CN117929905B - 用于电子元件的快速温变测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于电子元件的快速温变测试装置，包括测试舱、加热系统、第一制冷系统，第一制冷系统包括第一压缩机、第一冷凝器、第一节流组件、第一换热装置、设置于测试舱内的第一蒸发器，第一换热装置包括两端部分别设置有第一进气口和第一出气口的第一回气管、能够使其内介质与第一回气管内介质进行热交换并且两端部分别具有第一进液口和第一出液口的第一散热管，第一蒸发器的输入端和输出端分别与第一出液口和第一进气口相连通，第一节流组件的输出端连接第一进液口，第一压缩机的吸气端与第一出气口相连通。本发明在快速温变测试中可在避免损伤压缩机前提下模拟极高温的测试环境，保证测试过程稳定，提高压缩机的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电子元件的快速温变测试装置，适用于可靠性测试技术领域。
背景技术
快速温变测试是用于确定产品在高温、低温快速或缓慢变化的环境下运行的适应性的可靠性测试方法，被广泛应用于半导体、汽车电子、航天、科研等领域中。市面上通常是采用快速温变测试设备来测试半导体芯片等电子元件，目前的测试设备通常是通过将被测元件放置于测试腔室内，然后通过加热系统或制冷系统提供热量或冷量，改变被测元件所处的环境温度，使环境温度完成常温-低温-低温停留-高温-高温停留-常温的循环转变。但是，当需要将测试腔室内的环境由高温向低温转变时，由于制冷系统中的蒸发器处于原先的高温环境中，其内部介质同样具有较高的温度，此时启动制冷系统会导致高温介质回流至压缩机内，进而导致压缩机损坏。为了解决上述问题，现有的快速温变测试设备中通常是通过在制冷系统中设置一条支路，将冷凝器的输出端与蒸发器的输出端连通（如附图1所示），以便将制冷系统输出的低温介质分流出一部分与蒸发器回流的高温介质混合，降低回流至压缩机的介质温度，避免压缩机损坏。
然而上述现有方案存在不少弊端：首先，该方案会导致快速温变设备无法稳定实现极高温（120℃以上）的环境模拟，当蒸发器回流的介质温度过高时，就需要大大增加支路中低温介质的流量，确保降温效果，而由于支路中的低温介质与蒸发器回流的高温介质需要合流后回流至压缩机，支路中介质的流量增大会导致回流至压缩机的介质增多，进而导致压缩机内部压力过高而损坏。其次，该方案中将压缩机、冷凝器等环节输出的低温介质进行分流，通过分流出的低温介质与高温介质中和以实现降温，难以控制低温介质的输送量，当低温介质输送量较少时，会导致降温效果无法达标，无法避免回流介质温度过高而导致压缩机损坏的问题；而当低温介质输送量较多时，会导致部分低温介质无法完全汽化，进而导致压缩机吸气带液，出现液击等现象，影响压缩机的使用寿命，甚至出现损坏。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种用于电子元件的快速温变测试装置。
本发明提供了一种用于电子元件的快速温变测试装置，包括用于测试被测元件的测试舱、用于为测试舱内环境加热的加热系统、用于为测试舱内环境降温的第一制冷系统，第一制冷系统包括第一压缩机、输入端连接第一压缩机排出端的第一冷凝器、输入端连接第一冷凝器输出端的第一节流组件、与第一节流组件相连接的第一换热装置、设置于测试舱内的第一蒸发器，第一换热装置包括两端部分别设置有第一进气口和第一出气口的第一回气管、能够使其内介质与第一回气管内介质进行热交换并且两端部分别具有第一进液口和第一出液口的第一散热管，第一蒸发器的输入端和输出端分别与第一出液口和第一进气口相连通，第一节流组件的输出端连接第一进液口，第一压缩机的吸气端与第一出气口相连通。当测试装置内的测试环境从高温向低温转变时，加热系统停机，第一制冷系统启动，制冷介质经过第一压缩机、第一冷凝器及第一节流组件处理后形成低温介质输入第一换热装置的第一散热管中，同时第一蒸发器内部的高温介质回流至第一回气管中，并与第一散热管内的低温介质进行热交换，使第一蒸发器内部回流的介质温度降低，避免了回流介质的温度过高而导致的压缩机损坏。并且，一方面，制冷系统产生的低温介质通入第一换热装置后，其冷量可根据实际情况完全或部分用于高温介质的降温，使得第一制冷系统可以在极高温的环境下启动而无需担心第一压缩机因回流介质温度过高而损坏，进而使得快速温变测试装置所模拟出的高温环境的温度上限更高，提高测试装置的测试范围和实用性。另一方面，第一回气管中的介质与第一散热管中的介质进行热交换时不发生流通，避免了低温介质与高温介质合流后压力增大，导致压缩机内部压力过高而损坏的问题。另外，通过第一换热装置实现回流介质的降温还可以避免冷量输送难以控制的问题，如果回流介质的温度过高而需要大量低温介质来降温时，可以适当延长第一换热装置的长度，确保降温效果；而所需的低温介质较少时，低温介质流过第一散热管完成与高温介质的热交换后会流入第一蒸发器，将其余冷量输入测试舱内，并在第一蒸发器中吸热汽化，避免第一压缩机出现吸气带液、液击等现象，保证第一压缩机的运行稳定性与使用寿命。
进一步地，第一散热管呈螺旋状且盘绕设置于第一回气管内，第一进液口和第一出液口分别穿设至第一回气管的外部。通过螺旋盘绕的第一散热管，提高低温介质在第一换热装置内的流动时间，延长低温介质与高温介质进行热交换的时长，确保降温效果。
进一步地，测试装置还包括至少一个第二制冷系统，第二制冷系统包括依次连接的第二压缩机、第二冷凝器、第二节流组件、具有可相互换热的第一流道和第二流道的热交换器，第二节流组件的输出端与第一流道的一端相连通，第一流道的另一端连接第二压缩机的吸气端，第二流道串接于第一冷凝器与第一节流组件之间。通过第二压缩机、第二冷凝器、第二节流组件进行制冷，并将冷量经由热交换器传递给第一冷凝器输出的制冷介质，辅助其降温，使第一制冷系统可以输出温度更低的冷量，不仅提高了对高温介质的降温效果，也使测试装置可以模拟出温度更低的低温环境。
进一步地，第二制冷系统还包括与第二节流组件及第一流道串联后所形成的单元相并联的备用制冷单元，该备用制冷单元包括第三节流组件、第二换热装置和第二蒸发器，第二蒸发器设置于测试舱内。当第一制冷系统出现故障时可将备用制冷单元投入使用，避免影响测试装置的正常使用。
更进一步地，第二换热装置包括两端部分别设置有第二进气口和第二出气口的第二回气管、能够使其内介质与第二回气管内介质进行热交换并且两端部分别具有第二进液口和第二出液口的第二散热管，第三节流组件的输入端和输出端分别与第二冷凝器的输出端和第二进液口相连通，第二蒸发器的输入端和输出端分别连通第二出液口和第二进气口，第二出气口与第二压缩机的吸气端相连通。通过第二换热装置对第二蒸发器内回流的高温介质进行降温，避免启用备用制冷单元时导致第二压缩机损坏。
更进一步地，第二散热管呈螺旋状且盘绕设置于第二回气管内，第二进液口和第二出液口分别穿设至第二回气管的外部。通过螺旋盘绕的第二散热管，提高低温介质在第二换热装置内的流动时间，延长低温介质与高温介质进行热交换的时长，确保降温效果。
进一步地，测试舱包括用于放置被测元件的测试腔、设置于测试腔外围并与测试腔连通的循环风道、设置于循环风道内并用于在测试腔和循环风道内形成循环风的风机，第一蒸发器设置于循环风道内。通过风机驱动测试舱内的气体，使气体形成在测试舱与循环风道之间循环流动的循环风，便于通过循环风将制冷系统或加热系统产生的冷量或热量快速扩散在测试舱内，便于模拟出均匀、稳定的低温或高温环境。
更进一步地，加热系统包括设置于循环风道内的加热装置，加热装置的加热温度为室温至180℃。其中，室温的范围为10~40℃。具体的，加热装置可设置为电热丝，便于产生足够的高温，以便模拟出测试所需的高温环境。
由于上述技术方案运用，本发明相较现有技术具有以下优点：
本发明的用于电子元件的快速温变测试装置，结构简单，组装便捷，通过第一换热装置使得第一制冷系统产生的低温介质在进入第一蒸发器之前预先与第一蒸发器中回流的高温介质进行热交换，降低回流介质的温度，避免损伤压缩机；同时，第一换热装置可以将第一制冷系统产生的冷量部分或完全用于回流介质的降温，确保对回流介质的降温效果，使得测试装置可以模拟极高温的测试环境；并且，低温介质和高温介质分别在第一散热管和第一回气管中进行热交换，相互不流通，不仅避免了回流介质过多而导致压缩机因高压损坏的问题，也无需控制支流分配的冷量，保证制冷效果，避免压缩机出现吸气带液、液击等现象，确保压缩机的运行稳定性，提高其使用寿命。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的组件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是现有快速温变设备中的制冷系统架构图；
图2本发明一个实施例的结构示意图；
图3是图2所示实施例中第一制冷系统和第二制冷系统的架构示意图；
图4是图2所示实施例中第一换热装置和/或第二换热装置的结构示意图；
附图标记说明如下：
1、测试舱；11、测试腔；12、循环风道；13、风机；2、加热系统；21、加热装置；3、第一制冷系统；31、第一压缩机；32、第一冷凝器；33、第一节流组件；34、第一换热装置；341、第一回气管；342、第一进气口；343、第一出气口；344、第一散热管；345、第一进液口；346、第一出液口；35、第一蒸发器；4、第二制冷系统；41、第二压缩机；42、第二冷凝器；43、第二节流组件；44、热交换器；441、第一流道；442、第二流道；45、第三节流组件；46、第二换热装置；461、第二回气管；462、第二进气口；463、第二出气口；464、第二散热管；465、第二进液口；466、第二出液口；47、第二蒸发器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
参考附图2-4，本实施例中提供了一种用于电子元件的快速温变测试装置，包括用于测试被测元件的测试舱1、用于为测试舱1内环境加热的加热系统2、用于为测试舱1内环境降温的第一制冷系统3，第一制冷系统3包括第一压缩机31、输入端连接第一压缩机31排出端的第一冷凝器32、输入端连接第一冷凝器32输出端的第一节流组件33、与第一节流组件33相连接的第一换热装置34、设置于测试舱1内的第一蒸发器35，第一换热装置34包括两端部分别设置有第一进气口342和第一出气口343的第一回气管341、能够使其内介质与第一回气管341内介质进行热交换并且两端部分别具有第一进液口345和第一出液口346的第一散热管344，第一蒸发器35的输入端和输出端分别与第一出液口346和第一进气口342相连通，第一节流组件33的输出端连接第一进液口345，第一压缩机31的吸气端与第一出气口343相连通。当测试装置内的测试环境从高温向低温转变时，加热系统2停机，第一制冷系统3启动，制冷介质经过第一压缩机31、第一冷凝器32及第一节流组件33处理后形成低温介质输入第一换热装置34的第一散热管344中，同时第一蒸发器35内部的高温介质回流至第一回气管341中，并与第一散热管344内的低温介质进行热交换，使第一蒸发器35内部回流的介质温度降低，避免了回流介质的温度过高而导致的压缩机损坏。并且，一方面，制冷系统产生的低温介质通入第一换热装置34后，其冷量可根据实际情况完全或部分用于高温介质的降温，使得第一制冷系统3可以在极高温的环境下启动而无需担心第一压缩机31因回流介质温度过高而损坏，进而使得快速温变测试装置所模拟出的高温环境的温度上限更高，提高测试装置的测试范围和实用性。另一方面，第一回气管341中的介质与第一散热管344中的介质进行热交换时不发生流通，避免了低温介质与高温介质合流后压力增大，导致压缩机内部压力过高而损坏的问题。另外，通过第一换热装置34实现回流介质的降温还可以避免冷量输送难以控制的问题，如果回流介质的温度过高而需要大量低温介质来降温时，可以适当延长第一换热装置34的长度，确保降温效果；而所需的低温介质较少时，低温介质流过第一散热管344完成与高温介质的热交换后会流入第一蒸发器35，将其余冷量输入测试舱1内，并在第一蒸发器35中吸热汽化，避免第一压缩机31出现吸气带液、液击等现象，保证第一压缩机31的运行稳定性与使用寿命。
在一种更为优选的实施方案中，第一散热管344呈螺旋状且盘绕设置于第一回气管341内，第一进液口345和第一出液口346分别穿设至第一回气管341的外部。通过螺旋盘绕的第一散热管344，提高低温介质在第一换热装置34内的流动时间，延长低温介质与高温介质进行热交换的时长，确保降温效果。
在一种更为优选的实施方案中，测试装置还包括至少一个第二制冷系统4，第二制冷系统4包括依次连接的第二压缩机41、第二冷凝器42、第二节流组件43、具有可相互换热的第一流道441和第二流道442的热交换器44，第二节流组件43的输出端与第一流道441的一端相连通，第一流道441的另一端连接第二压缩机41的吸气端，第二流道442串接于第一冷凝器32与第一节流组件33之间。通过第二压缩机41、第二冷凝器42、第二节流组件43进行制冷，并将冷量经由热交换器44传递给第一冷凝器32输出的制冷介质，辅助其降温，使第一制冷系统3可以输出温度更低的冷量，不仅提高了对高温介质的降温效果，也使测试装置可以模拟出温度更低的低温环境。
在一种更为优选的实施方案中，第二制冷系统4还包括与第二节流组件43及第一流道441串联后所形成的单元相并联的备用制冷单元（附图中未标识），该备用制冷单元包括第三节流组件45、第二换热装置46和第二蒸发器47，第二蒸发器47设置于测试舱1内。当第一制冷系统3出现故障时可将备用制冷单元投入使用，避免影响测试装置的正常使用。
在一种更为优选的实施方案中，第二换热装置46包括两端部分别设置有第二进气口462和第二出气口463的第二回气管461、能够使其内介质与第二回气管461内介质进行热交换并且两端部分别具有第二进液口465和第二出液口466的第二散热管464，第三节流组件45的输入端和输出端分别与第二冷凝器42的输出端和第二进液口465相连通，第二蒸发器47的输入端和输出端分别连通第二出液口466和第二进气口462，第二出气口463与第二压缩机41的吸气端相连通。通过第二换热装置46对第二蒸发器47内回流的高温介质进行降温，避免启用备用制冷单元时导致第二压缩机47损坏。
在一种更为优选的实施方案中，第二散热管464呈螺旋状且盘绕设置于第二回气管461内，第二进液口465和第二出液口466分别穿设至第二回气管461的外部。通过螺旋盘绕的第二散热管464，提高低温介质在第二换热装置46内的流动时间，延长低温介质与高温介质进行热交换的时长，确保降温效果。
在一种更为优选的实施方案中，测试舱1包括用于放置被测元件的测试腔11、设置于测试腔11外围并与测试腔11连通的循环风道12、设置于循环风道12内并用于在测试腔11和循环风道12内形成循环风的风机13，第一蒸发器35设置于循环风道12内。通过风机13驱动测试舱1内的气体，使气体形成在测试舱1与循环风道12之间循环流动的循环风，便于通过循环风将制冷系统或加热系统产生的冷量或热量快速扩散在测试舱1内，便于模拟出均匀、稳定的低温或高温环境。
在一种更为优选的实施方案中，加热系统2包括设置于循环风道12内的加热装置21，加热装置21的加热温度为室温至180℃。其中，室温的范围为10~40℃。具体的，加热装置21可设置为电热丝，便于产生足够的高温，以便模拟出测试所需的高温环境。
由于上述技术方案的运用，本发明相较现有技术具有以下优点：
本发明的用于电子元件的快速温变测试装置，结构简单，组装便捷，通过第一换热装置使得第一制冷系统产生的低温介质在进入第一蒸发器之前预先与第一蒸发器中回流的高温介质进行热交换，降低回流介质的温度，避免损伤压缩机；同时，第一换热装置可以将第一制冷系统产生的冷量部分或完全用于回流介质的降温，确保对回流介质的降温效果，使得测试装置可以模拟极高温的测试环境；并且，低温介质和高温介质分别在第一散热管和第一回气管中进行热交换，相互不流通，不仅避免了回流介质过多而导致压缩机因高压损坏的问题，也无需控制支流分配的冷量，保证制冷效果，避免压缩机出现吸气带液、液击等现象，确保压缩机的运行稳定性，提高其使用寿命。
上述实施例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士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作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于电子元件的快速温变测试装置，其特征在于：包括用于测试被测元件的测试舱(1)、用于为所述测试舱(1)内环境加热的加热系统(2)、用于为所述测试舱(1)内环境降温的第一制冷系统(3)，所述第一制冷系统(3)包括第一压缩机(31)、输入端连接所述第一压缩机(31)排出端的第一冷凝器(32)、输入端连接所述第一冷凝器(32)输出端的第一节流组件(33)、与所述第一节流组件(33)相连接的第一换热装置(34)、设置于测试舱(1)内的第一蒸发器(35)，所述第一换热装置(34)包括两端部分别设置有第一进气口(342)和第一出气口(343)的第一回气管(341)、能够使其内介质与所述第一回气管(341)内介质进行热交换并且两端部分别具有第一进液口(345)和第一出液口(346)的第一散热管(344)，所述第一蒸发器(35)的输入端和输出端分别与所述第一出液口(346)和所述第一进气口(342)相连通，所述第一节流组件(33)的输出端连接所述第一进液口(345)，所述第一压缩机(31)的吸气端与所述第一出气口(343)相连通，所述第一散热管(344)呈螺旋状且盘绕设置于所述第一回气管(341)内，所述第一进液口(345)和第一出液口(346)分别穿设至所述第一回气管(341)的外部，所述测试装置还包括至少一个第二制冷系统(4)，所述第二制冷系统(4)包括依次连接的第二压缩机(41)、第二冷凝器(42)、第二节流组件(43)、具有可相互换热的第一流道(441)和第二流道(442)的热交换器(44)，所述第二节流组件(43)的输出端与所述第一流道(441)的一端相连通，所述第一流道(441)的另一端连接所述第二压缩机(41)的吸气端，所述第二流道(442)串接于所述第一冷凝器(32)与第一节流组件(33)之间，所述第二制冷系统(4)还包括与所述第二节流组件(43)及第一流道(441)串联后所形成的单元相并联的备用制冷单元，该备用制冷单元包括第三节流组件(45)、第二换热装置(46)和第二蒸发器(47)，所述第二蒸发器(47)设置于所述测试舱(1)内，所述第二换热装置(46)包括两端部分别设置有第二进气口(462)和第二出气口(463)的第二回气管(461)、能够使其内介质与所述第二回气管(461)内介质进行热交换并且两端部分别具有第二进液口(465)和第二出液口(466)的第二散热管(464)，所述第三节流组件(45)的输入端和输出端分别与所述第二冷凝器(42)的输出端和所述第二进液口(465)相连通，所述第二蒸发器(47)的输入端和输出端分别连通所述第二出液口(466)和第二进气口(462)，所述第二出气口(463)与所述第二压缩机(41)的吸气端相连通，所述第二散热管(464)呈螺旋状且盘绕设置于所述第二回气管(461)内，所述第二进液口(465)和第二出液口(466)分别穿设至所述第二回气管(461)的外部。
2.根据权利要求1所述的用于电子元件的快速温变测试装置，其特征在于：所述测试舱(1)包括用于放置被测元件的测试腔(11)、设置于所述测试腔(11)外围并与测试腔(11)连通的循环风道(12)、设置于所述循环风道(12)内并用于在所述测试腔(11)和循环风道(12)内形成循环风的风机(13)，所述第一蒸发器(35)设置于所述循环风道(12)内。
3.根据权利要求2所述的用于电子元件的快速温变测试装置，其特征在于：所述加热系统(2)包括设置于所述循环风道(12)内的加热装置(21)，所述加热装置(21)的加热温度为室温至180℃。
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