測試設備中的可靠性挑戰：正在調查過熱的 PCB 元件
一家電子測試設備制造商的波形分析儀出現可靠性問題，懷疑是機箱內一塊印刷電路板 (PCB) 上的元件過熱導致的。對可疑電路板上的所有電子元件進行了全面研究，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定限度內，但發現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構（例如表面貼裝設備 (SMD)）進行溫度測量的問題在于，它們需要準確反映電子設備的真實溫度。對于小型 PCB 元件，熱質量非常小。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，導致溫度讀數低于沒有熱電偶的 SMD 元件的實際溫度。因此，這會導致在靜態條件下測量較小的溫度幅度和不準確的熱動力學讀數。

結論是，在設備底盤內進行溫度測試是必要的，以考慮封閉外殼內的內部溫度對組件溫度的影響。由于設備外殼可能造成視線障礙，遠程溫度測量被認為具有挑戰性。



利用紅外技術優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量管理測試程序，從開發初始原型到批量生產。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。

在此應用中，紅外熱像儀與紅外透射材料一起使用，準確評估所有關鍵電路板組件的溫度，同時復制設備外殼（底盤）內的典型操作環境。頂蓋部分被移除并用幾種紅外透射材料進行測試，首先是保鮮膜。保鮮膜在紅外區域具有高度的透射性，衰減不到 10% 的信號。然而，當儀表風扇啟動時，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行目視觀察的能力而被認為是最佳解決方案。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設備紅外測試，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鍵組件的數據。由于兩個設備的安裝位置靠近其他發熱設備，并且氣流不足以散發熱設備的熱量，因此立即確定兩個設備的工作溫度過高。

紅外熱像儀在測量熱電子元件方面優于接觸式熱電偶
Optris Xi 400 體積小巧，易于安裝在位于放置紅外窗口的設備底盤上方和下方的導軌系統上。它的角度可以優化重要組件的視線。PIX Connect 軟件可以輕松設置點或小區域來測量封閉區域內最熱的像素，并且不受可跟蹤組件數量的限制。時間與溫度數據易于收集并存儲在 CSV 文件中以供以后研究和分析。軟件中的“熱點"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重要，PIX Connect 中的透射率設置可以通過將沒有窗口的目標溫度與有紅外窗口的目標溫度進行比較，調整傳輸系數直到溫度匹配，從而輕松測量傳輸。還確定將接觸式熱電偶放置在小型設備上可以通過將熱量傳導出去來降低設備的溫度，從而使紅外熱像儀的測量結果比使用熱電偶的測量結果更準確。對陶瓷和所有聚合物基材料的測量都是準確的，但需要在金屬罐上涂抹炭黑以提高表面發射率。