JP5403567B2

JP5403567B2 - 温度特性計測装置

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Publication number: JP5403567B2
Application number: JP2013029244A
Authority: JP
Inventors: ▲しょう▼二郎今井
Original assignee: AKIM Corp
Current assignee: AKIM Corp
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2027-10-16
Also published as: JP2013127475A

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。

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載置エリアを有する電子部品搭載プレートと、前記電子部品載置エリアに載置された前記電子部品の出力を計測する出力計測装置と、前記電子部品載置エリアに前記電子部品と同様に載置され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、前記電子部品載置エリアを加熱または冷却する第１の温度制御素子と、前記第１の温度制御素子とは異なる温度で当該電子部品載置エリアを加熱または冷却する第２の温度制御素子と、を備え、前記電子部品搭載プレートの搬送路には、前記電子部品エリアが前記第１の温度制御素子によって加熱または冷却される第１位置と、前記電子部品エリアが前記第２の温度制御素子によって加熱または冷却される第２位置とが設定され、更に前記第１位置には第１プローブユニットが配置されると共に、前記第２位置には第２プローブユニットが配置され、前記第１プローブユニットは、前記第１位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記電子部品の出力を計測する第１電子部品計測位置及び前記第１電子部品計測位置から退避した第１電子部品退避位置の間で、上下方向に移動自在な第１電子部品側プローブと、前記第１位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記温度計測用マスタの出力を計測する第１計測位置及び前記第１計測位置から退避した第１退避位置の間で、上下方向に移動自在な第１マスタ側プローブと、を有し、前記第２プローブユニットは、前記第２位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記電子部品の出力を計測する第２電子部品計測位置及び前記第２電子部品計測位置から退避した第２電子部品退避位置の間で、上下方向に移動自在な第２電子部品側プローブと、前記第２位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記温度計測用マスタの出力を計測する第２計測位置及び前記第２計測位置から退避した第２退避位置の間で、上下方向に移動自在な第２マスタ側プローブと、を有し、前記第１位置では、前記第１電子部品側プローブによる前記電子部品の出力計測と、前記第１マスタ側プローブによる前記温度計測用マスタの出力計測と、が略同時に行われ、前記第２位置では、前記第２電子部品側プローブによる前記電子部品の出力計測と、前記第２マスタ側プローブによる前記温度計測用マスタの出力計測と、が略同時に行われることを特徴とする。

前記第１温度制御素子または前記第２温度制御素子を制御する温度制御ユニットを備え、前記温度制御ユニットは、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第１温度制御素子または前記第２温度制御素子を制御することが好ましい。

なお、本発明は以下のような構成も可能である。

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、を備えていてもよい。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が好ましい。さらに、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が好ましい。

前記温度計測用マスタは、サーミスタを備えることが好ましい。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が好ましい。

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が好ましい。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が好ましい。

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が好ましい。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が好ましい。

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が好ましい。

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が好ましい。

また、温度測定計測方法は、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。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が好ましい。

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。

本発明の実施の形態に係る温度特性計測装置１の全体構成を示した図である。電子部品搭載プレート１０を拡大して示した図である。熱伝達プレート２０を拡大して示した図である。温度制御ユニット３５の構成を示したブロック図である。

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

Claims

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載置エリアを有する電子部品搭載プレートと、
前記電子部品載置エリアに載置された前記電子部品の出力を計測する出力計測装置と、
前記電子部品載置エリアに前記電子部品と同様に載置され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、
前記電子部品載置エリアを加熱または冷却する第１の温度制御素子と、
前記第１の温度制御素子とは異なる温度で当該電子部品載置エリアを加熱または冷却する第２の温度制御素子と、を備え、
前記電子部品搭載プレートの搬送路には、前記電子部品エリアが前記第１の温度制御素子によって加熱または冷却される第１位置と、前記電子部品エリアが前記第２の温度制御素子によって加熱または冷却される第２位置とが設定され、
更に前記第１位置には第１プローブユニットが配置されると共に、前記第２位置には第２プローブユニットが配置され、
前記第１プローブユニットは、
前記第１位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記電子部品の出力を計測する第１電子部品計測位置及び前記第１電子部品計測位置から退避した第１電子部品退避位置の間で、上下方向に移動自在な第１電子部品側プローブと、
前記第１位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記温度計測用マスタの出力を計測する第１計測位置及び前記第１計測位置から退避した第１退避位置の間で、上下方向に移動自在な第１マスタ側プローブと、を有し、
前記第２プローブユニットは、
前記第２位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記電子部品の出力を計測する第２電子部品計測位置及び前記第２電子部品計測位置から退避した第２電子部品退避位置の間で、上下方向に移動自在な第２電子部品側プローブと、
前記第２位置の前記電子部品搭載プレートに載置された前記温度計測用マスタの出力を計測する第２計測位置及び前記第２計測位置から退避した第２退避位置の間で、上下方向に移動自在な第２マスタ側プローブと、を有し、
前記第１位置では、前記第１電子部品側プローブによる前記電子部品の出力計測と、前記第１マスタ側プローブによる前記温度計測用マスタの出力計測と、が略同時に行われ、
前記第２位置では、前記第２電子部品側プローブによる前記電子部品の出力計測と、前記第２マスタ側プローブによる前記温度計測用マスタの出力計測と、が略同時に行われることを特徴とする、温度特性計測装置。
前記第１温度制御素子または前記第２温度制御素子を制御する温度制御ユニットを備え、
前記温度制御ユニットは、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第１温度制御素子または前記第２温度制御素子を制御することを特徴とする、請求項１記載の温度特性計測装置。