JP2792822B2 - ダスト粒子暴露チャンバー - Google Patents
ダスト粒子暴露チャンバーInfo
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- G01R31/2832—Specific tests of electronic circuits not provided for elsewhere
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- G01R31/2849—Environmental or reliability testing, e.g. burn-in or validation tests
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- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
- G01R31/2801—Testing of printed circuits, backplanes, motherboards, hybrid circuits or carriers for multichip packages [MCP]
- G01R31/281—Specific types of tests or tests for a specific type of fault, e.g. thermal mapping, shorts testing
- G01R31/2817—Environmental-, stress-, or burn-in tests
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、粒子暴露チャンバーに
関し、特に検体を各種の雰囲気条件で試験する装置に関
する。
関し、特に検体を各種の雰囲気条件で試験する装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路、および個々のデバイス、コネ
クター、印刷回路基板、バックプレーン配線系統などの
信頼性は、その環境から与えられる影響を強く受けてい
る。電子デバイスおよびアセンブリに対して湿度や汚染
が与える有害な影響については十分な資料がある。Ｒ．
Ｂ．コミッツォーリ他による「電子材料およびデバイス
の腐蝕」Ｓｃｉｅｎｃｅ、２３４巻、３４０−３４５頁
（１９８６年）を参照のこと。汚染は製造中に混入する
こともあり、また、使用中に周囲の環境から堆積するこ
ともある。特に関心が持たれているのは、今日のデバイ
スならびにアセンブリの多くが従来より高いパワー密度
を持つことにより必要となった、強制的な空気冷却のせ
いで、重要な部品表面に微細な粒子が堆積する速度が１
０から１００倍に増えたことである。
クター、印刷回路基板、バックプレーン配線系統などの
信頼性は、その環境から与えられる影響を強く受けてい
る。電子デバイスおよびアセンブリに対して湿度や汚染
が与える有害な影響については十分な資料がある。Ｒ．
Ｂ．コミッツォーリ他による「電子材料およびデバイス
の腐蝕」Ｓｃｉｅｎｃｅ、２３４巻、３４０−３４５頁
（１９８６年）を参照のこと。汚染は製造中に混入する
こともあり、また、使用中に周囲の環境から堆積するこ
ともある。特に関心が持たれているのは、今日のデバイ
スならびにアセンブリの多くが従来より高いパワー密度
を持つことにより必要となった、強制的な空気冷却のせ
いで、重要な部品表面に微細な粒子が堆積する速度が１
０から１００倍に増えたことである。
【０００３】ここで重要である大気の粒子は、通常直径
約０．０１−１５μｍの範囲にわたって２項質量分布曲
線を示す。１５μｍより大きな粒子は通常ろ過システム
によって除去される。粗粒子（約１−１５μｍ）はカル
シウム中に多量に存在する傾向があるが、主に機械的プ
ロセスから派生し、通常約９５％の有効度で標準の空気
ろ過システムによって除去されている。しかし、微細な
粒子（約０．０５−１μｍ）は、これは硫化アンモニウ
ムおよびその他の化石燃料の燃焼や天然プロセスに由来
する腐蝕性物質の中に多量に存在する傾向があるが、ろ
過によって除去することが困難であり、戸外の環境から
室内へと運ばれる粒子の大部分を構成している。
約０．０１−１５μｍの範囲にわたって２項質量分布曲
線を示す。１５μｍより大きな粒子は通常ろ過システム
によって除去される。粗粒子（約１−１５μｍ）はカル
シウム中に多量に存在する傾向があるが、主に機械的プ
ロセスから派生し、通常約９５％の有効度で標準の空気
ろ過システムによって除去されている。しかし、微細な
粒子（約０．０５−１μｍ）は、これは硫化アンモニウ
ムおよびその他の化石燃料の燃焼や天然プロセスに由来
する腐蝕性物質の中に多量に存在する傾向があるが、ろ
過によって除去することが困難であり、戸外の環境から
室内へと運ばれる粒子の大部分を構成している。
【０００４】微細粒子はイオン含量が大きいため、ほと
んどの電子デバイスに対して大きな腐蝕危険性を持つ。
これらの粒子は環境から湿度を吸収し、それによって電
解液を形成する。電位が加えられると、漏洩電流が流
れ、欠陥をもたらす、電解腐蝕が生じる。電子デバイ
ス、サブアセンブリ、およびアセンブリ（集合的に「部
品」と呼ぶ）の微細粒子からのイオン性汚染は、装置故
障の原因であり、増えつづけている。
んどの電子デバイスに対して大きな腐蝕危険性を持つ。
これらの粒子は環境から湿度を吸収し、それによって電
解液を形成する。電位が加えられると、漏洩電流が流
れ、欠陥をもたらす、電解腐蝕が生じる。電子デバイ
ス、サブアセンブリ、およびアセンブリ（集合的に「部
品」と呼ぶ）の微細粒子からのイオン性汚染は、装置故
障の原因であり、増えつづけている。
【０００５】。
【発明が解決しようとする課題】ガス状汚染物質の存在
下における電子部品およびデバイスの寿命試験のための
チャンバーはたくさんあるが、ダスト粒子に対するテス
トに関してはほんの２ー３の例の記述があるのみであ
る。例えば、ＥＩＡスタンダードＲＳ−３６４−５０、
「試験手順＃５０電気コネクタのためのサンドダストテ
スト手順」、エレクトリカル インダストリーズ アソ
シエーション、ワシントンＤ．Ｃ．（１９８３年）を参
照。この幾つかの現在使用されているダスト暴露チャン
バーは粗い粒子（通常１μｍより大きい）の効果を評価
するために設計されたものである。従来のチャンバーに
おける空気流は通常乱流または不定で、粒子の分散は通
常高速空気流内に機械的に射出することによって行わ
れ、粒子の濃度および堆積速度はチャンバーの容積にわ
たって大きく変化する。微細なイオン粒子（通常、１μ
ｍ以下）により引き起こされる故障の件数が増加してい
ることを考えると、例えば新回路基板、コネクタ、ハイ
ブリッド集積回路、マルチチップモジュールおよびこれ
らの部品を収納するキャビネットの信頼性を評価し、確
保するためには電子部品を粒子含有大気中におけるその
性能に関して、現実的にテストをする方法が必要であ
る。
下における電子部品およびデバイスの寿命試験のための
チャンバーはたくさんあるが、ダスト粒子に対するテス
トに関してはほんの２ー３の例の記述があるのみであ
る。例えば、ＥＩＡスタンダードＲＳ−３６４−５０、
「試験手順＃５０電気コネクタのためのサンドダストテ
スト手順」、エレクトリカル インダストリーズ アソ
シエーション、ワシントンＤ．Ｃ．（１９８３年）を参
照。この幾つかの現在使用されているダスト暴露チャン
バーは粗い粒子（通常１μｍより大きい）の効果を評価
するために設計されたものである。従来のチャンバーに
おける空気流は通常乱流または不定で、粒子の分散は通
常高速空気流内に機械的に射出することによって行わ
れ、粒子の濃度および堆積速度はチャンバーの容積にわ
たって大きく変化する。微細なイオン粒子（通常、１μ
ｍ以下）により引き起こされる故障の件数が増加してい
ることを考えると、例えば新回路基板、コネクタ、ハイ
ブリッド集積回路、マルチチップモジュールおよびこれ
らの部品を収納するキャビネットの信頼性を評価し、確
保するためには電子部品を粒子含有大気中におけるその
性能に関して、現実的にテストをする方法が必要であ
る。
【０００６】
【課題を解決しようとする手段】本発明は、その特性が
十分に決定されている、調整された量の粒子が電子部品
の信頼性に対して及ぼす効果を評価するための装置を具
現化するものである。好ましい実施例において、本装置
は試験する検体を保持するためのチャンバー、所望の大
きさ（直径が１μｍ未満）の粒子を製造する粒子製造
機、粒子の濃度と大きさの分布を確実に試験の仕様に添
ったものとするための粒子モニタリングシステム、前記
の粒子製造機によって製造された粒子を前記のチャンバ
ー内に均一に分配するための手段、粒子を含有する空気
流を前記のチャンバーより連続して排出し、連続した、
実質的に層流構造のろ過された空気流を実質的に一定の
速度で前記のチャンバー内へ導入するための再循環手
段、前記の再循環手段によって前記のチャンバーから引
き出された、前記の粒子含有空気から本質的にすべての
粒子を除去することによって空気を純化するためのろ過
システム、一定の湿度を維持するための、あるいはオペ
レータが特定する方法によって湿度を変化させるための
湿度調整装置、その場での電気的エージング研究を行
い、また回路の劣化をモニターするためのフィードスル
ーと電気的試験装置からなる。本チャンバーにおける一
定の条件は前記の均一分配システムを通じて一定の割で
新規粒子を導入しながら、空気をろ過し、再循環するこ
とによって達成される。
十分に決定されている、調整された量の粒子が電子部品
の信頼性に対して及ぼす効果を評価するための装置を具
現化するものである。好ましい実施例において、本装置
は試験する検体を保持するためのチャンバー、所望の大
きさ（直径が１μｍ未満）の粒子を製造する粒子製造
機、粒子の濃度と大きさの分布を確実に試験の仕様に添
ったものとするための粒子モニタリングシステム、前記
の粒子製造機によって製造された粒子を前記のチャンバ
ー内に均一に分配するための手段、粒子を含有する空気
流を前記のチャンバーより連続して排出し、連続した、
実質的に層流構造のろ過された空気流を実質的に一定の
速度で前記のチャンバー内へ導入するための再循環手
段、前記の再循環手段によって前記のチャンバーから引
き出された、前記の粒子含有空気から本質的にすべての
粒子を除去することによって空気を純化するためのろ過
システム、一定の湿度を維持するための、あるいはオペ
レータが特定する方法によって湿度を変化させるための
湿度調整装置、その場での電気的エージング研究を行
い、また回路の劣化をモニターするためのフィードスル
ーと電気的試験装置からなる。本チャンバーにおける一
定の条件は前記の均一分配システムを通じて一定の割で
新規粒子を導入しながら、空気をろ過し、再循環するこ
とによって達成される。
【０００７】
【実施例】図１において、その特性がよく知られている
調整された量の粒子が電子デバイスおよびアセブリの信
頼性に対して及ぼす効果を評価するための暴露装置１の
一例を示す。本装置１は試験対象である検体を保持する
ための手段の設けられたチャンバー２と、０．０１から
１μｍまでの範囲の大きさを持つ粒子を製造することが
できる粒子製造機４と、この粒子製造機４によって製造
された粒子をチャンバー２の中に実質的に均一に分配す
る分配システム６と、前記のチャンバー２から粒子含有
空気を連続流として取り出し、実質的に層流であるろ過
された空気流を連続してチャンバー２内に導入する再循
環手段１０とからなる。手段１０はチャンバー２から排
出された粒子含有空気から本質的にすべての粒子を除去
するためのろ過手段８と、ブロワ２２とダクト１４とか
らなる。例としてあげられた装置にはさらに湿度調節手
段２０、粒子モニター１８および電子的エージング、テ
スト装置とテストされている部品とを結び付ける電気的
フィードスルー（図示せず）が含まれている。
調整された量の粒子が電子デバイスおよびアセブリの信
頼性に対して及ぼす効果を評価するための暴露装置１の
一例を示す。本装置１は試験対象である検体を保持する
ための手段の設けられたチャンバー２と、０．０１から
１μｍまでの範囲の大きさを持つ粒子を製造することが
できる粒子製造機４と、この粒子製造機４によって製造
された粒子をチャンバー２の中に実質的に均一に分配す
る分配システム６と、前記のチャンバー２から粒子含有
空気を連続流として取り出し、実質的に層流であるろ過
された空気流を連続してチャンバー２内に導入する再循
環手段１０とからなる。手段１０はチャンバー２から排
出された粒子含有空気から本質的にすべての粒子を除去
するためのろ過手段８と、ブロワ２２とダクト１４とか
らなる。例としてあげられた装置にはさらに湿度調節手
段２０、粒子モニター１８および電子的エージング、テ
スト装置とテストされている部品とを結び付ける電気的
フィードスルー（図示せず）が含まれている。
【０００８】通常、硫化アンモニウムなどのサブミクロ
ン（０．０１−１μｍ）のイオン性粒子はＴＳＩ、コン
スタント アウトプット アトマイザー、Ｍｏｄｅｌ
３０７６などの粒子製造機４によって製造される（ＴＳ
Ｉの所在地はミネソタ州のセントパウロ）。図２におい
て、例えばエアロゾル粒子は塩の水溶液と、圧縮され
た、高純度のロ過済み空気とから製造され、これらはア
トマイザー５０の中で結合される。あるいは別法とし
て、固体の分散液（例えば、ダイアモンドのポリスチレ
ン分散液）がアエロゾルを製造するために用いられる。
このアトマイザー５０からのアエロゾル粒子は予備加熱
空気流５２によって乾燥される。さらに残留湿分はこれ
らの粒子を拡散ドライヤー５４を透過させて除去する。
粒子の多くがこのアトマイザー５０から排出される時に
電荷を帯びるため、所望に応じ、これらの粒子をＫｒ−
８５ソースなどのチャージニュートラライザー５６によ
って中和することができる。これによって前記の粒子は
ボルツマン荷電平衡状態に達する。このチャージニュー
トラライザーが省略された場合、試験中のデバイス上の
帯電表面上への粒子の堆積が強化される。通常、一つの
粒子製造機４に対するアエロゾル粒子のサイズ分布は一
定である。該当範囲のサイズを持つ粒子の室内濃度は通
常１０8／ｍ3のオーダーである。したがって、約１０倍
の粒子堆積加速因子を達成するために求められるチャン
バー内の通常の粒子の濃度は約１０9／ｍ3となる。ＴＳ
Ｉ、エレクトリカル アエロゾル アナライジング シ
ステム Ｍｏｄｅｌ＃ＥＡＡ３０のような、粒子モニタ
リングシステム１８をこのチャンバーにとりつけること
によって、前記の粒子濃度とサイズ分布とを、所望の試
験の仕様に確実に合わせることができる。
ン（０．０１−１μｍ）のイオン性粒子はＴＳＩ、コン
スタント アウトプット アトマイザー、Ｍｏｄｅｌ
３０７６などの粒子製造機４によって製造される（ＴＳ
Ｉの所在地はミネソタ州のセントパウロ）。図２におい
て、例えばエアロゾル粒子は塩の水溶液と、圧縮され
た、高純度のロ過済み空気とから製造され、これらはア
トマイザー５０の中で結合される。あるいは別法とし
て、固体の分散液（例えば、ダイアモンドのポリスチレ
ン分散液）がアエロゾルを製造するために用いられる。
このアトマイザー５０からのアエロゾル粒子は予備加熱
空気流５２によって乾燥される。さらに残留湿分はこれ
らの粒子を拡散ドライヤー５４を透過させて除去する。
粒子の多くがこのアトマイザー５０から排出される時に
電荷を帯びるため、所望に応じ、これらの粒子をＫｒ−
８５ソースなどのチャージニュートラライザー５６によ
って中和することができる。これによって前記の粒子は
ボルツマン荷電平衡状態に達する。このチャージニュー
トラライザーが省略された場合、試験中のデバイス上の
帯電表面上への粒子の堆積が強化される。通常、一つの
粒子製造機４に対するアエロゾル粒子のサイズ分布は一
定である。該当範囲のサイズを持つ粒子の室内濃度は通
常１０8／ｍ3のオーダーである。したがって、約１０倍
の粒子堆積加速因子を達成するために求められるチャン
バー内の通常の粒子の濃度は約１０9／ｍ3となる。ＴＳ
Ｉ、エレクトリカル アエロゾル アナライジング シ
ステム Ｍｏｄｅｌ＃ＥＡＡ３０のような、粒子モニタ
リングシステム１８をこのチャンバーにとりつけること
によって、前記の粒子濃度とサイズ分布とを、所望の試
験の仕様に確実に合わせることができる。
【０００９】前記の例においてチャンバーの下部に位置
している、分配システム６を通じて前記のチャンバーへ
導入される粒子は、図１に示すように再循環手段１０に
よって提供されるろ過された空気によって移動する。こ
の分配システム６は実質的に均一な濃度を持つ粒子をこ
のチャンバー内に吐出するよう設計されている。これは
あらゆる粒子を類似のパスに沿って移動させ、同一のま
たは同様の障害物にぶつからせ、回転などを生じさせ、
実質的に同一距離の移動をさせることによって達成され
る。図３に示すように、粒子は製造機４から単一のパス
７０を通じて送り出される。この第１パス７０は、つい
で本質的に同一の長さを持つ第２パス７２と第３パス７
４に分割される。次にこの第２パス７２と第３パス７４
がそれぞれ分割されて、第２パス７２からは、第４パス
７６、第５パス７８が、第３パス７４からは第６パス８
０と第７パス８２が作られる。それぞれのパスの最終部
分は出力ポート８４内に終端する。これらのパスのそれ
ぞれは、本質的に同一の長さを持ち、全く同一数のまた
同一タイプの流れの制限を持つ。このようなパスをここ
では「名目上同一のパス」と呼ぶことにする。名目上同
一のパスの数は、ある大きさを持つチャンバーに対して
必要な濃度レベルと濃度の均一性をもたらすために必要
な出力ポート８４の数によって決定される。例えば、断
面が約０．６ｘ０．６ｍで高さが１．１ｍのチャンバー
において３ｘ１０9／ｍ3の粒子濃度を維持するために
は、分配システム６内に１６個の出力ポート８４が必要
であると推定される。
している、分配システム６を通じて前記のチャンバーへ
導入される粒子は、図１に示すように再循環手段１０に
よって提供されるろ過された空気によって移動する。こ
の分配システム６は実質的に均一な濃度を持つ粒子をこ
のチャンバー内に吐出するよう設計されている。これは
あらゆる粒子を類似のパスに沿って移動させ、同一のま
たは同様の障害物にぶつからせ、回転などを生じさせ、
実質的に同一距離の移動をさせることによって達成され
る。図３に示すように、粒子は製造機４から単一のパス
７０を通じて送り出される。この第１パス７０は、つい
で本質的に同一の長さを持つ第２パス７２と第３パス７
４に分割される。次にこの第２パス７２と第３パス７４
がそれぞれ分割されて、第２パス７２からは、第４パス
７６、第５パス７８が、第３パス７４からは第６パス８
０と第７パス８２が作られる。それぞれのパスの最終部
分は出力ポート８４内に終端する。これらのパスのそれ
ぞれは、本質的に同一の長さを持ち、全く同一数のまた
同一タイプの流れの制限を持つ。このようなパスをここ
では「名目上同一のパス」と呼ぶことにする。名目上同
一のパスの数は、ある大きさを持つチャンバーに対して
必要な濃度レベルと濃度の均一性をもたらすために必要
な出力ポート８４の数によって決定される。例えば、断
面が約０．６ｘ０．６ｍで高さが１．１ｍのチャンバー
において３ｘ１０9／ｍ3の粒子濃度を維持するために
は、分配システム６内に１６個の出力ポート８４が必要
であると推定される。
【００１０】各出力ポート８４の端にホッパ８６が設け
られる。出力ポート８４の端でのホッパ８６の使用は便
利ではあるが、前記のチャンバー内の粒子を均一に分配
するための独占的な方法というわけではない。分配シス
テム６の大きさは前記のチャンバーの断面に合わせて最
適化される。通常、出力ポートの数もチャンバーの内部
の大きさに依存する。図１に示すようなチャンバーに対
しては１６のポートが均一に０．６ｘ０．６ｍの領域に
分配され、各ポートが粒子含有空気を約０．０２ｍ2の
水平領域上に分配する。前記分配システムの最適サイズ
は前記のホッパの大きさと空気流の流速に依存する。例
えば、上述のチャンバーにおける前記のホッパの半径は
約０．０３５ｍ、円錐の高さは約０．０４５ｍである。
この分配システムからの通常の粒子流速は約１０9／分
であり、これはキャリアーガスの流速に基づいている。
キャリアーガスの流速は一例をあげると約１０-2ｍ3／
分である。
られる。出力ポート８４の端でのホッパ８６の使用は便
利ではあるが、前記のチャンバー内の粒子を均一に分配
するための独占的な方法というわけではない。分配シス
テム６の大きさは前記のチャンバーの断面に合わせて最
適化される。通常、出力ポートの数もチャンバーの内部
の大きさに依存する。図１に示すようなチャンバーに対
しては１６のポートが均一に０．６ｘ０．６ｍの領域に
分配され、各ポートが粒子含有空気を約０．０２ｍ2の
水平領域上に分配する。前記分配システムの最適サイズ
は前記のホッパの大きさと空気流の流速に依存する。例
えば、上述のチャンバーにおける前記のホッパの半径は
約０．０３５ｍ、円錐の高さは約０．０４５ｍである。
この分配システムからの通常の粒子流速は約１０9／分
であり、これはキャリアーガスの流速に基づいている。
キャリアーガスの流速は一例をあげると約１０-2ｍ3／
分である。
【００１１】この分配システム６は前記の粒子流に対し
て化学的に不活性であり、滑らかな内部表面を作るよう
なものであればどのような材料から製造してもよい。例
えば、当該表面を電気的に研磨し、粒子の堆積を最少に
すると共にその表面からの汚染物質の発生を最少にし
た、タイプ３１６のステンレス鋼、などが用いられてい
る。
て化学的に不活性であり、滑らかな内部表面を作るよう
なものであればどのような材料から製造してもよい。例
えば、当該表面を電気的に研磨し、粒子の堆積を最少に
すると共にその表面からの汚染物質の発生を最少にし
た、タイプ３１６のステンレス鋼、などが用いられてい
る。
【００１２】分配システム６を通った後、粒子は再循環
手段１０によって提供される、ろ過された空気と共にチ
ャンバー内を移動する。検体上に堆積しなかった粒子は
前記の分配システム６と整列している、チャンバーの開
口部１２を通じて流出する。前記の粒子含有空気はつい
でダクト１４、吹出し装置２２、を通ってろ過システム
８へ送られ、ここで、粒子含有空気から望ましくは本質
的にすべての粒子が除去される。ろ過システム８はフィ
ルター、すなわち極低透過空気（ＵＬＰＡ）フィルター
からなり、これは０．１２μｍの粒子を９９．９９９５
％の効率でろ過し除去する。このＵＬＰＡフィルターの
上方に拡散スクリーン９があり、これによってチャンバ
ー内へ入る空気流の均一性が向上する。吹き出し装置２
２、ろ過システム８および拡散スクリーン９を組み合わ
せることによって、少なくともこのチャンバーに試験用
の検体が入っていない時には、チャンバー内の空気流が
確実に実質的に層流であり、チャンバーの垂直壁に平行
であり、また前記チャンバー内全体を同一の速度で流れ
るようになる。通常、チャンバー内のこの空気流の速度
は、多くの強制空気冷却装置構造において見出される典
型的な条件である３０ｍ／分以上である。
手段１０によって提供される、ろ過された空気と共にチ
ャンバー内を移動する。検体上に堆積しなかった粒子は
前記の分配システム６と整列している、チャンバーの開
口部１２を通じて流出する。前記の粒子含有空気はつい
でダクト１４、吹出し装置２２、を通ってろ過システム
８へ送られ、ここで、粒子含有空気から望ましくは本質
的にすべての粒子が除去される。ろ過システム８はフィ
ルター、すなわち極低透過空気（ＵＬＰＡ）フィルター
からなり、これは０．１２μｍの粒子を９９．９９９５
％の効率でろ過し除去する。このＵＬＰＡフィルターの
上方に拡散スクリーン９があり、これによってチャンバ
ー内へ入る空気流の均一性が向上する。吹き出し装置２
２、ろ過システム８および拡散スクリーン９を組み合わ
せることによって、少なくともこのチャンバーに試験用
の検体が入っていない時には、チャンバー内の空気流が
確実に実質的に層流であり、チャンバーの垂直壁に平行
であり、また前記チャンバー内全体を同一の速度で流れ
るようになる。通常、チャンバー内のこの空気流の速度
は、多くの強制空気冷却装置構造において見出される典
型的な条件である３０ｍ／分以上である。
【００１３】この平行空気流はテスト検体がチャンバー
内に置かれた時、すなわち装置ラック１１上に置かれた
時に、分断されることもある。平行空気流は通常チャン
バー内で、試験領域より下方の領域で維持されており、
粒子の堆積の機会は実質的にあらゆる検体に対し等しく
なっている。チャンバーの断面の大きさよりもはるかに
小さな検体をテストするには、試験ピースの周囲の空気
流をとめる、あるいは制限すると、空気の速度と粒子の
堆積速度の増加がはかれて、有利であろう。
内に置かれた時、すなわち装置ラック１１上に置かれた
時に、分断されることもある。平行空気流は通常チャン
バー内で、試験領域より下方の領域で維持されており、
粒子の堆積の機会は実質的にあらゆる検体に対し等しく
なっている。チャンバーの断面の大きさよりもはるかに
小さな検体をテストするには、試験ピースの周囲の空気
流をとめる、あるいは制限すると、空気の速度と粒子の
堆積速度の増加がはかれて、有利であろう。
【００１４】粒子の連続導入ならびに空気の再循環の結
果、チャンバー内の圧力が増加する。したがってチャン
バー内に位置するバルブ１６によってチャンバー内で高
まる圧力を解除する。ここでは大気圧をほんのわずかに
上回る程度の圧力がしばしば望ましい。チャンバー内の
空気の相対湿度はオプションとしての湿度調節装置２０
によって調節することができる。この湿度調節装置２０
は通常再循環システム１０内に設けられている。相対湿
度は冷却コイルにより減少することができ、また適当な
露点まで加熱された貯水によって増加することができ
る。
果、チャンバー内の圧力が増加する。したがってチャン
バー内に位置するバルブ１６によってチャンバー内で高
まる圧力を解除する。ここでは大気圧をほんのわずかに
上回る程度の圧力がしばしば望ましい。チャンバー内の
空気の相対湿度はオプションとしての湿度調節装置２０
によって調節することができる。この湿度調節装置２０
は通常再循環システム１０内に設けられている。相対湿
度は冷却コイルにより減少することができ、また適当な
露点まで加熱された貯水によって増加することができ
る。
【００１５】さらに、試験される部品に電気的接触を設
ける為の手段をチャンバー内に設けることができる（図
示せず）。コンタクトは電圧を加えた試験部品に対して
設けられるが、これはチャンバー内での環境暴露の際の
部品の電気的性質、例えば抵抗などの変化を測定するた
めに設けられるのである。
ける為の手段をチャンバー内に設けることができる（図
示せず）。コンタクトは電圧を加えた試験部品に対して
設けられるが、これはチャンバー内での環境暴露の際の
部品の電気的性質、例えば抵抗などの変化を測定するた
めに設けられるのである。
【００１６】暴露装置１の操作は試験用検体をこのチャ
ンバー内に置くことから始まる。通常検体はラック１１
によって支持されるが、その他の多くの固定具もまた使
用することができる。約６０Ｘ６０ｃｍの断面と１１０
ｃｍの高さを持つチャンバーを持つ、暴露装置において
は、約４８個の回路基板（大きさが３６ｘ２０センチ）
を同時にテストすることができる。このチャンバーのサ
イズは、前記の粒子分配システムが上述のようにそれに
応じて調整される限り、必要な数の回路基板あるいはそ
の他の検体を収容できるように設計することができる。
通常、検体がこのチャンバーに入れられた後で粒子製造
システム４を起動させる。この粒子製造機４は通常０．
０１から０．１Ｍの塩溶液から０．０１から１μｍの範
囲の（ＮＨ4）2ＳＯ4粒子を製造する。１６の出力ポー
ト８４と約３０ｍ／分の一定の空気速度を持つ上述の大
きさのチャンバーに対しては、このチャンバー内での平
均粒子濃度は約１ｘ１０10粒子数／ｍ3、また質量濃度
は約１０−２０μｇ／ｍ3となろう。これは電子装置が
通常設置される、通常空気中に見出される粒子の室内濃
度の約１０倍である。
ンバー内に置くことから始まる。通常検体はラック１１
によって支持されるが、その他の多くの固定具もまた使
用することができる。約６０Ｘ６０ｃｍの断面と１１０
ｃｍの高さを持つチャンバーを持つ、暴露装置において
は、約４８個の回路基板（大きさが３６ｘ２０センチ）
を同時にテストすることができる。このチャンバーのサ
イズは、前記の粒子分配システムが上述のようにそれに
応じて調整される限り、必要な数の回路基板あるいはそ
の他の検体を収容できるように設計することができる。
通常、検体がこのチャンバーに入れられた後で粒子製造
システム４を起動させる。この粒子製造機４は通常０．
０１から０．１Ｍの塩溶液から０．０１から１μｍの範
囲の（ＮＨ4）2ＳＯ4粒子を製造する。１６の出力ポー
ト８４と約３０ｍ／分の一定の空気速度を持つ上述の大
きさのチャンバーに対しては、このチャンバー内での平
均粒子濃度は約１ｘ１０10粒子数／ｍ3、また質量濃度
は約１０−２０μｇ／ｍ3となろう。これは電子装置が
通常設置される、通常空気中に見出される粒子の室内濃
度の約１０倍である。
【００１７】粒子の堆積速度における増加あるいは減少
は、前記の空気流速度あるいは、粒子濃度、あるいはそ
の両方を変化させることによって達成する。粒子濃度は
予備加熱された空気５２の流速を減少することによっ
て、あるいは異なる組成の粒子を混合する手段である、
追加のアトマイザー５０を用いることによって増加する
ことができる。粒子濃度はまたその他の化学的、物理的
な粒子製造方法を用いることによって増加することがで
きる。粒子の濃度は標準的な希釈システムを用いて減少
させることができる。新しい粒子が連続してこのチャン
バー内へ導入され、堆積しなかった粒子が連続してろ過
により除去される。このようなやりかたにより、そうで
ない場合には粒子が凝集するためにエージングに伴い、
サイズ分布に徐々にシフトが生じる現象を回避すること
ができる。
は、前記の空気流速度あるいは、粒子濃度、あるいはそ
の両方を変化させることによって達成する。粒子濃度は
予備加熱された空気５２の流速を減少することによっ
て、あるいは異なる組成の粒子を混合する手段である、
追加のアトマイザー５０を用いることによって増加する
ことができる。粒子濃度はまたその他の化学的、物理的
な粒子製造方法を用いることによって増加することがで
きる。粒子の濃度は標準的な希釈システムを用いて減少
させることができる。新しい粒子が連続してこのチャン
バー内へ導入され、堆積しなかった粒子が連続してろ過
により除去される。このようなやりかたにより、そうで
ない場合には粒子が凝集するためにエージングに伴い、
サイズ分布に徐々にシフトが生じる現象を回避すること
ができる。
【００１８】本発明に従う装置は電子部品および／また
はアセンブリの試験に適しているという観点から解説し
てきたが、この装置はサブミクロン粒子の健康におよぼ
す影響の研究、機械部品の研究、植物に対する粒子暴露
の研究、および材料の腐蝕などのその他の分野の研究に
もまた使用することができ、このような類似の応用のす
べてが考慮されている。
はアセンブリの試験に適しているという観点から解説し
てきたが、この装置はサブミクロン粒子の健康におよぼ
す影響の研究、機械部品の研究、植物に対する粒子暴露
の研究、および材料の腐蝕などのその他の分野の研究に
もまた使用することができ、このような類似の応用のす
べてが考慮されている。
【００１９】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明は、調節された
量の特性のよく知られたイオン性粒子、あるいはその他
の粒子が、電子部品の信頼性におよぼす影響を評価する
ための装置を具現化するものであり、本装置を用いた試
験により、特に微細な粒子を含む大気中における電子部
品の性能を現実的にテストし、その信頼性を評価するこ
とができる。
量の特性のよく知られたイオン性粒子、あるいはその他
の粒子が、電子部品の信頼性におよぼす影響を評価する
ための装置を具現化するものであり、本装置を用いた試
験により、特に微細な粒子を含む大気中における電子部
品の性能を現実的にテストし、その信頼性を評価するこ
とができる。
【図１】本発明に従う暴露装置の一例の破断図である。
【図２】本発明に従う暴露装置の粒子製造システムを説
明する模式図である。
明する模式図である。
【図３】本発明に従う装置の分配システムを説明する模
式図である。
式図である。
１ 本発明の装置 ２ チャンバー ４ 粒子製造機 ６ 分配システム ８ ろ過手段 ９ 拡散スクリーン １０ 再循環手段 １１ 装置ラック １２ 開口部 １４ ダクト １６ 圧力解除バルブ １８ 粒子モニター ２０ 湿度調節手段 ２２ ブロワ ５０ アトマイザー ５２ ヒーター ５４ 拡散ドライヤー ５６ チャージニュートライザー ７０ 第１パス ７２ 第２パス ７４ 第３パス ７６ 第４パス ７８ 第５パス ８０ 第６パス ８２ 第７パス ８４ 出力ポート ８６ ホッパ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド ジョウジフ シコノルフィ アメリカ合衆国、07974 ニュージャー ジー、ニュー プロビデンス、スプリン グフィールド アベニュー 1579 (72)発明者 ジェイムズ ダグラス シンクレア アメリカ合衆国、07901 ニュージャー ジー、サミット、マウント バーノン アベニュー 11 (56)参考文献 特開 昭61−202139（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−238445（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−50901（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−206541（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−199653（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188646（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−244633（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213939（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−364751（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−191545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−175778（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−81267（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/66 G01N 1/28 G01R 31/26
Claims (10)
- 【請求項１】 ａ） 試験検体を、ガス流の方向に向け
て、その中に収納するチャンバー（２）と、 ｂ） 粒子を製造する粒子製造機（４）と、 ｃ） 前記のチャンバー内を流れるガス流を生じさせる
手段（２２）と、 この粒子は、粒子含有空気が前記の試験検体と接触する
ように、前記のガス流内に導入される装置において、 ｄ） 前記粒子の濃度が、前記のガス流の方向に直交す
るチャンバーの断面にわたって実質的に均一であるよう
に、前記粒子を前記ガス流内に導入し、前記の装置がさ
らに、 ｅ） 前記のチャンバーから粒子含有ガスを引き出す手
段（１８）と、 ｆ） この引き出された粒子含有ガスから粒子を実質的
に除去するフィルター手段（８）と、 ｇ） 前記フィルター手段を透過したガスを前記のチャ
ンバーに再導入する手段（１０）と、 を含むことを特徴とする試験装置。 - 【請求項２】 前記粒子が、所定の組成と平均直径を持
つことを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項３】 前記粒子が、前記のガス流の方向に直交
する平面にほぼ均一に分布している出力ポートを介して
前記のガス流に導入されていることを特徴とする請求項
１の方法。 - 【請求項４】 ほぼ全ての粒子が、前記粒子製造機から
同一のパスにそって移動するように前記の出力ポートが
配置されていることを特徴とする請求項３の装置。 - 【請求項５】 前記のフィルター手段を透過したガス
を、チャンバーへと再導入するための手段が、前記のチ
ャンバーの少なくとも一部に実質的に一定の速度で平行
な空気流をもたらす吹き出し装置からなることを特徴と
する請求項１の装置。 - 【請求項６】 試験検体を保持する為の保持手段（１
１）を、前記のチャンバー内にさらに有することを特徴
とする請求項１の装置。 - 【請求項７】 圧力解除バルブ（１６）をさらに有する
ことを特徴とする請求項１の装置。 - 【請求項８】 前記のチャンバー内の湿度を制御する手
段（２０）をさらに有することを特徴とする請求項１の
装置。 - 【請求項９】 前記試験検体が、電気素子からなり、前
記電気素子をモニターする手段をさらに有することを特
徴とする請求項１の装置。 - 【請求項１０】 粒子モニターシステム（１８）をさら
に有することを特徴とする請求項１の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US037802 | 1993-03-26 | ||
| US08/037,802 US5381701A (en) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | Dust particle exposure chamber |
| US37802 | 1993-03-26 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06326166A JPH06326166A (ja) | 1994-11-25 |
| JP2792822B2 true JP2792822B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=21896426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6077860A Expired - Lifetime JP2792822B2 (ja) | 1993-03-26 | 1994-03-25 | ダスト粒子暴露チャンバー |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5381701A (ja) |
| EP (1) | EP0617293A3 (ja) |
| JP (1) | JP2792822B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6276194B1 (en) | 1999-06-01 | 2001-08-21 | Federal-Mogul World Wide, Inc. | Apparatus and method for testing the effectiveness of dynamic seals in a dust-laden operating environment |
| US6526841B1 (en) * | 1999-08-02 | 2003-03-04 | Pemstar, Inc. | Environmental test chamber and a carrier for use therein |
| US6446517B1 (en) * | 2000-11-20 | 2002-09-10 | Samsung Electronics Company | Controlled particle deposition in drives and on media for thermal asperity studies |
| CN1513106A (zh) | 2001-04-25 | 2004-07-14 | �����ʩ���عɷݹ�˾ | 硬盘驱动器的试验固定装置 |
| US6959586B2 (en) * | 2001-11-07 | 2005-11-01 | Seagate Technology Llc | Evaluating data handling devices by means of a marker impurity |
| US7232101B2 (en) | 2003-11-26 | 2007-06-19 | Pemstar, Inc. | Hard drive test fixture |
| US7127958B2 (en) * | 2004-04-21 | 2006-10-31 | General Motors Corporation | Dust testing facility for motor vehicles |
| US7201563B2 (en) * | 2004-09-27 | 2007-04-10 | Studebaker Enterprises, Inc. | Louvered fan grille for a shrouded floor drying fan |
| US7363831B2 (en) * | 2005-08-16 | 2008-04-29 | Professional Testing (Emi), Inc. | Environmental chamber for electronic systems testing and methods of use |
| CN101408497B (zh) * | 2008-09-27 | 2011-10-19 | 黄美华 | 汽车制动间隙自动调整臂试验台粉尘环境试验装置 |
| US10520423B2 (en) | 2009-12-02 | 2019-12-31 | Air Dynamics Industrial Systems Corporation | Modular sand and dust environmental testing system |
| US8733186B2 (en) | 2009-12-02 | 2014-05-27 | Air Dynamics Industrial Systems Corporation | Sand and dust environmental testing system |
| US8393235B2 (en) | 2011-05-13 | 2013-03-12 | Chrysler Group Llc | Particulate dispersion device for vehicle hardware testing |
| KR101312318B1 (ko) * | 2012-01-05 | 2013-09-27 | 국방과학연구소 | 자연대류형 에어로졸 시험 장치 및 그 시험방법 |
| DE102012103777A1 (de) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | Reinhausen Plasma Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur beständigkeitsprüfung eines werkstoffs |
| KR20140000904A (ko) * | 2012-06-26 | 2014-01-06 | 삼성전기주식회사 | 파티클 분산 장치 |
| DE102016007402A1 (de) | 2015-06-23 | 2016-12-29 | Dionex Corporation | Verfahren und systeme zur erkennung von nichtflüchtigen gelösten stoffen |
| US9927411B2 (en) * | 2015-09-08 | 2018-03-27 | International Business Machines Corporation | Humidity and sulfur concentration in test chamber |
| WO2018037253A1 (en) * | 2016-08-24 | 2018-03-01 | Fuchs Petrolub Se | Test apparatus and method for testing dust suppression systems |
| TWI611172B (zh) * | 2016-10-27 | 2018-01-11 | 財團法人成大研究發展基金會 | 一種具均勻分布機制之落塵檢測機 |
| CN111316092A (zh) * | 2017-11-30 | 2020-06-19 | 株式会社岛津制作所 | 基质膜形成装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1827530A (en) * | 1927-12-27 | 1931-10-13 | Carrier Engineering Corp | Method and apparatus for producing artificial climates |
| US2346690A (en) * | 1943-02-10 | 1944-04-18 | Jr John S Larkins | Dust test machine |
| GB1401445A (en) * | 1971-11-18 | 1975-07-16 | Ind Fan Heater Co Ltd | Apparatus for subjecting manufactured parts to a simulated dusty atmosphere |
| JPS56147040A (en) * | 1980-04-16 | 1981-11-14 | Hitachi Ltd | Device for producing dust at constant rate |
| US4799390A (en) * | 1987-03-11 | 1989-01-24 | Kabushiki-Kaisha Toyo Seisakusho | Snow-weathering test apparatus for self-propelled vehicle |
| US5307018A (en) * | 1992-07-01 | 1994-04-26 | Ashok Gadgil | Apparatus and method to detect an impending failure of a cirucit caused by deposits of aerosol |
-
1993
- 1993-03-26 US US08/037,802 patent/US5381701A/en not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-03-16 EP EP94301905A patent/EP0617293A3/en not_active Withdrawn
- 1994-03-25 JP JP6077860A patent/JP2792822B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06326166A (ja) | 1994-11-25 |
| US5381701A (en) | 1995-01-17 |
| EP0617293A2 (en) | 1994-09-28 |
| EP0617293A3 (en) | 1995-11-15 |
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