JPH0389183A - 水蒸気圧力発生装置 - 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］ 本発明は電子機器、電子部品・材料の耐湿寿命試験に用
いる不飽和型高温高湿試験槽、またはプレッシャ・クツ
カー・テスト（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ＣｏｏｋｅｒＴｅｓ
ｔ）槽に関する。

［従来の技術］ 不飽和型高温高温試験またはプレッシャ・クツカー・テ
スト（以下ＰＣＴと略称する）は、ＬＳＩ。

抵抗器、コンデンサ等樹脂パッヶジーの電子部品、その
ための樹脂材、それら電子部品を搭載したプリント板、
モジュール、アッセンブリの耐湿寿命試験として多く用
いられる。

ＰＣＴは、例えば温度１２１℃、相対湿度８５％の温湿
度環境を容器内に作り、その容器内に置いた試料に、常
温常温よりもできるだけ高い圧力で水蒸気を圧入して試
料の劣化を加速する。その加速係数は、通常の高温高湿
試験、例えば８５℃、８５％ＲＨの環境に対して約６．
３５倍になった例がある。（ＩＣの例。「ブレシャー・
クツカー・テストに関する文献調査報告書ｊ　ｐ、７９
、昭和６２年７月社団法人関西電子工業振興センター信
頼性分科会発行　参照）　加速係数を６．３５とすれば
、８５℃、８５％ＲＨ（７）環境下テ１，０００時間要
した試験が１５８時間で済み、これら電子機器、電子部
品・材料の開発、改良のための期間、コストを大幅に縮
小できる。相対湿度１００％の飽和型ＰｃＴも多く用い
られているが、装置が簡単な代わりに試料が濡れるため
に、劣化モードが一般の高温高温試験の結果と異なるこ
と、試験中に試料に通電出来ないことのために、現在で
は不飽和ＰＣＴがより多く用いられる傾向にある。本発
明は不飽和ＰＣＴの装置に関する。

次に不飽和型ＰＣＴ装置の従来例を説明する。

第１図は一槽式と通称されている不飽和型ＰＣＴ装置の
例である。圧力容器上の底部に水３０を入れ、加熱ヒー
タ３２で所定温度に加熱すると、その温度に対応する飽
和水蒸気圧かえられ、すのこ２８の上の試料に飽和水蒸
気雰囲気を与えることができる。外壁加熱ヒータ２６は
、圧力容器上の内壁に結露して水滴が試料上に落下しな
いように壁面温度を容器内温度以上に加熱するのに用い
る。この場合、試料周辺（Ａ部）を覆う試料収納部２２
０を設け、その内部を収納部ヒータ２７で加熱し、水３
０の温度で調整の前記飽和水蒸気圧温度以上の温度にす
ることにより、Ａ部を不飽和水蒸気雰囲気とすることが
できる。

第２図は同じく一槽式の不飽和型ＰＣＴ装置で空調式と
呼ばれる方式の例である。試料周辺の雰囲気をファンに
より強制的に均一としている。圧力容器上の底部に水３
４を入れ、加湿ヒータ３８により所定温度に加熱して飽
和水蒸気雰囲気をつくることができる。この場合、試料
周辺（Ｂ部）を覆う内槽４２を設け、加熱ヒータ４ｏで
加熱した前記飽和水蒸気をファン４６で吹き込み、Ｂ部
を不飽和水蒸気雰囲気とする。ファン４６は圧力容器３
００の外部に配設のモータ４４により磁気カップリング
で駆動される。Ｂ部を通過した水蒸気流は、内槽４２と
圧力容器上の内壁との間を還流し、再び加湿・加熱され
てＢ部に供給される。外壁加熱ヒータ３６は第１図の例
と同様に結露防止用として用いられる。

第３図は二槽式と通称される不飽和型ＰＣＴ装置の例で
ある。恒温槽伍の中に圧力容器■を収納し、槽外に蒸気
発生槽用を設けである。蒸気発生槽世中の水４８は、加
湿ヒータ５ｏにより、飽和水蒸気として圧力容器川内Ｃ
部に供給される。この飽和水蒸気を恒温槽伍の加熱ヒー
タ５４と補助ヒータＵとにより、圧力容器用の外部より
加熱し０部を不飽和水蒸気雰囲気とすることができる。

試料は、０部に圧力容器４４０の内壁から距離をおいて
配設のすのこ６０上におく。モータ５６とファン５８は
、恒温槽４００の内部温度分布の均一化に用いる。

以上の従来例の特徴をまとめると、第２図の空調式は第
１図の例と比較して、内槽の試料収納部の容積を大きく
でき、温湿度分布の均一化が容易である。第３図の二槽
式は第１図の例と比較して、温度と湿度を個々に容易に
調節することができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のように、ＰＣＴは高温高温試験時間を大幅に短縮
でき、電子部品の封止樹脂の耐湿性向上、ＬＳＩ内部配
線のマイグレーション対策、半田付けの劣化対策等に効
果を発揮した。（前記参考文献参照）しかし反面、不飽
和型ＰＣＴ装置は、その有効性が知られているほどには
普及していない。その原因として、■試験結果の再現性
が他の高温高湿試験（例えば８５℃、８５％ＲＨ試験）
と比較して良くない。■装置が恒温恒温槽と比較すると
割高である、等が上げられる。

第■項の再現性の問題は、試験の立上り、中断、終了時
に試料が置かれる過渡的温湿度条件を一定にできにくい
ことと、加湿水の純度維持と汚染防止に関係する。過渡
的温湿度条件を一定にすることは、不飽和型ＰＣＴ装置
外で試料の外観検査や精密特性測定を行なう際、雰囲気
条件とそれに曝露される時間を一定にしにくいことに大
きく制限を受ける。すなわち、ＰＣＴ型装置以外の要因
が大きい。一方、加湿水の純度維持と汚染防止は高温高
湿試験共通の問題であるが、ＰＣＴは特に過酷な高温高
温条件を設定するので、槽壁と槽内部材より不純物イオ
ンを析出し易い。しがもその不純物イオンが試料の劣化
に大きく関係するにも拘らず、第１図、第２図、第３図
の例のように槽が二重であって洗浄しにくい構造となっ
ていることに原因がある。

第■項の装置が高価である原因として、同じく槽が二重
であること、ヒータを３か所以上に配置していることが
上げられる。

本発明はこのような不飽和型ＰＣＴ装置に関する従来技
術の欠点を解消し、試験槽内が容易に洗浄でき、かつ廉
価な水蒸気圧力発生装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明による水蒸気圧力発生装置は、水蒸気を発生させ
る手段として、局部的に加熱した容器の壁の一部、また
は容器内に配設した加熱板上に水滴を滴下させ、その滴
下量を加減することにより容器内の水蒸気圧力を調節す
ることを特徴とする。

［作　用］ 本発明によれば、不飽和水蒸気発生を容器の壁面、また
は容器内に配設の加熱板上で行なうので、二重槽構造を
廃することができ、また水蒸気圧力を間欠滴下水量で調
節するので構造を簡単にでき、洗浄が容易で廉価な水蒸
気圧力発生装置を提供することができる。

［実施例］ 次に添付図面を参照して本発明による水蒸気圧力発生装
置の実施例を詳細に説明する。

第４図は本発明の水蒸気圧力発生装置の一実施例を示す
原理図である。試験槽上の中間空間に貯水槽ＩＯを支持
具（図示せず）で固定し、水１８を入れる。この水１８
は、貯水槽ＩＯに設けた弁１２と連結の弁支持棒１４を
一定時間持ち上げることにより、貯水槽ｌＯの底部の滴
下穴１６を通って試験槽１００底部Ｈ点に落下する。底
部Ｈはヒータ２４であらかじめ加熱されており、滴下し
た水は直ちに気化がはじまって、圧力センサ２０で検知
される試験槽層内圧力は上昇する。この圧力センサ２０
の出力が圧力調節計（図示せず）の設定値に達しないと
、再び弁支持棒１４を持ち上げて弁１２を開き、滴下穴
１６より底部Ｈに水滴を滴下させる。同様にして、圧力
センサ２０の出力が圧力調節計の設定値に達するまで水
滴滴下と気化を繰り返す。ここで、ヒータ２４はヒータ
２２と共に試験槽１００の内部温度調節にも用いられ、
主として微細温度調節用として、通常ＰＩＤの動作によ
る０Ｎ−ＯＦＦ通電が行なわれている。従ってヒータ２
４には、試験槽ｉｏｏの内部の温度調節動作に影響を与
えない程度の発熱通電を、常時続けるか水滴滴下時のみ
行なうようプログラムする。

第５図は水滴滴下時のみヒータ２４をＯＮとした時のシ
ーケンスである。試験槽■の内部圧力が設定値ｐ１から
下限制御値ｐ２に下がった時点ｔｏでヒータ２４はＯＮ
となり、試験槽１００の底部Ｈが充分加熱される時間ｔ
２後に弁１２がｔ３の時間開き、ｔ４の時間開じる。こ
のデユティサイクルによる弁の開閉が何回か続き、内部
圧力が設定値ｐ１に達した時点ｔ、、でヒータ２４はＯ
ＦＦとなる。弁１２の開閉動作はｔ、、よりｔゎ早い時
点で終了する。ここで、弁１２の開閉時間ｊｓ、ｊ、＜
および−回ごとの滴下量は試験槽上の大きさ、槽内温度
、底部Ｈの温度、貯水槽ＩＯから直接蒸発する水１８の
量等、温・湿度調節系全体を勘案して事前に設定する。

更に、第６図により槽内圧力調節機構を中心として、実
施例を詳細に説明する。第６図の各部記号は、同一動作
目的の部品、部分について第４図の各部記号と同一にし
である。圧力センサ２０により検出した槽内圧力は圧力
電気信号レベルｐｏとして圧力比較器７２に入る。圧力
比較器７２は設定値ｐ＋と比較する工回路と、下限制御
値ｐ２と比較する■回路とからなる。先ずｐ０≦ｐ２で
あると、■回路からＯＮ信号がヒータ制御回路８０に送
られ、ヒータ２４が通電する。同時に■回路からのＯＮ
信号が遅延回路７４に入り、ヒータ２４が充分加熱され
た時間後、更にこの遅延回路７４からＯＮ信号が電磁石
駆動回路７６に送る。電磁石駆動回路７６がＯＮすると
、電流パルス列が電磁石６２に印加される。

電磁石６２は試験槽±の外部に突出部を形成する試験槽
突出部上の先端外壁に装着されており、磁力線がステン
レスの外壁を貫通して試験槽突出部上の内部に及ぶ。試
験槽突出部■の内部には、電磁石６２と対応する内壁面
ｅよりやや離れて自由にほぼ一軸方向に可動状態に内挿
された磁性感応体の弁駆動棒６４があり、磁力線により
ｄの方向に引きつけられる。弁駆動棒６４のｄ方向と反
対の一端は試験槽↓本体中に突出しており、その先端は
弁駆動板６８を介して、先端に弁１２をもつ弁支持棒１
４と連結している。弁駆動板６８は貯水槽ｌＯとも弁駆
動板支持部６６を介して連結している。弁駆動板６８は
、弁駆動棒６４との連結部Ｃ点、弁支持棒１４との連結
部ａ点、弁駆動板支持部６６との連結部す点の３点で、
本紙面と同一面で回転可能である。したがって、電磁石
６２により弁駆動棒６４がｄ方向ｅ点に引き付けられる
と、弁駆動板６８は点すを軸としてｆ方向に回転し、弁
支持棒１４と弁１２はｇ方向に持ち上げられ、滴下穴１
６より水１８がヒータ２４と対応する試験槽■内部底面
Ｈ点に滴下し蒸発する。電磁石駆動回路７６から電磁石
６２に送出する電流は、第５図で説明したように短時間
の０Ｎ−ＯＦＦを繰り返すが、ＯＦＦ時、弁駆動棒６４
はｅ点での吸着が解放されるので、弁１２と弁支持棒１
４は自重で落下し、滴下穴１６が弁１２で閉塞して滴下
が中断する。

滴下と蒸発が断続的に繰り返されて、試験槽１００内の
圧力が上昇し、圧力センサ２０からの圧力電気信号レベ
ルｐｏがｐ。≧ｐ＋（ｐ＋＝設定値）となると、圧力比
較器７２の工回路からＯＦＦ信号が電磁石駆動回路７６
に直接送られ、電流パルス列の送出を終了する。一方、
工回路からＯＦＦ信号は遅延回路７８に送られ、試験槽
迩底部Ｈの水滴が充分蒸発する時間後、さらに遅延回路
７８かものＯＦＦ信号がヒータ制御回路８０に送られ、
ヒータ２４の通電を終了させる。

試料は金網８２上におくが、試験槽１００内の温度分布
を厳密に問題とする場合には、温度センサ７０のリード
を延長して容易に試料近傍におくことができる。圧力セ
ンサ２０による検出圧力は試験槽１００内同−であるの
で、試料の置かれているＤ部雰囲気の温・湿度条件を正
確に設定・測定することができる。

貯水槽ｌＯは、上部を一部または全部開放することによ
り、水１８の自然蒸発を促進し、試験槽１００内の水蒸
気圧の一部を構成・バイアスし、残る水蒸気圧をＨ部で
の水滴蒸発で微細に調整することができる。

また試験槽■は、内部水蒸気圧を維持するための水１８
の量が充分で、滴下・蒸発速度も充分であるならば、完
全な密閉構造である必要はなく、若干の水蒸気の漏れは
許容できる。

試験槽１００内壁および、その内部に装着されている圧
力センサ２０の接圧部、金網８２、温度センサ７０の保
護管、弁駆動棒６４、弁駆動板６８、弁支持棒１４、弁
１２、貯水槽ｌＯ１弁駆動板支持部６６、は全てステン
レスで構成できるので、腐食に強い上、不純物の水蒸気
または加湿水への析出を抑制できる。さらに、試験槽１
００内部の構造が簡単であるので、洗浄が容易であり、
試料に付着していた汚染物質が槽内に残留するのを防止
できる。

第７図は本発明の他の実施例である。第６図と同一機能
部分の図示は省略しである。また共通部分の記号は第６
図と同一としである。第６図の実施例では、水の滴下調
整に外部電磁石による弁の遠隔操作を応用しているが、
第７図の実施例では、気体、液体の圧力伝送による弁の
開閉を行なう。　弁支持棒１４の上部に耐食性ベローズ
８６が搭載されており、その上端がベローズ固定具８８
で貯水槽ｌＯに固定されている。ベローズ８６内には気
体または液体が封入されており、バイブ９０でその圧力
が試験槽上の外部に導出されている。今、電磁石駆動回
路７６から電流パルスが電流パルス・圧力変換器９２に
送られると、ベローズ８６とバイブ９゜の内部圧力がｐ
３からｐ４となる。電流パルスの印加されない状態にな
るとｐｓに復帰する。ｐ３は弁１２が滴下穴１６を閉め
るのに充分なベローズ８６の伸長した状態を作る圧力で
あり、ｐ４は同じく滴下穴１６を開けるのに充分なベロ
ーズ８６の収縮状態を作る圧力である。したつがって、
電流パルスが電流パルス・圧力変換器９２に印加される
と、滴下穴１２が開いて水１８の滴下が始まり、印加が
中断すると水１８の滴下も中断する。

第４図、第６図の実施例では、試験槽±の内壁の一部の
加熱部に水滴を滴下したが、同様の効果をつるための実
施例を第８図と第９図に示す。

共に各部の番号は同一機能を持つ第４図および第６図の
各部の番号と同一にしである。第８図は水滴を加熱板上
に滴下する実施例である。加熱板９４は試験槽上の内壁
に一部または全部が接し、ヒータ２４で加熱される。第
９図はさらに、この加熱板９４内にヒータ２４とヒータ
２２、またはヒータ２４だけを埋め込んだ実施例である
。第８図と第９図の動作は、既に説明の第４図および第
６図の動作と同じである。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、本発明によれば、試験槽内
の洗浄が容易な、構造が簡単で、廉価な水蒸気圧力発生
装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術を説明する図、 第２図も従来技術の他の例を説明する図、第３図も従来
技術のさらに他の例を説明する図、 第４図は本発明の実施例の基本概念を説明する図、 第５図は第４図の動作シーケンスを説明する図、 第６図は本発明の実施例の機構部と、圧力・電気信号の
処理の詳細を説明する図、 第７図は本発明の水滴滴下機構に関する他の実施例を説
明する図、 第８図、第９図は本発明の水滴加熱蒸発部に関する他の
実施例を説明する図である。 部　の・　の１〕 ＩＯ・　・・・貯水槽 １２・・・・・弁 １４・・・・・弁支持部 １６・・・・・滴下穴 ２０・　・・・圧力センサ ２２．２４・・・ヒータ ６２・・・・・電磁石 ６４・・・・・弁駆動棒 ６８・・・・・弁駆動板 ７０・・・・・温度センサ ７２・・・・・圧力比較器 ７４．７８・・・遅延回路 ７６・・・・・電磁石駆動回路 ８０・ ８６・ ９０・ ９２・ ９４・ ００ ２０ ００ ２０ ００ ００ ２０ ４０ ・ヒータ制御回路 ・ベローズ ・パイプ ・電流パルス・圧力変換器 ・加熱板 ・試験槽 ・試験槽突出部 ・圧力容器 ・試料収納部 ・圧力容器 ・恒温槽 ・蒸気発生槽 ・圧力容器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水蒸気圧力発生装置において、局部的に加熱した容器の
   内壁の一部、または容器内に設置した加熱板上に水滴を
   間欠的に滴下させ、かつ該水滴の滴下量を加減すること
   により前記容器内水蒸気圧力の調節をすることを特徴と
   する水蒸気圧力発生装置。