CN112556987A - 一种光模块高低温测试装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种光模块高低温测试装置，包括：TEC驱动器、测试盒和冷却箱；其中：TEC驱动器和测试盒连接，用于驱动测试盒内的TEC制冷器，实现按预设需求对测试盒进行加热和制冷功能；测试盒一端与TEC驱动器连接，另一端与冷却箱连接，用于接受TEC驱动器控制，产生光模块测试所需温度；还用于接受冷却箱进行散热处理；冷却箱通过出入水连接口与测试盒连接，用于对测试盒进行散热处理。本发明达到的温度范围大，电功耗低，不消耗压缩空气，无噪音，不会对生产环境释放大量热量。本发明中的测试盒体积小，可以随意移动，不单独占用生产场地。解决了现有设备存在体积庞大，电功耗大，耗气量大，噪音和散热都对生产环境产生直接影响的问题。
Description
技术领域
本发明涉及的是光通信技术领域,特别涉及一种光模块高低温测试装置和方法。
背景技术
随着光通信技术的发展，光通信产品的集成化程度越来越高，结构越来越精细，工序越来越多，制造工艺越来越复杂，这样在制造过程中会存在一些潜在质量缺陷和风险。在生产制造时,因设计不合理、原材料或工艺措施方面的原因引起产品的质量问题大致分两类：
第一类是产品的性能参数不达标，生产的产品不符合使用要求；第二类是潜在的缺陷，这类缺陷不能用一般的测试手段发现，而需要在使用过程中逐渐地被暴露，如芯片表面污染、组织不稳定、焊接空洞、芯片和管壳热阻匹配不良等等。
对于第二类这种潜在的缺陷，需要在元器件工作于额定功率和正常工作温度下运行数千个小时甚至更长时间才能全部被激活。显然，对每只元器件测试数千个小时是不现实的，所以需要对其施加热应力和偏压，例如进行高温功率应力试验，来加速这类缺陷的提早暴露。也就是给电子产品施加热的、电的、机械的或多种综合的外部应力，模拟严酷工作环境，消除加工应力和残余溶剂等物质，使潜伏故障提前出现，尽快使产品通过失效浴盆特性初期阶段，进入高可靠的稳定期。通过高低温老化可以使光通信产品的缺陷和隐患提前暴露，从面保证出厂的产品能经得起时间的考验。
目前市面上常见的高低温测试设备都是充气测试，让压缩空气流经加热或者制冷的通道，让加热或者制冷后的气体充满测试空间，提供高低温测试环境。然而，此类设备存在体积庞大，电功耗大，耗气量大，噪音和散热都对生产环境产生直接影响。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种光模块高低温测试装置和方法。
一种光模块高低温测试装置，包括：TEC驱动器、测试盒和冷却箱；其中：
TEC驱动器和测试盒连接，用于驱动测试盒内的TEC制冷器，实现按预设
需求对测试盒进行加热和制冷功能；
测试盒一端与TEC驱动器连接，另一端与冷却箱连接，用于接受TEC驱动器控制，产生光模块测试所需温度；还用于接受冷却箱进行的散热处理；
冷却箱通过出入水连接口与测试盒连接，用于对测试盒进行散热处理。
进一步地，测试盒包括测试板，测试板上设置有光模块对应型号的连接器座，用于固定光模块，使光模块在预设温度下进行测试工作。
进一步地，测试盒还包括TEC制冷器，TEC制冷器通过航空接头与TEC驱动器连接，用于根据TEC驱动器温度控制指令产生光模块测试设定温度。
进一步地，测试盒还包括TEC散热器，TEC散热器内设计有液体流通道， TEC散热器设置有冷却液体入口和冷却液体出口，TEC散热器通过出入水管与冷却箱连接，通过冷却箱内的冷却液对测试盒进行散热处理。
进一步地，测试盒还包括导热板，导热板上设计有与光模块适配的凹槽，并与TEC制冷器之间填充导热材料，用于将TEC制冷器产生的测试温度传输给光模块。
进一步地，测试板上设置有多个光模块测试工位和预处理工位，预热工位用于放置待测试光模块，将待测试光模块进行预冷或预热，当测试工位上的光模块测试完成后，将进行过预冷或预热的待测试光模块放置在测试工位，进行测试工作。
进一步地，冷却箱内冷却液在摄氏零下温度下仍然可以快速流动。
进一步地，温冷却箱上有1个或者多个进水口和出水口连接口。
进一步地，测试盒还包括温度传器，温度传感器将紧贴在被测光模块的管壳表面，实时监测被测模块管壳表面的温度。
本发明还公开了一种光模块高低温测试方法，包括：
S100.开启冷却箱，使冷却箱内的冷却液降温；
S200.启动TEC驱动控制器，驱动控制器检测流经TEC散热器流通道内的冷却液温度；
S300.当冷却液温度达到设定温度值时，通过TEC驱动控制器触摸屏设置测试盒温度，开启升降温设置；
S400.TEC驱动器根据升降温设置，给半导体TEC制冷器加不同方向电流，半导体TEC制冷器紧贴导热板的的一面温度降低或者升高，低温或高温能量经过充导热材料传导至导热板，给导热板凹槽内的光模块降温，实现高低温测试环境。
本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：本发明通过TEC 驱动器控制TEC制冷器，使TEC制冷器达到测试盒内光模块测试预设温度，并且采用冷却箱对测试盒进行冷却降温。本发明公开的光模块高低温测试装置能达到的温度范围大，电功耗低，总功耗小于800W，是传统高低温测试设备功耗的1/15；不消耗压缩空气，无噪音，不会对生产环境释放大量热量，造成生产车间环境温度升高。本发明中的测试盒体积小，可以随意移动，置于生产工作台面，不单独占用生产场地。解决了现有设备存在体积庞大，电功耗大，耗气量大，噪音和散热都对生产环境产生直接影响的问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例1中，一种光模块高低温测试装置结构图；
图2为本发明实施例1中，一种光模块高低温测试装置示意图；
图3为本发明实施例1中，测试盒结构示意图；
图4为本发明实施例1中，双工位测试盒正面示意图；
图5为本发明实施例1中，散热器流道结构示意图；
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
为了解决现有技术中测试装置存在的体积庞大，电功耗大，耗气量大，噪音大和散热难的问题，本发明实施例提供一种光模块高低温测试装置和方法。
实施例1
本实施例公开了一种光模块高低温测试装置，如图1，包括：TEC驱动器1、测试盒2和冷却箱3；其中：
TEC驱动器1和测试盒2连接，用于驱动测试盒2内的TEC制冷器22，实现按预设需求对测试盒2进行加热和制冷功能。
具体的，如图2，测试盒2和TEC驱动器1之间用航空插4实现快速接插， TEC驱动器1是能够控制TEC制冷器22的电流走向来达到制冷和制热的半导体装置。通过TEC驱动器1预先调试，设置给测试盒2内TEC制冷器22不同方向和大小电流，使测试盒2达到预设温度的目的。
在一些优选实施例中，TEC驱动器1表面还安装有触摸屏，TEC测试盒2 的环境温度通过TEC驱动器1的触摸屏面板进行温度设置，TEC测试盒2的环境温度在TEC驱动器1触摸屏上实时显示。
测试盒2一端与TEC驱动器1连接，另一端与冷却箱3连接，用于接受TEC 驱动器1控制，产生光模块测试所需温度；还用于接受冷却箱3进行的散热处理。
在一些优选实施例中，如图3，测试盒2包括测试板21，测试板21上设置有光模块对应型号的连接器座，用于固定光模块，使光模块在预设温度下进行测试工作。测试板21上设置有多个光模块测试工位和预处理工位，预热工位用于放置待测试光模块，将待测试光模块进行预冷或预热，当测试工位上的光模块测试完成后，将进行过预冷或预热的待测试光模块放置在测试工位，进行测试工作。
具体的，如图4，测试盒2上的测试板21上有2组测试工位211和预处理工位212，测试工位211测试完，拔出测试完的光模块，将预处理工位212内的预热(冷)模块移到测试工位211，节省升降温时间；测试过程中测试人员将其它待测试的光模块插入预处理工位212，让其预热(冷)。优选的，测试盒 2还包括温度传器25，温度传感器25将紧贴在被测光模块的管壳表面，实时监测被测模块管壳表面的温度。
在一些优选实施例中，如图3，测试盒2还包括TEC制冷器22，TEC制冷器22通过航空接头与TEC驱动器1连接，用于根据TEC驱动器1温度控制指令产生光模块测试设定温度。
TEC制冷器22是利用半导体材料的珀尔帖效应制成的。所谓珀尔帖效应，是指当直流电流通过两种半导体材料组成的电偶时，其一端吸热，一端放热的现象。重掺杂的N型和P型的碲化铋主要用作TEC的半导体材料，碲化铋元件采用电串联，并且是并行发热。TEC制冷器22包括一些P型和N型对(组)，它们通过电极连在一起，并且夹在两个陶瓷电极之间；当有电流从TEC流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在TEC上产生″热″侧和″冷″侧，这就是TEC制冷器22的加热与致冷原理。是致冷还是加热，以及致冷、加热的速率，由通过它的电流方向和大小来决定。一对电偶产生的热电效应很小，故在实际中都将上百对热电偶串联在一起，所有的冷端集中在一边，热端集中在另一边，这样生产出用于实际的致冷器。在本实施例中，TEC驱动器1设置好给TEC制冷器22的电流大小和方向，使TEC制冷器22达到TEC驱动器1设定的预设温度，测试盒2能提供-50℃―+90℃的测试环境，且测试环境温度和超低温冷却箱3的温度均可以调节。
在一些优选实施例中，如图3，测试盒2还包括TEC散热器23，TEC散热器23内设计有液体流通道，TEC散热器23设置有冷却液体入口和冷却液体出口，TEC散热器23通过出入水管与冷却箱3连接，通过冷却箱3内的冷却液对测试盒2进行散热处理。具体的，如图5，所述TEC散热器23上设置有冷却液体入口231和冷却液体出口232，TEC散热器内部设置有如图5中所示的液体流通道233。
在一些优选实施例中，如图3，测试盒2还包括导热板24，导热板24上设计有与光模块适配的凹槽，并与TEC制冷器22之间填充导热材料，用于将 TEC制冷器22产生的测试温度传输给光模块。
冷却箱3通过出入水连接口与测试盒2连接，用于对测试盒2进行散热处理。具体的，冷却箱3中的冷却液体流经出水管5，进入TEC测试盒2内的TEC 散热器23液体流通道，经过液体流通道后经过入水管6留回温冷却箱3冷却，此过程带走TEC半导体制冷器的热量进行散热。优选的，冷却箱3内冷却液采用冰点较低液体，使液体在摄氏零下温度下仍然可以快速流动，达到给测试盒 2快速散热目的。优选的，冷却箱3中冷却液体的温度可以通过冷却箱表面的触摸屏进行设置。
本发明公开的一种光模块高低温测试装置，通过TEC驱动器1控制TEC制冷器22，使TEC制冷器22达到测试盒2内光模块测试预设温度，并且采用冷却箱3对测试盒2进行冷却降温。本发明公开的光模块高低温测试装置能达到的温度范围大，电功耗低，总功耗小于800W，是传统高低温测试设备功耗的 1/15；不消耗压缩空气，无噪音，不会对生产环境释放大量热量，造成生产车间环境温度升高。本发明中的测试盒2体积小，可以随意移动，置于生产工作台面，不单独占用生产场地。解决了现有设备存在体积庞大，电功耗大，耗气量大，噪音和散热都对生产环境产生直接影响的问题。
实施例2
本实施例还公开了一种光模块高低温测试方法，包括：
S100.开启冷却箱，使冷却箱内的冷却液降温。具体的，通过冷却箱外触摸屏进行温度设置，使冷却液进行降温处理。
S200.启动TEC驱动控制器，驱动控制器检测流经TEC散热器流通道内的冷却液温度；具体的，通过测试盒内的温度传感器对冷却液温度进行测量，并将测量温度发送给TEC驱动控制器的触摸屏显示。
S300.当冷却液温度达到设定温度值时，通过TEC驱动控制器触摸屏设置测试盒温度，开启升降温设置。在本实施例中，测试盒能提供-50℃―+90℃的测试环境，且测试环境温度和超低温冷却箱的温度均可以调节。
S400.TEC驱动器根据升降温设置，给半导体TEC制冷器加不同方向电流，半导体TEC制冷器紧贴导热板的的一面温度降低或者升高，低温或高温能量经过充导热材料传导至导热板，给导热板凹槽内的光模块降温，实现高低温测试环境。
具体的，当设置低温测试环境温度时，TEC驱动器给半导体TEC制冷器加正向电流，半导体TEC制冷器紧贴导热板的的一面温度降低，低温能量经过导热硅脂传导至导热板，给导热板凹槽内的光模块降温，实现低温测试环境。
当设置高温测试环境温度时，TEC驱动器给半导体TEC制冷器加反向电流，半导体TEC制冷器紧贴导热板的的一面温度升高，高温能量经过导热硅脂传导至导热板，给导热板凹槽内的光模块升温温，实现高温温测试环境。
本发明公开的一种光模块高低温测试方法，通过TEC驱动器控制TEC制冷器，使TEC制冷器达到测试盒内光模块测试预设温度，并且采用冷却箱对测试盒进行冷却降温。本发明公开的光模块高低温测试装置能达到的温度范围大，电功耗低，总功耗小于800W，是传统高低温测试设备功耗的1/15；不消耗压缩空气，无噪音，不会对生产环境释放大量热量，造成生产车间环境温度升高。本发明中的测试盒体积小，可以随意移动，置于生产工作台面，不单独占用生产场地。解决了现有设备存在体积庞大，电功耗大，耗气量大，噪音和散热都对生产环境产生直接影响的问题。
应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。
结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC 中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。
对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
Claims (10)
1.一种光模块高低温测试装置，其特征在于，包括：TEC驱动器、测试盒和冷却箱；其中：
TEC驱动器和测试盒连接，用于驱动测试盒内的TEC制冷器，实现按预设需求对测试盒进行加热和制冷功能；
测试盒一端与TEC驱动器连接，另一端与冷却箱连接，用于接受TEC驱动器控制，产生光模块测试所需温度；还用于接受冷却箱进行的散热处理；
冷却箱通过出入水连接口与测试盒连接，用于对测试盒进行散热处理。
2.如权利要求1的一种光模块高低温测试装置，其特征在于，测试盒包括测试板，测试板上设置有光模块对应型号的连接器座，用于固定光模块，使光模块在预设温度下进行测试工作。
3.如权利要求1的一种光模块高低温测试装置，其特征在于，测试盒还包括TEC制冷器，TEC制冷器通过航空接头与TEC驱动器连接，用于根据TEC驱动器温度控制指令产生光模块测试设定温度。
4.如权利要求1的一种光模块高低温测试装置，其特征在于，测试盒还包括TEC散热器，TEC散热器内设计有液体流通道，TEC散热器设置有冷却液出入口，TEC散热器在冷却液出入口通过出入水管与冷却箱连接，通过冷却箱内的冷却液对测试盒进行散热处理。
5.如权利要求1的一种光模块高低温测试装置，其特征在于，测试盒还包括导热板，导热板上设计有与光模块适配的凹槽，并与TEC制冷器之间填充导热材料，用于将TEC制冷器产生的测试温度传输给光模块。
6.如权利要求2的一种光模块高低温测试装置，其特征在于，测试板上设置有多个光模块测试工位和预处理工位，预热工位用于放置待测试光模块，将待测试光模块进行预冷或预热，当测试工位上的光模块测试完成后，将进行过预冷或预热的待测试光模块放置在测试工位，进行测试工作。
7.如权利要求1的一种光模块高低温测试装置，其特征在于，冷却箱内冷却液冰点很低，在摄氏零下温度下仍然可以快速流动。
8.如权利要求1的一种光模块高低温测试装置，其特征在于，冷却箱上有1个或者多个进水口和出水口连接口。
9.如权利要求1的一种光模块高低温测试装置，其特征在于，测试盒还包括温度传器，温度传感器将紧贴在被测光模块的管壳表面，实时监测被测模块管壳表面的温度。
10.一种光模块高低温测试方法，其特征在于，包括：
S100.开启冷却箱，使冷却箱内的冷却液降温；
S200.启动TEC驱动控制器，TEC驱动控制器检测流经TEC散热器流通道内的冷却液温度；
S300.当冷却箱内冷却液温度达到设定温度值时，通过TEC驱动控制器触摸屏设置测试盒温度，开启升降温设置；
S400.TEC驱动器根据升降温设置，给半导体TEC制冷器加不同方向和大小电流，半导体TEC制冷器紧贴导热板的的一面温度降低或者升高，低温或高温能量经过充导热材料传导至导热板，给导热板凹槽内的光模块降温，实现对光模块高低温环境的测试。
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