(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電部材を介して外部と電気的に導通されて試験される被試験物に試験されるべき温度を与える温度条件付与手段を有する温度特性試験装置において、
前記温度条件付与手段は、前記被試験物が乗せられて接触する接触面と前記被試験物の周囲を囲う囲壁部と熱媒体が流されて前記温度を与えるように形成された伝熱部であって前記導電部材の前記外部の側である他端側部分が通過する貫通部が形成された伝熱部とを備えた伝熱プレートを有することを特徴とする温度特性試験装置。
【請求項２】
前記被試験物は複数から成り、前記接触面と前記囲壁部と前記伝熱部と前記導電部材とは前記複数の被試験物のそれぞれに対応して設けられていることを特徴とする請求項１記載の温度特性試験装置。
【請求項３】
前記被試験物は温度によって特性が異なり複数種類の異なった温度によって試験されるものであり、前記温度条件付与手段は前記複数種類の異なった温度に対応した単位温度条件付与手段から成ることを特徴とする請求項２に記載の温度特性試験装置。
【請求項４】
前記導電部材は電気コネクタとして形成さ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度特性試験装置。
【請求項５】
前記電気コネクタは、前記伝熱プレートに支持された本体部と該本体部に設けられ前記導電部材の前記他端側部分の反対側の一端側部分を回転自在に支持する支持部と前記一端側部分を第１方向に回転させるように付勢する付勢部材とを備え
前記一端側部分は、押圧されたときに前記導電部材を前記第１方向と反対の第２方向に回転させるように形成された被押圧部と前記被試験物が前記接触面に乗せられたときに前記被試験物に接触可能なように形成された先端部とを備え、前記被押圧部が前記付勢部材の付勢力に抗して押圧されると前記被試験物が前記接触面に乗せられるときの通路を開くように前記先端部が開き前記被試験物が前記接触面に乗せられて前記押圧が解除されると前記先端部が前記被試験物に接触するように形成されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の温度特性試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電部材を介して外部と電気的に導通されて試験される被試験物に試験されるべき温度を与える温度条件付与手段を有する温度特性試験装置に関し、特に、温度によって特性が異なり電気信号が流されて特性が試験される被試験物のうち水晶発振器や半導体デバイス等の高周波電気部品の温度特性試験に好都合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
例えば水晶発振器の温度特性試験では、水晶発振器に異なった複数種類の温度を与える必要がある。そのため、従来の試験装置では、空調装置を備えていてこれによって試験室に一定温度の空気を循環供給可能にした恒温槽を前記複数種類の温度に対応した台数だけ並設し、水晶発振器を多数個乗せたＤＵＴボードを試験室内に搭載し、それぞれの恒温槽を前記複数種類の温度に調整しておき、それぞれの恒温槽において、個々の水晶発振器に順次コンタクトピンを接触させて電気的導通を図り、温度に対応して変化する振動周波数を測定するようにしていた。この場合、それぞれの恒温槽間では、コンベア装置等により、恒温槽のシール部を通過させてＤＵＴボードを移動させていた。
【０００３】
しかしながら、このような装置では、恒温槽が複数台必要になるのでシステムが複雑になると共に設備費用が極めて高くなること、ボード移載時に恒温槽の温度が乱れて回復させるまでに相当の時間がかかること、水晶発振器への熱伝達が空気接触に依存するため水晶発振器を目的とする試験温度に到達させるまでの時間が長くかかること、水晶発振器を装着したソケットやＤＵＴボード自体も温度上昇させることになり、この点でも時間がかかること、更に、ソケット及びＤＵＴボードを移動させるので個々の水晶発振器毎にコンタクトピンを接触させて電気的導通を図る必要があり、測定時間が長くかかること、等の問題があった。
【０００４】
又、恒温槽では、水晶発振器に付与すべき温度条件を空調制御に依存するため、基本的に精度の高い温度制御が難しいという問題がある。又、循環空気の上流側と下流側、中央と両端で温度差が生じ不均一な温度分布になり易いと共に、水晶発振器の温度を変化させるために長い時間を要するという問題もあった。更に、恒温槽による温度試験では、恒温槽の外部の温度条件の良い場所に試験回路を配置し、水晶発振器には配線によってＤＵＴボードとソケットとを介して試験用電気信号を送っているため、その配線が長くなり、発振される高周波数を検出する上で問題になっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術に於ける上記問題を解決し、導電部材を介して外部と電気的に導通されて試験される被試験物を迅速に精度良く均一に加熱できる温度特性試験装置を提供することを課題とする。又、被試験物の電気的特性を試験する場合に、接触面への被試験物の装着と電気的導通を簡単に且つ短時間で行い被試験物を直接接触加熱できる温度特性試験装置を提供することを課題とする。更に、電気的特性試験の能率を向上させ、被試験物が水晶発振器である場合に、その温度補正を低コストの下に精度良く且つ能率良く行うことを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、導電部材を介して外部と電気的に導通されて試験される被試験物に試験されるべき温度を与える温度条件付与手段を有する温度特性試験装置において、
前記温度条件付与手段は、前記被試験物が乗せられて接触する接触面と前記被試験物の周囲を囲う囲壁部と熱媒体が流されて前記温度を与えるように形成された伝熱部であって前記導電部材の前記外部の側である他端側部分が通過する貫通部が形成された伝熱部とを備えた伝熱プレートを有することを特徴とする。
【０００７】
上記の伝熱部は、囲壁部の少なくとも一部分を含み熱媒体が流されて前記温度を与えるように形成されることが望ましい。
【０００８】
請求項２発明は、上記に加えて、前記被試験物は複数から成り、前記接触面と前記囲壁部と前記伝熱部と前記導電部材とは前記複数の被試験物のそれぞれに対応して設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、上記に加えて、前記被試験物は温度によって特性が異なり複数種類の異なった温度によって試験されるものであり、前記温度条件付与手段は前記複数種類の異なった温度に対応した単位温度条件付与手段から成ることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの発明の特徴に加えて、前記導電部材は電気コネクタとして形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、上記に加えて、前記電気コネクタは、前記伝熱プレートに支持された本体部と該本体部に設けられ前記導電部材の前記他端側部分の反対側の一端側部分を回転自在に支持する支持部と前記一端側部分を第１方向に回転させるように付勢する付勢部材とを備え
前記一端側部分は、押圧されたときに前記導電部材を前記第１方向と反対の第２方向に回転させるように形成された被押圧部と前記被試験物が前記接触面に乗せられたときに前記被試験物に接触可能なように形成された先端部とを備え、前記被押圧部が前記付勢部材の付勢力に抗して押圧されると前記被試験物が前記接触面に乗せられるときの通路を開くように前記先端部が開き前記被試験物が前記接触面に乗せられて前記押圧が解除されると前記先端部が前記被試験物に接触するように形成されている、
ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１乃至図４は、本発明を適用した温度特性試験装置としての水晶発振器温度補正装置の伝熱プレート部分の構造例を示す。
水晶発振器温度補正装置は、電気部品から成る被試験物としての水晶発振器１に試験されるべき温度として複数種類の温度のうちの例えば第１の一定温度ｔ1 を与える温度条件付与手段として伝熱プレート２を備えている。伝熱プレート２は、一定温度ｔ1 を与えるように熱媒体としてブライン等の熱媒液が流される伝熱部である熱媒液流路２１、水晶発振器１が乗せられて接触する接触面２２、水晶発振器１の周囲を囲う囲壁部２３、等を備えている。又、囲壁部２３の少なくとも一部分として、本例ではＹ方向の両側の囲壁部２３（２３1 ）に２段に熱媒通路２１を設けている。
【００１３】
水晶発振器１は、温度によって特性としての周波数特性が異なり電気信号が流されて周波数特性が試験される被試験物の一例であり、これを試験するための伝熱プレート２は導電部材であり電気コネクタとして形成されているソケット３を備えている。ソケット３は、囲壁部２３で囲われた中に設けられていて、伝熱プレート２に支持された本体部３１、これに支持ピン３１ａ及び支持部材３１ｂを介して回転自在に支持され外部との電気的導通を図り電気信号を通過可能なように設けられた導電部材の一端側部分であるコンタクトピン３２、これを第１方向であるコンタクト方向として左右のピンをそれぞれ時計方向及び反時計方向に回転させるように付勢する付勢部材としての捩じりバネ３３、等を備えていている。
【００１４】
コンタクトピン３２は、押圧されたときにこれをコンタクト方向と反対の第２方向である開方向に回転させるように形成された被押圧部である突起３２ａ、水晶発振器１が接触面２２に乗せられたときに水晶発振器１の図示しない電極部に接触可能なように形成された先端部３２ｂ等を備えている。そして、突起３２ａが捩じりバネ３３の付勢力に抗して下方Ｚ1 方向に押圧されると、水晶発振器１が接触面２２に乗せられるときの通路として水晶発振器１の幅Ｂより広い間隔Ｃを開くように先端部３２ｂが開き、水晶発振器１が接触面２２に乗せられて押圧が解除されると、先端部３２ｂが捩じりバネ３３の付勢力によって水晶発振器１に接触するように形成されている。
【００１５】
突起３２ａは、水晶発振器１を接触面２２に乗せるように作動する図９及び１０に一例を示す搬送機４００の先端部材等によって押圧されるが、本例では、突起３２ａを直接押圧するのではなく、カバー３４を介して押圧させるようにしている。即ち、カバー３４は、ロボット等に押圧される上面３４ａ、突起３２ａを押す下面材３４ｂ等を備えていると共に、四隅部で本体部３１にねじ込まれたガイドピン３４ｃに嵌め込めこまれていて、これによってＺ方向の移動を案内されるように構成されている。又、通常時には突起３２ａを押圧しないようにＺ1 の反対方向であるＺ2 方向にカバー３４を付勢するコイルばね３５が設けられている。
【００１６】
ソケット３は、電気信号を流すように外部と接続される導電部材の他端側部分である中間コンタクトピン３６を備えていて、これに導電部材の一端側部分であるコンタクトピン３２が図示しない導電材で接続されている。このようなソケット３の本体部３１は、接触面２２を形成する伝熱プレート２の突出台２４に嵌まり込むように装着されていると共に、水晶発振器１が突出台２４の接触面２２に乗せられるときの案内及び位置決めをする機能を有する。ソケット３と囲壁部２３との間には狭い隙間があるが、ソケット３は図示しない介装部材によって囲壁部２３内で一定位置に位置決めされている。
【００１７】
図３及び図４に示す如く、水晶発振器１は本例では複数として１６個から成り、接触面２２と囲壁部２３と熱媒通路２１とソケット３とは１６個の水晶発振器のそれぞれに対応して設けられていて、伝熱プレート２はこれらを組み込んだ構造になっている。なお、１伝熱プレート中の水晶発振器１の個数としては、例えば２４個にするなど、生産設備で要請される処理条件等によって適当に選定される。
【００１８】
このような伝熱プレート２は、前記囲壁部２３や突出台２４を形成している胴体２５、熱媒液流路２１の両端が開口し胴体２５との間にガスケット２５ａを介して胴体２５と結合され熱媒液の入口室及び出口室を構成する両側のエンドブロック２６、胴体２５及びエンドブロック２６の底に取付板２７によって取り付けられた断熱材２７ａ、これらを搭載したベースプレート２８、等で構成されている。
【００１９】
取付板２７には水晶発振器１との間で電気信号を送受信する回路基板４が取り付けられている。この下部は回路基板に関連した電子部品の収納スペース４１になっている。ベースプレート２８には把手２８ａが取り付けられている。エンドブロック２６には熱媒液が供給及び排出される熱媒液入口２６ａ及び出口２６ｂが設けられている。
【００２０】
回路基板４には、図３及び図４（ａ）の一点鎖線及び図４（ｂ）により詳細に示す如く、ソケット３から伝熱プレート２の胴体２５に突出し導電部材の他端側部分をなす中間コンタクトピン３６及び外側コンタクトピン５が配線６を介して電気的に接続されている。コンタクトピン３６及び５は貫通部である絶縁体から成るパイプ７で囲われていてこの中を通過している。更に、外側コンタクトピン５を熱収縮チューブ８で被覆している。このようにすれば、外界から配線６及び外側コンタクトピン５を通して侵入する熱を効果的に遮断することができる。
【００２１】
即ち、外側コンタクトピン５がパイプ７の中に入っているため、通常の断熱材ではこれを外側コンタクトピン５に十分沿わせることができず断熱が不十分になるが、このような熱収縮チューブ８を使用することにより、外界に対する十分な熱遮断効果を得ることができる。一方、胴体２５は熱媒液流路２１を流れる熱媒液でほぼ一定温度Ｔ1 になっているため、外側コンタクトピン５の胴体２５側及び中間コンタクトピン３６の周囲温度もほぼＴ1 になっていて、この部分で内外間の熱変化が生じ、このように構造の総合効果として、ソケット３、配線及びコンタクトピン３２を介する水晶発振器１への外界からの熱伝達が十分遮断されることになる。
【００２２】
図５は伝熱プレート２に熱媒液を供給するための加熱兼冷却装置であるサーモユニット９の構成例を示す。
サーモユニット９は、熱媒液としてブラインを循環させる熱媒液循環ポンプ９１、加熱器９２、これと切り換えて使用され冷却部９３ａ及び蒸発部９３ｂを備えた冷却用の熱交換器９３、蒸発部９３ｂを含み冷媒が循環する冷凍回路を構成する圧縮機９４、凝縮器９５、膨張機構９６、それぞれ伝熱プレート２の熱媒液入口及び出口２６ａ及び２６ｂに接続される供給管９７及び戻り管９８、図示しない制御装置等で構成されていて、熱媒液を−４０℃程度から８０℃程度までの間の一定の温度に制御して伝熱プレート２に循環供給することができる。
【００２３】
図６は水晶発振器の温度に対する周波数特性の一例を示す。
水晶発振器の振動周波数は温度に対応して変化するが、その原材料である水晶板がカットされたときの状態によって異なってくる。図は代表的なＡＴカットの例を示す。水晶発振器は例えば携帯電話の電子回路の一部に使用されるが、そのような用途において、夏や冬、暑い地域や寒冷地等によって使用時の環境温度が変化しても、常に一定の周波数を発生させる必要がある。そのため、実際の個々の製品毎に温度とそれに対応する周波数とを測定し、それに基づいて水晶発振器に補正値を入力することになる。本発明の水晶発振器温度補正装置、この目的に好都合に使用される。
【００２４】
図７は水晶発振器温度補正装置の全体的システム構成を示す。
本装置は、図５に示すサーモユニット９、これと熱媒液供給管９７及び戻り管９８で接続されていて図３に示す如く１６個の水晶発振器１を搭載可能なように同数の接触面２２を備えた伝熱プレート２、周波数検出器（ＲＦスキャナー）等を含む回路基板４、水晶発振器を図１に示すコンタクトピン３２及び中間コンタクトピン３６に接続し更に図５に示す外側コンタクトピン５及び配線６を介して回路基板４に接続するように構成された接触フローブ系１００、回路基板４と配線によって結合された計測ボード２００、これを構成する周波数カウンタ２０１、電源装置２０２、温度補正データ発信装置２０３等、サーモユニット９及び計測ボード２００と信号をやり取りして熱媒液の温度及び計測ボード２００のデータを制御する制御ＣＰＵ３００、等によって構成されている。
【００２５】
図８は、図１〜図７に示すように１基ごとに独立した水晶発振器温度補正装置を５基組み合わせて１つのテストユニットにした状態を示す。なお、図示の構成は一例であり、試験条件や生産ラインからの要請に応じて種々の構成を採用することができる。
【００２６】
このテストユニットでは、水晶発振器に与えられる温度が複数種類の異なった温度として例えばｔ1 〜ｔ5 までの５種類の温度から成り、伝熱プレート２が５種類の温度に対応した単位温度条件付与手段としての５台の単位伝熱プレート２1 〜２5 から成り、それぞれの単位伝熱プレートが５種類の異なった温度のうちの一つの温度を与えるように構成されている。従って、５台の単位伝熱プレート２はそれぞれ一つの温度を与えればよい。但し本例では、装置の共用性等の点から、５台の単位伝熱プレート２を全て同じ構造にしている。これらの伝熱プレート２は、図１乃至図５に示すものである。
【００２７】
このようなテストユニットは、上記５台の単位伝熱プレート２1 〜２5 を１台又は２台装備したＡ〜Ｃの３区分で構成されている。それぞれの区分には、水晶発振器を移載するための移載装置として本例では合計４台の搬送機４００が、それぞれの区分に対して４００Ａ1 、４００Ａ2 、４００Ｂ及び４００Ｃとして設けられている。
【００２８】
又本例では、搬送機４００による搬送系を補完する装置として、位置ａからｂまで水晶発振器を移動させてｂ位置で位置決めするように構成された位置決め装置５００〜５０３が設けられている。但しこの装置は省略されることがある。又、前記の区分や搬送機の台数等は必要に応じて適当に変更される。
【００２９】
図９及び図１０は単位水晶発振器温度補正装置の２基連続部分の配置及び搬送機の概略構造を示す。
単位装置は、上部の伝熱プレート２、下部の架台６００及びサーモユニット用筐体７００で構成されている。架台６００には、図７に示す計測ボード２００等が格納される計測機器スペース６０１及び搬送機４００を駆動制御する機器が配置された搬送制御用スペース６０２が設けられている。サーモユニット用筐体７００には、図５に示す加熱器や冷凍回路及びこれらの駆動制御部分が設けられている。この部分と伝熱プレート２との間は、図５に示す熱媒液供給及び戻り管９７、９８で結合されている。架台６００及び筐体７００にキャスターを付けてこれらを移動可能にしてもよい。
【００３０】
搬送機４００は、ベース４０１上に立設された支柱４０２に取り付けられたガイドレール４０３、走行機構４０４、昇降機構４０５、本体ブロック４０６、その先端の着脱部４０７、等によって構成されている。
【００３１】
着脱部４０７は、吸脱着ノズル４０７ａ及びプッシュロッド４０７ｂを４セット備えていて、それぞれのセットで合計４個の水晶発振器１を接触面２２に乗せられるように形成されている。このような搬送機は、プッシュロッド４０７ｂ及びこれに関連した構造部分を除いて、通常のワーク吸着式二次元動作ロボットと同様の構造のものである。なお搬送機４００としては、上記のように直線的動作をするものに限らず、三次元の自在な動作が可能で搬送の自由度の高いスカラロボット等であってもよい。
【００３２】
以上のように単位水晶発振器温度補正装置を組み合わせて構成されたテストユニットは次のように運転されその作用効果を発揮する。
【００３３】
本例のテストユニットでは、５台の単位伝熱プレート２1 〜２5 が、それぞれのサーモユニット９によってｔ1 ＝２５℃、ｔ2 ＝０℃、ｔ3 ＝−３５℃、ｔ4 ＝５０℃及びｔ5 ＝８５℃に温度制御される。２５℃、５０℃及び７５℃では加熱器９２が使用され、０℃及−２５℃では冷凍回路の蒸発器９３が使用される。このように温度制御される熱媒液であるブラインは、熱媒液循環ポンプ９１により、供給管９７、伝熱プレート２の熱媒液入口２６ａ、熱媒液流路２１、出口２６ｂ、戻り管９８、熱交換器９３の冷却部９３ａ、及び加熱器９２を順次経由するように循環される。
【００３４】
熱媒液の循環により、胴体２５、囲壁部２３、頂部に接触面２２を有する突出台２４等の伝熱プレート２の全体が均一に加熱される。又、囲壁部２３（２３1 ）の熱媒液流路２１により、囲壁部の中の水晶発振器１の周囲空間も試験温度に近い温度になるので、水晶発振器の接触面２２以外の開放面からの放熱又は吸熱による熱損失が発生しない。その結果、接触面２２に乗せられた水晶発振器１は、接触面２２との直接接触による熱伝達によって迅速に且つ精度良く目的とする試験温度にされる。
【００３５】
又、本例では１台の伝熱プレート２に対して接触面２２を備えた突出台２４が１６個設けられているが、これらが熱容量の大きい熱媒液によって加熱又は冷却される伝熱プレート２の内部に形成されているので、接触面２２の設置位置による温度差が発生しない。その結果、接触面２２に乗せられた１６個の水晶発振器の全てがほぼ均一な試験温度になる。
【００３６】
水晶発振器１が接触面２２に乗せられるときには、図１０に示す搬送機４００が作動する。即ち、吸脱着ノズル４０７ａが水晶発振器１を吸着した状態で搬送機４００が走行機構４０４によってガイドレール４０３に沿って走行し、図示しない位置決め機構によって所定位置に停止し、昇降機構４０５によって本体ブロック４０６が図の実線の位置から二点鎖線の位置まで下降し、吸脱着ノズル４０７ａが少し下方に伸びた所で水晶発振器１の吸着を解除する。
【００３７】
この動作により、着脱部４０７のプッシュロッド４０７ｂは、図２（ｃ）に示す如く、ソケット３のカバー３４の上面３４ａを押し下げ、下面材３４ｂを介してガイドピン３４ｃを押し下げ、支持ピン３１ａを中心として支持部材３１ｂを介してコンタクトピン３２を回転させ、水晶発振器１の幅Ｂより広い間隔Ｃを生じさせ、吸脱着ノズル４０７ａに吸着支持された水晶発振器１を通過可能にする。そして、吸脱着ノズル４０７ａが接触面２２に近い位置に到達すると、ノズル内の真空が解除され、吸着されていた水晶発振器１がノズルから離れて接触面２２上に乗せられる。
【００３８】
この動作が終了すると、昇降機構４０５によって本体ブロック４０６が上昇して図の実線の位置になる。このときには、プッシュロッド４０７ｂによるカバー３４の押し下げが解除され、ガイドピン３４ｃの押し下げも解除され、捩じりバネ３３の付勢力によってコンタクトピン３２が閉じる方向に回転し、間隔が狭くなった図１の状態になる。そして、捩じりバネ３３の付勢力により、コンタクトピン３２の先端部３２ｂが水晶発振器１の図示しない電極部に接触する。
【００３９】
この場合、本発明では、搬送機４００の着脱部４０７の昇降動作とソケット３のコンタクトピン３２の開閉動作とを連携させた機構を採用しているので、昇降という単一の簡単な動作により、極めて短い時間で確実に水晶発振器１を吸着面２２に乗せ且つコンタクトピン３２と接触させることができる。従って、別のコンタクトピンを接触させる機構や動作が不要になる。
【００４０】
水晶発振器１が吸着面２２に乗せられると、両者間の直接接触によって前記の如く水晶発振器が迅速に試験温度に到達する。又、コンタクトピン３２の接触により、中間コンタクトピン３６、外側コンタクトピン５及び配線６を経由して、水晶発振器と回路基板４及び計測ボード２００との間が電気的に導通する。
【００４１】
水晶発振器１が接触面２２に乗せられて試験温度に到達すると、図７に示す如く、計測ボード２００の電源装置２０２から回路基板４及びコンタクトピン３２等の接触プローブ系１００を介して水晶発振器に電気信号である電源電圧が印加され、それによって水晶発振器が高周波で振動し、回路基板４に設けられたＲＦスキャナーがこの振動周波数を検出して計測ボード２００の周波数カウンタ２０１に送信する。
【００４２】
この場合、温度条件付与手段が伝熱プレート２であるため、図４（ｂ）に示す如く、これから導出された外側コンタクトピン５に十分近い位置にＲＦスキャナーを備えた回路基板４を配置することが極めて容易になる。その結果、ＲＦスキャナーによって水晶発振器１の１０ＭＨｚ以上という高周波数を精度良く検出することができる。
【００４３】
検出した周波数が周波数カウンタ２０１に取り入れられると、制御ＣＰＵ３００は、サーモユニット９から送信される水晶発振器の試験温度信号と周波数カウンタの信号とにより、温度補正データを算出して温度補正データ発信装置２０３に与える。発信装置２０３は、回路基板４等を経由して水晶発振器１に温度補正データを送信し、その補正値を書き込む。
【００４４】
図１１は、発明者等が本発明の装置を用いて水晶発振器の温度及び発振周波数を測定した実験結果を示す。
この実験では、伝熱プレート２の接触面２２を−７．４℃の一定温度に調整し、常温になっていた水晶発振器をソケット３を介して接触面２２に乗せ、コンタクトピン３２を水晶発振器の電極に接触させ、電源装置２０２によって電圧を印加し、その後の接触面２２近傍の温度及び水晶発振器の周波数変化を測定している。その結果によれば、水晶発振器を乗せた後にも接触面２２近傍の温度は変化せず、接触面２２の熱が急速に水晶発振器に伝達され、その温度が急速に常温から接触面２２の温度に近づき、それによって測定周波数が急速に変化し、１５秒後には温度−７．４℃に対応した周波数として採用可能な値になり、５０秒後には完全に安定した一定値になった。
【００４５】
この実験から、本発明の装置では、熱媒液により電熱プレート２を効率良く加熱又は冷却し、伝熱プレート２の囲壁部２３にも熱媒液流路２１を形成して水晶発振器１の環境温度を含み伝熱プレート２全体を均一な試験温度に維持し、水晶発振器１を伝熱プレート２の接触面２２に直接接触させて両者間の効率良い熱伝達を図り、ソケット３を伝熱プレートに常設してこれと同温度に保持して伝熱対象を熱容量の十分小さい水晶発振器のみとし、伝熱プレート２の胴体２５を貫通させたパイプ７を介して中間コンタクトピン３６及び外側コンタクトピン５を外部に導出し、導電体を介する外界と水晶発信器１との間の熱伝達を遮断して水晶発信器における不均一な温度分布の発生を防止し、このような種々の作用効果を発生させる構成を採択結合することにより、水晶発振器が急速に均一な温度分布の下に試験温度に到達して周波数が測定可能な値になることが実証された。
【００４６】
以上では、１基の水晶発振器温度補正装置によって１個の水晶発振器の発振周波数の温度補正をする場合について説明した。実際には、図１等に示す伝熱プレート２用いた図８に示すテストユニットにより、１台の伝熱プレート２で複数個として１６個の水晶発振器を１種類の温度に対して補正し、このような処理を複数種類の温度として５種類の温度に対して連続して行うことになる。その場合には、水晶発振器が伝熱プレート間で移載され試験温度が順次変わって行くことになるが、搬送機４００の動作や温度補正の方法等は基本的にはこれまで説明したとおりであり、同様の作用効果が維持されることになる。
【００４７】
本例のテストユニットでは、既述の如く５台の単位伝熱プレート２1 〜２5 を試験温度ｔ1 〜ｔ5 として２５℃、０℃、−３５℃、５０℃及び７５℃に維持し、試験されるべき水晶発振器を単位伝熱プレート間で順次測定と移載とを繰り返して処理して行く。このような測定及び移載は種々の方法で行われるが、以下では図８によりその一例について説明する。
【００４８】
まず、伝熱プレート１台分の１６個の水晶発振器が外部の生産ラインからテストユニットに取り入れられ、５種類の温度で試験されて別の生産ラインに排出されるまでの工程について説明すると、次のとおりである：
１）区分Ａの搬送機４００Ａ1 が外部の生産ラインから水晶発振器を４個づつ４回取り上げて順次の位置５００ａに置く。
２）これに対応して位置決め装置５００が水晶発振器を４個づつ４回順次位置５００ａから位置５００ｂに移動させて位置決めする。
３）これに対応して搬送機４００Ａ2 が水晶発振器を４個づつ４回順次位置５００ｂからソケット３を介して伝熱プレート２1 の接触面２２に装着してコンタクトピン３２を接触させる。
４）１６個全ての水晶発振器が接触面２２に装着された後温度が第１の試験温度ｔ1 に到達して安定するまでの一定時間であるソークタイムｔｓが経過した後、一定の測定時間ｔｍの間に１６個の水晶発振器１に対してｔ1 に対応した発振周波数の検出と補正値の書き込みを行う。
５）これが終了すると、搬送機４００Ａ2 が接触面２２上の水晶発振器を４個づつ４回取り上げて順次位置５０１ａに置く。
６）これに対応して位置決め装置５０１が水晶発振器１を４個づつ４回順次位置５０１ａから位置５０１ｂに移動させて位置決めする。
７）これに対応して搬送機４００Ｂが水晶発振器を４個づつ４回順次位置５０１ｂからソケット３を介して伝熱プレート２2 の接触面２２に装着してコンタクトピン３２を接触させる。
８）１６個全ての水晶発振器が接触面２２に装着された後温度が第２の試験温度ｔ2 に到達してソークタイムｔｓが経過した後、一定の測定時間ｔｍの間に１６個の水晶発振器に対してｔ2 に対応した発振周波数の検出と補正値の書き込みを行う。
９）これが終了すると、搬送機４００Ｂが接触面２２上の水晶発振器を４個づつ４回取り上げて順次ソケット３を介して伝熱プレート２3 の接触面２２に装着して３２を接触させる。
10）１６個全ての水晶発振器が接触面２２に装着された後温度が第３の試験温度ｔ3 に到達してソークタイムｔｓが経過した後、一定の測定時間ｔｍの間に１６個の水晶発振器１に対してｔ3 に対応した発振周波数の検出と補正値の書き込みを行う。
11）これが終了すると、搬送機４００Ｂが接触面２２上の水晶発振器１を４個づつ４回取り上げて順次位置５０２ａに置く。
12）これに対応して位置決め装置５０２が水晶発振器１を４個づつ４回順次位置５０２ａから位置５０２ｂに移動させて位置決めする。
13) 〜17) 区分Ｃにおいて、区分Ｂにおける７）から１２）までの工程を繰り返し、最初に取り入れた１６個の水晶発振器１の第５の試験温度ｔ５までの試験を完了し、これらを位置５０３ｂに排出する。
【００４９】
最初に外部から取り入れた１６個の水晶発振器の処理は以上のように行われるが、次々と外部から取り入れる水晶発振器１は、それぞれ前工程が終了した後にこれに追従して順次行われる。搬送機４００の搬送速度はこのような処理が可能なように定められている。
【００５０】
図１１は、上記のようなインライン方式で水晶発振器を順次温度試験するときの各温度ステージにおける試験に必要な時間を示す。
図８のテストユニット及び図９及び１０の搬送機による処理例では、図示の如く、各温度ステージにおいて１６個の水晶発振器を試験する時間は、水晶発振器の移動及び装着時間３０秒、ソークタイム２０秒及び測定１５秒から成る合計６５秒になっている。
【００５１】
テストユニットでは各温度ステージでこの試験が連続して行われるので、この時間が水晶発振器１６個分の全処理時間即ち１タクト時間になる。従って、本例の装置では、１日２４時間に１３２９サイクルを行わせて、２１，２６７個の水晶発振器を試験することができる。この試験処理量は、温度安定時間や測定時間が極めて長くかかる通常の恒温槽における処理量の４〜５倍に相当する。
【００５２】
なお、本例のテストユニットでは搬送機１台で一度に４個の水晶発振器を着脱して搬送するようにし、この搬送機を３区分に対して４台設けることにより、それぞれの搬送機を連続的に稼働させて１つの温度ステージにおける水晶発振器の移動及び装着時間を３０秒にしているが、生産ラインの要請に基づく処理量の増減等に対しては、１台の搬送機の着脱個数の増減、搬送速度の増減、搬送機の台数の増加、等によって自在に対応することができる。
【００５３】
表１は、伝熱プレート２に形成されている１６箇所の接触面２２の温度を測定した実験結果を示す。
【表１】
0004859156.tif 000002
この実験は、冷凍回路使用時における１６箇所の接触面２２の場所の差による温度分布を測定するために行われた。表では、２列１６箇所の位置をそれぞれＰ−１〜Ｐ−１６で示し、Ｐ−２、３、４、６、８、９、１４、１６部分の測定値を示している。位置Ｐ−１１、１２にはソケット３を装着したが、測定時の配線等のために、測定位置にはソケット３が装着されていない。この測定における関連部分の温度しては、外気温度が２７．７℃、ブライン入口温度が−１３．５〜−１３．７℃、ブライン出口温度が−１１．５〜−１１．６であった。
【００５４】
この測定結果によれば、接触面２２の温度は最高−１１．４℃、最低−１１．７℃で、温度分布幅は０．３℃であった。従って、本発明の伝熱プレートによれば、水晶発振器の温度特性試験を行う上で全く問題のない温度分布が得られることが確認された。実際の装置と同様にソケット３を装着すれば、ソケットの保温効果によって温度分布が更に小さくなることが予測される。
【００５５】
なお以上では、電気部品から成る被試験物が水晶発振器である場合について説明したが、種々の特徴を備え十分な作用効果を発揮する本発明の伝熱プレート又はこれに加えてソケットを備えた温度特性試験装置は、例えばウエハや接触面２２に接触可能なように底面が平坦面になっていてソケットを介して装着される半導体デバイス等の接触加熱に適した各種の電気部品の温度試験に有効に利用されるものである。
【００５６】
図１２は、本発明の温度特性試験装置を被試験物としての半導体デバイスであるＩＣ１´に適用した例を示す。伝熱プレート２の胴体２５には導電部材の他端側部分である中間コンタクトピン３６が電気コネクタであるソケット３´から導設されている。中間コンタクトピン３６は、図４に示すように貫通部であるパイプ７を通過して外側コンタクトピン５及び配線６に接続される。ＩＣ１´には本体１１の両端から入出力端子となるリード１２が導設されていて、ＩＣ１´が接触面２２に乗せられると、リード１２がソケット３´の中間コンタクトピン３６の上の部分に差し込まれ、ＩＣ１´がソケット３´に装着されるようになっている。
【００５７】
上記のように本例のソケット３´は自動化対応の可能な構造になっている。即ち、例えば図１０（ｂ）に示すロボットの吸脱着ノズル４０７ａ等によってＩＣ１´を吸脱着し、本体１１の接触面２２への着脱とリード１２のソケットへの着脱とを同時に行うことができる。従って、このような半導体デバイスからなる被試験物に対しても、１台の伝熱プレート２に多数のＩＣ１´を装着できる構成や、異なった温度の伝熱プレートを複数台設けて、ＩＣ１´を着脱しつつ異なった複数の温度で試験できる構成等、これまで説明した水晶発振器１の場合と同様の構成を採用することができ、その場合にも、同様な作用効果を得ることができる。
【００５８】
図１３は温度特性試験装置の更に他の例を示す。
本例の装置は、同図（ａ）に示す本体１１及びリード１２を持つＩＣ１´を直接又は基板１３を介して固定部材１４によって伝熱プレート２の接触面２２に取付けると共に、貫通部であるパイプ７を通してリード１２を電線１５又は図４に示すようなコンタクトプローブ機構１６を導設するようにした装置である。本例の装置でも、バイプ７が伝熱プレート２の胴体２５を通過するように設けられているので、電気接触部分を介する外部との熱伝達を遮断でき、接触加熱の下にＩＣ１´を均一温度に良好に加熱又は冷却することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、温度条件付与手段が、試験されるべき温度を与えるように熱媒体が流される伝熱部を備えた伝熱プレートを有するものであり、これに導電部材を介して外部と電気的に導通されて試験される被試験物が乗せられて接触する接触面を設けるので、接触面との直接接触によって接触面から被試験物に効率良く熱を伝達することができる。その結果、被試験物を速く試験温度に到達させることができる。
【００６０】
又、被試験物の周囲を囲う囲壁部を設けているので、接触面に乗せられた被試験物の接触部以外の表面部分からの放熱又は吸熱による温度変化を抑制することができる。この場合、囲壁部の少なくとも一部分に熱媒液が流されるようにすれば、囲壁部内の温度を積極的に維持し、この中の接触部の温度保持性を良くすると共に、囲壁部内の温度を維持して上記放熱又は吸熱を一層十分に抑制することができる。
【００６１】
又、伝熱プレートの伝熱部に導電部材の外部の側である他端側部分が通過する貫通部を形成しているので、導電部材を介する外部と被試験物との間の熱伝達を貫通部を介して伝熱部によって遮断することができる。その結果、被試験物の温度分布を良好にして、被試験物全体を均一的に精度良く且つ迅速に試験温度にすることができる。
【００６２】
更に、伝熱プレートでは、伝熱プレートの貫通部を通して被試験物と外部に設けられる試験のための回路基板等とを電気的に接続できるので、外部装置を伝熱プレートの近傍に設置することが極めて容易である。その結果、例えば伝熱プレートの直下の位置に回路基板を置くことにより、被試験物との間の高速の電気信号のやり取りを極めて容易に精度良く行うことができる。
【００６３】
請求項２の発明においては、上記において、被試験物が複数から成り、接触面と囲壁部と伝熱部と導電部材とを複数の被試験物のそれぞれに対応して設けるので、被試験物を同時に多量処理することができる。この場合、被試験物が伝熱プレートの内部で且つ伝熱部の設けられた囲壁部の中の接触面に乗せられるので、複数の被試験物のそれぞれの温度差が十分小さくなり、複数の被試験物の温度試験であっても精度の高い試験状態を維持することができる。
【００６４】
請求項３の本発明においては、上記の温度条件付与手段を異なった複数種類の温度に対応して設けるので、被試験物が水晶発振器のように異なった複数種類の温度を与えてそれぞれの温度に対して電気信号を流して試験する被試験物である場合に、被試験物を既にそれぞれの異なった温度にされている温度条件付与手段の伝熱プレートに移載しつつ処理することにより、複数の水晶発振器を装着できる伝熱プレートの前記作用効果を十分に発揮させ、温度特性試験を精度良く極めて高能率に行うことができる。
【００６５】
又、水晶発振器の試験において従来のように複数種類の恒温槽を設けた装置に較べて、構造を小形簡素化してコスト低減を図ることができる。
【００６６】
請求項４の発明においては、上記に加えて、導電部材を電気コネクタとして形成するので、被試験物を接触面に乗せるときにこれを電気コネクタに装着することができる。その結果、被試験物と外部との電気的導通を容易にし、被試験物の温度試験を一層能率良く行うことができる。このような電気コネクタとして、被試験物を例えば押圧及び引抜きによってその導電部材の電気的接続及び切断を可能にしたような構造の自動化対応コネクタを採用すれば、ロボット等の自動搬送兼着脱機械を使用した試験時の高能率処理が可能になる。
【００６７】
請求項５の発明においては、被試験物が温度によって特性が異なり電気信号が流されて前記特性が検査されるものである場合に、囲壁部の中に所定の構成を備えた本体部と支持部と付勢部材とを備えた電気コネクタを設けるので、被試験物を接触面に乗せられると共に乗せたときに特別な操作をすることなく被試験物に電気信号を流すことが可能になる。
【００６８】
即ち、電気信号を通過可能なように設けられた導電部材のうちの一端側部分は、伝熱プレートに支持された支持部に回転可能に支持され付勢部材によって第１方向に回転するように付勢されていると共に、第１方向と反対の第２方向に回転させるように押圧可能にされた被押圧部及び被試験物が接触面に乗せられたときに被試験物に接触可能なように形成された先端部を備えていて、被押圧部が付勢部材の付勢力に抗して押圧されると被試験物が接触面に乗せられるときの通路を開くように先端部が開き、被試験物が前記接触面に乗せられて押圧が解除されると先端部が被試験物に接触するように形成されているので、押圧と押圧解除という一連の操作により、その間に被試験物を接触面に乗せると共にこれに導電部材の一端側部分の先端部を自動的に接触させ、電気信号の通過が可能な状態にすることができる。
【００６９】
このような電気コネクタに使用可能な押圧手段は、例えば、ノズル部分で被試験物を吸着支持してホットプレート等に乗せる昇降及び水平移動の可能な通常のロボットに、一端側部分の被押圧部を押圧する押圧部材を追加することにより製作することができる。従って、本発明によれば、例えば上記押圧手段を用いることにより、押圧−吸着解除−押圧解除という極めて簡単で且つ短時間で行える一連の動作により、被試験物を接触面に装着して通電可能にすることができる。
【００７０】
又、このように電気接続部分と接触面を介した伝熱接触部分とを分けることにより、水晶発振器のような数ｍｍ角程度の非常に小さいサイズの被試験物を容易に接触面に着脱することができる。
【００７１】
又、電気コネクタを伝熱プレートに常時取り付けた状態にしておくことにより、伝熱プレートとの熱移動の対象を被試験物のみに限定し、その熱容量を最小にすることができる。その結果、被試験物を接触面に装着したときに、この部分及び伝熱プレート全体の温度変化を最小にし、被試験物の試験温度への到達時間を最短にすることができる。
【００７２】
更に、伝熱プレートでは、電気コネクタの導電部材と外部に設けられる試験のための回路基板等とを電気的に接続する場合に、外部装置を伝熱プレートの近傍に設置することが極めて容易である。その結果、例えば伝熱プレートの直下の位置に回路基板を置くことにより、被試験物との間の高速の電気信号のやり取りを極めて容易に精度良く行うことができる。又、導電部材と回路基板とを常時接続させておくことにより、コンタクトピンによって被試験物毎に電気的導通を図る必要がなるなるので、電気信号の授受による被試験物の温度特性の測定を瞬時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した伝熱プレートのソケットを含む一部分の断面図である。
【図２】（ａ）乃至（ｃ）は上記伝熱プレートの平面図、側面図及びカバーが押圧された状態を示す断面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は上記伝熱プレートの全体構成を示す平面状態及び正面状態の説明図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は上記伝熱プレートの全体構成を示す縦断面図及び電気接続状態を示す説明図である。
【図５】加熱兼冷却装置であるサーモユニットの機器系統を示す説明図である。
【図６】ＡＴカットの場合の水晶発振器の温度に対する発振周波数特性を示す曲線図である。
【図７】水晶発振器温度補正装置の全体構成のを示す説明図である。
【図８】水晶発振器のテストユニットの平面状態の説明図である。
【図９】単位水晶発振器温度補正装置の２基部分の構成を示し、（ａ）は平面状態、（ｂ）は正面状態の説明図である。
【図１０】（ａ）は水晶発振器温度補正装置の搬送機の構成とサーモユニットの配置を示す側面状態の説明図で（ｂ）は１個の水晶発振器着脱部分の正面図である。
【図１１】テストユニットでインライン方式処理をするときの各試験温度における処理時間を示す説明図である。
【図１２】本発明を適用した伝熱プレートの他の例を示す説明図であり、被試験物であるＩＣ装着部分の構造を示す。
【図１３】本発明を適用した伝熱プレートの更に他の例を示す説明図であり、（ａ）はＩＣの概略構造で（ｂ）及び（ｃ）はその装着部分の構造を示す。
【符号の説明】
１            水晶発振器（被試験物）
２            伝熱プレート（伝熱プレート、温度条件付与手段）
３            ソケット（導電部材、電気コネクタ）
５            外側コンタクトピン（導電部材の他端側部分）
７            パイプ（貫通部）
９            サーモユニット（温度条件付与手段）
２１          熱媒液流路（伝熱部）
２２          接触面
２３          囲壁部
３１          本体部
３２          コンタクトピン（導電部材の一端側部分）
３２ａ        突起（被押圧部）
３２ｂ        先端部
３３          捩じりバネ（付勢部材）
３６          中間コンタクトピン（導電部材の他端側部分）
【図１】
0004859156.tif 000003
【図２】
0004859156.tif 000004
【図３】
0004859156.tif 000005
【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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