電解コンデンサの寿命診断方法
【課題】電解コンデンサの寿命を、従来の寿命加速試験に要していた試験時間よりも短期間で予測する。
【解決手段】電解コンデンサの寿命診断方法であって、電解コンデンサのケースに開口部を設け（ステップＳ３）、該ケース内部の電解液の拡散速度を加速させた状態で、電解コンデンサの寿命点店に至る時間が確認される（ステップＳ７）まで加速寿命試験（ステップＳ５）を行う。電解コンデンサの重量と静電容量を加速寿命試験で測定し、重量実測値と静電容量変化量の相関特性をロット別に求め（ステップＳ８）、電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量をロット別に算出し、開口部を設けていない電解コンデンサの寿命を推定する（ステップＳ９）。
【解決手段】電解コンデンサの寿命診断方法であって、電解コンデンサのケースに開口部を設け（ステップＳ３）、該ケース内部の電解液の拡散速度を加速させた状態で、電解コンデンサの寿命点店に至る時間が確認される（ステップＳ７）まで加速寿命試験（ステップＳ５）を行う。電解コンデンサの重量と静電容量を加速寿命試験で測定し、重量実測値と静電容量変化量の相関特性をロット別に求め（ステップＳ８）、電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量をロット別に算出し、開口部を設けていない電解コンデンサの寿命を推定する（ステップＳ９）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電解コンデンサの寿命診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電解コンデンサとは、アルミニウム，タンタル，ニオブ等の金属を電極（陽極）に使用し、陽極酸化することで得られる酸化皮膜層を誘電体とし、電解質を陰極として利用するコンデンサを云う。具体的には、エッチング処理及び酸化皮膜形成処理を施した陽極箔とエッチング処理を施した陰極箔とを、電解紙等のセパレータを介して巻回することにより形成される。そして、駆動用電解液が含浸された後、有底筒状の外装ケースに収納される。その際、外装ケースの開口部に対して絞り加工を施して、外装ケースの開口部を弾性封止体より密封する。
【０００３】
この種の電解コンデンサにおいては、内部の電解液が徐々に拡散し、静電容量，等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと記す），ｔａｎδ，漏れ電流などの電気的特性が劣化する問題があり、このために寿命を診断する必要がある。電解コンデンサの寿命を推定する場合は、メーカ保障寿命を参考にして、実使用環境での温度に換算して寿命を推定している。
【０００４】
電解コンデンサのメーカ保障寿命は、従来は１０５℃の環境で1000時間や2000時間品などが主流であった。しかしながら、近年ではメーカ保障寿命が１０５℃の環境で7000時間品や10000時間品などの長寿命のものが開発されている。このような長寿命の電解コンデンサの寿命診断には膨大な時間を要し、実質的に困難になる場合もある。
【０００５】
電解コンデンサの劣化予測方法として、電解コンデンサのＥＳＲ変化量を測定し、電解液量との関係式を求めて、所定時間後の電解液量の残存率を算出する方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法では、所定時間後の電解液量の残存率をもとに、所定時間経過後の等価直列抵抗を推定して、電解コンデンサの劣化を予測することができる。
【０００６】
また、有限寿命電子部品及びその寿命確認方法として、電解コンデンサなどの電子部品の表面に使用開始時の電気的特性と寿命判定値を記録したバーコードを貼付し、使用中の電解コンデンサの劣化量を判定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。この方法では、ある使用時点における特性劣化による寿命の推移度合い、及び余寿命を知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７８２１５号公報
【特許文献２】特許第３６４６５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の従来の電解コンデンサの寿命診断方法においては、信頼性を評価するための試験時間が長期化し、寿命推定が困難になる問題があった。近年、電解コンデンサの耐久性が向上し、長寿命を有するものが多くなっていることから、電解コンデンサの寿命を把握するには、加速寿命試験でも多大な試験時間がかかり、調達部品の信頼性を把握することが困難になっていた。
【０００９】
また、特許文献１では、ＥＳＲと電解液量との関係から、所定時間後のＥＳＲを推定し、電解コンデンサの劣化を予測しているが、電解コンデンサの劣化を加速させた方法ではなく、新品の電解コンデンサについて短期間で寿命を予測することが難しいという課題があった。
【００１０】
また、特許文献２では、市場で使用している電解コンデンサの劣化量を推定することはできるものの、新品の電解コンデンサについて短期間で寿命を予測することが難しいという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、新品の電解コンデンサの寿命を、従来の寿命加速試験に要していた試験時間よりも短期間で予測することのできる電解コンデンサの寿命診断方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態によれば、電解コンデンサの寿命診断方法であって、電解コンデンサのケースに開口部を設け、該ケース内の電解液の拡散速度を加速させた状態で、電解コンデンサの加速寿命試験を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態で寿命診断の対象とするリードタイプのアルミ電解コンデンサの構造を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係わる電解コンデンサの寿命診断方法の手順について説明するためのフローチャート。
【図３】電解コンデンサのアルミケースに開口部を形成した例を示す斜視図。
【図４】アルミケースに設ける開口部の面積を変えた場合の静電容量変化量の経時変化を示す特性図。
【図５】アルミケースに設ける開口部の位置を示す斜視図。
【図６】加速寿命試験の温度条件を変えた場合の静電容量変化量の経時変化を示す特性図。
【図７】加速寿命試験における静電容量変化量の経時変化及び寿命点を示す特性図。
【図８】電解コンデンサの重量変化量と静電容量変化量の相関関係を示す特性図。
【図９】重量変化量の経時変化特性と静電容量変化量をもとに電解コンデンサの寿命を推定した特性図。
【図１０】第２の実施形態を説明するためのもので、電解コンデンサの重量変化量とＥＳＲ変化量の相関関係を示す特性図。
【図１１】第２の実施形態を説明するためのもので、重量変化量の経時変化特性とＥＳＲ変化量をもとに電解コンデンサの寿命を推定した特性図。
【図１２】第３の実施形態を説明するためのもので、電解コンデンサの重量実測値と静電容量変化量の相関関係を示す特性図。
【図１３】第３の実施形態を説明するためのもので、電解コンデンサの重量実測値とＥＳＲ変化量の相関関係を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態で寿命診断の対象とするリードタイプのアルミ電解コンデンサの構造を示す断面図である。このアルミ電解コンデンサは、スリーブ１、アルミケース２、素子３、封口ゴム４、アルミリード５、リード線６、で構成されている。この構造は、表面実装型でも、リード線６の形状が変わるだけで、基本的に構造は同じである。このように構成されたアルミ電解コンデンサにおいては、内部の電解液が徐々に拡散し、静電容量，ＥＳＲ，ｔａｎδ，漏れ電流などの電気的特性が劣化する。電解液の拡散経路としては、アルミケース２と封口ゴム４の間、アルミリード５と封口ゴム４の間、封口ゴム４の中の３経路であり、その中でもアルミリード５と封口ゴム４の間の経路が最も拡散しやすい。
【００１６】
このような電解コンデンサに対し本実施形態では、従来の寿命加速試験に要していた試験時間よりも短期間で寿命を予測することを可能にする。
【００１７】
図２は、第１の実施形態に係わる電解コンデンサの寿命診断方法の手順について説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態で説明する電解コンデンサは、一例としてアルミ電解コンデンサについて説明するが、タンタルやニオブなど、他の金属を用いた電解コンデンサでも同様である。
【００１８】
はじめに、電解コンデンサの初期特性を測定する（ステップＳ１）。測定項目は、静電容量，ｔａｎδ，ＥＳＲ，漏れ電流などの電気的特性と、電解コンデンサの重量などである。ＬＣＲメータを使って、静電容量，ｔａｎδ，ＥＳＲ，漏れ電流を測定し、電子天秤で電解コンデンサの重量を測定する。
【００１９】
次いで、異常有無の判定を行う（ステップＳ２）。初期特性測定で各諸特性の何れかの項目に、故障判定値を超えていたものが確認された場合は、加速寿命試験を行う前に不良と判定して試験を終了する。なお、故障判定値は、メーカカタログや製品仕様書に記載されているコンデンサの諸特性の規格値をもとに事前に設定する。
【００２０】
ステップＳ２で初期特性に異常がないと判定された場合、試料の加工として電解コンデンサに開口部を設ける（ステップＳ３）。開口部は、電解コンデンサのアルミケース上部とし、治具を使って面積が例えば０．５ｍｍ2 程度の穴を開けることにより形成される。
【００２１】
次いで、開口部を形成した電解コンデンサの諸特性を再度測定する（ステップＳ４）。開口部を形成する前後で諸特性の変化を確認し、開口部を施したことによる影響を把握すると共に、加速寿命試験前の特性を調査する。
【００２２】
次いで、加速寿命試験を行う（ステップＳ５）。この試験は、恒温槽などの環境試験装置を利用して、高温環境中又は高温高湿環境中に電解コンデンサを設置し、定格電圧を印加して劣化傾向を調査する。
【００２３】
次いで、規定の時間毎に、電解コンデンサの諸特性を測定する（ステップＳ６）。測定項目は、電気的特性である静電容量又はＥＳＲなどと、電解コンデンサの重量とする。なお、電気的特性は、その他にｔａｎδや漏れ電流などにしてもよい。
【００２４】
次いで、中間測定における故障有無の判定を行う（ステップＳ７）。中間測定で事前に設定していた故障判定値を超えていたものが確認されなければ、加速寿命試験を再開し、試験を継続する。故障判定値を超えていたものが確認された場合は、その電解コンデンサだけを抜き取り、次のステップに移行する。
【００２５】
次いで、電気的特性の静電容量と電解コンデンサの重量、又は電気的特性の等価直列抵抗と電解コンデンサの重量についての相関特性から近似式を求める（ステップＳ８）。求めた近似式から、電解コンデンサの寿命点における重量変化量を算出する。
【００２６】
一方、開口部を形成していない電解コンデンサの加速寿命試験結果や市場から回収してきたものの電気的特性データを、複数の種類についてデータベースに事前に保存しておく。そして、開口部を形成していない電解コンデンサに関する重量変化量の経時変化特性に、開口部を形成した電解コンデンサの加速寿命試験で算出した寿命点における重量変化量を代入することにより、開口部を形成していない電解コンデンサの寿命の推定を行う（ステップＳ９）。
【００２７】
図３は、電解コンデンサに開口部を設けた外形図の一例である。
【００２８】
高温環境中又は高温高湿環境中における加速寿命試験において、電解液の拡散を加速させるために、電解コンデンサのアルミケース２の上部に開口部７を形成する。開口部７は、卓上ドリルやハンドドリル又は針状の治具等８を用いて作業する。開口部７のサイズは、できるだけ均一になるように注意する。その際、穴あけ治具やアルミケース２に穴を開けた際に発生するバリが内部の素子に触れると故障の原因となり、正確なデータを得ることができなくなるので注意が必要である。なお、開口部７の形状は円形でも多角形でもよい。
【００２９】
これにより、電解コンデンサのアルミケース２に設けた開口部７から電解液が拡散し易くなるので、従来の寿命加速試験よりも短時間で電解コンデンサを劣化させることができる。
【００３０】
図４は、電解コンデンサのアルミケース２に開口部７を設ける際に、アルミケース２の開口部７の大きさを変えた時の静電容量変化量の経時変化の一例を示したグラフである。
【００３１】
グラフ中のＣＦは、電解コンデンサの故障判定基準値である。アルミケース２に開ける開口部７の面積は、０．１ｍｍ2 〜１．０ｍｍ2 の範囲内とする。アルミケース２に開ける開口部７の面積が、０．１ｍｍ2 よりも小さい場合は、電解液の拡散に時間がかかり、電気的特性が殆ど変化しないため、劣化傾向を把握するのにも時間がかかる。
【００３２】
また、アルミケース２に開ける開口部７の面積が１．０ｍｍ2 よりも大きい場合は、電解液が直ぐに拡散してしまう。その結果、電気的特性が急激に変化するので劣化傾向を把握することが難しくなる。具体的には、加速寿命試験においては、最大使用温度条件で且つ電解コンデンサに定格電圧を印加しているが、電解コンデンサの特性を測定する際には、これらの温度条件及び電圧印加条件を維持することは難しい。さらに、測定のためには数時間もの時間を要することになる。このため、あまり頻繁に測定を行うことは誤差発生の要因となる。
【００３３】
従って、アルミケース２に開ける開口部７の面積は、０．１ｍｍ2 〜１．０ｍｍ2 の範囲内であれば、適度な時間間隔で劣化傾向を把握することができる。
【００３４】
図５は、電解コンデンサのアルミケース２に開ける開口部７の位置を示した外形図の一例である。
【００３５】
開口部７の位置は、上部の中心にする。例えば、電解コンデンサの上部には、防爆弁９のスリット（電解コンデンサが発熱したときに電解液が蒸発して、ケースの内圧が上昇し破裂する現象を最小限に防ぐために予め施しておく切れ目）が設けられている。防爆弁のスリット９の形状はコンデンサによって様々であるが、防爆弁９の中心部は穴あけ治具により穴が開けやすいので、開口部７の位置のばらつきを少なくすることができる。
【００３６】
また、高温環境下における加速寿命試験で、電解コンデンサの上部から電解液が拡散しやすいので、劣化傾向のばらつきを少なくすることができる。開口部７を形成する場所は、上部の中心以外でも側面でも可能であるが、その場合は穴が開けにくいと共に、穴の大きさにばらつきが出やすいので、注意する必要がある。
【００３７】
図６は、開口部を施した電解コンデンサの加速寿命試験の温度条件を変えた場合の静電容量変化量の経時変化を示したグラフの一例である。
【００３８】
加速寿命試験は、電解コンデンサの最大温度条件、例えば１０５℃の温度条件で行う。温度条件を低く設定すると、電解液の拡散量も少なくなる。その結果、電気的特性の変化量も少なくなるため、故障判定基準ＣＦまで到達するのに時間がかかり、短時間で劣化傾向を把握することができない。なお、電解液の拡散に関しては、アレニウスの法則をもとに、１０℃温度が上昇すると寿命が半減するという法則（１０℃２倍則）がある。
【００３９】
また、加速寿命試験の温度条件を、電解コンデンサの最大温度条件よりも高く設定すると、劣化の加速は得られるものの、特性値のばらつきが大きくなり、故障メカニズムが変わる場合もあるので、故障が起きた場合の優劣の判定が難しくなる。
【００４０】
これにより、加速寿命試験の温度条件は、高い温度ほど加速性が得られると共に、最大温度条件はメーカ保障温度範囲内でもあるので、電解コンデンサの優劣を判断することが可能である。
【００４１】
図７は、開口部を形成した電解コンデンサの加速寿命試験における静電容量変化量の経時変化を示したグラフの一例である。
【００４２】
本実施形態では、電解コンデンサのアルミケース２に開口部７を設けて、電解液が拡散しやすくしている。その結果、電気的特性の変化が大きく、故障判定基準ＣＦまで短時間で到達するものの、測定間隔が長い場合は、その変化を捉えることが難しくなる。従って、加速寿命試験の測定間隔は、例えば１００時間以内に１回以上とし、できる限り短い時間間隔で測定を行うのがよい。
【００４３】
これにより、加速寿命試験を開始して短時間で劣化した場合でも、測定間隔が１００時間以内であれば、測定精度に問題なく劣化傾向を把握することができる。
【００４４】
また、電界コンデンサの寿命を予測する場合、加速試験において実際に故障が起こらないと、予測精度を上げることは難しい。加速寿命試験による電気的特性の変化から近似式を求め、その後の劣化傾向を予測することができるものの、測定精度を向上させるためには、加速寿命試験の試験時間を、故障判定基準ＣＦに至る時間が確認されるまで確実に実施する。
【００４５】
これにより、加速試験を実施して電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点を明確に判断することができるので、実環境における寿命推定を精度よく行うことができる。
【００４６】
図８は、開口部７を形成した電解コンデンサの重量変化量と静電容量変化量の相関特性グラフの一例である。
【００４７】
本実施形態では、開口部７を形成した電解コンデンサの加速寿命試験の測定項目として、電解コンデンサの重量と静電容量の２項目を選択している。加速寿命試験を実施して、規定時間毎に測定した電解コンデンサの初期値に対する重量変化量と静電容量変化量を測定時間毎に比較すると相関があることが分かる。そこで、相関特性から近似式を求める。次に、静電容量変化量の故障判定基準ＣＦにおける寿命点の重量変化量ＷＦを近似式から算出する。
【００４８】
これにより、故障判定基準ＣＦでの重量変化量ＷＦを把握することができるので、静電容量変化量が試料毎にばらつきが発生しやすくても、重量変化量の経時変化は特性にばらつきが少ないことから、電解コンデンサの寿命を精度良く推定することが可能である。
【００４９】
図９は、電解コンデンサの重量変化量の経時変化特性と静電容量変化量から寿命を推定する方法を示したグラフの一例である。
【００５０】
データベースに保存されている開口部を形成していない電解コンデンサの加速寿命試験における重量変化量の経時変化特性と静電容量変化量を基に、開口部を施した電解コンデンサの寿命を推定する方法を示している。
【００５１】
まず、事前に開口部を形成していない電解コンデンサの加速寿命試験結果を、複数の種類についてデータベースに保存しておき、それらの重量変化量の経時変化特性から近似式を求めておく。電解コンデンサの重量は、リニアに経時変化するので、寿命点における重量変化量は、同一品種の電解コンデンサであれば、ほぼ一定の値を示す。
【００５２】
次に、開口部を施した電解コンデンサの加速寿命試験の結果から、図８に示しているように、静電容量変化量の故障判定基準（ＣＦ）を決定する。静電容量変化量と重量変化量との相関特性から近似式を求め、その値における重量変化量（ＷＦ）を算出する。
【００５３】
次に、寿命点における重量変化量（ＷＦ）を、重量変化量の経時変化特性における近似式に代入して、電解コンデンサの寿命（ＴＦ）を推定する。
【００５４】
これにより、静電容量の経時変化が大きい場合や、ばらつきが大きい場合でも重量変化量の経時変化特性はリニアに推移するので、故障判定基準である静電容量変化量（ＣＦ）の寿命点における重量変化量（ＷＦ）を算出することができ、電解コンデンサの寿命（ＴＦ）を精度よく推定することができる。
【００５５】
このように本実施形態によれば、電解コンデンサのケースに開口部を設けることにより、開口部から電解液が徐々に拡散していくので、従来の寿命加速試験に要していた試験時間よりも、短時間で劣化傾向を把握することができる。従って、近年の電解コンデンサの長寿命化に際しても、加速寿命試験で寿命を把握することができ、調達部品の信頼性を把握することが可能になる。
【００５６】
また、メーカ保障時間が長い電解コンデンサの信頼性を評価する場合でも、この診断方法を用いることで、短期間での検証が可能になる。短期間で電解コンデンサの信頼性を評価することができるので、製品開発にかかるリードタイムを短縮することができる。さらに、製品に採用する前の段階で、電解コンデンサの信頼性を把握することができるので、市場で発生する製品故障を防ぐことができ、損費低減につながる。
【００５７】
本実施形態では、加速寿命試験の測定項目を、電解コンデンサの重量と静電容量の２項目とし、各々測定した値の変化量の相関特性から近似式を求めることができるので、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出することができる。さらに、加速寿命試験で、静電容量変化量と重量変化量との相間特性から近似式を求めて、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出し、開口部を施していない電解コンデンサの加速寿命試験から得られた重量変化量の経時変化特性をもとに、電解コンデンサの寿命を推定することにより、静電容量変化量の経時変化が大きい場合や、ばらつきが大きい場合でも、重量変化量の経時変化特性はリニアに推移するので、寿命点のおける重量変化量を算出することが容易であり、電解コンデンサの寿命を精度良く推定することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、ケースに開ける開口部の位置を、ケース上部の中心部にしているので、開口部の位置のばらつきを無くすことができ、電解液が拡散による劣化傾向のばらつきを少なくすることができる。
【００５９】
加速寿命試験を、電解コンデンサの最大使用温度条件で、且つ定格電圧を印加して行うことにより、特性値のばらつきを大きくすることなく、電解コンデンサの優劣を必要最小限の時間で判断することが可能となる。
【００６０】
加速寿命試験の測定間隔を１００時間以内に１回以上としているので、電解コンデンサが短時間で劣化した場合でも劣化傾向を精度良く把握することができる。
【００６１】
加速寿命試験を寿命点に至る時間が確認されるまで実施することにより、実環境における寿命推定を精度良く行うことができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
基本的な操作は先に説明した第１の実施形態と同様であり、本実施形態では、加速寿命試験の測定項目を、電解コンデンサの重量変化量とＥＳＲ変化量の２項目としている。
【００６３】
本実施形態は、加速寿命試験の測定項目が異なるのみで、基本的な操作は先に説明した第１の実施形態と同様である。
【００６４】
図１０は、開口部７を形成した電解コンデンサの重量変化量とＥＳＲ変化量の相関特性グラフの一例である。
【００６５】
本実施形態では、開口部７を形成した電解コンデンサの加速寿命試験の測定項目として、電解コンデンサの重量とＥＳＲの２項目を選択している。加速寿命試験を実施して、規定時間毎に測定した電解コンデンサの初期値に対する重量変化量とＥＳＲ変化量を測定時間毎に比較すると相関があることが分かる。そこで、相関特性から近似式を求める。
【００６６】
次に、ＥＳＲ変化量の故障判定基準ＥＦにおける寿命点の重量変化量ＷＦを近似式から算出する。
【００６７】
これにより、故障判定基準ＥＦでの重量変化量ＷＦを把握することができるので、ＥＳＲ変化量が試料毎にばらつきが発生しやすくても、重量変化量の経時変化は特性にばらつきが少ないことから、電解コンデンサの寿命を精度良く推定することが可能である。
【００６８】
図１１は、電解コンデンサの重量変化量の経時変化特性とＥＳＲ量変化量から寿命を推定する方法を示したグラフの一例である。
【００６９】
データベースに保存されている開口部を施していない電解コンデンサの加速寿命試験における重量変化量の経時変化特性とＥＳＲ変化量を基に、開口部を施した電解コンデンサの寿命を推定する方法を示している。
【００７０】
まず、事前に開口部を施していない電解コンデンサの加速寿命試験結果を、複数の種類についてデータベースに保存しておき、それらの重量変化量の経時変化特性から近似式を求めておく。電解コンデンサの重量は、リニアに経時変化するので、寿命点における重量変化量は、同一品種の電解コンデンサであれば、ほぼ一定の値を示す。
【００７１】
次に、開口部を施した電解コンデンサの加速寿命試験の結果から、図１０に示しているように、ＥＳＲ変化量の故障判定基準（ＥＦ）を決定する。ＥＳＲ変化量と重量変化量との相関特性から近似式を求め、その値における重量変化量（ＷＦ）を算出する。
【００７２】
次に、寿命点における重量変化量（ＷＦ）を、重量変化量の経時変化特性における近似式に代入して、電解コンデンサの寿命（ＴＦ）を推定する。
【００７３】
これにより、ＥＳＲの経時変化が大きい場合や、ばらつきが大きい場合でも重量変化量の経時変化特性はリニアに推移するので、故障判定基準であるＥＳＲ変化量（ＥＦ）の寿命点における重量変化量（ＷＦ）を算出することができ、電解コンデンサの寿命（ＴＦ）を精度良く推定することができる。
【００７４】
このように本実施形態によれば、電解コンデンサのケースに開口部を設けることにより、開口部から電解液が徐々に拡散していくので、従来の寿命加速試験に要していた試験時間よりも、短時間で劣化傾向を把握することができる。従って、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７５】
また、本実施形態では、加速寿命試験の測定項目を、電解コンデンサの重量とＥＳＲの２項目とし、各々測定した値の変化量の相関特性から近似式を求めることができるので、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出することができる。さらに、加速寿命試験で、ＥＳＲ変化量と重量変化量との相関特性から近似式を求めて、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出し、開口部を施していない電解コンデンサの加速寿命試験から得られた重量変化量の経時変化特性をもとに、電解コンデンサの寿命を推定することにより、ＥＳＲ変化量の経時変化が大きい場合や、ばらつきが大きい場合でも、重量変化量の経時変化特性はリニアに推移するので、寿命点のおける重量変化量を算出することが容易であり、電解コンデンサの寿命を精度良く推定することができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
本実施形態は、ロット単位で電解コンデンサの寿命がばらつくことを考慮し、電解コンデンサの寿命診断をロット単位で行う方法である。
【００７７】
図１２は、電解コンデンサの重量実測値と静電容量変化量の相関特性グラフの一例である。ロットＡとロットＢで特性が異なっている。
【００７８】
一般的に、電解コンデンサは大量生産で製造されている。同じロット内の電解コンデンサは、製造年月日や製造日、製造場所や製造ラインも同一になる。そのため、他のロットの製品と比較するとロット内の品質のばらつきは非常に少なくなる。
【００７９】
このように、電解コンデンサのロットが異なる場合、重量実測値と静電容量変化量を相関特性に表すと分布に差が見られるので、相関特性から分布毎に近似式を求めて、電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量（ＷＦＡとＷＦＢ）をそれぞれ算出する。これにより、異なるロットの重量特性の違いを明確にすることができるので、ロット毎の品質のばらつきを把握することができる。
【００８０】
図１３は、開口部を施した電解コンデンサの重量実測値とＥＳＲ変化量の相関特性グラフの一例である。この場合も、ロットＡとロットＢで特性が異なっている。
【００８１】
図１２の場合と同様に、電解コンデンサのロットが異なる場合、重量実測値とＥＳＲ変化量を相関特性に表すと、分布に差が見られる。そこで、相関特性から分布毎に近似式を求めて、電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量（ＷＦＡとＷＦＢ）をそれぞれ算出する。これにより、異なるロットの重量特性の違いを明確にすることができるので、ロット毎の品質のばらつきを把握することができる。
【００８２】
このように本実施形態によれば、先の第１の実施形態と同様の効果が得られると共に、加速寿命試験で、電解コンデンサの重量実測値と静電容量変化量の相関特性又は重量実測値とＥＳＲ変化量の相関特性から、ロット別に劣化故障に至る寿命点の重量を算出することにより、ロットによる特性の違いを明確にすることができる。
【００８３】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態ではアルミ電解コンデンサに適用した例を説明したが、各種の電解コンデンサに適用できるのは勿論のことである。電解コンデンサのケースに設ける開口部の面積は仕様に応じて適宜変更可能であり、一般的には０．１ｍｍ2 〜１．０ｍｍ2 の範囲に設定すればよい。また、第１の実施形態では静電容量変化量と重量変化量との相間特性を測定し、第２の実施形態では重量実測値とＥＳＲ変化量の相関特性を測定したが、各々の相関特性の両方を測定するようにしても良い。
【００８４】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８５】
１…スリーブ
２…アルミケース
３…素子
４…封口ゴム
５…アルミリード
６…リード線
７…開口部
８…開口部を施すための治具
９…防爆弁
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電解コンデンサの寿命診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に電解コンデンサとは、アルミニウム，タンタル，ニオブ等の金属を電極（陽極）に使用し、陽極酸化することで得られる酸化皮膜層を誘電体とし、電解質を陰極として利用するコンデンサを云う。具体的には、エッチング処理及び酸化皮膜形成処理を施した陽極箔とエッチング処理を施した陰極箔とを、電解紙等のセパレータを介して巻回することにより形成される。そして、駆動用電解液が含浸された後、有底筒状の外装ケースに収納される。その際、外装ケースの開口部に対して絞り加工を施して、外装ケースの開口部を弾性封止体より密封する。
【０００３】
この種の電解コンデンサにおいては、内部の電解液が徐々に拡散し、静電容量，等価直列抵抗（以下、ＥＳＲと記す），ｔａｎδ，漏れ電流などの電気的特性が劣化する問題があり、このために寿命を診断する必要がある。電解コンデンサの寿命を推定する場合は、メーカ保障寿命を参考にして、実使用環境での温度に換算して寿命を推定している。
【０００４】
電解コンデンサのメーカ保障寿命は、従来は１０５℃の環境で1000時間や2000時間品などが主流であった。しかしながら、近年ではメーカ保障寿命が１０５℃の環境で7000時間品や10000時間品などの長寿命のものが開発されている。このような長寿命の電解コンデンサの寿命診断には膨大な時間を要し、実質的に困難になる場合もある。
【０００５】
電解コンデンサの劣化予測方法として、電解コンデンサのＥＳＲ変化量を測定し、電解液量との関係式を求めて、所定時間後の電解液量の残存率を算出する方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法では、所定時間後の電解液量の残存率をもとに、所定時間経過後の等価直列抵抗を推定して、電解コンデンサの劣化を予測することができる。
【０００６】
また、有限寿命電子部品及びその寿命確認方法として、電解コンデンサなどの電子部品の表面に使用開始時の電気的特性と寿命判定値を記録したバーコードを貼付し、使用中の電解コンデンサの劣化量を判定する方法がある（例えば、特許文献２参照）。この方法では、ある使用時点における特性劣化による寿命の推移度合い、及び余寿命を知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−７８２１５号公報
【特許文献２】特許第３６４６５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の従来の電解コンデンサの寿命診断方法においては、信頼性を評価するための試験時間が長期化し、寿命推定が困難になる問題があった。近年、電解コンデンサの耐久性が向上し、長寿命を有するものが多くなっていることから、電解コンデンサの寿命を把握するには、加速寿命試験でも多大な試験時間がかかり、調達部品の信頼性を把握することが困難になっていた。
【０００９】
また、特許文献１では、ＥＳＲと電解液量との関係から、所定時間後のＥＳＲを推定し、電解コンデンサの劣化を予測しているが、電解コンデンサの劣化を加速させた方法ではなく、新品の電解コンデンサについて短期間で寿命を予測することが難しいという課題があった。
【００１０】
また、特許文献２では、市場で使用している電解コンデンサの劣化量を推定することはできるものの、新品の電解コンデンサについて短期間で寿命を予測することが難しいという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、新品の電解コンデンサの寿命を、従来の寿命加速試験に要していた試験時間よりも短期間で予測することのできる電解コンデンサの寿命診断方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
実施形態によれば、電解コンデンサの寿命診断方法であって、電解コンデンサのケースに開口部を設け、該ケース内の電解液の拡散速度を加速させた状態で、電解コンデンサの加速寿命試験を行う。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態で寿命診断の対象とするリードタイプのアルミ電解コンデンサの構造を示す断面図。
【図２】第１の実施形態に係わる電解コンデンサの寿命診断方法の手順について説明するためのフローチャート。
【図３】電解コンデンサのアルミケースに開口部を形成した例を示す斜視図。
【図４】アルミケースに設ける開口部の面積を変えた場合の静電容量変化量の経時変化を示す特性図。
【図５】アルミケースに設ける開口部の位置を示す斜視図。
【図６】加速寿命試験の温度条件を変えた場合の静電容量変化量の経時変化を示す特性図。
【図７】加速寿命試験における静電容量変化量の経時変化及び寿命点を示す特性図。
【図８】電解コンデンサの重量変化量と静電容量変化量の相関関係を示す特性図。
【図９】重量変化量の経時変化特性と静電容量変化量をもとに電解コンデンサの寿命を推定した特性図。
【図１０】第２の実施形態を説明するためのもので、電解コンデンサの重量変化量とＥＳＲ変化量の相関関係を示す特性図。
【図１１】第２の実施形態を説明するためのもので、重量変化量の経時変化特性とＥＳＲ変化量をもとに電解コンデンサの寿命を推定した特性図。
【図１２】第３の実施形態を説明するためのもので、電解コンデンサの重量実測値と静電容量変化量の相関関係を示す特性図。
【図１３】第３の実施形態を説明するためのもので、電解コンデンサの重量実測値とＥＳＲ変化量の相関関係を示す特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態で寿命診断の対象とするリードタイプのアルミ電解コンデンサの構造を示す断面図である。このアルミ電解コンデンサは、スリーブ１、アルミケース２、素子３、封口ゴム４、アルミリード５、リード線６、で構成されている。この構造は、表面実装型でも、リード線６の形状が変わるだけで、基本的に構造は同じである。このように構成されたアルミ電解コンデンサにおいては、内部の電解液が徐々に拡散し、静電容量，ＥＳＲ，ｔａｎδ，漏れ電流などの電気的特性が劣化する。電解液の拡散経路としては、アルミケース２と封口ゴム４の間、アルミリード５と封口ゴム４の間、封口ゴム４の中の３経路であり、その中でもアルミリード５と封口ゴム４の間の経路が最も拡散しやすい。
【００１６】
このような電解コンデンサに対し本実施形態では、従来の寿命加速試験に要していた試験時間よりも短期間で寿命を予測することを可能にする。
【００１７】
図２は、第１の実施形態に係わる電解コンデンサの寿命診断方法の手順について説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態で説明する電解コンデンサは、一例としてアルミ電解コンデンサについて説明するが、タンタルやニオブなど、他の金属を用いた電解コンデンサでも同様である。
【００１８】
はじめに、電解コンデンサの初期特性を測定する（ステップＳ１）。測定項目は、静電容量，ｔａｎδ，ＥＳＲ，漏れ電流などの電気的特性と、電解コンデンサの重量などである。ＬＣＲメータを使って、静電容量，ｔａｎδ，ＥＳＲ，漏れ電流を測定し、電子天秤で電解コンデンサの重量を測定する。
【００１９】
次いで、異常有無の判定を行う（ステップＳ２）。初期特性測定で各諸特性の何れかの項目に、故障判定値を超えていたものが確認された場合は、加速寿命試験を行う前に不良と判定して試験を終了する。なお、故障判定値は、メーカカタログや製品仕様書に記載されているコンデンサの諸特性の規格値をもとに事前に設定する。
【００２０】
ステップＳ２で初期特性に異常がないと判定された場合、試料の加工として電解コンデンサに開口部を設ける（ステップＳ３）。開口部は、電解コンデンサのアルミケース上部とし、治具を使って面積が例えば０．５ｍｍ2 程度の穴を開けることにより形成される。
【００２１】
次いで、開口部を形成した電解コンデンサの諸特性を再度測定する（ステップＳ４）。開口部を形成する前後で諸特性の変化を確認し、開口部を施したことによる影響を把握すると共に、加速寿命試験前の特性を調査する。
【００２２】
次いで、加速寿命試験を行う（ステップＳ５）。この試験は、恒温槽などの環境試験装置を利用して、高温環境中又は高温高湿環境中に電解コンデンサを設置し、定格電圧を印加して劣化傾向を調査する。
【００２３】
次いで、規定の時間毎に、電解コンデンサの諸特性を測定する（ステップＳ６）。測定項目は、電気的特性である静電容量又はＥＳＲなどと、電解コンデンサの重量とする。なお、電気的特性は、その他にｔａｎδや漏れ電流などにしてもよい。
【００２４】
次いで、中間測定における故障有無の判定を行う（ステップＳ７）。中間測定で事前に設定していた故障判定値を超えていたものが確認されなければ、加速寿命試験を再開し、試験を継続する。故障判定値を超えていたものが確認された場合は、その電解コンデンサだけを抜き取り、次のステップに移行する。
【００２５】
次いで、電気的特性の静電容量と電解コンデンサの重量、又は電気的特性の等価直列抵抗と電解コンデンサの重量についての相関特性から近似式を求める（ステップＳ８）。求めた近似式から、電解コンデンサの寿命点における重量変化量を算出する。
【００２６】
一方、開口部を形成していない電解コンデンサの加速寿命試験結果や市場から回収してきたものの電気的特性データを、複数の種類についてデータベースに事前に保存しておく。そして、開口部を形成していない電解コンデンサに関する重量変化量の経時変化特性に、開口部を形成した電解コンデンサの加速寿命試験で算出した寿命点における重量変化量を代入することにより、開口部を形成していない電解コンデンサの寿命の推定を行う（ステップＳ９）。
【００２７】
図３は、電解コンデンサに開口部を設けた外形図の一例である。
【００２８】
高温環境中又は高温高湿環境中における加速寿命試験において、電解液の拡散を加速させるために、電解コンデンサのアルミケース２の上部に開口部７を形成する。開口部７は、卓上ドリルやハンドドリル又は針状の治具等８を用いて作業する。開口部７のサイズは、できるだけ均一になるように注意する。その際、穴あけ治具やアルミケース２に穴を開けた際に発生するバリが内部の素子に触れると故障の原因となり、正確なデータを得ることができなくなるので注意が必要である。なお、開口部７の形状は円形でも多角形でもよい。
【００２９】
これにより、電解コンデンサのアルミケース２に設けた開口部７から電解液が拡散し易くなるので、従来の寿命加速試験よりも短時間で電解コンデンサを劣化させることができる。
【００３０】
図４は、電解コンデンサのアルミケース２に開口部７を設ける際に、アルミケース２の開口部７の大きさを変えた時の静電容量変化量の経時変化の一例を示したグラフである。
【００３１】
グラフ中のＣＦは、電解コンデンサの故障判定基準値である。アルミケース２に開ける開口部７の面積は、０．１ｍｍ2 〜１．０ｍｍ2 の範囲内とする。アルミケース２に開ける開口部７の面積が、０．１ｍｍ2 よりも小さい場合は、電解液の拡散に時間がかかり、電気的特性が殆ど変化しないため、劣化傾向を把握するのにも時間がかかる。
【００３２】
また、アルミケース２に開ける開口部７の面積が１．０ｍｍ2 よりも大きい場合は、電解液が直ぐに拡散してしまう。その結果、電気的特性が急激に変化するので劣化傾向を把握することが難しくなる。具体的には、加速寿命試験においては、最大使用温度条件で且つ電解コンデンサに定格電圧を印加しているが、電解コンデンサの特性を測定する際には、これらの温度条件及び電圧印加条件を維持することは難しい。さらに、測定のためには数時間もの時間を要することになる。このため、あまり頻繁に測定を行うことは誤差発生の要因となる。
【００３３】
従って、アルミケース２に開ける開口部７の面積は、０．１ｍｍ2 〜１．０ｍｍ2 の範囲内であれば、適度な時間間隔で劣化傾向を把握することができる。
【００３４】
図５は、電解コンデンサのアルミケース２に開ける開口部７の位置を示した外形図の一例である。
【００３５】
開口部７の位置は、上部の中心にする。例えば、電解コンデンサの上部には、防爆弁９のスリット（電解コンデンサが発熱したときに電解液が蒸発して、ケースの内圧が上昇し破裂する現象を最小限に防ぐために予め施しておく切れ目）が設けられている。防爆弁のスリット９の形状はコンデンサによって様々であるが、防爆弁９の中心部は穴あけ治具により穴が開けやすいので、開口部７の位置のばらつきを少なくすることができる。
【００３６】
また、高温環境下における加速寿命試験で、電解コンデンサの上部から電解液が拡散しやすいので、劣化傾向のばらつきを少なくすることができる。開口部７を形成する場所は、上部の中心以外でも側面でも可能であるが、その場合は穴が開けにくいと共に、穴の大きさにばらつきが出やすいので、注意する必要がある。
【００３７】
図６は、開口部を施した電解コンデンサの加速寿命試験の温度条件を変えた場合の静電容量変化量の経時変化を示したグラフの一例である。
【００３８】
加速寿命試験は、電解コンデンサの最大温度条件、例えば１０５℃の温度条件で行う。温度条件を低く設定すると、電解液の拡散量も少なくなる。その結果、電気的特性の変化量も少なくなるため、故障判定基準ＣＦまで到達するのに時間がかかり、短時間で劣化傾向を把握することができない。なお、電解液の拡散に関しては、アレニウスの法則をもとに、１０℃温度が上昇すると寿命が半減するという法則（１０℃２倍則）がある。
【００３９】
また、加速寿命試験の温度条件を、電解コンデンサの最大温度条件よりも高く設定すると、劣化の加速は得られるものの、特性値のばらつきが大きくなり、故障メカニズムが変わる場合もあるので、故障が起きた場合の優劣の判定が難しくなる。
【００４０】
これにより、加速寿命試験の温度条件は、高い温度ほど加速性が得られると共に、最大温度条件はメーカ保障温度範囲内でもあるので、電解コンデンサの優劣を判断することが可能である。
【００４１】
図７は、開口部を形成した電解コンデンサの加速寿命試験における静電容量変化量の経時変化を示したグラフの一例である。
【００４２】
本実施形態では、電解コンデンサのアルミケース２に開口部７を設けて、電解液が拡散しやすくしている。その結果、電気的特性の変化が大きく、故障判定基準ＣＦまで短時間で到達するものの、測定間隔が長い場合は、その変化を捉えることが難しくなる。従って、加速寿命試験の測定間隔は、例えば１００時間以内に１回以上とし、できる限り短い時間間隔で測定を行うのがよい。
【００４３】
これにより、加速寿命試験を開始して短時間で劣化した場合でも、測定間隔が１００時間以内であれば、測定精度に問題なく劣化傾向を把握することができる。
【００４４】
また、電界コンデンサの寿命を予測する場合、加速試験において実際に故障が起こらないと、予測精度を上げることは難しい。加速寿命試験による電気的特性の変化から近似式を求め、その後の劣化傾向を予測することができるものの、測定精度を向上させるためには、加速寿命試験の試験時間を、故障判定基準ＣＦに至る時間が確認されるまで確実に実施する。
【００４５】
これにより、加速試験を実施して電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点を明確に判断することができるので、実環境における寿命推定を精度よく行うことができる。
【００４６】
図８は、開口部７を形成した電解コンデンサの重量変化量と静電容量変化量の相関特性グラフの一例である。
【００４７】
本実施形態では、開口部７を形成した電解コンデンサの加速寿命試験の測定項目として、電解コンデンサの重量と静電容量の２項目を選択している。加速寿命試験を実施して、規定時間毎に測定した電解コンデンサの初期値に対する重量変化量と静電容量変化量を測定時間毎に比較すると相関があることが分かる。そこで、相関特性から近似式を求める。次に、静電容量変化量の故障判定基準ＣＦにおける寿命点の重量変化量ＷＦを近似式から算出する。
【００４８】
これにより、故障判定基準ＣＦでの重量変化量ＷＦを把握することができるので、静電容量変化量が試料毎にばらつきが発生しやすくても、重量変化量の経時変化は特性にばらつきが少ないことから、電解コンデンサの寿命を精度良く推定することが可能である。
【００４９】
図９は、電解コンデンサの重量変化量の経時変化特性と静電容量変化量から寿命を推定する方法を示したグラフの一例である。
【００５０】
データベースに保存されている開口部を形成していない電解コンデンサの加速寿命試験における重量変化量の経時変化特性と静電容量変化量を基に、開口部を施した電解コンデンサの寿命を推定する方法を示している。
【００５１】
まず、事前に開口部を形成していない電解コンデンサの加速寿命試験結果を、複数の種類についてデータベースに保存しておき、それらの重量変化量の経時変化特性から近似式を求めておく。電解コンデンサの重量は、リニアに経時変化するので、寿命点における重量変化量は、同一品種の電解コンデンサであれば、ほぼ一定の値を示す。
【００５２】
次に、開口部を施した電解コンデンサの加速寿命試験の結果から、図８に示しているように、静電容量変化量の故障判定基準（ＣＦ）を決定する。静電容量変化量と重量変化量との相関特性から近似式を求め、その値における重量変化量（ＷＦ）を算出する。
【００５３】
次に、寿命点における重量変化量（ＷＦ）を、重量変化量の経時変化特性における近似式に代入して、電解コンデンサの寿命（ＴＦ）を推定する。
【００５４】
これにより、静電容量の経時変化が大きい場合や、ばらつきが大きい場合でも重量変化量の経時変化特性はリニアに推移するので、故障判定基準である静電容量変化量（ＣＦ）の寿命点における重量変化量（ＷＦ）を算出することができ、電解コンデンサの寿命（ＴＦ）を精度よく推定することができる。
【００５５】
このように本実施形態によれば、電解コンデンサのケースに開口部を設けることにより、開口部から電解液が徐々に拡散していくので、従来の寿命加速試験に要していた試験時間よりも、短時間で劣化傾向を把握することができる。従って、近年の電解コンデンサの長寿命化に際しても、加速寿命試験で寿命を把握することができ、調達部品の信頼性を把握することが可能になる。
【００５６】
また、メーカ保障時間が長い電解コンデンサの信頼性を評価する場合でも、この診断方法を用いることで、短期間での検証が可能になる。短期間で電解コンデンサの信頼性を評価することができるので、製品開発にかかるリードタイムを短縮することができる。さらに、製品に採用する前の段階で、電解コンデンサの信頼性を把握することができるので、市場で発生する製品故障を防ぐことができ、損費低減につながる。
【００５７】
本実施形態では、加速寿命試験の測定項目を、電解コンデンサの重量と静電容量の２項目とし、各々測定した値の変化量の相関特性から近似式を求めることができるので、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出することができる。さらに、加速寿命試験で、静電容量変化量と重量変化量との相間特性から近似式を求めて、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出し、開口部を施していない電解コンデンサの加速寿命試験から得られた重量変化量の経時変化特性をもとに、電解コンデンサの寿命を推定することにより、静電容量変化量の経時変化が大きい場合や、ばらつきが大きい場合でも、重量変化量の経時変化特性はリニアに推移するので、寿命点のおける重量変化量を算出することが容易であり、電解コンデンサの寿命を精度良く推定することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、ケースに開ける開口部の位置を、ケース上部の中心部にしているので、開口部の位置のばらつきを無くすことができ、電解液が拡散による劣化傾向のばらつきを少なくすることができる。
【００５９】
加速寿命試験を、電解コンデンサの最大使用温度条件で、且つ定格電圧を印加して行うことにより、特性値のばらつきを大きくすることなく、電解コンデンサの優劣を必要最小限の時間で判断することが可能となる。
【００６０】
加速寿命試験の測定間隔を１００時間以内に１回以上としているので、電解コンデンサが短時間で劣化した場合でも劣化傾向を精度良く把握することができる。
【００６１】
加速寿命試験を寿命点に至る時間が確認されるまで実施することにより、実環境における寿命推定を精度良く行うことができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
基本的な操作は先に説明した第１の実施形態と同様であり、本実施形態では、加速寿命試験の測定項目を、電解コンデンサの重量変化量とＥＳＲ変化量の２項目としている。
【００６３】
本実施形態は、加速寿命試験の測定項目が異なるのみで、基本的な操作は先に説明した第１の実施形態と同様である。
【００６４】
図１０は、開口部７を形成した電解コンデンサの重量変化量とＥＳＲ変化量の相関特性グラフの一例である。
【００６５】
本実施形態では、開口部７を形成した電解コンデンサの加速寿命試験の測定項目として、電解コンデンサの重量とＥＳＲの２項目を選択している。加速寿命試験を実施して、規定時間毎に測定した電解コンデンサの初期値に対する重量変化量とＥＳＲ変化量を測定時間毎に比較すると相関があることが分かる。そこで、相関特性から近似式を求める。
【００６６】
次に、ＥＳＲ変化量の故障判定基準ＥＦにおける寿命点の重量変化量ＷＦを近似式から算出する。
【００６７】
これにより、故障判定基準ＥＦでの重量変化量ＷＦを把握することができるので、ＥＳＲ変化量が試料毎にばらつきが発生しやすくても、重量変化量の経時変化は特性にばらつきが少ないことから、電解コンデンサの寿命を精度良く推定することが可能である。
【００６８】
図１１は、電解コンデンサの重量変化量の経時変化特性とＥＳＲ量変化量から寿命を推定する方法を示したグラフの一例である。
【００６９】
データベースに保存されている開口部を施していない電解コンデンサの加速寿命試験における重量変化量の経時変化特性とＥＳＲ変化量を基に、開口部を施した電解コンデンサの寿命を推定する方法を示している。
【００７０】
まず、事前に開口部を施していない電解コンデンサの加速寿命試験結果を、複数の種類についてデータベースに保存しておき、それらの重量変化量の経時変化特性から近似式を求めておく。電解コンデンサの重量は、リニアに経時変化するので、寿命点における重量変化量は、同一品種の電解コンデンサであれば、ほぼ一定の値を示す。
【００７１】
次に、開口部を施した電解コンデンサの加速寿命試験の結果から、図１０に示しているように、ＥＳＲ変化量の故障判定基準（ＥＦ）を決定する。ＥＳＲ変化量と重量変化量との相関特性から近似式を求め、その値における重量変化量（ＷＦ）を算出する。
【００７２】
次に、寿命点における重量変化量（ＷＦ）を、重量変化量の経時変化特性における近似式に代入して、電解コンデンサの寿命（ＴＦ）を推定する。
【００７３】
これにより、ＥＳＲの経時変化が大きい場合や、ばらつきが大きい場合でも重量変化量の経時変化特性はリニアに推移するので、故障判定基準であるＥＳＲ変化量（ＥＦ）の寿命点における重量変化量（ＷＦ）を算出することができ、電解コンデンサの寿命（ＴＦ）を精度良く推定することができる。
【００７４】
このように本実施形態によれば、電解コンデンサのケースに開口部を設けることにより、開口部から電解液が徐々に拡散していくので、従来の寿命加速試験に要していた試験時間よりも、短時間で劣化傾向を把握することができる。従って、先の第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００７５】
また、本実施形態では、加速寿命試験の測定項目を、電解コンデンサの重量とＥＳＲの２項目とし、各々測定した値の変化量の相関特性から近似式を求めることができるので、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出することができる。さらに、加速寿命試験で、ＥＳＲ変化量と重量変化量との相関特性から近似式を求めて、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出し、開口部を施していない電解コンデンサの加速寿命試験から得られた重量変化量の経時変化特性をもとに、電解コンデンサの寿命を推定することにより、ＥＳＲ変化量の経時変化が大きい場合や、ばらつきが大きい場合でも、重量変化量の経時変化特性はリニアに推移するので、寿命点のおける重量変化量を算出することが容易であり、電解コンデンサの寿命を精度良く推定することができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
本実施形態は、ロット単位で電解コンデンサの寿命がばらつくことを考慮し、電解コンデンサの寿命診断をロット単位で行う方法である。
【００７７】
図１２は、電解コンデンサの重量実測値と静電容量変化量の相関特性グラフの一例である。ロットＡとロットＢで特性が異なっている。
【００７８】
一般的に、電解コンデンサは大量生産で製造されている。同じロット内の電解コンデンサは、製造年月日や製造日、製造場所や製造ラインも同一になる。そのため、他のロットの製品と比較するとロット内の品質のばらつきは非常に少なくなる。
【００７９】
このように、電解コンデンサのロットが異なる場合、重量実測値と静電容量変化量を相関特性に表すと分布に差が見られるので、相関特性から分布毎に近似式を求めて、電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量（ＷＦＡとＷＦＢ）をそれぞれ算出する。これにより、異なるロットの重量特性の違いを明確にすることができるので、ロット毎の品質のばらつきを把握することができる。
【００８０】
図１３は、開口部を施した電解コンデンサの重量実測値とＥＳＲ変化量の相関特性グラフの一例である。この場合も、ロットＡとロットＢで特性が異なっている。
【００８１】
図１２の場合と同様に、電解コンデンサのロットが異なる場合、重量実測値とＥＳＲ変化量を相関特性に表すと、分布に差が見られる。そこで、相関特性から分布毎に近似式を求めて、電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量（ＷＦＡとＷＦＢ）をそれぞれ算出する。これにより、異なるロットの重量特性の違いを明確にすることができるので、ロット毎の品質のばらつきを把握することができる。
【００８２】
このように本実施形態によれば、先の第１の実施形態と同様の効果が得られると共に、加速寿命試験で、電解コンデンサの重量実測値と静電容量変化量の相関特性又は重量実測値とＥＳＲ変化量の相関特性から、ロット別に劣化故障に至る寿命点の重量を算出することにより、ロットによる特性の違いを明確にすることができる。
【００８３】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。実施形態ではアルミ電解コンデンサに適用した例を説明したが、各種の電解コンデンサに適用できるのは勿論のことである。電解コンデンサのケースに設ける開口部の面積は仕様に応じて適宜変更可能であり、一般的には０．１ｍｍ2 〜１．０ｍｍ2 の範囲に設定すればよい。また、第１の実施形態では静電容量変化量と重量変化量との相間特性を測定し、第２の実施形態では重量実測値とＥＳＲ変化量の相関特性を測定したが、各々の相関特性の両方を測定するようにしても良い。
【００８４】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８５】
１…スリーブ
２…アルミケース
３…素子
４…封口ゴム
５…アルミリード
６…リード線
７…開口部
８…開口部を施すための治具
９…防爆弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解コンデンサのケースに開口部を設け、該ケース内の電解液の拡散速度を加速させた状態で、前記電解コンデンサの加速寿命試験を行うことを特徴とする電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項２】
前記ケースに設ける開口部の面積を、０．１ｍｍ2 〜１．０ｍｍ2 の範囲に設定したことを特徴とする、請求項１記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項３】
前記加速寿命試験を、前記電解コンデンサの寿命点に至る時間が確認されるまで実施することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項４】
前記加速寿命試験の測定項目は、前記電解コンデンサの重量と静電容量の２項目とすることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項５】
前記加速寿命試験で、前記電解コンデンサの重量実測値と静電容量変化量の相関特性をロット別に求め、前記電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量をロット別に算出することを特徴とする、請求項４記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項６】
前記加速寿命試験で、静電容量変化量と重量変化量との相間特性から近似式を求めて、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出し、開口部を設けていない電解コンデンサの加速寿命試験で得られた重量変化量の経時変化特性を基に、前記開口部を設けていない電解コンデンサの寿命を推定することを特徴とする、請求項４記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項７】
前記加速寿命試験の測定項目は、前記電解コンデンサの重量と等価直列抵抗の２項目とすることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項８】
前記加速寿命試験で、前記電解コンデンサの重量実測値と等価直列抵抗変化量の相関特性をロット別に求め、前記電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量をロット別に算出することを特徴とする、請求項７記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項９】
前記加速寿命試験で、等価直列抵抗変化量と重量変化量との相関特性から近似式を求めて、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出し、開口部を設けていない電解コンデンサの加速寿命試験で得られた重量変化量の経時変化特性を基に、前記開口部を設けていない電解コンデンサの寿命を推定することを特徴とする、請求項７記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項１】
電解コンデンサのケースに開口部を設け、該ケース内の電解液の拡散速度を加速させた状態で、前記電解コンデンサの加速寿命試験を行うことを特徴とする電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項２】
前記ケースに設ける開口部の面積を、０．１ｍｍ2 〜１．０ｍｍ2 の範囲に設定したことを特徴とする、請求項１記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項３】
前記加速寿命試験を、前記電解コンデンサの寿命点に至る時間が確認されるまで実施することを特徴とする、請求項１又は２に記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項４】
前記加速寿命試験の測定項目は、前記電解コンデンサの重量と静電容量の２項目とすることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項５】
前記加速寿命試験で、前記電解コンデンサの重量実測値と静電容量変化量の相関特性をロット別に求め、前記電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量をロット別に算出することを特徴とする、請求項４記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項６】
前記加速寿命試験で、静電容量変化量と重量変化量との相間特性から近似式を求めて、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出し、開口部を設けていない電解コンデンサの加速寿命試験で得られた重量変化量の経時変化特性を基に、前記開口部を設けていない電解コンデンサの寿命を推定することを特徴とする、請求項４記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項７】
前記加速寿命試験の測定項目は、前記電解コンデンサの重量と等価直列抵抗の２項目とすることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項８】
前記加速寿命試験で、前記電解コンデンサの重量実測値と等価直列抵抗変化量の相関特性をロット別に求め、前記電解コンデンサが劣化故障に至る寿命点の重量をロット別に算出することを特徴とする、請求項７記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【請求項９】
前記加速寿命試験で、等価直列抵抗変化量と重量変化量との相関特性から近似式を求めて、劣化故障に至る寿命点の重量変化量を算出し、開口部を設けていない電解コンデンサの加速寿命試験で得られた重量変化量の経時変化特性を基に、前記開口部を設けていない電解コンデンサの寿命を推定することを特徴とする、請求項７記載の電解コンデンサの寿命診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−３２３３２（Ｐ２０１２−３２３３２Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３７８８（Ｐ２０１０−１７３７８８）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９５０１９５９９）芝府エンジニアリング株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９５０１９５９９）芝府エンジニアリング株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
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