JP5552452B2 - Heating / cooling test method and heating / cooling test apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品を回路基板に実装した後の接続信頼性試験に関し、特にはんだ接続部における接続信頼性試験の加熱冷却試験方法および加熱冷却試験装置に関するものである。 The present invention relates to a connection reliability test after an electronic component is mounted on a circuit board, and more particularly to a heating / cooling test method and a heating / cooling test apparatus for a connection reliability test in a solder connection portion.
従来の加熱冷却試験方法としては、電子部品を回路基板に実装した試験試料を大型の恒温炉に入れ、試験条件として低温および高温それぞれの保持時間を指定し、繰り返し温度サイクルの負荷を与えた後、所定のサイクル終了時に試験試料を取り出して温度サイクルによる導通抵抗やはんだ接合強度やはんだ接続部の金属組織の変化を調べることにより、接続信頼性の寿命を推定する方法が用いられてきた。導通抵抗を測定する場合は、恒温炉から試験試料を取り出すことなく連続で測定する方法も採られていた。 As a conventional heating / cooling test method, a test sample in which electronic components are mounted on a circuit board is placed in a large-sized constant temperature furnace, a low temperature and a high temperature holding time are specified as test conditions, and a repeated temperature cycle load is applied. A method of estimating the life of connection reliability has been used by taking out a test sample at the end of a predetermined cycle and examining changes in the conduction resistance, solder joint strength, and metal structure of the solder connection portion due to the temperature cycle. In the case of measuring the conduction resistance, a method of continuously measuring the test sample without taking out the test sample from the constant temperature furnace has been adopted.
通常、温度サイクル条件は、電子機器の使用環境を想定し、加速係数を考慮のうえ設定される。一般的には、低温側の温度として−40℃、高温側の温度として125℃、それぞれの温度における保持時間として30分を設定する場合が多く、試験期間としては1000サイクル以上実施される場合が多い。 Usually, the temperature cycle condition is set in consideration of an acceleration coefficient, assuming the use environment of the electronic device. In general, the temperature on the low temperature side is set to -40 ° C., the temperature on the high temperature side is set to 125 ° C., and the holding time at each temperature is often set to 30 minutes, and the test period may be 1000 cycles or more. Many.
しかし、上記した従来の信頼性試験では、低温側および高温側の所定温度における保持時間として、それぞれ30分を設定する場合が多く、さらに試験期間として1000サイクル以上実施される場合が多いため、試験結果が得られるまでに約3ヶ月以上の長期間を要し、製品開発の短縮が困難になるという問題点がある。 However, in the conventional reliability test described above, the retention time at the predetermined temperature on the low temperature side and the high temperature side is often set to 30 minutes, respectively, and more than 1000 cycles are often performed as the test period. There is a problem that it takes about 3 months or more to obtain a result, and shortening the product development becomes difficult.
また、従来の信頼性試験においては、その雰囲気下に電子部品を実装した回路基板を置くため、回路基板全体の温度変化となるが、実使用状態においては電子部品単体での発熱による影響が大きく局所的な温度変化となるため、実使用環境と一致しない条件での試験となる問題がある。 In addition, in a conventional reliability test, the circuit board on which electronic components are mounted is placed in the atmosphere, which results in a change in the temperature of the entire circuit board. Since this is a local temperature change, there is a problem of testing under conditions that do not match the actual usage environment.
これら従来の加熱冷却試験方法における問題点を解決するために、回路基板に直接ペルチェ素子を貼り付け、ペルチェ素子に流れる電流の制御により基板に局所的に低温および高温の温度負荷を繰り返し加え、局所的に温度サイクル負荷をかけながら試験試料の導通抵抗の変化を測定するものがある(例えば、特許文献1参照)。 In order to solve the problems in these conventional heating and cooling test methods, a Peltier element is directly attached to a circuit board, and a low temperature and a high temperature load are repeatedly applied locally to the board by controlling the current flowing through the Peltier element. In some cases, a change in conduction resistance of a test sample is measured while a temperature cycle load is applied (see, for example, Patent Document 1).
図13に、特許文献1に記載された従来の加熱冷却試験方法を説明するための概略図を示す。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining a conventional heating / cooling test method described in
回路基板107に実装された電子部品108の上面に、ペルチェ素子101と熱電対102が貼り付けられている。
A
温度時間制御装置106から電流制御装置103に対して設定値に対応した信号が出力され、電流制御装置103からペルチェ素子101に設定された電流が流される。同時に熱電対102に生じた熱起電力による電位差を温度測定装置104により測定し、その電位差に対応した温度が測定されて温度時間制御装置106に入力される。
A signal corresponding to the set value is output from the temperature
温度時間制御装置106では、測定された温度と設定された温度を比較および監視する。温度が設定値に達した後は、その温度における設定された保持時間の間、温度が一定になるように電流を制御し、設定された保持時間が経過すると、温度時間制御装置106から信号が出力され、電流制御装置103はペルチェ素子101に流す電流の向きを変え、もう一方の設定温度になるまで温度を変化させ、その温度における設定された保持時間が経過するまで制御する。
The temperature
その後は、また電流の向きを変える。この一連の動作の繰り返しにより、試験試料に繰り返し温度サイクル試験を行う。 After that, the direction of the current is changed again. By repeating this series of operations, the test sample is repeatedly subjected to a temperature cycle test.
なお、導通抵抗測定装置105は、回路基板107または電子部品108の導通抵抗値を測定したい箇所に端子で接続されており、導通抵抗値の変化を測定する。
The conduction
しかしながら、上記した従来の加熱冷却試験方法の構成では、回路基板上に実装された複数の小さな電子部品に対して、選択的に温度サイクルを与えるのは困難であった。 However, in the above-described configuration of the conventional heating / cooling test method, it is difficult to selectively give a temperature cycle to a plurality of small electronic components mounted on a circuit board.
すなわち、ペルチェ素子101を面接触させて温度サイクルを与えるため、回路基板上の高さの異なる電子部品に対して、1つのペルチェ素子101によって同時に温度サイクルを与えることができない。
That is, since the temperature cycle is given by bringing the Peltier
また、ペルチェ素子101の面積が大きいため、面接触した複数の小さな電子部品に対し選択的に温度サイクルを与えることができない。
In addition, since the area of the Peltier
また、従来の加熱冷却試験方法を用いて様々な形状の複数個の電子部品に対し同時に温度サイクルを与えるには、その個数だけのペルチェ素子101と電流制御装置103が必要となり、非現実的な試験方法となってしまう。
In addition, in order to simultaneously apply a temperature cycle to a plurality of electronic components of various shapes using the conventional heating / cooling test method, the same number of
本発明は、上記従来の課題を考慮して、回路基板上に実装されている複数の電子部品に対して、同時にまたは個別に温度サイクルを与えることができる、加熱冷却試験方法および加熱冷却試験装置を提供することを目的とする。 In consideration of the above-described conventional problems, the present invention provides a heating / cooling test method and a heating / cooling test apparatus capable of giving a temperature cycle to a plurality of electronic components mounted on a circuit board simultaneously or individually. The purpose is to provide.
上述した課題を解決するために、第1の本発明は、
複数の電子部品がはんだ接続部を介して実装された回路基板を評価するための加熱冷却試験方法であって、
前記電子部品の上に載せられたレーザ吸収体に、レーザビームを照射して加熱することにより前記電子部品を昇温させる、昇温ステップと、
前記回路基板の前記電子部品が実装されていない側の面から、冷却装置によって前記電子部品を冷却する、冷却ステップと、
前記昇温ステップおよび前記冷却ステップを交互に繰り返す繰り返しステップとを備え、
前記昇温ステップでは、温度測定器で測定した前記電子部品の温度と予め設定された温度プロファイルの加熱曲線とを照らし合わせ、前記測定された電子部品の温度を、前記温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近づけるように前記レーザビームを制御し、
前記冷却ステップでは、温度測定器で測定した前記はんだ接続部の温度と予め設定された温度プロファイルの冷却曲線とを照らし合わせ、前記測定されたはんだ接続部の温度を、前記温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近づけるように前記冷却装置を制御する、加熱冷却試験方法である。
また、第2の本発明は、
複数の電子部品が実装された回路基板を評価するための加熱冷却試験方法であって、
前記電子部品の上に載せられたレーザ吸収体に、レーザビームを照射して加熱することにより前記電子部品を昇温させる、昇温ステップと、
前記回路基板の前記電子部品が実装されていない側の面から、冷却装置によって前記電子部品を冷却する、冷却ステップと、
前記昇温ステップおよび前記冷却ステップを交互に繰り返す繰り返しステップとを備え、
前記昇温ステップでは、前記回路基板上に実装されている複数の前記電子部品に対して、ガルバノミラーで前記レーザビームの照射位置を制御して、任意の前記電子部品の上に載せられた前記レーザ吸収体の上面の、前記電子部品の発熱源の真上に位置する部分に前記レーザビームを照射する、加熱冷却試験方法である。
In order to solve the above-described problem, the first aspect of the present invention provides:
A heating / cooling test method for evaluating a circuit board on which a plurality of electronic components are mounted via solder connections ,
A temperature raising step of raising the temperature of the electronic component by irradiating and heating a laser beam on the laser absorber placed on the electronic component;
A cooling step of cooling the electronic component by a cooling device from the surface of the circuit board on which the electronic component is not mounted;
And repeating the temperature raising step and the cooling step alternately ,
In the temperature raising step, the temperature of the electronic component measured by a temperature measuring device is compared with a heating curve of a preset temperature profile, and the temperature of the measured electronic component is read from the temperature profile. Controlling the laser beam to approach the target temperature;
In the cooling step, the temperature of the solder connection portion measured by a temperature measuring device is compared with a cooling curve of a preset temperature profile, and the temperature of the measured solder connection portion is read from the temperature profile. This is a heating and cooling test method in which the cooling device is controlled so as to approach the target temperature .
The second aspect of the present invention
A heating / cooling test method for evaluating a circuit board on which a plurality of electronic components are mounted,
A temperature raising step of raising the temperature of the electronic component by irradiating and heating a laser beam on the laser absorber placed on the electronic component;
A cooling step of cooling the electronic component by a cooling device from the surface of the circuit board on which the electronic component is not mounted;
And repeating the temperature raising step and the cooling step alternately,
In the temperature raising step, with respect to the plurality of electronic components mounted on the circuit board, the irradiation position of the laser beam is controlled by a galvanometer mirror, and the electronic component placed on any of the electronic components In the heating / cooling test method, the laser beam is irradiated to a portion of the upper surface of the laser absorber that is located immediately above the heat source of the electronic component.
また、第3の本発明は、
前記レーザ吸収体の下面は、前記電子部品の上面外形よりも大きい、第1または第2の本発明の加熱冷却試験方法である。
The third aspect of the present invention
The lower surface of the laser absorber is the heating / cooling test method of the first or second aspect of the present invention, which is larger than the upper surface outline of the electronic component.
また、第4の本発明は、
前記レーザ吸収体の下面は、前記電子部品の上面に接触しており、
前記レーザ吸収体は、前記下面に平行な面方向の熱伝導率が、前記下面に垂直な面方向の熱伝導率よりも大きい異方性熱伝導体である、第1または第2の本発明の加熱冷却試験方法である。
The fourth aspect of the present invention is
The lower surface of the laser absorber is in contact with the upper surface of the electronic component,
The first or second aspect of the present invention, wherein the laser absorber is an anisotropic thermal conductor in which a thermal conductivity in a plane direction parallel to the lower surface is larger than a thermal conductivity in a plane direction perpendicular to the lower surface. This is a heating and cooling test method.
また、第5の本発明は、
前記昇温ステップでは、前記レーザビームを前記レーザ吸収体に照射する際、前記レーザ吸収体の上面の、前記電子部品の発熱源の真上に位置する部分に前記レーザビームを照射する、第1の本発明の加熱冷却試験方法である。
The fifth aspect of the present invention provides
In the heating step, when irradiating the laser absorber with the laser beam, the laser beam is applied to a portion of the upper surface of the laser absorber that is located directly above the heat source of the electronic component. It is the heating-cooling test method of this invention.
また、第6の本発明は、
前記昇温ステップでは、前記回路基板上に実装されている複数の前記電子部品に対して、ガルバノミラーで前記レーザビームの照射位置を制御して、任意の前記電子部品の上に載せられた前記レーザ吸収体に照射する、第1の本発明の加熱冷却試験方法である。
The sixth aspect of the present invention provides
In the temperature raising step, with respect to the plurality of electronic components mounted on the circuit board, the irradiation position of the laser beam is controlled by a galvanometer mirror, and the electronic component placed on any of the electronic components It is the heating-cooling test method of 1st this invention irradiated to a laser absorber.
また、第7の本発明は、
前記昇温ステップでは、前記ガルバノミラーによって前記レーザビームを前記レーザ吸収体の上面全体に亘って平面的に走査させて、前記レーザビームを前記レーザ吸収体に照射する、第2または第6の本発明の加熱冷却試験方法である。
The seventh aspect of the present invention
In the heating step, the laser beam is scanned over the entire upper surface of the laser absorber by the galvanometer mirror to irradiate the laser absorber with the second or sixth book. It is the heating-cooling test method of invention.
また、第8の本発明は、
前記冷却装置は、固体冷却体であり、
前記冷却ステップでは、前記固体冷却体に設置されている局所冷却プレートを、前記回路基板の前記電子部品が実装されていない側の前記面の、前記電子部品に対応するそれぞれの位置に接触させることによって冷却する、第1または第2の本発明の加熱冷却試験方法である。
In addition, the eighth aspect of the present invention
The cooling device is a solid cooling body,
In the cooling step, a local cooling plate installed in the solid state cooling body is brought into contact with each position corresponding to the electronic component on the surface of the circuit board on which the electronic component is not mounted. It is the heating-cooling test method of the 1st or 2nd this invention cooled by.
また、第9の本発明は、
前記回路基板および前記冷却装置は密閉された槽の中に設置され、前記槽の少なくとも一部は前記レーザビームに対して透過性のある材料で構成され、
前記昇温ステップでは、前記槽の外部から、前記透過性のある材料で構成された部分を介して、前記電子部品の上に載せられた前記レーザ吸収体に前記レーザビームを照射する、第1または第2の本発明の加熱冷却試験方法である。
The ninth aspect of the present invention provides
The circuit board and the cooling device are installed in a sealed tank, and at least a part of the tank is made of a material that is transmissive to the laser beam,
In the temperature raising step, the laser absorber placed on the electronic component is irradiated with the laser beam from the outside of the tank through the portion made of the transmissive material. Or it is the heating-cooling test method of 2nd this invention.
また、第10の本発明は、
前記槽内の雰囲気を、低湿度雰囲気、真空雰囲気、および不活性雰囲気のいずれかに変更することができる、第9の本発明の加熱冷却試験方法である。
The tenth aspect of the present invention is
It is the heating and cooling test method according to the ninth aspect of the present invention, wherein the atmosphere in the tank can be changed to any one of a low humidity atmosphere, a vacuum atmosphere, and an inert atmosphere.
また、第11の本発明は、
複数の電子部品がはんだ接続部を介して実装された回路基板を評価する加熱冷却試験装置であって、
レーザビームを発振させるレーザ発振器と、
前記レーザビームを整形するビーム整形光学系と、
前記回路基板を、前記電子部品が実装されていない側の面から冷却する冷却装置と、
前記電子部品の温度を測定する第1温度測定器と、
前記はんだ接続部の温度を測定する第2温度測定器と、
前記電子部品の上面に載せられるレーザ吸収体と、
前記電子部品の上面に載せられた前記レーザ吸収体の上面に前記レーザビームを照射して前記電子部品を昇温させる昇温ステップ、および前記電子部品を冷却する冷却ステップを繰り返し行なわせる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記昇温ステップでは、前記第1温度測定器で測定した前記電子部品の温度と予め設定された温度プロファイルの加熱曲線とを照らし合わせ、前記測定された電子部品の温度を、前記温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近づけるように前記レーザビームを制御し、
前記冷却ステップでは、第2温度測定器で測定した前記はんだ接続部の温度と予め設定された温度プロファイルの冷却曲線とを照らし合わせ、前記測定されたはんだ接続部の温度を、前記温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近づけるように前記冷却装置を制御する、加熱冷却試験装置である。
また、第12の本発明は、
複数の電子部品が実装された回路基板を評価する加熱冷却試験装置であって、
レーザビームを発振させるレーザ発振器と、
前記レーザビームを整形するビーム整形光学系と、
前記回路基板を、前記電子部品が実装されていない側の面から冷却する冷却装置と、
前記電子部品の温度を測定する温度測定器と、
前記電子部品の上面に載せられるレーザ吸収体と、
前記電子部品の上面に載せられた前記レーザ吸収体の上面に前記レーザビームを照射して前記電子部品を昇温させる昇温ステップ、および前記電子部品を冷却する冷却ステップを繰り返し行なわせる制御装置と、
前記回路基板上に実装されている複数の前記電子部品に対して、前記レーザビームの照射位置を制御して、任意の前記電子部品に載せられる前記レーザ吸収体に照射することができるガルバノミラーと、を備え、
前記制御装置は、前記昇温ステップでは、前記回路基板上に実装されている複数の前記電子部品に対して、前記ガルバノミラーで前記レーザビームの照射位置を制御して、任意の前記電子部品の上に載せられた前記レーザ吸収体の上面の、前記電子部品の発熱源の真上に位置する部分に前記レーザビームを照射する、加熱冷却試験装置である。
The eleventh aspect of the present invention is
A heating / cooling test apparatus for evaluating a circuit board on which a plurality of electronic components are mounted via solder connection parts ,
A laser oscillator for oscillating a laser beam;
A beam shaping optical system for shaping the laser beam;
A cooling device for cooling the circuit board from a surface on which the electronic component is not mounted ;
A first temperature measuring device for measuring the temperature of the electronic component;
A second temperature measuring device for measuring the temperature of the solder connection portion;
A laser absorber placed on the upper surface of the electronic component;
A controller for repeatedly performing a temperature raising step of irradiating the upper surface of the laser absorber placed on the upper surface of the electronic component with the laser beam to raise the temperature of the electronic component, and a cooling step of cooling the electronic component; , equipped with a,
The controller is
In the temperature raising step, the temperature of the electronic component measured by the first temperature measuring device is compared with a heating curve of a preset temperature profile, and the measured temperature of the electronic component is read from the temperature profile. Controlling the laser beam to approach the target temperature
In the cooling step, the temperature of the solder connection portion measured by the second temperature measuring device is compared with a cooling curve of a preset temperature profile, and the measured temperature of the solder connection portion is read from the temperature profile. It is a heating / cooling test apparatus that controls the cooling apparatus so as to approach the target temperature at times.
The twelfth aspect of the present invention is
A heating / cooling test apparatus for evaluating a circuit board on which a plurality of electronic components are mounted,
A laser oscillator for oscillating a laser beam;
A beam shaping optical system for shaping the laser beam;
A cooling device for cooling the circuit board from a surface on which the electronic component is not mounted;
A temperature measuring device for measuring the temperature of the electronic component;
A laser absorber placed on the upper surface of the electronic component;
A controller for repeatedly performing a temperature raising step of irradiating the upper surface of the laser absorber placed on the upper surface of the electronic component with the laser beam to raise the temperature of the electronic component, and a cooling step of cooling the electronic component; ,
A galvanometer mirror capable of controlling the irradiation position of the laser beam and irradiating the laser absorber mounted on any electronic component with respect to the plurality of electronic components mounted on the circuit board; With
In the temperature raising step, the control device controls an irradiation position of the laser beam with the galvanometer mirror for the plurality of electronic components mounted on the circuit board, and controls any of the electronic components. The heating / cooling test apparatus irradiates the laser beam to a portion of the upper surface of the laser absorber placed on the upper surface of the laser absorber and located immediately above the heat source of the electronic component.
また、第13の本発明は、
前記制御装置は、前記レーザ発振器から発振される前記レーザビームのレーザ出力および照射時間を制御し、また、前記ビーム整形光学系によって整形される前記レーザビームの形状を制御する、第11または第12の本発明の加熱冷却試験装置である。
The thirteenth aspect of the present invention is
The control device controls the laser output and irradiation time of the laser beam oscillated from the laser oscillator, and controls the shape of the laser beam shaped by the beam shaping optical system . It is the heating-cooling test apparatus of this invention.
尚、本発明に関連する発明は、
複数の電子部品が実装された回路基板を評価するための加熱冷却試験方法であって、
前記電子部品の上に載せられたレーザ吸収体に、レーザビームを照射して加熱することにより前記電子部品を昇温させる、昇温ステップと、
前記回路基板の前記電子部品が実装されていない側の面から、冷却装置によって前記電子部品を冷却する、冷却ステップと、
前記昇温ステップおよび前記冷却ステップを交互に繰り返す繰り返しステップとを備え、
前記昇温ステップでは、前記電子部品の表面温度の測定値に基づいて、少なくとも前記電子部品の最高温度および前記最高温度の保持時間を制御し、
前記冷却ステップでは、前記測定値に基づいて、少なくとも前記電子部品の最低温度および前記最低温度の保持時間を制御する、加熱冷却試験方法である。
The invention related to the present invention is:
A heating / cooling test method for evaluating a circuit board on which a plurality of electronic components are mounted,
A temperature raising step of raising the temperature of the electronic component by irradiating and heating a laser beam on the laser absorber placed on the electronic component;
A cooling step of cooling the electronic component by a cooling device from the surface of the circuit board on which the electronic component is not mounted;
And repeating the temperature raising step and the cooling step alternately,
In the temperature raising step, based on the measured value of the surface temperature of the electronic component, at least the maximum temperature of the electronic component and the holding time of the maximum temperature are controlled,
The cooling step is a heating and cooling test method in which at least a minimum temperature of the electronic component and a holding time of the minimum temperature are controlled based on the measured value.
本発明により、回路基板上に実装されている複数の電子部品に対して、同時にまたは個別に温度サイクルを与えることができる、加熱冷却試験方法および加熱冷却試験装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a heating / cooling test method and a heating / cooling test apparatus capable of giving a temperature cycle to a plurality of electronic components mounted on a circuit board simultaneously or individually.
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図12に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における加熱冷却試験方法の実施に使用する加熱冷却試験装置の構成図を示す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a heating / cooling test apparatus used for carrying out the heating / cooling test method according to
本実施の形態1の加熱冷却試験装置20の概要は、複数の電子部品6a〜6eが実装された回路基板5において、電子部品6a〜6eの上表面にレーザ吸収体7a、7b、7c、7eを載せ、レーザ発振器1から出たレーザビーム3をビーム整形光学系2で整形させ、レーザ吸収体7a、7b、7c、7eに照射して加熱させ、レーザ吸収体7a、7b、7c、7eからの熱伝導により電子部品6a〜6eを昇温させ、その後レーザビーム3の照射を停止すると共に、電子部品6a〜6eが実装されている反対側から回路基板5に固体冷却体(ペルチェ素子9)を接触させて、電子部品6a〜6eを冷却する温度サイクルを繰り返すものである。
The outline of the heating /
図1において、試験試料は、電子部品6a、6b、6c、6d、6eが表面に実装された回路基板5であって、この回路基板5を試験する加熱冷却試験装置20は次のように構成されている。
In FIG. 1, a test sample is a
電子部品6a、6b、6c、6d、6eの上表面には、それらの上面の外形より大きなサイズのレーザ吸収体7a、7b、7c、7eが、熱伝導ペーストを介してそれらの上面を包含するように載せられている。例えば同じ電子部品6c、6dが隣接していると、それらの表面に載せるレーザ吸収体7cは、共通化を図り1個にまとめることもできる。
On the upper surfaces of the
本実施の形態1の加熱冷却試験装置20には、電子部品6a、6b、6c、6d、6eを加熱するためのレーザ発振器1と、レーザビーム3を整形するビーム整形光学系2が設けられている。
The heating /
更に、電子部品6a、6b、6c、6d、6eの上に載せたレーザ吸収体7a、7b、7c、7eにレーザビーム3a、3b、3c、3eを照射するために、レーザビーム3を偏向させるガルバノミラー4がレーザビーム3の光軸上に設置されている。
Further, the
また、回路基板5の下方には、電子部品6a、6b、6c、6d、6eを冷却するために、固体冷却体であるペルチェ素子9が設置されている。更に、そのペルチェ素子9には、そのペルチェ素子9を回路基板5の方向に昇降して回路基板5の下面に接触させる機構を持つ昇降機11が取り付けられている。
Further, below the
また、図1に示すように、回路基板5上には、コネクターなどの突起物10も設けられている。
Further, as shown in FIG. 1, a
なお、ペルチェ素子9が、本発明の冷却装置の一例にあたる。
The
次に、本実施の形態1の加熱冷却試験装置20における加熱時の試験方法を、図2を用いて説明する。
Next, a test method during heating in the heating /
図2は、本実施の形態1の加熱冷却試験装置20の加熱時の構成図を示している。図2では、わかりやすく説明するために、電子部品に関しては1個の電子部品6bのみを表示している。
FIG. 2 shows a configuration diagram of the heating /
回路基板5上に、電子部品6bがはんだ接続部8bを介して実装されており、その電子部品6bの上表面に電子部品6bの上面の外形より大きなサイズのレーザ吸収体7bが熱伝導ペーストを介して載せられている。
An
具体的には、電子部品6bは上面が1辺30mm角のBGA(ボールグリッドアレイ)の半導体パッケージであり、はんだ接続部8bは数十個からなるはんだボールで形成されており、レーザ吸収体7bのサイズは1辺35mm角、厚み2mmとなっている。
Specifically, the
更に、電子部品6bにはその表面温度を測定する温度測定器12aが取り付けられており、はんだ接続部8bにはその表面温度を測定する温度測定器12bが取り付けられている。温度測定器12a、12bとして、接触式の熱電対や、熱放射光を利用した非接触式温度測定器がある。
Further, a
回路基板5の下方にあるペルチェ素子9は、電子部品6bの加熱時には回路基板5と接触はしていない。
The
また、本実施の形態1の加熱冷却試験装置20の制御装置13には、電子部品6bとはんだ接続部8bの温度測定機能、レーザ発振器1の出力制御機能、ビーム整形光学系2のビーム形状制御機能、ペルチェ素子9の温度制御機能、ペルチェ素子9の昇降機11の昇降制御機能、及び、温度サイクル制御機能がある。
Further, the
まず、レーザ発振器1から発振されたレーザビーム3は、ビーム整形光学系2で所定のレーザビーム形状に整形される。
First, the
次に、整形されたレーザビーム3は、ガルバノミラー4で偏向され、レーザビーム3bがレーザ吸収体7bに照射され加熱される。加熱されたレーザ吸収体7bからの熱伝導により、電子部品6bの温度が上昇し、その時の温度を温度測定器12aで測定する。また、加熱された電子部品6bからはんだ接続部8bを介して回路基板5へ熱が伝わり、そのはんだ接続部8bの温度を温度測定器12bで測定する。
Next, the shaped
制御装置13は、温度測定器12aで測定した電子部品6bの温度と、制御装置13に予め設定された温度プロファイルの加熱曲線を照らし合わせて、加熱時には、温度測定器12aでの検出温度がその温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近付けるようにレーザ発振器1に出力の指示を与え、所定の最高温度に達した後は、その最高温度をその温度プロファイルにおいて設定されている時間だけ維持するように指示を出す。
The
このように、制御装置13が、温度プロファイルの加熱曲線に合わせて加熱制御し、温度プロファイルに設定されている時間だけ最高温度を維持させる制御が、本発明の昇温ステップの一例にあたる。
Thus, the
本実施の形態1のレーザ吸収体7bは、レーザビーム3bの熱エネルギを吸収する材料であり、かつ、レーザビーム3bの熱エネルギで損傷しない材料、例えば、鉄、銅、アルミなどの金属材料で構成されている。
The
電子部品6bは一般に樹脂モールドされており、電子部品6bの樹脂モールド部にレーザビーム3bを直接照射した場合、電子部品6bの樹脂モールド表面部分でレーザビーム3bの熱エネルギが吸収され、その樹脂モールド表面部分のみが急激に温度上昇し、例えば、表面温度が160℃以上になると焦げてしまうことがある。
The
図3および図4は、レーザ吸収体7bを使用せずに、レーザビーム3bを直接電子部品6bの樹脂モールド表面に照射して加熱した時の、電子部品6bおよびはんだ接続部8bの温度変化を示す図である。図3は、レーザ出力20W時の各温度変化を示し、図4は、レーザ出力18W時の各温度変化を示している。図3および図4において、T1は電子部品6bの温度変化曲線、T2ははんだ接続部8bの温度変化曲線を示している。
3 and 4 show the temperature change of the
例えば、レーザ出力20Wでレーザビーム3bを電子部品6bの樹脂モールド表面に直接照射し加熱させると、図3に示すような温度変化をしていく。つまり、レーザ照射後5分後に電子部品6bの温度T1は160℃に達し、電子部品6bの樹脂モールド部が焦げてしまう。尚、その時のはんだ接続部8bの温度T2は80℃で、必要温度105℃まで達していない。
For example, when the
逆に、樹脂モールド表面部分を焦がさないようにレーザビーム3の出力を18Wまで下げると、図4で示すように、電子部品6bの温度T1は150℃以下となるが、はんだ接続部8bの温度T2は飽和して15分経過しても70℃までしか上がらず、必要温度105℃まで達していない。この飽和状態は、電子部品6bへの投入エネルギと、電子部品6bおよび回路基板5からの放熱エネルギが均衡するため、はんだ接続部8bの温度はこれ以上上がらない。
Conversely, when the output of the
ここで本実施の形態1では、電子部品6bの温度を必要温度まで上げるために、レーザビーム3の出力を上げて熱エネルギを電子部品6bに投入する際に、電子部品6bにレーザビーム3bの熱エネルギで損傷を受けないようなレーザ吸収体7bを載せてこの問題を解決している。
Here, in the first embodiment, in order to raise the temperature of the
図5は、レーザ吸収体7bを用いた本実施の形態1の加熱冷却試験装置20における加熱時の、電子部品6bおよびはんだ接続部8bの温度変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing temperature changes of the
例えば、レーザ吸収体7bを使用したより具体的事例として、電子部品6bに対して、レーザ出力30W、レーザビーム径φ30mmでレーザ吸収体7bに照射すると、図5に示すような温度変化をしていく。レーザ照射5分後には、電子部品6bの温度T1は電子部品6bが焦げない150℃に達し、はんだ接続部8bの温度T2は105℃に達し、その後10分間、その温度を維持している。
For example, as a more specific example of using the
なお、各図において、レーザビーム3、3a、3b、3c、3eを示す矢印は、光軸が通る位置を示している。この場合、電子部品6bの30mm角の上面に載せられた35mm角のレーザ吸収体7bのほぼ中央の位置にレーザビーム径φ30mmのレーザビーム3bが照射されるので、電子部品6bの上面全体に亘って加熱されるとともに、レーザ吸収体7bの外側の部分へは照射されず、電子部品6bのみが選択的に加熱される。
In each figure, arrows indicating
一方、これより短時間ではんだ接続部8bの温度を上げようとレーザ出力を上げると、電子部品6bの温度が160℃以上となりその樹脂モールド部が焦げてしまう。
On the other hand, if the laser output is increased in order to increase the temperature of the
短時間ではんだ接続部8bの温度を上げるには、レーザ吸収体7bとして、電子部品6bとの接触面と平行な面方向の熱伝導率が、電子部品6bとの接触面と垂直な方向の熱伝導率より大きい異方性熱伝導体、例えば、グラファイト材料などを使用すればよい。
In order to raise the temperature of the
このような異方性熱伝導体特性を持つレーザ吸収体7bにレーザビーム3bを照射すると、電子部品6bの接触面と平行なレーザ吸収体7bのレーザ照射側の表面内にすばやく均一に熱が伝わる一方で、厚み方向には直ぐに熱が伝わらないため、このレーザ吸収体7bに熱エネルギが蓄積される。その後、この熱エネルギは、レーザ吸収体7bの電子部品6bと接触している面側に伝わる。更に、レーザ吸収体7bと電子部品6b間の熱伝導ペーストを介して、効率よく、電子部品6bのレーザ吸収体7bと接している面側に伝わり、電子部品6bのはんだ接続部8bの温度が上がる。
When the
そのため、更にレーザ出力を上げても、レーザ吸収体7bに熱エネルギが蓄積されるため、電子部品6bの樹脂モールド部が焦げることなく、はんだ接続部8bの温度を上昇させることができる。
Therefore, even if the laser output is further increased, heat energy is accumulated in the
図6は、レーザ吸収体7bとして異方性熱伝導体を用いた本実施の形態1の加熱冷却試験装置20における加熱時の、電子部品6bおよびはんだ接続部8bの温度変化を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating temperature changes of the
その具体的事例として、電子部品6bに対して、レーザ出力45W、レーザビーム径φ30mmでレーザ吸収体7bに照射すると、図6に示すような温度変化をしていく。レーザ照射2分後には、電子部品6bの温度T1は電子部品6bが焦げない150℃に達し、はんだ接続部8bの温度T2は105℃に達し、その後5.5分間、その温度を維持している。
As a specific example, when the
次に、本実施の形態1の加熱冷却試験装置20における冷却時の試験方法を、図7を用いて説明する。
Next, a test method at the time of cooling in the heating /
図7は、本実施の形態1の加熱冷却試験装置20の冷却時の構成図を示している。図7では、わかりやすく説明するために、電子部品に関しては1個の電子部品6bのみを表示している。
FIG. 7 shows a configuration diagram of the heating /
制御装置13は、冷却時には、レーザ発振器1から発振するレーザビーム3を停止させると共に、ペルチェ素子9の昇降機11を制御して、ペルチェ素子9を上昇させ、回路基板5の底面に接触させる。それと同時に、制御装置13は、温度測定器12bで測定したはんだ接続部8bの温度と、制御装置13に予め設定された温度プロファイルの冷却曲線を照らし合わせて、冷却時には温度測定器12bでの検出温度がその温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近付けるようにペルチェ素子9への通電を制御して、所定の最低温度に達した後は、その最低温度をその温度プロファイルにおいて設定されている時間だけ維持するようにペルチェ素子9への通電を制御する。
During cooling, the
このように、制御装置13が、温度プロファイルの冷却曲線に合わせて冷却制御し、温度プロファイルに設定されている時間だけ最低温度を維持させる制御が、本発明の冷却ステップの一例にあたる。
In this way, the
図8は、本実施の形態1の加熱冷却試験装置20における加熱冷却時の、電子部品6bおよびはんだ接続部8bの温度変化を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing temperature changes of the
例えば、図8に示すように、冷却時にペルチェ素子9の温度を−45℃に設定すると、7.5分間レーザ加熱した後にレーザ照射を停止し、ペルチェ素子9を回路基板5に接触させて2分間経過した9.5分の位置では電子部品6bの温度T1は−40℃に達していた。加熱や冷却に要する時間は、それぞれ従来の大型試験槽では30分程度を要していたものに比べて、約1/4に時間短縮できることがわかる。
For example, as shown in FIG. 8, when the temperature of the
そして、制御装置13は、上記した昇温ステップと冷却ステップを、交互に所定回数行なうように制御して、所定回数の加熱冷却試験を実施する。この昇温ステップと冷却ステップを繰り返し行う処理が、本発明の繰り返しステップの一例にあたる。
Then, the
なお、上記では、昇温ステップの後に冷却ステップを行なうこととして説明したが、繰り返しステップの最初に昇温ステップおよび冷却ステップのいずれを行うようにしてもよく、また繰り返しステップの最後に昇温ステップおよび冷却ステップのいずれを行うように制御してもよい。 In the above description, the cooling step is performed after the heating step. However, either the heating step or the cooling step may be performed at the beginning of the repetition step, and the heating step is performed at the end of the repetition step. Control may be performed to perform either the cooling step or the cooling step.
本実施の形態1における上記の説明は、電子部品6bが1個だけの場合の事例であったが、ガルバノミラー4を動かしレーザビーム3の照射方向を変えることにより、図1における回路基板5上の任意の電子部品6a、6b、6c、6d、6eの上のレーザ吸収体7a、7b、7c、7eに個別にレーザビーム3a、3b、3c、3eを照射することができる。また、任意の電子部品6a、6b、6c、6d、6eに対して、制御装置13により最適なレーザ条件を選択したり、レーザ発振器1に対してレーザ出力制御を行ったり、ビーム整形光学系2でレーザビーム3を整形したりすることで、任意の電子部品6a、6b、6c、6d、6eの温度プロファイルを個別に制御することができる。
The above description in the first embodiment is an example in the case where there is only one
従来の加熱冷却試験では、複数個の電子部品6a、6b、6c、6d、6eの加熱冷却試験を行うには、例えば、先ず初めに電子部品6aに対して所定サイクルの加熱冷却試験を行い、次に、同様に、電子部品6b、6c、6d、6eに対しても所定サイクルの加熱冷却試験を行なうことで、全電子部品6a、6b、6c、6d、6eの加熱冷却試験が完了する。
In the conventional heating / cooling test, in order to perform the heating / cooling test of the plurality of
一方、本実施の形態1の加熱冷却試験装置20の場合には、ガルバノミラー4を高速に走査して、複数個の電子部品6a、6b、6c、6d、6e上のレーザ吸収体7a、7b、7c、7eに対して順番にレーザビーム3a、3b、3c、3eを高速で繰返し照射することで、複数個の電子部品6a、6b、6c、6d、6eを同時に昇温させることができる。
On the other hand, in the case of the heating /
例えば、ガルバノミラー4を1Hzの周期で高速に走査して位置決めを行ない、複数個の電子部品6a、6b、6c、6d、6e上のレーザ吸収体7a、7b、7c、7eに対して順番にレーザビーム3a、3b、3c、3eを1秒間弱だけ照射する。本実施の形態1の構成では、レーザ照射の対象となるレーザ吸収体7a、7b、7c、7eが4個あるため、各レーザ吸収体7a、7b、7c、7eに対して、4秒毎にレーザビーム3が1秒間だけ照射され、これが連続的に繰り返される。
For example, the galvanometer mirror 4 is scanned and positioned at a high speed of 1 Hz, and the
例えば、1つの電子部品を昇温させるのに必要なレーザ出力に対してレーザ出力を4倍に上げることにより、4秒毎にレーザビーム3a、3b、3c、3eが1秒間だけ照射されても、各レーザ吸収体7a、7b、7c、7eは、連続照射時とほぼ同様な温度プロファイルで加熱させることができる。その後、ペルチェ素子9で、電子部品6a、6b、6c、6d、6eを一気に冷却することができる。
For example, by increasing the laser output by a factor of 4 with respect to the laser output required to raise the temperature of one electronic component, the
従って、本実施の形態1の構成では、5個の電子部品6a、6b、6c、6d、6eに対して同時に加熱冷却試験を行うことができるため、従来に比べて1/5の時間で加熱冷却試験を行うことができる。
Therefore, in the configuration of the first embodiment, since the heating / cooling test can be simultaneously performed on the five
したがって、本実施の形態1の加熱冷却試験方法を利用すれば、回路基板5上に同じ電子部品をN個搭載して、それらのN個の電子部品に対して同時に同じレーザ照射条件で加熱し冷却させることにより、同じ加熱冷却条件でのN増し確認が1回の試験でできる。
Therefore, if the heating / cooling test method according to the first embodiment is used, N identical electronic components are mounted on the
また、同じ電子部品を搭載しても、各々の電子部品に対して異なるレーザ照射条件で同時に加熱させることができるため、異なった加熱条件での加熱冷却試験が1回の試験でできる。 Even if the same electronic component is mounted, each electronic component can be heated simultaneously under different laser irradiation conditions, so that a heating / cooling test under different heating conditions can be performed in one test.
(実施の形態2)
図9は、本発明の実施の形態2の加熱冷却試験装置の要部の断面構成図である。図2と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
(Embodiment 2)
FIG. 9 is a cross-sectional configuration diagram of a main part of the heating and cooling test apparatus according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same components as in FIG.
図9は、電子部品6b上のレーザ吸収体7bに対するレーザビーム3bのレーザ照射位置を示している。
FIG. 9 shows the laser irradiation position of the
実施の形態1では、図2に示すように、電子部品6b上のレーザ吸収体7bのほぼ中央に光軸がくるようにレーザビーム3bを照射している。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
しかし、あるBGAの半導体パッケージからなる電子部品6bにおいては、その内部には、発熱源14であるICチップがレイアウト上、中央部からシフトして配置されている場合がある。そのような電子部品6bにおけるレーザ吸収体7bに対しては、その発熱源14の真上の位置に光軸がくるようにレーザビーム3bを照射し電子部品6bを加熱すれば、より実使用状態に近い発熱状態が再現でき、より信頼性の高い加熱冷却試験が可能となる。
However, in an
そこで、本実施の形態2の制御装置13は、電子部品6bの発熱源14の真上となるレーザ吸収体7bの位置にレーザビーム3bが照射されるように、ガルバノミラー4を制御している。
Therefore, the
(実施の形態3)
図10は、本発明の実施の形態3の加熱冷却試験装置21の加熱時の構成図である。図2と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
(Embodiment 3)
FIG. 10 is a configuration diagram of the heating /
本実施の形態3の制御装置13は、図10に示すように、電子部品6b上のレーザ吸収体7bに対してレーザビーム3bを全面に走査させるようにガルバノミラー4を制御する。
As shown in FIG. 10, the
実施の形態1および2の構成では、レーザビーム3bは、電子部品6b上のレーザ吸収体7bの所定の位置に固定して照射しているため、照射するレーザビーム3bのレーザビーム径に対して相対的に電子部品6bの面積が大きい場合には、レーザ吸収体7bの全面に亘って完全に均一に加熱させることができない場合がある。
In the configurations of the first and second embodiments, the
例えば、電子部品6bが30mm角、レーザ吸収体7bが35mm角の場合に、レーザビーム径がφ10mmのレーザビーム3bを照射した場合、電子部品6b上面の中央付近は加熱されるものの、上面の外側部分までは十分に加熱されない。
For example, when the
一方、本実施の形態3の加熱冷却試験装置21では、ガルバノミラー4を使って、電子部品6b上のレーザ吸収体7bに対してレーザビーム3bを全面に走査させることで、大きな面積の電子部品6bでも概略均一に加熱させることができる。更に、ガルバノミラー4の走査領域は容易に自由に設定できるため、様々な形状やサイズの電子部品およびレーザ吸収体に対応することができる。
On the other hand, in the heating /
なお、レーザ吸収体7b全面に亘ってレーザビーム3bの照射位置を走査させる際、レーザビーム3bがレーザ吸収体7bの外側にはみ出ない範囲で走査させるのが好ましい。レーザ吸収体7bの外側にレーザビーム3bの照射範囲がはみ出ると、レーザ吸収体7bの外側にある加熱する必要のない部品や基板面まで加熱されてしまうからである。
Note that when the irradiation position of the
(実施の形態4)
図11は、本発明の実施の形態4の加熱冷却試験装置22の構成図である。図1と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
(Embodiment 4)
FIG. 11 is a configuration diagram of the heating / cooling test apparatus 22 according to the fourth embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same components as in FIG.
図11は、電子部品6a、6b、6c、6d、6eに対して、選択的に冷却していることを示している。
FIG. 11 shows that the
実施の形態1では、図1に示すように、回路基板5の下面にペルチェ素子9が全面的に接触して冷却を行っている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
しかし、実際の回路基板5の下面には、別の電子部品やコネクターなどの突起物10a、10bがある場合があり、その場合には、回路基板5の下面にペルチェ素子9を全面的に接触させることができない。
However, the lower surface of the
そのために、本実施の形態4の加熱冷却試験装置22では、ペルチェ素子9の上面(回路基板5と接触する面上)に、冷却したい電子部品6a、6b、6c、6dの下面外形のサイズより大きく、熱伝導性の良い、例えば、銅・アルミなどからなる局所冷却プレート15a、15b、15cを取り付けており、このようにすることで、回路基板5の下面の突起物10a、10bを回避すると共に、電子部品6a、6b、6c、6dを選択的に冷却させることができる。
Therefore, in the heating / cooling test apparatus 22 of the fourth embodiment, the upper surface of the Peltier element 9 (on the surface in contact with the circuit board 5) is smaller than the size of the outer surface of the
図11に示す本実施の形態4の構成では、電子部品6eは冷却させたくないため、その下部のペルチェ素子9の位置には、局所冷却プレートは取り付けていない。
In the configuration of the fourth embodiment shown in FIG. 11, since the
(実施の形態5)
図12は、本発明の実施の形態5の加熱冷却試験装置23の構成図である。図1と同じ構成部分には、同じ符号を用いている。
(Embodiment 5)
FIG. 12 is a configuration diagram of the heating /
本実施の形態5の加熱冷却試験装置23は、図12に示すように、主要部分が密閉可能な試験槽16内に入れられており、レーザビーム3a、3b、3c、3eは、試験槽16の外周の一部に取り付けられた透過窓17を通してレーザ吸収体7a、7b、7c、7eに照射される。
As shown in FIG. 12, the heating /
また、試験槽16には、試験槽16内部を真空にしたり、他の気体に置き換えたりすることができる、置換装置18が設けられている。
Further, the
なお、試験槽16が、本発明の密閉された槽の一例にあたり、透過窓17が、本発明の、レーザビームに対して透過性のある材料で構成された部分の一例にあたる。
The
実施の形態1〜4の加熱冷却試験装置では、大気中で、ペルチェ素子9を用いて、電子部品6a、6b、6c、6d、6eを冷却しているため、冷却温度を−45℃まで下げると、ペルチェ素子9が結露して、回路基板5や電子部品6a、6b、6c、6d、6eへの冷却性能が低下する場合がある。
In the heating / cooling test apparatuses of
それに対し、本実施の形態5の加熱冷却試験装置は、置換装置18によって、試験槽16内を低湿度雰囲気にしたり、真空雰囲気にしたり、アルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気にしたりすることで、結露を防止し、冷却性能の低下を防止することができる。
On the other hand, in the heating / cooling test apparatus of the fifth embodiment, the
なお、各実施の形態では、冷却装置としてペルチェ素子9を用いることとして説明したが、他の冷却装置を用いてもよい。例えば、回路基板5の下面に気体冷媒を通過させて冷却させるような構成であってもよい。
In each embodiment, the
以上に説明したように、本発明の加熱冷却試験方法を用いることにより、形状の異なる複数個の電子部品に対して、自己発熱と同様の熱伝導現象を起こすことで、実際の破壊現象を引き起こすような熱過程の温度サイクルを与えることができるだけでなく、信頼性試験を短い時間で行うことができる。また、様々な形状の複数個の電子部品に対し同時に温度サイクルを与えたりすることができる。 As described above, by using the heating / cooling test method of the present invention, an actual destruction phenomenon is caused by causing a heat conduction phenomenon similar to self-heating to a plurality of electronic components having different shapes. In addition to providing such a thermal process temperature cycle, the reliability test can be performed in a short time. In addition, a temperature cycle can be simultaneously applied to a plurality of electronic components having various shapes.
本発明に係る加熱冷却試験方法および加熱冷却試験装置は、回路基板上に実装されている複数の電子部品に対して、同時にまたは個別に温度サイクルを与えることができる効果を有し、信頼性試験だけではなく、温度サイクルを付与する熱処理等の表面処理の用途にも適用できる。 The heating / cooling test method and the heating / cooling test apparatus according to the present invention have an effect that a plurality of electronic components mounted on a circuit board can be simultaneously or individually given a temperature cycle, and are subjected to a reliability test. It can be applied not only to surface treatments such as heat treatment that imparts a temperature cycle.
1 レーザ発振器
2 ビーム整形光学系
3、3a、3b、3c、3e レーザビーム
4 ガルバノミラー
5 回路基板
6a、6b、6c、6d、6e 電子部品
7a、7b、7c、7e レーザ吸収体
8a、8b はんだ接続部
9 ペルチェ素子
10、10a、10b 突起物
11 昇降機
12a、12b 温度測定器
13 制御装置
14 発熱源
15a、15b、15c 局所冷却プレート
16 試験槽
17 透過窓
18 置換装置
20、21、22、23 加熱冷却試験装置
101 ペルチェ素子
102 熱電対
103 電流制御装置
104 温度測定装置
105 導通抵抗測定装置
106 温度時間制御装置
107 回路基板
108 電子部品
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記電子部品の上に載せられたレーザ吸収体に、レーザビームを照射して加熱することにより前記電子部品を昇温させる、昇温ステップと、
前記回路基板の前記電子部品が実装されていない側の面から、冷却装置によって前記電子部品を冷却する、冷却ステップと、
前記昇温ステップおよび前記冷却ステップを交互に繰り返す繰り返しステップとを備え、
前記昇温ステップでは、温度測定器で測定した前記電子部品の温度と予め設定された温度プロファイルの加熱曲線とを照らし合わせ、前記測定された電子部品の温度を、前記温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近づけるように前記レーザビームを制御し、
前記冷却ステップでは、温度測定器で測定した前記はんだ接続部の温度と予め設定された温度プロファイルの冷却曲線とを照らし合わせ、前記測定されたはんだ接続部の温度を、前記温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近づけるように前記冷却装置を制御する、加熱冷却試験方法。 A heating / cooling test method for evaluating a circuit board on which a plurality of electronic components are mounted via solder connections ,
A temperature raising step of raising the temperature of the electronic component by irradiating and heating a laser beam on the laser absorber placed on the electronic component;
A cooling step of cooling the electronic component by a cooling device from the surface of the circuit board on which the electronic component is not mounted;
And repeating the temperature raising step and the cooling step alternately ,
In the temperature raising step, the temperature of the electronic component measured by a temperature measuring device is compared with a heating curve of a preset temperature profile, and the temperature of the measured electronic component is read from the temperature profile. Controlling the laser beam to approach the target temperature;
In the cooling step, the temperature of the solder connection portion measured by a temperature measuring device is compared with a cooling curve of a preset temperature profile, and the temperature of the measured solder connection portion is read from the temperature profile. A heating / cooling test method , wherein the cooling device is controlled so as to approach a target temperature .
前記電子部品の上に載せられたレーザ吸収体に、レーザビームを照射して加熱することにより前記電子部品を昇温させる、昇温ステップと、
前記回路基板の前記電子部品が実装されていない側の面から、冷却装置によって前記電子部品を冷却する、冷却ステップと、
前記昇温ステップおよび前記冷却ステップを交互に繰り返す繰り返しステップとを備え、
前記昇温ステップでは、前記回路基板上に実装されている複数の前記電子部品に対して、ガルバノミラーで前記レーザビームの照射位置を制御して、任意の前記電子部品の上に載せられた前記レーザ吸収体の上面の、前記電子部品の発熱源の真上に位置する部分に前記レーザビームを照射する、加熱冷却試験方法。 A heating / cooling test method for evaluating a circuit board on which a plurality of electronic components are mounted,
A temperature raising step of raising the temperature of the electronic component by irradiating and heating a laser beam on the laser absorber placed on the electronic component;
A cooling step of cooling the electronic component by a cooling device from the surface of the circuit board on which the electronic component is not mounted;
And repeating the temperature raising step and the cooling step alternately ,
In the temperature raising step, with respect to the plurality of electronic components mounted on the circuit board, the irradiation position of the laser beam is controlled by a galvanometer mirror, and the electronic component placed on any of the electronic components A heating / cooling test method in which the laser beam is irradiated to a portion of the upper surface of the laser absorber that is located immediately above the heat source of the electronic component .
前記レーザ吸収体は、前記下面に平行な面方向の熱伝導率が、前記下面に垂直な面方向の熱伝導率よりも大きい異方性熱伝導体である、請求項1または2に記載の加熱冷却試験方法。 The lower surface of the laser absorber is in contact with the upper surface of the electronic component,
The said laser absorber is an anisotropic thermal conductor whose thermal conductivity of the surface direction parallel to the said lower surface is larger than the thermal conductivity of the surface direction perpendicular | vertical to the said lower surface. Heating / cooling test method.
前記冷却ステップでは、前記固体冷却体に設置されている局所冷却プレートを、前記回路基板の前記電子部品が実装されていない側の前記面の、前記電子部品に対応するそれぞれの位置に接触させることによって冷却する、請求項1または2に記載の加熱冷却試験方法。 The cooling device is a solid cooling body,
In the cooling step, a local cooling plate installed in the solid state cooling body is brought into contact with each position corresponding to the electronic component on the surface of the circuit board on which the electronic component is not mounted. cooled by heating the cooling test method according to claim 1 or 2.
前記昇温ステップでは、前記槽の外部から、前記透過性のある材料で構成された部分を介して、前記電子部品の上に載せられた前記レーザ吸収体に前記レーザビームを照射する、請求項1または2に記載の加熱冷却試験方法。 The circuit board and the cooling device are installed in a sealed tank, and at least a part of the tank is made of a material that is transmissive to the laser beam,
The laser beam irradiation is performed on the laser absorber placed on the electronic component from the outside of the tank through the portion made of the transmissive material in the temperature raising step. The heating / cooling test method according to 1 or 2 .
レーザビームを発振させるレーザ発振器と、
前記レーザビームを整形するビーム整形光学系と、
前記回路基板を、前記電子部品が実装されていない側の面から冷却する冷却装置と、
前記電子部品の温度を測定する第1温度測定器と、
前記はんだ接続部の温度を測定する第2温度測定器と、
前記電子部品の上面に載せられるレーザ吸収体と、
前記電子部品の上面に載せられた前記レーザ吸収体の上面に前記レーザビームを照射して前記電子部品を昇温させる昇温ステップ、および前記電子部品を冷却する冷却ステップを繰り返し行なわせる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記昇温ステップでは、前記第1温度測定器で測定した前記電子部品の温度と予め設定された温度プロファイルの加熱曲線とを照らし合わせ、前記測定された電子部品の温度を、前記温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近づけるように前記レーザビームを制御し、
前記冷却ステップでは、第2温度測定器で測定した前記はんだ接続部の温度と予め設定された温度プロファイルの冷却曲線とを照らし合わせ、前記測定されたはんだ接続部の温度を、前記温度プロファイルから読み出した時々の目標温度に近づけるように前記冷却装置を制御する、加熱冷却試験装置。 A heating / cooling test apparatus for evaluating a circuit board on which a plurality of electronic components are mounted via solder connection parts ,
A laser oscillator for oscillating a laser beam;
A beam shaping optical system for shaping the laser beam;
A cooling device for cooling the circuit board from a surface on which the electronic component is not mounted ;
A first temperature measuring device for measuring the temperature of the electronic component;
A second temperature measuring device for measuring the temperature of the solder connection portion;
A laser absorber placed on the upper surface of the electronic component;
A controller for repeatedly performing a temperature raising step of irradiating the upper surface of the laser absorber placed on the upper surface of the electronic component with the laser beam to raise the temperature of the electronic component, and a cooling step of cooling the electronic component; , equipped with a,
The controller is
In the temperature raising step, the temperature of the electronic component measured by the first temperature measuring device is compared with a heating curve of a preset temperature profile, and the measured temperature of the electronic component is read from the temperature profile. Controlling the laser beam to approach the target temperature
In the cooling step, the temperature of the solder connection portion measured by the second temperature measuring device is compared with a cooling curve of a preset temperature profile, and the measured temperature of the solder connection portion is read from the temperature profile. A heating / cooling test apparatus for controlling the cooling apparatus so as to approach the target temperature at times .
レーザビームを発振させるレーザ発振器と、
前記レーザビームを整形するビーム整形光学系と、
前記回路基板を、前記電子部品が実装されていない側の面から冷却する冷却装置と、
前記電子部品の温度を測定する温度測定器と、
前記電子部品の上面に載せられるレーザ吸収体と、
前記電子部品の上面に載せられた前記レーザ吸収体の上面に前記レーザビームを照射して前記電子部品を昇温させる昇温ステップ、および前記電子部品を冷却する冷却ステップを繰り返し行なわせる制御装置と、
前記回路基板上に実装されている複数の前記電子部品に対して、前記レーザビームの照射位置を制御して、任意の前記電子部品に載せられる前記レーザ吸収体に照射することができるガルバノミラーと、を備え、
前記制御装置は、前記昇温ステップでは、前記回路基板上に実装されている複数の前記電子部品に対して、前記ガルバノミラーで前記レーザビームの照射位置を制御して、任意の前記電子部品の上に載せられた前記レーザ吸収体の上面の、前記電子部品の発熱源の真上に位置する部分に前記レーザビームを照射する、加熱冷却試験装置。 A heating / cooling test apparatus for evaluating a circuit board on which a plurality of electronic components are mounted,
A laser oscillator for oscillating a laser beam;
A beam shaping optical system for shaping the laser beam;
A cooling device for cooling the circuit board from a surface on which the electronic component is not mounted ;
A temperature measuring device for measuring the temperature of the electronic component;
A laser absorber placed on the upper surface of the electronic component;
A controller for repeatedly performing a temperature raising step of irradiating the upper surface of the laser absorber placed on the upper surface of the electronic component with the laser beam to raise the temperature of the electronic component, and a cooling step of cooling the electronic component; ,
A galvanometer mirror capable of controlling the irradiation position of the laser beam and irradiating the laser absorber mounted on any electronic component with respect to the plurality of electronic components mounted on the circuit board; With
In the temperature raising step , the control device controls an irradiation position of the laser beam with the galvanometer mirror for the plurality of electronic components mounted on the circuit board, and controls any of the electronic components. A heating / cooling test apparatus for irradiating a portion of the upper surface of the laser absorber placed on the upper surface of the laser absorber directly above the heat source of the electronic component with the laser beam .
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