(57)【要約】【課題】結露挙動の再現性が高く、信頼性の高い結露試験を行うことが可能な電子部品の結露試験方法およびそれに用いられる結露試験装置を提供する。【解決手段】結露試験の対象である試料５を、試験槽２内に配設された、冷却手段６を有する試料台７に載置して、試料５を試料台７を介して所定の温度に冷却しつつ、温度および湿度を所定の条件に調整した空気を試験槽２に供給し、供給された空気と試料の温度差により、試料５の表面に結露を生じさせた後、表面に結露の生じた状態の試料について所定の特性を試験する。  試料の表面の結露挙動を、試料の上方および側方の少なくとも一方に配設したマイクロスコープ８ａ，８ｂにより確認する。【選択図】図１
2015230290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結露試験の対象である試料を、試験槽内に配設された、冷却手段を有する試料台に載置して、前記試料を前記試料台を介して冷却し、一定の温度を保持しつつ、
温度および湿度を所定の条件に調整した空気を前記試験槽に供給し、
供給された前記空気と前記試料の温度差により、前記試料の表面に結露を生じさせた後、
表面に結露の生じた状態の前記試料について所定の特性を試験すること
を特徴とする電子部品の結露試験方法。
【請求項２】
前記試料の表面の結露挙動を、前記試料の上方および側方の少なくとも一方に配設したマイクロスコープにより確認することを特徴とする請求項１記載の結露試験方法。
【請求項３】
結露試験の対象である試料が載置される、冷却手段を有する試料台を内部に備えた、結露試験を行うための試験槽と、
空気の温度および湿度を所定の条件に調整する空気条件調整槽と、
前記空気条件調整槽において温度および湿度を調整した空気を前記試験槽に供給するための供給手段と、
前記試料台に載置された前記試料の上方および側方の少なくとも一方に配設された、前記試料の表面への結露状態を観察するためのマイクロスコープと
を備えていることを特徴とする結露試験装置。
【請求項４】
前記冷却手段としてペルチェ素子を有する冷却手段が用いられていることを特徴とする請求項３記載の結露試験装置。
【請求項５】
表面に結露の生じた状態の前記試料について、所定の特性を測定するための機構をさらに備えていることを特徴とする請求項３または４記載の結露試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセラミック電子部品などの電子部品の結露試験を行う方法およびそれに用いられる結露試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、積層セラミックコンデンサなどの電子部品は、使用状況によりその表面に結露が生じ、特性に影響を与える。そのため、電子部品について、結露状態における特性を調べるための結露試験が行われる場合がある。
【０００３】
例えば、そのような結露試験を行うために用いられる結露試験装置として、特許文献１には、図７に示すような結露試験装置が開示されているとともに、図７に示すような結露試験装置を用いて電子部品の結露試験を行う方法が開示されている。
【０００４】
すなわち、特許文献１には、結露試験を行う方法として、調整部内において、温度および湿度に所定の条件に調整した空気を、ダクトを通して調整部から試験槽に導入するとともに、試料を保持し、冷却する機能を有する試料台の側方から、試料台における風上側の端部の真上の位置において所定の角度で下向きに傾斜した方向に空気を導いて試料台上に流し、試料台の載置面に載置され、冷却された試料上に結露を生じさせる方法が開示されている。
【０００５】
また、特許文献１において、上述の結露試験方法を実施するために用いられる結露試験装置は、温度及び湿度が調整された空気を作成する調整槽１１２と、調整された空気がダクト１１７を介して導入される、内部に試料Ｗを載置するための試料台１４３が配設された試験槽１１４とを備えている。そして、試料台１４３は、ペルチェ素子を含み、試料Ｗを加熱、冷却できるように構成されている。
また、試験槽１１４内には、結露センサ１６１が備えられている。結露センサ１６１は、例えば櫛型状の電極を備えており、電極間の結露量の変化に応じて信号を出力するように構成されている。
そして、結露センサ１６１の信号をもとに、設定された結露量になるように、試験槽１１４に供給される空気の量と試料台１４３の温度を調整することにより、試料Ｗの結露試験が行われるように構成されている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１の方法では、
（１）結露センサ上の結露量をみて、冷却ステージの温度を制御しているが、試料の表面状態の違いによって結露の進み方が異なるため、水滴の点在状態（例えば、電極間に露が付着している状態）になったり、連続状態（電極間をまたぐように、水滴が合一した水が溜まっている状態）になったりと、試料の表面状態にばらつきが生じる、
（２）点在状態と連続状態を繰り返すため、例えば、絶縁抵抗を継続的に測定する場合にも、いつ絶縁抵抗が低下したのかを定量的に比較、判断することが困難である、
（３）同じ試料を使っても、同じ温度変化にならず、例えば、絶縁抵抗を継続的に測定する場合にも、同じ絶縁抵抗値の挙動にならないため、試験再現性がとりにくい、
（４）結露センサ上の結露量が一定になるように制御して試験を行ったとしても、試料を構成する材料やその表面状態によっては、結露しやすいもの、結露しにくいものがあり、結露センサ上の結露量で制御すると、試料の結露量は意図していないものになっているおそれがあり、試料間の比較評価が困難である
というような問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＷＯ２０１０／１２５７４８号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、結露挙動の再現性が高く、信頼性の高い結露試験を行うことが可能な電子部品の結露試験方法およびそれに用いられる結露試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の電子部品の結露試験方法は、
結露試験の対象である試料を、試験槽内に配設された、冷却手段を有する試料台に載置して、前記試料を前記試料台を介して冷却し、一定の温度を保持しつつ、
温度および湿度を所定の条件に調整した空気を前記試験槽に供給し、
供給された前記空気と前記試料の温度差により、前記試料の表面に結露を生じさせた後、
表面に結露の生じた状態の前記試料について所定の特性を試験すること
を特徴としている。
【００１０】
また、本発明の電子部品の結露試験方法においては、前記試料の表面の結露挙動を、前記試料の上方および側方の少なくとも一方に配設したマイクロスコープにより確認することが好ましい。
【００１１】
試料の上方および側方の少なくとも一方に配設したマイクロスコープにより、試料表面を観察することにより、試料表面の結露状態（結露挙動）を確実に調べることが可能になり、本発明を実効あらしめることができる。
【００１２】
また、本発明の結露試験装置は、
結露試験の対象である試料が載置される、冷却手段を有する試料台を内部に備えた、結露試験を行うための試験槽と、
空気の温度および湿度を所定の条件に調整する空気条件調整槽と、
前記空気条件調整槽において温度および湿度を調整した空気を前記試験槽に供給するための供給手段と、
前記試料台に載置された前記試料の上方および側方の少なくとも一方に配設された、前記試料の表面への結露状態を観察するためのマイクロスコープと
を備えていることを特徴としている。
【００１３】
前記冷却手段としてペルチェ素子を有する冷却手段が用いられていることが好ましい。
【００１４】
冷却手段として、ペルチェ素子を有する冷却手段を用いた場合、試料の温度を上昇させるための加熱手段としても用いることが可能になり、結露状態の制御の自由度を向上させることができて有意義である。
【００１５】
また、本発明の結露試験装置においては、表面に結露の生じた状態の前記試料について、所定の特性を測定するための機構をさらに備えていることが好ましい。
【００１６】
表面に結露の生じた状態の試料について所定の特性を試験するための機構を備えることにより、安定した結露状態において、試料の絶縁抵抗などの特性を効率よく、確実に調べることが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の電子部品の結露試験方法は、上述のように、結露試験の対象である試料を、試験槽内に配設された、冷却手段を有する試料台に載置して、試料を一定の温度を保持するように冷却しつつ、温度および湿度を所定の条件に調整した空気を試験槽に供給し、供給された空気と試料の温度差により、試料の表面に結露を生じさせ、結露の生じた状態の試料について所定の特性を試験するようにしているので、結露状態の再現性を高めることができ、例えば、電子部品の絶縁抵抗などの所定の特性を調べるときに、信頼性の高い結露試験を行うことができるようになる。
【００１８】
すなわち、本発明の結露試験方法によれば、試料への結露量（試料表面に付着している水分量）が線形的に増えるため、結露挙動の再現性が高く、毎回同じ状態で試験を行うことができる。
【００１９】
また、試料を構成する材料の濡れ性によって、結露の生じ易さが異なる場合、試料の結露量の増加傾向や、結露態様が異なるため、結露環境を同じとした場合の、材料間の結露状態の比較評価が可能になる。
【００２０】
また、空気条件調整槽にて調製することにより空気の温度（雰囲気温度）を一定にすることが可能になり、また、試験槽内の試料台が備える冷却手段により試料台の温度を一定に保つことが可能になるため、例えば、絶縁抵抗などの測定に対する温度の因子がなくなり、結露試験の再現性も向上する。
【００２１】
また、本発明の結露試験装置は、上述のように、空気の温度および湿度を所定の条件に調整する空気条件調整槽と、空気条件調整槽において温度および湿度を調整した空気を試験槽に供給するための供給手段と、冷却手段を有する試料台を内部に備えた試験槽と、試料台に載置された試料の上方および側方の少なくとも一方に配設された、結露状態を観察するためのマイクロスコープとを備えているので、上述の本発明の電子部品の結露試験を効率よく実施して、結露挙動の再現性を向上させることが可能になり、信頼性の高い結露試験を行うことが可能になる。また、例えば、電子部品の絶縁抵抗などの所定の特性を調べるときに、試料の結露状態と照らし合わせながら、試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）にかかる結露試験装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施形態１にかかる結露試験装置を用いて結露試験を行った場合の結露量の経時的な変化などを示す図である。
【図３】従来技術にかかる結露試験装置を用いて結露試験を行った場合の結露量の経時的な変化などを示す図である。
【図４】実施形態１にかかる結露試験装置を用いた場合および従来技術に係る結露試験装置を用いた場合における、試料（積層セラミックコンデンサ）の絶縁抵抗の経時変化を示す図である。
【図５】実施形態２において結露試験を行って絶縁抵抗の経時変化を調べ、絶縁抵抗が所定の値まで低下するまでの時間を故障時間とした場合に得られる結果をワイブル解析した結果を示す図である。
【図６】実施形態２の結露試験において、試料の表面に付着した水滴の接触角を説明する図である。
【図７】従来の結露試験装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２４】
［実施形態１］
図１は、本発明の一実施形態（実施形態１）にかかる結露試験装置の構成を模式的に示す図である。
この結露試験装置は、図１に示すように、空気の温度および湿度を所定の条件に調整するための空気条件調整槽１と、空気条件調整槽１において温度および湿度を調整した空気を、結露試験が行われる試験槽２に供給するための供給手段３とを備えている。
【００２５】
そして、試験槽２内には、結露試験の対象である試料５が載置される、ペルチェ素子を用いた冷却手段６を有する試料台７を備えている。
【００２６】
また、この結露試験装置においては、試料５の結露状態を観察するためのマイクロスコープ８ａ，８ｂが、試料５の上方および側方に配設されている。
なお、マイクロスコープ８ａ，８ｂは、この実施形態１では試験槽２の外側に配設されているが、試験槽の内部に配設するようにしてもよい。
【００２７】
また、空気の温度および湿度を所定の条件に調整するための空気条件調整槽１は、温度と湿度を所定の条件に調整するための冷却器９、加熱器１０、および加湿器１１とを備えており、空気条件調整槽１で温度と湿度が調整された空気が、上述の供給手段（送風機）３により、試験槽２に供給されることになる。
【００２８】
空気条件調整槽１と、試験槽２とを仕切る隔壁１２には、温度および湿度を調整した空気を空気条件調整槽１から試験槽２に導くための供給口１３および試験槽２内の空気（雰囲気）を空気条件調整槽１に戻して、温度および湿度を調整するための循環口１４が配設されている。
【００２９】
また、結露試験を行う試験室２には、上述のように、ペルチェ素子を用いた冷却手段６を備えた試料台７が配設されており、試料台７上には熱伝導シート１５が配設されている。そして、試料５は、熱伝導シート１５を介して試料台７に載置されるように構成されている。
【００３０】
次に、結露試験を行う試料として、長さ：１．０ｍｍ、幅：０．５ｍｍ、厚み：０．５ｍｍで、銅からなる外部電極を備えた積層セラミックコンデンサ（定格  ５０Ｖ）を準備した。
【００３１】
そして、この実施形態１においては、積層セラミックコンデンサ（試料）５の両端の外部電極に電圧を負荷するための配線を行い、ＤＣ電源に接続した状態で、積層セラミックコンデンサ５を、熱伝導シート１５を介して試料台７上に設置した。
【００３２】
それから、空気条件調整槽１内で、温度２５℃、相対湿度５０％ＲＨに調整した空気を、供給手段（送風機）３により、供給口１３を通過させて試験槽１内に供給した。
【００３３】
その後、試験槽１内の温度、湿度がほぼ安定したことを確認し、冷却手段６（を構成するペルチェ素子）に通電し、試料台７の温度が０℃の一定温度になるようにした。そして、同時に積層セラミックコンデンサ（試料）５に、ＤＣ５０Ｖを印加し、２０秒間隔で積層セラミックコンデンサ（試料）５の絶縁抵抗を測定した。また、マイクロスコープ８ａを用いて上方から積層セラミックコンデンサ（試料）５の結露状態を観察した。
【００３４】
また、比較のため、図７に示した特許文献１に記載された結露試験装置（従来技術の結露試験装置）を用意した。そして、この従来技術の結露試験装置を用いて試料に結露を生じさせ、その場合の結露状態を調べた。すなわち、本明細書の背景技術の欄で説明したように、結露センサの信号をもとに、設定された結露量となるように、試験槽に供給される空気の量と試料台の温度を調整して試料の結露試験を行い、結露状態を観察した。
【００３５】
上記実施形態１の結露試験装置を用いて結露試験を行った場合の結露量の経時的な変化などを図２に示し、上記従来技術の結露試験装置を用いて結露試験を行った場合の結露量の経時的な変化などを図３に示す。
【００３６】
図２に示すように、本発明の実施形態１にかかる結露試験装置を用いた場合、温度を下げると試料表面に露（水滴）が点在した状態（以下、「点在状態」ともいう）の結露量が線形状に増加し（Ａ１〜Ｂ１の間）、その後、試料の表面全体が濡れた状態（以下、「連続状態」ともいう）となり（Ｂ１〜Ｃ１の間）、温度を上昇させると、連続状態から乾燥状態に移行した（Ｃ１〜Ｄ１の間）。
【００３７】
一方、図３に示すように、従来技術にかかる結露試験装置を用いた場合、温度を下げると試料表面の結露量が増加し（Ａ２〜Ｂ２の間）、連続状態に移行した。しかし、結露センサの結露量から試験槽に供給される空気の量と試料台の温度をコントロールするようにしているので、連続状態と結露状態を繰り返し、意図するような安定した結露状態を継続して維持することができなかった（Ｂ２〜Ｃ２の間）。そして、その後、温度を上昇させると、連続状態から乾燥状態に移行した（Ｃ２〜Ｄ２の間）。
【００３８】
また、この実施形態１では、上述のように結露状態を観察している間における、積層セラミックコンデンサ（試料）の絶縁抵抗を測定し、その経時変化を調べた。
この実施形態１にかかる結露試験装置を用いた場合の積層セラミックコンデンサ（試料）の絶縁抵抗の経時変化と、上記従来技術にかかる結露試験装置を用いた場合の積層セラミックコンデンサ（試料）の絶縁抵抗の経時変化を、図４に併せて示す。
【００３９】
図４に示すように、従来技術にかかる結露試験装置を用いた場合には、絶縁抵抗は低下、回復を繰り返す結果となった。これは、図３に示すようにＢ２〜Ｃ２の時間帯で試料の温度が変化するため、連続状態と点在状態を繰り返したことによる。
よって、従来技術にかかる結露試験装置を用いた場合には、このような現象を示すため、試料の特性の定量的な評価が困難であり、また、試料の故障時間を特定することが容易ではないということができる。
【００４０】
一方、実施形態１にかかる結露試験装置を用いた場合には、すなわち、本発明の結露試験方法による場合には、図２に示したように結露量が線形状に増加するため、絶縁抵抗の経時変化（絶縁抵抗の低下）の再現性が高く、試料間の比較も行いやすくなるという利点がある。
【００４１】
［実施形態２］
実施形態１で試験に供した積層セラミックコンデンサと同じ積層セラミックコンデンサを試料（基準試料）として準備した。
【００４２】
さらに、この基準試料（積層セラミックコンデンサ）の表面を撥水処理（シリコーン系樹脂のコーティング）した積層セラミックコンデンサ（撥水処理試料）を準備した。
【００４３】
そして、上記基準試料および撥水処理試料のそれぞれ１５個について、上記実施形態１の場合と同様の方法で結露試験を行い、絶縁抵抗の経時変化を調べた。
そして、絶縁抵抗が１０８Ωにまで低下するまでの時間を故障時間とし、得られた結果をワイブル解析した。その結果を図５に示す。
【００４４】
また、試料５の側方に配設したマイクロスコープ８ｂ（図１参照）を用いて、結露状態の時点における試料５の写真を撮影した。そして、図６に模式的に示すように、試料５の表面に付着した水滴２０の接触角θを測定した。なお、接触角θは、試料１０個について測定を行い、その平均を求めたものである。
【００４５】
図５から基準試料と、撥水処理試料の平均故障時間を求めた結果、撥水処理を施していない基準試料は３０７．６秒、撥水処理を施した撥水処理試料は６７４．２秒であり、撥水加工を施すことにより、故障に至るまでの時間が約２．２倍になることが確認された。これは試料表面を撥水処理することで、表面への結露の進行が遅れたことによるものと考えられる。
【００４６】
これはマイクロスコープで測定した接触角θ（図６）が、撥水処理を施していない基準試料では約８０°、撥水処理を施した撥水処理試料では約１００°であり、撥水処理を施した試料の方が、表面が濡れにくい性状になっていることからも確認することができた。
【００４７】
この実施形態２の場合のように、結露試験の対象となる試料に、結露しやすい試料と、結露しにくい試料とがある場合に、本発明の結露試験装置を用いることにより、試料表面に生じた結露の増加状況を絶縁抵抗（ＩＲ）値が低下するまでの時間で定量比較することができるため、結露のしやすさを定量的に比較することが可能になる。
【００４８】
また、接触角θを測定する場合、試料に水滴を滴下して測定しようとすると、微少な量の水滴を試料に滴下することが必要になるが、微小な電子部品への水滴滴下は困難で、接触角θを測定することが容易でないばかりでなく、水滴の量を微少にすることが必要になるため、少量の水を滴下した場合には、短時間で水分が蒸発してしまうことから、接触角を精度よく測定することは困難である。
【００４９】
これに対し、本発明の結露試験方法の場合には、水滴を滴下する必要がなく、また、安定した結露状態のもとで、水滴との接触角を確実に測定することが可能になる。
なお、接触角の測定においては、結露量が線形的に増加するため、試験開始後、どれくらいの時間が経過した時点で接触角を測定するかなどを、予め決めておくことにより、結露状態を確実に調べることができて好ましい。
【００５０】
なお、上記実施形態では、試料が積層セラミックコンデンサである場合を例にとって説明したが、結露試験の対象となる試料は積層セラミックコンデンサに限らず、サーミスタ商品、コイル商品などのチップ部品、ＩＣなど実装部品および配線基板などの種々の電子部品について結露試験を行う場合に広く適用することができる。
【００５１】
また、上記実施形態では、結露状態で絶縁抵抗を測定する場合を例にとって説明したが、結露状態で測定される特性は絶縁抵抗に限られるものではなく、例えば、電圧値、電流値などを測定する場合にも本発明を適用することが可能である。
【００５２】
本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、試験槽と空気条件調整槽の構造や両者の位置関係、試料台が備える冷却手段の種類、空気条件調整槽の具体的な構成などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１            空気条件調整槽
２            試験槽
３            供給手段
５            試料
６            冷却手段
７            試料台
８ａ，８ｂ    マイクロスコープ
９            冷却器
１０          加熱器
１１          加湿器
１２          隔壁
１３          供給口
１４          循環口
２０          水滴
θ            接触角
【図１】
2015230290.tif 000003
【図２】
2015230290.tif 000004
【図３】
2015230290.tif 000005
【図４】
2015230290.tif 000006
【図５】
2015230290.tif 000007
【図６】
2015230290.tif 000008
【図７】
2015230290.tif 000009