CN109827986A - 高速高低温冲击试验气体控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高速高低温冲击试验气体控制系统，包括气源、主气路、第一支气路、制冷器、加热器、头罩及第二支气路，所述主气路的输入端与所述气源连通，所述主气路的输出端分别与所述第一支气路及第二支气路的输入端连通；所述制冷器及所述加热器依次设置于所述第一支气路上；所述头罩设有内腔及位于所述内腔外围的隔层，所述第一支气路的输出端与所述内腔连通，所述第二支气路的输出端与所述隔层连通。本发明高速高低温冲击试验气体控制系统具有快速调温，温度控制能力强，节能效果好的优点。

Description

高速高低温冲击试验气体控制系统

技术领域

本发明涉及一种试验设备，尤其涉及一种高速高低温冲击试验气体控制系统。

背景技术

为了保证半导体元件使用的可靠性以及使用寿命，在生产半导体元件后需要对其做高速高低温冲击试验，通常采用的试验设备是高低温试验箱和热冲击试验箱。进行高低温试验时，将样品放在封闭的试验箱内，通过电加热器加热，或制冷压缩机组制冷来检验样品的性能。进行热冲击试验时，需要将样品在高温环境和低温环境来回切换，检验样品的性能。对于热冲击试验箱目前普遍采用的有两种结构形式，一种为吊篮式，具有高温箱和低温箱两个试验箱，试验样品放在吊篮中，吊篮在高温箱和低温箱中来回移动停留。另一种是气道式冲击箱，设备有三个箱体，高温箱、低温箱与样品箱，通过气道相连，样品通过气道与高温箱低温箱交替相通。

然而，现有的高低温试验箱及热冲击试验箱的箱体空间都较大，并且对半导体元件批量地试验，因此，在高温及低温切换过程需要等待的时间较长，无法快速调温，并且消耗较大的电能，节能效果很差。另外，这种方式对于温度的控制能力较差，温度控制的精确性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能快速调温，温度控制能力强，节能效果好的高速高低温冲击试验气体控制系统。

为了实现上述目的，本发明提供的高速高低温冲击试验气体控制系统包括气源、主气路、第一支气路、制冷器、加热器、头罩及第二支气路，所述主气路的输入端与所述气源连通，所述主气路的输出端分别与所述第一支气路及第二支气路的输入端连通；所述制冷器及所述加热器依次设置于所述第一支气路上；所述头罩设有内腔及位于所述内腔外围的隔层，所述第一支气路的输出端与所述内腔连通，所述第二支气路的输出端与所述隔层连通。

与现有技术相比，由于本发明利用通过设置第一支气路及第二支气路，将所述第一支气路与所述头罩的内腔连通，并且将所述制冷器及所述加热器设置于所述第一支气路上，从而可以使所述第一支气路能对高速气体快速加热或制冷，进而直接从所述第一支气路的输出端通入到所述头罩的内腔内，对内腔内的试验样品进行高速高、低温冲击试验；由于所述头罩的内腔空间较小，每次只对单个或少量的试验样品进行试验，因此，可以对内腔快速调温，温度控制精确。另外，又通过将第二支气路与所述头罩的隔层连通，所述第二支气路的气体从隔层流过可以达到两个作用，第一可以阻止内腔的热量或冷量向头罩的外层的外表面传递，从防止头罩的外表面温度过高烫伤人手或温度过低冻伤人手；第二可以防止冷量向头罩的外层的外表面传递后使外表面凝结水或冰，从而保证通过头罩的玻璃可透视到内部。

较佳地，所述主气路上设有前处理设备。所述前处理设备可以对气源提供的气体进行前处理，保证进入到所述内腔的气体符合试验的要求。

具体地，所述前处理设备包括去油器、过滤器和/或干燥器。

较佳地，在所述第一支气路上且在所述制冷器之前依次设有第一节流阀和/或第一电磁阀和/或单向阀。通过设置第一节流阀和/或第一电磁阀和/或单向阀，可以对第一支气路进行开、关和/或调速、调压。

较佳地，在所述第一支气路上且在所述制冷器之前设有流量计，所述流量计与所述制冷器相邻。

较佳地，所述第二支气路上依次设有第二电磁阀和/或第一手动阀。

较佳地，所述高速高低温冲击试验气体控制系统还包括第三支气路，所述第三支气路的输入端与所述主气路的输出端连通，所述第三支气路的输出端与所述制冷器的输入端连通；所述第三支气路上依次设有第三电磁阀和/或第二手动阀。所述第三支气路可以在试验机停机时用于冷却第一支气路的温度以及冷却加热器内的发热丝，保证使用的安全性。

较佳地，所述高速高低温冲击试验气体控制系统还包括第四支气路，所述第四支气路的输入端与所述主气路的输出端连通，所述第四支气路的输出端与驱动所述头罩移动的气缸连通；所述第四支气路上依次设有第四电磁阀和/或第二节流阀。

具体地，在所述第四支气路上设有调压阀，所述调压阀位于所述第四电磁阀之前。

较佳地，所述高速高低温冲击试验气体控制系统还包括备用气路，所述备用气路的输入端与所述主气路的输出端连通；所述备用气路上设有第三手动阀。所述备用气路可以作为后备气源，并根据需要使用。

较佳地，所述制冷器的输出端与所述加热器的输入端之间设有用于排水的第五支路，所述第五支路上设有排水开关。

具体地，所述第五支路的水平高度低于流入所述加热器的管路的水平高度。

较佳地，所述制冷器包括压缩机、冷凝器及蒸发器，所述压缩机的输出端与所述冷凝器的输入端连接，所述冷凝器的输出端与所述蒸发器的输入端连接，所述蒸发器的输出端与所述压缩机的输入端连接；所述压缩机与所述蒸发器的输入端之间还设有用于除冰的第六支路，所述第六支路上设有除冰开关。

附图说明

图1是本发明高速高低温冲击试验气体控制系统的示意图。

图2是本发明高速高低温冲击试验气体控制系统连接气缸及头罩的示意图。

图3是本发明高速高低温冲击试验气体控制系统的制冷器的示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如图1、图2所示，本发明高速高低温冲击试验气体控制系统100用于对高速低温冲击试验机供气，所述高速低温冲击试验机具有试验平台200，所述高速高低温冲击试验气体控制系统100包括气源1、主气路2、第一支气路3、制冷器4、加热器5、头罩6及第二支气路7，所述头罩6通过一气缸400控制实现上下可移动，所述头罩6可罩设于所述试验平台200后形成试验空间，试验样品即可放置于试验空间内进行试验。所述主气路2的输入端与所述气源1连通，所述主气路2的输出端分别与所述第一支气路3及第二支气路7的输入端连通；所述制冷器4及所述加热器5依次设置于所述第一支气路3上；所述头罩6设有内腔61及位于所述内腔61外围的隔层62，所述第一支气路3的输出端与所述内腔61连通，所述第二支气路7的输出端与所述隔层62连通。

再如图1所示，所述主气路2上设有前处理设备。所述前处理设备包括去油器、过滤器21和/或干燥器22。所述前处理设备可以对气源1提供的气体进行前处理，保证进入到所述内腔61的气体符合试验的要求。具体地，本发明的前处理设备包括沿主气路2输送方向依次设置的去油器、过滤器21和干燥器22。所述去油器可以对气体去油；所述过滤器21可以对气体除尘以及去除水气，所述干燥器22可以对气体干燥，进一步去除气体的水分子。

请再参阅图1，在所述第一支气路3上且在所述制冷器4之前依次设有第一节流阀31和/或第一电磁阀32和/或单向阀33。本发明依次设有第一节流阀31、第一电磁阀32和单向阀33。第一节流阀31以对第一支气路3进行调速、调压。所述第一电磁阀32可以对第一支气路3自动开或关；所述单向阀33可以防止气体倒流。在所述第一支气路3上且在所述制冷器4之前还设有流量计34，所述流量计34位于所述单向阀33与所述制冷器4之间。所述流量计34可以实时显示进入制冷器4的流量，以方便监测及控制气体的流量。

所述第二支气路7的输入端的节点设置于所述干燥器22与所述第一节流阀31之间；所述第二支气路7上设有第二电磁阀71和/或第一手动阀72。本发明同时依次设有第二电磁阀71和第一手动阀72。所述第二电磁阀71可以对第二支气路7自动开或关；所述第一手动阀72需要人工手动开启，并且可以调节流量，从而保证第二支气路7的使用安全。

再请参阅图1，所述高速高低温冲击试验气体控制系统100还包括第三支气路8，所述第三支气路8的输入端与所述主气路2的输出端连通；所述第三支气路8的输出端与所述制冷器4的输入端连通；具体地，所述第三支气路8的输入端的节点设置于所述干燥器22与所述第一节流阀31之间，所述第三支气路8的输出端的节点设置于所述单向阀33与所述流量计34之间；所述第三支气路8上依次设有第三电磁阀81和第二手动阀82；所述第三电磁阀81可以对第三支气路8自动开或关；所述第二手动阀82需要人工手动开启，并且可以调节流量，从而保证第三支气路8的使用安全。整个所述第三支气路8可以在试验机停机时用于冷却第一支气路3的温度以及冷却加热器5内的发热丝，保证使用的安全性。

再请参阅图1，所述高速高低温冲击试验气体控制系统100还包括第四支气路9，所述第四支气路9的输入端与所述主气路2的输出端连通；具体地，所述第四支气路9的输入端的节点设置于所述干燥器22与所述第一节流阀31之间；所述第四支气路9的输出端与驱动所述头罩6移动的气缸400连通；当所述气缸400通气时，所述头罩6上升，此时可以将置于所述头罩6内的测试样品取出或向所述头罩6内放置测试样品；当所述气缸400不通气时，所述头罩6下降，此时所述头罩6可以罩住测试样品。所述第四支气路9上依次设有调压阀91、第四电磁阀92和第二节流阀93。所述调压阀91可对进入第四支气路9的气体流量及压力进行调节；所述第四电磁阀92可以对第四支气路9自动开或关；所述第二节流阀93需要人工手动开启，从而保证第四支气路9的使用安全。

请再参阅图1，所述高速高低温冲击试验气体控制系统100还包括备用气路10，所述备用气路10的输入端与所述主气路2的输出端连通；具体地，所述备用气路10的输入端的节点设置于所述干燥器22与所述第一节流阀31之间；所述备用气路10上设有第三手动阀101，所述第三手动阀101需要人工手动开启，从而保证备用气路10的使用安全。所述备用气路10可以作为后备气源1并根据需要使用。

另外，所述高速高低温冲击试验气体控制系统100还包括机械压力开关110及电子压力检测器120，所述机械压力110开关及电子压力检测器120的输入节点分别设置于所述干燥器22与所述第一节流阀31之间。所述机械压力开关110用于测试制冷器4及加热器5内的气压，从而保证两者在正常的压力范围内，保证使用的安全性。所述电子压力检测器120用于检测主气路2到第一支气路3内的压力，以将压力数据传送到控制系统内，使所述控制系统能根据数据自动调节。

再请参阅图2，所述制冷器4的输出端与所述加热器5的输入端之间设有用于排水的第五支路130，所述第五支路130上设有排水开关131，所述排水开关131可以为手动开关，也可以为自动开关，例如电磁阀。所述第五支路130的水平高度低于流入所述加热器5的管路的水平高度，这样可以在排水时使得液态水直接进入所述第五支路130。由于第一支气路3可能会受所述制冷器4的冷却而在试验机停机后产生液态水，因此，通过设置所述第五支路130，在试验机开机前可以通过打开所述排水开关131，从而利用高速气体将所述第一支气路3中的液态水排出，避免液态水在开始时直接进入头罩6内影响测试样品。

请参阅图3，所述制冷器4包括压缩机41、冷凝器42及蒸发器43，所述压缩机41的输出端与所述冷凝器42的输入端连接，所述压缩机41与所述冷凝器42之间还设有油分离器44，所述油分离器44用于将所述压缩机41输出的冷媒中含有的油分离出来，提高冷媒的纯度；所述冷凝器42的输出端与所述蒸发器43的输入端连接，所述蒸发器43的输出端与所述压缩机41的输入端连接；另外，所述冷凝器42的输出端与所述蒸发器43的输入端之间还依次设有干燥过滤器45及回热器46，所述蒸发器43的输出端通过所述回热器46后再进入所述压缩机41的输出端。所述压缩机41与所述蒸发器43的输入端之间还设有用于除冰的第六支路47，所述第六支路47的输入节点位于所述油分离器44的输出端与所述蒸发器43的输入端之间，且所述第六支路47的输入节点与所述冷凝器42的输入端之间设置电磁阀。所述第六支路47上设有除冰开关48，所述除冰开关48可以为手动开关，也可以为自动开关，例如电磁阀。由于所述制冷器4在长时间开启后，所述蒸发器43内部以及经过所述蒸发器43的所述第一支气路3的部分管路可能会结冰，结冰后会堵塞所述第一支气路3，因此，通过设置第六支路47，在必要时可以使所述压缩机41输出的温度较高的冷媒直接进入到所述蒸发器43内，从而对所述蒸发器43内部以及经过所述蒸发器43的所述第一支气路3的部分管路进行除冰，避免堵塞所述第一支气路3。

综合上述并结合图1及图2，下面对本发明高速高低温冲击试验气体控制系统100的供气原理进行详细说明，如下：

首先，试验机启动前，打开所述排水开关131。气源1输出的高速气体进入主气路2，并依次通过去油器、过滤器21和干燥器22；然后，高速气体进入第一支路，并经过第一节流阀31、第一电磁阀32、单向阀33及流量计34后进入第五支路130，在此过程中，高速气体同时带动所述主气路2及第一支气路3内残留的液态水从第五支路130排出。经过一段时间后，液态水基本排放干净，这时关闭所述排水开关131，并启动试验机。

试验机工作时，气源1输出的高速气体进入主气路2，并依次通过去油器、过滤器21和干燥器22。然后，在所述主气路2的输出端分成五路高速气体，其中第四路高速气体进入第四支气路9，并通过调压阀91、第四电磁阀92和第二节流阀93后进入到所述气缸400内，并驱动气缸400的伸缩端动作带动头罩6罩设地试验平台200上。第一路高速气体进入第一支气路3，然后依次通过第一节流阀31、第一电磁阀32、单向阀33及流量计34后进入所述制冷器4，所述制冷器4对该部分气体制冷，然后输出到头罩6的内腔61内对试验样品进行高速低温冲击试验。与此同时，第二路高速气体从主气路2输出后进入到第二支气路7，并通过第二电磁阀71和第一手动阀72后进入所述头罩6的隔层62内，最后从隔层62向上吹出形成气幕。当需要较高温度时，继续保持所述制冷器4对第一路高速气体的制冷，并且启动加热器5，并调节加热器5的加热温度，第一路气体受到加热器5的加热后快速升温到所需的温度，然后再输出到头罩6的内腔61内对试验样品进行高速高温冲击试验即可。由于所述制冷器4在低温测试及高温测试的过程中都保持工作，因此，高温测试时可通过加热器5快速升温，而低温测试时只需要停止运行加热器5即可马上得到低温的高速气体，因而，可以在低温或高温测试模式中快速切换，提高测试效率。

当试验机停机时，所述第一电磁阀32关闭，所述第一支气路3不通气，所述第三电磁阀81打开及第二手动阀82打开，而从所述主气路2输出的第三路高速气体进入第三支气路8，然后依次通过第三电磁阀81、第二手动阀82、制冷器4及加热器5，之后再进入到所述头罩6的内腔61，从而可以对工作过后的制冷器4进行除冰或对工作过后的加热器5及内腔61降温。

当需要另外使用气源1的高速气体时，打开所述第三手动阀101，第五路高速气体进入到所述备用气路10以供需要使用。

当所述制冷器4长时间开启，并且所述蒸发器43内部以及经过所述蒸发器43的所述第一支气路3的部分管路产生结冰时，停止对第一支气路3供气，所述压缩机41启动，并且关闭所述冷凝器42的输入端前的电磁阀，同时打开所述第六支路47的除冰开关48，这时，所述压缩机41输出的温度较高的冷媒进入第六支路47，然后再进入所述蒸发器43内，对所述蒸发器43内部以及经过所述蒸发器43的所述第一支气路3的部分管路的冰块融化；同时，所述第五支路130的排水开关131，第一支气路3内冰块隔化后产生的液态水最后从所述第五支路130排出。

与现有技术相比，由于本发明利用通过设置第一支气路3及第二支气路7，将所述第一支气路3与所述头罩6的内腔61连通，并且将所述制冷器4及所述加热器5设置于所述第一支气路3上，从而可以使所述第一支气路3能对高速气体快速加热或制冷，进而直接从所述第一支气路3的输出端通入到所述头罩6的内腔61内，对内腔61内的试验样品进行高速高、低温冲击试验；由于所述头罩6的内腔61空间较小，每次只对单个或少量的试验样品进行试验，因此，可以对内腔61快速调温，温度控制精确。另外，又通过将第二支气路7与所述头罩6的隔层62连通，所述第二支气路7的气体从隔层62流过可以达到两个作用，第一可以阻止内腔61的热量或冷量向头罩6的外层的外表面传递，从防止头罩6的外表面温度过高烫伤人手或温度过低冻伤人手；第二可以防止冷量向头罩6的外层的外表面传递后使外表面凝结水或冰，从而保证通过头罩6的玻璃可透视到内部。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (13)

1.一种高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：包括气源、主气路、第一支气路、制冷器、加热器、头罩及第二支气路，所述主气路的输入端与所述气源连通，所述主气路的输出端分别与所述第一支气路及第二支气路的输入端连通；所述制冷器及所述加热器依次设置于所述第一支气路上；所述头罩设有内腔及位于所述内腔外围并与外部连通的隔层，所述第一支气路的输出端与所述内腔连通，所述第二支气路的输出端与所述隔层连通。

2.如权利要求1所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：所述主气路上设有前处理设备。

3.如权利要求2所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：所述前处理设备包括去油器、过滤器和/或干燥器。

4.如权利要求1所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：在所述第一支气路上且在所述制冷器之前依次设有第一节流阀和/或第一电磁阀和/或单向阀。

5.如权利要求1或4所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：在所述第一支气路上且在所述制冷器之前设有流量计，所述流量计与所述制冷器相邻。

6.如权利要求1所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：所述第二支气路上依次设有第二电磁阀和/或第一手动阀。

7.如权利要求1所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：所述高速高低温冲击试验气体控制系统还包括第三支气路，所述第三支气路的输入端与所述主气路的输出端连通，所述第三支气路的输出端与所述制冷器的输入端连通；所述第三支气路上依次设有第三电磁阀和/或第二手动阀。

8.如权利要求1所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：所述高速高低温冲击试验气体控制系统还包括第四支气路，所述第四支气路的输入端与所述主气路的输出端连通，所述第四支气路的输出端与驱动所述头罩移动的气缸连通；所述第四支气路上依次设有第四电磁阀和/或第二节流阀。

9.如权利要求8所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：在所述第四支气路上设有调压阀，所述调压阀位于所述第四电磁阀之前。

10.如权利要求1所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：所述高速高低温冲击试验气体控制系统还包括备用气路，所述备用气路的输入端与所述主气路的输出端连通；所述备用气路上设有第三手动阀。

11.如权利要求1所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：所述制冷器的输出端与所述加热器的输入端之间设有用于排水的第五支路，所述第五支路上设有排水开关。

12.如权利要求11所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：所述第五支路的水平高度低于流入所述加热器的管路的水平高度。

13.如权利要求1所述的高速高低温冲击试验气体控制系统，其特征在于：所述制冷器包括压缩机、冷凝器及蒸发器，所述压缩机的输出端与所述冷凝器的输入端连接，所述冷凝器的输出端与所述蒸发器的输入端连接，所述蒸发器的输出端与所述压缩机的输入端连接；所述压缩机与所述蒸发器的输入端之间还设有用于除冰的第六支路，所述第六支路上设有除冰开关。