JP4854353B2 - Temperature control device and burn-in test device - Google Patents
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Description
本発明は、バーンイン試験等において好適に使用可能な温度制御装置、並びに、バーンイン試験装置に関する。 The present invention relates to a temperature control device that can be suitably used in a burn-in test or the like, and a burn-in test device.
従来より、下記特許文献１に開示されているようなバーンイン試験方法等においては、試験対象である試料の温度制御を的確に実施することが望まれている。かかる要望に対応すべく、従来より下記特許文献２に開示されているような放熱器や放熱方法が提供されている。
Conventionally, in the burn-in test method disclosed in
上記特許文献２に開示されている放熱器や放熱方法によれば、試料の温度を的確に調整することができ、バーンイン試験等を好適に実施できる。しかし、上記特許文献２に開示されている放熱器は、その構造が比較的複雑であるため、より一層簡略な構成で試料の温度を精度良く調整可能な温度制御装置の提供が望まれていた。
According to the radiator and the heat dissipation method disclosed in
そこで、かかる問題点に鑑み、本発明は構造が比較的簡略であり、試料の温度調整を精度良く実施可能な温度制御装置、並びに、当該温度制御装置を利用したバーンイン試験装置の提供を目的とした。 Accordingly, in view of such problems, the present invention aims to provide a temperature control device capable of accurately adjusting the temperature of a sample with a relatively simple structure, and a burn-in test device using the temperature control device. did.
上記した課題を解決する関連発明は、熱交換手段と、熱を伝達可能な伝熱体とを備えており、当該伝熱体を温度制御対象である試料と前記熱交換手段との間に介在させることにより、伝熱体を介して熱交換手段と試料との間で熱を伝達させることが可能であり、前記伝熱体が、圧縮変形可能なものであり、圧縮率に応じて熱抵抗が変化するものであり、前記伝熱体には圧縮変形可能なリブ、突起、又は凹部のうち少なくともいずれかが形成されており、熱交換手段と試料との間に伝熱体を介在させた状態で、当該伝熱体の圧縮率を変化させることにより前記伝熱体の熱抵抗を調整し、前記試料の温度制御を実施可能であることを特徴とする温度制御装置である。 The related invention for solving the above-described problem includes a heat exchange means and a heat transfer body capable of transferring heat, and the heat transfer body is interposed between a sample whose temperature is to be controlled and the heat exchange means. It is possible to transfer heat between the heat exchanging means and the sample through the heat transfer body, and the heat transfer body is capable of compressive deformation, and the thermal resistance depends on the compression rate. The heat transfer body is formed with at least one of a rib, a projection, or a recess that can be compressed and deformed, and the heat transfer body is interposed between the heat exchange means and the sample. In this state, the temperature control device is characterized in that the temperature resistance of the sample can be controlled by adjusting the thermal resistance of the heat transfer member by changing the compressibility of the heat transfer member.
関連発明の温度制御装置は、試料と熱交換手段との間に挟まれた伝熱体の圧縮率を調整するだけで伝熱体の熱抵抗を調整できる。そのため、本発明によれば、構成が簡略で、試料の温度を容易かつ的確に調整可能な温度制御装置を提供できる。 The temperature control device of the related invention can adjust the thermal resistance of the heat transfer body only by adjusting the compression rate of the heat transfer body sandwiched between the sample and the heat exchange means. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a temperature control device that has a simple configuration and can adjust the temperature of the sample easily and accurately.
ここで、上記記載の温度制御装置は、伝熱体の熱伝導率が、非圧縮状態において１．８〜７［Ｗ／ｍ・Ｋ］であることが望ましい。 Here, as for the temperature control apparatus of the said description , it is desirable that the heat conductivity of a heat exchanger is 1.8-7 [W / m * K] in an uncompressed state.
上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、熱交換手段と、熱を伝達可能な伝熱体と、磁界を発生可能な磁界発生装置とを備えており、前記伝熱体を温度制御対象である試料と前記熱交換手段との間に介在させて積層した状態とすることにより、伝熱体を介して熱交換手段と試料との間で熱を伝達させることが可能であり、前記伝熱体が、磁性体を含有したものであり、前記磁界発生装置による磁界の発生状態を調整して伝熱体に含まれている磁性体の配向を変化させることにより伝熱体の熱抵抗を調整し、前記試料の温度制御を実施可能であることを特徴とする温度制御装置である。
The invention according to
本発明の温度制御装置は、磁界発生装置によって磁界の発生状態を調整するだけで、試料と熱交換手段との間に挟まれた伝熱体の熱抵抗を調整することができる。そのため、構成が比較的簡単でありながら、試料の温度を精度良く調整可能な温度制御装置を提供できる。 The temperature control device of the present invention can adjust the heat resistance of the heat transfer body sandwiched between the sample and the heat exchange means only by adjusting the generation state of the magnetic field by the magnetic field generator. Therefore, it is possible to provide a temperature control device that can adjust the temperature of the sample with high accuracy while having a relatively simple configuration.
請求項２に記載の発明は、伝熱体が、所定の容器内に流動性を有する分散媒と磁性体とを収容したものであり、磁性体が、針状あるいは棒状であり、前記分散媒内に多数分散しており、磁界の発生状態を調整することにより、磁性体の長手方向が伝熱体および熱交換手段の積層方向に沿う方向に配向した状態と、磁性体の長手方向が伝熱体および熱交換手段の積層方向に対して交差する方向に向くように配向した状態とに切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置である。
According to a second aspect of the present invention, the heat transfer body contains a dispersion medium having fluidity and a magnetic body in a predetermined container, and the magnetic body is needle-shaped or rod-shaped, and the dispersion medium By adjusting the generation state of the magnetic field, the longitudinal direction of the magnetic body is transmitted in the direction in which the longitudinal direction of the magnetic body is oriented in the direction along the stacking direction of the heat transfer body and the heat exchange means. The temperature control device according to
本発明では、伝熱体として流動性の分散媒内に針状あるいは棒状の磁性体が多数分散しており、磁界の発生状態に応じて磁性体の配向が変化するものが採用されており、磁界の発生状態を調整することにより伝熱体の熱抵抗を適宜調整することが可能な構成とされている。そのため、本発明によれば、試料の温度を容易かつ的確に調整可能な温度制御装置を提供することができる。 In the present invention, a large number of needle-like or rod-like magnetic bodies are dispersed in a fluid dispersion medium as a heat transfer body, and the orientation of the magnetic body is changed depending on the state of generation of the magnetic field, By adjusting the generation state of the magnetic field, the heat resistance of the heat transfer body can be appropriately adjusted. Therefore, according to this invention, the temperature control apparatus which can adjust the temperature of a sample easily and exactly can be provided.
ここで、上記請求項１又は２に記載の温度制御装置は、磁性体が、磁気異方性を有するものであることが望ましい（請求項３）。
Here, in the temperature control device according to
上記したように磁気異方性を有するものを磁性体として採用すれば、磁界発生装置の作動に伴って発生する磁場中に伝熱体を静置することにより磁性体を一定方向に配向させることができる。従って、上記したような構成とすることにより、磁界発生装置によって磁界の発生状態を調整するだけで、試料と熱交換手段との間に挟まれた伝熱体の熱抵抗を精度良く調整可能な温度制御装置を提供することができる。 If a material having magnetic anisotropy is used as a magnetic material as described above, the magnetic material is oriented in a certain direction by allowing the heat transfer material to stand in the magnetic field generated by the operation of the magnetic field generator. Can do. Therefore, with the configuration as described above, the thermal resistance of the heat transfer body sandwiched between the sample and the heat exchanging means can be accurately adjusted only by adjusting the generation state of the magnetic field by the magnetic field generator. A temperature control device can be provided.
請求項４に記載の発明は、熱交換手段と、熱を伝達可能な伝熱体と、当該伝熱体の温度を調整する温度調整手段とを備えており、当該伝熱体を温度制御対象である試料と前記熱交換手段との間に介在させることにより、伝熱体を介して熱交換手段と試料との間で熱を伝達させることが可能であり、前記伝熱体が気泡を含有しており、前記温度調整手段は、気泡の加熱及び／又は冷却を、直接的及び／又は間接的に行うものであり、前記温度調節手段による加熱及び／又は冷却により生じる当該気泡の膨張収縮に基づいて熱抵抗を制御可能であることを特徴とする温度制御装置である。 The invention according to claim 4 includes a heat exchange means, a heat transfer body capable of transferring heat, and a temperature adjustment means for adjusting the temperature of the heat transfer body, and the heat transfer body is subject to temperature control. It is possible to transfer heat between the heat exchange means and the sample through the heat transfer body by interposing between the sample and the heat exchange means, and the heat transfer body contains bubbles. The temperature adjusting means directly and / or indirectly heats and / or cools the bubbles, and is used for expansion and contraction of the bubbles caused by heating and / or cooling by the temperature adjusting means. The temperature control device is characterized in that the thermal resistance can be controlled based on the temperature control device.
本発明の温度制御装置は、伝熱体に気泡が含まれており、この気泡が膨張収縮することで伝熱体の熱抵抗が変化する構成とされている。そのため、本発明の温度制御装置では、伝熱体の温度変化に伴って気泡が膨張収縮すると、伝熱体の熱抵抗が変化する。従って、本発明によれば、簡単な構成で試料の温度調整を精度良く実施可能な温度制御装置を提供できる。また、かかる構成によれば、気泡を的確に膨張収縮させることができ、試料の温度をより一層的確に調整することができる。 In the temperature control device of the present invention, the heat transfer body includes bubbles, and the thermal resistance of the heat transfer body changes as the bubbles expand and contract. Therefore, in the temperature control device of the present invention, when the bubbles expand and contract with the temperature change of the heat transfer body, the thermal resistance of the heat transfer body changes. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a temperature control apparatus capable of accurately adjusting the temperature of a sample with a simple configuration. Moreover, according to this structure, bubbles can be expanded and contracted accurately, and the temperature of the sample can be adjusted more accurately.
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の温度制御装置に試料を装着したものを、雰囲気温度を調整可能な試験室内に配置して実施することを特徴とするバーンイン試験装置である。
The invention according to
上記したように、請求項１〜４に記載の温度制御装置は、いずれも試料の温度を精度良く調整することができる。そのため、本発明のバーンイン試験装置によれば、バーンイン試験を精度良く実施することができる。
As described above, any of the temperature control devices according to
請求項６に記載の発明は、熱交換手段と、熱を伝達可能な伝熱体とを備えており、当該伝熱体を温度制御対象である試料と前記熱交換手段との間に介在させることにより、伝熱体を介して熱交換手段と試料との間で熱を伝達させることが可能であり、前記伝熱体が、圧縮変形可能なものであり、圧縮率に応じて熱抵抗が変化するものであり、熱交換手段と試料との間に伝熱体を介在させた状態で、当該伝熱体の圧縮率を変化させることにより前記伝熱体の熱抵抗を調整し、前記試料の温度制御を実施可能である温度制御装置に試料を装着したものを、雰囲気温度を調整可能な試験室内に配置して実施することを特徴とするバーンイン試験装置である。
The invention described in
本発明のバーンイン試験装置によれば、試料と熱交換手段との間に挟まれた伝熱体の圧縮率を調整するだけで伝熱体の熱抵抗を調整できる温度制御装置を用いていることから、バーンイン試験を精度良く実施することができる。 According to the burn-in test device of the present invention, the temperature control device capable of adjusting the heat resistance of the heat transfer body by simply adjusting the compressibility of the heat transfer body sandwiched between the sample and the heat exchange means is used. Therefore, the burn-in test can be performed with high accuracy.
本発明によれば、構造が比較的簡略であり、試料の温度調整を精度良く実施可能な温度制御装置、並びに、当該温度制御装置を利用したバーンイン試験装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure is comparatively simple and can provide the temperature control apparatus which can implement the temperature control of a sample accurately, and the burn-in test apparatus using the said temperature control apparatus.
続いて、本発明の一実施形態にかかる温度制御装置、並びに、当該温度制御装置を利用したバーンイン試験方法について説明する。図１において、１は本発明の一実施形態にかかるバーンイン試験装置３０に用いられる温度制御装置である。温度制御装置１は、伝熱体２と、熱交換手段３と、クランプ手段５とを備えた構成とされている。温度制御装置１は、クランプ手段５に試料Ｗを設置し、この試料Ｗと熱交換手段３との間に伝熱体２を介在させ、試料Ｗと熱交換手段３とで伝熱体２を挟み込んだ状態として使用される。
Subsequently, a temperature control device according to an embodiment of the present invention and a burn-in test method using the temperature control device will be described. In FIG. 1,
伝熱体２は、シリコーンを主原料とするゲル状素材によって構成されている。伝熱体２は、弾性を有し圧縮変形可能とされている。伝熱体２は、非圧縮状態において、１．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］〜７．０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度の熱伝導率を有する。そのため、伝熱体２を図１に示すように熱交換手段３と試料Ｗとの間に挟んだ状態としても、熱交換手段３と試料Ｗとの間でスムーズに熱のやりとりが行われる。
The
また、伝熱体２は、圧縮した状態とすると、熱抵抗が徐々に減少する特性を有する。すなわち、図２（ａ）に示すように伝熱体２の厚みがｄ１のときの熱抵抗Ｒ１は、図２（ｂ）に示すように厚みがｄ１よりも薄いｄ２（ｄ２＜ｄ１）のときの熱抵抗Ｒ２よりも大きい（Ｒ１＞Ｒ２）。そのため、伝熱体２は、厚みｄ方向に圧縮すると熱抵抗Ｒが小さくなる。一方、伝熱体２は、圧縮を解除すると厚みｄ方向に膨張し、熱抵抗Ｒが大きくなる。従って、温度制御装置１は、伝熱体２の圧縮状態を調整し、厚みｄを増減させることにより、試料Ｗと熱交換手段３との間における熱抵抗Ｒ（熱伝導率）の大きさを調整することができる。
Moreover, when the
熱交換手段３は、従来公知のヒートシンク等によって構成されている。熱交換手段３は、図１に示すように温度制御装置１に試料Ｗを設置することによって、伝熱体２と、温度制御装置１の設置雰囲気との間で熱交換を行うことができる。
The heat exchange means 3 is constituted by a conventionally known heat sink or the like. The
クランプ手段５は、図１に示すように、試料Ｗを設置する試料設置部６と、当板部７と、動作機構８，８とを備えた構成とされている。試料設置部６は、試料Ｗを設置可能な大きさを有する板状で平坦な部分である。試料設置部６には、温度制御装置１を正面視した状態において両端に相当する部分にナット９，９が設けられている。また、試料設置部６には、ナット９，９に相当する位置に貫通孔６ａ，６ａが設けられている。
As shown in FIG. 1, the clamp means 5 is configured to include a
当板部７は、試料設置部６に対して平行に配された板状で平坦な部分である。当板部７は、温度制御装置１を図１に示すように設置した際に、熱交換手段３に当接する部分である。当板部７には、動作機構８，８が取り付けられている。
The
動作機構８，８は、それぞれ動力源としてモータ１０，１０を備えており、これに支軸１１，１１が接続された構成とされている。モータ１０，１０には、従来公知の電動式のモータやエアモータ等、適宜のものを採用することができる。モータ１０，１０は、図１に示すように、それぞれ温度制御装置１を正面視した状態において当板部７の両端に相当する部分に、支軸１１，１１が試料設置部６側に向けて突出するように取り付けられている。すなわち、支軸１１，１１は、それぞれ図１に示すように試料Ｗをセットした際に、試料Ｗと伝熱体２と熱交換手段３とを積層して構成される積層体Ｌ１の積層方向に沿う方向に延びている。
The
支軸１１，１１は、モータ１０，１０の作動に伴って回転する構成とされている。支軸１１，１１の先端部分近傍にはネジ溝が設けられている。支軸１１，１１の先端部分は、試料設置部６に設けられたナット９，９に差し込まれ、装着（ネジ嵌合）されている。そのため、モータ１０，１０を作動させ、支軸１１，１１を正方向あるいは逆方向に回転させることにより、図１に矢印で示すように当板部７を試料設置部６に対して近接あるいは離反する方向に移動させ、試料設置部６と当板部７との間隔を調整することができる。
The
図１に示すように、温度制御装置１は、クランプ手段５を構成する試料設置部６に試料Ｗを設置するとともに、この上方に伝熱体２を介在させた状態で熱交換手段３を配した状態で使用される。この状態において、試料Ｗと伝熱体２と熱交換手段３とを積層した積層体Ｌ１は、クランプ手段５を構成する試料設置部６と当板部７とで挟まれた状態になっている。
As shown in FIG. 1, the
温度制御装置１は、動作機構８，８を構成するモータ１０，１０を作動させることにより、平行に配された試料設置部６と当板部７との間隔を拡大あるいは縮小することができる。すなわち、温度制御手段１は、動作機構８，８を作動させることにより試料Ｗと熱交換手段３の相対位置を近接あるいは離反させることができる。また、動作機構８，８は、モータ１０，１０の回転量を適宜調整することにより、当板部７に対する試料設置部６の移動量を調整することができる。すなわち、モータ１０，１０の回転量を調整すれば、試料設置部６と当板部７との間隔を調整することができる。そのため、温度制御装置１は、動作機構８，８を作動させることにより、試料Ｗと熱交換手段３とによって挟まれた伝熱体２を圧縮あるいは膨張（元の状態に復元）させ、伝熱体２の熱抵抗の大きさを調整することができる。
The
温度制御装置１は、試料Ｗに取り付けられた温度センサ１５によって試料Ｗの温度を検知し、この検知結果に基づいて動作機構８，８を動作させることができる構成とされている。さらに詳細に説明すると、本発明の一実施形態にかかるバーンイン試験装置３０に用いられる温度制御装置１では、温度センサ１５の検知信号が制御装置２０に入力され、この入力信号と、予め制御装置２０に設定されている試料Ｗの設定温度とに応じて動作機構８，８の動作が制御される。これにより、試料Ｗと熱交換手段３との間の熱抵抗が変化し、試料Ｗの温度が調整される。
The
温度制御装置１は、半導体等を試料Ｗとして設置し、バーンイン試験において試料Ｗの温度調整を行うために好適に使用することができる。さらに具体的には、例えばバーンイン試験を実施する場合は、図３に示すように、試料Ｗと熱交換手段３との間に伝熱体２が介在するように設置され、バーンイン試験装置３０内に配置される。複数の試料Ｗについてバーンイン試験を実施する場合は、図３に示すように、各試料Ｗが温度制御装置１にセットされ、バーンイン試験装置３０内に設置される。バーンイン試験を実施する場合には、試料Ｗが通電状態とされ、発熱する。バーンイン試験に伴って試料Ｗから熱が発生すると、この熱は伝熱体２を介して熱交換手段３に伝達し、バーンイン試験装置３０内に放出される。
The
制御装置２０は、バーンイン試験の実施中に温度センサ１５によって試料Ｗの温度を監視する。そして、制御装置２０は、試料Ｗの温度に応じて動作機構８，８を作動させて試料Ｗと熱交換手段３との間における伝熱抵抗（伝熱体２の熱抵抗）を調整し、試料Ｗの温度を所定の設定温度となるように調整する。すなわち、温度制御装置１は、試料Ｗの温度に基づいて動作機構８，８をフィードバック制御することにより伝熱体２の伝熱抵抗を調整する構成とされている。
The
上記したように、本発明の一実施形態にかかるバーンイン試験装置３０に用いられる温度制御装置１は、動作機構８，８を作動させ、伝熱体２の熱抵抗を調整するだけで試料Ｗと熱交換手段３との間における伝熱抵抗を調整し、試料Ｗの温度を調整できる。従って、温度制御装置１によれば、簡単な構成、動作で試料Ｗの温度を容易かつ的確に調整することができ、試料Ｗのバーンイン試験を精度良く実施することができる。
As described above, the
上記本発明の一実施形態にかかるバーンイン試験装置３０に用いられる温度制御装置１において採用されているクランプ手段５は、モータ１０，１０を作動させ、支軸１１，１１を回転させることにより、熱交換手段３と試料Ｗとを互いに近接あるいは離反する方向に直線移動させることが可能なものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。
The clamping means 5 employed in the
さらに具体的には、例えば図４に示すように、動作機構８において、モータ１０の代わりにエアシリンダ等に代表されるシリンダ装置や、一般的に電磁チャックと称されるような直動式のアクチュエータを動力源１３として採用し、これによって支軸１１を直線運動させる構成としてもよい。かかる構成とした場合についても、例えば上記本発明の一実施形態にかかるバーンイン試験装置３０に用いられる温度制御装置１で説明したのと同様に、動力源１３を作動させて図４（ａ）の状態から図４（ｂ），（ｃ）のように伝熱体２を厚みｄ方向に圧縮していくと、伝熱体２の熱抵抗が小さくなる。また逆に、動力源１３を作動させて、図４（ｃ）のような状態から伝熱体２の圧縮を解除すると、伝熱体２が膨張して図４（ｂ），（ａ）に示すような状態に戻り、熱抵抗が大きくなる。従って、モータ１０，１０に代えてエアシリンダ等のような直動式のアクチュエータを動力源１３として採用した場合についても、試料Ｗの温度を容易かつ精度良く調整することができる。
More specifically, for example, as shown in FIG. 4, in the
上記本発明の一実施形態にかかるバーンイン試験装置３０に用いられる温度制御装置１で採用した伝熱体２は、図５（ａ）に示すように熱交換手段３や試料Ｗと面接触する面が平坦なものであってもよいが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、伝熱体２は、例えば図５（ｂ）に示すようにリブ２ａと溝２ｂとが交互に並んだ構成としたり、図５（ｃ）のように突起２ｃが多数設けられたものや、図５（ｄ）のように凹部２ｄが多数設けられたもの、図５（ｂ）〜（ｄ）の構成を適宜組み合わせたもの等を採用することができる。
The
伝熱体２を例えば図５（ｂ）のようにリブ２ａと溝２ｂとをもつ構成とした場合、伝熱体２の圧縮量が少ない時はリブ２ａと試料Ｗや熱交換手段３との接触面積が少なく、熱抵抗が大きくなる。また、上記したように伝熱体２は弾性を有する部材であるため、図６（ａ）に矢印で示すように、クランプ手段５を作動させて試料Ｗと熱交換手段３との間隔を狭くして伝熱体２を圧縮した状態とすると、リブ２ａが変形して溝２ｂ側に倒れて試料Ｗや熱交換手段３との接触面積が大きくなり、熱抵抗が小さくなる。従って、伝熱体２を図５（ｂ）のような構成とすれば、伝熱体２の熱抵抗をさらに広範囲にわたって調整することができる。
When the
また、伝熱体２を図５（ｃ）のように突起２ｃが多数設けられた構成とした場合についても、リブ２ａを設けた場合と同様に、伝熱体２の圧縮量が少ない時は、突起２ｃの部分だけが試料Ｗや熱交換手段３に接触する。そのため、接触面積が少なく、試料Ｗと熱交換手段３との間の熱抵抗が大きくなる。一方、図６（ｂ）に矢印で示すように、試料Ｗと熱交換手段３との間隔を狭くして伝熱体２を圧縮すると、突起２ｃが変形して伝熱体２と試料Ｗや熱交換手段３との接触面積が増大し、やがて伝熱体２の表面の略全体が試料Ｗや熱交換手段３に接触した状態になる。また逆に、伝熱体２に作用している圧縮力を解除すると、伝熱体２と試料Ｗや熱交換手段３との接触状態が元に戻って接触面積が減少し、試料Ｗと熱交換手段３との間の熱抵抗が増大する。従って、図５（ｃ）のように伝熱体２の表面に突起２ｃを多数設けることによっても、伝熱体２の熱抵抗を広範囲にわたって調整することができる。
Further, when the
伝熱体２を図５（ｄ）に示すように凹部２ｄが多数設けられた構成とした場合、伝熱体２と、試料Ｗや熱交換手段３とが単に当接している状態では、凹部２ｄを除く平坦な部分が試料Ｗや熱交換手段３と面接触した状態になる。そのため、この状態では、凹部２ｄに相当する部分の分だけ、伝熱体２と、試料Ｗや熱交換手段３との接触面積が少なく、伝熱抵抗が大きい。一方、図６（ｃ）に矢印で示すように、試料Ｗと熱交換手段３との間隔を狭くして伝熱体２を圧縮した状態とすると、伝熱体２が徐々に変形し、伝熱体２と試料Ｗや熱交換手段３との接触面積が増大する。さらに、伝熱体２を圧縮すると、やがて伝熱体２の表面の略全体が試料Ｗや熱交換手段３に接触した状態になる。そのため、伝熱体２に凹部２ｄを設けた場合についても、伝熱体２を厚みｄ方向に圧縮することにより徐々に試料Ｗと熱交換手段３との間における熱抵抗を小さくすることができる。これとは逆に、伝熱体２に作用している圧縮力を解除すると、伝熱体２と試料Ｗや熱交換手段３との接触状態が元に戻って接触面積が減少し試料Ｗと熱交換手段３との間の熱抵抗が増大する。従って、図５（ｄ）のように伝熱体２の表面に凹部２ｄを多数設けた場合についても、伝熱体２の圧縮状態を調整するだけで試料Ｗと熱交換手段３との間における熱抵抗を精度よく調整することができる。
When the
なお、上記したように伝熱体２にリブ２ａや溝２ｂ、突起２ｃ、凹部２ｄ等の凹凸を設ける場合は、図５（ｂ）に示すようにこれらを伝熱体２の両面に設ける構成としても、片面のみに設ける構成としてもよい。また、伝熱体２の一方の面にリブ２ａや溝２ｂ、突起２ｃ、凹部２ｄ等から選ばれる任意の凹凸を設け、他方にこれとは異なる凹凸を設けた構成としてもよい。
As described above, when the
続いて、本発明の実施形態にかかる温度制御装置５０について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において本実施形態の温度制御装置５０および上記本発明の一実施形態にかかるバーンイン試験装置３０に用いられる温度制御装置１において共通する部分については共通の符号を付し、詳細の説明については省略する。
Next, the
図７に示すように、温度制御装置５０は、上記した温度制御装置１と同様に熱交換手段３と伝熱体５１とを備えた構成とされている。また、温度制御装置５０は、磁界発生装置５２を備えている。温度制御装置５０は、図７に示すように熱交換手段３と試料Ｗとの間に伝熱体５１が介在するようにセットされ、使用される。
As shown in FIG. 7, the
温度制御装置５０は、伝熱体５１および磁界発生装置５２の構成に特徴を有する。さらに具体的には、伝熱体５１は、図７に示すように容器５３内に分散媒５５と、磁性体５６とが収容されている。分散媒５５には、例えばオイル等の流動性を有するものが採用されている。また、磁性体５６として、鉄などが採用されている。磁性体５６は、図７に示すように棒状あるいは針状の形状とされている。磁性体５６は、分散媒５５内に多数、分散した状態で存在している。磁性体５６は、伝熱体５１において伝熱抵抗として作用する。伝熱体５１は、磁性体５６の長手方向が伝熱方向に沿う方向に向いている場合に伝熱抵抗が小さくなり、伝熱方向に対して交差する方向に向いている場合に伝熱抵抗が大きくなる傾向にある。
The
磁界発生装置５２は、図７に示すように伝熱体５１に対して隣接する位置に設けられている。温度制御装置５０は、磁界発生装置５２を作動させると、これに伴って発生する磁界内に伝熱体５１が入る。図７（ａ）に示すように、磁界発生装置５２の非作動時には、伝熱体５１を構成する磁性体５６は、その長手方向（配向方向）が試料Ｗ、伝熱体５１および熱交換手段３を積層して構成される積層体Ｌ２の積層方向に対して交差（本実施形態では略直交）する方向に向いている。そのため、温度制御装置５０は、磁界発生装置５２の非作動時に試料Ｗおよび熱交換手段３の間を伝達する熱の伝達抵抗（伝熱抵抗）が大きくなる。
The
一方、磁界発生装置５２の作動時には、図７（ｂ）に示すように、伝熱体５１を構成する磁性体５６は、その長手方向（配向方向）が試料Ｗ、伝熱体５１および熱交換手段３を積層して構成される積層体Ｌ２の積層方向に沿う方向（本実施形態では略平行）に向いている。そのため、温度制御装置５０は、磁界発生装置５２を作動させることにより、試料Ｗおよび熱交換手段３の間を伝達する熱の伝達抵抗（伝熱抵抗）が小さくなる。
On the other hand, when the
上記したように、本実施形態の温度制御装置５０は、磁界発生装置５２によって磁界の発生状態を調整するだけで、磁性体５６の配向方向を切り替え、伝熱体５１の伝熱抵抗を調整することができる。そのため、温度制御装置５０は、試料Ｗに温度センサ１５を取り付け、この検知温度に基づいて磁界発生装置５２の動作状態を調整することにより、試料Ｗの温度を所望の温度に調整することができる。
As described above, the
本実施形態の温度制御装置５０は、上記したように磁界発生装置５２によって磁界の発生状態を調整するだけで試料Ｗの温度調整を実施することができる。従って、温度制御装置１を採用した場合と同様に、温度制御装置５０に試料Ｗをセットし、これをバーンイン試験装置３０内に配置することにより、試料Ｗのバーンイン試験を精度良く実施することができる。
As described above, the
上記実施形態では、磁界発生装置５２によって磁界を発生させることにより磁性体５６の配向方向が積層体Ｌ２の積層方向に沿う方向に向き、試料Ｗと熱交換手段３との間における伝熱抵抗が小さくなる構成のものを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、磁界発生装置５２によって磁界を発生させることにより磁性体５６の配向方向が積層体Ｌ２の積層方向に対して交差する方向に向き、試料Ｗと熱交換手段３との間における伝熱抵抗が大きくなる構成のものであってもよい。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、伝熱体５１としてオイル等を分散媒５５とし、その中に鉄等の磁性体５６を多数分散させたものを採用した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の構成としてもよい。さらに具体的には、例えば伝熱体５１として、液晶性高分子を分散媒５５とし、これに磁性体５６を分散させた熱伝導性高分子成形体等を採用することができる。
In the above embodiment, an example in which oil or the like is used as the
さらに詳細に説明すると、上記実施形態において、伝熱体５１を構成する分散媒５５としては、熱液晶性高分子（サーモトロピック液晶性高分子）やライオトロピック液晶性高分子等の液晶性高分子を採用することができる。ここで、熱液晶性高分子は加熱溶融すると、ある温度範囲において光学的異方性溶融相を示す液晶状態となる高分子である。また、ライオトロピック液晶性高分子は、溶媒に溶解すると、ある濃度範囲において光学的異方性を示す液晶状態となる液晶性高分子である。熱液晶性高分子を分散媒５５として採用する場合は、熱液晶性ポリエステル、熱液晶性ポリエステルアミド、熱液晶性ポリエステルエーテル、熱液晶性ポリエステルカーボネート、熱液晶性ポリエステルイミド等を採用することができる。また、ライオトロピック液晶性高分子を分散媒５５として採用する場合は、アラミド系のもの等を採用することができる。
More specifically, in the above embodiment, the
また、磁性体５６としては、磁気異方性を有するものを好適に採用することができる。このように、磁気異方性を有するものは、磁場中に静置することにより一定方向に配向させることができるため、本実施形態の磁性体５６として好適に使用することができる。このような熱伝導性充填剤を磁性体５６として採用する場合は、磁化率（χ）が負の値を示す、反磁性を有するものであることが好ましい。
Further, as the
磁場による配向方向は、磁場を印加した方向の磁化率（χｐ）とその垂直方向の磁化率（χｖ）の差である異方性磁化率（χａ＝｜χｐ−χｖ｜）の大きさに依存する。熱伝導性充填剤は、異方性磁化率（χａ）が大きいほど、磁場配向しやすくなる。本実施形態では、磁性体５６として磁場配向しやすいものを採用することが望ましく、熱伝導性充填剤のうちでも異方性磁化率（χａ）が大きいものを磁性体５６として好適に使用することができる。
The orientation direction by the magnetic field depends on the magnitude of the anisotropic magnetic susceptibility (χa = | χp−χv |), which is the difference between the magnetic susceptibility (χp) in the direction in which the magnetic field is applied and the magnetic susceptibility (χv) in the vertical direction. To do. The larger the anisotropic magnetic susceptibility (χa) of the thermally conductive filler, the easier it is to align the magnetic field. In the present embodiment, it is desirable to employ a magnetic material that is easily magnetically oriented, and among the thermally conductive fillers, a material having a large anisotropic magnetic susceptibility (χa) is preferably used as the
さらに具体的には、磁性体５６には、炭素繊維、グラファイト、金属窒化物、金属炭化物、金属酸化物等の熱伝導性充填剤を好適に使用することができる。さらに詳細には、磁性体５６として、金属窒化物である窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウムや、金属炭化物である炭化ケイ素、金属酸化物である酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化亜鉛等を採用することができる。
More specifically, a thermally conductive filler such as carbon fiber, graphite, metal nitride, metal carbide, or metal oxide can be suitably used for the
上記実施形態では、特に図示や説明を行わなかったが、温度制御装置５０は、試料Ｗと熱交換手段３と伝熱体５１とを積層して構成される積層体Ｌ２や、磁界発生装置５２を所定のホルダー等に組み付ける構成とすることが望ましい。
In the above embodiment, although not particularly shown or described, the
続いて、本発明の別の実施形態にかかる温度制御装置８０について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において本実施形態の温度制御装置８０および上記本発明の一実施形態にかかるバーンイン試験装置３０に用いられる温度制御装置１、および本発明の実施形態の温度制御装置５０において共通する部分については共通の符号を付し、詳細の説明については省略する。
Next, a
図８に示すように、温度制御装置８０は、温度制御装置１，５０と同様に熱交換手段３と伝熱体８１とを備えた構成とされており、これらを積層して使用されるものである。温度制御装置８０においても、伝熱体８１は、熱交換手段３と試料Ｗとの間に介在するようにセットされる。
As shown in FIG. 8, the
温度制御装置８０は、伝熱体８１の構成に特徴を有する。伝熱体８１は、本体部８２と温度調整手段８３とを備えた構成とされている。本体部８２は、熱伝導性を有する素材を用いて構成されており、気泡８６を多数含んだ構成とされている。さらに具体的には、例えば本体部８２には、シリコーンを主原料とするゲル状素材のように熱伝導性に優れたものを発泡させたもの等を採用することができる。本実施形態では、本体部８２を構成するゲル素材として、常温において、４．５［Ｗ／ｍ・Ｋ］〜７．０［Ｗ／ｍ・Ｋ］程度の熱伝導率を有するものが採用されている。そのため、伝熱体８１を図１に示すように熱交換手段３と試料Ｗとの間に挟んだ状態としても、熱交換手段３と試料Ｗとの間でスムーズに熱のやりとりを行うことができる。
The
温度調整手段８３は、通電により発熱する発熱部８５を有し、制御装置２０により通電を制御し、発熱量を調整することができる構成とされている。発熱部８５は、試料Ｗと熱交換手段３との間において伝熱体８１を介して伝熱するのを妨げない程度に発熱する構成とされている。
The
伝熱体８１は、温度調整手段８３を作動させて本体部８２を加熱すると、本体部８２に含まれている気泡８６が膨張し、伝熱抵抗が大きくなる構成とされている。一方、温度調整手段８３を停止させて本体部８２を放冷させると、本体部８２に含まれている気泡８６が収縮し、伝熱抵抗が小さくなる構成とされている。すなわち、伝熱体８１は、本体部８２に伝熱抵抗として機能する気泡８６を多数含んでおり、本体部８２を加熱あるいは放冷して気泡を膨張あるいは収縮させることにより、伝熱抵抗を調整できる構成とされている。従って、温度制御装置８０は、図８に示すように試料Ｗと熱交換手段３との間に伝熱体８１を挟んだ積層体Ｌ３の状態でセットすると、温度センサ１５によって検知される試料Ｗの温度に基づいて温度調整手段８３の作動状態を制御することにより、試料Ｗの温度を精度良く所望の温度に調整することができる。
The
本実施形態の温度制御装置８０は、試料Ｗの温度を精度よく調整することができるため、温度制御装置１と同様に、温度制御装置８０に試料Ｗをセットしたものをバーンイン試験装置３０内に配置することにより、試料Ｗのバーンイン試験を精度良く実施することができる。
上記実施形態や図８では説明や図示を省略したが、温度制御装置８０についても、温度制御装置５０と同様に積層体Ｌ３等を所定のホルダー等に組み付け可能な構成としてもよい。
Although the description and illustration are omitted in the embodiment and FIG. 8, the
上記実施形態において、温度調整手段８３は、発熱部８５を備えており、本体部８２に含まれている気泡８６を直接的あるいは間接的に加熱可能なものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、気泡８６を直接的あるいは間接的に冷却可能な冷却手段を設けた構成としてもよい。すなわち、温度調整手段８３は、気泡８６の加熱機能と冷却機能の双方を備えたものや、発熱部８５に代わって冷却機能を持つ冷却手段を備えたものであってもよい。
In the above embodiment, the temperature adjusting means 83 includes the
本発明は、上記実施形態に示した構成に限定されるものではなく、例えば図９に示すように気泡８６の内側にヒータ等によって構成される発熱部８５を設け、発熱部８５が気泡８６を構成する本体部８２に直接的に触れない構成としてもよい。
The present invention is not limited to the configuration shown in the above embodiment. For example, as shown in FIG. 9, a
１，５０，８０ 温度制御装置
２，５１，８１ 伝熱体
３ 熱交換手段
３０ バーンイン試験装置
５２ 磁界発生装置
５５ 分散媒
５６ 磁性体
８３ 温度調整手段
８５ 発熱部
８６ 気泡
Ｗ 試料
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記伝熱体を温度制御対象である試料と前記熱交換手段との間に介在させて積層した状態とすることにより、伝熱体を介して熱交換手段と試料との間で熱を伝達させることが可能であり、
前記伝熱体が、磁性体を含有したものであり、
前記磁界発生装置による磁界の発生状態を調整して伝熱体に含まれている磁性体の配向を変化させることにより伝熱体の熱抵抗を調整し、前記試料の温度制御を実施可能であることを特徴とする温度制御装置。 A heat exchange means, a heat transfer body capable of transferring heat, and a magnetic field generator capable of generating a magnetic field,
Heat is transferred between the heat exchanging means and the sample via the heat transfer body by placing the heat transfer body between the sample whose temperature is to be controlled and the heat exchanging means in a stacked state. Is possible and
The heat transfer body contains a magnetic material,
It is possible to control the temperature of the sample by adjusting the thermal resistance of the heat transfer body by changing the orientation of the magnetic body included in the heat transfer body by adjusting the magnetic field generation state by the magnetic field generator. A temperature control device characterized by that.
磁性体が、針状あるいは棒状であり、前記分散媒内に多数分散しており、
磁界の発生状態を調整することにより、磁性体の長手方向が伝熱体および熱交換手段の積層方向に沿う方向に配向した状態と、磁性体の長手方向が伝熱体および熱交換手段の積層方向に対して交差する方向に向くように配向した状態とに切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載の温度制御装置。 The heat transfer body contains a fluid dispersion medium and a magnetic material in a predetermined container,
The magnetic material is needle-shaped or rod-shaped, and is dispersed in a large number in the dispersion medium,
By adjusting the generation state of the magnetic field, the longitudinal direction of the magnetic body is oriented in the direction along the stacking direction of the heat transfer body and the heat exchange means, and the longitudinal direction of the magnetic body is the stack of the heat transfer body and the heat exchange means. The temperature control device according to claim 1 , wherein the temperature control device can be switched to a state of being oriented so as to face a direction intersecting the direction.
当該伝熱体を温度制御対象である試料と前記熱交換手段との間に介在させることにより、伝熱体を介して熱交換手段と試料との間で熱を伝達させることが可能であり、
前記伝熱体が気泡を含有しており、
前記温度調整手段は、気泡の加熱及び／又は冷却を、直接的及び／又は間接的に行うものであり、前記温度調節手段による加熱及び／又は冷却により生じる当該気泡の膨張収縮に基づいて熱抵抗を制御可能であることを特徴とする温度制御装置。 A heat exchange means, a heat transfer body capable of transferring heat, and a temperature adjustment means for adjusting the temperature of the heat transfer body,
By interposing the heat transfer body between the sample whose temperature is to be controlled and the heat exchange means, it is possible to transfer heat between the heat exchange means and the sample via the heat transfer body,
The heat transfer body contains bubbles,
The temperature adjusting means performs direct and / or indirect heating and / or cooling of the bubbles, and thermal resistance based on expansion and contraction of the bubbles caused by heating and / or cooling by the temperature adjusting means. It is possible to control the temperature control device.
当該伝熱体を温度制御対象である試料と前記熱交換手段との間に介在させることにより、伝熱体を介して熱交換手段と試料との間で熱を伝達させることが可能であり、
前記伝熱体が、圧縮変形可能なものであり、圧縮率に応じて熱抵抗が変化するものであり、
熱交換手段と試料との間に伝熱体を介在させた状態で、当該伝熱体の圧縮率を変化させることにより前記伝熱体の熱抵抗を調整し、前記試料の温度制御を実施可能である温度制御装置に試料を装着したものを、雰囲気温度を調整可能な試験室内に配置して実施することを特徴とするバーンイン試験装置。 A heat exchange means and a heat transfer body capable of transferring heat;
By interposing the heat transfer body between the sample whose temperature is to be controlled and the heat exchange means, it is possible to transfer heat between the heat exchange means and the sample via the heat transfer body,
The heat transfer body is capable of compressive deformation, and the thermal resistance changes according to the compression rate,
It is possible to control the temperature of the sample by adjusting the thermal resistance of the heat transfer body by changing the compressibility of the heat transfer body with a heat transfer body interposed between the heat exchange means and the sample. A burn-in test apparatus in which a sample is mounted on a temperature control apparatus that is placed in a test chamber in which the ambient temperature can be adjusted.
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