1. 引言
功率PCB(如新能源汽车充电桩PCB、工业电源PCB)长期工作在高电流环境,局部热点(温度超85℃)会导致基材老化、焊点失效,行业数据显示,未排查热缺陷的功率PCB平均寿命缩短50%,某电源厂商曾因PCB铜箔过流发热(热点温度105℃),导致产品烧毁率达8%,召回损失超1200万元。红外成像凭借“非接触式+实时测温”优势,可快速定位PCB热点。捷配PCB测试中心配备8台红外热像仪(FLIR T660、高德IR236),累计排查PCB热缺陷超3万例,本文拆解红外成像参数设置、热点判定标准、排查流程,助力企业解决功率PCB热可靠性问题。
PCB 红外成像热缺陷排查需遵循IPC-9701(印制板热性能测试规范)第 4.3 条款,核心技术逻辑围绕 “红外辐射采集 - 温度标定 - 热点识别” 展开:一是测温范围,功率 PCB 需覆盖 - 20℃~200℃,测温精度 ±2℃(85℃时),若测温范围过窄(如 0℃~100℃),会漏检超 100℃的高温热点,捷配测试显示,测温范围不足导致的漏检率达 35%;二是空间分辨率,需达到 1.3mrad(1m 距离可识别 1.3mm 大小热点),分辨率不足会导致小面积热点(<2mm²)无法定位;三是发射率设置,PCB 不同材质发射率不同 —— 基材(FR-4)0.92、铜箔 0.05、阻焊层 0.85,发射率设置偏差 0.1,温度测量误差增加 5℃,符合GB/T 19870(工业红外热像仪)第 5.2 条款。常见红外排查问题:一是环境反射干扰(周围设备发热反射至 PCB,误判为热点),二是动态热点漏检(通电瞬间出现的短暂热点),捷配通过 “发射率分区设置 + 动态录制分析”,可将热点定位准确率提升至 99%。
- 设备准备:选用 FLIR T660 红外热像仪(测温范围 - 20℃~200℃,空间分辨率 1.3mrad,测温精度 ±2℃),开机后校准黑体(捷配标准黑体,温度 50℃/100℃/150℃),校准后测温误差需≤±1℃;
- 参数设置:按 PCB 材质分区设置发射率:① 基材区域:0.92;② 裸露铜箔区域:0.05(需贴高温胶带,发射率 0.90);③ 阻焊层区域:0.85;设置测温模式为 “点 + 区域测温”,点测温覆盖关键元件(如 MOS 管、电阻),区域测温覆盖铜箔线路(面积≥5mm²);
- 通电测试:按 PCB 额定工况通电(如充电桩 PCB 通 100A 电流,持续 30min),分三阶段录制:① 通电瞬间(0~5min,捕捉动态热点);② 稳定阶段(15~20min,测量稳态温度);③ 断电后(25~30min,观察降温曲线),录制帧率 25fps,确保无帧丢失;
- 热点判定:按IPC-9701 标准判定:① 致命热点:温度>125℃(基材 Tg 通常 130℃)或温差>40℃(局部与周边温差);② 主要热点:温度 85℃~125℃或温差 20℃~40℃;③ 次要热点:温度 60℃~85℃或温差 10℃~20℃,用捷配 JPE-IR 3.0 软件自动标记热点位置与温度。
- 环境反射消除:在 PCB 周围搭建隔热罩(捷配定制,反射率<5%),测试环境温度控制在 25℃±2℃,避免周围设备(如电源、烤箱)距离 PCB<1m,反射干扰导致的误判率下降 80%;
- 动态热点捕捉:启用热像仪 “峰值保持模式”,自动记录 30min 内最高温度点,同时设置温度报警(超过 85℃触发报警),动态热点漏检率降至 0.5%;
- 数据验证:对疑似热点(温度 85℃~100℃),用热电偶(精度 ±0.5℃)复核,热电偶与红外测温误差需≤±2℃,确保判定准确。
PCB 红外成像热缺陷排查核心是 “精准参数设置 + 动态捕捉 + 干扰控制”,需结合功率 PCB 工况与材质特性制定方案。捷配可提供 “定制化排查方案 + 设备操作培训 + 数据报告” 服务,报告包含热点位置图、温度曲线、整改建议,支持客户追溯。