(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献1に記載されている遠赤外線加熱試験装置では、加熱処理対象物を急激には加熱することが難しく、加熱処理対象物に対して急激に加熱をして加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を高速に行うことができない。
【0006】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、加熱処理対象物に対して急激に加熱をして加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を高速に行うことができる高速加熱試験装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を達成するため、請求項1に記載の高速加熱試験装置は、加熱処理対象物に加熱を行うことで、前記加熱処理対象物の加熱試験を行う高速加熱試験装置であって、前記加熱処理対象物を収容する加熱処理空間を有する本体部と、前記本体部に取り付けられて、前記加熱処理空間を加熱する炉内加熱用ヒータと、前記本体部に取り付けられて、前記加熱処理空間を急激に加熱するカーボンヒータと、を備えることを特徴とする。
【0008】
請求項1に記載の高速加熱試験装置では、加熱処理空間を加熱する炉内加熱用ヒータに併せて、加熱処理空間を急激に加熱するカーボンヒータを備えているので、加熱処理対象物に対して急激に加熱をして加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を高速に行うことができる。
【0009】
請求項2に記載の高速加熱試験装置では、前記カーボンヒータが発生する熱を、前記加熱処理空間内の前記加熱処理対象物へ反射する反射部材を備えることを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載の高速加熱試験装置では、カーボンヒータが発生する熱は、反射部材を用いて加熱処理対象物へ付与できることから、カーボンヒータは加熱処理対象物を高速で加熱できる。
【0011】
請求項3に記載の高速加熱試験装置は、前記加熱処理空間内の空気を循環させるファンを備えることを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載の高速加熱試験装置では、ファンは、加熱処理空間内の空気を循環させることができるので、熱風循環炉である加熱処理空間内の温度変動が少なく、温度均一性を必要とする高速加熱ストレス処理や高速乾燥処理を、温度均一性を保ちながら行うことができる。
【0013】
請求項4に記載の高速加熱試験装置は、前記加熱処理空間内の温度を検知する第1温度センサと、前記加熱処理空間内における前記加熱処理対象物の近傍の温度を検知する第2温度センサと、を有することを特徴とする。
【0014】
請求項4に記載の高速加熱試験装置では、第1温度センサは加熱処理空間内の温度を検知することで、加熱処理空間内の温度の管理ができ、第2温度センサは加熱処理対象物の近傍の温度を検知することで、加熱処理対象を高速で加熱をする際の温度の管理ができる。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、加熱処理対象物に対して急激に加熱をして加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を高速に行うことができる高速加熱試験装置を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を用いて、本発明を実施するための形態(以下、実施形態と称する)を説明する。
【0018】
[第1実施形態]
図1は、本発明の高速加熱試験装置の好ましい第1実施形態を示す平面図である。
図2は、
図1に示す高速加熱試験装置を矢印M方向から見た断面を有する正面図であり、
図3は、
図1に示す高速加熱試験装置を矢印N方向から見た断面を有する右側面図である。
【0019】
図1から
図3に示す高速加熱試験装置1は、加熱処理対象物(加熱対象試料ともいう)を急激に加熱することにより、加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を、高速で行うことができる。この高速加熱試験装置1は、加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を行う際に、熱風循環炉である加熱処理空間SP内の温度変動が少なく、温度均一性を必要とする高速加熱ストレス処理や高速乾燥処理を、温度均一性を保ちながら行うことができる。
【0020】
高速加熱試験装置1は、例えば一方の空間と他方の空間を仕切る壁に配置されて、一方の空間から他方の空間へ対象物を移動できるパスボックス式の乾燥炉として用いることができる。第1実施形態の高速加熱試験装置1は、大気圧化で高速加熱が可能な大気圧炉である。
【0021】
図1から
図3に示すこの高速加熱試験装置1は、耐熱性を有する金属により作られた装置であり、本体部2と、開閉蓋部3を有している。本体部2は、上面部2A、底面部2B、左側面部2C、右側面部2D、背面部2E、そして前面部2Fを有する直方体形状の箱部材であり、本体部2の内部は、直方体形状の加熱処理空間SPである。
【0022】
図2と
図3に示すように、底面部2Bの四隅位置には、本体部2の支持用の脚部材2Gが設けられている。前面部2Fには、矩形の開口部2Hが設けられている。開閉蓋部3が、この開口部2Hを閉鎖可能になっている。
図1に示すように、開閉蓋部3の一端部3Aは、ヒンジ部材4を用いて、左側面部2Cの前端部分に対して取り付けられており、開閉蓋部3は、RR方向に開閉可能である。開閉蓋部3の他端部3Bには、
図3に示すように開閉ハンドル5が設けられている。
【0023】
これにより、使用者は、
図1に示す開閉ハンドル5を回すことで、開閉蓋部3と右側面部2Dとの締結を外して、開閉蓋部3を、ヒンジ部材4を中心にしてRR方向に開けることにより、使用者は、加熱処理対象物を、この開口部2Hを通じて本体部2内の加熱処理空間SP内に挿入できる。また、使用者は、加熱処理空間SP内から開口部2Hを通じて処理後の加熱処理対象物を取り出すことができる。
【0024】
図2に示すように、本体部2の前面部2Fの上部には、操作パネル部2Kが設けられており、この操作パネル部2Kには、電源ボタン2P、計器類2R、操作ボタン2L、温度調節器2M、ブレーカ2N等が配置されている。
【0025】
次に、上述した本体部2内の加熱処理空間SPの構造例を、
図1から
図3を参照して説明する。
【0026】
図3と
図1に示すように、本体部2内の加熱処理空間SPには、複数の炉内加熱ヒータ10と、2つの炉内循環用ファン11と、第1温度センサとしての炉内温度調節用温度センサ12と、複数の反射板13と、試料台14と、複数のカーボンヒータ20と、第2温度センサとしてのカーボンヒータ温度調節用温度センサ16と、風案内部材17が配置されている。また、
図3に示すように、背面部2Eには、2つの炉内循環用モータ15が並べて配置されている。
【0027】
図3に示すように、複数の炉内加熱ヒータ10は、背面部2Eの内側の位置に固定されており、各炉内加熱ヒータ10は、加熱処理空間SP内において開閉蓋部3側に向けて突出して設けられている。しかも、各炉内加熱ヒータ10は、各炉内循環用モータ15の出力軸15Aの周囲に配置されている。
【0028】
炉内加熱ヒータ10は、本体部2内の加熱処理空間SPの全体を、時間をかけてゆっくりと加熱するために配置されており、例えばセラミックヒータやグラスウールヒータ等を用いることができる。炉内加熱ヒータ10は、加熱処理空間SPを、緩やかに時間をかけて、例えば1時間〜2時間をかけて、所定の温度に加熱することができる。
【0029】
図1と
図3に示すように、2つの炉内循環用モータ15の出力軸15Aは、加熱処理空間SP内において開閉蓋部3側に向けて突出して設けられており、出力軸15Aの先端部には、炉内循環用ファン11が取り付けられている。これにより、炉内循環用モータ15の出力軸15Aとともに炉内循環用ファン11が回転することにより、炉内循環用ファン11は、加熱処理空間SP内の高温の空気を循環させることができる。このため、加熱処理空間SP内の高温の空気の温度均一性を確保できる。
【0030】
図3に示す炉内温度調節用温度センサ12は、加熱処理空間SP内において、炉内循環用ファン11や炉内加熱ヒータ10よりも上部に配置され、加熱処理空間SP内の全体的な高温の空気の温度を測定する第1温度センサである。
【0031】
図2と
図3に示すように、試料台14は、加熱処理空間SP内において底面部2Bの内面2Sに置かれている。この試料台14の上には、加熱処理対象物として、各種の部品、例えば複数枚の回路基板Gが立てた状態で置けるようになっている。高速加熱ストレス処理や高速乾燥処理する際に回路基板Gを急激に加熱することで、熱による回路基板Gの劣化や特性や、接着剤等の劣化や特性を試験することができる。
【0032】
図3に示すように、各反射板13は、加熱処理空間SP内において上面部2Aの内面2Wに固定されている。反射板13は、断面半円形状に形成されており、反射板13の中央位置には、カーボンヒータ20が配置されている。このカーボンヒータ20は、
図2に示すように、加熱処理空間SPのほぼ全域にわたって配置されている。
【0033】
これにより、カーボンヒータ20が発生する熱は、反射板13により反射して加熱処理空間SP内の加熱処理対象物である複数枚の回路基板Gに放射されることにより、加熱処理空間SPの空気と、加熱処理空間SP内の複数枚の回路基板Gを急激に加熱することができるようになっている。
【0034】
図3に示すカーボンヒータ温度調節用温度センサ16は、加熱処理空間SP内に配置される加熱処理対象物としての複数枚の回路基板Gの近傍に適宜設置することができる第2温度センサである。これにより、カーボンヒータ温度調節用温度センサ16は、加熱処理対象物を高速加熱ストレス処理や高速乾燥処理する際の加熱処理対象物の温度を検知して、その検知した温度信号に基づいて、カーボンヒータ20による加熱温度を調節するのに用いることができる。
【0035】
図1と
図3に示す風案内部材17は、炉内循環用ファン11が発生する炉内循環風を、
図1に示す送風方向FFに沿って(開閉蓋部3方向に向けて)分散して均等に送るために設けられている。これにより、加熱処理対象物としての複数枚の回路基板Gの加熱特性評価や乾燥処理等を行う際に、加熱処理空間SP内(炉内)の温度変動が少なくして、高速加熱ストレス処理や高速乾燥処理を、温度均一性を保ちながら行うことができる。
【0036】
上述したカーボンヒータ20は、通電時の発熱量が、通常のセラミックヒータやランプヒータ等の発熱量に比べて大きくでき、急激に上げることができるので、加熱処理空間SPにおいて、炉内加熱ヒータ10と併せて用いられ、加熱処理空間SP内の加熱処理対象物である複数枚の回路基板Gを高速(急激)に加熱することで、加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を行う際に、高速加熱ストレスの付与処理や高速乾燥処理を行うことができる。
【0037】
ここで、
図2と
図3に示すカーボンヒータ20について説明する。
【0038】
カーボンヒータ20は、遠赤外線カーボンヒータであり、遠赤外線カーボンヒータの中でも、高効率で高速応答性を実現したピュアタンヒータ(商品名)を採用できる。このピュアタンヒータは、炭素純度99.8%の繊維状の薄板を特殊な技術でカーボンフィラメントに加工して、アルゴンガス等の不活性ガスとともに石英ガラス管内に封入することで構成されたヒータである。
【0039】
カーボンヒータ20としてのピュアタンヒータは、次のような利点を有する。ピュアタンヒータの素材としては繊維質材を用いているので、焼結タイプよりも弾力があり、曲げ強度に強い。ピュアタンヒータの発熱体は、純度の高い炭素質であるために、フィラメントの抵抗値が長期にわたり安定し、消費電力の変化が少ない。発熱体(フィラメント)は、電源投入から数秒から10秒でフルパワーに立ち上がり、予熱の必要が無く待機時間を大幅に短縮できる。カーボンヒータ20は、電源投入から数秒〜10秒で、高速(急激、急速)に加熱することができる。ピュアタンヒータの発熱体は、平角状薄板であり発熱面積が大きく均一なために、熱放射特性が安定しており、加熱効率のアップが図れる。カーボン薄板のスリットの入れ方で抵抗値の調整が可能であるので、消費電力の融通性が広がり、発熱体の温度分布を自由に設定できる。光による赤外線・輻射加熱のために、加熱処理空間SP内(炉内)の空気を汚さない。
【0040】
このカーボンヒータ20は、炉内加熱ヒータ10と併せて、熱風循環炉である加熱処理空間SP内において用いられているので、加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を行う際に、炉内の温度変動が少なく、加熱処理対象物に対する高速加熱ストレスの付与処理や高速乾燥処理を、温度均一性を保ちながら行うことができる。
【0041】
図4は、高速加熱試験装置1の制御部100と、各要素との電気接続例を示すブロック図である。
【0042】
図4に示すように、制御部100は、炉内加熱ヒータ10と、炉内温度調節用温度センサ12と、カーボンヒータ20と、カーボンヒータ温度調節用温度センサ16と、炉内循環用モータ15に電気的に接続されている。制御部100は、炉内加熱ヒータ10と、カーボンヒータ20にそれぞれ通電することで発熱させる。制御部100は、炉内温度調節用温度センサ12から、加熱処理空間SP内の温度信号S1を得ることで、炉内加熱ヒータ10に対する通電を制御して、加熱処理空間SP内の温度を調節する。
【0043】
また、制御部100は、カーボンヒータ温度調節用温度センサ16から、加熱処理対象物を高速加熱ストレス処理や乾燥処理する際の加熱処理対象物の付近の温度を検知して得られる温度信号S2に基づいて、カーボンヒータ20への通電量を調節して、カーボンヒータ20による加熱処理対象物の急速加熱温度を調節する。
【0044】
次に、
図1から
図3を参照して、高速加熱試験装置1により、加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を高速(急激)に行う動作を説明する。
【0045】
使用者は、
図1に示す開閉ハンドル5を回転操作して、開閉蓋部3を開けて、加熱処理対象物として例えば複数枚の回路基板Gを、加熱処理空間SP内の試料台14の上に配置し、開閉ハンドル5を回転操作して開閉蓋部3を閉じる。
【0046】
使用者が、
図2に示す電源ボタン2Pを押すと、
図4に示す制御部100は、複数の炉内加熱ヒータ10と、複数のカーボンヒータ20と、炉内循環用モータ15に通電する。このため、複数の炉内加熱ヒータ10は、加熱処理空間SPの全体を緩やかに予め定めた温度まで加熱する。炉内加熱ヒータ10の加熱に併せて、複数のカーボンヒータ20は、加熱処理空間SP内を急激に、予め定めたより高温度まで加熱する。複数のカーボンヒータ20が発生する熱は、反射板14により反射されて加熱処理空間SP内に放射されることにより、加熱処理空間SPの空気と、加熱処理空間SP内の回路基板Gを高速(急激)に加熱する。
【0047】
しかも、炉内循環用モータ15は、2つの炉内循環用ファン11を回転させるので、炉内循環用ファン11は、
図1と
図3に示す風案内部材17を通じて、加熱処理空間SP内の空気を、炉内循環風として、
図1に示す送風方向FFに沿って(開閉蓋部3方向に向けて)送ることができる。このため、加熱処理空間SP内の温度の均一性を確保することができる。
【0048】
このように、複数の炉内加熱ヒータ10は、加熱処理空間SPの全体を加熱するとともに、複数のカーボンヒータ20を併用することで、複数のカーボンヒータ20は、加熱処理空間SP内の加熱処理対象物である複数枚の回路基板Gを高速(急激)に加熱することができる。
【0049】
複数のカーボンヒータ20が発生する熱は、反射板14により反射されて加熱処理空間SP内に放射されることにより、加熱処理空間SP内の複数枚の回路基板Gを高速(急激)に加熱できるので、加熱処理対象物である例えば回路基板Gの加熱特性評価や乾燥処理等を行う際に、回路基板Gに対して加熱ストレスを与えることができる。高速加熱試験装置1の加熱処理空間SP内の温度変動が少なくして、高速加熱ストレス処理や高速乾燥処理を、温度均一性を保ちながら行うことができる。
【0050】
上述したように、高速加熱試験装置1は、加熱処理対象物に対して高速で熱をかけて加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を行う際に、加熱処理空間SP内の温度変動が少なく、温度均一性を必要とする高速加熱ストレス処理や高速乾燥処理を、温度均一性を保ちながら行うことができる。高速加熱試験装置1は、加熱処理対象物に対して急激に加熱をして加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を高速に行うことができる。
[第2実施形態]
図5は、本発明の高速加熱試験装置の第2実施形態を示すブロック図である。第2実施形態の高速加熱試験装置1は、真空圧化で高速加熱が可能な真空炉である。
【0051】
図5に示すように、高速加熱試験装置1の制御部100は、真空ポンプのような真空吸引部50に接続されている。この真空吸引部50は、制御部100の指令により動作することにより、
図5に示す高速加熱試験装置1の本体部2の加熱処理空間SP内の空気を吸引して真空状態にすることができる。
【0052】
すなわち、高速加熱試験装置1は、加熱処理空間SPを真空状態にして、熱処理対象物である例えば回路基板Gの加熱特性評価や乾燥処理等を行うための真空炉として用いることができる。この場合には、高速加熱試験装置1の本体部2と開閉蓋部3には、真空状態を保持できるように気密部材を装着している。
【0053】
第2実施形態の高速加熱試験装置1では、第1実施形態の高速加熱試験装置1の場合と同様に、複数の炉内加熱ヒータ10は、加熱処理空間SPの全体を加熱するとともに、複数のカーボンヒータ20を併用することで、複数のカーボンヒータ20は、加熱処理空間SP内の複数枚の回路基板を高速(急激)に加熱することができる。第2実施形態の高速加熱試験装置1は、加熱処理対象物に対して高速で熱をかけて加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を行う際に、加熱処理空間SP内の温度変動が少なく、温度均一性を必要とする高速加熱ストレス処理や高速乾燥処理を、温度均一性を保ちながら行うことができる。
【0054】
上述したように、本発明の実施形態の高速加熱試験装置1は、加熱処理対象物に高速で加熱を行うことで、加熱処理対象物の加熱試験を行う高速加熱試験装置であって、加熱処理対象物を収容する加熱処理空間を有する本体部と、本体部に取り付けられて、加熱処理空間を加熱する炉内加熱用ヒータと、本体部に取り付けられて、加熱処理空間を急激に加熱するカーボンヒータと、を備える。
【0055】
これにより、加熱処理空間を加熱する炉内加熱用ヒータに併せて、加熱処理空間を急激に加熱するカーボンヒータを備えているので、カーボンヒータは加熱処理対象物を高速で加熱できるので、加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を高速に行うことができる。
【0056】
また、高速加熱試験装置1では、カーボンヒータが発生する熱を、加熱処理空間内の加熱処理対象物へ反射する反射部材を備える。これにより、カーボンヒータが発生する熱は、反射部材を用いて加熱処理対象物へ付与できることから、カーボンヒータは加熱処理対象物を高速で加熱できる。
【0057】
高速加熱試験装置1は、加熱処理空間内の空気を循環させるファンを備える。これにより、ファンは、加熱処理空間内の空気を循環させることができるので、熱風循環炉である加熱処理空間内の温度変動が少なく、温度均一性を必要とする高速加熱ストレス処理や高速乾燥処理を、温度均一性を保ちながら行うことができる。高速加熱試験装置1は、加熱処理対象物に対して急激に加熱をして加熱処理対象物の加熱特性評価や乾燥処理等を高速に行うことができる。
【0058】
高速加熱試験装置1は、加熱処理空間内の温度を検知する第1温度センサと、加熱処理空間内における加熱処理対象物の近傍の温度を検知する第2温度センサと、を有する。これにより、第1温度センサは加熱処理空間内の温度を検知することで、加熱処理空間内の温度の管理ができ、第2温度センサは加熱処理対象物の近傍の温度を検知することで、加熱処理対象を高速で加熱をする際の温度の管理ができる。
【0059】
以上、実施形態を挙げて本発明を説明したが、各実施形態は一例であり、特許請求の範囲に記載される発明の範囲は、発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更できるものである。
【0060】
熱処理対象物としての回路基板Gは、一例であり、種々のものを熱処理対象物とすることができる。