JP2007212422A - 環境試験装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被試験物の吸湿状態を監視する吸湿状況検知手段35を備えている。また制御装置4は、吸湿状況検知手段35から出力される電流の変化率R(単位時間当たりの変化量)が一定の閾値以下となるか否かを判断する判定部を備える。吸湿状況検知手段35が検知する基板30のリーク電流の変化率が一定の閾値以下となれば、送風機20の送風量を低下させる信号を発する。即ち基板30の吸湿量が飽和状態となれば、ステップ6で送風量を減少させる。
【選択図】 図3
Description
代表的な環境試験は、高温多湿といった過酷な環境に被試験物を連続的に長時間に渡ってさらし、被試験物の変化や劣化を調べるものである。
しかしながら、従来技術の環境試験装置では、試験中に時事刻々変化する吸湿量をモニターすることができないという不満があった。
また近年、電子基板を試験する際に、通電状態で環境試験を行う場合があるが、送風の影響で電子基板の電気的特性が不安定になる場合があった。さらに試験中、試験室内に付着した水滴が送風によって飛ばされ、被試験物に付着するという不具合もあった。また粉体の様な微小な被試験物やフィルムの様な軽い被試験物が、送風によって飛ばされたり姿勢が変わってしまう場合もあった。
特に環境試験は、長時間に渡って連続的に実施される場合があるので、上記した、電気特性の乱れや、水滴の付着、飛散によって被試験物に突発的な不具合が起きやすいと言える。また上記した様な不具合がひとたび起これば、それまでのデータが無駄になり、再度、初めから試験をやり直さなければならない場合もあった。
しかしながらこの要求を満足する様な環境試験装置は知られていない。
その結果、前記した様に送風と吸湿量との間には強い相関関係があり、送風量が増えると、単位時間あたりの吸湿量が増大する。
しかしながら、被試験物が充分に吸湿し、飽和状態となった後は、送風量を増大させても吸湿量が増えることはなかった。
また飽和状態に至った後は、送風量を減少させても、被試験物の吸湿量は変化しないことが分かった。即ち一旦、吸湿量が飽和状態となった後は、被試験物と外気との間における水蒸気の移動は、環境の温度や湿度と相関し、送風量との関係は皆無であることが分かった。より具体的には、一旦、被試験物が飽和状態まで吸湿すると、送風量を減少させても被試験物の水分含有量は変わらない。
従って単位時間当たりの吸湿量を変化させるには、送風環境を変化させればよい。前記した請求項6に記載の発明は、上記した考えに基づくものであり、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させる。本発明によると、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様な環境を作ることができる。
もちろん重量の変化率によって被試験物の吸湿量の変化率を知ることができる。
同様に電気的特性の変化率によって被試験物の吸湿量の変化率を知ることができる。
本発明の環境試験装置は、被試験物の吸湿状況を知ることができる効果がある。
また本発明の環境試験装置は、被試験物の吸湿率の変化を制御した環境を与えることができる効果がある。
図1は、本発明の実施形態の環境試験装置の構成図である。
本実施形態の環境試験装置1は、断熱材2によって囲まれた恒温恒湿槽(環境試験室)3を備え、制御装置4によって恒温恒湿槽3内の環境が制御される。
この様に恒温恒湿槽3は、公知のそれと同様に、内部の温度や湿度等の内部環境を任意に調節する機能を持つ。最初に恒温恒湿槽3の概略構成と、恒温恒湿槽3内の環境を調節する手段について説明する。
室内温度検知センサー11は具体的には熱電対である。
室内温度検知センサー11及び湿度検知センサー12の検知信号は、図1の様に制御装置4に入力される。
加湿器15、空気冷却用熱交換器16、除湿用熱交換器17及び加熱ヒータ18は、いずれも公知のものを採用することができる。
送風機20は、本実施形態では、回転速度を任意に変更できるものが採用されている。即ち送風機20を回転するモータ21は、直流モータ或いはインバータ制御された交流モータであり、回転数が可変である。
前記した加湿器15、空気冷却用熱交換器16、除湿用熱交換器17、加熱ヒータ18及び送風機20はそれぞれリレー等の駆動装置に接続され、さらに図1の様に制御装置4からの信号を受けて動作する。
また被試験物配置室5内の湿度が設定環境の湿度よりも低い場合には加湿器15から蒸気を噴射して通過する空気に混入する。
逆に被試験物配置室5内の湿度が設定環境の湿度よりも高い場合には除湿用熱交換器17によって水蒸気を凝縮させる。
なお本実施形態の環境試験装置1は、後記する基板30の他に高分子材料等についても試験対象とすることができるが、以下の説明では、一例として基板30を試験することとする。
本実施形態の環境試験装置1は、IC等の電子部品が装着された基板30等を試験することができるものであり、そのための特有の構成を具備している。即ち本実施形態の環境試験装置1では、基板30等の被試験物に給電するための給電端子32,33を備えている。
図2に示すように、電極36,37を介して基板30に定電流が供給される。そして基板30と並列に電圧計41が接続されている。そのため基板30のリーク電流の大小によって電圧計41の端子間電圧が変化する。そしてこの電圧変動を抵抗42によって電流変化に変換し、制御装置4に入力する。制御装置4では、入力される電流値の変化によって吸湿量が演算される。
吸湿量の変化は、制御手段の図示しないメモリーに記録データとして記憶される。また必要に応じて表示装置23に表示される。
基板30のリーク電流は、基板30の総吸湿量と相関があり、吸湿量が多いとリーク電流が増大する。従って試験の初期であって、乾燥状態の基板30が高湿度環境に置かれた場合は単位時間当たりの吸湿量が多く、基板30の総吸湿量の変化率が高い。従って試験の初期であって、乾燥状態の基板30が高湿度環境に置かれた場合は、吸湿状況検知手段35から出力される電流の変化率R(単位時間当たりの変化量)が高い。
従って総吸湿量の変化率が一定以下になれば、基板30は飽和状態であるか、あるいは飽和状態に近い状況であると推定される。
また前記した様に、基板30の総吸湿量と基板30のリーク電流の間には相関があるから、吸湿状況検知手段35から出力される電流の変化率R(単位時間当たりの変化量)が一定以下となれば、基板30は飽和状態に近づいていると推定される。
即ち環境試験装置1を起動すると、ステップ1で必要な設定入力が完了しているか否かが判別される。必要な設定入力がされていれば、ステップ2に移行し、図示しない試験開始スイッチがONされているか否かを判断する。試験開始スイッチがONされていれば、ステップ3に移行して試験及び所定の測定が開始される。
具体的には、加湿器15、空気冷却用熱交換器16、除湿用熱交換器17、加熱ヒータ18が起動し、恒温恒湿槽3内の環境が目標環境となる様に制御する。送風量は、恒温恒湿槽3内の風速が、0.1m/秒から2m/秒程度の速度となる様に制御される。
そして変化率が閾値以下となり、ステップ5がイエスとなればステップ6に移行し、送風量を減少させる。送風量は50%以下、より望ましくは30%程度に低下させる。例えば恒温恒湿槽3内の風速が0.5m/秒以下、より望ましくは0.3m/秒程度となる様に低下される。
即ち基板30の吸湿量が飽和状態となると恒温恒湿槽3内の送風量を低下させ、風速を落とす。
もちろん送風量を減少させた後も試験を続行する。
シリカゲルは、時間の経過と共に吸水率が増大してゆく。試験開始から暫くの間は、吸水率の変化率(グラフの傾き)が一定であるが、試験開始から3時間程度経過すると吸水率の変化率(グラフの傾き)が低下する。そして遂には飽和状態となり、吸水率の変動が無くなる。
以後、恒温恒湿槽3内の風速を低下したままで試験を続けたが、シリカゲルの吸湿量は変化せず、環境試験の信頼性は高い。
また試験中、恒温恒湿槽3内の風速が低いので、送風機20の消費電力は低い。また送風によってシリカゲルが飛ぶといった不具合もない。
また風の向きを制御する風向板等を設け、風向を変化させて基板と接する実際の風量を増減させてもよい。
さらに図5に示す実施形態の様に、被試験物配置室5内に風速センサー45を設け、風速センサー45で検知される風速を監視しながらモータ21の回転数やダンパーの開度を制御してもよい。なお、図5に示す環境試験装置50は、風速センサー45を有する点を除いて図1の環境試験装置1と同一であるから、同一の部材に同一の番号を付することによって詳細な説明に代える。
例えば飽和状態の吸湿量と、現在の吸湿量との差に応じて風量や風速を比例制御してもよい。
上記した実施形態では、基板30のリーク電流を検知することにより吸湿状況を間接的に監視したが、他の方策としては、基板30の各部の抵抗の変化によって吸湿状況を検出することもできる。
即ち図6に示すように基板30の各部(例えばa〜i)間の抵抗値を監視する。ここで基板30等の被試験物は、一般的に吸湿量によって抵抗値が僅かに変化するから、各部の抵抗値の変化を監視することによって基板30の吸湿量を間接的に検知することができる。
また特に本実施形態の環境試験装置は、基板30に通電しつつ試験を行うこともできるから、各部を流れる電流や電圧の変化を監視しやすい。電流や電圧の変化を監視することによって電気的特性の変化を検知することができ、間接的に吸湿量を知ることもできる。
同様にインピーダンスの変化を検知することによって間接的に吸湿量を知る方策も考えられる。
例えば図8の上段に示すタイムチャートの様に、低湿度から高湿度へ移行する上昇側過渡期と、高湿度状態が安定する高湿度安定期と、高湿度から低湿度へ移行する下降側過渡期と、低湿度状態が安定する低湿度安定期とを繰り返して試験する環境試験装置に本発明を応用することもできる。
またさらに続くc−d間の下降側過渡期は被試験物の吸湿量が低下し、d−e間の低湿度安定期では吸湿量が最低となる。
そのため試験時間の内の相当の時間は送風機20が低速で回転され、消費電力が小さい。
図9、図10に示すフロチャート及びタイムチャートは、いずれも被試験物の単位時間当たりの吸湿量の変化(吸湿率の変化)が一定となる様な環境を作る場合の動作を示すものである。
即ち環境試験装置1を起動すると、ステップ1で必要な設定入力が完了しているか否かが判別される。ここで本実施形態の環境試験装置は、単位時間当たりの吸湿量の変化(吸湿率の変化)が一定となる様な環境を作るものであるから、希望する吸湿率の変化量を設定する。また本実施形態では、図10の下段のタイムチャートに示すように、単位時間あたり一定量の吸湿と、単位時間あたり一定量の放湿とを繰り返し行うものとする。
具体的には、加湿器15、空気冷却用熱交換器16、除湿用熱交換器17、加熱ヒータ18が起動し、恒温恒湿槽3内に置かれた被試験物の吸湿量が所定のパターンに沿って変化する様に目標環境が制御される。
ステップ6がNOであれば変化率が適正範囲であるから、送風量を変更することなくステップ8に移行する。
ステップ8では試験終了の信号があるか否かを判断する。具体的には一定の繰り返しが終了したか否かが判断されることとなる。
ステップ8で試験終了を示す信号が確認された場合には、試験を終了する。
3 恒温恒湿槽
4 制御装置
11 室内温度検知センサー
12 湿度検知センサー
15 加湿器
16 空気冷却用熱交換器
17 除湿用熱交換器
18 加熱ヒータ
20 送風機
21 モータ
22 設定入力手段
23 表示装置
30 基板(被試験物)
35 吸湿状況検知手段
45 風速センサー
Claims (11)
- 被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備えることを特徴とする環境試験装置。
- 被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況に応じて送風環境を変化させることを特徴とする環境試験装置。
- 被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿量が所定の条件を満足すると送風量を減少させることを特徴とする環境試験装置。
- 被試験物の吸湿量が飽和状態となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の環境試験装置。
- 被試験物の吸湿量の変化率を検知し、吸湿量の変化率が一定以下となったことを条件として送風量を減少させることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の環境試験装置。
- 被試験物が置かれる環境を調節する環境調節手段を備えた環境試験装置において、被試験物の吸湿状況を検知する吸湿状況検知手段を備え、前記環境調節手段は、少なくとも送風手段及び送風環境制御手段を有し、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする環境試験装置。
- 被試験物の吸湿率の変化或いは吸湿量の変化が所定の条件を満足する様に送風環境を変化させることを特徴とする請求項6に記載の環境試験装置。
- 被試験物が置かれる環境の湿度を調節する湿度調節手段を備え、被試験物の吸湿状況が所定の条件を満足する様に被試験物が置かれる環境の湿度を調節することを特徴とする請求項6又は7に記載の環境試験装置。
- 吸湿状況検知手段は被試験物の重量に基づいて吸湿状況を検知するものであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の環境試験装置。
- 吸湿状況検知手段は、被試験物の電気的特性に基づいて吸湿状況を検知するものであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の環境試験装置。
- 一定の環境を長時間に渡って維持するものであることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の環境試験装置。
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