[发明专利]电子设备热控制装置有效
申请号: | 200780028515.0 | 申请日: | 2007-07-30 |
公开(公告)号: | CN101495819A | 公开(公告)日: | 2009-07-29 |
发明(设计)人: | 拉里·斯塔基;阿纳斯塔西奥·戈纳斯;罗伯特爱德华·阿尔代;大卫·余 | 申请(专利权)人: | 株式会社爱德万测试 |
主分类号: | F25B29/00 | 分类号: | F25B29/00 |
代理公司: | 深圳市顺天达专利商标代理有限公司 | 代理人: | 高占元;李 琴 |
地址: | 日本国*** | 国省代码: | 日本;JP |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 电子设备 控制 装置 | ||
技术领域
本发明涉及温度控制领域,更具体地说,涉及特别是在电子设备或电子元器件处于测试状态时通过加热和/或冷却将该电子设备或电子元器件保持在某一设定点温度的装置。
背景技术
固态电子设备或电子元器件,比如半导体器件,通常随温度的不同会表现出不同的特性。具有代表性的是,例如,这些电子设备在运行过程中会产生热量(即自发热),并因而随着内部温度的升高,性能发生变化。此外,固态电子设备通常用在各种不同的环境中,可能要承受大范围的温度变化。
为了保证电子设备能够表现出恒定的特性,这就需要将电子设备保持在相对恒定的温度。这在对电子设备的功能性测试中显得尤为重要,这些功能性测试主要是为了保证电子设备能够正常运行并且能够满足设计要求。例如,被称为被测试电子设备(缩写为DUT)的电子设备,通常会经过耐久性测试程序,比如短路测试和老化测试,以对电子设备的各种特性进行观察。在这些测试中,为了保证测试结果有意义,被测试设备(DUT)需要保持在相对恒定的预定测试温度,或者保持在一设定点温度。换句话说,测试者必须能够确认所观察到的电气特性是取决于除温度之外的其他因素。
为了维持温度的恒定,现有的热控制装置能够通过例如散热器对电子设备进行降温,还能通过例如电热器对电子设备进行升温。散热器利用了温度远低于被测试电子设备的测试温度的流体。在被测试电子设备和散热器之间设置有电热器,并且通过对电热器供电来将电热器表面温度提升到被测试电子设备所需的测试温度。散热器会散发掉多余的热量,并且能够在被测试电子设备的自发热使其自身温度升高到超过测试温度的情况下将被测试电子设备在测试过程中产生的热量散发掉。功率波动通常会导致显著并且相对瞬间的自发热产生,因此就需要热控制装置能够迅速并准确地反应以消除掉不期望的温度上升。
然而,能够被移除的能量总量通常会受到电热器自身最大功率密度(或瓦特密度)的限制。例如,如果一电热器运行功率是500瓦特,那么为了能够维持测试所需温度,大约一半的功率会在从散热器进入到冷却液的过程中损失掉。因此,例如,维持测试温度所需的功率为250瓦特。那么,如果电热器的功率根据施加给被测试电子设备的功率而减小到零,那么能够从被测试电子设备移除的最大功率是250瓦特。否则,电热器将无法抵消通过散热器散发的热量。随着现在被测试电子设备的总功率要求已升高到500瓦特,并且该功率在将来还可能会进一步升高,因此问题会愈发严重。此外,电热器的不期望有的热阻、热容都将会增加,从而导致梯度效应(非热均匀表面)并致使响应时间不够充分。
对此种热控制装置的改进实行起来存在一定困难。例如,散热器必须和电热器取得适当地平衡,而电热器却又对散热效率的提高起阻碍作用。也就是说,如果散热器的散热效力有所提高,比如,通过增加流经散热器的冷却液、降低冷却液温度、提高散热片效率和/或结合另一种更高效率的冷却液,那么电热器的热容也必须增加以抵消掉散热效力的升高,才能维持测试温度。
其他热控制装置并不需要将散热器与电热器组合起来使用,但仍然存在功能上的低效率缺陷。例如,Peltier(珀耳帖)设备通过电压来产生热差,既可有效地充当散热器又可有效地充当热源。Peltier设备的不足之处在于,由于对电子设备的动态响应以及将能量从电子设备上移除的响应时间不够充分,该设备无法完成大规模的热量移除以及无法对高功率密度进行处理。因此,现有的热控制装置无法完全满足将电子设备保持在恒定温度的需求。
例如,图1是传统温控设备对被测试电子设备的温度进行调节的典型热响应示意图。纵轴表示温度,单位为摄氏度,横轴表示时间,单位为例如秒。测试温度102,也即设定点温度,代表了进行测试所需的最理想温度。图1中的设定点温度为90摄氏度。图1中还示出了流体温度104,该温度是例如流经 散热器的流体的温度,该流体用于从被测试电子设备移除多余热量。流体温差ΔT代表了测试温度102和流体温度104之间的温差。图中所示的流体温度104为大约30摄氏度,从而流体温差为70摄氏度。本领域中众所周知的是,流体温差越大,意味着散热器的散热速度越快。
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