(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験品を高温液槽と低温液槽に交互に浸漬するようにした液槽式熱衝撃試験装置において、低温槽中および高温槽中それぞれの熱媒液の液中圧力を検出する各圧力検出手段と、低温槽および高温槽それぞれに送給手段を介して接続する各補充用熱媒液タンクと、低温槽または高温槽の圧力検出手段が所定の下限液面高さに対応する液中圧力を検出した時に送給手段を運転して当該補充用熱媒液タンクから当該槽に熱媒液を送給し、一方、当該圧力検出手段が所定の上限液面高さに対応する液中圧力を検出した時に送給手段を停止する制御手段と、
高温液槽および低温液槽それぞれの試験温度に応じて所定の上限液面高さ及び所定の下限液面高さに対応する各圧力検出手段の設定値を算出し変更する設定手段を設けたことを特徴とする熱衝撃試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子部品などの熱衝撃試験を行う液槽式熱衝撃試験装置にかかり、特に、液槽中の熱媒液の液面高さを管理するのに好適な液槽式熱衝撃試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、半導体装置等の電気部品の温度ストレスに対する耐熱性、物理的特性の変化、電気的特性の変化等を短時間で評価するため、液槽式熱衝撃試験装置が用いられる。たとえば、低温側液槽に０〜−６５℃の熱媒液を、高温側液槽には７０〜１５０℃の熱媒液を貯え、両熱媒液中に電気部品を交互に繰り返し（たとえば、各槽に１０００回以上）浸漬することにより、試験が行われる。
【０００３】
液槽式熱衝撃試験装置に使用される熱媒液は、被試験品に熱衝撃以外のストレスを加えないように、フッ素系不活性液体が使用されている。熱媒液として使用されるフッ素系不活性液体は、温度が低い時には、比重が大きく、比体積が小さく（たとえば、温度が−６５℃のとき、比重が約１.９７ g/cm3、比体積が０.５１ cm3/g）なり、温度が高いときには、比重が小さく、比体積が大きく（たとえば、温度が１５０℃のとき、比重が約１.４９ g/cm3、比体積が０.６７ cm3/g）なるという性質をもっている。
【０００４】
このような試験を行う液槽式熱衝撃試験装置として、たとえば、特開平６−３２４１号公報に開示されたものが提案されている。
【０００５】
この液槽式熱衝撃試験装置においては、一部が蒸発し、あるいは被試験品に付着して槽から持ち出されるため、熱媒液が消費されて、各槽の熱媒液の液面が低下する。このように、試験の進行により消費される熱媒液の液面の低下をフロートスイッチで検出し、熱媒液を補充して熱媒液の不足による試験の中断をなくし、かつ試験の信頼性を向上させるようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、試験中の低温槽の温度は、たとえば、−６５℃であり、補充される熱媒液の温度は、液槽式熱衝撃試験装置の設置された室内の温度（たとえば、ＲＴ＝２５℃）であるため、試験中に熱媒液を補充することは、−６５℃の熱媒液に２５℃の熱媒液を補充することであり、比体積が、０.５１ cm3/gの熱媒液に比体積が０.５７ cm3/gの熱媒液を補充することになる。
【０００７】
このため、フロートスイッチで規定された基準液量まで熱媒液を補充しても、熱媒液が−６５℃に調温されると、図３に示すように、補充された熱媒液の体積が、室温と試験温度との差分だけ減少するため、液面がαｍｍだけ低下し、フロートスイッチが再び液面の低下を検出して、再度熱媒液の供給が必要になる。このように、フロートスイッチを安定させるためには、熱媒液を複数回補充することが必要になる。
【０００８】
したがって、熱媒液の補充を開始してからフロートスイッチが安定し熱媒液の調温が完了するまでに時間がかかり、その間試験を中断することになって熱衝撃試験の作業性を低下させている。
【０００９】
また、高温液槽の温度は、たとえば１５０℃であり、試験中に２５℃の熱媒液を補充することは、比体積が０.６７ cm3/gの熱媒液に比体積が０.５７ cm3/gの熱媒液を補充することになる。
【００１０】
このため、フロートスイッチで規定された基準液量まで熱媒液を補充すると、熱媒液が１５０℃に調温されると、補充した熱媒液の体積が増加するため、液面が上昇し必要量以上の熱媒液を補充したことになり、ランニングコストの増加につながっている。
【００１１】
上記の事情に鑑み、本発明の目的は、各液槽の熱媒液の液面の高さの管理を容易にして熱衝撃試験の作業性を向上させるとともに、熱媒液の適正な補充を行いランニングコストの増加を抑えるようにした液槽式熱衝撃試験装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、被試験品を高温液槽と低温液槽に交互に浸漬するようにした液槽式熱衝撃試験装置において、低温槽中および高温槽中それぞれの熱媒液の液中圧力を検出する各圧力検出手段と、低温槽および高温槽それぞれに送給手段を介して接続する各補充用熱媒液タンクと、低温槽または高温槽の圧力検出手段が所定の下限液面高さに対応する液中圧力を検出した時に送給手段を運転して当該補充用熱媒液タンクから当該槽に熱媒液を送給し、一方、当該圧力検出手段が所定の上限液面高さに対応する液中圧力を検出した時に送給手段を停止する制御手段と、高温液槽および低温液槽それぞれの試験温度に応じて所定の上限液面高さ及び所定の下限液面高さに対応する各圧力検出手段の設定値を算出し変更する設定手段を設けたことを特徴とする。
【００１３】
このように液中圧力で液面の高さを管理するので、温度により変化する熱媒液の比重（または比体積）の影響を受けず、熱媒液の補充を繰り返すことなく、一度に行うことができる。すなわち、熱媒液の補充時に槽中の熱媒液温度（試験温度）と補充する熱媒液の温度に差があっても、補充した熱媒液の温度が試験温度に達した時に所定の液面高さになるように、補充ができる。また各圧力検出手段の設定値を変更可能にすることにより、試験温度の変更にも対応できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態である液槽式熱衝撃試験装置の正面断面図である。この液槽式熱衝撃試験装置は、概略、気密構成の筐体１内に設置された高温液槽７及び低温液槽１２と、各液槽７、１２内に被試験品を入れた試料かご２１を昇降または横行させる移動装置と、各液槽７、１２内の熱媒液の液面高さを管理するために液圧を測定する液圧測定装置３、４とから構成されている。
【００１７】
気密構成の筐体１は開閉可能に支持された扉２を有し、この扉２を通じて被試験品の出し入れを行う。
高温液槽７は、熱媒液８を貯えており、槽７底外側には熱媒液８により生じる液圧を、槽７底に設けた連結管５を通じて、測定する液圧測定装置３を備えている。さらに高温液槽７の側壁内面に固定され熱媒液８を加熱する加熱器９と、槽７内の熱媒液８を攪拌して温度を均一にする攪拌機１０と、熱媒液８の温度を検出する温度検出器１１を備えている。
【００１８】
低温液槽１２は、高温液槽７とほぼ同じ構成であるが、その他に冷却管１７を備えている。すなわち、低温液槽１２は、熱媒液１３を貯え、そして槽１２底の連結管６を通じて液圧を測定する液圧測定装置４と、液槽１２中の熱媒液１３を加熱する加熱器１４と、熱媒液１３を攪拌する攪拌機１５と、熱媒液８の温度を検出する温度検出器１６を備え、さらに、液槽１２内に熱媒液１３を冷却する冷却管１７を、筐体１外には冷却管１７に冷却媒体を供給する冷凍装置（図示なし）を備えている。
【００１９】
移動装置を構成するロッドレス型のシリンダ１８は、筐体１に支持されており、そして、シリンダ１８により各液槽７、１２間を横行する可動部材に固定された支持板１９は、試料かご２１を昇降させるシリンダ２０を支持している。被試験品は試料かご２１に収容される。
【００２０】
上記のように構成された液槽式熱衝撃試験装置において、高温液槽７に熱媒液８を収容する場合には、図２に示すように、高温液槽７の上限液面高さａと、熱媒液８の試験温度における比重（または比体積）に基づいて、高温液槽７に収容すべき熱媒液８の液面高さによる液中圧力を求め、その液中圧力に相当する液面高さまで熱媒液８を収容する。そして低温液槽１２にも、高温液槽７におけると同様にして液中圧力を求め、該圧力に相当する熱媒液１３を収容する。
【００２１】
また、図２に示す試験の継続が可能な限界である高温液槽７の下限液面高さｂと、熱媒液８の試験温度における比重（または比体積）に基づいて、熱媒液８の液中圧力を求め、高温液槽７に収容された熱媒液８の液中圧力との差を求めておく。同様に、低温液槽１２についても、下限液面高さｂと液中圧力との差を求めておく。
【００２２】
ここで、液圧測定装置３に圧力を伝える連結管５は、高温液槽７の底部に接続されているが、図２に示す試験の継続が可能な限界の高温液槽７の下限液面高さｂより低い位置であれば側面に連結管５を介して液圧測定装置３を接続することが可能である。同様のことが、低温水槽１２の連結管６、液圧測定装置４についてもいえる。
【００２３】
したがって、図２に示すように、試験開始時に、所定の温度に調温された状態で高温液槽７の液面が規定の上限高さａになるように、基準量の熱媒液８を収容した状態で、熱媒液の液中圧力を測定しておき、試験の進行にともなって、熱媒液８が消費され、下限液面高さｂ（試料かご２１全体が浸漬可能な高さで、液面高さがｂより低いｃになると、試料かご２１の一部が液面から露出する）に相当する液中圧力になるまでの時間と、液中圧力の変化を連続的に測定することにより、熱媒液８の補充タイミングを適宜設定することができる。熱媒液８の補充タイミングは、熱媒液８の液面が下限高さｂになったとき、あるいは、上限高さａと下限高さｂの間の任意の高さで行うことができる。また、熱媒液８の補充量は、試験開始前に測定された熱媒液の液中圧力と、補充時に測定された液中圧力の差分でよい。液圧測定装置が上限液面高さａ、下限液面高さｂに対応する液中圧力を検出したときには、上限信号、下限信号をそれぞれ発生させるとよい。この信号を用いてアラームを出せば、熱媒液の補充を容易に行うことができる。
なお低温液槽１２における液面調整ないし熱媒液補充の要領は、上記高温液槽７におけると同様であるので、説明は省略する。
【００２４】
このように液中圧力が所定値になるように熱媒液を補充することにより、補充後に液槽内の熱媒液全体が試験温度になった時には、補充液の温度に関係なく、上限高さａの液面レベルが得られるので、補充を一度で済ませることができる。
【００２５】
次に本発明の別の実施の形態を図４により説明する。この液槽式熱衝撃試験装置は、図１に示す熱衝撃試験装置に熱媒液を自動的に補充する機構を設けたものである。
【００２６】
補充の自動的のために、各槽７、１２に配管接続する熱媒液の補給タンク２２、２６と、各補給タンクから各槽に熱媒液を送給する送給手段として電磁弁２３、ポンプ２４と、各槽において液圧測定装置３（又は４）が下限液面高さｂに対応する液中圧力を検出した時に電磁弁２３を開き、ポンプ２４を始動し、一方、液圧測定装置が上限液面高さａに対応する液中圧力を検出した時に電磁弁２３を閉じ、ポンプ２４を停止させるように制御装置（図示なし）を設けた。また、試験温度を変更する場合、液槽中の熱媒液の液面高さを一定にするために、熱媒液の温度−比重（または比体積）の関係から、上下限液面高さにおける液中圧力を計算し、液圧測定装置の設定値を変更する手段を設けるとよい。さらに、液圧測定装置の検出値を表示する手段、または該検出値から槽中の液面高さ、熱媒液の消耗率等を計算し、表示する手段を設ければ、液槽式熱衝撃試験装置をより便利に使用することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、液槽式熱衝撃試験装置において、低温槽と高温槽それぞれの熱媒液の液圧によってそれぞれの液槽での液面高さを管理するようにしたので、熱媒液の液面の管理が容易になり、熱衝撃試験の信頼性を向上させることができる。また、熱媒液の補充を適正に行うことができ、ランニングコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態となる液槽式熱衝撃試験装置の構成を示す図。
【図２】被試験品の浸漬位置と熱媒液の液面高さとの関係を説明する図。
【図３】液槽温度と熱媒液の高さの変化を示す特性図。
【図４】本発明の別の実施の形態となる液槽式熱衝撃試験装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１  筐体
３、４  液圧測定装置
７  高温液槽
８  熱媒液
９  加熱器
１０  攪拌機
１１  温度検出器
１２  低温液槽
１３  熱媒液
１４  加熱器
１５  攪拌機
１６  温度検出器
１７  冷却管
１８  シリンダ
１９  支持板
２０  シリンダ
２１  試料かご
２２  補給タンク
２３  電磁弁
２４  ポンプ
２６  補給タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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