JP2009097968A - 温度特性計測装置および温度特性計測方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】温度特性計測装置において、高精度の温度制御を実現する技術を提供する。
【解決手段】温度特性計測装置は、電子部品の温度特性を計測する温度特性計測装置であって、電子部品Dが載置される電子部品搭載プレート10と、電子部品搭載プレート10上に電子部品Dと同様に載置されて温度に依存した信号を出力する温度計測用マスタ100と、温度計測用マスタ100の出力から温度計測用マスタ100の温度を計測するマスタ温度計測装置と、を備える。
【選択図】図2
【解決手段】温度特性計測装置は、電子部品の温度特性を計測する温度特性計測装置であって、電子部品Dが載置される電子部品搭載プレート10と、電子部品搭載プレート10上に電子部品Dと同様に載置されて温度に依存した信号を出力する温度計測用マスタ100と、温度計測用マスタ100の出力から温度計測用マスタ100の温度を計測するマスタ温度計測装置と、を備える。
【選択図】図2
Description
本発明は、電子部品の温度特性を計測する温度特性計測装置または温度特性計測方法に関し、特に電子部品の温度制御を高精度化する技術に関する。
水晶振動子や加速度センサ、空気圧センサ等の電子部品は、計測目的に応じて各種信号出力するが、この出力は使用される雰囲気温度において変化する。例えば水晶振動子は、その周波数特性に温度依存性がある。従って、この種の電子部品は、出荷前に複数の温度における出力特性を測定して温度依存特性を試験する必要がある。水晶振動子においては−40〜90℃の範囲で3〜5点またはそれ以上の温度で周波数特性を測定し、特性分類や良品、不良品の判定を行っている。
このような温度依存性がある電子部品の温度特性を試験する為に、温度特性計測装置が用いられる。温度特性計測装置の一種として恒温槽タイプの温度計測装置がある。この恒温槽タイプは、例えば、プリント基板上に複数の電子部品ソケットが配設された計測ボードに電子部品を搭載して、これを恒温槽の内部にセットする。低温環境の測定であれば、この恒温槽の内部に冷却ガスを放出して内部温度を目的温度まで低下させて一定に保つように制御する。温度槽の内部温度が測定温度に到達したら、電子部品に接続されているソケットを用いて、電子部品の出力値を計測する。高温環境の測定であれば、ヒーターを通して加熱されたガスを恒温槽の内部に放出して同様に一定に保つように制御する。測定温度に達したら、電子部品の出力値を制御する。
温度特性計測装置の他の種類として、温度制御素子タイプがある。この温度制御素子タイプは、例えば電子部品搭載プレートに電子部品を載置して、インデックステーブル上を周方向に移動させる。インデックステーブルには、熱伝達プレートが周方向に複数配置されており、この熱伝達プレートの背面側にペルチェ素子等の温度制御素子が配置される。ペルチェ素子は、この熱伝達プレートに冷熱または温熱を直接供給することで熱伝達プレートを目的の温度に制御する。この結果、インデックステーブルは、この熱伝達プレートによって複数の温度エリアに分けることができ、例えば、電子部品搭載プレートが低温エリアに移動した場合、熱伝達プレートによって電子部品搭載プレートが低温に制御され、その間に測定プローブを電子部品の端子に接触させて出力特性を計測する。さらに、電子部品搭載プレートが高温エリアに移動した場合、同様に熱伝達プレートによって電子部品搭載プレートを介して電子部品が高温に制御されて出力特性が計測される。このように、温度制御素子タイプの場合は、電子部品搭載プレートに温熱または冷熱を直接供給して電子部品の温度を制御するので、ガスを用いる場合と比較して、電子部品の温度制御時間を大幅に短縮できるという利点がある。
特開2003−161750号公報
しかしながら、恒温槽タイプの場合、恒温槽内の広範囲の空間を温度制御しなければならないため、電子部品の温度を目標値にするまでに長時間を要し、且つ、場所によって温度にばらつきが発生しやすいという問題があった。
また、恒温槽を小型にして、温度分布を抑制することも考えられるが、フィードバック制御する熱源自体が別の場所に配置され、この熱源によってガスを制御し、間接的に電子部品の雰囲気温度を調整する構造であるため、基本的に電子部品の温度を高精度に制御するのが難しいという問題があった。
また、従来の温度制御素子タイプの場合、ペルチェ素子に隣接する熱伝達プレートの温度を計測して、このペルチェ素子をフィードバック制御する構造であるため、電子部品の温度を正確に制御することができないという問題があった。従って、従来の温度制御素子タイプは、温度依存特性を極めて高精度に計測したい電子部品に利用することが難しいという問題があった。
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたものであり、温度特性計測装置において、高精度の温度制御を実現する技術を提供することを目的としている。
(1)本発明は、電子部品の温度特性を計測する温度特性計測装置であって、電子部品が載置される電子部品搭載プレートと、前記電子部品搭載プレート上に前記電子部品と同様に載置されて温度に依存した信号を出力する温度計測用マスタと、前記温度計測用マスタの出力から前記温度計測用マスタの温度を計測するマスタ温度計測装置と、を備えることを特徴とする、温度特性計測装置である。
(2)本発明はまた、前記マスタ温度計測装置は、前記電子部品の出力の計測と略同時に前記温度計測用マスタの温度を計測することを特徴とする、上記(1)に記載の温度特性計測装置である。
(3)本発明はまた、前記温度計測用マスタは、前記電子部品と略同一の熱容量を有することを特徴とする、上記(1)または(2)に記載の温度特性計測装置である。
(4)本発明はまた、前記温度計測用マスタは、サーミスタを備えることを特徴とする、上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の温度特性計測装置である。
(5)本発明はまた、前記温度計測用マスタは、温度特性が判明している前記電子部品であることを特徴とする、上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の温度特性計測装置である。
(6)本発明はまた、前記電子部品および前記温度計測用マスタを載置した前記電子部品搭載プレートを収容する恒温槽をさらに備えることを特徴とする、上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の温度特性計測装置である。
(7)本発明はまた、前記恒温槽内の温度を制御する温度制御ユニットをさらに備え、前記温度制御装置は、前記マスタ温度計測装置が計測した前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記恒温槽内の温度を制御することを特徴とする、上記(6)に記載の温度特性計測装置である。
(8)本発明はまた、前記電子部品搭載プレートに温熱または冷熱を供給する温度制御素子をさらに備えることを特徴とする、上記(1)乃至(5)のいずれかに記載の温度特性計測装置である。
(9)本発明はまた、前記温度制御素子を制御する温度制御ユニットをさらに備え、前記温度制御装置は、前記マスタ温度計測装置が計測した前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記温度制御素子を制御することを特徴とする、上記(8)に記載の温度特性計測装置である。
(10)本発明はまた、前記電子部品搭載プレート上に載置された全ての前記電子部品および前記温度計測用マスタに対して電気的に接合されるプローブユニットをさらに備えることを特徴とする、上記(1)乃至(9)のいずれかに記載の温度特性計測装置である。
(11)本発明はまた、前記電子部品、前記温度計測用マスタおよび前記電子部品搭載プレートを、前記電子部品の温度特性の計測の前に予熱する予熱ユニットをさらに備えることを特徴とする、上記(1)乃至(10)のいずれかに記載の温度特性計測装置である。
(12)本発明はまた、電子部品および温度計測用マスタが載置された電子部品搭載プレートに温熱または冷熱を供給する熱供給ステップと、前記電子部品の出力の計測と略同時に温度計測用マスタの温度を測定するステップと、からなることを特徴とする、温度特性計測方法である。
(13)本発明はまた、前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記電子部品の温度を所定の温度に制御するステップをさらに備えることを特徴とする、上記(12)に記載の温度特性計測方法である。
本発明によれば、電子部品の温度が高精度に制御された状態で、温度特性を計測できるという優れた効果を奏し得る。
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。
図1には、本実施形態に係る電子部品の温度特性計測装置1の全体構成が示されている。この温度特性計測装置1は、電子部品Dが載置される電子部品搭載プレート10と、この電子部品搭載プレート10が載置される熱伝達プレート20と、熱伝達プレート20に対して冷熱または温熱を供給するプレート状の温度制御素子30を備える。
電子部品搭載プレート10の温度は、部品側温度計測装置15によって直接計測され、熱伝達プレート20側の温度は、温度制御素子側温度計測装置25によって直接計測される。温度制御素子30の温度は、温度制御ユニット35によって制御される。
電子部品Dの出力特性はプローブユニット70を介して出力計測装置80によって計測される。プローブユニット70には、プローブ側温度制御素子75が配置されており、プローブ72の温度を制御することが可能となっている。
図2に拡大して示されるように、電子部品搭載プレート10は、銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い金属素材で構成された板状部材であり、電子部品Dを収容する凹部12が列状に複数形成されている。なお、電子部品Dの端子が突出して凹部12に接触する可能性が高い場合は、この凹部12に絶縁被膜処理を施しておくことが好ましい。電子部品Dは、この凹部12に収容されることで、高精度の位置決めが行われ、且つ衝撃によって外に飛び出すことを回避している。この電子部品搭載プレート10の内部には、凹部12の列方向の3個所に、部品側温度計測装置15の温度センサ14が収容されている。この温度センサ14は、電子部品搭載プレート10全体の温度を計測する。なお詳細に、部品側温度計測装置15の温度センサ14は、電子部品配列の長手方向の中央と両外側に配置されている。このように電子部品Dの列(これは凹部12の列と一致する)の長手方向に沿って複数個所の温度を計測することで、電子部品D毎の温度のばらつきを低減するようになっている。なお、中央には2個の温度センサ14が対向状態で配置されているが、一方の温度センサ14は、故障検出用のセンサである。例えば、両者の検出温度に大きな差が生じた場合には、温度センサ14自体に何らかのトラブルが発生していると判断できる。
電子部品搭載プレート10の凹部12のうちの1つには、温度計測用マスタ100が収容されている。この温度計測用マスタ100は、本実施形態では電子部品Dと同一の素材により略同一の形状に形成された筺体内にサーミスタが設置され、且つこのサーミスタからの信号を出力するための端子を備えるものである。温度計測用マスタ100は、さらに、サーミスタからの信号を増幅するアンプを備えるものであってもよい。また、温度計測用マスタ100は、電子部品Dと略同一の熱容量となるように構成されている。すなわち、温度計測用マスタ100は、電子部品Dと同様に電子部品搭載プレート10上に載置された状態で加熱または冷却され、電子部品Dと略同一の温度を維持するものとなっている。
本実施形態では、この温度計測用マスタ100の温度を計測することによって、電子部品Dの温度をより正確に推定することを可能としている。温度計測用マスタ100のサーミスタは、温度に依存した信号を出力する。従って、このサーミスタの出力を、プローブユニット70を介してマスタ温度計測装置82で計測することによって、温度計測用マスタ100の温度は計測される。そして、電子部品Dの温度は、この温度計測用マスタ100の温度と同一の値、または温度計測用マスタ100の温度を補正した値と推定することができる。
なお、温度計測用マスタ100を載置する位置は、特に限定されるものではない。電子部品搭載プレート10の温度分布や各種装置の配置によるハンドリングの容易さ等を考慮して最適な位置に載置するようにすればよい。
また、複数の温度計測用マスタ100を使用するようにしてもよい。この場合、複数の温度計測用マスタ100からの出力をそれぞれ比較することによって、温度計測用マスタ100の故障を即座に検出することができる。また、電子部品搭載プレート10上の温度分布を求めることが可能となるため、電子部品搭載プレート10上の各電子部品Dの温度を、載置された場所に応じて、より正確に推定することができる。
また、温度計測用マスタ100は、温度情報を出力できる部品に限られず、温度特性が判明している他の情報を出力できる電子部品を用いるようにしてもよく、より好ましくは被計測対象の電子部品Dと同じ部品を用いる。すなわち、温度特性が判明しているマスタ用の電子部品Dの出力から温度を逆算して求めたり、または、マスタ用の電子部品Dの出力値と被計測対象の電子部品Dの出力を比較可能に出力してもよい。この場合、温度特性を計測する他の電子部品Dと温度計測用マスタ100が全く同一の構造となるため、さらに正確に他の電子部品Dの温度を推定することができる。
図3に拡大して示されるように、熱伝達プレート20は、例えば銅やアルミニウム等の高熱導電性を有する材料で構成された板状部材であり、載置面20Aに配置される電子部品搭載プレート10に対して温熱または冷熱を供給する。また、下面には、上記電子部品Dの列方向に沿って板状の温度制御素子30が3つ配置されている。さらに、熱伝達プレート10の内部には、温度制御素子側温度計測装置25の温度センサ24が収容されている。この温度センサ24は熱伝達プレート20全体の温度を計測する。なおこの温度センサ24は、電子部品配列の長手方向の中央と両外側に個配置されている。なお、中央には2個の温度センサ24が対向状態で配置されているが、一方の温度センサ24は、故障検出用のセンサである。例えば、両者の検出温度に大きな差が生じた場合には、温度センサ24自体に何らかのトラブルが発生していると判断できる。
温度制御素子30は、ここではペルチェ素子が用いられており、熱伝達プレート20に対して温熱または冷熱を供給する。従って、熱伝達プレート20は、温度制御素子30の熱を電子部品搭載プレート10に伝達する役割を担う。
なお、ペルチェ素子の動作原理は、PN接合部に電流を流すと、電流方向に見たときにN→P接合部分では吸熱現象が、P→N接合部分では放熱現象が発生することによる。従って、電流の方向を切り替えるだけでペルチェ素子による熱伝導プレート20に対する放熱(加熱)と吸熱(冷却)を切り替えられる。なお、このペルチェ素子の両面の温度差は相対的に生じるものであるため、このペルチェ素子の吸熱側(冷却側)に対して熱を供給すると、放熱側の温度が上昇していく。一方、ペルチェ素子の放熱(加熱)側の熱を奪っていくと、吸熱(冷却)側の温度が下降していく。
部品側温度計測装置15の温度センサ14、温度制御素子側温度計測装置25の温度センサ24は、共に、白金測温抵抗体が用いられている。特に本実施形態では100℃を計測する際の計測値の温度許容差が+0.35℃/−0.35℃以下となるような白金測温抵抗体を採用している。この白金測温抵抗体を用いることで、高精度且つ高分解能の温度計測が可能となる。なお、ここではさらに校正を施すことで、温度許容差が+0.10℃/−0.10℃以下となるようにしている。
以上の構成により、電子部品搭載プレート10及び熱伝達プレート20は、それぞれ、中央エリアA1、B1、第1サイドエリアA2、B2、第2サイドエリアA3、B3に分けることができる。つまり、電子部品搭載プレート10の中央エリアA1と、熱伝達プレート20の中央エリアB1がセットとなり、この中央エリアB1の背面に配置される温度制御素子30によってこれらの中央エリアA1、B1が温度制御される。同様に、それぞれの第1サイドエリアA2、B2がセットとなり、この第1サイドエリアB2の背面に配置される温度制御素子30によってこれらの第1サイドエリアA2、B2が温度制御される。また、第2サイドエリアA3、B3がセットとなり、この第2サイドエリアB3の背面に配置される温度制御素子30によってこれらの第2サイドエリアA3、B3が温度制御される。従って、部品側温度計測装置15及び温度制御素子側温度計測装置25は、少なくともこれらの3つのエリアに対応する3箇所の温度を計測するようになっている。
電子部品搭載プレート10の表面積は、熱伝達プレート20の表面積に対して4分の3以下、好ましく2分の1以下に設定され、詳細にここでは約3分の1以下に設定される。従って、電子部品搭載プレート10の第1サイドエリアA2、第2サイドエリアA3の全体は、熱伝達プレート20の中央エリアB1の上方に大よそ収まるようになっている。この結果、熱伝達プレート20において最も温度が安定する中央エリアB1を利用して、冷熱または温熱を電子部品搭載プレート10に供給することが可能になる。
図1に戻って、プローブユニット70は、電子部品搭載プレート10と対向状態に配置され、且つ移動機構74によって上下方向に移動可能となっている。従って、プローブユニット70が下降すると、プローブ72が電子部品搭載プレート10上の電子部品Dおよび温度計測用マスタ100の端子に接触する。このプローブ72を介して電子部品Dの出力特性を検出すると共に、温度計測用マスタ100の温度を計測する。プローブ72の周囲には、隔離カバー76が設置される。この隔離カバー76は、プローブユニット70と共に電子部品搭載プレート10に向かって下降し、この電子部品搭載プレート10の周囲(大気側に露出している表面)を覆うようになっている。従って、少なくとも電子部品Dの特性の計測中は、電子部品Dが極めて狭い空間に囲まれるので、外気の対流によって電子部品Dの熱が奪われて温度が変化することを抑制できる。
さらにプローブユニット70に配置されるプローブ側温度制御素子75はペルチェ素子であり、プローブユニット70を介してプローブ72に冷熱または温熱を供給して、プローブ72の温度を高精度に制御する。プローブユニット70には、さらにプローブ側温度計測装置78が配置されており、電子部品側温度計測装置15と対向する3箇所の温度を計測するようになっている。この計測結果を利用して、プローブ72の温度を目標値に設定する。なお、プローブ72の目標温度は、電子部品Dの目標温度と同じに設定される。
本実施形態に係る温度特性計測装置1は、予熱ユニット90をさらに備えている。予熱ユニット90は、装置の上流側に配置され、電子部品搭載プレート10が載置される熱伝達プレート92と、熱伝達プレート92に対して冷熱または温熱を供給するプレート状の温度制御素子94を備えている。また、図示は省略するが、熱伝達プレート92および温度制御素子94には、それぞれ温度センサが配設されている。予熱ユニット90は、これらの温度センサおよび電子部品搭載プレート10に収容された温度センサ14の出力に基づいて温度制御素子94を制御し、電子部品Dおよび温度計測用マスタ100を電子部品搭載プレート10と共に予熱する。
次に、温度制御ユニット35による温度制御素子30の制御について説明する。
図4に示されるように、温度制御ユニット35は、温度校正部42、素子側制御部44、部品側制御部46、プローブ側制御部47を備える。温度校正部42は、温度測定用マスタ100のサーミスタの校正値に基づいてマスタ温度計測装置82の計測結果を校正する。また、温度校正部42は、部品側温度計測装置15の温度センサ14の校正値に基づいて、この部品側温度計測装置15の温度計測結果を校正する。具体的には、事前に温度測定用マスタ100のサーミスタ等の出力誤差を予め精密に計測しておき、温度校正部42にこの出力誤差データを格納しておくか、または補正係数を予め設定しておく。温度校正部42は、この出力誤差データ等を利用して、実際の温度計測結果から誤差を除くように校正する。このように、温度測定用マスタ100のサーミスタ等の感度のばらつきを修正することで、絶対温度を極めて高精度に計測可能となる。
素子側制御部44は、温度制御素子側温度計測装置25の温度計測結果と、予め設定された熱伝達プレートの温度目標値に基づいて、その差がなくなるように温度制御素子30を温度制御する。具体的に、中央エリアB1に設置されている温度センサ24の温度計測結果が、温度目標値となるように、この中央エリアB1の背面に配置されている温度制御素子30を素子側制御部44が制御する。同様に、第1サイドエリアB2に設置されている温度センサ24の温度計測結果が、温度目標値となるように、この第1サイドエリアB2の背面に配置されている温度制御素子30を素子側制御部44が制御する。また、第2サイドエリアB3に設置されている温度センサ24の温度計測結果が、温度目標値となるように、この第2サイドエリアB3の背面に配置されている温度制御素子30を素子側制御部44が制御する。なお、ここでは、各エリアB1、B2、B3の計測結果と温度制御素子30を一対一の関係で対応させてフィードバック制御する場合を示すが、例えば、第1サイドエリアB2の下に配置されている温度制御素子30は、中央エリアB1の計測温度と第1サイドエリアB2の双方の計測温度に基づいてフィードバック制御することも可能である。同様に、第2サイドエリアB3の下に配置されている温度制御素子30は、中央エリアB1の計測温度と第2サイドエリアB3の双方の計測温度に基づいてフィードバック制御することも可能である。
部品側制御部46は、部品側温度計測装置15の計測結果と、電子部品搭載プレート10の目標温度の差を参考にして、その差がなくなるように、温度制御素子側温度計測装置25の目標設定温度を補正する。具体的には、部品側温度計測装置15による電子部品搭載プレート10の温度計測結果がその目標温度より低い場合は、温熱の供給(または冷熱供給量の抑制)が必要となるため、温度制御素子側温度計測装置25の目標温度を上げる。この結果、素子側制御部44は、熱伝達プレート20の温熱供給が不足していると錯覚するので、温熱の供給を増やすように(または冷熱の供給を抑制するように)温度制御素子30を制御することになり、結果として電子部品搭載プレート10の温度が上昇する。同様に、部品側温度計測装置15による電子部品搭載プレート10の温度計測結果が温度目標値よりも高い場合は、冷熱の供給(または温熱供給量の抑制)が必要となるため、温度制御素子側温度計測装置25の目標温度を下げるように補正する。この結果、素子側制御部44は、熱伝達プレート20の温熱の供給が多すぎると錯覚するので、冷熱の供給を増やすように(または温熱供給を抑制するように)温度制御素子30を制御することになり、結果として電子部品搭載プレート10の温度が下がる。
本実施形態では、部品側制御部46は、さらにマスタ温度計測装置82の計測結果と予め設定された電子部品Dの目標温度の差を参考にして、温度制御素子側温度計測装置25の目標設定温度をより細かく補正している。例えば、電子部品Dの素材や形状によっては、電子部品Dと電子部品搭載プレート10の間の熱伝達が良好に行われず、電子部品搭載プレート10の温度上昇(または下降)に対して電子部品Dの温度上昇(または下降)に遅れが生じる場合がある。また、プローブ72が電子部品Dおよび温度計測用マスタ100に接触した際に、電子部品D等の熱がプローブ72に吸熱され、電子部品搭載プレート10の温度がほとんど変化しないにもかかわらず、電子部品D等の温度のみが下がるような場合がある。このような場合に、マスタ温度計測装置82の計測結果と電子部品Dの目標温度の差に基づいて、温度制御素子側温度計測装置25の目標温度を補正することで、電子部品Dを正確に目標温度に到達させた上で、これを保つことができる。
なお、電子部品搭載プレート10の温度から電子部品Dの温度が容易に予測できるような場合等には、部品側温度計測装置15の計測結果と電子部品搭載プレート10の目標温度の差のみに基づいて、温度制御素子側温度計測装置25の目標設定温度を補正するようにしてもよい。また、場合によっては、温度制御素子側温度計測装置25の実際の計測結果(計測温度)を補正することのみで、同様の目的を達成することも可能である。
プローブ側制御部47は、プローブ側温度計測装置78の温度計測結果と、予め設定されたプローブユニット70の温度目標値に基づいて、その差がなくなるように、プローブ側温度制御素子75を温度制御する。
次に、温度特性計測装置1による電子部品Dの温度特性の計測手順について説明する。
まず、電子部品Dおよび温度計測用マスタ100が載置された電子部品搭載プレート10は、電子部品Dの製造ライン等から搬送された後に、予熱ユニット90の熱伝達プレート92上に載置される。そして、電子部品Dおよび温度計測用マスタ100は、電子部品搭載プレート10と共に、温度特性計測のための目標温度に近い所定の温度まで加熱または冷却される。次に、電子部品搭載プレート10は、温度特性計測用の熱伝達プレート20上に載置され、温度計測用マスタ100が温度特性計測のための目標温度となるまでさらに加熱または冷却される。温度計測用マスタ100が目標温度となった後は、これを維持するように温度制御が行われる。そして、プローブユニット70を下降させてプローブ72を電子部品Dおよび温度計測用マスタ100に接触させて、出力計測装置80によって電子部品Dの出力を計測すると共に、これと略同時にマスタ温度計測装置82によって温度計測用マスタ100の温度を計測し、これらの値を記憶する。なお、プローブ72を電子部品Dおよび温度計測用マスタ100に接触させた後に、温度計測用マスタ100の温度が目標温度となっていることを確認してから、電子部品Dの出力および温度計測用マスタ100の温度を計測するようにしてもよい。
このように、本実施形態に係る温度特性計測装置1は、電子部品搭載プレート10上に電子部品Dと同様に載置されて温度に依存した信号を出力する温度計測用マスタ100、およびこの温度計測用マスタ100の温度を計測するマスタ温度計測装置82を備えるため、温度特性を計測する際の電子部品Dの瞬間的な温度を従来よりも高い精度で推定することができる。すなわち、電子部品Dの温度特性を従来よりも高い精度で特定することができる。
また、マスタ温度計測装置82は、電子部品Dの出力の計測と略同時に温度計測用マスタ100の温度を計測することから、プローブ72の接触によって電子部品Dの温度が下がるような場合であっても、温度計測用マスタ100側の温度も同時に下げることができる。この結果、出力を発した瞬間の電子部品Dの温度を、温度計測用マスタ100を利用して高精度に推定することができる。
また、温度計測用マスタ100は、電子部品Dと同一の熱容量を有するようにしていることから、周囲の環境が同じであれば、温度計測用マスタ100と電子部品Dの温度変化が略同じになる。従って、温度計測用マスタ100と電子部品Dの出力値を同タイミングで比較すれば、電子部品Dの出力がどの程度の誤差を有するか否かについて、従来よりも高い精度で推定することができる。
また、温度計測用マスタ100は、サーミスタを備えるため、温度計測用マスタ100の温度を容易且つ高精度に計測することができる。
また、温度計測用マスタ100として、温度特性が判明している電子部品Dを使用してもよく、他の電子部品Dと極めて近い温度環境化において温度計測用マスタ100から得られたマスタ計測値を利用して、他の電子部品Dの温度を推定することができる。
また、温度特性計測装置1は、電子部品搭載プレート10に温熱または冷熱を供給する温度制御素子30を備えるため、高速且つ高精度に電子部品Dを目標温度に到達させることができる。
また、温度特性計測装置1は、温度制御ユニット35を備え、マスタ温度計測装置82が計測した温度計測用マスタ100の温度に基づいて温度制御素子30を制御するため、従来よりも高い精度で電子部品Dを目標温度に到達させることができる。
また、温度特性計測装置1は、前記電子部品搭載プレート10上に載置された全ての電子部品Dおよび温度計測用マスタ100に対して電気的に接合されるプローブユニット70を備えるため、全ての電子部品Dを一度にプローブユニット70に接合することで、温度特性の計測時間を短縮することができる。また、電子部品Dと温度計測用マスタ100を同一の条件でプローブ72に接触させるため、温度計測用マスタ100の温度を電子部品Dの温度により高い精度で近づけることができる。
また、温度特性計測装置1は、電子部品D、温度計測用マスタ100および電子部品搭載プレート10を、電子部品Dの温度特性の計測の前に予熱する予熱ユニット90を備えるため、温度特性の計測の際に、電子部品Dを目標温度まで到達させる時間を短縮することが可能となり、温度特性の計測時間を短縮することができる。また、電子部品Dの製造ライン等において、複数の電子部品搭載プレート10に載置された電子部品Dの温度特性を連続的に計測するような場合には、待機時間中に電子部品D等を予熱することで、製造ライン等のトータルの効率を向上させることができる。
なお、本発明の温度特性計測装置および温度特性検査方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、温度特性計測装置1は、熱伝達プレート20、温度制御素子30およびプローブユニット70のセットを複数備えるものであってもよい。このようにすることで、電子部品Dの温度特性の計測を複数の異なる温度において連続的に行うことができる。
また、温度計測用マスタ100は、プローブユニット70を介さずに、直接マスタ温度計測ユニット82に接続されるものであってもよい。
また、温度特性計測装置1は、熱伝達プレート20および温度制御素子30の代わりに、電子部品搭載プレート10を収容する恒温槽を備えるものであってもよい。この場合にも、温度計測用マスタ100の温度を計測することによって、従来よりも高い精度で電子部品Dの温度特性を計測することができる。また、温度計測用マスタ100の温度に基づいて恒温槽内の温度を制御することで、従来より高い精度で電子部品Dを目標温度に到達させることができる。
更に、本実施形態では、温度計測用マスタ100の温度を計測する場合に限られず、温度計測用マスタ100の温度以外の出力を利用して、被計測物の温度評価をおこなうようにしてもよい。
また、本実施形態では、電子部品搭載プレート10の内部に、部品側温度計測装置15の温度センサ14が収容される場合に限って示したが、本発明はそれに限定されない。温度計測用マスタ100によって高精度に電子部品搭載プレート10の温度状況を評価できるので、この出力結果を利用して温度制御することも可能である。
なお、本実施形態では、温度計測用マスタ100によって計測された温度情報を、電子部品Dの出力特性を評価することに加えて、温度制御素子30の温度制御用にフィードバックする目的にも利用した場合を示したが、本発明はそれに限定されない。つまり、温度計測用マスタ100の出力結果は、電子部品Dの出力特性を評価する目的だけに用いるようにしてもよい。
また、温度計測用マスタ100の出力結果の利用方法として、本実施形態では電子部品Dの温度を推測する場合を示したが、更に進んで、温度特性計測装置1が出力特性評価部を備えることも好ましい。この出力特性評価部では、温度計測用マスタ100の出力結果から得られた温度情報(又は温度換算値)を利用し、同タイミングで計測された電子部品Dの出力値(例えば、電圧や周波数等)の補正(校正)情報を算出する。このようにすることで、極めて近い温度環境化で得られた温度情報(又は温度換算値)に基づいて電子部品Dを校正できるので、結果として、出力特性の良好な電子部品Dを得ることが可能になる。
また、本発明の実施の形態に記載された作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
本発明の温度特性計測装置または温度特性計測方法は、出力に温度依存性があるような電子部品の検査に用いることが好適である。
1・・・温度特性計測装置
10・・・電子部品搭載プレート
30・・・温度制御素子
35・・・温度制御ユニット
70・・・プローブユニット
90・・・予熱ユニット
82・・・マスタ温度計測装置
100・・・温度計測用マスタ
D・・・電子部品
10・・・電子部品搭載プレート
30・・・温度制御素子
35・・・温度制御ユニット
70・・・プローブユニット
90・・・予熱ユニット
82・・・マスタ温度計測装置
100・・・温度計測用マスタ
D・・・電子部品
Claims (13)
- 電子部品の温度特性を計測する温度特性計測装置であって、
電子部品が載置される電子部品搭載プレートと、
前記電子部品搭載プレート上に前記電子部品と同様に載置されて温度に依存した信号を出力する温度計測用マスタと、
前記温度計測用マスタの出力から前記温度計測用マスタの温度を計測するマスタ温度計測装置と、を備えることを特徴とする、温度特性計測装置。 - 前記マスタ温度計測装置は、前記電子部品の出力の計測と略同時に前記温度計測用マスタの温度を計測することを特徴とする、
請求項1に記載の温度特性計測装置。 - 前記温度計測用マスタは、前記電子部品と略同一の熱容量を有することを特徴とする、
請求項1または2に記載の温度特性計測装置。 - 前記温度計測用マスタは、サーミスタを備え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温度特性計測装置。 - 前記温度計測用マスタは、温度特性が判明している前記電子部品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温度特性計測装置。 - 前記電子部品および前記温度計測用マスタを載置した前記電子部品搭載プレートを収容する恒温槽をさらに備え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温度特性計測装置。 - 前記恒温槽内の温度を制御する温度制御ユニットをさらに備え、
前記温度制御装置は、前記マスタ温度計測装置が計測した前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記恒温槽内の温度を制御することを特徴とする、
請求項6に記載の温度特性計測装置。 - 前記電子部品搭載プレートに温熱または冷熱を供給する温度制御素子をさらに備え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温度特性計測装置。 - 前記温度制御素子を制御する温度制御ユニットをさらに備え、
前記温度制御装置は、前記マスタ温度計測装置が計測した前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記温度制御素子を制御することを特徴とする、
請求項8に記載の温度特性計測装置。 - 前記電子部品搭載プレート上に載置された全ての前記電子部品および前記温度計測用マスタに対して電気的に接合されるプローブユニットをさらに備えることを特徴とする、
請求項1乃至9のいずれかに記載の温度特性計測装置。 - 前記電子部品、前記温度計測用マスタおよび前記電子部品搭載プレートを、前記電子部品の温度特性の計測の前に予熱する予熱ユニットをさらに備えることを特徴とする、
請求項1乃至10のいずれかに記載の温度特性計測装置。 - 電子部品および温度計測用マスタが載置された電子部品搭載プレートに温熱または冷熱を供給する熱供給ステップと、
前記電子部品の出力の計測と略同時に温度計測用マスタの温度を測定するステップと、からなることを特徴とする、温度特性計測方法。 - 前記温度計測用マスタの温度に基づいて前記電子部品の温度を所定の温度に制御するステップをさらに備えることを特徴とする、
請求項12に記載の温度特性計測方法。
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-
2007
- 2007-10-16 JP JP2007269258A patent/JP2009097968A/ja active Pending
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