格物優信高精度熱像儀在微型PCB板核心部件測溫中的成功應用案例

一、項目背景

在電子設備日益微型化的今天，某汽車電子供應商在研發新一代ECU控制單元時，遇到了一個棘手問題：主板上尺寸僅為2mm×2mm的電源轉換芯片在高溫測試中出現異常，但傳統測溫手段難以精確定位問題所在。該供應商最終選用格物優信InfraSight 640Pro熱像儀系統，配合25mm專業微距鏡頭，成功解決了這一難題。

二、技術挑戰

這個看似簡單的測溫任務實則面臨多重挑戰：

空間分辨率極限：需要在30cm的工作距離上分辨0.2mm的細節

復雜熱環境干擾：芯片周邊有多個發熱元件，最小間距僅0.5mm

材料多樣性：芯片表面陶瓷（ε≈0.93）、焊錫（ε≈0.35）、銅走線（ε≈0.15）共存

動態測試需求：需同時捕捉μs級瞬態和小時級持續工作狀態

PCB板可見光圖(核心部件2MM*2MM)

三、解決方案配置

格物優信技術團隊量身定制了以下方案：

硬件配置：

主機：X640系列熱像儀

探測器：640×512非制冷焦平面

鏡頭：25mm定焦鏡頭

四、實施過程

系統校準：

在25cm工作距離下，2mm目標對應約12×12像素

使用標準黑體源進行三點校準，確保±0.5℃精度

建立發射率矩陣：芯片主體0.93、焊盤0.35、PCB 0.85

測試方案：

基準測試：記錄常溫到125℃完整升溫曲線

動態測試：捕捉電源切換時的瞬態響應

對比測試：正常與故障樣品的熱特征差異

640*512熱像儀配25mm

五、關鍵發現

經過72小時連續測試，熱像系統揭示了傳統方法無法發現的細節：

熱分布異常：

芯片左下角存在明顯熱點（ΔT=7.2℃）

熱流路徑顯示3個散熱過孔效率不足

瞬態特性：

上電瞬間存在局部過熱（峰值138℃/5ms）

熱響應時間較設計值延遲300μs

材料缺陷：

通過熱擴散分析發現兩處焊接微空洞

TIM材料厚度不均勻（12-18μm波動）

六、問題解決

基于熱像數據，工程師團隊采取了針對性措施：

設計優化：

重新布局散熱過孔，數量從9個增至15個

調整電源走線寬度，降低阻抗30%

工藝改進：

優化回流焊溫度曲線，消除焊接缺陷

引入AOI檢測確保TIM材料均勻性

系統保護：

增加過溫保護電路

優化電源管理算法

七、成效驗證

改進后的測試數據顯示：

芯片工作溫度從121℃降至89℃

溫度均勻性提升60%（ΔT從7.2℃降至2.9℃）

瞬態過熱現象消除

產品良率從82%提升至96%

八、項目價值

這個案例充分展現了高分辨率熱像儀在微電子領域的獨值：

技術突破：

實現了對2mm微型元件的非接觸精確測溫

建立了該類型芯片的熱設計規范

經濟效益：

避免潛在召回損失約150萬美元

單板成本降低8%

結語

這個成功案例證明，格物優信640×512高分辨率熱像儀配合專業25mm鏡頭，能夠滿足現代微型電子元件的高精度測溫需求。其空間分辨能力和智能化的分析軟件，不僅幫助客戶解決了具體的技術難題，更提升了整個研發體系的熱設計能力。隨著電子元件持續微型化，這種高精度熱分析技術必將發揮越來越重要的作用。