双回路温度控制模块及具备该模块的电子元件测试设备的制作方法

本发明涉及一种双回路温度控制模块及具备该模块的电子元件测试设备，特别是指一种可提供快速且大幅地切换高低温检测温度的温度控制模块及电子元件测试设备。

背景技术：

以目前现有技术而言，可以赋予电子元件检测设备更大的温度检测范围的技术相当罕见，例如可同时处理低温检测以及高温测试。

美国专利申请公开第2015/0007973a1号公开了一种“广域温度控制装置”(widerangeoftemperaturecontrolequipment)，其揭示了以热电致冷模块提供温度的调变，并以导热板提供该热电致冷模块的基准温度，以便热电致冷模块基于该基准温度，进行更精确且更大范围的温度调控。然而，在上述专利申请中，分别利用加热单元以及冷却元件来对该导热板进行基准温度的调控，其中加热单元为埋设于导热板中的加热线圈，而冷却元件则是另外附加于导热板上的冷却设备，例如由蒸发器、压缩机以及冷凝器所构成的冷却设备。

再者，针对上述专利文献所公开的技术手段而言，在进行高低温切换检测时，例如当导热板处于－40℃的状态，而低温测试完成后，必须通过加热单元加热至高温(如80℃)，以进行高温测试。然而，整个高低温的转换过程是相当缓慢的，而且如果每个待测元件都设定为在同一机台进行高低温测试，如此将不断地重复对导热板进行升温和降温，不仅拖延整个测试时程，而且其加热单元和冷却设备也将耗费大量的能源。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种双回路温度控制模块，以便能快速地切换至少两个温度区间，使温度调控件可以在很短的时间内进行不同温度间的转换，而且其转换过程所造成的能量损耗很低。

为达成上述目的，本发明的双回路温度控制模块主要包括：第一回路、第二回路、温度调控件、第一切换阀、第二切换阀以及控制器。第一回路内流动有具有第一温度的第一工作流体，第二回路内流动有具有第二温度的第二工作流体；而温度调控件包括入口以及出口；第一切换阀与第一回路、第二回路以及温度调控件的入口连通；第二切换阀与第一回路、第二回路以及温度调控件的出口连通；控制器与第一切换阀以及第二切换阀电性连接。其中，控制器控制第一切换阀使第一工作流体和第二工作流体中的至少一者流经温度调控件以对其进行温度调控，并控制第二切换阀使流经温度调控件的第一工作流体和第二工作流体中的至少一者回流至第一回路和第二回路中的至少一者。

据此，本发明借由控制器来控制第一切换阀和第二切换阀，进而切换第一回路或第二回路、或者调配该二者，使第一工作流体、第二工作流体、或者二者的混合流体来对温度调控件进行升温或降温。

较优选的是，本发明的双回路温度控制模块还可包括冷却装置，其可设置于第一回路并用于冷却第一工作流体。换言之，可借由增设冷却装置来对第一工作流体进行冷却，以利提供低温的工作流体。

另外，本发明的双回路温度控制模块的第一回路还可包括第一流体供应源，其用于供应具有第一温度的第一工作流体，且第一流体供应源可包括第一供应口以及第一回流口；而冷却装置可设置于第一流体供应源；其中，第一切换阀连通至第一流体供应源的第一供应口，第二切换阀连通至第一流体供应源的第一回流口。据此，本发明可借由第一流体供应源而提供更低温且温度状态更稳定的工作流体。

较优选的是，本发明的双回路温度控制模块还可包括散热装置，其设置于第二回路，并用于对第二工作流体进行散热。换言之，可借由增设散热装置来对第二工作流体进行散热，以利提供温度状态更为稳定的常温工作流体。

再者，本发明的双回路温度控制模块还可包括加热装置，其可设置于第二回路并用于对第二工作流体进行加热。换言之，可借由增设加热装置来对第二工作流体进行加热，以利提供高温的工作流体。

又，本发明的双回路温度控制模块的第二回路还可包括第二流体供应源，其用于供应具有第二温度的第二工作流体，且第二流体供应源包括第二供应口以及第二回流口；而加热装置设置于第二流体供应源；其中，第一切换阀连通至第二流体供应源的第二供应口，第二切换阀连通至第二流体供应源的第二回流口。据此，本发明可借由第二流体供应源而提供更高温且温度状态更稳定的工作流体。

更进一步，本发明的双回路温度控制模块还可包括泵，其电性连接至控制器，并设置于第一切换阀与温度调控件之间。据此，本发明可以借由泵来驱动第一工作流体和第二工作流体流动。

此外，本发明的另一主要目的在于提供一种具备双回路温度控制模块的电子元件测试设备，以能提供至少两个温度差距大的基准温度，使热电致冷元件能基于该基准温度对待测元件提供更大温度差范围、且更精确的温度调控，以利进行电子元件的高低温检测。

为达成上述目的，本发明的具备双回路温度控制模块的电子元件测试设备主要包括：前述的双回路温度控制模块以及热电致冷元件。热电致冷元件电性连接至控制器，并与温度调控件接触。其中，温度调控件可调整热电致冷元件至基准温度，而控制器可控制热电致冷元件基于基准温度以对待测元件进行温度调控。

据此，本发明的具备双回路温度控制模块的电子元件测试设备可借由双回路温度控制模块来调变温度调控件的温度，且该温度将构成基准温度，使热电致冷元件在基准温度的基础上，更进一步扩大温度调控的范围、且更精准地提供待测元件的检测温度。

较优选的是，本发明的具备双回路温度控制模块的电子元件测试设备还可包括测试夹具，其接触于热电致冷元件，且待测元件装载于测试夹具。换句话说，热电致冷元件对测试夹具进行温度调控，而在进行测试时，待测元件是载置于测试夹具内，故本发明的测试夹具可以营造多种不同温度的测试环境。另一方面，本发明并不以测试夹具为必要，亦可使热电致冷元件直接接触待测元件，使热电致冷元件直接对待测元件进行温度调控。

再者，本发明的具备双回路温度控制模块的电子元件测试设备还可包括温度感测单元，其电性连接至控制器，并用于测量测试夹具的温度。亦即，本发明可借由温度感测单元来感测测试夹具的温度，以供给控制器进行温度的回馈控制，从而更精确控制待测元件的检测温度。

附图说明

图1为本发明第一实施例的系统框架图。

图2为本发明第一实施例的示意图。

图3a为本发明第一实施例中第一回路运行时的示意图。

图3b为本发明第一实施例中第二回路运行时的示意图。

图4为本发明第二实施例的系统框架图。

图5为本发明第二实施例的示意图。

具体实施方式

本发明的双回路温度控制模块及具备该模块的电子元件测试设备在本实施例中进行详细描述之前，要特别注意的是，以下的说明中，类似的元件将以相同的元件符号来表示。再者，本发明的附图仅作为示意说明，其未必按比例绘制，且所有细节也未必全部呈现于附图中。

请同时参阅图1、图2，图1为本发明具备双回路温度控制模块的电子元件测试设备第一实施例的系统框架图，图2为本发明的具备双回路温度控制模块的电子元件测试设备第一实施例的示意图。如图中所示，本实施例的双回路温度控制模块主要包括第一回路11、第二回路12、第一流体供应源2、散热装置30、第一切换阀4、第二切换阀5、温度调控件6以及控制器7。

其中，第一回路11内流动有具有第一温度t1的第一工作流体f1，而第一工作流体f1是由第一流体供应源2所供应。并且，第一流体供应源2包括冷却装置20，其用于冷却第一工作流体f1，使之维持于第一温度t1；而本实施例的冷却装置20可为一般的流体冷却设备，例如由压缩机、冷凝器、膨胀阀、及蒸发器所组成的冷却设备。

换言之，第一流体供应源2提供低温的第一工作流体f1，以便进行低温测试。另外，第一流体供应源2包括第一供应口21以及第一回流口22，亦即第一回路11内的第一工作流体f1自第一供应口21流出，并自第一回流口22流回第一流体供应源2，借以构成循环。

再者，第二回路12内流动有具有第二温度t2的第二工作流体f2，且第二回路12内安装有散热装置30，其用于对第二工作流体f2进行散热，使之维持于第二温度t2。本实施例的散热装置30可为一般气冷、水冷或其它任意形式的可与常温空气进行热交换的散热器。换言之，本实施例的散热装置30可以提供常温状态的第一工作流体f1。

此外，本实施例所使用的第一工作流体f1和第二工作流体f2可为一般耐低温的溶液，例如甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇等公知的不冻液；或由水、防冻剂、添加剂混合制成。而且，依据防冻剂成分不同可分为酒精型、甘油型和乙二醇型冷却液，而乙二醇型冷却液是用乙二醇作为防冻剂，且添加少量抗泡沫、防腐蚀等综合添加剂。

另外，温度调控件6为本实施例的双回路温度控制模块中被调控的标的物，其包括入口61和出口62，且本实施例的温度调控件6内部包含蛇形的通道(图中未显示)，该通道的两端部即为入口61和出口62。不过，本发明并不以内部蛇形通道为限，亦可为其它管路形式或其它任意的热交换器形式以附接于温度调控件6上或内藏于温度调控件6的方式取代。

又如图中所示，第一切换阀4和第二切换阀5为三通的电磁阀可受控于控制器7。其中，第一切换阀4连通至第一流体供应源2的第一供应口21、散热装置30以及温度调控件6的入口61；又，第二切换阀5连通至第一流体供应源2的第一回流口22、散热装置30以及温度调控件6的出口62。

而且，如图中所示，泵9设置于第一切换阀4与温度调控件6之间，且电性连接至控制器7。换言之，控制器7可以控制泵9的运转，并借由泵9来推送第一工作流体f1或第二工作流体f2在回路内流动、循环。

再者，本实施例的控制器7又电性连接至第一切换阀4和第二切换阀5。其中，控制器7控制第一切换阀4使第一工作流体f1或第二工作流体f2流经温度调控件6以对其进行温度调控，并控制第二切换阀5使流经温度调控件6的第一工作流体f1或第二工作流体f2回流至第一回路11或第二回路12。

又如图1、图2中所示，本实施例的电子元件测试设备除了包括上述的双回路温度控制模块外，还包括热电致冷元件8(thermo－electriccooler，tec)、测试夹具81、温度感测单元82以及泵9。其中，热电致冷元件8电性连接至控制器7，并直接接触于温度调控件6。然而，本实施例的温度调控件6用于调整热电致冷元件8至基准温度，而控制器7则是控制热电致冷元件8基于基准温度以对待测元件c进行更大范围且更精确的温度调控。

换言之，本实施例所使用的热电致冷元件8的运作理论基础为利用皮特尔效应(peltiereffect)，此为一种热电效应，可将该元件一侧的热量传输到另一侧，导致一侧温度降低，另一侧温度升高；即对一侧吸热，而对另一侧放热。一般而言，热电致冷元件8的结构是由若干对n型与p型半导体晶粒相互串接排列而成，当通电之后，该p型半导体将会吸热，而n型半导体将会放热，故每一个n/p单元中便有热量由一侧“吸热端”传递到另外一侧“放热端”，来完成热量的传输。据此，本实施例利用此一效应，当欲进行高温或低温测试时，温度调控件6将调整热电致冷元件8至基准温度，且该温度调控件6将持续地自热电致冷元件8带走热量或提供热量予热电致冷元件8，以维持该基准温度。

另一方面，测试夹具81用于装载待测元件c，例如测试插座(socket)，而热电致冷元件8为直接贴合于测试夹具81，故热电致冷元件8可对测试夹具81进行升温或降温，进而营造特定温度(高温、常温、或低温)的检测环境，使待测元件c可于该特定温度的状态下进行测试。此外，本实施例还另设置温度感测单元82，其电性连接至控制器7，温度感测单元82主要用于测量测试夹具81的温度。也就是说，本实施例借由温度感测单元82的温度量测值的回馈，使控制器7可以对热电致冷元件8进行更精确的温度控制。

特别值得一提的是，在本实施例中控制器7负责所有电子器件的控制，包括第一切换阀4、第二切换阀5、冷却装置20、热电致冷元件8以及泵9等构件，并控制待测元件c的整个测试的进行。但是，本发明并不以此为限，个别构件亦可具备各自的控制器，例如冷却装置20的控制器专职于控制其运转，使第一工作流体f1维持于第一温度t1。

请同时参阅图3a和图3b，图3a为本发明第一实施例中第一回路11运行时的示意图，图3b为本发明第一实施例中第二回路12运行时的示意图。以下说明本实施例的运作流程，首先说明低温测试，其中控制器7控制关闭第二回路12，即第一切换阀4和第二切换阀5分别关闭连通至散热装置30的流道，而开启连通至第一流体供应源2的第一供应口21和第一回流口22的流道，从而构成循环回路，如图3a中所示。

然而，由于第一回路11内的第一工作流体f1为经过冷却装置20冷却，故呈现低温，本实施例以－20℃为例进行说明。据此，当低温的第一工作流体f1流经温度调控件6后，其冷却温度调控件6，使之同样维持于－20℃。据此，便可提供予热电致冷元件8的基准温度为－20℃，然而根据热电致冷元件8的特性，其可在基准温度上提供-40℃至+80℃的温度调变，换言之，可以精准控制的温度范围为-60℃至60℃。

再者，当待测元件c完成低温测试后，随即进入高温测试。其中，控制器7控制关闭第一回路11，即第一切换阀4和第二切换阀5分别关闭连通至第一流体供应源2的流道，而开启连通至散热装置30的流道，从而构成循环回路，如图3b中所示。

然而，由于第二回路12内的第二工作流体f2流经温度调控件6时，将原本经第一回路11所冷却并处于低温状态的温度调控件6快速地升温至常温，且透过散热装置30的运作也会持续地保持于常温，本实施例以25℃为例进行说明。据此，当低温的第二工作流体f2流经温度调控件6后，其使冷却的温度调控件6维持于25℃。据此，第二回路12便可提供予热电致冷元件8的基准温度为25℃；换言之，在此回路下，控制器7可以精准控制的测试温度范围为-15℃至105℃。

再者，以本实施例为例，高、低温的测试温度分别为－40℃和85℃，而当从第一回路11切换至第二回路12时，即从低温测试的－40℃升温到高温测试的85℃，实际测试仅耗费约64秒。换言之，整个升温过程约以每秒2℃的速率快速升温。另一方面，当从第二回路12切换至第一回路11时，即从高温测试的85℃降温到低温测试的－40℃，实际测试也仅耗费约117秒。换言之，整个降温过程以每秒超过1℃的速率快速降温。据此，显而易见地，高、低温测试可以在同一机台上快速的转换，无需转运至其它机台，更无需耗费漫长的升温或降温的等待时间，且将大为节约能源的损耗。

请同时参阅图4和图5，图4为本发明的具备双回路温度控制模块的电子元件测试设备第二实施例的系统框架图，图5为本发明的具备双回路温度控制模块的电子元件测试设备第二实施例的示意图。本实施例与前述第一实施例主要差异在于，本实施例可以提供更高温度的高温测试。

进一步说明，如图中所示，本实施例主要是将第一实施例中提供常温工作流体的散热装置30替换成第二流体供应源3及其内部所包含的加热装置33。其中，第二流体供应源3包括第二供应口31和第二回流口32，亦即第二回路12内的第二工作流体f2系自第二供应口31流出，并自第二回流口32流回第二流体供应源3，借以构成循环。

然而，本实施例可借由第二流体供应源3而提供更高温且温度状态更稳定的工作流体，其中本实施例的加热装置33用于对第二工作流体f2进行升温，以提供予热电致冷元件8更高的基准温度，使热电致冷元件8可以营造更高温的测试环境。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所保护的范围为准，而非仅限于上述实施例。

符号说明

11第一回路

12第二回路

2第一流体供应源

20冷却装置

21第一供应口

22第一回流口

3第二流体供应源

30散热装置

31第二供应口

32第二回流口

33加热装置

4第一切换阀

5第二切换阀

6温度调控件

61入口

62出口

7控制器

8热电致冷元件

81测试夹具

82温度感测单元

9泵

c待测元件

f1第一工作流体

f2第二工作流体

t1第一温度

t2第二温度。