(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を所定温度に加熱及び／又は冷却するチャンバと、前記チャンバ外部のテストヘッドに機械的及び電気的に接続されるとともに、前記チャンバ内に配置され、電子部品の接続端子と電気的に接続し得るソケットとを備えた電子部品試験装置であって、
前記ソケットが前記チャンバ内の温度と略同一温度となるように、前記ソケットを加熱及び／又は冷却する温度印加装置と、
電子部品のパッケージ温度又は接合部温度を検出する第１の温度センサと、前記ソケットの温度を検出する第２の温度センサとを備えており、
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサで検出した温度に基づいて、前記温度印加装置を制御する、ことを特徴とする電子部品試験装置。
【請求項２】
試験時に電子部品を目標とする設定温度にするときのチャンバ内の設定温度をチャンバ内設定温度としたときに、
電子部品の複数の異なる設定温度に対応するチャンバ内設定温度を予め求めておき、前記で求めた各チャンバ内設定温度に基づいて、前記チャンバを加熱及び／又は冷却する、ことを特徴とする請求項１記載の電子部品試験装置。
【請求項３】
電子部品に試験時の電力を供給したときに上昇する前記電子部品の接合部温度の当該温度上昇量を測定する温度上昇量測定手段をさらに備えており、
前記温度上昇量測定手段で得た前記温度上昇量に基づいて、前記チャンバ内の温度を制御する、ことを特徴とする請求項１記載の電子部品試験装置。
【請求項４】
前記第１の温度センサは、前記電子部品を前記ソケットに対して押圧するプッシャの内部又は前記プッシャにおいて電子部品と接触する部位に設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の電子部品試験装置。
【請求項５】
前記第１の温度センサとして、前記電子部品の入力端子又は出力端子に形成されている保護ダイオードを利用する、ことを特徴とする請求項１記載の電子部品試験装置。
【請求項６】
前記ソケットは複数個設けられており、
前記第１の温度センサは、前記ソケットの個数よりも少ない個数で分散して設けられ又は１個のみ設けられており、
前記温度印加装置は１個のみ設けられており、当該１個の温度印加装置により前記複数のソケットを一括して加熱及び／又は冷却する、ことを特徴とする請求項１記載の電子部品試験装置。
【請求項７】
前記ソケットは複数個設けられており、
前記第１の温度センサは、前記ソケットの個数よりも少ない個数で分散して設けられており、
前記温度印加装置は、前記第１の温度センサに対応する位置に、前記第１の温度センサと同数設けられており、当該数の温度印加装置により前記複数のソケットを加熱及び／又は冷却する、ことを特徴とする請求項１記載の電子部品試験装置。
【請求項８】
電子部品自体の電力消費に伴う当該電子部品の接合部温度の温度上昇量を検出する接合部温度検出手段をさらに備えており、
前記接合部温度検出手段で得た前記温度上昇量に基づいて、試験時に電子部品が要求される温度となるように前記チャンバ内の温度を制御する、ことを特徴とする請求項１記載の電子部品試験装置。
【請求項９】
電子部品を所定温度に加熱及び／又は冷却するチャンバと、前記チャンバ外部のテストヘッドに機械的及び電気的に接続されるとともに、前記チャンバ内に配置され、電子部品の接続端子と電気的に接続し得るソケットとを備えた電子部品試験装置における温度制御方法であって、
前記ソケットが前記チャンバ内の温度と略同一温度となるように、前記ソケットを加熱及び／又は冷却し、
電子部品のパッケージ温度又は接合部温度と前記ソケットの温度とを検出し、前記検出した両者の温度に基づいて前記ソケットの温度を制御する、ことを特徴とする電子部品試験装置における温度制御方法。
【請求項１０】
試験時に電子部品を目標とする設定温度にするときのチャンバ内の設定温度をチャンバ内設定温度としたときに、
電子部品の複数の異なる設定温度に対応するチャンバ内設定温度を予め求めておき、前記で求めた各チャンバ内設定温度に基づいて、前記チャンバを加熱及び／又は冷却する、ことを特徴とする請求項９記載の電子部品試験装置における温度制御方法。
【請求項１１】
電子部品に試験時の電力を供給したときにおける前記電子部品の接合部温度の温度上昇量を測定し、前記測定した温度上昇量に基づいて前記チャンバ内の温度及び／又は前記ソケットの温度を制御する、ことを特徴とする請求項９記載の電子部品試験装置における温度制御方法。
【請求項１２】
電子部品自体の電力消費に伴う当該電子部品の接合部温度の温度上昇量を測定し、前記測定した温度上昇量に基づいて前記チャンバ内の温度を制御する、ことを特徴とする請求項９記載の電子部品試験装置における温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣデバイスなどの電子部品を試験するための装置であって、電子部品の温度制御を行うことのできる電子部品試験装置、およびかかる電子部品試験装置における温度制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣデバイス等の電子部品の製造課程においては、最終的に製造された電子部品を試験する試験装置が必要となる。このような試験装置の一種として、常温よりも高い又は低い温度条件（熱ストレス条件）で、複数のＩＣデバイスを一度に試験するための装置が知られている。【０００３】
上記試験装置においては、テストヘッドの上部にテストチャンバを形成し、テストチャンバ内をエアにより所定の設定温度に制御しながら、同様に所定の設定温度にした複数のＩＣデバイスを保持するテストトレイをテストヘッド上のソケットに搬送し、そこで、プッシャによりＩＣデバイスをソケットに押圧して接続し、試験を行う。このような熱ストレス下でＩＣデバイスは試験され、少なくとも良品と不良品とに分けられる。【０００４】
図１０は、従来の試験装置におけるＩＣデバイスの温度制御方法の一例を示す概念図である。図１０に示すように、テストチャンバのケーシング８０の内部には、温度調節用送風装置９０と、温度センサ８２と、プッシャ３０と、ＩＣデバイス２と、ソケット４０とが位置し、テストチャンバのケーシング８０の外部には、テストヘッド５と、温度コントローラ８８とが位置している。テストチャンバのケーシング８０内は、温度センサ８２に基づいて、所望の温度を維持することができるようになっている。【０００５】
この試験装置において、被試験ＩＣデバイス（ＤＵＴ）に印加すべき目標の設定温度（目標設定温度）をＴ８とし、実際のＤＵＴの内部温度（ＤＵＴ温度）をＴ９とし、テストチャンバで目的温度に設定されたチャンバ内設定温度をＴ２とし、プッシャ３０の温度（プッシャ温度）をＴ３とし、ソケット４０の温度（ソケット温度）をＴ４とし、外気温度の雰囲気下にあるテストヘッド５の温度をＴ６とする。ここで、高温試験の具体例として、目標設定温度Ｔ８＝１２０℃、テストヘッド温度Ｔ６＝７０℃と仮定し、そしてチャンバ内設定温度Ｔ２＝１２０℃で運転する場合を考える。この場合、チャンバ内設定温度Ｔ２とテストヘッド温度Ｔ６との間には、１２０℃−７０℃＝５０℃の温度差が存在するものとする。この温度差の存在に伴って、図１０に示すような熱の流れ（熱伝搬）Ｆ１（雰囲気〜プッシャ３０）→Ｆ２（プッシャ３０〜ＩＣデバイス２）→Ｆ３（ＩＣデバイス２〜ソケット４０）→Ｆ４（ソケット４０〜テストヘッド５）が生じる。【０００６】
一方で、図１０に示すように、チャンバ内雰囲気とプッシャ３０との間には熱抵抗ＨＲ１が、プッシャ３０とＩＣデバイス２との間には熱抵抗ＨＲ２が、ＩＣデバイス２とプローブピンとの間には熱抵抗ＨＲ３が、プローブピンとソケット４０との間には熱抵抗ＨＲ４が、ソケット４０とテストヘッド５との間には熱抵抗ＨＲ５が存在する。特に熱抵抗ＨＲ２及びＨＲ３については、プッシャ３０がＩＣデバイス２を押圧する状態がその都度異なることがあるため、常に一定状態にはならない。したがって、ＤＵＴ温度Ｔ９は、常に一定状態とはいえず、未知の温度状態になるという問題がある。更に、ＤＵＴ温度Ｔ９は、ＤＵＴ自身の消費電力に伴う発熱要因も影響する。【０００７】
ところで、試験項目やＩＣデバイス２の品種によって、目標設定温度Ｔ８は異なる（例えば＋１２０℃、＋８５℃、＋４０℃、０℃、−２５℃等）。そのため、ＤＵＴが対応する目標設定温度Ｔ８となるように、チャンバ内設定温度Ｔ２の設定条件を予め求めておく必要がある。このために、試験対象のデバイス品種と同一条件の、温度センサを埋め込んだダミーデバイス（専用デバイス）を使用することが行われている。即ち、ダミーデバイスを実際の試験と同一条件下におき、ダミーデバイスのＤＵＴ温度Ｔ９を実測する。そして、チャンバ内設定温度Ｔ２を順次変更し、安定した温度状態で温度測定を行う。やがて、実測されるＤＵＴ温度Ｔ９が目標設定温度Ｔ８となったときのチャンバ内設定温度Ｔ２を当該デバイス用の設定条件として記憶保存する。このようにして記憶したチャンバ内設定温度Ｔ２に基づいて、ＤＵＴは目標設定温度Ｔ８に制御されて試験が実施される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記の方法では、ＩＣデバイス２の品種毎に温度測定用の専用デバイスを作製する必要があり、手間がかかる。また、プッシャ３０とＤＵＴとの接触部位の接触熱抵抗や、テストヘッド温度Ｔ６の温度条件が変わる場合があるので、実際の試験では、ＤＵＴが的確な目標設定温度Ｔ８とはならない場合がある。このため、ＤＵＴ温度の温度管理に対する信頼性に難点がある。【０００９】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、電子部品の温度管理又は温度制御を、温度測定用の専用デバイスを必要とすることなく、正確に行うことのできる電子部品試験装置および温度制御方法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】
【００１０】
上記目的を達成するために、第１に本発明は、電子部品を所定温度に加熱及び／又は冷却するチャンバと、前記チャンバ外部のテストヘッドに機械的及び電気的に接続されるとともに、前記チャンバ内に配置され、電子部品の接続端子と電気的に接続し得るソケットとを備えた電子部品試験装置であって、前記ソケットが前記チャンバ内の温度と略同一温度となるように、前記ソケットを前記チャンバの外部から加熱及び／又は冷却する外部温度印加装置を備える、ことを特徴とする電子部品試験装置を提供する（発明１）。【００１１】
上記発明（発明１）によれば、ソケットからの熱の逃げを防止することができるため、チャンバ内に位置するプッシャと被試験電子部品との間の温度勾配を実質的に無くすことができる。したがって、プッシャに温度センサを設けた場合、プッシャと被試験電子部品との間における未知の熱抵抗の影響を受けることなく、被試験電子部品の温度をプッシャの温度センサで正確に測定することができる。ひいては、その測定値に基づいて、電子部品の温度制御をより正確に行うことが可能となる。【００１２】
上記発明（発明１）においては、試験時に電子部品を目標とする設定温度にするときのチャンバ内の設定温度をチャンバ内設定温度としたときに、電子部品の複数の異なる設定温度に対応するチャンバ内設定温度を予め求めておき、前記で求めた各チャンバ内設定温度に基づいて、前記チャンバを加熱及び／又は冷却することが好ましい（発明２）。かかる発明（発明２）によれば、被試験電子部品を複数の設定温度に制御することが可能である。【００１３】
上記発明（発明１）においては、電子部品に試験時の電力を供給したときに上昇する前記電子部品の接合部温度（内部温度）の当該温度上昇量を測定する温度上昇量測定手段をさらに備えており、前記温度上昇量測定手段で得た前記温度上昇量に基づいて、前記チャンバ内の温度を制御することが好ましい（発明３）。かかる発明（発明３）によれば、電子部品が試験時に自己発熱するような場合にも、被試験電子部品を所望の設定温度に制御することが可能である。【００１４】
上記発明（発明１）においては、電子部品のパッケージ温度又は接合部温度（内部温度）を検出する第１の温度センサと、前記ソケットの温度を検出する第２の温度センサとをさらに備えており、前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサで検出した温度に基づいて、前記外部温度印加装置を制御することが好ましい（発明４）。かかる発明（発明４）によれば、第２の温度センサによってソケットの温度を検出することにより、外部温度印加装置によるソケットの温度制御を容易に行うことができる。【００１５】
上記発明（発明１）においては、電子部品のパッケージ温度又は接合部温度（内部温度）を検出する第１の温度センサをさらに備えており、前記第１の温度センサで検出した温度に基づいて、前記外部温度印加装置を制御してもよい（発明５）。【００１６】
上記発明（発明１）において、前記第１の温度センサは、前記電子部品を前記ソケットに対して押圧するプッシャの内部又は前記プッシャにおいて電子部品と接触する部位に設けられていてもよいし（発明６）、前記第１の温度センサとして、前記電子部品の入力端子又は出力端子に形成されている保護ダイオードを利用してもよい（発明７）。【００１７】
上記発明（発明１）において、前記ソケットは複数個設けられており、前記第１の温度センサは、前記ソケットの個数よりも少ない個数で分散して設けられ又は１個のみ設けられており、前記外部温度印加装置は１個のみ設けられており、当該１個の外部温度印加装置により前記複数のソケットを一括して加熱及び／又は冷却してもよい（発明８）。【００１８】
上記発明（発明１）において、前記ソケットは複数個設けられており、前記第１の温度センサは、前記ソケットの個数よりも少ない個数で分散して設けられており、前記外部温度印加装置は、前記第１の温度センサに対応する位置に、前記第１の温度センサと同数設けられており、当該数の外部温度印加装置により前記複数のソケットを加熱及び／又は冷却してもよい（発明９）。【００１９】
上記発明（発明１）においては、電子部品自体の電力消費に伴う当該電子部品の接合部温度（内部温度）の温度上昇量を測定する検出する接合部温度検出手段をさらに備えており、前記接合部温度検出手段で得た前記温度上昇量に基づいて、試験時に電子部品が要求される温度となるように前記チャンバ内の温度を制御してもよい（発明１０）。【００２０】
第２に本発明は、電子部品を所定温度に加熱及び／又は冷却するチャンバと、前記チャンバ外部のテストヘッドに機械的及び電気的に接続されるとともに、前記チャンバ内に配置され、電子部品の接続端子と電気的に接続し得るソケットと、前記電子部品を前記ソケットに対して押圧するプッシャとを備えた電子部品試験装置であって、前記ソケットを前記チャンバの外部から加熱及び／又は冷却する外部温度印加装置と、前記電子部品のパッケージ温度又は接合部温度を検出する温度センサとを備えており、前記プッシャは、前記電子部品を、前記電子部品の端子が前記ソケットに接触しない非接触の位置状態と、前記電子部品の端子が前記ソケットに接触する接触の位置状態とに制御でき、前記非接触の位置状態における前記温度センサの第１の温度値と、前記接触の位置状態における前記温度センサの第２の温度値とが略同一となるように、前記外部温度印加装置を制御する、ことを特徴とする電子部品試験装置を提供する（発明１１）。【００２１】
上記発明（発明１１）によれば、ソケットからの熱の逃げを防止することができるため、チャンバ内に位置するプッシャと被試験電子部品との間の温度勾配を実質的に無くすことができる。したがって、プッシャに温度センサを設けた場合、プッシャと被試験電子部品との間における未知の熱抵抗の影響を受けることなく、被試験電子部品の温度をプッシャの温度センサで正確に測定することができる。ひいては、その測定値に基づいて、電子部品の温度制御をより正確に行うことが可能となる。【００２２】
第３に本発明は、電子部品を所定温度に加熱及び／又は冷却するチャンバと、前記チャンバ外部のテストヘッドに機械的及び電気的に接続されるとともに、前記チャンバ内に配置され、電子部品の接続端子と電気的に接続し得るソケットとを備えた電子部品試験装置における温度制御方法であって、前記ソケットが前記チャンバ内の温度と略同一温度となるように、前記ソケットを前記チャンバの外部から加熱及び／又は冷却する、ことを特徴とする電子部品試験装置における温度制御方法を提供する（発明１２）。【００２３】
上記発明（発明１２）においては、試験時に電子部品を目標とする設定温度にするときのチャンバ内の設定温度をチャンバ内設定温度としたときに、電子部品の複数の異なる設定温度に対応するチャンバ内設定温度を予め求めておき、前記で求めた各チャンバ内設定温度に基づいて、前記チャンバを加熱及び／又は冷却することが好ましい（発明１３）。【００２４】
上記発明（発明１２）においては、電子部品に試験時の電力を供給したときにおける前記電子部品の接合部温度（内部温度）の温度上昇量を測定し、前記測定した温度上昇量に基づいて前記チャンバ内の温度及び／又は前記ソケットの温度を制御することが好ましい（発明１４）。【００２５】
上記発明（発明１２）においては、電子部品のパッケージ温度又は接合部温度（内部温度）と前記ソケットの温度とを検出し、前記検出した両者の温度に基づいて前記ソケットの温度を制御することが好ましい（発明１５）。【００２６】
上記発明（発明１２）においては、電子部品のパッケージ温度又は接合部温度（内部温度）を検出し、前記検出した温度に基づいて前記ソケットの温度を制御してもよい（発明１６）。【００２７】
上記発明（発明１２）においては、電子部品自体の電力消費に伴う当該電子部品の接合部温度（内部温度）の温度上昇量を測定し、前記測定した温度上昇量に基づいて前記チャンバ内の温度を制御することが好ましい（発明１７）。【００２８】
第４に本発明は、電子部品を所定温度に加熱及び／又は冷却するチャンバと、前記チャンバ外部のテストヘッドに機械的及び電気的に接続されるとともに、前記チャンバ内に配置され、電子部品の接続端子と電気的に接続し得るソケットと、を備えた電子部品試験装置における温度制御方法であって、電子部品の端子が前記ソケットに接触しない非接触の位置状態における前記電子部品の第１の温度値を測定し、電子部品の端子が前記ソケットに接触する接触の位置状態における前記電子部品の第２の温度値を測定し、前記第１の温度値と前記第２の温度値とが略同一となるように、前記ソケットを前記チャンバの外部から加熱及び／又は冷却する、ことを特徴とする電子部品試験装置における温度制御方法を提供する（発明１８）。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、電子部品試験装置における電子部品の温度管理又は温度制御を、簡易にかつ正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係るＩＣデバイス試験装置の全体側面図である。
【図２】同実施形態におけるハンドラの斜視図である。
【図３】同実施形態におけるハンドラのテストチャンバ内の要部断面図である。
【図４】同実施形態におけるプッシャおよびソケット付近の構造を示す分解斜視図である。
【図５】同実施形態におけるプッシャおよびソケット付近の構造を示す部分断面図である。
【図６】同実施形態におけるＩＣデバイスの温度制御方法を表す概念図である。
【図７】プッシャにおける温度センサの設置例を示す図である。
【図８】各観測点における温度を示すグラフ（温度特性グラフ）である。
【図９】ＩＣデバイス内部の保護ダイオードを使用してＩＣデバイスの温度を検出するための回路図である。
【図１０】従来のＩＣデバイス試験装置におけるＩＣデバイスの温度制御方法を表す概念図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…ハンドラ（電子部品ハンドリング装置）
２…ＩＣデバイス（電子部品）
１０…ＩＣデバイス（電子部品）試験装置
３０…プッシャ
４０…ソケット
３１１，４５，８２…温度センサ
９０…温度調節用送風装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。【００３３】
まず、本発明の実施形態に係るハンドラを備えたＩＣデバイス試験装置の全体構成について説明する。図１に示すように、ＩＣデバイス試験装置１０は、ハンドラ１と、テストヘッド５と、試験用メイン装置６とを有する。ハンドラ１は、試験すべきＩＣデバイス（電子部品の一例）をテストヘッド５に設けたソケットに順次搬送し、試験が終了したＩＣデバイスをテスト結果に従って分類して所定のトレイに格納する動作を実行する。【００３４】
テストヘッド５に設けたソケットは、ケーブル７を通じて試験用メイン装置６に電気的に接続してあり、ソケットに脱着可能に装着されたＩＣデバイスを、ケーブル７を通じて試験用メイン装置６に接続し、試験用メイン装置６からの試験用電気信号によりＩＣデバイスをテストする。【００３５】
ハンドラ１の下部には、主としてハンドラ１を制御する制御装置が内蔵してあるが、一部に空間部分８が設けてある。この空間部分８に、テストヘッド５が交換自在に配置してあり、ハンドラ１に形成した貫通孔を通してＩＣデバイスをテストヘッド５上のソケットに装着することが可能になっている。【００３６】
このハンドラ１は、試験すべき電子部品としてのＩＣデバイスを、常温よりも高い温度状態（高温）または低い温度状態（低温）で試験するための装置であり、ハンドラ１は、図２に示すように、恒温槽１０１とテストチャンバ１０２と除熱槽１０３とで構成されるチャンバ１００を有する。テストヘッド５の上部は、図３に示すようにテストチャンバ１０２の内部に挿入され、そこでＩＣデバイス２の試験が行われるようになっている。【００３７】
図２に示すように、本実施形態のハンドラ１は、これから試験を行うＩＣデバイスを格納し、また試験済のＩＣデバイスを分類して格納するＩＣ格納部２００と、ＩＣ格納部２００から送られる被試験ＩＣデバイスをチャンバ部１００に送り込むローダ部３００と、テストヘッドを含むチャンバ部１００と、チャンバ部１００で試験が行われた試験済のＩＣを取り出して分類するアンローダ部４００とから構成されている。【００３８】
ハンドラ１にセットされる前のＩＣデバイスは、カスタマトレイ内に多数収納してあり、その状態で、図２に示すハンドラ１のＩＣ収納部２００へ供給され、そして、カスタマトレイから、ハンドラ１内で搬送されるテストトレイ（図３中ＴＳＴで示される）にＩＣデバイス２が載せ替えられる。ハンドラ１の内部では、ＩＣデバイスは、テストトレイに載せられた状態で移動し、高温または低温の温度ストレスが与えられ、適切に動作するかどうか試験され、当該試験結果に応じて分類される。以下、ハンドラ１の内部について、個別に説明する。【００３９】
第１に、ＩＣ格納部２００に関連する部分について説明する。
図２に示すように、ＩＣ格納部２００には、試験前のＩＣデバイスを格納する試験前ＩＣストッカ２０１と、試験の結果に応じて分類されたＩＣデバイスを格納する試験済ＩＣストッカ２０２とが設けてある。【００４０】
これらの試験前ＩＣストッカ２０１および試験済ＩＣストッカ２０２は、枠状のトレイ支持枠２０３と、このトレイ支持枠２０３の下部から侵入して上部に向かって昇降可能とするエレベータ２０４とを具備している。トレイ支持枠２０３には、カスタマトレイが複数積み重ねられて支持され、この積み重ねられたカスタマトレイのみがエレベータ２０４によって上下に移動される。【００４１】
図２に示す試験前ＩＣストッカ２０１には、これから試験が行われるＩＣデバイスが収納されたカスタマトレイが積層されて保持してある。また、試験済ＩＣストッカ２０２には、試験を終えて分類されたＩＣデバイスが収納されたカスタマトレイが積層されて保持してある。【００４２】
第２に、ローダ部３００に関連する部分について説明する。
試験前ＩＣストッカ２０１のトレイ支持枠２０３に格納してあるカスタマトレイは、図２に示すように、ＩＣ格納部２００と装置基板１０５との間に設けられたトレイ移送アーム２０５によってローダ部３００の窓部３０６に装置基板１０５の下側から運ばれる。そして、このローダ部３００において、カスタマトレイに積み込まれた被試験ＩＣデバイスを、Ｘ−Ｙ搬送装置３０４によって一旦プリサイサ（preciser）３０５に移送し、ここで被試験ＩＣデバイスの相互の位置を修正したのち、さらにこのプリサイサ３０５に移送された被試験ＩＣデバイスを再びＸ−Ｙ搬送装置３０４を用いて、ローダ部３００に停止しているテストトレイに積み替える。【００４３】
カスタマトレイからテストトレイへ被試験ＩＣデバイスを積み替えるＸ−Ｙ搬送装置３０４は、図２に示すように、装置基板１０５の上部に架設された２本のレール３０１と、この２本のレール３０１によってテストトレイとカスタマトレイとの間を往復する（この方向をＹ方向とする）ことができる可動アーム３０２と、この可動アーム３０２によって支持され、可動アーム３０２に沿ってＸ方向に移動できる可動ヘッド３０３とを備えている。【００４４】
このＸ−Ｙ搬送装置３０４の可動ヘッド３０３には、吸着ヘッドが下向に装着されており、この吸着ヘッドが空気を吸引しながら移動することで、カスタマトレイから被試験ＩＣデバイスを吸着し、その被試験ＩＣデバイスをテストトレイに積み替える。【００４５】
第３に、チャンバ１００に関連する部分について説明する。
上述したテストトレイは、ローダ部３００で被試験ＩＣデバイスが積み込まれたのちチャンバ１００に送り込まれ、各被試験ＩＣデバイスは当該テストトレイに搭載された状態でテストされる。【００４６】
図２に示すように、チャンバ１００は、テストトレイに積み込まれた被試験ＩＣデバイスに目的とする高温または低温の熱ストレスを与える恒温槽１０１と、この恒温槽１０１で熱ストレスが与えられた状態にある被試験ＩＣデバイスがテストヘッド上のソケットに装着されるテストチャンバ１０２と、テストチャンバ１０２で試験された被試験ＩＣデバイスから、与えられた熱ストレスを除去する除熱槽１０３とで構成されている。【００４７】
除熱槽１０３では、恒温槽１０１で高温を印加した場合は、被試験ＩＣデバイスを送風により冷却して室温に戻し、また恒温槽１０１で低温を印加した場合は、被試験ＩＣデバイスを温風またはヒータ等で加熱して結露が生じない程度の温度まで戻す。そして、この除熱された被試験ＩＣデバイスをアンローダ部４００に搬出する。【００４８】
恒温槽１０１には垂直搬送装置が設けられており、テストチャンバ１０２が空くまでの間、複数枚のテストトレイがこの垂直搬送装置に支持されながら待機する。主として、この待機中において、被試験ＩＣデバイスに高温または低温の熱ストレスが印加される。【００４９】
図３に示すように、テストチャンバ１０２には、その中央下部にテストヘッド５が配置され、テストヘッド５の上にテストトレイが運ばれる。そこでは、テストトレイにより保持された全てのＩＣデバイス２を順次テストヘッド５に電気的に接触させ、テストトレイ内の全てのＩＣデバイス２について試験を行う。一方、試験が終了したテストトレイは、除熱槽１０３で除熱され、ＩＣデバイス２の温度を室温に戻したのち、図２に示すアンローダ部４００に排出される。【００５０】
また、図２に示すように、恒温槽１０１と除熱槽１０３の上部には、装置基板１０５からテストトレイを送り込むための入口用開口部と、装置基板１０５へテストトレイを送り出すための出口用開口部とがそれぞれ形成してある。装置基板１０５には、これら開口部からテストトレイを出し入れするためのテストトレイ搬送装置１０８が装着してある。これら搬送装置１０８は、例えば回転ローラなどで構成してある。この装置基板１０５上に設けられたテストトレイ搬送装置１０８によって、除熱槽１０３から排出されたテストトレイは、アンローダ部４００に搬送される。【００５１】
テストトレイには、複数のインサート１６が取り付けられる。インサート１６においては、図４に示すように、被試験ＩＣデバイス２を収納する矩形凹状のＩＣ収納部１９が中央部に形成されている。また、インサート１６の両端中央部には、プッシャ３０のガイドピン３２が挿入されるガイド孔２０が形成されており、インサート１６の両端角部には、テストトレイの取付け片１４への取付け用孔２１が形成されている。【００５２】
図４に示すように、テストヘッド５の上には、ソケットボード５０が配置してあり、その上に接続端子であるプローブピン４４を有するソケット４０が固定してある。プローブピン４４は、ＩＣデバイス２の接続端子に対応する数およびピッチで設けられており、図外のスプリングによって上方向にバネ付勢されている。【００５３】
本実施形態におけるソケット４０は、図６に示すように、温度印加装置９１によって温度が印加されるようになっている。かかる温度印加装置９１としては、例えば、ソケット４０に直接的または間接的（例えばソケット４０とテストヘッド５との間に位置するグランド部材）に設けられるヒータや冷却素子等であってもよいし、ソケット４０の本体またはソケット４０の基台（ソケットボード５０が搭載される台）を中空として、その中に温度制御したエアを通す装置であってもよく、特に限定されるものではない。その温度印加装置９１は、温度コントローラ９３に電気的に接続される。【００５４】
また、ソケット４０には、図６に示すように、温度センサ４５が設けられている。この温度センサ４５は、ソケット４０の温度を測定できる位置に設けるのが好ましく、特にプローブピン４４付近の温度を測定できる位置に設けるのが好ましい。この温度センサ４５は、温度コントローラ９３に電気的に接続される。【００５５】
図４に示すように、ソケットボード５０の上には、ソケット４０に設けられているプローブピン４４が露出するように、ソケットガイド４１が固定されている。ソケットガイド４１の両側には、プッシャ３０に形成してある２つのガイドピン３２が挿入されて、これら２つのガイドピン３２との間で位置決めを行うためのガイドブッシュ４１１が設けられている。【００５６】
図３および図４に示すように、テストヘッド５の上側には、ソケット４０の数に対応してプッシャ３０が設けてある。プッシャ３０は、図４に示すように、後述するアダプタ６２のロッド６２１に固定されるプッシャベース３３を有している。このプッシャベース３３の下側中央には、被試験ＩＣデバイス２を押し付けるための押圧子３１が下方に向かって設けられており、プッシャベース３３の下側両端部には、インサート１６のガイド孔２０およびソケットガイド４１のガイドブッシュ４１１に挿入されるガイドピン３２が設けられている。また、押圧子３１とガイドピン３２との間には、プッシャ３０がＺ軸駆動装置７０にて下降移動する際に、ソケットガイド４１のストッパ面４１２に当接して下限を規定することのできるストッパピン３４が設けられている。【００５７】
図５および図６に示すように、プッシャ３０の押圧子３１には、温度センサ３１１が設けられている。この温度センサ３１１は、温度コントローラ９３に電気的に接続される。温度センサ３１１は、被試験ＩＣデバイス２のパッケージ温度が測定し易い位置に設けるのが好ましい。例えば、図７（ａ）に示すように、プッシャ３０の押圧子３１の内部において、押圧対象となる被試験ＩＣデバイス２の近傍に設けるのが好ましい。また、プッシャ３０からの熱影響を抑制するために、温度センサ３１１と押圧子３１との間には、空隙（ギャップ）３１５又は断熱部材を介在させるのが好ましい。【００５８】
他の例としては、図７（ｂ）に示すように、押圧子３１の下部に凹部３１３を形成し、温度センサ３１１と押圧子３１との間に弾性部材３１２を仲介させ、押圧時に温度センサ３１１が直接被試験ＩＣデバイス２のパッケージに接触するように構成する。このような構成の温度センサ３１１によれば、非押圧時には押圧子３１の温度が測定でき、押圧時には被試験ＩＣデバイス２に接触する被試験ＩＣデバイス２のパッケージ温度が測定できる。【００５９】
プッシャベース３３の上側には、ヒートシンク３５が設けられている。このヒートシンク３５は、複数の放熱フィンから構成され、例えばアルミニウム、銅、それらの合金、あるいはカーボン系材料等の熱伝導性に優れた材料からなる。【００６０】
図５に示すように、アダプタ６２には、ロッド６２１（２本）が下方に向かって設けられており、このロッド６２１によってプッシャ３０のプッシャベース３３を支持固定する。図３に示すように、各アダプタ６２はマッチプレート６０に弾性保持してあり、マッチプレート６０は、テストヘッド５の上部に位置するように、かつプッシャ３０とソケット４０との間にテストトレイが挿入可能となるように装着してある。このマッチプレート６０に保持されたプッシャ３０は、テストヘッド５またはＺ軸駆動装置７０の駆動プレート（駆動体）７２に対して、Ｚ軸方向に移動自在である。【００６１】
なお、テストトレイは、図３において紙面に垂直方向（Ｘ軸）から、プッシャ３０とソケット４０との間に搬送されてくる。チャンバ１００内部でのテストトレイの搬送手段としては、搬送用ローラなどが用いられる。テストトレイの搬送移動に際しては、Ｚ軸駆動装置７０の駆動プレートは、Ｚ軸方向に沿って上昇しており、プッシャ３０とソケット４０との間には、テストトレイが挿入される十分な隙間が形成してある。【００６２】
図３に示すように、駆動プレート７２の下面には、押圧部７４が固定してあり、マッチプレート６０に保持してあるアダプタ６２の上面を押圧可能にしてある。駆動プレート７２には駆動軸７８が固定してあり、駆動軸７８にはモータ等の駆動源（図示せず）が連結してあり、駆動軸７８をＺ軸方向に沿って上下移動させ、アダプタ６２を押圧可能となっている。【００６３】
本実施形態では、上述したように構成されたチャンバ１００において、図３及び図６に示すように、テストチャンバ１０２を構成する密閉されたケーシング８０の内部に、温度調節用送風装置９０および温度センサ８２が設けられている。【００６４】
温度調節用送風装置９０は、ファン９２と、熱交換部９４とを有し、ファン９２によりケーシング内部の空気を吸い込み、熱交換部９４を通してケーシング８０の内部に吐き出して循環させることで、ケーシング８０の内部を、所定の温度条件（高温または低温）にする。【００６５】
温度調節用送風装置９０の熱交換部９４は、ケーシング内部を高温にする場合には、加熱媒体が流通する放熱用熱交換器または電熱ヒータなどで構成され、ケーシング内部を、たとえば室温〜１６０℃程度の高温に維持するために十分な熱量を提供することが可能になっている。また、ケーシング内部を低温にする場合には、熱交換部９４は、液体窒素などの冷媒が循環する吸熱用熱交換器などで構成され、ケーシング内部を、たとえば−６０℃〜室温程度の低温に維持するために十分な熱量を吸熱することが可能になっている。ケーシング８０の内部温度は、温度センサ８２により検出され、ケーシング８０の内部が所定温度に維持されるように、ファン９２の風量および熱交換部９４の熱量などが制御される。【００６６】
温度調節用送風装置９０の熱交換部９４を通して発生した温風または冷風（エア）は、ケーシング８０の上部をＹ軸方向に沿って流れ、温度調節用送風装置置９０と反対側のケーシング側壁に沿って下降し、マッチプレート６０とテストヘッド５との間の隙間を通して、温度調節用送風装置９０へと戻り、ケーシング内部を循環するようになっている。【００６７】
温度調節用送風装置９０および温度センサ８２は、温度コントローラ９３に電気的に接続される（図６参照）。【００６８】
本実施形態では、プッシャ３０に対する温度印加装置は温度調節用送風装置９０が該当するが、本発明はこれに限定されるものではなく、プッシャに直接的に設けられるヒータや冷却素子等であってもよい。【００６９】
第４に、アンローダ部４００に関連する部分について説明する。
図２に示すアンローダ部４００にも、ローダ部３００に設けられたＸ−Ｙ搬送装置３０４と同一構造のＸ−Ｙ搬送装置４０４，４０４が設けられ、このＸ−Ｙ搬送装置４０４，４０４によって、アンローダ部４００に運び出されたテストトレイから試験済のＩＣデバイスがカスタマトレイに積み替えられる。【００７０】
図２に示すように、アンローダ部４００の装置基板１０５には、当該アンローダ部４００へ運ばれたカスタマトレイが装置基板１０５の上面に臨むように配置される一対の窓部４０６，４０６が二対開設してある。【００７１】
それぞれの窓部４０６の下側には、カスタマトレイを昇降させるためのエレベータ２０４が設けられており、ここでは試験済の被試験ＩＣデバイスが積み替えられて満杯になったカスタマトレイを載せて下降し、この満杯トレイをトレイ移送アーム２０５に受け渡す。【００７２】
ここで、図６を参照して、上記ＩＣデバイス試験装置１０におけるＩＣデバイス２の温度制御方法を説明する。図６中において、図１０中の符号と同じ符号は、図１０中の符号と同じものを指す又は意味するものとする。まずは、ＩＣデバイス２自身の消費電力に伴う発熱要因を除外して説明する。【００７３】
図６に示すように、テストチャンバ１０２のケーシング８０の内部には、温度調節用送風装置９０と、温度センサ８２と、プッシャ３０と、温度センサ３１１と、ＩＣデバイス２と、ソケット４０と、温度センサ４５とが位置し、テストチャンバ１０２のケーシング８０の外部には、テストヘッド５と、温度印加装置９１と、温度コントローラ９３とが位置している。【００７４】
なお、温度センサ３１１、温度センサ４５及び温度印加装置９１は、全てのプッシャ３０又はソケット４０に対応して、すなわち同時測定されるＩＣデバイス２の個数（例えば６４個）に対応して設けられる必要はない。通常、全てのプッシャ３０の温度及び温度印加装置９１の温度は均一となるように設計されるが、ケーシング８０の内部を循環するエアが全てのプッシャ３０（ヒートシンク３５）に対して均一な加熱条件または冷却条件を維持できない場合がある。そこで、予め各部の温度を温度測定装置で測定し、その測定結果に基づき、被試験ＩＣデバイス２の温度条件が所定温度差以上（例えば２℃以上）となる場合に、必要とする箇所に温度センサ３１１、温度センサ４５又は温度印加装置９１を設けることが望ましい。また、温度センサ３１１又は温度センサ４５は、ソケット４０の個数よりも少ない個数で分散して設けられ又は１個のみ設けられ、温度印加装置９１は１個のみ設けられてもよいし、温度センサ３１１又は温度センサ４５は、ソケット４０の個数よりも少ない個数で分散して設けられ、温度印加装置９１は、温度センサ３１１又は温度センサ４５に対応する位置に、温度センサ３１１又は温度センサ４５と同数設けられてもよい。【００７５】
温度コントローラ９３は、第１に、温度センサ８２に基づいて、テストチャンバ１０２のケーシング８０の内部を循環するエアが所定温度（例えば１２０℃）を維持するように制御する。【００７６】
温度コントローラ９３は、第２に、ソケット４０に設けられた温度センサ４５に基づいて、温度印加装置９１の温度印加条件を制御し、温度印加装置９１によるソケット４０に対する印加温度がテストチャンバ１０２の内部の温度（例えば１２０℃）と同一となるように温度制御を行う。これにより、ソケット４０の温度は、テストチャンバ１０２の内部の温度（例えば１２０℃）と同一となる。すなわち、図８に示す特性Ｃ２のように、各観測点（Ｔ２，Ｔ３，Ｔ９，Ｔ４）の温度状態を同一温度にすることができる。なお、図１０に示す従来の構成では、各観測点に図８の特性Ｃ１に示されるような温度勾配が存在する。【００７７】
上記温度制御の結果、熱伝搬Ｆ２（プッシャ３０〜ＩＣデバイス２）及びＦ３（ＩＣデバイス２〜ソケット４）は、ほぼゼロとなる。すなわち、プッシャ３０と被試験ＩＣデバイス２との間の温度差がないので、熱伝搬Ｆ２がゼロとなり、プッシャ３０とＩＣデバイス２との間の熱抵抗ＨＲ２の変動要因に関係なく、温度センサ３１１で測定される温度値は被試験ＩＣデバイス２の温度Ｔ９として正確に測定できることとなる。これにより、目標設定温度Ｔ８をそのまま被試験ＩＣデバイス２の温度Ｔ９に正確に反映させることができる。【００７８】
また、上記温度制御方法によれば、ＩＣデバイス２に印加すべき目標設定温度Ｔ８が複数（例えば＋１２０℃、＋１１５℃、＋１１０℃、０℃、−２５℃等）ある場合であっても、ＩＣデバイス２の温度Ｔ９を各目標設定温度Ｔ８に制御することができる。特に、上記温度制御方法によれば、各目標設定温度Ｔ８をセットすれば、各チャンバ内設定温度Ｔ２が自動的に決まり、そのチャンバ内設定温度Ｔ２に基づいて温度調節用送風装置９０を制御することができる。このように、ユーザの利便性は非常に高いものとなっている。【００７９】
ここで、プッシャ３０は、ＩＣデバイス２の接続端子がプローブピン４４とは接触しない非接触位置で、ＩＣデバイス２に接触した状態で停止できるものとする。このような非接触位置では、ＩＣデバイス２からプローブピン４４への熱伝導がなく、熱伝搬Ｆ３がなくなるため、チャンバ内設定温度Ｔ２と温度センサ３１１の検出温度とは、実質的に同一温度となる。この状態の後に、プッシャ３０を移動させ、ＩＣデバイス２の接続端子がプローブピン４４に接触する接触位置にする。この接触状態においては、温度センサ３１１の検出温度が降下又は上昇しないように温度印加装置９１によって温度制御し、そのときの温度印加装置９１に対する印加電力値を求めることができる。これにより、温度勾配がなくなる温度印加装置９１の制御条件が求まる。この場合には、ソケット４０の温度センサ４５が不要となるため、所望により、ソケット４０の温度センサ４５はオプション要素としてもよい。【００８０】
次に、ＩＣデバイス２が内部消費電力に伴って温度上昇する場合にＩＣデバイス２の温度Ｔ９を制御する手法を、図８及び図９を参照しながら説明する。【００８１】
図９に示すように、ＣＭＯＳ等のＩＣデバイス２の入力端子又は出力端子には、静電気から集積回路を保護するための保護ダイオードＤ１，Ｄ２が設けられている。この保護ダイオードＤ１，Ｄ２の順方向電圧の推移特性は、集積回路の形成形態により異なるが、ほぼ既知であり、例えば−２．４ｍＶ／℃の温度特性を有している。したがって、この保護ダイオードＤ１（又は保護ダイオードＤ２）の電圧を測定することにより、集積回路のジャンクション温度（接合部温度）を知ることができる。【００８２】
保護ダイオードＤ１，Ｄ２の電圧は、試験用メイン装置６により測定することができる。例えば、プローブピン４４に電流を印加するためにテストヘッド５が備えるドライバＤＲの出力線路において、リレーＲＹ１によって試験用メイン装置６が備える電流印加電圧測定装置（ＩＳＶＭ）に切り換え、保護ダイオードＤ１に対してＩＣデバイス２が温度上昇しない程度の微少な定電流（例えば０．１ｍＡ）を印加し、そのときの保護ダイオードＤ１の順方向電圧をＩＳＶＭによって測定する。なお、ＩＳＶＭの代わりに、保護ダイオードＤ１の順方向電圧が測定可能な他の装置を使用することもできる。【００８３】
ＩＣデバイス２の内部温度又はジャンクション温度の上昇量を測定する第１の方法としては、先ず、ＩＣデバイス２に対する電源をＯＦＦ状態（無電力）として、図８に示す特性Ｃ２の温度条件に温度印加装置９１を制御しておき、この状態で、ＩＳＶＭにより例えば保護ダイオードＤ１に定電流ｉ１を流して順方向電圧Ｖ１ａを測定する。次に、ＩＣデバイス２に電源を供給して、ＩＣデバイス２の内部温度が上昇して安定した状態で、ＩＳＶＭにより保護ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖ１ｂを測定する。測定した両者の電圧差（Ｖ１ａ−Ｖ１ｂ）から、上昇温度値Ｔｐ（図８に示す特性Ｃ３参照）が容易に求められる。例えば、−２．４ｍＶ／℃の温度特性と仮定し、電圧差が２５．２ｍＶの場合、２５．２／２．４＝１０．５℃が、上昇温度値Ｔｐとして求まる。【００８４】
なお、順方向電圧Ｖ１ｂの測定は、アース回路を基準にした電圧測定であるため、アース回路側のノイズの影響によって測定精度が悪化しないように配慮することが望ましい。例えば、複数回測定した平均値を順方向電圧Ｖ１ｂとするのが望ましい。【００８５】
また、順方向電圧Ｖ１ｂを測定する他の方法としては、ＩＣデバイス２の内部温度が上昇して安定した後、ＩＣデバイス２への電源供給をＯＦＦ状態にし、その直後に、定電流ｉ１を流して順方向電圧Ｖ１ａを測定する。この方法によれば、電力消費の大きなＩＣデバイス２でも実用的に順方向電圧Ｖ１ａを測定可能である。【００８６】
なお、ＩＣデバイス２への電源供給をＯＦＦ状態にした直後からのＩＣデバイス２の温度変化の推移を連続的にＩＳＶＭで測定することで、当該ＩＣデバイス２の熱時定数を求めることができる。従って、ＩＣデバイス２への電源供給をＯＦＦ状態にした直後からＩＳＶＭによる実測が完了するまでの、数十ミリ秒の時間遅れに伴うジャンクション温度の低下量は、上記熱時定数から補正できるので、ＩＣデバイス２に対する電源ＯＮ状態におけるジャンクション温度は正確に求めることが可能である。【００８７】
上記のようにしてＩＣデバイス２の上昇温度値Ｔｐを求めることができれば、チャンバ内設定温度Ｔ２を、目標設定温度Ｔ８から上昇温度値Ｔｐを差し引いた値に設定すればよい。例えば、目標設定温度Ｔ８が＋１２０℃、上昇温度値Ｔｐが１０．５℃の場合、１２０−１０．５＝１０９．５℃にチャンバ内設定温度Ｔ２を設定すればよい。ただし、より正確な設定値は、実際の温度条件で運転して確認し、適宜修正することが望ましい。【００８８】
上記温度制御方法によれば、目標設定温度Ｔ８をセットすれば、チャンバ内設定温度Ｔ２が決まり、そのチャンバ内設定温度Ｔ２に基づいて温度調節用送風装置９０を制御することができる。その結果、ＩＣデバイス２が内部消費電力に伴って温度上昇する場合であっても、目標設定温度Ｔ８のセットにより、ＩＣデバイス２を目標とする温度に制御することができる。このように、ユーザの利便性はより一層高いものとなっている。【００８９】
また、上記温度制御方法によれば、温度依存性の大きなＩＣデバイス２の良否判定の境界付近でも、ＩＣデバイス２の的確な判定を行うことができ、さらに、ＩＣデバイス２を特性別のカテゴリにランク分けする場合には、より正確なランク分けができ、より一層の品質向上を図ることが可能である。【００９０】
応用として、ＩＣデバイス２における保護ダイオードＤ１の順方向電圧の推移特性（例えば６００ｍＶ−２．４ｍＶ／℃）を他の測定器で予め測定しておくことで、ジャンクション温度の推移と、保護ダイオードＤ１の順方向電圧の推移との相関関係が判る。従って、ＩＳＶＭによる保護ダイオードＤ１の順方向電圧Ｖ１ｂの測定から、直接的にＩＣデバイス２のジャンクション温度Ｔｊを知ることができる。この場合には、随時、ＩＣデバイス２のジャンクション温度Ｔｊを測定することができるので、ＩＣデバイス２に印加する試験温度の温度管理を的確に行うことができるという利点が得られる。かかる方法でＩＣデバイス２のジャンクション温度Ｔｊを測定する場合には、温度センサ３１１を省略することが可能である。但し、ＩＣデバイス２のジャンクション温度Ｔｊを測定するために、ＩＣデバイス２の試験を一時的に中断する必要がある。【００９１】
また、ＩＣデバイス２のジャンクション温度の推移と保護ダイオードＤ１の順方向電圧の推移の相関関係を、予め求めた場合には、所望により、温度センサ３１１と温度センサ４５の両方を省略することが可能である。すなわち、チャンバ内設定温度Ｔ２の所定温度（例えば１２０℃）に対して、図８に示す特性Ｃ２となるように、温度印加装置９１の温度印加条件を変更制御しながら、ＩＣデバイス２のジャンクション温度Ｔｊを測定する。そして、測定するジャンクション温度Ｔｊが上記所定温度（１２０℃）に一定となったとき、そのときの温度印加装置９１の温度印加条件が、所定温度（１２０℃）に対する設定条件として求まる。【００９２】
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明の電子部品試験装置および温度制御方法は、電子部品の正確な温度制御を必要とする試験を行うのに有用である。
【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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