JPH01316675A - 電子部品テスト用積層板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、例えばＩＣ等の電子部品を所定の温度に一
定時間保持して偲願性の評価をするバーンイン試験等を
行う際に用いられる電子部品テスト用積層板に関するも
のであり、電子部品を搭載する試験用回路層の温度の立
上りが速く、かつ試験用回路層表面の温度分布が均一で
、さらに電磁ノイズの彫りも極めて少ない電子部品テス
ト用積層板に関するものである。

［従来の技術コ 近年の電子部品の小型化゜、高密度化はめざましいもの
があり、これに伴って電子部品の機能や性能は大きく向
上してきている。しかしながら、大量生産される電子部
品の価値評価は、単にその機能、性能が優れているとい
うだけでなく、それに加えていかに品質の安定化、一定
化が図られているかという点が重要である。このため、
多くの電子部品の製造工程の最後には、製品の良否を判
定し、出荷する製品の品質の安定化を確保する目的で、
製造された電子部品を所定時間、所定の高温に保持して
電気特性をチエツクするバーンイン試験が行われている
。また、電子部品の開発期間の短縮化に伴って、新たに
開発された種々の電子部品の機能や性能に関する信頼性
の評価を短期間に行なうことが求められている。

従来、信頼性評価のためのバーンイン試験は、所定の温
度に設定した恒温槽内に試験に供する電子部品を搭載し
た試験用基板を静置して行っていた。この際、試験槽内
の温度分布に偏りがあると、品質の一定化を確保すると
いう試験の目的が達成できないため、槽内温度を一定に
保つための工夫が種々なされており、一般には槽を肉厚
大型化して槽内の熱容量を大きくし、温度の上下変動を
押え、さらに強制的に槽内の空気を循環させて場所によ
る温度ムラを少なくするという方法が取られていた。

しかし、上記のような方法では、試験槽がたいへん大間
りなものとなって、設備費が高額となる上、温度上昇ま
で時間がかかるため、製造工程に合せてバーンイン試験
を行うには、常時試験４ｇを所定温度で運転し続けてい
なければならずロスか大きいという欠点があった。また
、試験に供する電子部品の数等によって試験槽の温度プ
ロファイルがそのつと変わってしまうという不都合もあ
る。更に、近年電子部品の多品種少量化の傾向が進んで
いるとともに、開発段階では最少のサンプル数で試験が
行なわれるので、恒温槽を用いる方法では試験効率が極
めて良くないという点が問題となってきた。

このような問題点に対処すべく考案された電子部品テス
ト用積層板として、面状の発熱素子を具備したいわゆる
発熱プリント配線基板がある。その構成は第７図の断面
図に示されるように、面状のカーボン・グラファイト発
熱素子１０３の両側から、エポキシガラスクロスシート
から１（る電気絶縁層１０５ａ、１０５ｂを貼り合わせ
、これを−数的なプリント配線板を製造するのと同様な
手法で形成された試験用回路層１０２に貼設したもので
ある。また、第８図の平面図に示されるように、電気絶
縁層１０５ａ、１０５ｂに挾まれた前記カーボン・グラ
ファイト発熱素子の端部には端子部１３０ｂが形成され
てリード線１１１が外部に引き出されており、このリー
ド線ＩＩ＋は電源（図示せず）に接続されている。試験
を行う際には金属導体に比べれば電気抵抗値の大きいカ
ーボン・グラファイト発熱素子に通電すれば、かなりの
量のジュール熱が発生し、この熱が電気絶縁層１０５ａ
を介して試験用回路層１０２に伝わり、試験用回路層１
０２の温度が所定の温度まで上昇する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記のような従来の電子部品テスト用積
層板においては、発熱素子が熱伝導性の悪い電気絶縁層
に挟持されて試験用回路に貼設されているため、熱が試
験用回路層に伝わるのか遅く、即ち温度の立上りが遅い
上、発熱素子からの熱分散が速やかに行われないので部
分的に高温となる箇所ができやすく、試験回路層表面の
温度分布が均一になりにくいという問題点を有している
。

また、ガラスクロスで補強されているとはいえ、この基
板は大部分が有機材料からなっているため機械的強度が
弱く、また前述したように発熱素子から発生した熱が電
気絶縁層に滞留しやすいことから、かかる電気絶縁層を
構成するエポキシ樹脂が熱による劣化を起しやすい。こ
のためＩｍ続最高使用温度は試験用回路層表面で１２０
℃までとなっており、ＪＩＳ規格に定められた１５０℃
、１２５℃の条件でのバーンイン試験には使用すること
ができない。また、試験時に各層の熱膨張率の差等から
基板が変形して元に戻らないという欠点も有している。

さらに、発熱回路層０Ｎ−ＯＦＦ時の電磁ノイズによっ
て試験に供されたＩＣ等か誤動作してしまうことかあり
、正確な信頼性評価が行なえないという不都合もあった
。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、試
験回路層の温度の立上りが速く、温度分布が均一で、か
つ機械強度にも優れた電子部品テスト用積層板、さらに
は発熱回路層からのノイズの影テも防止した電子部品テ
スト用積層板を提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段コ この発明においては、金属板の一方の面に試験に供する
電子部品を搭載する試験用回路層を、他方の面に該試験
用回路層を所定の温度に保持するための発熱回路層を、
それぞれ電気絶縁層を介して金属板と一体に形成したこ
とによって上記の課題を達成したものである。

また、発熱回路層の外側に発熱回路層からのノイズをｉ
！！蔽するシールド層を設ければ、試験に供された電子
部品のノイズによる誤動作をほぼ完全に防止することが
でき、より望ましい。

なお、本発明の明細書の記載において、「一体に形成す
る」とは、別につくられた試験用あるいは発熱回路層を
金属板に貼設して一体化する場合、予め金属板に電気絶
縁層を介して貼設された金属箔をエツチングすることに
より発熱回路層を形成する場合、予め金属板に貼設され
た電気絶縁層に導電ペースト等を用いて発熱回路層を形
成する場合の何れをも含む意味である。

［作用］ 第１図は、本発明の基本構成を示す断面図である。金属
板１の一方の面に電気絶縁層４を介して金属板１と一体
に形成された試験用回路層２には、試験に供する電子部
品を搭載し電気的なチエツクを行うための回路が形成さ
れている。かかる試験用回路層２は、−船釣には回路層
自体の信頼性等の点からスルホールめっきによって各層
が接続された４層程度の多層プリント配線板が用いられ
るが、特にこれに限定されるものではなく、アディティ
ブ法、セミアデイティブ法等によって回路形成したプリ
ント配線基板を貼設して形成しても良い。また、試験用
回路層２が単一層である場合は金属板１に予め電気絶縁
層４を介して貼設された金属箔をエツチングすることに
より形成することができ、場合によっては金属板１に電
気絶縁層４のみを貼設しておき、導電ペースト等を用い
て回路を形成することもできる。

また、金属板１のもう一方の面に電気絶縁層５を介して
一体に形成されている発熱回路層３は、後述するように
熱伝導が速やかにかつ均一に行われるようにするために
は、予め、金属板１に薄く均一な電気絶縁層５を介して
貼設された金属箔をエツチングすることによって試験用
回路層３の回路の形状に見合った金属箔回路を単一層に
形成することが好ましい。しかし、この発熱回路層３の
形成方法も特に限定されるものではなく、サブトラクト
法等によって両面プリント配線基板の一方の面に発熱回
路を形成（他方の面には端子部等を形成）して、これを
電気絶縁層５を介して金属板１に貼設しても良いし、試
験条件によっては金属板１に予め貼設された電気絶縁層
５に耐熱性に優れる抵抗ペースト等を用いて、発熱回路
層３を形成することもできる。

また、この発熱回路層３は、前述したようにエツチング
によって金ＦＡ箔の回路か形成される場合には、回路を
細長くして回路の電気抵抗値がある程度高くなるように
すれば、通電によってかなりの量のジュール熱が発生ず
ることになる。

ここで、発熱回路層３で発生したジュール熱は、電気絶
縁層５を介して、金属板１に伝わるが、例えばエポキシ
ガラスクロスシート等からなる電気絶縁層５の熱伝導性
は、金属板１に比べて劣っているため、電気絶縁層５（
電気絶縁層４も同様であるが）の厚さは所定の絶縁抵抗
値が確保される限り、薄く均一であることが望まれ、さ
らに後述するように熱伝導性の良いフィラーを充填する
等して熱伝導性を向上させることが好ましい。

次に、発熱回路層３で発生し金属板１に伝わった熱は、
金属板１の熱伝導率が、例えばエポキシガラスクロスシ
ートで０．８ｃａｌ／ｃｍ−ｓｅｃ・℃程度であるのに
対してアルミニウムで４８０ｃａｌ／ｃｍ−ｓｅｃ・℃
というように極めて高いため、速やかに熱分散し、金属
板ｌのもう一方の面の電気絶縁層４に伝わる。このため
、該′電気絶縁層４を介して金属板１と一体に形成され
た前記試験用回路層２は金属板１によって伝達される熱
によって非常に速やかにかつ均一に温度が上昇する。

また、発熱回路層３で発熱した熱が金属板１に速やかに
熱分散することから、該発熱回路層３の温度が部分的に
極めて高温になってしまうことがなく、発熱回路層３に
熱によるダメージを与えないで、試験用回路層２を従来
より高温に設定することが可能である。なお、金属板ｌ
の厚ざはヒートシンクとしての役割りを果たす上で、一
定の熱容量を確保するためにある程度厚いことが好まし
い。

さらに、第１図には示されていないが、ＩＣ等の試験を
行なう場合には、ノイズによる誤動作を防止するために
、発熱回路層３の外側に電気絶縁層を介して例えば金属
箔や導電ペースト等からなるシールド層を設け、金属板
と導通させてこれをアース接続することが望ましい。

［実施例］ 実施例：１ 第２図は本発明の実施例を示す断面図である。

試験用回路層２は厚さＯ，’５ｍｍの両面銅張エポキシ
ガラスクロス基板（銅箔３５μ）を用い、エツチングに
よって銅箔回路２ａを形成した大きさ２１０ｍｍ　ｘ　
２９７ｍｍのプリント配線基板からなり、発熱回路層３
は厚さ　１．５ｍｍのアルミニウムからなる金属板１に
電気絶縁層５を介して銅箔が貼設されているキュープリ
ミドＣＢＮ１５３５　　（古河電気工業■製）の銅張ア
ルミニウム基板をエツチングすることにより形成された
銅箔回路３ａからなっている。

ここで、電気絶縁層５には適宜選択された熱伝導性の良
い無機フィラーが該電気絶縁層５の接着力を損なわない
程度に充填されており、熱伝導［生が高められている。

また、金属板ｌと試験用回路層２との間に積層される電
気絶縁層４には、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸さ
せて半硬化状態とした厚さ０．１３ｍｍのエポキシガラ
スクロスシート（いわゆるプリプレグ）が用いられてい
る。

さらに、本実施例では試験用回路層２と発熱回路層３の
厚さが異なることによる発熱時の積層板の変形を防止す
るためと、発熱回路層３からのノイズを防止するために
、発熱回路層３の外側には厚さ０．１３ｍｍのエポキシ
ガラスクロスシートからなる電気絶縁層６を介して、前
記試験用回路層２と同じ厚み（０，５ｍｍ）の片面銅張
エポキシガラスクロス基板（電気絶縁層７．電磁シール
ド層（ベタ銅箔）１２）が積層される構成となっている
。なお、電気絶縁層６と片面銅張エポキシガラスクロス
基板には前記発熱回路層３の端子部が露出するように該
当部分が予め打ち抜かれている。

以上に説明した各層を、多層プリント配線基板を製造す
るのと同社な装首を用いて、真空プレスによって熱圧着
することにより一体化し、ざらに金属板１とシールド層
１２を導通させた。電子部品テスト用積層板を得た。金
属板ｌとシールド層１２の導通方法としては、例えば、
第３図（ａ）のような略Ｅ字形の導通治具１３を積層板
の端部に嵌合しても良いし、第３図（ｂ）のように金属
製のビス１４を積層板に螺合、貫通させても良い。かか
る電子部品テスト用積層板を使用するにあたっては、導
通治具１３又はビス１４をアース接続することにより、
はぼ完全に発熱回路層３７５）らのノイズの影響を防止
することができる。

実施例・２ 別の実施例にかかる電子部品テスト用積層板の構成を第
４図に示す。試験用回路層２が金属板１に電気絶縁層４
を介して貼設される構成は実施例１と同様であるが、本
実施例では発熱回路層３の４Ｍ成が実施例１と異なって
いる。かかる発熱回路層３は厚さ０．５＋ｉｎ＋ｍの両
面銅張エポキシガラスクロス基板（電気絶縁層７ａ）を
用い、その片面にエツチングによって形成された金属箔
回路３ａからなっており、裏面にはスルーホール３ｃを
介してかかる回路３ａに接続された端子部３ｂとシール
ド層１２が形成されている。そして、実施例１と同様の
エポキシカラスクロスシートからなる電気絶縁層５を介
して、厚さ　１．５＋＋＋ｍのアルミニウムからなる金
属板１に貼設される構成となっている。ここで、電気絶
縁層４．５はエポキシガラスクロスシートに限らず、フ
ィルム状のものや例えばポリイミド等信の樹脂を用いた
ものても良いが、前述したようにフィラーを充填する等
して熱伝導性を向上させる工夫がなされていることが望
ましい。

また、この実施例では発熱回路層３自体が試験用回路層
８層と同し厚さ同じ旧質の基板に形成されているので、
発熱時の熱膨張のバランスがとれており、実施例１のよ
うに変形防止のために発熱回路層３の外側にさらに別の
基板を貼設する必要はない。上記の各層を実施例１と同
様に真空プレスで熱圧着し、さらに７ｆＪ３図（ｂ）の
ようにビス１４を用いて金属板ｌと銅箔からなるシール
ド層１２を導通させて本発明にかかる電子部品テスト用
積層板を得た。

実施例：３ 第２図に示される実施例１と同様の構成において、発熱
回路層３の外側に銅箔なしのガラスクロスエポキシ板を
電気絶縁層として貼設し、この電気絶縁層表面に、銅ペ
ーストＦＡＣＰ（古河電気工業（株）製）をテフロン（
フッ素樹脂）製のスクリーン版（２００メツシユ）を用
いて印刷した後、硬化することによりシールド層を形成
した。

テフロンスクリーン版を用いたのは、スクリーン開口部
からのペーストの抜けを良くして、ピンホール等のない
比較的厚い塗膜を得やすくするためである。

なお、上記の実施例１，３の試験用回路層と実施例２の
試験用回路層および発熱回路層にはエポキシガラスクロ
ス基板を用いたが、木発明で用いらる基板はこれに限定
されるものではなく、例えばポリブタジェン基板、ポリ
イミド基板、テフロン基板、ビスマレイミドトリアジン
基板等のようにバーンイン試験に耐えつる耐熱性があれ
ば良いことは言うまでもない。また、前記金属板および
金属箔の′ｊｒＡ質もそれぞれアルミニウム、銅に限っ
たものではなく金属板は鉄等でも良いし、金属箔はニッ
ケル等でも良い。さらに、実施例３においてはシールド
層を形成するのに銅ペーストを用いているが、これも銅
ペーストに限らず、市販の銀ペーストやカーボンペース
ト等信の導電ベーストを用いても良い。

［実験］温度プロファイル測定 実施例１および実施例２において得られた電子部品テス
ト用積層板と比較例として前述した従来の発熱プリント
配線基板（ミクロ電子工業製Ｍ（：８７０３）について
、試験用回路層表面における温度プロファイルを日木電
気三宋味製７Ｖ１３　（熱電対ｃｃ）を用いて測定した
。各試験板は、第６図に示されるように試験用回路形成
面２０を上にして支持台９ａ、９ｂの間に載架し、室温
中熱風状態で測定を行った。測定箇所は、第５図に示さ
れるように発熱体形成部３０（木発明においては発熱回
路形成部、比較例ではカーボン・グラファイト発熱素子
形成部）の対角線上の両端部および中央部の３箇所であ
る。

７０Ｖ　八Ｇおよび５０Ｖ　Ａｉｌ、を発熱回路層およ
び発熱素子に印加し、３０秒毎に試験用回路層表面の温
度を測定した結果を第９図（実施例１）、第１０図（実
施例２）および第１１図（比較例）に示す。

また、それぞれの場合について印加から５分経過までの
温度上昇速度を比較した結果を第１表および第２表に、
平衡温度と各測定箇所間の温度差を比較した結果を第３
表に示す。

第１表　印加電圧７０Ｖ　ＡＣ単位（”Ｃ／５ｅｃ）第
２表　印加電圧５０Ｖ　ＡＣ単位（ｔ：　／ｓｅｃ）第
３表　印加電圧５ＱＶ　ＡＣ単位（’Ｃ）本発明実施例
の結果を示す第９図および第１０図と従来の発熱プリン
ト配線板の結果を示す第１１図を比較すれば、本発明に
かかる電子部品テスト用積層板の試験用回路層形成面の
温度の立上りが従来例に比べて非常に速く、かつ場所間
の温度のバラツキか少ないことが明白である。このこと
は、第１〜３表によっても裏付りられるが、温度上昇速
度は５０Ｖ　ＡＣおＪ：び７０Ｖ　ＡＣ印加とも本発明
にかかるものは比較例の２〜３倍以上となっており、測
定箇所間の温度差は１７２程度である。平衡温度も比較
例に７０Ｖ　ＡＣ印加した場合より、本発明にかかる電
子部品テスト用積層板に５０Ｖ　八Ｇで印加したほうが
高く、充分ＪＩＳ規格のバーンイン試験条件に対応でと
るものとなりている。

さらに、実施例１と実施例２を比較すると、第２および
３表に示されるように実施例１の方が温度上昇速度が速
く、即ち温度の立上りが速くなっている。これは発熱回
路層を金属板に予め熱伝導性を向上させた電気絶縁層を
介して貼設された金属箔をエツチングすることによって
形成したため、より熱伝達が速やかに行われたものと考
えられる。

なお、試験用回路層の温度の立上りを一層速め、かつ温
度分布をより均一にするには本発明にかかる電子部品テ
スト用積層板を断熱ケース等で囲ってバーンイン試験等
を行うと良い。

［発明の効果］ 本発明は、試験用回路層と発熱回路層の間に金属板を介
在させＣいるので、発熱回路層で発生したジュール熱が
極めて速やかに、かつ均一に試験用回路層に伝達され、
電子部品が搭載される試験用回路層の温度の立上りが非
常に速く、また場所間による温度のバラツキが極めて小
さいという優れた効果を有している。また、機械的強度
も金属板が介在していることによって、著しく向上して
いる。さらに、発熱回路層の外側にシールド層を設けて
、発熱回路層を金属板との間に挾む構成とすることによ
って、発熱回路層からのノイズに起因する電子部品の誤
動作を防止することができ、試験データの信頼性を向上
させることができる。

以上のような効果を有する本発明による電子部品テスト
用積層板は、ＩＣ等のバーンイン試験等の他、抵抗器や
コンデンサー等の温度特性を調へるような試験にも用い
ることができ、増々多様化し、かつ安定した高性能が要
求される電子部品の信頼性評価、品質管理を行うのに非
常に有益である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す断面図、第２図は実施
例を示す断面図、第３図（ａ）、（ｂ）は金属板とシー
ルド層の導通手段を説明する断面図、第４図は別の実施
例を示す断面図、第５および６図は温度プロファイル測
定試験を説明する説明図、第７図は従来品を示す断面図
、第８図は従来品の平面図、第９図、第１０図および第
１１図はそれぞれ、第２図及び第４図に示された実施例
と比較例の温度プロファイルの測定結果を示すグラフで
ある。 ［主要部の符号の説明］ １・・・・・・・・・・・・金属板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属板の一方の面に試験に供する電子部品を搭載
   する試験用回路層を、他方の面に該試験用回路層を所定
   の温度に保持するための発熱回路層を、それぞれ電気絶
   縁層を介して金属板と一体に形成したことを特徴とする
   電子部品テスト用積層板。
2. （２）前記発熱回路層からのノイズを遮蔽するシールド
   層を、電気絶縁層を介して前記発熱回路層の外側に設け
   、シールド層と前記金属板を導通させたことを特徴とす
   る前記請求項１記載の電子部品テスト用積層板。
3. （３）前記試験用回路層および発熱回路層の少なくとも
   一方が、前記金属板に電気絶縁層を介して予め貼設され
   た金属箔からエッチングにより形成された回路層で構成
   されていることを特徴とする前記請求項１又は２項記載
   の電子部品テスト用積層板。