專利名稱：疊層陶瓷電容器的篩選方法
技術領域：
本發(fā)明涉及保證疊層陶瓷電容器絕緣電阻特性的一種疊層陶瓷電容器的篩選方法。
背景技術：
以往作為保證疊層陶瓷電容器絕緣特性的疊層陶瓷電容器的篩選方法有在疊層陶瓷電容器外部電極之間多次反復外加超過額定電壓的直流電壓而介質(zhì)陶瓷層的缺陷部分進行電破壞并除去絕緣電阻值劣化的電容器的耐壓試驗法；外加直流電壓后經(jīng)過一定時間測定絕緣電阻、去除不能返回到基準值的電容器的絕緣電阻測量試驗法；外加直流電壓一定時間后測定泄漏的電流值、去除超過基準值的電容器的泄漏電流測定試方法，通過這些方法等進行次品的區(qū)分。
但是，當為了獲得疊層陶瓷容器有較高絕緣電阻特性的保證時，對于利用以往的篩選方法而判定為合格品的疊層陶瓷電容器，將它在高溫多濕的環(huán)境下外加超過額定電壓的電壓而進行這樣的加速試驗時，會有產(chǎn)生絕緣電阻劣化這樣的問題。
發(fā)明概述本發(fā)明為了解決上述以往的問題，其目的在于提供一種疊層陶瓷電容器，它即使在加速可靠性試驗中絕緣電阻特性也不會劣化，能夠保證高可靠性。
為了解決所述問題，本發(fā)明是在疊層陶瓷電容器外部電極之間疊加直流恒定電流、將外部電極間的電壓升高，在電壓曲線成為平坦時起再次通直流恒定電流達到規(guī)定時間，將此通電時間內(nèi)外部電極之間電壓急劇下降的電容器作為次品而區(qū)分去除。
根據(jù)此方法，即使在加速可靠性試驗中也不會有絕緣電阻特性劣化的電容器。
附圖的簡單說明

圖1是在本發(fā)明的疊層陶瓷電容器的篩選方法在其一實施例中使用的電路圖。
圖2是向合格品的疊層陶瓷電容器疊加通直流恒定電流的概念性圖。
圖3是合格品的疊層陶瓷電容器每一有效層靜電電容量的等效電路圖。
圖4是合格品的疊層陶瓷電容器絕緣電阻的等效電路圖。
圖5是合格品的疊層陶瓷電容器的每一有效層絕緣電阻的等效電路圖。
圖6是向次品的疊層陶瓷電容器通疊加直流恒定電流的概念性圖。
圖7是次品的疊層陶瓷電容器每一有效層靜電電容量的等效電路圖。
圖8是次品的疊層陶瓷電容器絕緣電阻的等價電路圖。
圖9是次品的疊層陶瓷電容器的每一有效層絕緣電阻的等效電路圖。
圖10是通向合格品的疊層陶瓷電容器的疊加后的直流恒定電流與外部電極間電壓的特性圖。
圖11是通向次品的疊層陶瓷電容器的疊加后的直流恒定電流與外部電極間電壓的特性圖。
圖12是表示次品的疊層陶瓷電容器到絕緣破壞為止的通電時間與電流值關系的圖。
圖13是表示篩選實施前后以及加熱處理后的靜電電容量變化的圖。
實施本發(fā)明的最佳形態(tài)以下，參照附圖對本發(fā)明的一個實施例進行說明。
(實施例1)首先，根據(jù)已知的疊層陶瓷電容器1的制造方法準備一長為1．6mm、寬為0．8mm、厚為0．8mm、靜電電容量為0．22μF、額定電壓為16V的疊層陶瓷電容器，它是由內(nèi)電極7為Ni、外部電極6為Cu以及在有效層8上使用具有B特性的陶瓷材料而制造成的。
其次，對于將直流恒定電流4向制造成的疊層陶瓷電容器疊加通電、當外部電極6之間產(chǎn)生電壓時疊層陶瓷電容器達到絕緣破壞的過程進行說明。且，進行了疊加通電的直流恒定電流4確實沒有因在疊層陶瓷電容器1表面付著的濕度而漏電，在外部電極6之間產(chǎn)生電壓，為了將此電壓外加到有效疊層8上因此在50％Rh的恒定濕度下進行篩選。
又，對于向疊層陶瓷電容器1進行疊加通電的直流恒定電流4的曲線9以及在外部電極6之間產(chǎn)生的電壓曲線10、11，可通過示波器5來觀察，其波形由圖10以及圖11所示。圖10是沒有破壞的疊層陶瓷電容器1的波形，圖11是在觀察時間內(nèi)絕緣破壞后疊層陶瓷電容器1的波形。
利用圖1所示的電路，閉合開關2并由直流電源3將直流恒定電流4在疊層陶瓷電容器1疊加。此后，如圖10以及圖11的直流電壓曲線10、11所示而在疊層陶瓷電容器1其外部電極6之間產(chǎn)生電壓，此電壓逐漸升高。當再次將直流恒定電流4疊加，則疊層陶瓷電容器1其外部電極6之間的電壓曲線10以及11的上述傾向(電壓升高)減小、直流恒定電流成為通電狀態(tài)、約40msec之后曲線在約400V左右變?yōu)槠教?。再繼續(xù)這樣的狀態(tài)則在疊加開始后約70msec之后，如圖11所示那樣，疊層陶瓷電容器1發(fā)生具有缺陷部分12的有效層8的絕緣破壞、電壓曲線11迅速下降。
研究此絕緣破壞發(fā)生的原因，疊層陶瓷電容器1的絕緣電阻13如圖9所示，有效層8的每一絕緣電阻14以及15為等效于并聯(lián)連接。在其中存在具有缺陷部分12的有效層8，此絕緣電阻15為低電阻時，將直流恒定電流疊加則對于具有電阻15分流得到比其它的有效層8的絕緣電阻14更大的電流。此時則認為，由于在絕緣電阻14以及15的兩端產(chǎn)生相同的電位，對于流入較大分流電流的絕緣電阻15，由于電壓、電流以及通電時間的乘積消耗了較大電能，最后散發(fā)的熱量變?yōu)闃O大、電氣絕緣破壞成為短路狀態(tài)，因此外部電極6兩端的電壓如圖11電壓曲線所示急劇下降。
但是，在內(nèi)部沒有產(chǎn)生缺陷部分12的疊層陶瓷電容器1如圖10所示，沒有發(fā)現(xiàn)在觀察時間200msec以內(nèi)外部電極6兩端的電壓曲線10急劇下降的現(xiàn)象。認為這是有效層8的每一絕緣電阻14為相同，則分流電流以及在各絕緣電阻14間同時流過的發(fā)散熱量是相同的，不存在導致絕緣破壞的有效層8。即如圖6所示的疊層陶瓷電容器1那樣存在缺陷部分12的疊層陶瓷電容器，在一定的觀察時間內(nèi)進行破壞而電壓曲線11急劇下降。相對于此，如圖2疊層陶瓷電容器1那樣不存在缺陷部分12的疊層陶瓷電容器，電壓曲線10成為維持了穩(wěn)定在一定值的狀態(tài)。
這里，本發(fā)明則在疊層陶瓷電容器1外部電極6之間疊加直流恒定電流4，在使外部電極6之間的電壓上升、電壓曲線變?yōu)槠教固匦缘臅r刻，陶瓷電介體成為低電阻體，當向它通入規(guī)定的直流恒定電流4時，由于向陶瓷介質(zhì)其絕緣電阻為低的缺陷部分12通入比其它部分更大的分流電流，因此由于分流電流以及外加電壓的乘積而產(chǎn)生的電能，缺陷部分12被絕緣破壞而成為短路狀態(tài)，外部電極6之間的電壓急劇下降。能夠高精度地選擇除去具有如此缺陷部分12的次品。
且，將缺陷部分12到絕緣破壞時的通電時間與進行疊加通電的直流恒定電流4值的關系用圖12來表示。但在外部電極6之間產(chǎn)生的電壓曲線是成為平坦時起的通電時間。圖12所示的進行疊加通電的直流恒定電流4的值為較小時，到絕緣破壞為止的時間則需要較長，到破壞為止的通電時間的偏移較大。又，可知當通電時間為較短則即使在內(nèi)部存在缺陷部分12也很難引起絕緣破壞。
以此圖12的數(shù)據(jù)為基礎，以通過改變(表1)所示的通電時間與直流恒定電流為條件進行篩選，對于各篩選條件下，每100個合格品的疊層陶瓷電容器1進行可靠性實驗，在(表1)中表示了篩選效果的評價結果。且，可靠性實驗的條件是在溫度為85℃、濕度為85％的恒溫恒濕槽中，250小時外加32V的直流電壓，將絕緣電阻13劣化到1010Ω以下的絕緣電阻作為次品。又，作為比較，外加1分鐘額定電壓16V之后，測量絕緣電阻13，將1010Ω以上作為合格品的以往的篩選方法，對于其合格品也進行相同的評價，此結果也表示在(表1)中。表1

如(表1)所示可知，對于以往的試驗法，不能夠完全篩選在可靠性試驗中絕緣電阻產(chǎn)生劣化的電容器。相對與此，本發(fā)明的篩選方法中使進行疊加通電的直流恒定電流4為0．05mA的情況下，即便使通電時間長為100msec，在可靠性試驗中能夠發(fā)現(xiàn)絕緣電阻13的劣化品。當直流恒定電流4為0．1mA的情況下，通電方向是一個方向以及兩個方向時，通電時間為80msec以上，則沒有絕緣電阻13的劣化品。又，當直流恒定電流4為0．2mA的情況下，與0．1mA情況相同，通電時間為80msec以上則沒有劣化品。又，當直流恒定電流4為0．4mA的情況下，通電方向是一個方向則通電時間為80msec以上、通電方向為兩個方向則通電時間為50msec，就沒有劣化品。又，當直流恒定電流4為0．8mA的情況下，通電方向是一個方向以及兩個方向通電時，通電時間都為50msec以上，或恒定電流4為1．6mA的情況下，通電方向是一個方向以及兩個方向通電時，通電時間都為10msec以上則不能發(fā)現(xiàn)劣化品的發(fā)生。
本發(fā)明的篩選方法中將各種條件下的次品疊層陶瓷電容器1浸入樹脂，與內(nèi)部電極7的疊層方向垂直地進行拋光并分析內(nèi)部的結構，在有效層8中存在缺陷部分12，發(fā)現(xiàn)與此缺陷部分12相對的內(nèi)部電極7之間是短路的。又，在可靠性試驗中對于絕緣電阻13劣化了的疊層陶瓷電容器1也進行同樣地分析，發(fā)現(xiàn)在所有的樣品中存在缺陷部分12。如此，疊加直流恒定電流4，即使進行通電，也不會導致電的破壞，通過上述絕緣電阻檢查能夠安全地選擇性去除介質(zhì)陶瓷中絕緣電阻劣化了的電容器。
因此，為了提供可靠性高的疊層陶瓷電容器1，本發(fā)明的疊層陶瓷電容器的篩選方法則明顯地成為有效的方法。又，作為此篩選的條件，使直流恒定電流一個方向、最好是兩個方向進行疊加通電，使0．1mA以上的直流恒定電流4疊加80msec以上，這將成為最適宜的條件。
它的結果是，能夠利用電能將絕緣電阻低的缺陷部分12加以可靠性絕緣破壞，能夠安全地選擇性地去除具有缺陷部分12的疊層陶瓷電容器。
又，如圖13所示可知，本發(fā)明的篩選之后，疊層陶瓷電容器1的容量與篩選之前相比，降低約15％。這是因為構成有效層8的電容器16的介質(zhì)陶瓷層被外部電極6之間產(chǎn)生的電壓極化，相對介電常數(shù)變小。因此，為了使靜電電容量回到篩選之前的值，必須將疊層陶瓷電容器1在介質(zhì)陶瓷的居里點以上的溫度進行加熱處理并可靠地進行去極化、返回未極化狀態(tài)。再者，首先測定疊層陶瓷電容器1的靜電的容量，預先選擇性去除由于內(nèi)部缺陷使得絕緣電阻異常而引起可靠容量達不到規(guī)定值的電容器，只對介質(zhì)陶瓷內(nèi)存在缺陷部分12且靜電電容量在基本特性值的范圍中的電容器通直流恒定電流4而實施篩選，由此，能夠抑制篩選工作次數(shù)到最小限度次數(shù)，能夠提高工作效率。
又，為了疊加通電的直流恒定電流4不會在疊層陶瓷電容器1的表面泄漏，使外部電極6之間產(chǎn)生電壓，且該電壓確實施加到有效層8上，因此最好是在恒濕的環(huán)境下進行試驗。
從以上結果可知，以往的絕緣電阻測量試驗方法不可能完全地去除具有缺陷部分12的疊層陶瓷電容器1，其中缺陷部分12是作為在可靠性試驗中使絕緣電阻13劣化的主要原因，與之相對，本發(fā)明的篩選方法則能夠完全的去除內(nèi)有缺陷部分12的疊層陶瓷電容器1，能夠提供高可靠性的疊層陶瓷電容器1。
工業(yè)應用性根據(jù)上述的本發(fā)明，在疊層陶瓷電容器外部電極之間疊加直流恒定電流，將外部電極間的電壓升高，在電壓曲線成為平坦時起再次通直流恒定電流達規(guī)定時間，將此通電時間內(nèi)外部電極之間電壓急劇下降的疊層陶瓷電容器作為次品而去除，因此對于具有在可靠性加速試驗中作為絕緣電阻劣化主要原因之一的內(nèi)部缺陷的疊層陶瓷電容器，能夠?qū)⑺煽康剡M行篩選。
權利要求
1．一種疊層陶瓷電容器的篩選方法，所述疊層陶瓷電容器具備，介質(zhì)陶瓷層與內(nèi)部電極相互交替地數(shù)層疊層且在夾住所述介質(zhì)陶瓷層相對不同的端面上交替地露出所述內(nèi)部電極一端部的疊層體，以及在所述疊層體的兩端面上形成使之與所述內(nèi)部電極電連接的外部電極，其特征在于，所述篩選方法在所述外部電極間疊加直流恒定電流，使外部電極間的電壓升高，在電壓曲線成為平坦時起再次通直流恒定電流達到規(guī)定時間，將此通電時間內(nèi)外部電極之間電壓急劇下降的疊層陶瓷電容器進行第一次區(qū)分。
2．如權利要求1所述的疊層陶瓷電容器的篩選方法，其特征在于，對于第一次區(qū)分后的合格品，再次將極性反向的直流恒定電流在外部電極間疊加通電，進行與權利要求1相同條件的處理，對外部電極之間電壓下降的疊層陶瓷電容器進行第二次區(qū)分并剔除。
3．如權利要求2所述的疊層陶瓷電容器的篩選方法，其特征在于，對于第一次、第二次區(qū)分后的合格品，接著利用絕緣電阻進行第三次區(qū)分。
4．如權利要求3所述的疊層陶瓷電容器的篩選方法，其特征在于，將第三次區(qū)分后的合格品在規(guī)定溫度下進行加熱處理。
5．如權利要求4所述的疊層陶瓷電容器的篩選方法，其特征在于，在介質(zhì)陶瓷的居里點以上的溫度下進行加熱處理。
6．如權利要求1所述的疊層陶瓷電容器的篩選方法，其特征在于，在恒濕的氛圍中在外部電極之間將直流恒定電流疊加而進行區(qū)分。
7．如權利要求1所述的疊層陶瓷電容器的篩選方法，其特征在于，將0．1mA以上的直流恒定電流在外部電極之間疊加通電。
8．如權利要求1所述的疊層陶瓷電容器的篩選方法，其特征在于，將直流恒定電流通電在80msec以上。
9．如權利要求1所述的疊層陶瓷電容器的篩選方法，其特征在于，測定疊層陶瓷電容器的靜電電容量、對于一定基準特性范圍內(nèi)的疊層陶瓷電容器通直流恒定電流而進行區(qū)分。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種將具有內(nèi)部缺陷的疊層陶瓷電容器高精度篩選的方法。為了達成此目的,在介質(zhì)陶瓷的有效層(8)中存在缺陷部分(12)的疊層陶瓷電容器(1)的外部電極(6)之間疊加直流恒定電流、將外部電極(6)間的電壓升高、在電壓曲線(11)成為平坦時起再次通直流恒定電流(4)達到規(guī)定時間,將此通電時間內(nèi)外部電極(6)之間電壓急劇下降的疊層陶瓷電容器作為次品而進行選擇性地去除。
文檔編號G01R31/01GK1293817SQ00800121
公開日2001年5月2日 申請日期2000年2月2日 優(yōu)先權日1999年2月4日
發(fā)明者山下由起人, 大參智, 飯野猛, 稻垣茂樹, 菊池立郎, 富田義紀 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社