CN113933675B - 一种半导体制冷产品检测方法、系统 - Google Patents

一种半导体制冷产品检测方法、系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种半导体制冷产品检测方法，包括：步骤一：基于各类半导体制冷产品的能效标准，标准工况下，获取满足能效及性能要求的合格产品样本的性能参数；步骤二：选取满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本，获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数，以此为数据基础建立测试结果数据库；步骤三：通过设置于检测工位的检测装置，获取检测工位的当前环境温度；步骤四：调用测试结果数据库中，处于当前环境温度下的基准性能参数，将所调用的基准性能参数与检测工位上被测产品的测量性能参数进行比较，判断检测工位上被测产品是否合格。本发明有效解决半导体制冷产品性能受环境温度影响大、大批量性能检测结果是否合格难以判定的问题。

Description

一种半导体制冷产品检测方法、系统
技术领域
本发明涉及产品检测技术领域，尤其涉及一种半导体制冷产品检测方法、系统。
背景技术
半导体制冷又称温差电制冷，利用半导体材料的珀尔帖效应产生制冷效应，并以其结构简单、小巧、无制冷剂、无振动、噪声低、冷量控制方便等特点广泛用于小型制冷产品中，如半导体制冷酒柜、冷藏箱、半导体制冷冰淇淋机、酸奶机等。
但半导体制冷产品由于是基于半导体制冷器TEC(又称温差电制冷器)为核心制冷部件，属温差制冷，产品的制冷性能与工作环境温度关联性很强，即环境温度越高，产品的制冷性能越差，这主要是由半导体制冷器结构及半导体材料特性等决定的。而在产品大批量生产制造时，很难保证产线成批量检测时检测房的恒温，即使做到恒温，经济性也不好。如何确保大批量生产半导体制冷产品，制冷性能检测达标是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中的缺陷，提出一种半导体制冷产品检测方法、系统，通过采取对不同产品、根据不同的能效标准通过在标准测试室不同温度工况的测试，建立半导体制冷产品的全环境温度对应的温度特性、功率等测试结果数据库。在实际产品批量检测时，根据每个产品所处的不同环境温度，比对测试结果数据库中相应的数据参数，判断其产品是否达标，从而有效解决了半导体制冷产品批量检测对测试环境恒温的苛刻要求问题，而且缩短了产品测试时的恒温等待时间，使检测效率得到大幅提升。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种半导体制冷产品检测方法，包括如下步骤：
步骤一：基于各类半导体制冷产品的能效标准，在标准工况下，获取满足能效及性能要求的合格产品样本的性能参数；
步骤二：选取满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本，获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数，以此为数据基础建立测试结果数据库；
步骤三：通过设置于检测工位的检测装置，获取检测工位的当前环境温度；
步骤四：调用测试结果数据库中，处于当前环境温度下的基准性能参数，将所调用的基准性能参数与检测工位上被测产品的测量性能参数进行比较，判断检测工位上被测产品是否合格。
优选的，在所述步骤二中，选取满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本还包括：
选取至少一台满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本。
优选的，在所述步骤二中，获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数还包括：
当选取至少两台样机作为测试标本时，将多个测试标本在不同环境温度下的基准性能参数的平均值作为数据基础，保持至所述测试结果数据库。
优选的，在将多个测试标本在不同环境温度下的基准性能参数的平均值作为数据基础之前，还包括：
设置数据偏差范围；
获取多个测试标本在同一环境温度下的基准性能参数，剔除超出数据偏差范围的个别基准性能参数，保留其他基准性能参数，将其他基准性能参数的平均值作为该环境温度下的数据基础；
逐一获取多个测试样本在不同环境温度下的多组数据基础，保存至测试结果数据库。
优选的，在所述步骤三中，获取检测工位的当前环境温度还包括：
通过至少一个检测工位配置一个检测装置，来获取每个检测工位的当前环境温度；
将至少两个检测工位划分为一个检测区域，通过在每个检测区域配置一个检测装置，来获取每个检测区域的当前环境温度。
优选的，在所述步骤三中，还包括执行故障检测步骤，所述故障检测步骤包括选择执行第一故障检测操作或执行第二故障检测操作；
当执行第一故障检测操作时，对各检测装置按照位置顺序依次编号；
分别获取并比对当前检测装置和相邻检测装置对同一检测工位所检测到的环境温度，判断两个环境温度的比对差值是否大于阈值；
当两个环境温度的比对差值大于阈值时，选择执行第一确定操作或第二确定操作来认定当前检测工位的环境温度；
当两个环境温度的比对差值不大于阈值时，保留当前检测装置所检测到的环境温度，将其作为该检测工位的环境温度。
优选的，当两个环境温度的比对差值大于阈值时，选择执行第一确定操作，所述第一确定操作包括：
判定当前检测装置所检测到的环境温度为异常数据，并将相邻检测装置所检测到的环境温度作为该检测工位的环境温度。
优选的，当两个环境温度的比对差值大于阈值时，选择执行第一确定操作，所述第二确定操作包括：
判定当前检测装置所检测到的环境温度为异常数据，并将相邻两个相邻检测装置所检测到的环境温度的平均值作为该检测工位的环境温度。
优选的，当执行第二故障检测操作时，包括：
对各检测装置按照位置顺序依次编号；
分别获取并比对当前检测装置和相邻检测装置对同一检测工位所检测到的环境温度；
判断当前检测装置所检测到的环境温度是否超出预设温度范围；
当超出预设温度范围时，选择执行所述第一确定操作或所述第二确定操作来认定当前检测工位的环境温度；
当未超出预设温度范围时，保留当前检测装置所检测到的环境温度，将其作为该检测工位的环境温度。
一种半导体制冷产品检测系统，应用有所述半导体制冷产品检测方法；
所述系统包括第一获取模块、选取模块、第二获取模块、检测模块和判断模块；
所述第一获取模块，用于根据各类半导体制冷产品的能效标准，在标准工况下，获取满足能效及性能要求的合格产品样本的性能参数；
所述选取模块，用于选取满足所述第一获取模块所获取的性能参数的样机，并将其作为测试标本；
所述第二获取模块，用于获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数，以此为数据基础建立测试结果数据库；
所述检测模块，用于获取检测工位的当前环境温度；
所述判断模块，用于调用测试结果数据库中，处于所述检测模块所获取的当前环境温度下的基准性能参数，将所调用的基准性能参数与检测工位上被测产品的测量性能参数进行比较，判断检测工位上被测产品是否合格。
本发明的技术方案所实现的技术效果：
本发明通过采取对不同产品、根据不同的能效标准通过在标准测试室不同温度工况的测试，建立半导体制冷产品的全环境温度对应的温度特性、功率等测试结果数据库。在实际产品批量检测时，根据每个产品所处的不同环境温度，比对测试结果数据库中相应的数据参数，判断其产品是否达标，从而有效解决了半导体制冷产品批量检测对测试环境恒温的苛刻要求问题，而且缩短了产品测试时的恒温等待时间，使检测效率得到大幅提升。
附图说明
图1是本发明其中一个实施例的半导体制冷产品的制冷原理框架图；
图2是本发明其中一个实施例的半导体制冷产品检测流程图；
图3是本发明其中一个实施例的环境温度检测装置的故障检测流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
半导体制冷器TEC是半导体核心制冷部件，制冷原理框图见图1，图1中Tc、Tα、Qh、QC分别为半导体制冷器TEC热端温度、冷端温度、环境温度、热端制热功率、冷端产冷功率。若TEC热端与环境间的传导热阻为Rh，根据传热学、能量守恒定律及半导体制冷理论，可以得到：
Qh＝(Th-Tα)/Rh；
Qc＝Qh-Pi；
上式Pi、K、N、α＝(αp-αn)、I分别为半导体制冷器TEC电输入功率、半导体制冷器TEC电导、组成TEC的P-N型电偶总对数以及P型(αp)、N型(αn)电偶材料的塞贝克系数、TEC工作电流。
假设Th、Rh固定不变，由丄式则可以看出关联关系：Tα→Qh→Qc→Tc(cop)，因此，即使忽略半导体热电材料的温度特性，半导体制冷的性能(Tc、cop)与环境温度Tα存在着密切的关联关系，这是半导体制冷的固有特点。
由上述可知半导体制冷产品制冷性能与测试环境温度关联密切，同时因为在批量生产检测时，难以保证检测线的恒温环境及半导体相关产品严苛的能效与制冷性能要求，如何确保制冷性能检测达标是目前急需解决的问题，为了解决上述问题，本申请提出一种半导体制冷产品检测方法，如图2所示，包括如下步骤：
步骤一：基于各类半导体制冷产品的能效标准，在标准工况下，获取满足能效及性能要求的合格产品样本的性能参数；
在本实施例中，首先通过测试，根据各类产品能效标准，找到满足额定工况(或标准工况)下能效及性能要求的合格产品样本(合格产品样本可以为1台或多台)相关参数，如额定环境温度(如25℃、32℃等)产品制冷性能，包括输入功率、制冷温度(制冷速度)、恒温功率等参数；
步骤二：选取满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本，获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数，以此为数据基础建立测试结果数据库；
在本实施例中，以满足能效标准的上述样机为测试标本，测试其在不同环境温度(如16、17、18、19、20℃……)下，对应的上述相关性能参数，建立不同种类、不同型号的测试结果数据库；
在建立测试结果数据库过程中，上述的采样环境温度间隔越小，建立的测试结果数据库越精确，考虑到测试环境本身的恒温控制状态，本实施例优选1℃作为不同环境温度的采样间隔。
需要说明的是，测试结果数据库中的标准数据会对应能效标准升级、变动做相应的修正。
步骤三：通过设置于检测工位的检测装置，获取检测工位的当前环境温度；
在本实施例中，对于批量生产的检测流水线，对应性能检测线中产品检测工位，设置环温检测感应器(探头)，用于检测产品对应的工作环境温度。
步骤四：调用测试结果数据库中，处于当前环境温度下的基准性能参数，将所调用的基准性能参数与检测工位上被测产品的测量性能参数进行比较，判断检测工位上被测产品是否合格。
在本实施例中，通过步骤二中建立的不同类别产品标准的测试结果数据库为基础，根据检测工位对应的环境温度参数，调用不同的标准数据，对不同工位的被测产品是否合格达标进行自动判定，从而有效解决了半导体制冷产品性能受环境温度影响大、大批量性能检测结果是否合格难以判定的问题。
优选的，在所述步骤二中，选取满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本还包括：
选取至少一台满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本。
在本实施例中，测试标本的数量越多，得到的测试标准越准确，考虑到通常标准测试房设置6个标准测试工位，优选6台为测试样本机。
优选的，在所述步骤二中，获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数还包括：
当选取至少两台样机作为测试标本时，将多个测试标本在不同环境温度下的基准性能参数的平均值作为数据基础，保持至所述测试结果数据库。
在本实施例中，当出现多测试标本测试基准性能参数时，通过多测试标本测试性能结果平均值作为测试结果数据库的标准，测试样本数越多，得到的测试标准越准确。
优选的，在将多个测试标本在不同环境温度下的基准性能参数的平均值作为数据基础之前，还包括：
设置数据偏差范围；
获取多个测试标本在同一环境温度下的基准性能参数，剔除超出数据偏差范围的个别基准性能参数，保留其他基准性能参数，将其他基准性能参数的平均值作为该环境温度下的数据基础；
逐一获取多个测试样本在不同环境温度下的多组数据基础，保存至测试结果数据库。
在本实施例中，在建立数据库标准数据的时候，可对多台合格样本产品进行测量，对偏差较大的数据进行排除，然后求取平均值，获得标准数据；
具体的，为了提高数据库中标准数据的精确度，首先选取多台同一种类同一型号的合格样本产品，并依次对多台合格样本产品在不同环境温度下进行性能参数测试，得到各测试结果数据；并将在同一环境温度下的各测试结果数据进行筛选，剔除偏差较大的测试结果数据，然后将剩余的测试结果数据进行平均值处理，进而得到相应环境温度下相应种类型号的合格样本产品的标准测试结果数据；
依次选取不同种类、不同型号的多台合格样本产品，逐一获取这些合格杨本产品的标准测试结果数据。
优选的，在所述步骤三中，获取检测工位的当前环境温度还包括：
通过至少一个检测工位配置一个检测装置，来获取每个检测工位的当前环境温度；
将至少两个检测工位划分为一个检测区域，通过在每个检测区域配置一个检测装置，来获取每个检测区域的当前环境温度。
在本实施例中，优选在每个检测工位设置一个环温检测探头，当检测线环境温度变化相对较小时，也可以划分检测区域，即将多个检测工位归为一个检测区域，细分出不同区域，区域内每个检测工位认定为相同的环境温度。
优选的，在所述步骤三中，如图3所示，还包括执行故障检测步骤，所述故障检测步骤包括选择执行第一故障检测操作或执行第二故障检测操作；
在本实施例中，在利用环温检测感应器检测环境温度时，应考虑当环温检测感应器出现故障时，导致从测试结果数据库中拿出来比较的标准数据与实际存在差异所导致的检测不精准的解决办法；因此，本申请在步骤三中增设故障检测步骤，通过故障检测步骤检测环温检测感应器是否存在问题；具体的，故障检测步骤包括可选的第一故障检测操作或第二故障检测操作；
当执行第一故障检测操作时，对各检测装置按照位置顺序依次编号；
在本实施例中，对各环温检测感应器按照设置位置顺序依次编号，如第一环温检测感应器、第二环温检测感应器……第n-1环温检测感应器、第n环温检测感应器、第n+1环温检测感应器(n为整数，n的具体数值根据实际测试需求而确定)；
接着分别获取并比对当前检测装置和相邻检测装置对同一检测工位所检测到的环境温度，判断两个环境温度的比对差值是否大于阈值；
在本实施例中，对第n环温检测感应器进行检测环境温度时，将检测到的第n环境温度数据与第n-1环温检测感应器检测到的第n环境温度数据进行比对，判断两者的比对差值是否大于阈值；
需要说明的是，也可将检测到的第n环境温度数据与第n+1环温检测感应器检测到的第n环境温度数据进行比对；
当两个环境温度的比对差值大于阈值时，选择执行第一确定操作或第二确定操作来认定当前检测工位的环境温度；
优选的，当两个环境温度的比对差值大于阈值时，选择执行第一确定操作，所述第一确定操作包括：
判定当前检测装置所检测到的环境温度为异常数据，并将相邻检测装置所检测到的环境温度作为该检测工位的环境温度。
在本实施例中，当两个环境温度的比对差值大于阈值时，则判定第n环境温度数据为异常数据，并将第n-1环境温度数据作为第n环境温度数据(比对对象为第n-1环温检测感应器时)；或将第n+1环境温度数据作为第n环境温度数据(比对对象为第n+1环温检测感应器时)；
优选的，当两个环境温度的比对差值大于阈值时，选择执行第一确定操作，所述第二确定操作包括：
判定当前检测装置所检测到的环境温度为异常数据，并将相邻两个相邻检测装置所检测到的环境温度的平均值作为该检测工位的环境温度。
在本实施例中，当两个环境温度的比对差值大于阈值时，则判定第n环境温度数据为异常数据，将第n-1环境温度数据与第n+1环境温度数据取平均值后作为第n环境温度数据；
需要说明的是，在判定环境温度数据为异常数据后，需产生警报，提醒操作人员相应的环温检测感应器产生故障。
当两个环境温度的比对差值不大于阈值时，保留当前检测装置所检测到的环境温度，将其作为该检测工位的环境温度。
优选的，当执行第二故障检测操作时，包括：
对各检测装置按照位置顺序依次编号；
在另一个实施例中，对各环温检测感应器按照设置位置顺序依次编号，如第一环温检测感应器、第二环温检测感应器……第n-1环温检测感应器、第n环温检测感应器、第n+1环温检测感应器(n为整数，n的具体数值根据实际测试需求而确定)；
分别获取并比对当前检测装置和相邻检测装置对同一检测工位所检测到的环境温度；
对第n环温检测感应器进行检测环境温度时，将检测到的第n环境温度数据与第n-1环温检测感应器检测到的第n环境温度数据进行比对，判断两者的比对差值是否大于阈值；
需要说明的是，也可将检测到的第n环境温度数据与第n+1环温检测感应器检测到的第n环境温度数据进行比对；
判断当前检测装置所检测到的环境温度是否超出预设温度范围；
在实际操作时，对第n环温检测感应器进行检测环境温度时，可将检测到的第n环境温度数据与预设温度范围进行比对，若第n环境温度数据落入预设温度范围，则判定为正常数据，并进行下一步的检测处理；若第n环境温度数据不在预设温度范围，则判定为异常数据；
当超出预设温度范围时，选择执行所述第一确定操作或所述第二确定操作来认定当前检测工位的环境温度；
当选择第一确定操作时，则判定第n环境温度数据为异常数据，并将第n-1环境温度数据作为第n环境温度数据，或将第n+1环境温度数据作为第n环境温度数据；
当选择第二确定操作时，则判定第n环境温度数据为异常数据将第n-1环境温度数据与第n+1环境温度数据取平均值后作为第n环境温度数据。
需要说明的是，对于判断第一环温检测感应器的第一环境温度数据是否为异常数据时，则可将第二环境温度数据作为第一环境温度数据。
当未超出预设温度范围时，保留当前检测装置所检测到的环境温度，将其作为该检测工位的环境温度。
一种半导体制冷产品检测系统，应用有所述半导体制冷产品检测方法；
所述系统包括第一获取模块、选取模块、第二获取模块、检测模块和判断模块；
所述第一获取模块，用于根据各类半导体制冷产品的能效标准，在标准工况下，获取满足能效及性能要求的合格产品样本的性能参数；
所述选取模块，用于选取满足所述第一获取模块所获取的性能参数的样机，并将其作为测试标本；
所述第二获取模块，用于获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数，以此为数据基础建立测试结果数据库；
所述检测模块，用于获取检测工位的当前环境温度；
所述判断模块，用于调用测试结果数据库中，处于所述检测模块所获取的当前环境温度下的基准性能参数，将所调用的基准性能参数与检测工位上被测产品的测量性能参数进行比较，判断检测工位上被测产品是否合格。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种半导体制冷产品检测方法，其特征在于：
包括如下步骤：
步骤一：基于各类半导体制冷产品的能效标准，在标准工况下，获取满足能效及性能要求的合格产品样本的性能参数；
步骤二：选取满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本，获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数，以此为数据基础建立测试结果数据库；
步骤三：通过设置于检测工位的检测装置，获取检测工位的当前环境温度；
还包括执行故障检测步骤，所述故障检测步骤包括选择执行第一故障检测操作或执行第二故障检测操作；
当执行第一故障检测操作时，对各检测装置按照位置顺序依次编号；
分别获取并比对当前检测装置和相邻检测装置对同一检测工位所检测到的环境温度，判断两个环境温度的比对差值是否大于阈值；
当两个环境温度的比对差值大于阈值时，选择执行第一确定操作或第二确定操作来认定当前检测工位的环境温度；
当两个环境温度的比对差值不大于阈值时，保留当前检测装置所检测到的环境温度，将其作为该检测工位的环境温度；
当两个环境温度的比对差值大于阈值时，选择执行第一确定操作，所述第一确定操作包括：
判定当前检测装置所检测到的环境温度为异常数据，并将相邻检测装置所检测到的环境温度作为该检测工位的环境温度；
当两个环境温度的比对差值大于阈值时，选择执行第二确定操作，所述第二确定操作包括：
判定当前检测装置所检测到的环境温度为异常数据，并将相邻两个相邻检测装置所检测到的环境温度的平均值作为该检测工位的环境温度；
当执行第二故障检测操作时，包括：
对各检测装置按照位置顺序依次编号；
分别获取并比对当前检测装置和相邻检测装置对同一检测工位所检测到的环境温度；
判断当前检测装置所检测到的环境温度是否超出预设温度范围；
当超出预设温度范围时，选择执行所述第一确定操作或所述第二确定操作来认定当前检测工位的环境温度；
当未超出预设温度范围时，保留当前检测装置所检测到的环境温度，将其作为该检测工位的环境温度；
步骤四：调用测试结果数据库中，处于当前环境温度下的基准性能参数，将所调用的基准性能参数与检测工位上被测产品的测量性能参数进行比较，判断检测工位上被测产品是否合格。
2.根据权利要求1所述一种半导体制冷产品检测方法，其特征在于：
在所述步骤二中，选取满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本还包括：
选取至少一台满足步骤一中所述性能参数的样机作为测试标本。
3.根据权利要求2所述一种半导体制冷产品检测方法，其特征在于：
在所述步骤二中，获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数还包括：
当选取至少两台样机作为测试标本时，将多个测试标本在不同环境温度下的基准性能参数的平均值作为数据基础，保持至所述测试结果数据库。
4.根据权利要求3所述一种半导体制冷产品检测方法，其特征在于：
在将多个测试标本在不同环境温度下的基准性能参数的平均值作为数据基础之前，还包括：
设置数据偏差范围；
获取多个测试标本在同一环境温度下的基准性能参数，剔除超出数据偏差范围的个别基准性能参数，保留其他基准性能参数，将其他基准性能参数的平均值作为该环境温度下的数据基础；
逐一获取多个测试样本在不同环境温度下的多组数据基础，保存至测试结果数据库。
5.根据权利要求1所述一种半导体制冷产品检测方法，其特征在于：
在所述步骤三中，获取检测工位的当前环境温度还包括：
通过至少一个检测工位配置一个检测装置，来获取每个检测工位的当前环境温度；
将至少两个检测工位划分为一个检测区域，通过在每个检测区域配置一个检测装置，来获取每个检测区域的当前环境温度。
6.一种半导体制冷产品检测系统，其特征在于：应用有如权利要求1-5任一项所述半导体制冷产品检测方法；
所述系统包括第一获取模块、选取模块、第二获取模块、检测模块和判断模块；
所述第一获取模块，用于根据各类半导体制冷产品的能效标准，在标准工况下，获取满足能效及性能要求的合格产品样本的性能参数；
所述选取模块，用于选取满足所述第一获取模块所获取的性能参数的样机，并将其作为测试标本；
所述第二获取模块，用于获取测试标本在不同环境温度下的基准性能参数，以此为数据基础建立测试结果数据库；
所述检测模块，用于获取检测工位的当前环境温度；
所述判断模块，用于调用测试结果数据库中，处于所述检测模块所获取的当前环境温度下的基准性能参数，将所调用的基准性能参数与检测工位上被测产品的测量性能参数进行比较，判断检测工位上被测产品是否合格。
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