JP2016080630A - 熱衝撃試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で槽内の温度状態を切り換えることができる熱衝撃試験装置を提供する。【解決手段】ワークWが収納された一つの試験槽１内へ高温の加熱用の空気を噴き出す加熱管２と、低温の冷却用の空気を噴き出す冷却管３とを備える。加熱管２と冷却管３は、所要の風速で空気を噴き出させる噴流口Jを複数ずつ備える。加熱用、冷却用の空気を噴き出させるための流路配管４、５は、それぞれ、加熱用の空気を噴き出させる加熱風送風動力機構６と、冷却用の空気を噴き出させる冷却風送風動力機構７を試験槽１外に備えている。加熱管２と冷却管３は、空気を加熱して加熱用の空気とするための加熱源８と、空気を冷却して冷却用の空気とするための冷却源９とを備える。加熱管２と冷却管３は、薄肉の金属管で、熱伝導率の低い材料で被覆してある。加熱管２と冷却管３は、ワークWの上下位置に、それぞれ二対ずつ設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、材料等の熱ストレス特性、耐久性等を試験するための熱衝撃試験装置に関する。

熱衝撃試験装置では、電子部品等の温度ストレスに対する耐熱性、物理的特性や電気的特性の変化などの評価を短時間で可能とするため、低温状態と高温状態とを試験槽内に交互に繰り返し出現させる。そのため、試験槽内の温度を急激に変化させる。

例えば、基板等の半導体装置等用の電子部品について温度ストレスに対する耐熱性、物理的特性、電気的特性の変化を評価するために、気槽式熱衝撃試験装置と称される試験装置が用いられている。この装置では、検査槽内に置いた検査対象物の加熱、冷却を交互に繰り返し、検査槽内の温度を急激に変化させることが実施されている。

このような試験を行う熱衝撃試験装置としては、例えば特許文献１に開示されているようなものが知られている。この熱衝撃試験装置においては、切り換えダンパの閉塞時に完全に冷風あるいは熱風供給口を閉塞して、試験室内温度を所定の温度に保持できるようにしている。そのため、冷風切り換えダンパが、支点とストッパにより、冷風供給口を開いている状態から閉じる状態まで常に試験室への熱風の供給口に対して平行な状態に保たれているように構成している。

また例えば、特許文献２、３に開示されているものもある。この従来の熱衝撃試験装置では、試験槽の温度を高温から低温、低温から高温へと急激に変化させる。そのため、低温槽と高温槽を設けておき、これらにそれぞれ低温の空気、高温の空気を収納しておき、試験温度を切り換える際には、蓄えておいた低温の空気あるいは高温の空気を試験槽内へ放出し、槽内の温度を急激に変化させるようにしている。

しかしながら、空気温度は切り替えとほぼ同時に変化するものの、検査対象物の温度が変化するまでに時間が掛かり、従来の熱衝撃試験機ではこの点が満足できるものとはなっておらず、検査対象物の温度が変化しはじめるまでの時間の短い熱衝撃試験機が希求されていた。

本発明は、以上のような従来の問題点にかんがみてなしたもので、できるだけ短時間で、かつ大きなエネルギー消費での加熱あるいは冷却を要しない熱衝撃試験装置を提供することを目的とする。

本発明に係る熱衝撃試験機は、高温試験と低温試験を、被試験品が収納された一つの槽内で行う熱衝撃試験機であって、前記槽内へ、高温の加熱用の空気を噴き出す加熱管と、前記槽内へ、低音の冷却用の空気を噴き出す冷却管と、前記加熱管及び前記冷却管のそれぞれから所要の風速で前記空気を噴き出させるための複数の噴流口と、前記加熱用の空気を噴き出させるための一の送風動力機構と、前記冷却用の空気を噴き出させるための他の送風動力機構と、空気を加熱して前記加熱用の空気とするための加熱源と、空気を冷却して前記冷却用の空気とするための冷却源と、を備えたものである。

本発明に係る熱衝撃試験装置によれば、できるだけ短時間で、かつ大きなエネルギー消費での加熱あるいは冷却を要しないで槽内の温度状態を切り換えることができる。またそれにより、熱衝撃試験の試験時間を短縮できる。

本発明の一実施形態を示す概念図である。 図１に示した実施形態と、従来の装置の比較を示すグラフ図である。

本発明の実施の形態を説明する。本発明に係る熱衝撃試験装置は、高温試験と低温試験を、被試験品が収納された一つの槽内で行う熱衝撃試験機であって、以下に説明する特徴を有する。

本発明に係る熱衝撃試験装置の実施形態は、高温試験と低温試験を、被試験品（以下、ワークまたは検査対象物と記載する）Wが収納された一つの試験槽１内で行うものである。この試験槽１については種々公知のタイプのものを採用できる。また試験槽１内へ、高温の加熱用の空気を噴流（ジェット）J(要すれば符号Jｈを付す）として噴き出す加熱管２・・と、試験槽１内へ、低音の冷却用の空気を噴き出す冷却管３・・とを備えている。図１に示した例では、加熱管２と冷却管３とをそれぞれ例えば２０〜５０ｍｍのピッチで３対ずつ備えている。

加熱管２と冷却管３は、それぞれから所要の風速（例えば２０〜５０ｍ／秒）で加熱用のあるいは冷却用の空気を噴流J(要すれば符号Jｃを付す）として噴き出させるための噴流口（図示せず。）をそれぞれ複数ずつ備えている。噴流口の径は、例えば２〜５ｍｍとすることが好ましい。特に試験槽１内に露出していて空気の吹き出しが可能な加熱管２と冷却管３の長さに対して例えば２０〜５０ｍｍのピッチで配設することが好ましい。

また、図中４、５は、加熱用、冷却用の空気を噴き出させるための流路配管であり、それぞれ、加熱用の空気を噴き出させるための加熱風送風動力機構６と、冷却用の空気を噴き出させるための冷却風送風動力機構７を試験槽１外に備えている。さらに、加熱管２の試験槽１外に位置する端部には、空気を加熱して加熱用の空気とするための加熱源８を備えている。また冷却管３の試験槽１外に位置する端部には、空気を冷却して冷却用の空気とするための冷却源９とを備えている。

加熱管２と冷却管３は、それぞれ、薄肉の金属管である。具体的には、例えば金属製（例えばステンレス）である。またその外周は、それぞれ熱伝導率の低い材料、例えば発泡ウレタンで被覆してある。被覆の厚さは、例えば２０ｍｍとすることが好ましい。このような構成を採用することにより、風量、熱容量を小さくでき、試験槽１内の温度状態を切り換えるのに際して、所要時間を短くできる。

加熱管２と冷却管３は、ワークWの上下位置、具体的にはワークWを搭載する位置の上下に、それぞれ二対ずつ設けてある。図示の例では、図１（C)に示すように、加熱管２と冷却管３とをワークWの上下で交互に配置してある。なお図示の例では、加熱管２と冷却管３をワークWの上下でそれぞれ二対ずつとしてあるが、三対以上の複数対設けても良いことはもちろんである。

上述のような構成で加熱管２と冷却管３から加熱用の空気、冷却用の空気を吹き出させて試験槽１内の温度を変化させる試験を行った例を図２に示す。
図２（A)は比較のために示した従来の例での加熱から冷却へ動作内容を変える場合の温度変化を示し、図２（B)が本実施形態による温度変化を示す。それぞれの図には、高温試験温度、低温試験可能温度、低温試験温度が、縦軸に温度（°C）、横軸に時間（ｓ）をとって示してある。

図２からわかるように、本実施形態では高温試験を行える温度状態から低温試験が可能になる温度へと試験槽１内の温度が下がるまでの時間が短縮される（例えば、２０〜６０秒）。このことにより、従来例より短時間で、かつ大きなエネルギー消費での加熱あるいは冷却を要しないで試験槽１内の温度状態を切り換え得ることがわかる。また温度状態の切り替え時間を短くできることにより、熱衝撃試験の試験時間を全体として短縮できる。なお図２では高温試験が可能な状態から低温試験が可能な状態へと試験槽１内の温度が変化する状態のみを示している。低温試験が可能な状態から高温試験が可能な状態への変化は変化方向が異なるが実質的には同様の変化となるので図示を省略する。高温試験、低温試験を繰り返す場合には、本願発明でも従来の装置でも、図２に示した変化状態がそれぞれ変化方法を変えつつ繰り返される。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ ：試験槽
２ ：加熱管
３ ：冷却管
６ ：加熱風送風動力機構
７ ：冷却風送風動力機構
８ ：加熱源
９ ：冷却源
J ：噴流
W ：ワーク

特開平５−１８７９８４号公報 特開平５−１８７９８４号公報 特開２００１−１７４３８１号公報

Claims (6)

1. 高温試験と低温試験を、被試験品が収納された一つの槽内で行う熱衝撃試験機であって、
   前記槽内へ、高温の加熱用の空気を噴き出す加熱管と、
   前記槽内へ、低音の冷却用の空気を噴き出す冷却管と、
   前記加熱管及び前記冷却管のそれぞれから所要の風速で空気を噴き出させるための複数の噴流口と、
   前記加熱用の空気を噴き出させるための一の送風動力機構と、
   前記冷却用の空気を噴き出させるための他の送風動力機構と、
   空気を加熱して前記加熱用の空気とするための加熱源と、
   空気を冷却して前記冷却用の空気とするための冷却源と、
   を備えた熱衝撃試験機。
2. 請求項１に記載の熱衝撃試験機において、前記加熱管と前記冷却管は、それぞれ薄肉の金属管である熱衝撃試験機。
3. 請求項２に記載の熱衝撃試験機において、前記金属管をなす金属がステンレスである熱衝撃試験機。
4. 請求項１又は２に記載の熱衝撃試験機において、前記加熱管と前記冷却管は、それぞれ外周を熱伝導率の低い材料で被覆した熱衝撃試験機。
5. 請求項４に記載の熱衝撃試験機において、前記熱伝導率の低い材料が発泡ウレタンである熱衝撃試験機。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の熱衝撃試験機において、前記加熱管と前記冷却管を、前記被試験品の上下位置にそれぞれ複数対ずつ設けた熱衝撃試験機。