JP3173483B2 - コンデンサの良否判別方法 - Google Patents
コンデンサの良否判別方法Info
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はコンデンサの良否判
別方法、特にコンデンサに直流電圧を印加した時の充電
特性から、コンデンサの良否を判別する方法に関するも
のである。
別方法、特にコンデンサに直流電圧を印加した時の充電
特性から、コンデンサの良否を判別する方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】一般に、コンデンサの良否を判定するた
め、測定用の直流電圧をコンデンサに印加し、十分に充
電された後のコンデンサの漏れ電流(充電電流)を測定
することにより、コンデンサの絶縁抵抗を測定する方法
が知られている。当然ながら、良品は漏れ電流が少な
い。
め、測定用の直流電圧をコンデンサに印加し、十分に充
電された後のコンデンサの漏れ電流(充電電流)を測定
することにより、コンデンサの絶縁抵抗を測定する方法
が知られている。当然ながら、良品は漏れ電流が少な
い。
【0003】従来、この種の充電電流測定方法として
は、JIS−C5102で規定された測定方式が知られ
ている。この方式は、コンデンサに十分に充電された状
態の電流値を測定する必要があるため、約60秒の測定
時間が必要であった。しかし、電子機器のコストダウ
ン、信頼性向上の要求に伴い、コンデンサなどの電子部
品もその生産能力向上と品質向上とが求められており、
コンデンサ1個当たりこのような長い測定時間を要する
従来の測定方法では、到底このような要求に応えること
ができない。
は、JIS−C5102で規定された測定方式が知られ
ている。この方式は、コンデンサに十分に充電された状
態の電流値を測定する必要があるため、約60秒の測定
時間が必要であった。しかし、電子機器のコストダウ
ン、信頼性向上の要求に伴い、コンデンサなどの電子部
品もその生産能力向上と品質向上とが求められており、
コンデンサ1個当たりこのような長い測定時間を要する
従来の測定方法では、到底このような要求に応えること
ができない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そのため、従来では簡
易な良否判別方法として、コンデンサに直流電圧を印加
した後、所定時間後の電流値を測定し、その測定電流値
を所定のしきい値と比較することにより、コンデンサの
良否を判別していた。しかしながら、このような良否判
別方法の場合、測定電流値がしきい値以下になったか否
かを判別しているので、少なくともしきい値を越える時
間まで電圧印加を継続しなければならず、数秒〜数十秒
程度の長時間を必要としていた。
易な良否判別方法として、コンデンサに直流電圧を印加
した後、所定時間後の電流値を測定し、その測定電流値
を所定のしきい値と比較することにより、コンデンサの
良否を判別していた。しかしながら、このような良否判
別方法の場合、測定電流値がしきい値以下になったか否
かを判別しているので、少なくともしきい値を越える時
間まで電圧印加を継続しなければならず、数秒〜数十秒
程度の長時間を必要としていた。
【0005】そこで、本発明の目的は、コンデンサの良
否を短時間で判別できる良否判別方法を提供することに
ある。
否を短時間で判別できる良否判別方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、コンデンサに直流電圧を印加した時の充
電特性から、コンデンサの良否を判別する方法におい
て、コンデンサの規格選別電流値I0 を設定する工程
と、コンデンサの誘電分極成分の実測電流値m(t)と
上記規格選別電流値I0 との差の対数値、あるいはそれ
ぞれの対数値の差から評価関数n(t)を求める工程
と、上記評価関数n(t)が対数時間の変化に伴って上
に凸の曲線を描くか、下に凸の曲線を描くかによって、
コンデンサの良否を判別する工程と、を有するコンデン
サの良否判別方法を提供する。
め、本発明は、コンデンサに直流電圧を印加した時の充
電特性から、コンデンサの良否を判別する方法におい
て、コンデンサの規格選別電流値I0 を設定する工程
と、コンデンサの誘電分極成分の実測電流値m(t)と
上記規格選別電流値I0 との差の対数値、あるいはそれ
ぞれの対数値の差から評価関数n(t)を求める工程
と、上記評価関数n(t)が対数時間の変化に伴って上
に凸の曲線を描くか、下に凸の曲線を描くかによって、
コンデンサの良否を判別する工程と、を有するコンデン
サの良否判別方法を提供する。
【0007】ここで、本発明の根拠を説明する。本発明
者は、コンデンサに直流電圧を印加し、充電時における
電流値の変化を正確に測定し、その電流値と時間とを対
数電流−対数時間の座標にプロットしたところ、図1に
実線で示すような特性があることを発見した。つまり、
充電初期の微小期間1)はほぼ一定の大きな電流が流れる
が、それに続く遷移期間2)で急激に電流値が低下し、そ
の後、ある傾きを持った線形の充電特性3)で電流が低下
した。この線形の充電特性3)は、充電開始から1分〜2
分後まで持続していた。
者は、コンデンサに直流電圧を印加し、充電時における
電流値の変化を正確に測定し、その電流値と時間とを対
数電流−対数時間の座標にプロットしたところ、図1に
実線で示すような特性があることを発見した。つまり、
充電初期の微小期間1)はほぼ一定の大きな電流が流れる
が、それに続く遷移期間2)で急激に電流値が低下し、そ
の後、ある傾きを持った線形の充電特性3)で電流が低下
した。この線形の充電特性3)は、充電開始から1分〜2
分後まで持続していた。
【0008】上記特性についてさらに検討してみると、
次のような事実が判明した。すなわち、コンデンサの等
価回路は、図2のように容量C0 、内部抵抗r、絶縁抵
抗R0および誘電分極成分Dで構成されるが、初期の充
電特性1)は容量C0 の充電領域であるのに対し、線形の
充電特性3)は誘電分極成分Dの充電領域であるというこ
とである。
次のような事実が判明した。すなわち、コンデンサの等
価回路は、図2のように容量C0 、内部抵抗r、絶縁抵
抗R0および誘電分極成分Dで構成されるが、初期の充
電特性1)は容量C0 の充電領域であるのに対し、線形の
充電特性3)は誘電分極成分Dの充電領域であるというこ
とである。
【0009】良品のコンデンサの場合には、当然ながら
充電特性が図1の線形の充電特性3)にほぼ沿った特性を
有する。これに対し、不良品のコンデンサの場合には、
図1に破線で示すように充電初期には線形の充電特性3)
にほぼ沿っているが、時間経過とともに電流値の低下速
度が小さくなる。一般に、良品と不良品の差異が明確に
現れるのは、電圧印加して数秒を経過した後である。し
かし、その予兆は電圧印加から数十m秒の時点で既に現
れている。すなわち、不良品の実測電流値と良品の実測
電流値との差を取ると、時間経過とともに徐々に正の方
向に拡大する傾向を示す。
充電特性が図1の線形の充電特性3)にほぼ沿った特性を
有する。これに対し、不良品のコンデンサの場合には、
図1に破線で示すように充電初期には線形の充電特性3)
にほぼ沿っているが、時間経過とともに電流値の低下速
度が小さくなる。一般に、良品と不良品の差異が明確に
現れるのは、電圧印加して数秒を経過した後である。し
かし、その予兆は電圧印加から数十m秒の時点で既に現
れている。すなわち、不良品の実測電流値と良品の実測
電流値との差を取ると、時間経過とともに徐々に正の方
向に拡大する傾向を示す。
【0010】そこで、本発明では図1に二点鎖線で示す
ように、規格選別電流値I0 を予め設定しておき、被測
定用コンデンサの誘電分極成分の実測電流値m(t)と
上記規格選別電流値I0 との差の対数値、あるいはそれ
ぞれの対数値の差から評価関数n(t)を求める。すな
わち、 n(t)=log {m(t)−I0 } ・・・(1) n(t)=log m(t)−log I0 ・・・(2) なお、対数は常用対数あるいは自然対数のいずれであっ
てもよいし、他の対数を用いてもよい。この評価関数n
(t)が対数時間log tの変化に伴って上に凸の曲線を
描くか、下に凸の曲線を描くかを判別することで、コン
デンサの良否を判別する。つまり、n(t)が上に凸の
曲線を描くということは、n(t)が対数時間の経過に
つれて急激に小さくなることを意味するので良品と判定
し、下に凸の曲線を描くということは、n(t)が対数
時間の経過につれてあまり変化しないことを意味するの
で不良品と判定する。
ように、規格選別電流値I0 を予め設定しておき、被測
定用コンデンサの誘電分極成分の実測電流値m(t)と
上記規格選別電流値I0 との差の対数値、あるいはそれ
ぞれの対数値の差から評価関数n(t)を求める。すな
わち、 n(t)=log {m(t)−I0 } ・・・(1) n(t)=log m(t)−log I0 ・・・(2) なお、対数は常用対数あるいは自然対数のいずれであっ
てもよいし、他の対数を用いてもよい。この評価関数n
(t)が対数時間log tの変化に伴って上に凸の曲線を
描くか、下に凸の曲線を描くかを判別することで、コン
デンサの良否を判別する。つまり、n(t)が上に凸の
曲線を描くということは、n(t)が対数時間の経過に
つれて急激に小さくなることを意味するので良品と判定
し、下に凸の曲線を描くということは、n(t)が対数
時間の経過につれてあまり変化しないことを意味するの
で不良品と判定する。
【0011】このような判別方法を用いれば、良品と不
良品との差が明確に現れる前の段階で素早く良否判別が
できるという特長がある。従来ではコンデンサの実測電
流値がしきい値I0 を越えたか否かで良否判別するた
め、実測電流値がしきい値I0 と交わる時点t0 (図1
参照)以前では良否判別できなかったが、本発明ではコ
ンデンサの実測電流値がしきい値I0 と交わる時点t0
より前の段階(例えば電圧印加から数百m秒程度)で良
否判別できる。
良品との差が明確に現れる前の段階で素早く良否判別が
できるという特長がある。従来ではコンデンサの実測電
流値がしきい値I0 を越えたか否かで良否判別するた
め、実測電流値がしきい値I0 と交わる時点t0 (図1
参照)以前では良否判別できなかったが、本発明ではコ
ンデンサの実測電流値がしきい値I0 と交わる時点t0
より前の段階(例えば電圧印加から数百m秒程度)で良
否判別できる。
【0012】n(t)が上に凸か下に凸かを判別するた
めに、例えばn(t)を2次曲線近似し、2次曲線近似
式の2次係数の正負によって良否を判別するのが簡単で
ある。すなわち、log t=x,n(t)=yとおき、y
=dx2 +ex+fの近似式を用いて近似する。そし
て、2次曲線近似式の2次係数dが正の場合は、2次曲
線近似式が下に凸であることを意味するので、不良品と
判定し、逆に2次係数dが負の場合は上に凸であること
を意味するので、良品と判定すればよい。また、2次曲
線近似法を用いることにより、たとえノイズなどによっ
てn(t)の値が一時的に変動しても、全体的な傾向を
把握することができるので、安定した良品判別を行うこ
とができる。
めに、例えばn(t)を2次曲線近似し、2次曲線近似
式の2次係数の正負によって良否を判別するのが簡単で
ある。すなわち、log t=x,n(t)=yとおき、y
=dx2 +ex+fの近似式を用いて近似する。そし
て、2次曲線近似式の2次係数dが正の場合は、2次曲
線近似式が下に凸であることを意味するので、不良品と
判定し、逆に2次係数dが負の場合は上に凸であること
を意味するので、良品と判定すればよい。また、2次曲
線近似法を用いることにより、たとえノイズなどによっ
てn(t)の値が一時的に変動しても、全体的な傾向を
把握することができるので、安定した良品判別を行うこ
とができる。
【0013】規格選別電流値I0 は、コンデンサの品種
によって決まる規格選別値R0 (例えば10MΩ)と印
加電圧とから求められる。 I0 =印加電圧/R0 規格選別値R0 は、例えばJIS−C6429−199
6におけるコンデンサの規格値(100ΩF以上)から
決定される。例えば容量が10μFの場合、絶縁抵抗は
10MΩ以上必要となるので、R0 は10MΩとなる。
によって決まる規格選別値R0 (例えば10MΩ)と印
加電圧とから求められる。 I0 =印加電圧/R0 規格選別値R0 は、例えばJIS−C6429−199
6におけるコンデンサの規格値(100ΩF以上)から
決定される。例えば容量が10μFの場合、絶縁抵抗は
10MΩ以上必要となるので、R0 は10MΩとなる。
【0014】図3は実際のコンデンサの良品と不良品の
充電電流値m(t)の時間変化を対数グラフで表したも
のである。図4は、図3の特性を有するコンデンサを用
いて求めた電流値m(t)と規格選別電流値I0 との差
m(t)−I0 の時間変化を対数グラフで表したもので
ある。ここで、I0 =126×10-9(A)とした。図
4から明らかなように、不良品ではn(t)=log {m
(t)−I0 }が下に凸の曲線を描くのに対し、良品で
は上に凸の曲線を描くことが分かる。しかも、両者の差
異は0.05秒付近で既に明確に現れている。
充電電流値m(t)の時間変化を対数グラフで表したも
のである。図4は、図3の特性を有するコンデンサを用
いて求めた電流値m(t)と規格選別電流値I0 との差
m(t)−I0 の時間変化を対数グラフで表したもので
ある。ここで、I0 =126×10-9(A)とした。図
4から明らかなように、不良品ではn(t)=log {m
(t)−I0 }が下に凸の曲線を描くのに対し、良品で
は上に凸の曲線を描くことが分かる。しかも、両者の差
異は0.05秒付近で既に明確に現れている。
【0015】
【発明の実施の形態】図5は本発明方法を実施するため
の電流測定装置の一例を示す。この測定装置は、本願出
願人が特願平7−293442号で提案したものであ
る。この測定装置は、直流測定電源10、スイッチ1
1、被測定物であるコンデンサ12、制限抵抗13、対
数増幅器14、計測用アンプ15、A/D変換器16,
18、演算処理回路(CPU)17を備えている。充電
初期は計測用アンプ15で電流値を計測し、所定の閾値
で対数増幅器14に切り換え、それ以後は対数増幅器1
4で電流値を計測する。この測定装置は、コンデンサ1
2の充電電流が幅広いレンジで変化しても正確に測定す
ることができるので、図3のように従来の測定装置では
計測困難であった充電初期から充電終期までの電流値を
連続的に計測できるという特徴がある。なお、本発明方
法は図5に示された測定装置を用いる必要はなく、他の
測定装置を用いてもよい。
の電流測定装置の一例を示す。この測定装置は、本願出
願人が特願平7−293442号で提案したものであ
る。この測定装置は、直流測定電源10、スイッチ1
1、被測定物であるコンデンサ12、制限抵抗13、対
数増幅器14、計測用アンプ15、A/D変換器16,
18、演算処理回路(CPU)17を備えている。充電
初期は計測用アンプ15で電流値を計測し、所定の閾値
で対数増幅器14に切り換え、それ以後は対数増幅器1
4で電流値を計測する。この測定装置は、コンデンサ1
2の充電電流が幅広いレンジで変化しても正確に測定す
ることができるので、図3のように従来の測定装置では
計測困難であった充電初期から充電終期までの電流値を
連続的に計測できるという特徴がある。なお、本発明方
法は図5に示された測定装置を用いる必要はなく、他の
測定装置を用いてもよい。
【0016】次に、本発明にかかる良否判別方法の全体
の流れを図6にしたがって説明する。まず、予め絶縁抵
抗R0 をコンデンサの品種により所定の値(例えば10
MΩなど)に決定しておく(ステップS1)。次に、充
電初期(例えば0.1〜1秒)における実際の電流値m
(t)を測定する(ステップS2)。次に、実測した電
流値m(t)と規格選別電流値I0 (=印加電圧/R
0 )との差の対数により、評価関数n(t)を求める
(ステップS3)。次に、n(t)を2次曲線近似する
(ステップS4)。すなわち、log t=x,n(t)=
yとおき、y=dx2 +ex+fの近似式を用いて近似
する。次に、2次曲線近似式y=dx2 +ex+fの2
次係数dが正か負かを判別する(ステップS5)。dが
正の場合には不良品と判定し(ステップS6)、dが負
の場合には良品と判定する(ステップS7)。
の流れを図6にしたがって説明する。まず、予め絶縁抵
抗R0 をコンデンサの品種により所定の値(例えば10
MΩなど)に決定しておく(ステップS1)。次に、充
電初期(例えば0.1〜1秒)における実際の電流値m
(t)を測定する(ステップS2)。次に、実測した電
流値m(t)と規格選別電流値I0 (=印加電圧/R
0 )との差の対数により、評価関数n(t)を求める
(ステップS3)。次に、n(t)を2次曲線近似する
(ステップS4)。すなわち、log t=x,n(t)=
yとおき、y=dx2 +ex+fの近似式を用いて近似
する。次に、2次曲線近似式y=dx2 +ex+fの2
次係数dが正か負かを判別する(ステップS5)。dが
正の場合には不良品と判定し(ステップS6)、dが負
の場合には良品と判定する(ステップS7)。
【0017】上記説明では、評価関数n(t)を実測電
流値m(t)と規格選別電流値I0 との差の対数値とし
たが、それぞれの対数値の差としてもよい。すなわち、
n(t)=log m(t)−log I0 とし、このn(t)
を二次曲線近似しても同様の結果が得られる。
流値m(t)と規格選別電流値I0 との差の対数値とし
たが、それぞれの対数値の差としてもよい。すなわち、
n(t)=log m(t)−log I0 とし、このn(t)
を二次曲線近似しても同様の結果が得られる。
【0018】なお、本発明で良否判別可能なコンデンサ
としては、セラミックコンデンサ、電解コンデンサ、フ
ィルムコンデンサなど、誘電分極成分を有するコンデン
サであれば、如何なるコンデンサであってもよい。
としては、セラミックコンデンサ、電解コンデンサ、フ
ィルムコンデンサなど、誘電分極成分を有するコンデン
サであれば、如何なるコンデンサであってもよい。
【0019】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項1
に記載の発明によれば、コンデンサの誘電分極成分の実
測電流値と規格選別電流値との差の対数値、あるいはそ
れぞれの対数値の差から評価関数を求め、評価関数が対
数時間変化に伴って上に凸の曲線を描くか下に凸の曲線
を描くかを判別することで、コンデンサの良否を判別す
るようにしたので、電圧印加から数秒待たずに、数百m
秒程度の非常に短い期間で良否判別できる。したがっ
て、従来に比べてコンデンサの良否判別の処理効率を格
段に向上させることができる。
に記載の発明によれば、コンデンサの誘電分極成分の実
測電流値と規格選別電流値との差の対数値、あるいはそ
れぞれの対数値の差から評価関数を求め、評価関数が対
数時間変化に伴って上に凸の曲線を描くか下に凸の曲線
を描くかを判別することで、コンデンサの良否を判別す
るようにしたので、電圧印加から数秒待たずに、数百m
秒程度の非常に短い期間で良否判別できる。したがっ
て、従来に比べてコンデンサの良否判別の処理効率を格
段に向上させることができる。
【0020】また、請求項2のように評価関数を2次曲
線近似するとともに、2次曲線近似式の2次係数の正負
によってコンデンサの良否を判別するようにすれば、良
品判別が非常に簡単になる。しかも、2次曲線近似法を
用いれば、全体的な傾向を知ることができるので、一時
的なノイズによって判別結果が左右されず、安定した良
品判別を行うことができる。
線近似するとともに、2次曲線近似式の2次係数の正負
によってコンデンサの良否を判別するようにすれば、良
品判別が非常に簡単になる。しかも、2次曲線近似法を
用いれば、全体的な傾向を知ることができるので、一時
的なノイズによって判別結果が左右されず、安定した良
品判別を行うことができる。
【図1】良品コンデンサと不良品コンデンサにおける充
電電流の変化を示す図である。
電電流の変化を示す図である。
【図2】コンデンサの等価回路を示す回路図である。
【図3】良品と不良品の実測電流値の時間変化を示す図
である。
である。
【図4】良品と不良品の実測電流値と規格選別電流値と
の差の時間変化を示す図である。
の差の時間変化を示す図である。
【図5】電流測定装置の一例の回路図である。
【図6】本発明にかかる良否判別方法の一例のフローチ
ャート図である。
ャート図である。
m(t) 実測電流値 I0 規格選別電流値 n(t) 評価関数
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01G 13/00 - 13/06 G01R 31/00
Claims (3)
- 【請求項1】コンデンサに直流電圧を印加した時の充電
特性から、コンデンサの良否を判別する方法において、
コンデンサの規格選別電流値I0 を設定する工程と、コ
ンデンサの誘電分極成分の実測電流値m(t)と上記規
格選別電流値I0 との差の対数値、あるいはそれぞれの
対数値の差から評価関数n(t)を求める工程と、上記
評価関数n(t)が対数時間の変化に伴って上に凸の曲
線を描くか、下に凸の曲線を描くかによって、コンデン
サの良否を判別する工程と、を有するコンデンサの良否
判別方法。 - 【請求項2】上記コンデンサの良否を判別する工程は、
上記評価関数n(t)を2次曲線近似する工程と、2次
曲線近似式の2次係数の正負を判別する工程と、を含む
請求項1に記載のコンデンサの良否判別方法。 - 【請求項3】上記規格選別電流値I0 は、コンデンサの
品種によって決まる規格選別値R0 から決定されること
を特徴とする請求項1または2に記載のコンデンサの良
否判別方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34834798A JP3173483B2 (ja) | 1998-12-04 | 1998-12-08 | コンデンサの良否判別方法 |
US09/441,485 US6469516B2 (en) | 1998-12-04 | 1999-11-17 | Method for inspecting capacitors |
SG1999005884A SG77274A1 (en) | 1998-12-04 | 1999-11-24 | Method for inspecting capacitors |
KR1019990054122A KR100349084B1 (ko) | 1998-12-04 | 1999-12-01 | 커패시터의 검사 방법 |
MYPI99005272A MY125926A (en) | 1998-12-04 | 1999-12-03 | Method for inspecting capacitors. |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34610998 | 1998-12-04 | ||
JP10-346109 | 1998-12-04 | ||
JP34834798A JP3173483B2 (ja) | 1998-12-04 | 1998-12-08 | コンデンサの良否判別方法 |
Publications (2)
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