一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统的制作方法

1.本发明涉及芯片测试设备领域，尤其涉及一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统。


背景技术：

2.随着电子芯片行业的不断发展完善、对产业及测试用设备的要求也不断提高，为了提高芯片的可靠性和生产效率，产线测试设备要求必须具备精度高，响应速度快的特性。气流仪就是利用短时间的高温、低温气流频繁切换，高压冲击在芯片表面来测试芯片在极高温和极低温的环境下的寿命特性的一款芯片产线测试设备。其原理主要是利用压缩机制冷系统对净化后的高压气流进行冷却后经过气体加热单元，通过控制气体加热单元的开关来实现出气口冷热气流的交替。但现有气流仪设备存在两个技术难点使其无法完美匹配生产节拍。一是因为气体加热单元无法频繁启动，使得冷热气流交替至少需要较长时间才能完成一个周期的问题。另一点是受单级压缩机制冷系统限制，极限温度达不到设定值或者到达设定值后无法保持的问题。
3.例如，一种在中国专利文献上公开的“一种冷热冲击系统及其具有该系统的冷热冲击机”，其公告号cn106918524a，包括：进气系统，所述进气系统的压缩空气管路通入70psi～130psi压缩空气；制冷系统，所述制冷系统与进气系统相连通并输出-80℃以上的冷却气体；加热系统，所述冷却气体进入加热系统中并输出-80℃～225℃的冲击气体；空气处理系统，与进气系统的压缩空气管路相连通以净化所述压缩空气；控制系统，所述控制系统用于控制制冷系统和/或加热系统的启闭以达到喷出的气体为用户输入的温度预设值。但是上述方案的制冷系统采用相互连接的多段式制冷子系统，通过冷凝器、压缩机和蒸发器进行制冷，制冷效率低，难以适应当前冷热交替测试的快速制冷需求，存在难以适应测试节拍，无法频繁启动的问题。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服现有技术的用于芯片冷热冲击测试的气流仪制冷效率低、冷热切换速度慢难以适应测试节拍的问题，提供一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，设置电子制冷模块快速制冷，通过联动阀实现快速冷热快速切换，提高制冷效率，适应测试节拍。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，包括快速响应模块，所述快速响应模块的包括冷气接口和暖气接口，所述冷气接口与所述电子制冷模块的气流通道输出端连接，所述冷气接口设有分支，所述冷气接口的分支与联动阀的第一输入端连接，所述暖气接口与联动阀输出端连接，所述气流通道的输入端通过第一电磁阀与气源模块连接，所述联动阀的第二输入端通过第二电磁阀与气源模块连接。联动阀中间设有球形阀芯，阀芯两侧设有压簧，第一输入端和第二输入端分别设置在阀芯两侧，当阀芯两侧输入的气
压相同时，两侧的通量相同，当阀芯两侧气压不同时，气压大的一侧通路大，气压小的一侧通路小甚至关闭。当系统需要出暖气时，第二电磁阀开启，第一电磁阀关闭，气源通过第二电磁阀进入暖气接口通往后续加热结构。当需要切换冷气时，第二电磁阀关闭，第一电磁阀开启，气源气体经过电子制冷模块制冷后通过联动阀分成两路一路进入冷气接口，一路进入暖气接口为其散热，实现快速切换和快速制冷，提高制冷效率，适应测试节拍。
6.作为优选，所述电子制冷模块包括电子制冷片，所述电子制冷片的冷面与所述气流通道外壁贴靠，所述电子制冷片的热面设有液冷散热模块。液冷散热模块将电子制冷片的热面的所产生的热量中和，而电子制冷片由于热面所产生的热量被中和，冷面会将通过制冷片冷面的气流温度冷却至低于所述液冷散热模块中冷媒的温度一定摄氏度的极冷体，从而为系统提供极冷气源，提高制冷效率，扩大测试系统极限温度的范围。
7.作为优选，所述液冷散热模块包括水冷板，所述水冷板与所述电子制冷片热面贴靠，所述水冷板的冷媒通路与压缩制冷模块的制冷通路相连形成冷媒回路。冷媒经过制冷片热面后带走制冷片热面的热量，通过冷媒回路再次进入压缩制冷模块进行循环。
8.进一步地，液态冷媒经过制冷片热面受热蒸发为液态，重新进入压缩制冷模块压缩形成液态冷媒。
9.作为优选，所述快速响应模块还包括混合腔，所述暖气接口通过加热管道与所述混合腔相通，所述冷气接口通过保冷管道与所述混合腔相通，所述混合腔设有与测试室相通的输出口。当暖气快速切换为冷气时，第二电磁阀关闭，第一电磁阀打开，电子制冷模块储备的极冷气体通过联动阀分为两路，一路通过保冷管道进入混合腔，另一路为加热管道散热后进入混合腔，两路气源同时通过混合腔输出到测试室，形成快速切换出气温度。
10.作为优选，所述压缩制冷模块包括压缩机，所述压缩机输入端与所述冷媒通路输出端连接，所述压缩机输出端与冷凝器输入端连接，冷凝器输出端与气液分离器输出端连接，所述气液分离器液态输出端与冷凝蒸发器的蒸发端输入连接，所述气液分离器的气态输出端与冷凝蒸发器的冷凝端输入连接，所述冷凝蒸发器的冷凝端输出与压缩机输入端连接，所述冷凝蒸发器的蒸发端输出与所述冷媒通路输入端连接。
11.进一步地，压缩机与冷凝器之间串联有油分，压缩机与油分的连接管道上设有温度传感器和第一压力传感器，冷凝器与气液分离器之间串联有干燥过滤器，气液分离器的液态输出端与冷气蒸发器的蒸发输入端之间串联有膨胀阀，冷凝蒸发器的蒸发端输出与冷媒通路输入端之间串联有节流阀；工作时，冷凝蒸发器的冷凝端输出的冷媒与水冷板的冷媒通路输出的冷媒混合经过压缩机压缩后经过油分分离出高温高压气态混合冷媒，再经冷凝器冷却后混合冷媒转变为一种气态和一种液态的气液混合体，此混合体经过干燥过滤器去除多余水分后，经气液分离器将气态冷媒和液态冷媒分离，其中液态冷媒经膨胀阀后温度进一步降低进入冷凝蒸发器的蒸发输入端，而气态冷媒则进入冷凝蒸发器的冷凝输入端，此时，混合冷媒成为超低温的气态单一制冷剂，再经过节流阀后成为液态超低温冷媒，为电子制冷模块提供冷源。
12.作为优选，所述测试室还设有与气源模块相通的回收通路，所述回收通路上设有手动阀和第三电磁阀。测试后的气体通过回收通路回到气源模块，收集重复利用，提高资源利用率。
13.作为优选，所述加热管道包括加热器，所述加热器输出热量传输到所述加热管道
内部。加热器的进气温度为气源模块提供，无需从冷气加热，缩短加热到目标温度所需的时间，提高切换效率。
14.综上所述，本发明具有如下有益效果：通过电子制冷模块为气源气体制冷，为测试系统提供极冷气源，并结合联动阀在电磁阀切换时自动切换测试系统冷热出气，实现快速切换和快速制冷，提高制冷效率，适应测试节拍。通过压缩制冷模块压缩制冷生成超低温冷媒，与电子制冷模块形成冷媒回路，为电子制冷模块散热，进一步提高制冷效率。
附图说明
15.图1是本发明一实施例的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统结构示意图。
16.图2是本发明一实施例的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统电子制冷模块结构示意图。
17.图3是本发明一实施例的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统快速响应模块结构示意图。
18.图4是本发明一实施例的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统的联动阀平衡态结构示意图。
19.图5是本发明一实施例的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统的联动阀单态结构示意图。
20.图中：1、压缩制冷模块 11、压缩机 12、油分 121、第一压力传感器 122、温度传感器 13、冷凝器 15、干燥过滤器 16、气液分离器 17、膨胀阀 18、冷凝蒸发器 19、节流阀 2、电子制冷模块 21、第一电磁阀 22、第二电磁阀 23、电子制冷片 231、气流通道 232、水冷板 233、冷媒通路 3、快速响应模块 31、冷气接口32、暖气接口 331、保冷管道 332、加热管道 34、分支 35、联动阀 36、混合腔37、测试室 38、回收通路 381、手动阀 382、第三电磁阀 4、气源模块 41、过滤器 42、第二压力传感器 43、第五电磁阀 44、空气过滤器 45、油过滤器 46、比例阀 47、第六电磁阀 48、流量开关。
具体实施方式
21.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
22.实施例：一种融合极冷电子制冷模块2的快速响应冲击测试系统，如图1所示，包括压缩制冷模块1、电子制冷模块2、制热模块、快速响应模块3和气源模块4。
23.其中，压缩制冷模块1包括压缩机11，压缩机11输入端为压缩制冷模块1的输入端，压缩机11输出端与油分12输入端连接，油分12输出端连接冷凝器13的输入端，压缩机11与油分12的连接管道上设有温度传感器122和第一压力传感器121，冷凝器13的输出端连接干燥过滤器4115的输入端，干燥过滤器4115的输出端连接气液分离器16的输入端，气液分离器16的液态输出端与冷凝蒸发器18的冷凝端连接，气液分离器16的气态输出端经过膨胀阀17与冷凝蒸发器18的蒸发端连接，冷凝蒸发器18的蒸发端输出与节流阀19一端连接，节流阀19另一端作为压缩制冷模块1的输出端，压缩制冷模块1与电子制冷系统的制冷通路形成回路。
24.工作时，冷凝蒸发器18的冷凝端输出的冷媒与水冷板232的冷媒通路233输出的冷媒混合经过压缩机11压缩后经过油分12分离出高温高压气态混合冷媒，再经冷凝器13冷却后混合冷媒转变为一种气态和一种液态的气液混合体，此混合体经过干燥过滤器4115去除多余水分后，经气液分离器16将气态冷媒和液态冷媒分离，其中液态冷媒经膨胀阀17后温度进一步降低进入冷凝蒸发器18的蒸发输入端，而气态冷媒则进入冷凝蒸发器18的冷凝输入端，此时，混合冷媒成为超低温的气态单一制冷剂，再经过节流阀19后成为液态超低温冷媒，为电子制冷模块2提供冷源。
25.如图2所示，电子制冷模块2包括电子制冷片23，包括第一电磁阀21和第二电磁阀22，第一电磁阀21的一端与第二电磁阀22的一端连接作为电子制冷模块2的输入端，第一电磁阀21另一端与电子制冷片23的冷气通路输入端连接，冷气通路输出端输出为电子制冷模块2的冷气输出。电子制冷片23的冷面与所述气流通道231外壁贴靠，所述电子制冷片23的热面设有水冷板232，所述水冷板232与所述电子制冷片23热面贴靠，所述水冷板232的冷媒通路233与压缩制冷模块1的制冷通路相连形成冷媒回路。工作时，冷媒经过制冷片热面后带走制冷片热面的热量，液态冷媒受热蒸发为液态，重新进入压缩制冷模块1压缩形成液态冷媒。
26.如图3所示，快速响应模块3包括：快速响应模块3的包括冷气接口31、暖气接口32和混合腔36，所述冷气接口31与所述电子制冷模块2的气流通道231输出端连接，所述冷气接口31设有分支34，所述冷气接口31的分支34与联动阀35的第一输入端连接，所述暖气接口32与联动阀35输出端连接，所述气流通道231的输入端通过第一电磁阀21与气源模块4连接，所述联动阀35的第二输入端通过第二电磁阀22与气源模块4连接，暖气接口32通过加热管道332与所述混合腔36相通，加热管道332包括加热器，所述加热器输出热量传输到所述加热管道332内部，所述冷气接口31通过保冷管道331与所述混合腔36相通，所述混合腔36设有与测试室37相通的输出口。测试室37还设有与气源模块4相通的回收通路38，回收通路38上设有手动阀381和第三电磁阀382。测试后的气体通过回收通路38回到气源模块4，收集重复利用，提高资源利用率。
27.联动阀35中间设有球形阀芯，阀芯两侧设有压簧，第一输入端和第二输入端分别设置在阀芯两侧；如图4所示，当阀芯两侧输入的气压相同时，两侧的通量相同，联动阀35处于平衡态；如图5所示，当阀芯两侧气压不同时，气压大的一侧通路大，气压小的一侧通路小甚至关闭，联动阀35处于单态。
28.当系统需要出暖气时，第二电磁阀22开启，第一电磁阀21关闭，气源通过第二电磁阀22进入暖气接口32通往加热管道332进行加热通过混合腔36输出到测试室37。当暖气快速切换为冷气时，第二电磁阀22关闭，第一电磁阀21打开，电子制冷模块2储备的极冷气体通过联动阀35分为两路，一路通过保冷管道331进入混合腔36，另一路为加热管道332散热后进入混合腔36，两路气源同时通过混合腔36输出到测试室37，形成快速切换出气温度。
29.气源包括进气口，进气口与过滤器41输入端连接，过滤器41输出端与第五电磁阀43一端连接，过滤器41和第五电磁阀43之间的连接管道上设有第二压力传感器42，第五电磁阀43另一端与空气过滤器4441输入端连接，空气过滤器4441输出端与油过滤器4541输入端连接，油过滤器4541输出端与比例阀46一端连接，比例阀46另一端与第六电磁阀47一端连接，第六电磁阀47另一端与流量开关48一端连接，流量开关48另一端分别与第一电磁阀
21和第二电磁阀22连接。
30.本技术通过电子制冷模块2为气源气体制冷，为测试系统提供极冷气源，并结合联动阀35在电磁阀切换时自动切换测试系统冷热出气，实现快速切换和快速制冷，提高制冷效率，适应测试节拍。通过压缩制冷模块1压缩制冷生成超低温冷媒，与电子制冷模块2形成冷媒回路，为电子制冷模块2散热，进一步提高制冷效率。
31.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
32.尽管本文较多地使用了电子制冷模块、快速响应模块、联动阀、保冷管道等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

技术特征：
1.一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，其特征在于，包括快速响应模块（3），所述快速响应模块（3）的包括冷气接口（31）和暖气接口（32），所述冷气接口（31）与所述电子制冷模块（2）的气流通道（231）输出端连接，所述冷气接口（31）设有分支（34），所述冷气接口（31）的分支（34）与联动阀（35）的第一输入端连接，所述暖气接口（32）与联动阀（35）输出端连接，所述气流通道（231）的输入端通过第一电磁阀（21）与气源模块（4）连接，所述联动阀（35）的第二输入端通过第二电磁阀（22）与气源模块（4）连接。2.根据权利要求1所述的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，其特征在于，所述电子制冷模块（2）包括电子制冷片（23），所述电子制冷片（23）的冷面与所述气流通道（231）外壁贴靠，所述电子制冷片（23）热面设有液冷散热模块。3.根据权利要求2所述的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，其特征在于，所述液冷散热模块包括水冷板（232），所述水冷板（232）与所述电子制冷片（23）的热面贴靠，所述水冷板（232）的冷媒通路（233）与压缩制冷模块（1）的制冷通路相连形成冷媒回路。4.根据权利要求3所述的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，其特征在于，所述快速响应模块（3）还包括混合腔（36），所述暖气接口（32）通过加热管道（332）与所述混合腔（36）相通，所述冷气接口（31）通过保冷管道（331）与所述混合腔（36）相通，所述混合腔（36）设有与测试室（37）相通的输出口。5.根据权利要求4所述的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，其特征在于，所述压缩制冷模块（1）包括压缩机（11），所述压缩机（11）输入端与所述冷媒通路（233）输出端连接，所述压缩机（11）输出端与冷凝器（13）输入端连接，冷凝器（13）输出端与气液分离器（16）输出端连接，所述气液分离器（16）液态输出端与冷凝蒸发器（18）的蒸发端输入连接，所述气液分离器（16）的气态输出端与冷凝蒸发器（18）的冷凝端输入连接，所述冷凝蒸发器（18）的冷凝端输出与压缩机（11）输入端连接，所述冷凝蒸发器（18）的蒸发端输出与所述冷媒通路（233）输入端连接。6.根据权利要求4或5所述的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，其特征在于，所述测试室（37）还设有与气源模块（4）相通的回收通路（38），所述回收通路（38）上设有手动阀和第三电磁阀（382）。7.根据权利要求6所述的一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，其特征在于，所述加热管道（332）包括加热器，所述加热器输出热量传输到所述加热管道（332）内部。

技术总结
本发明公开了一种融合极冷电子制冷模块的快速响应冲击测试系统，为了克服现有技术的用于芯片冷热冲击测试的气流仪制冷效率低、冷热切换速度慢难以适应测试节拍的问题，包括快速响应模块，快速响应模块的包括冷气接口和暖气接口，冷气接口与电子制冷模块的气流通道输出端连接，冷气接口设有分支，冷气接口的分支与联动阀的第一输入端连接，暖气接口与联动阀输出端连接，气流通道的输入端通过第一电磁阀与气源模块连接，联动阀的第二输入端通过第二电磁阀与气源模块连接。通过电子制冷模块为气源气体制冷，为测试系统提供极冷气源，并结合联动阀在电磁阀切换时自动切换测试系统冷热出气，实现快速切换和快速制冷，提高制冷效率，适应测试节拍。适应测试节拍。适应测试节拍。


技术研发人员：王桥刚 刘岩松 伊良俊
受保护的技术使用者：浙江先导热电科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/9/23