通过红外测量验证电子设计

红外热像仪可揭示电子测试设备的真实温度，性能优于接触式热电偶

测试设备中的可靠性挑战：正在调查过热的 PCB 元件

一家电子测试设备制造商的波形分析仪出现可靠性问题，怀疑是机箱内一块印刷电路板 (PCB) 上的元件过热导致的。对可疑电路板上的所有电子元件进行了全面研究，以确定它们的最高工作温度。然后将电路板安装在测试台上，并通电以复制处理器密集型使用期间的条件。使用接触式温度计测量关键元件，以确定是否有任何元件的工作温度超过其最高温度。虽然所有元件都在其规定限度内，但发现有几个元件的工作温度接近其最高温度。

使用热电偶对非常小的结构（例如表面贴装设备 (SMD)）进行温度测量的问题在于，它们需要准确反映电子设备的真实温度。对于小型 PCB 元件，热质量非常小。与这些小型 SMD 元件相比，热电偶具有足够的热容量来影响测试时元件的温度。热电偶及其接线会将热量从电子元件中吸走，导致温度读数低于没有热电偶的 SMD 元件的实际温度。因此，这会导致在静态条件下测量较小的温度幅度和不准确的热动力学读数。

结论是，在设备底盘内进行温度测试是必要的，以考虑封闭外壳内的内部温度对组件温度的影响。由于设备外壳可能造成视线障碍，远程温度测量被认为具有挑战性。

Electronics Design Validation through Infrared Measurements

利用红外技术优化电子外壳的温度测量

一般来说，电子元件和组件的热成像检查是一种既定的故障检测和质量管理测试程序，从开发初始原型到批量生产。这种方法可以检测各种问题，例如印刷电路板、集成电路和多芯片模块表面上的热点和异常温度分布。它将识别异常接触电阻的增加、接头中的隐藏裂缝、由于射频不匹配而导致的功率损耗、散热器的热连接不正确、短路以及焊接缺陷，例如冷焊点。

在此应用中，红外热像仪与红外透射材料一起使用，准确评估所有关键电路板组件的温度，同时复制设备外壳（底盘）内的典型操作环境。顶盖部分被移除并用几种红外透射材料进行测试，首先是保鲜膜。保鲜膜在红外区域具有高度的透射性，衰减不到 10% 的信号。然而，当仪表风扇启动时，它会颤动，其耐用性会带来一些问题。硒化锌因其耐用性和可进行目视观察的能力而被认为是最佳解决方案。但是，一个足够大的窗口来覆盖整个 PC 板的成本却高得令人望而却步。氟化钙红外窗口通常用于电气开关设备红外测试，是最佳解决方案。虽然它们的红外传输率低于硒化锌，但这在进行精确测量时是可以考虑的。红外窗口的金属外壳使其易于安装到金属外壳中，而且它们的价格低廉，可以使用多个窗口来收集所有关键组件的数据。由于两个设备的安装位置靠近其他发热设备，并且气流不足以散发热设备的热量，因此立即确定两个设备的工作温度过高。

红外热像仪在测量热电子元件方面优于接触式热电偶

Optris Xi 400 体积小巧，易于安装在位于放置红外窗口的设备底盘上方和下方的导轨系统上。它的角度可以优化重要组件的视线。PIX Connect 软件可以轻松设置点或小区域来测量封闭区域内最热的像素，并且不受可跟踪组件数量的限制。时间与温度数据易于收集并存储在 CSV 文件中以供以后研究和分析。软件中的“热点”工具可用于识别电路板上最热的位置。

测量和计算通过窗口的红外传输对于精确的温度测量至关重要，PIX Connect 中的透射率设置可以通过将没有窗口的目标温度与有红外窗口的目标温度进行比较，调整传输系数直到温度匹配，从而轻松测量传输。还确定将接触式热电偶放置在小型设备上可以通过将热量传导出去来降低设备的温度，从而使红外热像仪的测量结果比使用热电偶的测量结果更准确。对陶瓷和所有聚合物基材料的测量都是准确的，但需要在金属罐上涂抹炭黑以提高表面发射率。