在半導體封裝測試領域,溫控chiller是保障測試準確性與設備穩定性的關鍵設備,其工作原理結合了熱力學與自動控制等多學科知識。
一、制冷循環原理
chiller的核心制冷循環主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器四大部件構成。
壓縮機是制冷循環的動力源,吸入來自蒸發器的低溫低壓制冷劑氣體,通過壓縮使其變為高溫高壓的氣體 。這一過程中,壓縮機對制冷劑做功,增加了制冷劑的內能,使其溫度大幅升高。
高溫高壓的制冷劑氣體隨后進入冷凝器。冷凝器分為風冷式和水冷式,在風冷式冷凝器中,制冷劑與外界空氣進行熱交換,空氣帶走制冷劑的熱量;水冷式冷凝器則通過與冷卻水的熱交換,將熱量傳遞給冷卻水 。經過熱交換后,制冷劑釋放熱量并冷凝成高壓液體。高壓液體的制冷劑接著流經膨脹閥。
膨脹閥起到節流降壓的作用,瞬間降低壓力,使其體積膨脹,變成低溫低壓的氣液混合物 。在蒸發器內,制冷劑與需要制冷的對象進行熱交換,吸收熱量后蒸發為低溫低壓的氣體,重新被壓縮機吸入,開始新一輪循環。如此反復,持續帶走被制冷對象的熱量,實現制冷效果。
二、溫度控制原理
為實現溫度控制,chiller配備了溫度傳感器與控制系統。溫度傳感器實時監測被制冷對象的溫度,并將溫度信號反饋給控制系統 ??刂葡到y通常采用 PID控制算法。通過這個環節的協同作用,控制系統能夠根據設定溫度與實際溫度的差異,自動調節壓縮機的運行頻率、膨脹閥的開度以及冷卻液的流量等參數,從而控制制冷量,使被制冷對象的溫度穩定在設定值附近。
三、雙向控溫原理
在封裝測試中,有時不僅需要制冷,還需要制熱來模擬不同的溫度環境。chiller具備雙向控溫能力,在加熱模式下,一般通過集成電加熱管或熱泵系統來實現升溫 。在制冷模式下,chiller利用前述的壓縮機制冷循環,在高溫老化測試等場景中,為測試環境提供寬溫區覆蓋,滿足不同的溫度測試需求 。
在半導體封裝測試領域,溫控chiller通過制冷循環實現熱量轉移,利用溫度控制算法和雙向控溫技術,為封裝測試過程提供穩定的溫度環境,確保半導體器件的性能測試準確可靠。