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1〜3が知られている。
For example,
しかし、上記従来のコンデンサの検査工程や装置では、コンデンサに急速充電するためのインラッシュ電流を印加する回路を作動させたままで電圧・電流波形を数十msの間検査しているため、充電時のインラッシュ電流の数千分の1となる微小スパークによる電圧スパークノイズや電流スパークノイズが検出できなかったり、スパークによる酸化被膜欠損で発生する微小な電圧変動や電流変動を検査工程で検出できないという課題があった。 However, in the above-described conventional capacitor inspection process and device, the voltage / current waveform is inspected for several tens of milliseconds while the circuit for applying the inrush current for rapid charging to the capacitor is operated. The voltage spark noise and current spark noise due to the minute spark that is one thousandth of the inrush current of the current cannot be detected, or the minute voltage fluctuation and current fluctuation caused by the oxide film defect due to the spark cannot be detected in the inspection process There was a problem.
また、リード線と陽極箔及び陰極箔との接続抵抗は、通常1mΩ以下であるが、接続不良により10mΩ以上になる場合がある。これが原因で断線不良に至る場合があるが、コンデンサの完成品の内部抵抗は、通常100mΩ以上あるため、10mΩレベルの接続抵抗は誤差範囲となり、検査器での直接的な測定はできないという課題があった。 Further, the connection resistance between the lead wire and the anode foil and the cathode foil is usually 1 mΩ or less, but may be 10 mΩ or more due to poor connection. Although this may lead to disconnection failure, the internal resistance of the finished product of the capacitor is usually 100 mΩ or more, so the connection resistance at the 10 mΩ level is within the error range, and there is a problem that direct measurement with an inspector is not possible. there were.
また、検査対象コンデンサがショートした場合、大容量コンデンサが並列に接続されたインラッシュ回路より供給されるエネルギーにより、検査対象コンデンサがパンクや発火に至り、かつ、検査工程に電解液が飛散して生産ラインが汚染されるという課題があった。 In addition, if the capacitor to be inspected is short-circuited, the energy supplied from the inrush circuit to which the large-capacitance capacitor is connected in parallel will cause the capacitor to be inspected to puncture or ignite, and the electrolyte will be scattered in the inspection process There was a problem that the production line was contaminated.
そこで本発明は、このような従来のコンデンサの耐インラッシュ特性を検査する検査工程における課題を解決し、検査工程における微小スパークでも感度良く検出すると共に、従来の検査工程にはなかった、リード線と電極箔の接続部の接続異常を検出することにより、高信頼性のコンデンサの製造方法及びそのコンデンサの検査装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the problem in the inspection process for inspecting the inrush resistance characteristics of the conventional capacitor, and detects even a small spark in the inspection process with high sensitivity, and has not been in the conventional inspection process. An object of the present invention is to provide a highly reliable method of manufacturing a capacitor and an inspection device for the capacitor by detecting a connection abnormality between the connecting portion of the electrode foil and the electrode foil.
また、検査対象コンデンサがショートした場合でも、パンクや発火を抑制することができるので、生産性と安全性を向上するコンデンサの製造方法及びそのコンデンサの検査装置を提供することを目的とするものである。 In addition, even when a capacitor to be inspected is short-circuited, it is possible to suppress puncture and ignition, and it is an object of the present invention to provide a capacitor manufacturing method and a capacitor inspection device that improve productivity and safety. is there.
上記目的を達成するために本発明は、検査対象コンデンサの耐インラッシュ特性を検査する検査工程を含むコンデンサの製造方法であって、
前記検査工程は、
(1)前記放電回路を作動状態にして、前記検査対象コンデンサを放電させた後、該放電回路を停止状態とする第1ステップと、
(2)次に、所定時間T1の間、前記インラッシュ回路を作動状態にして、前記検査対象コンデンサに前記インラッシュ電流を印加して該コンデンサを充電すると共に、該コンデンサに流れる電流及び/又は該コンデンサの端子間電圧を連続的又は断続的に測定し続けた後、前記インラッシュ回路を停止状態とする第2ステップと、
(3)前記第2ステップの終了以前から前記第2ステップの終了に至る所定時間T2の間、前記電圧保持回路を作動状態にして、前記検査対象コンデンサの端子間電圧を保持すると共に、該コンデンサに流れる電流及び/又は該コンデンサの端子間電圧を連続的又は断続的に測定し続けた後、前記電圧保持回路を停止状態とする第3ステップと、
(4)次に、前記放電回路を作動状態にして、前記検査対象コンデンサを放電させた後、前記放電回路を停止状態とする第4ステップと、
(5)最後に、前記第2ステップにおいて測定した前記電流及び/又は電圧、並びに前記第3ステップにおいて測定した前記電流及び/又は電圧を、所定の基準値とそれぞれ比較して、
前記検査対象コンデンサの耐インラッシュ電流特性の良否判定を行う第5ステップとを備えるコンデンサの製造方法である。
In order to achieve the above object, the present invention is a method of manufacturing a capacitor including an inspection step of inspecting the inrush resistance characteristics of a capacitor to be inspected,
The inspection process includes
(1) A first step of placing the discharge circuit in an activated state and discharging the capacitor to be inspected, and then bringing the discharge circuit into a stopped state;
(2) Next, during a predetermined time T1, the inrush circuit is activated, the inrush current is applied to the capacitor to be inspected to charge the capacitor, and the current flowing through the capacitor and / or A second step of stopping the inrush circuit after continuously measuring the voltage across the terminals of the capacitor continuously or intermittently;
(3) For a predetermined time T2 from the end of the second step to the end of the second step, the voltage holding circuit is activated to hold the voltage between the terminals of the capacitor to be inspected, and the capacitor A third step of stopping the voltage holding circuit after continuously or intermittently measuring the current flowing through the capacitor and / or the voltage between the terminals of the capacitor;
(4) Next, a fourth step of bringing the discharge circuit into an operating state, discharging the capacitor to be inspected, and then stopping the discharging circuit;
(5) Finally, the current and / or voltage measured in the second step and the current and / or voltage measured in the third step are respectively compared with predetermined reference values,
And a fifth step of determining whether the inrush current resistance characteristic of the capacitor to be inspected is good or bad.
以上のように本発明によれば、検査対象コンデンサに所定の時間インラッシュ電流を急速に印加充電した後、連続して電圧保持回路により低電流測定に切り替えるため、スパークによる酸化被膜欠損で発生する微小な電圧変動や電流上昇を検出できる。また、リード線と電極箔等の電極部材との接続部の接続抵抗が、基準となる良品よりも高ければ、前記接続部が熱膨張や溶融によって不具合をきたし検出できる。 As described above, according to the present invention, an inrush current is rapidly applied to a capacitor to be inspected for a predetermined time and then continuously switched to low current measurement by a voltage holding circuit. Small voltage fluctuations and current rises can be detected. Further, if the connection resistance of the connection portion between the lead wire and the electrode member such as the electrode foil is higher than the reference non-defective product, the connection portion is defective due to thermal expansion or melting and can be detected.
また、コンデンサの急速充電以外は、インラッシュ回路をオフにしているため、検査対象コンデンサがショートした場合でもコンデンサがパンクや発火を抑制することができる。 Further, since the inrush circuit is turned off except for the rapid charging of the capacitor, the capacitor can suppress puncture and ignition even when the capacitor to be inspected is short-circuited.
この結果、この検査工程を用いてコンデンサを製造することにより、耐インラッシュ性能をオンラインで精度良く短時間で判別できると共に、不良品に大電流を加え続けることがないため、検査工程おいてコンデンサの破裂等を抑制できる。 As a result, by manufacturing capacitors using this inspection process, it is possible to determine the anti-inrush performance on-line with high accuracy in a short time, and it is not possible to continue applying a large current to defective products. Can be prevented from bursting.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1におけるコンデンサの耐インラッシュ電流検査装置および検査工程について図1〜3を用いて説明する。
(Embodiment 1)
A capacitor inrush current resistance test apparatus and test process according to
図1は本発明の実施の形態1におけるコンデンサの耐インラッシュ電流検査工程の回路構成図、図2は本発明の実施の形態1における回路のスイッチングのタイミングチャート、図3(A)は本発明の実施の形態1におけるコンデンサが良品の場合の電圧・電流検査波形図、(B)本発明の実施の形態1におけるコンデンサが不良品の場合の電圧・電流検査波形図を示したものである。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a capacitor inrush current resistance inspecting process according to
図1において、1は電源で、2はインラッシュ電流を維持するバックアップ用コンデンサである。3はインラッシュ電流用スイッチング素子で、インラッシュ回路(経路)21をスイッチングする。4、5はインラッシュ電流を測定する測定部のインラッシュ電流測定用抵抗とインラッシュ電流測定用電圧計であり、インラッシュ電流測定用抵抗4の抵抗値は1mΩ〜1000mΩのものが好ましい。6は電圧保持回路用スイッチング素子で、低電流で電圧を保持する電圧保持回路(経路)22をスイッチングする。7、8は電圧または電流の変動を測定する測定部の低電流測定用抵抗と低電流測定用電圧計であり、低電流測定用抵抗7の抵抗値は10Ω〜1000Ωのものが好ましい。インラッシュ電流測定用抵抗4と低電流測定用抵抗7を1:1000の比率とした場合、インラッシュ電流と漏れ電流の測定レンジが1000倍変化するため、感度良く漏れ電流の測定ができる。9は放電回路用スイッチング素子で、放電回路(経路)23のスイッチングを行う。10は放電抵抗である。13は耐インラッシュ電流の検査対象となる検査対象コンデンサであり、11は検査対象コンデンサの端子電圧測定用電圧計である。12は、インラッシュ電流用スイッチング素子3、電圧保持回路用スイッチング素子6、放電回路用スイッチング素子9のスイッチタイミングの制御や、インラッシュ電流測定用電圧計5、低電流測定用電圧計8、検査対象コンデンサの端子電圧測定用電圧計11の計測タイミングの制御や、検査結果を判定する制御・検査部である。
In FIG. 1, 1 is a power supply, and 2 is a backup capacitor for maintaining an inrush current. An inrush
上記、制御・検査部12はPLC等で構成し、各回路のON・OFFの制御や電圧入力をA/Dコンバータで数値化して検査値の比較及び判定を行うことができる。
The control /
次に、図2のタイミングチャートを図1の回路構成図を用いて回路の動作を説明する。 Next, the operation of the circuit will be described with reference to the timing chart of FIG. 2 and the circuit configuration diagram of FIG.
まず、検査対象コンデンサ13の耐インラッシュ電流検査前の状態は、検査開始まで、放電回路用スイッチング素子9であるTr3が有効となっており、検査対象コンデンサ13を放電する放電回路(経路)23が作動している。
First, the state before the inrush current resistance test of the capacitor to be inspected 13 is that the Tr3 which is the switching
次に、検査開始と同時に、放電回路用スイッチング素子9であるTr3を無効にして放電回路(経路)23を停止させる。
Next, simultaneously with the start of inspection, the discharge
検査開始後、所定の時間T1の間、インラッシュ電流用スイッチング素子3であるTr1を有効にして、インラッシュ電流を検査対象コンデンサ13に印加するインラッシュ回路(経路)21を作動させる。これにより、設定した電圧まで検査対象コンデンサ13を急速充電する。この間、インラッシュ電流測定用電圧計5であるV2の値を読み込み、ピーク値を電流値に換算してインラッシュ電流値として保存する。
After the inspection is started, the inrush circuit (path) 21 for applying the inrush current to the
次に、回路切換の電圧変動を抑えるため、時間T1の間に、電圧保持回路用スイッチング素子6であるTr2を有効にし、電圧保持回路(経路)22を作動させる。そして、時間T2の間、検査対象コンデンサ13の電圧を低電流で保持するとともに、検査対象コンデンサの端子電圧測定用電圧計11であるV1と低電流測定用電圧計8であるV3の電圧(電流測定)変動と値を制御・検査部12によりモニタリングする。
Next, Tr2 which is the voltage holding
最後に、時間T2が経過したら、電圧保持回路用スイッチング素子6(Tr2)を無効にし、電圧保持回路(経路)22を停止させると共に、放電回路用スイッチング素子9(Tr3)を有効にして、検査対象コンデンサ13を放電させる放電回路(経路)23を作動させ、検査工程を終了させる。
Finally, when the time T2 elapses, the voltage holding circuit switching element 6 (Tr2) is invalidated, the voltage holding circuit (path) 22 is stopped, and the discharge circuit switching element 9 (Tr3) is validated. A discharge circuit (path) 23 for discharging the
次に、図3を用いて、上記一連の動作により、検査対象コンデンサ13のスパーク不良を判定する工程について説明する。 Next, with reference to FIG. 3, a process of determining a spark failure of the capacitor to be inspected 13 by the above series of operations will be described.
ここで、検査対象コンデンサ13がスパークした際に生じる電圧変動には、検査対象コンデンサ13が良品の場合の小さなものと、不良品の場合の大きなものとがあり、これらを区別するため、変動規定値設定が必要である。
Here, voltage fluctuations that occur when the
図3の(A)は、本発明の実施の形態1における検査対象コンデンサ13が良品の場合の電圧・電流検査波形図を示し、(B)は、本発明の実施の形態1における検査対象コンデンサ13が不良品の場合の電圧・電流検査波形図を示したものである。
FIG. 3A shows a voltage / current inspection waveform diagram when the
まず、(A)の検査対象コンデンサ13が良品の場合、インラッシュ電流は、検査対象コンデンサ13が同一品番であれば安定しているため、検査対象コンデンサ13のスパーク有無により、電流値の絶対値が変化する。
First, when the
したがって、検査結果の合否判定は、(1)インラッシュ電流(図1のインラッシュ電流測定用電圧計5の値、すなわち、V2値)が、基準よりも多く流れたり少なく流れたりした場合に、NG判定とすればよく、これにより検出レベルが高くなる。
Therefore, the pass / fail judgment of the inspection result is as follows. (1) When the inrush current (the value of the
次に、(B)の検査対象コンデンサ13が不良品の場合、特に明らかに耐インラッシュ性能が不足している場合、インラッシュ電流印加中にスパークが発生すると、31の電圧降下が発生し、33の放電電流が流れる。
Next, when the
したがって、電圧降下31は、検査対象コンデンサ13の容量やスパークの状態により大きく変化するため、安定した波形が得にくいが、検査結果の合否判定は、上記(1)の判定により判別することができる。
Therefore, the voltage drop 31 varies greatly depending on the capacity of the
また、検査対象コンデンサ13が不良品であるが、耐インラッシュ性能がギリギリの場合、インラッシュ電流印加後、数十ms後にスパークが発生する場合も多い。このため、検出能力を上げるには、電圧を保持しておく必要がある。本発明のように高抵抗(10から1000Ω)で電圧を保持するとスパークが発生した場合、電圧変動32が大きく取れるので、微小な電流変化34を検出することができる。
In addition, when the
したがって、検査結果の合否判定は、(2)時間T2の低電流保持の間、V1(図1の検査対象コンデンサの端子電圧測定用電圧計11の値)またはV3(図1の低電流測定用電圧計8の値)の電圧変動が変動規定値を超えた場合に、NG判定とすればよく、これにより検出レベルが高くなる。
Therefore, the pass / fail judgment of the inspection result is as follows: (2) V1 (value of the terminal
また、検査対象コンデンサ13内部でスパークした場合、電極箔は表面の酸化被膜が欠損し、修復電流35が流れる。
Further, when sparking occurs inside the
したがって、検査結果の合否判定は、(3)時間T2終了時のV3の値が規定値を越えた場合に、NG判定とすることにより、精度良く検査対象コンデンサ13のスパーク不良を判定することができる。
Therefore, the pass / fail judgment of the inspection result is (3) When the value of V3 at the end of the time T2 exceeds the specified value, the NG determination is made to accurately determine the spark failure of the inspected
なお、(A)の検査対象コンデンサ13が良品の場合、検査の過程で電圧変動36が生じるが、この電圧変動36は、インラッシュ回路(経路)21を停止した際に発生する小さな電圧変動である。このため、(B)の検査対象コンデンサ13が不良品の場合のスパークによる大きな電圧変動32と区別できる変動規定値の設定が必要である。なお、電圧変動36は、インラッシュ回路21の停止と電圧保持回路22の作動タイミングをオーバーラップして切換ることにより低減できる。
When the
上記(1)、(2)、(3)の検査結果の合否判定法を用いて検査対象コンデンサ13を検査することにより、耐インラッシュ性能をオンラインで精度良く短時間で判別できると共に、不良品に大電流を加え続けることがないため、検査工程おいてコンデンサの破裂等を抑制できる。この結果、コンデンサを高品質化できると共に、生産性と安全性も向上させることができる。 By inspecting the capacitor to be inspected 13 using the inspection result pass / fail judgment method of (1), (2) and (3) above, the inrush resistance can be determined online accurately and in a short time, and defective products Since no large current is continuously applied to the capacitor, it is possible to suppress the burst of the capacitor in the inspection process. As a result, the quality of the capacitor can be improved, and productivity and safety can be improved.
なお、図4に示すように、インラッシュ電流印加後の検査対象コンデンサ13の放電現象は、50ms以内に発生する場合が多く、電圧保持回路は、50ms以上作動させることが好ましい。
As shown in FIG. 4, the discharge phenomenon of the
また、図5に示すように、検査対象コンデンサ13にインラッシュ電流を加える時間を、10ms以下にすると、破壊(パンク)に至る検査対象コンデンサ13は極端に減少する。
Further, as shown in FIG. 5, when the time for applying the inrush current to the
(実施の形態2)
以下、本実施の形態2のコンデンサの耐インラッシュ電流検査装置および検査方法について図6、7を用いて説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the inrush current resistance test apparatus and test method for capacitors according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
なお、本実施の形態2では、実施の形態1と同じ回路構成、すなわち図1に示した回路構成を適用する。実施の形態1と相違する点は、回路におけるスイッチングのタイミングチャートである。 In the second embodiment, the same circuit configuration as that of the first embodiment, that is, the circuit configuration shown in FIG. 1 is applied. The difference from the first embodiment is a switching timing chart in the circuit.
図6は、本発明の実施の形態2における回路のタイミングチャートである。 FIG. 6 is a timing chart of the circuit according to the second embodiment of the present invention.
ここで、図6のタイミングチャートと、図1の回路構成図とにより、回路の動作を説明する。 Here, the operation of the circuit will be described with reference to the timing chart of FIG. 6 and the circuit configuration diagram of FIG.
まず、検査対象コンデンサ13の耐インラッシュ電流検査前の状態は、検査開始まで、放電回路用スイッチング素子9であるTr3が有効となっており、検査対象コンデンサ13を放電する放電回路(経路)23が作動している。
First, the state before the inrush current resistance test of the capacitor to be inspected 13 is that the Tr3 which is the switching
次に、検査開始と同時に、放電回路用スイッチング素子9であるTr3を無効にして放電回路(経路)23を停止させる。
Next, simultaneously with the start of inspection, the discharge
そして、検査開始後、時間T4の間、インラッシュ電流用スイッチング素子3であるTr1を有効にして、インラッシュ電流を検査対象コンデンサ13に印加するインラッシュ回路(経路)21を作動させる。これにより、設定した電圧まで検査対象コンデンサ13を急速充電する。この間、インラッシュ電流測定用電圧計5であるV2の値を読み込み、ピーク値を電流値に換算してインラッシュ電流値として保存する。
Then, after the start of the inspection, the inrush
その後、時間T5の間、インラッシュ電流用スイッチング素子3であるTr1を無効にしてインラッシュ回路(経路)21を停止し、放電回路用スイッチング素子9であるTr3を有効にして、検査対象コンデンサ13を放電する放電回路(経路)23を作動させる。
Thereafter, during time T5, Tr1 that is the switching
次に、前記インラッシュ回路(経路)21とそれに続く前記放電回路(経路)23における一連の動作を複数回繰り返し行う。 Next, a series of operations in the inrush circuit (path) 21 and the subsequent discharge circuit (path) 23 are repeated a plurality of times.
その後、時間T4の間、インラッシュ電流用スイッチング素子3であるTr1を有効にして、インラッシュ電流を検査対象コンデンサ13に印加するインラッシュ回路(経路)21を作動させる。これにより、設定した電圧まで検査対象コンデンサ13を急速充電する。この間、インラッシュ電流測定用電圧計5であるV2の値を読み込み、ピーク値を電流値に換算してインラッシュ電流値として保存する。
Thereafter, during time T4, the inrush
次に、インラッシュ電流用スイッチング素子3であるTr1を無効にして前記インラッシュ回路(経路)21を作動から停止へ切り替える前に、電圧保持回路用スイッチング素子6であるTr2を有効にし、電圧保持回路(経路)22を作動させる。これにより回路切換時の電圧変動を少なくすることができる。
Next, before the Tr1 that is the inrush
その後、連続して時間T6の間、検査対象コンデンサ13の電圧を低電流で保持するとともに、検査対象コンデンサの端子電圧測定用電圧計11であるV1と低電流測定用電圧計8であるV3の電圧(電流測定)変動と値を制御・検査部12によりモニタリングする。
After that, the voltage of the
最後に、時間T6が経過したら、電圧保持回路用スイッチング素子6(Tr2)を無効にし、電圧保持回路(経路)22を停止させると共に、放電回路用スイッチング素子9(Tr3)を有効にして、検査対象コンデンサ13を放電させる放電回路(経路)23を作動させ、検査工程を終了させる。
Finally, when the time T6 has elapsed, the voltage holding circuit switching element 6 (Tr2) is disabled, the voltage holding circuit (path) 22 is stopped, and the discharge circuit switching element 9 (Tr3) is enabled to perform inspection. A discharge circuit (path) 23 for discharging the
なお、本検査方法を効率よく行うためには、図1における放電抵抗10を10mΩ〜1000mΩと小さく設定することが好ましい。
In order to efficiently perform this inspection method, it is preferable to set the
ここで、本発明の実施の形態2におけるコンデンサの電圧・電流検査波形図を図7に示す。図7に示すように、時間T4の間、インラッシュ回路(経路)21を作動させ、時間T5の間、放電回路(経路)23を作動させることにより、検査対象コンデンサ13には、充電・放電の大電流が、継続的に加わる。この際に、検査対象コンデンサ13の内部において、リード線と電極箔等の電極部材との接続部の接続抵抗が、基準となる良品よりも高ければ、前記接続部が熱膨張や溶融によって不具合をきたす。この要因は、E=I2Rの公式により、例えば抵抗値が10倍になると発熱も10倍となるからである。
Here, a voltage / current test waveform diagram of the capacitor according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the inrush circuit (path) 21 is activated during a time T4, and the discharge circuit (path) 23 is activated during a time T5. The large current is continuously applied. At this time, if the connection resistance of the connection portion between the lead wire and the electrode member such as the electrode foil is higher than the reference non-defective product inside the
この結果、検査対象コンデンサ13は、半ショートや瞬時断線しやすくなるため、断続的に複数回インラッシュ電流を印加した後、即、高感度の電流変動検出する検査方法により、従来検査できなかった接続部の異常を検出でき、高品質のコンデンサを提供できる。
As a result, the
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3におけるコンデンサについて、図8、9を用いて説明する。
(Embodiment 3)
A capacitor according to
図8は、本発明の実施の形態3におけるコンデンサの構成を示した断面図、図9は、同コンデンサのコンデンサ素子の展開斜視図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the capacitor according to
図8、9において、アルミニウム等の弁金属からなる箔をエッチング処理により粗面化しさらにその表面に陽極酸化皮膜の誘電体層を化成処理によって形成した陽極箔42aと、アルミニウム等の弁金属からなる陰極箔42bにそれぞれリード線41a、41bを接続してセパレータ42cと共に巻回することによりコンデンサ素子42を構成している。
8 and 9, a foil made of a valve metal such as aluminum is roughened by an etching process, and an
このコンデンサ素子42に図示しない駆動用電解液を含浸させた後、アルミニウム等の有底筒状の金属ケース43に収納し、金属ケースの開口部を封口体44で封止している。
The
前記封口体44は、EPTやIIR等のゴム材料のほか、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いることができる。
The sealing
なお、コンデンサ素子42を構成する電極は、電極箔を巻回する以外に複数枚の電極箔を積層する構成であってもよい。
In addition, the electrode which comprises the capacitor |
前記セパレータ42cは、セルロース、クラフト、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ナイロン、芳香族ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、レーヨン、ガラス質等を含有する不織布を用いることができる。
As the
前記駆動用電解液は、溶媒に溶質を溶解する形で構成されている。溶媒材料としては、γ−ブチロラクトン、エチレングリコール、スルホラン等が挙げられる。そして、溶質材料としては、無機酸アンモニウム塩、無機酸アミン塩、無機酸アルキル置換アミジン塩またはその4級化物、有機酸アンモニウム塩、有機酸アミン塩、有機酸アルキル置換アミジン塩またはその4級化物等が挙げられる。 The driving electrolyte is configured to dissolve a solute in a solvent. Examples of the solvent material include γ-butyrolactone, ethylene glycol, sulfolane and the like. Solute materials include inorganic acid ammonium salts, inorganic acid amine salts, inorganic acid alkyl-substituted amidine salts or quaternized products thereof, organic acid ammonium salts, organic acid amine salts, organic acid alkyl-substituted amidine salts or quaternized products thereof. Etc.
なお、駆動用電解液には、ガス吸収、耐電圧の安定化、pH調整、酸化防止等を目的とした添加剤を適宜含むことができる。 The driving electrolyte solution may appropriately contain additives for the purpose of gas absorption, withstand voltage stabilization, pH adjustment, oxidation prevention, and the like.
その後、このコンデンサについて、本発明の実施の形態1、若しくは実施の形態2に示した回路構成によって、耐インラッシュ電流検査を行い、その検査結果の合否判定により、良品を選別する。 Thereafter, the capacitor is subjected to an inrush current resistance test according to the circuit configuration shown in the first or second embodiment of the present invention, and a non-defective product is selected based on the pass / fail judgment of the test result.
以上のように、本発明の実施の形態3におけるコンデンサを用いて本発明の実施の形態1または2を用いて検査装置を行った結果、コンデンサの耐インラッシュ性能をオンラインで精度良く短時間で判別できると共に、不良品に大電流を加え続けることがなく、検査工程において、駆動用電解液を飛散させることもない。また、断続的に複数回インラッシュ電流を印加した後、即、高感度の電流変動検出する検査工程により、従来検査できなかった接続部の異常を検出できる。この結果、コンデンサを高品質化できると共に、生産性と安全性も向上させることができる。 As described above, as a result of performing the inspection apparatus using the capacitor according to the first or second embodiment of the present invention using the capacitor according to the third embodiment of the present invention, the anti-lash performance of the capacitor can be accurately and quickly online. In addition to being able to discriminate, a large current is not continuously applied to the defective product, and the driving electrolyte is not scattered in the inspection process. In addition, after the inrush current is intermittently applied a plurality of times, an abnormality in the connection portion that could not be inspected in the past can be detected immediately by an inspection process for detecting current fluctuation with high sensitivity. As a result, the quality of the capacitor can be improved, and productivity and safety can be improved.
本発明の耐インラッシュ電流特性を検査する検査工程を用いて製造したコンデンサは、バッテリーや家庭用コンセント直結のスイッチング用途に好適であり、雷サージ等の外来ノイズによるインラッシュ電流に強いという特徴を有し、電源のON−OFFが頻繁に行われ、長期に渡る高信頼性が要求される自動車電装機器やFAの制御回路や照明機器のバラスト回路において有用である。 Capacitors manufactured using the inspection process for inspecting the inrush current resistance characteristics of the present invention are suitable for switching applications directly connected to batteries and household outlets, and are characterized by being resistant to inrush currents caused by external noise such as lightning surges. It is useful in automotive electrical equipment, FA control circuits, and ballast circuits for lighting equipment, which are frequently turned on and off and require high reliability over a long period of time.
1 電源
2 バックアップ用コンデンサ
3 インラッシュ電流用スイッチング素子
4 インラッシュ電流測定用抵抗
5 インラッシュ電流測定用電圧計
6 電圧保持回路用スイッチング素子
7 低電流測定用抵抗
8 低電流測定用電圧計
9 放電回路用スイッチング素子
10 放電抵抗
11 検査対象コンデンサの端子電圧測定用電圧計
12 制御・検査部
13 検査対象コンデンサ
21 インラッシュ回路(経路)
22 電圧保持回路(経路)
23 放電回路(経路)
DESCRIPTION OF
22 Voltage holding circuit (path)
23 Discharge circuit (path)
Claims (7)
前記検査対象コンデンサの耐インラッシュ特性を検査する検査工程を含むコンデンサの製造方法であって、
前記検査工程は、(1)前記放電回路を作動状態にして、前記検査対象コンデンサを放電させた後、該放電回路を停止状態とする第1ステップと、
(2)次に、所定時間T1の間、前記インラッシュ回路を作動状態にして、前記検査対象コンデンサに前記インラッシュ電流を印加して該コンデンサを充電すると共に、該コンデンサに流れる電流及び/又は該コンデンサの端子間電圧を連続的又は断続的に測定し続けた後、前記インラッシュ回路を停止状態とする第2ステップと、
(3)前記第2ステップの終了以前から前記第2ステップの終了に至る所定時間T2の間、前記電圧保持回路を作動状態にして、前記検査対象コンデンサの端子間電圧を保持すると共に、該コンデンサに流れる電流及び/又は該コンデンサの端子間電圧を連続的又は断続的に測定し続けた後、前記電圧保持回路を停止状態とする第3ステップと、
(4)次に、前記放電回路を作動状態にして、前記検査対象コンデンサを放電させた後、前記放電回路を停止状態とする第4ステップと、
(5)最後に、前記第2ステップにおいて測定した前記電流及び/又は電圧、並びに前記第3ステップにおいて測定した前記電流及び/又は電圧を、所定の基準値とそれぞれ比較して、前記検査対象コンデンサの耐インラッシュ電流特性の良否判定を行う第5ステップと
を備えるコンデンサの製造方法。 Inspection comprising: a discharge circuit for discharging a capacitor to be inspected; an inrush circuit for charging the capacitor by applying an inrush current to the capacitor to be inspected; and a voltage holding circuit for holding a voltage between terminals of the capacitor to be inspected Using the device,
A method of manufacturing a capacitor including an inspection step of inspecting the inrush resistance characteristics of the capacitor to be inspected,
The inspection step includes (1) a first step of bringing the discharge circuit into an operating state, discharging the inspection target capacitor, and then stopping the discharge circuit;
(2) Next, during a predetermined time T1, the inrush circuit is activated, the inrush current is applied to the capacitor to be inspected to charge the capacitor, and the current flowing through the capacitor and / or A second step of stopping the inrush circuit after continuously measuring the voltage across the terminals of the capacitor continuously or intermittently;
(3) For a predetermined time T2 from the end of the second step to the end of the second step, the voltage holding circuit is activated to hold the voltage between the terminals of the capacitor to be inspected, and the capacitor A third step of stopping the voltage holding circuit after continuously or intermittently measuring the current flowing through the capacitor and / or the voltage between the terminals of the capacitor;
(4) Next, a fourth step of bringing the discharge circuit into an operating state, discharging the capacitor to be inspected, and then stopping the discharging circuit;
(5) Finally, the current and / or voltage measured in the second step and the current and / or voltage measured in the third step are respectively compared with a predetermined reference value, and the capacitor to be inspected And a fifth step of determining whether the inrush current resistance characteristics of the capacitor are good or bad.
前記検査対象コンデンサにインラッシュ電流を印加して該コンデンサを充電するインラッシュ回路と、
前記検査対象コンデンサの端子間電圧を保持する電圧保持回路と、
前記インラッシュ回路の作動中に、前記検査対象コンデンサに流れる電流を測定することができる第1電流測定回路と、
前記インラッシュ回路の作動中及び電圧保持回路の作動中に、前記検査対象コンデンサの端子間電圧を測定することができる電圧測定回路と、
前記放電回路、インラッシュ回路及び電圧保持回路の作動タイミングを制御する制御回路と、
前記インラッシュ回路の作動中に前記第1電流測定回路により測定した電流及び前記電圧保持回路の作動中に前記電圧測定回路により測定した電圧を、所定の基準値とそれぞれ比較して、前記検査対象コンデンサの耐インラッシュ電流特性の良否判定を行う判定回路とを備えるコンデンサの検査装置。 A discharge circuit for discharging the capacitor to be inspected;
An inrush circuit for charging the capacitor by applying an inrush current to the capacitor to be inspected;
A voltage holding circuit for holding a voltage between terminals of the capacitor to be inspected;
A first current measuring circuit capable of measuring a current flowing through the inspection target capacitor during operation of the inrush circuit;
A voltage measuring circuit capable of measuring a voltage between terminals of the capacitor to be inspected during the operation of the inrush circuit and the voltage holding circuit;
A control circuit for controlling the operation timing of the discharge circuit, the inrush circuit and the voltage holding circuit;
The current measured by the first current measuring circuit during the operation of the inrush circuit and the voltage measured by the voltage measuring circuit during the operation of the voltage holding circuit are respectively compared with a predetermined reference value, and the inspection object A capacitor inspection device comprising: a determination circuit configured to determine whether or not the inrush current resistance characteristics of the capacitor are good.
前記判定回路は、前記インラッシュ回路の作動中に前記電圧測定回路により測定した電圧及び/又は前記電圧保持回路の作動中に前記第2電流測定回路により測定した電圧を、所定の基準値とそれぞれ比較して、前記検査対象コンデンサの耐インラッシュ電流特性の良否判定を行うこともできる請求項6に記載のコンデンサの検査装置。 A second current measuring circuit capable of measuring a current flowing through the test target capacitor during operation of the voltage holding circuit;
The determination circuit includes a voltage measured by the voltage measurement circuit during operation of the inrush circuit and / or a voltage measured by the second current measurement circuit during operation of the voltage holding circuit, respectively, as a predetermined reference value. The capacitor inspection device according to claim 6, which can also perform a pass / fail determination of the inrush current resistance characteristics of the capacitor to be inspected in comparison.
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