JP5882944B2 - 環境試験装置、供試体の評価方法、並びに、試験装置 - Google Patents

Description

本発明は、供試体の温度特性の評価を行う評価基板に関するものである。また、本発明は、評価基板を所定の環境下に晒す環境試験装置に関するものである。さらに、本発明は、環境試験装置を用いて供試体の温度特性を評価する供試体の評価方法に関するものである。

製品等の性能を評価する方法の一つとして、環境試験がある。環境試験は、製品等を特定の環境下に置き、性能等の変化を観察するものである。
環境試験装置は、環境試験を行うための装置であり、試験空間内を所望の温度等の環境に維持できるものである（例えば、特許文献１）。環境試験装置は、例えば、高温環境や低温環境、高湿度環境や低湿度環境、真空環境といった様々な環境を形成できる。すなわち、環境試験装置は、試験室内に製品を設置し、様々な環境下での製品の性能を評価可能である。

ところで、従来から、プリント基板に実装する小型デバイスなどでは、安全性や信頼性を確保するために構成部材の特性を評価する。例えば、温度特性評価試験では、評価対象たる供試体をはんだ付けして実装したプリント基板を、空気循環式の環境試験装置に設置し、所定の温度の空気に供試体を晒した状態で通電することによって、供試体の温度特性を評価する。

特開２０１１−２０９３０３号公報

通常、供試体の温度特性を評価するにあたって、多数の供試体を一度に評価することが多い。すなわち、１枚のプリント基板上に複数の供試体を実装し、そのそれぞれの供試体を評価することが多い。これらの供試体を評価するにあたって、信頼性の高い温度特性の結果を得るためには、同一条件・環境で評価することが必要となる。
しかしながら、供試体として、チップ抵抗のような通電により発熱を伴う供試体（以下、発熱供試体ともいう）の場合、従来の環境試験装置では、試験室内の空気（風）の当たり方によって、供試体が発熱状態・放熱状態間で変化する。そのため、プリント基板内での温度分布が大きくなり、供試体の取り付け位置によって試験温度のばらつきが生じることがある。それ故に、従来の環境試験装置を用いた評価方法では、温度特性を正確に評価できないことがあるという問題があった。

そこで、このような問題を解決する方策の一つとして、試験室内を無風空間として、風が供試体に当たらない方法が考えられる。
例えば、無風空間内で、表面に発熱供試体を実装したプリント基板を電気ホットプレートのような加熱機器上に載せることによって、発熱供試体を直接的に加熱し、温度特性を評価する方法が考えられる。
しかしながら、この方策においても、プリント基板と加熱機器の接触具合により、プリント基板内での温度にばらつきが生じてしまう。すなわち、プリント基板の表面形状や加熱機器の加熱面の凹凸によって、プリント基板と加熱機器との間の伝熱面積にばらつきが生じ、プリント基板に実装された発熱供試体への伝熱にムラが生じてしまう。そのため、発熱供試体の温度特性を正確に評価できないことがあるという問題があった。

そこで、本発明は、供試体を評価する際に、試験温度のばらつきが生じにくく、供試体の温度特性を正確に評価できる評価基板を提供することを目的とする。また、たとえ、自己発熱する供試体であっても試験温度のばらつきが生じにくく、供試体の温度特性を正確に評価できる環境試験装置を提供することを目的とする。さらに、供試体の温度特性を正確に評価できる評価方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、評価基板と、前記評価基板を設置する設置空間と、前記設置空間を減圧する減圧手段と、加熱ヒーターに給電する加熱ヒーター給電手段とを有する環境試験装置であって、前記評価基板を接続可能なマザー基板を有し、前記評価基板の主面は、前記マザー基板の主面に対して交差する方向を向いており、以下の（１）又は（２）の条件を満たし、供試体を評価する際には、減圧下で供試体に通電しつつ、各供試体を所望の温度に晒すことを特徴とする環境試験装置である。
（１）評価基板が、面状に広がりを有した基板本体と、前記供試体を取り付け可能な複数の取付部と、前記基板本体を加熱する加熱ヒーターを有し、前記基板本体の一方の主面側に、複数の取付部が分布して位置し、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化されている。
（２）複数の評価基板が前記設置空間に配されており、前記評価基板は、面状に広がりを有した基板本体と、前記供試体を取り付け可能な取付部と、前記基板本体を加熱する加熱ヒーターを有し、前記基板本体の一方の主面側に、取付部が位置し、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化されている。
すなわち、本発明は、供試体に通電しつつ供試体を所望の温度に晒して供試体を評価するための評価基板において、面状に広がりを有した基板本体と、前記供試体を取り付け可能な取付部と、前記基板本体を加熱する加熱ヒーターを有し、前記基板本体の一方の主面側に、前記取付部が位置しており、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化されている。

本発明の構成によれば、前記基板本体の一方の主面側に、前記取付部が位置しており、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化されている。すなわち、取付部と加熱ヒーターは、基板本体を挟んで対向しており、加熱ヒーターで発生した熱は、基板本体を介して取付部に取り付けられた供試体に伝わる。
つまり、本発明の評価基板は、自己の加熱ヒーターによって、基板本体を面状に加熱するものであり、加熱機器等の他の加熱手段を使用せずとも、供試体を所定の温度に晒すことができる。そのため、基板本体の反対側に取り付けられた供試体への伝熱ムラが生じにくく、供試体の温度特性を正確に評価できる。
請求項１に記載の発明は、前記評価基板を接続可能なマザー基板を有し、前記評価基板の主面は、前記マザー基板の主面に対して交差する方向を向いている。

請求項２に記載の発明は、前記加熱ヒーターは、導電層によって構成された全長に比べて幅の狭い通電路であり、前記通電路に通電されることによって前記通電路が発熱することを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置である。

本発明の構成によれば、導電層によって構成された全長に比べて幅の狭い通電路に通電されることによって前記通電路が発熱する。すなわち、導電層の内部抵抗等によって、発熱する。そのため、容易に基板本体を加熱することができる。

請求項３に記載の発明は、前記加熱ヒーターは、全長に比べて幅の狭い一系統又は複数系統の通電路であり、前記通電路は複数の曲路を有し、前記通電路に通電されることによって前記通電路が発熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の環境試験装置である。

本発明の構成によれば、前記通電路は複数の曲路を有し、前記通電路に通電されることによって前記通電路が発熱するため、基板本体の主面上に通電路をまんべんなく敷き詰めることができ、基板本体の面内温度分布をより均等にすることができる。

請求項４に記載の発明は、前記加熱ヒーターは、前記基板本体に広く設けられた導電層をエッチングして形成された全長に比べて幅が狭い導電路であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環境試験装置である。

本発明の構成によれば、前記加熱ヒーターは、基板本体に広く設けられた導電層をエッチングして形成されているため、導電路を容易に所望の形状にパターンニングすることが可能である。それ故に、当該パターニングにより、全長に比べて幅が狭い導電路を容易に形成することができる。

請求項５に記載の発明は、評価基板はプリント基板であり、前記加熱ヒーターは、プリント配線で形成された全長に比べて幅が狭い通電ラインであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環境試験装置である。

本発明の構成によれば、評価基板はプリント基板であり、前記加熱ヒーターは、プリント配線で形成された全長に比べて幅が狭い通電ラインであるため、所望の形状に加熱ヒーターを容易に形成できると共に量産もしやすい。

請求項６に記載の発明は、前記基板本体の端部にヒーター用給電部が設けられており、当該ヒーター用給電部は、前記加熱ヒーターに接続されており、前記ヒーター用給電部は、他の部材に係合可能であり、他の部材と係合されることによって前記ヒーター用給電部に通電されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の環境試験装置である。

本発明の構成によれば、加熱ヒーターに接続されたヒーター用給電部を他の部材と係合することによって、ヒーター用給電部を経由して加熱ヒーターに通電される。そのため、基板本体を他の部材で支持しつつ、容易に他の部材から加熱ヒーターに通電することができる。

また、供試体に通電する供試体通電路が、前記基板本体に一体化されていることが望ましい。

この構成によれば、安定して供試体に通電することができる。

また、前記基板本体の端部に供試体用給電部が設けられており、当該供試体用給電部は供試体通電路に接続されており、前記供試体用給電部は他の部材に係合可能であり、他の部材と係合されることによって前記供試体用給電部に通電されることが望ましい。

この構成によれば、供試体通電路に接続された供試体用給電部を他の部材と係合されることによって、供試体用給電部に通電される。そのため、基板本体を他の部材で支持しつつ、容易に他の部材から供試体に通電することができる。

また、複数の供試体を評価するための評価基板であって、複数の取付部を有し、当該取付部は、前記基板本体の一方の主面側に均等に分布していることが好ましい。

この構成によれば、取付部が基板本体の一方の主面上を均等に分布して配されているため、取付部に取り付けられた供試体間による影響を抑制することができる。
例えば、通電時等に自己発熱する供試体を実装した場合であっても、当該発熱による隣接する供試体への影響を抑制することができる。

ところで、実装した多数の供試体の温度特性を評価する場合、できる限り測定条件を合わせる観点から、同じ試験室内に複数の供試体を実装した評価基板を並列させて評価を行うことが考えられる。
しかしながら、評価基板に自己発熱をする供試体を実装した場合、当該供試体の発熱によって対流が生じ、他の供試体の温度条件や他の評価基板の面内の温度分布に影響を与える場合がある。
この点について具体的に説明する。
図１５の評価基板１Ａと評価基板１Ｃの関係のように、評価基板の主面が天地方向に平行になるように２枚並べた場合（評価基板の主面が天地方向を向いた姿勢となる場合）について説明する。天地方向下側に位置する下側評価基板に発熱供試体が実装されていると、当該発熱供試体の発熱による対流がその上方に位置する上側評価基板の温度分布に影響を与える可能性がある。そのため、供試体を正確に評価できなくおそれが生じる。
また、図５の評価基板１Ａと評価基板１Ｂの関係のように、評価基板の主面が水平方向に平行になるように２枚並べた場合（評価基板の主面が水平方向を向いた姿勢となる場合）について説明する。この場合、上記した評価基板間の対流による影響は抑制できる。しかしながら、評価基板上において、天地方向下側に位置する下側発熱供試体の発熱による対流が、同一の評価基板上に実装され、かつ、天地方向上方に位置する上側発熱供試体に影響を与える可能性がある。
このように、一つの試験室内に評価基板を並べて設置した場合に、本発明の評価基板の特長を十分に生かせないという可能性がある。

そこで、請求項１に記載の発明は、上記の評価基板を設置する設置空間と、前記設置空間を減圧する減圧手段と、前記加熱ヒーターに給電する加熱ヒーター給電手段とを有し、減圧下で供試体に通電しつつ供試体を所望の温度に晒すことが可能である。

本発明の構成によれば、減圧下で供試体に通電しつつ供試体を所望の温度に晒すことが可能である。すなわち、各供試体は大気圧に比べて減圧下で通電されるため、熱媒体たる空気の量が少ない状態下で評価されることとなり、他の供試体に熱が伝熱しにくい。そのため、供試体の発熱による供試体間の温度の影響を排除することができる。それ故に、供試体の特性を正確に評価することができる。

減圧手段は、設置空間を０ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下に減圧可能とすることが望ましい。

この構成によれば、減圧手段は、設置空間を０ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下に減圧可能であるため、設置空間内を大気圧よりも低い真空状態とすることができ、供試体を真空断熱することができる。そのため、対流等の影響を受けにくく、正確に評価することができる。

減圧手段は、設置空間を１０ｋＰａ以下に減圧可能とすることがさらに望ましい。

この構成によれば、減圧手段は、設置空間の圧力を１０ｋＰａ以下に減圧可能である。この範囲は、放電が起きない程度の真空度であって、経済的な真空度且つ真空に達する時間が短い真空度となる。

設置空間を１．３ｋＰａ以上１０ｋＰａ以下の一定の範囲の圧力に調整可能とすることが特に望ましい。

この構成によれば、設置空間を１．３ｋＰａ以上１０ｋＰａ以下の一定の範囲の圧力に調整可能である。すなわち、常に低真空状態に維持している。
この範囲であれば、わずかに試験室内に気体（例えば、空気）が存在することになるので、評価基板からの適度な放散熱を発生させ、評価基板の加熱ヒーターの温度制御性を向上させることができる。また、これよりも真空度が高くなると、供試体から放電現象が生じるおそれがあるが、この範囲であれば、放電が起こりにくい。

請求項７に記載の発明は、面状に広がりを有した基板本体と、供試体を取り付け可能な取付部と、前記基板本体を加熱する加熱ヒーターを有し、前記基板本体の一方の主面側に、取付部が位置し、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化された評価基板を用い、前記評価基板の主面を前記マザー基板の主面に対して交差する方向に向けて接続して供試体の評価を行う供試体の評価方法であって、複数の供試体を同一の空間内に設置し、減圧下で供試体に通電しつつ、複数の供試体を所望の温度に晒して、複数の供試体の温度を評価することを特徴とする供試体の評価方法である。
すなわち、本発明は、上記の評価基板を用いた供試体の評価方法であって、減圧下で供試体に通電しつつ、複数の供試体を所望の温度に晒して、複数の供試体の温度を評価する。

本発明の方法によれば、供試体間で温度ムラが生じにくく、正確に評価することができる。

また、前記加熱ヒーターによって加熱し、供試体を所望の温度に晒すことが望ましい。

この方法によれば、基板本体上での供試体の設置位置を問わず、温度ムラなく評価することができる。

なお、前記所望の温度は、摂氏５０度以上摂氏２００度以下の範囲とすることが望ましい。

上記の範囲とすれば、他の供試体への輻射熱の影響が少ない。
請求項８に記載の発明は、供試体に通電しつつ供試体を所望の温度に晒して供試体を評価するための評価基板を有する試験装置において、前記評価基板を接続可能なマザー基板を有し、前記評価基板は、面状に広がりを有した基板本体と、前記供試体を取り付け可能な取付部と、前記基板本体を加熱する加熱ヒーターを有し、前記評価基板は、前記基板本体の一方の主面側に、前記取付部が位置し、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化されているものであり、前記評価基板の主面は、前記マザー基板の主面に対して交差する方向を向いていることを特徴とする試験装置である。

本発明の評価基板によれば、試験温度のばらつきが生じにくく、供試体の温度特性を正確に評価できる。
本発明の環境試験装置によれば、たとえ自己発熱をする供試体を評価する場合であっても、試験温度のばらつきが生じにくく、供試体の温度特性を正確に評価できる。
本発明の供試体の評価方法によれば、正確に評価することができる。

本発明の第１実施形態に係る評価基板を模式的に示した斜視図である。 図１の評価基板の分解斜視図である。 図１の評価基板の平面図である。 図３の評価基板を裏面からみた平面図である。 評価基板を評価する環境試験装置を概念的に示した斜視図である。 図５の環境試験装置に取り付けられるマザー基板の斜視図である。 図１の評価基板の測定状況を表す説明図である。 第２実施形態の評価基板の斜視図である。 第３実施形態の評価基板の分解斜視図である。 第４実施形態の評価基板の断面図である。 第５実施形態の評価基板の分解斜視図である。 第６実施形態の評価基板の分解斜視図である。 第７実施形態の評価基板の平面図である。 第８実施形態の評価基板の平面図である。 第９実施形態の環境試験装置の斜視図である。 第１０実施形態の環境試験装置の斜視図である。

以下に、本発明の第１実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明において、特に断りがない限り、上下の位置関係は、通常の設置位置（図１）を基準に説明する。

第１実施形態の評価基板１は、評価対象たる供試体１０に通電しつつ、供試体１０を所定の温度に晒すことによって、供試体１０の温度特性を評価するための基板である。

評価基板１は、図１のように面状に広がりをもった基板本体２に供試体１０を実装したプリント基板である。評価基板１は、図３のように平面視すると、実装領域１１とコネクター領域１２から形成されている。

実装領域１１は、図３のように供試体１０等を実装する領域であり、供試体１０の評価環境を形成する部位である。
コネクター領域１２は、他の部材と接続可能な領域であり、いわゆるエッジコネクターと呼ばれる部位である。コネクター領域１２は、実装領域１１に実装された供試体１０等に給電するための給電部として機能する部位である。コネクター領域１２は、他の部材と係合可能となっている。

そして、第１実施形態の評価基板１は、基板本体２を加熱して供試体１０を所望の温度に晒すことができる加熱ヒーター８を実装していることを特徴の一つとしている。

このことを踏まえて、以下、評価基板１の構成について説明する。

評価基板１は、図１，図２のように、基板本体２の一方の主面側（上面側）に、複数の取付部３と、各取付部３を通過する供試体用通電路５（供試体通電路）と、温度測定手段４が設けられており、さらにその上から絶縁層６が被覆されている。
また評価基板１は、図１，図２から読み取れるように、基板本体２の他方の主面側（下面側）に、本発明の特徴たる加熱ヒーター８が設けられており、さらにその上に下側から絶縁層９が被覆されている。

基板本体２は、面状に広がりをもった板状の基板であり、片持ち状に支持したときに湾曲しない剛性を有している。
基板本体２の材質は、上記した剛性及び耐熱性を有していれば特に限定されないが、エッチング処理が行い易い観点から、ガラス・エポキシ製（ＦＲ４製）であることが好ましい。
基板本体２の厚みは、加熱ヒーター８による評価基板１への熱伝導を効率良く行える範囲にすることが好ましい。

取付部３は、図１，図２から読み取れるように、供試体用通電路５と連続する部位であって、はんだ等の導電性接着剤１３を介して供試体１０を取り付ける部位である。取付部３は、取り付けられた供試体１０に対して給電可能となっている。

供試体用通電路５は、基板本体２に積層された導電層７によって形成されている。
具体的には、供試体用通電路５は、基板本体２上に広がりをもって設けられた導電層７を、エッチングすることによって所望の形状にパターニングされて形成されている。
例えば、供試体用通電路５は、基板本体２上の導電層７に所望のレジストパターンを形成し、導電層７の当該レジストパターン以外の部位を除去した後、レジストパターンを除去して形成されている。
供試体用通電路５は、実装領域１１とコネクター領域１２に跨がって形成されており、コネクター領域１２から他の部材と接続することで通電可能となっている。

導電層７としては、導電性を有したものであれば特に限定されないが、安価であり容易にエッチングすることができる観点から、銅箔であることが好ましい。

温度測定手段４は、公知の温度センサーであり、評価基板１の温度を測定し、測定温度を外部のマイコン等に送信可能となっている。

絶縁層６は、絶縁性を有した樹脂層であり、公知のソルダーレジストである。

加熱ヒーター８は、実装領域１１の基板本体２の面内温度分布が均等になるように分布した加熱用通電路１５によって形成されている。
加熱ヒーター８は、通電時の実装領域１１の基板本体２の面内温度分布が摂氏−１度以上摂氏１度以下に収まるように加熱用通電路１５が形成されていることが好ましい。より温度分布を小さくする観点から、摂氏−０．５度以上摂氏０．５度以下となるように加熱用通電路１５が形成されていることがより好ましい。

加熱用通電路１５は、細長く延びた通電ラインであって、全長に比べて幅の狭い導電路である。加熱用通電路１５は、実装領域１１において、基板本体２上を隅々まで這うように形成されている。

具体的には、加熱用通電路１５は、図４のように、実装領域１１において波状に蛇行しており、その端部がコネクター領域１２に延びている。加熱用通電路１５は、直線状に延びた複数の直線路１７と、円弧状に折り返した複数の曲路１８から形成されている。
直線路１７は、基板本体２の下面上をそれぞれ幅方向に平行に並んでおり、曲路１８は、隣接する直線路１７，１７の端部間を繋ぐように接続している。すなわち、曲路１８は、加熱用通電路１５の延伸方向を変更する方向転換手段ともいえる。

加熱用通電路１５は、プリント配線によって形成されたものであり、基板本体２に積層された箔状の導電層１６によって形成されている。具体的には、基板本体２上に広がりをもって設けられた導電層１６を、エッチングによって上記した形状にパターニングされて形成されている。
エッチングする方法は、特に限定されるものではないが、主にウェットエッチングが用いられる。
導電層１６としては、導電性を有したものであれば特に限定されないが、安価であり容易にエッチングすることができる観点から、銅箔であることが好ましい。また、電気抵抗が比較的高く発熱効率が高い観点からは、鉄箔であることが好ましい。

加熱用通電路１５は、実装領域１１とコネクター領域１２に跨がって形成されており、コネクター領域１２から他の部材と通電可能となっている。
そして、加熱用通電路１５は、他の部材から給電されることによって、導電層１６の内部抵抗によって発熱し、基板本体２を所望の温度になるように加熱することが可能となっている。

加熱用通電路１５の断面積は、供試体１０の測定温度等によって適宜設計される。内部抵抗による発熱によって、加熱できればよい。基板本体２を加熱するにあたって、適度な速度で温度が上昇する範囲であることが好ましい。
本実施形態の加熱用通電路１５の幅は、実装領域１１において、ほぼ同一となっており、加熱用通電路１５の厚みも、実装領域１１において、ほぼ同一となっている。すなわち、加熱用通電路１５は、全長に亘ってほぼ同一の抵抗値を備えている。

絶縁層９は、絶縁性を有した樹脂層であり、公知のソルダーレジストである。

供試体１０は、例えば、素子や抵抗等の公知の供試体である。本実施形態では、供試体１０は、抵抗であり、通電によって自己発熱する発熱体である。

続いて、供試体１０を実装した評価基板１の各部位の位置関係について説明する。
基板本体２の片側主面（上面）上には、図３のように、実装領域１１において複数の取付部３が配されている。各取付部３は、幅方向ｘ（厚み方向に対して直交する１つの方向）及び長さ方向ｙ（厚み方向に対して直交し幅方向に対して直交する方向）に所定の間隔を空けて並んでいる。
各取付部３は、実装領域１１において、基板本体２上を隣接する取付部３間の距離が等間隔になるように均等に分布していることが好ましい。

供試体用通電路５は、図３のように実装領域１１において各取付部３と接続されており、コネクター領域１２において絶縁層６から露出した供試体用露出部２０（供試体用給電部）を有している。すなわち、この供試体用露出部２０に他の部材を接続することによって、供試体用通電路５を介して各取付部３に通電することが可能となっている。

加熱用通電路１５は、図４のようにコネクター領域１２において絶縁層９から露出した加熱用露出部２１（ヒーター用給電部）を有している。加熱用露出部２１に他の部材を接続することによって、加熱用通電路１５に通電することが可能となっている。すなわち、加熱用通電路１５は、一方の加熱用露出部２１Ａ（２１）から実装領域１１の直線路１７及び曲路１８を経由して他方の加熱用露出部２１Ｂ（２１）に繋がる一系統の導電経路を形成している。

温度測定手段４は、絶縁層６の上側にあって、加熱用通電路１５の部材厚方向の投影面上を避けるように配されている。
供試体１０は、各取付部３にはんだ等の導電性接着剤１３によって接着されており、評価基板１と一体化されている。すなわち、供試体１０は、取付部３を経由して供試体用通電路５と電気的に接続されている。
絶縁層６は、基板本体２を基準として、天地方向（主面に対して垂直方向）において、供試体用通電路５の外側を被覆している。また、絶縁層９は、基板本体２を基準として、加熱用通電路１５の外側を被覆している。

続いて、上記した供試体１０を実装した評価基板１を使用する際に好適な環境試験装置１００について説明する。

環境試験装置１００は、図５，図７から読み取れるように、試験室１０１と、ステージ１０２と、真空ポンプ１０３（減圧手段）と、特性評価装置１０４と、図示しないマイコンを有している。

試験室１０１は、複数の評価基板１が接続されたマザー基板１０５を設置する設置空間１１０を有した筐体である。

ステージ１０２は、図６のように評価基板１を接続可能なマザー基板１０５と、外部電源に接続されたマザー用給電スロット１０６から形成されている。
マザー基板１０５は、公知のマザーボードであり、図６のように、評価基板１を接続する１又は複数の評価基板用スロット１０７と、各評価基板用スロット１０７に給電するエッジコネクター１０８を有している。
マザー基板１０５は、図示しない公知の整流回路を実装している。マザー基板１０５は、少なくとも２系統の回路を有しており、評価基板用スロット１０７から直流電力及び交流電力（例えば、商用電力）を独立して供給することができる。
評価基板用スロット１０７は、評価基板１を固定する部位であり、評価基板１のコネクター領域１２と係合可能となっている。
また、評価基板用スロット１０７は、評価基板１と係合することによって、供試体用露出部２０に直流電力を供給可能となっており、加熱用露出部２１に交流電力を供給可能となっている。すなわち、評価基板用スロット１０７は、供試体給電手段であるとともに、加熱ヒーター給電手段でもある。
エッジコネクター１０８は、マザー用給電スロット１０６と係合可能であり、係合することによって、マザー用給電スロット１０６と電気的に接続可能となっている。

真空ポンプ１０３は、公知の真空ポンプである。真空ポンプ１０３は、試験室１０１内の設置空間１１０を減圧可能であり、マイコン制御によって、所定の範囲の圧力に調整可能となっている。

特性評価装置１０４は、供試体１０の温度特性を測定・評価する装置である。具体的には、図７に示される取付部３と供試体１０の接続部位、すなわち、導電性接着剤１３を測定点１１１として測定・評価するものである。

続いて、環境試験装置１００の各部材の位置関係について説明する。
マザー用給電スロット１０６は、図５のように試験室１０１の側面に複数設けられている。マザー基板１０５のエッジコネクター１０８は、マザー用給電スロット１０６に取り付けられており、マザー基板１０５は、試験室１０１の側面に対して交差する方向を向いている。本実施形態では、マザー基板１０５は、試験室１０１の側面に対して垂直方向を向いており、縦姿勢（天地に延びた姿勢）となっている。
評価基板１のコネクター領域１２は、評価基板用スロット１０７に取り付けられており、評価基板１はマザー基板１０５の主面に対して交差する方向を向いている。本実施形態では、評価基板１は、マザー基板１０５の主面に対して垂直方向を向いており、縦姿勢（垂直に延びた姿勢）となっている。すなわち、本実施形態では、評価基板１は、試験室１０１の側面に対して対面するように取り付けられている。
例えば、図５に示される評価基板１Ａ（１）は、一枚のマザー基板１０５上で水平方向に隣接する評価基板１Ｂ（１）と平行となっている。また、評価基板１Ａ（１）は、天地方向に隣接する評価基板１Ｄ（１）と同一直線上に並んでいる。
なお、一の評価基板１と、当該一の評価基板１と天地方向に隣接する他の評価基板１との関係は、必ずしも同一直線上に並ぶ関係でなくてもよい。

続いて、環境試験装置１００を用いた供試体１０の評価方法について説明する。
まず、複数の供試体１０を、導電性接着剤１３を用いて各取付部３に接着し、供試体１０を評価基板１に実装する。本実施形態では、複数の供試体１０を各取付部３にはんだ付けして接着している。
このとき、１枚の評価基板１上に複数の供試体１０が実装される。本実施形態では、図１に示されるように、１枚の評価基板１上に４つの供試体１０が実装されている。

その後、図６のように供試体１０が実装された評価基板１のコネクター領域１２をマザー基板１０５の評価基板用スロット１０７に差し込む。
このとき、評価基板１は、マザー基板１０５の主面に対して交差した姿勢となっている。すなわち、評価基板１は、評価基板用スロット１０７にコネクター領域１２が係合することによって、マザー基板１０５に対して片持ち状に支持されている。

そして、試験室１０１内のマザー用給電スロット１０６にマザー基板１０５のエッジコネクター１０８を差し込み、図７のように、各取付部３と供試体１０の接続部位に特性評価装置１０４を接続する。

その後、試験室１０１を密閉空間とし、真空ポンプ１０３によって試験室１０１内を真空引きして、設置空間１１０が所定の圧力以下になるまで減圧する。
このとき、設置空間１１０は、０ｋＰａ以上５０ｋＰａ以下に減圧されている。経済的かつ真空に達する時間が短い真空度となる観点から、設置空間１１０は、１０ｋＰａ以下に減圧されていることが好ましい。本実施形態では、放電が起きない程度の圧力となる観点から、１．３ｋＰａ以上１０ｋＰａ以下の範囲となるように減圧制御されている。
すなわち、設置空間１１０は、低真空状態となっている。

そして、設置空間１１０が所定の真空度以下になるまで減圧されて、真空度が安定すると、加熱ヒーター８に通電し、基板本体２を加熱する。
このとき、絶縁層６上に設けられた温度測定手段４の測定温度をマイコンに受信して、マイコンから加熱ヒーター８への電力出力をオンオフ制御することによって、所望の温度になるように制御している。
基板本体２の温度が、摂氏５０度以上摂氏２００度以下の範囲の任意の値になるように制御可能であり、本実施形態では、摂氏１００度程度になるように制御している。
なお、加熱ヒーター８への電力出力制御は、比例制御であってもよいし、ＰＩＤ制御であってもよい。

基板本体２が加熱され、供試体１０の温度が所定の温度に晒された状態となると、供試体１０に通電し、特性評価装置１０４によって、取付部３と供試体１０の接続部位の温度を測定し、供試体１０の温度特性を評価する。

本実施形態の環境試験装置１００によれば、評価時において、設置空間１１０内を低真空に維持しており、各供試体１０が真空断熱されている。すなわち、大気圧よりも減圧下で測定するため、供試体１０自身の発熱により、他の供試体１０に温度影響を与えることを防止することができる。
また、供試体１０の試験温度が摂氏１００度程度と低いため、供試体１０の輻射熱による他の供試体１０への温度影響を与える影響が少ない。

上記した実施形態では、供試体１０を縦横碁盤状に配列したが、本発明はこれに限定されるものではなく、供試体１０の配列は特に限定されない。例えば、図８のように基板本体２上に供試体１０を千鳥状に配列してもよい（第２実施形態）。

上記した実施形態では、基板本体２に一体化された導電層１６をエッチングすることによって加熱用通電路１５が形成されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、別体の加熱ヒーターを基板本体２に取り付けてもよい。
なお、加熱ヒーターの取り付け方法及び種類は、特に限定されない。例えば、図９のように接着剤等によって基板本体２に面状の加熱部を有した加熱ヒーター３０や線状又は箔状の加熱ヒーターを取り付けてもよいし（第３実施形態）、図１０のように線状、板状又は箔状の加熱ヒーター３１を基板本体２と板状部材３２で挟むことによって加熱ヒーター３１と基板本体２を接触させて取り付けてもよい（第４実施形態）。
また、図１１のように２枚の基板本体２によって、線状、板状あるいは箔状の加熱ヒーター３３を挟んだ積層構造としてもよい（第５実施形態）。この場合、供試体１０は、当該積層構造の両面に取り付けることができる。そのため、評価基板を設置する空間を小さくすることができる。
例えば、線状の加熱ヒーターの場合には、ニクロム線が使用でき、箔状又は板状の加熱ヒーターの場合には、鉄箔又は鉄板の打ち抜きが使用できる。
また、基板本体２に加熱ヒーターを取り付けるにあたって、基板本体２又は加熱ヒーターの少なくとも一方が融着して一体化してもよい。

上記した実施形態では、１系統の加熱用通電路１５を使用して基板本体２を加熱したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数系統の加熱用通電路１５を使用して基板本体２を加熱してもよい。この場合、図１２のように基板本体２の下面に複数系統（図では２系統）の加熱用通電路１５が複数列平行に並ぶことが好ましい（第６実施形態）。

上記した実施形態では、実装領域１１における基板本体２上での加熱用通電路１５の分布は一様であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、加熱用通電路１５の分布は一様でなくてもよい。
例えば、空気中で評価基板１を評価する場合、加熱用通電路１５は、存在する空気によって、基板本体２の面方向の外側（基板本体２の縁側）から冷却されて温度が低下する。この様な場合に用いる際には、図１３のように加熱用通電路１５の外側部位の断面積を小さくして発熱量を増やしてもよい（第７実施形態）。

上記した実施形態では、加熱用通電路１５を基板本体２の裏面を波線状に這うように形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板本体２全体が加熱される形状であればよい。例えば、図１４のように加熱用通電路１５を渦巻き状に形成してもよい（第８実施形態）。

上記した実施形態では、試験室１０１内に各評価基板１がそれぞれ水平方向に平行になるように固定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、試験室１０１内の各評価基板１の設置位置及び姿勢は特に限定されない。例えば、図１５に示されるように評価基板１を横姿勢に固定してもよい（第９実施形態）。このとき、評価基板１Ａ（１）は、一枚のマザー基板１０５上で水平方向に隣接する評価基板１Ｂ（１）と同一直線上に並んでいる。また、評価基板１Ａ（１）は、天地方向に隣接する評価基板１Ｃ（１）と平行となっている。なお、一の評価基板１と、マザー基板１０５上で一の評価基板１と水平方向に隣接する他の評価基板１との関係は、必ずしも同一直線上に並ぶ関係でなくてもよい。

上記した実施形態では、試験室１０１内に各マザー基板１０５がそれぞれ水平方向に平行になるように固定したが、本発明はこれに限定されるものではなく、試験室１０１内の各マザー基板１０５の設置位置及び姿勢は特に限定されない。例えば、図１６に示されるようにマザー基板１０５を横姿勢に固定してもよい（第９実施形態）。このとき、マザー基板１０５Ａ（１０５）は、天地方向に隣接するマザー基板１０５Ｂ（１０５）と平行となっている。

上記した実施形態では、導電層１６として銅箔を使用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、温度上昇に伴って内部抵抗が大きくなり電流密度が低下する材質のものを使用してもよい。

上記した実施形態では、設置空間１１０内が１．３ｋＰａ以上１０ｋＰａ以下の範囲となるように減圧制御していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、５０ｋＰａ以下となればよい。すなわち、真空ポンプ１０３によって常時減圧していてもよい。

上記した実施形態では、温度測定手段４は、絶縁層６の上面に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、基板本体２の温度を測定できればよい。すなわち、基板本体２のどの場所にあってもよく、温度測定手段４は、絶縁層９の下面に設けられていてもよい。また、温度測定手段４は、基板本体２に設けられていてもよい。

上記した実施形態では、エッチングによって供試体用通電路５及び加熱用通電路１５を形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、印刷法によって導電性ペーストを基板本体２に塗布し、供試体用通電路５及び／又は加熱用通電路１５を形成してもよい。

上記した実施形態では、設置空間１１０が所定の真空度以下に減圧されて真空度が安定した後に、加熱ヒーター８に通電して基板本体２を加熱したが、本発明はこれに限定されるものではなく、減圧と同時に加熱ヒーター８に通電し基板本体２を加熱してもよい。

上記した実施形態では、評価基板１に実装された供試体１０の評価を環境試験装置１００内で行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、減圧せず、大気中で行ってもよい。

上記した実施形態では、環境試験装置１００の試験室１０１内に複数の評価基板１を設置し、供試体１０の評価を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、１枚の評価基板１のみで、評価を行ってもよい。

上記した実施形態では、環境試験装置１００の試験室１０１内に評価基板１を実装したマザー基板１０５を複数設置し、供試体１０の評価を行ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、１枚のマザー基板１０５のみで、評価を行ってもよい。

１ 評価基板
２ 基板本体
３ 取付部
５ 供試体用通電路（供試体通電路）
８ 加熱ヒーター
１０ 供試体
１６ 導電層
１８ 曲路
２０ 供試体用露出部（供試体用給電部）
２１ 加熱用露出部（ヒーター用給電部）
１００ 環境試験装置
１０３ 真空ポンプ（減圧手段）
１０７ 評価基板用スロット
１１０ 設置空間

Claims (8)

1. 評価基板と、前記評価基板を設置する設置空間と、前記設置空間を減圧する減圧手段と、加熱ヒーターに給電する加熱ヒーター給電手段とを有する環境試験装置であって、
   前記評価基板を接続可能なマザー基板を有し、
   前記評価基板の主面は、前記マザー基板の主面に対して交差する方向を向いており、
   以下の（１）又は（２）の条件を満たし、供試体を評価する際には、減圧下で供試体に通電しつつ、各供試体を所望の温度に晒すことを特徴とする環境試験装置。
   （１）評価基板が、面状に広がりを有した基板本体と、前記供試体を取り付け可能な複数の取付部と、前記基板本体を加熱する加熱ヒーターを有し、前記基板本体の一方の主面側に、複数の取付部が分布して位置し、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化されている。
   （２）複数の評価基板が前記設置空間に配されており、前記評価基板は、面状に広がりを有した基板本体と、前記供試体を取り付け可能な取付部と、前記基板本体を加熱する加熱ヒーターを有し、前記基板本体の一方の主面側に、取付部が位置し、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化されている。
2. 前記加熱ヒーターは、導電層によって構成された全長に比べて幅の狭い通電路であり、
   前記通電路に通電されることによって前記通電路が発熱することを特徴とする請求項１に記載の環境試験装置。
3. 前記加熱ヒーターは、全長に比べて幅の狭い一系統又は複数系統の通電路であり、
   前記通電路は複数の曲路を有し、
   前記通電路に通電されることによって前記通電路が発熱することを特徴とする請求項１又は２に記載の環境試験装置。
4. 前記加熱ヒーターは、前記基板本体に広く設けられた導電層をエッチングして形成された全長に比べて幅が狭い導電路であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の環境試験装置。
5. 評価基板はプリント基板であり、
   前記加熱ヒーターは、プリント配線で形成された全長に比べて幅が狭い通電ラインであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の環境試験装置。
6. 前記基板本体の端部にヒーター用給電部が設けられており、
   当該ヒーター用給電部は、前記加熱ヒーターに接続されており、
   前記ヒーター用給電部は、他の部材に係合可能であり、
   他の部材と係合されることによって前記ヒーター用給電部に通電されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の環境試験装置。
7. 面状に広がりを有した基板本体と、供試体を取り付け可能な取付部と、前記基板本体を加熱する加熱ヒーターを有し、前記基板本体の一方の主面側に、取付部が位置し、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化された評価基板を用い、前記評価基板の主面を前記マザー基板の主面に対して交差する方向に向けて接続して供試体の評価を行う供試体の評価方法であって、
   複数の供試体を同一の空間内に設置し、減圧下で供試体に通電しつつ、複数の供試体を所望の温度に晒して、複数の供試体の温度を評価することを特徴とする供試体の評価方法。
8. 供試体に通電しつつ供試体を所望の温度に晒して供試体を評価するための評価基板を有する試験装置において、
   前記評価基板を接続可能なマザー基板を有し、
   前記評価基板は、面状に広がりを有した基板本体と、前記供試体を取り付け可能な取付部と、前記基板本体を加熱する加熱ヒーターを有し、
   前記評価基板は、前記基板本体の一方の主面側に、前記取付部が位置し、前記基板本体の他方の主面側に、前記加熱ヒーターが面状に分布されて一体化されているものであり、
   前記評価基板の主面は、前記マザー基板の主面に対して交差する方向を向いていることを特徴とする試験装置。

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