在半导体封装测试领域,温控chiller是保障测试准确性与设备稳定性的关键设备,其工作原理结合了热力学与自动控制等多学科知识。
一、制冷循环原理
chiller的核心制冷循环主要由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四大部件构成。
压缩机是制冷循环的动力源,吸入来自蒸发器的低温低压制冷剂气体,通过压缩使其变为高温高压的气体 。这一过程中,压缩机对制冷剂做功,增加了制冷剂的内能,使其温度大幅升高。
高温高压的制冷剂气体随后进入冷凝器。冷凝器分为风冷式和水冷式,在风冷式冷凝器中,制冷剂与外界空气进行热交换,空气带走制冷剂的热量;水冷式冷凝器则通过与冷却水的热交换,将热量传递给冷却水 。经过热交换后,制冷剂释放热量并冷凝成高压液体。高压液体的制冷剂接着流经膨胀阀。
膨胀阀起到节流降压的作用,瞬间降低压力,使其体积膨胀,变成低温低压的气液混合物 。在蒸发器内,制冷剂与需要制冷的对象进行热交换,吸收热量后蒸发为低温低压的气体,重新被压缩机吸入,开始新一轮循环。如此反复,持续带走被制冷对象的热量,实现制冷效果。
二、温度控制原理
为实现温度控制,chiller配备了温度传感器与控制系统。温度传感器实时监测被制冷对象的温度,并将温度信号反馈给控制系统 。控制系统通常采用 PID控制算法。通过这个环节的协同作用,控制系统能够根据设定温度与实际温度的差异,自动调节压缩机的运行频率、膨胀阀的开度以及冷却液的流量等参数,从而控制制冷量,使被制冷对象的温度稳定在设定值附近。
三、双向控温原理
在封装测试中,有时不仅需要制冷,还需要制热来模拟不同的温度环境。chiller具备双向控温能力,在加热模式下,一般通过集成电加热管或热泵系统来实现升温 。在制冷模式下,chiller利用前述的压缩机制冷循环,在高温老化测试等场景中,为测试环境提供宽温区覆盖,满足不同的温度测试需求 。
在半导体封装测试领域,温控chiller通过制冷循环实现热量转移,利用温度控制算法和双向控温技术,为封装测试过程提供稳定的温度环境,确保半导体器件的性能测试准确可靠。