JP2005257564A - バーンイン装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
少量で構成されたロットを効率良くバーンイン試験が実施できる安価なバーンイン装置を提供すること。
【解決手段】
バーンイン装置1であって、1つの恒温槽2と、恒温槽内に配設されるとともに、断熱部材10で複数の部屋に区切られ、当該部屋ごとにガスの流入部及び流出部を有するラック6a、6bと、恒温槽内に配設されるとともに、ガスを循環させる1つのファン5と、恒温槽内に配設されるとともに、循環するガスを加熱する1つのヒータ4と、前記部屋ごとに対応するとともに、循環するガスの流量を制御する複数の弁体13a、13b、13c、13dと、弁体に対応するとともに、外気を調節可能に吸排気するための吸排気口9a、9b、9c、9dと、を備え、少なくとも弁体と吸排気口の制御により、ラック内の部屋ごとに温度制御が行えるように構成したことを特徴とする。
【選択図】
図1
少量で構成されたロットを効率良くバーンイン試験が実施できる安価なバーンイン装置を提供すること。
【解決手段】
バーンイン装置1であって、1つの恒温槽2と、恒温槽内に配設されるとともに、断熱部材10で複数の部屋に区切られ、当該部屋ごとにガスの流入部及び流出部を有するラック6a、6bと、恒温槽内に配設されるとともに、ガスを循環させる1つのファン5と、恒温槽内に配設されるとともに、循環するガスを加熱する1つのヒータ4と、前記部屋ごとに対応するとともに、循環するガスの流量を制御する複数の弁体13a、13b、13c、13dと、弁体に対応するとともに、外気を調節可能に吸排気するための吸排気口9a、9b、9c、9dと、を備え、少なくとも弁体と吸排気口の制御により、ラック内の部屋ごとに温度制御が行えるように構成したことを特徴とする。
【選択図】
図1
Description
本発明は、半導体デバイスのバーンイン試験を行うバーンイン装置に関し、特に、少量で構成されたロットを効率良くバーンイン試験が実施できる安価なバーンイン装置に関する。
一般的に半導体デバイスは、初期不良を除去することを目的に、バーンイン装置を用いて高温状態で定格より高い電圧を印加して加速試験を実施する。この時、印加する温度と電圧(以下、バーンインストレスという。)の条件、及び印加時間は被半導体デバイスの規格、生産プロセスの特性、保証品質等によって異なる。
通常、バーンインストレスの印加時間は数時間から数十時間、長いものになると数百時間にもなる。そのため、コスト削減の観点からバーンイン装置は半導体デバイスを一括で大量に処理できるようになっている。
そのようなバーンイン装置として、複数個のバーンイン槽を有し、それぞれのバーンイン槽ごとに温度制御ができるように構成したものがある(特許文献1参照)。このバーンイン装置の構成を図2に示す。
図2を参照すると、バーンイン装置101の恒温槽102内には、ラック106が配設されており、複数のバーンインボード103が間隔を開けてラック106内に実装されている。各バーンインボード103には、複数の半導体デバイス(図示せず)が実装されている。実装可能なバーンインボード103の数量は、電圧印加ユニット(図示せず)の大きさ、種類、数量等によって決まるが、一般的には大量の半導体デバイスを一括でバーンインすることを想定している。多いものだと数十ユニットの電圧印加ユニットが配設されることがある。
このバーンイン装置101の動作については、被試験デバイスが実装されたバーンインボード103をラック106内に実装した後、電圧印加ユニット(図示せず)によって被試験デバイスにバーンインストレスの電圧を印加する。そして、恒温槽102をバーンインストレスの条件として設定された温度にするために、温調器(図示せず)によってヒータ104、ファン105、及び外気吸排気口(図示せず)を制御して恒温槽102内の雰囲気の温度制御が行なわれる。
恒温槽102内の温風の流れ(矢印方向)に関しては、ファン105によって送風されたガス(空気、温風)がヒータ104で熱せられ、熱せられたガスがラック106内に送り込まれ、ラック106内を通過したガスが再びファン105で送風され、送風されたガスがヒータ104で熱せられて循環する。温度調節に関しては、恒温槽102の温度が設定温度より高くなった場合は、外気吸排気口(図示せず)より恒温槽102内のガスの一部を排気して、それと同量の外気をバーンイン装置101内に吸気して、上昇しすぎた温度を下げ、恒温槽102内の雰囲気温度が設定された一定の温度に保持されるよう温度制御が行なわれる。また、このバーンイン装置101では、ヒータ104、ファン105、ラック106、及び恒温槽102のユニットを複数構成して、複数の温度設定が行えるようにしている。
しかし、近年ではできるだけ半導体デバイスの在庫を増やさないようするために、必要数量だけ半導体デバイスを生産するようになってきており、少量で構成されたロットを効率良くバーンイン試験が実施できる安価なバーンイン装置の要求が強まっている。ところが、図2のバーンイン装置では、少ロットのバーンイン試験を実施する場合であっても、恒温槽102内全体を加熱しなければならず、効率が悪い。さらに、ヒータ、ファン、ラックが恒温槽の数に比例して増加し、装置が高価になり、かつ、装置自体が大きくなってしまうといった問題がある。
また、図2のバーンイン装置では、実装されたバーンインボードの板面の垂直方向に温風を吹き出しているため、温度分布が悪くなるおそれがある。
本発明の第1の目的は、少量で構成されたロットを効率良くバーンイン試験が実施できる安価なバーンイン装置を提供することである。
本発明の第2の目的は、装置が小さくても効率良くバーンイン試験が実施できるバーンイン装置を提供することである。
本発明の第3の目的は、恒温槽内の温度分布ができるだけ均一なバーンイン装置を提供することである。
本発明の第1の視点においては、半導体デバイスのバーンイン試験を行うバーンイン装置であって、1つの恒温槽と、前記恒温槽内に配設されるとともに、断熱部材で複数の部屋に区切られ、当該部屋ごとにガスの流入部及び流出部を有するラックと、前記恒温槽内に配設されるとともに、ガスを循環させる1つのファンと、前記恒温槽内に配設されるとともに、循環するガスを加熱する1つのヒータと、前記部屋ごとに対応するとともに、循環するガスの流量を制御する複数の弁体と、前記弁体に対応するとともに、外気を調節可能に吸排気するための吸排気口と、を備え、少なくとも前記弁体と前記吸排気口の制御により、前記ラック内の部屋ごとに温度制御が行えるように構成したことを特徴とする。
本発明の第2の視点においては、恒温槽と、半導体デバイスを実装する複数のバーンインボードと、前記恒温槽内に配設されるとともに、1又は複数の前記バーンインボードを収納し、ガスを流入するための流入部を有し、内部を通過したガスを流出するための流出部を有する複数のラックと、隣り合う一の前記ラックと他の前記ラックの間に介在するとともに、断熱材よりなる断熱板と、前記ラックの流入部側の流入経路ごとに仕切るとともに、断熱材よりなる1又は複数の第1の断熱整流板と、前記ラックの流出部側の流出経路ごとに仕切るとともに、断熱材よりなる1又は複数の第2の断熱整流板と、前記第1の断熱整流板の先端部と前記第2の断熱整流板の先端部の間に配されるとともに、前記恒温槽内のガスを循環させるファンと、前記第1の断熱整流板の先端部と前記第2の断熱整流板の先端部の間に配されるとともに、前記恒温槽内を循環するガスを加熱するヒータと、前記ラックの流入部側の流入経路ごとに配されるとともに、ガスの流量を制御する複数の第1の弁体と、前記ラックの流出部側の流出経路ごとに配されるとともに、ガスの流量を制御する複数の第2の弁体と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の前記バーンイン装置において、前記第1の弁体の近傍であって前記ラックの流入部側の流入経路ごとに配されるとともに、外気を調節可能に吸気するための複数の吸気口と、前記第2の弁体の近傍であって前記ラックの流出部側の流出経路ごとに配されるとともに、前記恒温槽内のガスを調節可能に排気するための複数の排気口と、を備えることが好ましい。
また、本発明の前記バーンイン装置において、前記ファンの近傍に配されるとともに、調節可能に外気を吸気、又は前記恒温槽内のガスを排気するための複数の外気吸排気口を備えることが好ましい。
また、本発明の前記バーンイン装置において、前記ラックごとに備えられた温度センサと、前記温度センサごとの温度情報、及び前記ラックごとの使用状況に基づいて、少なくとも、前記ヒータの加熱量、前記ファンの風力、前記吸気口ごとのガスの流入量、前記排気口ごとのガスの流出量、前記第1の弁体ごとの開度、及び前記第2の弁体ごとの開度のいずれかを制御する温度制御装置と、を備えることが好ましい。
また、本発明の前記バーンイン装置において、前記ラックの流入部は、ガスが前記バーンインボードの板面と平行に流入するように構成されることが好ましい。
本発明(請求項1−6)によれば、少量のロットで構成される半導体デバイスを効率良くバーンインの実施が可能である。
また、本発明(請求項1−6)によれば、ラックが小さく分割され各々に温度制御が可能なため、半導体デバイスの数量に依存せず、効率良くバーンイン試験を実施することが可能となる。
さらに、本発明(請求項1−6)によれば、従来技術に対して、大きくエリアを占有する追加部材はないので、既存のバーンイン装置を改造することが可能であり、安価に対応することが可能となる。
本発明の実施形態1について図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施形態1に係るバーンイン装置の構成を模式的に示した正面から見た断面図である。
バーンイン装置1は、固有欠陥のある半導体デバイス又は、製造上のバラツキから、時間とストレスに依存する故障を起こすデバイスを除くためのバーンイン試験を行う装置であり、恒温槽2と、バーンインボード3と、ヒータ4と、ファン5と、ラック6a、6bと、吸排気口8と、外気吸気口9a、9bと、排気口9c、9dと、断熱板10と、断熱整流板11a、11bと、送風弁13a、13b、13c、13dと、温度制御装置14と、を有する。
恒温槽2は、断熱材で囲まれた内部の温度を一定に保つようにしたバーンインチャンバである。バーンインボード3は、恒温槽2内に多数個の被試験デバイスを収納するためのボードである。ヒータ4は、ファン5から送風されたガス(空気、温風)を加熱する。ヒータ4は、恒温槽2内であって、温風A2と温風B2の合流領域と温風A1と温風B1の分流領域の間、すなわち、断熱整流板11bの先端部と断熱整流板11aの先端部の間に配設される。ファン5は、恒温槽2内のガスを循環させる送風機である。ファン5は、温風A2と温風B2の合流領域と温風A1と温風B1の分流領域の間、すなわち、断熱整流板11bの先端部と断熱整流板11aの先端部の間に配設され、温風A2と温風B2の合流領域からのガスをヒータ4側に送風する。
ラック6a、6bは、恒温槽2内に配設され、バーンインボード3を収納し、電気的な接続を可能にすることができるバーンインラックである。ラック6a、6bは、バーンインボード3と電気的に接続するための電圧印加ユニット(図示せず)と、被試験デバイスの(近傍の)温度を検出する温度センサ(図示せず)と、を有する。ラック6a、6bは、ファン5で送風されたガスを流入するための流入部(温風A1と温風B1の入口)と、ラック6a、6bの内部を通過したガスを流出するための流出部(温風A2と温風B2の出口)と、を有する。流入部は、恒温槽内の温度分布を均一にするため、ガスがバーンインボード3の板面と平行に流入するように構成されている。ラック6aは、ラック6bと断熱板10によって仕切られた上段側のラックである。ラック6bは、ラック6aと断熱板10によって仕切られた上段側のラックである。
吸排気口8は、外気(恒温槽2内の温度よりも低いガス)を調節可能に恒温槽2内に吸気、又は恒温槽2内から排気するための通気口であり、外気と内気(恒温槽2内のガス)を遮断する機能を有する。
外気吸気口9aは、外気を吸気してラック6a内の温度を調節するための通気口であり、断熱整流板11aの先端部近傍の内側領域(温風A1の入口)に配され、外気と内気(恒温槽2内のガス)を遮断する機能を有し、送風弁13aと対応関係にある。外気吸気口9bは、外気を吸気してラック6b内の温度を調節するための通気口であり、断熱整流板11aの先端部近傍の外側領域(温風B1の入口)に配され、外気と内気(恒温槽2内のガス)を遮断する機能を有し、送風弁13bと対応関係にある。
排気口9cは、恒温槽2内のガスを排気してラック6a内の温度を調節するための通気口であり、断熱整流板11bの先端部近傍の内側領域(温風A2の出口)に配され、外気と内気(恒温槽2内のガス)を遮断する機能を有し、送風弁13cと対応関係にある。排気口9dは、恒温槽2内のガスを排気してラック6b内の温度を調節するための通気口であり、断熱整流板11bの先端部近傍の外側領域(温風B2の出口)に配され、外気と内気(恒温槽2内のガス)を遮断する機能を有し、送風弁13dと対応関係にある。
断熱板10は、ラック6aとラック6bを仕切る断熱材よりなる板状部材である。断熱板10は、ラック6a内の設定温度と、ラック6b内の設定温度が違う場合にも、設定温度の高い方の熱が設定温度の低い方に伝達しないようにしたものである。
断熱整流板11a、11bは、ラック6aとラック6bに温風を独立して循環させるための断熱材よりなる板状部材であり、ラック6a内の設定温度と、ラック6b内の設定温度が違う場合にも、設定温度の高い方の熱が設定温度の低い方に伝達しないようにしたものである。断熱整流板11aは、ラック6aの流入部側の外側領域に配されており、断熱整流板11aの内側の流入経路で温風A1が流れ、断熱整流板11aの外側の流入経路で温風B1が流れるように配置されている。断熱整流板11bは、ラック6aの流出部側の外側領域に配されており、断熱整流板11bの内側で温風A2が流れ、断熱整流板11bの外側で温風B2が流れるように配置されている。
送風弁13aは、温風A1の流量を制御するための開閉可能な弁体であり、断熱整流板11aの先端部近傍の内側領域(温風A1の入口)であって、ラック6aの外壁と断熱整流板11aの板面内側の間に配され、外気吸気口9a近傍の上流側に配される。送風弁13bは、温風B1の流量を制御するための開閉可能な弁体であり、断熱整流板11aの先端部近傍の外側領域(温風B1の入口)であって、恒温槽2の内壁と断熱整流板11aの板面外側の間に配され、外気吸気口9a近傍の上流側に配される。送風弁13cは、温風A2の流量を制御するための開閉弁であり、断熱整流板11bの先端部近傍の内側領域(温風A2の出口)であって、ラック6aの外壁と断熱整流板11aの板面内側の間に配され、排気口9c近傍の下流側に配される。送風弁13dは、温風B2の流量を制御するための開閉弁であり、断熱整流板11bの先端部近傍の外側領域(温風B2の出口)であって、恒温槽2の内壁と断熱整流板11bの板面外側の間に配され、排気口9d近傍の下流側に配される。
温度制御装置14は、ラック6a、6b内のそれぞれの温度を制御する温度コントローラである。温度制御装置14は、ラック6a、6bに備えられた温度センサ(図示せず)からの温度情報、及びラック6a、6bの使用状況(両方又は一方の使用)に基づいて、ヒータ4の加熱量と、ファン5の風力と、吸排気口8でのガスの出入りの量と、外気吸気口9a、9bでのガスの流入量と、排気口9c、9dでのガスの流出量と、送風弁13a、13b、13c、13dの開度と、を調節してラック6a、6b内のそれぞれの温度を制御する。制御動作については、後述する。
なお、実施形態1では、ラックを二つに分割しているが、二つ以上に分割して、更に各ラックを小さく構成することも可能である。また、実施形態1では、一つのラック内に6個のバーンインボードが実装されているが、6個以上に実装される構成してもよく、6個以下に実装される構成してもよい。
次に、本発明の実施形態1に係るバーンイン装置の動作について説明する。まず、恒温槽2の扉(図示せず)を開けて、ラック6a、6bのそれぞれにバーンインボード3を実装する。その後、恒温槽2の扉(図示せず)を閉じて、バーンイン装置1の電源を入れる。これにより、温度制御が行なわれる。
次に、恒温槽2内のガスの流れについて説明すると、ラック6aとラック6bの両方を使用する場合であって、設定温度がどちらも同じ場合について説明する。ファン5によって送風されたガスは、ヒータ4によって熱せられる。熱せられたガス(温風)は断熱整流板11aの先端部近傍で内側と外側に分流する。
断熱整流板11aの内側を流れた温風A1は、ラック6aの流入口に流入する。ラック6aを通過した温風A2は、断熱整流板11bの内側を流れて、ファン5により再度送風される。一方、断熱整流板11aの外側を流れた温風B1は、ラック6bの流入口に流入する。ラック6bを通過した温風B2は、断熱整流板11bの外側を流れて、ファン5により再度送風される。ここでは、温度制御装置14は、ラック6a、6bに備えられた温度センサ(図示せず)からの温度情報に基づいて、ヒータ4の加熱量と、ファン5の風力と、を調節し、送風弁13a、13b、13c、13dを全開状態(ガスの流れに対して略並行)に制御する。このような送風を繰り返すことによりラック6a、6b内の温度制御が行なわれる。
ラック6a、6b内の雰囲気温度が設定温度より高くなった場合は、温度制御装置14は、高くなった方のラック側の外気吸気口9a又は9bを適度に開いて外気を取り入れ、かつ、当該ラック側の排気口9c又は9dも開いて熱風A2又は温風B2の一部を排気して温度を下げ、当該ラック内の雰囲気温度が設定温度になるように制御を行う。
逆に、ラック6a、6b内の雰囲気温度が設定温度より低くなった場合は、温度制御装置14は、低くなった方のラック側の外気吸気口9a又は9bを閉じて外気を遮断し、かつ、当該ラック側の排気口9c又は9dも閉じて熱風A2又は温風B2の温度が下がらないようにして、当該ラック内の雰囲気温度が設定温度になるように制御を行う。
ラック6aと6bの設定温度が異なる場合は、温度制御装置14は、外気吸気口9a、9bと排気口9c、9dを各ラック毎に独立して調整を行い、各々の温度制御を行う。
一方のラックのみしか使用しない場合は、温度制御装置14は、使用する側のラック(例えば、ラック6aの場合)に対応する送風弁(送風弁13a、13c)を全開状態にし、使用しない側のラック(例えば、ラック6b)に対応する送風弁(送風弁13b、13d)を全閉状態(ガスの流れに対して略垂直)にして、使用する側のラック(ラック6a)のみの温度制御を実施する。使用しない側のラック(ラック6b)の外気吸気口(外気吸気口9b)と排気口(排気口9d)については、全開状態にして外気を取り入れて周囲温度と同等にしておく。これにより、使用しない側のラック(ラック6b)について、ババーンインボード3の交換が可能となる。
半導体デバイスを実装した別のロットをバーンイン試験を開始する場合は、使用していないラック(例えば、ラック6b)にバーンインボード3を実装し、使用していないラックに対応する外気吸気口(外気吸気口9b)と排気口(排気口9d)を全閉状態にし、対応する送風弁(送風弁13b、13d)を全開にして温度制御を開始する。
種類の異なる少ないロットごとの半導体デバイスについて、条件(例えば、時間)の異なるバーンイン試験を実施する場合は、一方のラック(例えば、ラック6a)で、バーンイン試験を実施している間に、他方のラック(ラック6b)内のバーンインボード3を新しいものに交換し、他方のラック(ラック6b)についてバーンイン試験を開始する。そして、一方のラック(ラック6a)についてのバーンイン試験が終了すると、他方のラック(ラック6b)についてバーンイン試験を実施したまま、一方のラック(ラック6a)内のバーンインボード3を新しいものに交換し、一方のラック(ラック6b)についてバーンイン試験を開始する。このような操作を交互に行えば、種類の異なる少ないロットごとの半導体デバイスのバーンイン試験を並行して行うことができる。
また、ラック6a又は6bの一方のみでは実装しきれない多いロットの半導体デバイスについてバーンイン試験を行う場合は、両方のラック6a、6bにバーンインボード3を実装してバーンインを実施する。
実施形態1によれば、ラックが小さく分割され、各々に温度制御が可能なため、半導体デバイスの数量に依存せず、効率良くバーンインを実施することが可能となる。
また、実施形態1によれば、従来技術に対して、外気吸気口9a、9b、排気口9c、9d、断熱板10、断熱整流板11a、11b、送風弁13a〜13dを追加したものであり、大きくエリアを占有する追加部材はない。よって、既存のバーンイン装置を改造することが可能であり、安価に対応が可能となる。
1、101 バーンイン装置
2、102 恒温槽
3、103 バーンインボード
4、104 ヒータ
5、105 ファン
6a、6b、106 ラック
8 吸排気口
9a、9b 外気吸気口
9c、9d 排気口
10 断熱板
11a、11b 断熱整流板
13a、13b、13c、13d 送風弁
14 温度制御装置
2、102 恒温槽
3、103 バーンインボード
4、104 ヒータ
5、105 ファン
6a、6b、106 ラック
8 吸排気口
9a、9b 外気吸気口
9c、9d 排気口
10 断熱板
11a、11b 断熱整流板
13a、13b、13c、13d 送風弁
14 温度制御装置
Claims (6)
- 1つの恒温槽と、
前記恒温槽内に配設されるとともに、断熱部材で複数の部屋に区切られ、当該部屋ごとにガスの流入部及び流出部を有するラックと、
前記恒温槽内に配設されるとともに、ガスを循環させる1つのファンと、
前記恒温槽内に配設されるとともに、循環するガスを加熱する1つのヒータと、
前記部屋ごとに対応するとともに、循環するガスの流量を制御する複数の弁体と、
前記弁体に対応するとともに、外気を調節可能に吸排気するための吸排気口と、
を備え、少なくとも前記弁体と前記吸排気口の制御により、前記ラック内の部屋ごとに温度制御が行えるように構成したことを特徴とするバーンイン装置。 - 恒温槽と、
半導体デバイスを実装する複数のバーンインボードと、
前記恒温槽内に配設されるとともに、1又は複数の前記バーンインボードを収納し、ガスを流入するための流入部を有し、内部を通過したガスを流出するための流出部を有する複数のラックと、
隣り合う一の前記ラックと他の前記ラックの間に介在するとともに、断熱材よりなる断熱板と、
前記ラックの流入部側の流入経路ごとに仕切るとともに、断熱材よりなる1又は複数の第1の断熱整流板と、
前記ラックの流出部側の流出経路ごとに仕切るとともに、断熱材よりなる1又は複数の第2の断熱整流板と、
前記第1の断熱整流板の先端部と前記第2の断熱整流板の先端部の間に配されるとともに、前記恒温槽内のガスを循環させるファンと、
前記第1の断熱整流板の先端部と前記第2の断熱整流板の先端部の間に配されるとともに、前記恒温槽内を循環するガスを加熱するヒータと、
前記ラックの流入部側の流入経路ごとに配されるとともに、ガスの流量を制御する複数の第1の弁体と、
前記ラックの流出部側の流出経路ごとに配されるとともに、ガスの流量を制御する複数の第2の弁体と、
を備えることを特徴とするバーンイン装置。 - 前記第1の弁体の近傍であって前記ラックの流入部側の流入経路ごとに配されるとともに、外気を調節可能に吸気するための複数の吸気口と、
前記第2の弁体の近傍であって前記ラックの流出部側の流出経路ごとに配されるとともに、前記恒温槽内のガスを調節可能に排気するための複数の排気口と、
を備えることを特徴とする請求項2記載のバーンイン装置。 - 前記ファンの近傍に配されるとともに、調節可能に外気を吸気、又は前記恒温槽内のガスを排気するための複数の外気吸排気口を備えることを特徴とする請求項2又は3記載のバーンイン装置。
- 前記ラックごとに備えられた温度センサと、
前記温度センサごとの温度情報、及び前記ラックごとの使用状況に基づいて、少なくとも、前記ヒータの加熱量、前記ファンの風力、前記吸気口ごとのガスの流入量、前記排気口ごとのガスの流出量、前記第1の弁体ごとの開度、及び前記第2の弁体ごとの開度のいずれかを制御する温度制御装置と、
を備えることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一に記載のバーンイン装置。 - 前記ラックの流入部は、ガスが前記バーンインボードの板面と平行に流入するように構成されることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか一に記載のバーンイン装置。
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- 2004-03-12 JP JP2004071552A patent/JP2005257564A/ja active Pending
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