JPS63503479A - 熱ストレス試験装置 - 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】 本発明は環境チャンバに関し、さらに特定すれば、本発明は電子回路およびアセ ンブリの熱ストレス試験装置に関する。

２、　従来技術の説明 従来の環境チャンバの設計においては、このチャンバの使用条件に対応し仕様が 確立されており、年間にわたる激しい変化は設定されていない。しかし、最近で は、この目的に関して大きな改造がなされている。たとえば、これら回路または 回路アセンブリに与える環境の変化は、航空宇宙、近宇宙、外宇宙等での仕様に 対応して複雑さが増大しており、この回路が耐えなければならない環境変化や信 頼性も各種のものが新たに設定される。この環境チャンバは、試験すべき回路が 耐えなければならない局限状態に対応した環境ストレスを地表上で再現する必要 がある。この環境チャンバに要求される仕様はますます多くなってきており、よ り速い温度変化、ストレス試験のための新たな形状のチャンバ、およびこのチャ ンバをマイクロプロセッサによってプログラムされた自動制御すること等が要求 されている。

さらに、この環境チャンバには容易に保守および修理できることが要求されてい る。多くの電子工業の分野では、プリント基板、回路アセンブリおよび最終製品 について１００％の温度変化の試験が必要とされている。したがって、この環境 試験装置が故障した場合には、重大な生産の障害が発生することになる。この環 境試験装置の故障はただちに製品の製造に影響する。

さらに、この環境試験装置の精度と信頼性は、直接試験の保証の確実性に影響す る。すなわち、ある回路アセンブリが所定の熱ストレスのもとて所定の温度範囲 で作動することを保証されなければならない場合、試験方法はこの回路アセンブ リを所定の温度と変化で確実かつ正確に試験をおこなわなければならない。従来 の環境チャンバは、このチャンバ内の雰囲気が所定の範囲で所定の割合いで変化 するように制御されていたが、被試験物すなわち回路アセンブリに実際に仕様ど うりの変化が正確に与えられていたかは確認できなかった。

試験手順の調査およびその特別な環境試験装置については下記の文献に記載され ている。

“Ｚｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｊｃｒｒｅｎｌｎｇ　Ｃｈａｍｂｅｒｓ−Ｆａ ｓｔｅｒ　Ｃｙｃｌ　ｉｎｇ鳥ａｒｉｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌｓ　Ｔｙｐｉｆ’ｙ 　ｔＪｅｗ　Ｃａｍｂｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎｓ”　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　Ｅｎｇ ｉｎｅｅｒｉｎｇ、／ｌａｙ　１９８５　。

したがって、上記従来の不具合を解消する装置および方法が要望されている。さ らに特定すれば、新たな形態に容易かつ迅速に対応でき、迅速かつ容易に修理で き停止期間を最少にでき、プログラム制御でき、さらに所定範囲および割合いで 被試験物に正確かつ確実に環境変化を与えることができる温度制御装置が要望さ れている。

本発明の概要 本発明は被試験物に熱ストレス試験をおこなうモジュラ−形の装置であり、この 装置は加熱および冷却をなす第１のユニットと、ガスを送る第２のユニットと、 入口および出口プレナムを備えた第３のユニットと、上記第１および第２のユニ ットを第３のユニットに接続して作動可能な状態にする迅速着脱機構とを備えた ものである。上記の迅速着脱機構によって、この第１および第２のユニットを第 ３のユニットに迅速かつ簡単に着脱することができる。したがって、この装置を 別の形態にすることができ、また迅速に保守、修理することができる。

この迅速着脱機構は、２個の対向端部を有する複数の迅速着脱結合器から構成さ れている。この結合器の一端は第３のユニットに接続され、また他端は第１また は第２のユニットに選択的に接続される。

この第３のユニットは別々の入口および出口プレナムを有している。この入口お よび出口プレナムは互いに連通している。加熱／冷却をなす第１のユニットはこ の入口プレナムに接続される。また、ガスを送る第２のユニットは出口プレナム に接続される。

上記加熱／冷却をなす第１のユニットは、ヒータユニットおよび低温ガス供給ユ ニットを備えている。この低温ガス供給ユニットは、低温のガスを選択的に供給 する。また、上記ヒータユニットは分離された入口プレナム内に配置されている 。上記低温ガス供給ユニットは、上記の出口ブレナムに低温のガスを供給する。

この分離された入口および出口ブレナムはそれぞれ中央の空洞を有するらせん形 の空間である。これら分離された入口および出口プレナムの中央の空洞は互いに 連通している。

これら各らせん形の入口および出口ブレナムはそれぞれ入口および出口ポートを 有している。これらのポートは互いに平行な関係に配置されている。また、これ らブレナムは互いに対称に配置されている。

第２の実施例では、分離されたらせん形の入口ブレナムおよびらせん形の出口ブ レナムはそれぞれ入口および出口ポートを有し、これら入口および出口ポートは 互いに対角状に非対称に配置されている。また、分離された入口および出口ブレ ナムは、互いに非対称に配置されている。

これら入口および出口プレナムは互いに分離されており、これら入口および出口 ブレナムの間には絶縁隔壁が配置されている。

また、本発明のものには、加熱および冷却をなす複数の第１のユニットが備えら れ、またこれら複数の第１のユニットの出口および入口のガス流・を連通ずる分 岐プレナムが設けられ、またあらかじめ設定されたダクトの端末を構成する端末 ユニットが設けられている。この端末ユニットは上記の分岐プレナムに接続され ている。また、この分岐ブレナムは上記複数の第１のユニットに接続されている 。そして、これら端末ユニット、分岐ブレナム、および複数の第１のユニットは 迅速着脱機構によって接続されている。この迅速着脱機構は、上記の複数の第１ のユニット、分岐ブレナム、および端末ユニットを迅速かつ容易に着脱するもの である。

この迅速着脱機構は、複数の迅速着脱接続器から構成されている。

上記の端末ユニットは、１または複数の端末アセンブリを選択的に備えている。

これら各端末アセンブリは、それぞれ別の入口および出口ガス流分配特性を備え ている。

また、上記の加熱／冷却ユニットは、被試験物の温度仕様に対応して制御される 。また、上記の加熱／冷却をなす第１のユニットは、被試験物の温度仕様に対応 して、比例、積分、または関数的に制御される。

また、本発明は被試験物の熱ストレス試験の方法に関し、この方法は第１のブレ ナムに選択的に熱を供給する工程と、第１のブレナムから第２のブレナムにガス を流通させる工程と、この第２のブレナムから試験する部分にガスを流す工程と 、第２のブレナムのガスを選択的に冷却する工程とを備えたものである。このブ レナムを選択的に加熱する工程および第２のブレナムを選択的に冷却する工程は 、被試験物の温度に対応して選択的に実施される。したがって、この被試験物の 熱試験は確実かつ正確に制御される。

また、この方法は、第１のブレナムおよび第２のブレナムに加熱／冷却ユニット を迅速着脱接続器を使用して迅速に着脱し、第１のブレナムを加熱し、また第２ のブレナムを冷却する工程を備えている。

さらに本発明は、被試験物を熱ストレス試験する装置の改良に関する。この装置 は、加熱源、冷却源、フロア、加熱および冷却ガスの入口および出口を構成する ブレナムアセンブリ等の要素から構成されている。このガスは加熱源および冷却 源によって加熱および冷却され、プロアによってプレナムアセンブリに送られま た排出される。この装置の特徴は、複数のモジュールユニットから構成されてい ることにある。これらユニットには少なくとも１個の要素が備えられている。

これらのモジュールユニットは迅速着脱接続器によって結合される。

さらにこの装置の特徴は、熱ストレス試験をおこなう複数の装置を備え、また分 岐ブレナムアセンブリを備え、複数の装置に選択的にガスを供給しまた排出でき ることである。また、この分岐ブレナムアセンブリと複数の装置とは複数の迅速 着脱接続器によって結合されている。

本発明は以下の図面を参照した説明によって明白になる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明の熱ストレス試験装置を備えたキャビネットのアセンブリの前 面の斜視図である。

第２図は、第１図のキャビネットの側方からの斜視図で、このキャビネットの内 部の熱モジュールを示すため側パネルを開いた状態である。

第３図は、第２図に示す１個の熱モジュールを拡大して示す斜視図である。

第４図は、第３図の熱モジュールのモーターサブモジュールを外した状態の斜視 図である。

第５図は、第４図と反対側のヒーターサブモジュールを外した状態の斜視図であ る。

第６図は、第３図ないし第５図に示すモジュールに組込まれているプレナムアセ ンブリを取外した状態の斜視図である。

第７図は、第２の実施例におけるモジュールの中央エレメントおよびその逆ガス プレナムを示す斜視図である。

第８図は、第７図のモジュールの一対のものを示し、また付属部品の結合も示す 分解斜視図である。

第９図は、異なる作動状態における時間に対する温度変化の特性を示す線図で、 本発明のものと従来のものとを比較して示しである。

本発明および各種の実施例は以下の説明によって理解されるであろう。

実施例の詳細な説明 半導体装置の熱サイクル試験は、環境試験として広くおこなわれており、この試 験によって平均して不良製品の約７７％が検出され、またこれに対して振動試験 によって平均して約２３％の不良製品が検出される。この熱サイクルによる不良 製品の検出は、熱ストレス試験と称されており、この試験は被試験物に１分間に つき最大２２°Ｃの温度変化を与えて試験をおこなう。典型的な従来の例では、 ガスの流速を１秒あたり２５〜３０フイートにしなければこのような速い温度変 化を達成できなかった。したがって、従来のものは、被試験物に対するガスの流 速をこのように大きくできず、十分な熱ストレス試験をおこなうことができなか った。さらに、従来のものは、チャンバの寸法形状が、このチャンバ内に収容さ れる被試験物の各種の形状寸法に対応できなかった。

以下、被試験物に与える温度サイクルがマイクロプロセッサによってプログラム され、この温度変化を被試験物に確実かつ正確に与えることができる方法および 装置を説明する。

このものは、被試験物の仕様の誤差範囲内で、所定の温度変化を所定の時間周期 で所定の変化割合いで正確かつ確実に与えることができる。

この熱ストレス試験をおこなう環境チャンバは、複数のモジュールコンポーネン トから構成されており、これらは迅速に着脱でき、保守および修理が容易である 。特に、加熱／冷却ユニットは複数の迅速着脱接続器によってブレナムモジュー ルに結合されている。このプレナムモジュールは、複数の迅速着脱接続器によっ てプロアモジュールに接続されている。

このプレナムモジュールは加熱ブレナムを備えており、これはプロアブレナムに 連通している。そして、この加熱ブレナムに加熱／冷却モジュールからガスが供 給され、このガスはこの加熱ブレナム内の加熱コイルを通過する。このガスは上 記プロアブレナムに連通している。また、上記加熱／冷却モジュールからは冷却 窒素ガスが選択的にこのプロアブレナムに送られる。このプロアプレナムに選択 的に供給された加熱または冷却ガスは、このプロアブレナム内のプロアによって 排出される。この選択的に供給される加熱および冷却ガスは、被試験物の仕様に 対応して比例的、積分的および関数的に制御され、このプロアプレナムからのガ スには対応しない。

このユニットは、乾燥した窒素ガスを１秒あたり３０フイートの流速で被試験物 に供給する。この被試験物には検出器が取付けられ、フィードバック信号を発生 する。この加熱または冷却用の窒素ガスは、プログラムされた変化曲線にしたが って供給源から被試験物に供給される。この図示する実施例の供給ユニットは、 ６，０００ワツトの電気加熱能力を有し、また−３２０’　Ｆの液体窒素によっ て９，０００ワツトの冷却能力を有している。この結果、小形の熱ストレス試験 装置では、大きな険化割合いで上限から下限まで温度を変化させることができ、 また実験または生産試験ラインでの使用において休止時間が実質的に零である。

第１図にはこの可変温度プロセス装置の斜視図を示し、この装置全体を符号１０ で示し、またこれに設けられているキャビネットを１２で示し、被試験物が収容 される暴露チャンバ１４に温度制御された乾燥窒素ガスを供給するように構成さ れている。また、この装置１０のキャビネット１２の上部には電気制御ユニット １６が設けられている。また、熱源ユニット（第１図には図示せず）がこのキャ ビネット１２の中央部に設けられ、また通常の電源ユニット（図示せず）がこの キャビネット１２の下部に設けられている。そして、供給ホース１８を介して制 御された窒素ガスが被試験物に供給される。この環境チャンバ１４内に収容され た被試験物は上記の制御ユニット１６にサーモカップルまたは温度検出器を介し て接続されている。このサーモカップル（図示せず）はこの環境チャンバ１４内 に設けられ、電線２０を介して制御ユニット１６に接続されている。この環境チ ャンバ１４内に収容された被試験物は通常の試験装置２２によって監視されるが 、こめ試験装置は本発明の装置１０の一部ではない。

第２図には、キャビネット１２の側部を開いた状態の装置１０の斜視図を示す。

このキャビネット１２は、第１図に示す他の要素から分離されており、またホー ス１８も取外された状態である。この制御ユニット１６は、キャビネット１２の 上部に配置され、その下方には熱源ユニット２４が設けられている。低温の乾燥 窒素は断熱性の供給管２６を介してこの熱源ユニット２４に供給される。この第 ２図に示すように、この熱源ユニット２４の側部にはモータサブユニット２８が 設けられている。このキャビネット１２の下部には通常の電源装置３０が設けら れ、上記熱源ユニット２４および制御ユニット１６に電力を供給するように構成 されている。このキャビネット１２には図からも明らかなように、余裕の空間が あり、上記熱源ユニット２４のようなユニットを収容できるように構成されてい る。

上記の熱源ユニット２４を第３図に詳細に示す。この第３図はこの熱源ユニット ２４を拡大して示す斜視図である。この熱源ユニット２４は、加熱／冷却サブモ ジュール３２、中央プレナムサブモジュール３４およびモータサブモジュール２ ８とから構成されている。第３図に示すように、これらサブモジュール２８．３ ２．３４は迅速着脱接続う・ソチ３６によって互いに接続されている。この第３ 図には、モータサブモジュール２８をプレナムサブモジュール３４に接続する２ 個のラッチ３６が示されている。この熱源ユニット２４の反対側の面には、この モータサブモジュール２８とプレナムサブモジュール３４とを接続する別の２個 のラッチ３６が設けられている。同様に、加熱／冷却サブモジュール３２とプレ ナムサブモジュール３４とは第３図に２個だけ示す迅速着脱ラッチ３６によって 接続されている。

また、第４図には、ラッチ３６を解放してプレナムサブモジュール３４からモー タサブモジュール２８を外した状態を示す。この第４図の斜視図に示されている ように、このモータサブモジュール２８は平滑な内側板３８を備えている。この 内側板３８の中央部にはモータが取付けられ、このモータの取付けられたかご形 インペラ４０が第３図に示されており、またこのモータのハウジング４２は第３ 図に示されている。

このインペラ４０はプロアプレナムの開口４６内に挿入されている。このプロア プレナム４６の出口４８は第３図および第４図のプレナムサブモジュール３４の 右上部に示されており、この部分は第６図を参照して詳細に説明する。同様に、 このプレナムサブモジュール３４内にはヒータプレナム５０（第３図および第４ 図には図示せず）が形成され、その入口ポート５４は第３図および第４図に示す プレナムサブモジュール３４の左上部に示されている。このモータサブモジュー ル２８はプレナムサブモジュール３４に気密をもって接続され、この気密はプレ ナムサブモジュール３４の嵌合縁部に設けられた板３８と周ガスケット５６との 間の気密性によって維持されている。この板３８とガスケット５６との間の気密 は、ラッチ３６によってこれらを圧縮することによって得られる。

第５図には、プレナムサブモジュール３４および加熱／冷却サブモジュール３２ を斜視図で示しており、この図では加熱／冷却サブモジュール３２をプレナムサ ブモジュール３４から外した状態を示しである。この図示する実施例では、この ヒータブレナム５２の板６０から６個のヒータコイル５８が突設されており、こ の詳細は第６図に示し、またこの第５図には外側壁６２が示されている。これら 各ヒータコイル５８は、上記ヒータブレナム５２の外側壁６２に形成された円形 の開口６４を貫通して延長されている。加熱／冷却サブモジュール３２は、その 後キャビネット６６内に通常の電気装置を収容しており、これ、によってヒータ コイル５８に供給する電力を制御するように構成されている。そして、前述した ように、ラッチ３６によってこの板６０が周ガスケット６８に押圧されることに より、この加熱／゛冷却サブモジュール３２の板６０とプレナムサブモジュール ３４との間のシールがなされる。

また、この板６０の中央部を貫通して窒素供給管７０が突出しており、その長さ は上記のヒータコイル５８の長さと略等しくなっている。この窒素供給管７０は このヒータブレナム５２の外側壁６２の開ロア２を貫通する。この間ロア２はヒ ータブレナム５２の中央に形成され、第６図に関連して説明するように、窒素供 給管はブレナムサブモジュール３４のちょうど中心に配置されるように構成され ている。そして、この窒素供給管７０を介して乾燥した液体窒素が供給され、こ の液体窒素はこの加熱／冷却サブモジュール３２のキャビネット６６を介して設 けられた通常の断熱配管およびカップリングを介して供給される。このキャビネ ット６６の外部には、通常の低温カップリング（図示せず）が設けられ、これを 介して通常の液体窒素加圧デユワ−タンク等がこの加熱／冷却サブモジュール３ ２に接続される。また、このサブモジュール３２内には低温バルブが設けられ、 このバルブは上記窒素供給管７０と液体窒素供給タンクとの間に介在し、この窒 素供給管からの窒素の供給を容易にする。したがって、この窒素供給管７０から 供給される窒素の量や供給時間を制御できるように構成されている。この液体窒 素はその一部がこの窒素供給管７０内で気化し、またある場合は蒸発してこの管 ７０からガス状になって供給される。これは窒素制御バルブの開閉度合いが、こ のバルブの通常のサイクルより実質的に大きいか否かによって決定される。

この液体窒素の供給配管（４５ｐｓｉ）を開閉するソレノイドバルブを介して約 ０．０１５インチの直径の１個の小さな孔が形成されている。この小さな孔を介 して、この装置がｒｏｎＪの状態の場合にガス状の窒素がプロアブレナムに供給 される。これによって、この装置内が正圧の乾燥窒素で満たされ、外部からこの 窒素ガス循環系統内に湿分が侵入するのを防止する。

上記の第３ないし第５図から明らかなように、この熱源ユニット２４の各要素は 迅速に着脱することができ、保守等を容易かつ迅速におこなうことができる。各 サブモジュール３２．２８は、このプレナムサブモジュール３４に対して数秒で 着脱することができる。また、上記のヒータエレメント５８はそのソケットから 螺合をはずして簡単に交換することができる。同様に、インペラ４０またはモー タ４２も、標準の予備のサブモジュール２８と交換することによって数秒で交換 できる。

また、第６図にはヒータブレナム５２およびプロアプレナム５０をブレナムモジ ュール３４から外した状態を斜視図で示す。これらブレナム５０および５２は、 第３図ないし第５図に示した状態から９０°回動させた状態を示してあり、よっ てこの第６図では入口ポート５４および出口ポート４８はともに前方を向いてい る。これら各プレナム５０および５２は螺旋状をなし、中央の円筒状空洞部４４ を有し、ポート５４または４８に向けて第６図の右方から見て反時計方向の螺旋 状に形成されている。このプロアブレナム５０の中央空洞部４４は開口を有し、 上記のインペラ４０がこの空洞部４４内に収容されるように構成されている。ま た、プレナム５２の中央空洞部４４は外側壁６２を介して開ロア２が形成され、 これを介して窒素供給管７０が挿入される。しかし、これらヒータプレナム５２ およびプロアプレナム５０の空洞部４４は、このプレナムモジュール３４中央部 にある第６図で破線で示す短い延長円筒状部７４によって直接連通されている。

また、この延長部７４によって形成された間隙部７６によって、上記のプレナム ５０および５２は互いに絶縁されて分離されている。このプレナム５０および５ ２を分離する間隙部７６には、−１００’Ｃから５００°Ｃまでの範囲で機能す る通常の断熱材（図示せず）が充填されている。

これら螺旋状のブレナム５０および５２の形状は、第４図に破線で示されており 、また第６図にも一部が示されている。

上記第３ないし第５図に示す各サブモジュールは、第６図に示すブレナム５０お よび５２内に接触しており、加熱および冷却をなすように構成されている。上記 のインペラ４０はブレナム５０の空洞部４４からガスを吸引し、これを螺旋形の ブレナム５０から出口ポート４８に送る。このガスはプロアプレナム５０の空洞 部４４に延長部７４を介して送られる。

この円筒状の延長部７４はヒータプレナム５２の空洞部４４に連通している。ま た前記の窒素供給管７０先端部はこの円筒状の延長部７４開ロ部近傍に開口して おり、乾燥窒素ガスはこのプロアブレナム５０の空洞部４４に充填され、流れる 。

よって、このインペラ４０はプレナム５２からガスを送るポンプとしてだけでは なく、空洞部からの窒素ガスの排出もおこなう。また、実際には、ある流口では この窒素ガスが膨張することによってこのインペラ４０を駆動する作用をなし、 抵抗にはならない。この空洞部４４内での窒素ガスの膨張は、余剰の圧力放出手 段が必要な程大きい。ある実施例では、ブレナム５０の外側壁４６を貫通するブ リード孔を形成するか、または出口ダクトまたは孔等の出口流路を形成する。

そして、上記のヒータコイル５８が作動し、窒素ガスの供給が停止されている場 合には、インペラ４０がブレナム５０の空洞４４内にある程度の圧を発生させ、 これによって延長部７４を介してヒータブレナム５２の空洞部４４からガスを吸 引する。したがって、ガスは入口ポート５４のヒータコイル５８を横断して螺旋 形のブレナムを介してこのヒータブレナム５２の空洞部４４に流れる。各ヒータ コイル５８は１．０００ワット以上を出力する。全体では、これらヒータコイル ５８は６．０００ワット以上を出力し、サブモジュール３４内を循環するガスを 加熱する。この場合、ブレナム５０および５２の間の隔離部７６は、この熱作動 が加熱から冷却に切替えられた場合の応答性を速くする。これらプレナム５０お よび５２は金属材料で形成されており、ある程度の熱容量を有し、この装置１０ 全体の熱慣性を与える。加熱ガスが所定の時間このプレナム５２に流された後、 冷却ガスの供給に切替える場合には、ヒータの作動を停止し、管７０を介して液 体窒素を供給する。この窒素ガス（−３２０°Ｆ）は、最初にはシロアブレナム ５０に供給され、ヒータプレナム５２には供給されない。したがって、この場合 の熱慣性はプレナム５０で与えられものだけであり、迅速に冷却作動に切替えら れる。すなわち、供給された窒素は被試験物に供給される前にこのプレナム５０ の残留した熱だけで加熱されることになる。この被試験物を通過して暖められた 窒素は、ホース１８を介してブレナム５２に戻され、再循環される前にこのプレ ナム５２を冷却する。しかし、最初に被試験物に供給される窒素ガスは、このブ レナム５２によって暖められていない。

第７図には、本発明の第２実施例を示す。この第７図は、別のサブモジュールを 外してブレナムモジュール３４のみを示す。このものは、第２ないし第６図で示 したヒータブレナム５２、プロアブレナム５０と同様のものを採用しているが、 これらブレナムの配置は逆である。すなわち、ヒータブレナム８０は入口ポート ８２を備えており、このポートはサブモジュール３４の面８４の左上部に配置さ れている。また、プロアブレナム８６も逆に設けられ、その出口ポート８８はこ のサブモジュール３４の面８４の右下部に配置されている。

したがって、これら人口ポート８２と出口ポート８８は、第２ないし第６図に示 した場合のように、面８４上にその対角状に配置されている。そうでなければ、 この第７図の実施例は第２ないし第６図のものと一致する。また、この第７図に 示すものは、ブレナム８０と８６の間の絶縁体は省略しである。

また、第８図にはこの分解斜視図を示し、２個のブレナムモジュール３４が一体 的に結合され、二重のユニットを構成している。この第８図において、第１のブ レナムサブモジュール３４ａと第２のプレナムサブモジュール３４ｂとが結合さ れている。各サブモジュールはそれぞれヒータサブモジュール３２ａ、３２ｂを 備え、これらは第１ないし第６図の加熱／冷却サブモジュール３２に相当してい る。同様に、相当するモータサブモジュール２８ａ、２８ｂも設けられている。

また、上記モジュール２８ａ、２８ｂにはそれぞれインペラ４０ａ、４０ｂが設 けられている。インペラ４０ａは第８図に示すように時計方向に回転駆動され、 またインペラ４０ｂは反時計方向に回転駆動される。そして、前述したと同様に 、モジュール２８ａ、３２ａおよび３４ａ１およびモジュール２８ｂ、３２ｂお よび３４ｂは、迅速着脱ラッチ３６ａ。

３６ｂによってそれぞれ結合されている。そして、サブモジュール３４ａおよび ３４ｂは分岐ブレナムアセンブリ９０によって接続されている。この分岐ブレナ ム９０内には屈曲した４個のダクトが形成されており、これらは上記のモジュー ル３４ａ、３４ｂの入口および出口ポートにそれぞれ接続されている。すなわち 、ダクト９２はこの分岐アセンブリ９０のサブモジュール３４ａ、３４ｂの面す る側と反対側の面に対角状に配置されている。この第７図および第８図にはガス の流れを概略的に示しである。上記のポート８２ａ、８２ｂおよび８８ａ、８８ ｂ　（第８図には８２ａおよび８８ａのみが示されている）はダクト９２によっ てこの分岐アセンブリ９０のひとつの面９４で連通されている。また、ダクト９ ２の上２つの端末部は、サブモジュール３４ａ、３４ｂの入口ポート８２ａ、８ ２ｂにそれぞれ接続され、また下２つ端末はサブモジュール３４　ａ、３４　ｂ の出口ポート８８ａ。

８８ｂにそれぞれ接続されている。

これらの端末は、分岐ブレナムアセンブリ９０上にあるラッチ３６によって接続 されている。たとえば、ある特別の作動では符号９６で示される４つのダクトの 端末が使用される。

この端末９６はフレームを備え、このフレームには４つのダクトアダプタ９８が 配置されている。これらのダクトアダプタは、分岐ブレナムアセンブリ９０の面 ９４の対応するポートに連通し、これら正方形のブレナムはホースカップリング に接続される円形の出口端部となる。

また、この端末９６の代わりに切替えブレナム１００を取付けてもよい。この切 替えブレナム１００は、Ｙ字状の分岐ブレナム１０２を備え、入口および出口ポ ートをひとつのダクトにまとめるものである。これら２つのダクトポートには、 端末１０６が接続され、これには中間端末１０８が設けられ、これらは正方形の ダクト１０４を円形のホース接続部に連続させるものである。前述したように、 これら端末９６゜１００は、ラッチ３６によってアセンブリ９０に迅速に着脱で きるものである。よって、この装置は端末ユニット交換するだけでこの装置をひ とつの形態から別の形態に迅速に変更することができる。

また、この端末ユニット１００にはレバー１１０が設けられ、このレバーによっ てフラッパバルブ（図示せず）が作動され、このバルブによって右側または左側 のダクト１０２が選択的に閉塞され、このレバー１１０によってユニット３４ｂ または３４ａが選択されるように構成されている。よって、サブモジュール３４ ａを単独で加熱ユニットとして作動させ、またサブモジュール３４ｂを単独で冷 却ユニットとして作動させることができる。そして、このレバー１１０を操作す ることにより、被試験物に供給するガスを加熱ガスまたは冷却ガスに機械的に切 替えることができ、この装置の熱慣性に影響されず、この被試験物に熱衝撃や急 速な温度変化を与えることができる。

また、第９図には、第１図ないし第８図に示したようなこの装置１０の性能を線 図で示す。この図において、縦軸は温度を００で示し、また横軸には時間を分で 示す。曲線１１２は、典型的な従来の環境チャンバの供給チャンバ内の温度サイ クルの特性を示す。この温度チャンバは、２０°Ｃから初めて４分の間に約−５ ０°Ｃまで温度が低下する。そして、この温度を４ないし５分の間−５０から一 ５５°Ｃの範囲に維持し、その後６ないし７分間に温度を約６５°Ｃまで上昇さ せ、さらに５ないし６分間この温度を６５ないし７５’Ｃのあいだに維持する。

そして最後に、７５０Ｃの温度を６ないし８分間に一４０°Ｃまで急速に低下さ せる。曲線１１４は、実際に被試験物に供給されるガスの温度を示す。これら曲 線１１２と１１４を比較すると、ガス供給源に対する被試験物の供給されるガス の温度および時間の遅れが示される。

また、曲線１１６は、曲線１１２および１１４のような温度サイクルの場合の被 試験物の温度変化の一群の曲線を示す。

この曲線１１６と曲線１１２および１１４を比較することによって、実際の被試 験物の温度変化と、最初のガスの温度変化１１２および実際のガスの温度変化１ １４との間の遅れが示される。この第９図には、曲線群１１６で示されるように 、任意の被試験物について温度サイクルの再現性が劣っていることが明確に示さ れている。

本発明においては、測定された温度と被試験物の温度とは同じである。この加熱 および冷却は、プログラムされた制御装置によってフィードバックされた温度に よってなされる。

低温の窒素ガスまたは加熱された循環ガスは、測定値によってフィードバックさ れたプログラムされた制御装置によって供給される。よって、もしこの曲線１１ ２が温度制御装置にプログラムされたものであれば、必要な加熱または冷却作用 がおこなわれ、被試験物の温度は所定の誤差範囲内でこの曲線１１２と同じに維 持される。この被試験物に供給されるガスの温度は、この被試験物の温度を曲線 １１２のサイクルに維持するためのものであり、このガスの温度自体は重要では ない。このような本発明の制御は、仕例制御、積分制御および関数制御（ＰＩＤ ）等によっておこなわれる。よって、この加熱および冷却がフル・オン、または フル・オフでおこなわれても、この加熱および冷却の反復数や長さは上記の通常 のＰＩＤ制御によっておこなわれる。たとえば、曲線１１２上の点１１８におい て、この装置に連続した窒素ガスの供給がおこなわれる。そして、点１２０に近 付くと、この曲線１１２の点１２２で開始するようにフログラムされた温度サイ クルを予想して低温の窒素ガスの供給回数や持続時間が増大される。その結果、 被試験物の実際の温度は、曲線１１２に対応して設定された温度プログラムおよ び任意に設定された誤差範囲にしたがって、１／２ないし２６Ｃの誤差範囲内に 維持される。また、この被試験物の温度サイクルの再現性は、設定された誤差範 囲内にある。したがって、本発明のものであれば、第９図の曲線群１１６に示さ れるような変動は生じない。

なお、当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変更をすること は容易である。したがって、前記図示した実施例は例を示したものに過ぎず、本 発明はこれらには限定されず、本発明は以下の請求の範囲によって規定される。

ｄ ＦＩＧ、９ ＋１２ 国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　’ｒ、−Ｅ　ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲ ＥＰＯＲＴ　ＩＪＮ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．被試験物に熱ストレスを与えるモジュール形の装置であって： 加熱する第１の手段と； ガスを送る第２の手段と： 低温の乾燥したガスを供給する第３の手段と；入口および出口プレナムを備えた 第４の手段と；上記第１、第２および第３の手段を上記の第４の手段に結合して 所定の作動形態を形成する迅速着脱手段とを備え、この迅速着脱手段は上記第１ および第２の手段を迅速かつ容易に上記の第４の手段に接続および取外しできる ものであり；これによってこの装置の形態を変更でき、また迅速に修理および保 守ができることを特徴とする装置。
2. ２．前記迅速着脱手段は、２つの端部を有する複数の迅速着脱接続器から構成さ れ、この接続器の一端部は前記第４の手段に接続され、また他端部は前記第１ま たは第２の手段に選択的に接続されるものであることを特徴とする前記請求の範 囲第１項記載の装置。
3. ３．前記第４の手段は分離された入口および出口プレナムを有し、これら入口お よび出口プレナムは互いに連通され、前記加熱／冷却をなす第１の手段は上記入 口プレナム内に配置され、また前記ガスを送る第２の手段は上記出口プレナム内 に配置されていることを特徴とする前記請求の範囲第１項記載の装置。
4. ４．前記加熱／冷却をなす第１の手段は、ヒータ手段および低温ガスを供給する 手段を備え、このヒータ手段は選択的にねつを供給するものであり、また上記低 温のガスを供給する手段は低温のガスを選択的に供給するものであり、上記ヒー タ手段は前記分離された入口プレナム内に配置され、また上記低温のガスを供給 する手段は低温のガスの略全量を前記出口プレナム内に供給するものであること を特徴とする前記請求の範囲第３項記載の装置。
5. ５．前記分離された入口および出口プレナムはそれぞれ中央空洞部をそなえた螺 旋形のプレナムであり、これらの入口および出口プレナムの中央空洞部は互いに 連通していることを特徴とする前記請求の範囲第３項記載の装置。
6. ６．前記分離された螺旋状の入口および出口プレナムはそれぞれ入口および出口 ポートを有しており、これらポートは互いに平行な関係配置され、上記プレナム は互いに対称に形成されていることを特徴とする前記請求の範囲第５項記載の装 置。
7. ７．前記分離された螺旋状の入口および出口プレナムはそれぞれ入口および出口 ポートを有しており、これら入口および出口ポートはつい各線に対して互いに非 対称に配置され、上記分離された入口および出口プレナムは互いに非対称に形成 されていることを特徴とする前記請求の範囲第５項記載の装置。
8. ８．前記分離された入口および出口プレナムは、これらの間に配置された絶縁体 によって分離されていることを特徴とする前記請求の範囲第３項記載の装置。
9. ９．前記加熱および冷却をなす第１の手段は複数設けられ、これらは； 分岐プレナム手段を備え、これによってガスの入口および出口を連通し、上記複 数の第１の手段間でガスを流通させ；所定のダクト端末を形成する端末手段を備 え、この端末手段は上記分岐プレナム手段に接続され、上記の分岐プレナム手段 は上記各第１の手段に接続され；上記端末手段、分岐プレナム手段および複数の 第１の手段を互いに接続する迅速着脱手段を備え、この迅速着脱手段は、上記複 数の第１の手段、分岐プレナム手段および端末手段を迅速かつ容易に着脱できる ものであることを特徴とする前記請求の範囲第１項記載の装置。
10. １０．前記迅速着脱手段は、複数の迅速着脱接続器から構成されていることを特 徴とする前記請求の範囲第９項記載の装置。
11. １１．前記端末手段は、複数の端末手段から選択されるものであり、これら複数 の端末手段は人口および出口のガス流通経路が相違するものであることを特徴と する前記請求の範囲第９項記載の装置。
12. １２．前記加熱／冷却をなす手段は被試験物の温度仕様に対応して制御されるも のであることを特徴とする前記請求の範囲第１項記載の装置。
13. １３．前記加熱／冷却をなす手段は、被試験物の温度仕様に対応して比例制御、 積分制御および関数制御されるものであることを特徴とする前記請求の範囲第１ ２項記載の装置。
14. １４．被試験物に熱ストレス試験をおこなう方法であって：第１のプレナムを選 択的に加熱する過程と；上記第１のプレナムから第２のプレナムにガスを流通さ せる過程と； 上記ガスを上記第２のプレナムから被試験物に流通させる過程と； 上記第２のプレナム内のガスを選択的に冷却する過程と；上記プレナムを選択的 に加熱する過程と、前記第２のプレナムを選択的に冷却する過程とを、被試験物 の温度仕様に対応して選択的に実施する過程とを備え、上記被試験物の熱ストレ ス試験を確実かつ正確に温度制御しておこなうことを特徴とする方法。
15. １５．前記第１のプレナムから第２のプレナムにガスを流通させる過程は、これ ら第１および第２のプレナムを分離するようにこれら第１のプレナムと第２のプ レナムの間に延在したダクトを介してガスを流通させ、さらにこれら第１および 第２のプレナムを互いに分離する過程とを備えたことを特徴とする前記請求の範 囲第１４項記載の方法。
16. １６．複数の迅速着脱接続器を用いて加熱／冷却ユニットを第１および第２のプ レナムに着脱自在に接続し、これによって第１のプレナムを加熱し、また第２の プレナムを冷却する過程を備えたことを特徴とする前記請求の範囲第１４項記載 の方法。
17. １７．複数の迅速着脱接続器によって前記第２のプレナムにブロアユニットを接 続し、これによってこの第２のプレナムにガスを送る過程を備えたことを特徴と する前記請求の範囲第１６項記載の方法。
18. １８．前記第１のプレナムを選択的に加熱する過程と、前記第２のプレナムをせ んたく的に冷却する過程とは、比例制御、積分制御および関数制御によって制御 されることを特徴とする前記請求の範囲第１４項記載の方法。
19. １９．被試験物の熱ストレス試験をおこなう装置であって、加熱源と、冷却源と 、ブロアと、加熱および冷却ガスの入口および出口を構成するプレナムアセンブ リとの各要素を備え、このガスは上記加熱源および冷却源によって加熱および冷 却され、このガスは上記ブロアによって上記プレナムアセンブリに供給されかつ 排出され、また複数のモジュールユニットを備え、これらユニットには少なくと もひとつの上記要素を備え、これらモジュールユニットは複数の迅速着脱接続器 によって互いに接続されていることを特徴とする装置。
20. ２０．前記熱ストレス試験をおこなう装置は複数であり、またこれら複数の装置 からのガスを選択的に配分する入口および出口を有する分岐プレナムアセンブリ を備え、また上記分岐プレナムアセンブリを上記複数の装置に接続する複数の迅 速着脱接続器を備えていることを特徴とする前記請求の範囲第１９項記載の装置 。
21. ２１．前記第４の手段は、略乾燥した液体窒素を加圧して供給する供給源と、こ の窒素を前記第２の手段に供給して流通させる手段と、上記供給源と第２の手段 とを選択的に連通させるバルブとを備え、このバルブにはこれを貫通した所定の 直径の孔が形成され、乾燥した窒素がこの孔を介して連続的に上記第２の手段お よびこの装置内に供給され、これによってこの装置内が正圧の乾燥窒素が充填さ れた状態に維持され、外部の湿気を含んだ空気がこの装置内から排除されること を特徴とする前記請求の範囲第１項記載の装置。