PCB技術 - 基板コンデンサ測定について

PCB（プリント基板）業界において、基板コンデンサは重要な電子部品として、その性能の安定性と正確性は回路基板全体の動作効果に直接関係しています。そのため、基板上のコンデンサを正確に測定することが特に重要です。本文は基板コンデンサの測定方法を少し紹介し、固定コンデンサ、電解コンデンサと可変コンデンサのテスト及びコンデンサのよくある故障の検出を含みます。

一、固定コンデンサの測定

①10 pF以下の固定コンデンサ

容量が10 pF以下の固定コンデンサについては、容量が小さすぎるため、マルチメーターを用いて測定する場合、主に漏電、内部短絡または破壊の有無を定性的に試験することができます。測定時、マルチメーターのR×10 kギアを選択し、2つのテスターをそれぞれ任意に容量の2つのピンに接続し、抵抗値は無限大でなければなりません。検出抵抗値がゼロの場合は、容量漏電損傷または内部破壊を示します。

②10 pF〜0.01μF固定コンデンサ

10 pF〜0.01μFの容量を有する固定キャパシタについては、ユニバーサルメーターはR×1 kギアを選択します。測定容量の充放電過程を増幅するために、3 DG 6などの複合三極管を使用して試験を行うことができます。マルチメーターの赤と黒のテスターをそれぞれ複合管のエミッタeとコレクタcに接続し、コンデンサの充電現象をテストすることで良否を判断します。

③0.01μF以上の固定コンデンサ

容量が0.01μF以上の固定コンデンサについては、ユニバーサルメーターのR×10 kギアをそのまま使用して試験することができます。コンデンサの充電過程の有無や内部に短絡や漏電がないかどうかを観察し、ポインタが右に振る振幅の大きさからコンデンサの容量を推定します。

図　コンデンサ

二、電解コンデンサの測定

①適切なレンジを選択

電解容量の容量は一般的に固定容量よりずっと大きく、測定時には異なる容量に応じて適切なレンジを選択する必要があります。通常、R×1 kレンジを用いて1〜47μF間の容量を測定し、R×100レンジを用いて47μFより大きい容量を測定します。

②リーク抵抗の測定

万用表赤テスターを負極、黒テスターを正極に接続する。接触した瞬間、テスタポインタは右に大きく偏向し（容量が大きいほど振幅が大きくなる）、徐々に左に回転して、ある位置に停止します。このときの抵抗値は電解容量の順方向ドレイン抵抗であり、この値は逆方向ドレイン抵抗よりやや大きい。電解容量のリーク抵抗は一般的に数百kΩ以上でなければ正常に動作しない。

③正負極を判別する

正、負極マークが不明な電解コンデンサは、リーク抵抗を測定する方法で判別することができます。まず漏れ抵抗を任意に測定し、その大きさを覚えてから、テスターを交換して抵抗値を測定します。2回の測定で抵抗値が大きいのは順方向接合法です。

三、可変コンデンサの測定

回転軸と動片を検査する

手で回転軸を軽く回転させると、非常に滑らかな感じがし、緩い緊張や引っ掛かり現象があってはなりません。キャリア軸を前、後、上、下、左、右などの各方向に押す場合、回転軸は緩むべきではありません。同時に、一方の手で回転軸を回転させ、もう一方の手でシート群の外縁を軽く触って、何の緩みも感じてはなりません。

測定抵抗

マルチメーターをR×10 kギアに置き、一方の手は2つのテスターをそれぞれ可変コンデンサの動片と固定片の引き出し端に接続し、もう一方の手は回転軸をゆっくりと数往復回転させます。万用時計の針は無限大の位置で動かなければなりません。ポインタがゼロを指している場合は、動片と固定片の間に短絡点があることを示します。ある角度にぶつかると、万用時計の読み取り数は無限大ではなく一定の抵抗値が現れ、漏電現象があることを示しています。

四、コンデンサのよくある故障の検出

ろうでんげんしょう

漏電現象とは、コンデンサの両極板の間に短絡が発生し、コンデンサを迂回して電流が流れることを意味します。検出方法はマルチメータを抵抗測定レンジに切り替え、既知の容量値のコンデンサで回路にアクセスし、マルチメータで表示された抵抗値を記録し、さらに未知の容量値のコンデンサで回路にアクセスし、マルチメータで表示された抵抗値を記録します。2つの抵抗値の差が大きいと、コンデンサに漏電現象があることを示します。

ブレークダウン現象

破壊現象とは、コンデンサの両極板の間に強い放電現象が現れることを指します。検出方法はコンデンサに高電圧パルスを印加し、コンデンサに破壊現象が発生しているかどうかを観察することです。破壊現象が発生すると、コンデンサに問題があることを示します。

容量不足

容量不足とは、実際に蓄積された電荷量が公称容量よりも低いことを意味する。検出方法は既知の容量値のコンデンサを用いて回路にアクセスし、既知の電流値の定電圧源を用いて回路にアクセスし、コンデンサの両端の電圧を記録し、式U=IdCに基づいて実際に蓄積された電荷量を計算します。実際に蓄積された電荷量と公称容量との差が大きいと、コンデンサに容量不足の問題があることを説明します。

基板キャパシタの測定はPCB業界において重要な仕事で、その正確性と信頼性は回路基板全体の性能に直接関係しています。実際の動作では、測定結果の正確性と信頼性を確保するために、コンデンサのタイプと容量に応じて適切な測定方法と機器を選択しなければなりません。