JP5326501B2 - 積層セラミックコンデンサの選別方法 - Google Patents
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Description
この発明は、積層セラミックコンデンサの選別方法、さらに詳細には、絶縁抵抗値測定による積層セラミックコンデンサの選別方法に関するものである。
積層セラミックコンデンサの製造時に良品／不良品の選別を行う方法として特許文献１が開示されている。
特許文献１の積層セラミックコンデンサの選別方法は、内部電極間のセラミック層に微小な構造欠陥が存在するか否かを短時間に選別するものである。その方法は、第１の選別で、使用温度範囲を超えた高温下で積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧を一定時間印加して絶縁抵抗値を測定し、第２の選別で、定格電圧内の電圧を第１の選別における印加時間より短時間印加し、再び絶縁抵抗値を測定し、第１の選別の基準となる絶縁抵抗値より高い第２の基準の絶縁抵抗値によって選別する、といったものである。
特開２００３−５９７８４号公報
特許文献１の積層セラミックコンデンサの選別方法は、内部電極間のセラミック層に微小な構造欠陥が存在するか否かを短時間に選別するものである。その方法は、第１の選別で、使用温度範囲を超えた高温下で積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧を一定時間印加して絶縁抵抗値を測定し、第２の選別で、定格電圧内の電圧を第１の選別における印加時間より短時間印加し、再び絶縁抵抗値を測定し、第１の選別の基準となる絶縁抵抗値より高い第２の基準の絶縁抵抗値によって選別する、といったものである。
特許文献１に示されている方法で積層セラミックコンデンサを選別すれば、不良品の積層セラミックコンデンサを高精度に選別することができる。しかしながら、ある条件下で選別精度にばらつきが生じることが分かった。
発明者等は、実際には良品であるにもかかわらず不良品として選別されたケースがあることを見いだし、このような選別誤りの原因を詳細に究明したところ、予備充電端子によって積層セラミックコンデンサに予備充電が行われる際、予備充電端子において接触不良が発生することが原因であることを突き止めた。
そこで、この発明の目的は、端子との接触不良による選別誤りを低減させる積層セラミックコンデンサの選別方法を提供することにある。
上記予備充電端子における接触不良の元々の原因は、積層セラミックコンデンサの外部電極表面に付着している絶縁皮膜またはその絶縁皮膜が測定端子表面に付着することにあると推測される。
すなわち、積層セラミックコンデンサの外部電極にはＣｕの焼き付けによる下地電極があり、その表面に半田くわれ防止用のＮｉメッキ層が形成され、最外層に半田濡れ性改善及び酸化防止のためのＳｎメッキ膜を形成される。この最外層のメッキ膜に例えばＳｎ（ＯＨ）4等の水酸化膜、ＳｎＯ2等の酸化膜、またはＳｎＳなどの硫化膜が生じ、これらが接触不良の原因であると考えられる。
そこで、この発明の積層セラミックコンデンサの選別方法は、複数の内部電極がセラミック層を介して積層された積層セラミックコンデンサの選別方法であって、複数の積層セラミックコンデンサを順に搬送し、前記積層セラミックコンデンサの外面に設けられる一組みの外部電極のうちの一方が、回転自在な第１の通電ローラの周面に当接し、前記外部電極のうちの他方が前記第１の通電ローラに対向する第１の通電電極に当接する位置で、前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極との間に前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である前処理電圧の印加を行い、その直後に前記積層セラミックコンデンサを放電させて前記外部電極に生じた絶縁被膜を除去する第１の前処理工程と、前記前第１の処理工程の直後に、前記積層セラミックコンデンサを前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極とに当接させたまま、前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である予備充電電圧を印加して前記積層セラミックコンデンサを予備充電する予備充電工程と、前記予備充電工程により予備充電された積層セラミックコンデンサの前記外部電極のうちの一方が、回転自在な第２の通電ローラの周面に当接し、前記外部電極のうちの他方が前記第２の通電ローラに対向する第２の通電電極に当接する位置で、前記第２の通電ローラと前記第２の通電電極との間の絶縁抵抗値を測定し、該絶縁抵抗値が基準絶縁抵抗値よりも低い積層セラミックコンデンサを不良品として選別する測定工程と、を含む。
これにより、積層セラミックコンデンサの外部電極表面に付着している絶縁皮膜が前処理工程で実質的に消失（焼損・溶発）するため、予備充電端子で発生する接触不良が低減される。
また、前記測定工程の前に、前記積層セラミックコンデンサを前記測定端子に当接させて、当該測定端子に前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である前処理電圧の印加を行い、その直後に放電する前処理工程を行うようにしてもよい。
予備充電工程と測定工程とでは、積層セラミックコンデンサに当接する端子が別であるので、予備充電端子の当接位置と測定端子の当接位置とが異なることもある。上記のとおり、測定工程の前にも前処理工程を行うことによって、測定端子における接触不良についても同様に解消されて、正しい選別が行える。
また、予備充電端子と測定端子を兼ねる場合には、複数の積層セラミックコンデンサを順に搬送し、前記積層セラミックコンデンサの外面に設けられる一組みの外部電極のうちの一方が、回転自在な第１の通電ローラの周面に当接し、前記外部電極のうちの他方が前記第１の通電ローラに対向する第１の通電電極に当接する位置で、前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極との間に前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である前処理電圧の印加を行い、その直後に前記積層セラミックコンデンサを放電させて前記外部電極に生じた絶縁被膜を除去する前処理工程と、前記前処理工程の直後に、前記積層セラミックコンデンサを前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極とに当接させたまま、前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である予備充電電圧を印加して前記積層セラミックコンデンサを予備充電する予備充電工程と、前記予備充電工程に続いて、前記積層セラミックコンデンサを前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極とに当接させたまま、前記積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗値を測定し、該絶縁抵抗値が基準絶縁抵抗値よりも低い積層セラミックコンデンサを不良品として選別する測定工程と、を含む方法とする。
これにより、端子での接触不良が低減されて、より正しい選別が可能となる。
前記前処理工程の放電時間は前記前処理工程の電圧印加時間より短く定めると、放電時の放電エネルギーを高めることができ、前記絶縁皮膜の消失を効果的に行うことができる。
また、前記予備充電工程で、前記予備充電電圧を印加して絶縁抵抗値を測定し、該絶縁抵抗値が第１の基準絶縁抵抗値よりも低い積層セラミックコンデンサを不良品として選別し、前記測定工程では、予備充電工程で不良品として選別されなかった積層セラミックコンデンサについて、前記第１の基準絶縁抵抗値より高い第２の基準絶縁抵抗値との比較によって不良品を選別するようにしてもよい。
これにより、予備充電工程での第１の選別で、欠陥が表面化している不良品を、欠陥が内在する不良品または良品から選別し、測定工程での第２の選別で、前記第１の選別において選別できなかった、欠陥を内在する不良品を検出することができる。
この発明によれば、前処理工程で、積層セラミックコンデンサの外部電極表面に付着している絶縁皮膜が前処理工程の放電により実質的に消失（焼損・溶発）するため、接触不良が低減される。そのため、予備充電工程で積層セラミックコンデンサに内在する欠陥が劣化して、不良品であればその選別を確実に行うことができる。
図１はこの発明の実施形態に係る積層セラミックコンデンサの選別方法で用いる装置の構成図である。図１（Ａ）は装置の平面図である。円板状の搬送テーブル１には周回方向に複数列のワーク収納孔２が形成されている。積層セラミックコンデンサ（ワーク）はこれらのワーク収納孔２に収納されて、図中矢印方向に搬送テーブル１が回転することによって搬送される。
前記ワーク収納孔２に収納された積層セラミックコンデンサが予備処理部３に搬送された時、後述する前処理工程及び予備充電工程の処理を行い、その後、搬送テーブル１の搬送によって、予備充電された積層セラミックコンデンサが測定部４に達した時、後述する測定工程の処理を行う。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）における予備処理部３における積層セラミックコンデンサ１０に対する通電部の構造を示す断面図である。搬送テーブル１の回転によってワーク収納孔２が通過する部分に、予備充電端子である通電電極１１及び通電ローラ１２が対向配置されていて、ワーク収納孔２に収納されている積層セラミックコンデンサ１０が通電電極１１と通電ローラ１２とに挟まれることにより、積層セラミックコンデンサ１０の外部電極が通電電極１１及び通電ローラ１２と電気的に導通する。この状態で、搬送テーブル１の回転を一時停止し、前処理工程での充放電及び予備充電工程での充電処理を行う。
図１（Ａ）に示した測定部４の構造も、図１（Ｂ）と基本的に同様であり、測定端子である通電電極と通電ローラとで積層セラミックコンデンサ１０を挟むことによって電気的に導通し、測定を行う。
前記積層セラミックコンデンサは、複数の内部電極がセラミック層を介して積層されている。積層セラミックコンデンサの外部電極にはＣｕの焼き付けによる下地電極があり、その表面に半田くわれ防止用のＮｉメッキ層が形成され、最外層に半田濡れ性改善及び酸化防止のためのＳｎメッキ膜が形成されている。この最外層のメッキ膜に、接触不良の原因である例えばＳｎ（ＯＨ）4等の水酸化膜、ＳｎＯ2等の酸化膜、またはＳｎＳ等の硫化膜が形成されている場合がある。
前記積層セラミックコンデンサは、複数の内部電極がセラミック層を介して積層されている。積層セラミックコンデンサの外部電極にはＣｕの焼き付けによる下地電極があり、その表面に半田くわれ防止用のＮｉメッキ層が形成され、最外層に半田濡れ性改善及び酸化防止のためのＳｎメッキ膜が形成されている。この最外層のメッキ膜に、接触不良の原因である例えばＳｎ（ＯＨ）4等の水酸化膜、ＳｎＯ2等の酸化膜、またはＳｎＳ等の硫化膜が形成されている場合がある。
図２は、３つのタイプについて、各工程における電圧印加の様子を示す波形図である。図２（Ａ）の例では、まず、選別対象である積層セラミックコンデンサが通電電極１１及び通電ローラ１２に当接した状態で、Ｔｏ（例えば４ｍｓ）の間、積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の大きさの前処理電圧Ｖａ（例えば２００Ｖ）を印加して充電を行う。その後、Ｔ１（例えば１ｍｓ）の時間で放電を行う。すなわちこの時間Ｔｏ，Ｔ１で前処理工程を行う。
続いて、搬送テーブル１を停止させたまま、すなわち積層セラミックコンデンサが通電電極１１及び通電ローラ１２に当接しているそのままの状態で、時間Ｔ２（例えば１０〜１０００ｍｓ）だけ予備充電電圧Ｖａを印加して予備充電を行う。また、この充電電圧の印加とともに、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗値を測定する。この絶縁抵抗値が第１の基準絶縁抵抗値よりも低い積層セラミックコンデンサを不良品として選別する。すなわち第１の選別を行う。
その後、搬送テーブル１を回転させ、充電済みの積層セラミックコンデンサを測定部４の位置まで搬送し、時間Ｔ３（例えば１０〜１０００ｍｓ）で、測定部の通電電極と通電ローラとによって積層セラミックコンデンサに対して測定用電圧Ｖａを印加し、絶縁抵抗値を測定する。
前記予備充電工程で測定した絶縁抵抗値が第２の基準絶縁抵抗値より低ければ、その積層セラミックコンデンサを不良品として選別し、また測定工程で絶縁抵抗値が第２の基準絶縁抵抗値よりも低い積層セラミックコンデンサを不良品として選別する。すなわち第２の選別を行う。
前記第２の基準絶縁抵抗値は前記第１の基準絶縁抵抗値よりも高く設定する。これにより、予備充電工程での第１の選別で、欠陥が表面化している不良品を、欠陥が内在する不良品または良品から選別し、測定工程での第２の選別で、前記第１の選別において選別できなかった、欠陥を内在する不良品を検出することができる。
このように、積層セラミックコンデンサの外部電極表面に付着している絶縁皮膜が前処理工程の放電により実質的に消失（焼損・溶発）するため、予備充電端子で発生する接触不良が低減され、予備充電が確実に行われる。そのため、実際には絶縁抵抗が規定値を超えているにもかかわらず測定工程で不良品として選別される問題が解消できる。また、予備充電端子で発生する接触不良が低減されるため、予備充電工程で積層セラミックコンデンサに内在する欠陥が劣化して、不良品であればその選別を確実に行うことができる。
また、前記前処理工程の放電時間を充電時間より短くすることによって、放電時の放電エネルギーを高めることができ、前記絶縁皮膜の消失を効果的に行うことができる。
以上に示した例で、サイズが０．５×０．５×１．０ｍｍの積層セラミックコンデンサ４０万個について、予備充電端子で発生する接触不良の発生率を求めたところ、前処理工程を適用しない場合に、発生率が１．１５％であったが、前処理工程を適用することによって、発生率が０．０１％にまで低減した。
図２（Ｂ）の例では、時間Ｔ３で示す測定工程の手前で、積層セラミックコンデンサが測定部４の通電電極及び通電ローラに当接した状態でＴｏ（例えば４ｍｓ）の間、積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の大きさの前処理電圧Ｖａ（例えば２００Ｖ）を印加して充電を行う。その後、Ｔ１（例えば１ｍｓ）の時間で放電を行う。すなわちこの時間Ｔｏ，Ｔ１で、測定工程前の前処理工程を行う。時間Ｔ２で示す予備充電工程及びその手前の時刻Ｔ０，Ｔ１での前処理工程については図２（Ａ）で示したものと同様である。
このように、測定工程の前に前処理工程を行うことによって、測定端子における接触不良についても同様に解消されて、正しい選別が行える。
このように、測定工程の前に前処理工程を行うことによって、測定端子における接触不良についても同様に解消されて、正しい選別が行える。
図２（Ｃ）の例は、予備処理部３と測定部４とを分けずに、同じ端子で予備充電工程と測定工程を行う例である。これは、比較的低容量の積層セラミックコンデンサに適用する例である。比較的低容量の積層セラミックコンデンサは強誘電性が少ない誘電体材料から構成されるので、充分に強い予備充電を行わなくても選別可能である。このような場合には、予備充電専用の端子を設けずに、同じ端子で予備充電と測定を行う。
まず、選別対象である積層セラミックコンデンサが通電電極及び通電ローラに当接した状態でＴｏ（例えば４ｍｓ）の間、積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の大きさの前処理電圧Ｖａ（例えば２００Ｖ）を印加して充電を行う。その後、Ｔ１（例えば１ｍｓ）の時間で放電を行う。すなわちこの時間Ｔｏ，Ｔ１で前処理工程を行う。
続いて、搬送テーブル１を停止させたまま、すなわち積層セラミックコンデンサが通電電極及び通電ローラに当接しているそのままの状態で、時間Ｔ２（例えば１０〜１０００ｍｓ）だけ予備充電電圧Ｖａを印加して予備充電を行う。
上記予備充電工程で、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗値を測定し、絶縁抵抗値が第１の基準絶縁抵抗値よりも低い積層セラミックコンデンサを不良品として選別（第１の選別）を行ってもよい。
予備充電に要する時間Ｔ２が経過した後、搬送テーブル１を停止させたまま、すなわち積層セラミックコンデンサが通電電極及び通電ローラに当接しているそのままの状態で、時間Ｔ３（例えば１０〜１０００ｍｓ）で、測定部の通電電極と通電ローラとによって積層セラミックコンデンサに対して測定用電圧Ｖａを印加し、絶縁抵抗値を測定する。
このように、積層セラミックコンデンサの外部電極表面に付着している絶縁皮膜が前処理工程の放電により実質的に消失（焼損・溶発）するため、端子で発生する接触不良が低減される。そのため、実際には絶縁抵抗が規定値を超えているにもかかわらず測定工程で不良品として選別される問題が解消できる。また、予備充電工程で積層セラミックコンデンサに内在する欠陥が劣化して、不良品であればその選別を確実に行うことができる。
なお、図２に示した例では、前処理電圧、予備充電電圧、及び測定用電圧をいずれも同一の電圧Ｖａとしたが、測定電圧を前処理電圧及び予備充電電圧とは異なった値にしてもよい。また、すべての電圧を異なった値に設定してもよい。
さらに、以上に示した例では、予備充電工程で絶縁抵抗値を測定して第１の選別を行うようにしたが、予備充電工程では単に積層セラミックコンデンサに内在する欠陥を劣化させるだけとし、測定工程で絶縁抵抗値を測定して一回で選別を行うようにしてもよい。
１…搬送テーブル
１０…積層セラミックコンデンサ
１１…通電電極（予備充電端子）
１２…通電ローラ（予備充電端子）
２…ワーク収納孔
３…予備処理部
４…測定部
１０…積層セラミックコンデンサ
１１…通電電極（予備充電端子）
１２…通電ローラ（予備充電端子）
２…ワーク収納孔
３…予備処理部
４…測定部
Claims (5)
- 複数の内部電極がセラミック層を介して積層された積層セラミックコンデンサの選別方法であって、
複数の積層セラミックコンデンサを順に搬送し、前記積層セラミックコンデンサの外面に設けられる一組みの外部電極のうちの一方が、回転自在な第１の通電ローラの周面に当接し、前記外部電極のうちの他方が前記第１の通電ローラに対向する第１の通電電極に当接する位置で、前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極との間に前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である前処理電圧の印加を行い、その直後に前記積層セラミックコンデンサを放電させて前記外部電極に生じた絶縁被膜を除去する第１の前処理工程と、
前記第１の前処理工程の直後に、前記積層セラミックコンデンサを前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極とに当接させたまま、前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である予備充電電圧を印加して前記積層セラミックコンデンサを予備充電する予備充電工程と、
前記予備充電工程により予備充電された積層セラミックコンデンサの前記外部電極のうちの一方が、回転自在な第２の通電ローラの周面に当接し、前記外部電極のうちの他方が前記第２の通電ローラに対向する第２の通電電極に当接する位置で、前記第２の通電ローラと前記第２の通電電極との間の絶縁抵抗値を測定し、該絶縁抵抗値が基準絶縁抵抗値よりも低い積層セラミックコンデンサを不良品として選別する測定工程と、
を含む積層セラミックコンデンサの選別方法。 - 前記測定工程の前に、前記予備充電工程により予備充電された積層セラミックコンデンサの前記外部電極のうちの一方が、前記第２の通電ローラの周面に当接し、前記外部電極のうちの他方が前記第２の通電電極に当接する位置で、前記第２の通電ローラと前記第２の通電電極との間に前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である前処理電圧の印加を行い、その直後に前記積層セラミックコンデンサを放電させる第２の前処理工程を含む、請求項１に記載の積層セラミックコンデンサの選別方法。
- 複数の内部電極がセラミック層を介して積層された積層セラミックコンデンサの選別方法であって、
複数の積層セラミックコンデンサを順に搬送し、前記積層セラミックコンデンサの外面に設けられる一組みの外部電極のうちの一方が、回転自在な第１の通電ローラの周面に当接し、前記外部電極のうちの他方が前記第１の通電ローラに対向する第１の通電電極に当接する位置で、前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極との間に前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である前処理電圧の印加を行い、その直後に前記積層セラミックコンデンサを放電させて前記外部電極に生じた絶縁被膜を除去する前処理工程と、
前記前処理工程の直後に、前記積層セラミックコンデンサを前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極とに当接させたまま、前記積層セラミックコンデンサの定格電圧の数倍の電圧である予備充電電圧を印加して前記積層セラミックコンデンサを予備充電する予備充電工程と、
前記予備充電工程に続いて、前記積層セラミックコンデンサを前記第１の通電ローラと前記第１の通電電極とに当接させたまま、前記積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗値を測定し、該絶縁抵抗値が基準絶縁抵抗値よりも低い積層セラミックコンデンサを不良品として選別する測定工程と、
を含む積層セラミックコンデンサの選別方法。 - 前記前処理工程の放電時間は前記前処理工程の電圧印加時間より短い、請求項１〜３のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサの選別方法。
- 前記予備充電工程で、前記予備充電電圧を印加して絶縁抵抗値を測定し、該絶縁抵抗値が第１の基準絶縁抵抗値よりも低い積層セラミックコンデンサを不良品として選別し、
前記測定工程では、予備充電工程で不良品として選別されなかった積層セラミックコンデンサについて、前記第１の基準絶縁抵抗値より高い第２の基準絶縁抵抗値との比較によって不良品を選別する、請求項１〜４のいずれかに記載の積層セラミックコンデンサの選別方法。
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| JP2010109299A (ja) | 2010-05-13 |
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