JP2008170224A - 温度試験装置及び温度試験方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、複数の被試験体の温度試験を自動で行いつつ、装置全体のサイズを変えることなく、被試験体の個々の詳細な加熱試験及び冷却試験を行うことができる温度試験装置及び温度試験方法を得ることを目的とするものである。
【解決手段】テーブル1の上面には、断熱性を有する複数の断熱板5が各テーブル開口部1aをそれぞれ塞ぐように設けられている。上側フレームには、テーブル1の上面から間隔をおいて、断熱性を有する断熱ボックス11が断熱板5の回転経路の一部に面するように設けられている。断熱ボックス11の下面は、開放されている。断熱ボックス11は、断熱板5と接合・分離可能となっている。断熱ボックス11及び断熱板5は、互いに接合することによって、基板100を収容しつつ、その基板100を外気から隔てる断熱容器200を形成する。
【選択図】図2
【解決手段】テーブル1の上面には、断熱性を有する複数の断熱板5が各テーブル開口部1aをそれぞれ塞ぐように設けられている。上側フレームには、テーブル1の上面から間隔をおいて、断熱性を有する断熱ボックス11が断熱板5の回転経路の一部に面するように設けられている。断熱ボックス11の下面は、開放されている。断熱ボックス11は、断熱板5と接合・分離可能となっている。断熱ボックス11及び断熱板5は、互いに接合することによって、基板100を収容しつつ、その基板100を外気から隔てる断熱容器200を形成する。
【選択図】図2
Description
この発明は、例えば製品開発時や製品評価時等において、電子部品及び基板等の温度試験を行うための温度試験装置及び温度試験方法に関するものである。
従来の温度試験装置では、被試験体である複数のICがテストボード上に載置され、そのテストボードがロボットによって低高温チャンバ内を通過するように搬送されることにより、ICの温度試験が行われる。より具体的には、加熱試験を行う場合、低高温チャンバ内の予備部で被試験体の予備加熱が行われた後、その被試験体がテスト部に搬送されて加熱される。一方、冷却試験を行う場合には、低高温チャンバ内の予備部で被試験体の予備冷却が行われた後、その被試験体がテスト部に搬送されて冷却される(例えば、特許文献1参照)。
また、従来の他の温度試験装置では、断熱容器によって基板上の電子部品(被試験体)が覆われて、その断熱容器内で電子部品の加熱試験及び冷却試験が行われる(例えば、特許文献2参照)。
上記特許文献1に示すような従来の温度試験装置では、大量の被試験体の温度試験を対象としているため、被試験体の個々の詳細な温度試験を行うことができなかった。また、加熱試験と冷却試験とを同一の作業ラインで行おうとすると、低高温チャンバを増設する必要があるため、作業ラインが長尺化してしまい、試験装置のサイズが大型化してしまう。
さらに、上記特許文献2に示すような従来の温度試験装置では、単体の被試験体を対象とした温度試験が行われるが、複数の被試験体の温度試験を自動で行うものではなかった。
さらに、上記特許文献2に示すような従来の温度試験装置では、単体の被試験体を対象とした温度試験が行われるが、複数の被試験体の温度試験を自動で行うものではなかった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、複数の被試験体の温度試験を自動で行いつつ、装置全体のサイズを変えることなく、被試験体の個々の詳細な加熱試験及び冷却試験を行うことができる温度試験装置及び温度試験方法を得ることを目的とする。
この発明に係る温度試験装置は、互いに間隔をおいて並べられ、上面に被試験体が載置される複数の断熱板、複数の断熱板のうちの1つに面するように断熱板の上方に設けられ、かつ下面が開放され、断熱板と互いに重なり合うように係合・分離可能であり、断熱板と係合することによって、被試験体を収容する断熱容器を形成する断熱ボックス、複数の断熱板の配置を入れ替えるとともに、断熱ボックスから臨む位置である容器位置に、複数の断熱板のうちの1つを択一的に配置する入替駆動部、容器位置に配置された断熱板及び断熱ボックスのいずれか一方を他方へ向けて変位させて互いに係合させるとともに、互いに係合している断熱板及び断熱ボックスを互いに分離させる容器形成駆動部、被試験体を加熱するとともに冷却するための冷熱風を発生し、発生した冷熱風を断熱容器内に送り込む温度発生部、及び入替駆動部の駆動と、容器形成駆動部の駆動と、温度発生部の冷熱風の出力とをそれぞれ制御するとともに、回転駆動部及び容器形成駆動部を駆動させ、断熱容器の断熱板を組み替えて、温度発生部の冷熱風を断熱容器内に送り込むことにより、断熱板毎に被試験体の温度を変化させる試験制御部を備えたものである。
この発明の温度試験装置では、入替駆動部と容器形成駆動部との駆動によって断熱容器の断熱板が組み替えられるとともに、温度発生部の冷熱風が断熱容器内に送り込まれて、断熱板毎の被試験体の温度が変化されるので、複数の被試験体の温度試験を自動で行いつつ、装置全体のサイズを変えることなく、被試験体の個々の詳細な加熱試験及び冷却試験を行うことができる。
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による温度試験装置を示す斜視図である。図2は、図1のテーブル及び断熱ボックス11を拡大して示す断面図である。図3は、図1の断熱ボックス11の上部を拡大して示す斜視図である。図4は、図1の断熱ボックス11の上面を示す斜視図である。図5は、図4のV−V線に沿う断面図である。なお、図2では、断熱ボックス11の上部の一部を省略して示す。
図において、円盤状のテーブル1の中心部は、連結棒2によって、入替駆動部としてのテーブル回転駆動モータ3の回転軸に連結されている。また、テーブル1は、テーブル回転駆動モータ3の駆動力によって周方向に回転される。さらに、テーブル1には、周方向に互いに間隔をおいて複数のテーブル開口部1aが設けられている。さらにまた、テーブル1の各テーブル開口部1aの周縁部には、複数の断熱板保持ピン4が立設されている。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による温度試験装置を示す斜視図である。図2は、図1のテーブル及び断熱ボックス11を拡大して示す断面図である。図3は、図1の断熱ボックス11の上部を拡大して示す斜視図である。図4は、図1の断熱ボックス11の上面を示す斜視図である。図5は、図4のV−V線に沿う断面図である。なお、図2では、断熱ボックス11の上部の一部を省略して示す。
図において、円盤状のテーブル1の中心部は、連結棒2によって、入替駆動部としてのテーブル回転駆動モータ3の回転軸に連結されている。また、テーブル1は、テーブル回転駆動モータ3の駆動力によって周方向に回転される。さらに、テーブル1には、周方向に互いに間隔をおいて複数のテーブル開口部1aが設けられている。さらにまた、テーブル1の各テーブル開口部1aの周縁部には、複数の断熱板保持ピン4が立設されている。
また、テーブル1の上面には、断熱性を有する複数(6枚)の断熱板5が各テーブル開口部1aをそれぞれ塞ぐように設けられている。断熱板5の四隅には、それぞれ保持孔5aが設けられている。保持孔5aと断熱板保持ピン4とは、互いに嵌合しており、断熱板5がテーブル1の上面に保持されている。また、断熱板5の上面には、被試験体としての基板100を保持するための複数の基板保持ピン6が立設されている。即ち、断熱板5の上面には、基板保持ピン6を介して、基板100が載置される。基板保持ピン6には、振動発生部としての振動発生器7が取り付けられている。振動発生器7は、例えば携帯電話等に用いられる振動モータである。振動発生器7は、基板保持ピン6に保持されている基板100を加振する。
テーブル1の各テーブル開口部1a同士の間には、それぞれVブロック8が取り付けられている。Vブロック8の個数は、断熱板5の枚数と同数となっている。また、Vブロック8には、テーブル1の径方向中心へ向けて先細りなV字状の切り欠き溝8aが設けられている。また、テーブル1の外部には、テーブル1から径方向に間隔をおいて、伸縮駆動可能な可動ロッド9aを有する制動シリンダ9が設けられている。可動ロッド9aの先端部には、制動片10が取り付けられている。制動片10は、テーブル1の径方向中心へ向けて突出するV字突出部10aが設けられている。V字突出部10aの形状は、テーブル1の径方向中心へ向けて先細りなV字状となっている。V字突出部10aは、制動シリンダ9による伸縮駆動によって、切り欠き溝8aに挿入される。また、V字突出部10aが切り欠き溝8aに挿入されることによって、テーブル1の回転が制動される。
テーブル1の上方には、外枠の一部である上側フレーム(図示せず)が設けられている。上側フレームには、テーブル1の上面から間隔をおいて、断熱性を有する断熱ボックス11が断熱板5の回転経路の一部に面するように設けられている。また、断熱ボックス11の下面は、開放されている。さらに、断熱ボックス11は、断熱板5と接合(係合)・分離可能となっている。断熱ボックス11及び断熱板5は、互いに接合することによって、基板100を収容しつつ、その基板100を外気から隔てる断熱容器200を形成する。さらに、断熱ボックス11の幅方向の側面の一方には、吸気口11aが設けられている。また、断熱ボックスの幅方向の側面の他方には、排気口11bが設けられている。テーブル1の下方の断熱ボックス11から臨む位置(以下、容器位置)には、容器形成駆動部としての断熱板昇降シリンダ12が設けられている。断熱板昇降シリンダ12とテーブル1との間には、断熱板昇降シリンダ12の昇降駆動による他の部材との干渉防止用スペース1bが空けられている。
ここで、テーブル回転駆動モータ3は、テーブル1を回転させることによって、複数の断熱板5の配置を入れ替える。そして、テーブル回転駆動モータ3は、複数の断熱板5のうちの1つを択一的に容器位置に配置する。断熱板昇降シリンダ12は、容器位置に停止している断熱板5を断熱ボックス11へ向けて上昇させて、断熱板5及び断熱ボックス11を互いに接合させる。これとともに、断熱板昇降シリンダ12は、互いに接合している断熱板5及び断熱ボックス11を互いに分離させる。即ち、断熱板昇降シリンダ12は、断熱容器200の形成駆動を行う。断熱ボックス11の吸気口11aには、吸気ノズル13が取り付けられている。吸気ノズル13には、断熱ホース14を介して、温度発生装置15が接続されている。温度発生装置15は、基板100を加熱するとともに冷却するための冷熱風を発生する。また、温度発生装置15は、吸気ノズル13及び断熱ホース14を通して、断熱容器200内に、冷熱風を送り込む。さらに、温度発生装置15は、冷熱風発生用の空気を予め除湿し、除湿された冷熱風を発生する。
断熱ボックス11の上面には、四角形状のボックス開口部11cが設けられている。ボックス開口部11cは、断熱性を有する閉塞可動機構(スライド蛇腹機構)16によって覆われている。閉塞可動機構16は、大小大きさの異なる複数の断熱閉塞部材により構成されている。各断熱閉塞部材の中央部には、それぞれ異なる大きさの開口が設けられている。各断熱閉塞部材は、断熱ボックス11の上面のボックス開口部11cの周縁部において、下から上へ大きい順に積み重ねられている。また、下側の断熱閉塞部材の開口は、上側の断熱閉塞部材によって塞がれている。閉塞可動機構16の水平方向の中心には、上下方向に延在する円筒状の可動片17が取り付けられている。可動片17は、水平方向に変位可能となっている。これに対して、閉塞可動機構16は、可動片17の水平方向の変位を許容しつつ、ボックス開口部11cの閉塞状態を保持する。
また、断熱ボックス11の上面のボックス開口部11cの周縁部には、断熱ボックス11の幅方向に沿うように、一対の第1案内部材18が設けられている。さらに、一対のうちの一方の第1案内部材18の近傍(断熱ボックス11の長さ方向中央側の近傍)には、第1センサ水平駆動機構19が設けられている。第1センサ水平駆動機構19は、断熱ボックス11の正面側に固定された第1センサ水平駆動モータ20と、第1案内部材18に対して平行であり第1センサ水平駆動モータ20により回転される第1送りねじ21と、断熱ボックス11の背面側に固定され、第1送りねじ21の反第1センサ水平駆動モータ20側の端部を支持する第1送りねじ支持片(図示せず)とを有している。また、一対の第1案内部材18には、下側可動板22が摺動可能に載置されている。また、下側可動板22の下面の第1送りねじ21に対応する位置には、第1送りねじ21に螺合された被搬送用ナット(図示せず)が固定されている。さらに、下側可動板22は、第1センサ水平駆動モータ20の駆動によって、第1案内部材18上を摺動される。
下側可動板22の幅方向の両端部の上面には、第1案内部材18に対して直交する方向へ延在する第2案内部材23が設けられている。また、下側可動板22の中央部には、長さ方向に延在する長孔(図示せず)が設けられている。さらに、一対のうちの一方の第2案内部材23の近傍(下側可動板22の幅方向中央側の近傍)には、第2センサ水平駆動機構24が設けられている。第2センサ水平駆動機構24は、下側可動板22の一側面側に固定された第2センサ水平駆動モータ25と、第2案内部材23に対して平行であり第2センサ水平駆動モータ25により回転される第2送りねじ26、下側可動板22の他側面側に固定され、第2送りねじ26の反第2センサ水平駆動モータ25側の端部を支持する第2送りねじ支持片27とを有している。
一対の第2案内部材23には、上側可動板28が摺動可能に載置されている。上側可動板28の下面の第2送りねじ26に対応する位置には、第2送りねじ26に螺合された被搬送用ナット(図示せず)が固定されている。上側可動板28は、第2センサ水平駆動モータ25の駆動によって、第2案内部材23上を摺動される。上側可動板28の中央部には、センサ支持ブロック29が取り付けられている。センサ支持ブロック29の下端部には、下側可動板22の長孔と可動片17の内部とを貫通する棒状のセンサ保持具30が取り付けられている。センサ支持ブロック29の上部には、センサ保持具30を昇降させるセンサ昇降駆動モータ31が設けられている。
センサ保持具30の先端部には、温度センサ32が取り付けられている。温度センサ32は、例えば非接触式センサであり、先端部から2mm程度の間隔をおいて基板100の表面温度を検出する。また、センサ保持具30は、センサ昇降駆動モータ31によって昇降される。即ち、温度センサ32は、センサ昇降駆動モータ31の駆動によって、断熱容器200(断熱ボックス11)内で昇降(Z方向へ変位)される。また、温度センサ32は、第1センサ水平駆動モータ20及び第2センサ水平駆動モータ25の駆動によって、断熱容器200内で水平方向(X−Y方向)へ変位される。可動片17の断熱ボックス11内の端部には、アーム33を介して、断熱容器200内の基板100の熱画像(サーモグラフィック)を撮影するための耐熱カメラ34が下方に向けて取り付けられている。耐熱カメラ34は、耐熱性を有している。
ここで、テーブル回転駆動モータ3、振動発生器7、制動シリンダ9、断熱板昇降シリンダ12、温度発生装置15、第1センサ水平駆動モータ20、第2センサ水平駆動モータ25、センサ昇降駆動モータ31、温度センサ32及び耐熱カメラ34には、試験制御部としてのパネルコントローラ35が接続されている。パネルコントローラ35は、作業員により操作される操作部と、試験内容を表示させるための表示部と、各機器の温度試験に係わる動作を制御する制御部とを有している。
また、パネルコントローラ35には、テーブル1の上面の位置情報と、断熱板5毎の固有番号(ステーション番号)とが互いに対応付けて予め登録されている。さらに、パネルコントローラ35は、テーブル1又はテーブル回転駆動モータ3に取り付けられた回転検出器(図示せず)からの回転検出信号により、テーブル1の上面の変位を監視している。さらにまた、パネルコントローラ35は、テーブル1の上面の変位を監視することにより、どの断熱板5が容器位置に配置されているかを検出する。また、パネルコントローラ35は、制動シリンダ9の駆動を制御することによって、断熱板5及び断熱ボックス11を互いに接合させて断熱容器200を形成するとともに、互いに接合している断熱板5及び断熱ボックス11を互いに分離させる。
さらに、パネルコントローラ35は、温度発生装置15の冷熱風の風力及び温度を制御する。さらにまた、パネルコントローラ35は、温度発生装置15から断熱容器200内に冷風を送り込むことにより、断熱容器200内の基板100の冷却試験を行う。また、パネルコントローラ35は、温度発生装置15から断熱容器200内に熱風を送り込むことにより、断熱容器200内の基板100の加熱試験を行う。さらに、パネルコントローラ35は、先に断熱容器200内の基板100の冷却試験を行ってから、その基板100の加熱試験を行う。さらにまた、パネルコントローラ35は、テーブル回転駆動モータ3、制動シリンダ9及び断熱板昇降シリンダ12の駆動をそれぞれ制御することによって、断熱容器200の断熱板5を組み替える。そして、パネルコントローラ35は、断熱板5毎に被試験体の温度を変化させることによって温度試験を行う。また、パネルコントローラ35は、断熱容器200内の基板100の温度試験を行いつつ、振動発生器7を駆動させて、基板100の振動試験を行う。
さらに、パネルコントローラ35は、第1センサ水平駆動モータ20、第2センサ水平駆動モータ25及びセンサ昇降駆動モータ31の駆動をそれぞれ制御することによって、断熱容器200内で温度センサ32を三次元方向(水平方向及び上下方向)へ変位させる。これとともに、パネルコントローラ35は、温度センサ32から受けた基板100の温度の情報に応じて、断熱容器200内の温度センサ32の周辺の温度が予め設定された試験温度(例えば0℃〜55℃)となるように、温度発生装置15の冷熱風の風力及び温度を制御する。さらにまた、パネルコントローラ35には、基板100の表面の二次元構造又は三次元構造の情報と、基板100の表面の測定位置の情報とが予め登録されている。また、パネルコントローラ35は、基板100の表面の二次元構造又は三次元構造の情報に基づいて、基板100の表面に沿うように温度センサ32を変位させる。これとともに、パネルコントローラ35は、基板100の測定位置の情報に基づいて、測定位置で温度センサ32を停止させて、測定位置での基板100の温度を検出する。ここで、基板100の表面の二次元構造の情報には、例えば2D−CADデータを用いることができ、三次元構造の情報には、例えば3D−CADデータを用いることができる。
さらに、パネルコントローラ35は、画像処理機能を有している。そして、パネルコントローラ35は、この画像処理機能を用いて、耐熱カメラ34からの基板100の熱画像の情報に熱解析等を行うことによって、基板100の表面全体の温度分布を測定(抽出)する。これとともに、パネルコントローラ35は、基板100の表面の温度分布の変化を監視し、その温度分布の変化に応じて温度センサ32を変位させる。さらにまた、パネルコントローラ35は、基板100の温度試験及び振動試験の進行状況と、基板100の温度変化の状況(基板100の表面全体の温度分布)とを表示部に表示する。ここで、パネルコントローラ35は、演算処理部(CPU)、記憶部(ROM、RAM及びハードディスク等)及び信号入出力部を持ったコンピュータ(図示せず)により構成することができる。パネルコントローラ35のコンピュータの記憶部には、パネルコントローラ35の動作を実現するためのプログラムが格納されている。
次に、動作について説明する。まず、パネルコントローラ35は、テーブル回転駆動モータ3を駆動させることにより、テーブル1を回転させて、目標とする基板100が載置された断熱板5を容器位置に配置する。そして、パネルコントローラ35は、制動シリンダ9を駆動させてテーブル1の回転を制動させた後、断熱板昇降シリンダ12を駆動させて、容器位置に配置された断熱板5の上面を断熱ボックス11の下面に押し付けるように、断熱板5及び断熱ボックス11を互いに接合させて、断熱容器200を形成する。断熱容器200を形成すると、パネルコントローラ35は、温度発生装置15から断熱容器200内に冷熱風を送り込ませることにより、断熱容器200内の基板100の温度を変化させて、基板100の温度試験を行う。
このときに、パネルコントローラ35は、基板100の三次元構造の情報と基板100の測定位置の情報とに基づいて、基板100上の計測位置に温度センサ32を変位させて計測位置の温度を測定し、計測位置での基板100の温度が所定の温度となるように、温度発生装置15の出力を調整する。また、パネルコントローラ35は、基板100の温度試験を行っている最中に、振動発生器7を駆動させて、基板100の振動試験を行う。そして、最初の基板100の温度試験(及び振動試験)が終了すると、パネルコントローラ35は、断熱板昇降シリンダ12を駆動させて、互いに接合している断熱板5及び断熱ボックス11を互いに分離させることにより、断熱容器200を分解する。
断熱板5がテーブル1の上面に載置され、断熱板5の保持孔5aが断熱板保持ピン4に嵌ると、パネルコントローラ35は、制動シリンダ9を駆動させてテーブル1の回転の制動を解除し、テーブル回転駆動モータ3を駆動させて、試験済みの基板100が載置された断熱板5を容器位置から容器位置外へ変位させるとともに、未試験の基板100が載置された断熱板5を容器位置に配置し、制動シリンダ9を駆動させてテーブル1の回転を制動させる。そして、パネルコントローラ35は、断熱板昇降シリンダ12を駆動させて、容器位置に新たに配置された断熱板5の上面を断熱ボックス11の下面に押し付けるように、断熱板5及び断熱ボックス11を互いに接合させて、新たな断熱容器200を形成する。このように、パネルコントローラ35は、断熱容器200の断熱板5を順次組み替えて、断熱板5毎に基板100の温度試験(及び振動試験)を行う。
上記のような温度試験装置では、テーブル回転駆動モータ3と断熱板昇降シリンダ12との駆動によって断熱容器200の断熱板5が組み替えられるとともに、温度発生装置15の冷熱風が断熱容器200内に送り込まれて、断熱板5毎の基板100の温度が変化されるので、複数の基板100の温度試験を自動で行いつつ、装置全体のサイズを変えることなく、基板100の個々の詳細な加熱試験及び冷却試験を行うことができる。これとともに、特許文献1に示すような従来の温度試験装置のような予備冷却用及び予備加熱用の予備部が不要となるので、装置全体のスペース効率を向上させることができる。また、作業員による基板100の入替作業が不要となるので、温度試験に係わる作業員の作業効率を向上させることができる。
さらに、温度センサ32が断熱容器200内で水平方向及び上下方向に変位可能となっているので、基板100の細部に渡って温度測定を行うことができる。
さらにまた、断熱容器200内の温度センサ32の周辺の温度が予め設定された試験温度となるように、パネルコントローラ35によって温度発生装置15の冷熱風の出力が制御されるので、より確実に、基板100の温度を所定の温度に変化させることができる。
また、基板100の三次元構造の情報に基づいて、基板100の表面に沿うように温度センサ32の変位がパネルコントローラ35により制御されるので、基板100の表面構造と温度センサ32との干渉を防ぎつつ、温度センサ32を断熱容器200内の任意の位置に変位させることができる。
さらに、除湿された冷熱風を用いて温度試験が行われるので、断熱容器200内で
冷却試験と加熱試験とが切り替わる際に、基板100表面の結露の発生を防ぐことができる。これとともに、温度試験の際に、基板100が冷却されからその基板100が加熱されるので、温度試験終了時に、基板100の表面温度が外気よりも高い状態(例えば数十℃の差)で基板100が外気に触れることにより、温度試験終了時にも、基板100表面の結露の発生を防ぐことができる。
冷却試験と加熱試験とが切り替わる際に、基板100表面の結露の発生を防ぐことができる。これとともに、温度試験の際に、基板100が冷却されからその基板100が加熱されるので、温度試験終了時に、基板100の表面温度が外気よりも高い状態(例えば数十℃の差)で基板100が外気に触れることにより、温度試験終了時にも、基板100表面の結露の発生を防ぐことができる。
さらにまた、耐熱カメラ34からの基板100の熱画像の情報に基づいて基板100の表面の温度分布が測定されるので、基板100の表面全体の温度の昇降状況を作業員が確認することができ、より詳細な温度試験を行うことができる。また、一般的な温度試験において、温度試験を行う前に作業員によって被試験体の温度評価を実施する必要があったが、上記のような温度試験装置では、基板100の表面全体の温度の昇降状況を耐熱カメラ34の熱画像により作業員が確認可能なので、基板100の温度評価を省くことができ、温度試験の作業効率をさらに向上させることができる。
また、基板保持ピン6を介して、断熱板5の上面に基板100が載置されるので、基板100の表面とともに裏面の温度を確実に変化させることができ、基板100が両面実装基板である場合に、表面及び裏面の温度試験を同時に行うことができる。
ここで、一般的な温度試験装置では、温度試験のみが行われ、温度試験と振動試験とが完全に独立して行われていたため、振動試験を行う際には、別の振動試験装置に被試験体を搬送する必要がある。しかしながら、上記のような温度試験装置では、振動発生器7が断熱板5上に設けられているので、同一の試験行程の中で温度試験と振動試験を行うことができるとともに、温度試験装置から振動試験装置への被試験体の搬送時間を削減することができ、温度試験における時間効率を向上させることができる。
また、特許文献1に示すような従来の温度試験装置では、ライン上を搬送されるテストボードを収容するために低高温チャンバの気密性が確保されておらず、低高温チャンバ内にテストボードの収容スペース及び搬送スペースを設ける必要がある。このため、低高温チャンバ内の温度を一定に保つためのエネルギ効率が低下していたが、上記のような温度試験装置では、断熱容器200内のみの温度を変化させることによって、温度試験が行われるので、基板100の加熱・冷却に係わるエネルギ効率を向上させることができる。
また、特許文献2に示すような従来の温度試験装置では、予め定められた種類の被試験体のみを対象とした断熱容器が用いられ、被試験体の種類毎に高価な断熱容器を用意する必要があるが、断熱容器内の任意の位置での温度測定が不可能であった。このような従来の温度試験装置の断熱容器に対し、上記のような温度試験装置では、温度センサ32が断熱容器200内で水平方向及び上下方向に変位可能となっているので、断熱容器200内の任意の位置で基板100の温度を測定することができるとともに、断熱ボックス11の容量の範囲内であれば、複数種類の被試験体の温度試験が可能なことにより、汎用性及び経済性を向上させることができ、ライン替えにも容易に対応することができる。
実施の形態2.
次に、この発明の実施の形態2について説明する。
図6は、実施の形態2による温度試験装置を示す断面図である。図7は、図6の断熱ボックス11の一部を拡大して示す断面図である。なお、図6では、断熱板5及び断熱ボックス11の接合状態を示し、図7では、断熱板5及び断熱ボックス11の分離状態を示す。また、図6,7では、断熱ボックス11の上部の一部を省略して示す。図において、実施の形態2の断熱ボックス11の両側面には、水平方向で互いに逆向きに、断熱ボックス11の外部へ突出する一対のボックス突出部11dが設けられている。各ボックス突出部11dの下面は、断熱板5の上面に対向している。各ボックス突出部11dの先端には、バランス保持用ロッド36が上下方向に摺動可能に挿通されている。バランス保持用ロッド36の下端部とボックス突出部11dとの間は、バランス保持用ばね37によって囲繞されている。また、バランス保持用ロッド36の下端部は、バランス保持用ばね37のばね力によって、下方へ向けて付勢されている。さらに、バランス保持用ロッド36の下端部は、断熱板5及び断熱ボックス11の接合時に、断熱板5の上面に当接する。
次に、この発明の実施の形態2について説明する。
図6は、実施の形態2による温度試験装置を示す断面図である。図7は、図6の断熱ボックス11の一部を拡大して示す断面図である。なお、図6では、断熱板5及び断熱ボックス11の接合状態を示し、図7では、断熱板5及び断熱ボックス11の分離状態を示す。また、図6,7では、断熱ボックス11の上部の一部を省略して示す。図において、実施の形態2の断熱ボックス11の両側面には、水平方向で互いに逆向きに、断熱ボックス11の外部へ突出する一対のボックス突出部11dが設けられている。各ボックス突出部11dの下面は、断熱板5の上面に対向している。各ボックス突出部11dの先端には、バランス保持用ロッド36が上下方向に摺動可能に挿通されている。バランス保持用ロッド36の下端部とボックス突出部11dとの間は、バランス保持用ばね37によって囲繞されている。また、バランス保持用ロッド36の下端部は、バランス保持用ばね37のばね力によって、下方へ向けて付勢されている。さらに、バランス保持用ロッド36の下端部は、断熱板5及び断熱ボックス11の接合時に、断熱板5の上面に当接する。
一対のボックス突出部11dのうちの一方の下面には、送電用コネクタ38が下方に向けて取り付けられている。送電用コネクタ38は、ボックス突出部11dを貫通するボックス側ケーブル39を介して、電力を発生する外部電源、及び基板100の動作に係わる制御信号を発生する外部信号源(ともに図示せず)の少なくともいずれか一方に電気的に接続されている。断熱板5の送電用コネクタ38から臨む位置には、送電用コネクタ38と係合可能な受電用コネクタ40が上方に向けて取り付けられている。受電用コネクタ40は、基板100に取り付けられた基板側コネクタ101と、断熱板5の内部を通って配線された断熱板側ケーブル41とを介して基板100に電気的に接続されている。
送電用コネクタ38及び受電用コネクタ40は、断熱ボックス11及び断熱板5の接合に伴って、互いに係合され、互いに電気的に接続される。また、送電用コネクタ38及び受電用コネクタ40は、断熱ボックス11及び断熱板5の分離に伴って、互いの係合が解除され、互いに開離される。送電用コネクタ38及び受電用コネクタ40が互いに電気的に接続しているときに、パネルコントローラ35は、外部電源及び外部信号源の少なくともいずれか一方を介して、温度試験時又は振動試験時における基板100の通電状態を監視しており、基板100の動作異常を検出する。さらに、パネルコントローラ35は、温度試験時又は振動試験時における基板100の通電状態と、検出した基板100の動作異常の内容とを表示部に表示する。
ここで、断熱ボックス11及び断熱板5の接合時において、断熱板昇降シリンダ12の駆動によって断熱板5が断熱ボックス11に向けて上昇すると、送電用コネクタ38及び受電用コネクタ40が互いに係合する前に、断熱ボックス11の両側面のバランス保持用ロッド36の下端部が断熱板5の上面に当接する。そして、断熱板5の上昇に伴って、バランス保持用ばね37が縮むようにバランス保持用ロッド36の下端部が押し上げられる。このときに、断熱板5の長さ方向の両端部には、それぞれ均等に力が加わっており、この状態のまま、送電用コネクタ38及び受電用コネクタ40が互いに係合される。即ち、バランス保持用ロッド36及びバランス保持用ばね37によって、送電用コネクタ38及び受電用コネクタ40の係合時の断熱ボックス11及び断熱板5の平行状態が保持され、バランス保持用ロッド36及びバランス保持用ばね37は、平行保持手段を構成している。他の構成及び動作は実施の形態1と同様である。
上記のような温度試験装置では、断熱板5及び断熱ボックス11の互いの接合に伴って、送電用コネクタ38及び受電用コネクタ40が互いに電気的に接続され、基板100に電力及び制御信号の少なくともいずれか一方が送られるので、基板100への給電を自動化することができる。これとともに、断熱板5と断熱ボックス11との間の作業員による配線接続作業が不要となることにより、試験の作業効率を向上させることができる。
また、送電用コネクタ38及び受電用コネクタ40が互いに係合する際に、バランス保持用ロッド36及びバランス保持用ばね37によって、断熱ボックス11及び断熱板5の互いの平行状態が保持されるので、送電用コネクタ38及び受電用コネクタ40の係合時に、断熱ボックス11に対して断熱板5が傾くことを防止することができる。
なお、実施の形態1,2では、基板の温度試験について説明したが、この発明は、IC等の電子部品の温度試験にも適用することができる。この場合、実施の形態1,2の基板100に換えて、例えば、被試験体の電子部品が載置されたテストボードを断熱板5の上面に載置することによって、電子部品単位での温度試験が可能となる。
また、実施の形態1,2では、断熱板5の枚数が6枚であったが、断熱板の枚数は、6枚に限るものではなく、5枚以下又は7枚以上でもよい。
さらに、実施の形態1,2では、複数の断熱板5がテーブル1の上面に載置され、入替駆動部としてテーブル回転駆動モータ3が用いられ、テーブル1が回転されることにより、断熱板5の配置が入れ替えられていたが、この例に限るものではなく、入替駆動部として搬送コンベアを用いてもよい。この場合、その搬送コンベアの搬送面に断熱板5を並置し、搬送コンベアの駆動によって、断熱板5の配置が入れ替えられる。
さらにまた、実施の形態1,2では、単数の断熱ボックス11及び単数の断熱板昇降シリンダ12を用いたが、複数の断熱ボックス及び複数の容器形成駆動部を用いて、複数箇所に容器位置を設定してもよい。この場合、複数の断熱容器を同時に形成可能となるので、それらの断熱容器内で同時に温度試験を行うことができ、温度試験の時間効率を向上させることができる。
また、実施の形態1,2では、テーブル1の形状が円盤状であったが、テーブルの形状は、円盤状に限るものではなく、例えば楕円状であってもよい。この場合、テーブルの上面の長手方向の外周に複数の断熱板を並べて配設し、テーブルの下方に設けたコンベア等の駆動によって、楕円の長手方向に向けてテーブル自体を変位させることにより、断熱板5の配置が入れ替えられる。
さらに、実施の形態1,2では、断熱板昇降シリンダ12の駆動によって、容器位置に配置された断熱板5が断熱ボックス11に向けて上昇されることにより、断熱板5及び断熱ボックス11が互いに接合(係合)されていたが、この例に限るものではなく、容器形成部の駆動によって、断熱ボックスが断熱板に向けて下降され、断熱板及び断熱ボックスが互いに係合されてもよい。
さらにまた、実施の形態1,2では、断熱ボックス11内の空気が排気口11bから断熱ボックス11外へ排出されていたが、排気口11bと温度発生装置15との間を断熱ホース等によって接続し、断熱ボックス11内と温度発生装置15との間で冷熱風を含めた空気を循環させてもよい(循環方式)。
また、実施の形態1,2では、図2に示すように、断熱ボックス11の上面の内側と基板100の表面との間には、温度センサ32の昇降スペースが確保されていたが、断熱ボックスの上面の内側と被試験体の表面と間の間隔が、断熱ボックスの上面の内側と被試験体の表面とが互に密着するような間隔であってもよい。これにより、断熱容器内の温度の上昇・下降に係わるエネルギ効率を向上させることができる。
1 テーブル、3 テーブル回転駆動モータ(入替駆動部)、5 断熱板、7 振動発生器(振動発生部)、11 断熱ボックス、11c ボックス開口部、11d ボックス突出部、12 断熱板昇降シリンダ(容器形成駆動部)、15 温度発生装置(温度発生部)、19 第1センサ水平駆動機構、24 第2センサ水平駆動機構、31 センサ昇降駆動モータ、32 温度センサ、34 耐熱カメラ、35 パネルコントローラ(試験制御部)、36 バランス保持用ロッド、37 バランス保持用ばね、38 送電用コネクタ、40 受電用コネクタ、100 基板(被試験体)、200 断熱容器。
Claims (11)
- 互いに間隔をおいて並べられ、上面に被試験体が載置される複数の断熱板、
上記複数の断熱板のうちの1つに面するように上記断熱板の上方に設けられ、かつ下面が開放され、上記断熱板と互いに重なり合うように係合・分離可能であり、上記断熱板と係合することによって、被試験体を収容する断熱容器を形成する断熱ボックス、
上記複数の断熱板の配置を入れ替えるとともに、上記断熱ボックスから臨む位置である容器位置に、上記複数の断熱板のうちの1つを択一的に配置する入替駆動部、
上記容器位置に配置された上記断熱板及び上記断熱ボックスのいずれか一方を他方へ向けて変位させて互いに係合させるとともに、互いに係合している上記断熱板及び上記断熱ボックスを互いに分離させる容器形成駆動部、
被試験体を加熱するとともに冷却するための冷熱風を発生し、発生した冷熱風を上記断熱容器内に送り込む温度発生部、及び
上記入替駆動部の駆動と、上記容器形成駆動部の駆動と、上記温度発生部の冷熱風の出力とをそれぞれ制御するとともに、上記回転駆動部及び上記容器形成駆動部を駆動させ、上記断熱容器の上記断熱板を組み替えて、上記温度発生部の冷熱風を上記断熱容器内に送り込むことにより、上記断熱板毎に被試験体の温度を変化させる試験制御部
を備えていることを特徴とする温度試験装置。 - 回転可能なテーブル
をさらに備え、
上記複数の断熱板は、上記テーブルの上面に周方向に互いに間隔をおいて配設されており、
上記断熱ボックスは、上記断熱板の回転軌道の一部に面するように、上記テーブルの上面から上方に間隔をおいて配置されており、
上記入替駆動部は、上記テーブルを回転し、上記テーブルを回転させることによって、上記断熱板の配置を入れ替えることを特徴とする請求項1記載の温度試験装置。 - 上記断熱ボックス内に下方に向けて設けられ、被試験体の近接する箇所の温度を測定するための温度センサ、及び
上記試験制御部からの信号に応じて、上記温度センサを上記断熱容器内で水平方向及び上下方向に変位させるセンサ変位駆動部
をさらに備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度試験装置。 - 上記試験制御部は、上記温度センサから受けた被試験体の温度の情報に応じて、上記断熱容器内の上記温度センサの周辺の温度が予め設定された試験温度となるように、上記温度発生部の冷熱風の出力を制御することを特徴とする請求項3記載の温度試験装置。
- 上記試験制御部は、予め登録された被試験体の三次元構造の情報に基づいて、被試験体の表面に沿うよう上記温度センサを変位させることを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の温度試験装置。
- 耐熱性を有し、上記断熱ボックス内に設けられ、上記断熱容器内に収容された被試験体の表面の熱画像を撮影するための耐熱カメラ
をさらに備え、
上記試験制御部は、上記耐熱カメラからの被試験体の熱画像の情報に基づいて被試験体の表面の温度分布を測定するとともに、被試験体の表面の温度分布の変化を監視し、その温度分布の変化に応じて上記温度センサを変位させることを特徴とする請求項3から請求項5までのいずれか1項に記載の温度試験装置。 - 上記温度発生部は、冷熱風発生用の空気を除湿し、除湿された冷熱風を上記断熱容器内に送り込み、
上記試験制御部は、被試験体を冷却させてから、その被試験体を加熱させることを特徴とする請求項1から6までのいずれか1項に記載の温度試験装置。 - 上記断熱板の上面に設けられ、上記試験制御部からの信号に応じて被試験体に振動を加える振動発生部
をさらに備えていることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載の温度試験装置。 - 上記断熱ボックスには、外部電源及び外部信号源の少なくともいずれか一方に予め電気的に接続された送電用コネクタが下方に向けて取り付けられており、
上記断熱板の上記送電用コネクタから臨む位置には、被試験体に電気的に接続可能な受電用コネクタが上方に向けて取り付けられており、
上記送電用コネクタ及び上記受電用コネクタは、上記断熱ボックス及び上記断熱板の接合に伴って互いに電気的に接続されるとともに、上記断熱ボックス及び上記断熱板の分離に伴って互いに開離されることを特徴とする請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の温度試験装置。 - 上記断熱ボックスには、水平方向で互いに逆向きに上記断熱ボックスの外部へ突出し、下面が上記断熱板の上面に対向する一対の突出部が設けられており、
上記送電用コネクタは、上記一対の突出部のいずれか一方の下面に配置されており、
上記一対の突出部には、上記断熱板及び上記断熱ボックスの接合時に上記断熱板の上面に当接し、上記断熱板及び上記断熱ボックスを互いに平行状態とするための平行保持手段がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項9記載の温度試験装置。 - 互いに間隔をおいて並べられ、上面に被試験体が載置される複数の断熱板と、上記断熱板の並置箇所の一部に面するように設けられ、かつ下面が開放され、上記断熱板と互いに重なり合うように係合・分離可能であり、上記断熱板と係合することによって、被試験体を収容しつつその被試験体を外気から隔てる断熱容器を形成する断熱ボックスと、被試験体を加熱するとともに冷却するための冷熱風を発生し、発生した冷熱風を上記断熱容器内に送り込む温度発生部とを備えた温度試験装置の温度試験方法であって、
被試験体が載置された上記断熱板を上記断熱ボックスから臨む位置である容器位置に配置するステップ、
上記容器位置の上記断熱板と上記断熱ボックスとを互いに係合させることによって、断熱容器を形成するステップ、及び
上記温度発生部から上記断熱容器内に冷熱風を送り込むことによって、被試験体の温度を変化させるステップ
を含んでいることを特徴とする温度試験方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2007002477A JP2008170224A (ja) | 2007-01-10 | 2007-01-10 | 温度試験装置及び温度試験方法 |
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JP2010078435A (ja) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Nippon Denji Sokki Kk | 磁場分布測定装置 |
JP2022059232A (ja) * | 2020-10-01 | 2022-04-13 | エスペック株式会社 | 検査装置、検査システム、及び検査方法 |
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2007
- 2007-01-10 JP JP2007002477A patent/JP2008170224A/ja active Pending
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