Schaltungsentwicklung Fehler mit Wärmebildern frühzeitig erkennen

Defektfreie Aufnahmen von Wärmebildkamera
Das Wärmebild einer bestückten Leiterplatte kann bereits in der Entwicklungsphase auf Probleme hinweisen, die andernfalls erst im Langzeitbetrieb auffallen würden.

Mit Aufnahmen von Wärmebildkameras ist es möglich, Wärmedefekte in elektronischen Schaltungen bereits vor der Produktqualifizierung festzustellen. Entwickler und Unternehmen können dadurch von erheblichen Zeit- und Kostenersparnissen profitieren.

 

Das Potenzial thermografischer Untersuchungen wird oft unterschätzt. Dabei können solche Messungen einen enormen Beitrag bei der Entwicklung oder Reparatur von Leiterplatten leisten. So ist es etwa durch das frühzeitige Erkennen zu heiß werdender SMT-Widerstände möglich, andere Widerstandswerte bereits vor der Qualifizierung eines Boards auszuwählen, wodurch eine beträchtliche Menge an Qualifizierungszeit gespart wird. Die Langzeitzuverlässigkeit lässt sich auf diese Weise ebenfalls steigern und kostenintensive Reparaturen von Fehlern im Feld, die ohne vorheriges Nachbessern eventuell auftreten würden, vermeiden.

Bilder: 3

Wärmebildaufnahme der Leiterplatte Bild 1a bis 1c

Wärmebildaufnahme der Leiterplatte Bild 1a bis 1c

PCB-Prototypen-Entwicklung

Welchen Nutzen Wärmebilduntersuchungen haben können, soll anhand eines PCB-Prototypen veranschaulicht werden (Bild 1a). Nach dem erstmaligen Anlegen eines Stroms an die Leiterplatte sind auf den mit einer Xenics-Wärmebildkamera aus der Serie Gobi aufgenommenen Bildern im Wesentlichen drei Hot Spots auszumachen (Bild 1b). Bei Hot Spot A handelt es sich um ein defektes Logik-IC, das vermutlich während der Herstellung des Leiterplatten-Prototyps beschädigt wurde. Die Hot Spots B und C sind kleine Widerstände, die zu heiß wurden.

Nach weiteren Untersuchungen stellte sich heraus, dass die Widerstände zu nahe an ihrer Nennverlustleistung betrieben wurden. Daraufhin wurden besser geeignete Widerstandswerte ausgewählt. Das Logik-IC ist für die Erzeugung von Hilfssignalen zuständig. Aus Systemperspektive ist nicht einleuchtend, warum an dieser Stelle der Leiterplatte ein Fehler auftreten sollte. Es muss sich folglich um einen Bausteindefekt handeln. Gerade in einem solchen Fall können Wärmebilder wertvolle Zeit bei der Fehlersuche ersparen. Nach der verbesserten Dimensionierung der Widerstände und dem Austausch des Logik-IC sind in einer erneuten Wärmebildaufnahme keine bedenklichen Hot Spots mehr zu entdecken (Bild 1c).