(57)【要約】【課題】本願は、熱サイクル試験の信頼性を維持しつつ試験期間を短縮可能な電子部品の試験装置および試験方法を開示する。【解決手段】本願で開示する電子部品の試験装置は、電子部品の温度を監視する温度監視部と、温風が吹き出る加熱ノズルと冷風が吹き出る冷却ノズルを交互に電子部品へ向けるノズル切替部と、温度監視部によって得られる電子部品の温度が所定の温度勾配を維持するように、加熱ノズルおよび冷却ノズルと電子部品との間の距離を調整するノズル距離調整部と、を備える。【選択図】図３
2019066348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験対象の電子部品を試験する試験装置であって、
前記電子部品の温度を監視する温度監視部と、
温風が吹き出る加熱ノズルと冷風が吹き出る冷却ノズルを交互に前記電子部品へ向けるノズル切替部と、
前記温度監視部によって得られる前記電子部品の温度が所定の温度勾配を維持するように、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルと前記電子部品との間の距離を調整するノズル距離調整部と、を備える、
電子部品の試験装置。
【請求項２】
前記ノズル距離調整部は、前記温度監視部によって得られる前記電子部品の温度の勾配が前記所定の温度勾配を上回る場合は前記加熱ノズルまたは前記冷却ノズルを前記電子部品から遠ざけ、前記温度監視部によって得られる前記電子部品の温度の勾配が前記所定の温度勾配を下回る場合は前記加熱ノズルまたは前記冷却ノズルを前記電子部品へ近づける、
請求項１に記載の電子部品の試験装置。
【請求項３】
前記電子部品は、配線基板に実装されており、
前記温度監視部と前記ノズル切替部と前記ノズル距離調整部は、前記配線基板の両面側に各々設けられている、
請求項１または２に記載の電子部品の試験装置。
【請求項４】
前記ノズル切替部は、前記配線基板の一方の面の側において前記電子部品へ向けられているノズルと、前記配線基板の他方の面の側において前記電子部品へ向けられているノズルが、前記加熱ノズルと前記冷却ノズルで互い違いとなるようにノズルを切り替える、
請求項３に記載の電子部品の試験装置。
【請求項５】
前記ノズル切替部は、前記温度監視部によって得られる前記電子部品の温度が所定の切替温度に達すると、前記電子部品へ向けるノズルを切り替える、
請求項１から４の何れか一項に記載の電子部品の試験装置。
【請求項６】
前記ノズル切替部は、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルを横方向へスライドさせるスライド機構で前記電子部品へ向けるノズルを切り替え、
前記ノズル距離調整部は、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルを上下方向へ昇降させる昇降機構で前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルと前記電子部品との間の距離を調整する、
請求項１から５の何れか一項に記載の電子部品の試験装置。
【請求項７】
前記電子部品は、前記電子部品が配置されている部位に開口部を有する遮蔽板で覆われており、
前記ノズル切替部は、前記電子部品へ向けるノズルを前記遮蔽板の前記開口部へ移動し、前記電子部品へ向けないノズルを前記遮蔽板の前記開口部の脇へ移動する、
請求項１から６の何れか一項に記載の電子部品の試験装置。
【請求項８】
前記配線基板のうち前記電子部品が実装されている部位とは異なる部位を加熱する加熱する加熱手段を更に備える、
請求項１から７の何れか一項に記載の電子部品の試験装置。
【請求項９】
試験対象の電子部品を試験する試験方法であって、
温風が吹き出る加熱ノズルと冷風が吹き出る冷却ノズルを交互に前記電子部品へ向けるノズル切替工程と、
前記電子部品の温度が所定の温度勾配を維持するように、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルと前記電子部品との間の距離を調整するノズル距離調整工程と、を含む、
電子部品の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、電子部品の試験装置および試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の試験を行う装置としては、各種のものが提案されている（例えば、特許文献１−４を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０９５０４号公報
【特許文献２】特開２００７−１８３１２６号公報
【特許文献３】特開２００２−１７４５７７号公報
【特許文献４】特開昭６１−２３６１３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子部品には、様々なはんだ接合部が存在する。例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）
パッケージは、縦横に配列されたはんだボールを介してプリント基板に接合される。そして、電子部品の接合部には、作動中の電子部品の発熱による熱応力が加わる。よって、電子機器の開発においては、評価対象の電子部品に加熱と冷却を繰り返し行って接合部の様子を観察し、電子部品の信頼性を確認する熱サイクル試験等が行われる。
【０００５】
電子部品に加熱と冷却を繰り返し行う手法としては、例えば、電子部品の方を向いているノズルから冷気と暖気を交互に吹き出す手法や、電子部品に接触させたヒータのオンとオフを繰り返す手法が考えられる。そして、熱サイクル試験を短期間で済ませたい場合には、加熱と冷却の切り替えを短時間で頻繁に繰り返すことになる。しかし、電子部品には、許容できる設計上の温度勾配がある。よって、加熱と冷却の切り替えを短時間で可能にするべく、許容できる設計上の温度勾配を逸脱しない範囲内での加熱と冷却の実現が望まれる。しかし、ノズルから吹き出る気流の温度制御や、電子部品に接触させたヒータの通電制御では、設計上の温度勾配を逸脱しない範囲内で電子部品を可及的速やかに温度調整することが困難であった。
【０００６】
そこで、本願は、熱サイクル試験の信頼性を維持しつつ試験期間を短縮可能な電子部品の試験装置および試験方法を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願は、次のような電子部品の試験装置を開示する。すなわち、本願で開示する電子部品の試験装置は、電子部品の温度を監視する温度監視部と、温風が吹き出る加熱ノズルと冷風が吹き出る冷却ノズルを交互に電子部品へ向けるノズル切替部と、温度監視部によって得られる電子部品の温度が所定の温度勾配を維持するように、加熱ノズルおよび冷却ノズルと電子部品との間の距離を調整するノズル距離調整部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
一つの側面では、本発明は、熱サイクル試験の信頼性を維持しつつ試験期間を短縮可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、電子部品を試験する試験装置の外観斜視図である。
【図２】図２は、試験装置の内部構造図である。
【図３】図３は、試験装置のシステム構成図である。
【図４】図４は、試験装置において実現される動作内容のフローチャートを表した図である。
【図５】図５は、ノズルの動きを示した図である。
【図６】図６は、電子部品の温度変化を示した図である。
【図７】図７は、電子部品の温度変化の比較例を示した図である。
【図８】図８は、本検証における破断サイクル数を示したグラフである。
【図９】図９は、本検証における実施例で観察された接合部の破断状況を示した図である。
【図１０】図１０は、本検証における実施例で観察された接合部の破断状況と比較例で観察された接合部の破断状況とを並べて示した図である。
【図１１】図１１は、本変形例におけるノズルの動きを示した図である。
【図１２】図１２は、電子部品の上面が加熱されて電子部品の下面が冷却されている期間中の電子部品の温度分布を示した図である。
【図１３】図１３は、試験装置の変形例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本開示の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。
【００１１】
図１は、電子部品を試験する試験装置１の外観斜視図である。試験装置１は、試験対象の電子部品の加熱と冷却を繰り返す熱サイクル試験を行う装置である。よって、試験装置１は、試験対象の電子部品が適正に温度変化するよう、試験対象の電子部品やその他の機器を矩形状の筐体２に内蔵する形態を採っている。そして、筐体２には、試験対象の電子部品を支持テーブル３に載せたり内部機器を点検したりするための扉が正面に設けられている。試験装置１は、支持テーブル３にセットされた電子部品の加熱と冷却を温度調整機構４Ｕ，４Ｂで行う。
【００１２】
図２は、試験装置１の内部構造図である。温度調整機構４Ｕは、支持テーブル３にセットされた電子部品を上面側から加熱および冷却する。また、温度調整機構４Ｂは、支持テーブル３にセットされた電子部品を下面側から加熱および冷却する。そして、温度調整機構４Ｕと温度調整機構４Ｂは、何れも支持テーブル３にセットされた電子部品へ温風や冷風を吹き付けて電子部品の加熱や冷却を行う機構であるため、上下方向にある程度の寸法を有している。よって、試験装置１は、筐体２内の上下方向における中央部付近に支持テーブル３を有しており、支持テーブル３の上側に温度調整機構４Ｕを配置し、支持テーブル３の下側に温度調整機構４Ｂを配置した構造を採っている。また、試験装置１は、入力操作の受付や画面表示、各種の制御を司る制御部５を筐体２の外装面に設けている。
【００１３】
図３は、試験装置１のシステム構成図である。温度調整機構４Ｕは、上面Ｘ軸Ｚ軸駆動部６Ｕや上面加熱エアー制御部７Ｕ１、上面冷却エアー制御部７Ｕ２を通じて制御部５に制御される。また、温度調整機構４Ｂは、下面Ｘ軸Ｚ軸駆動部６Ｂや下面加熱エアー制御部７Ｂ１、下面冷却エアー制御部７Ｂ２を通じて制御部５に制御される。制御部５は、支持テーブル３にセットされた配線基板ＰＴに実装されている電子部品ＣＨの上面側の温度を監視する上面温度監視部８Ｕから得た温度データを基に、温度調整機構４Ｕを制御する。また、制御部５は、配線基板ＰＴに実装されている電子部品ＣＨの下面側の温度を監視する下面温度監視部８Ｂから得た温度データを基に、温度調整機構４Ｂを制御する。
【００１４】
温度調整機構４Ｕは、温風が吹き出る加熱ノズル４Ｕ５を先端に設けた加熱エアーユニ
ット４Ｕ３と、冷風が吹き出る冷却ノズル４Ｕ８を先端に設けた冷却エアーユニット４Ｕ６を横方向（Ｘ軸方向）に一定の移動量でスライドさせるＸ軸エアーシリンダ４Ｕ１を有する。また、温度調整機構４Ｕは、加熱エアーユニット４Ｕ３と冷却エアーユニット４Ｕ６を支持するＸ軸エアーシリンダ４Ｕ１を上下方向（Ｚ軸方向）に任意の位置へ昇降させるＺ軸モータ４Ｕ２とを有する。加熱エアーユニット４Ｕ３は、Ｚ軸エアーシリンダ４Ｕ４を介してＸ軸エアーシリンダ４Ｕ１に固定されている。また、冷却エアーユニット４Ｕ６は、Ｚ軸エアーシリンダ４Ｕ７を介してＸ軸エアーシリンダ４Ｕ１に固定されている。よって、加熱ノズル４Ｕ５と冷却ノズル４Ｕ８は、Ｘ軸エアーシリンダ４Ｕ１に対して一定の移動量で昇降することができる。
【００１５】
Ｘ軸エアーシリンダ４Ｕ１とＺ軸モータ４Ｕ２とＺ軸エアーシリンダ４Ｕ４，４Ｕ７は、駆動用の圧縮空気やサーボモータの駆動用電力を供給する上面Ｘ軸Ｚ軸駆動部６Ｕを介して制御部５に制御される。よって、温度調整機構４Ｕは、電子部品ＣＨへ向けるノズルをＸ軸エアーシリンダ４Ｕ１で切り替えることができる。また、温度調整機構４Ｕは、電子部品ＣＨへ向いているノズルを、電子部品ＣＨが実装されている配線基板ＰＴを覆う遮蔽板４Ｕ９の開口部にＺ軸エアーシリンダ４Ｕ４，４Ｕ７で近づけたり、或いは、電子部品ＣＨへ向いていないノズルを遮蔽板４Ｕ９からＺ軸エアーシリンダ４Ｕ４，４Ｕ７で離したりすることが可能である。また、温度調整機構４Ｕは、電子部品ＣＨへ向いているノズルと電子部品ＣＨとの間の距離をＺ軸モータ４Ｕ２で微調整することが可能である。
【００１６】
加熱ノズル４Ｕ５から吹き出る温風は、上面加熱エアー制御部７Ｕ１から送風される。また、冷却ノズル４Ｕ８から吹き出る冷風は、上面冷却エアー制御部７Ｕ２から送風される。試験装置１が電子部品ＣＨの熱サイクル試験を高速で行う装置であるため、上面加熱エアー制御部７Ｕ１と上面冷却エアー制御部７Ｕ２は、試験装置１による熱サイクル試験中、送風を一定の温度と風量で継続する。
【００１７】
温度調整機構４Ｂも温度調整機構４Ｕと基本的に同様である。すなわち、温度調整機構４Ｂには、加熱ノズル４Ｂ５を先端に設けた加熱エアーユニット４Ｂ３や、冷却ノズル４Ｂ８を先端に設けた冷却エアーユニット４Ｂ６を動かすＺ軸エアーシリンダ４Ｂ４，４Ｂ７、Ｘ軸エアーシリンダ４Ｂ１、Ｚ軸モータ４Ｂ２が設けられている。そして、Ｘ軸エアーシリンダ４Ｂ１，４Ｂ２、Ｚ軸エアーシリンダ４Ｂ４、Ｚ軸エアーシリンダ４Ｂ７、Ｚ軸モータ４Ｂ２は、下面Ｘ軸Ｚ軸駆動部６Ｂを介して制御部５に制御される。また、加熱ノズル４Ｂ５から吹き出る温風は下面加熱エアー制御部７Ｂ１から送風され、冷却ノズル４Ｂ８から吹き出る冷風は下面冷却エアー制御部７Ｂ２から送風される。
【００１８】
以下、試験装置１において実現される動作内容について説明する。図４は、試験装置１において実現される動作内容のフローチャートを表した図である。以下、試験装置１において実現される動作内容を、図４に示したフローチャートに沿って説明する。
【００１９】
電子部品ＣＨを実装した配線基板ＰＴが支持テーブル３にセットされ、制御部５に対する操作において試験の開始が要求されると、制御部５は、加熱ノズル４Ｕ５，４Ｂ５や冷却ノズル４Ｕ８，４Ｂ８が規定の初期位置となるように温度調整機構４Ｕ，４Ｂを制御する（Ｓ１０１）。そして、制御部５は、上面加熱エアー制御部７Ｕ１，７Ｂ１に温風を送風させ、上面冷却エアー制御部７Ｕ２，７Ｂ２に冷風を送風させる（Ｓ１０２）。
【００２０】
制御部５は、温風或いは冷風を受けて温度変化している電子部品ＣＨの温度勾配を上面温度監視部８Ｕと下面温度監視部８Ｂで監視し、上面温度監視部８Ｕの温度勾配に応じた温度調整機構４Ｕの制御と、下面温度監視部８Ｂの温度勾配に応じた温度調整機構４Ｂの制御を行う。
【００２１】
すなわち、制御部５は、温度調整機構４Ｕに関する制御の場合であれば、上面温度監視部８Ｕによって得られる電子部品ＣＨの温度勾配が、電子部品ＣＨに定められている設計上の温度勾配（本願でいう「所定の温度勾配」の一例である）に対して過小であるか否かの判定を行う（Ｓ１０３）。例えば、電子部品ＣＨに定められている設計上の温度勾配が４℃であれば、上面温度監視部８Ｕによって得られる電子部品ＣＨの温度勾配が４℃より小さいか否かの判定を行う。そして、制御部５は、ステップＳ１０３の処理で肯定判定を行った場合には、Ｚ軸モータ４Ｕ２でＸ軸エアーシリンダ４Ｕ１を下へ移動し、ノズルを電子部品ＣＨへ近づける（Ｓ１０４）。また、制御部５は、ステップＳ１０３の処理で否定判定を行った場合には、上面温度監視部８Ｕによって得られる電子部品ＣＨの温度勾配が、電子部品ＣＨに定められている設計上の温度勾配に対して過大であるか否かの判定を行う（Ｓ１０５）。そして、制御部５は、ステップＳ１０５の処理で肯定判定を行った場合には、Ｚ軸モータ４Ｕ２でＸ軸エアーシリンダ４Ｕ１を上へ移動し、ノズルを電子部品ＣＨから遠ざける（Ｓ１０６）。
【００２２】
ステップＳ１０３における温度勾配の判定は、温度の変化率の絶対値に基づいて行われる。よって、例えば、電子部品ＣＨの加熱中に温度勾配が過小とステップＳ１０３で判定されれば、電子部品ＣＨの温度上昇率が増加するようにステップＳ１０４で加熱ノズル４Ｕ５が電子部品ＣＨへ近づけられ、電子部品ＣＨの加熱量が増大する。また、例えば、電子部品ＣＨの冷却中に温度勾配が過小とステップＳ１０３で判定されれば、電子部品ＣＨの温度降下率が増加するようにステップＳ１０４で冷却ノズル４Ｕ８が電子部品ＣＨへ近づけられ、電子部品ＣＨの冷却量が増大する。また、例えば、電子部品ＣＨの加熱中に温度勾配が過大とステップＳ１０５で判定されれば、電子部品ＣＨの温度上昇率が減少するようにステップＳ１０６で加熱ノズル４Ｕ５が電子部品ＣＨから遠ざけられ、電子部品ＣＨの加熱量が減少する。また、例えば、電子部品ＣＨの冷却中に温度勾配が過大とステップＳ１０５で判定されれば、電子部品ＣＨの温度降下率が減少するようにステップＳ１０６で冷却ノズル４Ｕ８が電子部品ＣＨから遠ざけられ、電子部品ＣＨの冷却量が減少する。
【００２３】
温度調整機構４Ｂも温度調整機構４Ｕと同様である。すなわち、制御部５は、温度調整機構４Ｂに関する制御の場合であれば、下面温度監視部８Ｂによって得られる電子部品ＣＨの温度勾配が、電子部品ＣＨに定められている設計上の温度勾配に対して過小であるか否かの判定を行う（Ｓ１０３）。そして、制御部５は、ステップＳ１０３の処理で肯定判定を行った場合には、Ｚ軸モータ４Ｂ２でＸ軸エアーシリンダ４Ｂ１を上へ移動し、ノズルを電子部品ＣＨへ近づける（Ｓ１０４）。また、制御部５は、ステップＳ１０３の処理で否定判定を行った場合には、下面温度監視部８Ｂによって得られる電子部品ＣＨの温度勾配が、電子部品ＣＨに定められている設計上の温度勾配に対して過大であるか否かの判定を行う（Ｓ１０５）。そして、制御部５は、ステップＳ１０５の処理で肯定判定を行った場合には、Ｚ軸モータ４Ｂ２でＸ軸エアーシリンダ４Ｂ１を下へ移動し、ノズルを電子部品ＣＨから遠ざける（Ｓ１０６）。
【００２４】
制御部５は、上記一連の処理（Ｓ１０３〜Ｓ１０６）を実行中、電子部品ＣＨが所定の切替温度に到達したか否かの判定を行う（Ｓ１０７）。また、制御部５は、上記一連の処理（Ｓ１０３〜Ｓ１０６）を実行中、電子部品ＣＨが故障したか否かの判定を行う（Ｓ１０８）。電子部品ＣＨが故障したか否かの判定は、例えば、電子部品ＣＨと配線基板ＰＴを電気的に接続しているはんだバンプの電気抵抗値の変動等に基づいて行うことができる。そして、制御部５は、電子部品ＣＨの試験を開始してからステップＳ１０８で肯定判定が行われるまでの間、電子部品ＣＨが所定の切替温度に到達する度に、電子部品ＣＨへ向けるノズルの切替を行う（Ｓ１０９）。すなわち、制御部５は、例えば、加熱ノズル４Ｕ５，４Ｂ５で電子部品ＣＨを加熱中、電子部品ＣＨの熱サイクル試験において加熱工程から冷却工程へ移行させる場合の切替温度として定められた既定の高温側切替温度に電子部
品ＣＨが到達すると、電子部品ＣＨへ向けるノズルを加熱ノズル４Ｕ５，４Ｂ５から冷却ノズル４Ｕ８，４Ｂ８へ切り替える動作を温度調整機構４Ｕ，４Ｂに実行させる。また、制御部５は、例えば、冷却ノズル４Ｕ８，４Ｂ８で電子部品ＣＨを冷却中、電子部品ＣＨの熱サイクル試験において冷却工程から加熱工程へ移行させる場合の切替温度として定められた既定の低温側切替温度に電子部品ＣＨが到達すると、電子部品ＣＨへ向けるノズルを冷却ノズル４Ｕ８，４Ｂ８から加熱ノズル４Ｕ５，４Ｂ５へ切り替える動作を温度調整機構４Ｕ，４Ｂに実行させる。
【００２５】
すなわち、試験装置１では、ステップＳ１０３からステップＳ１０９までの一連の処理が繰り返し行われて電子部品ＣＨが温度上昇と温度降下を繰り返している期間中、電子部品ＣＨが一定の温度勾配で温度上昇と温度降下を繰り返すようにフィードバック制御が行われる。
【００２６】
図５は、ノズルの動きを示した図である。試験装置１では、例えば、電子部品ＣＨが加熱されている期間中、電子部品ＣＨが一定の温度上昇率となるように加熱ノズル４Ｕ５，４Ｂ５と電子部品ＣＨとの間の距離の調整が行われる（図５（Ａ）を参照）。そして、試験装置１では、ステップＳ１０９が実行されると、まず、Ｚ軸エアーシリンダ４Ｕ４，４Ｂ４が作動し、加熱ノズル４Ｕ５，４Ｂ５が電子部品ＣＨから離れる（図５（Ｂ）を参照）。次に、Ｘ軸エアーシリンダ４Ｕ１，４Ｂ１が作動し、加熱ノズル４Ｕ５，４Ｂ５と冷却ノズル４Ｕ８，４Ｂ８がスライドする（図５（Ｃ）を参照）。次に、Ｚ軸エアーシリンダ４Ｕ７，４Ｂ７が作動し、冷却ノズル４Ｕ８，４Ｂ８が電子部品ＣＨへ近づく（図５（Ｄ）を参照）。
【００２７】
なお、ノズルの切替直後は、ノズルから吹き出る気流の温度と電子部品ＣＨとの温度差が比較的大きいため、ノズルが電子部品ＣＨから離れていないと電子部品ＣＨの温度勾配が過大になる可能性がある。よって、ノズルが切り替わった直後は、ノズルと電子部品ＣＨとの間の距離が少なくとも例えば５０ｍｍ程度は確保されるように、Ｚ軸モータ４Ｕ２がＸ軸エアーシリンダ４Ｕ１を上昇させて初期位置に戻し、Ｚ軸モータ４Ｂ２がＸ軸エアーシリンダ４Ｂ１を降下させて初期位置に戻すことが好ましい。
【００２８】
図６は、電子部品ＣＨの温度変化を示した図である。試験装置１では、電子部品ＣＨが温度上昇と温度降下を繰り返している期間中、電子部品ＣＨが一定の温度勾配で温度上昇と温度降下を繰り返すようにフィードバック制御が行われる。よって、電子部品ＣＨは、例えば、図６に示されるように、高温側切替温度と低温側切替温度との間で昇温と降温を一定の温度勾配で繰り返す。
【００２９】
図７は、電子部品ＣＨの温度変化の比較例を示した図である。温度勾配を一定にするフィードバック制御が行われない場合、ノズルから吹き出る気流の温度と電子部品ＣＨとの温度差が比較的大きいノズル切替直後においては、電子部品ＣＨが気流から奪う熱量が多い。よって、図７のグラフにおいて「比較例」と記載された線が示すように、ノズル切替直後の電子部品ＣＨの温度勾配は急峻になる（図７の「Ａ部」と「Ｂ部」を参照）。よって、熱サイクル試験の所要時間を短縮するために熱サイクルを短周期にすると、電子部品ＣＨに設計上定められている温度勾配の上限を逸脱し、電子部品ＣＨの実使用状態から乖離した試験結果が取得される可能性がある。この点、試験装置１では、図７のグラフにおいて「実施例」と記載された線が示すように、電子部品ＣＨが温度上昇と温度降下を繰り返している期間中、電子部品ＣＨが一定の温度勾配となるフィードバック制御が行われるので、電子部品ＣＨに設計上定められている温度勾配の上限を逸脱しない範囲内で熱サイクルの短周期化を行うと、温度勾配を一定にするフィードバック制御が行われない場合に比べて熱サイクル試験の所要時間の大幅な短縮が可能となる。
【００３０】
試算によれば、試験装置１は、電子部品ＣＨを格納した槽内の雰囲気温度を変化させて熱サイクル試験を行う場合に比べると、約６０分の１程度の所要時間で、電子部品ＣＨに設計上定められている温度勾配の上限を逸脱させずに熱サイクル試験を終えることが可能という試算結果が得られている。例えば、温度勾配を一定にするフィードバック制御が行われない場合には高温と低温の１サイクルに６０分から７５分程度の時間を要する試験を、車載向け電子機器の評価サイクルで一般的な３０００サイクル行う場合には、熱サイクル試験の開始から完了までに約４．２ヶ月から５．２ヶ月程度の試験期間を要することになり、製品開発の課題となる。この点、試験装置１では、温度勾配を一定にするフィードバック制御が行われない場合に比べて約６０分の１程度の所要時間で熱サイクル試験を終えることが可能であるため、試験期間の長さを原因とする製品開発の障害は殆ど解消する。
【００３１】
＜検証＞
試験装置１を使って行われる熱サイクル試験の結果の適否を検証したので、その結果を以下に示す。本検証では、０．５ｍｍのピッチではんだボールを縦横に配列したＢＧＡ（Ball Grid Array）を配線基板に実装したものを用いた。また、本検証では、高温側切替
温度を１２５℃、低温側切替温度を３０℃とした。また、本検証では、ＢＧＡと配線基板とを接合する各はんだボールを直列に接続したデイジーチェーンの両端間の電気抵抗値の変化により、接合部の破断検知を行った。そして、本検証では、試験品を格納した槽内の雰囲気温度を１サイクル４５分で変化させる手法で熱サイクル試験を行った場合の試験結果を比較例とし、実施形態の試験装置１で１サイクル４３秒で熱サイクル試験を行った場合の試験結果を実施例とした。
【００３２】
図８は、本検証における破断サイクル数を示したグラフである。図８に示されるように、本検証では、比較例の破断サイクル数が４９５であったのに対し、実施例に破断サイクル数が４６８であり、何れも同等のサイクル数で接合部の破断が生じた。そして、比較例では１サイクル４５分で温度変化させているから接合部の破断に至るまでに約３７１．３時間を要したのに対し、実施例では１サイクル４３秒で変化させているから接合部の破断に至るまでに約５．５９時間を要したに過ぎない。すなわち、本検証により、試験装置１を用いた実施例は、試験品を格納した槽内の雰囲気温度を変化させて熱サイクル試験を行う比較例に比べて、約６６．４倍の早さで熱サイクル試験を終えることが可能なことが確認された。
【００３３】
図９は、本検証における実施例で観察された接合部の破断状況を示した図である。また、図１０は、本検証における実施例で観察された接合部の破断状況と比較例で観察された接合部の破断状況とを並べて示した図である。本検証では、熱サイクルによる接合部の破断がＢＧＡのコーナー部分のはんだバンプで生じることが確認された。そして、実施例で観察された接合部の破断状況は、比較例でＢＧＡのコーナー部分のはんだバンプに生じたのと同様の破断状況であることが確認された。よって、本検証より、実施例の熱サイクル試験は、比較例の熱サイクル試験で生じる破断モードと一致していることが確認された。
【００３４】
＜変形例１＞
なお、上記実施形態では、槽内の雰囲気温度を変化させて行われる熱サイクル試験と同等の試験結果を得るために、電子部品ＣＨの上面側と下面側の両方から加熱と冷却を繰り返すための温度調整機構４Ｕ，４Ｂが試験装置１に備わっていた。しかし、試験装置１は、このような形態に限定されるものではない。試験装置１は、例えば、温度調整機構４Ｕ，４Ｂのうちの何れか一方が省略されていてもよい。
【００３５】
＜変形例２＞
また、上記実施形態では、温度調整機構４Ｕと温度調整機構４Ｂが電子部品ＣＨを同時
に加熱したり冷却したりしていた。しかし、試験装置１は、このような形態に限定されるものではない。試験装置１は、例えば、温度調整機構４Ｕが電子部品ＣＨを加熱している間に温度調整機構４Ｂが電子部品ＣＨを冷却し、温度調整機構４Ｕが電子部品ＣＨを冷却している間に温度調整機構４Ｂが電子部品ＣＨを加熱してもよい。
【００３６】
図１１は、本変形例におけるノズルの動きを示した図である。試験装置１を例えば以下のように作動させれば、温度調整機構４Ｕが電子部品ＣＨを加熱している間に温度調整機構４Ｂが電子部品ＣＨを冷却し、温度調整機構４Ｕが電子部品ＣＨを冷却している間に温度調整機構４Ｂが電子部品ＣＨを加熱することができる。すなわち、本変形例では、電子部品ＣＨの上面が加熱されて電子部品ＣＨの下面が冷却されている期間中、電子部品ＣＨの上面が一定の温度上昇率となるように加熱ノズル４Ｕ５と電子部品ＣＨとの間の距離の調整が行われ、電子部品ＣＨの下面が一定の温度降下率となるように加熱ノズル４Ｂ５と電子部品ＣＨとの間の距離の調整が行われる（図１１（Ａ）を参照）。そして、試験装置１では、ステップＳ１０９が実行されると、まず、Ｚ軸エアーシリンダ４Ｕ４，４Ｂ７が作動し、加熱ノズル４Ｕ５と冷却ノズル４Ｂ８が電子部品ＣＨから離れる（図１１（Ｂ）を参照）。次に、Ｘ軸エアーシリンダ４Ｕ１，４Ｂ１が作動し、加熱ノズル４Ｕ５，４Ｂ５と冷却ノズル４Ｕ８，４Ｂ８がスライドする（図１１（Ｃ）を参照）。次に、Ｚ軸エアーシリンダ４Ｕ７と加熱ノズル４Ｂ５が作動し、冷却ノズル４Ｕ８と加熱ノズル４Ｂ５が電子部品ＣＨへ近づく（図１１（Ｄ）を参照）。そして、電子部品ＣＨの上面が冷却されて電子部品ＣＨの下面が加熱されている期間中、電子部品ＣＨの上面が一定の温度降下率となるように冷却ノズル４Ｕ８と電子部品ＣＨとの間の距離の調整が行われ、電子部品ＣＨの下面が一定の温度上昇率となるように加熱ノズル４Ｂ５と電子部品ＣＨとの間の距離の調整が行われる。
【００３７】
図１２は、電子部品ＣＨの上面が加熱されて電子部品ＣＨの下面が冷却されている期間中の電子部品ＣＨの温度分布を示した図である。電子部品ＣＨの上面が加熱されて電子部品ＣＨの下面が冷却されている期間中、電子部品ＣＨの温度は、上面側から下面側へ向かうに従って徐々に下降する温度分布となる。よって、電子部品ＣＨの上面側と下面側の加熱及び冷却が互い違いに行われる本変形例であれば、電子部品ＣＨと配線基板ＰＴとの間の熱収縮差が増大し、電子部品ＣＨの接合部への負荷を増大させることができる。したがって、本変形例であれば、槽内の雰囲気温度を変化させて行われる比較例の熱サイクル試験では実現できない破断モードを得ることも可能となる。
【００３８】
＜変形例３＞
図１３は、試験装置１の変形例を示した図である。試験装置１は、例えば、次のように変形することも可能である。すなわち、試験装置１は、例えば、電子部品ＣＨが実装されている部位とは異なる適宜の部位において配線基板ＰＴを加熱する加熱機構９を更に備えていてもよい。加熱機構９は、例えば、加熱光として好適なハロゲン光を出射する光源９Ａと、光源９Ａに照射された部位の温度を測定する放射温度計等の非接触の温度センサ９Ｂを有し、温度センサ９Ｂの計測値が設定値に合致するようにフィードバック制御で光源９Ａの通電量を増減するものが好ましい。このような加熱機構９を備える試験装置１であれば、配線基板ＰＴの任意の一乃至複数の箇所の温度を一定に保ち、評価対象の配線基板ＰＴの実際の稼働時の温度分布を再現させた状態で、電子部品ＣＨへの温度負荷を加えた試験を行うことができる。
【００３９】
なお、本願は、以下の付記的事項を含む。
（付記１）
試験対象の電子部品を試験する試験装置であって、
前記電子部品の温度を監視する温度監視部と、
温風が吹き出る加熱ノズルと冷風が吹き出る冷却ノズルを交互に前記電子部品へ向ける
ノズル切替部と、
前記温度監視部によって得られる前記電子部品の温度が所定の温度勾配を維持するように、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルと前記電子部品との間の距離を調整するノズル距離調整部と、を備える、
電子部品の試験装置。
（付記２）
前記ノズル距離調整部は、前記温度監視部によって得られる前記電子部品の温度の勾配が前記所定の温度勾配を上回る場合は前記加熱ノズルまたは前記冷却ノズルを前記電子部品から遠ざけ、前記温度監視部によって得られる前記電子部品の温度の勾配が前記所定の温度勾配を下回る場合は前記加熱ノズルまたは前記冷却ノズルを前記電子部品へ近づける、
付記１に記載の電子部品の試験装置。
（付記３）
前記電子部品は、配線基板に実装されており、
前記温度監視部と前記ノズル切替部と前記ノズル距離調整部は、前記配線基板の両面側に各々設けられている、
付記１または２に記載の電子部品の試験装置。
（付記４）
前記ノズル切替部は、前記配線基板の一方の面の側において前記電子部品へ向けられているノズルと、前記配線基板の他方の面の側において前記電子部品へ向けられているノズルが、前記加熱ノズルと前記冷却ノズルで互い違いとなるようにノズルを切り替える、
付記３に記載の電子部品の試験装置。
（付記５）
前記ノズル切替部は、前記温度監視部によって得られる前記電子部品の温度が所定の切替温度に達すると、前記電子部品へ向けるノズルを切り替える、
付記１から４の何れか一項に記載の電子部品の試験装置。
（付記６）
前記ノズル切替部は、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルを横方向へスライドさせるスライド機構で前記電子部品へ向けるノズルを切り替え、
前記ノズル距離調整部は、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルを上下方向へ昇降させる昇降機構で前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルと前記電子部品との間の距離を調整する、
付記１から５の何れか一項に記載の電子部品の試験装置。
（付記７）
前記電子部品は、前記電子部品が配置されている部位に開口部を有する遮蔽板で覆われており、
前記ノズル切替部は、前記電子部品へ向けるノズルを前記遮蔽板の前記開口部へ移動し、前記電子部品へ向けないノズルを前記遮蔽板の前記開口部の脇へ移動する、
付記１から６の何れか一項に記載の電子部品の試験装置。
（付記８）
前記配線基板のうち前記電子部品が実装されている部位とは異なる部位を加熱する加熱する加熱手段を更に備える、
付記１から７の何れか一項に記載の電子部品の試験装置。
（付記９）
試験対象の電子部品を試験する試験方法であって、
温風が吹き出る加熱ノズルと冷風が吹き出る冷却ノズルを交互に前記電子部品へ向けるノズル切替工程と、
前記電子部品の温度が所定の温度勾配を維持するように、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルと前記電子部品との間の距離を調整するノズル距離調整工程と、を含む、
電子部品の試験方法。
（付記１０）
前記ノズル距離調整工程では、前記電子部品の温度の勾配が前記所定の温度勾配を上回る場合は前記加熱ノズルまたは前記冷却ノズルを前記電子部品から遠ざけ、前記電子部品の温度の勾配が前記所定の温度勾配を下回る場合は前記加熱ノズルまたは前記冷却ノズルを前記電子部品へ近づける、
付記９に記載の電子部品の試験方法。
（付記１１）
前記電子部品は、配線基板に実装されており、
前記ノズル切替工程と前記ノズル距離調整工程は、前記配線基板の両面側で行われる、
付記９または１０に記載の電子部品の試験方法。
（付記１２）
前記ノズル切替工程では、前記配線基板の一方の面の側において前記電子部品へ向けられているノズルと、前記配線基板の他方の面の側において前記電子部品へ向けられているノズルが、前記加熱ノズルと前記冷却ノズルで互い違いとなるようにノズルを切り替える、
付記１１に記載の電子部品の試験方法。
（付記１３）
前記ノズル切替工程は、前記電子部品の温度が所定の切替温度に達すると、前記電子部品へ向けるノズルを切り替える、
付記９から１２の何れか一項に記載の電子部品の試験方法。
（付記１４）
前記ノズル切替工程では、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルを横方向へスライドさせるスライド機構で前記電子部品へ向けるノズルを切り替え、
前記ノズル距離調整工程では、前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルを上下方向へ昇降させる昇降機構で前記加熱ノズルおよび前記冷却ノズルと前記電子部品との間の距離を調整する、
付記９から１３の何れか一項に記載の電子部品の試験方法。
（付記１５）
前記電子部品は、前記電子部品が配置されている部位に開口部を有する遮蔽板で覆われており、
前記ノズル切替工程では、前記電子部品へ向けるノズルを前記遮蔽板の前記開口部へ移動し、前記電子部品へ向けないノズルを前記遮蔽板の前記開口部の脇へ移動する、
付記９から１４の何れか一項に記載の電子部品の試験方法。
（付記１６）
前記配線基板のうち前記電子部品が実装されている部位とは異なる部位を加熱する加熱する加熱工程を更に備える、
付記９から１５の何れか一項に記載の電子部品の試験方法。
【符号の説明】
【００４０】
ＰＴ・・配線基板：ＣＨ・・電子部品：１・・試験装置：２・・筐体：３・・支持テーブル：４Ｕ，４Ｂ・・温度調整機構：４Ｕ１，４Ｂ１・・Ｘ軸エアーシリンダ：４Ｕ２，４Ｂ２・・Ｚ軸モータ：４Ｕ３，４Ｂ３・・加熱エアーユニット：４Ｕ４，４Ｂ４，４Ｕ７，４Ｂ７・・Ｚ軸エアーシリンダ：４Ｕ５，４Ｂ５・・加熱ノズル：４Ｕ６，４Ｂ６・・冷却エアーユニット：４Ｕ８，４Ｂ８・・冷却ノズル：４Ｕ９，４Ｂ９・・遮蔽板：５・・制御部：６Ｕ・・上面Ｘ軸Ｚ軸駆動部：７Ｕ１・・上面加熱エアー制御部：７Ｕ２・・上面冷却エアー制御部：８Ｕ・・上面温度監視部：６Ｂ・・下面Ｘ軸Ｚ軸駆動部：７Ｂ１・・下面加熱エアー制御部：７ＢＢ２・・下面冷却エアー制御部：８Ｂ・・下面温度監視部：９・・加熱機構：９Ａ・・光源：９Ｂ・・温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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