環境試験方法及び環境試験装置
【課題】本発明は、接続部又は配線部を有する試料の信頼性を判定する環境試験方法、及び、前記環境試験を実行可能な環境試験装置の提供を課題とする。
【解決手段】上記課題を解決するため、本発明の環境試験方法は、接続部又は配線部を有する試料を、所定の温度及び湿度に調整された雰囲気に所定時間さらし、前記接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進する水分吸着工程と、前記試料を所定の雰囲気温度にさらした後、他の雰囲気温度にさらす一連の冷熱サイクル動作を所定回数繰り返す冷熱衝撃工程と、を含み、前記水分吸着工程と前記冷熱衝撃工程とが交互に実施される一連の試験サイクル動作が所定回数繰り返されることを特徴とした。
【解決手段】上記課題を解決するため、本発明の環境試験方法は、接続部又は配線部を有する試料を、所定の温度及び湿度に調整された雰囲気に所定時間さらし、前記接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進する水分吸着工程と、前記試料を所定の雰囲気温度にさらした後、他の雰囲気温度にさらす一連の冷熱サイクル動作を所定回数繰り返す冷熱衝撃工程と、を含み、前記水分吸着工程と前記冷熱衝撃工程とが交互に実施される一連の試験サイクル動作が所定回数繰り返されることを特徴とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の接続部又は配線部の各種環境条件における信頼性を評価するための環境試験方法、及び、前記試験方法を実行可能な環境試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント配線基板などの電子部品の接合材料として、鉛を含有する鉛はんだが広く用いられている。そのため下記特許文献１に示すように、鉛はんだの各種環境条件における信頼性を評価するための試験方法が提供されている。また、環境保護の観点から鉛はんだの削減および代替化が求められており、導電性接着剤が鉛はんだの代替材料として期待されている。導電性接着剤は、エポキシ樹脂などの接着樹脂に、銀、銅などの金属微粒子や金属めっき微粒子などの導電性フィラーを均一分散させた有機・無機混合材料である。
【特許文献１】特開２００７−２７３８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、従来から鉛はんだの各種環境条件における信頼性を評価するための試験方法や試験装置は提供されていた。しかし、鉛はんだと材質が異なる導電性接着剤については、各種環境条件における信頼性を評価するための基準的な試験方法や試験装置が確立されていないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、接続部又は配線部の材質にかかわらず接続部又は配線部の信頼性を判定することが可能な環境試験方法、および、前記環境試験を実行可能な環境試験装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、接続部又は配線部を有する試料を、所定の温度及び湿度に調整された雰囲気に所定時間さらし、前記接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進する水分吸着工程と、前記試料を所定の雰囲気温度にさらした後、他の雰囲気温度にさらす一連の冷熱サイクル動作を所定回数繰り返す冷熱衝撃工程と、を含み、前記水分吸着工程と前記冷熱衝撃工程とが交互に実施される一連の試験サイクル動作が所定回数繰り返されることを特徴とする環境試験方法である。
【０００６】
請求項１の環境試験方法は、水分吸着工程において、接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進することができ、冷熱衝撃工程において、接続部又は配線部に吸着された水分を相変化させて接続部又は配線部に応力を与えることができる。そのため請求項１の環境試験方法は、一連の試験サイクル動作を繰り返すことにより、試料を短時間のうちに評価することができる。
【０００７】
また請求項１の環境試験方法は、冷熱衝撃工程において、接続部又は配線部に吸着された水分の一部又は全部が接続部又は配線部の外部に放出された後であっても、再び水分吸着工程が行われて、接続部又は配線部に再び水分を吸着させる。その後、再び冷熱衝撃工程が行われるため、試料の接続部又は配線部に対して負荷を与え続けることができる。このように請求項１の環境試験方法は、試料の接続部又は配線部に対して絶えず負荷を与え続けることができるため、短期間のうちに試料の接続部又は配線部の弱点部を劣化させることができる。また請求項１の環境試験方法は、水分吸着工程と冷熱衝撃試験とが交互に実施される一連の試験サイクル動作が所定回数繰り返されるため、試料が故障したサイクル数や時間を比較することにより、試料の品質を容易に判断することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記接続部又は配線部が、接着性樹脂に導電性フィラーを混合させた導電性接着剤で形成されたものであることを特徴とした。
【０００９】
導電性接着剤の接着性樹脂として用いられる高分子材料や高分子複合材料は、分子間に微小な空間を有しており、この空間に空気中の水分が吸着されることが知られている。接着樹脂に吸着された水分は、接着樹脂に混合された導電性フィラーや実装した電子部品の界面部が酸化（腐食）する原因になる。また導電性接着剤をプリント配線基板などの電子部品の接続に用いる場合、これらの電子部品は、自動車や家電製品などの多様な装置に使用され、昼夜の温度変化のみならず、装置のＯＮ／ＯＦＦに起因する温度変化にも晒されることになる。したがって電子部品等が実際に使用される環境では、接続部又は配線部に吸着された水分が、上記の温度変化によって相変化を起こし、体積を膨張収縮させて接続部又は配線部に対して応力を作用させている。
【００１０】
かかる知見に基づき提供される請求項２の環境試験方法は、水分吸着工程において、導電性接着剤の接着性樹脂が水分を吸着するのを促進することができ、冷熱衝撃工程において、接着性樹脂に吸着された水分を相変化させることができる。そのため請求項２の環境試験方法は、電子部品等が実際に使用される環境で生じ得る劣化を試料に対して生じさせることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記水分吸着工程または前記冷熱衝撃工程の少なくともいずれか一方において、前記接続部又は配線部の電気的特性を測定して、前記接続部又は配線部の接続品質を検査することを特徴とした。
【００１２】
これにより請求項３の環境試験方法は、環境試験中の試料の接続部又は配線部の電気的特性を測定し、接続部又は配線部の接続品質を検査することができる。そのため請求項２の環境試験方法は、環境試験が終了するのを待つことなく、効率的に接続部又は配線部の接続品質を検査することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、接続部又は配線部を有する試料を収容可能な試験空間と、前記試験空間を加熱可能な加熱手段と、前記試験空間を冷却可能な冷却手段と、前記試験空間を加湿可能な加湿手段と、前記試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を調整可能な制御部と、を備え、前記制御部は、前記加熱手段及び前記加湿手段によって前記試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を前記接続部又は配線部が水分を吸着し易い所定の設定温度及び設定湿度に制御する恒温恒湿試験と、前記加熱手段によって前記試験空間の雰囲気温度を所定の高温側設定温度にする高温さらし運転及び前記冷却手段によって前記試験空間の雰囲気温度を低温側設定温度にする低温さらし運転を交互に所定回数繰り返す冷熱衝撃試験と、を交互に所定回数繰り返す環境試験を実行可能であることを特徴とする環境試験装置である。
【００１４】
請求項４の環境試験装置は、恒温恒湿試験において、試料を所定の雰囲気温度及び雰囲気湿度に晒すことにより、接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進することができる。また請求項４の環境試験装置は、恒温恒湿試験で接続部又は配線部に吸着された水分を、冷熱衝撃試験により相変化させることができる。
【００１５】
また請求項４の環境試験装置は、冷熱衝撃試験により接続部又は配線部に吸着された水分の一部又は全部が接続部又は配線部の外部に放出された後であっても、再び恒温恒湿試験を行い、導電性接着剤に水分を吸着させ、その後、再び冷熱衝撃試験を行い、試料の接続部又は配線部に負荷を与える続けることができる。このように請求項４の環境試験装置は、試料の接続部又は配線部に対して常に負荷を与え続けることができる。そのため、短期間のうちに試料の接続部又は配線部を劣化させることができる。また請求項４の環境試験装置は、恒温恒湿試験と冷熱衝撃試験とを交互に実施する一連の試験サイクル動作が所定回数実施されるため、試料が故障したサイクル数や時間等を比較することによって試料の品質を容易に判断することができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記接続部又は配線部が、接着性樹脂に導電性フィラーを混合させた導電性接着剤で形成されたものであることを特徴とした。
【００１７】
請求項５の環境試験装置は、恒温恒湿試験において、試料を所定の雰囲気温度及び雰囲気湿度に晒すことにより、導電性接着剤の接着性樹脂が水分を吸着するのを促進することができる。また請求項５の環境試験装置は、恒温恒湿試験で導電性接着剤の接着性樹脂に吸着された水分を、冷熱衝撃試験により相変化させることができる。そのため請求項５の環境試験装置は、電子部品等が実際に使用される環境で生じ得る劣化を試料に対して生じさせることができる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、前記接続部又は配線部の電気的特性を測定可能な電気特性測定装置を備え、前記制御部は、環境試験を実行するとともに、前記電気特性測定装置によって前記接続部又は配線部の電気的特性を測定し、前記接続部又は配線部の接続品質を検査することを特徴とした。
【００１９】
これにより請求項６の環境試験装置は、環境試験中の試料の接続部又は配線部の電気的特性を測定し、接続部又は配線部の接続品質を検査することができる。そのため請求項６の環境試験装置は、環境試験が終了するのを待つことなく、効率的に接続部又は配線部の接続品質を検査することができる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記制御部は、前記接続部又は配線部の電気的特性の測定値に基づき前記接続部又は配線部に故障の兆候があると判断することを条件として、環境試験を終了することを特徴とした。
【００２１】
故障の兆候があるにもかかわらず環境試験を続行すると、試料が故障してしまい、故障に至るまでの状態を解析することができない。請求項７の環境試験装置は、試料の接続部又は配線部に故障の兆候があると、環境試験を終了し、試料が故障に至るまでの状態を保持することができる。これにより試料が故障に至るまでのメカニズムを解析することができる。また請求項７の環境試験装置は、故障の兆候が検出されると環境試験を終了させるので環境試験に要する時間を短縮することができる。これにより環境試験の効率が向上される。
なお電気特性測定装置が測定する電気的特性としては、抵抗値、インピーダンス、静電容量（キャパシタンス）、又は周波数特性等が想定される。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記制御部は、前記接続部又は配線部の電気的特性の測定値に基づき前記接続部又は配線部に故障の兆候があると判断することを条件として、冷熱衝撃試験の温度幅、恒温恒湿試験の設定温度、又は恒温恒湿試験の設定湿度の少なくともいずれか一つを試験条件が緩和される方向に引き下げることを特徴とした。
【００２３】
これにより請求項８の環境試験装置は、環境試験によって接続部又は配線部に作用する負荷を軽減し、接続部又は配線部に生じる劣化の進行を遅延させることができる。これにより請求項８の環境試験装置は、接続部又配線部の故障部位や故障のメカニズムを効率的に解析することが可能になる。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項４〜８のいずれかに記載の発明において、前記冷却手段は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に使用される第一冷却器と、冷熱衝撃試験において使用される第二冷却器と、を備えており、前記制御部は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に、前記試験空間を前記第一冷却器によって除湿することを特徴とした。
【００２５】
環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える際、試験空間を実際の使用環境に近づけるため、試験空間の除湿が行われる。試験空間の除湿と、冷熱衝撃試験における試験空間の冷却とが一つの冷却手段で行われると、試験空間の除湿で冷却手段に霜が付着するおそれがある。冷却手段に霜が付着すると、冷却手段における熱交換効率が低下するため、定期的な除霜動作が必要になる。しかし冷却手段の除霜動作は試験時間を長期化させるという問題があった。
【００２６】
これに対し請求項９の環境試験装置は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に行う試験空間の除湿で第一冷却器を使用し、冷熱衝撃試験における試験空間の冷却で第二冷却器を使用する。請求項９の環境試験装置は、試験空間の除湿で第二冷却器が使用されないため、第二冷却器に霜が付着する可能性が低い。そのため第二冷却器については、定期的な除霜が不要である。また第一冷却器については、試験空間の除湿に使用されるため霜が付着する可能性が高いが、請求項９の環境試験装置は、冷熱衝撃試験が行われる間に、第一冷却器の除霜を行うことができるため、第一冷却器の除霜により試験を中断したり、試験時間が長期化したりするおそれがない。
【００２７】
上記請求項９に記載の環境試験装置は、前記加熱手段が、恒温恒湿試験において使用される第一加熱器と、冷熱衝撃試験において使用される第二加熱器と、を備えており、前記第一加熱器、前記第一冷却器、及び加湿手段が配置され、前記試験空間との間で空気の循環が可能な恒温恒湿空間と、前記第二加熱器および前記第二冷却器が配置され、前記試験空間との間で空気の循環が可能な加熱冷却空間と、を備え、前記制御部は、恒温恒湿試験では恒温恒湿空間で温度及び湿度が調整された空気を前記試験空間との間で循環させ、冷熱衝撃試験では加熱冷却空間で温度が調整された空気を前記試験空間との間で循環させることを特徴としてもよい（請求項１０）。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の環境試験方法及び環境試験装置は、接続部又は配線部の材質にかかわらず試料を短期間のうちに劣化させ、接続部又は配線部の信頼性を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態である環境試験装置１０について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明を実施した第一実施形態に係る環境試験装置１０の断面図である。図２は、第一実施形態に係る環境試験装置１０の構成要素の電気的関係を示すブロック図である。
なお以下の説明では、前面扉（図示せず）が取り付けられた面を前面とし、上下左右の位置関係については、特に断りのない限り図１に示す姿勢を基準とする。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の環境試験装置１０は、冷熱チャンバー１２と、冷熱チャンバー１２の側方に配置される恒温恒湿チャンバー４６と、を備える。冷熱チャンバー１２および恒温恒湿チャンバー４６のそれぞれは、断熱性の高い断熱壁で囲まれた内部空間１４，４８を有する。
【００３１】
冷熱チャンバー１２の内部空間１４は、仕切板１６によって、試料Ｓが収容される試験空間２２と、空気の温度が調整される加熱冷却空間２８とに仕切られる。仕切板１６には、試験空間２２と加熱冷却空間２８とをつなぐ導入口１８および排出口２０が設けられている。
【００３２】
試験空間２２には、開閉可能な前面扉（図示せず）が取り付けられており、前面扉は冷熱チャンバー１２の前面に配置される。前面扉が開かれると、試験空間２２が外部に開放されて、試験空間２２への試料Ｓ等の出し入れが可能になる。また前面扉には、シール部材が取り付けられており、前面扉が閉じられると、前面扉と冷熱チャンバー１２とがシール部材によって密着し、冷熱チャンバーの内部空間をほぼ密閉状態にすることができる。また試験空間２２には、試験空間２２の温度を検知する温度センサ（図示せず）と、試験空間２２の湿度を検知する湿度センサ（図示せず）とが設けられている。
【００３３】
試験空間２２を構成する断熱壁のうち、恒温恒湿チャンバー４６側の断熱壁には、試験空間の内外を結ぶ開口である導入連結口３８および排出連結口４２が設けられている。導入連結口３８および排出連結口４２には、それぞれの開口を開閉可能なダンパ４０，４４が取り付けられている。
【００３４】
加熱冷却空間２８には、送風ファン３２、加熱器３４（加熱手段）、および冷却器３６（冷却手段）を備えた冷熱空調システム３０が設けられている。送風ファン３２は、仕切板１６の排出口２０近傍に配置され、加熱冷却空間２８から、排出口２０、試験空間２２、導入口１８を経由して加熱冷却空間２８に戻る一連の循環流路で空気を循環させることができる。加熱器３４および冷却器３６は、送風ファン３２の上流側に配置されており、加熱冷却空間２８の空気を所定の温度に加熱・冷却することができる。したがって冷熱空調システム３０は、加熱器３４および冷却器３６によって所定の温度に調整された加熱冷却空間２８の空気を、送風ファン３２によって試験空間２２に送り込み、試験空間２２を所定の温度に調整することができる。
【００３５】
恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８（恒温恒湿空間）を構成する断熱壁のうち、冷熱チャンバー１２側の断熱壁には、恒温恒湿チャンバー４６の内外を結ぶ開口である供給連結口５０および吸込連結口５２が設けられている。供給連結口５０は、冷熱チャンバー１２の導入連結口３８と対向する位置に設けられ、供給ダクト６８を介して導入連結口３８と連結されている。また吸込連結口５２は、冷熱チャンバー１２の排出連結口４２と対向する位置に設けられ、吸込ダクト７０を介して排出連結口４２と連結されている。
【００３６】
恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８には、送風ファン５６、加熱器５８（加熱手段）、冷却器６０（冷却手段）、および加湿器６２（加湿手段）を備えた温湿空調システム５４が設けられている。送風ファン５６は、供給連結口５０の近傍に配置され、恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８から、供給連結口５０、供給ダクト６８、導入連結口３８、冷熱チャンバー１２の試験空間２２、排出連結口４２、吸込ダクト７０、吸込連結口５２を経由して恒温恒湿チャンバー４６に戻る一連の循環流路で空気を循環させることができる。したがって供給ダクト６８は、恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８で温度及び湿度が調整された空気を冷熱チャンバー１２の試験空間２２に供給するための往き流路になる。また吸込ダクト７０は、冷熱チャンバー１２の試験空間２２の空気を恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８に吸込むための戻り流路になる。
【００３７】
温湿空調システム５４の加熱器５８および冷却器６０は、送風ファン５６の上流側に配置されており、恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気を所定の温度に加熱・冷却することができる。また加湿器６２は、貯水槽６６と、貯水槽６６に貯留された水を加熱する電熱ヒータ６４とを備えており、電熱ヒータ６４の加熱によって貯水槽６６の水を蒸発させて、恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気を加湿することができる。
【００３８】
したがって温湿空調システム５４は、加熱器５８、冷却器６０、および加湿器６２によって所定の温度および湿度に調整された恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気を、送風ファン５６によって冷熱チャンバー１２の試験空間２２に送り込み、試験空間２２を所定の温度および湿度に調整することができる。
【００３９】
図２に示すように、本実施形態の環境試験装置１０は、試料Ｓに接続される複数の測定回路７８と、オペレータが各種設定を入力するための入力部８４と、各種情報を表示する表示部８６と、入力部８４から入力された各種設定に関する情報や試料Ｓの電気的特性の測定結果等が一時的に記憶される記憶部８８と、環境試験装置１０の各部の動作を司る環境制御部７２（制御部）と、試料Ｓの電気的特性を測定する電気特性測定装置９０と、を備えている。
【００４０】
本実施形態の測定回路７８は、試料Ｓに対して所定レベルの電流を供給するための一対の電流端子と、試料Ｓの電圧を測定するための一対の電圧端子とを備えており、後述の電気特性測定装置９０に接続されて四端子法により試料Ｓの接続部の抵抗値を測定するための回路である。
【００４１】
入力部８４は、オペレータによって試験に関する各種設定が入力される部分である。入力部８４を介して入力可能な設定は、恒温恒湿試験における温湿度条件、冷熱衝撃試験における温度条件、試験サイクル数、試料Ｓに関する情報（組成、種類、名称、サイズ等）、試料Ｓの品質の良否を判断するための判定基準などである。また入力部８４の構成には特に限定があるわけではなく、キー入力装置、タッチパネル入力装置、およびパソコン等の外部機器を接続するためのインターフェースなど任意の構成を採用することができる。
【００４２】
表示部８６は、環境制御部７２の指示に応じて各種情報を表示することができる。例えば環境試験前には、オペレータへの入力の指示や、オペレータが入力部８４で入力した設定内容を表示させることができる。また試験中は、試験モード、試験空間２２の環境、実施している環境試験の試験サイクル数、測定された試料Ｓの電気特性等を表示させることができる。
【００４３】
環境制御部７２は、試験開始からの経過時間を計測可能なタイマー機能と、試験のサイクル数を計測可能なカウント機能とを備えている。
【００４４】
電気特性測定装置９０は、試験空間２２の測定回路７８と接続されるスキャナ９４と、スキャナ９４から試料Ｓの電気的特性に関する信号の入力を受けて試料Ｓの抵抗値を測定する抵抗計９６と、電気特性測定装置９０の各部の動作を司る測定制御部９２とを備えている。
【００４５】
スキャナ９４は、抵抗計９６と測定回路７８との間に接続され、複数の測定回路７８の中から抵抗計９６に接続する測定回路７８を選択することができる。即ち、各試料Ｓの電気的特性に関する信号がスキャナ９４に入力されると、スキャナ９４は、入力された複数の入力信号の中から一つの信号を選択して抵抗計９６に出力することができる。
【００４６】
抵抗計９６は、測定回路７８の電流端子に接続される定電流源と、測定回路の電圧端子に接続される電圧計とを備えている。抵抗計９６は、定電流源から供給される電流によって生じた電圧を電圧計で測定し、定電流源から供給される電流値および電圧計で測定された電圧値に基づいて抵抗値を算出する。
【００４７】
測定制御部９２は、環境制御部７２に電気的に接続されており、電気特性測定装置９０が測定した試料Ｓの電気的特性に関する情報を環境制御部７２に送信することができる。また測定制御部９２は、環境制御部７２からの各種情報を受信し、これらの情報に基づいて電気特性測定装置９０の各部の動作を制御することができる。
【００４８】
本実施形態の環境試験装置が試験対象とする試料Ｓは、基板ｓ１に、抵抗やＩＣ、コンデンサ等の電子部品Ｐを実装したものであり、基板ｓ１と電子部品Ｐとが導電性接着剤によって接続されている。
【００４９】
基板ｓ１は、従来公知のものと同様にベークライトやエポキシ樹脂、セラミックスなどの電気を通さない非導電性材料からなる基材の表面に銅板や銅箔等のような導電性を有する導電部を設けた構成とされる。基板ｓ１の導電部を構成する銅板等は、必要に応じてエッチング処理で回路を形成したり、めっき処理を施したりした構成とされる。
【００５０】
電子部品Ｐは、半導体材料等の材料がパッケージングされたパッケージ部と、パッケージ部から外部に伸びるピンと、を有する。ピンは、基板ｓ１の導電部に導電性接着剤によって接続される。
【００５１】
基板ｓ１と電子部品Ｐとを接続する接続部を形成する導電性接着剤は、銀や銅をはじめとする金属微粒子や金属めっき微粒子等の導電性フィラーを、エポキシ樹脂等の接着性樹脂に混合し、均一分散させたものである。本実施形態では、エポキシ樹脂と銀フィラーとが混合された導電性接着剤が用いられている。
【００５２】
上記構成を備える環境試験装置１０は、試料Ｓの接続部に水分を吸着させる水分吸着工程と、冷熱衝撃工程とを交互に所定回数繰り返す環境試験を実行すると同時に、試料Ｓの電気的特性（本実施形態では抵抗値）を測定することができる。また環境試験装置１０は、試料Ｓの電気的特性の測定値に応じて試料Ｓが配置される試験空間２２の環境条件を変更させることも可能である。
【００５３】
以下では、環境試験装置１０における具体的な試験手順を、図３〜５を参照しながら説明する。図３は、環境試験装置１０における環境試験の手順を示すフローチャートであり、図４は、恒温恒湿試験の流れを示すフローチャートであり、図５は、冷熱衝撃試験の流れを示すフローチャートである。
【００５４】
環境試験を行う際、オペレータは、試験対象となる各試料Ｓを試験空間２２の所定の位置に配置して、各試料Ｓに測定回路７８を接続する。具体的には、試料Ｓの基板ｓ１に対して導電性接着剤により電子部品Ｐのピン等を接続して形成される接続部について接続不良の有無を確認する場合は、基板ｓ１側の銅電極等に電流端子と電圧端子とが一本ずつ接続される。また、残りの電流端子と電圧端子については、電子部品Ｐのピンや基板ｓ１に形成された銅電極等の導電性接着剤によって接続される被接続部分に接続される。
【００５５】
次にオペレータは、環境試験に関する情報を入力部８４から入力する。具体的に、環境試験に関する情報は、試料Ｓに関する情報（組成、種類、サイズ等）、試料Ｓの品質の良否を判断するための判定基準値、恒温恒湿試験に関する情報（設定温度、設定湿度、基準時間等）、冷熱衝撃試験に関する情報（低温側設定温度、高温側設定温度、温度変化率、冷熱サイクル動作の基準サイクル数等）、試験サイクル動作の基準サイクル数等である。入力部８４から入力された情報は、記憶部８８に一時的に格納される。
【００５６】
その後、入力部８４から試験開始の指示が入力されると、環境制御部７２から初期測定の指示が測定制御部９２に対して送信される。環境制御部７２から指示を受けた測定制御部９２は、電気特性測定装置９０を制御して、試験開始前の試料Ｓの電気的特性を測定する初期測定を行う。初期測定においては、環境試験装置１０が設置された環境条件における試料Ｓの抵抗値が測定される。測定された抵抗値に関する情報は、測定制御部９２から環境制御部７２に送信されて記憶部８８に記憶される。
【００５７】
初期測定後、環境制御部７２は、試験空間２２の雰囲気温度および雰囲気湿度を制御し、試験空間２２に収容された試料Ｓに対して負荷を与える環境試験を開始する。環境試験は、図３に示すフローチャートに従って行われる。
図３に示すように、ステップ１では、環境制御部７２の試験サイクルカウンターが初期化される。試験サイクルカウンターは、環境制御部７２が備えるカウンターの一つであり、恒温恒湿試験の後に冷熱衝撃試験を実行する一連の試験サイクル動作をカウントすることができる。試験サイクルカウンターが初期化されると、試験サイクルカウンターのカウント数Ｎが０になり、制御フローがステップ２に移行される。
ステップ２では、環境制御部７２の試験サイクルカウンターに１カウントが加えられ、制御フローはステップ３に移行する。
ステップ３では、後述する恒温恒湿試験が実行される。恒温恒湿試験の終了後、制御フローはステップ４に移行する。
ステップ４では、後述する冷熱衝撃試験が実行される。所定の冷熱サイクル数の冷熱衝撃試験の終了後、制御フローはステップ５に移行する。
ステップ５では、試験サイクルカウンターのカウント数Ｎが所定の基準サイクル数に達するか否かが判断される。試験サイクルカウンターのカウント数Ｎが所定の基準サイクル数に達すると、環境試験は終了する。また試験サイクルカウンターのカウント数Ｎが所定の基準サイクル数に達しない場合には、制御フローはステップ２に戻され、環境試験が続行される。
【００５８】
次に図３のステップ３の恒温恒湿試験について説明する。図３のステップ３において恒温恒湿試験が開始されると、制御フローは図４のステップ１０１に移行する。
ステップ１０１では、環境制御部７２が備えるタイマー機能により、恒温恒湿試験の経過時間Ｔの計測が開始され、制御フローがステップ１０２に移行される。
【００５９】
ステップ１０２では、試験空間２２の加熱および加湿が開始される。本実施形態の環境試験装置１０では、試験空間２２の加熱が先に行われ、試験空間２２が所定の設定温度（本実施形態では８５℃）に達した後に、試験空間２２の加湿が開始される。
【００６０】
図６に示すように環境制御部７２は、試験空間２２の導入連結口３８および排出連結口４２に取り付けられたダンパ４０，４４を開状態にし、恒温恒湿チャンバー４６の温湿空調システム５４の加熱器５８と送風ファン５６とを駆動させる。加熱器５８により恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気が加熱され、加熱された空気は、送風ファン５６によって供給ダクト６８から試験空間２２に送り込まれる。恒温恒湿チャンバー４６から供給された空気に押され、試験空間２２の空気の一部は、吸込ダクト７０から恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８に送り込まれ、加熱器５８によって加熱される。これらの動作が繰り返され、試験空間２２は所定の設定温度（本実施形態では８５℃）にまで昇温される。
【００６１】
試験空間２２が所定の設定温度に達すると、環境制御部７２は、温湿空調システム５４の加湿器６２の電熱ヒータ６４への通電を開始する。加湿器６２によって恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気が加湿され、加湿された空気が送風ファン５６によって試験空間２２に送り込まれる。これにより試験空間２２は、所定の設定湿度（本実施形態では８５％）にまで加湿される。
【００６２】
なお図６に示すように環境制御部７２は、試験空間２２の加熱および加湿を開始するのと同時に、冷熱空調システム３０の送風ファン３２を駆動させることができる。冷熱空調システム３０の送風ファン３２が駆動されることにより、試験空間２２の空気が攪拌混合され、試験空間２２の温度および湿度を均一化させることができる。また送風ファン３２を駆動させることにより加熱された高温の空気を加熱冷却空間２８に導入することができるため、冷熱空調システム３０の冷却器３６の除霜を行うことができる。
【００６３】
ステップ１０３では、試験空間２２の雰囲気温度および雰囲気湿度が、所定の設定温度および設定湿度に維持されるように、加熱器５８および加湿器６２を環境制御部７２によって制御する。試験空間２２の雰囲気温度は、設定温度に対して上下２℃以下の変動幅で制御されることが望ましく、試験空間２２の雰囲気湿度は、設定湿度に対して上下５％以下の変動幅で制御されることが望ましい。その後、制御フローはステップ１０４に移行される。
【００６４】
ステップ１０４では、経過時間Ｔが所定の基準時間に達するか否かが判断される。基準時間は、導電性接着剤の接着性樹脂が水分を十分に吸着するのに要する時間であり、実験等に基づいて任意に決定することができる。経過時間Ｔが所定の基準時間に達すると、制御フローはステップ１０５に移行する。また経過時間Ｔが所定の基準時間に達していない場合には、制御フローはステップ１０３に戻される。
【００６５】
ステップ１０５では、試験空間２２の除湿および冷却が開始される。本実施形態の環境試験装置１０では、試験空間２２の除湿が先に行われ、除湿の後に試験空間２２の冷却が開始される。
試験空間２２の除湿において、環境制御部７２は、加湿器６２の電熱ヒータ６４への通電を停止させると同時に、温湿空調システム５４の冷却器６０を駆動させる。これにより試験空間２２と恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８との間を循環する空気は、冷却器６０を通過する際に空気中の水蒸気が冷却器６０の表面で凝結されるため、湿度が低下する。なお試験空間２２の除湿段階で、加熱器５８による加熱は継続されている。そのため冷却器６０で除湿のために冷却された空気は、加熱器５８によって加熱された後に試験空間２２に戻される。このとき、貯水槽６６の温水が自然気化するのを防止するため、貯水槽６６の温水を排水してもよい。また貯水槽６６の温水が自然気化するのを防止するために、貯水槽６６の水を冷却する冷却手段を別途設けてもよい。
【００６６】
試験空間２２の湿度が所定の設定湿度（本実施形態では５０％）にまで低下すると、環境制御部７２は、加熱器５８による加熱を停止して、試験空間２２の冷却を開始する。そして試験空間２２が所定の温度（本実施形態では２５℃）にまで低下すると、環境制御部７２は、温湿空調システム５４の送風ファン５６および冷却器６０を停止させ、試験空間２２の導入連結口３８および排出連結口４２に取り付けられたダンパ４０，４４を閉状態にする。その後、制御フローは、図３のステップ４に移行する。
【００６７】
図３のステップ４では、試料Ｓに対して温度変化による負荷を与える冷熱衝撃試験が行われる。図３のステップ４において冷熱衝撃試験が開始されると、制御フローは、図５のステップ２０１に移行する。
【００６８】
ステップ２０１では、環境制御部７２の冷熱カウンターが初期化される。冷熱カウンターは、環境制御部７２が備えるカウンターの一つであり、試験空間２２を所定の雰囲気温度（本実施形態では−４０℃）にした後に、他の雰囲気温度（本実施形態では１２５℃）にする一連の冷熱サイクル動作をカウントすることができる。冷熱カウンターが初期化されると、冷熱カウンターのカウント数ｎが０になり、制御フローがステップ２０２に移行される。
ステップ２０２では、環境制御部７２の冷熱カウンターに１カウントが加えられ、制御フローはステップ２０３に移行する。
【００６９】
ステップ２０３では、試験空間２２の雰囲気温度を所定の低温側設定温度（本実施形態では−４０℃）まで下降させて、試料Ｓを低温の雰囲気温度にさらす低温さらしが実行される。低温さらしにおいて、環境制御部７２は、冷熱空調システム３０の冷却器３６を駆動させる。なお冷熱空調システム３０の送風ファン３２は、恒温恒湿試験から引き続き駆動されている。そのため試験空間２２の空気は、送風ファン３２の駆動によって試験空間２２と加熱冷却空間２８との間を循環し、加熱冷却空間２８の冷却器３６によって冷却される。その結果、試験空間２２の温度が下降する。試験空間２２の雰囲気温度は、迅速に低温側設定温度に下降されることが望ましく、本実施形態の環境試験装置１０は、試験空間２２の雰囲気温度を、冷却開始から１５分以内に低温側設定温度にまで下降させることができる。試験空間２２の雰囲気温度が低温側設定温度に達すると、制御フローはステップ２０４に移行する。
【００７０】
ステップ２０４では、試験空間２２の雰囲気温度を所定の高温側設定温度（本実施形態では１２５℃）まで上昇させて、試料Ｓを高温の雰囲気温度にさらす高温さらしが実行される。高温さらしにおいて、環境制御部７２は、冷熱空調システム３０の冷却器３６を停止させ、加熱器３４を駆動させる。送風ファン３２は、低温さらしから引き続き駆動されている。そのため試験空間２２の空気は、送風ファン３２の駆動によって試験空間２２と加熱冷却空間２８との間を循環し、加熱冷却空間２８の加熱器３４によって加熱される。その結果、試験空間２２の雰囲気温度が上昇する。試験空間２２の雰囲気温度は、迅速に高温側設定温度まで上昇させることが望ましく、本実施形態の環境試験装置１０は、試験空間２２の雰囲気温度を、加熱開始から１５分以内に高温側設定温度にまで上昇させる。試験空間２２の雰囲気温度が高温側設定温度に達すると、制御フローはステップ２０５に移行する。
【００７１】
ステップ２０５では、冷熱カウンターのカウント数ｎが所定の基準サイクル数に達するか否かが判断される。冷熱カウンターのカウント数ｎが所定の基準サイクル数に達すると、冷熱衝撃試験が終了され、制御フローは、図３のステップ５に移行する。また冷熱カウンターのカウント数ｎが所定の基準サイクル数に達しない場合には、制御フローはステップ２０２に戻され、冷熱衝撃試験が続行される。
【００７２】
次に環境試験装置１０の特徴について説明する。
試料Ｓの接続部を形成する導電性接着剤の接着性樹脂は、分子間に微小な空間を有しており、空気中の水分がこの空間に吸着されることが知られている。図７に示すように本実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験において、試料Ｓが収容される試験空間２２を高温かつ高湿な環境に調整することにより、試料Ｓの接続部を形成する導電性接着剤の接着性樹脂に空気中の水分が吸着されるのを促進する（水分吸着工程）。導電性接着剤に吸着された水分は、導電性接着剤に含まれる導電性フィラーや実装した電子部品等の電極表面の酸化（腐食）を促進する。
【００７３】
また図７に示すように本実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験の後に実施される冷熱衝撃試験において、試料Ｓに対して低温さらしと高温さらしとを交互に繰り返すことにより、恒温恒湿試験で導電性接着剤に吸着された水分を相変化させることができる（冷熱衝撃工程）。そのため本実施形態の環境試験装置１０は、電子部品等が実際に使用される環境で生じ得る劣化を、試料Ｓの接続部に対して生じさせることができる。具体的には、導電性接着剤に吸着された水分が、低温さらしにおける氷結または高温さらしにおける気化により体積を膨張させ、接続部にストレスを与える。また低温と高温を繰り返す冷熱サイクルを原因とする金属フィラーや接着性樹脂の膨張収縮や熱疲労により、金属フィラー同士の結合の劣化が促進される。
【００７４】
また本実施形態の環境試験装置１０は、冷熱衝撃試験により接着性樹脂に吸着された水分の一部又は全部が接着性樹脂の外部に放出された後であっても、再び恒温恒湿試験を行い、導電性接着剤に水分を吸着させ、その後、再び冷熱衝撃試験を行い、試料Ｓの接続部に負荷を与える続けることができる。このように本実施形態の環境試験装置１０は、試料Ｓの接続部に対して常に実際の環境で生じる負荷を与え続けることができ、短期間のうちに試料Ｓの接続部を劣化させることができる。また本実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験と冷熱衝撃試験とを交互に実施する一連の試験サイクル動作が所定回数実施されるため、試料Ｓが故障したサイクル数や時間等を比較することによって試料Ｓの品質を容易に判断することができる。
【００７５】
本実施形態の環境試験装置１０は、環境試験中の試料Ｓの接続部の抵抗値を、電気特性測定装置９０によって所定の時間毎に測定することができる。電気特性測定装置９０によって測定された時間毎の抵抗値は、測定制御部９２から環境制御部７２に送信されて記憶部８８に記憶される。
また環境試験装置１０の環境制御部７２は、環境試験中に測定された抵抗値と、初期測定において測定された抵抗値とを比較することで、試料Ｓの故障の兆候を早い段階で検出することができる。環境制御部７２は、電気特性測定装置９０が測定する抵抗値が、初期測定の抵抗値と比較して所定範囲を上回る上昇を示すことを条件として、試料Ｓに故障の兆候があると判断する。
【００７６】
環境制御部７２は、環境試験中に試料Ｓの故障の兆候を検出すると、その検出結果に基づいて環境試験装置１０を制御することができる。例えば、環境試験中に故障の兆候が検出されると、実行中の環境試験を自動的に停止させる制御が可能である。この場合、環境試験は、試験空間２２を除湿した後に停止させることが望ましい。また環境試験中に故障の兆候が検出されると、恒温恒湿試験の設定温度（本実施形態では８５℃）、恒温恒湿試験の設定湿度（本実施形態では８５％）、又は冷熱衝撃試験の高温側と低温側の設定温度差（本実施形態では１７５℃）の少なくともいずれか一つを試験条件が緩和される方向に引き下げて、環境試験を継続する制御も可能である。
【００７７】
本実施形態の環境試験装置１０は、電気特性測定装置９０によって試料Ｓの故障の兆候が検出されると、環境制御部７２が恒温恒湿試験の設定温度又は設定湿度を引き下げ（本実施形態では８５℃以下、８５％以下）、冷熱衝撃試験の高温側と低温側の設定温度差を１７５℃以下に引き下げる。本実施形態では、冷熱衝撃試験の高温側の設定温度を下げ、低温側の設定温度を上げることにより設定温度差を引き下げたが、高温側の設定温度又は低温側の設定温度のいずれか一方のみを変更させて設定温度差を引き下げてもよい。これにより導電性接着剤で形成された接続部の劣化の速度を遅らせることができる。そのため本実施形態の環境試験装置１０は、接続部の劣化を緩やかに進行させ、故障部位や故障のメカニズムを効率的に解析することが可能である。
【００７８】
本実施形態の環境試験装置１０は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える際に行う試験空間２２の除湿で温湿空調システム５４の冷却器６０を使用し、冷熱衝撃試験における試験空間２２の冷却で冷熱空調システム３０の冷却器３６を使用する。本実施形態の環境試験装置１０は、試験空間２２の除湿で冷熱空調システム３０の冷却器３６が使用されないため、冷熱空調システム３０の冷却器３６に霜が付着して冷却器３６の熱交換効率が低下するおそれがない。そのため冷熱空調システム３０の冷却器３６については、定期的な除霜が不要である。また温湿空調システム５４の冷却器６０については、試験空間３３の除湿に使用されるため霜が付着する可能性が高いが、本実施形態の環境試験装置１０は、冷熱衝撃試験が行われる間に、温湿空調システム５４の冷却器６０の除霜を行うことができるため、冷却器６０の除霜により試験が中断したり試験時間が長期化したりするおそれがない。
【００７９】
環境試験が終了すると、環境試験装置１０の試験空間２２から試料Ｓが取り出され、試験終了後から所定時間（本実施形態では４８時間）以内に試験後の試料Ｓの電気的特性を測定する最終測定が行われる。最終測定では、初期測定と同様に、環境試験装置１０が設置された環境条件における試料Ｓの抵抗値が測定される。
【００８０】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る環境試験装置１００ついて説明する。なお、本実施形態では、第一実施形態と同一部分については同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図８に示すように、環境試験装置１００は、第一実施形態の環境試験装置１０の恒温恒湿チャンバー４６を備えておらず、冷熱チャンバー１２のみを備えている。環境試験装置１００は、加熱冷却空間２８に配置される空調システム１０２の構成が第一実施形態の環境試験装置１０の冷熱空調システム３０の構成と相違している。
【００８１】
空調システム１０２は、送風ファン３２、加熱器３４、除湿冷却器１０４、冷熱冷却器１０６、及び加湿器１０８を備えている。送風ファン３２は、仕切板１６の排出口２０近傍に配置され、加熱冷却空間２８の空気を排出口２０から試験空間２２に送り込み、試験空間２２の空気を導入口１８から加熱冷却空間２８に導入する。即ち、試験空間２２と加熱冷却空間２８との間で空気を循環させることができる。そのため加熱冷却空間２８は、排出口２０側を下流とし導入口１８側を上流とする空気流路になる。
【００８２】
加熱器３４は、送風ファン３２の上流側に配置され、加熱冷却空間２８の空気を加熱する。除湿冷却器１０４は、加熱器３４の上流側に配置され、環境試験が恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換えられる際に試験空間２２を除湿するのに使用される。冷熱冷却器１０６は、加熱器３４の上流側に、除湿冷却器１０４と並んで配置されており、冷熱衝撃試験において加熱冷却空間２８の空気を冷却するのに使用される。
【００８３】
加熱冷却空間２８の除湿冷却器１０４及び冷熱冷却器１０６が配置される位置には、空気の流れ方向に沿って加熱冷却空間２８を除湿流路１１０と冷熱流路１１２とに分割する分割壁１１４が配置されている。除湿流路１１０には除湿冷却器１０４が配置され、冷熱流路１１２には冷熱冷却器１０６が配置される。分割壁１１４の上流側の端部および下流側の端部のそれぞれには上流ダンパ１１８および下流ダンパ１１６が取り付けられている。上流ダンパ１１８は、除湿流路１１０又は冷熱流路１１２のいずれかを上流側で塞ぐことができ、下流ダンパ１１６は、除湿流路１１０又は冷熱流路１１２のいずれかを下流側で塞ぐことができる。
【００８４】
加湿器１０８は、加熱冷却空間２８を構成する断熱壁を貫通する加湿配管１２０に接続されたボイラー式加湿器であり、水蒸気を加湿配管１２０から加熱冷却空間２８に送り込み、加熱冷却空間２８の空気を加湿することができる。
【００８５】
加熱冷却空間２８の除湿冷却器１０４の下方位置には、除湿冷却器１０４に付着した霜の除霜で生じた水を受けるための水受部１２２が設けられており、水受部１２２に落下した水は水受部１２２に接続された排水管１２４を通って外部に排出される。
【００８６】
環境試験装置１００において恒温恒湿試験を実行する場合、環境制御部７２は、上流ダンパ１１８及び下流ダンパ１１６を用いて冷熱流路１１２を閉状態にし、除湿流路１１０を開状態にする。そのため循環ファン３２の駆動により、導入口１８を通って試験空間２２から加熱冷却空間２８に導入された空気は、除湿流路１１０の除湿冷却器１０４、加熱器３４、及び送風ファン３２を経由して排出口２０から試験空間２２に戻される。恒温恒湿試験において環境制御部７２は、第一実施形態の環境試験装置１０と同様に、送風ファン３２、加熱器３４、および加湿器１０８を制御して、試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を所定の設定温度及び設定湿度に調整する。
【００８７】
恒温恒湿試験の開始後、所定の基準時間が経過すると、環境制御部７２は、除湿冷却器１０４を駆動させて試験空間２２の除湿を行う。この除湿により除湿冷却器１０４の表面には、空気中の水分が氷結し、霜が付着する可能性がある。
【００８８】
試験空間２２の除湿後、環境制御部７２は、上流ダンパ１１８及び下流ダンパ１１６を用いて除湿流路１１０を閉状態にし、冷熱流路１１２を開状態にして、冷熱衝撃試験を開始する。冷熱衝撃試験において環境制御部７２は、加熱器３４を駆動させて試験空間２２を高温にする高温さらし運転を行い、冷熱冷却器１０６を駆動させて試験空間２２を低温にする低温さらし運転を行う。本実施形態の環境試験装置１００では、冷熱冷却器１０６を試験空間２２の除湿に使用しないため、冷熱冷却器１０６の表面に霜が付着する可能性は低い。そのため本実施形態の環境試験装置１００は、冷熱冷却器１０６の熱交換効率を下げることなく、効率的に低温さらし運転を行うことができる。また高温さらし運転中に上流ダンパ１１８及び下流ダンパ１１６を少し開放させることにより、高温の空気を除湿流路１１０に流入させることができ、高温さらし運転中における除湿冷却器１０４の除霜が可能になる。
【００８９】
また本実施形態の環境試験装置１００は、冷熱衝撃試験を実施した後に再び行われる恒温恒湿試験において、試験空間２２の雰囲気温度を加熱器３４の加熱で昇温させると同時に、加熱器３４の加熱により除湿冷却器１０４に付着した霜を融かすことができる。そのため環境試験装置１００は、除湿冷却器１０４に霜が付着した場合であっても、特に除湿冷却器１０４の除霜を行う必要がなく、試験時間を長期化させるおそれがない。
なお本実施形態において、分割壁１１４には上流ダンパ１１８および下流ダンパ１１６の二つのダンパが取り付けられたが、ダンパが取り付けられるのは、上流側または下流側のいずれか一方だけでもよい。
【００９０】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態に係る環境試験装置２００ついて説明する。なお、本実施形態では、第一実施形態又は第二実施形態と同一部分については同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図９に示すように、環境試験装置２００は、除湿流路１１０の構成が第二実施形態の環境試験装置１００と相違する。環境試験装置２００においては、冷熱流路１１２が除湿流路１１０よりも試験槽側に配置されている。そして上流ダンパ１１８を、冷熱流路１１２側に回転させ水平状態にすると、冷熱流路１１２の上流側が閉じられる。また上流ダンパ１１８を除湿流路１１０側に回転させ鉛直状態にすると、除湿流路１１０の上流側が閉じられる。
【００９１】
環境試験装置２００の除湿流路１１０には、加湿器２０２が配置されている。加湿器２０２は、上面が開放された貯水槽２０４と、貯水槽２０４に貯留された水を加熱する電熱ヒータ２０６を備えており、電熱ヒータ２０６の加熱によって貯水槽２０４の水を蒸発させて、加熱冷却空間２８の空気を加湿することができる。加湿器２０２は、除湿冷却器１０４の直下に配置されている。そのため除湿冷却器１０４から取り除かれた霜は、加湿器２０２の貯水槽２０４に落下する。
【００９２】
上記構成を採用することにより、環境試験装置２００は、上流ダンパ１１８及び下流ダンパ１１６を切り換えることによって、空気流路１１０，１１２、冷却手段１０４，１０６、加湿器２０２の作用を同時に切り換えることが可能である。
【００９３】
第二実施形態の環境試験装置１００または第三実施形態の環境試験装置２００は、冷却手段として、除湿冷却器１０４および冷熱冷却器１０６が設けられ、除湿流路１１０に除湿冷却器１０４が配置され、冷熱流路１１２に冷熱冷却器１０６が配置される構成であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば図１０に示すように、環境試験装置２５０が、加熱手段として、恒温恒湿試験に用いられる第一加熱器２５２と、冷熱衝撃試験に用いられる第二加熱器２５４と、を備えており、第一加熱器２５２が除湿流路１１０に配置され、第二加熱器２５４が冷熱流路１１２に配置される構成であってもよい。このような構成を採用することにより、恒温恒湿試験又は冷熱衝撃試験のそれぞれに最適な容量の加熱器を選択することが可能になり、試験空間２２の雰囲気温度の制御性を向上させることができる。また環境試験装置２５０は、このような構成を採用することで、除湿冷却器１０４および冷熱冷却器１０６のそれぞれを独立して除霜することができる。
【００９４】
上記実施形態において、電気特性測定装置９０で測定される試料Ｓの電気特性は、接続部の抵抗値であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、インピーダンスや静電容量（キャパシタンス）、周波数特性等であってもよい。
【００９５】
上記実施形態では、エポキシ樹脂と銀フィラーとが混合された導電性接着剤を試料Ｓに用いたが、本発明はこのような構成に限られるわけではない。例えば、接着樹脂として、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、あるいはこれらの混合物等を採用することができる。また導電性フィラーとして、銀、金、銅、パラジウム、カーボン、ニッケル、銀−銅合金、銀メッキ銅粉、スズ合金あるいはこれらの混合物等を採用することができる。
【００９６】
上記実施形態の環境試験装置１０は、接続部又は配線部が導電性接着剤により形成された試料Ｓを試験対象としたが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、鉛はんだ等の金属系材料により接続部又は配線部が形成された試料についても試験対象とすることができる。
【００９７】
上記実施形態の試験サイクル動作では、図７に示すように恒温恒湿試験の後に冷熱衝撃試験が実行されたが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。図１１に示すように試験サイクル動作は、冷熱衝撃試験の後に恒温恒湿試験が実施される構成であってもよい。例えば、試料の接続部又は配線部が導電性接着剤で形成されている場合には、恒温恒湿試験を先行させて導電性接着剤の接着性樹脂に水分を吸着させた後に冷熱衝撃試験を行うことが望ましい。一方、試料の接続部又は配線部が鉛はんだ等の金属系材料で形成されている場合には、冷熱衝撃試験を先行させて接続部又は配線部に亀裂を生じさせた後に恒温恒湿試験を行うことが望ましい。
【００９８】
また上記実施形態の冷熱サイクル動作では、低温さらし運転の後に高温さらし運転を行ったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。冷熱サイクル動作は、高温さらし運転の後に低温さらし運転を行う構成であってもよい。高温さらし運転を先行させると、接続部又は配線部に対して、吸着した水分が蒸発気化して体積膨張することによる負荷を作用させることができる。一方、上記実施形態のように低温さらし運転を先行させると、吸着した水分が凝固して体積膨張することによる負荷と、低温さらし運転後の高温さらし運転によって水分が蒸発気化して体積膨張することによる負荷の両方を接続部又は配線部に対して作用させることができる。
【００９９】
上記実施形態の環境試験装置１０では、試料Ｓの故障の兆候が検出されると、環境制御部７２は、恒温恒湿試験の設定温度や設定湿度、冷熱衝撃試験の高温側と低温側の設定温度差を引き下げ、試料Ｓに作用する負荷を軽減させたが、本発明は、このような構成に限定されるわけではない。例えば環境制御部７２が、試料Ｓの故障の兆候があると判断することを条件として、環境試験を終了する構成であってもよい。これにより試料Ｓを故障に至る前の状態で保持することができ、試料Ｓが故障に至るまでのメカニズムを解析することができる。
【０１００】
上記実施形態の環境試験装置１０は、一連の試験サイクル動作が所定の基準サイクル数行われることを条件として、環境試験を終了させる構成であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、試料Ｓに故障の兆候が検出されること、又は、試料Ｓが故障することを条件として、環境試験を終了させる構成であってもよい。
【０１０１】
上記実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験において、環境制御部７２のタイマー機能による経過時間Ｔの計測開始後、試験空間２２の加熱及び加湿を開始する構成であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、環境制御部７２は、試験空間２２の雰囲気温度及び雰囲気湿度が所定の設定温度及び設定湿度に到達することを条件として、タイマー機能による経過時間Ｔの計測を開始する構成であってもよい。
【０１０２】
上記実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験において、冷熱空調システム３０の送風ファン３２を駆動させる構成であったが、本発明はこのような構成に限定されず、恒温恒湿試験においては、送風ファン３２を停止させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第一実施形態に係る環境試験装置の断面図である。
【図２】第一実施形態に係る環境試験装置の構成要素の電気的関係を示すブロック図である。
【図３】環境試験装置における環境試験の手順を示すフローチャートである。
【図４】環境試験を構成する恒温恒湿試験の手順を示すフローチャートである。
【図５】環境試験を構成する冷熱衝撃試験の手順を示すフローチャートである。
【図６】各試験における温湿空調システム、冷熱空調システム、及びダンパの状態を示すマトリクス図である。
【図７】環境試験装置の試験空間における温度変化を示すグラフである。
【図８】第二実施形態に係る環境試験装置の断面図である。
【図９】第三実施形態に係る環境試験装置の断面図である。
【図１０】第三実施形態に係る環境試験装置の変形例を示す断面図である。
【図１１】環境試験装置の試験空間における温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０４】
１０，１００，２００，２５０ 環境試験装置
７２ 環境制御部（制御部）
２２ 試験空間
２８ 加熱冷却空間
３４ 加熱器（加熱手段、第二加熱器）
３６ 冷却器（冷却手段、第二冷却器）
４８ 内部空間（恒温恒湿空間）
５８ 加熱器（加熱手段、第一加熱器）
６０ 冷却器（冷却手段、第一冷却器）
６２，１０８，２０２ 加湿器（加湿手段）
９０ 電気特性測定装置
１０４ 除湿冷却器（第一冷却器）
１０６ 冷熱冷却器（第二冷却器）
Ｓ 試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品等の接続部又は配線部の各種環境条件における信頼性を評価するための環境試験方法、及び、前記試験方法を実行可能な環境試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プリント配線基板などの電子部品の接合材料として、鉛を含有する鉛はんだが広く用いられている。そのため下記特許文献１に示すように、鉛はんだの各種環境条件における信頼性を評価するための試験方法が提供されている。また、環境保護の観点から鉛はんだの削減および代替化が求められており、導電性接着剤が鉛はんだの代替材料として期待されている。導電性接着剤は、エポキシ樹脂などの接着樹脂に、銀、銅などの金属微粒子や金属めっき微粒子などの導電性フィラーを均一分散させた有機・無機混合材料である。
【特許文献１】特開２００７−２７３８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のように、従来から鉛はんだの各種環境条件における信頼性を評価するための試験方法や試験装置は提供されていた。しかし、鉛はんだと材質が異なる導電性接着剤については、各種環境条件における信頼性を評価するための基準的な試験方法や試験装置が確立されていないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、接続部又は配線部の材質にかかわらず接続部又は配線部の信頼性を判定することが可能な環境試験方法、および、前記環境試験を実行可能な環境試験装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、接続部又は配線部を有する試料を、所定の温度及び湿度に調整された雰囲気に所定時間さらし、前記接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進する水分吸着工程と、前記試料を所定の雰囲気温度にさらした後、他の雰囲気温度にさらす一連の冷熱サイクル動作を所定回数繰り返す冷熱衝撃工程と、を含み、前記水分吸着工程と前記冷熱衝撃工程とが交互に実施される一連の試験サイクル動作が所定回数繰り返されることを特徴とする環境試験方法である。
【０００６】
請求項１の環境試験方法は、水分吸着工程において、接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進することができ、冷熱衝撃工程において、接続部又は配線部に吸着された水分を相変化させて接続部又は配線部に応力を与えることができる。そのため請求項１の環境試験方法は、一連の試験サイクル動作を繰り返すことにより、試料を短時間のうちに評価することができる。
【０００７】
また請求項１の環境試験方法は、冷熱衝撃工程において、接続部又は配線部に吸着された水分の一部又は全部が接続部又は配線部の外部に放出された後であっても、再び水分吸着工程が行われて、接続部又は配線部に再び水分を吸着させる。その後、再び冷熱衝撃工程が行われるため、試料の接続部又は配線部に対して負荷を与え続けることができる。このように請求項１の環境試験方法は、試料の接続部又は配線部に対して絶えず負荷を与え続けることができるため、短期間のうちに試料の接続部又は配線部の弱点部を劣化させることができる。また請求項１の環境試験方法は、水分吸着工程と冷熱衝撃試験とが交互に実施される一連の試験サイクル動作が所定回数繰り返されるため、試料が故障したサイクル数や時間を比較することにより、試料の品質を容易に判断することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記接続部又は配線部が、接着性樹脂に導電性フィラーを混合させた導電性接着剤で形成されたものであることを特徴とした。
【０００９】
導電性接着剤の接着性樹脂として用いられる高分子材料や高分子複合材料は、分子間に微小な空間を有しており、この空間に空気中の水分が吸着されることが知られている。接着樹脂に吸着された水分は、接着樹脂に混合された導電性フィラーや実装した電子部品の界面部が酸化（腐食）する原因になる。また導電性接着剤をプリント配線基板などの電子部品の接続に用いる場合、これらの電子部品は、自動車や家電製品などの多様な装置に使用され、昼夜の温度変化のみならず、装置のＯＮ／ＯＦＦに起因する温度変化にも晒されることになる。したがって電子部品等が実際に使用される環境では、接続部又は配線部に吸着された水分が、上記の温度変化によって相変化を起こし、体積を膨張収縮させて接続部又は配線部に対して応力を作用させている。
【００１０】
かかる知見に基づき提供される請求項２の環境試験方法は、水分吸着工程において、導電性接着剤の接着性樹脂が水分を吸着するのを促進することができ、冷熱衝撃工程において、接着性樹脂に吸着された水分を相変化させることができる。そのため請求項２の環境試験方法は、電子部品等が実際に使用される環境で生じ得る劣化を試料に対して生じさせることができる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記水分吸着工程または前記冷熱衝撃工程の少なくともいずれか一方において、前記接続部又は配線部の電気的特性を測定して、前記接続部又は配線部の接続品質を検査することを特徴とした。
【００１２】
これにより請求項３の環境試験方法は、環境試験中の試料の接続部又は配線部の電気的特性を測定し、接続部又は配線部の接続品質を検査することができる。そのため請求項２の環境試験方法は、環境試験が終了するのを待つことなく、効率的に接続部又は配線部の接続品質を検査することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、接続部又は配線部を有する試料を収容可能な試験空間と、前記試験空間を加熱可能な加熱手段と、前記試験空間を冷却可能な冷却手段と、前記試験空間を加湿可能な加湿手段と、前記試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を調整可能な制御部と、を備え、前記制御部は、前記加熱手段及び前記加湿手段によって前記試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を前記接続部又は配線部が水分を吸着し易い所定の設定温度及び設定湿度に制御する恒温恒湿試験と、前記加熱手段によって前記試験空間の雰囲気温度を所定の高温側設定温度にする高温さらし運転及び前記冷却手段によって前記試験空間の雰囲気温度を低温側設定温度にする低温さらし運転を交互に所定回数繰り返す冷熱衝撃試験と、を交互に所定回数繰り返す環境試験を実行可能であることを特徴とする環境試験装置である。
【００１４】
請求項４の環境試験装置は、恒温恒湿試験において、試料を所定の雰囲気温度及び雰囲気湿度に晒すことにより、接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進することができる。また請求項４の環境試験装置は、恒温恒湿試験で接続部又は配線部に吸着された水分を、冷熱衝撃試験により相変化させることができる。
【００１５】
また請求項４の環境試験装置は、冷熱衝撃試験により接続部又は配線部に吸着された水分の一部又は全部が接続部又は配線部の外部に放出された後であっても、再び恒温恒湿試験を行い、導電性接着剤に水分を吸着させ、その後、再び冷熱衝撃試験を行い、試料の接続部又は配線部に負荷を与える続けることができる。このように請求項４の環境試験装置は、試料の接続部又は配線部に対して常に負荷を与え続けることができる。そのため、短期間のうちに試料の接続部又は配線部を劣化させることができる。また請求項４の環境試験装置は、恒温恒湿試験と冷熱衝撃試験とを交互に実施する一連の試験サイクル動作が所定回数実施されるため、試料が故障したサイクル数や時間等を比較することによって試料の品質を容易に判断することができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記接続部又は配線部が、接着性樹脂に導電性フィラーを混合させた導電性接着剤で形成されたものであることを特徴とした。
【００１７】
請求項５の環境試験装置は、恒温恒湿試験において、試料を所定の雰囲気温度及び雰囲気湿度に晒すことにより、導電性接着剤の接着性樹脂が水分を吸着するのを促進することができる。また請求項５の環境試験装置は、恒温恒湿試験で導電性接着剤の接着性樹脂に吸着された水分を、冷熱衝撃試験により相変化させることができる。そのため請求項５の環境試験装置は、電子部品等が実際に使用される環境で生じ得る劣化を試料に対して生じさせることができる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項４又は５の発明において、前記接続部又は配線部の電気的特性を測定可能な電気特性測定装置を備え、前記制御部は、環境試験を実行するとともに、前記電気特性測定装置によって前記接続部又は配線部の電気的特性を測定し、前記接続部又は配線部の接続品質を検査することを特徴とした。
【００１９】
これにより請求項６の環境試験装置は、環境試験中の試料の接続部又は配線部の電気的特性を測定し、接続部又は配線部の接続品質を検査することができる。そのため請求項６の環境試験装置は、環境試験が終了するのを待つことなく、効率的に接続部又は配線部の接続品質を検査することができる。
【００２０】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記制御部は、前記接続部又は配線部の電気的特性の測定値に基づき前記接続部又は配線部に故障の兆候があると判断することを条件として、環境試験を終了することを特徴とした。
【００２１】
故障の兆候があるにもかかわらず環境試験を続行すると、試料が故障してしまい、故障に至るまでの状態を解析することができない。請求項７の環境試験装置は、試料の接続部又は配線部に故障の兆候があると、環境試験を終了し、試料が故障に至るまでの状態を保持することができる。これにより試料が故障に至るまでのメカニズムを解析することができる。また請求項７の環境試験装置は、故障の兆候が検出されると環境試験を終了させるので環境試験に要する時間を短縮することができる。これにより環境試験の効率が向上される。
なお電気特性測定装置が測定する電気的特性としては、抵抗値、インピーダンス、静電容量（キャパシタンス）、又は周波数特性等が想定される。
【００２２】
請求項８の発明は、請求項６の発明において、前記制御部は、前記接続部又は配線部の電気的特性の測定値に基づき前記接続部又は配線部に故障の兆候があると判断することを条件として、冷熱衝撃試験の温度幅、恒温恒湿試験の設定温度、又は恒温恒湿試験の設定湿度の少なくともいずれか一つを試験条件が緩和される方向に引き下げることを特徴とした。
【００２３】
これにより請求項８の環境試験装置は、環境試験によって接続部又は配線部に作用する負荷を軽減し、接続部又は配線部に生じる劣化の進行を遅延させることができる。これにより請求項８の環境試験装置は、接続部又配線部の故障部位や故障のメカニズムを効率的に解析することが可能になる。
【００２４】
請求項９の発明は、請求項４〜８のいずれかに記載の発明において、前記冷却手段は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に使用される第一冷却器と、冷熱衝撃試験において使用される第二冷却器と、を備えており、前記制御部は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に、前記試験空間を前記第一冷却器によって除湿することを特徴とした。
【００２５】
環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える際、試験空間を実際の使用環境に近づけるため、試験空間の除湿が行われる。試験空間の除湿と、冷熱衝撃試験における試験空間の冷却とが一つの冷却手段で行われると、試験空間の除湿で冷却手段に霜が付着するおそれがある。冷却手段に霜が付着すると、冷却手段における熱交換効率が低下するため、定期的な除霜動作が必要になる。しかし冷却手段の除霜動作は試験時間を長期化させるという問題があった。
【００２６】
これに対し請求項９の環境試験装置は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に行う試験空間の除湿で第一冷却器を使用し、冷熱衝撃試験における試験空間の冷却で第二冷却器を使用する。請求項９の環境試験装置は、試験空間の除湿で第二冷却器が使用されないため、第二冷却器に霜が付着する可能性が低い。そのため第二冷却器については、定期的な除霜が不要である。また第一冷却器については、試験空間の除湿に使用されるため霜が付着する可能性が高いが、請求項９の環境試験装置は、冷熱衝撃試験が行われる間に、第一冷却器の除霜を行うことができるため、第一冷却器の除霜により試験を中断したり、試験時間が長期化したりするおそれがない。
【００２７】
上記請求項９に記載の環境試験装置は、前記加熱手段が、恒温恒湿試験において使用される第一加熱器と、冷熱衝撃試験において使用される第二加熱器と、を備えており、前記第一加熱器、前記第一冷却器、及び加湿手段が配置され、前記試験空間との間で空気の循環が可能な恒温恒湿空間と、前記第二加熱器および前記第二冷却器が配置され、前記試験空間との間で空気の循環が可能な加熱冷却空間と、を備え、前記制御部は、恒温恒湿試験では恒温恒湿空間で温度及び湿度が調整された空気を前記試験空間との間で循環させ、冷熱衝撃試験では加熱冷却空間で温度が調整された空気を前記試験空間との間で循環させることを特徴としてもよい（請求項１０）。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の環境試験方法及び環境試験装置は、接続部又は配線部の材質にかかわらず試料を短期間のうちに劣化させ、接続部又は配線部の信頼性を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態である環境試験装置１０について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明を実施した第一実施形態に係る環境試験装置１０の断面図である。図２は、第一実施形態に係る環境試験装置１０の構成要素の電気的関係を示すブロック図である。
なお以下の説明では、前面扉（図示せず）が取り付けられた面を前面とし、上下左右の位置関係については、特に断りのない限り図１に示す姿勢を基準とする。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の環境試験装置１０は、冷熱チャンバー１２と、冷熱チャンバー１２の側方に配置される恒温恒湿チャンバー４６と、を備える。冷熱チャンバー１２および恒温恒湿チャンバー４６のそれぞれは、断熱性の高い断熱壁で囲まれた内部空間１４，４８を有する。
【００３１】
冷熱チャンバー１２の内部空間１４は、仕切板１６によって、試料Ｓが収容される試験空間２２と、空気の温度が調整される加熱冷却空間２８とに仕切られる。仕切板１６には、試験空間２２と加熱冷却空間２８とをつなぐ導入口１８および排出口２０が設けられている。
【００３２】
試験空間２２には、開閉可能な前面扉（図示せず）が取り付けられており、前面扉は冷熱チャンバー１２の前面に配置される。前面扉が開かれると、試験空間２２が外部に開放されて、試験空間２２への試料Ｓ等の出し入れが可能になる。また前面扉には、シール部材が取り付けられており、前面扉が閉じられると、前面扉と冷熱チャンバー１２とがシール部材によって密着し、冷熱チャンバーの内部空間をほぼ密閉状態にすることができる。また試験空間２２には、試験空間２２の温度を検知する温度センサ（図示せず）と、試験空間２２の湿度を検知する湿度センサ（図示せず）とが設けられている。
【００３３】
試験空間２２を構成する断熱壁のうち、恒温恒湿チャンバー４６側の断熱壁には、試験空間の内外を結ぶ開口である導入連結口３８および排出連結口４２が設けられている。導入連結口３８および排出連結口４２には、それぞれの開口を開閉可能なダンパ４０，４４が取り付けられている。
【００３４】
加熱冷却空間２８には、送風ファン３２、加熱器３４（加熱手段）、および冷却器３６（冷却手段）を備えた冷熱空調システム３０が設けられている。送風ファン３２は、仕切板１６の排出口２０近傍に配置され、加熱冷却空間２８から、排出口２０、試験空間２２、導入口１８を経由して加熱冷却空間２８に戻る一連の循環流路で空気を循環させることができる。加熱器３４および冷却器３６は、送風ファン３２の上流側に配置されており、加熱冷却空間２８の空気を所定の温度に加熱・冷却することができる。したがって冷熱空調システム３０は、加熱器３４および冷却器３６によって所定の温度に調整された加熱冷却空間２８の空気を、送風ファン３２によって試験空間２２に送り込み、試験空間２２を所定の温度に調整することができる。
【００３５】
恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８（恒温恒湿空間）を構成する断熱壁のうち、冷熱チャンバー１２側の断熱壁には、恒温恒湿チャンバー４６の内外を結ぶ開口である供給連結口５０および吸込連結口５２が設けられている。供給連結口５０は、冷熱チャンバー１２の導入連結口３８と対向する位置に設けられ、供給ダクト６８を介して導入連結口３８と連結されている。また吸込連結口５２は、冷熱チャンバー１２の排出連結口４２と対向する位置に設けられ、吸込ダクト７０を介して排出連結口４２と連結されている。
【００３６】
恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８には、送風ファン５６、加熱器５８（加熱手段）、冷却器６０（冷却手段）、および加湿器６２（加湿手段）を備えた温湿空調システム５４が設けられている。送風ファン５６は、供給連結口５０の近傍に配置され、恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８から、供給連結口５０、供給ダクト６８、導入連結口３８、冷熱チャンバー１２の試験空間２２、排出連結口４２、吸込ダクト７０、吸込連結口５２を経由して恒温恒湿チャンバー４６に戻る一連の循環流路で空気を循環させることができる。したがって供給ダクト６８は、恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８で温度及び湿度が調整された空気を冷熱チャンバー１２の試験空間２２に供給するための往き流路になる。また吸込ダクト７０は、冷熱チャンバー１２の試験空間２２の空気を恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８に吸込むための戻り流路になる。
【００３７】
温湿空調システム５４の加熱器５８および冷却器６０は、送風ファン５６の上流側に配置されており、恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気を所定の温度に加熱・冷却することができる。また加湿器６２は、貯水槽６６と、貯水槽６６に貯留された水を加熱する電熱ヒータ６４とを備えており、電熱ヒータ６４の加熱によって貯水槽６６の水を蒸発させて、恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気を加湿することができる。
【００３８】
したがって温湿空調システム５４は、加熱器５８、冷却器６０、および加湿器６２によって所定の温度および湿度に調整された恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気を、送風ファン５６によって冷熱チャンバー１２の試験空間２２に送り込み、試験空間２２を所定の温度および湿度に調整することができる。
【００３９】
図２に示すように、本実施形態の環境試験装置１０は、試料Ｓに接続される複数の測定回路７８と、オペレータが各種設定を入力するための入力部８４と、各種情報を表示する表示部８６と、入力部８４から入力された各種設定に関する情報や試料Ｓの電気的特性の測定結果等が一時的に記憶される記憶部８８と、環境試験装置１０の各部の動作を司る環境制御部７２（制御部）と、試料Ｓの電気的特性を測定する電気特性測定装置９０と、を備えている。
【００４０】
本実施形態の測定回路７８は、試料Ｓに対して所定レベルの電流を供給するための一対の電流端子と、試料Ｓの電圧を測定するための一対の電圧端子とを備えており、後述の電気特性測定装置９０に接続されて四端子法により試料Ｓの接続部の抵抗値を測定するための回路である。
【００４１】
入力部８４は、オペレータによって試験に関する各種設定が入力される部分である。入力部８４を介して入力可能な設定は、恒温恒湿試験における温湿度条件、冷熱衝撃試験における温度条件、試験サイクル数、試料Ｓに関する情報（組成、種類、名称、サイズ等）、試料Ｓの品質の良否を判断するための判定基準などである。また入力部８４の構成には特に限定があるわけではなく、キー入力装置、タッチパネル入力装置、およびパソコン等の外部機器を接続するためのインターフェースなど任意の構成を採用することができる。
【００４２】
表示部８６は、環境制御部７２の指示に応じて各種情報を表示することができる。例えば環境試験前には、オペレータへの入力の指示や、オペレータが入力部８４で入力した設定内容を表示させることができる。また試験中は、試験モード、試験空間２２の環境、実施している環境試験の試験サイクル数、測定された試料Ｓの電気特性等を表示させることができる。
【００４３】
環境制御部７２は、試験開始からの経過時間を計測可能なタイマー機能と、試験のサイクル数を計測可能なカウント機能とを備えている。
【００４４】
電気特性測定装置９０は、試験空間２２の測定回路７８と接続されるスキャナ９４と、スキャナ９４から試料Ｓの電気的特性に関する信号の入力を受けて試料Ｓの抵抗値を測定する抵抗計９６と、電気特性測定装置９０の各部の動作を司る測定制御部９２とを備えている。
【００４５】
スキャナ９４は、抵抗計９６と測定回路７８との間に接続され、複数の測定回路７８の中から抵抗計９６に接続する測定回路７８を選択することができる。即ち、各試料Ｓの電気的特性に関する信号がスキャナ９４に入力されると、スキャナ９４は、入力された複数の入力信号の中から一つの信号を選択して抵抗計９６に出力することができる。
【００４６】
抵抗計９６は、測定回路７８の電流端子に接続される定電流源と、測定回路の電圧端子に接続される電圧計とを備えている。抵抗計９６は、定電流源から供給される電流によって生じた電圧を電圧計で測定し、定電流源から供給される電流値および電圧計で測定された電圧値に基づいて抵抗値を算出する。
【００４７】
測定制御部９２は、環境制御部７２に電気的に接続されており、電気特性測定装置９０が測定した試料Ｓの電気的特性に関する情報を環境制御部７２に送信することができる。また測定制御部９２は、環境制御部７２からの各種情報を受信し、これらの情報に基づいて電気特性測定装置９０の各部の動作を制御することができる。
【００４８】
本実施形態の環境試験装置が試験対象とする試料Ｓは、基板ｓ１に、抵抗やＩＣ、コンデンサ等の電子部品Ｐを実装したものであり、基板ｓ１と電子部品Ｐとが導電性接着剤によって接続されている。
【００４９】
基板ｓ１は、従来公知のものと同様にベークライトやエポキシ樹脂、セラミックスなどの電気を通さない非導電性材料からなる基材の表面に銅板や銅箔等のような導電性を有する導電部を設けた構成とされる。基板ｓ１の導電部を構成する銅板等は、必要に応じてエッチング処理で回路を形成したり、めっき処理を施したりした構成とされる。
【００５０】
電子部品Ｐは、半導体材料等の材料がパッケージングされたパッケージ部と、パッケージ部から外部に伸びるピンと、を有する。ピンは、基板ｓ１の導電部に導電性接着剤によって接続される。
【００５１】
基板ｓ１と電子部品Ｐとを接続する接続部を形成する導電性接着剤は、銀や銅をはじめとする金属微粒子や金属めっき微粒子等の導電性フィラーを、エポキシ樹脂等の接着性樹脂に混合し、均一分散させたものである。本実施形態では、エポキシ樹脂と銀フィラーとが混合された導電性接着剤が用いられている。
【００５２】
上記構成を備える環境試験装置１０は、試料Ｓの接続部に水分を吸着させる水分吸着工程と、冷熱衝撃工程とを交互に所定回数繰り返す環境試験を実行すると同時に、試料Ｓの電気的特性（本実施形態では抵抗値）を測定することができる。また環境試験装置１０は、試料Ｓの電気的特性の測定値に応じて試料Ｓが配置される試験空間２２の環境条件を変更させることも可能である。
【００５３】
以下では、環境試験装置１０における具体的な試験手順を、図３〜５を参照しながら説明する。図３は、環境試験装置１０における環境試験の手順を示すフローチャートであり、図４は、恒温恒湿試験の流れを示すフローチャートであり、図５は、冷熱衝撃試験の流れを示すフローチャートである。
【００５４】
環境試験を行う際、オペレータは、試験対象となる各試料Ｓを試験空間２２の所定の位置に配置して、各試料Ｓに測定回路７８を接続する。具体的には、試料Ｓの基板ｓ１に対して導電性接着剤により電子部品Ｐのピン等を接続して形成される接続部について接続不良の有無を確認する場合は、基板ｓ１側の銅電極等に電流端子と電圧端子とが一本ずつ接続される。また、残りの電流端子と電圧端子については、電子部品Ｐのピンや基板ｓ１に形成された銅電極等の導電性接着剤によって接続される被接続部分に接続される。
【００５５】
次にオペレータは、環境試験に関する情報を入力部８４から入力する。具体的に、環境試験に関する情報は、試料Ｓに関する情報（組成、種類、サイズ等）、試料Ｓの品質の良否を判断するための判定基準値、恒温恒湿試験に関する情報（設定温度、設定湿度、基準時間等）、冷熱衝撃試験に関する情報（低温側設定温度、高温側設定温度、温度変化率、冷熱サイクル動作の基準サイクル数等）、試験サイクル動作の基準サイクル数等である。入力部８４から入力された情報は、記憶部８８に一時的に格納される。
【００５６】
その後、入力部８４から試験開始の指示が入力されると、環境制御部７２から初期測定の指示が測定制御部９２に対して送信される。環境制御部７２から指示を受けた測定制御部９２は、電気特性測定装置９０を制御して、試験開始前の試料Ｓの電気的特性を測定する初期測定を行う。初期測定においては、環境試験装置１０が設置された環境条件における試料Ｓの抵抗値が測定される。測定された抵抗値に関する情報は、測定制御部９２から環境制御部７２に送信されて記憶部８８に記憶される。
【００５７】
初期測定後、環境制御部７２は、試験空間２２の雰囲気温度および雰囲気湿度を制御し、試験空間２２に収容された試料Ｓに対して負荷を与える環境試験を開始する。環境試験は、図３に示すフローチャートに従って行われる。
図３に示すように、ステップ１では、環境制御部７２の試験サイクルカウンターが初期化される。試験サイクルカウンターは、環境制御部７２が備えるカウンターの一つであり、恒温恒湿試験の後に冷熱衝撃試験を実行する一連の試験サイクル動作をカウントすることができる。試験サイクルカウンターが初期化されると、試験サイクルカウンターのカウント数Ｎが０になり、制御フローがステップ２に移行される。
ステップ２では、環境制御部７２の試験サイクルカウンターに１カウントが加えられ、制御フローはステップ３に移行する。
ステップ３では、後述する恒温恒湿試験が実行される。恒温恒湿試験の終了後、制御フローはステップ４に移行する。
ステップ４では、後述する冷熱衝撃試験が実行される。所定の冷熱サイクル数の冷熱衝撃試験の終了後、制御フローはステップ５に移行する。
ステップ５では、試験サイクルカウンターのカウント数Ｎが所定の基準サイクル数に達するか否かが判断される。試験サイクルカウンターのカウント数Ｎが所定の基準サイクル数に達すると、環境試験は終了する。また試験サイクルカウンターのカウント数Ｎが所定の基準サイクル数に達しない場合には、制御フローはステップ２に戻され、環境試験が続行される。
【００５８】
次に図３のステップ３の恒温恒湿試験について説明する。図３のステップ３において恒温恒湿試験が開始されると、制御フローは図４のステップ１０１に移行する。
ステップ１０１では、環境制御部７２が備えるタイマー機能により、恒温恒湿試験の経過時間Ｔの計測が開始され、制御フローがステップ１０２に移行される。
【００５９】
ステップ１０２では、試験空間２２の加熱および加湿が開始される。本実施形態の環境試験装置１０では、試験空間２２の加熱が先に行われ、試験空間２２が所定の設定温度（本実施形態では８５℃）に達した後に、試験空間２２の加湿が開始される。
【００６０】
図６に示すように環境制御部７２は、試験空間２２の導入連結口３８および排出連結口４２に取り付けられたダンパ４０，４４を開状態にし、恒温恒湿チャンバー４６の温湿空調システム５４の加熱器５８と送風ファン５６とを駆動させる。加熱器５８により恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気が加熱され、加熱された空気は、送風ファン５６によって供給ダクト６８から試験空間２２に送り込まれる。恒温恒湿チャンバー４６から供給された空気に押され、試験空間２２の空気の一部は、吸込ダクト７０から恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８に送り込まれ、加熱器５８によって加熱される。これらの動作が繰り返され、試験空間２２は所定の設定温度（本実施形態では８５℃）にまで昇温される。
【００６１】
試験空間２２が所定の設定温度に達すると、環境制御部７２は、温湿空調システム５４の加湿器６２の電熱ヒータ６４への通電を開始する。加湿器６２によって恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８の空気が加湿され、加湿された空気が送風ファン５６によって試験空間２２に送り込まれる。これにより試験空間２２は、所定の設定湿度（本実施形態では８５％）にまで加湿される。
【００６２】
なお図６に示すように環境制御部７２は、試験空間２２の加熱および加湿を開始するのと同時に、冷熱空調システム３０の送風ファン３２を駆動させることができる。冷熱空調システム３０の送風ファン３２が駆動されることにより、試験空間２２の空気が攪拌混合され、試験空間２２の温度および湿度を均一化させることができる。また送風ファン３２を駆動させることにより加熱された高温の空気を加熱冷却空間２８に導入することができるため、冷熱空調システム３０の冷却器３６の除霜を行うことができる。
【００６３】
ステップ１０３では、試験空間２２の雰囲気温度および雰囲気湿度が、所定の設定温度および設定湿度に維持されるように、加熱器５８および加湿器６２を環境制御部７２によって制御する。試験空間２２の雰囲気温度は、設定温度に対して上下２℃以下の変動幅で制御されることが望ましく、試験空間２２の雰囲気湿度は、設定湿度に対して上下５％以下の変動幅で制御されることが望ましい。その後、制御フローはステップ１０４に移行される。
【００６４】
ステップ１０４では、経過時間Ｔが所定の基準時間に達するか否かが判断される。基準時間は、導電性接着剤の接着性樹脂が水分を十分に吸着するのに要する時間であり、実験等に基づいて任意に決定することができる。経過時間Ｔが所定の基準時間に達すると、制御フローはステップ１０５に移行する。また経過時間Ｔが所定の基準時間に達していない場合には、制御フローはステップ１０３に戻される。
【００６５】
ステップ１０５では、試験空間２２の除湿および冷却が開始される。本実施形態の環境試験装置１０では、試験空間２２の除湿が先に行われ、除湿の後に試験空間２２の冷却が開始される。
試験空間２２の除湿において、環境制御部７２は、加湿器６２の電熱ヒータ６４への通電を停止させると同時に、温湿空調システム５４の冷却器６０を駆動させる。これにより試験空間２２と恒温恒湿チャンバー４６の内部空間４８との間を循環する空気は、冷却器６０を通過する際に空気中の水蒸気が冷却器６０の表面で凝結されるため、湿度が低下する。なお試験空間２２の除湿段階で、加熱器５８による加熱は継続されている。そのため冷却器６０で除湿のために冷却された空気は、加熱器５８によって加熱された後に試験空間２２に戻される。このとき、貯水槽６６の温水が自然気化するのを防止するため、貯水槽６６の温水を排水してもよい。また貯水槽６６の温水が自然気化するのを防止するために、貯水槽６６の水を冷却する冷却手段を別途設けてもよい。
【００６６】
試験空間２２の湿度が所定の設定湿度（本実施形態では５０％）にまで低下すると、環境制御部７２は、加熱器５８による加熱を停止して、試験空間２２の冷却を開始する。そして試験空間２２が所定の温度（本実施形態では２５℃）にまで低下すると、環境制御部７２は、温湿空調システム５４の送風ファン５６および冷却器６０を停止させ、試験空間２２の導入連結口３８および排出連結口４２に取り付けられたダンパ４０，４４を閉状態にする。その後、制御フローは、図３のステップ４に移行する。
【００６７】
図３のステップ４では、試料Ｓに対して温度変化による負荷を与える冷熱衝撃試験が行われる。図３のステップ４において冷熱衝撃試験が開始されると、制御フローは、図５のステップ２０１に移行する。
【００６８】
ステップ２０１では、環境制御部７２の冷熱カウンターが初期化される。冷熱カウンターは、環境制御部７２が備えるカウンターの一つであり、試験空間２２を所定の雰囲気温度（本実施形態では−４０℃）にした後に、他の雰囲気温度（本実施形態では１２５℃）にする一連の冷熱サイクル動作をカウントすることができる。冷熱カウンターが初期化されると、冷熱カウンターのカウント数ｎが０になり、制御フローがステップ２０２に移行される。
ステップ２０２では、環境制御部７２の冷熱カウンターに１カウントが加えられ、制御フローはステップ２０３に移行する。
【００６９】
ステップ２０３では、試験空間２２の雰囲気温度を所定の低温側設定温度（本実施形態では−４０℃）まで下降させて、試料Ｓを低温の雰囲気温度にさらす低温さらしが実行される。低温さらしにおいて、環境制御部７２は、冷熱空調システム３０の冷却器３６を駆動させる。なお冷熱空調システム３０の送風ファン３２は、恒温恒湿試験から引き続き駆動されている。そのため試験空間２２の空気は、送風ファン３２の駆動によって試験空間２２と加熱冷却空間２８との間を循環し、加熱冷却空間２８の冷却器３６によって冷却される。その結果、試験空間２２の温度が下降する。試験空間２２の雰囲気温度は、迅速に低温側設定温度に下降されることが望ましく、本実施形態の環境試験装置１０は、試験空間２２の雰囲気温度を、冷却開始から１５分以内に低温側設定温度にまで下降させることができる。試験空間２２の雰囲気温度が低温側設定温度に達すると、制御フローはステップ２０４に移行する。
【００７０】
ステップ２０４では、試験空間２２の雰囲気温度を所定の高温側設定温度（本実施形態では１２５℃）まで上昇させて、試料Ｓを高温の雰囲気温度にさらす高温さらしが実行される。高温さらしにおいて、環境制御部７２は、冷熱空調システム３０の冷却器３６を停止させ、加熱器３４を駆動させる。送風ファン３２は、低温さらしから引き続き駆動されている。そのため試験空間２２の空気は、送風ファン３２の駆動によって試験空間２２と加熱冷却空間２８との間を循環し、加熱冷却空間２８の加熱器３４によって加熱される。その結果、試験空間２２の雰囲気温度が上昇する。試験空間２２の雰囲気温度は、迅速に高温側設定温度まで上昇させることが望ましく、本実施形態の環境試験装置１０は、試験空間２２の雰囲気温度を、加熱開始から１５分以内に高温側設定温度にまで上昇させる。試験空間２２の雰囲気温度が高温側設定温度に達すると、制御フローはステップ２０５に移行する。
【００７１】
ステップ２０５では、冷熱カウンターのカウント数ｎが所定の基準サイクル数に達するか否かが判断される。冷熱カウンターのカウント数ｎが所定の基準サイクル数に達すると、冷熱衝撃試験が終了され、制御フローは、図３のステップ５に移行する。また冷熱カウンターのカウント数ｎが所定の基準サイクル数に達しない場合には、制御フローはステップ２０２に戻され、冷熱衝撃試験が続行される。
【００７２】
次に環境試験装置１０の特徴について説明する。
試料Ｓの接続部を形成する導電性接着剤の接着性樹脂は、分子間に微小な空間を有しており、空気中の水分がこの空間に吸着されることが知られている。図７に示すように本実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験において、試料Ｓが収容される試験空間２２を高温かつ高湿な環境に調整することにより、試料Ｓの接続部を形成する導電性接着剤の接着性樹脂に空気中の水分が吸着されるのを促進する（水分吸着工程）。導電性接着剤に吸着された水分は、導電性接着剤に含まれる導電性フィラーや実装した電子部品等の電極表面の酸化（腐食）を促進する。
【００７３】
また図７に示すように本実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験の後に実施される冷熱衝撃試験において、試料Ｓに対して低温さらしと高温さらしとを交互に繰り返すことにより、恒温恒湿試験で導電性接着剤に吸着された水分を相変化させることができる（冷熱衝撃工程）。そのため本実施形態の環境試験装置１０は、電子部品等が実際に使用される環境で生じ得る劣化を、試料Ｓの接続部に対して生じさせることができる。具体的には、導電性接着剤に吸着された水分が、低温さらしにおける氷結または高温さらしにおける気化により体積を膨張させ、接続部にストレスを与える。また低温と高温を繰り返す冷熱サイクルを原因とする金属フィラーや接着性樹脂の膨張収縮や熱疲労により、金属フィラー同士の結合の劣化が促進される。
【００７４】
また本実施形態の環境試験装置１０は、冷熱衝撃試験により接着性樹脂に吸着された水分の一部又は全部が接着性樹脂の外部に放出された後であっても、再び恒温恒湿試験を行い、導電性接着剤に水分を吸着させ、その後、再び冷熱衝撃試験を行い、試料Ｓの接続部に負荷を与える続けることができる。このように本実施形態の環境試験装置１０は、試料Ｓの接続部に対して常に実際の環境で生じる負荷を与え続けることができ、短期間のうちに試料Ｓの接続部を劣化させることができる。また本実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験と冷熱衝撃試験とを交互に実施する一連の試験サイクル動作が所定回数実施されるため、試料Ｓが故障したサイクル数や時間等を比較することによって試料Ｓの品質を容易に判断することができる。
【００７５】
本実施形態の環境試験装置１０は、環境試験中の試料Ｓの接続部の抵抗値を、電気特性測定装置９０によって所定の時間毎に測定することができる。電気特性測定装置９０によって測定された時間毎の抵抗値は、測定制御部９２から環境制御部７２に送信されて記憶部８８に記憶される。
また環境試験装置１０の環境制御部７２は、環境試験中に測定された抵抗値と、初期測定において測定された抵抗値とを比較することで、試料Ｓの故障の兆候を早い段階で検出することができる。環境制御部７２は、電気特性測定装置９０が測定する抵抗値が、初期測定の抵抗値と比較して所定範囲を上回る上昇を示すことを条件として、試料Ｓに故障の兆候があると判断する。
【００７６】
環境制御部７２は、環境試験中に試料Ｓの故障の兆候を検出すると、その検出結果に基づいて環境試験装置１０を制御することができる。例えば、環境試験中に故障の兆候が検出されると、実行中の環境試験を自動的に停止させる制御が可能である。この場合、環境試験は、試験空間２２を除湿した後に停止させることが望ましい。また環境試験中に故障の兆候が検出されると、恒温恒湿試験の設定温度（本実施形態では８５℃）、恒温恒湿試験の設定湿度（本実施形態では８５％）、又は冷熱衝撃試験の高温側と低温側の設定温度差（本実施形態では１７５℃）の少なくともいずれか一つを試験条件が緩和される方向に引き下げて、環境試験を継続する制御も可能である。
【００７７】
本実施形態の環境試験装置１０は、電気特性測定装置９０によって試料Ｓの故障の兆候が検出されると、環境制御部７２が恒温恒湿試験の設定温度又は設定湿度を引き下げ（本実施形態では８５℃以下、８５％以下）、冷熱衝撃試験の高温側と低温側の設定温度差を１７５℃以下に引き下げる。本実施形態では、冷熱衝撃試験の高温側の設定温度を下げ、低温側の設定温度を上げることにより設定温度差を引き下げたが、高温側の設定温度又は低温側の設定温度のいずれか一方のみを変更させて設定温度差を引き下げてもよい。これにより導電性接着剤で形成された接続部の劣化の速度を遅らせることができる。そのため本実施形態の環境試験装置１０は、接続部の劣化を緩やかに進行させ、故障部位や故障のメカニズムを効率的に解析することが可能である。
【００７８】
本実施形態の環境試験装置１０は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える際に行う試験空間２２の除湿で温湿空調システム５４の冷却器６０を使用し、冷熱衝撃試験における試験空間２２の冷却で冷熱空調システム３０の冷却器３６を使用する。本実施形態の環境試験装置１０は、試験空間２２の除湿で冷熱空調システム３０の冷却器３６が使用されないため、冷熱空調システム３０の冷却器３６に霜が付着して冷却器３６の熱交換効率が低下するおそれがない。そのため冷熱空調システム３０の冷却器３６については、定期的な除霜が不要である。また温湿空調システム５４の冷却器６０については、試験空間３３の除湿に使用されるため霜が付着する可能性が高いが、本実施形態の環境試験装置１０は、冷熱衝撃試験が行われる間に、温湿空調システム５４の冷却器６０の除霜を行うことができるため、冷却器６０の除霜により試験が中断したり試験時間が長期化したりするおそれがない。
【００７９】
環境試験が終了すると、環境試験装置１０の試験空間２２から試料Ｓが取り出され、試験終了後から所定時間（本実施形態では４８時間）以内に試験後の試料Ｓの電気的特性を測定する最終測定が行われる。最終測定では、初期測定と同様に、環境試験装置１０が設置された環境条件における試料Ｓの抵抗値が測定される。
【００８０】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態に係る環境試験装置１００ついて説明する。なお、本実施形態では、第一実施形態と同一部分については同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図８に示すように、環境試験装置１００は、第一実施形態の環境試験装置１０の恒温恒湿チャンバー４６を備えておらず、冷熱チャンバー１２のみを備えている。環境試験装置１００は、加熱冷却空間２８に配置される空調システム１０２の構成が第一実施形態の環境試験装置１０の冷熱空調システム３０の構成と相違している。
【００８１】
空調システム１０２は、送風ファン３２、加熱器３４、除湿冷却器１０４、冷熱冷却器１０６、及び加湿器１０８を備えている。送風ファン３２は、仕切板１６の排出口２０近傍に配置され、加熱冷却空間２８の空気を排出口２０から試験空間２２に送り込み、試験空間２２の空気を導入口１８から加熱冷却空間２８に導入する。即ち、試験空間２２と加熱冷却空間２８との間で空気を循環させることができる。そのため加熱冷却空間２８は、排出口２０側を下流とし導入口１８側を上流とする空気流路になる。
【００８２】
加熱器３４は、送風ファン３２の上流側に配置され、加熱冷却空間２８の空気を加熱する。除湿冷却器１０４は、加熱器３４の上流側に配置され、環境試験が恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換えられる際に試験空間２２を除湿するのに使用される。冷熱冷却器１０６は、加熱器３４の上流側に、除湿冷却器１０４と並んで配置されており、冷熱衝撃試験において加熱冷却空間２８の空気を冷却するのに使用される。
【００８３】
加熱冷却空間２８の除湿冷却器１０４及び冷熱冷却器１０６が配置される位置には、空気の流れ方向に沿って加熱冷却空間２８を除湿流路１１０と冷熱流路１１２とに分割する分割壁１１４が配置されている。除湿流路１１０には除湿冷却器１０４が配置され、冷熱流路１１２には冷熱冷却器１０６が配置される。分割壁１１４の上流側の端部および下流側の端部のそれぞれには上流ダンパ１１８および下流ダンパ１１６が取り付けられている。上流ダンパ１１８は、除湿流路１１０又は冷熱流路１１２のいずれかを上流側で塞ぐことができ、下流ダンパ１１６は、除湿流路１１０又は冷熱流路１１２のいずれかを下流側で塞ぐことができる。
【００８４】
加湿器１０８は、加熱冷却空間２８を構成する断熱壁を貫通する加湿配管１２０に接続されたボイラー式加湿器であり、水蒸気を加湿配管１２０から加熱冷却空間２８に送り込み、加熱冷却空間２８の空気を加湿することができる。
【００８５】
加熱冷却空間２８の除湿冷却器１０４の下方位置には、除湿冷却器１０４に付着した霜の除霜で生じた水を受けるための水受部１２２が設けられており、水受部１２２に落下した水は水受部１２２に接続された排水管１２４を通って外部に排出される。
【００８６】
環境試験装置１００において恒温恒湿試験を実行する場合、環境制御部７２は、上流ダンパ１１８及び下流ダンパ１１６を用いて冷熱流路１１２を閉状態にし、除湿流路１１０を開状態にする。そのため循環ファン３２の駆動により、導入口１８を通って試験空間２２から加熱冷却空間２８に導入された空気は、除湿流路１１０の除湿冷却器１０４、加熱器３４、及び送風ファン３２を経由して排出口２０から試験空間２２に戻される。恒温恒湿試験において環境制御部７２は、第一実施形態の環境試験装置１０と同様に、送風ファン３２、加熱器３４、および加湿器１０８を制御して、試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を所定の設定温度及び設定湿度に調整する。
【００８７】
恒温恒湿試験の開始後、所定の基準時間が経過すると、環境制御部７２は、除湿冷却器１０４を駆動させて試験空間２２の除湿を行う。この除湿により除湿冷却器１０４の表面には、空気中の水分が氷結し、霜が付着する可能性がある。
【００８８】
試験空間２２の除湿後、環境制御部７２は、上流ダンパ１１８及び下流ダンパ１１６を用いて除湿流路１１０を閉状態にし、冷熱流路１１２を開状態にして、冷熱衝撃試験を開始する。冷熱衝撃試験において環境制御部７２は、加熱器３４を駆動させて試験空間２２を高温にする高温さらし運転を行い、冷熱冷却器１０６を駆動させて試験空間２２を低温にする低温さらし運転を行う。本実施形態の環境試験装置１００では、冷熱冷却器１０６を試験空間２２の除湿に使用しないため、冷熱冷却器１０６の表面に霜が付着する可能性は低い。そのため本実施形態の環境試験装置１００は、冷熱冷却器１０６の熱交換効率を下げることなく、効率的に低温さらし運転を行うことができる。また高温さらし運転中に上流ダンパ１１８及び下流ダンパ１１６を少し開放させることにより、高温の空気を除湿流路１１０に流入させることができ、高温さらし運転中における除湿冷却器１０４の除霜が可能になる。
【００８９】
また本実施形態の環境試験装置１００は、冷熱衝撃試験を実施した後に再び行われる恒温恒湿試験において、試験空間２２の雰囲気温度を加熱器３４の加熱で昇温させると同時に、加熱器３４の加熱により除湿冷却器１０４に付着した霜を融かすことができる。そのため環境試験装置１００は、除湿冷却器１０４に霜が付着した場合であっても、特に除湿冷却器１０４の除霜を行う必要がなく、試験時間を長期化させるおそれがない。
なお本実施形態において、分割壁１１４には上流ダンパ１１８および下流ダンパ１１６の二つのダンパが取り付けられたが、ダンパが取り付けられるのは、上流側または下流側のいずれか一方だけでもよい。
【００９０】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態に係る環境試験装置２００ついて説明する。なお、本実施形態では、第一実施形態又は第二実施形態と同一部分については同一符号を付して詳しい説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
図９に示すように、環境試験装置２００は、除湿流路１１０の構成が第二実施形態の環境試験装置１００と相違する。環境試験装置２００においては、冷熱流路１１２が除湿流路１１０よりも試験槽側に配置されている。そして上流ダンパ１１８を、冷熱流路１１２側に回転させ水平状態にすると、冷熱流路１１２の上流側が閉じられる。また上流ダンパ１１８を除湿流路１１０側に回転させ鉛直状態にすると、除湿流路１１０の上流側が閉じられる。
【００９１】
環境試験装置２００の除湿流路１１０には、加湿器２０２が配置されている。加湿器２０２は、上面が開放された貯水槽２０４と、貯水槽２０４に貯留された水を加熱する電熱ヒータ２０６を備えており、電熱ヒータ２０６の加熱によって貯水槽２０４の水を蒸発させて、加熱冷却空間２８の空気を加湿することができる。加湿器２０２は、除湿冷却器１０４の直下に配置されている。そのため除湿冷却器１０４から取り除かれた霜は、加湿器２０２の貯水槽２０４に落下する。
【００９２】
上記構成を採用することにより、環境試験装置２００は、上流ダンパ１１８及び下流ダンパ１１６を切り換えることによって、空気流路１１０，１１２、冷却手段１０４，１０６、加湿器２０２の作用を同時に切り換えることが可能である。
【００９３】
第二実施形態の環境試験装置１００または第三実施形態の環境試験装置２００は、冷却手段として、除湿冷却器１０４および冷熱冷却器１０６が設けられ、除湿流路１１０に除湿冷却器１０４が配置され、冷熱流路１１２に冷熱冷却器１０６が配置される構成であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば図１０に示すように、環境試験装置２５０が、加熱手段として、恒温恒湿試験に用いられる第一加熱器２５２と、冷熱衝撃試験に用いられる第二加熱器２５４と、を備えており、第一加熱器２５２が除湿流路１１０に配置され、第二加熱器２５４が冷熱流路１１２に配置される構成であってもよい。このような構成を採用することにより、恒温恒湿試験又は冷熱衝撃試験のそれぞれに最適な容量の加熱器を選択することが可能になり、試験空間２２の雰囲気温度の制御性を向上させることができる。また環境試験装置２５０は、このような構成を採用することで、除湿冷却器１０４および冷熱冷却器１０６のそれぞれを独立して除霜することができる。
【００９４】
上記実施形態において、電気特性測定装置９０で測定される試料Ｓの電気特性は、接続部の抵抗値であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、インピーダンスや静電容量（キャパシタンス）、周波数特性等であってもよい。
【００９５】
上記実施形態では、エポキシ樹脂と銀フィラーとが混合された導電性接着剤を試料Ｓに用いたが、本発明はこのような構成に限られるわけではない。例えば、接着樹脂として、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、あるいはこれらの混合物等を採用することができる。また導電性フィラーとして、銀、金、銅、パラジウム、カーボン、ニッケル、銀−銅合金、銀メッキ銅粉、スズ合金あるいはこれらの混合物等を採用することができる。
【００９６】
上記実施形態の環境試験装置１０は、接続部又は配線部が導電性接着剤により形成された試料Ｓを試験対象としたが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、鉛はんだ等の金属系材料により接続部又は配線部が形成された試料についても試験対象とすることができる。
【００９７】
上記実施形態の試験サイクル動作では、図７に示すように恒温恒湿試験の後に冷熱衝撃試験が実行されたが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。図１１に示すように試験サイクル動作は、冷熱衝撃試験の後に恒温恒湿試験が実施される構成であってもよい。例えば、試料の接続部又は配線部が導電性接着剤で形成されている場合には、恒温恒湿試験を先行させて導電性接着剤の接着性樹脂に水分を吸着させた後に冷熱衝撃試験を行うことが望ましい。一方、試料の接続部又は配線部が鉛はんだ等の金属系材料で形成されている場合には、冷熱衝撃試験を先行させて接続部又は配線部に亀裂を生じさせた後に恒温恒湿試験を行うことが望ましい。
【００９８】
また上記実施形態の冷熱サイクル動作では、低温さらし運転の後に高温さらし運転を行ったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。冷熱サイクル動作は、高温さらし運転の後に低温さらし運転を行う構成であってもよい。高温さらし運転を先行させると、接続部又は配線部に対して、吸着した水分が蒸発気化して体積膨張することによる負荷を作用させることができる。一方、上記実施形態のように低温さらし運転を先行させると、吸着した水分が凝固して体積膨張することによる負荷と、低温さらし運転後の高温さらし運転によって水分が蒸発気化して体積膨張することによる負荷の両方を接続部又は配線部に対して作用させることができる。
【００９９】
上記実施形態の環境試験装置１０では、試料Ｓの故障の兆候が検出されると、環境制御部７２は、恒温恒湿試験の設定温度や設定湿度、冷熱衝撃試験の高温側と低温側の設定温度差を引き下げ、試料Ｓに作用する負荷を軽減させたが、本発明は、このような構成に限定されるわけではない。例えば環境制御部７２が、試料Ｓの故障の兆候があると判断することを条件として、環境試験を終了する構成であってもよい。これにより試料Ｓを故障に至る前の状態で保持することができ、試料Ｓが故障に至るまでのメカニズムを解析することができる。
【０１００】
上記実施形態の環境試験装置１０は、一連の試験サイクル動作が所定の基準サイクル数行われることを条件として、環境試験を終了させる構成であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、試料Ｓに故障の兆候が検出されること、又は、試料Ｓが故障することを条件として、環境試験を終了させる構成であってもよい。
【０１０１】
上記実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験において、環境制御部７２のタイマー機能による経過時間Ｔの計測開始後、試験空間２２の加熱及び加湿を開始する構成であったが、本発明はこのような構成に限定されるわけではない。例えば、環境制御部７２は、試験空間２２の雰囲気温度及び雰囲気湿度が所定の設定温度及び設定湿度に到達することを条件として、タイマー機能による経過時間Ｔの計測を開始する構成であってもよい。
【０１０２】
上記実施形態の環境試験装置１０は、恒温恒湿試験において、冷熱空調システム３０の送風ファン３２を駆動させる構成であったが、本発明はこのような構成に限定されず、恒温恒湿試験においては、送風ファン３２を停止させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第一実施形態に係る環境試験装置の断面図である。
【図２】第一実施形態に係る環境試験装置の構成要素の電気的関係を示すブロック図である。
【図３】環境試験装置における環境試験の手順を示すフローチャートである。
【図４】環境試験を構成する恒温恒湿試験の手順を示すフローチャートである。
【図５】環境試験を構成する冷熱衝撃試験の手順を示すフローチャートである。
【図６】各試験における温湿空調システム、冷熱空調システム、及びダンパの状態を示すマトリクス図である。
【図７】環境試験装置の試験空間における温度変化を示すグラフである。
【図８】第二実施形態に係る環境試験装置の断面図である。
【図９】第三実施形態に係る環境試験装置の断面図である。
【図１０】第三実施形態に係る環境試験装置の変形例を示す断面図である。
【図１１】環境試験装置の試験空間における温度変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０４】
１０，１００，２００，２５０ 環境試験装置
７２ 環境制御部（制御部）
２２ 試験空間
２８ 加熱冷却空間
３４ 加熱器（加熱手段、第二加熱器）
３６ 冷却器（冷却手段、第二冷却器）
４８ 内部空間（恒温恒湿空間）
５８ 加熱器（加熱手段、第一加熱器）
６０ 冷却器（冷却手段、第一冷却器）
６２，１０８，２０２ 加湿器（加湿手段）
９０ 電気特性測定装置
１０４ 除湿冷却器（第一冷却器）
１０６ 冷熱冷却器（第二冷却器）
Ｓ 試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続部又は配線部を有する試料を、所定の温度及び湿度に調整された雰囲気に所定時間さらし、前記接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進する水分吸着工程と、
前記試料を所定の雰囲気温度にさらした後、他の雰囲気温度にさらす一連の冷熱サイクル動作を所定回数繰り返す冷熱衝撃工程と、を含み、
前記水分吸着工程と前記冷熱衝撃工程とが交互に実施される一連の試験サイクル動作が所定回数繰り返されることを特徴とする環境試験方法。
【請求項２】
前記接続部又は配線部が、接着性樹脂に導電性フィラーを混合させた導電性接着剤で形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の環境試験方法。
【請求項３】
前記水分吸着工程または前記冷熱衝撃工程の少なくともいずれか一方において、前記接続部又は配線部の電気的特性を測定して、前記接続部又は配線部の接続品質を検査することを特徴とする請求項１又は２に記載の環境試験方法。
【請求項４】
接続部又は配線部を有する試料を収容可能な試験空間と、
前記試験空間を加熱可能な加熱手段と、
前記試験空間を冷却可能な冷却手段と、
前記試験空間を加湿可能な加湿手段と、
前記試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を調整可能な制御部と、を備え、
前記制御部は、前記加熱手段及び前記加湿手段によって前記試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を前記接続部又は配線部が水分を吸着し易い所定の設定温度及び設定湿度に制御する恒温恒湿試験と、
前記加熱手段によって前記試験空間の雰囲気温度を所定の高温側設定温度にする高温さらし運転及び前記冷却手段によって前記試験空間の雰囲気温度を低温側設定温度にする低温さらし運転を交互に所定回数繰り返す冷熱衝撃試験と、を交互に所定回数繰り返す環境試験を実行可能であることを特徴とする環境試験装置。
【請求項５】
前記接続部又は配線部が、接着性樹脂に導電性フィラーを混合させた導電性接着剤で形成されたものであることを特徴とする請求項４に記載の環境試験装置。
【請求項６】
前記接続部又は配線部の電気的特性を測定可能な電気特性測定装置を備え、
前記制御部は、環境試験を実行するとともに、前記電気特性測定装置によって前記接続部又は配線部の電気的特性を測定し、前記接続部又は配線部の接続品質を検査することを特徴とする請求項４又は５に記載の環境試験装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記接続部又は配線部の電気的特性の測定値に基づき前記接続部又は配線部に故障の兆候があると判断することを条件として、環境試験を終了することを特徴とする請求項６に記載の環境試験装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記接続部又は配線部の電気的特性の測定値に基づき前記接続部又は配線部に故障の兆候があると判断することを条件として、冷熱衝撃試験の温度幅、恒温恒湿試験の設定温度、又は恒温恒湿試験の設定湿度の少なくともいずれか一つを試験条件が緩和される方向に引き下げることを特徴とする請求項６に記載の環境試験装置。
【請求項９】
前記冷却手段は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に使用される第一冷却器と、冷熱衝撃試験において使用される第二冷却器と、を備えており、
前記制御部は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に、前記試験空間を前記第一冷却器によって除湿することを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項１０】
前記加熱手段が、恒温恒湿試験において使用される第一加熱器と、冷熱衝撃試験において使用される第二加熱器と、を備えており、
前記第一加熱器、前記第一冷却器、及び加湿手段が配置され、前記試験空間との間で空気の循環が可能な恒温恒湿空間と、
前記第二加熱器および前記第二冷却器が配置され、前記試験空間との間で空気の循環が可能な加熱冷却空間と、を備え、
前記制御部は、恒温恒湿試験では恒温恒湿空間で温度及び湿度が調整された空気を前記試験空間との間で循環させ、冷熱衝撃試験では加熱冷却空間で温度が調整された空気を前記試験空間との間で循環させることを特徴とする請求項９に記載の環境試験装置。
【請求項１】
接続部又は配線部を有する試料を、所定の温度及び湿度に調整された雰囲気に所定時間さらし、前記接続部又は配線部が水分を吸着するのを促進する水分吸着工程と、
前記試料を所定の雰囲気温度にさらした後、他の雰囲気温度にさらす一連の冷熱サイクル動作を所定回数繰り返す冷熱衝撃工程と、を含み、
前記水分吸着工程と前記冷熱衝撃工程とが交互に実施される一連の試験サイクル動作が所定回数繰り返されることを特徴とする環境試験方法。
【請求項２】
前記接続部又は配線部が、接着性樹脂に導電性フィラーを混合させた導電性接着剤で形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の環境試験方法。
【請求項３】
前記水分吸着工程または前記冷熱衝撃工程の少なくともいずれか一方において、前記接続部又は配線部の電気的特性を測定して、前記接続部又は配線部の接続品質を検査することを特徴とする請求項１又は２に記載の環境試験方法。
【請求項４】
接続部又は配線部を有する試料を収容可能な試験空間と、
前記試験空間を加熱可能な加熱手段と、
前記試験空間を冷却可能な冷却手段と、
前記試験空間を加湿可能な加湿手段と、
前記試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を調整可能な制御部と、を備え、
前記制御部は、前記加熱手段及び前記加湿手段によって前記試験空間の雰囲気温度及び雰囲気湿度を前記接続部又は配線部が水分を吸着し易い所定の設定温度及び設定湿度に制御する恒温恒湿試験と、
前記加熱手段によって前記試験空間の雰囲気温度を所定の高温側設定温度にする高温さらし運転及び前記冷却手段によって前記試験空間の雰囲気温度を低温側設定温度にする低温さらし運転を交互に所定回数繰り返す冷熱衝撃試験と、を交互に所定回数繰り返す環境試験を実行可能であることを特徴とする環境試験装置。
【請求項５】
前記接続部又は配線部が、接着性樹脂に導電性フィラーを混合させた導電性接着剤で形成されたものであることを特徴とする請求項４に記載の環境試験装置。
【請求項６】
前記接続部又は配線部の電気的特性を測定可能な電気特性測定装置を備え、
前記制御部は、環境試験を実行するとともに、前記電気特性測定装置によって前記接続部又は配線部の電気的特性を測定し、前記接続部又は配線部の接続品質を検査することを特徴とする請求項４又は５に記載の環境試験装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記接続部又は配線部の電気的特性の測定値に基づき前記接続部又は配線部に故障の兆候があると判断することを条件として、環境試験を終了することを特徴とする請求項６に記載の環境試験装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記接続部又は配線部の電気的特性の測定値に基づき前記接続部又は配線部に故障の兆候があると判断することを条件として、冷熱衝撃試験の温度幅、恒温恒湿試験の設定温度、又は恒温恒湿試験の設定湿度の少なくともいずれか一つを試験条件が緩和される方向に引き下げることを特徴とする請求項６に記載の環境試験装置。
【請求項９】
前記冷却手段は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に使用される第一冷却器と、冷熱衝撃試験において使用される第二冷却器と、を備えており、
前記制御部は、環境試験を恒温恒湿試験から冷熱衝撃試験に切り換える前に、前記試験空間を前記第一冷却器によって除湿することを特徴とする請求項４〜８のいずれかに記載の環境試験装置。
【請求項１０】
前記加熱手段が、恒温恒湿試験において使用される第一加熱器と、冷熱衝撃試験において使用される第二加熱器と、を備えており、
前記第一加熱器、前記第一冷却器、及び加湿手段が配置され、前記試験空間との間で空気の循環が可能な恒温恒湿空間と、
前記第二加熱器および前記第二冷却器が配置され、前記試験空間との間で空気の循環が可能な加熱冷却空間と、を備え、
前記制御部は、恒温恒湿試験では恒温恒湿空間で温度及び湿度が調整された空気を前記試験空間との間で循環させ、冷熱衝撃試験では加熱冷却空間で温度が調整された空気を前記試験空間との間で循環させることを特徴とする請求項９に記載の環境試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２１６６６０（Ｐ２００９−２１６６６０Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６３０４０（Ｐ２００８−６３０４０）
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]