JPS6391577A - 温度テスト用冷却加熱器 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体ディバイス等を装置に組み込んだまま単
体で温度テストができるような温度テスト用冷却加熱器
に関するものである。

（従来の技術） 半導体ディバイス等の電子部品は最近では種々の分野に
おいて使用されるようになってきており、その使用条件
も種々多様になってきている。このため、この多様化し
た使用条件での信頼性を確保する必要があり、そのため
のテスト装置も種々開発されている。

温度テスト装置もその１つであり、従来では電子部品を
組み込んだ回路装置を恒温槽に入れてこの回路装置を所
定温度まで加熱もしくは冷却して温度テストを行なって
いた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、恒温槽を用いて温度テストを行なった場
合、恒温槽内には電子部品が複数個組み込まれた回路装
置全体を収納し、恒温槽内での所定温度の保持の間に装
置の作動不良が生じないか否かを検出することは可能で
あるが、この装置のうちのどの部品が作動不良を起した
かをテストすることが離しいという問題がある。どの部
品が作動不良を起したかを検出するには、各部品を装置
から取り外して部品単体を恒温槽内に収納して単体での
温度テストを行なう必要があり温度テストが工数のかか
る煩しいものとなるという問題があった。さらに、恒温
槽は比較的大型でその価格は高く、又その取扱いも難し
いことが多いという問題がある。

なお、このようなことから、恒温槽を用いずに、常温下
において電子部品を回路装置に組み込んだ状態でこの電
子部品に低温の窒素ガスもしくは高温のエアー等を吹き
付けるなどして、電子部品単体の温度テストを行なう方
法は従来から行なわれているが、ガス吹き付は用の装置
が大型化しやす（その制御も難しいことが多く、温度テ
ストを行なう対象電子部品の正確な温度制御を行なうこ
とも比較的離しいという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記従来での温度テストにおける問題に鑑み、
小型軽量・低価格で、温度制御が正確且つ容易であり、
回路装置に組み込んだ状態で且つ常温下において部品単
体のテストを行なうことができるような装置を提供して
上記問題点の解決を図ろうとするものであり、そのため
の手段として本発明の装置は以下のように構成される。

すなわち、本発明の温度テスト用冷却加熱器は、小型・
軽量なペルチエ素子によるペルチエ効果を利用してテス
ト対象となる電子部品等の単体での冷却加熱を行なわせ
るものであり、ペルチエ素子の一端側に対象物接触用の
接触部材を取り付けるとともに、他端側に熱交換器を取
り付け、さらにこのペルチエ素子への通電を制御するコ
ントローラを設けて構成されている。なお、この熱交換
器は、放熱フィンに冷却水を供給する水冷式であっても
よいし、放熱フィンに冷却エアーを供給する空冷式であ
ってもよく、さらに、ペルチエ素子の他端側の熱をヒー
トパイプを介して放熱フィンに伝えるようにしてもよい
。また、上記コントローラによるペルチエ素子への通電
制御に際して、上記接触部材に温度センサを取り付けて
この温度センサの検出温度に基づいて通電制御を行なう
ようにするのが好ましい。

（作用） 上記構成の温度テスト用冷却加熱器を用いて電子部品等
の温度テストを行なうには、コントローラによりペルチ
エ素子に通電してこのペルチエ素子の一端に取り付けら
れた接触部材を所定ＵＵに加熱もしくは冷却し、この後
この接触部材を温度テストを行なう対象部品に接触さけ
ればよく、これによって対象部品も所定温度に加熱もし
くは冷却されるので、対象部品を回路装置に組み込んだ
ままその単体での温度テストを簡単に行なうことができ
る。このため、回路装置全体を常温に保持したまま対象
部品だけのテストを行なうことができることになる。な
お、ペルチエ素子は通電されることにより、一方の接点
が冷却され他方の接点が加熱されるもので、このためペ
ルチエ素子への直流電流の印加方向を逆にすることによ
り、上記接触部材を冷却したり加熱したりできるように
なっている。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の好ましい実施例について
説明する。

第１図は本発明に係る水冷式の４１１０テスト用冷却加
熱装置１を示す断面図である。この冷却加熱装置１は本
体部１０と、本体部１０内の熱交換器部分に冷却水を供
給する冷却水供給手段３０と、本体部１０内のペルチエ
素子への通電の制御を行なうコントローラ３５とから構
成されている。

本体部１０はベークライト等から作られた本体ケース１
１を有し、この本体ケース１１の前面（図中左端面）に
は、熱伝導性の良好なアルミニウム、真鍮等から作られ
た接触プレート１２がその前面を本体ケース１１の前面
から外方に突出させて取り付けられている。この接触プ
レート１２の後面には第１ベルチエ素子１３、第１スペ
ーサ１４、第２ベルチエ素子１５および第２スペーサ１
６がこの順に接合固定されている。さらに、第２スペー
サ１６の後面には複数の放熱フィン１７ｂを有する基１
１７ａが固設されており、放熱フィン１７ｂは基盤１７
ａに接合固定される冷却ケース１８により密封されて覆
われている。この冷却ケース１８には２本の冷却水用チ
ューブ２０ａ、２０ｂが接合されており、この冷却水用
チューブ２０ａ、２０ｂは本体ケース１１の後面から外
方に突出している。なお、冷却水用ケース１８はボルト
１９により本体ケース１１に固定保持されている。この
ように構成される本体部１０のうち、接触プレー１−１
２、第１および第２スペーサ１４．１６、基盤１７ａお
よび放熱フィン１７ｂはペルチェ素子１３．１５から発
生する熱を効率よく伝える必要があり、このため熱伝導
性がよく且つ耐蝕性のよいアルミニウム、真鍮等から作
るのが好ましく、本体ケース１１および冷却ケース１８
は熱伝導率の小さいベークライト等から作るのが好まし
い。

一方、冷却水供給手段３０は、冷却水を入れた冷却水タ
ンク３１と、該タンク３１内の冷却水を吸引して上記冷
却水用チューブ２０ａを介して上記冷却水用ケース１８
の内部に冷却水を供給するためのポンプ３２と、このポ
ンプ３２と冷却水用チューブ２０ａを接続する送りパイ
プ３３と、冷却水用チューブ２０ｂとタンク３１とを接
続する戻りパイプ３４とから構成される。さらに、第１
および第２ベルチエ素子１３．１５を通電させるための
第１ライン３６および接触プレート１２の後面に取り付
けられた温度センサ（熱電対等）２５からの第２ライン
３７はコントローラ３５に接続されている。

次に、以上のように構成した水冷式冷却加熱装置１の作
動について説明する。この装＠１はその前面から突出す
る接触プレート１２をペルチエ素子１３．１５によって
冷却もしくは加熱し、温度テストの対象となる電子部品
にこの接触プレート１２を当接させ、接触プレート１２
の熱を電子部品に伝えて電子部品の温度を所定温度に維
持せしめ温度テストを行なわせるものである。このため
、温度テストを行なうに際しては、コントローラ３５か
ら第１ライン３６を介してペルチエ索子１３および１５
に所定の直流電流を通電させる。これによって、例えば
ペルチエ素子１３．１５の前面側が冷却され、後面側が
加熱される。このため、接触プレー１〜１２が冷却され
第２スペーサ１６が加熱され、この第２スペーサ１６の
熱は基盤および放熱フィン１７ｂに伝達される。なお、
本例では第１スペーサ１４を介してペルチエ素子を直列
に２個並べて配しているので、接触プレート１２の冷却
温度に対する第２スペーサ１６の加熱温度の差が、ペル
チエ素子を１個のみ用いる場合に比べて大きくなる。な
お、ここでは、接触プレート１２が冷却されて、第２ス
ペーサ１６が加熱される例を示したが、ペルチエ素子１
３．１５に加える直流電流の方向を逆にすれば、上記の
場合とは逆になり、ペルチエ素子１３．Ｉｓの後面側が
冷却されて前面側が加熱され、接触プレート１２が加熱
されて第２スペーサ１６が冷却される。

さらに、上記ペルチェ素子１３．１５への通電を行なう
ときには、同時に冷却水供給手段３０のポンプ３２を駆
動させてタンク３１内の冷却水を送りパイプ３３および
チューブ２０ａを介して冷却ケース１８内に送りこみ、
この冷却ケース１８内に冷却水を充満させる。なお、冷
却ケース１８に充満した冷却水はチューブ２０ｂおよび
戻りバイブ３４を介してタンク３１に戻るようになって
おり、このようにして冷却水が冷却ケース１８内を通っ
て循環される。このため、放熱フィン１７ｂは冷却ケー
ス１８内において冷却水と接触し、基盤１７ａを介して
伝えられる第２スペーサ１６の熱を吸収し、第２スペー
サ１６の温度をほぼ冷却水と同じにする。すなわち、ペ
ルチエ素子１３．１５への通電により接触プレート１２
が冷却され第２スペーサ１６が加熱されるときには、第
２スペーサ１６の熱は基盤１７ａＪ３よび放熱フィン１
７ｂを介して冷却水により奪われてスペーサ１６は冷却
水とほぼ同じ温度になる。このため、第２ベルチエ素子
１５の前面は第２スペーサ１６と接触する後面の温度よ
り所定値だけ低い温度になり、この温度は第１スペーサ
１４を介して第１ペルチエ素子１３の後面に伝えられ、
この後面の温度は上記所定値だけ低い温度となる。この
ため、第１ペルチエ素子１３の前面の温度は上記所定値
だけ低い温度よりざらに別の所定値だけ低い温度となり
、第１ペルチエ素子１３の前面に接合される接触プレー
ト１２はかなり低温になる。また、ペルチエ素子への通
電方向を逆転させ接触プレート１２を加熱する場合は上
記の例と全く逆の現象となり、接触プレート１２はかな
りの高温に加熱される。実際に本出願人が実験したとこ
ろでは、接触プレート１２の温度は一５０℃〜＋１５０
℃の範囲で設定することができた。

なお、上記ペルチエ素子１３．１５への通電により接触
プレート１２の温度調整は、冷却水温が分っていればペ
ルチエ素子への通電量を制御することにより行なうこと
が可能であるが、接触プレート１２に熱電対等の温度セ
ンサ２５を取り付けておき、この温度センサ２５により
検出した温度情報をコントローラ３５にフィードバック
して通電量を制御すれば、接触プレート１２の温度をか
なり正確に制御することができる。

また、本体ケース１１と冷却ケース１８との間の空間に
はスチロール、ウレタン等の断熱性の良い材料を充填す
るのが好ましい。

なお、上記例においてはポンプ３２によりタンク３１内
の冷却水を冷却ケース１８内へ循環して供給する場合を
示したが、例えば水道の蛇口からホース等により水道水
を冷却水として直接冷却ケース１８内へ送り込むように
してもよい。また、上記タンク３１内の冷却水を循環使
用する場合、タンク３１内の水温が放熱フィン１７ｂか
らの熱を受けて徐々に変化するため、このタンク３１内
の水を別のペルチエ素子を用いて冷却もしくは加熱し、
タンク３１内の水温を一定に保つようにしてもよい。こ
のようにすると、冷却水ωは少なくてもよく、タンク３
１、ポンプ３２等を小型・軽量化できる。

次に、第２図の断面図に基づいて空冷式の冷却加熱装置
５の例について説明する。

この冷却加熱装置５は、本体ケース５１内にペルチエ索
子５３とこのペルチエ素子の一端側に接合された接触プ
レート５２と他端側に接合されたスペーサ５４と放熱フ
ィン５７とを配設して構成されている。

接触プレート５２の先端５２ａは本体ケース５１の前端
から前方へ突出しており、この先端５２ａを相手電子部
品等に直接接触させてこの電子部品等を所定温度に冷却
加熱して温度テストを行なうようになっている。スペー
サ５４と放熱フィン５７とは接続部材５５を介してヒー
トパイプ５６により接続されており、ペルチエ素子５３
からスペーサ５４に伝わる熱はこのヒートパイプ５６を
介して放熱フィン５７に伝えられる。放熱フィン５７は
複数の薄板を横方向に並べて構成されており、放熱フィ
ン５７に伝えられた熱はこの放熱フィン５７から周囲の
空気中に放出される。このようにして空気中に放出され
た熱を外部に放出するために、本体ケース５１の後部に
ファン５８が設けられており、このファン５８の作動に
より本体ケース５１の中央部および前部に形成された空
気取入れ口５１ａ〜５１ｄから外部の空気を吸込み、本
体ケース５１の後端に形成された空気吐出し口５１ｅか
ら本体ケース５１内の空気を外部へ放出する。

このため、放熱フィン５７の温度を外気温とほぼ同一に
保持することができ、ペルチエ索子５３の他端側の温度
をほぼ外気温と等しくすることができる。

このため、ライン６２を介してコントローラ（図示しな
いが第１図のものと同じ）に−よりペルチエ素子５３に
所定の直流電流を印加Ｊることにより、接触プレート５
２を冷却もしくは加熱することができる。なお、本例に
おいても接触プレート５３に温度センサ６０を取付けて
おり、この温度センサ６０の検出信号に基づいて接触プ
レート５３の正確な温度制御を行なうことができるよう
にしている。

なお、本例ではペルチエ素子５３を１個しか用いていな
いが、２個用いても良いのは熱論のことであるが、空冷
式の場合は冷却効率が水冷式の場合に比べ若干劣るので
、ペルチエ素子を複数個用いる場合には放熱フィンを大
きくしてその容量を増大させる等の措置が必要となる。

また、第２図の例ではヒートパイプを用いる例を示した
が、ヒートパイプを用いずに放熱フィンを直接スペーサ
に接続することも可能であり、また、第１図の水冷式装
置においてヒートパイプを用いるようにすることも熱論
可能である。

（発明の効果） 以上シ１明したように、本発明によれば、ペルチエ素子
の一端側に接触部材を他端側に熱交換器を取付けて冷却
加熱器を構成しているので、この冷却加熱器を小型軽ω
化することができ、コストの低減を図ることができる。

また、接触部材を対象となる電子部品等に直接接触させ
ることにより、冷却・加熱される接触部材の熱をこの電
子部品等に伝えてこの部品を所定温度に冷却・加熱する
ことができるので、温度テストを行なうのが非常に簡単
であり、且つ電子部品を回路装置に組み込んだ状態のま
ま各部品単体での温度テス１−を行なうことができる。

さらに、接触部材の冷却・加熱温度の制御を正確に行な
うことができるので、テスト対象となる部品の温度も正
確に制御して温１哀テストを行なうことができる。この
ように、本発明の装置を用いると従来必要とされた恒温
槽等は不要となり、常温下において温度テストを行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る水冷式の冷却加熱装置を示す断面
図、 第２図は本発明に係る空冷式の冷却加熱装置を示す断面
図である。 １１．５１・・・本体ケース　　１２．５２・・・接触
プレート１３．１５．５３・・・ペルチエ素子 １４．１６．５４・・・スペーサ　　１７ｂ、５７・・
・放熱フィン１８・・・冷却ケース　　　　２５．６０
・・・温度センサ３５・・・コントローラ　　　５６・
・・ヒートパイプ５８・・・ファン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ペルチエ素子と、 該ペルチエ素子の一端側に取り付けられた対象物接触用
   の接触部材と、 上記ペルチエ素子の他端側に取り付けられた熱交換器と
   、 上記ペルチエ素子への通電を制御するコントローラとか
   らなることを特徴とする温度テスト用冷却加熱器。 ２）上記熱交換器が、上記ペルチエ素子の上記他端側に
   取り付けられた放熱フィンと、該放熱フィンの周囲に冷
   却水を供給する冷却水供給装置とからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の温度テスト用冷却加熱
   器。 ３）上記熱交換器が、上記ペルチエ素子の上記他端側に
   取り付けられた放熱フィンと、該放熱フィンの周囲に冷
   却エアーを供給する冷却エアー供給装置とからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の温度テスト用
   冷却加熱器。 ４）上記放熱フィンを上記ペルチエ素子の上記他端側に
   ヒートパイプを介して取り付けていることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項もしくは第３項記載の温度テスト
   用冷却加熱器。 ５）上記コントローラが上記接触部材の温度を検出する
   温度センサを有し、該温度センサの検出温度に基づいて
   上記コントローラによる上記ペルチエ素子への通電を制
   御するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の温度テスト用冷却加熱器。