CN218167066U - 小型高低温测试设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种小型高低温测试设备，包括：上盖和外壳，组成内部具有第一空腔的整机框架；开关电源，位于所述第一空腔中；保温层，位于所述第一空腔中所述开关电源的一侧，所述保温层具有第二空腔，所述第二空腔用于放置待测半导体结构；制冷制热单元，位于所述第一空腔中所述保温层的下方，所述制冷制热单元的至少一部分位于所述保温层的第二空腔中，其中，所述制冷制热单元包括热电半导体制冷器。本申请提供的小型高低温测试设备，利用热电半导体制冷器体积小且可以同时满足制冷和制热的需求的特点，从而使得本申请的小型高低温测试设备体积小，可以随身携带，成本低，空间利用率高。

Description

小型高低温测试设备

技术领域

本实用新型涉及半导体芯片高低温测试技术领域，特别涉及一种小型高低温测试设备。

背景技术

目前已有的高低温设备为了实现高温和低温的需求，同时配置了加热器和压缩式制冷器两套装置，其中加热器进行加热，压缩式制冷器进行制冷。加热器加热的原理是传统的焦耳效应，焦耳效应的原理为：电流通过电导率有限的固体或者液体时，其材料中的电阻损耗会使电能转化为热能。压缩式制冷器的主要原理为相变潜热，相变潜热的原理为：物质在等温等压情况下，从一个相变化到另一个相会吸收或放出热量，此处主要应用了液体变成气体会吸收热量，气体变成液体会放出热量。如图1所示，压缩式制冷器的主要结构组成有压缩机110、冷凝器130、膨胀阀140以及蒸发器120。具体工作流程为：制冷剂先经过压缩机110压缩为高温高压的气体，然后高温高压的制冷剂气体进入冷凝器130，在冷凝器130作用下，高温高压的制冷剂气体变为低温高压制冷剂液体，接着低温高压制冷剂液体进过膨胀阀140后变为低温低压气液混合状态，最后低温低压气液混合状态的制冷剂进入蒸发器120，通过蒸发器120吸收周围空气的热量，然后低温低压气液混合状态的制冷剂再度变为常温常压的气体，回到压缩机110进行下一个循环。

正是因为目前的高低温设备主要是针对批量测试或者大型产品测试，同时需要配套两套设备才能实现高温和低温的需求，所以目前常规的高低温设备尺寸动辄1000mm*1000mm*2000mm，体积较大，测试时间长，成本较高，空间利用率低。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种小型高低温测试设备，利用热电半导体制冷器体积小且可以同时满足制冷和制热的需求的特点，从而使得本申请的小型高低温测试设备体积小，可以随身携带，成本低，空间利用率高。

根据本实用新型的一方面，提供一种小型高低温测试设备，包括：上盖和外壳，组成内部具有第一空腔的整机框架；开关电源，位于所述第一空腔中；保温层，位于所述第一空腔中所述开关电源的一侧，所述保温层具有第二空腔，所述第二空腔用于放置待测半导体结构；制冷制热单元，位于所述第一空腔中所述保温层的下方，所述制冷制热单元的至少一部分位于所述保温层的第二空腔中，其中，所述制冷制热单元包括热电半导体制冷器。

可选地，所述制冷制热单元还包括：冷面散热风扇；冷面散热器，与所述冷面散热风扇连接；热面散热器；热面散热风扇，与所述热面散热器连接，其中，所述热电半导体制冷器位于所述冷面散热器和所述热面散热器之间，且与所述冷面散热器和所述热面散热器连接。

可选地，所述制冷制热单元的数量为至少一个。

可选地，所述小型高低温测试设备还包括：转接板，位于所述第一空腔内，与所述保温层连接，以便所述待测半导体结构与外界交互；开关电源，位于所述第一空腔内所述保温层的一侧，与所述制冷制热单元连接，用于提供输入电源。

可选地，所述小型高低温测试设备还包括：温控板和控制显示屏，与所述制冷制热单元连接，便于获取和控制所述第二空腔内的温度。

可选地，所述小型高低温测试设备还包括：不锈钢筛网，位于所述第二空腔的所述制冷制热单元上方，用于隔离所述待测半导体和所述制冷制热单元。

本实用新型提供的小型高低温测试设备，利用热电半导体制冷器体积小且可以同时满足制冷和制热的需求的特点，以热电半导体制冷器为基础，配套温度控制器，电源，测试板，保温材料等结构组合成便携式的小型高低温测试设备，从而使得本申请的小型高低温测试设备体积小，可以随身携带，且成本低，空间利用率高。

进一步地，本申请的小型高低温测试设备，其制冷效率主要由冷面和热面的温度差决定，热面采用了热面散热器加热面散热风扇的组合，使热面的温度大大降低，进而使得热面和冷面的温度差变小，提高了热电半导体制冷器的制冷效率。

进一步地，热面散热器加热面散热风扇的热面组合的体积明显大于冷面散热风扇加冷面散热器的冷面组合，因此，热面组合可以快速的降低热面温度，提高了热电半导体制冷器的制冷效率。

进一步地，本申请的小型高低温测试设备，冷面采用了小型冷面散热器加小型冷面散热风扇的组合，该冷面组合与热面组合的结构，可以在不增加测试腔体空间的前提下，把制冷或制热产生的温度迅速、均匀的分散到测试腔体内部，减小测试时间。

进一步地，本申请的小型高低温测试设备，由于采用的是热电半导体制冷器，所以体积可以做到400mm*200mm*300mm甚至更小，采用本发明对PCBA进行测试，测试时间短，随时随地可以测试，空间利用率高，能耗低。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据现有技术的压缩式制冷器原理图；

图2示出了根据本实用新型实施例的热电半导体制冷器结构图；

图3示出了根据本实用新型实施例的小型高低温测试设备的结构图；

图4示出了根据本实用新型实施例的小型高低温测试设备的分解图；

图5示出了根据本实用新型实施例的小型高低温测试设备的制冷制热单元结构图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等只是的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

图2示出了根据本实用新型实施例的热电半导体制冷器结构图；图3示出了根据本实用新型实施例的小型高低温测试设备的结构图；图4示出了根据本实用新型实施例的小型高低温测试设备的分解图；图5示出了根据本实用新型实施例的小型高低温测试设备的制冷制热单元结构图。

参考图2，热电半导体制冷器200的结构包括：冷端210，热端220以及连接冷端210和热端220的N型半导体231和P型半导体232。其中，冷端210还包括第一铜电极211，N型半导体231和P型半导体232的一端均与第一铜电极211连接；热端220还包括第二铜电极221和第三铜电极222，N型半导体231的另一端与第二铜电极221连接，P型半导体232的另一端与第三铜电极222连接。

在该实施例中，冷端210和热端220均采用陶瓷片。N型半导体231和P型半导体232是两种不同类型的半导体，其中P型半导体232是通过空穴进行导电，N型半导体231是通过自由电子进行导电。

在该实施例中，热电半导体制冷器200的主要工作原理为珀尔贴效应，珀尔贴效应的介绍为：当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体的接头处随着电流方向不同会分别出现吸热、放热现象。

在该实施例中，由于冷端210和热端220的材料为陶瓷片，而陶瓷片不能导电，因此在图2所示的热电半导体制冷器200中，电源两端分别连接第二铜电极221和第三铜电极222。

具体的热电半导体制冷器200的原理图示参见图2，在按照图2所示的电源标注进行通电时，该电流回路为：第二铜电极221-N型半导体231-第一铜电极211-P型半导体232-第三铜电极222。此时，冷端210制冷，热端220发热，而当通电的正负极互换后，图2中所示的冷端210就变成了发热端，图2中所示热端220变成了制冷端。这样就实现了通过一套热电半导体制冷器同时实现加热和制冷，最终实现高低温设备的小型化和便携化。

进一步地，如图3所示，以热电半导体制冷器为基础，配套温度控制器，电源，测试板，保温材料等结构组合成便携式小型高低温测试设备。

参考图3和图4，小型高低温测试设备300包括：上盖310、转接板320、开关电源370、制冷制热单元390、外壳380、保温层350、温控板360、控制显示屏340、不锈钢筛网330。

其中，上盖310和外壳380组成的整机框架内部具有第一空腔，用于容纳小型高低温测试设备300的其他结构。沿外壳380中的第一空腔的长度方向，外壳380的底部放置有温控板360、制冷制热单元390以及开关电源370；保温层350位于第一空腔中温控板360和制冷制热单元390的上方；保温层350中具有第二空腔，用于至少容纳制冷制热单元390的上部；控制显示屏340位于温控板360上方的保温层350的侧壁；不锈钢筛网330位于保温层350的第二空腔中制冷制热单元390的上方；转接板320位于开关电源370上方的保温层350侧壁。

在该实施例中，上盖310和外壳380作为整机框架，起到组装和保护的作用。转接板320确保待测PCBA可以和外界交互。开关电源370为整机提供输入电源。保温层350保证高低温测试环境的稳定，提升整机制冷和制热的效率。不锈钢筛网330用于物理隔离待测PCBA与制冷制热单元390，确保待测PCBA的安全使用。温控板360和控制显示屏340获取和控制第二空腔内的温度，配合制冷制热单元390为整机提供制冷和制热。制冷制热单元390是整机的技术核心，其利用了热电半导体制冷器的原理。

制冷制热单元390的结构如图5所示，其由上到下依次包括：冷面散热风扇391、冷面散热器392、热电半导体制冷器393、热面散热器394、热面散热风扇395组成。

由于热电半导体制冷器的特殊性，其制冷效率主要由冷面和热面的温度差决定，即冷面和热面的温度差越小，制冷效率越高。因此制冷制热单元390的热面采用了热面散热器394加热面散热风扇395的组合，使热面的温度可以快速降低，提高了热电半导体制冷器的制冷效率。

进一步地，在该实施例中，热面散热器394加热面散热风扇395的热面组合的体积明显大于冷面散热风扇391加冷面散热器392的冷面组合，因此，热面组合可以快速的降低热面温度，提高了热电半导体制冷器的制冷效率。

进一步地，制冷制热单元390的冷面同时也采用了小型冷面散热器392加小型冷面散热风扇391的组合，该冷面组合与热面组合的结构，可以在不增加测试腔体空间的前提下，把制冷或制热产生的温度迅速、均匀的分散到测试腔体内部，减小测试时间。

在该实施例中，一套制冷制热单元390即可满足功耗小的PCBA板子的高低温测试需求。针对其他常规板子的功耗，最终两套制冷制热单元390即可满足常规的PCBA高低温测试需求。

进一步地，本申请的小型高低温测试设备，由于采用的是热电半导体制冷器，所以体积可以做到400mm*200mm*300mm甚至更小，采用本发明对PCBA进行测试，测试时间短，随时随地可以测试，空间利用率高，能耗低。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种小型高低温测试设备，其特征在于，包括：

上盖和外壳，组成内部具有第一空腔的整机框架；

开关电源，位于所述第一空腔中；

保温层，位于所述第一空腔中所述开关电源的一侧，所述保温层具有第二空腔，所述第二空腔用于放置待测半导体结构；

制冷制热单元，位于所述第一空腔中所述保温层的下方，所述制冷制热单元的至少一部分位于所述保温层的第二空腔中，

其中，所述制冷制热单元包括热电半导体制冷器。

2.根据权利要求1所述的小型高低温测试设备，其特征在于，所述制冷制热单元还包括：

冷面散热风扇；

冷面散热器，与所述冷面散热风扇连接；

热面散热器；

热面散热风扇，与所述热面散热器连接，

其中，所述热电半导体制冷器位于所述冷面散热器和所述热面散热器之间，且与所述冷面散热器和所述热面散热器连接。

3.根据权利要求1所述的小型高低温测试设备，其特征在于，所述制冷制热单元的数量为至少一个。

4.根据权利要求2所述的小型高低温测试设备，其特征在于，所述小型高低温测试设备还包括：

转接板，位于所述第一空腔内，与所述保温层连接，以便所述待测半导体结构与外界交互；

开关电源，位于所述第一空腔内所述保温层的一侧，与所述制冷制热单元连接，用于提供输入电源。

5.根据权利要求4所述的小型高低温测试设备，其特征在于，所述小型高低温测试设备还包括：

温控板和控制显示屏，与所述制冷制热单元连接，便于获取和控制所述第二空腔内的温度。

6.根据权利要求5所述的小型高低温测试设备，其特征在于，所述小型高低温测试设备还包括：

不锈钢筛网，位于所述第二空腔的所述制冷制热单元上方，用于隔离所述待测半导体和所述制冷制热单元。

Images