JP2016045031A - 抵抗値測定装置および抵抗値測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】より再現性の高い抵抗値の測定を可能とする抵抗値測定装置および抵抗値測定方法を提供する。【解決手段】本発明の抵抗値測定装置２０は一対の電圧測定子２１と、一対の電流測定子２２と、一対の電圧測定子２１および一対の電流測定子２２と電気的に接続して抵抗値を測定する測定部２５と、を備え、電圧測定子２１は抵抗器１０と接触する針状の先端部２１Ａを有し、電流測定子２２は電圧測定子２１の先端部２１Ａよりも幅が広く抵抗器１０と接触する先端部２２Ａを有し、抵抗値測定の再現性を高めることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、抵抗器などの電子部品や、電子機器の抵抗値を測定する抵抗値測定装置および抵抗値測定法に関する。

抵抗値の測定方法として、一対の電圧測定子と一対の電流測定子とを用いた方法、所謂４端子測定方法は知られている。４端子測定方法による抵抗値測定は、電圧測定子と電流測定子とを共用する２端子の測定方法に比べて精度よく抵抗値の測定をすることができる。

特開２００６−２６１１４４号公報

近年、電子機器の発達や高性能化に伴い、抵抗値に要求される精度も高くなってきている。例えば、抵抗器の分野においては、抵抗器の抵抗値を目標とする抵抗値に近づけるために、抵抗体をトリミングする抵抗値修正工程が行われている。この抵抗値修正工程においては、抵抗体の抵抗値を測定しながら、トリミングを行なう。このときの抵抗値の測定精度が低いと、抵抗値修正工程を実施しても高精度の抵抗値を得ることはできない。

特に、近年、電流測定などの用途として、電圧降下や損失の少ない低抵抗の抵抗器が注目されている。抵抗値としては数ｍオーム、或いは１ｍΩ以下の抵抗器も用いられるようになってきた。今後も、更なる低抵抗化が予想される。

一方、抵抗値の測定には再現性が求められる。測定毎に全く同一の測定値を得ることが好ましいが、測定には誤差が付きまとうものであるので、測定毎に抵抗値はばらつく。このばらつきが、許容範囲であれば問題はない。

しかし、上記のような非常に低い抵抗値の抵抗器において、非常に高い抵抗値精度を求めると、従来であれば問題にならなかった測定の再現性が問題となってくることを発明者らは見出した。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するものであり、より再現性の高い抵抗値の測定を可能とする抵抗値測定装置および抵抗値測定方法を提供する。

本発明の抵抗値測定器は、一対の電圧測定子と、一対の電流測定子と、前記一対の電圧測定子および前記一対の電流測定子と電気的に接続して抵抗値を測定する測定部と、を備え、前記電圧測定子は被測定物と接触する針状の先端部を有し、前記電流測定子は前記電圧測定子の先端部よりも幅が広く前記被測定物と接触する先端部を有する。

本発明の抵抗値の測定方法は、上記抵抗値測定装置を用いた抵抗値測定方法であって、前記一対の電流測定子の前記先端部を互いに対向させて前記被測定物に接触させ、前記一対の電圧測定子の先端部を前記一対の電流測定子が向かい合う内側に互いに対向させて前記被測定物に接触させ、前記一対の電流測定子間に電流を流すと共に、前記電流の電流値を測定し、前記一対の電圧測定子間の電圧を測定し、前記測定部にて抵抗値を測定する。

本発明は、より再現性の高い抵抗値の測定を可能とするという効果を奏する。

本発明の一実施の形態における抵抗値測定方法の上面図 図１のＡＡ断面図 本発明の一実施の形態における抵抗値測定器の概略図 図２のＢ部拡大図 （ａ）本発明の一実施の形態における抵抗値測定方法の部分拡大図、（ｂ）改良した同実施の形態における抵抗値測定方法の部分拡大図、（ｃ）さらに改良した同実施の形態における抵抗値測定方法の部分拡大図 本発明の一実施の形態における抵抗値測定器の電流測定子のバリエーションの断面図

（実施の形態１）
本発明の一実施の形態における抵抗値測定器および抵抗値測定方法について図面を用いて説明する。

図１は本発明の一実施の形態における抵抗値測定方法の上面図、図２は本発明の一実施の形態における抵抗値測定方法の正面断面図、図３は本発明の一実施の形態における抵抗値測定器の概略図である。

抵抗器１０は抵抗値を測定する対象物である被測定物である。被測定物としては、抵抗器１０に限られるものではない。抵抗器１０は基板１１と一対の電極１２と抵抗体１３とを有している。基板１１はアルミナ等の絶縁体からなる。一対の電極１２は基板１１上に形成されている。電極１２は銅などの導電性に優れた導体を主成分とすることが多いが、これに限られるものではない。抵抗体１３は基板１１に形成され、一対の電極１２間にまたがっている。抵抗体１３は、その抵抗値や使用用途に応じて、様々な材料から選択される。例えば、抵抗体１３は金属自体、または金属とガラスとの混合物などである。抵抗体１３の製造方法は、例えば、厚膜工法であり、または薄膜工法である。

なお、抵抗器１０は、上記のようなチップ形でなくてもよく、所謂金属板抵抗器であってもよい。

図１に示すように基板１１の幅をＷ０、電極の幅をＷ１とする。本実施の形態において「幅」とは一対の電極１２が対向する方向に対する直角方向の長さを言う。

抵抗値測定装置２０は一対の電圧測定子２１、一対の電流測定子２２、および測定部２５を有する。一対の電圧測定子２１はそれぞれ先端部２１Ａを有する。先端部２１Ａは針状の形状にすることができる。抵抗値測定の際にはそれぞれの先端部２１Ａを一対の電極１２に接触させる。電圧測定子２１は測定部２５と電気的に接続している。

一対の電流測定子２２はそれぞれ先端部２２Ａを有し、さらに先端部２２Ａはそれぞれ切欠き２２Ｂを有する。電流測定子２２の先端部２２Ａは、電圧測定子２１の先端部２１Ａより幅が広い。ここで、図１に示すように電流測定子２２の先端部２２Ａの幅はＷ、電圧測定子２１の先端部２１Ａの幅はＷ２である。切欠き２２Ｂの幅は電圧測定子２１の先端部２１Ａよりも大きい。図１に示すように切欠き２２Ｂの幅はＷ３である。

抵抗値を測定する際には、一対の電流測定子２２の切欠き２２Ｂは互いに対向するように配置される。電圧測定子２１の先端部２１Ａは、電流測定子２２の先端部２２Ａよりも一対の電極１２が対向する方向における内側に位置させる。さらに、電圧測定子２１の先端部２１Ａは、幅方向において電流測定子２２の切欠き２２Ｂ内に含まれるように配置される。電圧測定子２１の先端部２１Ａが電流測定子２２の切欠き２２Ｂに含まれることが可能な大きさのときには、電圧測定子２１の先端部２１Ａを切欠き２２Ｂに位置させてもよい。抵抗値の測定は電流測定子２２間に定電流が流れているときに行なうのが好ましい。電流を流し始めて定電流になるまでの立ち上がりの状態では、電流の流れが安定していない可能性があるからである。

測定部２５は一対の電圧測定子２１、および一対の電流測定子２２と電気的に接続している。測定部２５は一対の電流測定子２２間に電流を流し、その電流値と一対の電圧測定子２１から得られる電位差とから被測定物である抵抗器１０の測定値を算出することで抵抗値を測定する。

本実施の形態の抵抗値測定装置２０および抵抗値の測定方法は、電流測定子２２の先端部２２Ａの幅が広いので、従来の針状の測定子の場合に比べて、電極１２の幅方向において一様な電流が流れやすい。従って、従来の針状の電流測定子のように測定子を電極１２
に接触させる箇所による測定値の依存性を少なくすることができ、再現性の高い抵抗値測定を行なうことができる。さらに、測定の再現性が高い抵抗値測定が可能となると、高精度の抵抗値修正工程が可能となり、最終的に抵抗値の精度の高い抵抗器１０を得ることができる。

なお、電流測定子２２の先端部２２Ａは、図１に示すように上面視にて長方形に切欠き２２Ｂを設けた形状にすることができる。切欠き２２Ｂは先端部２２Ａの幅方向における中央部に設けることができる。

ここで、電流測定子２２の先端部２２Ａの幅Ｗは、電極１２の幅Ｗ１より大きいことが好ましい。これは、電極１２内により一様の電流を流すために、電極１２は幅方向の全域において電流測定子２２の先端部２２Ａと接触していることが好ましいからである。

１枚の大きなアルミナ基板から複数個の抵抗器１０を得る工法を採用する場合であって、基板１１を個片に分割する前に１枚の大きなアルミナ基板上に設けられた複数の抵抗体１３の抵抗値を測定する場合には、電流測定子２２の先端部２２Ａの幅Ｗは、基板１１の幅Ｗ０より小さい方が好ましい。測定を行なう抵抗器１０に隣接する別の抵抗器１０の電極１２に接触することを防止するためである。

図４は図２のＢ部拡大図、図５（ａ）は本発明の一実施の形態における抵抗値測定方法の部分拡大図、図５（ｂ）は改良した同実施の形態における抵抗値測定方法の部分拡大図、図５（ｃ）はさらに改良した同実施の形態における抵抗値測定方法の部分拡大図である。これらの図は、それぞれ電流測定子２２の先端部２２Ａと電極１２の表面を示しているが、説明のために表面の凹凸を誇張している。

図４に示すように一般的に電流測定子２２の先端部２２Ａと電極１２の表面は凹凸を有している。図５（ａ）では、電流測定子２２の先端部２２Ａの表面を鏡面仕上げにして平滑にした場合を示している。電極１２の表面も平滑であれば電流測定子２２の先端部２２Ａの表面が平滑であることは好ましいが、一般的に電極１２の表面は凹凸を有しており、このような場合には、電流測定子２２の先端部２２Ａと電極１２とが接触する点は非常に少なくなってしまう。

図５（ｂ）は電流測定子２２の先端部２２Ａの表面に凹凸を設けた場合を示している。この場合には、ある程度規則性が見られる表面の凹凸であり、通常の加工で生じる凹凸を想定している。図５（ａ）に比べると、電流測定子２２の先端部２２Ａと電極１２とが接触する点が増える可能性が高くなる。

図５（ｃ）は電流測定子２２の先端部２２Ａの表面に凹凸を設けた場合であって、図５（ｂ）よりも不規則な凹凸を設けている。この場合には、意図的に電流測定子２２の先端部２２Ａの表面を荒らす粗面化処理を行なっている凹凸を想定している。この場合には、図５（ｃ）よりも電流測定子２２の先端部２２Ａと電極１２とが接触する点が増える可能性が高くなる。

従って、電流測定子２２の先端部２２Ａの表面の凹凸を不規則な凹凸にするように粗面化することが好ましい。

図６は本発明の一実施の形態における抵抗値測定器の電流測定子のバリエーションの断面図である。電流測定子２２は先端部２２Ａを弾性変形可能な物質で作られる。例えば、フレキシブルプリント基板などが好適である。剛体部２２Ｃは弾性体の先端部２２Ａに比べて剛性の高い物質で作られる。弾性部２２Ｄは先端部２２Ａを電極１２に沿わすように変形させるための押圧力を先端部２２Ａに加える機能を有し、例えばスポンジなどが用いられる。剛体部２２Ｃと弾性部２２Ｄにより押圧機構を構成する。このような構成にすると、電流測定子２２の先端部２２Ａと電極１２とが接触する点が増加し、電極１２により一様の電流を流すことができる。

なお、電流測定子２２の先端部２２Ａが切欠き２２Ｂを有していない場合には、抵抗値を測定する際には、一対の電圧測定子２１の先端部２１Ａは一対の電流測定子２２の先端部２２Ａより内側に配置される。電流測定子２２の先端部２２Ａが切欠き２２Ｂを有している場合には、図２に示すように正面視すると電圧測定子２１の先端部２１Ａと電流測定子２２の先端部２２Ａとが重ならせることが可能となるので、一対の電極１２が互いに向かい合う方向に対する電極１２の長さ、即ち図２における紙面左右方向の電極１２の長さが小さいときにも測定が可能である点で好ましい。

本実施の形態は抵抗器１０は基板１１、電極１２、および抵抗体１３から構成されているが、これに限定させるものではない。抵抗器１０は、裏面電極、端面電極などの構成要素を有していてもよいし、抵抗体１３を覆う保護膜を有していてもよい。

本実施の形態は被測定物として抵抗器１０を例に挙げたが、本発明は抵抗器以外の電子部品や電子機器などへの適用できる。

本発明の抵抗値測定器および抵抗値測定方法は抵抗器などの抵抗値を測定する物、或いは方法に適用できる。

１０ 抵抗器
１１ 基板
１２ 電極
１３ 抵抗体
２０ 抵抗値測定装置
２１ 電圧測定子
２１Ａ 先端部
２２ 電流測定子
２２Ａ 先端部
２２Ｂ 切欠き
２２Ｃ 剛体部
２２Ｄ 弾性部
２５ 測定部

Claims (5)

1. 一対の電圧測定子と、
   一対の電流測定子と、
   前記一対の電圧測定子および前記一対の電流測定子と電気的に接続して抵抗値を測定する測定部と、
   を備え、
   前記電圧測定子は被測定物と接触する針状の先端部を有し、
   前記電流測定子は前記電圧測定子の先端部よりも幅が広く前記被測定物と接触する先端部を有する、
   抵抗値測定装置。
2. 前記電流測定子の前記先端部は前記電圧測定子の前記先端部の幅よりも広い幅の切欠きを有する請求項１記載の抵抗値測定装置。
3. 前記電流測定子の前記先端部は弾性体であり、
   前記電流測定子は前記電流測定子の先端部を前記被測定物の表面に沿わすように押し付ける押圧機構を有する請求項１記載の抵抗値測定装置。
4. 請求項１記載の抵抗値測定装置を用いた抵抗値測定方法であって、
   前記一対の電流測定子の前記先端部を互いに対向させて前記被測定物に接触させ、
   前記一対の電圧測定子の先端部を前記一対の電流測定子が向かい合う内側に互いに対向させて前記被測定物に接触させ、
   前記一対の電流測定子間に電流を流すと共に、前記電流の電流値を測定し、
   前記一対の電圧測定子間の電圧を測定し、
   前記測定部にて抵抗値を測定する、
   抵抗値測定方法。
5. 請求項２記載の抵抗値測定装置を用いた抵抗値測定方法であって、
   前記一対の電流測定子の前記先端部の切欠きを互いに対向するように前記先端部を前記被測定物に接触させ、
   前記一対の電圧測定子の先端部を前記一対の電流測定子の先端部の切欠きに位置するように互いに対向させて前記被測定物に接触させ、
   前記一対の電流測定子間に電流を流すと共に、前記電流の電流値を測定し、
   前記一対の電圧測定子間の電圧を測定し、
   前記測定部にて抵抗値を測定する、
   抵抗値測定方法。

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