JP5403567B2 - Temperature characteristic measuring device - Google Patents
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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または温度特性計測方法に関し、特に電子部品の温度制御を高精度化する技術に関する。 The present invention relates to a temperature characteristic measuring apparatus or a temperature characteristic measuring method for measuring a temperature characteristic of an electronic component, and more particularly to a technique for improving the temperature control of an electronic component with high accuracy.
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。 Electronic components such as a crystal resonator, an acceleration sensor, and a pneumatic sensor output various signals according to the measurement purpose, and this output varies depending on the ambient temperature used. For example, a crystal resonator has temperature dependence in its frequency characteristics. Therefore, this type of electronic component needs to be tested for temperature-dependent characteristics by measuring output characteristics at a plurality of temperatures before shipment. In a crystal resonator, frequency characteristics are measured at a temperature of 3 to 5 points or more in the range of −40 to 90 ° C., and characteristic classification and non-defective / defective products are determined.
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。 In order to test the temperature characteristic of the electronic component having such temperature dependence, a temperature characteristic measuring device is used. One type of temperature characteristic measuring device is a thermostat type temperature measuring device. In this thermostatic bath type, for example, an electronic component is mounted on a measurement board in which a plurality of electronic component sockets are arranged on a printed circuit board, and this is set inside the thermostatic bath. For measurement in a low temperature environment, control is performed so that the cooling gas is discharged into the thermostat and the internal temperature is lowered to the target temperature and kept constant. When the internal temperature of the temperature chamber reaches the measurement temperature, the output value of the electronic component is measured using a socket connected to the electronic component. In the case of measurement in a high temperature environment, control is performed so that the gas heated through the heater is released into the thermostat and kept constant in the same manner. When the measured temperature is reached, the output value of the electronic component is controlled.
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また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、インデックステーブルは、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。さらに、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また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。 Another type of temperature characteristic measuring apparatus is a temperature control element type. In this temperature control element type, for example, an electronic component is placed on an electronic component mounting plate and moved on the index table in the circumferential direction. In the index table, a plurality of heat transfer plates are arranged in the circumferential direction, and a temperature control element such as a Peltier element is arranged on the back side of the heat transfer plate. The Peltier element controls the heat transfer plate to a target temperature by directly supplying cold heat or heat to the heat transfer plate. As a result, the index table can be divided into a plurality of temperature areas by this heat transfer plate, for example, when the electronic component mounting plate moves to a low temperature area, the electronic component mounting plate is controlled to a low temperature by the heat transfer plate, In the meantime, the measurement characteristic is measured by bringing the measurement probe into contact with the terminal of the electronic component. Further, when the electronic component mounting plate moves to the high temperature area, the electronic component is similarly controlled to a high temperature via the electronic component mounting plate by the heat transfer plate, and the output characteristics are measured. As described above, in the case of the temperature control element type, the temperature of the electronic component is controlled by directly supplying the heat or cold to the electronic component mounting plate to control the temperature of the electronic component. There is an advantage that it can be greatly shortened.
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。 However, in the case of the temperature chamber type, it is necessary to control the temperature of a wide space in the temperature chamber, so it takes a long time to set the temperature of the electronic component to the target value, and the temperature varies depending on the location. There was a problem that it was easy to do.
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。 In addition, it is conceivable to reduce the temperature distribution by reducing the temperature of the thermostatic chamber, but the heat source for feedback control is placed in another location, and the gas is controlled by this heat source to indirectly control the ambient temperature of the electronic component. Due to the adjustment structure, there is a problem that it is basically difficult to control the temperature of the electronic component with high accuracy.
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することが難しいという問題があった。 In the case of the conventional temperature control element type, the temperature of the heat transfer plate adjacent to the Peltier element is measured and this Peltier element is feedback-controlled, so the temperature of the electronic component cannot be accurately controlled. There was a problem. Therefore, the conventional temperature control element type has a problem that it is difficult to use it for an electronic component whose temperature dependence characteristics are to be measured with extremely high accuracy.
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、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。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to provide a technique for realizing highly accurate temperature control in a temperature characteristic measuring apparatus.
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であって、電子部品が載置される電子部品載置エリアを有する電子部品搭載プレートと、前記電子部品載置エリアに載置された前記電子部品の出力を計測する出力計測装置と、前記電子部品載置エリアに前記電子部品と同様に載置され温度に依存した信号を出力する温度計測用マスタと、前記温度計測用マスタの出力から前記温度計測用マスタの温度を計測するマスタ温度計測装置と、前記電子部品載置エリアを加熱または冷却する第1の温度制御素子と、前記第1の温度制御素子とは異なる温度で当該電子部品載置エリアを加熱または冷却する第2の温度制御素子と、を備え、前記電子部品搭載プレートの搬送路には、前記電子部品エリアが前記第1の温度制御素子によって加熱または冷却される第1位置と、前記電子部品エリアが前記第2の温度制御素子によって加熱または冷却される第2位置とが設定され、更に前記第1位置には第1プローブユニットが配置されると共に、前記第2位置には第2プローブユニットが配置され、前記第1プローブユニットは、前記第1位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記電子部品の出力を計測する第1電子部品計測位置及び前記第1電子部品計測位置から退避した第1電子部品退避位置の間で、上下方向に移動自在な第1電子部品側プローブと、前記第1位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記温度計測用マスタの出力を計測する第1計測位置及び前記第1計測位置から退避した第1退避位置の間で、上下方向に移動自在な第1マスタ側プローブと、を有し、前記第2プローブユニットは、前記第2位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記電子部品の出力を計測する第2電子部品計測位置及び前記第2電子部品計測位置から退避した第2電子部品退避位置の間で、上下方向に移動自在な第2電子部品側プローブと、前記第2位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記温度計測用マスタの出力を計測する第2計測位置及び前記第2計測位置から退避した第2退避位置の間で、上下方向に移動自在な第2マスタ側プローブと、を有し、前記第1位置では、前記第1電子部品側プローブによる前記電子部品の出力計測と、前記第1マスタ側プローブによる前記温度計測用マスタの出力計測と、が略同時に行われ、前記第2位置では、前記第2電子部品側プローブによる前記電子部品の出力計測と、前記第2マスタ側プローブによる前記温度計測用マスタの出力計測と、が略同時に行われることを特徴とする。 The present invention is a temperature characteristic measuring device for measuring the temperature characteristics of the electronic component, an electronic component mounting plate having an electronic component placement area on which an electronic component is to be placed, is placed on the electronic component placement area An output measurement device that measures the output of the electronic component, a temperature measurement master that is placed in the electronic component placement area in the same manner as the electronic component and outputs a temperature-dependent signal, and a temperature measurement master A master temperature measurement device that measures the temperature of the temperature measurement master from an output, a first temperature control element that heats or cools the electronic component placement area, and a temperature different from the first temperature control element A second temperature control element that heats or cools the electronic component mounting area, and the electronic component area is heated by the first temperature control element in the transport path of the electronic component mounting plate. Others a first position to be cooled, the electronic component area is set and a second position to be heated or cooled by said second temperature control element, the first probe unit is arranged in the further first position In addition, a second probe unit is disposed at the second position, and the first probe unit measures the output of the electronic component placed on the electronic component mounting plate at the first position. A first electronic component-side probe that is movable in the vertical direction between a component measurement position and a first electronic component retracted position that is retracted from the first electronic component measurement position, and the electronic component mounting plate at the first position. between the first retracted position retracted from the first measurement position and the first measurement position for measuring the output of the location has been said temperature measuring master, perforated first and the master-side probe which is movable, a vertically The second probe unit has a second electronic component measurement position for measuring an output of the electronic component placed on the electronic component mounting plate at the second position and a second electronic component retreated from the second electronic component measurement position. A second measurement that measures the output of the second electronic component-side probe that is movable in the vertical direction between the electronic component retreat positions and the temperature measurement master mounted on the electronic component mounting plate at the second position. position and between the second retracted position retracted from the second measurement position, a second master-side probe which is movable in the vertical direction, has, in the first position, the by the first electronic component side probe The output measurement of the electronic component and the output measurement of the temperature measurement master by the first master side probe are performed substantially simultaneously, and the electronic component by the second electronic component side probe is performed at the second position. The output measurement and the output measurement of the temperature measurement master by the second master side probe are performed substantially simultaneously .
前記第1温度制御素子または前記第2温度制御素子を制御する温度制御ユニットを備え、前記温度制御ユニットは、前記マスタ温度計測装置が計測した前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記第1温度制御素子または前記第2温度制御素子を制御することが好ましい。A temperature control unit for controlling the first temperature control element or the second temperature control element, wherein the temperature control unit is configured to control the first temperature based on a temperature of the temperature measurement master measured by the master temperature measurement device; It is preferable to control the control element or the second temperature control element.
なお、本発明は以下のような構成も可能である。 The present invention can be configured as follows.
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、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上に前記電子部品と同様に載置されて温度に依存した信号を出力する温度計測用マスタと、前記温度計測用マスタの出力から前記温度計測用マスタの温度を計測するマスタ温度計測装置と、を備えていてもよい。また、前記マスタ温度計測装置は、前記電子部品の出力の計測と略同時に前記温度計測用マスタの温度を計測することが好ましい。さらに、前記温度計測用マスタは、前記電子部品と略同一の熱容量を有することが好ましい。 A temperature characteristic measuring apparatus for measuring a temperature characteristic of an electronic component, the electronic component mounting plate on which the electronic component is mounted, and the electronic component mounting plate mounted on the electronic component mounting plate in the same manner as the electronic component, depending on the temperature There may be provided a temperature measurement master that outputs a signal and a master temperature measurement device that measures the temperature of the temperature measurement master from the output of the temperature measurement master. Moreover, it is preferable that the said master temperature measuring apparatus measures the temperature of the said master for temperature measurement substantially simultaneously with the measurement of the output of the said electronic component. Furthermore, it is preferable that the temperature measurement master has substantially the same heat capacity as the electronic component.
前記温度計測用マスタは、サーミスタを備えることが好ましい。また、前記温度計測用マスタは、温度特性が判明している前記電子部品であることが好ましい。 The temperature measurement master preferably includes a thermistor. The temperature measuring master is preferably the electronic component whose temperature characteristics are known.
前記電子部品および前記温度計測用マスタを載置した前記電子部品搭載プレートを収容する恒温槽をさらに備えることが好ましい。また、前記恒温槽内の温度を制御する温度制御ユニットをさらに備え、前記温度制御装置は、前記マスタ温度計測装置が計測した前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記恒温槽内の温度を制御することが好ましい。 It is preferable to further comprise a thermostatic chamber for accommodating the electronic component mounting plate on which the electronic component and the temperature measurement master are mounted. The temperature control unit further controls a temperature in the thermostat, and the temperature controller controls the temperature in the thermostat based on the temperature of the temperature measurement master measured by the master temperature measurement device. It is preferable to do.
前記電子部品搭載プレートに温熱または冷熱を供給する温度制御素子をさらに備えることが好ましい。また、前記温度制御素子を制御する温度制御ユニットをさらに備え、前記温度制御装置は、前記マスタ温度計測装置が計測した前記温度計測用マスタの温度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。 It is preferable that the electronic component mounting plate further includes a temperature control element that supplies hot or cold heat. Further, it is preferable that the apparatus further includes a temperature control unit that controls the temperature control element, and the temperature control device controls the temperature control element based on the temperature of the temperature measurement master measured by the master temperature measurement device. .
前記電子部品搭載プレート上に載置された全ての前記電子部品および前記温度計測用マスタに対して電気的に接合されるプローブユニットをさらに備えることが好ましい。 It is preferable to further include a probe unit that is electrically joined to all the electronic components placed on the electronic component mounting plate and the temperature measurement master.
前記電子部品、前記温度計測用マスタおよび前記電子部品搭載プレートを、前記電子部品の温度特性の計測の前に予熱する予熱ユニットをさらに備えることが好ましい。 It is preferable that the electronic component, the temperature measurement master, and the electronic component mounting plate further include a preheating unit that preheats the electronic component before measuring the temperature characteristics of the electronic component.
また、温度測定計測方法は、電子部品および温度計測用マスタが載置された電子部品搭載プレートに温熱または冷熱を供給する熱供給ステップと、前記電子部品の出力の計測と略同時に温度計測用マスタの温度を測定するステップと、からなることを特徴とする。また、前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記電子部品の温度を所定の温度に制御するステップをさらに備えることが好ましい。 Further, the temperature measurement measurement method includes a heat supply step of supplying heat or cold to an electronic component mounting plate on which the electronic component and the temperature measurement master are placed, and a temperature measurement master substantially simultaneously with the measurement of the output of the electronic component. And a step of measuring the temperature. It is preferable that the method further includes a step of controlling the temperature of the electronic component to a predetermined temperature based on the temperature of the temperature measurement master.
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。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the outstanding effect that a temperature characteristic can be measured in the state by which the temperature of the electronic component was controlled with high precision can be show | played.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
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に対して冷熱また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。
FIG. 1 shows the overall configuration of an electronic component temperature characteristic measuring
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。
The temperature of the electronic
電子部品Dの出力特性はプローブユニット70を介して出力計測装置80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。
The output characteristics of the electronic component D are measured by the
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。
As shown in FIG. 2 in an enlarged manner, the electronic
電子部品搭載プレート10の凹部12のうちの1つには、温度計測用マスタ100が収容されている。この温度計測用マスタ100は、本実施形態では電子部品Dと同一の素材により略同一の形状に形成された筺体内にサーミスタが設置され、且つこのサーミスタからの信号を出力するための端子を備えるものである。温度計測用マスタ100は、さらに、サーミスタからの信号を増幅するアンプを備えるものであってもよい。また、温度計測用マスタ100は、電子部品Dと略同一の熱容量となるように構成されている。すなわち、温度計測用マスタ100は、電子部品Dと同様に電子部品搭載プレート10上に載置された状態で加熱または冷却され、電子部品Dと略同一の温度を維持するものとなっている。
A
本実施形態では、この温度計測用マスタ100の温度を計測することによって、電子部品Dの温度をより正確に推定することを可能としている。温度計測用マスタ100のサーミスタは、温度に依存した信号を出力する。従って、このサーミスタの出力を、プローブユニット70を介してマスタ温度計測装置82で計測することによって、温度計測用マスタ100の温度は計測される。そして、電子部品Dの温度は、この温度計測用マスタ100の温度と同一の値、または温度計測用マスタ100の温度を補正した値と推定することができる。
In the present embodiment, by measuring the temperature of the
なお、温度計測用マスタ100を載置する位置は、特に限定されるものではない。電子部品搭載プレート10の温度分布や各種装置の配置によるハンドリングの容易さ等を考慮して最適な位置に載置するようにすればよい。
The position where the
また、複数の温度計測用マスタ100を使用するようにしてもよい。この場合、複数の温度計測用マスタ100からの出力をそれぞれ比較することによって、温度計測用マスタ100の故障を即座に検出することができる。また、電子部品搭載プレート10上の温度分布を求めることが可能となるため、電子部品搭載プレート10上の各電子部品Dの温度を、載置された場所に応じて、より正確に推定することができる。
A plurality of
また、温度計測用マスタ100は、温度情報を出力できる部品に限られず、温度特性が判明している他の情報を出力できる電子部品を用いるようにしてもよく、より好ましくは被計測対象の電子部品Dと同じ部品を用いる。すなわち、温度特性が判明しているマスタ用の電子部品Dの出力から温度を逆算して求めたり、または、マスタ用の電子部品Dの出力値と被計測対象の電子部品Dの出力を比較可能に出力してもよい。この場合、温度特性を計測する他の電子部品Dと温度計測用マスタ100が全く同一の構造となるため、さらに正確に他の電子部品Dの温度を推定することができる。
Further, the
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。さらに、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。
As shown in FIG. 3 in an enlarged manner, the
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に対して温熱または冷熱を供給する。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。
Here, a Peltier element is used as the
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。
The operating principle of the Peltier element is that when a current is passed through the PN junction, an endothermic phenomenon occurs at the N → P junction when viewed in the current direction, and a heat dissipation phenomenon occurs at the P → N junction. Therefore, it is possible to switch between heat dissipation (heating) and heat absorption (cooling) with respect to the
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、ここではさら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。
The
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。
With the above configuration, the electronic
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、冷熱また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。
The surface area of the electronic
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および温度計測用マスタ100の端子に接触する。このプローブ72を介して電子部品Dの出力特性を検出すると共に、温度計測用マスタ100の温度を計測する。プローブ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。
Returning to FIG. 1, the
さら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に冷熱または温熱を供給して、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、さら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。
Further, the probe-side
本実施形態に係る温度特性計測装置1は、予熱ユニット90をさらに備えている。予熱ユニット90は、装置の上流側に配置され、電子部品搭載プレート10が載置される熱伝達プレート92と、熱伝達プレート92に対して冷熱または温熱を供給するプレート状の温度制御素子94を備えている。また、図示は省略するが、熱伝達プレート92および温度制御素子94には、それぞれ温度センサが配設されている。予熱ユニット90は、これらの温度センサおよび電子部品搭載プレート10に収容された温度センサ14の出力に基づいて温度制御素子94を制御し、電子部品Dおよび温度計測用マスタ100を電子部品搭載プレート10と共に予熱する。
The temperature
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。
Next, control of the
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、温度測定用マスタ100のサーミスタの校正値に基づいてマスタ温度計測装置82の計測結果を校正する。また、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、事前に温度測定用マスタ100のサーミスタ等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、また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、温度測定用マスタ100のサーミスタ等の感度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。
As shown in FIG. 4, the temperature control unit 35 includes a temperature calibration unit 42, an element side control unit 44, a component side control unit 46, and a probe side control unit 47. The temperature calibration unit 42 calibrates the measurement result of the master
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。
The element side control unit 44 controls the temperature of the
部品側制御部46は、部品側温度計測装置15の計測結果と、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(また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(また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(また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(また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。
The component-side control unit 46 refers to the difference between the measurement result of the component-side
本実施形態では、部品側制御部46は、さらにマスタ温度計測装置82の計測結果と予め設定された電子部品Dの目標温度の差を参考にして、温度制御素子側温度計測装置25の目標設定温度をより細かく補正している。例えば、電子部品Dの素材や形状によっては、電子部品Dと電子部品搭載プレート10の間の熱伝達が良好に行われず、電子部品搭載プレート10の温度上昇(または下降)に対して電子部品Dの温度上昇(または下降)に遅れが生じる場合がある。また、プローブ72が電子部品Dおよび温度計測用マスタ100に接触した際に、電子部品D等の熱がプローブ72に吸熱され、電子部品搭載プレート10の温度がほとんど変化しないにもかかわらず、電子部品D等の温度のみが下がるような場合がある。このような場合に、マスタ温度計測装置82の計測結果と電子部品Dの目標温度の差に基づいて、温度制御素子側温度計測装置25の目標温度を補正することで、電子部品Dを正確に目標温度に到達させた上で、これを保つことができる。
In the present embodiment, the component side control unit 46 further refers to the difference between the measurement result of the master
なお、電子部品搭載プレート10の温度から電子部品Dの温度が容易に予測できるような場合等には、部品側温度計測装置15の計測結果と電子部品搭載プレート10の目標温度の差のみに基づいて、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ようにしてもよい。また、場合によっては、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)を補正することのみで、同様の目的を達成することも可能である。
In the case where the temperature of the electronic component D can be easily predicted from the temperature of the electronic
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。
The probe-side control unit 47 controls the temperature of the probe-side
次に、温度特性計測装置1による電子部品Dの温度特性の計測手順について説明する。
Next, a procedure for measuring the temperature characteristic of the electronic component D by the temperature
まず、電子部品Dおよび温度計測用マスタ100が載置された電子部品搭載プレート10は、電子部品Dの製造ライン等から搬送された後に、予熱ユニット90の熱伝達プレート92上に載置される。そして、電子部品Dおよび温度計測用マスタ100は、電子部品搭載プレート10と共に、温度特性計測のための目標温度に近い所定の温度まで加熱または冷却される。次に、電子部品搭載プレート10は、温度特性計測用の熱伝達プレート20上に載置され、温度計測用マスタ100が温度特性計測のための目標温度となるまでさらに加熱または冷却される。温度計測用マスタ100が目標温度となった後は、これを維持するように温度制御が行われる。そして、プローブユニット70を下降させてプローブ72を電子部品Dおよび温度計測用マスタ100に接触させて、出力計測装置80によって電子部品Dの出力を計測すると共に、これと略同時にマスタ温度計測装置82によって温度計測用マスタ100の温度を計測し、これらの値を記憶する。なお、プローブ72を電子部品Dおよび温度計測用マスタ100に接触させた後に、温度計測用マスタ100の温度が目標温度となっていることを確認してから、電子部品Dの出力および温度計測用マスタ100の温度を計測するようにしてもよい。
First, the electronic
このように、本実施形態に係る温度特性計測装置1は、電子部品搭載プレート10上に電子部品Dと同様に載置されて温度に依存した信号を出力する温度計測用マスタ100、およびこの温度計測用マスタ100の温度を計測するマスタ温度計測装置82を備えるため、温度特性を計測する際の電子部品Dの瞬間的な温度を従来よりも高い精度で推定することができる。すなわち、電子部品Dの温度特性を従来よりも高い精度で特定することができる。
As described above, the temperature
また、マスタ温度計測装置82は、電子部品Dの出力の計測と略同時に温度計測用マスタ100の温度を計測することから、プローブ72の接触によって電子部品Dの温度が下がるような場合であっても、温度計測用マスタ100側の温度も同時に下げることができる。この結果、出力を発した瞬間の電子部品Dの温度を、温度計測用マスタ100を利用して高精度に推定することができる。
In addition, since the master
また、温度計測用マスタ100は、電子部品Dと同一の熱容量を有するようにしていることから、周囲の環境が同じであれば、温度計測用マスタ100と電子部品Dの温度変化が略同じになる。従って、温度計測用マスタ100と電子部品Dの出力値を同タイミングで比較すれば、電子部品Dの出力がどの程度の誤差を有するか否かについて、従来よりも高い精度で推定することができる。
Further, since the
また、温度計測用マスタ100は、サーミスタを備えるため、温度計測用マスタ100の温度を容易且つ高精度に計測することができる。
Moreover, since the
また、温度計測用マスタ100として、温度特性が判明している電子部品Dを使用してもよく、他の電子部品Dと極めて近い温度環境化において温度計測用マスタ100から得られたマスタ計測値を利用して、他の電子部品Dの温度を推定することができる。
Further, an electronic component D whose temperature characteristics are known may be used as the
また、温度特性計測装置1は、電子部品搭載プレート10に温熱または冷熱を供給する温度制御素子30を備えるため、高速且つ高精度に電子部品Dを目標温度に到達させることができる。
In addition, since the temperature
また、温度特性計測装置1は、温度制御ユニット35を備え、マスタ温度計測装置82が計測した温度計測用マスタ100の温度に基づいて温度制御素子30を制御するため、従来よりも高い精度で電子部品Dを目標温度に到達させることができる。
Further, the temperature
また、温度特性計測装置1は、前記電子部品搭載プレート10上に載置された全ての電子部品Dおよび温度計測用マスタ100に対して電気的に接合されるプローブユニット70を備えるため、全ての電子部品Dを一度にプローブユニット70に接合することで、温度特性の計測時間を短縮することができる。また、電子部品Dと温度計測用マスタ100を同一の条件でプローブ72に接触させるため、温度計測用マスタ100の温度を電子部品Dの温度により高い精度で近づけることができる。
In addition, since the temperature
また、温度特性計測装置1は、電子部品D、温度計測用マスタ100および電子部品搭載プレート10を、電子部品Dの温度特性の計測の前に予熱する予熱ユニット90を備えるため、温度特性の計測の際に、電子部品Dを目標温度まで到達させる時間を短縮することが可能となり、温度特性の計測時間を短縮することができる。また、電子部品Dの製造ライン等において、複数の電子部品搭載プレート10に載置された電子部品Dの温度特性を連続的に計測するような場合には、待機時間中に電子部品D等を予熱することで、製造ライン等のトータルの効率を向上させることができる。
Moreover, since the temperature
なお、本発明の温度特性計測装置および温度特性検査方法は、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。 The temperature characteristic measuring apparatus and the temperature characteristic inspection method of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、温度特性計測装置1は、熱伝達プレート20、温度制御素子30およびプローブユニット70のセットを複数備えるものであってもよい。このようにすることで、電子部品Dの温度特性の計測を複数の異なる温度において連続的に行うことができる。
For example, the temperature
また、温度計測用マスタ100は、プローブユニット70を介さずに、直接マスタ温度計測ユニット82に接続されるものであってもよい。
Further, the
また、温度特性計測装置1は、熱伝達プレート20および温度制御素子30の代わりに、電子部品搭載プレート10を収容する恒温槽を備えるものであってもよい。この場合にも、温度計測用マスタ100の温度を計測することによって、従来よりも高い精度で電子部品Dの温度特性を計測することができる。また、温度計測用マスタ100の温度に基づいて恒温槽内の温度を制御することで、従来より高い精度で電子部品Dを目標温度に到達させることができる。
Further, the temperature
更に、本実施形態では、温度計測用マスタ100の温度を計測する場合に限られず、温度計測用マスタ100の温度以外の出力を利用して、被計測物の温度評価をおこなうようにしてもよい。
Furthermore, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、電子部品搭載プレート10の内部に、部品側温度計測装置15の温度センサ14が収容される場合に限って示したが、本発明はそれに限定されない。温度計測用マスタ100によって高精度に電子部品搭載プレート10の温度状況を評価できるので、この出力結果を利用して温度制御することも可能である。
In the present embodiment, the electronic
なお、本実施形態では、温度計測用マスタ100によって計測された温度情報を、電子部品Dの出力特性を評価することに加えて、温度制御素子30の温度制御用にフィードバックする目的にも利用した場合を示したが、本発明はそれに限定されない。つまり、温度計測用マスタ100の出力結果は、電子部品Dの出力特性を評価する目的だけに用いるようにしてもよい。
In the present embodiment, the temperature information measured by the
また、温度計測用マスタ100の出力結果の利用方法として、本実施形態では電子部品Dの温度を推測する場合を示したが、更に進んで、温度特性計測装置1が出力特性評価部を備えることも好ましい。この出力特性評価部では、温度計測用マスタ100の出力結果から得られた温度情報(又は温度換算値)を利用し、同タイミングで計測された電子部品Dの出力値(例えば、電圧や周波数等)の補正(校正)情報を算出する。このようにすることで、極めて近い温度環境化で得られた温度情報(又は温度換算値)に基づいて電子部品Dを校正できるので、結果として、出力特性の良好な電子部品Dを得ることが可能になる。
Further, as a method of using the output result of the
また、本発明の実施の形態に記載された作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 Further, the actions and effects described in the embodiments of the present invention only list the most preferable actions and effects resulting from the present invention, and the actions and effects according to the present invention are described in the embodiments of the present invention. It is not limited to what was done.
本発明の温度特性計測装置または温度特性計測方法は、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。 The temperature characteristic measuring apparatus or temperature characteristic measuring method of the present invention is preferably used for inspection of electronic components whose output is temperature dependent.
1・・・温度特性計測装置
10・・・電子部品搭載プレート
30・・・温度制御素子
35・・・温度制御ユニット
70・・・プローブユニット
90・・・予熱ユニット
82・・・マスタ温度計測装置
100・・・温度計測用マスタ
D・・・電子部品
DESCRIPTION OF
Claims (2)
電子部品が載置される電子部品載置エリアを有する電子部品搭載プレートと、
前記電子部品載置エリアに載置された前記電子部品の出力を計測する出力計測装置と、
前記電子部品載置エリアに前記電子部品と同様に載置され温度に依存した信号を出力する温度計測用マスタと、
前記温度計測用マスタの出力から前記温度計測用マスタの温度を計測するマスタ温度計測装置と、
前記電子部品載置エリアを加熱または冷却する第1の温度制御素子と、
前記第1の温度制御素子とは異なる温度で当該電子部品載置エリアを加熱または冷却する第2の温度制御素子と、を備え、
前記電子部品搭載プレートの搬送路には、前記電子部品エリアが前記第1の温度制御素子によって加熱または冷却される第1位置と、前記電子部品エリアが前記第2の温度制御素子によって加熱または冷却される第2位置とが設定され、
更に前記第1位置には第1プローブユニットが配置されると共に、前記第2位置には第2プローブユニットが配置され、
前記第1プローブユニットは、
前記第1位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記電子部品の出力を計測する第1電子部品計測位置及び前記第1電子部品計測位置から退避した第1電子部品退避位置の間で、上下方向に移動自在な第1電子部品側プローブと、
前記第1位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記温度計測用マスタの出力を計測する第1計測位置及び前記第1計測位置から退避した第1退避位置の間で、上下方向に移動自在な第1マスタ側プローブと、を有し、
前記第2プローブユニットは、
前記第2位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記電子部品の出力を計測する第2電子部品計測位置及び前記第2電子部品計測位置から退避した第2電子部品退避位置の間で、上下方向に移動自在な第2電子部品側プローブと、
前記第2位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記温度計測用マスタの出力を計測する第2計測位置及び前記第2計測位置から退避した第2退避位置の間で、上下方向に移動自在な第2マスタ側プローブと、を有し、
前記第1位置では、前記第1電子部品側プローブによる前記電子部品の出力計測と、前記第1マスタ側プローブによる前記温度計測用マスタの出力計測と、が略同時に行われ、
前記第2位置では、前記第2電子部品側プローブによる前記電子部品の出力計測と、前記第2マスタ側プローブによる前記温度計測用マスタの出力計測と、が略同時に行われることを特徴とする、温度特性計測装置。 A temperature characteristic measuring device for measuring the temperature characteristic of an electronic component,
An electronic component mounting plate having an electronic component mounting area on which the electronic component is mounted;
An output measuring device for measuring the output of the electronic component placed in the electronic component placement area;
A temperature measurement master that outputs a temperature-dependent signal placed in the electronic component placement area in the same manner as the electronic component;
A master temperature measurement device for measuring the temperature of the temperature measurement master from the output of the temperature measurement master; and
A first temperature control element for heating or cooling the electronic component placement area;
A second temperature control element that heats or cools the electronic component placement area at a temperature different from that of the first temperature control element,
In the transport path of the electronic component mounting plate, the electronic component area is heated or cooled by the first temperature control element, and the electronic component area is heated or cooled by the second temperature control element. Second position to be set,
Furthermore, a first probe unit is disposed at the first position, and a second probe unit is disposed at the second position.
The first probe unit includes:
Between the first electronic component measurement position for measuring the output of the electronic component placed on the electronic component mounting plate at the first position and the first electronic component retraction position retracted from the first electronic component measurement position, A first electronic component side probe that is movable in the vertical direction;
Between the first retracted position retracted from the first measurement position and the first measurement position for measuring the output of the first position the electronic component mounted on the mounting plate by said temperature measuring master, moved in the vertical direction A free first master side probe ,
The second probe unit includes:
Between the second electronic component measurement position for measuring the output of the electronic component placed on the electronic component mounting plate at the second position and the second electronic component retraction position retracted from the second electronic component measurement position, A second electronic component side probe that is movable in the vertical direction;
Between the second retracted position retracted from the second measurement position and the second measurement position for measuring the output of the second position the electronic component mounted on the mounting plate by said temperature measuring master, moved in the vertical direction A free second master side probe ,
In the first position, the output measurement of the electronic component by the first electronic component side probe and the output measurement of the temperature measurement master by the first master side probe are performed substantially simultaneously,
In the second position, the output measurement of the electronic component by the second electronic component side probe and the output measurement of the temperature measurement master by the second master side probe are performed substantially simultaneously , Temperature characteristic measuring device.
前記温度制御ユニットは、前記マスタ温度計測装置が計測した前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記第1温度制御素子または前記第2温度制御素子を制御することを特徴とする、請求項1記載の温度特性計測装置。 A temperature control unit for controlling the first temperature control element or the second temperature control element ;
The temperature control unit controls the first temperature control element or the second temperature control element based on the temperature of the temperature measurement master measured by the master temperature measurement device. Temperature characteristic measuring device.
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