CN211552106U - 一种用于电子设备测试的冷却和加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，包括支撑板，其特征是，所述支撑板固定有工作板和半导体制冷器，所述工作板上放置有电子测试元件，半导体制冷器紧贴工作板，对工作板进行加热或冷却。本实用新型能够同时对电子元件进行加热和冷却，换热效果好，冷却和加热能力强。

Description

一种用于电子设备测试的冷却和加热装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制冷技术领域，尤其是涉及一种用于电子设备测试的冷却和加热装置。

背景技术

通常条件下，电子元器件出厂前需要进行加热老化测试，在设计的边界条件下对电子元件进行一定时间的加热，观察其光电稳定性等性能。但是，电子元件并不是在任何情况下都是高温条件，有时候需要在寒冷的条件下应用，更有甚者在温度变化大的条件下应用，因此不仅需要能够对电子元件进行加热，还需对电子元件进行冷却，然而目前还没有能够同时满足加热和冷却需求电子元件的测试装置，针对该市场开发出能够同时满足加热和冷却需求的产品尤为重要。

在电子元器件市场中加热测试经常使用电加热，即通过电热效应直接转换。而电子设备冷却从第一代自然冷却，到第二代对流换热，随着电子设备的集成率越来越高，尺寸越来越小，电子产品散热面临越来越多的挑战，因此现在的不断涌现出新技术新方法，如热管技术、热电制冷技术等。

电子产品测试装置一般需要在一定的空间内进行，如将电子产品放入可插拔的抽屉中进行，其尺寸较小，高度和宽度都有限制。在该条件下不适应大型的冷却和加热设备，如压缩式制冷系统在该条件下使用不现实。直接通过水冷进行冷却需要考虑安全性。直接通过热管散热器和风扇不能将温度降低到很低，且不能够加热；由于空间限制使用半导体制冷器，热量无法全部排走。

实用新型内容

本实用新型解决了现有技术中不能对电子元件同时进行加热和冷却的问题，提出一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，将半导体制冷器和热管组合散热器进行有机地结合，同时，半导体制冷器亦具有加热功能，因此可进行冷却和加热。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：

一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，包括支撑板，所述支撑板固定有工作板和半导体制冷器，所述工作板上放置有电子测试元件，半导体制冷器紧贴工作板，对工作板进行加热或冷却。

半导体制冷器具有加热或者冷却功能，常规条件下，冷却平台下部的贴敷面为制冷面，可将冷却装置冷却到1℃以下；当需要给装置加热时，只需要将连接线的正负极转换即可完成。半导体制冷器内部由上、下基板，P、N材料，铜片，锡膏组成。加热和制冷装置可进行温度监控，适用温度传感器测试加热或冷却装置。当温度到达设定值时，通过调节输入功率完成对其温度控制。

作为优选，所述支撑板设有前面板、导流板和隔热板，所述前面板设有风扇孔，对应风扇孔设置有风扇，所述隔热板设有安装通孔，所述半导体制冷器镶嵌固定在安装通孔内，所述前面板、导流板和隔热板依次连接固定，并与支撑板下部组成风道，所述风道内设有散热模块，散热模块紧贴半导体制冷器。导流板能够减少风量损失，使流体尽量全部用于换热，提高换热效果。隔热板，减少半导体制冷器制冷面和制热面直接热交换，同时减少制热面和下部散热器之间的热交换。

作为优选，所述散热模块包括散热器和热管，所述热管部分固定在散热器内。所述热管嵌入留有固定槽散热器上，再通过机械应力压紧进行固定，或直接插入散热器中进行整体铸造，使热管部分固定在散热器内。由于热管内部为真空管，注入两相换热介质，能够显著增强换热，能够较好地带走或者吸收热量。

作为优选，所述散热器和半导体制冷器之间设有导热硅脂，所述半导体制冷器和工作板之间设有导热硅脂。减少接触热阻，增强换热效果。

作为优选，所述风扇为四线制风扇或三线制风扇，对风道进行吹风或吸风。使用风扇进行强制对流散热，风扇可为四线制风扇，其中一条线用于风扇转速的变频控制；三线制风扇，通过调节电流或电压来完成风扇风量调节。由于热电制冷需要及时地将热量排除才能达到较好的制冷效果，使用风扇产生的直接对流气体，可以有效带走散热器和热管散热器的热管表面的热量。

作为优选，所述导流板根据风扇设置的风向来选用对应的材质，当风扇设置为对风道内吹风时，导流板采用塑料材质；当风扇设置为对风道内吸风时，导流板采用金属材质。

当风扇设置为对风道内吹风时气体先经过导流板再经过散热模块，因此导流板只起到导流的作用，选用塑料材质可以减轻装置整体重量，同时节约生产成本；当风扇设置为对风道内吸风时，气体先经过散热模块再经过导流板，最后从前面板风扇孔流出，此时散热模块的热量也被带到导流板，因此导流板也需要散热，选用金属材料能很好对导流板散热，进一步增强散热效果。

作为优选，所述半导体制冷器与控制模块信号连接，所述控制模块与温度传感器连接，所述温度传感器靠近电子测试元件设置。温度传感器用于测量电子测试元件的实时温度并反馈给控制模块。

本实用新型有以下有益效果：将半导体制冷器和热管组合散热器进行有机地结合，能够实现对电子测试元件的加热和冷却测试；通过设置导流板能够减少风量损失，使流体尽量全部用于换热，提高换热效果；设置隔热板，减少半导体制冷器制冷面和制热面直接热交换，同时减少制热面和下部散热器之间的热交换，从而增强冷却效果和加热能力。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的立体分解结构示意图；

图3为本实用新型的控制原理图。

其中有：

1、支撑板 2、工作板 3、隔热板 4、散热器 5、导流板 6、电子测试元件 7、风扇 8、半导体制冷器 9、热管 10、前面板 11、温度传感器 12、控制模块 。

具体实施方式

实施例：

本实施例提出一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，参考图1和图2，包括支撑板1，支撑板上固定有工作板2和半导体制冷器8，工作板上放置有电子测试元件6，半导体制冷器紧贴工作板，对工作板进行加热或冷却，半导体制冷器包括制冷面和制热面。半导体制冷器具有加热或者冷却功能，常规条件下，工作板下部的贴敷面为制冷面，可将冷却装置冷却到1℃以下；当需要给装置加热时，只需要将连接线的正负极转换即可完成。半导体制冷器内部由上、下基板，P、N材料，铜片，锡膏组成。加热和制冷装置可进行温度监控，使用温度传感器测试来对加热或冷却装置进行温度监控。当温度到达设定值时，通过调节输入功率完成对其温度控制。

支撑板1与前面板10、导流板5和隔热板3连接，前面板设有风扇孔，对应风扇孔设置有风扇7，隔热板设有安装通孔，半导体制冷器镶嵌固定在安装通孔内，前面板、导流板和隔热板依次连接固定，并与支撑板下部组成风道，风道内设有散热模块，散热模块紧贴半导体制冷器。导流板能够减少风量损失，使流体尽量全部用于换热，提高换热效果。隔热板，减少半导体制冷器制冷面和制热面直接热交换，同时减少工作板和下部散热器之间的因空气对流产生的热交换。

散热模块包括散热器4和热管9，热管部分固定在散热器内。热管嵌入留有固定槽的散热器上，再通过机械应力压紧进行固定，或直接插入散热器中进行整体铸造，使热管部分固定在散热器内。由于热管内部为真空管，注入两相换热介质，能够显著增强换热，能够较好地带走或者吸收热量。

散热器和半导体制冷器8之间设有导热硅脂，半导体制冷器和工作板之间设有导热硅脂，减少接触热阻，增强换热效果。

风扇为四线制风扇或三线制风扇，对风道进行吹风或吸风，使用风扇进行强制对流散热。风扇可为四线制风扇，其中一条线用于风扇转速的变频控制。三线制风扇，通过调节电流或电压来完成风扇风量调节。由于热电制冷需要及时地将热量排除才能达到较好的制冷效果，使用风扇产生的直接对流气体，可以有效带走散热器和热管散热器的热管表面的热量。

导流板5根据风扇7设置的风向来选用对应的材质，当风扇7设置为对风道内吹风时，导流板5采用塑料材质；当风扇7设置为对风道内吸风时，导流板5采用金属材质。当风扇7设置为对风道内吹风时气体先经过导流板再经过散热模块，因此导流板只起到导流的作用，选用塑料材质可以减轻装置整体重量，同时节约生产成本；当风扇7设置为对风道内吸风时，气体先经过散热模块再经过导流板，最后从前面板风扇孔流出，此时散热模块的热量也被带到导流板，因此导流板也需要散热，选用金属材料能很好对导流板散热，进一步增强散热效果。

散热器设有若干翅片，在靠近半导体制冷器下部设置的翅片密度较为其他部分翅片密度大些以提高散热的均匀性和效果。

半导体制冷器8与控制模块12信号连接，控制模块12与温度传感器11连接，温度传感器11靠近电子测试元件6设置。

本实用新型的电子产品测试元件可放在加热或冷却装置正上方，电子测试产品、制冷片、散热器等叠加高度不应高于测试容器的深度，保证货架上的容器能够有顺利抽出来。

风扇使气体流动，可以通过前面板开孔进入然后从后部流出。本装置的后部为全部开口，气体流过热管9和散热器4组成的散热模块。风扇7固定在支撑板的外部，其高度和前面板相同，但是散热器通道较低，因此需要做导流处理，设置导流板5，导流板5下部和支撑板1的内部组成空腔，可以使流动流体全部通过散热器。电子测试元件6放在工作板2上面。风扇7为轴流风扇，气体可流入容器亦可流出容器。

为了更清晰说明内部构造，如图2所示为半导体制冷与加热装置的离散图。半导体制冷器8和隔热板3放置在工作板2和散热器4之间，其中散热器4和半导体制冷器8之间、半导体制冷器8和工作板2之间的接触面需要涂导热硅脂，减少接触热阻。热电制冷片正好放置于隔热板中间，可减少制冷器工作过程中热面与冷面的直接热交换所造成的能量损失。

散热器4和热管9之间有多种制造方式，可以将热管放在预先做槽的散热器上，使用机械应力压紧制造，亦可直接将热管插入散热器中进行整体铸造。

当工作板2往下扣紧时，上部依旧有足够的空间给所要测试的电子测试元件进行使用，他们之间的组合高度依旧小于本装置的内部深度。前面板10开有风扇孔，本装置后部无遮挡板，流体可从下部自由进出。导流板5将由风扇7流入或流出的流体导入散热器4底部翅片所组成的通道，在导流板5和支撑板1所组成的封闭空腔内热管也起到了很好的换热效果。

如图3所示为半导体制冷与加热装置的控制原理图。当电子测试元器件6需要进行加热测试时，控制模块12首先发出指令，打开风扇7，然后发出制冷信号给半导体制冷器8，进行线路正负极转换，此时加热功能H开始工作。温度传感器11时刻检测加热装置的温度，并将温度信号反馈给控制模块12。当温度未达到设定加热温度时，控制模块发出加速指令给风扇7，采用变频提高输入功率，此时进风量增大，热管9及散热器4换热量增大，热量随即上升，加热面温度升高，反之依然。另外，增大制热量另外一个方式是找到最大调整电流、电压找到最大制热效率点，不断向此最高点靠近，来增加制热量。

同理，当需要对电子测试元器件6进行冷却时，控制模块12发出指令启动风扇6，然后半导体制冷器8将开启制冷模式，冷却功能C开始工作。正常工作条件下，当冷却温度偏高时，温度传感器11采集的信号传递给控制模块12，发出制冷给风扇7，此时风扇转速增加，散热器4和热管9的换热量增加，制冷量增加，冷却效果增强。

本实用新型有以下优势：将半导体制冷器和热管组合散热器进行有机地结合，能够实现对电子测试元件的加热和冷却测试；通过设置导流板能够减少风量损失，使流体尽量全部用于换热，提高换热效果；设置隔热板，减少半导体制冷器制冷面和制热面直接热交换，同时减少制热面和下部散热器之间的热交换，从而增强冷却效果和加热能力。

Claims (7)

1.一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，包括支撑板（1），其特征是，所述支撑板固定有工作板（2）和半导体制冷器（8），所述工作板（2）上放置有电子测试元件（6），半导体制冷器（8）紧贴工作板（2），对工作板（2）进行加热或冷却。

2.根据权利要求1所述的一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，其特征是，所述支撑板（1）设有前面板（10）、导流板（5）和隔热板（3），所述前面板（10）设有风扇孔，对应风扇孔设置有风扇（7），所述隔热板（3）设有安装通孔，所述半导体制冷器（8）镶嵌固定在安装通孔内，所述前面板（10）、导流板（5）和隔热板（3）依次连接固定，并与支撑板（1）下部组成风道，所述风道内设有散热模块，散热模块紧贴半导体制冷器（8）。

3.根据权利要求2所述的一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，其特征是，所述散热模块包括散热器（4）和热管（9），所述热管（9）部分固定在散热器（4）内。

4.根据权利要求3所述的一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，其特征是，所述散热器（4）和半导体制冷器（8）之间设有导热硅脂，所述半导体制冷器（8）和工作板（2）之间设有导热硅脂。

5.根据权利要求2或3或4所述的一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，其特征是，所述风扇（7）为四线制风扇或三线制风扇。

6.根据权利要求5所述的一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，其特征是，所述导流板（5）根据风扇（7）设置的风向来选用对应的材质，当风扇（7）设置为对风道内吹风时，导流板（5）采用塑料材质；当风扇（7）设置为对风道内吸风时，导流板（5）采用金属材质。

7.根据权利要求1所述的一种用于电子设备测试的冷却和加热装置，其特征是，所述半导体制冷器（8）与控制模块（12）信号连接，所述控制模块（12）与温度传感器（11）连接，所述温度传感器（11）靠近电子测试元件（6）设置。

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