JP5244459B2 - サージ防護素子の検査方法及びサージ防護素子の検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、サージ防護素子の信頼性を検査するサージ防護素子の検査方法及びサージ防護素子の検査装置に関する。

近年、通信機器などの電子機器は、異常電圧などに敏感なＩＣやＬＳＩが多用されている。このため、雷などの衝撃電圧（サージ電圧という。）や衝撃電流（サージ電流という。）などに対して十分な対策が必要である。このようなサージ電圧やサージ電流から電子機器を防護する素子としてサージ防護素子が用いられる。

サージ防護素子としては、近年、電流制御型のシリコンサージ防護素子が注目されている（例えば、非特許文献１参照。）。シリコンサージ防護素子は、サージ電圧などの異常電圧に対する高速応答が可能であり、また、シリコン固体内の電子、正孔の輸送動作原理であるため劣化が少なく、ＰＮ接合で動作メカニズムを生成するので、双方向、単方向、スイッチング動作などが高精度に設計可能となるなど種々の利点を有する。

このようなシリコンサージ防護素子（以下、単にサージ防護素子という。）は、通信機器の雷撃防止用として好適に用いることが可能であるが、サージ防護素子の製造メーカ側においては、製造されたサージ防護素子が適切に動作するか否かを試験したのちに、サージ防護素子を通信機器などに搭載する製品メーカなど（納品先という。）に出荷する必要がある。

すなわち、サージ防護素子は、雷撃において発生するサージ電圧やサージ電流に対し、当該サージ電圧やサージ電流を接地側に適切に通過させることができ、かつ、所定の大きさのサージ電圧やサージ電流においても破壊されないことが要求される。したがって、これらの要求を満たすか否かを出荷前に検査し、検査に適合した製品のみを納品先に出荷する必要がある。このような検査を行う際、納品先によって指定された検査を行う必要がある。

図６は、サージ防護素子の検査に用いられるサージ電流について説明する図である。図６（ａ）に示すサージ電流は、例えば、サージ防護素子の納品先による規定に基づいて設定された破壊検査用のサージ電流であり、波頭長が１０μｓ、波尾長が１０００μｓ、波高値１００Ａのサージ電流である。図６（ａ）に示すように、サージ電流の立ち上がり直後の時刻ｔ０から電流の波高値すなわちピーク値（ピーク値を１００％としてそれを１．０として表している）に達する直前の時刻ｔ１までを波頭長Ｔ１とし、時刻ｔ０から時刻ｔ２（サージ電流がピーク値に達したのちピーク値の５０％（０．５）に落ちるまでの時刻）を波尾長Ｔ２としている。なお、このようなサージ電流を以下では、１０／１０００μｓのサージ電流と呼ぶことにする。図６（ｂ）は図６（ａ）に示すサージ電流の電流波形を模式的に示す図であり、波頭長及び波尾長を示す時間的な基点及び終点はこれらを近似的に示している。

図６に示すようなサージ電流を製品（サージ防護素子）に与えたときに、破壊されなかった製品のみを適合とし、破壊された製品を不適合品として選別する。このような選別方法を採用することによって、雷撃などに耐え得るシリコンサージ防護素子を適切に選別することができる。

シリコンサージ防護素子の製品カタログ（ＣＡＴ．Ｎｏ．Ｕ０１９−９）、新電元工業株式会社、２００１年９月発行、２００３年１２月印刷

ところで、サージ防護素子の検査を行う際、効率よく短時間でサージ防護素子の検査を行うことがサージ防護素子の生産性の向上という点から重要である。しかしながら、図６に示したサージ電流を用いた検査方法においては、検査対象となるすべてのサージ防護素子について、納品先によって規定された１０／１０００μｓのサージ電流を与える必要がある。このように、納品先によって規定されたサージ電流は、波頭長及び波尾長が比較的長いサージ電流であり、これをすべてのサージ防護素子に与える必要がある。このため、検査対象となるサージ防護素子の数が、何万個あるいは何十万個ともなると、検査に多くの時間を要することとなり、サージ防護素子の生産性向上を阻害する大きな要因ともなっている。

サージ防護素子の生産性の向上を図るため、サージ防護素子の検査に用いるサージ電流の波頭長及び波尾長をより短くすることも考えられるが、前述したように、検査に用いるサージ電流の定格が納品先によって規定されている場合、納品先によって規定されているサージ電流による検査は必須である。したがって、サージ防護素子の生産性の向上を図るためには、納品先によって規定されているサージ電流による検査を行い、かつ、検査の効率化を図ることが必要となる。

そこで、本発明は、納品先によって規定されたサージ電流による検査を行い、かつ、検査の効率化を図ることが可能なサージ防護素子の検査方法及びサージ防護素子の検査装置を提供することを目的とする。

（１）本発明のサージ防護素子の検査方法は、所定の波頭長及び波尾長並びに波高値を有する電流波形を有する第１衝撃電流に耐えるサージ防護素子を選別するための検査を行うサージ防護素子の検査方法であって、前記第１衝撃電流の電流波形よりも短い波頭長及び波尾長並びに高い波高値を有する電流波形を有する第２衝撃電流を検査対象となるすべてのサージ防護素子に与え、前記第２衝撃電流によって当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定し、破壊されなかったサージ防護素子を当該検査に適合する適合品として選別する第１検査工程と、前記第１検査工程によって適合品として選別されたサージ防護素子から所定数のサージ防護素子を抜き取り、前記所定数のサージ防護素子に前記第１衝撃電流を与え、前記第１衝撃電流によって当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定し、当該所定数のサージ防護素子のうちすべてのサージ防護素子が破壊されなかったときに、前記第１検査工程によって適合品とされたすべてのサージ防護素子を当該検査に適合する適合品として認定する第２検査工程とを有することを特徴とする。

本発明によるサージ防護素子の検査方法によれば、まずは、第２衝撃電流による検査(全数検査)を第１検査工程として行い、該第１検査工程によって適合品として選別されたサージ防護素子の中から所定数を抜き取り、抜き取られたサージ防護素子に対して第１衝撃電流を用いた検査（抜き取り検査）を第２検査工程として行っている。

第１検査工程に用いる第２衝撃電流は、第１衝撃電流に比べて、波頭長及び波尾長がより短く、波高値がより高い急峻な波形を有しているため、第１衝撃電流による検査（第２検査工程による検査）に比べて、サージ防護素子に与える負荷はより大きいものである。したがって、第２衝撃電流による検査（第１検査工程による検査）によって適合品として選別されたサージ防護素子は、当該検査だけでも十分な実用性を有するものであると考えられる。ただし、当該サージ防護素子に対して、第１サージ電流による検査に適合することが要求されている場合がある。

このように、第１衝撃電流による検査に適合することが要求されている場合、第１衝撃電流による検査を行う必要があるが、本発明においては、当該第１衝撃電流による検査を第２検査工程として行っているので、その要求をも満たすこととなる。この第１衝撃電流による検査は、本発明においては、第１検査工程による検査によって適合品として選別されたサージ防護素子の中からの抜き取り検査であるが、第１検査工程により適合品として選別されたサージ防護素子は、すでに、第１衝撃電流よりも負荷の大きい第２衝撃電流による検査に適合したものであるので、たとえ抜き取り検査であっても品質を保証する上で十分な検査であるといえる。

また、本発明によるサージ防護素子の検査方法においては、第１検査工程における全数検査を行う際に用いる第２衝撃電流は、第１衝撃電流に比べて波頭長及び波尾長が時間的に短い電流波形であるので、個々のサージ防護素子に対する検査に要する時間を短縮することができる。特に、検査対象となるサージ防護素子の数が、何万、何十万ともなると全体の検査時間で考えれば、検査に要する時間を大幅に短縮することができる。なお、第２衝撃電流による全数検査に加えて、第１衝撃電流による検査をも行う必要があるが、第１衝撃電流による検査は、抜き取り検査であるので、検査時間に大きな影響は与えることはない。

（２）前記（１）に記載のサージ防護素子の検査方法においては、前記第２検査工程は、検査対象となる複数のロットの各ロットごとに行い、前記各ロットから所定数のサージ防護素子を抜き取り、前記所定数のサージ防護素子に前記第１衝撃電流を与え、前記第１衝撃電流によって当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定し、前記所定数のサージ防護素子のうちすべてのサージ防護素子が破壊されなかったときに、当該ロットに属するすべてのサージ防護素子を当該検査に適合する適合品として認定することが好ましい。

このように第２検査工程は、各ロットごとに抜き取り検査によって当該検査に対する適／不適を判定する。そして、各ロットにおいて、抜き取り検査対象となったサージ防護素子のすべてのサージ防護素子が適合品として判定された場合のみに当該ロットに属するサージ防護素子をすべて適合品とする。言い換えれば、抜き取り検査対象となったサージ防護素子のうちの１つでも不適合と判定された場合は当該ロットに属するすべてのサージ防護素子を不適合品とする。このように、第２検査工程は、ロットごとの抜き取り検査であるが、抜き取り検査対象となったサージ防護素子のうちの１つでも不適合と判定された場合は当該ロットに属するすべてのサージ防護素子を不適合品とするので、適切な選別を行うことができる。

（３）前記（１）又は（２）に記載のサージ防護素子の検査方法においては、前記サージ防護素子が、シリコンサージ防護サイリスタであることが好ましい。

このように、サージ防護素子としてシリコンサージ防護サイリスタを用いることにより、雷撃などにより発生する衝撃電流などに対して高速かつ確実に応答することができるとともに、防護回路を簡素化することができる。また、長期間の使用においても劣化が小さく保守性にも優れたものとすることができる。

（４）前記（１）〜（３）のいずれかに記載のサージ防護素子の検査方法においては、前記第１衝撃電流は、波頭長が１０μｓ、波尾長が１０００μｓ、波高値が１００アンペアの電流波形を有する衝撃電流であることが好ましい。

これは、サージ防護素子に対して定められた規格の１つであって、サージ防護素子は、このような衝撃電流に耐えることが要求される。したがって、このような第１衝撃電流による検査によって適合品として選別されたサージ防護素子は、雷撃などに十分耐えられるものとして選別することができる。

（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載のサージ防護素子の検査方法においては、前記第２衝撃電流は、波頭長が２μｓ、波尾長が１０μｓ、波高値が３００Ａの電流波形を有する衝撃電流であることが好ましい。

第２衝撃電流の電流波形は、第１衝撃電流の電流波形に比べて、波頭長及び波尾長がより短く、波高値がより高い急峻な波形を有している。このような第２衝撃電流による検査（第１検査工程による検査）は、第１衝撃電流による検査（第２検査工程による検査）に比べて、サージ防護素子に与える負荷はより大きいものとなる。このため、第２衝撃電流による検査によって適合品として選別されたサージ防護素子は、当該検査だけでも十分な実用性を有するものとなる。なお、このような電流波形を有する第２衝撃電流を用いた第１検査工程のあとに行われる第２検査工程は、第１検査工程によって適合品として選別されたサージ防護素子の中からの抜き取り検査であるが、第１検査工程によって適合品として選別されたサージ防護素子は、第２検査工程において用いられる第１衝撃電流よりも負荷の大きい第２衝撃電流による検査に適合したものであるので、たとえ抜き取り検査であっても品質を保証することができる。

（６）本発明のサージ防護素子の検査装置は、前記（１）に記載のサージ防護素子の検査方法を実施するためのサージ防護素子の検査装置であって、検査対象となるサージ防護素子を接続するための接続端子と、前記第１衝撃電流を発生する第１衝撃電流発生部と、前記第１衝撃電流よりも短い波頭長及び波尾長並びに高い波高値を有する第２衝撃電流を発生する第２衝撃電流発生部と、検査対象となるサージ防護素子が破壊されたか否かを判定するために検査対象となるサージ防護素子に所定の不動作電圧を与える不動作電圧発生部と、前記検査対象となるサージ防護素子にかかる電圧および前記検査対象となるサージ防護素子に流れる電流を監視する電圧・電流監視部とを有するサージ試験装置と、前記第１衝撃電流または第２衝撃電流を前記サージ防護素子に与えたのちの所定時間後における前記電圧・電流監視部によって監視された電圧及び／又は電流値に基づいて当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定する判定部を有する検査制御装置とを有するサージ防護素子の検査装置であって、前記検査制御装置は、前記第１検査工程を行う際には、検査対象の各サージ防護素子に対して、前記第２衝撃電流を与えるための指示を前記サージ試験装置に対して出力するとともに、前記判定部による判定結果に基づいて前記第２衝撃電流によって破壊されなかったサージ防護素子を当該試験に適合する適合品として選別し、前記第２検査工程を行う際には、前記第１検査工程によって適合品とされたサージ防護素子から抜き取った所定数のサージ防護素子に対して、前記第１衝撃電流を与えるための指示を前記サージ試験装置に対して出力するとともに、前記判定部による判定の結果、当該所定数のサージ防護素子のうちすべてのサージ防護素子が前記第１衝撃電流によって破壊されなかったときに、前記第１検査工程によって適合品とされたサージ防護素子のすべてを当該検査に適合する適合品として認定する機能を有することを特徴とする。

本発明のサージ防護素子の検査装置がこのような構成を有することによって、前記（１）に記載したサージ防護素子の検査方法を実施することができる。なお、（６）におけるサージ防護素子の検査装置においても、前記（２）〜（５）に記載したサージ防護素子の検査方法と同様の機能を有することが好ましい。

（７）前記（６）に記載のサージ防護素子の検査装置においては、前記検査制御装置は、
前記第１検査工程を行う際には、検査対象となるすべてのサージ防護素子に対して、前記第２衝撃電流を与えるための指示を順次出力する機能を有し、前記第２検査工程を行う際には、前記第１検査工程によって適合品とされたサージ防護素子から抜き取った所定数のサージ防護素子に対して、前記第１衝撃電流を与えるための指示を順次出力する機能を有することが好ましい。

これにより、第１検査工程を行う際は、検査制御装置に接続された複数個のすべてのサージ防護素子に対して、順次、第２衝撃電流を与えることができ、また、第２検査工程を行う際は、検査制御装置に接続された所定数のサージ防護素子に対して、順次、第１衝撃電流を与えることができるので、検査の効率化を図り、短時間で多数のサージ防護素子の検査を実施することができる。

（８）前記（６）又は（７）に記載のサージ防護素子の検査装置においては、前記検査制御装置は、前記第２検査工程を行う際は、前記第２検査工程を検査対象となる複数のロットの各ロットごとに行い、前記各ロットから抜き取られた所定数のサージ防護素子に対して、前記第１衝撃電流を与え、前記第１衝撃電流によって当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定し、前記所定数のサージ防護素子のうちすべてのサージ防護素子が破壊されなかったときに、当該ロットに属するすべてのサージ防護素子を当該検査に適合する適合品として認定することが好ましい。
これは、サージ防護素子の検査方法の前記（２）と同様、ロットごとに第２検査工程を行うというものであり、（２）と同様の効果を得ることができる。

（９）前記（６）〜（８）のいずれかに記載のサージ防護素子の検査装置において、前記検査制御装置は、前記各サージ防護素子が破壊されたか否かについての判定結果を各サージ防護素子ごとに記憶する記憶部を有することが好ましい。

（１０）前記（８）に記載のサージ防護素子の検査装置において、前記検査制御装置は、前記各サージ防護素子が破壊されたか否かについての判定結果を前記各ロットごとに記憶する記憶部を有することが好ましい。

このように、判定結果を記憶する記憶部を有することにより、判定結果をデータとして残すことができる。例えば、前記（８）においては、各サージ防護素子ごとに、個々のサージ防護素子が適合品であるか否かを示すデータが記憶部に記憶され、前記（９）においては、各ロットに属する個々のサージ防護素子が適合品であるか否かを示すデータが各ロットに対応付けられて記憶部に記憶される。このように、判定結果が記憶部に記憶されることにより、検査対象のサージ防護素子が大量に存在する場合であっても、サージ防護素子の検査を効率よく、かつ、適切に行うことができ、また、検査後における製品管理もしやすくなる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下に示す本発明の実施形態においては、検査対象となるサージ防護素子は、電流制御型のシリコンサージ防護サイリスタであるとする。

図１は、検査対象となる電流制御型のシリコンサージ防護サイリスタの構造を示す図である。検査対象となるシリコンサージ防護サイリスタ３００（以下、サージ防護素子と３００いう）は、図１に示すように、ｎ型基板を用いた電流制御型のシリコンサージ防護サイリスタであり、図１（ａ）にその構造を示し、図１（ｂ）にその電気的等価回路を示している。また、その記号を図１（ｃ）に示す。本発明の実施形態において用いられるサージ防護素子３００は、図１（ｂ）に示すように、２つのサイリスタを逆向きに並列接続した複合素子として考えることができる。

図２は、本発明の実施形態に係るサージ防護素子の検査装置の構成を概略的に示す図である。本発明の実施形態に係るサージ防護素子の検査装置１００は、図２に示すように、サージ試験装置２００と、検査対象となるサージ防護素子３００を接続するための接続端子４００ａ，４００ｂと、サージ防護素子３００の検査を行うに必要な各種制御（詳細は後述する）を行う検査制御装置６００とを有している。なお、検査制御装置６００としては、パーソナルコンピュータなどを用いることができる。

サージ試験装置２００は、第１衝撃電流（第１サージ電流という）を発生して該第１サージ電流を接続端子４００ａ，４００ｂに接続されたサージ防護素子３００に与える第１サージ電流発生部２１０、第１サージ電流よりも波頭長及び波尾長が短く、かつ、波高値が高い第２衝撃電流（第２サージ電流という）を発生して該第２サージ電流を接続端子４００ａ，４００ｂに接続されたサージ防護素子３００に与える第２サージ電流発生部２２０と、接続端子４００ａ，４００ｂに接続されたサージ防護素子３００にかかる電圧及びサージ防護素子３００に流れる電流を監視する電圧・電流監視部２３０と、接続端子４００ａ、４００ｂに接続されたサージ防護素子３００に不動作電圧（繰り返しピークオフ電圧）Ｖｄ及び短絡電流Ｉｃを継続的に与える不動作電圧発生部としての続流回路２４０とを有している。なお、続流回路２４０は、不動作電圧Ｖｄを発生する電源２４１、短絡電流Ｉｃを流すための抵抗２４２及び整流素子２４３，２４４を有する。

また、検査制御装置６００は、第１サージ電流又は第２サージ電流をサージ防護素子３００に与えたのちの所定時間後における電圧・電流監視部２３０により監視されたサージ防護素子３００の電圧及び／又は電流に基づいて当該サージ防護素子３００が破壊されたか否かを判定する判定部６１０と、判定結果を記憶する記憶部６２０とを有している。なお、記憶部６２０には、検査対象となる各サージ防護素子３００が破壊されたか否かについての判定結果が各サージ防護素子ごとに記憶されるとともに、第２検査工程において検査対象となる各ロットに含まれるサージ防護素子が破壊されたか否かについての判定結果が前記各ロットごとに記憶される。

ところで、第１サージ電流は、波頭長が１０／１０００μｓ、波高値１００Ａのサージ電流であり、その電流波形は図６に示されている。なお、本発明の実施形態においては、第１サージ電流は説明の簡単化のため、図６（ｂ）に示す模式化した電流波形を用いて説明する。一方、第２サージ電流は、波頭長が２μｓ、波尾長が１０μｓであって、波高値３００Ａのサージ電流（以下では、２／１０μｓのサージ電流という）を用いる。この第２サージ電流もその電流波形は、第１サージ電流と同様、模式化した電流波形を用いて説明する。

図３は、本発明の実施形態に係るサージ防護素子の検査方法において用いる第２サージ電流の電流波形を模式的に示す図である。第２サージ電流は、上記したように、２／１０μｓのサージ電流であるので、第２サージ電流の電流波形は、第１サージ電流の電流波形に比べて、波頭長及び波尾長がより短く、波高値がより高いサージ電流である。なお、２／１０μｓのサージ電流も実際には、図６（ａ）に示す第１サージ電流と同様、サージ電流の立ち上がり直後の時刻ｔ０から電流の波高値すなわちピーク値（ピーク値を１００％としてそれを１．０として表している。）に達する直前の時刻ｔ１までを波頭長Ｔ１、時刻ｔ０から時刻ｔ２（サージ電流がピーク値に達したのちピーク値の５０％（０．５）に落ちるまでの時刻）を波尾長Ｔ２とするが、その図示は省略する。

図４は、本発明の実施形態に係るサージ防護素子の検査方法における検査手順を説明する図である。図４に示すように、本発明の実施形態に係るサージ防護素子の検査方法は、まずは、第２サージ電流を検査対象となるすべてのサージ防護素子３００に与え、第２サージ電流によって当該サージ防護素子３００が破壊されたか否かを判定し、破壊されたサージ防護素子を当該検査における不適合品、破壊されなかったサージ防護素子を当該検査における適合品として選別する。

その後、第１検査工程によって適合品として選別されたサージ防護素子のうちの所定数のサージ防護素子を抜き取って、抜き取られたサージ防護素子に第１サージ電流を与え、この第１サージ電流によって当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定し、破壊されたサージ防護素子を当該検査における不適合品、破壊されなかったサージ防護素子を当該検査における適合品として選別する第２検査工程を行う（図４（ｃ），（ｄ）参照）。

なお、第２検査工程を行う際は、各ロットごとに所定数を抜き取って、抜き取られたサージ防護素子について第２サージ電流による抜き取り検査を行う。そして、第２検査工程により、１個でも破壊されたサージ防護素子があれば、当該ロットに属するすべてのサージ防護素子は不適合品とする。また、抜き取り検査の結果、当該ロットにおいて抜き取ったすべてのサージ防護素子が破壊されなかった場合は、当該ロットに属するすべてのサージ防護素子は適合品とする。

このように、第１検査工程はすべてのサージ防護素子に対して行ういわゆる全数検査であり、第２検査工程は、第１検査工程により適合品として選別されたサージ防護素子の中から各ロットごとに所定数を抜き取って行ういわゆる抜き取り検査である。このような第１検査工程及び第２検査工程の各検査は、検査制御装置６００の制御によって行うことができる。

ここで、検査の具体例について説明する。まずは、検査制御装置６００を第１検査工程の検査モードに設定しておく。第１検査工程の検査モードにおいて、検査対象となるサージ防護素子３００が端子４００ａ，４００ｂに接続されたのち、検査制御装置６００によって、サージ試験装置２００の第２サージ電流発生部２２０に対し、サージ通電指示が出されると、第２サージ電流発生部２２０からは、図３に示す電流波形を有する第２サージ電流がサージ防護素子３００に与えられる。そして、第２サージ電流によりサージ防護素子３００が破壊されたか否かを検査する。

なお、サージ防護素子３００が破壊されたか否かの検査は、「サージ防護素子にサージ通電後、規定時間内に当該サージ防護素子がサージ通電前の状態に復帰するか否かを判定する検査」であり、規定時間内にサージ通電前の状態に復帰すれば、当該サージ防護素子３００は破壊されなかったと判定、すなわち、適合品として判定し、規定時間内にサージ通電前の状態に復帰しなければ、当該サージ防護素子３００は破壊されたと判定、すなわち、不適合品として判定する。この第１検査工程による検査はすべてのサージ防護素子３００に対して行う。

図５は、検査実施時におけるサージ防護素子の電圧と電流の時間的な変化を示す図である。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示した波形は、横軸が時間ｔを表し、縦軸がサージ防護素子３００に加わる電圧（製品電圧）Ｖと、サージ防護素子３００に流れる電流（製品通電電流）Ｉとを表している。例えば、第２サージ電流発生部２２０がサージ通電開始前の時刻ｔ１では、製品電圧Ｖは不動作電圧（繰り返しピークオフ電圧）Ｖｄであり、時刻ｔ１における製品通電電流Ｉはサージ防護素子３００固有の微小な漏れ電流（繰り返しピークオフ電流）Ｉｄである。

そして、時刻ｔ２で第２サージ電流発生部２２０から第２サージ電流が与えられると、その後、製品電圧Ｖは、最大電圧Ｖｍａｘまで上昇したのち、数ボルト程度のオン電圧に移行する。また、サージ防護素子３００に流れる電流（製品通電電流）Ｉは、サージ電流Ｉｓと続流回路２４０の短絡電流Ｉｃとをプラスした電流となる。

そして、時刻ｔ２から規定時間（Δｔ時間）後の時刻ｔ３において製品電圧Ｖが復帰するか否かを確認する。すなわち、サージ防護素子３００が適合品の場合は、第２サージ電流が徐々に小さくなり、サージ通電開始（時刻ｔ２）からΔｔ時間後の時刻ｔ３に製品電圧Ｖがサージ通電開始前の不動作電圧（繰り返しピークオフ電圧Ｖｄ）に復帰する（図５（ａ）参照。）。一方、図５（ｂ）に示すように、時刻ｔ３において不動作電圧Ｖｄに復帰しない場合は、当該サージ防護素子３００は不適合品であるとする。サージ防護素子３００が不適合品である場合、製品電圧Ｖは時刻ｔ３以降も数ボルト程度のままで推移するとともに、製品通電電流Ｉは続流回路２４０の短絡電流Ｉｃが流れたままとなる（図５（ｂ）参照。）。

なお、本発明の実施形態においては、規定時間以内にサージ防護素子３００がサージ通電前の状態に復帰するかを判定するというものであるが、実際には「製品固有の保持電流Ｉｈ」と「続流回路２４０の短絡電流Ｉｃ」との大きさを判定するものであり、時刻ｔ３以降において、「製品固有の保持電流Ｉｈ＞続流回路２４０の短絡電流Ｉｃ」であれば適合品とする。なお、保持電流Ｉｈは、サージ防護素子３００がオン状態を保持できる限界の電流値である。

このような判定は、検査制御装置６００によって行うことができる。すなわち、第１検査工程による検査時に得られるサージ防護素子３００の電圧・電流を示すデータをサージ試験装置２００から入力して、サージ防護素子３００が当該第１検査工程による検査に適合するか否かを判定する。具体的には、検査によって得られた続流回路２４０の短絡電流Ｉｃ（図５における時刻ｔ３以降の短絡電流Ｉｃ）を検査制御装置６００に入力し、検査制御装置６００の判定部６１０によって、サージ防護素子３００の固有の保持電流Ｉｈと入力された短絡電流Ｉｃとを比較して、その比較結果によって当該サージ防護素子３００が適合品であるか不適合品であるかを判定する。そして、各サージ防護素子３００に対する判定結果、すなわち、各サージ防護素子３００が破壊されたか否かについての判定結果が各サージ防護素子ごとに記憶部６２０に記憶される。

このように、個々のサージ防護素子３００が適合品であるか不適合品であるの判定を、検査制御装置６００によって行わせることにより、効率よく適切に個々のサージ防護素子３００の適合／不適合を判定することができる。また、各サージ防護素子３００に対する判定結果が各サージ防護素子ごとに記憶部６２０に記憶されることにより、判定結果をデータとして残すことができる。このように、判定結果が記憶部６２０に記憶されることにより、検査対象のサージ防護素子が大量に存在する場合であっても、サージ防護素子の検査を効率よく、かつ、適切に行うことができ、また、検査後における製品管理もしやすくなる。

次に、第２検査工程を行う。この第２検査工程は、第１検査工程によって適合品として選別されたサージ防護素子３００に対する抜き取り検査である。すなわち、第１検査工程によって適合品として選別されたサージ防護素子３００の中から所定数を抜き取って、抜き取られたサージ防護素子３００について第１サージ電流（１０／１０００μｓのサージ電流）による抜き取り検査を行う。

この抜き取り検査は、検査対象となる複数のロットの各ロットごとに所定数のサージ防護素子を抜き取って、抜き取られたサージ防護素子について第１サージ電流（１０／１０００μｓのサージ電流）による抜き取り検査を行う。具体的には、１つのロットに例えば１００００個のサージ防護素子が存在するとすれば、１００００個のサージ防護素子の中から例えば数十個程度のサージ防護素子を抜き取って、抜き取られたサージ防護素子について第１サージ電流による検査（抜き取り検査）を行う。

このような抜き取り検査を行う際、各ロットごとにどのサージ防護素子を検査対象とするかは、検査制御装置６００によって決めることも可能である。例えば、個々のロットに属するサージ防護素子（１００００個とする）に固有の番号（０〜９９９９の番号）を与えておき、検査制御装置６００によって０〜９９９９のうちの抜き取り数（３０個とする。）に相当する番号を乱数によって発生させ、その乱数に対応する番号のサージ防護素子を検査対象のサージ防護素子として抜き取るというようするといった方法が考えられる。

第２検査工程を行う際は、検査制御装置６００を第２検査工程の検査モードに設定する。そして、第２検査工程の検査モードにおいて、検査対象となるサージ防護素子３００が端子４００ａ，４００ｂに接続されたのち、検査制御装置６００によって、サージ試験装置２００の第１サージ電流発生部２１０に対し、サージ通電指示が出されると、第１サージ電流発生部２１０からは、図６に示す電流波形を有する第１サージ電流（１０／１０００μｓのサージ電流）がサージ防護素子３００に与えられる。そして、当該サージ防護素子３００が破壊されたか否かを検査する。

なお、第２検査工程において行われる検査は、第１検査工程と同様に「サージ防護素子にサージ通電後、規定時間内に当該サージ防護素子がサージ通電前の状態に復帰するか否かを判定する検査」である。ただし、第２検査工程においては、サージ電流としては、第１サージ電流（１０／１０００μｓのサージ電流）を用いる。

なお、第２検査工程においても、前述の第１検査工程と同様、適合品か不適合品かの判定は、第２検査工程による検査時に得られるサージ防護素子３００の電圧・電流を示すデータを検査制御装置６００がサージ試験装置２００から入力して、当該第２検査工程による検査に適合するか否かを判定することができる。具体的には、検査によって得られた続流回路２４０の短絡電流Ｉｃ（図５における時刻ｔ３以降の短絡電流Ｉｃ）を検査制御装置６００に入力し、検査制御装置６００の判定部６１０によって、サージ防護素子３００の固有の保持電流Ｉｈと検査後における続流回路２４０の短絡電流Ｉｃとを比較して、その比較結果によって当該サージ防護素子３００が適合品であるか不適合品であるかを判定する。

そして、第２検査工程における各サージ防護素子３００に対する判定結果、すなわち、検査対象となる各ロットに属するサージ防護素子が破壊されたか否かについての判定結果が、各ロットごとに記憶部６２０に記憶される。このように、各ロットに属する個々のサージ防護素子が適合品であるか否かを示すデータが各ロットに対応付けられて記憶部６２０に記憶されることにより、第２検査工程において適合品とされたサージ防護素子の製品管理などを容易かつ適切に行うことができる。

ところで、これまで説明したサージ防護素子の検査において、図２に示すサージ防護素子の検査装置では、接続端子に１つのサージ防護素子を接続して、接続された当該サージ防護素子について検査を行うかのような構成として示されているが、これは、図面を簡略化して示すためであり、実際には、多数のサージ防護素子を同時に接続可能となるように、多数の接続端子を有し、該多数の接続端子それぞれにサージ防護素子を接続して、順次、検査を行うことが好ましい。

すなわち、第１検査工程を行う際には、多数の接続端子それぞれにサージ防護素子を接続して、検査制御装置６００から、接続端子に接続されたすべてのサージ防護素子に対して、順次第２サージ電流を与える。検査制御装置６００では、電圧・電流監視部２３０から順次得られる監視結果に基づいて、個々のサージ防護素子について適合品であるか否かの判定を順次行う。そして、各サージ防護素子３００に対する判定結果、すなわち、各サージ防護素子３００が破壊されたか否かについての判定結果が各サージ防護素子ごとに記憶部６２０に記憶される。

また、第２検査工程を行う際には、抜き取られた所定数のサージ防護素子を接続端子にそれぞれ接続して、検査制御装置６００から、接続端子に接続された所定数のサージ防護素子に対して、順次第１サージ電流を与える。検査制御装置６００では、電圧・電流監視部２３０から順次得られる監視結果に基づいて、個々のサージ防護素子について適合品であるか否かの判定を順次行う。そして、第２検査工程における各サージ防護素子３００に対する判定結果、すなわち、検査対象となる各ロットに含まれるサージ防護素子が破壊されたか否かについての判定結果が、各ロットごとに記憶部６２０に記憶される。
このように、多数の接続端子にサージ防護素子を接続して、順次、検査を行うことにより、多数のサージ防護素子に対し迅速にかつ適切に検査することができる。

以上説明したように、本発明の実施形態においては、まずは、第２サージ電流による全数検査を第１検査工程として行うが、この全数検査に用いる第２サージ電流は、２／１０μｓ、波高値３００Ａのサージ電流である（図３参照。）。このように、第２サージ電流は、第１サージ電流に比べて、波頭長及び波尾長がより短く、波高値がより高い急峻な波形を有している。このため、第２サージ電流による検査は、第１サージ電流による検査に比べて、サージ防護素子３００に与える負荷は、より大きいものとなる。したがって、第２サージ電流による検査によって適合品として選別されたサージ防護素子は、当該検査だけでも十分な実用性を有するものと考えられる。

ただし、当該サージ防護素子３００の納品先により、第１サージ電流による検査に適合することが要求されているとすれば、第１サージ電流による検査をも行う必要があるが、本発明においては、当該第１サージ電流による検査を第２検査工程として行っているので、その要求を満たすこととなる。この第１サージ電流による検査は、本発明の実施形態においては、ロットごとの抜き取り検査であるが、各ロットに属するサージ防護素子は、すでに、第１サージ電流よりも負荷の大きい第２サージ電流による検査に適合したサージ防護素子のみに対して行うので、抜き取り検査でも品質を保証する上で十分な検査であるといえる。

また、本発明の実施形態においては、全数検査を行う際に用いる第２サージ電流は、波頭長が２μｓ、波尾長が１０μｓであり、第１サージ電流の波頭長（１０μｓ）と波尾長（１０００μｓ）とに比べて大幅に短い時間である。このため、個々のサージ防護素子に対する検査に要する時間を短縮することができる。特に、検査対象となるサージ防護素子の数が、何万、何十万ともなると全体の検査時間で考えれば大幅に短縮することができる。なお、本発明の実施形態においては、第２サージ電流による検査に加えて、第１サージ電流による検査をも行っているが、第１サージ電流による検査は、各ロットごとに少数を抜き取って行う抜き取り検査であるので、検査時間に大きな影響は与えることはない。

なお、本発明は前述の実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能となるものである。例えば、前述の実施形態に係るサージ防護素子の検査装置においては、第１検査工程と第２検査工程とを１台の検査装置で行うようにしたが、第１検査工程を行う検査装置と第２検査工程を行う検査装置とをそれぞれ別個に用意して行うようにしてもよいことは勿論である。

また、前述の実施形態では、サージ防護素子としてシリコンサージ防護素子（シリコンサージ防護サイリスタ）を例に取って説明したが、他のサージ防護素子についても前述の実施形態と同様の手順で検査可能である。

また、前述の実施形態では、第１検査工程及び第２検査工程における検査方法としては、続流回路を用いた検査方法について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、サージ防護素子３００の不動作電圧（繰り返しピークオフ電圧）Ｖｄにおける漏れ電流（繰り返しピークオフ電流）Ｉｄを測定するといった検査方法であってもよい。

本発明の実施形態に係るサージ防護素子の検査方法において検査対象となるサージ防護素子の構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るサージ防護素子の検査装置の構成を概略的に示す図である。 本発明の実施形態に係るサージ防護素子の検査方法において用いる第２サージ電流波形を示す図である。 本発明の実施形態に係るサージ防護素子の検査方法における検査手順を説明する図である。 検査実施時におけるサージ防護素子の電圧と電流の時間的な変化を示す図である。 サージ防護素子の検査に用いられるサージ電流について説明する図である。

符号の説明

１００・・・サージ防護素子の検査装置、２００・・・サージ試験装置、２１０・・・第１サージ電流発生部、２２０・・・第２サージ電流発生部、２３０・・・電圧・電流監視部、２４０・・・続流回路、３００・・・サージ防護素子（シリコンサージ防護サイリスタ）、４００ａ，４００ｂ・・・接続端子、６００・・・検査制御装置、６１０・・・判定部、６２０・・・記憶部

Claims (10)

1. 所定の波頭長及び波尾長並びに波高値を有する電流波形を有する第１衝撃電流に耐えるサージ防護素子を選別するための検査を行うサージ防護素子の検査方法であって、
   前記第１衝撃電流の電流波形よりも短い波頭長及び波尾長並びに高い波高値を有する電流波形を有する第２衝撃電流を検査対象となるすべてのサージ防護素子に与え、前記第２衝撃電流によって当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定し、破壊されなかったサージ防護素子を当該検査に適合する適合品として選別する第１検査工程と、
   前記第１検査工程によって適合品として選別されたサージ防護素子から所定数のサージ防護素子を抜き取り、前記所定数のサージ防護素子に前記第１衝撃電流を与え、前記第１衝撃電流によって当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定し、当該所定数のサージ防護素子のうちすべてのサージ防護素子が破壊されなかったときに、前記第１検査工程によって適合品とされたすべてのサージ防護素子を当該検査に適合する適合品として認定する第２検査工程と、
   を有することを特徴とするサージ防護素子の検査方法。
2. 請求項１に記載のサージ防護素子の検査方法において、
   前記第２検査工程は、検査対象となる複数のロットの各ロットごとに行い、前記各ロットから所定数のサージ防護素子を抜き取り、前記所定数のサージ防護素子に前記第１衝撃電流を与え、前記第１衝撃電流によって当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定し、前記所定数のサージ防護素子のうちすべてのサージ防護素子が破壊されなかったときに、当該ロットに属するすべてのサージ防護素子を当該検査に適合する適合品として認定することを特徴とするサージ防護素子の検査方法。
3. 請求項１又は２に記載のサージ防護素子の検査方法において、
   前記サージ防護素子が、シリコンサージ防護サイリスタであることを特徴とするサージ防護素子の検査方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のサージ防護素子の検査方法において、
   前記第１衝撃電流は、波頭長が１０マイクロ秒、波尾長が１０００マイクロ秒、波高値が１００アンペアの電流波形を有する衝撃電流であることを特徴とするサージ防護素子の検査方法。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のサージ防護素子の検査方法において、
   前記第２衝撃電流は、波頭長が２マイクロ秒、波尾長が１０マイクロ秒、波高値が３００アンペアの電流波形を有する衝撃電流であることを特徴とするサージ防護素子の検査方法。
6. 請求項１に記載のサージ防護素子の検査方法を実施するためのサージ防護素子の検査装置であって、
   検査対象となるサージ防護素子を接続するための接続端子と、
   前記第１衝撃電流を発生する第１衝撃電流発生部と、前記第１衝撃電流よりも短い波頭長及び波尾長並びに高い波高値を有する第２衝撃電流を発生する第２衝撃電流発生部と、検査対象となるサージ防護素子が破壊されたか否かを判定するために検査対象となるサージ防護素子に所定の不動作電圧を与える不動作電圧発生部と、前記検査対象となるサージ防護素子にかかる電圧及び前記検査対象となるサージ防護素子に流れる電流を監視する電圧・電流監視部とを有するサージ試験装置と、
   前記第１衝撃電流又は第２衝撃電流を前記サージ防護素子に与えたのちの所定時間後における前記電圧・電流監視部によって監視された電圧及び／又は電流値に基づいて当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定する判定部を有する検査制御装置と、
   を有するサージ防護素子の検査装置であって、
   前記検査制御装置は、
   前記第１検査工程を行う際には、検査対象の各サージ防護素子に対して、前記第２衝撃電流を与えるための指示を前記サージ試験装置に対して出力するとともに、前記判定部による判定結果に基づいて前記第２衝撃電流によって破壊されなかったサージ防護素子を当該試験に適合する適合品として選別し、
   前記第２検査工程を行う際には、前記第１検査工程によって適合品とされたサージ防護素子から抜き取った所定数のサージ防護素子に対して、前記第１衝撃電流を与えるための指示を前記サージ試験装置に対して出力するとともに、前記判定部による判定の結果、当該所定数のサージ防護素子のうちすべてのサージ防護素子が前記第１衝撃電流によって破壊されなかったときに、前記第１検査工程によって適合品とされたサージ防護素子のすべてを当該検査に適合する適合品として認定する機能を有することを特徴とするサージ防護素子の検査装置。
7. 請求項６に記載のサージ防護素子の検査装置において、
   前記検査制御装置は、
   前記第１検査工程を行う際には、検査対象となるすべてのサージ防護素子に対して、前記第２衝撃電流を与えるための指示を順次出力する機能を有し、
   前記第２検査工程を行う際には、前記第１検査工程によって適合品とされたサージ防護素子から抜き取った所定数のサージ防護素子に対して、前記第１衝撃電流を与えるための指示を順次出力する機能を有することを特徴とするサージ防護素子の検査装置。
8. 請求項６又は７に記載のサージ防護素子の検査装置において、
   前記検査制御装置は、前記第２検査工程を行う際は、前記第２検査工程を検査対象となる複数のロットの各ロットごとに行い、前記各ロットから抜き取られた所定数のサージ防護素子に対して、前記第１衝撃電流を与え、前記第１衝撃電流によって当該サージ防護素子が破壊されたか否かを判定し、前記所定数のサージ防護素子のうちすべてのサージ防護素子が破壊されなかったときに、当該ロットに属するすべてのサージ防護素子を当該検査に適合する適合品として認定することを特徴とするサージ防護素子の検査装置。
9. 請求項６〜８のいずれかに記載のサージ防護素子の検査装置において、
   前記検査制御装置は、前記各サージ防護素子が破壊されたか否かについての判定結果を各サージ防護素子ごとに記憶する記憶部を有することを特徴とするサージ防護素子の検査装置。
10. 請求項８に記載のサージ防護素子の検査装置において、
    前記検査制御装置は、前記各サージ防護素子が破壊されたか否かについての判定結果を前記各ロットごとに記憶する記憶部を有することを特徴とするサージ防護素子の検査装置。

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