JP2016206114A

JP2016206114A - 熱評価装置、熱評価方法

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Publication number: JP2016206114A
Application number: JP2015090653A
Authority: JP
Inventors: 平沢　浩一; Koichi Hirasawa; 浩一平沢
Original assignee: Koa Corp
Current assignee: Koa Corp
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2035-04-27
Also published as: JP6522409B2

Abstract

【課題】赤外線サーモグラフで得られた熱画像に基づいて、電子機器設計者が比較的容易に抵抗器の端子部温度概略値を測定する技術を提供する。【解決手段】赤外線サーモグラフ装置を用いた端子部を有する電子部品の熱評価方法であって、電子部品の温度分布を所定の拡大率で撮像した赤外線画像から第１のデータとして測定するステップと、前記第１のデータに対してフィルタリング処理を行うことで第２のデータを算出するステップと、該第２のデータにおけるピーク温度を示す値から、前記端子部の温度を算出するステップとを有することを特徴とする熱評価方法。【選択図】図５

Description

本発明は赤外線サーモグラフを用いた熱評価技術に関する。

近年、電子機器の小型化、高密度化が進み、加えて自動車分野ではＥＣＵの高温環境下での使用が増加したこともあり、電子部品の温度管理方法に求められる要求が厳しくなってきている。以前は高温環境に強いと思われていた抵抗器も例外ではなく耐久性が限界に近づきつつある。

過去のリード付きの抵抗器では、ラグ端子中心の空中配線が主であり、抵抗器で発生した熱は空気へ逃がすことが多かった。そのため、抵抗器に印加して使用することができる電流を考えるときには、主たる放熱経路である周囲温度で補正をかけていた。

表面実装用固定抵抗器では、抵抗器で発生する熱の放熱割合は９割以上が端子部からプリント基板への伝導であり、抵抗器表面から周囲空間への熱伝達と輻射による放熱は僅か１割にも満たない。抵抗器はプリント基板を放熱板として利用して放熱しているのである。このため、表面実装用固定抵抗器では、使用温度環境を主たる放熱経路であり、部品と基板の境界である端子部の温度で規定するのが好ましい。端子部には電子部品の両端の電極部と搭載した時のはんだフィレット部を含むため、一般的には電子部品の全長より若干長い部分になる。

部品端子部など部品における各部の温度を簡便に正確に測定する方法の１つとして、赤外線サーモグラフ法による測定方法がある。赤外線サーモグラフによれば、測定対象物から出ている赤外線放射エネルギーを検出し、見かけの温度に変換して温度分布を求めるものである。より詳細には、赤外線放射エネルギーを集光レンズにより集光し、検知器により検知した信号を電気的に処理する等により、温度に変換することができる（特許文献１参照）。

特開２００４−２６００１９号公報

特許文献１では、非接触温度センサーを使用して電子部品のはんだ溶融のモニタリングを行う技術が開示されている。しかしながら、特許文献１は、はんだが溶融すると表面光沢が上昇して赤外線放射率が低下することを確認するものであり、はんだ部の温度は把握できなかった。

基板および搭載される電子部品は、部位と材質によって赤外線放射率が異なるため、黒体スプレーを塗布せずに温度測定を行おうとすると、端子部およびはんだ部には金属が露出しており、赤外線放射率が他の部分に比べて極端に低いため、温度を把握することは難しいという問題がある。

赤外線サーモグラフ装置による正確な温度測定が必要な場合には、赤外線放射率を一定にするため黒体スプレーを塗布する。しかしながら、このようにすると、赤外線画像データ（熱画像）上で部品形状を確認することが難しく、各部の温度は正しく表示されるが端子部の位置が不正確になる。

加えて、電子部品を製造するメーカ等では、電子部品のうちで一番発熱して破壊しやすい場所（ホットスポット）の温度を正確に把握する必要があるが、通常の赤外線サーモグラフでは正確にピーク温度を把握することが難しいという問題もあった。

本発明は、赤外線サーモグラフで得られた熱画像に基づいて、抵抗器の端子部の温度を評価する技術を提供することを目的とする。

本発明は、赤外線サーモグラフで得られた熱画像に、例えば適切なガウシャンフィルタを作用させることにより、比較的容易に、抵抗器の端子部の温度の概略値を評価する技術を提供するものである。

本発明の一観点によれば、赤外線サーモグラフ装置を用いた端子部を有する電子部品の熱評価方法であって、電子部品の温度分布を所定の拡大率で撮像した赤外線画像から第１のデータとして測定するステップと、前記第１のデータに対してフィルタリング処理を行うことで第２のデータを算出するステップと、該第２のデータにおけるピーク温度を示す値から、前記端子部の温度を算出するステップと、を有することを特徴とする熱評価方法が提供される。

測定しようとする基板に搭載した部品サイズごとに、前記フィルタリング処理のフィルタ関数をあらかじめ求めるステップを有することを特徴とする。

前記フィルタリング処理は、まず二次元離散フーリエ変換処理を行い、カットオフ周波数の低いフィルタを通した後で二次元逆離散フーリエ変換を行うことを特徴とする。

前記カットオフ周波数の低いフィルタは、電子部品全体が１画素に相当する場合のＭＴＦを近似したフィルタであることを特徴とする。

前記カットオフ周波数の低いフィルタは、カットオフ周波数の半波長が電子部品の全長と同じ程度となるように選定されたガウシャンフィルタであることを特徴とする。
前記電子部品は、表面実装用抵抗器であることを特徴とする。

本発明の他の観点によれば、赤外線サーモグラフ装置を用いた端子部を有する電子部品の熱評価装置であって、所定の拡大率で撮像した赤外線画像から第１のデータを測定する測定部と、前記第１のデータに対してフィルタリング処理を行うことで第２のデータを算出するフィルタリング処理部と、得られた該第２のデータにおけるピーク温度示す値から、前記端子部の温度として算出する処理部と、を有することを特徴とする熱評価装置が提供される。

前記フィルタリング処理部は、まず二次元離散フーリエ変換処理を行い、カットオフ周波数の低いフィルタを通した後で二次元逆離散フーリエ変換を行うことを特徴とする。

また、本発明は、拡大レンズを用いた赤外線サーモグラフ装置で端子部を有する電子部品の温度分布を測定する熱評価装置であって、所定の拡大率で撮像した赤外線画像から第１のデータを測定した後で、前記第１のデータに対してフィルタリング処理を行うことで第２のデータを算出するフィルタリング処理手段と、得られた該第２のデータにおけるピーク温度を示す値から、前記端子部の温度として算出する処理手段とを有することを特徴とする熱評価装置である。

赤外線サーモグラフを使用して測定する所定の拡大率とは光学系のＭＴＦを勘案してピーク温度が正確に測定できるようなレンズの拡大率である。

このようにすることで、熱画像から得られた第１の測定データに対して適切なカットオフ周波数のフィルタを作用させて、画像上目立つ抵抗器のホットスポット（抵抗体表面の微小面積の高温部分）を端子部温度付近まで平滑化し、ホットスポット温度を端子部温度に読み換えることで、端子部の温度を高精度に算出することができる。

本発明によれば、赤外線サーモグラフで得られた熱画像に基づいて、電子部品の端子部の温度の概略値を簡単に評価することができる。

本発明の実施の形態による赤外線サーモグラフ測定システムの一構成例を示す機能ブロック図である。本発明の実施の形態による赤外線サーモグラフ装置を用いた端子部を有する電子部品の熱評価方法の一例を示すフローチャート図である。本発明の実施の形態による赤外線サーモグラフ測定システムの一構成例を示す斜視図である。直径１００μｍの円内のみ高温になっている物体を、様々な拡大率のレンズをもつ赤外線サーモグラフで測定した様子を示す図である。理想的物体の温度分布を測定する場合の光学系のＭＴＦを表す図であり、ステップ応答と様々な拡大率のレンズに対応するカットオフ空間周波数のフィルタを用いた温度予測を説明する図である。１６０８サイズの抵抗器の熱画像データと、カットオフ空間周波数を変えたガウシャンフィルタを作用させた後のデータとの位置と温度との関係を示す図である。２０１２サイズの抵抗器の熱画像データに、カットオフ空間周波数を変えたガウシャンフィルタを作用させた後のデータとの位置と温度との関係を示す図である。黒体塗料が塗布されていない場合の１６０８サイズの抵抗器の熱画像データにカットオフ空間周波数半波長が１６００μｍのガウシャンフィルタを作用させた場合の位置と温度との関係を示す図である。本実施の形態による空間分解能劣化の原理を示す説明図である。１６０８サイズの抵抗器の熱画像にカットオフ空間周波数を変えてガウシャンフィルタを作用させた場合の温度を示す図である。２０１２サイズの抵抗器の熱画像にカットオフ空間周波数を変えてガウシャンフィルタを作用させた場合の温度を示す図である。本実施の形態で使用するフィルタ関数であるガウシャンフィルタを表す図である。

以下に、本発明の実施の形態について説明する前に、発明者の先の出願（特願２０１４−１３０５２２号）の概要について説明する。

先の出願では、サーモグラフ法測定の指標となるＭＴＦ（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ：変調伝達関数）を容易に算出し、最小で何μｍ四方程度において高温（低温）の被写体のピーク（またはディップ）温度を正確に測定できるかを判断するための測定パターン及び測定方法を提供する。さらに、測定パターンを使用した測定方法から得られた結果を適切な関数を用いた変換を行うことで理論計算値に近い観察結果を得ることができる。

赤外線放射率が高い材料と、その材料よりも赤外線放射率が低い材料と、を用いて、規則正しい繰り返しパターンを構成形成したサーモグラフ用分解能測定パターンを用いて、分解能測定パターン全体を加熱して温度上昇をさせ、赤外線サーモグラフ法で撮像して、それらの撮像のコントラストから測定系の分解能限界を読み取り、正弦波の再現率に換算する式により、その測定系のＭＴＦを測定する。そして適切な演算を用いることで測定精度の高い赤外線サーモグラフ法による温度測定を可能にする。

赤外線サーモグラフ装置を用いた方法は非接触で温度が測定できる便利な方法であるが、小型化が進んでいる表面実装用固定抵抗器のホットスポット（ここでは抵抗膜の発熱部分である内部ホットスポットではなく保護層の上から測定する表面ホットスポットを指す。）の温度を測定する場合には、高い拡大率のレンズの使用が必須である。ここでは拡大率を、何μｍ四方を受光素子の１ピクセルに拡大できるかで表すこととする。例えば、２５μｍレンズといえば、被写体の２５μｍ四方を１ピクセルに拡大するような拡大率のレンズのことを表す。

表面実装用固定抵抗器のホットスポットの様な狭い面積の被写体のピーク（または抵抗器のホットスポットではないがディップなど）の温度を検出したい場合、どの程度の拡大率のレンズを用いれば良いかについて明確に示されていない場合が多い。例えば、１００μｍ四方の内側のみ高温になっている被写体のピーク温度を測定するためには、実際には２５μｍレンズを用いなければならないが、多くの場合、この拡大率とピーク検出能力との関係は明示されていないため、測定者が正しい温度測定ができているかどうか確認する手段が得られていないという問題があった。

以下においては、先の出願を踏まえて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本実施の形態による熱評価技術は、赤外線サーモグラフを使用して、一度、高解像度で正確に撮像した赤外線画像データに、その赤外線サーモグラフを用いて予め実測により得られた適切な評価関数を作用させ、演算処理によりセット設計者に有用な端子部温度を算出する手段を提供するものである。端子部は、電子部品の電極部とはんだフィレット部を含む概念である。はんだフィレット部の角度や黒体スプレーの厚みが誤差要因として作用するため端子部温度の測定は難しいという問題もあった。

図１Ａは、本発明の実施の形態による赤外線サーモグラフ装置の一構成例を示す機能ブロック図である。図２はその斜視図である。図１Ａ及び図２に示すように、赤外線サーモグラフ装置１は、測定対象から放射される光を集光する拡大レンズ３と、集光された光から赤外線を検知するＣＣＤなどの受光素子を含む検出部５と、検出された赤外線のエネルギーを温度に換算する処理等を行う処理部７と、温度に基づいて赤外線熱画像を表示等する出力部９とを有している。さらに、様々なデータ処理を行うデータ処理部１１を備えていても良い。さらに、処理部７は、後述するフィルタ処理部７ａを有する。

そして、ステージ１０上に載せた測定対象、試験基板、例えば端子を有する抵抗器１７を載せ、電源１２により電力を印加しながら、赤外線サーモグラフ測定を行う。

フィルタ処理部７ａによるフィルタ処理は、データ処理部１１（外部）において行うようにしても良い。簡易的にはプリセット関数を入れて処理部７（装置内部）で行うようにしても良い。

以下、赤外線サーモグラフ法について詳細に説明する。赤外線サーモグラフ法は、赤外線の放射を検出し、非接触で温度が観察できる便利な方法であるが、実際には以下のように大きな問題がある。

赤外線サーモグラフ法は、被測定物表面からの赤外線の放射を捉え、非接触で温度が観察できる便利な方法であるが、実際には次のように大きな問題がある。

それは、レンズを交換して空間的な分解能を向上する方法を採っただけでは、実際の測定精度を向上することができないことである。

注意しなければならないのは、例えば１画素に相当する面積が例えば１００μｍの近接拡大レンズでは、１００μｍのみ高温になっているような部分の温度は正確に測定できないということである。これは、当然考えられる画素と被測定部分の位置ずれの影響だけではなく、レンズのＭＴＦ等の要因による。測定にあたっては、一般に言われるように、最小測定範囲のさらに１／２〜１／４の解像度を持つ近接拡大レンズ３が必要であり、そのうえで、どれだけ微小な面積まで、温度が正確に測定できるかを、予め何らかの方法で確認しておかなければならないということである。

本実施の形態では、サーモグラフ法の拡大率を高めるために拡大レンズ３を使用している。以下においては、例えば、２００μｍ四方が１画素に相当する赤外線サーモグラフのレンズを２００μｍレンズ（通常）と称し、２５μｍ四方を１画素に拡大する近接拡大レンズを２５μｍレンズと称する。

尚、予め行う測定の確認は、ある広さ（幅）のみに高温部を持ち他の部分が低温部である理想的物体の温度測定を考え、赤外線サーモグラフ観察のデータから光学系の解像度特性（ＭＴＦ）を、拡大率の高いレンズを用いたときの測定をガウシャンフィルタのカットオフ周波数（半波長値）を変えたときの高域成分の欠如として近似して確認することができる。

レンズを含め測定系としてのＭＴＦの評価指標にガウシャンフィルタのカットオフ空間周波数を用いているのは、最も良く知られているローパスフィルタとしての減衰特性が急峻な理想的なフィルタであるからである。但し、ガウシャンフィルタ以外のフィルタを用いることも可能である。

図３は、拡大レンズ３ａを有する赤外線サーモグラフ装置１ａを用いて、基板１３上の高温の円形パターン１４を測定する様子を示す図であり、例えば、符号Ｌ１に示す部分の測定を行う。

図４は、理想的物体の温度分布を測定する場合の光学系のＭＴＦを表す図であり、横軸は位置、縦軸は測定された温度である。

カットオフ周波数ｆｃが低くなる（半波長が長くなる）と測定精度が低下し境界が検出しにくくなるとともに、理想的なステップ入力値に比較しての測定のピークが低下していくことがわかる。このことより、赤外線サーモグラフ法においては、拡大率の低いレンズを使用した場合、微小な発熱点の温度を測定できていないことを理論的に示している。

具体例を示すと、φ１００μｍのみ１００℃になっている部分の温度を測定するとき、１００μｍレンズではピーク温度は２０℃になるが、２５μｍ、２０μｍのレンズでは１００℃を測定できる。

そこで、本実施の形態では、以下のような工夫をした。
すなわち、必要な拡大率のレンズ３が装備された赤外線サーモグラフ装置１で発熱部を有する電子部品の温度分布を測定する場合において、適切な解像度で温度分布を測定した後で、例えばフィルタ処理部７ａによるフィルタリング処理を行うことで、電子部品の発熱部分のピーク温度から、端子部の温度を高精度に算出する。この処理は、例えば簡易的には、プリセット関数を入れる形で行うことができる。

さらに、正確な測定の実施のために必要な所定の拡大率（最小測定範囲のさらに１／２〜１／４の解像度となる拡大率）のレンズが装備された赤外線サーモグラフ装置１の処理部７又はデータ処理部１１において、基板、例えば抵抗器１７の端子部の温度を測定しようとするプリント配線板の温度分布を撮像する。
さらに測定した測定値に対して二次元フーリエ変換を行い、空間周波数領域の写像を得て、その写像に対し予め得られている適切な低いカットオフ空間周波数の評価関数（フィルタ）を作用させる。得られた写像に二次元逆フーリエ変換処理を行い、空間領域に戻すことにより端子温度を算出する。

カットオフ周波数の低いフィルタは、カットオフ周波数の半波長が電子部品の全長と同じ程度となるように選定されたガウシャンフィルタである。
尚、ガウシャンフィルタは図１１の式を使用している。

赤外線サーモグラフ装置１を用いて端子部温度を簡便に測定する方法の詳細を以下に示す。

図８は空間分解能劣化（調整）フィルタの動作の概念図である。（ａ）のグラフの縦軸は正規化した温度差を示しており、ｃ１やｃ２と比較しやすいスケールになっている。横軸は（ｂ）に示す抵抗器のチップ位置に対応する長さである。ｃ１は横軸中央を中心として半波長Ｌ_ch（１／（２ｆｃ））の余弦波状に変化する温度分布を示している。ここにカットオフ空間周波数半波長がちょうどＬ_chのガウシャンフィルタを作用させると、ｃ２の様に振幅が半分になる。ｃ３は現実の長さがおおよそＬ_chの抵抗器の破線上の温度分布を示している。

ホットスポット長Ｌ_hsはカットオフ空間周波数半波長Ｌ_chよりもはるかに小さくＬ_hs部だけ温度が高い。このような温度分布画像に対して、カットオフ空間周波数半波長がＬ_chのガウシャンフィルタを作用させるとどのようになるかを示したのがｃ４である。Ｌ_hs<<Ｌ_chであるから、ホットスポットはかなり潰れてしまい、抵抗全体の温度を均一化した様な形状をもつ。フィルタ通過後のホットスポットは抵抗器が実装されている基板、つまり端子部程度まで潰れる。

Ｌ_chが抵抗器の長さよりも短い（すなわちカットオフ空間周波数半波長が短い＝空間分解能が高すぎる）と、空間分解能劣化フィルタ通過後の温度分布は、ならしが足りずにホットスポット部が突出した形状になる。言い方を変えれば、抵抗器の表面付近のみで平滑化が行われるので、端子部温度が反映されず、ホットスポットは高温のままである。

反対に、Ｌ_chが抵抗器の長さよりも長い（カットオフ空間周波数半波長が長い＝空間分解能が低すぎる）と、空間分解能劣化フィルタによりならされる範囲が広くなりすぎ、出力画像は抵抗器から遠い温度が低い銅箔パターンの影響を強く受け、そのピーク温度は抵抗器の実装されている端子部付近の温度を反映しなくなってしまう。

したがって、作用させるフィルタのカットオフ空間周波数半波長Ｌ_chは、端子部温度を求めようとする抵抗器の長さ相当とするのが適当になる。

図１Ｂは、図１Ａに示す本実施の形態による赤外線サーモグラフ装置を用いた端子部を有する電子部品の熱評価方法の処理の一例を示すフローチャート図である。

まず、ステップＳ１において処理を開始すると、ステップＳ２において、電子部品の温度分布を所定の拡大率で撮像した赤外線画像から第１のデータとして測定し、ステップＳ３において、第１のデータに対してフィルタリング処理を行い、ステップＳ４において、第２のデータにおけるピーク温度を示す値から、前記端子部の温度を算出し、処理を終了する。

このようにして、あらかじめ適切な解像度のレンズを用いて正しいピーク温度を測定し（第１のデータ）、その後に、部品長を半波長にしたフィルタ関数を使用して第２のデータとすることで、ピーク温度と端子部の温度の両方を簡便に求めることができる。

端子部の温度はホットスポットまでの距離でほぼ決まる、言い換えればフィルタ関数はチップ部品のサイズでほぼ決まるため、部品サイズごとにフィルタ関数を決める。基板の種類、基板の搭載状態などにも多少依存するため、より正確に測定する場合には、測定しようとする基板ごとに、さらに搭載したチップサイズごとにフィルタ関数をあらかじめ求めることが好ましい。その場合一つを正確に測定しておけば、その基板上の同一サイズのチップには搭載方向に関係なく適用することができる。

測定したい電子部品（抵抗器）のホットスポットと端子部を結ぶ直線上（たとえば図５のＬ２）およびその延長部分を赤外線サーモグラフ装置で実際に測定する。次に端子部を熱電対で測定し、実際の端子部温度の熱電対測定値と赤外線サーモグラフ装置で測定したピーク温度から適切なフィルタ関数（ガウシャンフィルタの半波長）を導き出す。

赤外線サーモグラフ装置を用いた測定精度をさらに向上しようとする場合には、使用する測定系を使用してレンズ、サーモグラフ装置を含めたその測定系のＭＴＦを測定し、測定した熱画像測定に対して様々なカットオフ周波数をもつフィルタを適用して、小型熱電対を使用した実測値との温度差が最小になるようなカットオフ周波数のフィルタを選択する。予測精度が高くなくても良い場合には抵抗器の長辺の長さと同程度になるようなカットオフ周波数を選定すればよい。

以下、より具体的に、本発明の実施例について説明する。

［実施例１］
図５は、測定対象と、それに対応する、１６０８サイズの抵抗器の熱画像から測定した温度分布にカットオフ空間周波数（半波長）が１０００μｍから２０００μｍのガウシャンフィルタを作用させたグラフである。

図９は、図５のグラフ要部を拡大したグラフである。
１）試験基板上に、１６０８サイズ（長さ１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍ）のチップ抵抗器２０を搭載し、基板全体の表面に黒体スプレー（例えば、アサヒペン社製耐熱黒）を塗布する。符号２５が黒体部である。測定したい端子部には電子部品の両端の電極部と搭載した時のはんだフィレット部２７を含む。はんだフィレット部２７の形成状態により見かけの素子長が異なる。

２）可動ステージ上にチップ抵抗器２０を搭載した試験基板を載せ、端子部２１間に定格電圧を印加してチップ抵抗器２０を発熱させる。

３）サーモグラフ装置に、２５μｍの拡大レンズを装着して、プリント基板を撮像して温度分布を測定する（Ｌ２に沿って）。

４）ホットスポット部２２が中心に来るよう位置を合わせて放射率を測定した第１のデータをグラフ化したものが図５（ａ）のマーカー（プロット）付きのグラフである。

５）この測定データに、ガウシャンフィルタ関数の半波長値を変更してフィルタ関数を通過させた第２のデータを計算して重ねたものが図５（ａ）のマーカー無しのグラフである。

６）第２のデータのピーク温度が、第１のデータの端子部−０.８〜−０.９、＋０.８〜＋０.９までの位置の範囲に設けられた端子部２１に相当する領域において、ガウシャンフィルタ通過後のグラフのピーク温度が、ガウシャンフィルタを通過しない端子部２１の温度と略等しくなるのはカットオフ空間周波数半波長を１６００μｍとしたフィルタであることがわかる。したがって、全長１．６ｍｍ抵抗器に対して端子部温度を算定するために適したフィルタはガウシャンフィルタの半波長１６００μｍであった。

［実施例２］
図６は、測定対象と、それに対応する、２０１２サイズの抵抗器の熱画像から測定した温度分布にカットオフ空間周波数（半波長）が１５００μｍから２５００μｍのガウシャンフィルタを作用させたグラフである。図１０は図６のグラフ要部を拡大したグラフである。

１）試験基板上に２０１２サイズ（長さ２．０ｍｍ、幅１．２５ｍｍ）のチップ抵抗器２０を搭載し、基板全体の表面に黒体スプレーを塗布する。

３）サーモグラフ装置に、２５μｍの拡大レンズを装着して、プリント基板を撮像して温度分布を測定する（Ｌ３に沿って）。

４）ホットスポット部２２が中心に来るよう位置を合わせて放射率を測定した第１のデータをグラフ化したものが図６（ａ）のマーカー付きグラフである。

５）実施例１と同様に、この測定データに、ガウシャンフィルタ関数の半波長値を変更してフィルタ関数を通過させた第２のデータを計算し重ねたものが図６（ａ）のマーカー無しのグラフである。

６）ガウシャンフィルタ通過後の第２のデータのピーク温度が、フィルタを通過しない第１のデータの端子部２１の温度と略等しくなるカットオフ空間周波数を２１００μｍとしたフィルタであることがわかる。したがって、全長２．０ｍｍの抵抗器に対して端子部温度を算定するために適したフィルタはガウシャンフィルタの半波長２１００μｍであった。

［実施例３］
図７は、測定対象と、それに対応する、黒体塗料が塗布されていない場合の１６０８サイズの抵抗器の熱画像から測定した温度分布に、実施例１で求めたカットオフ空間周波数（半波長）が１６００ｍｍのガウシャンフィルタを作用させたグラフである。

１）試験験基板上に１６０８サイズ（長さ１．６ｍｍ、幅０．８ｍｍ）のチップ抵抗器２０を搭載する。

２）可動ステージ上にチップ抵抗器２０を搭載した試験基板を載せ、端子部２１間に定格電圧を印加して抵抗器を発熱させる。

３）サーモグラフ装置に２５μｍの拡大レンズを装着して、プリント基板を撮像して温度分布を測定する（Ｌ４に沿って）。

４）ホットスポット部２２が中心に来るよう位置を合わせて放射率を測定した第１のデータをグラフ化したものが図７（ａ）のマーカー付きグラフである。表面に黒体を塗布していないため、赤外線放射率は材質及び表面の状態に大きく依存しており、図５と比較すると端子部２１付近では大きなディップができている。

ディップ部は低温に測定されているが、図５と比較すると、ピーク温度の高さは変わっていないため、赤外線放射率の差によるものであることがわかる。

５）測定データにカットオフ空間周波数（半波長）１６００μｍのガウシャンフィルタを通過させた第２のデータを計算し重ねたものが図７（ａ）のマーカー無しグラフである。

ガウシャンフィルタ通過後の第２のデータのピーク温度は、２５μｍレンズの端子部２１のフィルタを通過しない第１の温度（図５（ａ）の値）と略等しくなっており、また、黒体スプレーを塗布していない部品のフィルタ通過後の第２のデータが、図５（ａ）の黒体スプレーを塗布した部品の第２のデータとも略等しくなっていることより精度よく算出できていることがわかる。

したがって、黒体を塗布していない場合でも、端子部の温度を第２のデータのピーク温度で算出することができる。

以上のように、拡大レンズを用いた赤外線サーモグラフ装置で表面実装した抵抗器に通電発熱させて温度測定を行う場合において、赤外線サーモグラフ装置で正確なピーク温度を測定すると同時に、フィルタ処理を行うことにより抵抗器の端子部の温度を導出できる。

これにより、単にサーモグラフ装置での測定では得ることのできなかったピーク温度、端子温度と端子位置を一度で測定できる。また、測定にピークディップがあってばらつく場合にも対応することができる。

また、黒体スプレーを用いなくても、端子部の温度測定ができるため、処理が簡便である。

本実施の形態によれば、赤外線サーモグラフで得られた熱画像に基づいて、電子機器設計者が比較的容易に抵抗器の端子部温度を導出することができる。本発明は、抵抗器の他に、トランジスタ、ダイオード、コイル、コンデンサなど、表面実装される電子部品の端子部温度測定に適用できる。

また、上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。

本発明は、赤外線サーモグラフを用いた熱評価装置に利用可能である。

１…赤外線サーモグラフ装置
３…拡大レンズ
５…検出部
７…処理部
９…出力部
１０…ステージ
１１…データ処理部
１２…電源
１３…赤外線放射率の低い領域（基板）
１４…赤外線放射率の高い領域（φ１００μｍの円形パターン）
１７…抵抗器（被測定物、基板搭載）
２０…チップ抵抗器
２１…端子部
２２…ホットスポット部
２３…基板導電体パターン
２５…黒体部
２７…はんだフィレット部

Claims

赤外線サーモグラフ装置を用いた端子部を有する電子部品の熱評価方法であって、
電子部品の温度分布を所定の拡大率で撮像した赤外線画像から第１のデータとして測定するステップと、
前記第１のデータに対してフィルタリング処理を行うことで第２のデータを算出するステップと、
該第２のデータにおけるピーク温度を示す値から、前記端子部の温度を算出するステップと
を有することを特徴とする熱評価方法。
測定しようとする基板に搭載した部品サイズごとに、前記フィルタリング処理のフィルタ関数をあらかじめ求めるステップを有することを特徴とする請求項１に記載の熱評価方法。
前記フィルタリング処理は、
まず二次元離散フーリエ変換処理を行い、カットオフ周波数の低いフィルタを通した後で二次元逆離散フーリエ変換を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱評価方法。
前記カットオフ周波数の低いフィルタは、電子部品全体が１画素に相当する場合のＭＴＦを近似したフィルタであることを特徴とする請求項３に記載の熱評価方法。
前記カットオフ周波数の低いフィルタは、カットオフ周波数の半波長が電子部品の全長と同じ程度となるように選定されたガウシャンフィルタであることを特徴とする請求項３に記載の熱評価方法。
前記電子部品は、表面実装用抵抗器であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の熱評価方法。
赤外線サーモグラフ装置を用いた端子部を有する電子部品の熱評価装置であって、
所定の拡大率で撮像した赤外線画像から第１のデータを測定する測定部と、
前記第１のデータに対してフィルタリング処理を行うことで第２のデータを算出するフィルタリング処理部と、
得られた該第２のデータにおけるピーク温度を示す値から、前記端子部の温度として算出する処理部と
を有することを特徴とする熱評価装置。
前記フィルタリング処理部は、
まず二次元離散フーリエ変換処理を行い、カットオフ周波数の低いフィルタを通した後で二次元逆離散フーリエ変換を行うことを特徴とする請求項７に記載の熱評価装置。
拡大レンズを用いた赤外線サーモグラフ装置で端子部を有する電子部品の温度分布を測定する熱評価装置であって、
所定の拡大率で撮像した赤外線画像から第１のデータを測定した後で、前記第１のデータに対してフィルタリング処理を行うことで第２のデータを算出するフィルタリング処理手段と、
得られた該第２のデータにおけるピーク温度を示す値から、前記端子部の温度として算出する処理手段とを有することを特徴とする熱評価装置。