印刷电路板故障检测

红外热像仪：节省时间的 PCB 故障排除解决方案

检测印刷电路板上的电源和接地短路：一项具有挑战性的任务

多层印刷电路板（PCB）上的电源对地短路是一个常见且具有挑战性的问题，需要在不损坏电路板的情况下进行诊断。施加电流来定位短路可能会导致永久性损坏，这是不可接受的，尤其是对于昂贵或独特的原型电路板。

技术人员和工程师传统上使用非破坏性方法来定位这些短路。他们首先在良好的照明条件下或用放大镜目测印刷电路板，寻找可能导致短路的焊桥、损坏的元件或异物。如果没有发现明显的迹象，则使用万用表进行进一步测试。

要进行连续性测试，万用表应设置为连续性或二极管测试模式。将探针放在两个点上测试短路。万用表通过电路发送低压电流并测量电阻。如果电阻很低（通常小于几欧姆），则表示有连续的电流流过，说明存在短路。

找到电路板上的最低电压点有助于找到短路点，但如果电源和地平面的电阻太小，无法产生可读取的电压，这种方法可能就无效了。如果电源平面位于电路板的内部层，而测试探针又无法进入内部层，那么这一难题就会更加严峻。

其他测试程序，如使用带有示波器的自动 PCB 测试仪来检查信号，可以定位故障，但需要昂贵的工具、专业知识和时间，而这些可能只是有时才有。

Detecting Hidden Faults in PCB and IC Assemblies with Infrared Imaging

利用红外成像技术检测印刷电路板和集成电路组件中隐藏的故障

电子元件和组件的热成像检测是故障检测和质量管理的既定程序，适用于从最初的原型开发到批量生产的整个过程。这种方法能有效检测各种问题，如印刷电路板、集成电路和多芯片模块表面的热点和非典型温度分布。它能识别异常接触电阻、接合处隐藏的裂缝、射频失配导致的功率损耗、散热器不正确的热连接、短路以及冷焊点等焊接缺陷。

印刷电路板上的短路会产生热量，原因是过大的电流流经非预期的低电阻路径。发生短路时，电阻会显著下降，根据欧姆定律（I = V/R），电流会激增。电流的增加会导致能量以热量的形式迅速散失，从而可能损坏元件和降低电路板材料的性能。红外热像仪可以定位这些产生大量热量的热点。从最低电流开始，就有可能在造成进一步损害之前识别出短路。这种方法有助于早期故障检测，防止对印刷电路板及其元件造成无法修复的潜在损坏。

红外显微镜可用于识别最小的问题。红外显微镜可以分辨小至 8 微米的短路。这样就可以检查最精细的 SMD 部件，甚至是未包装的 SMD 部件。

配备双光学器件的高性能 PI 640i 或经济型 Optris Xi-400 红外热像仪

对更小、更高效、更可靠的电子元件和系统的需求日益增长，这就需要热检测工具在整个产品开发周期中为关键决策提供支持。由于电子行业的重点是缩小尺寸和降低功耗，因此具有中档空间分辨率的红外热像仪对于检测小型设备和连接中的故障至关重要。

为实现有效的故障检测，作为入门级解决方案，建议使用像素至少为 75,000 的中档分辨率相机（320 x 240 或更高）。在 Optris 产品线中，Xi400 有多种光学器件可供选择，常用于 PCB 故障检测。选择具有适当光学器件和测量视场 (MFOV) 分辨率的相机对于精确测量目标至关重要。

使用红外热像仪检测微小目标温度上升的能力取决于热像仪能够聚焦在微小目标上的像素大小和数量。如果目标小于单个像素，温度上升将被周围较低的温度所掩盖，从而使故障更难定位，导致温度测量不准确。在检测电子设备上的微小温升时，红外热像仪的光学系统同样重要；如果像素不能聚焦在一个小区域，那么高像素计数也是无效的。

用于各种电子应用故障检测的最佳红外热像仪系统包括一台高分辨率红外热像仪（640 x 480）和至少两个光学镜组，用于对大型电路板进行快速红外扫描和对小型设备的故障进行详细研究。带有可切换校准光学镜组和显微镜选项的高分辨率红外热像仪是 PCB 故障检测的最佳选择。