JP6313131B2

JP6313131B2 - 湿度センサ検査装置

Info

Publication number: JP6313131B2
Application number: JP2014124604A
Authority: JP
Inventors: 肇江頭; 潤一郎東; 利継村島; 祐樹佐々木
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd; Aoi Electronics Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd; Aoi Electronics Co Ltd
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2018-04-18
Anticipated expiration: 2034-06-17
Also published as: JP2016003965A

Description

本発明は、湿度センサ検査装置に関する。詳しくは、湿度検出部の周囲の温度を制御し、プローバを用いて湿度センサの検査を行う装置に関する。

湿度センサには、主に抵抗型と静電容量型があり、感湿膜などからなるセンシング部が測定対象の空気などに曝露され、水分を吸収または放出することにより生じる感湿膜の電気抵抗や静電容量の変化に基づいて湿度が計測される。近年では、湿度センサが用いられる装置の回路基板上に周辺回路の電気部品などと一緒に実装できるように、センシング部が形成された面とは反対側の面に、電源供給や検知信号出力のための電極が形成されたタイプの湿度センサが提供されている。すなわち、湿度センサ１００は、斜視図および側面図が図７（ａ）および図７（ｂ）にそれぞれ示されるように、支持基板１１０と支持基板１１０上にモールド成形された封止樹脂１２０と、封止樹脂１２０の上面に露出するように設けられた感湿部（センシング部）１３０と、感湿部１３０が設けられた面の裏面側となる支持基板１１０の下面に設けられた電極１４０とを有しており、感湿部１３０の静電容量に基づく信号は、封止樹脂１２０内に設けられている図示しない電子部品や伝送線路を介して電極１４０に伝送され、電極１４０から外部の回路などに出力される。また、このような湿度センサは、効率的に生産できるように、半導体ウエハ上や集合基板上にアレイ状に形成することが行われている。たとえば特許文献１には、このような静電容量型湿度センサであって、吸収または放出した水分量に応じて誘電率が変化する高分子感湿材料を誘電体とし、その誘電率変化を静電容量の変化として検出する湿度センサが開示されている。また、特許文献１に開示されている湿度センサは、集合基板上に複数個形成された後に切断されて個片化されている。

このような湿度センサの製造時の特性検査は、所定の湿度雰囲気にセンシング部を曝露させる必要があるため、湿度センサが集合基板に形成される場合でも、一般的には、個片化された後に個々の湿度センサをテストボードにセットし、恒温恒湿に制御される試験槽にテストボードを入れて行われる。また、集合基板に形成されるセンサの特性検査を効率的に行えるように、個片化前の状態で検査を行うものとして、たとえば圧力センサの検査に関して図８に示されるような構成の装置が提案されている。すなわち、圧力センサがアレイ状に複数個形成されるウエハ２００の余白部に、個々のセンサの接続パッドに電気的に接続された端子２２０を設けておき、圧力制御可能なチャンバ２１０にウエハ２００を丸ごと入れ、外部の信号発生器２４０、計測器２５０および電源２６０などと端子２２０とがピン２３０を介して電気的に接続できる状態にしたチャンバ２１０を恒温槽に入れ、温度制御された状態で検査を行うように構成されている（たとえば特許文献２参照）。

特開２０１１−０８０８５３号公報特開２００２−０７１５０１号公報

前述のように、従来から湿度センサを検査する場合には、恒温恒湿槽などに入れて行うため、恒温恒湿槽への湿度センサの出し入れの度に槽内の温湿度が変動し、その復帰に時間がかかることとなる。このため、インライン化できずバッチ処理となり効率が悪いという問題がある。また、ウエハや集合基板に複数個形成された湿度センサを個片化する前に検査する場合は、ウエハや集合基板を丸ごと恒温恒湿槽に入れるため、大容量の恒温恒湿槽が必要となる。恒温恒湿槽が大きくなると、恒温恒湿槽が高額になるという問題に加え、検査の開始時や検査条件の変更時、さらに前述の湿度センサの出し入れの後に、槽の内部が所望の温湿度に達するまでに、ますます時間が掛かるようになるという問題がある。また、湿度センサの検査では、高湿の雰囲気にセンシング部を曝露させることが必要となる。その際に温度が露点以下になることがあると結露により腐食が発生し、その結果、湿度センサの信頼性が損なわれるおそれがある。従って、特に高湿度での検査では、飽和水蒸気量との関係で温度制御を精密に行う必要があるにも関わらず、大きな恒温恒湿槽は前述のように応答性が低く、精密な温度制御が難しいという問題がある。

また、複数個並んで形成された湿度センサを効率的に検査できるように、個々の湿度センサの電極と順次自動的にコンタクトするプローバを用いる場合、プローバも恒温恒湿槽内に入れることになるため、さらに大容量の恒温恒湿層が必要になると共に、所定の温湿度条件で動作し得るプローバが必要となり、プローバも高額になるという問題がある。さらに、恒温恒湿層への出し入れを伴うため、検査装置内の湿度センサを自動機で入れ替えることが困難となり、検査工程での湿度センサの搬送の効率化が図れないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、大容量の恒温恒湿槽を用いずに、かつ、結露が生じないように精密に温度制御された空間にセンシング部を曝露することができ、その結果、基板やウエハなどに複数個形成された個片化前の状態の湿度センサの特性試験を効率良く行うことができる検査装置を提供することを目的とする。

前述の課題を解決するために、本発明の湿度センサ検査装置は、所定の湿度の空気が導入される空間が温度制御される恒温槽を有する構造にされ、この空間の壁面の一部が、湿度センサが形成された基板のセンシング部を含む部分で構成される。こうすることにより、外部の大容量の恒温恒湿槽が不要になる。また、湿度センサが形成された基板を検査装置に固定するクランパが、湿度センサの電極部分が露出する貫通孔が設けられたプレートにより構成される。こうすることにより、個々の湿度センサの電極にプローバにより自動的に次々とコンタクトすることが可能になると共に、市販の搬送アームなどによる湿度センサの自動搬送が可能になる。

すなわち、本発明の湿度センサ検査装置は、少なくとも一面にセンシング部が設けられ、前記一面の裏面に電極が設けられ、基板に沿って複数個並べて形成される湿度センサそれぞれに対する特性試験を、複数個の前記湿度センサが並んだままの状態で行う検査装置であって、複数個並んだ前記湿度センサが置かれるプレートであって前記湿度センサの前記一面と接触可能に配置される基板受けプレートと、該基板受けプレートと対向する位置に前記湿度センサの前記裏面と接触可能に配置される基板固定プレートと、前記湿度センサの前記電極と導通可能に配置される可動式のプローブと、外壁の一面に凹部を有する筐体であって該一面上に前記基板受けプレートが載置され、前記基板受けプレートの少なくとも一部と接触する筐体と、前記筐体の外壁の一部に密着して設けられるペルチェ素子と、前記筐体の前記ペルチェ素子が設けられる外壁の内側に埋設されるヒーターとを備え、前記基板固定プレートに、前記湿度センサの前記裏面と接触するときに前記電極が露出し、かつ、前記プローブが挿通可能な複数の挿通孔と、流体が流される流路とが形成され、前記基板受けプレートに、前記湿度センサが置かれるときに前記湿度センサの前記センシング部が露出する貫通孔が形成され、前記筐体内には、前記凹部を含む空間が前記ペルチェ素子および前記ヒーターにより温度制御される恒温槽が形成され、前記湿度センサの前記センシング部が前記貫通孔を通じて前記恒温槽内の前記空間に曝露され、前記筐体の外部と前記恒温槽内の前記空間とを連通する貫通孔が前記筐体に形成され、前記恒温槽内に所定の湿度の空気が導入可能にされている。

ここに「基板」とは、プリント配線基板のような絶縁性材料からなる基材上に導電性材料により回路パターンが形成されたものだけを意味するのではなく、半導体材料からなる基板、すなわち半導体素子が形成される半導体ウエハも含む意味である。

また、前記ペルチェ素子には一方向だけに電流が流されることが、ペルチェ素子の劣化を遅らせ、ペルチェ素子の寿命を長くできるため好ましい。このため、前記恒温槽は、前記空間の温度が常温に維持されるときは前記ペルチェ素子および前記ヒーターの両方により制御され、前記空間の温度が前記常温よりも低い温度に維持されるときは前記ペルチェ素子だけで制御され、前記空間の温度が前記常温よりも高い温度に維持されるときは前記ヒーターだけで制御されることが好ましい。

ここに「常温」とは、特定の絶対値で示される温度を意味しているのではなく、本発明の湿度センサ検査装置が使用される空間が、本発明の湿度センサ検査装置が備えるペルチェ素子またはヒーターの作用によらず外気および／または空調システムなどの作用により達し得る範囲の温度を意味している。

本発明の湿度センサ検査装置によれば、筐体内に所定の湿度の空気の導入が可能な恒温槽を有し、この恒温槽の温度制御される空間の一面を形成する基板受けプレートに、湿度センサのセンシング部が露出する貫通孔が設けられているため、外部の恒温恒湿槽を用いることなく、温度制御された所定の湿度の空気にセンシング部を曝露して湿度センサの特性検査を行うことができる。また、外部の恒温恒湿槽の設置スペースも不要となる。また、外部の恒温恒湿槽が不要となることに加え、湿度センサの電極が露出し、かつ、プローブが挿通可能な挿通孔が基板を固定する基板固定プレートに設けられるため、基板が検査装置に固定された状態のままで、複数個並んで形成された湿度センサの電極にプローバなどにより次々と自動的にコンタクトして、各湿度センサを検査することが可能になる。加えて、湿度センサが形成された基板の自動搬送も可能となるため、高いスループットで湿度センサの検査を行うことができる。

また、筐体内に形成される恒温槽は、少なくとも所定の湿度の空気が導入可能で、湿度センサが形成された基板上のセンシング部が曝露され得る大きささえ備えていればいいため、その容量は小さくてよく、従って、応答性が良く精密な温度制御が可能になる。その結果、高湿の空気が導入された場合でも結露の発生を抑制することができる。

また、ペルチェ素子を加熱と冷却との両方に用いると、電流を印加する方向を切り替える必要があり、特に、常温で温度を維持する場合は頻繁に切り替えることになるため、ペルチェ素子の寿命が短くなる。しかしながら、本発明によれば、ペルチェ素子とヒーターとの両方を備えているため、冷却用だけにペルチェ素子を用いるようにし、ペルチェ素子に印加する電流の方向を一方向に固定することによりペルチェ素子の寿命を長くすることができる。

本発明の湿度センサ検査装置の一実施形態を示す斜視説明図である。図１のＡＡ断面説明図である。図２のＢ部を拡大して示す説明図である。図１の湿度センサ検査装置の基板受けプレートを載置する前の状態を示す斜視説明図である。図１の湿度センサ検査装置の筐体に基板受けプレートが載置された状態を示す斜視説明図である。図１の湿度センサ検査装置の基板受けプレートに湿度センサが形成された基板が置かれた状態を示す斜視説明図である。本発明の検査装置で検査することも可能な湿度センサの一例を示す図である。従来の検査装置を模式的に示す図である。

つぎに、本発明の湿度センサ検査装置の一実施形態について、図１〜６を参照しながら説明する。本発明の一実施形態の湿度センサ検査装置１は、図１に示されるように、全体として扁平な直方体の形状に形成された筐体４０と筐体４０の一面に配置された基板受けプレート１０および基板固定プレート２０と、基板固定プレート２０の上方に配置されたプローブ３０（図２参照）と、筐体４０の下方に配置されたペルチェ素子５０とを備えている。そして、湿度センサ検査装置１の使用時には、基板受けプレート１０と基板固定プレート２０との間に、図２に示されるようにセンサーアレイ９１が挟持される。すなわち、図３に示されるように、基板９４に沿って並べて形成された、個片に分割される前の複数の湿度センサ９０からなるセンサーアレイ９１が基板受けプレート１０上に置かれ、基板受けプレート１０のセンサーアレイ９１が置かれる側に基板受けプレート１０と対向して基板固定プレート２０が設けられており、基板固定プレート２０の基板受けプレート１０と反対の側にプローブ３０が配置されている。

図４に示されるように、筐体４０は、外壁のうちの基板受けプレート１０（図２参照）が載置される一面４１に、本実施形態では３つの凹部４２を有しており、一面４１の凹部４２の周囲の部分が、図２に示されるように、基板受けプレート１０の筐体４０側の面の一部と接触している。そして、筐体４０の外壁４３（本実施形態では凹部４２が設けられている外壁の反対側の外壁）の一部に、一面を密着させてペルチェ素子５０が設けられており、さらに、筐体４０のペルチェ素子５０が設けられている外壁４３の内側に、ヒーター５５が埋め込まれている。この結果、開口部を基板受けプレート１０に塞がれた凹部４２を含む空間４４が、ヒーター５５およびペルチェ素子５０により凹部４２の底壁を介して加熱および冷却され得ることとなる。換言すると、ヒーター５５およびペルチェ素子５０が適切に制御されることにより空間４４を任意の一定の温度に制御する恒温槽４５が、筐体４０内に形成されている。また、筐体４０には、図４に示されるように、筐体４０の外部と凹部４２とを連通する貫通孔４６が形成されており、恒温槽４５の温度制御される空間４４（以下、恒温空間４４という）内に所定の湿度の空気を導入できるようにされている。

図２および図３に示されるように、本実施形態の湿度センサ検査装置１で特性試験される湿度センサ９０ないしセンサーアレイ９１は、基板受けプレート１０と基板固定プレート２０とに挟まれて湿度センサ検査装置１にセットされる。湿度センサ９０は、図３に示されるように、基板９４と基板９４の表面上に形成された樹脂封止部９５とを含んでおり、一面９０ａにセンシング部９３が設けられ、一面９０ａの反対側の裏面９０ｂに電極９２が設けられている。また、湿度センサ９０は、図６に、基板９４上に複数個並んで設けられた電極９２が示されていることから理解されるように、基板９４に沿って複数個並べて形成されている。本発明の湿度センサ検査装置１は、このように並べて形成された湿度センサ９０同士が個片に分離される前の状態で、すなわち、複数個の湿度センサ９０が縦横に並置している状態のままで、湿度センサ９０の特性試験を行うように構成されている。

図３に示されるように、基板受けプレート１０は、湿度センサ９０が基板受けプレート１０に置かれたときに、湿度センサ９０のセンシング部９３が形成された一面９０ａと接触するように配置されており、これにより、基板受けプレート１０を介して筐体４０と湿度センサ９０との間で効率的に熱を伝えることができる。また、基板受けプレート１０には、湿度センサ９０が置かれたときに、湿度センサ９０のセンシング部９３が露出する貫通孔１２が形成されている。この結果、センシング部９３が貫通孔１２を通じて恒温空間４４に曝露されるため、外部の恒温恒湿槽などを用いることなく、結露しない温度に制御された所定の湿度の空間にセンシング部９３を晒すことが可能になり、湿度センサ９０の特性試験を適切に行うことができる。

基板固定プレート２０には、図１および図２に示されるように、流路２１が形成されており、所定の温度の流体を外部から導入し、基板固定プレート２０内を流通させ得るように構成されている。また、図３に示されるように、基板固定プレート２０は、基板受けプレート１０との間でセンサーアレイ９１を挟持したときに、湿度センサ９０の電極９２が形成された裏面９０ｂと接触するように配置されており、これにより、流路２１を流通する所定の温度の流体と湿度センサ９０との間で効率的に熱が伝えられる。

基板固定プレート２０には、さらに、湿度センサ９０の裏面９０ｂと接触するときに湿度センサ９０の電極９２が露出する貫通孔であって、プローブ３０が挿通可能な複数の挿通孔２２が形成されている。プローブ３０は、基板固定プレート２０の基板受けプレート１０と反対側に、基板固定プレート２０から離れて、かつ、基板固定プレート２０に向かう方向およびその逆方向に移動可能に配置されており、基板固定プレート２０側に移動することにより、挿通孔２２を通って湿度センサ９０の電極９２と接触し、導通するようにされている。

筐体４０は、図４に示されるように、本実施形態では、全体として平たい直方体の形状に形成されている。筐体４０の基板受けプレート１０（図５参照）が載置される一面４１には、基板受けプレート１０が置かれる領域に、基板受けプレート１０が収まる大きさおよび形状で、外周縁付近よりも表面を低くされた基板受けプレート１０の載置部４８が、長手および短手方向の中心位置を筐体４０の両方向の中心位置それぞれに合せて設けられている。載置部４８が設けられることにより、基板受けプレート１０を筐体４０に取付けるときの位置決めが容易になる。しかしながら、このような載置部４８が設けられていなくても構わない。

本実施形態では、載置部４８の短手方向の中央部に、載置部４８の長手方向に沿って３個の凹部４２が並べて設けられている。図４に示される例では、３個の凹部４２は、略同じ大きさで略同じ正方形の平面形状に形成されている。しかしながら、凹部４２の数、大きさ、平面形状および配置は、これらに限定されず、凹部４２は、基板受けプレート１０に設けられる貫通孔１２（図５参照）の位置に応じて、すなわち、図３に示されるように、基板受けプレート１０に置かれる湿度センサ９０の位置に応じて形成されればよい。要するに、センサーアレイ９１を構成する全ての湿度センサ９０のセンシング部９３が恒温空間４４に曝露されるように形成されればよい。また、凹部４２の深さも特に限定されないが、貫通孔４６（図４参照）が設けられる深さで、なるべく浅く形成されるのが、恒温空間４４の容積が小さくなり、温度が正確に制御されるようになる点で好ましい。

凹部４２には、筐体４０の外部と連通する貫通孔４６が設けられている。図４に示されるように、本実施形態では、３個並んで設けられた凹部４２のうちの両端の凹部４２それぞれに、筐体４０の外部と連通する貫通孔４６が設けられ、両端の凹部４２それぞれと真ん中の凹部４２との間には、各凹部４２同士を連通する貫通孔４６１が設けられている。貫通孔４６、４６１により、外部から所定の湿度の空気が凹部４２、すなわち、図２に示される恒温空間４４に導入され、かつ、恒温空間４４から排出される。恒温空間４４の圧力を変化させるとき以外は、所定の湿度の空気は、一方の貫通孔４６から導入され他方の貫通孔４６から排出される。貫通孔４６には、図１に示されるように、湿度センサ検査装置１から離れた場所から空気を導入し、または、排出するための管材の接続を容易にする継手金具４６２が取り付けられてもよい。さらに、貫通孔４６内またはその端部付近に、恒温空間４４を密封するためのバルブ（図示せず）が設けられてもよい。

筐体４０の材料は特に限定されないが、ヒーター５５やペルチェ素子５０と基板受けプレート１０との間で効率的に熱が伝達されるような熱伝導率の高いものが好ましく、たとえば、アルミニウムなどで形成されるのが好ましい。

ペルチェ素子５０は、図４に示されるように、リード線５１ａ、５１ｂを備えている。ペルチェ素子５０は、リード線５１ａとリード線５１ｂとの間に電圧を印加されることにより、筐体４０の外壁４３（図２参照）に密着している面およびその反対側の面において、印加される電圧に応じた熱量で発熱または吸熱する。筐体４０の外壁４３に密着している面を発熱面とするかまたは吸熱面とするかは、リード線５１ａとリード線５１ｂとの間に印加する電圧の極性により選択し得る。しかしながら、ペルチェ素子５０は、印加電圧の極性が頻繁に変わると、自身の反復的な温度変化による熱疲労のため、寿命が低下する傾向にある。このため、ペルチェ素子には一定の極性で電圧を印加することが好ましく、従って、リード線５１ａ、５１ｂに一定方向の電流を流すことが好ましい。すなわち、ペルチェ素子５０は、筐体４０に熱を供給するか、または筐体４０から熱を吸収するか、いずれか一方だけに用いられるのが好ましい。本発明の湿度センサの検査装置１では、前述のようにヒーター５５を有しているので、筐体４０への熱の供給はヒーター５５に担わせ、ペルチェ素子５０は、筐体４０から吸熱する、すなわち、恒温空間４４の冷却機能だけを担わせることが好ましい。

ペルチェ素子５０は、図４に示されるように、本実施形態では筐体４０の下方に、４つ備えられている。しかしながら、ペルチェ素子５０が装備される数はこれに限定されず、恒温空間４４を加熱または冷却できる数であればよく、４個よりも少ない数のペルチェ素子５０が備えられても、また、４個を超える数のペルチェ素子５０が備えられてもよい。ペルチェ素子５０の特性も特に限定されず、安価に入手できる点で、市販されている一般的な特性のものが使用されるのが好ましい。要するに、ペルチェ素子４０は、恒温空間４４を適切に加熱または冷却できる特性のものが、その特性に応じた数で設けられればよい。

ヒーター５５は、図２に示されるように、本実施形態では、筐体４０のペルチェ素子５０が設けられている外壁４３の内側、すなわち、ペルチェ素子５０の一面が密着している外壁４３と筐体４０の凹部４２との間の筐体４０内に埋め込まれている。図２には１つしか示されていないが、本実施形態では２つのヒーター５５が設けられており、それぞれにヒーター用ケーブル５６（図４参照）を介して電流が流され、それにより、各ヒーター５５が有する電熱線（図示せず）、たとえば、ニクロムやタングステンなどからなる電線が発熱する。ヒーター５５は、これに限定されず、あらゆる原理による発熱機構が用いられてよく、また、発熱体の材料にも、あらゆるものが用いられてよい。しかしながら、ヒーター５５の制御とペルチェ素子５０の制御とを統合し易い点で、電気的に制御されるものが好ましい。また、ヒーター５５の数は２つに限られず、１つでもよく、或いは、３つ以上のヒーター５５が設けられてもよい。

なお、ペルチェ素子５０とヒーター５５とが適切に制御されるように、筐体４０内および／または筐体４０の凹部４２内などに、温度センサなどの温度測定手段が設けられることが好ましい。本実施形態では、このような温度測定手段として、図２に示されるように、ペルチェ素子５０の一面が密着している外壁４３と筐体４０の凹部４２との間の筐体４０内に熱電対５８が設けられている。本実施形態では、図２には示されていないが、２つのヒーター５５の間に熱電対５８が配置されている。熱電対５８は、熱電対用ケーブル５７を介して外部の計測器（図示せず）に接続されてよく、そうすることにより、熱電対５８で検知された筐体４０の温度に基づいてペルチェ素子５０およびヒーター５５を適切に制御することが可能となり、恒温空間４４の温度を精密に制御することができる。なお、熱電対５８の位置は前述の位置に限定されず、筐体４０内および筐体４０の表面上などの任意の位置に配置されてもよい。

基板受けプレート１０は、図５に示されるように、本実施形態では、平面形状が略矩形の平板により構成されており、厚さ方向に複数の貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２は、図３に示されるように、基板受けプレート１０に湿度センサ９０が置かれたときに、センシング部９３に対向する位置に空けられている。従って、貫通孔１２は、基板９４に沿って形成される複数の湿度センサ９０の配列に応じた配列で、基板受けプレート１０に形成される（図５参照）。基板受けプレート１０の材質は、筐体４０および恒温空間４４と湿度センサ９０との間で良好に熱が伝達されるような熱伝導率の高い材質であることが好ましく、たとえばアルミニウムなどが用いられる。しかしながら、基板受けプレート１０の平面形状、厚さおよび材質は前述のものに限定されず、他の材質が用いられても、また、他の形状および厚さにされてもよい。

基板受けプレート１０は、図４および図５から理解されるように、本実施形態では、筐体４０に設けられた基板受けプレート１０の載置部４８に置かれ、ネジ部材１３により固定されている。しかしながら、基板受けプレート１０は他の方法で固定されてもよく、たとえば、基板固定プレート２０と共にネジ部材で共締めされても、或いは、図示しないアクチュエータなどにより筐体４０に押し付けられて固定されてもよい。

基板固定プレート２０は、図１に示されるように、本実施形態では、平面形状が略矩形の平板により構成されており、厚さ方向に複数の挿通孔２２が形成されている。挿通孔２２は、図３に示されるように、基板固定プレート２０と基板受けプレート１０との間に湿度センサ９０が挟持されるときに、湿度センサ９０の電極９２に対応する位置に空けられている。従って、挿通孔２２は、基板９４に沿って並べて形成された複数の湿度センサ９０の配列に応じた配列で形成されており、本実施形態では、図１に示されるように、基板固定プレート２０の短手方向の中央部付近に、基板固定プレート２０の長手方向に並ぶ３つの挿通孔群２２１に分かれるように挿通孔２２が形成されている。挿通孔２２の大きさは、湿度センサ９０の電極９２が露出でき、プローブ３０が挿通可能な大きさであれば特に限定されない。また、電極９２のそれぞれに挿通孔２２が設けられなくてもよく、１つの挿通孔２２内に複数の電極９２が露出し、複数のプローブ３０が１つの挿通孔２２内に挿通されてもよい。しかしながら、挿通孔２２を介した湿度センサ９０の放熱や吸熱が少なくなるように、挿通孔２２の大きさは、なるべく小さくされることが好ましい。

基板固定プレート２０の内部には、図１および図２に示されるように、本実施形態では流路２１が形成されており、流路２１に所定の温度の流体を流すことにより基板固定プレート２０を加熱または冷却し、その結果、湿度センサ９０を加熱または冷却できるようにされている。流路２１は、本実施形態では、基板固定プレート２０の長手方向に並ぶ３つの挿通孔群２２１の両端の挿通孔群２２１の外側および真ん中の挿通孔群２２１の両側の全４箇所に、基板固定プレート２０の短手方向に延びる流路２１が形成されている。このように流路２１を設けることにより、基板固定プレート２０の下に複数個並んでいる湿度センサ９０を比較的均一に加熱または冷却できる。流路２１は、図１に示されるように、本実施形態では、基板固定プレート２０の基板受けプレート１０と反対側の表面に開口端２１１を有しており、流体が一方の開口端２１１から流路２１に導入され、他方の開口端２１１から排出される。しかしながら、流路２１が設けられる位置や経路は図１に示されるものに限定されず、異なる位置に異なる経路で設けられてもよい。

基板固定プレート２０の厚さは、プローブ３０が、基板固定プレート２０側に移動することにより湿度センサ９０（図３参照）の電極９２（図３参照）と接触でき、流路２１が形成できる厚さであれば特に限定されない。また、同じ理由により、基板固定プレート２０の材質には熱伝導率が高いものが好ましく、たとえばアルミニウムなどが用いられる。しかしながら、基板固定プレート２０の平面形状、厚さおよび材質は、前述のものに限定されず、他の材質が用いられてもよく、また、他の形状および厚さにされても構わない。

基板固定プレート２０は、図１に示されるように、本実施形態では、ネジ部材２３により筐体４０に固定されている。しかしながら、基板固定プレート２０は他の方法で固定されてもよく、たとえば、図示しないアクチュエータなどの駆動力で基板受けプレート１０に押し付けて固定するようにされるのが、センサーアレイ９１の湿度センサ検査装置１へのセットや湿度センサ検査装置１からの取り出しを自動化し易い点で好ましい。

プローブ３０は、導電性材料からなり、小径の棒状または針状の形状に形成される。図３に示されるように、本実施形態では、プローブ３０は、少なくとも一部に絶縁性材料を含んで形成された固定ブロック３１に固定されており、固定ブロック３１ごと、基板固定プレート２０に向かう方向およびその反対方向に移動可能に配置されている。プローブ３０は、好ましくは、市販のプローバ（図示せず）に取付けられ、プローバにより動きを制御される。本実施形態では、１つの湿度センサ９０に形成されている２つの電極９２それぞれに接触するプローブ３０の対が、２つの電極９２の間隔に応じた間隔を空けて固定ブロック３１に固定されている。さらに、本実施形態では、図示されていないが、基板固定プレート２０の短手方向に並ぶ挿通孔２２の数と同じ数のプローブ３０の対が、基板固定プレート２０の短手方向に沿って並ぶように固定ブロック３１に固定されている。このように複数個のプローブ３０が固定ブロック３１に固定されることにより、基板固定プレート２０の短手方向の列に並ぶ挿通孔２２に露出する電極９２の全てと一度にコンタクトできることとなり、湿度センサ９０の特性試験を効率的に行うことができるようになる。しかしながら、プローブ３０の配置数はこれに限定されず、少なくとも１つの湿度センサ９０の特性試験を行うのに必要な数であればよく、基板固定プレート２０の短手方向に並ぶ数が挿通孔２２の数よりも少なくてもよく、或いは、基板固定プレート２０の長手方向に、さらに多くのプローブ３０が並べて配置されてもよい。

図１に示される例では、本実施形態の湿度センサ検査装置１は、ペルチェ素子５０の下方に冷却ユニット６０を備えており、ペルチェ素子５０の筐体４０と密着している面の反対側の面は、冷却ユニット６０の上面と密着している。図２に示されるように、冷却ユニット６０は内部空間６１を有しており、冷却ユニット６０の側面に設けられた２箇所の冷却材入出口６２の一方または両方から、たとえば水などの冷却材（図示せず）が内部空間６１に導入される。こうすることにより、恒温槽４５の恒温空間４４を冷却すべくペルチェ素子５０を動作させた場合、発熱面となるペルチェ素子５０の冷却ユニット６０と密着している側の面と冷却ユニット６０との間で熱交換が行われ、ペルチェ素子の発熱面の熱が、筐体４０と密着している吸熱側の面に伝わることが抑制され、効率的に恒温空間４４を冷却することができる。従って、冷却ユニット６０が備えられることが好ましいが、本実施形態の湿度センサ検査装置１は、これに限定されず、ペルチェ素子５０の発熱面が他の手段で冷却されてもよく、または、単に自然放熱されるだけでもよい。

図１に示される本実施形態の湿度センサ検査装置１の冷却ユニットは、筐体４０などと共に、図示しないＸ−Ｙ−Ｚテーブル上に置かれてもよい。そうしたうえで、基板固定プレート２０の上方にプローブ３０を配置すれば、Ｘ−Ｙ−Ｚテーブルを操作するだけで、基板固定プレート２０上に並んでいる複数の湿度センサ９０の電極９２に対してプローバ３０を次々と速やかに接触させられるようになり、湿度センサ９０の特性検査の効率が向上する。

つぎに、本実施形態の湿度センサ検査装置１を用いた湿度センサ９０の検査（以下、単に「湿度センサ９０の検査」という）の一例を、湿度センサ検査装置１の各部の作用と共に説明する。湿度センサ９０の検査では、まず、図４に示される状態の筐体４０の一面４１上に、図５に示されるように基板受けプレート１０が載置され、基板受けプレート１０上に、図６に示されるように、検査対象の湿度センサ９０（図３参照）からなるセンサーアレイ９１が載せられる。さらに、センサーアレイ９１上に、基板固定プレート２０が、筐体４０、基板受けプレート１０、センサーアレイ９１および基板固定プレート２０それぞれの間が密着するように固定される（図２参照）。基板固定プレート２０は、図１に示される例では、ネジ部材２３により筐体４０に締付けられているが、好ましくは、ネジ部材２３などを用いずに、筐体４０側に向かう外力により基板受けプレート１０を介して筐体４０に押し付けるだけで固定される。本実施形態の湿度センサ検査装置１では、基板固定プレート２０をこのような簡便な方法で固定できるので、基板固定プレート２０の湿度センサ検査装置１への着脱およびセンサーアレイ９１の固定を、単純な往復運動の駆動力を生ずるアクチュエータ（図示せず）などにより行うことができる。このため、市販の搬送アーム（図示せず）などでセンサーアレイ９１の搬送を行うことと組み合わせて、湿度センサ検査装置へのセンサーアレイ９１のセットおよび固定、ならびに、固定解除および取り出しという湿度センサ９０の搬送作業全体を自動化することが可能となる。

また、センサーアレイ９１は、基板受けプレート１０と基板固定プレート２０とによりプレスされるように挟持されるのが好ましく、そうすることにより、基板９４に反りが生じている場合でも、その反りが矯正され、センサーアレイ９１と基板受けプレート１０および基板固定プレート２０との間が密着し、湿度センサ９０に、または湿度センサ９０から良好に熱が伝えられる。

センサーアレイ９１が湿度センサ検査装置１に固定されると、図２に示されるように、筐体４０の凹部４２の開口が基板受けプレート１０と湿度センサ９０とで塞がれる。筐体４０の凹部４２とペルチェ素子５０およびヒーター５５との間は筐体４０の底壁により良好に熱が伝達されるので、凹部４２の開口が塞がれると、凹部４２と貫通孔１２とを含む空間がペルチェ素子５０およびヒーター５５により温度制御され得るようになり、筐体４０内に、恒温空間４４とペルチェ素子５０とヒーター５５とを含む恒温槽４５が形成されることになる。また、センサーアレイ９１が湿度センサ検査装置１に固定されると、図３に示されるように、湿度センサ９０のセンシング部９３が恒温空間４４に露出する。この状態で、ペルチェ素子５０およびヒーター５５の一方または両方を作動させ、恒温空間４４の温度を、恒温空間４４に所定の湿度の空気が導入されても結露が発生しない温度に制御する。

恒温空間４４および湿度センサ９０が所定の温度に達すると、または、温度制御開始後所定の時間が経過すると、湿度センサ９０の特性を検査するための所定の湿度の空気が貫通孔４６から恒温空間４４に導入され、図３に示されるように恒温空間４４に露出している湿度センサ９０のセンシング部９３が所定の湿度の空気に晒される。

基板固定プレート２０の上方には、図２に示されるように、プローブ３０が配置されており、恒温空間４４に所定の湿度の空気が導入されると、プローブ３０が、図示しないプローバなどにより基板固定プレート２０に向かって降下され、プローブ３０が湿度センサ９０の電極９２（図３参照）と接触し、プローブ３０に電気的に接続されている図示しない電源や測定器と電極９２とが導通し、湿度センサの検査が実行される。複数の湿度センサ９０の電極９２それぞれがプローブ３０と同時に接触している場合は、プローブ３０と接触している全ての湿度センサ９０の検査が順次、または同時に実行される。

プローブ３０と同時に接触している全ての湿度センサ９０の検査が終わると、図示しないプローバの制御などによりプローブ３０が上昇し、プローブ３０または筐体４０が水平方向に移動されることによりプローブ３０が次に検査する湿度センサ９０の上に位置合わせされ、プローブ３０が下降し、プローブ３０と接触する湿度センサ９０の検査が実行される。このように、プローブ３０の上下動と、プローブ３０または筐体４０の水平移動と、湿度センサ９０の検査の実行とを繰り返すことにより、センサーアレイ９１を構成する全ての湿度センサ９０が、順次特性検査される。

センサーアレイ９１の全ての湿度センサ９０の検査が終了すると、基板固定プレート２０が、好ましくは、アクチェエータ（図示せず）などにより、湿度センサ９０から離れるように動かされ、センサーアレイ９１が、好ましくは搬送アーム（図示せず）などにより、基板受けプレート１０上から取り上げられ、検査を継続する場合は、次のセンサーアレイ９１が基板受けプレート１０上に載せられる。各湿度センサ９０についての検査結果のデータは、たとえばプローバの記憶装置に保存され、保存されたデータを基に後工程で不良品が除去され、良品だけが次の工程に進められる。

湿度センサ９０が順次特性検査されている間、恒温空間４４は、ペルチェ素子５０とヒーター５５とにより加熱または冷却され、所定の温度に制御される。また、基板固定プレート２０の流路２１（図１参照）に所定の温度の流体が流され、基板固定プレート２０側への湿度センサ９０から放熱などが抑制される。また、冷却ユニット６０（図２参照）の内部空間６１（図２参照）にも、たとえば水などの冷却材が導入されることによりペルチェ素子５０の冷却ユニット６０と密着している面に生じる熱が放散され、筐体４０側への熱伝達が抑制される。

ペルチェ素子５０の筐体４０との密着面は、リード線５１ａ、５１ｂ（図４参照）に流す電流の向きの選択により発熱面および吸熱面のいずれにすることもできるが、本実施形態の湿度センサ検査装置１はヒーター５５を備えているので、ペルチェ素子５０を冷却用だけに用いることができる。こうすることによりペルチェ素子５０の寿命を長くすることができる。たとえば、恒温空間４４を、たとえば２０℃程度の常温に維持するときは、筐体４０との密着面が吸熱側となるようにペルチェ素子５０に適宜通電すると共にヒーター５５にも適宜通電する、また、たとえば検査湿度が低く、常温よりも低い低温に維持するときは、ペルチェ素子５０だけに適宜通電し、この場合も、筐体４０との密着面が吸熱側となるように電流を供給する。そして、たとえば検査湿度が高く、常温よりも高い高温に維持するときは、ヒーター５５だけに適宜通電し、ペルチェ素子５０には通電しないようにしてもよい。

湿度センサが用いられるコンシューマ機器は、使用者が生活する常温付近の温度で使用されるものが多く、湿度センサには、常温付近における湿度に対する検知精度が最も求められる。本実施形態の湿度センサ検査装置１では、常温付近における温度を、ペルチェ素子５０とヒーター５５との両方を制御することにより、細かな設定ピッチで正確に制御できるので、湿度センサ９０の常温付近における特性を適正に試験することができる。

上述した湿度センサ９０の検査は、本実施形態の湿度センサ検査装置１を用いた検査の一例であり、本実施形態の湿度センサ検査装置１は、上述の説明と異なる手順や条件および外部機器を用いた検査にも用いることができる。

以上のように、本発明の湿度センサ検査装置によれば、湿度センサのセンシング部が露出し、ペルチェ素子とヒーターとにより温度制御される空間が筐体内に形成されるので、外部の恒温恒湿槽を用いることなく、結露が生じないように温度制御された所定の湿度の空気にセンシング部を晒して湿度センサの検査を行うことができる。また、恒温恒湿槽およびその設置スペースも不要にできる。また、このように外部の恒温恒湿槽を用いる必要がないことに加え、基板を湿度センサ検査装置に固定したまま湿度センサの電極にプローブを接触させることができるため、並べて形成されている複数の湿度センサにプローバなどを用いて順次コンタクトしていくことが可能となり、基板搬送の自動化と合せて、湿度センサの検査のスループットを高くすることができる。また、筐体内の温度制御される空間は外部の恒温恒湿槽と比べて遥かに小さなものにすることができるので、精密な温度制御ができる。さらに、ヒーターとペルチェ素子とを備えているため、両方を制御することにより特に常温付近で細かく正確に温度を制御することができると共に、ペルチェ素子を冷却だけに用いることが可能となるので、ペルチェ素子への通電を一方向だけにしてペルチェ素子の寿命を長くすることもできる。

１湿度センサ検査装置
１０基板受けプレート
１２貫通孔
２０基板固定プレート
２１流路
２２挿通孔
３０プローブ
４０筐体
４２凹部
４４恒温空間
４６貫通孔
５０ペルチェ素子
５５ヒーター
６０冷却ユニット
９０湿度センサ
９１センサーアレイ
９２電極
９３センシング部
９４基板

Claims

少なくとも一面にセンシング部が設けられ、前記一面の裏面に電極が設けられ、基板に沿って複数個並べて形成される湿度センサそれぞれに対する特性試験を、複数個の前記湿度センサが並んだままの状態で行う検査装置であって、
複数個並んだ前記湿度センサが置かれるプレートであって前記湿度センサの前記一面と接触可能に配置される基板受けプレートと、
該基板受けプレートと対向する位置に前記湿度センサの前記裏面と接触可能に配置される基板固定プレートと、
前記湿度センサの前記電極と導通可能に配置される可動式のプローブと、
外壁の一面に凹部を有する筐体であって該一面上に前記基板受けプレートが載置され、前記基板受けプレートの少なくとも一部と接触する筐体と、
前記筐体の外壁の一部に密着して設けられるペルチェ素子と、
前記筐体の前記ペルチェ素子が設けられる外壁の内側に埋設されるヒーター
とを備え、
前記基板固定プレートに、前記湿度センサの前記裏面と接触するときに前記電極が露出し、かつ、前記プローブが挿通可能な複数の挿通孔と、流体が流される流路とが形成され、
前記基板受けプレートに、前記湿度センサが置かれるときに前記湿度センサの前記センシング部が露出する貫通孔が形成され、
前記筐体内には、前記凹部を含む空間が前記ペルチェ素子および前記ヒーターにより温度制御される恒温槽が形成され、
前記湿度センサの前記センシング部が前記貫通孔を通じて前記恒温槽内の前記空間に曝露され、
前記筐体の外部と前記恒温槽内の前記空間とを連通する貫通孔が前記筐体に形成され、前記恒温槽内に所定の湿度の空気が導入可能にされていることを特徴とする湿度センサ検査装置。
前記ペルチェ素子には一方向だけに電流が流され、
前記恒温槽は、前記空間の温度が常温に維持されるときは前記ペルチェ素子および前記ヒーターの両方により制御され、前記空間の温度が前記常温よりも低い温度に維持されるときは前記ペルチェ素子だけで制御され、前記空間の温度が前記常温よりも高い温度に維持されるときは前記ヒーターだけで制御されることを特徴とする請求項１記載の湿度センサ検査装置。