CN105548761A - 基于半导体制冷片的高低温老化测试设备 - Google Patents

基于半导体制冷片的高低温老化测试设备 Download PDF

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朱小刚
柳慧敏
刘鑫培
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Abstract

本发明涉及高低温老化测试领域，公开了一种基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，其特征在于，包括高温老化室（1）、低温老化室（2）、至少一组多级堆叠半导体制冷片（3），所述高温老化室（1）与所述低温老化室（2）之间通过隔热板（4）隔开，所述多级堆叠半导体制冷片（3）位于所述隔热板（4）内，且所述多级堆叠半导体制冷片（3）的热端与所述高温老化室（1）内的高温散热片（11）有效接触，所述多级堆叠半导体制冷片（3）的冷端与所述低温老化室（2）内的低温散热片（21）有效接触。与现有技术相比，本发明能够同时对产品进行高低温老化测试，解决了现有技术中设备占地大且存在噪音的缺点。

Description

基于半导体制冷片的高低温老化测试设备
技术领域
本发明涉及高低温老化测试领域，特别涉及一种基于半导体制冷片的高低温老化测试设备。
背景技术
电子产品，不管是原件、部件、整机、设备都要进行老化和测试。老化和测试不是一个概念，先老化后测试；电子产品（所有的产品都这样）通过生产制造后，形成了完整的产品，已经可以发挥使用价值了，但使用以后会发现会有这样或那样的毛病，又发现这些毛病绝大多数就发生在刚开始的几小时和几十个小时之内，后来干脆就规定电子产品的老化和测试，仿照或者等效产品的使用状况，通过测试把有问题的产品留在工厂，没有问题的产品给用户，以保证卖给用户的产品是可靠的或者是问题少的，这就是老化测试的意义。老化分为元器件老化和整机老化，尤其是新产品，在考核新的元器件和整机的性能，老化指标更高。
老化测试包括：紫外老化、氙灯老化、臭氧老化、湿热循环、高低温老化、盐雾测试等。
高低温老化试验是针对高性能电子产品（如：计算机整机、车用电子产品、电源供应器、主机板、监视器等）仿真出高温、低温、恶劣环境测试的设备，是提高产品稳定性、可靠性的重要实验设备、是各生产企业提高产品质量和竞争性的重要生产流程，该设备广泛应用于电源电子、电脑、通讯、生物制药等领域。根据不同的要求配置主体系统、主电系统、控制系统、加热系统、冷却系统、温度控制系统、时间控制系统、测试负载等，通过此测试程序可检杳出不良品或不良件，使客户迅速找出问题、解决问题提供有效手段，充分提高客户生产效率和产品品质。
高低温老化测试属于比较常规的测试项目，在常规光学芯片的性能测试中，是不可缺少的一环。考虑到常规光学芯片的体积很小，使用大型高低温测试设备不仅能耗过大，而且占用太多空间，同时噪音较大。当下，光学芯片的高低温老化测试普遍采用两套设备，即通用型高温老化实验箱和通用型低温老化试验箱。通用型高低温老化试验箱普遍内部箱体空间较大，相对尺寸在毫米级的光学芯片，显然有些大马拉小车之嫌；还有些高低温老化测试是同时采用两套设备，但是占用场地空间较大；有些也使用高低温老化试验机，设备内仅有一个箱体，不能同时进行高低温老化实验；另外，现有低温老化测试机普遍采用压缩机制冷，噪音不可避免。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，能够同时对产品进行高低温老化测试，解决了现有技术中设备占地大且存在噪音的缺点。
技术方案：本发明提供了一种基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，包括高温老化室、低温老化室、至少一组多级半导体制冷片，所述高温老化室与所述低温老化室之间通过隔热板隔开，所述多级半导体制冷片位于所述隔热板内，且所述多级半导体制冷片的热端与所述高温老化室内的高温散热片有效接触，所述多级半导体制冷片的冷端与所述低温老化室内的低温散热片有效接触。
进一步地，所述高温老化室内设有高温强对流风扇。
优选地，所述高温强对流风扇靠近所述高温散热片设置。
进一步地，所述低温老化室内设有低温强对流风扇。
优选地，所述低温强对流风扇靠近所述低温散热片设置。
进一步地，所述高温散热片内还内置有高温强制水冷系统。
优选地，所述高温老化室内还设有高温热电偶，所述低温老化室内还设有低温热电偶。
优选地，所述高温老化室和所述低温老化室的各侧壁以及所述隔热板均由纳米微孔隔热材料制成。
有益效果：本发明中的高低温老化测试设备中，高温老化室与低温老化室之间通过多级堆叠半导体制冷片搭起热传递的桥梁，借助多级堆叠半导体制冷片的热量转移作用，将低温老化室内的热量转移到高温老化室，实现高低温老化同步进行的同时减少了单独进行高温老化和低温老化所需设备的占用空间，另外，给多级堆叠半导体制冷片通直流电流就可以实现制冷或制热，无噪音污染，无制冷剂污染。
附图说明
图1为本发明的外观结构示意图；
图2为本发明去掉高低温老化室门板后的结构示意图；
图3为图2的正视图；
图4为图2去掉右侧侧壁的右视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的介绍。
半导体制冷又称电子制冷，或者温差电制冷，是从五十年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对，产生珀尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法，与压缩式制冷和吸收式制冷并称为世界三大制冷方式。
半导体制冷片（TE）也叫热电制冷片，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染、无噪音污染的场合。半导体制冷片使用直流电流进行工作运转，既可制冷又可制热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或制热，这个效果的产生就是通过热电的原理。
半导体制冷片的工作原理是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料连结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端，电流由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端；制冷片内部是由上百对电偶联成的热电堆，以达到增强制冷或制热的效果；吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P型元件对数来决定的。
本实施方式提供了一种基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，如图1~4所示，主要由高温老化室1、低温老化室2和两组多级堆叠半导体制冷片3组成，高温老化室1位于低温老化室2上方，二者之间通过纳米微孔隔热材料制成的隔热板4隔开，高温老化室1和低温老化室2的各个侧壁及门板（图中15和25）也均由纳米微孔隔热材料制成，以保证更好的隔热效果；两组多级堆叠半导体制冷片3均位于隔热板4内部，且各组多级堆叠半导体制冷片3的冷端（较窄端）均与低温老化室2顶端的低温散热片21有效接触，热端（较宽端）均与高温老化室1底部的高温散热片11有效接触；在实际应用中，高温老化室1内还设有一个高温热电偶14，低温老化室2内设有一个低温热电偶24，以实时监测各老化室内温度；为了能够使得高低温老化室内的温度均匀扩散，在高温散热片11上方邻近位置还设置了高温强对流风扇12，在低温散热片21下方邻近位置设有低温强对流风扇22；为了能够更好地辅助控制高低温老化室内的温度，在高温散热片11内部还制作了高温强制水冷系统13，从而实现高低温老化室相对独立的恒温控制。
在使用本实施方式中的高低温老化测试设备对工件进行高低温老化测试时，首先在高低温老化室内各放置一个工件托架5（该工件托架5也可以是测试设备本身自带的），将待测试工件分别安装到一个测试基座6上后将测试基座6分别放置在高低温老化室内的工件托架5上，接着分别给两组多级堆叠半导体制冷片3通直流电流，通电后在多级堆叠半导体制冷片3上就能产生能量的转移，热量从冷端传递到热端，再由高温散热片11将热端的热量散发到高温老化室1内，借助高温强对流风扇12的作用使得热端热量能够较均匀快速地散发到整个高温老化室1内，高温热电偶14实时监测高温老化室1内的温度并与高温强制水冷系统13综合控制高温老化室1内的温度，当高温老化室1内的温度达到高温老化的条件时即可对待测工件进行高温老化测试；相应地，低温散热片21将冷端较低的热量散发到低温老化室2内，借助低温强对流风扇22的作用使得冷端较低的热量能够较均匀快速地散发到整个低温老化室2内，低温热电偶24实时监测低温老化室2内的温度并通过控制多级堆叠半导体制冷片3上的直流电流综合控制低温老化室内的温度，当低温老化室2内的温度达到低温老化的条件时即可对待测工件进行低温老化测试；当高低温老化室内的温度较高或较低时，还可以通过减小或增大多级堆叠半导体制冷片3上的直流电流进行调节，电流增大，温度升高，电流降低，温度降低。
上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，其特征在于，包括高温老化室（1）、低温老化室（2）、至少一组多级堆叠半导体制冷片（3），所述高温老化室（1）与所述低温老化室（2）之间通过隔热板（4）隔开，所述多级堆叠半导体制冷片（3）位于所述隔热板（4）内，且所述多级堆叠半导体制冷片（3）的热端与所述高温老化室（1）内的高温散热片（11）有效接触，所述多级堆叠半导体制冷片（3）的冷端与所述低温老化室（2）内的低温散热片（21）有效接触。
2.根据权利要求1所述的基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，其特征在于，所述高温老化室（1）内设有高温强对流风扇（12）。
3.根据权利要求2所述的基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，其特征在于，所述高温强对流风扇（12）靠近所述高温散热片（11）设置。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，其特征在于，所述低温老化室（2）内设有低温强对流风扇（22）。
5.根据权利要求4所述的基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，其特征在于，所述低温强对流风扇（22）靠近所述低温散热片（21）设置。
6.根据权利要求1~3或5中任一项所述的基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，其特征在于，所述高温散热片（11）内还内置有高温强制水冷系统（13）。
7.根据权利要求1~3或5中任一项所述的基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，其特征在于，所述高温老化室（1）内还设有高温热电偶（14），所述低温老化室（2）内还设有低温热电偶（24）。
8.根据权利要求1~3或5中任一项所述的基于半导体制冷片的高低温老化测试设备，其特征在于，所述高温老化室（1）和所述低温老化室（2）的各侧壁以及所述隔热板（4）均由纳米微孔隔热材料制成。
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