專利名稱：一種高速電子溫度特性測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及精密電子測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速電子溫度特性 測試裝置。
背景技術(shù)：
目前，公知公用的電子元器件的溫度特性測試是通過溫槽來進行。必須事 先準備與要測溫度相同個數(shù)的溫槽，將被測電子元器件插入測試板后投入到設(shè)
定為第一個測試溫度的溫槽中，測試完成后，由作業(yè)人員將測試板取出再投入到 設(shè)定為第二個測試溫度的溫槽中進行測試，重復(fù)以上步驟直至最后一個測試溫 度的測試完成。此種測試方法首先由于經(jīng)常需要作業(yè)人員的介入導(dǎo)致測試速度
慢，產(chǎn)品生產(chǎn)率低；其次由于溫槽體積龐大，實現(xiàn)一個簡單的若干個溫度測試點 的溫度特性測試需要若干臺測試溫槽，占用很大的作業(yè)面積，增加或減少溫度 測試點的情況下，需要頻繁移動溫槽或增減溫槽數(shù)量，應(yīng)用靈活性很低；第三 由于需要多個溫槽導(dǎo)致測試裝置的成本較高，又因為每個溫槽均要使用一套測 試儀器，更增加了全套測試設(shè)備的成本。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提出一種高速電子溫度特性測試裝置，能夠利用一 臺設(shè)備替代多個溫槽進行溫度特性測試，有效地加快了測試的速度，提高了產(chǎn) 品生產(chǎn)率，減小了裝置的體積，提高了設(shè)備的靈活性，降低了裝置的成本。
為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案
一種高速電子溫度特性測試裝置，包括測試盤、測試臺、測試部、溫度控 制部、驅(qū)動部和計算機控制部，所述測試盤用于放置待測的電子元器件，所述測試盤位于所述測試臺上，所述溫度控制部與所述測試臺連接，用于控制所述 測試臺的溫度，所述測試部用于測試所述測試盤上待測電子元器件的溫度特性， 所述驅(qū)動部與所述測試部連接，用于驅(qū)動所述測試部在所述測試臺上的移動， 所述計算機控制部分別與所述測試部、溫度控制部和驅(qū)動部連接，用于接收或 發(fā)送信號。所述測試部包括測試探針、測試電纜、測試電路和測試儀表，所述測試探 針用于接觸待測電子元器件的電極，所述測試儀表通過所述測試電纜獲取待測 電子元器件的信號。所述驅(qū)動部包括兩個機械臂、氣缸和交流伺服電機，所述兩個機械臂分為 橫向和縱向機械臂，位置相互垂直，所述交流伺服電機和所述機械臂連接，用 于驅(qū)動所述機械臂，所述氣缸位于所述縱向機械臂上，所述氣缸上包括聚碳酸 酯測試探針基座，用于安插所述測試探針。所述溫度控制部包括兩個白金溫度傳感器、兩個溫度控制器、兩塊溫度控 制電路板、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、繼電器、四個熱電半導(dǎo)體制冷器和冷水循環(huán)機， 所述兩個白金溫度傳感器分別安裝在所述測試臺和所述測試盤接觸面鋁板上的 兩邊，用于檢測所述測試臺兩邊的實際溫度，所述兩個溫度控制器的輸入端分 別連接所述兩個白金傳感器，輸出端分別連接所述兩塊溫度控制電路板，用于 將所述白金溫度傳感器測得的實際溫度和目標(biāo)溫度之差發(fā)送給所述溫度控制電 路板，所述溫度控制電路板與所述可調(diào)直流穩(wěn)壓電源連接，用于控制所述可調(diào) 直流穩(wěn)壓電源的電流輸出百分比，所述可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的正負極輸出端與所 述繼電器連接，所述繼電器與串聯(lián)在一起的所述四個熱電半導(dǎo)體制冷器的正負 極連接，用于控制所述四個熱電半導(dǎo)體制冷器給所述測試臺加熱或者冷卻，所 述冷水循環(huán)機位于所述四個熱電半導(dǎo)體制冷器的另一面，用于對所述四個熱電 半導(dǎo)體制冷器進行冷卻。所述冷水循環(huán)機包括冷卻水槽，所述冷卻水槽位于所述測試臺下，所述冷 卻水槽包括鋁制散熱片，聚氨酯絕熱材料和防凍液流入流出口 。所述計算機控制部包括計算機、溫度控制器串口控制單元、1/0輸入輸出
PCI卡、PCI運動控制卡和PCI GPIB卡，所述計算機通過所述溫度控制器串口 控制單元與所述溫度控制器相接，所述計算機用于設(shè)定目標(biāo)溫度以及各項與溫 度控制有關(guān)的參數(shù)，并從所述溫度控制器中讀取實際溫度及與溫度控制有關(guān)的 各項參數(shù)；所述計算機通過所述I/O輸入輸出PCI卡連接所述白金溫度傳感器、 氣缸，用于讀取各設(shè)備的輸入信息，通過輸出信號控制設(shè)備的動作；所述計算 機通過所述PCI運動控制卡控制所述交流伺服電機的運轉(zhuǎn)、速度、位置以及加 減速，讀取所述交流伺服電機的位置編碼、錯誤、限位信息；所述計算機通過 所述PCI GPIB卡連接所述測量儀表，設(shè)置所述測量儀表的各項參數(shù)，通過所述 測量儀表讀取測試結(jié)果。
所述溫度控制器串口控制單元包括RS232串口和RS232/485轉(zhuǎn)換器，所述 計算機通過所述RS232串口 ，經(jīng)所述RS232/485轉(zhuǎn)換器后與所述溫度控制器相 接。
采用了本實用新型的技術(shù)方案，采用一臺裝置代替多個溫槽進行溫度特性 測試，提高了生產(chǎn)率，增加了作業(yè)靈活性，節(jié)省了作業(yè)面積，減小了測試成本。


圖l是本實用新型具體實施方式
中高速電子溫度特性測試裝置正面結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本實用新型具體實施方式
中與溫度控制相關(guān)單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實用新型具體實施方式
中冷卻水槽的正面結(jié)構(gòu)圖； 圖4是本實用新型具體實施方式
中測試部的俯視結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。 圖1是本實用新型具體實施方式
中高速電子溫度特性測試裝置正面結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，包括測試盤101、測試臺102、溫度控制部103、驅(qū)動部104、測試部 105和計算機控制部106。
圖2是本實用新型具體實施方式
中與溫度控制相關(guān)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 2所示，溫度控制部由白金溫度傳感器201、溫度控制器202、溫度控制電路板203、 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源204、繼電器205、熱電半導(dǎo)體制冷器206以及冷水循環(huán)機組成。
兩只白金溫度傳感器分別插在測試臺與測試盤接觸面的鋁板中，左右各一 只，分別檢測測試臺左右兩側(cè)的實際溫度。
兩只白金溫度傳感器分別連接到兩個溫度控制器的信號輸入端，溫度控制 器計算白金傳感器測到的實際溫度與目標(biāo)溫度的差，通過PID控制輸出電流 (4-20mA)至兩塊溫度控制電路板。
溫度控制電路接收由溫度控制器傳來的輸入電流，將之轉(zhuǎn)換為電壓，溫度 控制電路板將輸入電壓通過放大及全波精密整形電路后輸出0-6V電壓至直流穩(wěn) 壓電源的外部輸入控制接口來控制直流穩(wěn)壓電源的電流輸出的百分比。
直流穩(wěn)壓電源的正負極輸出端經(jīng)繼電器后連接經(jīng)串聯(lián)后的4枚熱電半導(dǎo)體 制冷器的正負極，電流的方向由溫度控制電路板控制。溫度控制電路板將由溫 控器傳來的輸入電壓與標(biāo)準電壓通過比較電路進行比較，輸入電壓大于標(biāo)準電 壓時溫度控制電路板的控制繼電器線圈的電壓不輸出，直流穩(wěn)壓電源的電流經(jīng) 繼電器后從熱電半導(dǎo)體制冷器的正極流入負極流出，熱電半導(dǎo)體制冷器對測試 臺進行加熱；小于標(biāo)準電壓時溫度控制電路板的控制繼電器線圈的電壓輸出， 繼電器導(dǎo)通，直流穩(wěn)壓電源的電流經(jīng)繼電器后從熱電半導(dǎo)體制冷器的負極流入 正極流出，熱電半導(dǎo)體制冷器對測試臺進行冷卻。
冷水循環(huán)機通過水管將防凍液泵入測試臺下的冷卻水槽中對熱電半導(dǎo)體制 冷器的反面進行冷卻。圖3是本實用新型具體實施方式
中冷卻水槽的正面結(jié)構(gòu) 圖。如圖3所示，冷卻水槽采用鋁制散熱片301結(jié)構(gòu)，加大防凍液的導(dǎo)熱性，加 強熱電半導(dǎo)體制冷器的冷卻能力。冷卻水槽周圍包有聚氨酯絕熱材料302，保證 外界環(huán)境不會影響熱電半導(dǎo)體制冷器的冷卻能力。驅(qū)動部由兩個機械臂及一個氣缸組成。機械臂由交流伺服電機驅(qū)動，分為
XY兩方向。氣缸安裝在Y方向的機械臂上，氣缸上安裝有聚碳酸酯測試探針基座， 基座上插有測試探針。通過機械臂在XY方向上的移動以及氣缸的上下運動可移 動測試探針至測試盤的任何部位，對盤中任意產(chǎn)品進行測試。
圖4是本實用新型具體實施方式
中測試部的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示， 測試部由測試探針401、測試電纜402、測試電路及測量儀表構(gòu)成。測試探針通 過氣缸驅(qū)動上下運動與被測產(chǎn)品的電極接觸。被測產(chǎn)品發(fā)出的信號通過測試電 纜傳輸?shù)綔y量儀表中。
計算機控制部包括溫度控制器串口控制單元、1/0輸入輸出PCI控制卡、PCI 運動卡以及PCI GPIB卡。
計算機通過RS232串口，經(jīng)RS232/485轉(zhuǎn)換器后與溫度控制器相接，可通過 計算機設(shè)定目標(biāo)溫度以及各項與溫度控制有關(guān)的參數(shù)并可以從溫度控制器中讀 取實際溫度及與溫度控制有關(guān)的各項參數(shù)。
計算機通過I/0輸入瑜出PCI卡連接裝置的傳感器、氣缸等設(shè)備，讀取各設(shè)
備的輸入信息，通過輸出信號控制設(shè)備的動作。
計算機通過PCI運動控制卡連接交流伺服電機驅(qū)動器，控制電機的運轉(zhuǎn)、速 度、位置以及加減速，讀取電機的位置編碼、錯誤、限位信息等。
計算機通過PCI GPIB卡連接測量儀表，設(shè)置測量儀表的各項參數(shù)，通過測 量儀表讀取測試結(jié)果。
對于該種高速電子溫度特性測試裝置的使用，包括以下步驟
1、 作業(yè)人員將被測產(chǎn)品放入測試盤中。
2、 啟動裝置，測試臺溫度被自動設(shè)定到第一個測試溫度。
3、 溫度穩(wěn)定后,機械臂帶動測試探針至被測產(chǎn)品上方。
4、 由氣缸降下測試探針使之與被測產(chǎn)品的電極接觸。 -
5、 由連接在測試探針上的測量儀表讀取測試結(jié)果。
6、 氣缸升起測試探針并由機械臂將其移動至下一個被測產(chǎn)品上方。7、 重復(fù)步驟4一6直至測試盤中的產(chǎn)品全部被測完。
8、 測試臺溫度被自動設(shè)定到下一個測試溫度。重復(fù)步驟3 — 7。
9、 全部溫度的測試完成后，裝置報警提醒作業(yè)人員更換測試盤。 下面具體描述利用本裝置對26MHz的TCX0溫度補償晶體振蕩器在不同溫度
下的頻率進行測試。
通過軟件設(shè)定8個測試溫度，25°C、 -30°C、 -20°C、 _10°C、 0°C、 40°C、 65 °C、 80°C。冷卻水循環(huán)機的水溫事先設(shè)置為-15'C。
作業(yè)人員將待測的100個TCX0溫度補償晶體振蕩器放入測試盤，并將測試盤 放置于測試臺上。啟動裝置后,測試臺的目標(biāo)溫度被自動設(shè)定到25T:。兩只插在 測試臺與測試盤接觸面的鋁板中的左右兩只PtlOO白金傳感器,分別檢測測試臺 左右兩側(cè)的實際溫度。
信號輸入端分別連接到兩只白金傳感器的兩個溫度控制器，計算白金傳感 器測到的實際溫度與目標(biāo)溫度的差，通過PID控制輸出電流(4-20mA)至兩塊溫
度控制電路板。
溫度控制電路板將由溫度控制器傳來的4-20mA的輸入電流，轉(zhuǎn)換為電壓 l-5V的電壓，并將此電壓通過放大及全波精密整形電路后輸出0-6V電壓，輸入 到直流穩(wěn)壓電源的外部輸入控制接口，由于直流穩(wěn)壓電源被事先設(shè)定為外部壓 控電流輸出模式，且最大外部輸入電壓為10V,直流穩(wěn)壓電源的電流輸出的百分 比被控制到0%-60% (0-6A)之間。
直流穩(wěn)壓電源的正負極輸出端的正極經(jīng)繼電器后連接到經(jīng)串聯(lián)后的4枚熱 電半導(dǎo)體制冷器的正極，負極連接到串聯(lián)后的熱電半導(dǎo)體致冷器的負極，電流
的方向由溫度控制電路板控制。溫度控制電路板將由溫控器傳來的輸入電壓與 3V電壓通過比較電路進行比較，輸入電壓大于3V時溫度控制電路板的連接繼電 器線圈負極的端口不輸出電壓，電流從直流穩(wěn)壓電源正極經(jīng)繼電器后由熱電半 導(dǎo)體制冷器的正極流入負極流出，熱電半導(dǎo)體制冷器對測試臺進行加熱;—小于 3V時溫度控制電路板的連接繼電器線圈負極的端口輸出0V電壓,繼電器導(dǎo)通，電流從直流穩(wěn)壓電源正極經(jīng)繼電器后由熱電半導(dǎo)體制冷器的負極流入正極流出， 熱電半導(dǎo)體制冷器對測試臺進行冷卻。
溫度穩(wěn)定于后25。C后，機械臂帶動測試探針至測試盤中第一個TCX0溫度補 償晶體振蕩器上方(各坐標(biāo)位置已事先通過軟件設(shè)定好)。4個探針固定于聚碳酸 酯材料的測試探針基座上，基座固定于氣缸上。由氣缸降下測試探針使之與被 測TCX0的4個電極接觸。測試探針通過測試電纜連接到測量儀表上，由測量儀表 讀取25。C時的TCX0溫度補償晶體振蕩器的頻率。并通過軟件記錄此頻率。
測試完成后，氣缸升起測試探針并由機械臂將其移動至第二個TCXO溫度補 償晶體振蕩器上方。重復(fù)上面的步驟測試第二個TCX0在25'C時的頻率并通過軟 件記錄此頻率。
待測試盤中所有的TCX0在25'C時的頻率測完后，測試臺溫度被自動設(shè)定到 -3(TC，按照以上步驟對測試盤中所有的TCX0進行-3(TC時的頻率特性測試。
在測試-30°C、 -20°C、 -l(TC等低溫時，從冷水循環(huán)機中流入到測試臺下的 冷卻水槽中的防凍液，對熱電半導(dǎo)體制冷器的反面進行冷卻，加強熱電半導(dǎo)體 制冷器的冷卻能力。
-30^的測試完成后，繼續(xù)進行已設(shè)定的其他溫度(_20°C、 -l(TC、 (TC、 40 °C、 65°C、 80°C)時的各TCXO的頻率特性測試。待8(TC時的各TCX0的頻率特性 測試完成后，軟件根據(jù)各溫度時各TCXO溫度補償晶體振蕩器的頻率來計算并判 定各TCXO為合格品還是不良品。最后，裝置報警提醒作業(yè)人員更換測試盤。
以上， 一次作業(yè)完成。
此裝置的體積為600 * 700 * 1200mm (除去放置于裝置頂部的顯示器)。 此裝置的升降溫能力為，溫度從常溫25'C至最低溫-3(TC的降溫時間為3分 鐘，其他溫度時的升降溫時間均為l分鐘。
每個溫度時測試每個TCXO的時間為O. 4秒，全部8點溫度測試完成的時間為 升降溫時間600秒+每個溫度時測試每個TCX0的時間0.4秒*測試盤中TCXO個 數(shù)100個* 8點溫度=920秒。由于測試盤中有100個TCX0，每個TCXO的裝置循環(huán)時間=920秒/ 100個=9. 2秒。按一天工作20小時計算，此裝置一天可對7826 個TCX0進行8個溫度點的頻率特性測試。
通過使用Agilent數(shù)據(jù)采集器對此裝置測試盤的4個角及中心共5個點的溫 度進行了測試，在-30°C、 -20°C、 -l(TC、 0°C、 10°C、 20°C、 30°C、 40°C、 50 °C、 60°C、 70°C、 8(TC時5個點的溫度差均在0. 3t:之內(nèi)。
以上的8點溫度特性測試重復(fù)進行3次，對測試頻率的再現(xiàn)性進行了評價，3 次的再現(xiàn)性均在O. 5ppm之內(nèi)。
以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范 圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本實用新型所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實 用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
權(quán)利要求1、一種高速電子溫度特性測試裝置，其特征在于，包括測試盤、測試臺、測試部、溫度控制部、驅(qū)動部和計算機控制部，所述測試盤用于放置待測的電子元器件，所述測試盤位于所述測試臺上，所述溫度控制部與所述測試臺連接，用于控制所述測試臺的溫度，所述測試部用于測試所述測試盤上待測電子元器件的溫度特性，所述驅(qū)動部與所述測試部連接，用于驅(qū)動所述測試部在所述測試臺上的移動，所述計算機控制部分別與所述測試部、溫度控制部和驅(qū)動部連接，用于接收或發(fā)送信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速電子溫度特性測試裝置，其特征在于，所述測試部包括測試探針、測試電纜、測試電路和測試儀表，所述測試探針用 于接觸待測電子元器件的電極，所述測試儀表通過所述測試電纜獲取待測電子 元器件的信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速電子溫度特性測試裝置，其特征在于， 所述驅(qū)動部包括兩個機械臂、氣缸和交流伺服電機，所述兩個機械臂分為橫向 和縱向機械臂，位置相互垂直，所述交流伺服電機和所述機械臂連接，用于驅(qū) 動所述機械臂，所述氣缸位于所述縱向機械臂上，所述氣缸上包括聚碳酸酯測 試探針基座，用于安插所述測試探針。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速電子溫度特性測試裝置，其特征在于， 所述溫度控制部包括兩個白金溫度傳感器、兩個溫度控制器、兩塊溫度控制電 路板、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、繼電器、四個熱電半導(dǎo)體制冷器和冷水循環(huán)機，所 述兩個白金溫度傳感器分別安裝在所述測試臺和所述測試盤接觸面鋁板上的兩 邊，用于檢測所述測試臺兩邊的實際溫度，所述兩個溫度控制器的輸入端分別 連接所述兩個白金傳感器，輸出端分別連接所述兩塊溫度控制電路板，用于將 所述白金溫度傳感器測得的實際溫度和目標(biāo)溫度之差發(fā)送給所述溫度控制電路 板，所述溫度控制電路板與所述可調(diào)直流穩(wěn)壓電源連接，用于控制所述可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的電流輸出百分比，所述可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的正負極輸出端與所述 繼電器連接，所述繼電器與串聯(lián)在一起的所述四個熱電半導(dǎo)體制冷器的正負極 連接，用于控制所述四個熱電半導(dǎo)體制冷器給所述測試臺加熱或者冷卻，所述 冷水循環(huán)機位于所述四個熱電半導(dǎo)體制冷器的另一面，用于對所述四個熱電半 導(dǎo)體制冷器進行冷卻。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高速電子溫度特性測試裝置，其特征在于， 所述冷水循環(huán)機包括冷卻水槽，所述冷卻水槽位于所述測試臺下，所述冷卻水 槽包括鋁制散熱片，聚氨酯絕熱材料和防凍液流入流出口 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速電子溫度特性測試裝置，其特征在于， 所述計算機控制部包括計算機、溫度控制器串口控制單元、VO輸入輸出PCI 卡、PCI運動控制卡和PCI GPIB卡，所述計算機通過所述溫度控制器串口控制 單元與所述溫度控制器相接，所述計算機用于設(shè)定目標(biāo)溫度以及各項與溫度控 制有關(guān)的參數(shù)，并從所述溫度控制器中讀取實際溫度及與溫度控制有關(guān)的各項 參數(shù)；所述計算機通過所述I/O輸入輸出PCI卡連接所述白金溫度傳感器、氣 缸，用于讀取各設(shè)備的輸入信息，通過輸出信號控制設(shè)備的動作；所述計算機 通過所述PCI運動控制卡控制所述交流伺服電機的運轉(zhuǎn)、速度、位置以及加減 速，讀取所述交流伺服電機的位置編碼、錯誤、限位信息；所述計算機通過所 述PCIGPIB卡連接所述測量儀表，設(shè)置所述測量儀表的各項參數(shù)，通過所述測 量儀表讀取測試結(jié)果。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高速電子溫度特性測試裝置，其特征在于， 所述溫度控制器串口控制單元包括RS232串口和RS232/485轉(zhuǎn)換器，所述計算 機通過所述RS232串口 ，經(jīng)所述RS232/485轉(zhuǎn)換器后與所述溫度控制器相接。
專利摘要本實用新型公開了一種高速電子溫度特性測試裝置，包括測試盤、測試臺、測試部、溫度控制部、驅(qū)動部和計算機控制部，測試盤用于放置待測的電子元器件，測試盤位于測試臺上，溫度控制部與測試臺連接，用于控制測試臺的溫度，測試部用于測試測試盤上待測電子元器件的溫度特性，驅(qū)動部與測試部連接，用于驅(qū)動測試部在測試臺上的移動，計算機控制部分別與測試部、溫度控制部和驅(qū)動部連接，用于接收或發(fā)送信號。采用了本實用新型的技術(shù)方案，用一臺裝置代替多個溫槽進行溫度特性測試，提高了生產(chǎn)率，增加了作業(yè)靈活性，節(jié)省了作業(yè)面積，減小了測試成本。
文檔編號G01R31/00GK201138364SQ20072019079
公開日2008年10月22日 申請日期2007年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月13日
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