JPH11174104A

JPH11174104A - 受動素子試験装置

Info

Publication number: JPH11174104A
Application number: JP34004897A
Authority: JP
Inventors: Satoru Wakamoto; 悟若本
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】受動素子の実使用条件に即した試験条件で伝送
特性を測定評価可能な受動素子試験装置を提供する。【解決手段】被試験コンデンサの容量に係る伝送特性を
測定する受動素子試験装置において、測定対象とする周
波数帯以外の所定交流電圧あるいは直流電圧の印加電圧
源によりＤＵＴへ所定交流電圧あるいは直流電圧を印加
した状態にて、ＤＵＴの測定対象とする周波数帯の容量
に係る伝送特性を伝送特性測定装置で測定する受動素子
試験装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、使用状態に近似
した状態で受動素子の伝送特性を測定評価する受動素子
試験装置に関する。特に、コンデンサに重畳する商用周
波数や直流電圧、またコイルに重畳する直流電流に伴う
受動素子の伝送特性を測定評価する受動素子試験装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】第１に、本発明に係るコンデンサ部品
（ＤＵＴ）、特にセラミックコンデンサにおいては小さ
い電極面積で比較的大容量が形成できるが、製造工程上
の形成条件等により変わる場合があり、高電圧印加に伴
う分極現象その他により実使用状態において思わぬ周波
数帯でインピーダンスが高くなったりする問題となる場
合がある。コンデンサの伝送特性を実使用状態で測定し
てみると、部品の中には品質検査の許容限界を超えて不
良品となってしまう場合がある。それは例えば、特定周
波数あるいは特定周波数領域でインピーダンスが高くな
る不良である。この為、単一の周波数での容量値を測定
したのみでは部品の品質を特定できない場合がある。上
記のような場合には、実使用状態でコンデンサの伝送特
性の測定評価が必要になってくる。

【０００３】コンデンサ部品の伝送特性測定装置として
は、周知のように、例えばネットワークアナライザのよ
うに掃引周波数に連動するトラッキングジェネレータを
備えていて、任意周波数帯の伝送特性を測定可能な測定
装置を用い、周波数信号出力端ＳからＤＵＴ端に供給
し、ＤＵＴ端からの信号を測定入力端Ａに供給して、通
常の伝送特性を測定し、測定結果の全測定周波数範囲に
おいて、許容値から逸脱した特異周波数点の有無や、特
性劣化する上限周波数を検査する。

【０００４】第２に、本発明に係る磁性コア材に巻いた
コイル部品（ＤＵＴ）の伝送特性の測定評価において
も、上述類似の問題がある。特に、フェライト材や鉄心
等の磁性材をコア材として形成されたコイルでは飽和磁
気特性がある為、使用できる最大ピークの電流や直流電
流が問題となってくる。コア材は製造工程上の形成条件
等により変わる場合がある為、品質管理上から伝送特性
の測定検査が必要となってくる。また隣接する巻線コイ
ル間の浮遊容量とコイルとによる周波数共振現象も製造
部品の品質に関係してくる。コイルの伝送特性測定装置
は、上述説明とほぼ同様であるから、説明を省略する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来技術で
は、被試験デバイス（ＤＵＴ）であるコンデンサ部品や
コイル部品の伝送特性測定は、実使用条件に即していな
い一般的な測定条件で測定実施している。しかしなが
ら、上記測定検査で良品であっても回路に実装されて実
動作させると、当初のコンデンサあるいはコイルとして
の性能が発揮されない場合が生じる。第１にコンデンサ
部品、例えば電源ノイズフィルタ用に使用されるコンデ
ンサ部品においては商用周波数以外の数百ＫＨｚ以上の
高周波ノイズ成分の除去に使用されるが、両電極間に目
的信号以外の高い直流電圧や、高い交流電圧、即ち商用
電源のＡＣ１００Ｖ、ＡＣ２２０Ｖの高電圧が印加され
る結果、セラミックコンデンサ内部で分極現象を生じ、
当初のコンデンサの容量特性とは異なる好ましくない周
波数特性になってしまう場合がある。第２にコイル部
品、例えば直流電流が重畳する回路に使用されるコイル
部品においてはコア材の磁性特性が飽和したりヒステリ
シス等に伴って所定の性能を発揮し得ない場合がある。

【０００６】上記説明のように、従来の実使用条件に即
していない一般的な伝送特性の測定手法では、上述した
コンデンサ部品あるいはコイル部品の特性評価が不十分
であり実用的でなく、これら部品の品質管理の点で好ま
しくない。これらの観点から従来の受動素子試験装置に
おいては実用上の難点があった。そこで、本発明が解決
しようとする課題は、受動素子の実使用条件に即した試
験条件で伝送特性を測定評価可能な受動素子試験装置を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１に、上記課題を解決
するための発明構成は、被試験コンデンサの容量に係る
伝送特性を測定する受動素子試験装置において、測定対
象とする周波数帯以外の所定交流電圧あるいは直流電圧
の印加電圧源３０により伝送特性の測定に影響しない程
度に所定インピーダンスを介してＤＵＴへ所定交流電圧
あるいは直流電圧を印加した状態にて、ＤＵＴの測定対
象とする周波数帯の容量に係る伝送特性を伝送特性測定
装置５０で測定することを特徴とする受動素子試験装置
である。上記発明によれば、コンデンサ部品の実使用条
件に即した試験条件で伝送特性を測定評価可能な受動素
子試験装置が実現できる。

【０００８】また、ＤＵＴと印加電圧源３０との間に挿
入して接続する印加結合手段としては、第１に、印加信
号が交流電圧の場合は当該交流電圧源に対して所定の高
いインピーダンスを示す結合用コイル若しくは抵抗とす
る印加結合手段であり、第２に印加信号が直流電圧の場
合は当該直流電圧源に対して所定の高いインピーダンス
を示す抵抗とする印加結合手段である上述受動素子試験
装置がある。また、試験装置と高電圧な交流電圧との間
において、高電圧な交流電圧の周波数に対して既知イン
ピーダンスの結合用コイルあるいは抵抗とする印加結合
手段６０を直列接続し、測定対象とするＤＵＴの周波数
帯の伝送特性を測定し、この伝送特性結果から上記既知
インピーダンスに伴う特性変化分を差し引いて目的とす
るＤＵＴの容量に係る伝送特性を求める手段を備える上
述受動素子試験装置がある。

【０００９】また、試験装置とＤＵＴとの間に試験装置
側を保護する保護装置を挿入する上述受動素子試験装置
がある。この保護装置として、第１に測定対象とする周
波数帯で低インピーダンスを示し、交流電圧源の周波数
に対しては所定の高いインピーダンスを示すコンデンサ
Ｃ２１，Ｃ２２を直列に挿入し、あるいは、第２に前記
第１の保護装置と、試験装置の信号発生出力端Ｓとの間
に第１抵抗減衰器７１を挿入し、更に試験装置の測定入
力端Ａに第２抵抗減衰器７２を挿入する上述受動素子試
験装置があり、更に所望よりこれら抵抗減衰器７１、７
２に加えて定電圧ダイオード、サージアブソーバ等の電
圧振幅制限素子を並列接続して保護装置とする上述受動
素子試験装置がある。また、交流電圧の印加電圧源３０
は商用電源を所定電圧に昇圧あるは降圧した電圧源ある
いは前記電圧源を整流した脈流電圧である上述受動素子
試験装置がある。また、ＤＵＴへ印加する印加電圧源３
０の電圧は交流電圧発生あるいは直流電圧発生あるいは
任意波形電圧発生機能を備える上述受動素子試験装置が
ある。

【００１０】次に、被試験コイル（ＤＵＴ）のインダク
タンスに係る伝送特性を測定する受動素子試験装置にお
いて、測定対象とする周波数帯以外の所定交流電流ある
いは直流電流の印加電流源４０により伝送特性の測定に
影響しない程度に所定インピーダンスを介してＤＵＴへ
所定交流電圧流あるいは直流電流を印加した状態にて、
ＤＵＴの測定対象とする周波数帯のインダクタンスに係
る伝送特性を伝送特性測定装置５０で測定することを特
徴とする受動素子試験装置がある。上記発明によれば、
コイル部品の実使用条件に即した試験条件で伝送特性を
測定評価可能な受動素子試験装置が実現できる。

【００１１】尚、伝送特性測定装置５０としては、ネッ
トワークアナライザ、掃引周波数に連動するトラッキン
グジェネレータを備えるスペクトラムアナライザ、ある
いは専用の伝送特性測定装置である上述受動素子試験装
置がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を実施
例と共に図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】第１に、コンデンサ部品に重畳する商用周
波数や直流電圧に対する伝送特性を測定評価する一実施
例について以下に説明する。図１は、本発明のＤＵＴで
あるコンデンサ部品に対する一実施例を示す実使用条件
に即した受動素子試験装置である。装置構成は、伝送特
性測定装置５０と、印加電圧源３０と、印加結合手段６
０と、保護回路２０とで成る。

【００１４】伝送特性測定装置５０は、従来と同様のも
のであり、例えばネットワークアナライザのように掃引
周波数に連動するトラッキングジェネレータを備えてい
て、任意周波数帯の伝送特性を測定可能な装置である。
伝送特性の測定は、所望の周波数領域に掃引した周波数
信号を信号出力端Ｓから保護回路２０を介してＤＵＴに
供給し、ＤＵＴからの信号を保護回路２０を介して測定
入力端Ａに供給して周波数に対する振幅特性、位相特性
の伝送特性を測定する。この測定結果から、部品性能の
規格から外れたり、好ましくない特性劣化周波数領域が
有るか否かの検査をする。尚、後述する印加結合手段６
０のインピーダンス値は既知であるからして、伝送特性
測定装置５０の測定結果から、前記インピーダンス値の
接続影響量を除外する演算処理を施した結果に対して、
伝送特性を評価するようにしても良い。更に、後述する
直列接続される保護回路２０についても、この保護回路
２０のインピーダンス値は既知であるからして、伝送特
性測定装置５０の測定結果から、前記インピーダンス値
の直列接続の影響量を除外する演算処理を施すことが可
能であり、所望により実施しても良い。

【００１５】印加電圧源３０は、実使用条件に即した所
定交流電圧をＤＵＴへ印加するものである。交流電圧と
して商用周波数５０Ｈｚの具体例では、商用電源を絶縁
トランスを介して絶縁し、かつ所定電圧に昇圧あるは降
圧した電圧源、例えばＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２２０Ｖの高
電圧源を供給したり、あるいは前記電圧源を整流した脈
流電圧の供給例がある。これにより擬似的に実使用条件
を印加できることになる。例えばセラミックコンデンサ
が内部で高電圧に伴う分極現象を生じ、容量特性が当初
からどの程度変化するかの評価をする為の電圧を与える
ことが可能となる。尚、所望により、ＤＵＴへ印加する
印加電圧源３０の電圧は固定電圧とする出力形態、ある
いは電圧可変機能を備えて任意電圧を出力する出力形態
としても良い。

【００１６】印加結合手段６０は、ＤＵＴと印加電圧源
３０との間に挿入して接続され、伝送特性の測定に影響
しない程度に所定の高いインピーダンス要素を挿入して
ＤＵＴへ所定の交流電圧を印加するものである。具体的
には所定インダクタンスのコイルあるいは所定高抵抗が
使用できる。このインピーダンス値としては、評価対象
の周波数領域に対して十分無視できる程度のインピーダ
ンス値とするが、所望により、印加結合手段６０のイン
ピーダンス値は既知であるからして、上述インピーダン
ス値の接続影響量を除外する演算処理を施す場合はＤＵ
Ｔのインピーダンスの数十倍以上でも実用的に適用可能
である。

【００１７】保護回路２０は、伝送特性測定装置５０と
ＤＵＴ間との接続において、上記印加電圧源３０からの
過電圧を保護をするものである。具体的には、図１に示
すように、印加電圧源３０の周波数例えば５０Ｈｚに対
しては所定の高インピーダンスとなる容量値を使用して
伝送特性測定装置５０の信号出力端Ｓ測定入力端Ａ、及
び測定入力端Ａに対して過電圧とならない減衰量の容量
値とする、但し、測定対象とする周波数帯例えば数百Ｋ
Ｈｚ以上の周波数ではＤＵＴの伝送特性が適切に測定可
能な程度に低インピーダンスの容量値条件とする。尚、
所望により、伝送特性測定装置５０の信号出力端Ｓ測定
入力端Ａ、及び測定入力端Ａに定電圧ダイオード、サー
ジアブソーバ等の電圧振幅制限素子を並列接続して保護
しても良い。更に、図２に示すように、所望により、伝
送特性測定装置５０の信号出力端Ｓ、及び測定入力端Ａ
に抵抗減衰器７１、７２をそれぞれ挿入して保護する構
成としても良い。

【００１８】上記構成によれば、ＤＵＴへ印加電圧源３
０からの所望の電圧を印加可能となる結果、実使用状態
でのコンデンサ部品の容量や位相の特性が容易に測定で
きる。この結果、コンデンサ部品の特性不良等の有無や
特性推移が的確に検査ができる大きな利点が得られる。

【００１９】第２に、コア材を有するコイル部品に重畳
する主に直流電流に伴う伝送特性の測定評価に対する一
実施例について以下に説明する。図５は、本発明のＤＵ
Ｔであるコイル部品に対する一実施例を示す実使用条件
に即した受動素子試験装置である。装置構成は、伝送特
性測定装置５０と、印加電流源４０と、印加結合手段６
０と、保護回路２０とで成る。この構成で伝送特性測定
装置５０は、上述同様の為説明を省略する。尚、ここで
のＤＵＴであるコイル部品としては、実用回路条件にお
けるコイル電流の励磁において飽和特性を示したり、あ
るいは励磁電流によりヒステリシス特性や偏りを示すコ
ア材を芯材として使用されるコイル部品とする。

【００２０】印加電流源４０は、ＤＵＴの巻線に主に直
流の任意電流を印加する可変電流源であり、ＤＵＴのピ
ーク定格コイル電流値以上の電流、例えば数アンペアの
供給能力を備える。尚、定電流の供給に加えて、所望に
より商用周波数や任意周波数の交流電流あるいはパルス
電流を印加あるいは重畳付与できるように構成しても良
い。

【００２１】印加結合手段６０は、伝送特性の測定に影
響しない程度に所定の高いインピーダンス要素を挿入し
てＤＵＴへ所定の交流電圧を印加するものである。具体
的には印加電流源４０からの電流を流すことができる程
度に直流抵抗が小さく、測定対象の周波数領域に対して
測定上支障とならない程度に高いインダクタンス値のコ
イルが使用できる。尚、このコイルとしては、高周波用
のコイルと中低周波用のコイルを複数個直列接続して分
布容量等に伴う特定の周波数での測定誤差が生じないよ
うにすることが望ましい。

【００２２】保護回路２０は、主に直流阻止用コンデン
サである。但し、交流電流を付与する場合はＤＵＴ両端
に電圧を生じるので、測定対象とする周波数帯でＤＵＴ
の伝送特性が適切に測定可能な程度に低インピーダンス
の所望容量値を使用する。尚、図２に示すように、所望
により、伝送特性測定装置５０の信号出力端Ｓ、及び測
定入力端Ａに抵抗減衰器７１、７２を備える構成として
も良い。

【００２３】上記構成によれば、ＤＵＴへ印加電流源４
０からの所望の電流を印加可能となる結果、直流的な励
磁電流あるいは低周波的な励磁電流に伴う実使用状態に
即したコイル部品のインダクタンス値や位相の特性が容
易に測定できる。この結果、コイル部品の特性不良等の
有無や特性推移が的確に検査ができる大きな利点が得ら
れる。

【００２４】尚、本発明の構成は、上述実施の形態に限
るものではない。例えば図３の反射法による構成例に示
すように、反射信号分離手段８０を備えてＤＵＴからの
反射信号を測定することでもＤＵＴの伝送特性を同様に
して測定することが可能であり、所望より適用しても良
い。また、印加電圧源３０において、図４（ａ）に示す
ように、交流電圧源３１と直流電圧源３２を備えて、任
意の交流電圧、直流電圧がＤＵＴに印加発生できるよう
に構成したり、また、この印加電圧源３０の代わりに所
定振幅の電圧が発生可能な任意波形発生装置を用いてＤ
ＵＴに印加可能な電圧増幅器用ドライバを設けて任意波
形の電圧発生ができるように構成しても良い。また、印
加電流源４０において、図４（ｂ）に示すように、交流
電流源４１と直流電流源４２を備えて、定電流の供給に
加えて任意の交流電流あるいは両方を重畳した電流をＤ
ＵＴに印加発生できるように構成したり、直流電圧源と
電流制限用抵抗との組合せでＤＵＴへ電流印加、あるい
は交流電圧源と電流制限用抵抗との組合せでＤＵＴへ電
流印加させても良い。また、この印加電流源４０として
任意波形発生装置を用い任意波形信号出力を電流増幅用
ドライバによりＤＵＴに任意波形に対応した電流印加が
可能な構成としても良い。また、図１の保護回路２０で
は、伝送特性測定装置５０の信号出力端Ｓと測定入力端
Ａ用に別々の減衰用のコンデンサＣ２１、Ｃ２２を備え
る具体例であったが所望により、図３の保護回路２０に
示すように、１個のコンデンサＣ２１を共用する内部構
成としても良い。

【００２５】尚、伝送特性測定装置５０としては、ネッ
トワークアナライザや、掃引周波数に連動するトラッキ
ングジェネレータを備えるスペクトラムアナライザ、あ
るいは専用の伝送特性測定装置で実現される。

【００２６】尚、上述説明では、ＤＵＴとしてコンデン
サとコイルとした具体例で説明していたが、実使用条件
に即する印加手段を設け、ＤＵＴを擬似的に実使用状態
にしたときに、ＤＵＴの伝送特性が変化するような、そ
の他の受動素子あるいは能動素子に対しても同様の手法
で適用可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、上述の説明内容から、下記に
記載される効果を奏する。上述実施形態に説明したよう
に本発明は、第１に、コンデンサ部品に対しては印加電
圧源３０の電圧印加状態で伝送特性測定装置５０で伝送
特性の測定評価を実施可能となる。この結果、擬似的に
実使用状態の条件に即した状態でコンデンサ部品の伝送
特性が測定可能となるので、実用状態に即した容量や位
相の伝送特性が測定でき、これから印加電圧源３０の電
圧印加に伴う特性不良等の有無や推移が的確に検査がで
きる大きな利点が得られる。第２に、コイル部品に対し
ては印加電流源４０の電流印加状態で伝送特性測定装置
５０で伝送特性の測定評価を実施可能となる。この結
果、擬似的に実使用状態の条件に即した状態でコイル部
品の伝送特性が測定可能となるので、実用状態でのコイ
ルの特性が測定でき、これから直流的な励磁電流あるい
は低周波的な励磁電流に伴う特性不良等の有無や推移が
的確に検査ができる大きな利点が得られる。従ってこの
発明の産業上の経済効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の、コンデンサ部品に対する受動素子試
験装置の一実施例である。

【図２】本発明の、コンデンサ部品に対する他の実施例
である。

【図３】本発明の、コンデンサ部品に対する他の実施例
である。

【図４】本発明の、印加電圧源、印加電流源の他の構成
例である。

【図５】本発明の、コイル部品に対する受動素子試験装
置の一実施例である。

【符号の説明】

２０保護回路Ｃ２１，Ｃ２２コンデンサ３０印加電圧源３１交流電圧源３２直流電圧源４０印加電流源４１交流電流源４２直流電流源５０伝送特性測定装置６０印加結合手段７１第１抵抗減衰器７２第２抵抗減衰器８０反射信号分離手段ＤＵＴ被試験デバイス（コンデンサ部品、コイル部
品）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被試験コンデンサ（ＤＵＴ）の容量に係
る伝送特性を測定する受動素子試験装置において、測定
対象とする周波数帯以外の所定交流電圧あるいは直流電
圧の印加電圧源により該ＤＵＴへ所定交流電圧あるいは
直流電圧を印加した状態にて、該ＤＵＴの測定対象とす
る周波数帯の容量に係る伝送特性を伝送特性測定装置で
測定することを特徴とする受動素子試験装置。
【請求項２】ＤＵＴと印加電圧源との間に挿入して接
続する印加結合手段は、第１に、印加信号が交流電圧の
場合は当該交流電圧源に対して所定の高いインピーダン
スを示す結合用コイル若しくは抵抗とする印加結合手段
であり、第２に印加信号が直流電圧の場合は当該直流電
圧源に対して所定の高いインピーダンスを示す抵抗とす
る印加結合手段である請求項１記載の受動素子試験装
置。
【請求項３】試験装置とＤＵＴとの間に保護装置を挿
入する請求項１記載の受動素子試験装置。
【請求項４】保護装置として、第１に測定対象とする
周波数帯で低インピーダンスを示し、交流電圧源の周波
数に対しては所定の高いインピーダンスを示すコンデン
サを直列に挿入し、あるいは、第２に前記第１の保護装
置と、試験装置の信号発生出力端との間に第１抵抗減衰
器を挿入し、試験装置の測定入力端に第２抵抗減衰器を
挿入する請求項３記載の受動素子試験装置。
【請求項５】交流電圧の印加電圧源は商用電源を所定
電圧に昇圧あるは降圧した電圧源あるいは前記電圧源を
整流した脈流電圧である請求項１記載の受動素子試験装
置。
【請求項６】ＤＵＴへ印加する印加電圧源の電圧は交
流電圧発生あるいは直流電圧発生あるいは任意波形電圧
発生機能を備える請求項１記載の受動素子試験装置。
【請求項７】被試験コイル（ＤＵＴ）のインダクタン
スに係る伝送特性を測定する受動素子試験装置におい
て、測定対象とする周波数帯以外の所定交流電流あるい
は直流電流の印加電流源により該ＤＵＴへ所定交流電圧
流あるいは直流電流を印加した状態にて、該ＤＵＴの測
定対象とする周波数帯のインダクタンスに係る伝送特性
を伝送特性測定装置で測定することを特徴とする受動素
子試験装置。
【請求項８】伝送特性測定装置は、ネットワークアナ
ライザ、掃引周波数に連動するトラッキングジェネレー
タを備えるスペクトラムアナライザ、あるいは専用の伝
送特性測定装置である請求項１、又は７記載の受動素子
試験装置。