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JP7243175B2 - 積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびその良否判定方法 - Google Patents
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JP7243175B2 - 積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびその良否判定方法 - Google Patents

積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびその良否判定方法 Download PDF

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Description

本発明は、積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびその良否判定方法に関し、特に、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗の測定結果に基づいて、その電気的特性の良否を判定する、積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびその良否判定方法に関する。
一般的に、電子機器などに使用される積層セラミックコンデンサは、市場に出荷される前の検査工程において、通常、静電容量および絶縁抵抗のような電気的特性が測定される。そして、その測定結果に基づいて積層セラミックコンデンサの良品、不良品の選別が行なわれている。
特に、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定する測定方法では、先ず、たとえばターンテーブルの保持部にそれぞれ保持された積層セラミックコンデンサに充電端子を接触させ、直流電圧を断続的に充電しながら積層セラミックコンデンサがターンテーブルで間欠的に搬送される。この場合、ターンテーブルが停止されている間だけ充電端子が積層セラミックコンデンサに接触し、ターンテーブルが回転し次の充電端子に接触するまでの間では積層セラミックコンデンサには何らの充電端子も接触しないので、充電領域における積層セラミックコンデンサに対する充電は断続的なものとなっている。
次に、充電が完了した積層セラミックコンデンサに対して測定端子を当てて絶縁抵抗の測定が行われる。そして、この絶縁抵抗の測定結果に基づいて、積層セラミックコンデンサの良品、不良品の選別が行われる(たとえば、特許文献1の図2を参照。)。
特開平4-254769号公報(第1頁の第2欄の第5行目~第2頁の第3欄の第21行目の記載、図2)
しかしながら、このような従来の積層セラミックコンデンサの良否判定では、積層セラミックコンデンサの使用される電圧領域が、例えば、DC:750V以上の中高圧領域になると、不具合が生じる場合があった。
具体的に言うと、上記の従来の絶縁抵抗を測定する工程では、充電領域における積層セラミックコンデンサに対する充電が断続的なものとなっているため、積層セラミックコンデンサは、電荷が充電されたまま次の絶縁抵抗の測定位置に搬送され、絶縁抵抗が測定されるものとなっている。
一方で、放電位置における放電側(マイナス側)の測定端子は、実装基板のGND電極に短絡しており、電位的には0V(ゼロボルト)となるため、印加側(プラス側)の測定端子、積層セラミックコンデンサ間の電位差がたとえば3KV/mmを超えると、一般的にスパーク(絶縁破壊)が生じる恐れがあった。
この場合、積層セラミックコンデンサが使用される電圧領域が、例えば、DC:750V以上の中高圧領域になると、積層セラミックコンデンサの外部電極と、積層セラミックコンデンサの外部電極に接して絶縁抵抗を測定する端子(測定端子)と、の間の電位差が大きくなるため、より大きなスパークが発生してしまうことがあった。
本発明の発明者の鋭意研究の結果、この大きなスパークによって発生したノイズが原因となり、例えば、測定設備の制御用パソコンとIRメータ間の通信トラブルを発生させ、絶縁抵抗の測定ができなくなり、設備が停止してしまうという不具合を生じることがわかった。
それゆえに、本発明の主たる目的は、上記の不具合を解消することができる、積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびその良否判定方法を提供することである。
すなわち、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定する際に、測定端子および積層セラミックコンデンサ間で発生するスパークのエネルギーを抑えることができ、このスパークによって発生するノイズの抑制が可能な積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびその良否判定方法を提供することを目的とする。
請求項1に係る本発明は、積層された複数の誘電体層および積層された複数の内部電極層を有する積層体と、複数の内部電極に接続される外部電極と、を有する複数の積層セラミックコンデンサを保持して搬送する搬送手段と、複数の積層セラミックコンデンサに対し、積層セラミックコンデンサの定格電圧以上の直流電圧を継続的に充電する印加回路および充電端子と、充電後の前記積層セラミックコンデンサの電荷を、印加電圧に対して所定の範囲で電荷を放電させる放電用回路と、放電後の前記積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定する測定端子と、を有する、積層セラミックコンデンサの良否判定装置であって、印加回路によって、複数の積層セラミックコンデンサに対して積層セラミックコンデンサの定格電圧以上の直流電圧を継続的に一定時間充電し、放電回路によって、充電後の積層セラミックコンデンサの電荷を一旦、印加電圧に対して所定の範囲で電荷を放電させ、放電後の前記積層セラミックコンデンサに対し、測定端子を外部電極に接触させ、測定端子を外部電極に接触させた後に、再度、印加回路によって積層セラミックコンデンサに対して積層セラミックコンデンサの定格電圧以上の直流電圧を充電した後、絶縁抵抗を測定して積層セラミックコンデンサの良否を判定する積層セラミックコンデンサの良否判定装置である。
請求項2に係る本発明は、請求項1に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置に従属する発明であって、搬送手段は搬送ローターを含む、積層セラミックコンデンサの良否判定装置である。
請求項3に係る本発明は、請求項1または請求項2に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置に従属する発明であって、放電用回路は抵抗を含む、積層セラミックコンデンサの良否判定装置である。
請求項4に係る本発明は、請求項1に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置に従属する発明であって、印加電圧に対して所定の範囲で電荷を放電させる放電用の抵抗は、印加電圧に対して50%以上70%以下の範囲で電荷を放電させる、積層セラミックコンデンサの良否判定装置である
本発明の積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびその良否判定方法によれば、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定する際に、測定端子および積層セラミックコンデンサ間で発生するスパークのエネルギーを抑えることができ、このスパークによって発生するノイズの抑制が可能な積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびその良否判定方法が得られる、という効果がある。
本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための形態の説明から一層明らかとなろう。
本発明に係る積層セラミックコンデンサの一例を示す外観斜視図である。 本発明に係る積層セラミックコンデンサを示す図1のII-II線における断面図である。 本発明に係る積層セラミックコンデンサを示す図1のIII-III線における断面図である。 (a)本発明に係る積層セラミックコンデンサにおける積層体の内部電極層の対向電極部が2つに分割された構造を示す図である。(b)本発明に係る積層セラミックコンデンサにおける積層体の内部電極層の対向電極部が3つに分割された構造を示す図である。(c)本発明に係る積層セラミックコンデンサにおける積層体の内部電極層の対向電極部が4つに分割された構造を示す図である。 本発明に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置の一例を図解的に示す平面図である。 図5に示す積層セラミックコンデンサの搬送手段の構造を示すために、その要部(特に、図5の一点鎖線で囲まれたA部分に示される箇所)を断面視的に図解した説明図である。 図5に示す積層セラミックコンデンサの良否判定装置の絶縁抵抗の測定方法による積層セラミックコンデンサの両端の電圧の時間変化図であって、且つ、その良否判定装置の作用・効果を示す要部説明図である。 図5,図6,図8等で示された本発明に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置の構造を具体的に説明するための要部説明図である。 絶縁抵抗測定前の充電ステーションと充電/測定ステーションでの積層セラミックコンデンサの両端の電圧の時間変化図であって、且つ、図5,図6,図8等で示された本発明に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置の作用・効果を示す要部説明図である。 本発明に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置に用いられる積層セラミックコンデンサの等価回路を示すモデル図である。 本発明に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置の作用・効果を説明するための比較例の良否判定装置の一例を示す要部説明図である。 図11で示された比較例の良否判定装置の絶縁抵抗の測定方法による積層セラミックコンデンサの両端の電圧の時間変化図である。
この発明を実施するための形態では、先ず、本発明を適応することが可能な積層セラミックコンデンサの一例について、以下、詳細に説明する。
図1は、本発明にかかる積層セラミックコンデンサの一例を示す外観斜視図である。図2は、本発明にかかる積層セラミックコンデンサを示す図1のII-II線における断面図である。図3は、本発明にかかる積層セラミックコンデンサを示す図1のIII-III線における断面図である。図4(a)は、本発明にかかる積層セラミックコンデンサにおける積層体の内部電極層の対向電極部が2つに分割された構造を示す図である。図4(b)本発明にかかる積層セラミックコンデンサにおける積層体の内部電極層の対向電極部が3つに分割された構造を示す図である。図4(c)本発明にかかる積層セラミックコンデンサにおける積層体の内部電極層の対向電極部が4つに分割された構造を示す図である。
図1ないし図4に示すように、積層セラミックコンデンサ10は、直方体状形状を有する積層体12を含む。
(積層体12)
積層体12は、積層された複数の誘電体層14と複数の内部電極層16とを含み、積層方向xに相対する第1の主面12aおよび第2の主面12bと、積層方向xに直交する幅方向yに相対する第1の側面12cおよび第2の側面12dと、積層方向xおよび幅方向yに直交する長さ方向zに相対する第1の端面12eおよび第2の端面12fと、を含む。また、積層体12は、角部および稜線部に丸みがつけられていることが好ましい。なお、角部とは、積層体12の隣接する3面が交わる部分のことであり、稜線部とは、積層体12の隣接する2面が交わる部分のことである。さらに、第1の主面12aおよび第2の主面12b、第1の側面12cおよび第2の側面12d、ならびに第1の端面12eおよび第2の端面12fの一部または全体に凹凸などが形成されていてもよい。
積層体12の寸法は、第1の端面12eと第2の端面12fとを結ぶ長さ方向zの寸法Lが0.6mm以上3.2mm以下、第1の側面12cと第2の側面12dとを結ぶ幅方向yの寸法Wが、0.3mm以上2.5mm以下、第1の主面12aと第2の主面12bとを結ぶ積層方向xの寸法Tが0.5mm以上2.5mm以下であることが好ましい。
(誘電体層14)
積層体12は、複数の誘電体層14からなる外層部14aと複数の誘電体層14と複数の内部電極層16とからなる内層部14bとを含む。外層部14aは、積層体12の第1の主面12aおよび第2の主面12b側に位置し、第1の主面12aおよび第2の主面12bと最も第1の主面12aまたは第2の主面12bに近い内部電極層16との間に位置する誘電体層14である。また、両外層部14aに挟まれた領域が内層部14bである。
積層体12の誘電体層14のセラミック材料としては、例えば、BaTiO3、CaTiO3、SrTiO3、CaZrO3などの主成分からなる誘電体セラミックを用いることができる。また、これらの主成分にMn化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物、Ni化合物などの副成分を添加したものを用いてもよい。
誘電体層14の厚みは、0.7μm以上4.0μm以下であることが好ましい。誘電体層の枚数は、外層部14aも含め300枚以上1200枚以下であることが好ましい。外層部14aの厚みは、50μm以上200μm以下であることが好ましい。
(内部電極層16)
内部電極層16は、複数の誘電体層14と交互に積層され、第1の端面12eに露出する複数の第1の内部電極層16aと、複数の誘電体層14と交互に積層され、第2の端面12fに露出する複数の第2の内部電極層16bとを有する。
第1の内部電極層16aは、第2の内部電極層16bと互いに対向する第1の対向電極部18aと、第1の対向電極部18aから積層体12の第1の端面12eに引き出される第1の引出電極部20aとを備えている。第1の内部電極層16aの第1の引出電極部20aは、端部が積層体12の第1の端面12eの表面に引き出されており、露出部を形成している。
第2の内部電極層16bは、第1の内部電極層16aと互いに対向する第2の対向電極部18bと、第2の対向電極部18bから積層体12の第2の端面12fに引き出される第2の引出電極部20bとを備えている。第2の内部電極層16bの第2の引出電極部20bは、端部が積層体12の第2の端面12fの表面に引き出されており、露出部を形成している。
対向電極部18は、第1の内部電極層16aの第1の対向電極部18aおよび第2の内部電極層16bの第2の対向電極部18bによって構成される。第1の対向電極部18aおよび第2の対向電極部18bの形状は、特に限定されないが、矩形状であることが好ましい。もっとも、第1の対向電極部18aおよび第2の対向電極部18bのコーナー部は、丸められていても、例えばテーパー状に斜めに形成されていてもよい。
引出電極部20は、第1の内部電極層16aの第1の引出電極部20aおよび第2の内部電極層16bの第2の引出電極部20bによって構成される。第1の引出電極部20aおよび第2の引出電極部20bの形状は、特に限定されないが、矩形状であることが好ましい。もっとも、第1の引出電極部20aおよび第2の引出電極部20bのコーナー部は、丸められていても、例えばテーパー状に斜めに形成されていてもよい。
第1の内部電極層16aの第1の対向電極部18aおよび第2の内部電極層16bの第2の対向電極部18bの幅と、第1の内部電極層16aの第1の引出電極部20aおよび第2の内部電極層16bの第2の引出電極部20bの幅は、同じ幅で形成されていてもよく、どちらか一方が、幅が狭く形成されていてもよい。
また、積層体12は、第1の内部電極層16aおよび第2の内部電極層16bと、第1の内部電極層16aおよび第2の内部電極層16bが対向する第1の対向電極部18aおよび第2の対向電極部18bと、第1の対向電極部18aおよび第2の対向電極部18bと第1の側面12cおよび第2の側面12dとの間に位置する積層体12の側部22a(Wギャップ)と、第1の対向電極部18aおよび第2の対向電極部18bと第1の端面12eおよび第2の端面12fとの間に位置し、第1の内部電極層16aおよび第2の内部電極層16bのいずれか一方の第1の引出電極部20aおよび第2の引出電極部20bを含む積層体12の端部22b(Lギャップ)とを含む。
また、図4に示すように、内部電極層16には、第1の端面12eおよび第2の端面12fのどちらにも引き出されない浮き内部電極層16cが設けられており、浮き内部電極層16cによって、対向電極部18が複数に分割された構造としてもよい。例えば、2連構造(図4(a)参照)、3連構造(図4(b)参照)、4連構造(図4(c)参照)である。4連以上の構造でもよいことは言うまでもない。このように、対向電極部18を複数個に分割した構造とすることによって、対向する内部電極層16間において複数のコンデンサ成分が形成され、これらのコンデンサ成分が直列に接続された構成となる。そのため、それぞれのコンデンサ成分に印加される電圧が低くなり、積層セラミックコンデンサ10の高耐圧化を図ることができる。
第1の内部電極層16aおよび第2の内部電極層16bは、例えば、Ni、Cu、Ag、Pd、Auなどの金属や、Ag-Pd合金等の、それらの金属の少なくとも一種を含む合金などの適宜の導電材料により構成することができる。
本実施の形態では、第1の対向電極部18aおよび第2の対向電極部18b同士が誘電体層14を介して対向することにより静電容量が形成され、コンデンサの特性が発現する。
第1の内部電極層16aおよび第2の内部電極層16bのそれぞれの厚みは、例えば、0.2μm以上2.0μm以下であることが好ましい。内部電極層16の枚数は、15枚以上200枚以下であることが好ましい。
(外部電極24)
外部電極24は、第1の内部電極層16aに接続され、第1の端面12e上に配置される第1の外部電極24aと、第2の内部電極層16bに接続され、第2の端面12f上に配置される第2の外部電極24bとを有する。なお、第1の外部電極24aおよび第2の外部電極24bは、第1の主面12a上の一部および第2の主面12b上の一部、第1の側面12c上の一部および第2の側面12d上の一部にまで延びて配置されていることが好ましい。第1の外部電極24aおよび第2の外部電極24bは、少なくとも実装面側に位置する第2の主面12b上の一部にまで延びて形成されていることが好ましい。
第1の外部電極24aおよび第2の外部電極24bは、下地電極層26とめっき層28とを有していることが好ましい。
下地電極層26は、第1の下地電極層26aおよび第2の下地電極層26bを有する。下地電極層26は、焼付け層、導電性樹脂層、薄膜層等から選ばれる少なくとも1つを含む。
焼付け層は、ガラス成分と金属とを含む。焼付け層のガラス成分は、B、Si、Ba、Mg、Al、Li等から選ばれる少なくとも1つを含む。焼付け層の金属は、例えば、Cu、Ni、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等から選ばれる少なくとも1つを含む。焼
付け層は、複数層であってもよい。
焼付け層は、ガラスおよび金属を含む導電性ペーストを積層体12に塗布して焼付けたものであり、内部電極層16と同時焼成したものでもよく、内部電極層16を焼成した後に焼付けてもよい。
第1の端面12eおよび第2の端面12fに位置する第1の下地電極層26aおよび第2の下地電極層26bの積層方向xの中央部における第1の焼付け層および第2の焼付け層の厚みは、例えば、15μm以上160μm以下であることが好ましい。また、第1の主面12aおよび第2の主面12b、第1の側面12cおよび第2の側面12d上に下地電極層26を設ける場合には、第1の主面12aおよび第2の主面12b、第1の側面12cおよび第2の側面12d上に位置する第1の下地電極層26aおよび第2の下地電極層26bである長さ方向zの中央部における第1の焼付け層および第2の焼付け層の厚みは、例えば、5μm以上40μm以下であることが好ましい。
導電性樹脂層は、熱硬化性樹脂および金属を含む。導電性樹脂層は、複数層であってもよい。導電性樹脂層は、焼付け層上に焼付け層を覆うように配置されるか、積層体12上に直接配置されてもよい。
導電性樹脂層の熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの公知の種々の熱硬化性樹脂を使用することができる。その中でも、耐熱性、耐湿性、密着性などに優れたエポキシ樹脂は最も適切な樹脂の一つである。
導電性樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂は、導電性樹脂全体の体積に対して、25vol%以上65vol%以下で含まれていることが好ましい。
また、導電性樹脂層には、熱硬化性樹脂とともに、硬化剤を含むことが好ましい。ベース樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂の硬化剤としては、フェノール系、アミン系、酸無水物系、イミダゾール系など公知の種々の化合物を使用することができる。
導電性樹脂層に含まれる金属は、主に導電性樹脂層の通電性を担う。具体的には、導電性樹脂層に含まれる金属どうしが接触することにより、導電性樹脂層の内部に通電経路が形成される。
導電性樹脂層に含まれる金属の形状は、特に限定されない。導電性樹脂層に含まれる金属は、球形状、扁平状などのものを用いることができるが、球形状金属粉と扁平状金属粉とを混合して用いるのが好ましい。また、導電性樹脂層に含まれる金属の平均粒径は、特に限定されない。導電性樹脂層に含まれる金属の平均粒径は、例えば、0.3μm以上10μm以下であってもよい。
導電性樹脂層に含まれる金属としては、Ag、Cu、またはそれらの合金を使用することができる。また、金属粉の表面にAgコーティングされたものを使用することができる。金属粉の表面にAgコーティングされたものを使用する際には金属粉としてCuやNiを用いることが好ましい。また、Cuに酸化防止処理を施したものを使用することもできる。
導電性樹脂層の金属にAgの導電性金属粉を用いる理由としては、Agは金属の中でもっとも比抵抗が低いため電極材料に適しており、Agは貴金属であるため酸化せず耐候性が高いためである。なお、Agコーティングされた金属を用いる理由としては、上記のAgの特性は保ちつつ、母材の金属を安価なものにすることが可能になるためである。
導電性樹脂層に含まれる金属は、導電性樹脂全体の体積に対して、35vol%以上75vol%以下で含まれていることが好ましい。
第1の端面12eおよび第2の端面12fに位置する第1の下地電極層26aおよび第2の下地電極層26bの積層方向xの中央部における第1の導電性樹脂層および第2の導電性樹脂層の厚みは、例えば、10μm以上120μm以下であることが好ましい。また、第1の主面12aおよび第2の主面12b、第1の側面12cおよび第2の側面12d上に下地電極層26を設ける場合には、第1の主面12aおよび第2の主面12b、第1の側面12cおよび第2の側面12d上に位置する第1の下地電極層26aおよび第2の下地電極層26bである長さ方向zの中央部における第1の導電性樹脂層および第2の導電性樹脂層の厚みは、例えば、5μm以上40μm以下であることが好ましい。
導電性樹脂層は、熱硬化性樹脂を含むため、例えばめっき膜や導電性ペーストの焼成物からなる下地電極層26よりも柔軟性に富んでいる。このため、積層セラミックコンデンサ10に物理的な衝撃や熱サイクルに起因する衝撃が加わった場合であっても、導電性樹脂層が緩衝層として機能し、積層セラミックコンデンサ10へのクラックを防止することができる。
薄膜層は、スパッタ法または蒸着法等の薄膜形成法により形成され、金属粒子が堆積された1μm以下の層である。
(めっき層28)
めっき層28は、第1のめっき層28aと第2のめっき層28bとを有する。第1のめっき層28aは、第1の下地電極層26aを覆うように配置されている。第2のめっき層28bは、第2の下地電極層26bを覆うように配置されている。
めっき層28としては、例えば、Cu、Ni、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Au等から選ばれる少なくとも1つを含む。
めっき層28は複数層により形成されていてもよい。好ましくは、Niめっき層、Snめっき層の2層構造である。Niめっき層は、下地電極層26が積層セラミックコンデンサ10を実装する際のはんだによって侵食されることを防止することができ、Snめっき層は、積層セラミックコンデンサ10を実装する際のはんだの濡れ性を向上させ、容易に実装することができる。
めっき層28の1層あたりの厚みは、2μm以上15μm以下であることが好ましい。
なお、下地電極層26を設けずにめっき層28だけで外部電極24を形成してもよい。
以下、下地電極層26を設けずにめっき層28を設ける構造について説明する。
第1の外部電極24aおよび第2の外部電極24bのそれぞれは、下地電極層26が設けられず、めっき層28が積層体12の表面に直接形成されていてもよい。すなわち、積層セラミックコンデンサ10は、第1の内部電極層16aまたは第2の内部電極層16bに電気的に接続されるめっき層28を含む構造であってもよい。このような場合、前処理として積層体12の表面に触媒を配設した後で、めっき層28が形成されてもよい。
めっき層28は、積層体12の表面に形成される下層めっき層と、下層めっき層の表面に形成される上層めっき層とを含むことが好ましい。
下層めっき層および上層めっき層はそれぞれ、例えば、Cu、Ni、Sn、Pb、Au、Ag、Pd、BiまたはZnなどから選ばれる少なくとも1種の金属または当該金属を含む合金を含むことが好ましい。
下層めっき層は、はんだバリア性能を有するNiを用いて形成されることが好ましく、上層めっき層は、はんだ濡れ性が良好なSnやAuを用いて形成されることが好ましい。
また、例えば、第1の内部電極層16aおよび第2の内部電極層16bがNiを用いて形成される場合、下層めっき層は、Niと接合性のよいCuを用いて形成されることが好ましい。なお、上層めっき層は必要に応じて形成されればよく、第1の外部電極24aおよび第2の外部電極24bはそれぞれ、下層めっき層のみで構成されてもよい。
めっき層28は、上層めっき層を最外層としてもよいし、上層めっき層の表面にさらに他のめっき層を形成してもよい。
下地電極層26を設けずにめっき層28を設ける構造におけるめっき層28の1層あたりの厚みは、1μm以上15μm以下であることが好ましい。
めっき層28は、ガラスを含まないことが好ましい。めっき層28の単位体積あたりの金属割合は、99体積%以上であることが好ましい。
積層体12と外部電極24とを含む積層セラミックコンデンサ10の長さ方向zの寸法をLM寸法とする。LM寸法は、0.6mm以上3.2mm以下であることが好ましい。積層体12と外部電極24とを含む積層セラミックコンデンサ10の幅方向yの寸法をWM寸法とする。WM寸法は、0.3mm以上2.5mm以下であることが好ましい。積層体12と外部電極24とを含む積層セラミックコンデンサ10の積層方向xの寸法をTM寸法とする。TM寸法は、0.5mm以上2.5mm以下であることが好ましい。
次に、本発明にかかる積層セラミックコンデンサの良否判定装置の一例について、以下、説明する。
図5は、本発明に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置の一例を図解的に示す平面図である。図6は、図5に示す積層セラミックコンデンサの搬送手段の構造を示すために、その要部(特に、図5の一点鎖線で囲まれたA部分に示される箇所)を断面視的に図解した説明図である。
この積層セラミックコンデンサの良否判定装置(以下、単に、「良否判定装置」という。)30は、図5に示すように、搬送案内手段としてのたとえば搬送案内テーブル32を含む。搬送案内テーブル32は、たとえば平面視円形のローター34を含み、ローター34は、その中心軸36の周りを図示のたとえばA方向に間欠的に回転可能に設けられている。ローター34の形状は、特に限定されないが、平面視円形であることが好ましい。また、ここでは、搬送案内手段の一例として、ローター34を図示したが、ローター以外にも、たとえば無端ベルト、搬送パレットなど他のいかなる搬送手段を用いてもよい。さらに、搬送案内手段の駆動形態は、間欠駆動あるいは連続駆動のいずれでもよい。
ローター34には、当該ローター34の円周方向に沿って、たとえば3つの保持部群38A,38Bおよび38Cが配列されている。3つの保持部群38A,38Bおよび38Cは、ローター34の半径方向に同じ間隔を隔てて配列されている。
1つの保持部群38Aは、ローター34の円周方向に沿って等間隔に配列された、たとえば24個の保持部38a,38a,38a,・・・,38aを備えている。同様にして、保持部群38Bは、ローター34の円周方向に沿って等間隔に配列された24個の保持部38b,38b,38b,・・・,38bを備え、保持部群38Cは、ローター34の円周方向に沿って等間隔に配列された24個の保持部38c,38c,38c,・・・,38cを備えている。
また、保持部群38Aの各保持部38aと、保持部群38Bの各保持部38bと、保持部群38Cの各保持部38cとは、それぞれ、ローター34の同一の半径上に同じ間隔を隔てて配列されている。
さらに、保持部群38Aの各保持部38a、保持部群38Bの各保持部38bおよび保持部群38Cの各保持部38cは、それぞれ、たとえば平面視矩形状で断面長方形状の保持穴40(以下、単に、「キャビティ40」という。)を含む。このキャビティ40は、ローター34の上面(一方主面)および下面(他方主面)を貫通する貫通穴であり、キャビティ40の形状や大きさは、積層セラミックコンデンサ10の形状や大きさに応じて、適宜、任意に変更することができる。
一方、ローター34の裏面には、たとえば吸引溝加工が施してあり、ローター34の下に配置された特性選別機(図示せず)からエアー吸引することで、たとえば図1~図3に示す積層セラミックコンデンサ10をキャビティ40内に1つずつ吸着保持されるものとなっている。この場合、積層セラミックコンデンサ10の外部電極24が、ローター34の上面および下面(両主面)に向くように収納される。つまり、積層セラミックコンデンサ10は、その一方の外部電極24aおよび他方の外部電極24bが、それぞれ、ローター34の上面および下面に露出するように、ローター34のキャビティ40内に配置される。
ローター34の中心軸36には、たとえば1軸モータ(図示せず)が取付けられている。ローター34は、1ステップずつ、1つのキャビティ40毎に回転し、図5に示すように、A方向に積層セラミックコンデンサ10を間欠的に搬送するものとなっている。
ローター34には、図5に示すように、当該ローター34の円周方向に沿って、複数の充電ステーション50および52と、充電/測定ステーション60と、が間隔を隔てて配設されている。充電ステーション50および52では、積層セラミックコンデンサ10(以下、単に、「ワーク10」ともいう。)に対して充電が行われ、充電/測定ステーション60では、充電と測定が行われる。
複数の充電ステーション50および52には、図6および図7に示すように、それぞれ、たとえば2つのプローブ70a,70b(図5では不図示)がワーク10の外部電極24aおよび24bに対し上下に移動可能に設けられている。ローター34の回転に伴って、ワーク10を保持しているキャビティ40が充電ステーション50に搬送されて来てワーク10が停止したところに、2つのプローブ70a,70bがワーク10の外部電極24aおよび24bに当接させてワーク10に対して充電が行われる。2つのプローブ70a,70bは、充填用の端子として用いられている。
なお、プローブ70a,70bの形状は、特に限定されるものではないが、例えば、ローラー形状のもの、円柱形状で外側にスプリングを使用したものなどを適宜用いることができる。また、プローブ70a,70bの材質は、充電が可能なものであれば特に限定はされるものではない。
この良否判定装置30では、たとえば図8に示すように、印加回路80によって、複数の積層セラミックコンデンサ10に対し、積層セラミックコンデンサ10の定格電圧以上の直流電圧を継続的に充填することが可能となっている。直流電圧としては、特に、限定されるものではないが、積層セラミックコンデンサ10の定格電圧の数倍以上であることが好ましい。この印加回路80は、電源(E)82の正極側と、充電ステーション52に搬送されて来たワーク10の外部電極24bおよび充電/測定ステーション60に搬送されて来たワーク10の外部電極24bに当接されるプローブ70bおよび72bとの間に接続され、電圧印加のON/OFFを行うものであり、また、電流値を制御し、一定量の電流(例えば、50mA以下)を積層セラミックコンデンサ10に印加するものである。
また、この良否判定装置30では、電源(E)82の負極側と、充電ステーション52に搬送されて来たワーク10の外部電極24aおよび充電/測定ステーション60に搬送されて来たワーク10の外部電極24aに当接されるプローブ70aおよび72aとが、接続されている。さらに、電源(E)82の負極側と、充電/測定ステーション60に搬送されて来たワーク10の外部電極24aに当接されるプローブ72aとの間には、絶縁抵抗を測定するためのIRメータ84が接続されている。
さらに、この良否判定装置30では、図8に示すように、印加回路80に、たとえば抵抗86(R)に接続されている。抵抗86(R)は、その一端が印加回路80に接続に接続され、その他端が接地点GNDに接地されている。この抵抗86(R)を含む回路は、たとえば図9に示すように、充電ステーション52に搬送されて来たワーク10に対して充電が行われた後、ワーク10の電荷を印加電圧に対して所定の範囲で電荷を放電させる放電用回路として、一旦、充電したワーク10の電荷を放電させる機能を有するものとなっている。
この放電用回路では、充電後の積層セラミックコンデンサ10の電荷を印加電圧に対して50%以上70%以下の範囲で電荷を放電させることが好ましい。なお、このときの放電量は、抵抗86(R)の値で適宜制御されるものとなっている。
また、この良否判定装置30は、図8に示すように、充電/測定ステーション60に搬送されて来たワーク10に対して、当該ワーク10に充電するときの充電用の端子として用いられると共に、当該ワーク10の絶縁抵抗(たとえば図10に示す絶縁抵抗IR)を測定する測定用の端子として用いられるプローブ72aおよび72bが配設されている。このプローブ72aおよび72bは、たとえば上記した充電ステーション50および52で用いられる充填用の端子として用いられプローブ70aおよび70bと同様の形状および材質で形成されているものが用いられる。
また、充電/測定ステーション60に搬送されて来た積層セラミックコンデンサ10の外部電極24bに当接されるプローブ72bと、接地点GNDとの間には、スイッチ88(SW)が接続されている。充電/測定ステーション60に搬送されて来たワーク10の絶縁抵抗を測定した後、当該スイッチ88(SW)がONとなり、当該ワーク10の外部電極24bは、スイッチ88(SW)を介して接地点GNDに接地される。そのため、ワーク10に蓄積された電荷が放電される。
次に、上記した積層セラミックコンデンサの良否判定装置30を用いた積層セラミックコンデンサの良否判定方法の一例について、以下、説明する。
先ず、たとえば図1~図3に示す積層セラミックコンデンサ10が、ローター34の下に配置された特性選別機(図示せず)からエアー吸引されることで、当該ローター34の複数のキャビティ40内に1つずつ吸着保持される。
次に、ローター34を回転駆動させることによって、当該ローター34は、1つのキャビティ40毎に回転し、図5に示すように、ワーク10がA方向に間欠的に搬送される。
そして、複数のワーク10が充電ステーション50に搬送されて来てワーク10が停止したとき、2つのプローブ70a,70bがワーク10の外部電極24aおよび24bに当接させた状態で、ワーク10に対して充電が行われる。この場合、積層セラミックコンデンサ10の定格電圧の数倍の直流電圧が継続的に一定時間充電される。
さらに、ワーク10は、次の充電ステーション52に搬送され、同様の方法で、ワーク10に対して充電が行われる。
この良否判定装置30では、特に、図7および図9に示すように、充電/測定ステーション60の直前の充電ステーション52において、充電後のワーク10の電荷を一旦、印加電圧に対して所定の範囲で放電させてから、当該ワーク10に定格電圧以上の直流電圧を充電した後、絶縁抵抗を測定することに特徴を有するものとなっている。
すなわち、充電/測定ステーション60の直前の充電ステーション52においては、その前の充電ステーション50とは違い、図8に示すように、プローブ70bを抵抗86(R)と接地点GNDに短絡させておくことで、ワーク10を充電/測定ステーション60に搬送する直前に所定の量の放電が行われる。この場合、放電の量は、印加電圧に対して50%以上70%以下の範囲で電荷を放電させることが好ましい。
これにより、ワーク10内の電荷を少量放電することで、たとえば図7および図9に示すように、充電/測定ステーション60において、プローブ72bに接触するときの測定用の端子70bと積層セラミックコンデンサ10との間の電位差(PD)を下げることが可能となっている。
この良否判定装置30において、抵抗86(R)が設けられていない場合、たとえば図11および図12に示すように、積層セラミックコンデンサ10の外部電極24a,24bと、当該積層セラミックコンデンサ10に接して絶縁抵抗を測定する端子としてのプローブ72aおよび72bと、の間の電位差が大きくなるため、大きなスパークが発生してしまうのに対して、この良否判定装置30およびそれを用いた良否藩邸方法では、図7および図9に示すように、電位差(PD)をより小さくして、そのようなスパークを抑制することができる。
充電ステーション52において、所定の量の放電が行われたワーク10は、さらに、充電/測定ステーション60に搬送される。充電/測定ステーション60に搬送さて来たワーク10においては、図8に示すように、プローブ72aおよび72bを、それぞれ、ワーク10の外部電極24aおよび24bに当接させた後に、再度、ワーク10に対して、定格電圧の数倍の直流電圧が充電される。それから、ワーク10の絶縁抵抗が測定される。この場合、ワーク10からの漏れ電流をIRメータ84で検出し、絶縁抵抗IRが測定される。その後、ワーク10の電圧は、ゼロVにまで放電される。そして、絶縁抵抗IRが加工条件の閾値の下限を上回った場合を良品とし、閾値の下限に収まっていた場合には不良品とする。
上述した本発明に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびそれを用いた積層セラミックコンデンサにおいて、放電用回路は、例えば、抵抗86(R)以外にも、半導体素子を用いることも可能である。また、抵抗や半導体素子が用いられた電子負荷装置を放電用回路として用いることも可能である。
以上の構成とすることにより、本発明に係る積層セラミックコンデンサの良否判定装置およびそれを用いた積層セラミックコンデンサのでは、充電/測定ステーション60の直前の充電ステーション52にて、積層セラミックコンデンサ10内の電荷を少量放電することで、充電用および測定用の端子であるプローブ72aおよび72bを当接させたときのプローブ72aおよび72bと積層セラミックコンデンサ10との間の電位差(PD)を下げることができる。したがって、この良否判定装置30を用いた積層セラミックコンデンサの良否判定では、積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定する際に、測定端子および積層セラミックコンデンサ間で発生するスパークのエネルギーを抑えることができ、このスパークによって発生するノイズを抑制することができる。
すなわち、プローブ72aおよび72bと積層セラミックコンデンサ10との間で発生するスパークのエネルギーを抑えることができる。それゆえ、スパークによって発生したノイズが原因となり、例えば、測定設備の制御用パソコンとIRメータ間の通信トラブルを発生させ、絶縁抵抗の測定ができなくなり、設備が停止してしまうという不具合を解消することが可能となる。
なお、充電した積層セラミックコンデンサ内の電荷を少量放電することで定時の絶縁抵抗の低下が起こり、正しい絶縁抵抗の値(IR値)の測定ができないことが考えられるが、言い換えると、真の容量成分の電荷が放電されるが、たとえば図10に示すように、誘電吸収因子Dにおいては電荷が残っているため、充電/測定ステーション60での充電で必要な絶縁抵抗の値(IR値)までは到達しているものと考える。発明者により、実際に計測したデータからもIR値に大きな差異はないものと考える。
10 積層セラミックコンデンサ
12 積層体
12a 第1の主面
12b 第2の主面
12c 第1の側面
12d 第2の側面
12e 第1の端面
12f 第2の端面
14 誘電体層
14a 外層部
14b 内層部
16 内部電極層
16a 第1の内部電極層
16b 第2の内部電極層
16c 浮き内部電極層
18 対向電極部
18a 第1の対向電極部
18b 第2の対向電極部
20 引出電極部
20a 第1の引出電極部
20b 第2の引出電極部
22a 側部(Wギャップ)
22b 端部(Lギャップ)
24 外部電極
24a 第1の外部電極
24b 第2の外部電極
26 下地電極層
26a 第1の下地電極層
26b 第2の下地電極層
28 めっき層
28a 第1のめっき層
28b 第2のめっき層

30 積層セラミックコンデンサの良否判定装置
32 搬送案内テーブル(搬送案内手段)
34 ローター
36 ローターの中心軸
38A,38B,38C 保持部群
38a,38b,38c 保持部
40 収納穴(キャビティ)
50,52 充電ステーション
60 充電/測定ステーション
70a,70b プローブ(充電用の端子)
72a,72b 他のプローブ(充電/測定用の端子)
80 印加回路
82 電源(E)
84 IRメータ
86 抵抗(R)
88 スイッチ(SW)

C 主容量
ESR 等価直列抵抗
ESL 等価直列インダクタンス
IR 絶縁抵抗
D 誘電吸収因子
0 誘電分極容量
0 内部抵抗
SW スイッチ
GND 接地点
PD 電位差

x 積層方向
y 幅方向
z 長さ方向
L 積層体の長さ方向の長さ
W 積層体の幅方向の長さ
T 積層体の積層方向の長さ
M 積層セラミック電子部品の長さ方向の長さ
M 積層セラミック電子部品の幅方向の長さ
M 積層セラミック電子部品の積層方向の長さ

Claims (4)

  1. 積層された複数の誘電体層および積層された複数の内部電極層を有する積層体と、前記複数の内部電極に接続される外部電極と、を有する複数の積層セラミックコンデンサを保持して搬送する搬送手段と、
    複数の前記積層セラミックコンデンサに対し、前記積層セラミックコンデンサの定格電圧以上の直流電圧を継続的に充電する印加回路および充電端子と、
    充電後の前記積層セラミックコンデンサの電荷を、印加電圧に対して所定の範囲で電荷を放電させる放電用回路と、
    放電後の前記積層セラミックコンデンサの絶縁抵抗を測定する測定端子と、
    を有する、積層セラミックコンデンサの良否判定装置であって、
    前記印加回路によって、複数の前記積層セラミックコンデンサに対して前記積層セラミックコンデンサの定格電圧以上の直流電圧を継続的に一定時間充電し、
    前記放電用回路によって、充電後の前記積層セラミックコンデンサの電荷を一旦、印加電圧に対して所定の範囲で電荷を放電させ、
    放電後の前記積層セラミックコンデンサに対し、前記測定端子を前記外部電極に接触させ、
    前記測定端子を前記外部電極に接触させた後に、再度前記印加回路によって前記積層セラミックコンデンサに対して前記積層セラミックコンデンサの定格電圧以上の直流電圧を充電した後、絶縁抵抗を測定して積層セラミックコンデンサの良否を判定する積層セラミックコンデンサの良否判定装置。
  2. 前記搬送手段はローターを含む、請求項1に記載の積層セラミックコンデンサの良否判定装置。
  3. 前記放電用回路は抵抗を含む、請求項1または請求項2に記載の積層セラミックコンデンサの良否判定装置。
  4. 前記印加電圧に対して所定の範囲で電荷を放電させる放電用の抵抗は、印加電圧に対して50%以上70%以下の範囲で電荷を放電させる、請求項1に記載の積層セラミックコンデンサの良否判定装置。
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