JP2006145396A - バーンイン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 動作することによって発熱する複数の被試験体の温度のばらつきを抑制することによって試験条件を揃え、バーンイン試験およびエージング試験の信頼性を向上させることができるバーンイン装置を提供する。
【解決手段】 保持手段４に保持される各半導体レーザ素子２の放熱部５８は、ヒートシンク５に接触するので、各半導体レーザ素子２が動作することによって発生する熱は、ヒートシンク５に伝達される。ヒートパイプ６は、保持手段４によって保持される各半導体レーザ素子２の配列方向に沿ってヒートシンク５に設けられ、ヒートシンク５に熱を伝達し、かつヒートシンク５から熱が伝達されるので、各半導体レーザ素子２の配列方向に沿ってヒートシンク５の温度のばらつきを抑制することができ、これによって各半導体レーザ素子２の温度のばらつきを抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置などの被試験体のバーンイン試験工程およびエージング試験工程などに用いられるバーンイン装置に関する。

従来の技術では、１つの恒温槽の収容空間に複数の半導体レーザを高密度に収容して、収容空間を予め定める温度に保持し、半導体レーザ素子を駆動して、動作不良となる半導体レーザ素子を検出している（たとえば特許文献１参照）。

実開平７−２９３３号公報

従来の技術では、収容空間に収容される複数の半導体レーザ素子の温度が均一化されないので、各半導体レーザ素子の試験条件がそれぞれ異なってしまうという問題がある。このため実用的には、複数の半導体レーザ素子の温度を均一化するために、複数の半導体レーザ素子に接触するように金属製のヒートシンクが設けられる。しかしながらヒートシンクを設けても、各半導体レーザ素子の熱の伝達が不十分であるため、複数の半導体レーザ素子の温度にばらつきが生じてしまうという問題がある。特に、動作不良の半導体レーザ素子の温度は、正常に動作する半導体レーザ素子の温度よりも低くなるので、このような動作不良の半導体レーザ素子がある場合、同じヒートシンクに接触する半導体レーザ素子における温度のばらつきが大きくなってしまうという問題がある。

本発明の目的は、動作することによって発熱する複数の被試験体の温度のばらつきを抑制することによって試験条件を揃え、バーンイン試験およびエージング試験の信頼性を向上させることができるバーンイン装置を提供することである。

本発明は、発熱部を有し、動作することによって発熱部が発熱する複数の被試験体を、収容可能な収容空間を有する恒温槽と、
収容空間に設けられ、複数の被試験体を保持可能な保持手段と、
保持手段に保持される各被試験体に、各被試験体を動作させるための動作信号を与え、動作信号が与えられた各試験体の出力を検出して、検出した結果を動作状態として出力する動作状態検出手段と、
収容空間に設けられ、保持手段に保持される各被試験体の発熱部に接触するヒートシンクと、
保持手段によって保持される各被試験体の配列方向に沿ってヒートシンクに設けられ、ヒートシンクの熱を伝達するヒートパイプとを含むことを特徴とするバーンイン装置である。

また本発明は、前記保持手段は、互いに離反して複数設けられ、
前記ヒートシンクは、各保持手段に対応して複数設けられ、各ヒートシンクは、ヒートパイプを介して相互に接続されることを特徴とする。

また本発明は、前記ヒートパイプは、金属粉末を含む液体を介してヒートシンクに接続されることを特徴とする。

また本発明は、前記保持手段は、被試験体の放熱部をヒートシンク上で弾発的に押圧する押圧部を有することを特徴とする。

また本発明は、ヒートパイプの温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段の検出結果に基づいて、保持手段に保持される複数の被試験体の温度が、予め定める温度範囲内の温度となるように収容空間における雰囲気の温度を保持する温度保持手段とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、恒温槽の収容空間に収容される複数の被試験体に、動作状態出力手段によって動作信号を与えると、被試験体のうち正常なものが動作する。動作状態出力手段は、動作信号が与えられた各被試験体の出力を検出して、検出した結果、すなわち正常に動作しているのか、あるいは動作不良となっているのかを表す動作状態を出力するので、この出力を取得することによって、初期不良となる被試験体および長期にわたって使用することによって動作不良となるおそれのある被試験体などを判別する、いわゆるバーンイン試験およびエージング試験などを実施することができる。

保持手段に保持される各被試験体の発熱部は、ヒートシンクに接触するので、各被試験体が動作することによって発生する熱は、ヒートシンクに伝達される。ヒートパイプは、保持手段によって保持される各被試験体の配列方向に沿ってヒートシンクに設けられ、ヒートシンクに熱を伝達し、かつヒートシンクから熱が伝達されるので、各被試験体の配列方向に沿ってヒートシンクの温度のばらつきを抑制することができ、これによって各被試験体の温度のばらつきを抑制することができる。

特に、複数の被試験体のうち、動作不良となる被試験体がある場合、この被試験体の温度は、正常に動作する被試験体の温度よりも低くなり、動作不良となる被試験体が接触するヒートシンクの温度が、正常に動作する被試験体が当接するヒートシンクの温度よりも低くなる。これによって動作不良となる被試験体の周りの被試験体の温度が低下してしまうが、ヒートシンクに比べて熱伝達率の高いヒートパイプによって、ヒートシンクの熱が移動することによって、各被試験体の温度のばらつきを可及的に抑制して、各被試験体の温度を可及的に均一化することができる。

このように、各被試験体の温度を均一化することによって、各被試験体の試験条件を均一化することができ、バーンイン試験およびエージング試験の信頼性を向上させることができる。

また本発明によれば、保持手段は、複数設けられる。各保持手段は、互いに離反し、たとえば空気を介在させて、相互に熱が伝わりにくい状態にして、設けられる。ヒートシンクは、各保持手段に対応して、複数設けられる。このためヒートシンクは、相互に離反している。

各ヒートシンクは、ヒートパイプを介して相互に接続されるので、各ヒートシンクの熱は、ヒートパイプを介して他のヒートシンクに伝達される。これによって、各保持手段において、動作する被試験体の数が異なる場合であっても、動作する被試験体の多い保持手段におけるヒートシンクと、動作する被試験体の少ない保持手段におけるヒートシンクとの温度のばらつきを抑制することができ、各保持手段に保持される被試験体の温度のばらつきを可及的抑制することができる。

また本発明によれば、前記ヒートパイプは、ヒートシンクに金属粉末を含む液体を介して接続される。ヒートパイプとヒートシンクとの間に気体が介在されると、熱抵抗となってしまいヒートパイプとヒートシンクとにおける熱の移動を妨げてしまうが、ヒートパイプとヒートシンクとの間に金属粉末を含む液体を介在させることによって、ヒートシンクとヒートパイプとの間における熱の伝達が円滑に行われる。各被試験体の温度のばらつきをさらに抑制することができる。金属粉末は、たとえば銅から成る。

また本発明によれば、押圧部によって前記被試験体の放熱部をヒートシンク上で弾発的に押圧するので、被試験体に与える負荷が大きくなり過ぎることを防止しつつ、放熱部をヒートシンクに確実に接触させることができる。

また本発明によれば、温度検出手段によってヒートパイプの温度を検出し、温度保持手段は、この検出結果に基づいて、保持手段に保持される複数の被試験体の温度が、予め定める温度範囲内の温度となるように収容空間における雰囲気の温度を調整する。ヒートパイプの温度は、被試験体の温度の変化に対して敏感に反応して変化し、ヒートパイプの温度は、複数の被試験体の温度を表す基準となる。各試験体の熱は、ヒートシンクを介してヒートパイプに伝達されるので、各被試験体の温度を直接測定しなくても、ヒートパイプの温度を測定することによって、被試験体の温度を測定することができる。ヒートパイプの温度を検出した検出結果に基づいて、温度保持手段が、収容空間における雰囲気の温度を調整することによって、簡単な構成で、保持手段に保持される複数の被試験体の温度が、予め定める温度範囲内の温度に保持することができる。

図１は、本発明の実施の一形態のバーンイン装置１の構成を模式的に示す正面図である。図１では、収容空間１３を恒温槽３の外部の空間に開放した状態を示す。図２は、図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見たバーンイン装置１の構成を模式的に示す断面図である。図３は、図２において収容空間１３を外部の空間から閉鎖し試験状態としたバーンイン装置１の構成を模式的に示す断面図である。図４は、バーンイン装置１の電気的構成を示す機能ブロック図である。

バーンイン装置１は、被試験体のバーンイン試験およびエージング試験に用いられる。バーンイン試験では、バーンイン装置１によって、被試験体を、その使用前に一定の期間動作させ、初期不良となるおそれのあるものを検出する。またエージング試験では、バーンイン装置１によって、常温よりも高い温度である予め定める温度環境下において、被試験体を動作させ、ストレスを与えたときの被試験体の状態を検出することによって、被試験体を長期にわたって使用する場合における信頼性を検出する。本実施の形態において被試験体は、半導体レーザ素子２である。半導体レーザ素子２は、発熱する発熱部を含む。図１〜図３では、半導体レーザ素子２も実線で示している。

バーンイン装置１は、恒温槽３と、第1および第２保持手段４ａ，４ｂと、第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂと、ヒートパイプ６と、入力手段７と、動作状態検出手段８と、温度調整手段９とを含む。

恒温槽３は、収容容器であって、恒温槽本体１１と、恒温槽蓋体１２とを含み、複数の半導体レーザ素子２を収容可能な予め定める収容空間１３を有する。以後、予め定める収容空間１３を単に収容空間１３と記載する。恒温槽本体１１は、略有底筒形状の内周面を有する。恒温槽本体１１の開口部１４は、略矩形状に形成される。恒温槽蓋体１２は、収容空間１３を恒温槽３の外部の空間に開放可能、かつ収容空間１３を恒温槽３の外部の空間から閉鎖可能に、恒温槽本体１１に設けられる。図２に示すように、収容空間１３が恒温槽３の外部の空間に開放された状態を開放状態とし、図３に示すように、収容空間１３が恒温槽３の外部空間から閉鎖された状態を閉鎖状態とする。恒温槽３は、ステンレスおよび鉄などの金属材料によって形成される。

恒温槽蓋体１２は、矩形板形状を有し、閉鎖状態で収容空間１３に臨む面は、平面に形成される。恒温槽蓋体１２は、その一端部１５が第１ヒンジ部１６によって恒温槽本体１１の開口部１４の一端部１７に連結される。恒温槽蓋体１２は、第１ヒンジ部１６の軸線Ｌ１まわりに角変位可能であり、前記閉鎖状態では、開口部１４に当接して恒温槽本体１１の開口を塞ぐ。閉鎖状態から軸線Ｌ１まわりに図２に示す矢符Ｆ１向きに恒温槽蓋体１２を角変位させると、恒温槽本体１１の内周面が露出する。恒温槽３の収容空間１３は、恒温槽３の内周面によって囲まれた領域であり、前記閉鎖状態で、略直方体形状である。

閉鎖状態において、収容空間１３に臨み、前記軸線Ｌ１の延びる方向に平行な第１方向Ａ１（図１の左右方向）における恒温槽３の内周面間の寸法をＷ１とし、第１方向Ａ１に垂直であり、閉鎖状態における恒温槽蓋体１２の収容空間１３に臨む面に平行な第２方向Ａ２（図１の上下方向）に沿う恒温槽１２の内周面間の寸法をＷ２とし、第１方向Ａ１および第２方向Ａ２に垂直な第３方向Ａ３（図１の紙面に垂直な方向）に沿う方向の恒温槽１２の内周面間の寸法Ｗ３とすると、前記Ｗ１は、たとえば２００ｍｍ〜５００ｍｍに選ばれ、Ｗ２は、たとえば１００ｍｍ〜３００ｍｍに選ばれ、Ｗ３は、たとえば２５ｍｍ〜８０ｍｍに選ばれる。本実施の形態では、たとえばＷ１＝３５０ｍｍ、Ｗ２＝１７０ｍｍおよびＷ３＝５０ｍｍに選ばれる。

第１および第２保持手段４ａ，４ｂは、恒温槽３によって形成される前記収容空間１３に収容される。第１および第２保持手段４ａ，４ｂは、複数の半導体レーザ素子２を着脱自在に保持することができる。第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂは、収容空間に設けられ、第１ヒートシンク５ａは、第１保持手段４ａに保持される各半導体レーザ素子２の放熱部に接触し、第２ヒートシンク５ｂは、第２保持手段４ｂに保持される各半導体レーザ素子２の放熱部に接触する。ヒートパイプ６は、第１および第２保持手段４ａ，４ｂによって保持される各半導体レーザ素子２の配列方向に沿って第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂに設けられ、第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂの熱を伝達する。保持手段４、第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂおよびヒートパイプ６の詳細な説明については、後述する。

入力手段７は、バーンイン装置１に与える動作指令を表す指令情報を入力するインタフェースである。入力した指令情報は、動作状態検出手段８および後述する温度保持手段２２に与えられる。これによってバーンイン装置１が動作して、試験を行うことができる。入力手段７には、たとえばコンピュータによって実現される情報処理装置が着脱自在に接続され、この情報処理装置から指令情報が与えられる。指令情報には、バーンイン装置１による試験を開始するための開始指令を表す開始情報、バーンイン装置１による試験を終了するための終了指令を表す終了情報および半導体レーザ素子２を駆動する条件を表す駆動条件情報を含む。

温度調整手段９は、温度検出手段２１および温度保持手段２２を含む。温度検出手段２１は、熱電対を含んで実現され、後述するヒートパイプ６の温度を検出する。温度保持手段２２は、温度検出手段２１の検出結果に基づいて、恒温槽３の収容空間１３の雰囲気の温度を調整して、保持手段４によって保持される半導体レーザ素子２の温度を予め定める温度範囲内の温度に保持する。温度保持手段２２は、入力手段７から開始情報が与えられると、動作し、また入力手段７から終了指令が与えられると、動作を停止する。

動作状態検出手段８は、入力手段７から与えられる駆動条件情報に基づいて、保持手段４に保持される各半導体レーザ素子２を動作させるための動作信号を与え、動作信号が与えられた各半導体レーザ素子２の出力を検出して、検出した結果を動作状態として出力する。動作状態検出手段８は、半導体レーザ素子２に駆動信号を与える駆動部２３と、半導体レーザ素子２から発せられる光を受けることによって半導体レーザ素子の出力を検出する受光部２４と、半導体レーザ素子２の動作状態を表す所定の信号を出力する出力部２５とを含む。

本実施の形態において、半導体レーザ素子２のエージング試験は、予め定める温度環境下において、光量が一定となるように半導体レーザ素子２を駆動したときの、半導体レーザ素子２の駆動電流の変化を評価することによって行なわれる。このような試験を、ＡＰＣ（Automatic Power Control）試験とよぶ。前記予め定める温度は、常温である恒温槽３の周囲の気温よりも高く、たとえば５０℃以上８０℃未満に選ばれる。このような常温よりも高い温度にすることによって、半導体レーザ素子２の劣化を早めることができ、長期にわたって半導体レーザ素子２を使用したときの、経年変化の特性を推定することができる。

受光部２４は、保持手段４保持される各半導体レーザ素子２にそれぞれ対応して設けられ、駆動される各半導体レーザ素子２が出力する光量を受光し、光量に応じた電気信号を出力する複数の受光素子２６を含む。受光素子２６は、たとえばインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）フォトダイオードなどのフォトダイオードによって実現される。前記ＩｎＧａＡｓフォトダイオードは、配置される雰囲気の温度が変化しても暗電流の変化が小さいので、半導体レーザ素子２と同じ恒温槽３に収容しても、半導体レーザ素子２の光量を正確に検出することができる。装着部２７には、受光部コネクタ２９が設けられる。各受光素子２６は、受光部コネクタ２９と装着部２７に設けられる配線を介して接続される。受光部コネクタ２９には、ハーネスが着脱可能に接続され、各受光素子２６は、受光部コネクタ２９およびハーネスを介して駆動部２３および出力部２５に接続される。

駆動部２３は、保持手段４に保持される各半導体レーザ素子２に駆動電流を与える。具体的には駆動部２３は、各受光素子２６によって検出した各半導体レーザ素子２の光量に基づいて、この光量が一定となるように各半導体レーザ素子２に与える駆動電流を調整して、各半導体レーザ素子２に駆動電流を与える。また駆動部２３は、前記半導体レーザ素子２の駆動電流を表す信号を、出力部２５に与える。本実施の形態において、半導体レーザ素子２の動作状態を表す情報とは、前記ＡＰＣ試験における半導体レーザ素子２の駆動電流を表す信号である。

出力部２５は、コネクタを含んで実現される。出力部２５は、各半導体レーザ素子２の駆動電流を表す信号を出力する駆動電流出力端子を含む。動作不良である半導体レーザ素子２においては、駆動電流が予め定めるしきい値よりも大きくなる。これによって、半導体レーザ素子２が動作不良であるか否かを判定することができる。

恒温槽蓋体１２は、受光部２４の複数の受光素子２６を着脱自在に装着する装着部２７を有する。受光部２４の複数の受光素子２６は、装着部２７によって恒温槽蓋体１２に着脱自在に装着される。装着部２７は、恒温槽蓋体１２からわずかに離間した状態で、ねじ部材２８によって恒温槽蓋体１２に着脱自在に固定される。受光部２４の各受光素子２６は、閉鎖状態で、前記保持手段４に保持される各半導体レーザ素子２に対向する。

恒温槽蓋体１２の遊端部３１には、係合部３２が形成され、恒温槽本体１１には閉鎖状態で、前記係合部３２に係合して、恒温槽蓋体１２を係止する係止部３３が設けられ、閉鎖状態において、係止部３３によって前記係合部３２を係合して係止することによって、恒温槽本体１１と恒温槽蓋体１２とを密着させて、収容空間１３の気密性を向上させることができ、また半導体レーザ素子２の試験中に収容空間１３が恒温槽３の外部の空間に開放されることが防止される。収容空間１３には、予め定める気体が存在する。本実施の形態において、予め定める気体は、空気である。

第１および第２保持手段４ａ，４ｂは、複数の半導体レーザ素子２を恒温槽本体１１の第１方向Ａ１の一端部３ａ寄りの領域から他端部３ｂ寄りの領域にわたって並べて保持する。第1および第２保持手段４ａ，４ｂは、第２方向Ａ２に予め定める距離Ｔ２離間して２つ設けられる。前記予め定める距離Ｔ２は、空気を介在させて、第1および第２保持手段４ａ，４ｂの熱が相互に伝わりにくい状態となるように選ばれ、たとえば５ｃｍ〜２０ｃｍに選ばれる。以後、第1および第２保持手段４ａ，４ｂを総称する場合には、単に保持手段４と記載する場合がある。第1および第２保持手段４ａ，４ｂは、同じ構成である。

各保持手段４は、複数の導体体レーザ素子２を、第１方向Ａ１に沿って１列に並べて保持する。各保持手段４は、それぞれ２０個の半導体レーザ素子２を保持可能である。保持手段４は、半導体レーザ素子２を、その出射端面が恒温槽蓋体１２に設けられる受光部２４の受光素子２６に臨むように保持する。各保持手段４は、並列に設けられる。閉鎖状態では、各受光素子２６の受光部２４と、この受光部２４に対応する半導体レーザ素子２とがわずかな間隙Ｔ１をあけて、それぞれ対向する。前記間隙Ｔ１は、たとえば０．２ｍｍ〜３．０ｍｍに選ばれる。

本発明の他の実施の形態において、保持手段４が保持する半導体レーザ素子２の数は２０個に限らず、保持手段４は、たとえば１０個〜１００個程度の半導体レーザ素子２を保持可能であってもよい。

図５は、保持手段４、ヒートシンク５およびヒートパイプを拡大して示す平面図であり、図６は、図３の領域ＶＩを拡大して示す断面図であり、図７は、図２の領域ＶＩＩを拡大して示す断面図である。図８は、複数の半導体レーザ素子２をフレーム３４に接続された状態で示す平面図である。図９は、フレーム３４に接続される複数の半導体レーザ素子２のうち1つの半導体レーザ素子２を拡大して示す図である。図５〜図７では、半導体レーザ素子２も実線で示している。

保持手段４は、恒温槽本体１１に固定されるベース部４１と、ベース部４１に、角変位可能に設けられる可動部４２とを有する。可動部４２は、ベース部４１に第２ヒンジ部４３を介して連結される。可動部４２は、ベース部４１の基端部４４寄りで、ベース部４１に連結される。第２ヒンジ部４３は、第１連結片４５と、第２連結片４６と、第１連結片４５および第２連結片４６が角変位可能に連結される軸部４７とを含む。軸部４７の軸線Ｌ２まわりに、第１連結片４５および第２連結片４６を相対的に角変位させることができる。第１連結片４５は、可動部４２に接続され、第２連結片４６は、ベース部４１に固定される。これによって、可動部４２は、前記軸線Ｌ２まわりに角変位することができる。前記軸線Ｌ２は、第1方向Ａ１に平行に延びる。

保持手段４は、ベース部４１と可動部４２との間で、複数の半導体レーザ素子２を挟持することによって、複数の半導体レーザ素子２を保持する。可動部４２には、可動部４２とベース部４１との間で、複数の半導体レーザ素子２を挟持させたときに、可動部４２とベース部との相対的な変位を防止する変位阻止部４８が設けられる。変位阻止部４８は、可動部４２の長手方向、すなわち第１方向Ａ１の両端部４８にそれぞれ設けられる。変位阻止部４８は、雄ねじが形成される雄ねじ形成部５１と、雄ねじ形成部５１を、この雄ねじ形成部５１の軸線まわりに回転するための、つまみ部５２とを含む。つまみ部５２は、雄ねじ形成部５１の軸線まわりに回転可能に可動部４２に支持される。可動部４２には、前記雄ねじ形成部５１が羅合する雌ねじ部５３が形成される。可動部４２とベース部４１との間で、複数の半導体レーザ素子２を挟持させ、つまみ部５２を操作して、雄ねじ形成部５１を雌ねじ部５４に羅着することによって、可動部４２とベース部との相対的な変位が防止される。

可動部４２とベース部４１とを相対的に角変位させて、可動部４２とベース部４１との間に、半導体レーザ素子２を保持可能な状態を保持状態とし、可動部４２とベース部４１との間に保持される半導体レーザ素子２を離脱可能な状態を展開状態とする。ベース部４１は、保持状態において可動部４２に対向する第１保持面５４を有する。可動部４２は、保持状態においてベース部４１に対向する第２保持面５５を有する。保持状態で、半導体レーザ素子２は、第１および第２保持面５４，５５の間で保持される。第１および第２保持面５４，５５は、平面である。第１保持面５４は、第２方向Ａ２に垂直である。

複数の半導体レーザ素子２は、フレーム３４に接続された状態で、保持手段４に保持される。フレーム３４は、アルミニウムなどの導電性材料によって形成される。複数の半導体レーザ素子２をフレーム３４に接続された状態で、保持手段４に保持させることによって、半導体レーザ素子２を１つ１つ保持手段４に保持させる場合と比較して、容易に複数の半導体レーザ素子２を保持手段４に保持させ、また保持手段４から離脱させることができ、試験される半導体レーザ素子２の交換の時間を短くして、試験効率を向上させることができる。

フレーム３４は、複数の半導体レーザ素子２の出射端面が、同じ方向に臨むように、複数の半導体レーザ素子２に連結される。フレーム３４は、半導体レーザ素子２の阻止端子部５７の遊端部に接続され、半導体レーザ素子２の配列方向に沿って延びるフレーム基部３５と、フレーム基部３５から半導体レーザ素子２が接続される側に突出して、半導体レーザ素子２の素子本体５６の側方まで延びるフレーム突部３６とを有する。フレーム突部３６は、半導体レーザ素子２の放熱部５８と相互に接続される。

半導体レーザ素子２は、素子本体５６と、素子端子部５７とを有する。素子本体５６は、半導体レーザチップ、および放熱部５８を含む。放熱部５８は、発熱部である。放熱部５８は、半導体レーザチップにおいて発生する熱を放射する機能を有する。素子端子部５７は、素子本体５６から突出し、半導体レーザ素子２を駆動する電流を供給するためのプラス（＋）端子５７ａと、グランド端子５７ｂとを有する。半導体レーザ素子２は、たとえばＣＤ（Compact Disk）用またはＤＶＤ（Digital Versatile Disk）用の半導体レーザチップを含む。前記半導体レーザチップは、単波長または２つの波長の光を出力する構成であってもよい。

グランド端子５７ｂは、放熱部５８およびフレーム３４と連結される。フレーム３４には、位置決め孔５９が形成され、この位置決め孔５９を、後述する保持手段４の突部１１９に嵌合させることによって、保持手段４における半導体レーザ素子２の位置決めを行うことができる。前記放熱部５８は、放熱面６１を有し、放熱面６１は平面に形成される。素子端部５７の各端子は、放熱面６１よりも素子本体５６の中央寄りに退避して形成され、放熱面６１と平行に延びる。

ベース部４１は、合成樹脂などの熱絶縁材料によって形成されるベース部本体６２と、保持状態で、半導体レーザ素子２の素子端子部５７が接触する接続端子部６３と、導電性材料から成る配線が形成されるベース基板６３と、コネクタ部６６とを含む。接続端子部６３は、保持手段４によって保持することができる複数の半導体レーザ素子２のプラス端子５７ａおよびグランド端子５７ｂに個別に接触する端子片６５を有する。各端子片６５は、導電性材料によって形成される。各端子片６５は、ベース部４１の第１保持面５４からわずかに突出するように設けられる。各端子片６５は、前記ベース基板６４に形成される配線を介して、コネクタ部６６に接続される。コネクタ部６６には、ハーネスが着脱可能に接続される。ハーネスは、駆動部２３に接続され、駆動部２３から、ハーネス、コネクタ部６６、基板に形成される配線および端子片６５を介して、半導体レーザ素子２に駆動電流が与えられる。

第１ヒートシンク５ａは、第１保持手段４に設けられ、第２ヒートシンク５ｂは、第１保持手段４に設けられる。第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂは、同様の構成である。第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂを総称する場合、単にヒートシンク５と記載する場合がある。

ヒートシンク５は、ベース部４１の遊端部、すなわち第３方向Ａ３の他端部６７に設けられる。ヒートシンク５は、ベース部本体６２に金属製の第２ねじ部材７１によって着脱可能に固定される。ヒートシンク５は、アルミニウムによって形成される。ヒートシンク５は、保持手段４に保持される各半導体レーザ素子２の放熱部５８が、保持状態で接触する接触面７２を有する。接触面７２は、平面であり、第２方向に垂直である。ヒートシンク５は、接触面７２が、第１保持面５４よりも第２方向一方側にわずかに退避するように設けられる。前記半導体レーザ素子２の素子端子部５７は、放熱部５８の放熱面６１よりも、素子本体５６の中央寄りに設けられる。前記ヒートシンク５の接触面７２の第１保持面５４から第２方向一方への退避量は、接触面７２に半導体レーザ素子２の放熱部５８が接触した状態で、端子片６５が、第１保持面５４に接触するように選ばれる。ヒートシンク５は、表面積が可及的大きくなり、かつ熱容量が可及的小さくなるように形成される。

ヒートシンク５には、ヒートパイプ６が設けられる。ヒートシンク５は、ヒートパイプ６を保持するヒートパイプ保持部７３を有する。ヒートパイプ保持部７３は、ヒートパイプ６の直径よりもわずかに大きな内径を有する貫通孔７４を有する。貫通孔７４は、ヒートシンク５の長手方向に沿って、すなわちヒートパイプ保持部７３に保持される半導体レーザ素子２の配列方向に沿って延びる。

ヒートパイプ６は、棒形状を有し、円筒形状を有する円筒部７５および円筒部の両端部の開口を閉鎖する閉鎖部７６を有するケース体７７と、ケース体７７の内周面８０に沿って、ケース体７７の両端部７７ａ，７７ｂ間にわたって、ケース体７７に外囲される空間に設けられるウィック材７８と、熱媒体とを含む。ヒートパイプ６は、いわゆるウィック式ヒートパイプである。ヒートパイプ６は、ヒートシンク５と比較して、熱伝導率が数倍から数十倍程度高い。ウィック材７８は、ケース体７７の両端部７７ａ，７７ｂ間にわたって延び、金属から成る複数の金属線材を含む。金属線材は、数十本〜数百本設けられる。ウィック材７８は、ヒートパイプばね部材７９によってケース体７７の内周面８０に向かって押圧される。これによってケース体７７の内部空間の中央部には、予め定める空間が形成される。ケース体７７の内部空間は、減圧されている。ケース体７７の内部空間において、熱媒体が移動し、蒸発潜熱の教授によって、ヒートパイプ６の延びる方向において熱移動が行われる。ヒートパイプ６の直径は、たとえば４ｍｍ〜６ｍｍに選ばれる。前記ケース体７７は、銅材料から成る。本発明の他の実施の形態において、ケース体７７は、たとえばアルミニウムおよびステンレス鋼によって形成されてもよい。また熱媒体は、水である。本発明の他の実施の形態において、熱媒体は、ナフタリン、ダウサム―Ａ、メタノール、アンモニア、アセトン、およびフロン―１２などであってもよい。

ヒートパイプ６は、各ヒートシンク５の貫通孔７４に挿通されて、ヒートシンク５に保持される。したがって、ヒートパイプ６は、接触面７２に平行に延び、ヒートシンク５に保持される部分では、保持手段４に保持される半導体レーザ素子２の配列方向に平行に延びる。ヒートパイプ５は、各ヒートシンク５を熱的に接続する。ヒートパイプ６は、各ヒートシンク５の熱を伝達する。第1および第２保持手段４ａ，４ｂは、互いに離反し、空気を介在させて、相互に熱が伝わりにくい状態にして、設けられる。したがって第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂは、相互に離反しているが、各ヒートシンク５は、ヒートパイプ６を介して相互に接続されるので、各ヒートシンク５の熱は、ヒートパイプ６を介して他のヒートシンク５に伝達され、各保持手段４において、動作する半導体レーザ素子２の数が異なる場合であっても、動作する半導体レーザ素子２の多い保持手段４におけるヒートシンク５と、動作する半導体レーザ素子２の少ない保持手段４におけるヒートシンク５との温度のばらつきを抑制することができ、各保持手段４に保持される半導体レーザ素子２の温度のばらつきを可及的抑制することができる。

ヒートパイプ６は、各ヒートシンク５の第１方向Ａ１の端部８１，８２からそれぞれ突出し、各ヒートシンク５の第１方向Ａ１の他端部８２から突出する部分が、円弧状に連なって形成される。したがって、ヒートパイプ６は、略コ字状に折り曲げられた状態で、各ヒートシンク５に接続される。

ヒートパイプ６とヒートシンク５との間、具体的にはヒートパイプ６のケース体７７の外周面と、ヒートシンク５の挿通孔７４に臨む内周面との間には、金属粉末を含む流体が介在される。前記流体は、シリコングリスによって実現される。ヒートパイプ６とヒートシンク５との間に空気が介在されると、熱抵抗となってしまいヒートパイプ６とヒートシンク５とにおける熱の移動を妨げてしまうが、ヒートパイプ６とヒートシンク５との間に金属粉末を含むシリコングリス８３を介在させることによって、ヒートシンク５とヒートパイプ６との間における熱の伝達が円滑に行われ、各半導体レーザ素子２の温度のばらつきをさらに抑制することができる
可動部４２には、第１押圧部８５、第１弾発付勢手段８６、第２押圧部８７および第２弾発付勢手段８８が設けられる。

第１押圧部８５は、第１弾発付勢手段８６によって、弾発的に付勢される。第１弾発付勢手段８６は、第1ばね部材９１と、第1ばね部材９１を支持する第１ばね支持部９２とを含む。第1ばね部材９１、第１ばね支持部９２、および第１押圧部８５は、押圧ねじ部材９３に設けられる。第１ばね部材９１は、コイルばねによって実現される。押圧ねじ部材９３は、略円柱形状を有し、外周部にねじが形成される。押圧ねじ部材９３は、軸線方向一方に開口する有底筒状の第１孔部９４を有する。この第１孔部９４によって第１ばね支持部９２が形成される。第１孔部９４には、第1ばね部材９１および第１押圧部８５の一部が収容され、第１ばね部材９１の軸線方向の一端部が第１孔部９４の底壁に接触し、他端部が第１押圧部８５に接触し、ばね力によって第１押圧部８５を軸線方向一方に付勢する。押圧ねじ部材９３は、可動部４２の遊端部９６に設けられる。

第１押圧部８５の先端部９５は、押圧ねじ部材９３の開口から押圧ねじ部材９３の外方に突出する。第１押圧部８５の先端部９５は、半球形状に形成される。押圧ねじ部材９３の第１孔部９４の軸線方向一端部９７の内径は、他の部分の内径よりも小さく形成され、第１押圧部８５の基端部９８は、直円柱形状に形成され、その直径は、第１孔部９４の軸線方向一端部９７の内径よりも大きく形成される。これによって展開状態では、第1ばね部材９１のばね力によって、第１押圧部８５の基端部９８が、第１孔部９４の軸線方向一端部９７に当接し、第１押圧部８５が可動部４２から離脱しまうことが防止される。第１押圧部８５は、合成樹脂材料などの電気絶縁性材料によって形成される。

押圧ねじ部材９３は、可動部４２に形成されるねじ孔９９に羅着され、押圧ねじ部材９３を、この押圧ねじ部材の軸線まわりに螺進または螺退させることによって、保持状態における第１押圧部８５とヒートシンク５との間の距離を調整することができる。これによって、第１押圧部８５と、ヒートシンク５とに間に挟持される半導体レーザ素子２を押圧する押圧力を調整することができる。

押圧ねじ部材９３の第１押圧部８５が突出する側とは、反対側の端部１１１には、押圧ねじ部材９３を軸線まわりに回転させるための係合工具が係合される係合部が形成される。前記係合部を覆うように、ナット１１２が押圧ねじ部材９３に羅着される。ナット１１２を螺退させて、押圧ねじ部材９３から取り外すことによって係合部が露出し、係合部に係合工具を係合して、回転させることができる。

可動部４２が第２ヒンジ部４３の軸線Ｌ２まわりに角変位することによって、第１押圧部８５は、軸線Ｌ２まわりに円弧形状の移動経路に沿って移動する。第１押圧部８５は、前記第１押圧部８５の移動経路の接線方向に向かって、第1ばね部材９１によって付勢される。

保持状態では、第１押圧部８５は、半導体レーザ素子２の素子本体５６に当接する。保持状態では、前記第１押圧部８５の基端部９８と、第１孔部９４の軸線方向一端部９７とが離反する。これによって、第１押圧部８５がヒートシンク５上で、素子本体５６に弾発的に当接し、第１押圧部８５は、第1ばね部材９１のばね力によって、確実にヒートシンク５上に素子本体５６を押圧することができる。第１押圧部８５は、ヒートシンク５の接触面７２に垂直な方向から、素子本体５６を押圧する。これによって半導体レーザ素子２の放熱部５８を確実にヒートシンク５に接触させることができる。第１押圧部８５は、素子本体５６を弾発的に押圧するので、半導体レーザ素子２に与える負荷が大きくなり過ぎることを防止しつつ、放熱部５８をヒートシンクに確実に接触させることができる。また第１押圧部８５の先端部９５は、半球形状に形成されるので、第１押圧部８５は、半導体レーザ素子２を傷つけることなく、半導体レーザ素子２を押圧することができる。

第２押圧部８７は、第２弾発付勢手段８８によって、弾発的に付勢される。第２弾発付勢手段８８は、第２ばね部材１１４と、第２ばね部材１１４を支持する第２ばね支持部１１５とを含む。第２ばね部材１１４、第２ばね支持部１１５、および第２押圧部８７は、可動部４２に設けられる。第２ばね部材１１４は、コイルばねによって実現される。可動部４２は、有底筒状の第２孔部１１６を有する。第２孔部１１６は、押圧ねじ部材９３よりも可動部４２の基端部寄りに設けられる。第２孔部１１６は、保持状態で、ベース部４１に臨んで開口する。この第２孔部１１６によって第２ばね支持部１１５が形成される。第２孔部１１６には、第２ばね部材１１４および第２押圧部８７の一部が収容される。第２ばね部材１１４は、第２ばね支持部１１５および第２押圧部８７に接触し、ばね力によって第２押圧部８７を保持状態で、第２押圧部８７の軸線方向一方に付勢する。第２押圧部８７は、略直円筒状のピン部材によって形成される。

第２押圧部８７の先端部１１７は、可動部４２の第２保持面５５から突出する。第２押圧部８７の先端部９５は、半球形状に形成される。第２孔部１１６の第２保持面５５寄りの内径は、他の部分の内径よりも小さく形成され、第２押圧部８７の基端部１１８は、直円筒形状に形成され、その直径は、第２孔部１１６の第２保持面５５寄りの内径よりも大きく形成される。これによって展開状態では、第２ばね部材１１４のばね力によって、第２押圧部８７の基端部１１８が、第２孔部１１６の第２保持面５５寄りの部分に当接し、第２押圧部８７が可動部４２から離脱しまうことが防止される。第２押圧部８７は、合成樹脂材料などの電気絶縁性材料によって形成される。

可動部４２が第２ヒンジ部４３の軸線Ｌ２まわりに角変位することによって、第２押圧部８７は、軸線Ｌ２まわりに円弧形状の移動経路に沿って移動する。第２押圧部８７は、前記第２押圧部８７の移動経路の接線方向に向かって、第２ばね部材１１４によって付勢される。

可動部４２には、第２保持面５５から突出する突部１１９を有する。突部１１９は、可動部４２の第１方向Ａ１の両端部にそれぞれ設けられる。突部１１９には、前述したフレーム３４の位置決め孔５９に挿通される。これによって、保持手段４に保持される複数の半導体レーザ素子２の位置決めを行うことができる。

保持状態では、第２押圧部８７は、半導体レーザ素子２の素子端子部５７に当接し、ベース部４１に設けられる接続端子６３の端子片６５上に素子端子部５７を押し付ける。保持状態では、第２押圧部８７の基端部１１８が、展開状態で接触している第２孔部１１６の第２保持面５５寄りの部分から離反する。これによって、第２押圧部８７が第１保持面５４上で、素子端子部５７に弾発的に当接し、第２押圧部８７は、第２ばね部材１１４のばね力によって、確実に端子片６５に素子端子部５７の端子を押圧して、接触させることができる。第２押圧部８７は、第１保持面５４に垂直な方向から、素子端子部５７を押圧する。これによって素子端子部５７を確実に端子片６５に接触させることができる。また第２押圧部８７の先端部１１７の端面は、平面に形成される。素子端子部５７の各端子は、細い金属線であるので、第２押圧部８７の先端部１１７の端面を、平面にすることによって、第２押圧部８７によって素子端子部５７を確実に押圧して、端子片６５に接触させることができる。

前記ヒートシンク５と、保持手段４の可動部４２とは、熱絶縁状態で組み立てられている。すなわちヒートシンク５の熱が、可動部４２に伝達しにくいように、ヒートシンク５と可動部４２と間に絶縁性部材から成るベース部本体６２が介在されて、組み立てられている。

保持状態において、保持手段４に保持される複数の半導体レーザ素子２の放熱部５８が、ヒートシンク５に接触することによって、駆動されることによって発熱する複数の半導体レーザ素子２の熱が、収容空間１３に放出されやすくなるとともに、同じヒートシンク５に接触する複数の半導体レーザ素子２の温度を可及的に均一化することができる。本実施の他の形態において、ヒートシンク５は、熱伝導率の高い材料によって形成されればよく、たとえば銅、およびステンレスによって形成されてもよい。

ヒートパイプ６は、保持手段４の各ヒートシンク５に接続される。２つの保持手段４は、互いに離反し、空気が介在されているので、相互に熱が伝わりにくい状態となっている。ヒートシンク５は、各保持手段４に設けられており、ヒートシンク５は、相互に離反している。各ヒートシンク５は、ヒートパイプ６を介して相互に接続されるので、各ヒートシンク５の熱は、ヒートパイプ６を介して他のヒートシンク５に伝達される。たとえば第１保持手段４に設けられる第１ヒートシンク５の温度が第２保持手段４に設けられる第２ヒートシンク５の温度よりも高い場合には、ヒートパイプ６は、図５の矢符Ｃ１で示すように第１ヒートシンク５から第２ヒートシンク５に熱を伝達する。またたとえば第１保持手段４に設けられる第１ヒートシンク５の温度が第２保持手段４に設けられる第２ヒートシンク５の温度よりも低い場合には、ヒートパイプ６は、図５の矢符Ｃ２で示すように第２ヒートシンク５から第１ヒートシンク５に熱を伝達する。

これによって、各保持手段４において、動作する半導体レーザ素子２の数が異なる場合であっても、動作する半導体レーザ素子２の多い保持手段４におけるヒートシンク５と、動作する半導体レーザ素子２の少ない保持手段４におけるヒートシンク５との温度のばらつきを抑制することができ、各保持手段４に保持される半導体レーザ素子２の温度のばらつきを可及的抑制することができる。

図１０は、図２の切断面線Ｘ−Ｘから見たバーンイン装置１の断面図である。恒温槽３には、温度調整手段９が設けられる。温度調整手段９は、温度検出手段２１と、温度保持手段２２と、予め定める温度調整空間１２１を形成する温度調整筐体１２２とを含む。温度調整筐体１２２は、加熱部１２３と、送風部１２４と、加熱部１２３および送風部１２４を制御する温度制御部１２５を含む。

温度検出手段２１は、熱電対を含んで実現される。熱電対は、第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂの間で露出するヒートパイプ６の中間部１２６で、第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂから等距離の位置に接触して設けられる。熱電対は、ヒートパイプ６のケース体７７の外表面に接触する。

温度調整筐体１２２は、温度調整空間形成体であって、恒温槽３の前記第３方向Ａ３の一端部に設けられ、予め定める温度調整空間１２１を形成する。以後、予め定める温度調整空間１２１を単に温度調整空間と記載する場合がある。

収容空間１３に臨む恒温槽本体１１の底壁部１３０には、第１および第２通気孔１３１，１３２が形成される。第１通気孔１３１は、恒温槽本体１１の第２方向Ａ２の一端部１３３に形成され、恒温槽本体１１を第３方向Ａ３に貫通する。第２通気孔１３２は、恒温槽本体１１の第２方向Ａ２の他端部１３４に形成され、恒温槽本体１１を第３方向Ａ３に貫通する。第１および第２通気孔１３１，１３２は、恒温槽本体１１の第１方向Ａ１の両端部３ａ，３ｂ間にわたって、長孔形状に形成される。

第１および第２通気孔１３１，１３２は、第２方向Ａ２において、保持手段４に保持される半導体レーザ素子２の外方に形成される。言い換えれば、第１通気孔１３１は、第１保持手段４の第２方向Ａ２の一方に、第２通気孔１３２は、第２保持手段４の第２方向Ａ２の他方に形成される。第１および第２通気孔１３１，１３２は、温度調整筐体１２２の温度調整空間１２１に連通する。第１および第２通気孔１３１，１３２は、略等しく形成され、かつ第２方向Ａ２に垂直な仮想一平面に関して、面対称に形成される。第１方向Ａ１で、第１通気孔１３１に臨んでいる内周面の間距離と、第１方向Ａ１で、第２通気孔１３２に臨んでいる内周面の間の距離とは、各保持手段４によって保持される複数の半導体レーザ素子２の第１方向Ａ１の配列幅よりも大きく選ばれ、またヒートシンク５および保持手段４の長手方向の寸法よりも大きく選ばれる。第１および第２通気孔１３１，１３２は、保持手段４によって保持される複数の半導体レーザ素子２のうち第１方向Ａ１の一端で保持される半導体レーザ素子２が配置される位置よりも、第１方向Ａ１の一方寄りまで形成され、また保持手段４によって保持される複数の半導体レーザ素子２のうち第１方向Ａ１の他端で保持される半導体レーザ素子２が配置される位置よりも第１方向Ａ１の他方寄りまで形成される。第１方向Ａ１の一方および他方から前記第１および第２通気孔１３１，１３２に臨む内周面は、外に凸となる曲面によって形成され、これによって第１および第２通気孔１３１，１３２を通過する空気の滞留を防止することができる。

温度調整手段９は、第１通気孔１３１を介して恒温槽３の予め定める収容空間１３に、空気を供給し、第２通気孔１３２を介して恒温槽３内の収容空間１３の空気を温度調整空間１２１に排出することによって、収容空間１３の雰囲気を所定の温度範囲の温度に調整する。

加熱部１２３は、温度制御部１２５に制御されて、温度調整空間１２１の雰囲気を加熱、つまり温度調整空間１２１の空気を加熱する。加熱部１２３は、ニクロム線ヒータ１３６を含んで実現され、発熱することによって、前記雰囲気を加熱する。温度調整空間１２１は、収容空間１３の容積と同様な大きさに選ばれる。加熱部１２３のニクロム線ヒータ１３６は、前記第１方向Ａ１に沿って延び、第２方向Ａ２において第１通気孔１３１寄りに配置される。ニクロム線ヒータ１３６は、第1方向Ａ１において、温度調整筐体１２２の両端部間にわたって設けられる。収容空間１３の雰囲気を所定の温度範囲の温度にしようとする場合、たとえば収容空間１３に空気を加熱する加熱する加熱部１２３を配置すると、加熱部１２３に近づくほど雰囲気の温度が高くなり、加熱部１２３から遠ざかるほど雰囲気の温度が低くなってしまうので、収容空間１３において雰囲気の温度にむらができ、収容空間１３全体を所定の温度範囲内の温度に保持することが難しい場合があるが、恒温槽３の外部空間から加熱した空気を、第１通気孔１３１を介して収容空間１３に供給することによって、収容空間１３全体の雰囲気の温度をできるだけ温度むらを抑制した状態で上昇させることができ、収容空間１３の温度を、所定の温度範囲の温度に容易に保持しやすい。

送風部１２４は、送風によって温度調整空間１２１の空気を、第１通気孔１３１を介して収容空間１３に供給する。また送風部１２４によって、収容空間１３の空気を第２通気孔１３２を介して温度調整空間１２１に吸引することによって、収容空間１３の空気を温度調整空間１２１に排出させることができる。

このような構成とすることによって、収容空間１３および温度調整空間１２１の空気を循環させて、収容空間１３の雰囲気の温度を調整することができる。温度制御部２２は、温度検出手段２２によって検出されたヒートパイプ６の温度が、予め定める温度範囲の温度よりも低くなったと判断すると、加熱部１２３に温度調整空間１２２の雰囲気を加熱させて、加熱部１２３によって加熱した空気を送風部１２４に送風させる。これによって、加熱された空気が収容空間１３に供給され、収容空間１３の温度を上昇させて、試験中の半導体レーザ素子２の温度が低下してしまうことが抑制される。

また温度制御部２２は、温度検出手段２２によって検出されたヒートパイプ６の温度が、予め定める温度範囲の温度よりも高くなったと判断すると、加熱部１２３に温度調整空間１２１の空気を加熱することを停止させるか、送風部１２４による送風および吸引を停止させるか、またはその両者を行わせる。これによって、収容空間１３の温度の上昇を停止させて、試験中の半導体レーザ素子２の温度が、高くなりすぎてしまうことが抑制される。

恒温槽３では、第２方向Ａ２において、一端部１３３から収容空間１３に空気が供給され、他端部１３４から収容空間１３の空気が排出されるので、収容空間１３に空気が滞留してしまうことを可及的抑制することができ、収容空間１３において温度むらが発生してしまうことを抑制することができる。

送風部１２４は、第１および第２回転駆動部１４１ａ，１４１ｂと、第１および第２羽根車１４２ａ，１４２ｂと、はずみ車１４３とを含む。第１および第２回転駆動部１４１ａ，１４１ｂを総称する場合、回転駆動部１４１と記載する。第１および第２羽根車１４２ａ，１４２ｂを総称する場合、羽根車１４２と記載する。

回転駆動部１４１は、たとえばモータによって実現される。羽根車１４２は、回転駆動部１４１の回転軸１４４に固定され、回転駆動部１４１を駆動することによって、回転軸１４４の回転軸線Ｌ３まわりの、予め定める方向に回転する。前記回転軸１４４は、第３方向Ａ３に沿って延びる。羽根車１４２は、前記回転軸線Ｌ３まわりに回転することによって、回転軸線Ｌ３から離反する方向に空気を移動させることができ、言い換えると送風することができる。はずみ車１４３は、各回転駆動部１４１の回転軸１４４にそれぞれ固定される。はずみ車１４３は、温度調整空間１２１には配置されず、温度調整筐体１２２の外方に配置される。はずみ車１４３は、羽根車１４２と回転軸１４４を回転させる回転駆動部１４１との間に設けられる。はずみ車１４３を設けることによって、回転駆動部１４１の急激な回転速度の変化を防止することができ、これによって羽根車１４２による送風が安定する。回転駆動部１４１の回転軸１４４の回転軸線Ｌ２は、前記第３方向Ａ３に沿って延びる。羽根車１４２は、第１方向Ａ１に沿って並べて配置される。羽根車１４２および回転軸１４４の一部が前記温度調整空間１２１に収容される。

羽根車１４２は、第２方向Ａ２においてニクロム線ヒータ１３６よりも、第２通気孔１３２寄りに配置される。これによって、羽根車１４２を回転軸１４４の軸線まわりに回転させると、ニクロム線ヒータ１３６によって加熱された空気が、第１通気孔１３１を介して、収容空間１３に供給することができる。

温度調整筐体１２２には、第１および第２風向き制御板１４５ａ，１４５ｂが設けられる。第１および第２風向き制御板１４５ａ，１４５ｂを総称する場合、単に風向き制御板１４５と記載する。風向き制御板１４５は、各羽根車１４２にそれぞれ対応して設けられ、各羽根車１４２が回転することによって移動する空気が、予め定める方向に流れるように空気の流れを整える。風向き制御板１４５は、回転軸線Ｌ３を中心とする円弧形状の内周面を有する。風向き制御板１４５は、板状部材によって実現され、羽根車１４２の回転軸線Ｌ３を中心とする半径方向外方で、前記内周面が羽根車１４２のほぼ半周を覆うように形成される。風向き制御板１４５は、第１通気孔１３１側に空気が移動するように、羽根車１４２を挟んで予め定める第１通気孔１３１が形成される側とは第２方向Ａ２の反対側から羽根車１４２を覆う。また風向き制御板１４５は、その両端部１４６が、回転軸線Ｌ３の第１方向Ａ１の外方を覆うように設けられる。

ニクロム線ヒータ１３６は、羽根車１４２を挟んで風向き制御板１４５とは反対側で、温度調整空間１２１に設けられる。ニクロム線ヒータ１３６は、温度調整筐体１２２の第１方向Ａ１の両端部間にわたって、第１方向Ａ１に平行に延びる部分を有する。ニクロム線ヒータ１３６は、温度調整筐体１２２から所定の間隔をあけて、ヒータ保持部１４７によって温度調整筐体１２２に固定される。

また温度調整筐体１２２には、羽根車１４２が回転することによって移動する空気を予め定める第１通気孔１３１に導くための第１流路形成部１４８と、第２通気孔１３２から流入する空気を羽根車１４２に導くための第２流路形成部１４９とが設けられる。第１流路形成部１４８は、羽根車１４２よりも恒温槽３寄りで、かつ回転軸線Ｌ３よりも第１通気１３１寄りの領域で、羽根車１４２の外方に形成される。

また温度調整筐体１２２は、羽根車１４２の第２方向Ａ１の一方で、温度調整空間１２１を、第１通気孔１３１の延びる方向、すなわち第１方向Ａ１において複数の所定の空間に区切る仕切り板１５１を有する。仕切り板１５１は、温度調整筐体１２２の第２方向Ａ２の一端部から、第２方向Ａ２においてニクロム線ヒータ１３６よりも、羽根車１４２寄りの空間まで延びる。これによってニクロム線ヒータ１３６は、仕切り板１５１によって区切られる複数の所定の空間に設けられることになり、所定の空間の空気を加熱する。

仕切り板１５１は、平板状部材であって、その厚み方向は、第１方向Ａ１と平行に設けられる。仕切り板１５１は、温度調整筐体１２２の第１方向Ａ１の中央に配置され、風向き制御板１４５ａ，１４５ｂの間に形成されるセンタ仕切り板１５２を有する。センタ仕切り板１５２は、温度調整筐体１２２の第２方向Ａ２の一端部から、風向き制御板１４５の端部１４６にわたって形成される。センタ仕切り板１５２を設けることによって、各羽根車１４２が回転することによって発生する風が干渉してしまうことが防止される。また仕切り板１５１は、第１方向Ａ１において、センタ仕切り板１５２と、温度調整筐体１２２の温度調整空間１２１に臨む内周面との間に配置される複数の調整仕切り板１５３を含む。調整仕切り板１５３は、第１〜第６調整仕切り板１５３ａ〜１５３ｆを含む。

第１〜第３調整仕切り板１５３ａ〜１５３ｃは、センタ仕切り板１５２の第１方向一方に設けられ、第４〜第６調整仕切り板１５３ｄ〜１５３ｆは、センタ仕切り板１５２の第１方向他方に設けられる。羽根車１４２が回転することによって移動する空気は、各仕切り板１５１に仕切られた所定の空間にそれぞれ流入する。

第１〜第６調整仕切り板１５３ａ〜１５３ｆの各間の空間の空気を、ニクロム線ヒータ１３６によって加熱し、送風部１２４によって各空間において加熱された空気を第１処理空間に供給するときに、第１方向Ａ１において第１通気孔１３１から流出する空気の温度が略均一となるように、第１〜第６調整仕切り板１５３ａ〜１５３ｆの第１方向Ａ１における間隔が選ばれる。これによって第１通気孔１３１の延びる方向、すなわち第１方向Ａ１において、第１通気孔１３１から収容空間１３に供給される加熱された空気の温度の均一性をさらに向上させることができる。本実施の形態においては、第１〜第６調整仕切り板１５３ａ〜１５３ｆの６つの仕切り板が設けられるが、本発明の他の実施の形態において、仕切り板の数は、６つに限らない。

また温度調整筐体１２２には、羽根車１４２が回転することによって移動する空気を第１通気孔１３１に導くための第１流路形成部１４８と、第２通気孔１３２から流入する空気を羽根車１４２に導くための第２流路形成部１４９とが設けられる。第１流路形成部１４８は、仕切り板１５１によって形成される各所定の空間と、第１通気孔１３１とを連通するように形成される。羽根車１４２が回転することによって、図３の矢符Ｅ１に示すように、温度調整空間１２１の空気が、第２方向Ａ２の一方に移動する。前記第２方向Ａ２の一方に送られた空気は、仕切り板１５１によって区切られた所定の空間を通過して、温度調整筐体１２２の第２方向Ａ２の端部から図３の矢符Ｅ２に示すように、第３方向Ａ３の他方に送られ、第１流路形成部１４８を通り、第１通気孔１３１を通過して収容空間１３に流入する。収容空間１３内に流入した空気は、図３の矢符Ｅ３に示すように、第２方向Ａ２の他方に向かう。前記収容空間１３内で、前記第２方向Ａ２の他方に送られた空気は、第２通気孔１３２を通過して、恒温槽３の第２方向Ａ２の端部から図３の矢符Ｅ４に示すように、第３方向Ａ３の一方に流れ、羽根車１４２の回転による吸引力によって、温度調整空間１２１に流入する。温度調整空間１２１内に流入した空気は、第２流路形成部１４９によって羽根車１４２の回転軸線Ｌ３付近に導かれる。第２流路形成部１４９は、羽根車１４２よりも恒温槽３寄りで、かつ第２貫通孔１３２寄りの領域で、羽根車１４２の回転軸線Ｌ３近傍と第２通気孔１３２との間にわたって形成される。このように羽根車６２が回転することによって、収容空間１３と温度調整空間１２１との空気を循環させることができる。

温度調整筐体１２２には、第３方向Ａ３の温度調整筐体１２２の一方側に突出する回転駆動部１４１を保護する保護部材１５５が設けられる。保護部材１５５は、温度調整筐体１２２の第３方向Ａ３の一方側に突出して、回転軸線Ｌ２まわりの外方から回転駆動部１４１を覆う。

収容空間１３では、第１通気孔１３１から第２通気孔１３２に空気が流れ、第１通気孔１３１寄りに設けられる第１保持手段４に設けられる第１ヒートシンク５は、第２保持手段４に設けられる第２ヒートシンク５と比較して風が当たりやすので、第１ヒートシンク５の温度は、第２ヒートシンク５の温度よりも低下しやすいが、第１ヒートシンク５の温度が低下したとしてもヒートパイプ６によって、熱が伝達されることによって第１ヒートシンク５と第２ヒートシンク５とに温度差が生じてしまうことを可及的抑制することができ、複数の半導体レーザ素子２の検査条件を可及的揃えることができ、試験の信頼性を向上させることができる。また収容空間１３における空気の移動方向に拘らず、保持手段４を配置することができ、設計の自由度を向上させることができる。

表１は、本実施の形態のバーンイン装置１の各保持手段４に、複数の半導体レーザ素子２を保持させて、駆動したときの半導体レーザ素子２の温度の実験結果を示す。表１では、第１保持手段４を「Ａ」とし、第２保持手段４を「Ｂ」として示している。表１において、実験番号１〜１１までの各実験では、直径が４ｍｍのヒートパイプ６を用い、実験番号１２および１３の各実験では、直径が６ｍｍのヒートパイプ６を用いた。ヒートパイプ６の延在方向の一端から、延在方向他方に５０ｍｍの範囲を加熱部分とし、他端から延在方向一方に２５０ｍｍの範囲を冷却部分としたとき、直径が４ｍｍのヒートパイプ６の熱抵抗は、０．３８Ｋ／Ｗであり、直径が６ｍｍのヒートパイプ６の熱抵抗は、０．２４Ｋ／Ｗである。

各実験において、第1および第２保持手段４ａ，４ｂには、それぞれ２０個の半導体レーザ素子２を保持させた。また各実験において、各保持手段４に保持される半導体レーザ素子２のうち、第１方向Ａ１の一方から他方に向かって１番目、５番目、１０番目、１５番目および２０番目に保持される半導体レーザ素子２の温度を検出した。第１保持手段４に保持される半導体レーザ素子２のうち、第１方向Ａ１の一方から他方に向かって１番目、５番目、１０番目、１５番目および２０番目に保持されるものを、それぞれＦ−ＣＨ１、Ｆ−ＣＨ５、Ｆ−ＣＨ１０、Ｆ−ＣＨ１５およびＦ−ＣＨ２０としている。また第２保持手段４に保持される半導体レーザ素子２のうち、第１方向Ａ１の一方から他方に向かって１番目、５番目、１０番目、１５番目および２０番目に保持されるものを、それぞれＲ−ＣＨ１、Ｒ−ＣＨ５、Ｒ−ＣＨ１０、Ｒ−ＣＨ１５およびＲ−ＣＨ２０としている。

表１には、試験番号と、点灯状況と、Ａの温度と、Ｂの温度と、Ａの温度分布と、Ｂの温度分布と、全体の温度分布と、Ａの平均温度と、Ｂの平均温度と、全体の平均温度と、基準との比較とを示している。

点灯状況は、点灯させた半導体レーザ素子２の数を示している。点灯状況は、全体の点灯数と、第１保持手段４ａ（Ａ）によって保持される半導体レーザ素子２の点灯数と、第２保持手段４ｂ（Ｂ）によって保持される半導体レーザ素子２の点灯数とを示している。たとえば実験番号４では、全体で２９個の半導体レーザ素子２を点灯させ、第１保持手段４に保持される半導体レーザ素子２のうち、１９個の半導体レーザ素子２を点灯させ、第２保持手段４に保持される半導体レーザ素子２のうち、１０個の半導体レーザ素子２を点灯させたことを表す。

Ａの温度は、前記Ｆ−ＣＨ１、Ｆ−ＣＨ５、Ｆ−ＣＨ１０、Ｆ−ＣＨ１５およびＦ−ＣＨ２０の温度を示している。Ｆ−ＣＨ１、Ｆ−ＣＨ５、Ｆ−ＣＨ１０、Ｆ−ＣＨ１５およびＦ−ＣＨ２０のうち、消灯しているものには、「消」と記している。

Ｂの温度は、前記Ｒ−ＣＨ１、Ｒ−ＣＨ５、Ｒ−ＣＨ１０、Ｒ−ＣＨ１５およびＲ−ＣＨ２０の温度を示している。Ｒ−ＣＨ１、Ｒ−ＣＨ５、Ｒ−ＣＨ１０、Ｒ−ＣＨ１５およびＲ−ＣＨ２０のうち、消灯しているものには、「消」と記している。

Ａの温度分布は、前記Ｆ−ＣＨ１、Ｆ−ＣＨ５、Ｆ−ＣＨ１０、Ｆ−ＣＨ１５およびＦ−ＣＨ２０のうち、点灯しているものについて、最大の温度と最小の温度との差を表している。つまり第１保持手段４ａに保持される半導体レーザ素子２の温度のばらつきを示している。

Ｂの温度分布は、前記Ｒ−ＣＨ１、Ｒ−ＣＨ５、Ｒ−ＣＨ１０、Ｒ−ＣＨ１５およびＲ−ＣＨ２０のうち、点灯しているもについて、最大の温度と最小の温度との差を表している。つまり第２保持手段４ｂに保持される半導体レーザ素子２の温度のばらつきを示している。

全体の温度分布は、前記Ｆ−ＣＨ１、Ｆ−ＣＨ５、Ｆ−ＣＨ１０、Ｆ−ＣＨ１５およびＦ−ＣＨ２０ならびにＲ−ＣＨ１、Ｒ−ＣＨ５、Ｒ−ＣＨ１０、Ｒ−ＣＨ１５およびＲ−ＣＨ２０のうち、点灯しているもについて、最大の温度と最小の温度との差を表している。つまり第１および第２保持手段４ａ，４ｂに保持される半導体レーザ素子２の温度のばらつきを示している。

Ａの平均温度は、前記Ｆ−ＣＨ１、Ｆ−ＣＨ５、Ｆ−ＣＨ１０、Ｆ−ＣＨ１５およびＦ−ＣＨ２０のうち、点灯しているものについて、平均温度を表している。

Ｂの平均温度は、前記Ｒ−ＣＨ１、Ｒ−ＣＨ５、Ｒ−ＣＨ１０、Ｒ−ＣＨ１５およびＲ−ＣＨ２０のうち、点灯しているものについて、平均温度を表している。

全体の平均温度は、前記Ｆ−ＣＨ１、Ｆ−ＣＨ５、Ｆ−ＣＨ１０、Ｆ−ＣＨ１５およびＦ−ＣＨ２０、ならびに前記Ｒ−ＣＨ１、Ｒ−ＣＨ５、Ｒ−ＣＨ１０、Ｒ−ＣＨ１５およびＲ−ＣＨ２０のうち、点灯しているものについて、平均温度を示している。

実験番号１〜３では、第１および第２保持手段４に保持された半導体レーザ素子２のうち、１９個の半導体レーザ素子２を点灯させた。表１には、実験番号１〜３についての各項目の平均値も示している。実験番号１〜３についての平均値をみると、各保持手段４において保持される半導体レーザ素子２の温度のばらつきが、第１保持手段４ａでは、２．９℃であり、第２保持手段４ｂでは、５．１℃となっている。また全体の半導体レーザ素子２の温度のばらつきは、５．１℃となっており、各保持手段４を個別にみたときに、各保持手段４に保持される半導体レーザ素子２の温度のばらつきが小さく、また全ての保持手段４をみたときにも、半導体レーザ素子２の温度のばらつきが小さいことがわかる。

基準との比較は、各実験番号の実験における半導体レーザ素子２の全体の平均温度と、基準とする全体の平均温度との差を表す。この差が小さいほど、保持手段４によって保持される半導体レーザ素子２の点灯数に拘らず、各半導体レーザ素子２の試験条件をできるだけ揃えることができる。つまり、たとえば保持手段４に保持される複数の半導体レーザ素子２のうち、１９個点灯している場合と、１０個しか点灯していない場合とにおいてであっても、半導体レーザ素子２の温度をできるだけ近づけることができる。これによって、バーンイン装置１を用いて、複数の半導体レーザ素子２の試験において、１回の試験で恒温槽３の収容空間に収容される複数の半導体レーザ素子２だけでなく、バーンイン装置１を用いて試験されるすべての半導体レーザ素子２の試験条件を可及的に揃えることができる。基準との比較において、基準となる温度の±５℃、好ましくは±３℃であれば、信頼性の高い試験結果が得られる。

複数の半導体レーザ素子２のうち、動作不良となるものがある場合、この半導体レーザ素子２の温度は、正常に動作する半導体レーザ素子２の温度よりも低くなり、ヒートシンク５のうち、動作不良となる半導体レーザ素子２が接触する部分の温度が、正常に動作する半導体レーザ素子２が当接する部分の温度よりも低くなる。これによって動作不良となる半導体レーザ素子２の周りの半導体レーザ素子２の温度が低下してしまうが、バーンイン装置１では、ヒートシンク５に比べて熱伝達率の高いヒートパイプ６によって、ヒートシンク５の熱が移動することによって、各半導体レーザ素子２の温度のばらつきを可及的に抑制して、各半導体レーザ素子２の温度を可及的に均一化することができる。このように、各半導体レーザ素子２の温度を均一化することによって、各半導体レーザ素子２の試験条件を均一化することができ、バーンイン試験およびエージング試験の信頼性を向上させることができる。

またバーンイン装置１では、バーンイン試験およびエージング試験の途中で温度を変える必要があったとしても、ヒートパイプ６によってヒートシンク５の熱が伝達されることによって、温度を変化させる指令に、半導体レーザ素子２の温度を素早く追従させることができる。

バーンイン装置１では、複数の各恒温槽３の収容空間１３に、半導体レーザ素子２を収容し、収容空間１３の雰囲気を所定の温度範囲内の温度に保持した状態で、動作状態検出手段８によって、駆動される半導体レーザ素子２の状態を表す所定の信号を出力する。前記所定の信号を得ることによって、半導体レーザ素子２の初期不良を検出することができ、また所定の試験条件下における半導体レーザ素子２の動作状態を知ることができる。

また恒温槽本体１１および恒温槽蓋体１２を相対的に移動させることによって、収容空間１３を恒温槽３の外部の空間に開放すると、半導体レーザ素子２および受光素子２６の収容空間１３内における配置が容易となる。たとえば受光素子２６に不具合が生じたときには、受光素子２６を離脱させることができ、交換および修理が容易となる。また半導体レーザ素子２の交換が容易となるので、試験の効率が向上する。

またバーンイン装置１では、予め定める半導体レーザ素子２が収容される収容空間１３の雰囲気を直接ニクロム線ヒータ１３６によって加熱するのではなく、まず温度調整空間１２１の雰囲気を加熱して、この加熱した雰囲気を送風部１２４によって収容空間１３に送り込む。このような構成とすると、収容空間１３の一部の雰囲気の温度だけが上昇することが防止され、収容空間１３の雰囲気の温度を所定の温度範囲内で、ほぼ均一に保持することができる。

本実施の形態のバーンイン装置１では、２つの保持手段４を有しているが、本発明の他の実施の形態において、３つ以上の保持手段４を有する構成としてもよい。この場合、各保持手段４に設けられるヒートシンク５は、ヒートパイプ６によって接続されることによって、前記実施の形態のバーンイン装置１と同様の効果を得ることができる。

本実施の形態のバーンイン装置１は、半導体レーザ素子２のバーンイン試験およびエージング試験に用いられるが、半導体レーザ素子２に限らず、たとえば発光ダイオード（
Light Emitting Diode：略称ＬＥＤ）および集積回路（Integrated Circuit：略称ＩＣ）チップなどのバーンイン試験およびエージング試験に用いられてもよい。

また本実施の形態では、保持手段４は、半導体レーザ素子２を第１方向Ａに一列に保持するが、本発明の他の実施の形態において、保持手段４は、半導体レーザ素子２の配列は、これに限らない。

また本発明の実施の他の形態において、半導体レーザ素子２のエージング試験は、予め定める温度環境下において、半導体レーザ素子２の駆動電流を一定に保った場合の光出力の変化を評価することによって行なわれてもよい。このような試験を、ＡＣＣ（
Automatic Power Control）試験と呼ぶ。この場合、駆動部２３は、半導体レーザ素子２の駆動電流を一定にして、受光部２４によって検出される光量に対応する情報を出力部２５に与える。

前述した実施の形態において、所定の気体を空気としたが、所定の気体は、空気以外の不可燃性の気体であればよく、たとえば窒素ガスなどであってもよい。

本実施の形態のバーンイン装置１において、ヒートシンク５は、アルミニウム材料によって形成されるが、本発明の他の実施の形態において、前記ヒートシンク５は、銅材料およびステンレス材料などによって形成されてもよい。ヒートシンク５を銅材料によって形成すると、半導体レーザ素子２の温度のばらつきをより、均一化することができる。

本発明の他の実施の形態において、前記ヒートパイプ６のケース体７７と、ヒートシンクとは一体的に形成されてもよい。

バーンイン装置１では、前記ヒートシンク５とヒートパイプ６との間に金属粉末を含むシリコングリスを介在させているが、本発明の他の実施の形態において、ヒートシンク５とヒートパイプ６とを直接接触させてもよい。このような構成であっても同様な効果をえることができる。

本発明の他の実施の形態において、前記第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂに接続されるヒートパイプ６は、円環状に形成されてもよい。すなわち、図１のヒートパイプ６の両端部が相互に接続されて形成されてもよい。これによって、第１および第２ヒートシンク５ａ，５ｂ間で熱の移動がさらに円滑に行われ、各保持手段４に保持される各半導体レーザ素子２の温度のばらつきをさらに低減することができる。本発明の各実施の形態のバーンイン装置では、前記実施の形態のバーイン装置１と同様な効果を得ることができる。

本発明の実施の一形態のバーンイン装置１の構成を模式的に示す正面図である。 図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見たバーンイン装置１の構成を模式的に示す断面図である。 図２において収容空間１３を外部の空間から閉鎖し試験状態としたバーンイン装置１の構成を模式的に示す断面図である。 バーンイン装置１の電気的構成を示す機能ブロック図である。 保持手段４、ヒートシンク５およびヒートパイプを拡大して示す平面図である。 図３の領域ＶＩを拡大して示す断面図である。 図２の領域ＶＩＩを拡大して示す断面図である。 複数の半導体レーザ素子２をフレーム３４に接続された状態で示す平面図である。 フレーム３４に接続される複数の半導体レーザ素子２のうち1つの半導体レーザ素子２を拡大して示す図である。 図２の切断面線Ｘ−Ｘから見たバーンイン装置１の断面図である。

符号の説明

１ バーンイン装置
２ 半導体レーザ素子
３ 恒温槽
４ 保持手段
５ ヒートシンク
６ ヒートパイプ
８ 動作状態検出手段
９ 温度調整手段
８５ 第１押圧部

Claims (5)

1. 発熱部を有し、動作することによって発熱部が発熱する複数の被試験体を、収容可能な収容空間を有する恒温槽と、
   収容空間に設けられ、複数の被試験体を保持可能な保持手段と、
   保持手段に保持される各被試験体に、各被試験体を動作させるための動作信号を与え、動作信号が与えられた各試験体の出力を検出して、検出した結果を動作状態として出力する動作状態検出手段と、
   収容空間に設けられ、保持手段に保持される各被試験体の発熱部に接触するヒートシンクと、
   保持手段によって保持される各被試験体の配列方向に沿ってヒートシンクに設けられ、ヒートシンクの熱を伝達するヒートパイプとを含むことを特徴とするバーンイン装置。
2. 前記保持手段は、互いに離反して複数設けられ、
   前記ヒートシンクは、各保持手段に対応して複数設けられ、各ヒートシンクは、ヒートパイプを介して相互に接続されることを特徴とする請求項１記載のバーンイン装置。
3. 前記ヒートパイプは、金属粉末を含む液体を介してヒートシンクに接続されることを特徴とする請求項１または２記載のバーンイン装置。
4. 前記保持手段は、被試験体の放熱部をヒートシンク上で弾発的に押圧する押圧部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のバーンイン装置。
5. ヒートパイプの温度を検出する温度検出手段と、
   温度検出手段の検出結果に基づいて、保持手段に保持される複数の被試験体の温度が、予め定める温度範囲内の温度となるように収容空間における雰囲気の温度を保持する温度保持手段とを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のバーンイン装置。

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