JP2009020027A

JP2009020027A - 温度特性計測装置

Info

Publication number: JP2009020027A
Application number: JP2007183784A
Authority: JP
Inventors: Shiyoujiro Imai; ▲しょう▼二郎今井
Original assignee: AKIM Corp
Current assignee: AKIM Corp
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2027-07-13
Also published as: JP5266452B2

Abstract

【課題】温度依存特性を計測する際に、電子部品の温度を高精度に制御する。
【解決手段】電子部品の温度特性を計測する温度特性計測装置１であって、電子部品搭載プレート１０に電子部品を搭載し、この電子部品搭載プレート１０を、熱伝達プレート２０の載置面に配置する。温度制御素子３０は、熱伝達プレート２０に温熱又は冷熱を供給する。電子部品搭載プレート１０には、その温度を直接計測する部品側温度計測装置１５が設置され、この部品側温度計測装置１５の計測結果に基づいて、温度制御ユニットが温度制御素子３０を制御するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品の温度特性を計測する温度特性計測装置に関し、特に電子部品の温度制御を高精度化する技術に関する。

水晶振動子や加速度センサ、空気圧センサ等の電子部品は、計測目的に応じて各種信号出力するが、この出力は使用される雰囲気温度において変化する。例えば水晶振動子は、その周波数特性に温度依存性がある。従って、この種の電子部品は、出荷前に複数の温度における出力特性を測定して温度依存特性を試験する必要がある。水晶振動子においては−４０〜９０℃の範囲で３〜５点またはそれ以上の温度で周波数特性を測定し、特性分類や良品、不良品の判定を行っている。

このような温度依存性がある電子部品の温度特性を試験する為に、温度特性計測装置が用いられる。温度特性計測装置の一種として恒温槽タイプの温度計測装置がある。この恒温槽タイプは、例えば、プリント基板上に複数の電子部品ソケットが配設された計測ボードに電子部品を搭載して、これを恒温槽の内部にセットする。低温環境の測定であれば、この恒温槽の内部に冷却ガスを放出して内部温度を目的温度まで低下させて一定に保つように制御する。温度槽の内部温度が測定温度に到達したら、電子部品に接続されているソケットを用いて、電子部品の出力値を計測する。高温環境の測定であれば、ヒーターを通して加熱されたガスを恒温槽の内部に放出して同様に一定に保つように制御する。測定温度に達したら、電子部品の出力値を制御する。

温度特性計測装置の他の種類として、温度制御素子タイプがある。この温度制御素子タイプは、例えば電子部品搭載プレートに電子部品を載置して、インデックステーブル上を周方向に移動させる。インデックステーブルには、熱伝達プレートが周方向に複数配置されており、この熱伝達プレートの背面側にペルチェ素子等の温度制御素子が配置される。ペルチェ素子は、この熱伝達プレートに冷熱又は温熱を直接供給することで熱伝達プレートを目的の温度に制御する。この結果、インテックステーブルは、この熱伝達プレートによって複数の温度エリアに分けることができ、例えば、電子部品搭載プレートが低温エリアに移動した場合、熱伝達プレートによって電子部品搭載プレートが低温に制御され、その間に測定プローブを電子部品の端子に接触させて出力特性を計測する。更に、電子部品搭載プレートが高温エリアに移動した場合、同様に熱伝達プレートによって電子部品搭載プレートを介して電子部品が高温に制御されて出力特性が計測される。このように、温度制御素子タイプの場合は、電子部品搭載プレートに温熱又は冷熱を直接供給して電子部品の温度を制御するので、ガスを用いる場合と比較して、電子部品の温度制御時間を大幅に短縮できるという利点がある。
特開２００３−１６１７５０号公報

しかしながら、恒温槽タイプの場合、恒温槽内の広範囲の空間を温度制御しなければならないため、電子部品の温度を目標値にするまでに長時間を要し、且つ、場所によって温度にばらつきが発生しやすいという問題があった。

また、恒温槽を小型にして、温度分布を抑制することも考えられるが、フィードバック制御する熱源自体が別の場所に配置され、この熱源によってガスを制御し、間接的に電子部品の雰囲気温度を調整する構造であるため、基本的に電子部品の温度を高精度に制御するのが難しいという問題があった。

また、従来の温度制御素子タイプの場合、ペルチェ素子に隣接する熱伝達プレートの温度を計測して、このペルチェ素子をフィードバック制御する構造であるため、電子部品の温度を正確に制御することができないという問題があった。従って、従来の温度制御素子タイプは、温度依存特性を極めて高精度に計測したい電子部品に利用できないという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、温度制御素子タイプの温度特性計測装置において、高精度の温度制御を実現する技術を提供することを目的としている。

上記目的は、下記の手段によって達成されるものである。

（１）電子部品の温度特性を計測する温度特性計測装置であって、前記電子部品が載置される電子部品搭載プレートと、前記電子部品搭載プレートの載置面を構成し、且つ前記電子部品搭載プレートに温熱又は冷熱を供給する熱伝達プレートと、前記熱伝達プレートに温熱又は冷熱を供給する温度制御素子と、前記電子部品搭載プレートの温度を直接計測する部品側温度計測装置と、前記部品側温度計測装置の計測結果に基づいて、前記温度制御素子を制御する温度制御ユニットと、を備えることを特徴とする温度特性計測装置。

上記発明によれば、電子部品搭載プレートの温度を直接計測し、その計測結果を用いて温度制御素子が熱伝達プレートに供給する熱量を制御することが可能になるので、電子部品の温度を高精度に制御することが可能になる。特に、電子部品に接近した場所又は電子部品搭載プレートの外表面に近い場所で温度計測ができるため、外乱による電子部品の温度変化をいち早く検出し、すばやく目標温度に維持するように制御できる。従って、温度制御の応答性を大幅に高めることが可能となる。

（２）上記発明では、前記部品側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートの複数箇所の温度を計測することが好ましい。このようにすると、電子部品搭載プレートを複数のエリアに分けることができ、電子部品搭載プレートの温度のばらつき計測することが可能となる。特に、このエリア毎に計測した結果を用いて、エリアに対応する温度制御素子を個別に制御すれば、この温度ばらつきを抑制することが可能となり、一層、高精度の温度制御が実現できる。

（３）なお上記発明では、前記部品側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートにおける中央及び両外側の少なくとも３箇所の温度を計測することが好ましい。

（４）また更に、上記発明では、前記部品側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートの第１方向の複数個所及び、前記第１方向に直行する第２方向の複数個所の温度を計測することが好ましい。

（５）更に上記発明では、前記部品側温度計測装置が、白金測温抵抗体又はサーミスタによる温度センサを備えることを特徴とすることが好ましい。この白金測温抵抗体やサーミスタを用いることで、高精度且つ高分解能の温度計測が可能となり、電子部品の温度を高精度に制御することが可能になる。

（６）上記発明では、更に、前記熱伝達プレートの温度を直接計測する温度制御素子側温度計測装置を備え、前記温度制御ユニットは、前記部品側温度計測装置の計測結果と前記温度制御素子側温度計測装置の計測結果の双方に基づいて、前記温度制御素子を制御することが好ましい。熱伝達プレートは、電子部品から離れた場所に位置するので、外気や電子部品等の外乱による温度変化が小さい。従って、この熱伝達プレートの温度計測結果を利用すれば、安定した温度制御が可能となる。また、熱伝達プレートは温度制御素子に近いので、この温度を計測することで、温度制御素子の温度を高精度に制御することが可能になる。また、熱伝達プレートの温度計測値から、温度制御素子の異常・故障を検出することが可能となる。また、電子部品搭載プレートは、電子部品自体の温度にきわめて近いので、この温度計測結果を利用すると、電子部品側の温度制御を高精度に行うことが可能となる。つまり、熱伝達プレートの温度計測結果と電子部品搭載プレートの温度計測結果の双方を活用することで、温度制御の安定性と、目的とする電子部品の高精度な温度制御を合理的に両立させることが可能になる。

（７）上記発明では、前記温度制御素子側温度計測装置が、前記熱伝達プレートの複数箇所の温度を計測することが好ましい。このようにすると、熱伝達プレートを複数のエリアに分けることができ、このエリア毎に計測することで、エリアに対応する温度制御素子を個別に制御することが可能になる。従って、熱伝達プレートにおける温度のばらつきを抑制することができ、一層、高精度の温度制御が可能になる。特に、電子部品搭載プレートのエリアと、熱伝達プレートのエリアに対応関係をもたせることで、電子部品の温度をより詳細に制御することが可能になる。

（８）なお、前記温度制御素子側温度計測装置が、前記熱伝達プレートにおける中央及び両外側の少なくとも３箇所の温度を計測することが好ましい。

（９）上記発明では、前記電子部品搭載プレートの表面積が、前記熱伝達プレートの表面積に対して４分の３以下に設定されることが好ましい。このようにすることで、熱伝達プレートにおいて温度のばらつきの小さい中央側を積極的に活用して、電子部品搭載プレートに冷熱または温熱を供給することが可能となり、電子部品搭載プレートの温度を均一にすることができる。

（１０）上記発明では、前記温度制御素子が複数配置され、前記温度制御素子の夫々が、前記温度制御ユニットによって独立制御されることが好ましい。このようにすると、電子部品搭載プレート及び熱伝達プレートを、エリア毎に独立制御することが可能になる。

（１１）上記発明では、前記電子部品搭載プレートと対向状態に配置され、前記電子部品の端子と接触又は離反して前記電子部品の出力を検出可能なプローブユニットを備えることが好ましい。

（１２）さらに上記発明では、前記電子部品搭載プレートの周囲を覆う隔離カバーと、を備えることが好ましい。

これらのようにすることで、電子部品の温度特性をプローブユニットによって計測することが可能となる。また、計測する際に、電子部品搭載プレートが隔離カバーによって覆われるので、外気による温度変動を抑制できる。従って、計測中の電子部品の温度を安定させることができる。特に、隔離カバー自体も電子部品と同様の温度に制御することが好ましく、雰囲気温度による温度変動を抑制することが可能になる。この場合、隔離カバーを電子部品搭載プレートに接触させて、この隔離カバーによって冷熱又は温熱を供給するようにしてもよい。また、プローブユニットと隔離カバーを一体にして、両者を同時に部品搭載プレートに接近／離反させる構造にしても良い。

（１３）更に上記発明では、前記プローブユニットに温熱又は冷熱を供給するプローブ側温度制御素子を備えることが好ましい。出力を検出するために電子部品にプローブユニットが接触した際に、電子部品とプローブユニットの温度差によって熱移動が生じると、電子部品の温度が変化する。従って、本発明のように、予めプローブユニット側も目標温度に制御しておけば、接触時の熱移動を極めて小さくすることができ、検査精度を一層高めることが可能になる。

（１４）又上記発明では、前記部品側温度計測装置が前記電子部品搭載プレートに着脱自在に連結されて該電子部品搭載プレートの温度を計測することが好ましい。このようにすることで、電子部品搭載プレートが部品側温度計測装置から自由になるので、搬送キャリア等として自由に移動させることが可能となる。

（１５）上記発明では、前記温度制御ユニットが、前記部品側温度計測装置の温度センサの校正値に基づいて、該部品側温度計測装置の計測結果を校正する温度校正部を備えることが好ましい。このようにすることで、温度センサ自体に、絶対温度の出力値が多少ずれている場合でも、そのずれを予め計測しておくことで、温度計測結果を校正することが可能となる。この結果、温度制御の絶対温度をより正確に計測することが可能となる。

（１６）上記発明では、前記温度制御ユニットが、前記温度制御素子側温度計測装置の計測結果と前記熱伝達プレートの温度目標値に基づいて、前記温度制御素子を温度制御する素子側制御部と、前記部品側温度計測装置の計測結果と前記電子部品搭載プレートの温度目標値に基づいて、前記温度制御素子側温度計測装置の計測結果又は前記熱伝達プレートの温度目標値を補正する部品側制御部と、を備えることが好ましい。

（１７）更に上記発明では、前記部品側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートの複数の計測箇所の温度を計測すると共に、前記温度制御素子側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートの前記計測箇所に対応するように、前記熱伝達プレートの複数の計測箇所の温度を計測するようになっており、前記温度制御素子が、前記熱伝達プレートの前記計測箇所に対応するように複数配置され、前記温度制御ユニットが、前記電子部品側搭載プレートの計測箇所の温度及び該計測箇所に対応する前記熱伝達プレートの計測箇所の温度に基づいて、前記計測箇所に対応する前記温度制御素子を制御することが好ましい。

本発明によれば、電子部品の温度が高精度に制御された状態で、温度特性を計測できるという優れた効果を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１には、本実施形態に係る電子部品の温度特性計測装置１の全体構成が示されている。この温度特性計測装置１は、電子部品Ｄが載置される電子部品搭載プレート１０と、この電子部品搭載プレート１０が載置される熱伝達プレート２０と、熱伝達プレート２０に対して冷熱又は温熱を供給するプレート状の温度制御素子３０を備える。

電子部品搭載プレート１０の温度は、部品側温度計測装置１５によって直接計測され、熱伝達プレート２０側の温度は、温度制御素子側温度計測装置２５によって直接計測される。温度制御素子３０の温度は、温度制御ユニット３５によって制御される。

電子部品Ｄの出力特性はプローブユニット７０によって計測される。プローブユニット７０には、プローブ側温度制御素子７５が配置されており、プローブ７２の温度を制御することが可能となっている。

図２に拡大して示されるように、電子部品搭載プレート１０は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い金属素材で構成された板状部材であり、電子部品Ｄを収容する凹部１２が列状に複数形成されている。なお、電子部品Ｄの端子が突出して凹部１２に接触する可能性が高い場合は、この凹部１２に絶縁被膜処理を施しておくことが好ましい。電子部品Ｄは、この凹部１２に収容されることで、高精度の位置決めが行われ、且つ衝撃によって外に飛び出すことを回避している。この電子部品搭載プレート１０の内部には、凹部１２の列方向の３個所に、部品側温度計測装置１５の温度センサ１４が収容されている。この温度センサ１４は、電子部品搭載プレート１０全体の温度を計測する。なお詳細に、部品側温度計測装置１５の温度センサ１４は、電子部品配列の長手方向の中央と両外側に配置されている。このように電子部品Ｄの列（これは凹部１２の列と一致する）の長手方向に沿って複数個所の温度を計測することで、電子部品Ｄ毎の温度のばらつきを低減するようになっている。なお、中央には２個の温度センサ１４が対向状態で配置されているが、一方の温度センサ１４は、故障検出用のセンサである。例えば、両者の検出温度に大きな差が生じた場合には、温度センサ１４自体に何らかのトラブルが発生していると判断できる。

図３に拡大して示されるように、熱伝達プレート２０は、例えば銅やアルミニウム等の高熱導電性を有する材料で構成された板状部材であり、載置面２０Ａに配置される電子部品搭載プレート１０に対して温熱または冷熱を供給する。また、下面には、上記電子部品Ｄの列方向に沿って板状の温度制御素子３０が３つ配置されている。更に、熱伝達プレート１０の内部には、温度制御素子側温度計測装置２５の温度センサ２４が収容されている。この温度センサ２４は熱伝達プレート２０全体の温度を計測する。なおこの温度センサ２４は、電子部品配列の長手方向の中央と両外側に個配置されている。なお、中央には２個の温度センサ２４が対向状態で配置されているが、一方の温度センサ２４は、故障検出用のセンサである。例えば、両者の検出温度に大きな差が生じた場合には、温度センサ２４自体に何らかのトラブルが発生していると判断できる。

温度制御素子３０は、ここではペルチェ素子が用いられており、熱伝達プレート２０に対して温熱又は冷熱を供給する。従って、熱伝達プレート２０は、温度制御素子３０の熱を電子部品搭載プレート１０に伝達する役割を担う。

なお、ペルチェ素子の動作原理は、ＰＮ接合部に電流を流すと、電流方向に見たときにＮ→Ｐ接合部分では吸熱現象が、Ｐ→Ｎ接合部分では放熱現象が発生することによる。従って、電流の方向を切り替えるだけでペルチェ素子による熱伝導プレート２０に対する放熱（加熱）と吸熱（冷却）を切り替えられる。なお、このペルチェ素子の両面の温度差は相対的に生じるものであるため、このペルチェ素子の吸熱側（冷却側）に対して熱を供給すると、放熱側の温度が上昇していく。一方、ペルチェ素子の放熱（加熱）側の熱を奪っていくと、吸熱（冷却）側の温度が下降していく。

部品側温度計測装置１５の温度センサ１４、温度制御素子側温度計測装置２５の温度センサ２４は、共に、白金測温抵抗体が用いられている。特に本実施形態では１００℃を計測する際の計測値の温度許容差が＋０．３５℃／−０．３５℃以下となるような白金測温抵抗体を採用している。この白金測温抵抗体を用いることで、高精度且つ高分解能の温度計測が可能となる。なお、ここでは更に校正を施すことで、温度許容差が＋０．１０℃／−０．１０℃以下となるようにしている。

以上の構成により、電子部品搭載プレート１０及び熱伝達プレート２０は、それぞれ、中央エリアＡ１、Ｂ１、第１サイドエリアＡ２、Ｂ２、第２サイドエリアＡ３、Ｂ３に分けることができる。つまり、電子部品搭載プレート１０の中央エリアＡ１と、熱伝達プレート２０の中央エリアＢ１がセットとなり、この中央エリアＢ１の背面に配置される温度制御素子３０によってこれらの中央エリアＡ１、Ｂ１が温度制御される。同様に、それぞれの第１サイドエリアＡ２、Ｂ２がセットとなり、この第１サイドエリアＢ２の背面に配置される温度制御素子３０によってこれらの第１サイドエリアＡ２、Ｂ２が温度制御される。また、第２サイドエリアＡ３、Ｂ３がセットとなり、この第２サイドエリアＢ３の背面に配置される温度制御素子３０によってこれらの第２サイドエリアＡ３、Ｂ３が温度制御される。従って、部品側温度計測装置１５及び温度制御素子側温度計測装置２５は、少なくともこれらの３つのエリアに対応する３箇所の温度を計測するようになっている。

電子部品搭載プレート１０の表面積は、熱伝達プレート２０の表面積に対して４分の３以下、好ましく２分の１以下に設定され、詳細にここでは約３分の１以下に設定される。従って、電子部品搭載プレート１０の第１サイドエリアＡ２、第２サイドエリアＡ３の全体は、熱伝達プレート２０の中央エリアＢ１の上方に大よそ収まるようになっている。この結果、熱伝達プレート２０において最も温度が安定する中央エリアＢ１を利用して、冷熱又は温熱を電子部品搭載プレート１０に供給することが可能になる。

図１に戻って、プローブユニット７０は、電子部品搭載プレート１０と対向状態に配置され、且つ移動機構７４によって上下方向に移動可能となっている。従って、プローブユニット７０が下降すると、プローブ７２が電子部品搭載プレート１０上の電子部品Ｄの端子に接触する。このプローブ７２によって電子部品Ｄの出力特性を検出する。プローブユニット７２の周囲には、隔離カバー７６が設置される。この隔離カバー７６は、プローブユニット７０と共に電子部品搭載プレート１０に向かって下降し、この電子部品搭載プレート１０の周囲（大気側に露出している表面）を覆うようになっている。従って、少なくとも電子部品Ｄの特性の計測中は、電子部品Ｄが極めて狭い空間に囲まれるので、外気の対流によって電子部品Ｄの熱が奪われて温度が変化することを抑制できる。

更にプローブユニット７０に配置されるプローブ側温度制御素子７５はペルチェ素子であり、プローブユニット７０を介してプローブ７２に冷熱又は温熱を供給して、プローブ７２の温度を高精度に制御する。プローブユニット７０には、更にプローブ側温度計測装置７８が配置されており、電子部品側温度計測装置１５と対向する３箇所の温度を計測するようになっている。この計測結果を利用して、プローブ７２の温度を目標値に設定する。なお、プローブ７２の目標温度は、電子部品Ｄの目標温度と同じに設定される。

次に、温度制御ユニット３５による温度制御素子３０の制御について説明する。

図４に示されるように、温度制御ユニット３５は、温度校正部４２、素子側制御部４４、部品側制御部４６、プローブ側制御部４７を備える。温度校正部４２は、部品側温度計測装置１５の温度センサ１４の校正値に基づいて、この部品側温度計測装置１５の温度計測結果を校正する。具体的には、温度センサ１４をこの温度特性計測装置１に搭載する前に、個々の温度センサ１４の出力誤差を予め精密に計測しておき、温度校正部４２にこの出力誤差データを格納しておくか、又は補正係数を予め設定しておく。温度校正部４２は、この出力誤差データ等を利用して、実際の温度計測結果から誤差を除くように校正する。このように、温度センサ１４自体のばらつきを修正することで、絶対温度を極めて高精度に計測可能となる。

素子側制御部４４は、温度制御素子側温度計測装置２５の温度計測結果と、予め設定された熱伝達プレートの温度目標値に基づいて、その差がなくなるように温度制御素子３０を温度制御する。具体的に、中央エリアＢ１に設置されている温度センサ２４の温度計測結果が、温度目標値となるように、この中央エリアＢ１の背面に配置されている温度制御素子３０を素子側制御部４４が制御する。同様に、第１サイドエリアＢ２に設置されている温度センサ２４の温度計測結果が、温度目標値となるように、この第１サイドエリアＢ２の背面に配置されている温度制御素子３０を素子側制御部４４が制御する。また、第２サイドエリアＢ３に設置されている温度センサ２４の温度計測結果が、温度目標値となるように、この第２サイドエリアＢ３の背面に配置されている温度制御素子３０を素子側制御部４４が制御する。なお、ここでは、各エリアＢ１、Ｂ２、Ｂ３の計測結果と温度制御素子３０を一対一の関係で対応させてフィードバック制御する場合を示すが、例えば、第１サイドエリアＢ２の下に配置されている温度制御素子３０は、中央エリアＢ１の計測温度と第１サイドエリアＢ２の双方の計測温度に基づいてフィードバック制御することも可能である。同様に、第２サイドエリアＢ３の下に配置されている温度制御素子３０は、中央エリアＢ１の計測温度と第２サイドエリアＢ３の双方の計測温度に基づいてフィードバック制御することも可能である。

部品側制御部４６は、部品側温度計測装置１５の計測結果と、予め設定された電子部品搭載プレート１０の目標温度の差を参考にして、その差がなくなるように、温度制御素子側温度計測装置２５の目標設定温度を補正する。具体的には、部品側温度計測装置１５による電子部品搭載プレート１０の温度計測結果がその目標温度より低い場合は、温熱の供給（又は冷熱供給量の抑制）が必要となるため、温度制御素子側温度計測装置２５の目標温度を上げる。この結果、素子側制御部４４は、熱伝達プレート２０の温熱供給が不足していると錯覚するので、温熱の供給を増やすように（又は冷熱の供給を抑制するように）温度制御素子３０を制御することになり、結果として電子部品搭載プレート１０の温度が上昇する。同様に、部品側温度計測装置１５による電子部品搭載プレート１０の温度計測結果が温度目標値よりも高い場合は、冷熱の供給（又は温熱供給量の抑制）が必要となるため、温度制御素子側温度計測装置２５の目標温度を下げるように補正する。この結果、素子側制御部４４は、熱伝達プレート２０の温熱の供給が多すぎると錯覚するので、冷熱の供給を増やすように（又は温熱供給を抑制するように）温度制御素子３０を制御することになり、結果として電子部品搭載プレート１０の温度が下がる。

なお、ここでは、部品側制御部４６が素子側制御部４４の目標温度を補正する場合を示したが、温度制御素子側温度計測装置２５の実際の計測結果（計測温度）を補正して、同様の目的を達成することも可能である。

プローブ側制御部４７は、プローブ側温度計測装置７８の温度計測結果と、予め設定されたプローブユニット７０の温度目標値に基づいて、その差がなくなるように、プローブ側温度制御素子７５を温度制御する。

本実施形態では、電子部品搭載プレート１０の温度を直接計測し、その計測結果を用いて温度制御素子３０を制御している。従って、熱伝達プレート２０に供給する熱量を、電子部品Ｄに近い場所で測定した温度を用いて制御することができるので、電子部品Ｄの温度を高精度に調整することが可能になる。特に、電子部品搭載プレート１０の外表面に近い場所で温度計測しているため、電子部品搭載プレートの表面温度の変化をいち早く検出することが可能となる。結果、電子部品Ｄの温度制御の応答性を大幅に高めることが可能となっている。

更に、この温度特性計測装置１では、部品側温度計測装置１５及び温度制御素子側温度計測装置２５が、複数の温度センサ１４、２４を用いて複数箇所の温度を計測しているので、電子部品搭載プレート１０及び熱伝達プレート２０を複数のエリアに分けて計測することが可能となっている。従って、このエリアに対応させるように、温度制御素子３０を個別に独立制御することが可能となり、電子部品搭載プレート１０における温度のばらつきを低減できる。特に本実施形態のように、中央及び両外側の少なくとも３箇所の温度を計測することで、列状に配置される複数の電子部品Ｄ間で温度のばらつきが低減できる。

更にこの温度特性計測装置１では、部品側温度計測装置１５の計測結果と温度制御素子側温度計測装置２５の計測結果の双方に基づいて、温度制御素子３０を制御している。熱伝達プレート２０は、電子部品搭載プレート１０比較して、電子部品Ｄから離れた場所に位置し、且つ体積も大きいので、外気等の外乱による温度変化が小さい。従って、この熱伝達プレート２０の温度計測結果を利用することで、温度制御の安定性を高めることが可能となる。また、温度制御素子３０自体の温度を正確に制御することが可能になり、温度制御素子３０の異常を検出することも可能となる。また、電子部品搭載プレート１０の温度計測結果を利用すると、電子部品の温度制御を高精度化することが可能となる。

又更に、本実施形態では、電子部品搭載プレート１０の表面積が、前記熱伝達プレートの表面積に対して３分の４以下、好ましくは２分の１以下に設定されるので、熱伝達プレート２０において温度のばらつきの小さい中央エリアＢ１を積極的に活用して、電子部品搭載プレート１０に冷熱または温熱を供給することが可能になる。この結果、電子部品搭載プレート１０の温度を面方向に均一化することがでできる。

更に本実施形態では、プローブユニット７０に隔離カバー７６が配置されているので、電子部品Ｄの温度をプローブユニット７０によって計測する際に、電子部品搭載プレート１０及び電子部品Ｄを外気から遮断できる。この結果、外気による電子部品Ｄの温度変化を低減することが可能となり、計測中の電子部品Ｄの温度を安定させることができる。更にここでは、プローブユニット７０がプローブ側温度制御素子７５によって温度制御されるので、電子部品Ｄにプローブユニット７２が接触した際の熱引き現象、即ちプローブ７２側に電子部品Ｄの熱が移動することで、電子部品Ｄの温度が変化してしまう現象を抑制できる。特に、本実施形態のように、温度制御されるプローブユニット７０に対して隔離カバー７６を一体化しておくことで、隔離カバー７６自体も電子部品Ｄと同様の温度制御することが可能になる。このようにすることで、外気による温度変動を更に抑制できる。

また、この温度特性計測装置１では、温度制御ユニット３５の温度校正部４２が、部品側温度計測装置２５の計測結果を校正するようにしているので、個々の温度センサによる絶対温度の計測値にばらつきが生じていても、そのずれを修正することが可能となる。この結果、計測値が一層正確になり、電子部品Ｄの温度を高精度に制御できる。

なお、上記実施形態では、電子部品搭載プレート１０が固定されていても良い。しかし、より好ましくは、図５に示されるように、部品側温度計測装置１５が、電子部品搭載プレート１０に対して接続部１５Ａを介して着脱自在となっていることが好ましい。このようにすることで、温度計測中を除いて、電子部品搭載プレート１０が部品側温度計測装置２５から自由になるので、移動自在の搬送キャリアとして用いることが可能となる。

更に上記実施形態では、電子部品搭載プレート１０の温度計測結果を用いて、温度制御素子の温度制御を高精度・高応答化する場合に限って示したが、本発明はそれに限定されない。例えば、電子部品搭載プレート１０の温度計測結果と、その計測結果が得られた時の電子部品の出力値をセットにして、出力特性データとして利用することが可能となる。このようにすると、電子部品の温度を適宜変化させた際の出力特性を検出することもできる。

なお、本実施形態では、隔離カバー７６がプローブユニット７０と一体となって、一緒に上下動する場合を示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、隔離カバー７６が独立して開閉する構造にしてもよく、また、隔離カバー７６は予め固定されていても良い。

また、上記実施形態の温度特性計測装置１では、１枚の電子部品搭載プレート１０を備える場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、例えば図６に示されるように、複数の熱伝達プレート２０及び電子部品搭載プレート１０を用いて、電子部品搭載プレート１０毎に目標温度を異なるようにしても良い。電子部品搭載プレート１０を搬送キャリアとして移動させれば、一度の工程で、複数温度における出力特性を検査することが可能となる。

更に上記実施形態では、温度制御素子３０が一方向に並んで３ヶ所配置されている場合に限って示したが、本発明はそれに限定されない。例えば、第１方向の複数個所に素子を配置し、この第１方向と直行する第２方向の複数個所に素子を配置しても良い。具体例として、２×２のマトリクスとなる４個所に温度制御素子３０を配置し、それぞれに対応して、温度制御素子側温度計測装置が温度を計測するようにしても良い。

また例えば、図７に示されるように、温度制御素子３０を一方向に２つ配置して、同方向に温度センサ２４を３ヶ所配置することも好ましい。この場合、両サイドの温度センサ２４は、第１サイドエリアＢ２、第２サイドエリアＢ３の温度を制御するために用い、中央の温度センサ２４は、中央エリアＢ１の温度を計測して、中央部の温度分布状況を監視するために用いることができる。勿論、中央の温度センサ２４を省略することも可能である。

また、本実施形態では、隔離カバー７６がプローブユニット７０と共に電子部品搭載プレート１０に向かって下降、上昇する場合に限って示したが、本発明はそれに限定されない。例えば、プローブユニット７０と隔離カバー７６は互いに独立して上下動可能であり、先に隔離カバー７６を下降させておき、その後にプローブユニット７０を下降させて出力を計測するようにしてもよい。特に、隔離カバー７６には、プローブユニット７０のプローブ７２のみが貫通可能な細孔を形成しておき、隔離カバー７６の外部から内部にプローブ７２のみを挿入して、計測することも好ましい。

更に、本実施形態では、プローブユニット７０に１つのプローブ側温度制御素子（ペルチェ素子）７５が配置される場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、複数のプローブ側温度制御素子を配置することも好ましい。このようにすると、プローブ７２側もエリアごとに独立して温度制御することが可能となる。例えば、電子部品搭載プレート１０の３ヶ所に温度センサ１４が配置される場合には、それに対向する３ヶ所にプローブ側温度制御素子７５を配置しておき、個別に温度制御することも可能になる。

尚、本発明の温度特性計測装置１は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の温度特性計測装置は、出力に温度依存性があるような電子部品の検査に用いることが好適である。

電子部品の温度特性計測装置の全体構成を示す正面図同温度特性計測装置の電子部品搭載プレートを拡大して示す平面図同温度特性計測装置の熱伝達プレートを拡大して示す平面図同温度特性計測装置の温度制御ユニットの構成を示すブロック図同温度特性計測装置の電子部品搭載プレートの他の例を拡大して示す平面図同温度特性計測装置の他の構成例を示す正面図同温度特性計測装置の他の構成例を示す正面図

符号の説明

１温度特性計測装置
１０電子部品搭載プレート
１５部品側温度計測装置
２０熱伝達プレート
２５温度制御素子側温度計測装置
３０温度制御素子
３５温度制御ユニット
４２温度校正部
４４素子側制御部
４６部品側制御部
７０プローブユニット
７２プローブ
７４移動機構

Claims

電子部品の温度特性を計測する温度特性計測装置であって、
前記電子部品が載置される電子部品搭載プレートと、
前記電子部品搭載プレートの載置面を構成し、且つ前記電子部品搭載プレートに温熱又は冷熱を供給する熱伝達プレートと、
前記熱伝達プレートに温熱又は冷熱を供給する温度制御素子と、
前記電子部品搭載プレートの温度を直接計測する部品側温度計測装置と、
前記部品側温度計測装置の計測結果に基づいて、前記温度制御素子を制御する温度制御ユニットと、
を備えることを特徴とする温度特性計測装置。
前記部品側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートの複数箇所の温度を計測すること特徴とする請求項１記載の温度特性計測装置。
前記部品側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートにおける中央及び両外側の少なくとも３箇所の温度を計測することを特徴とする請求項２記載の温度特性計測装置。
前記部品側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートの第１方向の複数個所及び、前記第１方向に直行する第２方向の複数個所の温度を計測することを特徴とする請求項２記載の温度特性計測装置。
前記部品側温度計測装置が、白金測温抵抗体又はサーミスタによる温度センサを備えることを特徴とする請求項１ないし４記載の温度特性計測装置。
前記熱伝達プレートの温度を直接計測する温度制御素子側温度計測装置を備え、
前記温度制御ユニットは、前記部品側温度計測装置の計測結果と前記温度制御素子側温度計測装置の計測結果の双方に基づいて、前記温度制御素子を制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか記載の温度特性計測装置。
前記温度制御素子側温度計測装置が、前記熱伝達プレートの複数箇所の温度を計測すること特徴とする請求項６記載の温度特性計測装置。
前記温度制御素子側温度計測装置が、前記熱伝達プレートにおける中央及び両外側の少なくとも３箇所の温度を計測することを特徴とする請求項７記載の温度特性計測装置。
前記電子部品搭載プレートの表面積が、前記熱伝達プレートの表面積に対して４分の３以下に設定されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか記載の温度特性計測装置。
前記温度制御素子が複数配置され、前記温度制御素子の夫々が、前記温度制御ユニットによって独立制御されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか記載の温度特性計測装置。
前記電子部品搭載プレートと対向状態に配置され、前記電子部品の端子と接触又は離反して前記電子部品の出力を検出可能なプローブユニットを備えることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか記載の温度特性計測装置。
前記電子部品搭載プレートの周囲を覆う隔離カバーを備えることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか記載の温度特性計測装置。
前記プローブユニットに温熱又は冷熱を供給するプローブ側温度制御素子を備えることを特徴とする請求項１１記載の温度特性計測装置。
前記部品側温度計測装置が前記電子部品搭載プレートに着脱自在に連結されて該電子部品搭載プレートの温度を計測することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか記載の温度特性計測素装置。
請求項１ないし１４のいずれかにおいて、前記温度制御ユニットが、
前記部品側温度計測装置の温度センサの校正値に基づいて、該部品側温度計測装置の計測結果を校正する温度校正部を備えることを特徴とする温度特性計測装置。
請求項６、７又は８において、前記温度制御ユニットが、
前記温度制御素子側温度計測装置の計測結果と前記熱伝達プレートの温度目標値に基づいて、前記温度制御素子を温度制御する素子側制御部と、
前記部品側温度計測装置の計測結果と前記電子部品搭載プレートの温度目標値に基づいて、前記温度制御素子側温度計測装置の計測結果又は前記熱伝達プレートの温度目標値を補正する部品側制御部と、を備えることを特徴とする温度特性計測装置。
請求項６、７又は８において、
前記部品側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートの複数の計測箇所の温度を計測すると共に、前記温度制御素子側温度計測装置が、前記電子部品搭載プレートの前記計測箇所に対応するように、前記熱伝達プレートの複数の計測箇所の温度を計測するようになっており、
前記温度制御素子が、前記熱伝達プレートの前記計測箇所に対応するように複数配置され、
前記温度制御ユニットが、前記電子部品側搭載プレートの計測箇所の温度及び該計測箇所に対応する前記熱伝達プレートの計測箇所の温度に基づいて、前記計測箇所に対応する前記温度制御素子を制御することを特徴とする温度特性計測装置。