研究開発された技術紹介

IoTデバイスなどで使用される電子部品の微細化に伴い、より小さい電気量をより高い分解能で検査するニーズが高まる一方で、高精度計測器の運用コスト増大や校正作業に伴う生産効率の低下が問題となっている。本事業では、高精度計測器の心臓部である内部基準電圧源を極限まで小型化し、これまで困難であった脱着式の可搬モジュールとする独自の技術を開発し、電子機器製造現場での品質管理におけるボトルネック解消を目指す。

・基準電圧源の小型脱着式モジュール化のため54×54×86mmのカードサイズの電圧源モジュールを開発し、バッテリーでの長時間駆動を実現するため消費電力0.4W以下、温度ばらつきセ氏0.01度を実現した。電圧源モジュールを駆動する小型低雑音、長時間駆動可能な電源ボックスを開発した。
・基準電圧を生成するツェナー素子部品のエージングで、安定度1ppm/年に達するまでの期間を現状の1年以上から3ヶ月以内に短縮する手法を確立した。
・本プロジェクトで開発した、高精度アナログ・デジタル(A/D)変換器と低雑音・高ダイナミックレンジ入力増幅器を搭載した、基準電圧源モジュール対応の8.5桁デジタルマルチメータの試作機を開発。電圧測定において1ppm以内の不確かさで試作評価を完了した。

・基準電圧源の小型脱着式モジュール化の課題への対応
‐超小型基準電圧源モジュールの開発
‐低消費電力な高効率温調器の開発
‐小型低雑音、長時間駆動電源の開発
・小型基準電圧源モジュールの安定度の課題への対応
‐ツェナー素子の高効率なエージング手法の開発
‐ジョセフソン効果電圧標準システムを用いた出力安定度の超高精度評価にて目標達成
‐外部環境による影響評価にて目標達成
・基準電圧源の小型脱着式モジュール化の課題への対応
‐高精度アナログ・デジタル(A/D)変換器の開発
‐低雑音・高ダイナミックレンジ入力増幅器の開発
‐基準源脱着方式に対応した計測器の試作および性能評価にて目標達成

・取得済み特許
発明の名称:基準源モジュール、電気・電子機器、遠隔校正方法
登録番号:特許第6536781号

基準電圧源が脱着可能な小型モジュールとなり、精度維持のために計測器本体を生産ラインから取り外す必要がない。

「超小型基準電圧源モジュール」、「基準電圧源モジュール用電源ボックス」、「基準電圧源モジュール対応8.5桁デジタルマルチメータ」の3機種の量産化のため、新製品開発を目指す。

デジタルマルチメータに脱着方式の小型基準電圧源モジュールを搭載することにより、当該計測器の校正が必要な時期に、生産ラインを止めることなく連続的に高い精度を維持しながら運用することが可能となり、生産効率の向上や運用コストの低減、製品品質の向上が期待される。

・株式会社エーディーシーのISO9001規定の「規格製品設計管理規定」に従いフェーズ毎に都合4回のデザインレビューを行い、新製品開発を目指す。
・外部発表として国内の学術会議や各種展示会における製品展示で本方式の概念やメリットを広報すると共に、販売代理店での製品説明会などを行う。

新方式の測定器であるため、その測定確度、トレーサビリティ、校正方法等を産業技術総合研究所と協力して確立する必要がある。