TW202028758A - 電容器檢查裝置及電容器檢查方法 - Google Patents

電容器檢查裝置及電容器檢查方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種能夠檢查電容器的依賴於施加電壓而產生的不良的電容器檢查裝置及電容器檢查方法。電容器檢查裝置（1）是用於檢查具備端子電極（101、102）的電容器（100）的電容器檢查裝置（1），其包括：可變電壓源（2），使對於端子電極（101、102）間的施加電壓（V）實質上以線性方式增大；電流檢測部（3），檢測在端子電極（101、102）間流動的電流作為檢測電流（I）；以及檢查部（5），基於施加電壓（V）以線性方式增大的期間中的檢測電流（I）的變化，執行判定電容器（100）是否良好的判定處理。

Description

電容器檢查裝置及電容器檢查方法
本發明涉及一種檢查電容器的電容器檢查裝置及電容器檢查方法。
以往，作為基本的電路元件，使用了電容器。參照圖6，作為主要電容器的一例的層疊陶瓷電容器（Multi-Layer ceramic capacitor，MLCC）100包括：彼此相向的端子電極101，端子電極102、從端子電極101朝向端子電極102呈梳齒狀延伸的板狀的多個內部電極103、從端子電極102朝向端子電極101呈梳齒狀延伸且以相對於多個內部電極103交替嚙合的方式相向配置的板狀的內部電極104、填充在內部電極103與內部電極104之間的電介質105。
如圖7所示，將多個內部電極103、內部電極104分別置換為一片內部電極103、一片內部電極104進行說明，關於此種電容器100的靜電電容C，當將內部電極103、內部電極104的面積分別設為S、將內部電極103與內部電極104的間隔設為d、將電介質105的相對介電常數設為εr、將真空介電常數設為εo，則C=εo･εr･S/d。
近年來，要求電容器的高容量化以及小型化。為了增大電容器100的靜電電容C，同時使電容器100小型化，謀求電介質105的相對介電常數εr的增大和內部電極103、內部電極104的間隔d的狹小化。
減小間隔d是使作為絕緣物的電極間的電介質105變薄。當異物混入到所述電介質105中時，電介質105變得越薄，越容易產生因異物導致的內部電極103、內部電極104的短路。當因異物而產生內部電極103、內部電極104的短路時，在電容器100內部在與原來的電流路徑不同的路徑中流過電流，成為短路不良。
因此，已知一種檢查方法，通過在端子電極101和端子電極102之間施加恆定電壓來測定漏電流，並且根據漏電流和施加電壓通過歐姆定律來計算絕緣電阻，從而檢查電容器100的短路故障（例如，參照非專利文獻1）。 [現有技術文獻] [非專利文獻] [非專利文獻1]東京電氣化學（Tokyo Denki Kagaku，TDK）股份有限公司主頁（https://product.tdk.com/info/ja/contact/faq/faq_detail_D/1432655789406.html）
[發明所要解決的問題]
然而，作為電容器100的不良狀況，可以認為是依賴於施加電壓而僅在某一特定電壓範圍內漏電流增大的不良狀況。
例如，當在內部電極103、內部電極104之間施加電壓時，電介質105進行電介質極化。電介質極化的程度依賴於所施加的電壓。隨著以電容器100的高容量化為目的的相對介電常數εr的增大，依賴於電壓的電介質極化也增大。另外，例如，由於通過施加電壓注入到內部電極103、內部電極104的電荷，引力在內部電極103和內部電極104之間起作用，斥力在內部電極103和內部電極103之間以及內部電極104和內部電極104之間起作用。以此方式，對應於施加電壓的物理性的力也作用於內部電極103、內部電極104。
如此，由於電容器100具有依賴於施加電壓的特性，所以認為在電容器100中存在依賴於施加電壓，僅在某一特定的電壓範圍內產生的不良狀況。即使是層疊陶瓷電容器以外的電容器，由於各個電容器的結構，也認為存在依賴於施加電壓的不良狀況。
但是，在非專利文獻1記載的檢查方法中，由於施加恆定的施加電壓進行檢查，所以無法檢查依賴於施加電壓而產生的不良狀況。
本發明的目的在於提供一種能夠檢查電容器的依賴於施加電壓而產生的不良狀況的電容器檢查裝置及電容器檢查方法。 [解決問題的技術手段]
本發明的一例的電容器檢查裝置用於檢查具備一對端子的電容器，包括：電壓施加部，使對於所述一對端子間的施加電壓實質上以線性方式增大；電流檢測部，檢測在所述一對端子間的流動的電流作為檢測電流；以及檢查部，基於所述施加電壓以所述線性方式增大的期間中的所述檢測電流的變化，執行判定所述電容器是否良好的判定處理。
另外，本發明的一例的電容器檢查方法是用於檢查具備一對端子的電容器的電容器檢查方法，其包括：電壓施加工序，使對於所述一對端子間的施加電壓實質上以線性方式增大；電流檢測工序，檢測在所述一對端子間流動的電流作為檢測電流；以及檢查工序，基於所述施加電壓以所述線性方式增大的期間中的所述檢測電流的變化，執行判定所述電容器是否良好的判定處理。 [發明的效果]
此種構成的電容器檢查裝置及電容器檢查方法能夠檢查電容器的依賴於施加電壓而產生的不良狀況。
以下，基於圖式對本發明的實施方式進行說明。再者，在各圖中標注相同的符號的構成表示相同的構成，並且省略其說明。圖1所示的電容器檢查裝置1具備可變電壓源2（電壓施加部）、電流檢測部3、電壓檢測部4、檢查部5以及連接端子T1、連接端子T2。
電容器檢查裝置1是進行作為檢查對象的電容器100的短路檢查的檢查裝置。電容器100例如為層疊陶瓷電容器。再者，作為檢查物件的電容器不一定是層疊陶瓷電容器，也可以是其他種類的電容器。
電容器100具有大致長方體形狀，在其兩端部設置有一對端子電極101、端子電極102（端子）。
連接端子T1、連接端子T2是電極或探針等，通過使連接端子T1與端子電極101接觸並使連接端子T2與端子電極102接觸，電容器檢查裝置1能夠檢查電容器100。可變電壓源2、電流檢測部3以及電壓檢測部4經由連接端子T1、連接端子T2與電容器100電連接。
可變電壓源2根據來自檢查部5的控制信號，在電容器100的端子電極101、端子電極102之間施加電壓。可變電壓源2是所謂的電源電路，根據來自檢查部5的控制信號，使施加於電容器100的施加電壓V實質上以線性方式增大。
電流檢測部3例如是使用分流（shunt）電阻等構成的電流檢測電路。電流檢測部3檢測在端子電極101、端子電極102之間流動的電流作為檢測電流I，並且將表示檢測電流I的信號輸出到檢查部5。
檢查部5例如使用所謂的微型計算機構成，包括執行規定的運算處理的中央處理器（Central Processing Unit，CPU）、暫時存儲資料的隨機存取記憶體（Random Access Memory，RAM）、非易失性的硬碟驅動器（Hard Disk Drive，HDD）或快閃記憶體等存儲裝置、計時器電路、類比數位轉換器（analog to digital converter）、數位類比轉換器（digital to analog converter）及其周邊電路等。
檢查部5例如通過執行存儲裝置所存儲的規定的控制程式，來執行判定處理。在判定處理中，基於施加電壓V以線性方式增大的期間中的檢測電流I的變化來判定電容器100是否良好。
接著，參照圖2（a）～圖2（c）、圖3，說明本發明的一個實施方式的電容器檢查方法以及電容器檢查裝置1的運行。
首先，可變電壓源2基於來自檢查部5的控制信號，以預先設定的ΔV/Δt的斜率，使對於電容器100的施加電壓V實質上以線性方式增大（步驟S1：電壓施加工序）。之後，在執行步驟S1～步驟S6的期間中，即，在圖2（a）～圖2（c）的定時t1～t2的期間t3間，繼續基於步驟S1的施加電壓Ｖ的增大。
ΔV/Δt的斜率是指Δt時間內的施加電壓V的變化為ΔV（V）。ΔV/Δt可以根據電容器100的特性或電容器檢查裝置1的回應性能適當設定。
再者，所謂實質上以線性方式是指容許由基於可變電壓源2的電壓控制誤差等引起的與直線的偏離而視為直線的意思。
檢查部5可以控制可變電壓源2，以使電壓增大的斜率為ΔV/Δt，也可以在從檢查部5接收到電壓供給開始的指示後，可變電壓源2自主地使施加電壓V以ΔV/Δt的斜率線性增大。
如圖2（a）～圖2（c）所示，當從可變電壓源2開始電壓供給時，在電容器100中流動電流Ic。電流Ic通過下述式（1）得到。
電流Ic=C･ΔV/Δt  （1）
其中，C是電容器100的靜電電容。
在式（1）中，C、ΔV、Δt均為固定值，所以電流Ic是固定值。即，當使施加電壓V以ΔV/Δt的斜率線性增大時，在正常的電容器100中流過恆定的電流Ic。
繼而，電流檢測部3檢測檢測電流I（步驟S2：電流檢測工序）。
如果電容器100正常，則在期間t3間，檢測電流I固定為由上述式（1）得到的電流Ic。但是，在電容器100存在具有電壓依存性的不良狀況時，如圖2（b）所示的波形B那樣，存在如下情況：在施加電壓V的增大過程中檢測電流I暫時變化，或者如圖2（c）所示的波形C、波形D那樣，檢測電流I隨著時間的經過或者施加電壓V的增大而逐漸增加或者減少。通過檢測此種檢測電流I的變化，可檢測出具有電壓依存性的不良狀況或具有時間依存性的不良狀況。
因此，檢查部5判定由電流檢測部3所檢測出的檢測電流I是否在基準範圍A內（步驟S3：檢查工序（判定處理））。基準範圍A中，對電流Ic附加了電容器100的特性偏差、基於可變電壓源2的電壓控制誤差、基於電流檢測部3的檢測誤差等的容許範圍。作為基準範圍A，例如可以使用0.9Ic～1.1Ic左右的電流範圍。
當檢測電流I在基準範圍A以外時（步驟S3為否（NO）），檢查部5判定為電容器100不良（步驟S4），結束處理。由此，能夠檢測電容器100的具有電壓依存性的不良。
另一方面，當檢測電流I在基準範圍A內時（步驟S3為是（YES）），檢查部5將預先設定的設定電壓Ve與施加電壓V進行比較（步驟S5）。設定電壓Ve被預先設定為使施加電壓V的增大停止的電壓。作為設定電壓Ve，例如可使用電容器100的額定電壓。
在施加電壓V小於設定電壓Ve的情況下（步驟S5中為否），再次重複步驟S2～步驟S5的處理。另一方面，在施加電壓V為設定電壓Ve以上的情況下（步驟S5中為是：定時t2），在施加電壓V從0V以線性方式增大至設定電壓Ve的過程中，檢測電流I沒有超過基準範圍A的變化。因此，檢查部5將電容器100判定為良品（步驟S6）。
接著，檢查部5將從可變電壓源2輸出的施加電壓V固定為設定電壓Ve（步驟S7），結束處理。
以上，根據步驟S1～步驟S7的處理，通過在期間t3向電容器100施加以線性方式變化的施加電壓V，能夠顯現電容器100的具有電壓依存性的不良狀況。其結果，作為如波形B那樣的檢測電流I的變化，可以檢測出具有電壓依存性的不良狀況。
另外，在期間t3間，存在產生如下不良的情況，即，如波形B般產生暫時的檢測電流I的變化的不良狀況，例如，如僅在電壓施加的初始階段才流動異常的漏電流那樣的，依賴於電壓的施加時間的不良狀況。另外，存在如下情況：如波形C、波形D那樣，產生隨著時間的經過或施加電壓V的增大，檢測電流I逐漸增加或減小這樣的依賴于電壓施加時間或施加電壓的不良狀況。
即使是這種不良狀況，根據步驟S1～步驟S7的處理，也能夠在期間t3間如波形B那樣僅是檢測電流I暫時發生了變化而判定為不良。另外，如波形C、波形D那樣，在檢測電流I逐漸增加或減少的情況下也能夠判定為不良。因此，依賴於時間的不良狀況也容易檢查。
再者，如圖4所示，檢查部5也可以在步驟S2之後，基於下述式（2）計算出指標K（步驟S8）。
指標K=（ΔV/Δt）/I  （2）
由於（ΔV/Δt）是固定值，所以若電容器100正常則指標K恆定，若檢測電流I變化則指標K也變化。因此，可以使用指標K代替檢測電流I來檢查電容器100。
而且，代替步驟S3，檢查部5也可以判定指標K是否在基準範圍A'內（步驟S3a：檢查工序（判定處理））。基準範圍A'中，對與電流Ic對應的指標K附加了電容器100的特性偏差、基於可變電壓源2的電壓控制誤差、基於電流檢測部3的檢測誤差等的容許範圍。作為基準範圍A'，例如可以使用0.9（ΔV/Δt）/Ic～1.1（ΔV/Δt）/Ic左右的範圍。
式（2）中ΔV/Δt、I的單位分別為V/s、A。因此，指標K的單位為V/s/A=Ω/s。
因此，如步驟S8、S3a那樣，當使用指標K來進行電容器100的檢查時，能夠基於與表示電容器100的特性的主要物理量即阻抗（Ω）近似的單位制（Ω/s）的參數，判定電容器100是否良好。
再者，例如如圖5所示的電容器檢查裝置1a那樣，也可以並聯連接多個電容器100和電流檢測部3的串聯電路。並且，可變電壓源2也可以構成為對多個電容器100和電流檢測部3的串聯電路並聯地施加施加電壓V。
而且，檢查部5a可以執行如下的判定處理：通過對由各電流檢測部3檢測出的檢測電流I分別執行圖3、圖4中的步驟S2～步驟S6，來判定多個電容器100是否良好。
由此，因為能夠並行檢查多個電容器100，所以容易縮短多個電容器100的檢查時間。
假設，在使用多台圖1所示的電容器檢查裝置1進行並聯檢查的情況下，需要作為檢查物件的電容器100的個數的可變電壓源2。另一方面，根據圖5所示的電容器檢查裝置1a，通過單一的可變電壓源2，能夠並行檢查多個電容器100。
即，本發明的一例的電容器檢查裝置是用於檢查具備一對端子的電容器的電容器檢查裝置，其具備：電壓施加部，使對於所述一對端子間的施加電壓實質上以線性方式增大；電流檢測部，檢測在所述一對端子間流動的電流作為檢測電流；以及檢查部，基於所述施加電壓以所述線性方式增大的期間中的所述檢測電流的變化，執行判定所述電容器是否良好的判定處理。
另外，本發明的一例的電容器檢查方法是用於檢查具備一對端子的電容器的電容器檢查方法，其包括：電壓施加工序，使對於所述一對端子間的施加電壓實質上以線性方式增大；電流檢測工序，檢測在所述一對端子間流動的電流作為檢測電流；以及檢查工序，基於所述施加電壓以所述線性方式增大的期間中的所述檢測電流的變化，執行判定所述電容器是否良好的判定處理。
根據所述構成，在使對於電容器的施加電壓以線性方式增大的情況下，只要電容器正常，則流動的電流為恆定。因而，能夠基於施加電壓以線性方式增大的期間中的檢測電流的變化來判定電容器是否良好。進而，由於掃描相對於以線性方式增大的電壓而流動的電流的變化、即依賴於施加電壓產生的檢測電流的變化，因此能夠檢查依賴於電容器的施加電壓產生的不良狀況。
另外，優選所述檢查部在所述判定處理中，在所述期間中的所述檢測電流超過預先設定的基準範圍而變化的情況下，將所述電容器判定為不良。
根據所述構成，在施加電壓以線性方式增大的期間中，如果電容器正常，則流動的電流為恆定，因此，在期間中的檢測電流相對于所述恆定電流值超過預先設定的基準範圍而變化的情況下，能夠將電容器判定為不良。
另外，優選所述檢查部基於將所述施加電壓的每單位時間的增大值除以所述檢測電流而得到的指標，在所述判定處理中，在所述期間中的所述指標超過預先設定的基準範圍而變化的情況下將所述電容器判定為不良。
根據這種構成，由於施加電壓以線性方式增大，所以施加電壓的每單位時間的增大值為恆定。另外，在施加電壓以線性方式增大的期間中，如果電容器正常，則流動的電流為恆定，因此如果電容器正常，則所述期間中的檢測電流也恆定。因而，如果電容器正常，則將施加電壓的每單位時間的增大值除以檢測電流而得到的指標也恆定。因此，如果期間中的指標相對于所述恆定的指標超過預設的基準範圍而變化，則可以將電容器判定為不良。
另外，優選所述電壓施加部對多個所述電容器並聯施加所述施加電壓，所述電容器檢查裝置與所述多個電容器對應地具備多個所述電流檢測部，所述檢查部對所述多個電容器分別執行所述判定處理。
根據所述構成，能夠並行檢查多個電容器，因此容易縮短多個電容器的檢查時間。
1:電容器檢查裝置 1a:電容器檢查裝置 2:可變電壓源（電壓施加部） 3:電流檢測部 4:電壓檢測部 5、5a:檢查部 100:電容器 101、102:端子電極（端子） 103、104:內部電極 105:電介質 A、A':基準範圍 B、C、D:波形 C:靜電電容 d:間隔 I:檢測電流 Ic:電流 K:指標 T1、T2:連接端子 t1、t2:定時 t3:期間 V:施加電壓 Ve:設定電壓 S:面積 S1、S2、S3、S3a、S4、S5、S6、S7、S8:步驟
圖1是表示執行本發明的一個實施方式的電容器檢查方法的電容器檢查裝置的構成的一例的框圖。 圖2（a）～圖2（c）是用於說明本發明的一個實施方式的電容器檢查方法及電容器檢查裝置的運行的一例的說明圖。 圖3是表示圖1所示的電容器檢查裝置的運行的一例的流程圖。 圖4是表示圖1所示的電容器檢查裝置的運行的另一例的流程圖。 圖5是表示圖1所示的電容器檢查裝置的構成的另一例的框圖。 圖6是用於說明層疊陶瓷電容器的結構的說明圖。 圖7是用於說明電容器的靜電電容的說明圖。
1:電容器檢查裝置
2:可變電壓源(電壓施加部)
3:電流檢測部
4:電壓檢測部
5:檢查部
100:電容器
101:端子電極(端子)
102:端子電極(端子)
T1:連接端子
T2:連接端子

Claims (5)

  1. 一種電容器檢查裝置，用於檢查包括一對端子的電容器，包括： 電壓施加部，使對所述一對端子間的施加電壓實質上以線性方式增大； 電流檢測部，檢測在所述一對端子間流動的電流作為檢測電流；以及 檢查部，基於所述施加電壓以所述線性方式增大的期間中的所述檢測電流的變化，執行判定所述電容器是否良好的判定處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的電容器檢查裝置，其中所述檢查部在所述判定處理中，在所述期間中的所述檢測電流超過預先設定的基準範圍而變化的情況下，將所述電容器判定為不良。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的電容器檢查裝置，其中所述檢查部基於通過將所述施加電壓的每單位時間的增大值除以所述檢測電流而得到的指標，在所述判定處理中，在所述期間中的所述指標超過預先設定的基準範圍而變化的情況下，將所述電容器判定為不良。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的電容器檢查裝置，其中所述電壓施加部對多個所述電容器並聯施加所述施加電壓， 所述電容器檢查裝置與所述多個電容器對應地具備多個所述電流檢測部， 所述檢查部對所述多個電容器分別執行所述判定處理。
  5. 一種電容器檢查方法，用於檢查具備一對端子的電容器，包括： 電壓施加工序，使對於所述一對端子間的施加電壓實質上以線性方式增大； 電流檢測工序，檢測在所述一對端子間流動的電流作為檢測電流；以及 檢查工序，基於所述施加電壓以所述線性方式增大的期間中的所述檢測電流的變化，執行判定所述電容器是否良好的判定處理。
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