測試設(shè)備中的可靠性挑戰(zhàn)：正在調(diào)查過熱的 PCB 元件
一家電子測試設(shè)備制造商的波形分析儀出現(xiàn)可靠性問題，懷疑是機(jī)箱內(nèi)一塊印刷電路板 (PCB) 上的元件過熱導(dǎo)致的。對可疑電路板上的所有電子元件進(jìn)行了全面研究，以確定它們的最高工作溫度。然后將電路板安裝在測試臺上，并通電以復(fù)制處理器密集型使用期間的條件。使用接觸式溫度計測量關(guān)鍵元件，以確定是否有任何元件的工作溫度超過其最高溫度。雖然所有元件都在其規(guī)定限度內(nèi)，但發(fā)現(xiàn)有幾個元件的工作溫度接近其最高溫度。

使用熱電偶對非常小的結(jié)構(gòu)（例如表面貼裝設(shè)備 (SMD)）進(jìn)行溫度測量的問題在于，它們需要準(zhǔn)確反映電子設(shè)備的真實溫度。對于小型 PCB 元件，熱質(zhì)量非常小。與這些小型 SMD 元件相比，熱電偶具有足夠的熱容量來影響測試時元件的溫度。熱電偶及其接線會將熱量從電子元件中吸走，導(dǎo)致溫度讀數(shù)低于沒有熱電偶的 SMD 元件的實際溫度。因此，這會導(dǎo)致在靜態(tài)條件下測量較小的溫度幅度和不準(zhǔn)確的熱動力學(xué)讀數(shù)。

結(jié)論是，在設(shè)備底盤內(nèi)進(jìn)行溫度測試是必要的，以考慮封閉外殼內(nèi)的內(nèi)部溫度對組件溫度的影響。由于設(shè)備外殼可能造成視線障礙，遠(yuǎn)程溫度測量被認(rèn)為具有挑戰(zhàn)性。



利用紅外技術(shù)優(yōu)化電子外殼的溫度測量
一般來說，電子元件和組件的熱成像檢查是一種既定的故障檢測和質(zhì)量管理測試程序，從開發(fā)初始原型到批量生產(chǎn)。這種方法可以檢測各種問題，例如印刷電路板、集成電路和多芯片模塊表面上的熱點(diǎn)和異常溫度分布。它將識別異常接觸電阻的增加、接頭中的隱藏裂縫、由于射頻不匹配而導(dǎo)致的功率損耗、散熱器的熱連接不正確、短路以及焊接缺陷，例如冷焊點(diǎn)。

在此應(yīng)用中，紅外熱像儀與紅外透射材料一起使用，準(zhǔn)確評估所有關(guān)鍵電路板組件的溫度，同時復(fù)制設(shè)備外殼（底盤）內(nèi)的典型操作環(huán)境。頂蓋部分被移除并用幾種紅外透射材料進(jìn)行測試，首先是保鮮膜。保鮮膜在紅外區(qū)域具有高度的透射性，衰減不到 10% 的信號。然而，當(dāng)儀表風(fēng)扇啟動時，它會顫動，其耐用性會帶來一些問題。硒化鋅因其耐用性和可進(jìn)行目視觀察的能力而被認(rèn)為是最佳解決方案。但是，一個足夠大的窗口來覆蓋整個 PC 板的成本卻高得令人望而卻步。氟化鈣紅外窗口通常用于電氣開關(guān)設(shè)備紅外測試，是最佳解決方案。雖然它們的紅外傳輸率低于硒化鋅，但這在進(jìn)行精確測量時是可以考慮的。紅外窗口的金屬外殼使其易于安裝到金屬外殼中，而且它們的價格低廉，可以使用多個窗口來收集所有關(guān)鍵組件的數(shù)據(jù)。由于兩個設(shè)備的安裝位置靠近其他發(fā)熱設(shè)備，并且氣流不足以散發(fā)熱設(shè)備的熱量，因此立即確定兩個設(shè)備的工作溫度過高。

紅外熱像儀在測量熱電子元件方面優(yōu)于接觸式熱電偶
Optris Xi 400 體積小巧，易于安裝在位于放置紅外窗口的設(shè)備底盤上方和下方的導(dǎo)軌系統(tǒng)上。它的角度可以優(yōu)化重要組件的視線。PIX Connect 軟件可以輕松設(shè)置點(diǎn)或小區(qū)域來測量封閉區(qū)域內(nèi)最熱的像素，并且不受可跟蹤組件數(shù)量的限制。時間與溫度數(shù)據(jù)易于收集并存儲在 CSV 文件中以供以后研究和分析。軟件中的“熱點(diǎn)”工具可用于識別電路板上最熱的位置。

測量和計算通過窗口的紅外傳輸對于精確的溫度測量至關(guān)重要，PIX Connect 中的透射率設(shè)置可以通過將沒有窗口的目標(biāo)溫度與有紅外窗口的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較，調(diào)整傳輸系數(shù)直到溫度匹配，從而輕松測量傳輸。還確定將接觸式熱電偶放置在小型設(shè)備上可以通過將熱量傳導(dǎo)出去來降低設(shè)備的溫度，從而使紅外熱像儀的測量結(jié)果比使用熱電偶的測量結(jié)果更準(zhǔn)確。對陶瓷和所有聚合物基材料的測量都是準(zhǔn)確的，但需要在金屬罐上涂抹炭黑以提高表面發(fā)射率。