(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面が温度試験の対象となる電子部品に接触される平板状の導体板と、
前記導体板の他方の面を囲繞するように画成された熱循環空間部と、
前記熱循環空間部の前記導体板が形成された面から離隔されて設置されるとともに、前記熱循環空間部に臨ませて配置されて前記熱循環空間部を加熱又は冷却する温度可変部と、
前記熱循環空間部内に空気の循環経路を形成する経路形成部材と、
前記循環経路の途中に設けられ、前記循環経路に沿って空気を循環させるための送風手段と
を備え、
前記温度可変部は、前記熱循環空間部の内外に通じる連通部内において、前記熱循環空間部の内外を分離するように配置され、
前記温度可変部の前記熱循環空間部内方へ向けられた面には、内部放熱フィンを備えた内部熱交換部材が熱的に結合され、
前記送風手段は、前記内部放熱フィンに隣接されて配置され、
前記経路形成部材は、前記送風手段の周囲に配置され、前記送風手段の送風方向前方と送風方向後方とを分離するように前記導体板と平行な平面上に設置されている
ことを特徴とする温調器。
【請求項２】
前記経路形成部材は、前記熱循環空間部の底面積よりも小さい板部材であり、表裏に連通した連通孔が中央に形成され、
前記送風手段が前記連通孔に組み付けられて、前記経路形成部材が前記送風手段の周囲に配置されている
ことを特徴とする請求項１の温調器。
【請求項３】
前記温度可変部は、電子熱電素子を平板状に設けた熱電変換装置を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の温調器。
【請求項４】
前記温度可変部の熱循環空間部外方へ向けられた面には、外部放熱フィンを備えた外部熱交換部材が熱的に結合され、
前記熱循環空間部の外部には、前記外部熱交換部材に送風するための外部送風手段が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の温調器。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載された前記温調器を備え、電子部品の動作試験を所定の温度環境下で行う機能を備えたことを特徴とする温度試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱・冷却手段を備えた温調器と、この温調器を用いて、温度センサーや半導体素子などの電子部品の動作試験を所定の温度環境下で行う温度特性試験や、薬品・化成品・食品の温度環境試験を温度試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子などの電子部品や薬品・化成品等に対して行われる各種試験の１つとして、所定の温度環境下で行う温度特性試験や温度環境試験がある。これらの温度試験では、常温よりも高温又は低温の温度環境下で電子部品を作動させながら品質特性項目についての計測が行われ、このような試験には専用の温度試験装置が用いられる。
【０００３】
この温度試験装置の例としては、電子熱電素子のペルチェ効果を用いて加熱を行う温度制御装置を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に示す温度制御装置では、ペルチェ素子からなる温度可変部の下面に、良熱伝導材料からなる均熱ブロックが密着されており、ペルチェ素子がこの均熱ブロックへの熱の放出又は吸収を通して均熱ブロックの温度を変化させ、均熱ブロックを被試験対象である電子部品に押しつけることにより、被試験体を所定の温度環境とすることができる。
【０００４】
このような特許文献１に示す温度制御装置によれば、試験対象の電子部品を接触熱伝達で加熱・冷却することによって所定温度まで変化させ、常温よりも高温又は低温の温度環境下で試験を行うことにより、品質の経時劣化を加速させて試験に要する時間を短縮できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５８３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献に示す温度制御装置においては、ペルチェ素子を灼熱ブロックに接触させて伝導によって灼熱ブロックを加熱・冷却し、この加熱された灼熱ブロックを介して試験対象の電子部品を加熱する方式であるため、ペルチェ素子に近い箇所の温度が高く、ペルチェ素子から離れた箇所の温度が低くなるなど均熱ブロック表面に温度分布のムラが生じてしまい、全ての電子部品の温度を均一に調整することが難しく、試験温度を高精度で管理する必要のある電子部品については、試験精度の確保が難しいという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、温度分布を試験装置全体で均一にし、試験精度を確保することのできる温調器及びこれを備えた温度試験装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る温調器は、一方の面が温度試験の対象となる電子部品に接触される平板状の導体板と、前記導体板の他方の面を囲繞するように画成された熱循環空間部と、前記熱循環空間部の前記導体板が形成された面から離隔されて設置されるとともに、前記熱循環空間部に臨ませて配置されて前記熱循環空間部を加熱又は冷却する温度制御部と、前記熱循環空間部内に空気の循環経路を形成する経路形成部材と、前記循環経路の途中に設けられ、前記循環経路に沿って空気を循環させるための送風手段とを備え、前記温度可変部は、前記熱循環空間部の内外に通じる連通部内において、前記熱循環空間部の内外を分離するように配置され、前記温度可変部の前記熱循環空間部内方へ向けられた面には、内部放熱フィンを備えた内部熱交換部材が熱的に結合され、前記送風手段は、前記内部放熱フィンに隣接されて配置され、前記経路形成部材は、前記送風手段の周囲に配置され、前記送風手段の送風方向前方と送風方向後方とを分離するように前記導体板と平行な平面上に設置されていることを特徴とする。なお、この温調器は、電子部品の動作試験を所定の温度環境下で行う温度試験装置に応用することができる。
【０００９】
このような本発明によれば、温度試験の対象となる電子部品や薬品・化成品等が載置される導体板と、加熱又は冷却するペルチェ素子等の温度制御部とを離隔して設置し、両者が直接接触しないように構成するとともに、送風手段で熱循環空間部内の空気を循環させるようにしたことから、導体板の表面に温度分布のムラが生じるのを回避することができる。
【００１０】
上記発明において、前記温度制御部の前記熱循環空間部内方へ向けられた面には、内部放熱フィンを備えた内部熱交換部材が熱的に結合され、前記送風手段は、前記内部放熱フィンに隣接されて配置され、前記経路形成部材は、前記内部放熱フィンの周囲に配置され、前記内部放熱フィンの送風方向前方と送風方向後方とを分離するように前記導体板と平行な平面上に設置されている。なお、前記経路形成部材は、前記熱循環空間部の底面積よりも小さい板部材であり、表裏に連通した連通孔が中央に形成され、前記送風手段が前記連通孔に組み付けられて、前記経路形成部材が前記送風手段の周囲に配置されていることが好ましい。
【００１１】
これにより、経路形成部材は、内部放熱フィンの周囲に配置され、熱循環空間部内を導体板側の領域と温度制御部側の領域とに分離し、送風手段によって、これら経路形成部材の表裏で分離された領域間で空気を循環させることができ、温度制御部により加熱・冷却された空気を効率よく導体板に吹き付けることができ、熱効率を高めつつ、満遍なく導体板を加熱・冷却することができる。
【００１２】
上記発明において、前記温度制御部は、例えば、ペルチェ素子などの電子熱電素子を平板上に設けた熱電変換装置を用いることにより、消費電力を低減しつつ、温度制御を容易なものとすることができる。
【００１３】
上記発明において、前記温度制御部は、前記熱循環空間部の内外に通じる連通部内において、前記熱循環空間部の内外を分離するように配置され、前記温度制御部の熱循環空間部外方へ向けられた面には、外部放熱フィンを備えた外部熱交換部材が熱的に結合され、前記熱循環空間部の外部には、前記外部熱交換部材に送風するための外部送風手段が設けられている。
【００１４】
これにより、熱循環空間部内において加熱・冷却のために発生した冷気や熱気を、熱循環空間部外に排出し、その熱を外部送風手段により排除することによって、熱循環空間部内の熱が籠もるのを回避し、熱効率をより高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、この発明によれば、半導体素子などの電子部品の動作試験を所定の温度環境下で行う温度試験装置において、ペルチェ素子等の温度制御部により生成した熱を、送風手段で熱循環空間部内の空気による対流によって循環させるようにしたことから、導体板の表面に温度分布のムラが生じるのを回避することができ、温度分布を試験装置全体で均一にし、試験精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る温度試験装置の外観を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る温度試験装置上面の導体板を取り外したところを示す上面図である。
【図３】実施形態に係る温度試験装置を側面から示す断面図であり、図１のＡ−Ａ断面を示す。
【図４】実施形態に係る温度試験装置の制御系のモジュールを示すブロック図である。
【図５】実施形態に係る温度試験装置の動作を側面から示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態では、本発明の温調器を、電子部品の動作試験を所定の温度環境下で行う温度試験装置に応用した場合を例に説明する。図１は、本実施形態に係る温度試験装置１の外観を示す斜視図であり、図２は、温度試験装置１上面の冷熱プレート部２を取り外したところを示す上面図であり、図３は、温度試験装置１を側面から示す断面図である。
【００１８】
（装置構成）
図１に示すように、温度試験装置１は、例えば半導体素子など、電子部品の動作試験を所定の温度環境下で行う温度試験装置であって、上面の冷熱プレート部２に電子部品を載せて、この冷熱プレート部２の表面を加熱又は冷却することにより、常温よりも高温又は低温の温度環境下で電子部品を作動させながら品質特性項目についての計測が行われる。本実施形態では、電子熱電素子のペルチェ効果を用いて加熱又は冷却を行い、ペルチェ素子によって冷熱プレート部２への熱の放出又は吸収を通して冷熱プレート部２表面の温度を上昇又は下降させ、被試験対象である電子部品を所定の温度環境とする。
【００１９】
具体的に温度試験装置１は、図１に示すように、函状の本体１０と、本体１０上面に設けられ電子部品を載せる冷熱プレート部２と、温度試験装置１の状態を表示する表示部１０ａと、本装置を操作するための操作部１０ｂを備えている。また、本体１０の側面には、内部の熱を放出するための排気口１０ｃが設けられている。
【００２０】
温度試験装置１は、図３に示すように、本体１０は、内部が中空の函体であり、間仕切板６２によって、熱循環空間部６及び廃熱空間部７の二つの空間が画成されている。熱循環空間部６は、本体１０の上部６１側に形成され、上面が開口した容器状をなしており、この上面開口に冷熱プレート部２が嵌め込まれることによって、上面開口が塞がれて密閉状態となっている。廃熱空間部７は、本体１０の下部側に形成され、排気口１０ｃを通じて外気と連通している。
【００２１】
冷熱プレート部２は、上面に温度試験の対象となる電子部品が設置され、この状面に電子部品が接触される平板状の導体板であり、熱循環空間部６は、この冷熱プレート部２の下面側を囲繞するように画成されている。冷熱プレート部２は、例えば、ステンレス等の金属で形成されており、本体１０上面の開口部と同形状となっており、本実施形態では正方形状をなしている。
【００２２】
そして、このような熱循環空間部６において熱を循環させて冷熱プレート部２を加熱・冷却する手段として、温度可変部３と、内部循環ファン４と、整流板５と、外部放熱ファン８と、制御部９とを備えている。
【００２３】
温度可変部３は、前記熱循環空間部の前記導体板が形成された面から離隔されて設置されるとともに、前記熱循環空間部に臨ませて配置されて前記熱循環空間部を加熱又は冷却する装置であり、具体的に温度可変部３は、ペルチェ素子などの電子熱電素子を平板上に設けた熱電変換装置となっている。また、この温度可変部３の熱循環空間部６内方へ向けられた面（上面）には、内部放熱フィン３１ａを備えた内部ヒートシンク部３１が熱的に結合されている。
【００２４】
温度可変部３は、熱循環空間部６の内外に通じる連通部６２ａ内において、熱循環空間部６の内外を分離するように配置され、温度可変部３の熱循環空間部６外方へ向けられた面には、外部放熱フィン３２ａを備えた外部ヒートシンク部３２が熱的に結合されている。
【００２５】
内部循環ファン４は、整流板５によって、形成される循環経路の途中に設けられ、循環経路に沿って空気を循環させるための送風手段である。内部循環ファン４は、内部放熱フィン３１ａに隣接されて配置されている。
【００２６】
整流板５は、熱循環空間部６内に空気の循環経路を形成する板状の循環経路形成部材であり、本実施形態では、熱循環空間部６の底面積よりも一回りほど小さい正方形状の板部材であり、冷熱プレート部２と平行な平面上に設置されている。本実施形態において、整流板５は、発泡スチロール等の断熱性の素材で形成され、表裏に連通した連通孔５ａが中央に形成されている。この連通孔５ａに内部循環ファン４が組み付けられることにより、整流板５が内部循環ファン４の周囲に配置されることとなり、この整流板５によって、内部循環ファン４の送風方向前方と送風方向後方とが分離されている。
【００２７】
外部放熱ファン８は、熱循環空間部６の外部において、外部ヒートシンク部３２に送風するための外部放熱ファン８であり、熱循環空間部内において加熱・冷却のために発生した冷気や熱気を、熱循環空間部６外に排出し、さらに、その熱を外部放熱ファン８によって、排気口１０ｃから装置外へ排気するようになっている。
【００２８】
制御部９は、内部循環ファン４や外部放熱ファン８、温度可変部３などの各部を制御する際に必要な種々の演算処理を行うＣＰＵや電子回路、及びメモリ等の記憶装置を含む制御装置である。この制御部９には、冷熱プレート部２の温度センサー９１その他のセンサー類が接続されているとともに、ユーザーによる操作信号が入力される操作部１０ｂの他、設定情報や温度センサー９１による計測結果を表示するディスプレイ等の表示部１０ａが接続されている。
【００２９】
そして、具体的にこの制御部９には、図４に示すように、駆動制御のための機能モジュールとして、設定管理部９ａと、駆動制御部９ｂと、計測部９ｃとが含まれる。なお、この「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェアやファームウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。
【００３０】
設定管理部９ａは、各種設定データを記憶し管理するモジュールであり、メモリ等の記憶装置に各設定データを保存し、ユーザー操作や他のモジュールによる要求に応じて、設定データを読み出したり、更新したりする。計測部９ｃは、温度センサー９１による検出結果や、内蔵された時計機能による計時結果を駆動制御部に入力するモジュールである。
【００３１】
駆動制御部９ｂは、設定管理部９ａにおける設定データと、計測部９ｃによる計測結果とにより、種々の条件に従って、内部循環ファン４や外部放熱ファン８、温度可変部３などの各部を駆動させるための制御信号を送信するモジュールである。そして、例えば、設定管理部９ａにおける設定データに、駆動時間に関する時刻情報・タイマー情報などが含まれている場合、駆動制御部９ｂは、その時間設定に応じて、計測部９ｃが計測した時間情報に基づき、各部の動作を制御する。
【００３２】
（装置の動作及び作用・効果）
以上の構成を有する本実施形態に係る温度試験装置１は、以下のように動作する。図５は、実施形態に係る温度試験装置の動作を示す断面図である。
【００３３】
先ず、温度試験の対象となる電子部品を冷熱プレート部２上に載置し、操作部１０ｂ及び表示部１０ａによって目標温度を設定し、冷却・加熱を開始する。これにより、駆動制御部９ｂが温度可変部３のペルチェ素子に必要な電圧を印加するとともに、内部循環ファン４及び外部放熱ファン８が回転駆動される。
【００３４】
温度可変部３の上面が加熱・冷却されて導体板の温度が上昇・下降され、内部放熱フィン３１ａから放熱されるとともに、内部循環ファン４が回転することにより、上部領域６ｂから空気が下方に吸引され、内部循環ファン４を介して下方の下部領域６ｃに吹き出される。この下部領域６ｃへの空気の流れにより、内部放熱フィン３１ａからの熱気又は冷気が下部領域６ｃを介して、熱循環空間部６の周縁部に形成された間隙６ａから上部の上部領域６ｂに送り込まれる。この上部領域６ｂに送り込まれた熱気又は冷気によって冷熱プレート部２が満遍なく加熱・冷却される。これと併せて、本実施形態では、熱循環空間部６の外部において、外部放熱ファン８によって、熱循環空間部６内で発生した冷気や熱気を、外部放熱フィン３２ａを通じて熱循環空間部６外に排出し、その熱を外部放熱ファン８により排気口１０ｃを通じて排除することによって、熱循環空間部６内の熱が籠もるのを回避する。
【００３５】
このような本実施形態によれば、温度試験の対象となる電子部品が載置される冷熱プレート部２と、加熱又は冷却する温度可変部３とを離隔して設置し、両者が直接接触しないように構成するとともに、内部循環ファン４で熱循環空間部６内の空気を循環させるようにしたことから、冷熱プレート部２の表面に温度分布のムラが生じるのを回避することができる。特に、本実施形態では、温度可変部３として、ペルチェ素子などの電子熱電素子を平板上に設けた熱電変換装置を用いているため、消費電力を低減しつつ、温度制御を容易なものとすることができる。
【００３６】
また、本実施形態において、整流板５は、内部放熱フィン３１ａの周囲に配置され、熱循環空間部６内を冷熱プレート部２側の上部領域６ｂと温度可変部３側の下部領域６ｃとに分離し、内部循環ファン４によって、これら整流板５の表裏で分離された領域間で空気を循環させることができ、温度可変部３により加熱・冷却された空気を効率よく冷熱プレート部２に吹き付けることができ、熱効率を高めつつ、満遍なく冷熱プレート部２を加熱・冷却することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、熱循環空間部６の外部には、外部ヒートシンク部３２に送風するための外部放熱ファン８が設けられているため、熱循環空間部６内において加熱・冷却のために発生した冷気や熱気を、熱循環空間部６外に排出し、その熱を外部放熱ファン８により排除することによって、熱循環空間部６内の熱が籠もるのを回避し、熱効率をより高めることができる。
【００３８】
以上述べたように、上記実施形態によれば、半導体素子などの電子部品の動作試験を所定の温度環境下で行う温度試験装置において、ペルチェ素子等の温度制御部により生成した熱を、送風手段で熱循環空間部内の空気による対流によって循環させるようにしたことから、導体板の表面に温度分布のムラが生じるのを回避することができ、温度分布を試験装置全体で均一にし、試験精度を確保することができる。
【００３９】
（変更例）
なお、上述した実施形態の説明は、本発明の一例である。このため、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、循環経路を整流板５の周縁に形成された間隙６ａを介して、下部領域６ｃから上部領域６ｂへと循環させるようにしたが、温度可変部３の熱を冷熱プレート部２に満遍なく伝達できる経路であれば、種々の形態を採用することができる。
【００４０】
また、上述した実施形態では、空気を循環して熱循環空間部６や廃熱空間部７を加熱・冷却する方式を採用したが、例えば、水等の流体を循環させる水冷式としてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…温度試験装置
２…冷熱プレート部
３…温度可変部
４…内部循環ファン
５…整流板
５ａ…連通孔
６…熱循環空間部
６ａ…間隙
６ｂ…上部領域
６ｃ…下部領域
７…廃熱空間部
８…外部放熱ファン
９…制御部
９ａ…設定管理部
９ｂ…駆動制御部
９ｃ…計測部
１０…本体
１０ａ…表示部
１０ｂ…操作部
１０ｃ…排気口
３１…内部ヒートシンク部
３１ａ…内部放熱フィン
３２…外部ヒートシンク部
３２ａ…外部放熱フィン
６２…間仕切板
６２ａ…連通部
９１…温度センサー
【図１】
0006716128.tif 000002
【図２】
0006716128.tif 000003
【図３】
0006716128.tif 000004
【図４】
0006716128.tif 000005
【図５】
0006716128.tif 000006