JPH10115651A - コンデンサ漏れ電流特性の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンデンサの漏れ電流特性検査において、漏
れ電流測定前のコンデンサへの充電時間を短縮する。 【解決手段】 漏れ電流測定前の充電時間中に測定電圧
Ｖ_cよりも高い電圧Ｖ_hをコンデンサに印加した後に、印
加電圧を測定電圧Ｖ_cまで降下させ、放電方向に逆誘電
吸収電流を発生させる。この逆誘電吸収電流とコンデン
サの充電により生じる充電方向の誘電吸収電流を相殺さ
せ、誘電吸収電流を低減し、誘電吸収電流が収束した状
態に早期に移行させることにより、真の漏れ電流を早期
に測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品の特性検
査方法に関し、特にコンデンサの漏れ電流特性の検査方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンデンサの漏れ電流特性を検査
するには、漏れ電流測定電圧（以下、測定電圧という）
を印加し、誘電体へ電界を印加した直後の過度現象とし
て発生する誘電吸収電流が収束するまで漏れ電流測定電
圧を印加し続け、その漏れ電流の測定を行っていた。

【０００３】また、コンデンサ量産用の検査装置では、
コンデンサと順次搬送するステージを複数設け、この搬
送されるコンデンサに各ステージで測定電圧を印加し、
コンデンサの誘電吸収電流が収束されるまで搬送を繰り
返した後、漏れ電流検査を行っていた。

【０００４】またコンデンサの漏れ電流検査を高い精度
で行う技術として、コンデンサを順次搬送し、充電と漏
れ電流測定を異なる測定電圧で行い、複数の漏れ電流測
定値の差が予め設定した値を満たすか否かにより、コン
デンサの良否の判定を行う方法が特開平２−１２４４７
９号公報に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンデ
ンサの漏れ電流特性検査において、充電時間を数十秒程
度長くとる必要があり、検査装置が大型化するという問
題点があった。

【０００６】その理由は、コンデンサの誘電吸収電流
は、コンデンサの誘電体の固有物性により生じるもので
あり、個々のコンデンサの漏れ電流と区別し、精度の高
い漏れ電流測定を行うには、測定電圧での充電時間を長
くとり、誘電吸収電流が収束し低減した状態で、漏れ電
流特性を検査する必要があり、コンデンサの種類によっ
ては、充電時間を２０ｓ以上とる必要があるためであっ
た。

【０００７】また特開平２−１２４４７９号公報に開示
された技術では、エージング不十分のコンデンサは、後
に経時変化して漏れ電流が著しく増大する傾向があるこ
とに着目して、コンデンサを充電する充電電圧そのもの
を種々変更してコンデンサの充電を行い、異なる充電電
圧の下でのコンデンサの漏れ電流を測定するものであ
る。

【０００８】しかしながら、特開平２−１２４４７９号
公報に開示された技術では、誘電吸収電流が収束し低減
する時間を短縮するという技術的課題を解決しておら
ず、電圧値が異なる充電電圧の下で、コンデンサの誘電
体の固有物性を考慮して充電時間を長くとる必要があ
り、結果として測定時間を短縮することはできないとい
う問題があった。

【０００９】本発明の目的は、測定時間を短縮するコン
デンサ漏れ電流特性の検査方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るコンデンサ漏れ電流特性の検査方法
は、コンデンサに漏れ電流測定電圧を印加し、漏れ電流
測定電圧を印加する際に過度現象として発生する誘電吸
収電流が収束し低減した状態に移行したときに、コンデ
ンサの漏れ電流特性を検査するコンデンサ漏れ電流特性
の検査方法であって、前記誘電吸収電流は、充電の電圧
印加により生じた充電方向に流れる電流であり、充電の
電圧印加により放電方向に流れる逆誘電吸収電流を発生
させ、逆誘電吸収電流と前記誘電吸収電流を相殺し、誘
電吸収電流が収束し低減した状態に移行する時間を短縮
する。

【００１１】また漏れ電流測定電圧より高い電圧をコン
デンサに印加し、その後、電圧値を漏れ電流測定電圧ま
で降圧させ、前記逆誘電吸収電流を発生させる。

【００１２】また漏れ電流測定電圧より高い電圧の印加
時間は、漏れ電流測定電圧の印加時間より短時間に設定
したものである。

【００１３】また漏れ電流測定電圧より高い電圧の印加
回数は、１回または任意の回数に設定したものである。

【００１４】

【作用】コンデンサに電圧を印加した直後に、コンデン
サに流れる電流は以下の３つに大別できる。 容量充電電流：容量分を充電するために流れる電流、 誘電吸収電流：コンデンサの誘電体内の電気分極量が
電圧印加後、時間毎に変化することにより生じる電流、 真の漏れ電流：誘電体の損傷部に漏れる電流であっ
て、誘電体を通らずに陽極端子から陰極端子へ直接流れ
る電流。

【００１５】コンデンサの漏れ電流特性検査は、真の漏
れ電流を検査するためのものである。電圧印加直後、容
量充電電流及び誘電吸収電流は、真の漏れ電流より大き
いことが多い。容量充電電流は、時定数τ＝容量Ｃ×直
列抵抗Ｒで収束するが、コンデンサ漏れ電流特性検査装
置において、時定数τはミリ秒程度以下であり、速やか
に収束してしまう。誘電吸収電流は、コンデンサの種類
によっては収束するまでに比較的長い時間を要し、真の
漏れ電流の良否判定を行える状態に収束するまでに数十
秒を要することがあり、誘電吸収電流の存在が真の漏れ
電流判定を短時間で行うことの障害となっている（図２
（Ａ））。ここで、真の漏れ電流は、時間的に変化せ
ず、一定値をとると考えられている。

【００１６】次に、コンデンサを放電し、あるいはコン
デンサへの印加電圧を下げた場合、やはり充電電流、誘
電吸収電流が発生し収束を始めるが、この場合、電流の
向きは、電圧印加時とは逆向きで、コンデンサが放電す
る方向に流れる。この場合も、充電電流成分は速やかに
収束してしまうが、誘電吸収電流は、比較的長い時定数
でコンデンサの放電方向に電流を流しながら収束する
（図２（Ｂ））。

【００１７】本発明の漏れ電流検査方法では、漏れ電流
測定前の充電期間中に測定電圧よりも高い電圧をコンデ
ンサに充電時間より短時間だけ印加し、その後、高電圧
を測定電圧に降圧させて放電方向に流れる逆誘電吸収電
流を発生させ、この誘電吸収電流をもって、充電の電圧
印加により生じた充電方向の誘電吸収電流を打ち消し、
見かけ上の誘電吸収電流を小さくすることにより、漏れ
電流測定前の充電時間を短縮し、測定時間を短縮する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図によ
り説明する。

【００１９】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
１に係るコンデンサの漏れ電流特性の検査方法を説明す
る図である。

【００２０】図において、本発明に係るコンデンサの漏
れ電流特性の検査方法は、コンデンサに漏れ電流測定電
圧（以下、測定電圧という）を印加し、漏れ電流測定電
圧を印加する際に過渡現象として発生する誘電吸収電流
が収束し低減した状態に移行したときに、コンデンサの
漏れ電流特性を検査する方法を対象とするものである。
ここに、誘電吸収電流は、充電の電圧印加により生じた
充電方向に流れる電流である。

【００２１】本発明では、充電の電圧印加により放電方
向に流れる逆誘電吸収電流を発生させ、逆誘電吸収電流
と前記誘電吸収電流を相殺し、誘電吸収電流が収束し低
減した状態に移行する時間を短縮することを特徴とする
ものである。

【００２２】さらに本発明では、漏れ電流測定電圧より
高い電圧をコンデンサに印加し、その後、電圧値を漏れ
電流測定電圧まで降圧させ、逆誘電吸収電流を発生させ
るものであり、漏れ電流測定電圧より高い電圧の印加時
間は、漏れ電流測定電圧の印加時間より短時間に設定し
ている。

【００２３】上述した本発明に係るコンデンサの漏れ電
流特性の検査方法を図１を用いて具体的に説明する。

【００２４】図１（Ａ）に示すコンデンサの漏れ電流特
性検査における印加電圧−時間パターンにおいて、充電
時間（Ｔ_c）５のうち、高圧ステップ開始時間（Ｔ_s)３
までは、測定電圧（Ｖ_c）１でコンデンサが充電され、
その過渡現象として誘電吸収電流が発生し、その電流
は、充電方向に流れる。

【００２５】実施形態１では、測定時間６の前段に設定
された充電時間（Ｔ_c）５の期間中に、測定電圧（Ｖ_c）
１よりも高い電圧（Ｖ_h）２を充電開始後、高圧ステッ
プ開始時間（Ｔ_s)３から高圧ステップ終了時間（Ｔ_e)４
までの高圧ステップ８の期間内で印加し、その後、充電
電圧を測定電圧（Ｖ_c）１まで降圧し充電を継続し、充
電の電圧印加により放電方向に流れる逆誘電吸収電流を
発生させ、逆誘電吸収電流と誘電吸収電流を相殺させ
る。

【００２６】ここで、測定電圧（Ｖ_c）１は通常定格電
圧が選ばれることが多い。高圧ステップ電圧（Ｖ_h）２
は、測定電圧（Ｖ_c）１より高く、コンデンサが高電圧
で破壊されることを避けるため、１．１×測定電圧（Ｖ
_c）〜２．０×定格電圧の範囲から選ぶ。また高圧ステ
ップ開始時間（Ｔ_s)３と高圧ステップ終了時間（Ｔ_e)４
の時間間隔は、充電時間（Ｔ_c）５の範囲内で任意に選
ぶことができるが、より短時間で充電時間（Ｔ_c）５を
完了させるには、高圧ステップ終了時間（Ｔ_e)４を充電
時間（Ｔ_c）５の前半に設定し、高圧ステップ８終了直
後の大きな放電方向の誘電吸収電流の影響が測定時間６
まで残らないようにすることが望ましい。

【００２７】図２（Ｂ）に、量産用の漏れ電流特性検査
装置における印加電圧−時間パターンを示す。また図３
に、量産用の漏れ電流特性検査装置の回路図を示す。量
産用の漏れ電流特性検査装置は、複数の充電ステージ９
と、測定ステージ１０と、放電ステージ１１とにコンデ
ンサ１２が順次搬送される。このため、搬送中はコンデ
ンサ１２が充電電源１３と接続されていない時間がある
が、良品のコンデンサ１２であれば、印加電圧を保持し
ているため、図２（Ａ）の印加電圧−時間パターン２と
基本的に同じ取り扱いができる。

【００２８】図３において、各ステージでコンデンサ１
２は、保護抵抗１４を介して充電電源１３に接続される
が、本発明の漏れ電流検査方法を実現するために、各ス
テージには個別の充電電源１３を用いているが、同一の
電圧を用いるステージ間では、一つの充電電源１３を共
用したり、あるいは電圧値が異なる場合には、一つの充
電電源１３から変圧して各ステージに電圧を供給するよ
うにしてもよい。

【００２９】次に、本発明の実施形態１の動作について
図２を参照して詳細に説明する。図２（Ａ）は、コンデ
ンサに電圧を印加したときの印加電圧と時間，漏れ電流
と時間の関係を示す特性図である。コンデンサを測定電
圧で充電した場合、コンデンサには、充電電流，誘電吸
収電流，真の漏れ電流が流れ始めるが、充電電流は数ミ
リ秒以内で収束し、真の漏れ電流より大きい誘電吸収電
流のみが数十秒程度の長い時間をかけて収束し、その
後、真の漏れ電流が現れる。このとき、コンデンサに流
れる電流は、充電電流，誘電吸収電流，真の漏れ電流と
も、コンデンサを充電する方向に流れている。

【００３０】図２（Ｂ）に示すように、本発明では、コ
ンデンサに測定電圧Ｖ_cを印加して充電し、次に測定電
圧Ｖ_cより高い電圧Ｖ_hを印加し、その後、測定電圧Ｖ_c
に降圧する。

【００３１】図２（Ｂ）に示すように、コンデンサへの
印加電圧をＶ_hからＶ_cに降圧したときに、漏れ電流がマ
イナスとなり、放電方向に電流が流れる。この放電方向
の電流は、充電電流と誘電吸収電流からなり、真の漏れ
電流はコンデンサの充電方向に流れ続けている。ここ
に、放電方向に流れる誘電吸収電流を逆誘電吸収電流と
いう。印加電圧を降圧させた場合でも、充電電流は数ミ
リ秒以下で収束し、逆誘電吸収電流のみは、放電方向に
数秒〜数十秒かかって収束するまで流れる。

【００３２】本発明の漏れ電流特性検査方法では、図２
（Ａ）に示すようなコンデンサへの電圧の印加方法と、
図２（Ｂ）に示すようなコンデンサへの電圧の印加方法
とを組合せることにより、図２（Ａ）に示される充電方
向の誘電吸収電流と図２（Ｂ）に示される放電方向の逆
誘電吸収電流とを図２（Ｃ）に示すように相殺し、誘電
吸収電流が収束し低減する状態に移行する時間を短縮
し、真の漏れ電流を数秒〜１０秒程度の短時間の充電時
間で精度よく測定する。

【００３３】（実施例）次に、本発明の実施例について
図面を参照して詳細に説明する。図２（Ｂ）において、
本実施例では、コンデンサを充電するにあたって、まず
コンデンサに測定電圧Ｖ_cを印加し、次に高圧ステップ
電圧Ｖ_hを印加し、引続いて高圧ステップ電圧Ｖ_hを測定
電圧Ｖ_cまで降圧し、コンデンサに測定電圧Ｖ_cを印加し
た。ここに、測定電圧Ｖ_cとして定格電圧を、高圧ステ
ップ電圧Ｖ_hとして１．２×定格電圧をそれぞれ設定し
た。

【００３４】また図３に示す量産用の漏れ電流特性検査
装置では、充電ステージ９の各ステージ，測定ステージ
１０，放電ステージ１１に約０．５秒のインデックスで
コンデンサを搬送し、また充電ステージ９及び測定ステ
ージ１０において、コンデンサ１２が充電電源１３と接
続している時間を約０．３秒に設定した。また図３の漏
れ電流特性検査装置回路図において、保護抵抗１４は１
ＫΩに設定した。

【００３５】さらに充電ステージ９は５ステージとし、
このうち、測定電圧Ｖ_cを印加するステージを４ステー
ジとし、２番目のステージのみ高圧ステップ電圧Ｖ_hを
印加するステージとした。

【００３６】次に本発明の実施例の動作について図７を
参照して詳細に説明する。図７は、本発明の実施例を用
い、チップ型固体電解タンタルコンデンサ４Ｖ，１００
μＦ品の１００個について、漏れ電流特性を充電時間約
３ｓで検査した結果を示す特性図である。図から明らか
なように本発明の実施例によれば、従来の漏れ電流検査
方法に比べ、誘電吸収電流が大幅に低減し、真の漏れ電
流の測定精度を高めることができる。

【００３７】本実施例によれば、検査したサンプルのう
ち、チップ型固体電解コンデンサ４Ｖ，１００μＦ品の
カタログ規格を越える不良品を見出すことができたが、
従来の漏れ電流検査方法では、３ｓ程度の短時間充電で
は、誘電吸収電流が大きく、これらの不良品を良否判定
することは困難であった。

【００３８】（実施形態２）図４は、本発明の実施形態
２を説明する図である。

【００３９】図４に示す実施形態２は、充電時間の初期
から高圧ステップ電圧Ｖ_hを一定時間印加し、次いで測
定電圧Ｖ_cを印加し、その後漏れ電流測定を行うように
したものである。

【００４０】（実施形態３）図５は、本発明の実施形態
３を説明する図である。

【００４１】図５に示す実施形態３では、充電時間Ｔ_c
の期間内に、充電のための測定電圧Ｖ_cより高い高圧ス
テップ電圧Ｖ_hを印加する高圧ステップＴ_s，Ｔ_eを２以
上設け、高圧ステップ電圧Ｖ_h1，Ｖ_h2を印加することを
特徴とするものである。ここに、高圧ステップ電圧
Ｖ_h1，Ｖ_h2は、それぞれ異なる電圧値に設定することが
可能である。

【００４２】（実施形態４）図６は、本発明の実施形態
４を説明する図である。

【００４３】図６に示す実施形態４では、高圧ステップ
電圧Ｖ_hを時間的に変化させ、高圧ステップ電圧Ｖ_hを次
第に減少させ、測定電圧Ｖ_cか或いは測定電圧Ｖ_cよりわ
ずかに高い電圧Ｖ_hLで高圧ステップを終了させるように
したものである。

【００４４】実施形態４によれば、瞬間的な印加電圧の
変化がないため、漏れ電流が常にプラスの状態で誘電吸
収電流の低減が図れることとなり、充電電源への負担を
少なくすることができるという利点がある。

【００４５】（実施形態５）図７（Ａ），（Ｂ），
（Ｃ）は、本発明の実施形態５を説明する図である。

【００４６】図７に示す実施形態５では、高圧ステップ
電圧Ｖ_hを２回以上任意の回数印加することを特徴とす
るものである。すなわち図７（Ｂ）に示すように、量産
用の漏れ電流特性検査装置の印加電圧−時間パターンに
おいて、各々ステージにおいて高圧ステップ電圧Ｖ_hと
測定電圧Ｖ_cを順次印加するようにしたものである。こ
こで、各ステージの高圧ステップ電圧Ｖ_hは、各々のス
テージで異なる電圧値に設定したり、あるステージの高
圧ステップの時間内で変化させることも可能である。

【００４７】実施形態５によれば、量産用の漏れ電流特
性検査装置の稼動時に装置の動作スピードが変動した場
合でも、印加電圧−時間パターンのズレを補償し、漏れ
電流の測定値が大きく狂うことがないという利点があ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、漏
れ電流測定前に行われる充電期間中に、測定電圧よりも
高い電圧を印加し、その後、測定電圧まで降圧して充電
することにより、コンデンサの放電方向に流れる逆誘電
吸収電流を発生させ、その電流と、充電方向に流れる誘
電吸収電流を相殺し、漏れ電流を測定する状態に移行す
る時間を短縮するため、漏れ電流の検査時間を短縮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、本発明の実施形態１に係るコンデン
サの漏れ電流特性検査方法を説明する印加電圧−時間パ
ターンを示す図、（Ｂ）は、（Ａ）を漏れ電流特性検査
装置に適用した場合の印加電圧−時間パターンを示す
図、（Ｃ）は、（Ａ）をコンデンサに加えたときの漏れ
電流の時間変化を示す図である。

【図２】（Ａ）は、コンデンサに電圧印加したときの印
加電圧−時間パターンと漏れ電流の時間変化を示す図、
（Ｂ）は、コンデンサに高圧ステップ電圧を印加したと
きの印加電圧−時間パターンと漏れ電流の時間変化を示
す図、（Ｃ）は、（Ａ）と（Ｂ）を組み合わせた場合の
印加電圧−時間パターンと漏れ電流の時間変化を示す図
である。

【図３】本発明の実施形態に用いる量産用漏れ電流特性
検査装置を示す回路図である。

【図４】（Ａ）は、本発明の実施形態２における印加電
圧−時間パターンを示す図、（Ｂ）は、（Ａ）を漏れ電
流特性検査装置に適用した場合の印加電圧−時間パター
ンを示す図、（Ｃ）は、（Ａ）をコンデンサに加えたと
きの漏れ電流の時間変化を示す図である。

【図５】（Ａ）は、本発明の実施形態３における印加電
圧−時間パターンを示す図、（Ｂ）は、（Ａ）を漏れ電
流特性検査装置に適用した場合の印加電圧−時間パター
ンを示す図、（Ｃ）は、（Ａ）をコンデンサに加えたと
きの漏れ電流の時間変化を示す図である。

【図６】（Ａ）は、本発明の実施形態４における印加電
圧−時間パターンを示す図、（Ｂ）は、（Ａ）を漏れ電
流特性検査装置に適用した場合の印加電圧−時間パター
ンを示す図、（Ｃ）は、（Ａ）をコンデンサに加えたと
きの漏れ電流の時間変化を示す図である。

【図７】（Ａ）は、本発明の実施形態５における印加電
圧−時間パターンを示す図、（Ｂ）は、（Ａ）を漏れ電
流特性検査装置に適用した場合の印加電圧−時間パター
ンを示す図、（Ｃ）は、（Ａ）をコンデンサに加えたと
きの漏れ電流の時間変化を示す図である。

【図８】本発明の一実施例の検査結果を示す図である。

【図９】（Ａ）は、従来の漏れ電流特性検査方法の印加
電圧−時間パターンを示す図、（Ｂ）は、（Ａ）をコン
デンサに加えたときの漏れ電流の時間変化を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 測定電圧Ｖ_c ２ 高圧ステップ電圧Ｖ_h ３ 高圧ステップ開始時間Ｔ_s ４ 高圧ステップ終了時間Ｔ_e ５ 充電時間Ｔ_c ６ 測定時間 ７ 放電時間 ８ 高圧ステップ ９ 充電ステップ １０ 測定ステージ １１ 放電ステージ １２ コンデンサ １３ 充電電源 １４ 保護抵抗 １５ 漏れ電流測定用電流計 １６ 第２の高圧ステップ終了時間Ｔ_e2 １７ 第２の高圧ステップ電圧Ｖ_h2 １８ 高圧ステップ終端電圧Ｖ_hL １９ 第２の高圧ステップ開始時間Ｔ_s2 ２０ 第２の高圧ステップ開始時間Ｔ_s3 ２１ 第３の高圧ステップ終了時間Ｔ_e3

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンデンサに漏れ電流測定電圧を印加
   し、漏れ電流測定電圧を印加する際に過渡現象として発
   生する誘電吸収電流が収束し低減した状態に移行したと
   きに、コンデンサの漏れ電流特性を検査するコンデンサ
   漏れ電流特性の検査方法であって、 前記誘電吸収電流は、充電の電圧印加により生じた充電
   方向に流れる電流であり、 充電の電圧印加により放電方向に流れる逆誘電吸収電流
   を発生させ、 逆誘電吸収電流と前記誘電吸収電流を相殺し、誘電吸収
   電流が収束し低減した状態に移行する時間を短縮するこ
   とを特徴とするコンデンサ漏れ電流特性の検査方法。
2. 【請求項２】 漏れ電流測定電圧より高い電圧をコンデ
   ンサに印加し、その後、電圧値を漏れ電流測定電圧まで
   降圧させ、前記逆誘電吸収電流を発生させることを特徴
   とする請求項１に記載のコンデンサ漏れ電流特性の検査
   方法。
3. 【請求項３】 漏れ電流測定電圧より高い電圧の印加時
   間は、漏れ電流測定電圧の印加時間より短時間に設定し
   たものであることを特徴とする請求項２に記載のコンデ
   ンサ漏れ電流特性の検査方法。
4. 【請求項４】 漏れ電流測定電圧より高い電圧の印加回
   数は、１回または任意の回数に設定したものであること
   を特徴とする請求項２に記載のコンデンサ漏れ電流特性
   の検査方法。