CN202563029U - 多工位电子材料电性能温度特性测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多工位电子材料电性能温度特性测试装置，包括内部装有冷却液的冷却液腔体、设置在冷却液腔体内部的测试腔体和设置在冷却液腔体外部的保温腔体，保温腔体外设有自动控制系统，测试腔体外缠绕有电热丝，测试腔体内设有支撑板，支撑板上设有环状下电极和多个铰链式上电极组件，铰链式上电极组件包括铰链支撑座、与铰链支撑座铰接的上电极曲臂和设置在上电极曲臂下端的测试探针，位于相邻两个铰链式上电极组件之间的环状下电极上设置有温度传感器，电热丝、测试探针、环状下电极和温度传感器均与自动控制系统电连接。本实用新型设计合理，操作便捷，样品夹持可靠，工作可靠性高，测试效率高、成本低，功能完备，推广应用价值高。

Description

多工位电子材料电性能温度特性测试装置

技术领域

本实用新型属于电子材料的性能测试技术领域，尤其是涉及一种多工位电子材料电性能温度特性测试装置。

背景技术

电子材料在当今飞速发展的高新技术领域发挥着越来越重要的作用，对电子材料性能的测试手段和测试设备也提出了更高的要求。为保证电子产品的温度稳定性，由电子材料制作的元器件需要在相当宽的温度范围内保持电学性能稳定。为了研制应用温度范围更广的电子材料，在室温上下一定范围内的电学性能温度特性测试是不可回避的内容。

现有技术中，用于对电子材料电性能温度特性测试的测试仪表不附带温度特性测试附件，已有报道的一些测试夹具均为用户自行搭建。现有的测试装置中的测试夹具均使用触片夹持、螺杆夹持或弹簧夹持方式，上述三种夹持方式的主要不足在于金属材料在低温下的收缩和弹性性能降低，导致虚夹持状态，严重影响测试精度，甚至在低温下样品脱落；目前已有的测试装置均为单样品测试，测试效率较低，制冷液浪费较大，难于适用在工业批量检测中。因此需要提供一种能可靠夹持、多工位、易于操作的电子材料电性能温度特性测试装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其设计新颖合理，使用操作便捷，样品夹持可靠，故障率低，工作可靠性高，可扩展性能好，测试效率高、成本低，功能完备，实用性强，推广应用价值高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：包括内部装有冷却液的冷却液腔体、设置在冷却液腔体内部的测试腔体和设置在冷却液腔体外部的保温腔体，所述保温腔体外设置有用于对电性能温度特性测试过程进行自动控制的自动控制系统，所述测试腔体外缠绕有用于对测试腔体进行加热的电热丝，所述测试腔体内设置有支撑板，所述支撑板上设置有环状下电极和与环状下电极相配合构成多个测试工位的多个铰链式上电极组件，所述铰链式上电极组件包括设置在支撑板上的铰链支撑座、通过铰链轴与铰链支撑座铰接的上电极曲臂和设置在上电极曲臂下端的测试探针，所述铰链支撑座设置在环状下电极外围的支撑板上，所述测试探针位于所述环状下电极的上方且与环状下电极构成了测试夹具，位于相邻两个铰链式上电极组件之间的环状下电极上设置有用于对测试腔体内温度进行实时检测的温度传感器，所述电热丝、测试探针、环状下电极和温度传感器均通过导线与所述自动控制系统电连接，所述支撑板上设置有用于供导线穿过的第一导线孔，所述测试腔体上设置有用于供导线穿过的第二导线孔，所述冷却液腔体上设置有用于供导线穿过的第三导线孔，所述保温腔体上设置有用于供导线穿过的第四导线孔。

上述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述自动控制系统包括用于输入测试控制参数并用于对测试数据进行分析处理得出测试结果的上位计算机，以及与上位计算机相接且用于对多个测试工位进行切换的多工位切换系统和用于对电热丝加热进行控制的温度控制器，所述温度传感器与所述温度控制器的输入端相接，所述电热丝与所述温度控制器的输出端相接，所述上位计算机的输入端接有用于对电子材料的电性能进行测试的电子材料电性能测试仪表，所述电子材料电性能测试仪表有两个测试连接端，所述多工位切换系统包括微控制器模块和与微控制器模块相接的通信电路模块，所述通信电路模块与所述上位计算机相接，所述微控制器模块的输出端接有继电器驱动电路模块，所述继电器驱动电路模块的输出端接有多个继电器，每个所述测试探针均通过一个继电器与所述电子材料电性能测试仪表的其中一个测试连接端相接，所述电子材料电性能测试仪表的另一个测试连接端与环状下电极相接。

上述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述铰链式上电极组件的数量为2～16个，所述铰链支撑座、铰链轴和上电极曲臂均由聚四氟乙烯材料制成，所述上电极曲臂由水平杆和与水平杆一体成型且与水平杆之间形成30°～60°夹角的倾斜杆构成，所述测试探针设置在水平杆的端部下方，所述倾斜杆的端部悬挂设置有用于放置配重块的配重仓。

上述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述保温腔体包括圆柱状的下保温腔体和设置在下保温腔体顶端的圆柱状保温腔上盖，所述下保温腔体的内壁上设置有圆环状的第一冷却液腔体支撑件，所述冷却液腔体为圆柱状，所述冷却液腔体的底端设置有用于支撑在所述第一冷却液腔体支撑件顶端的圆环状的第二冷却液腔体支撑件，所述圆柱状保温腔上盖内部以及冷却液腔体外壁与所述保温腔体内壁之间的空间内均填充有保温材料，所述冷却液腔体的顶端与所述下保温腔体的顶端相平齐，所述冷却液腔体的顶端和所述下保温腔体的顶端设置有用于封堵保温材料的圆环状盖板，所述圆环状盖板位于所述圆柱状保温腔上盖的下方，所述圆柱状保温腔上盖底端外边沿设置有用于卡合连接在所述下保温腔体顶端的保温腔上盖限位环。

上述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述冷却液腔体内部设置有测试腔支撑柱，所述测试腔体通过测试腔支撑柱设置在冷却液腔体内部。

上述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述测试腔体由圆柱状的下测试腔体和密封连接在下测试腔体顶端的测试腔上盖构成，所述下测试腔体内壁上设置有用于支撑所述支撑板的圆环状凸起。

上述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述下测试腔体的顶端一体成型有法兰盘，所述法兰盘和测试腔上盖上均设置有用于安装螺钉的螺纹孔，所述法兰盘上设置有用于安装密封圈的密封槽，所述测试腔上盖通过螺钉和密封圈密封连接在下测试腔体顶端。

上述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述电子材料电性能测试仪表为LCR数字电桥、数字万用表或皮安计。

上述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述温度传感器为热电阻。

上述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述微控制器模块为单片机。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型设计新颖合理，实现方便。

2、本实用新型的保温腔体外设置有用于对电性能温度特性测试过程进行自动控制的自动控制系统，自动化程度高，使用操作便捷。

3、本实用新型中铰链支撑座、铰链轴和上电极曲臂均由聚四氟乙烯材料制成，能够避免低温下不同材料线膨胀系数不同造成的铰链轴锁死现象的发生，减小了故障率，提高了工作的可靠性。

4、本实用新型利用铰链式上电极组件和环状下电极构成测试工位，利用铰链式上电极组件中的测试探针与环状下电极构成测试夹具，能够实现更可靠的测试样品夹持，避免了样品虚夹持状况，保证了更好的测量效果。

5、本实用新型铰链式上电极组件的数量为2～16个，相应能构成2～16个测试工位，可扩展性能好，一次开启能够对多个测试样品进行电性能温度特性的轮询测试，有助于提高测试效率，节约测试成本，所测试的温度范围能够控制在-195℃～250℃范围内。

6、本实用新型的功能完备，通过更换电子材料电性能测试仪表，能够实现电子材料多种电性能参数的温度特性测试，如介电常数、介电损耗、电阻及热释电性能等。

7、本实用新型的实用性强，适用于工业批量测试中，推广应用价值高。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，使用操作便捷，样品夹持可靠，故障率低，工作可靠性高，可扩展性能好，测试效率高、成本低，功能完备，实用性强，推广应用价值高。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为本实用新型自动控制系统的电路原理框图。

附图标记说明:

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括内部装有冷却液19的冷却液腔体2、设置在冷却液腔体2内部的测试腔体和设置在冷却液腔体2外部的保温腔体，所述保温腔体外设置有用于对电性能温度特性测试过程进行自动控制的自动控制系统4，所述测试腔体外缠绕有用于对测试腔体进行加热的电热丝5，所述测试腔体内设置有支撑板6，所述支撑板6上设置有环状下电极7和与环状下电极7相配合构成多个测试工位的多个铰链式上电极组件，所述铰链式上电极组件包括设置在支撑板6上的铰链支撑座8-1、通过铰链轴8-2与铰链支撑座8-1铰接的上电极曲臂和设置在上电极曲臂下端的测试探针8-4，所述铰链支撑座8-1设置在环状下电极7外围的支撑板6上，所述测试探针8-4位于所述环状下电极7的上方且与环状下电极7构成了测试夹具，位于相邻两个铰链式上电极组件之间的环状下电极7上设置有用于对测试腔体内温度进行实时检测的温度传感器9，所述电热丝5、测试探针8-4、环状下电极7和温度传感器9均通过导线10与所述自动控制系统4电连接，所述支撑板6上设置有用于供导线10穿过的第一导线孔11，所述测试腔体上设置有用于供导线穿过的第二导线孔12，所述冷却液腔体2上设置有用于供导线穿过的第三导线孔13，所述保温腔体上设置有用于供导线穿过的第四导线孔14。

结合图3，本实施例中，所述自动控制系统4包括用于输入测试控制参数并用于对测试数据进行分析处理得出测试结果的上位计算机4-1，以及与上位计算机4-1相接且用于对多个测试工位进行切换的多工位切换系统和用于对电热丝5加热进行控制的温度控制器4-4，所述温度传感器9与所述温度控制器4-4的输入端相接，所述电热丝5与所述温度控制器4-4的输出端相接，所述上位计算机4-1的输入端接有用于对电子材料的电性能进行测试的电子材料电性能测试仪表4-3，所述电子材料电性能测试仪表4-3有两个测试连接端，所述多工位切换系统包括微控制器模块4-21和与微控制器模块4-21相接的通信电路模块4-22，所述通信电路模块4-22与所述上位计算机4-1相接，所述微控制器模块4-21的输出端接有继电器驱动电路模块4-23，所述继电器驱动电路模块4-23的输出端接有多个继电器4-24，每个所述测试探针8-4均通过一个继电器4-24与所述电子材料电性能测试仪表4-3的其中一个测试连接端相接，所述电子材料电性能测试仪表4-3的另一个测试连接端与环状下电极7相接。

本实施例中，所述铰链式上电极组件的数量为2～16个，具体为4个；所述铰链支撑座8-1、铰链轴8-2和上电极曲臂均由聚四氟乙烯材料制成，能够避免低温下不同材料线膨胀系数不同造成的铰链轴8-2锁死现象的发生，所述上电极曲臂由水平杆8-31和与水平杆8-31一体成型且与水平杆8-31之间形成30°～60°夹角的倾斜杆8-32构成，所述测试探针8-4设置在水平杆8-31的端部下方，所述倾斜杆8-32的端部悬挂设置有用于放置配重块8-6的配重仓8-5。

本实施例中，所述保温腔体包括圆柱状的下保温腔体1-1和设置在下保温腔体1-1顶端的圆柱状保温腔上盖1-2，所述下保温腔体1-1的内壁上设置有圆环状的第一冷却液腔体支撑件15-1，所述冷却液腔体2为圆柱状，所述冷却液腔体2的底端设置有用于支撑在所述第一冷却液腔体支撑件15-1顶端的圆环状的第二冷却液腔体支撑件15-2，所述圆柱状保温腔上盖1-2内部以及冷却液腔体2外壁与所述保温腔体内壁之间的空间内均填充有保温材料16，所述冷却液腔体2的顶端与所述下保温腔体1-1的顶端相平齐，所述冷却液腔体2的顶端和所述下保温腔体1-1的顶端设置有用于封堵保温材料16的圆环状盖板1-3，所述圆环状盖板位于所述圆柱状保温腔上盖1-2的下方，所述圆柱状保温腔上盖1-2底端外边沿设置有用于卡合连接在所述下保温腔体1-1顶端的保温腔上盖限位环1-21。

本实施例中，所述冷却液腔体2内部设置有测试腔支撑柱17，所述测试腔体通过测试腔支撑柱17设置在冷却液腔体2内部。

本实施例中，所述测试腔体由圆柱状的下测试腔体3-1和密封连接在下测试腔体3-1顶端的测试腔上盖3-2构成，所述下测试腔体3-1内壁上设置有用于支撑所述支撑板6的圆环状凸起3-6。具体地，所述下测试腔体3-1的顶端一体成型有法兰盘3-3，所述法兰盘3-3和测试腔上盖3-2上均设置有用于安装螺钉3-4的螺纹孔，所述法兰盘3-3上设置有用于安装密封圈3-5的密封槽，所述测试腔上盖3-2通过螺钉3-4和密封圈3-5密封连接在下测试腔体3-1顶端。

本实施例中，所述电子材料电性能测试仪表4-3为LCR数字电桥、数字万用表或皮安计。所述温度传感器9为热电阻。所述微控制器模块4-21为单片机。

具体实施时，第一导线孔11、第二导线孔12、第三导线孔13和第四导线孔14在导线10穿过后，均以电子灌封胶灌封处理，保证了保温腔体的保温性能，同时能够避免冷却液19流到保温腔体外或测试腔体内。

采用本实用新型对电子材料电性能温度特性进行测试的过程如下：

1、首先将多个测试样品18分别对应放置在多个测试工位上，使得测试样品18的下表面与环状下电极7的上表面相接触，接着旋转各个上电极曲臂，使测试探针8-4与测试样品18的上表面相接触，然后往配重仓8-5中放入配重块8-6，使得测试样品18牢靠地夹在环状下电极7与测试探针8-4之间，最后，通过螺钉3-4和密封圈3-5将测试腔上盖3-2密封连接在下测试腔体3-1顶端；

2、打开温度控制器4-4并关闭其功率输出，在冷却液腔体2中倒入适量冷却液19，盖上保温腔上盖1-2，温度传感器9对测试腔体内温度进行实时检测并将所检测到的信号实时传输给温度控制器4-4，观察温度控制器4-4上反馈的测试腔体内温度，直至测试腔体内的温度不再剧烈变化；

3、通过上位计算机4-1输入测试控制参数，包括测试工位、测试温度范围、升温速率、测试步长和测试频率等，上位计算机4-1将测试控制参数输出给温度控制器4-4和多工位切换系统中的微控制器模块4-21，温度控制器4-4根据控制参数和温度传感器9所检测到的信号对电热丝5加热进行闭环控制，使电热丝5缓慢加热测试腔体，若达到了测试所需温度就启动测量，测量时，首先温度控制器4-4根据控制参数并通过继电器驱动电路模块4-23驱动相应的继电器4-24接通，以使电子材料电性能测试仪表4-3发出的测试信号加载在指定的测试样品18上，然后电子材料电性能测试仪表4-3将其测试得到的数据输出给上位计算机4-1，最后，上位计算机4-1对其接收到的测试数据进行分析处理并得出测试样品18的电性能温度特性曲线；重复进行直至所有温度点测试完毕为止；

4、通过调整测试控制参数，使测试信号加载在下一个测试样品18上，重复测试，直到多个测试工位上的所有测试样品18测试完毕为止；

5、关闭自动控制系统4中的上位计算机4-1、温度控制器4-4和电子材料电性能测试仪表4-3，打开保温腔上盖1-2，测试完成。

本实用新型一次开启能够对多个测试样品18进行电性能温度特性的轮询测试，所测试的温度范围能够控制在-195℃～250℃范围内，利用铰链式上电极组件和环状下电极7，能够实现更可靠的测试样品18夹持，避免了样品虚夹持状况，保证了更好的测量效果。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：包括内部装有冷却液（19）的冷却液腔体（2）、设置在冷却液腔体（2）内部的测试腔体和设置在冷却液腔体（2）外部的保温腔体，所述保温腔体外设置有用于对电性能温度特性测试过程进行自动控制的自动控制系统（4），所述测试腔体外缠绕有用于对测试腔体进行加热的电热丝（5），所述测试腔体内设置有支撑板（6），所述支撑板（6）上设置有环状下电极（7）和与环状下电极（7）相配合构成多个测试工位的多个铰链式上电极组件，所述铰链式上电极组件包括设置在支撑板（6）上的铰链支撑座（8-1）、通过铰链轴（8-2）与铰链支撑座（8-1）铰接的上电极曲臂和设置在上电极曲臂下端的测试探针（8-4），所述铰链支撑座（8-1）设置在环状下电极（7）外围的支撑板（6）上，所述测试探针（8-4）位于所述环状下电极（7）的上方且与环状下电极（7）构成了测试夹具，位于相邻两个铰链式上电极组件之间的环状下电极（7）上设置有用于对测试腔体内温度进行实时检测的温度传感器（9），所述电热丝（5）、测试探针（8-4）、环状下电极（7）和温度传感器（9）均通过导线（10）与所述自动控制系统（4）电连接，所述支撑板（6）上设置有用于供导线（10）穿过的第一导线孔（11），所述测试腔体上设置有用于供导线穿过的第二导线孔（12），所述冷却液腔体（2）上设置有用于供导线穿过的第三导线孔（13），所述保温腔体上设置有用于供导线穿过的第四导线孔（14）。

2.按照权利要求1所述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述自动控制系统（4）包括用于输入测试控制参数并用于对测试数据进行分析处理得出测试结果的上位计算机（4-1），以及与上位计算机（4-1）相接且用于对多个测试工位进行切换的多工位切换系统和用于对电热丝（5）加热进行控制的温度控制器（4-4），所述温度传感器（9）与所述温度控制器（4-4）的输入端相接，所述电热丝（5）与所述温度控制器（4-4）的输出端相接，所述上位计算机（4-1）的输入端接有用于对电子材料的电性能进行测试的电子材料电性能测试仪表（4-3），所述电子材料电性能测试仪表（4-3）有两个测试连接端，所述多工位切换系统包括微控制器模块（4-21）和与微控制器模块（4-21）相接的通信电路模块（4-22），所述通信电路模块（4-22）与所述上位计算机（4-1）相接，所述微控制器模块（4-21）的输出端接有继电器驱动电路模块（4-23），所述继电器驱动电路模块（4-23）的输出端接有多个继电器（4-24），每个所述测试探针（8-4）均通过一个继电器（4-24）与所述电子材料电性能测试仪表（4-3）的其中一个测试连接端相接，所述电子材料电性能测试仪表（4-3）的另一个测试连接端与环状下电极（7）相接。

3.按照权利要求1或2所述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述铰链式上电极组件的数量为2～16个，所述铰链支撑座（8-1）、铰链轴（8-2）和上电极曲臂均由聚四氟乙烯材料制成，所述上电极曲臂由水平杆（8-31）和与水平杆（8-31）一体成型且与水平杆（8-31）之间形成30°～60°夹角的倾斜杆（8-32）构成，所述测试探针（8-4）设置在水平杆（8-31）的端部下方，所述倾斜杆（8-32）的端部悬挂设置有用于放置配重块（8-6）的配重仓（8-5）。

4.按照权利要求1或2所述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述保温腔体包括圆柱状的下保温腔体（1-1）和设置在下保温腔体（1-1）顶端的圆柱状保温腔上盖（1-2），所述下保温腔体（1-1）的内壁上设置有圆环状的第一冷却液腔体支撑件（15-1），所述冷却液腔体（2）为圆柱状，所述冷却液腔体（2）的底端设置有用于支撑在所述第一冷却液腔体支撑件（15-1）顶端的圆环状的第二冷却液腔体支撑件（15-2），所述圆柱状保温腔上盖（1-2）内部以及冷却液腔体（2）外壁与所述保温腔体内壁之间的空间内均填充有保温材料（16），所述冷却液腔体（2）的顶端与所述下保温腔体（1-1）的顶端相平齐，所述冷却液腔体（2）的顶端和所述下保温腔体（1-1）的顶端设置有用于封堵保温材料（16）的圆环状盖板（1-3），所述圆环状盖板位于所述圆柱状保温腔上盖（1-2）的下方，所述圆柱状保温腔上盖（1-2）底端外边沿设置有用于卡合连接在所述下保温腔体（1-1）顶端的保温腔上盖限位环（1-21）。

5.按照权利要求1或2所述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述冷却液腔体（2）内部设置有测试腔支撑柱（17），所述测试腔体通过测试腔支撑柱（17）设置在冷却液腔体（2）内部。

6.按照权利要求1或2所述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述测试腔体由圆柱状的下测试腔体（3-1）和密封连接在下测试腔体（3-1）顶端的测试腔上盖（3-2）构成，所述下测试腔体（3-1）内壁上设置有用于支撑所述支撑板（6）的圆环状凸起（3-6）。

7.按照权利要求6所述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述下测试腔体（3-1）的顶端一体成型有法兰盘（3-3），所述法兰盘（3-3）和测试腔上盖（3-2）上均设置有用于安装螺钉（3-4）的螺纹孔，所述法兰盘（3-3）上设置有用于安装密封圈（3-5）的密封槽，所述测试腔上盖（3-2）通过螺钉（3-4）和密封圈（3-5）密封连接在下测试腔体（3-1）顶端。

8.按照权利要2所述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述电子材料电性能测试仪表（4-3）为LCR数字电桥、数字万用表或皮安计。

9.按照权利要2所述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述温度传感器（9）为热电阻。

10.按照权利要2所述的多工位电子材料电性能温度特性测试装置，其特征在于：所述微控制器模块（4-21）为单片机。

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