JP2002107280A - 熱衝撃試験装置 - Google Patents

熱衝撃試験装置

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JP2002107280A
JP2002107280A JP2000296364A JP2000296364A JP2002107280A JP 2002107280 A JP2002107280 A JP 2002107280A JP 2000296364 A JP2000296364 A JP 2000296364A JP 2000296364 A JP2000296364 A JP 2000296364A JP 2002107280 A JP2002107280 A JP 2002107280A
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JP
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temperature
electronic component
test
test tank
thermal shock
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JP2000296364A
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Kuniaki Takahashi
邦明 高橋
Hidenori Ogawa
英紀 小川
Shusuke Tanaka
秀典 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱衝撃試験装置において、被試験サンプルであ
る電子部品の熱衝撃度を同一にし、試験の精度を上げ
る。 【解決手段】電子部品3の温度を直接測定する温度セン
サ9を設けている。温度センサ9は、熱電対方式を適用
したものであり、電子部品にプラス、マイナス2つの接
触子10を接触させ、温度変化に基づいて電圧変化を検
出することにより、電子部品3の温度を計測するもので
ある。また、温度変化を測定する別装置として、導通抵
抗検出器11が設けられている。電子部品の抵抗値は、
温度上昇に基づいて比例的に向上するため、この抵抗値
を検出すれば電子部品3の温度を検出することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品などの熱
衝撃試験を行う熱衝撃試験装置に係り、特に、試験装置
内の設定温度を適正化する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体部品などの電子部品の温度ストレ
スに対する耐熱性や物理的な耐性、さらに電気的耐性等
の信頼性評価をするために、現在は熱衝撃試験装置が用
いられている。この熱衝撃試験装置では、例えば、高温
側で約100〜150度、低温側で約−10〜−25度
とを交互に繰返し試験室の温度を急激に変化させて、試
験室内の電子部品の耐性を評価するものである。このよ
うな熱衝撃試験装置として、例えば特開平6−1236
87号公報に開示されたものがある。この熱衝撃試験装
置においては、温度センサにより、風上〜風下間の雰囲
気温度を測定し、演算処理によりサンプルが設定温度に
到達したか予測しているものがある。即ち、熱衝撃試験
装置の高温槽、低温槽の流出部に温度センサを設け、こ
れらの温度センサの検出温度と試験槽内の温度との温度
差の時間変化率を変化率演算手段により算出する。そし
て、判別手段で判別した結果、この時間変化率が所定値
以下になると、試験槽内に置かれた供試品の温度が設定
さらし温度に到達したと判定する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
技術では、サンプルとなる電子部品の温度を試験装置内
の雰囲気温度から予測していたに止まっていたため、特
に熱容量が高いサンプル等において、設定温度に到達し
たと予測した時間では実際にサンプルの温度が到達して
おらず、設定温度に到達したと予測したポイントからの
さらし時間と、実際のサンプルの設定温度到達時間から
のさらし時間が違うという問題があった。また、試験の
途中でサンプルの数量を変えたことにより、槽内の熱容
量が変わり試験当初と熱履歴、つまり熱衝撃度が変わる
という問題があった。例えば、一般的な熱衝撃試験の設
定条件として、高温側設定温度125度・設定時間30
分、低温側設定温度−25℃・設定時間30分を1サイ
クルとする。試験器は、予め予備室で高温側125度以
上、低温側−25度以下に管理された空気を槽内に投入
し、槽内の温度センサが設定温度の高温側125度、低
温側−25度になるように制御する。しかし、槽内の温
度センサが設定温度となってもそれは雰囲気温度であ
り、サンプルの熱容量が高い場合、実際はサンプルの温
度が設定温度に到達するには数分の時間がかかりタイム
ラグが発生してしまう。この状態においても試験器は、
雰囲気温度が設定温度に到達した時点でタイマが作動す
るため、実際に設定温度にさらされている時間は、(設
定時間30分タイムラグ)となっているという問題点が
ある。
【0004】そこで、本発明は上述した問題点を解決す
るため、電子部品に直接貼りつけた温度センサや、電子
部品の接合部に配線された導通抵抗測定器の導通抵抗に
より設定温度に到達したかを判断することで、サンプル
の熱衝撃度を同一にし、試験の精度を上げた熱衝撃試験
装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するため、被試験装置となる電子部品を載置する
試験漕と、この試験漕の雰囲気温度を上昇させるための
高温炉と、前記試験漕の雰囲気温度を冷却するため低温
炉と、前記試験漕に設けられた電子部品に配設され、前
記電子部品の温度を測定する温度センサと、前記温度セ
ンサにより検出された前記電子部品の温度に基づいて前
記試験漕の雰囲気温度を調整する調整装置とを具備した
ものである。また、本発明は、上述した課題を解決する
ため、被試験装置となる電子部品を載置する試験漕と、
この試験漕の雰囲気温度を上昇させるための高温炉と、
前記試験漕の雰囲気温度を冷却するため低温炉と、前記
試験漕に設けられた電子部品に配設され、前記電子部品
の温度を測定する温度センサと、前記試験漕に設けられ
た電子部品に配設され、前記電子部品の導通抵抗値を測
定する導通抵抗検出器と、前記温度センサによる導通抵
抗検出器により検出された抵抗値に基づいて、前記試験
漕の雰囲気温度を調整する調整装置とを具備したもので
ある。また、本発明は上述した課題を解決すめため、被
試験装置となる電子部品を載置する試験漕と、この試験
漕の雰囲気温度を上昇させるための高温炉と、前記試験
漕の雰囲気温度を冷却するため低温炉と、前記試験漕に
設けられた電子部品に配設され、前記電子部品の導通抵
抗値を測定する導通抵抗検出器と、前記温度センサによ
り検出された前記電子部品の温度、及び前記導通抵抗検
出器により検出された抵抗値に基づいて、前記試験漕の
雰囲気温度を調整する調整装置とを具備したものであ
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の特徴は、熱衝撃試験装置
の被試験サンプルである電子部品の温度や導通抵抗の測
定値に基づいて、直接的に試験装置を制御することによ
り、簡易な構成でサンプルの設定温度への到達を判定す
ると共に、熱衝撃試験などの環境試験の試験時間の短縮
を図るものである。以下に本発明の実施形態を図面を用
いて説明する。図1は、本発明の熱衝撃装置の構成図を
示すものであり、装置本体1内に設けられた試験漕2
は、サンプル部品となる半導体素子などの電子部品が載
置される基台4が設けられ、この基台4に複数の電子部
品3を配列させ熱衝撃試験を実行させる。試験漕2は、
高温炉5、及び低温炉6と、空気循環路7a〜7dによ
り接続されている。高温炉5からは高温流入口8aより
高温の空気が流入し、高温流出口8bより高温の空気が
流出し、高温空気を循環させることにより、試験漕2の
雰囲気の温度を上げる。一方低温炉からは、低温流入口
8cより低温の空気が流入し、低温流出口8dより低温
の空気が流出し、低温空気を循環させることにより、試
験漕2の雰囲気の温度を下げる。そして、高温炉5また
は低温炉6からの空気流入により、試験漕2の雰囲気の
温度を、上下させることにより、試験漕2に載置された
電子部品に熱的な負荷を与え、電子部品の信頼性を試験
する。
【0007】次に、本発明の特徴部分を図2を用いて説
明する。図2は本発明の熱衝撃試験装置を示すブロック
図である。この図に示すように、試験漕2には、基台4
の上に複数の電子部品3が載置されている。また試験漕
2は、低温炉6、及び高温炉5と接続され、高温炉5ま
たは低温炉6からの空気流入により、試験漕2の雰囲気
の温度を、上下させることができる。このような熱衝撃
試験装置において、本実施形態では、電子部品3の温度
を直接測定する温度センサ9を設けている。温度センサ
9は、熱電対方式を適用したものであり、電子部品にプ
ラス、マイナス2つの接触子10を接触させ、温度変化
に基づいて電圧変化を検出することにより、電子部品3
の温度を計測するものである。そして、本発明は、温度
変化を測定する別装置として、導通抵抗検出器11が設
けられている。この導通抵抗検出器11は、電子部品3
の2つの接続ピン12を接続し、導通抵抗検出器と電気
的回路を形成する。そして、導通抵抗検出器11で、電
子部品の抵抗を検出する。電子部品の抵抗値は、温度上
昇に基づいて比例的に向上するため、この抵抗値を検出
すれば電子部品3の温度を検出することができる。
【0008】導通抵抗検出器11は、試験漕2に載置さ
れている複数の電子部品3にそれぞれ接続され各電子部
品3の温度を検出している。これは、ある1つの電子部
品が仮に不良のものであった場合には、抵抗値が適正値
を示さないために、正確な温度を示さなくなるためで、
不良電子部品から正確な抵抗値が検出されない場合に
は、他の電子部品の抵抗をを検出することで温度を測定
する。これら、温度センサ9及び導通抵抗検出器12に
よって検出された温度、及び抵抗値は、漕内温度制御回
路13に送信され、この漕内温度検出回路13では、送
信された温度、抵抗値から、電子部品3の温度を求め、
求められた温度に基づいて、試験漕2の雰囲気温度を調
整するよう、高温炉5と低温炉から試験漕2への空気流
入を制御する。このような、構成の熱衝撃試験装置での
動作を以下、3つの動作形態に基づいて説明する。 (1)電子部品(サンプル)に取り付けた温度センサを
用いて、熱衝撃試験装置を動作制御する場合。 一般的な熱衝撃試験の設定条件としては、図3に示すよ
うに、高温側設定温度125度・設定時間30分、低温
側設定温度−25度・設定時間30分を1サイクルとす
る。試験器は、予め予備室で高温側、低温側ともに管理
された空気を試験槽2内に投入し、槽内の電子部品2に
取りつけられた温度センサ9が設定温度になるように制
御する。この時の雰囲気温度としては、電子部品2の熱
容量が高い時は、高温側はより高く、低温側はより低く
なるようにフィードバックするシステムとなっていると
なお良い。
【0009】このようにして、電子部品2に取りつけら
れた温度センサ9が設定温度になったとき、またはオー
バーシュート、アンダーシュート等が発生する場合は、
設定値(高温側125度、低温側−25度)に安定して
から設定時間タイマが作動し始めるため、タイムラグが
発生せず、電子部品2にかかる熱衝撃度を一定にするこ
とができ正確な試験結果を得ることができる。この制御
方法を利用すると、途中で電子部品2の数量を変えるこ
とにより、試験槽2内の熱容量が変わっても、熱衝撃度
はほぼ一定となる。 (2)電子部品に配線された接続ピンの導通抵抗により
熱衝撃試験器を動作制御する場合。 一般的な熱衝撃試験の設定条件として、図3のように高
温側設定温度125度・設定時間30分、低温側設定温
度−25度・設定時間30分を1サイクルとする。熱衝
撃試験器1は、予め予備室で高温側、低温側ともに管理
された空気を槽内に投入し、試験槽2内の電子部品3に
配線された例えば導通抵抗検出器12にて導通抵抗を測
定する。この時の導通抵抗は、接続が正常であることを
前提に、高温側は、常温時または低温側(−25度)と
比較して、サンプルの温度上昇とともに一定量上昇し、
逆に低温側は、常温時または高温時(125度)と比較
して、サンプルの温度降下とともに一定量下降する。
【0010】この性質を利用して、試験開始前に予め高
温側、低温側各々の設定温度時の導通抵抗を一度測定
し、これを設定値とする。試験器は、この設定値になる
ように管理された空気を試験槽2内に投入し、導通抵抗
が設定値になるように制御する。この時の雰囲気温度と
しては、サンプルの熱容量が高い時は、高温側はより高
く、低温側はより低くなるようにフィードバックするシ
ステムとなっているとなお良い。そして、導通抵抗の設
定値に達した時、または温度のオーバーシュート、アン
ダーシュート等が発生する場合は、設定値が安定した時
に設定時間タイマが作動し始めるため、タイムラグが発
生せず、電子部品2にかかる熱衝撃度を一定にすること
ができる。この制御方法を利用すると、途中で電子部品
2の数量を変えることにより、槽内の熱容量が変わって
も、熱衝撃度はほぼ一定となる。 (3)温度センサ及び導通抵抗検出器の双方を用いて熱
衝撃試験器を動作制御する場合。 一般的な熱衝撃試験の設定条件として、図3に示すよう
に、高温側設定温度125℃・設定時間30分、低温側設定
温度−25度・設定時間30分を1サイクルとする。熱
衝撃試験器1は、予め予備室で高温側、低温側ともに管
理された空気を槽内に投入し、試験槽2内のに配線され
た例えば導通抵抗検出器12にて導通抵抗を測定する。
この時の導通抵抗は、接続が正常であることを前提に、
高温側は、常温時または低温側(−25度)と比較し
て、サンプルの温度上昇とともに一定量上昇し、逆に低
温側は、常温時または高温時(125度)と比較して、
サンプルの温度降下とともに一定量下降するという性質
がある。
【0011】熱衝撃試験器1は、この時電子部品2に取
りつけられた温度センサ9が設定温度になるように制御
する。この時の雰囲気温度としては、電子部品2の熱容
量が高い時は、高温側はよい高く、低温はより低くフィ
ードバックするシステムとなっているとなお良い。そし
て、試験開始後一番最初に設定温度に達した時、または
温度のオーバーシュート、アンダーシュート等が発生す
る場合は、設定温度に安定した時に電子部品2に接続さ
れた導通抵抗を測定する。この時の導通抵抗値を以後の
熱衝撃サイクル時の設定値とする。以後のサイクルで
は、設定された導通抵抗に達した時、または抵抗値のオ
ーバーシュート、アンダーシュート等が発生する場合
は、設置値に安定した時に設定時間タイマが作動し始め
るため、タイムラグが発生せず、サンプルにかかる熱衝
撃度を一定にすることができる。この制御方法を利用す
ると、途中でサンプルの数量を変えることにより、槽内
の熱容量が変わっても、熱衝撃度はほぼ一定となる。以
上、本発明によれば、熱衝撃試験装置の動作制御におい
て、試験すべき電子部品の温度を直接的に測定すること
により、正確な設定温度到達点を得ることができるの
で、電子部品に対し正確な熱衝撃度を加えることがで
き、試験結果として正確なものを得ることができる。
【0012】
【発明の効果】熱衝撃試験装置の動作制御において、試
験すべき電子部品の温度を直接的に測定することによ
り、正確な設定温度到達点を得ることができるので、電
子部品に対し正確な熱衝撃度を加えることができ、試験
結果として正確なものを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す熱衝撃試験装置の概念
図。
【図2】同実施形態を示す熱衝撃試験装置のブロック
図。
【図3】同実施形態の温度制御状態を示す温度推移図で
ある。
【符号の説明】
1…熱衝撃試験装置本体、2…試験漕、3…電子部品、
4…基台、5…高温炉、6…低温炉、7…空気循環路、
9…温度センサ、10…接触し、11…導通抵抗検出
器、12…接続ピン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 秀典 東京都青梅市新町3丁目3番地の1 東芝 デジタルメディアエンジニアリング株式会 社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被試験体となる電子部品を載置する試験
    漕と、 この試験漕の雰囲気温度を上昇させるための高温炉と、 前記試験漕の雰囲気温度を冷却するため低温炉と、 前記試験漕に設けられた電子部品に配設され、前記電子
    部品の温度を測定する温度センサと、 前記温度センサにより検出された前記電子部品の温度に
    基づいて前記試験漕の雰囲気温度を調整する調整装置
    と、 を具備したことを特徴とする熱衝撃試験装置。
  2. 【請求項2】被試験体となる電子部品を載置する試験漕
    と、 この試験漕の雰囲気温度を上昇させるための高温炉と、 前記試験漕の雰囲気温度を冷却するため低温炉と、 前記試験漕に設けられた電子部品に配設され、前記電子
    部品の温度を測定する温度センサと、 前記試験漕に設けられた電子部品に配設され、前記電子
    部品の導通抵抗値を測定する導通抵抗検出器と、 前記温度センサによる導通抵抗検出器により検出された
    抵抗値に基づいて、前記試験漕の雰囲気温度を調整する
    調整装置と、 を具備したことを特徴とする熱衝撃試験装置。
  3. 【請求項3】被試験体となる電子部品を載置する試験漕
    と、 この試験漕の雰囲気温度を上昇させるための高温炉と、 前記試験漕の雰囲気温度を冷却するため低温炉と、 前記試験漕に設けられた電子部品に配設され、前記電子
    部品の導通抵抗値を測定する導通抵抗検出器と、 前記温度センサにより検出された前記電子部品の温度、
    及び前記導通抵抗検出器により検出された抵抗値に基づ
    いて、前記試験漕の雰囲気温度を調整する調整装置と、 を具備したことを特徴とする熱衝撃試験装置。
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