KR19980070644A - 제조된 커패시터들의 선별용 정밀검사를 위한 품질 판별법 - Google Patents

제조된 커패시터들의 선별용 정밀검사를 위한 품질 판별법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 정밀검사하에 커패시터가 품질면에서 수용될 수 있는지를 정확하고 확실하게 결정할 수 있는 커패시터의 품질 판별법에 관한 것이다. 이 때문에, 커패시터에 직류전압 인가시에, 충전특성에 근거하여 커패시터의 품질의 판별을 위한 방법은, 커패시터의 유전분극성분의 규격선별치충전특성을 결정하고, 그런 다음 커패시터의 실측전류치 m(t)와, 규격선별치충전특성으로부터 구하여진 계산전류치 j(t)의 비율; m(t)와 j(t)간의 차이; m(t)와 j(t)간의 대수값들의 차이; 및 m(t)와 j(t)의 대수값들 각각의 비율 중의 하나에 이차근사하는 것을 포함한다. 이차곡선근사식의 이차계수의 부호가 양이라면, 커패시터는 불량품으로 결정된다. 그렇지 않으면, 커패시터는 양품으로 측정된다.

Description

제조된 커패시터들의 선별용 정밀검사를 위한 품질 판별법
본 발명은 일반적으로 전자제품 선별용 정밀검사기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 커패시터에 직류전압인가시에 커패시터의 충전특성에 근거하여 커패시터의 품질을 판별하기 위한 방법에 관한 것이다.
통상, 커패시터들의 유전저항의 측정을 위한 종래의 방법은, 커패시터에 직류전압을 인가하면서 완전히 충전된 커패시터의 누설전류(충전전류)를 측정하는 것이다. 분명히, 양품의 커패시터들은 이것을 통과하여 흐르는 누설전류 미만이다.
이런 유형의 충전전류측정에 대한 한 종래의 접근은, 일본산업규격(JIS) C5102에서 설명된 측정법이다. 이 방법은 충분히 충전된 커패시터들의 측정전류치들의 필요성으로 인하여, 60초 정도동안의 측정시간을 요구하였다. 그러나, 비용절감과 향상된 확실성을 더 제공하는 전자장비 또는 기계에 대한 요구의 증가에 따라, 전자부품 또는 구성요소의 더 나은 생산성과 품질면에서의 증가가 마찬가지로 요구된다. 커패시터당 측정시간의 증가된 길이를 요구하는 종래의 측정법들은 이런 요구들을 충족시킬 수 있다.
단순화된 커패시터의 품질판별에 대한 한 전형적인 접근은, 커패시터에 전압을 인가한 다음, 수초(several seconds)와 같은 특정시간경과후 전류치를 측정하여, 그런 다음 얻은 측정전류치와 소정의 문턱값을 비교함으로써, 정밀검사하에서 커패시터가 양품인지 불량품인지의 여부를 결정하는 것이다. 그러나, 이런 점자료(point data)를 이용하는 품질판별법은, 정확하고 확실한 판별을 초래하지 않는다. 왜냐하면, 측정시간에 자료가 양품의 커패시터를 나타낼 수 있지만, 후에 자료변화는 커패시터가 실은 불량품임을 나타낼 수 있기 때문이다.
그러므로, 본 발명의 목적은, 용량들의 선별용 정밀검사를 위한 정확하고 확실한 품질판별법을 제공하는 것이며, 이것은 종래기술의 문제점들을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은, 선별용 정밀검사시동안 커패시터의 품질이 양호한지를 신속하고 확실하게 결정할 수 있는 커패시터의 품질판별법을 제공하는 것이다.
도 1은 양품 커패시터의 충전전류와 전압인가시간과의 관계, 및 불량품 커패시터의 충전전류와 전압인가시간의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 커패시터의 등가회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 양품 커패시터 및 불량품 커패시터의 각각의 평가함수 n(t)와 전압인가시간과의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명을 구현하는 커패시터의 품질판별법을 실행하는데 이용하기 위한 전류측정장치의 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 품질판별법을 이용하기 위해 직선근사법을 이용하는 파라미터들을 결정하기 위한 방법의 순서도이다.
도 6a∼도 6c는 한 불량품 커패시터의 실험적으로 증명된 주요한 특성들을 나타내는 도면이다.
도 7a∼도 7c는 양품 커패시터를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명을 구현하는 품질판별법의 순서도이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
전술한 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은, 커패시터에 직류전압 인가시에, 커패시터가 충전특성에 근거하여 품질면에서 수용될 수 있는지를 결정하는 특정방법을 제공한다. 상기한 방법은 커패시터의 유전분극성분의 규격선별치충전특성을 결정하는 단계; 및 커패시터의 유전분극성분의 실측전류치특성과, 규격선별치충전특성을 비교함으로써 커패시터가 수용될 수 있는지를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 한 양상에 따르면, 규격선별치충전특성의 결정단계는 유전분극성분의 규격선별치충전특성을 규정하기 위한 전류계산식을 커패시터의 등가회로를 이용하여 초기화하는 단계; 및 유전분극성분의 초기충전구간동안 실측전류치 m(t)와 전류계산식으로부터 얻어진 계산전류치 j(t)가 일치하는 것을 보장하도록, 등가회로의 유전분극성분으로서 각각 작용하는 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn모두를 결정함으로써 전류계산식을 수정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양상에 따르면, 각각의 초항 C1, R1및 공비 p, q를 수정하며, 등가회로의 유전분극성분으로서 작용하는 용량 C1, C2, ..., Cn와 저항 R1, R2, ..., Rn를 각각 등비수열의 관계로 설정함으로써, 용량 C1, C2, ..., Cn와 저항 R1, R2, ..., Rn의 결정을 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특징들 및 이점들은, 첨부한 도면들에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예들의 하기의 더욱 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 한 바람직한 구현예를 설명하기 전에, 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해, 본 발명의 개념의 변천 또는 '내력'을 먼저 설명한다.
세라믹 커패시터들의 충전시에 전류치의 변화와 변경을 정확하게 측정하며, 대수 전류와 대수 시간 좌표에서의 얻은 전류치와 시간점들을 플로트(plot)하는 것이 시도되었다. 이것은 도 1의 실선에 의해 나타낸 바와 같이, 특정관계의 존재의 발견을 초래한다. 더욱 상세하게는, 도 1의 참조부호 1로 지정된 초기충전특성에 의해 나타낸 바와 같이, 충전동작의 초기에는, 일분간 거의 일정한 전류가 흐르는 경향이 있으며, 도 1의 참조부호 2로 지정된 변환특성에 의해 나타낸 바와 같이 연속변환기에서는 전류치가 급격하게 강하되었다. 그 후에, 전류는, 도 1의 참조부호 3으로 지정된 직선충전특성에 의해 나타낸 바와 같이, 소정의 각도의 경사 또는 기울기를 갖는 직선충전특성을 나타내면서 감소하였다. 이 직선충전특성 3은 충전동작의 초기에서 1~2분 경과후까지 유지되었다.
또한, 상기한 특성의 분석은 다음을 나타내었다: 커패시터의 등가회로는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 커패시터 C0, 등가직렬저항 r, 유전저항(dielectric resistor) R0, 및 유전분극성분 D로 구성될 수 있으며, 초기충전특성 1은 커패시터 C0의 충전기간에 속하는데 반하여, 직선충전특성 3은 유전분극성분 D의 충전영역에 있다.
분명히, 양품의 커패시터는, 도 1의 직선충전특성 다음에 오는 충전특성을 나타낸다. 반대로, 불량품 커패시터에서는, 도 1의 파선 또는 점선으로 나타낸 바와 같이, 충전동작의 초기에는 실질적으로 선형의 충전특성을 나타내며, 시간경과에 따라 전류치의 저하율 또는 속도가 감소한다. 일반적으로, 양품들과 불량품들의 차이가 명확하고 뚜렷하게 나타나는 것은, 전압을 인가하고 몇초 경과한 후이다. 그러나, 이것의 소정의 전조 또는 신호는 전압인가후 수십 밀리초의 시각점에서 이미 관찰할 수 있다. 더욱 상세하게는, 불량품의 실측전류치와 양품의 실측전류치간의 차이를 계산함으로써, 얻은 차이가 시간경과에 따라 정방향으로 점진적으로 상승하는 경향을 나타내는 것을 알았다.
상기한 사실로 미루어 보아, 본 발명은, 도 1의 2점 또는 쇄선(phantom line)으로 나타낸 바와 같이, 규격선별치충전특성이 양품(실선)과 불량품(파선)과의 중간 또는 중앙 영역에 특히 설정되며, 커패시터의 질은 커패시터의 유전분극성분의 실측전류치특성과 규격선별치충전특성을 비교함으로써 구별되도록 배치된다. 종래의 기술에서는, 점 데이터(point data)가 이용되며, 즉, 각각의 자료가 소정의 문턱값 이상인지 또는 이하인지를 결정함으로써, 커패시터의 품질이 판별된다. 한편, 본 발명에 따르면, 커패시터의 품질은 유전분극성분의 연속 데이터를 비교함으로써 판별된다.
특히, 커패시터의 품질을 판별하는 한 방법은, 하기의 수학식 n(t):
n(t)＝log m(t)－log j(t)···1
n(t)＝log m(t)/log j(t)···2
n(t)＝m(t)/j(t)···3
n(t)＝m(t)－j(t)···4
가 규정되고, 이차곡선근사가 이 평가함수 n(t)에 수행되며, 이차곡선근사식의 이차계수의 정부를 결정함으로써, 커패시터의 품질이 판별되는 것이다.
상기한 평가함수에서, m(t)는 커패시터의 실측전류치로 규정되며, j(t)는 규격선별충전치특성으로부터의 계산전류치로서 규정된다.
이들 중 어느 한 경우에서, 이차곡선근사식의 이차계수가 정부인지를 결정함으로써, 커패시터의 품질이 판별될 수 있다.
도 3은 시간경과에 따라 n(t)가 어떻게 변화하는지를 나타낸다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 이차계수 d의 부호가 정부인지를 증명함으로써, 커패시터의 충전특성이 판별될 수 있다. 더욱 상세하게는, 이차계수 d가 정인 경우, 이것은, 이차곡선근사식의 도면이 아래쪽으로 돌출한 곡선임을 의미하며, 바꾸어 말하면, 실측전류치의 감소율이 시간경과에 따라 규격선별치충전특성 미만임을 의미하며, 그 결과 커패시터는 불량품으로서 결정된다. 반대로, 이차계수 d가 음인 경우, 그렇다면 커패시터는 양품으로서 판정된다. 이런 판별법 이용의 한 중요한 특징으로는, 양품과 불량품간에 소정의 명확한 차이가 발생하는 전단계(pre-stage)에서도, 즉, 커패시터에 전압인가의 초기에서 수십 밀리초 경과후와 같은 눈에 띄게 짧은 시간구간내에, 정밀검사하에 커패시터의 품질이 양호한지 또는 열등한지를 확실하게 결정 또는 판별할 수 있는 능력이 있다는 것이다.
다른 잇점으로는, 노이즈의 발생에 의해 파라미터 n(t)의 값이 일시적으로 변화 또는 변경할 수 있는 경우에도, 전체적 또는 일반적 경향을 분간할 수 있기 때문에, 이런 이차곡선근사법은 선별용 정밀검사를 위해 확실하고 안정하게 커패시터의 품질을 판별하는 것을 가능하게 한다는 것이다.
규격선별치충전특성의 결정법은, 이것을 소정의 특성곡선을 따라 설정함으로써 수행될 수 있으며, 이것은 커패시터의 유전분극성분의 실제 특성과 항상 정확한 일치와 일관성을 보장하지 않을 것이다. 그렇다면, 다른 접근법이 이용될 수 있는데, 이것은, 커패시터의 등가회로를 이용하여 유전분극성분의 전류계산식을 초기설정하여, 그런 다음 커패시터의 실측전류치 m(t)와 상기한 전류계산식에서 구하여진 계산전류치 j(t)이 일치하도록 등가회로의 유전분극성분으로서 작용할 수 있는 용량치 C1, C2, ..., Cn와 저항치 R1, R2, ..., Rn를 결정함으로써 전류계산식을 수정하는 단계들을 포함한다. 이 방법에 의해, 정밀검사하에 각각의 커패시터들 중의 하나의 유전분극성분 각각과 일치된 정확한 규격선별치충전특성을 성공적으로 결정할 수 있으며, 이것은 또한 정도의 양품판별을 달성할 수 있게 한다.
용량 C1,C2,...,Cn와 저항 R1,R2,...,Rn를 결정하는 경우, 소정의 관계식으로 이들을 표현하는 것은 이것의 결정을 용이하게 할 수 있다. 이 때문에, 용량과 저항 각각은, 각각의 초항 C1, R1및 공비 p, q의 계산을 위한 등비수열의 관계로 설정되어, 이것에 의해 용량 C1,C2,...,Cn와 저항 R1,R2,...,Rn를 용이하게 결정할 수 있다.
또한, 커패시터의 실측전류치 m(t)와 계산전류치 j(t)와의 일치도를 평가하기 위해, 전류계산식은 하기의 평가식 n(t):
n(t)＝log m(t)－log j(t)···1
n(t)＝log m(t)/log j(t)···2
n(t)＝m(t)/j(t)···3
n(t)＝m(t)－j(t)···4
의 직선근사를 수행함으로써 용이하게 수정될 수 있다.
본 발명에서는, 상용로그와, 자연로그 또는 어느 임의의 로그가 대수로서 이용될 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 이것은 본 발명의 방법을 실시하기에 적합한 전류측정장치의 일례를 나타낸다. 이 측정장치는 동일한 출원인의 이름하에 출원된 공개는 되고 심사는 되지 않은 일본 특허 출원(PUJPA)번호 7-293442호 공보에 제안되고 기재되었다.
이 측정장치는 DC 측정전원 10, 스위치 11, 측정될 커패시터 12, 전류제어저항 13, 대수 증폭기 14, 계측용 증폭기 15, A/D(analog-to-digital) 변환기 16, 18, 및 연산처리회로(중앙처리장치; CPU) 17을 포함한다. 충전동작의 초기에, 계측용 증폭기 15는 전류치를 측정할 수 있도록 동작가능하다. 소정의 문턱값(threshold value)에서, 이것은 대수 증폭기 14로 전환되며, 대수 증폭기 14를 전류치의 연속계측을 위해 동작가능하게 한다. 이 계측용 장치는, 커패시터 12의 충전전류가 넓은 범위에 걸쳐서 변화하는 경우에도, 정확한 측정을 제공하는 능력을 특징으로 하며, 이것은 또한 종래의 측정장치에서 계측곤란하였던 충전동작 초기에서 충전동작 종기까지의 전구간에 걸쳐서 소정의 전류치를 연속적이거나 또는 비연속적으로 측정할 수 있게 한다.
주지하는 바와 같이, 본 발명의 방법은 도 4에 나타낸 계측용 장치의 이용에만 한정되지는 않으며, 이 장치는 또한 특정 계측기능을 수행할 수 있는 현재 알려져 있거나 혹은 그렇지 않은 어느 다른 장치로 대체될 수 있다.
이하, 본 발명의 한 바람직한 구현예에 따라, 커패시터의 품질 판별법을 하기에 설명한다.
우선, 이상에서 설명한 바와 같이, 커패시터의 등가회로도를 도 2에 도시한 바와 같이 나타낸다. 여기에서, 도 2에 나타낸 등가회로의 유전분극성분인 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn는 하기의 수학식들:
Ck＝pk－1C1···5
Rk＝qk－1R1···6
(식중에서, k는 1, 2, ..., n을 나타내며, C1,R1,p 및 q는 상수이다.)
에 제시한 등비수열의 관계로 설정된다.
등가회로에 흐르는 전류의 방정식은 하기의 일반식 7:
(식중에서, E는 커패시터에 인가된 전압이고, t는 시간이며, R0는 유전저항이다.)
로 나타낼 수 있다.
일반식 7의 초항은 유전저항 R0에 흐르는 전류를 나타내며, 두 번째 항은 유전분극성분 D를 거쳐 흐르는 전류를 나타낸다. 게다가, 약간의 전류가 충전동작의 초기에 정전용량 C0와 등가직렬저항 r의 직렬회로로 또한 흐를 수 있다. 이런 전류는, 본 발명의 전류계산식과 직접적인 관련이 없기 때문에, 여기에서는 무시된다.
그런 다음, 상기에서 논의된 바와 같이 계산된 계산전류치 j(t)가, 도 4의 전류계측장치를 이용하여 실측된 실측전류치 m(t)와 일치하도록, 파라미터 C1, R1, p 및 q가 결정된다. 주지하는 바와 같이, R0의 초기값의 설정 완료후, R0의 다른 수정이 수행되지 않을 것이다.
정밀검사하의 여러 커패시터들 중에서, 파라미터 C1, R1, p 및 q의 값은 변하기 쉽기 때문에, 일반식 7은 다음과 같은 방법으로 수정된다. 이 때문에, 계산 전류치 j(t)와 실측전류치 m(t)와의 일치도는 하술하는 바와 같이 평가된다.
먼저, 평가함수 n(t)는 다음과 같이 정의된다:
n(t)＝log m(t)－log j(t)···1
그런 다음, 상기 일반식 1에 의해 구하여진 평가함수 n(t)의 직선근사를 수행하였다. 여기에서 사용된 근사식은 1차 또는 직선식: y＝ax＋b로 나타낼 수 있다. 주지하는 바와 같이, 기울기 a와 절편 b의 값이 0에 근사할 정도로 일치도가 높다. 이때, 기울기 a와 절편 b가 0에 근사하는 선택된 값으로 설정되는 것은, 다음에 수행될 이차곡선근사의 정확성을 증가시킬 수 있다. 부가적으로, 평가시각점 t는 도 1의 유전분극성분 D의 충전영역 3의 초기구간에 있도록 설정된다(예를 들어, 수 밀리초~수십 밀리초). 이 구간은, 일치도가 고속에 의해 또는 고정확성에 의해 평가되는지의 여부에 의존하면서 달라진다. 즉, 상기한 구간은 각각의 측정물에 따라서 독단으로 선택될 수 있다.
이하, 도 5를 회전시키면서, 거기에 나타낸 순서도는 직선근사법을 이용하여 파라미터 C1, R1, p 및 q를 수정하는 방법의 차례를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 차례는, 파라미터 C1, R1, p 및 q의 초기설정 또는 초기화(initialization)를 갖는 단계 S1에서 시작한다. 그런 다음, 차례는 이런 초기화된 파라미터를 이용하는 일반식 7로부터, 도 1의 유전분극성분의 충전영역 3(이를 테면, 충전동작 개시후 약 10 밀리초 경과 시각점 부근)에서 계산전류치 j(t)를 얻는 단계 S2로 간다.
그 후에, 차례는, 동일한 시각점에서 실측치 m(t)를 측정하고, 그런 다음 실측치 m(t)와 계산치 j(t)와의 대수치 차이에 근거된 평가함수 n(t)를 구하는 단계 단계 S3로 진입한다. 다음에, 평가함수 n(t)의 직선근사가 수행되는 단계 S4로 간다. 단계 S5에서는, 직선 근사식 y＝ax＋b의 절편 b의 절대치가, 소정의 치 β(예를 들어, β＝0.01) 미만인지 아닌지를 판정한다. 이 단계 S5에서, 절편 b는 0에 근사한다고 판정된다.
단계 S5에서, ｜b｜≥β인 경우, 그렇다면, 단계 S6에서 근사계산회수가 소정의 회수 N1이내에 있는지가 판정된다. 이것은 어느 무한 루프(infinite loop)의 발생을 소거하는 과정이다. 근사계산회수가 N1이하인 경우, 그렇다면, 순서는 b의 정부(positive or negative)에 의존하는 상수값에 의해 C1이 증가 또는 감소되는 단계 S7으로 간다. 또한 근사실행회수가 N1이상인 경우, 이것은, C1을 수정하는 것은 절편 b의 0으로의 근사실패를 의미하는 것이며, 그렇다면, 단계 S8에서 b의 정부에 의존하는 상수값에 의해 q 및/또는 R1은 증가 또는 감소된다. 단계 S7 또는 단계 S8에서 C1또는 q, R1을 수정한 후, 단계 S2∼S5의 진행작업을 반복한다.
단계 S5에서, ｜b｜＜β인 경우, 그렇다면, 차례는 근사식의 기울기 a의 절대치가 소정의 값 α(예를 들어, α＝0.05) 미만인지 아닌지를 결정하는 단계 S9으로 간다. 단계 S9에서, ｜a｜≥α인 경우, 그렇다면, 단계 S10에서 근사계산회수가 소정의 회수 N2이내에 있는지 여부가 판정된다. 이것은 또한, 무한 루프(loop)의 소거과정이다.
단계 S10에서 '예'라면, 즉, 근사계산회수가 N2이하인 경우, 그렇다면 차례는 a값의 정부 여부에 따른 상수값에 의해, q가 증가 또는 감소되는 단계 S11로 간다. 또한, 단계 S10에서 '아니오'라면, 즉, 근사계산회수가 N2이상인 경우, 이것은, p의 수정이 기울기를 0에 근사시키지 못했다는 것을 나타내며, 그렇다면, 단계 S12에서 a의 정부에 의존하는 상수값에 의해, q 및/또는 R1이 증가 또는 감소된다. 단계 S11 또는 S12에서 p 또는 q 및/또는 R1의 수정을 완성한 후, 단계 S2~S9이 반복된다. ｜b｜＜β 및 ｜a｜＜α의 경우에는, 그렇다면 단계 S13에서 일치가 완성되는 것으로 판정된다. 바꾸어 말하면, 파라미터 C1, R1, p 및 q가 최종적으로 결정된다.
직선근사법에 의해 파라미터 C1, R1, p 및 q을 결정후, 즉, 규격선별치충전특성을 규정하는 일반식 7의 결정후, 종래의 이차곡선근사법들에 의해 실측전류치 m(t)와 계산전류치 j(t)간의 차이, n(t)＝log m(t)－log j(t)를 근사한다. 더욱 상세하게는, 평가함수 n(t)의 근사식이 y＝dx2＋ex＋f으로 표시되는 경우, 이차계수 d의 정부를 검사함으로써, 정밀검사하에 커패시터가 양품인지 불량품인지를 판별한다.
이차계수 d가 정인 경우, 이것은, 실측전류치 m(t)의 감소는 시간경과에 따라, 규격선별치와 비교하여 더 작게 된다는 것을 의미한다. 이것이 상기한 경우라면, 정밀검사하에 커패시터는 불량품임에 틀림없으며, 그렇지 않으면, 이차계수 d가 음인 경우, 그렇다면 시험하에 커패시터는 양품으로 결정된다.
도 6a는 불량품의 실측 자료와, 규격선별치충전특성을 나타낸다. 더욱 상세하게는, 이런 불량물에서도 알 수 있듯이, 이것의 초기 특성은 양품과 거의 비슷하다. 그러나, 1~10초 경과후, 전류치의 감소는 규격선별치충전특성 미만이된다.
도 6b는 평가함수 n(t)의 직선근사의 결과를 나타내며, 파선은 근사직선을 나타내는 것을 특징으로 한다. 하기 일반식 13:
y＝－0.0259x－0.0063
에 나타낸 바와 같이, 근사식의 기울기 a와 절편 b 모두는 0에 근사하며, 이것은 일치도가 높은 것을 보장한다.
도 6c는 상술한 바와 같이 직선근사를 수행하면서, 규격선별치충전특성의 일반식 7을 수정후, n(t)의 이차곡선근사의 결과이다. 도 6c에서 명백한 바와 같이, 근사이차곡선은 아래쪽으로 돌출한 특정 곡도인데, 즉, 이것의 이차계수 d가 정이다. 이런 경우, 정밀검사하에 커패시터는 불량품임에 틀림없다.
이상 주지하는 바와 같이, 도 6c로부터 명백하게도, 10밀리초의 시각점 부근에서의 노이즈로 인하여, n(t)의 값이 크게 변동하며, 본 발명의 이차곡선근사법의 사용이 n(t)의 전체경향의 인식을 제공하기 때문에, 노이즈의 영향이 없는 안정하고 확실한 품질 판별법이 또한, 달성될 수 있다.
도 7a는 양품들의 실측자료와, 이것의 규격선별치충전특성을 나타내는 도면이다. 더욱 상세하게는, 양품의 경우에도, 이것의 초기 특성은 불양품과 거의 비슷하다. 그러나, 1~10초 경과후, 전류치의 감소는 규격선별치충전특성 이상이된다.
도 7b는 평가함수 n(t)의 직선근사의 결과를 나타내며, 파선은 근사직선을 나타내는 것을 특징으로 한다. 하기 수학식 14:
y＝－0.0205x＋0.0064
에서, 근사식의 기울기 a와 절편 b 모두가 0에 근사하며, 이것은 또한, 일치도가 높다는 것을 나타낸다.
도 7c는 상술한 바와 같이 직선근사를 수행하면서, 규격선별치충전특성의 일반식 7을 수정후, n(t)의 이차곡선근사의 결과이다. 도 7c에서 명백한 바와 같이, 근사이차곡선은 위쪽으로 돌출한 곡도인데, 즉, 이것의 이차계수 d가 음이다. 이런 경우, 정밀검사하에 커패시터는 양품임에 틀림없다.
상기한 양품/불량품 판별은, 전압인가의 초기에서 수십밀리초의 경과후까지의 단축구간내에서 수행될 수 있다.
도 8에 대하여, 여기에서 나타낸 순서도는 본 발명을 구현하는 커패시터의 품질판별법의 전체순서를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 순서는, 정밀검사하에 커패시터의 유형에 의존하는 소정치(500㏁, 1GΩ 등)에서 유전저항 R0의 결정을 갖는 단계 S14에서 시작한다. 순서는 그런 다음, 충전동작의 초기(예를 들어, 5~20 밀리초)에 전류치 m(t)를 측정하는 단계 S15로 간다. 그런 다음, 단계 S16에서, 파라미터 C1, R1, p 및 q가 결정된다. 이들 파라미터들의 초기값들은 도 5와 유사한 방식으로 이전에 결정된 종래의 값으로 설정될 수 있다.
순서는 그런 다음, 결정된 파라미터들을 이용하여, 일반식 7을 이용하여 계산전류치 j(t)를 얻는 단계 S17로 진입한다. 그런 다음, 단계 S18에서, 실측전류치 m(t)와 계산에 의해 규정된 계산전류치 j(t)간의 차이에 근거된 평가함수 n(t)가 구하여진다. 그런 다음, 단계 19에서, 평가함수 n(t)는 직선근사된다. 순서는 또한 단계 S20으로 진행되어, 이런 직선근사로 인하여 일치도가 높은지를 결정한다. 여기에서 사용된 판정법은, 판정이, 기울기 a와 절편 b가 0에 근사하는지에 근거되도록 한 것일 수 있다.
단계 S20에서 '아니오'라면, 즉, 일치도가 저조한 경우, 그렇다면 순서는 다시 단계 S16으로 되돌아 가서, 파라미터 C1, R1, p 및 q를 수정하고, 그런 다음 상기한 단계 S16 다음의 과정을 반복한다. 부가적으로, 단계 S16~S20에서의 과정은 도 5와 동일한 것일 수 있다. 또한, 단계 S20에서 '예'라면, 즉, 직선근사의 일치도가 높은 경우, 그렇다면 순서는 평가함수 n(t)의 이차곡선근사를 연이어서 수행하는 단계 S21로 간다. 그런 다음, 단계 S22에서, 이것은, 이차곡선근사식의 이차계수 d의 정부에 따라 판정된다. 단계 S22에서 '예'인 경우, 즉, d가 정인 경우, 그렇다면 커패시터는 단계 S23에서 불량품으로서 판정된다. 그렇지 않으면, 단계 S22에서 '아니오'라면, 즉, d가 음인 경우, 커패시터는 단계 S24에서 양품으로 판정된다.
상술한 구현예에서는, 평가함수 n(t)가, 실측치 m(t)와 계산치 j(t)간의 대수치 차이에 근거하여 규정되지만, 본 발명은 거기에만 한정되지 않는다. 또한, 소정의 이차곡선근사는, 실측치 m(t)와 계산치 j(t)의 대수값의 비율; 계산치 j(t)에 대한 실측치 m(t)의 비율; 또는 실측치 m(t)와 계산치 j(t)와의 차이에 의해 이것을 규정함으로써 얻어질 수 있다. 더욱 상세하게는,
n(t)＝log m(t)/log j(t)···2
n(t)＝m(t)/j(t)···3
n(t)＝m(t)－j(t)···4
또한, 또 다른 방법으로 직선근사를 위한 평가함수 n(t)를 이용하는 것도 가능할 수 있다. 이상 주지하는 바와 같이, 평가함수 n(t)가 log m(t)/log j(t) 또는 m(t)/j(t)로 정의되는 경우, 직선근사의 일치도의 평가는, 직선 근사식, y＝ax＋b의 절편 b가 1에 근사하는지와, 기울기 a가 0에 근사하는지에 의존한다.
또한, 주지하는 바와 같이, 평가함수 n(t)가 log m(t)－log j(t) 또는 m(t)－j(t)로 규정되는 경우, 직선 근사식의 일치도의 평가는 기울기 a와 절편 b가 0에 근사하는지에 의존한다.
상술한 구현예에서, 유전분극성분의 규격선별치충전특성을 결정하는 방법은, 커패시터의 등가회로를 이용하여 유전분극성분의 전류계산식의 초기설정을 수행하고; 그런 다음 실측전류치 m(t)와 계산전류치 j(t)가 일치하도록 용량 C1, C2, ..., Cn와 저항치 R1, R2, ..., Rn를 정정 또는 조정함으로써 전류계산식을 수정하는 것을 포함한다. 그러나, 이런 수정처리는 규격선별치충전특성을 어림하는 경우에는 더 이상 필요하지 않다.
또한, 등가회로의 유전분극성분을 구성하는 용량 C1, C2, ..., Cn와 저항치 R1, R2, ..., Rn은 등비수열의 관계로 설정되며, 이들은 또한 이런 등비수열 이외에 다른 관계로 설정될 수 있는데, 이런 것이 실측전류치 m(t)와 계산전류치 j(t)의 일치도에 근거한 용량 C1, C2, ..., Cn와 저항치 R1, R2, ..., Rn의 결정할 수 있음을 보장할 수 있는 방법이라면 가능하다.
부가적으로, 본 발명은 세라믹 커패시터에만 한정되지 않으며, 이들이 예를 들어, 전해 커패시터와, 막 커패시터 등의 하나 이상의 유전분극성분을 갖는 커패시터들 및, 거기에 상응하는 다른 커패시터들이기만 하다면, 다른 품종의 커패시터들에 또한 적용될 수 있다.
전술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 커패시터에 전압인가의 초기후 수초동안을 기다리지 않고서도, 수십 밀리초 또는 그 부근 등의 극도로 단축된 시간구간내에 소정의 품질판정을 달성할 수 있다. 규격선별치충전특성으로부터 구하여진 계산전류치에 대한 커패시터에 전압 인가시에 커패시터의 실측전류치의 비율과, 각각의 대수치 비율 이외에, 각각의 대수치 차이 중의 어느 하나를 이차곡선근사시키는 단계; 및 그런 다음 이차곡선근사식의 이차계수가 커패시터의 커패시터의 품질의 판별을 위해 정인지 또는 음인지를 결정하는 단계를 포함하기 때문에, 이것이 설명될 수 있다.
또한, 이런 이차곡선근사법을 이용함으로써, 판정결과는 어느 가능한 노이즈의 악영향이 없으면서도, 화면용의 정밀검사를 위한 안정하고 확실한 커패시터의 품질 판정의 능력을 또한 유도하는 전체적 경향의 인지 가능성을 증가시킬 수 있다.
게다가, 상기한 방법은, 커패시터의 등가회로에서 전류계산식을 구하는 단계; 전압인가의 초기에 유전분극성분의 충전영역에서 실측전류치와, 이것의 대응하는 계산전류치를 비교함으로써 계산식을 수정하는 단계; 및 그런 다음 이 수정된 계산식에 의해 구하여진 계산전류치를 이용함으로써 이차곡선근사를 수행하는 단계를 포함하도록 되어, 이것에 의해 각각의 커패시터가 특성의 변화 또는 편차를 갖는 경우에도, 정확한 커패시터의 품질판별을 달성할 수 있다.
특정 구현예(들)을 참조하여 본 발명을 설명하였고, 상기한 설명이 본 발명의 실례가 되지만, 본 발명을 한정하는 것으로 파악되지 않는다. 다양한 변경 및 응용은 첨부된 청구항들에 의해 규정된 본 발명의 진정한 요지 및 범위에서 벗어나지 않고서 당 업계의 업자들에게 일어날 수 있다.

Claims (10)

  1. 커패시터에 직류전압을 인가할 때에, 커패시터가 충전특성에 근거하여 품질면에서 허용 되는지를 결정하는 방법으로서, 상기한 방법은,
    커패시터의 유전분극성분의 규격선별치충전특성을 결정하는 단계; 및
    커패시터의 유전분극성분의 실측전류치특성과, 상기한 규격선별치충전특성을 비교함으로써, 커패시터의 품질을 판별하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 커패시터의 품질판별단계는,
    (a) (ⅰ) 상기한 규격선별치충전특성으로부터 계산된 전류치 (t)에 대한 커패시터의 실측전류치 m(t)와의 비율,
    (ⅱ) m(t)와 j(t)간의 차이,
    (ⅲ) m(t)와 j(t)의 대수치들간의 차이, 및
    (ⅳ) m(t)와 j(t)의 각각의 대수치들 비율
    중의 하나에 이차곡선근사시키는 단계; 및
    (b). 상기한 단계 (a)에서 결정된 이차곡선근사의 이차계수가 양(positive)인지 음(negative)인지를 결정함으로써 커패시터의 품질을 판별하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기한 규격선별치충전특성을 결정하는 단계는,
    유전분극성분으로서 작용하는 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn를 갖는 커패시터의 등가회로를 이용하여 유전분극성분의 규격선별치충전특성을 규정하기 위한 전류계산식을 초기설정하는 단계; 및
    유전분극성분의 초기충전기간동안 실측전류치 m(t)가 상기한 전류계산식으로부터 구해진 계산전류치 j(t)에 실질적으로 일치하도록, 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn모두를 결정함으로써 상기한 전류계산식을 수정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn는 각각 하기 수학식들로 표시되는 등비수열의 관계를 가지며;
    Ck＝pk－1C1
    Rk＝qk－1R1
    (식중에서, k는 1, 2, ..., n을 나타낸다)
    상기한 전류계산식을 수정하는 단계는, 유전분극성분의 초기충전기간동안 실측전류치 m(t)가 상기한 전류계산식으로부터 구해진 계산전류치 j(t)에 실질적으로 일치하도록, C1, R1및 p, q 중에서 하나 이상을 수정함으로써, 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기한 전류계산식을 수정하는 단계는, 커패시터의 실측전류치 m(t)와 계산전류치 j(t)간의 일치도를 평가하는 단계를 포함하며,
    m(t)가 j(t)에 실질적으로 일치한다는 것을 결정하는 단계는, 일치도가 소정의 범위내에 있는지를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 커패시터의 실측전류치 m(t)와 계산전류치 j(t)와의 일치도의 평가는, m(t)와 j(t)와의 비율과, m(t)와 j(t)간의 차이와, m(t)와 j(t)의 대수치간의 차이, 및 m(t)와 j(t)의 각 대수치들의 비율 중의 하나에 직선근사를 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기한 규격선별치충전특성을 결정하는 단계는,
    유전분극성분으로서 작용하는 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn를 갖는 커패시터의 등가회로를 이용하여 유전분극성분의 규격선별치충전특성을 규정하기 위한 전류계산식을 초기설정하는 단계; 및
    유전분극성분의 초기충전기간동안 실측전류치 m(t)가 상기한 전류계산식으로부터 구해진 계산전류치 j(t)에 실질적으로 일치하도록, 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn모두를 결정함으로써 상기한 전류계산식을 수정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn는 각각 하기 수학식들로 표시되는 등비수열의 관계를 가지며;
    Ck＝pk－1C1
    Rk＝qk－1R1
    (식중에서, k는 1, 2, ..., n을 나타낸다)
    상기한 전류계산식을 수정하는 단계는, 유전분극성분의 초기충전기간동안 실측전류치 m(t)가 상기한 전류계산식으로부터 구해진 계산전류치 j(t)에 실질적으로 일치하도록, C1, R1및 p, q 중에서 하나 이상을 수정함으로써, 용량 C1, C2, ..., Cn과 저항 R1, R2, ..., Rn를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기한 전류계산식을 수정하는 단계는, 커패시터의 실측전류치 m(t)와 계산전류치 j(t)간의 일치도를 평가하는 단계를 포함하며,
    m(t)가 j(t)에 실질적으로 일치한다는 것을 결정하는 단계는, 일치도가 소정의 범위내에 있는지를 결정하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 커패시터의 실측전류치 m(t)와 계산전류치 j(t)와의 일치도의 평가는, m(t)와 j(t)와의 비율과, m(t)와 j(t)간의 차이와, m(t)와 j(t)의 대수치간의 차이, 및 m(t)와 j(t)의 각 대수치들의 비율 중의 하나에 직선근사를 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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