產品開發中，複雜電路板的調試一直是一件棘手、費時的事，專家們提出，熱成像攝像機可以作為一個有效的工具。
希望產品儘快上市對醫療器械開發的各個方面都帶來壓力。今天的醫療器械許多都是機電一體的，包括印刷電路板組件。調試印刷電路板是件困難和費時的程序，因為它一般都集成了許多元件，很複雜。我們發現，複雜電路板調試時使用熱成像攝像機是個有效、省時的辦法。
背景和使用限制
在顯示一塊印刷電路板的特徵乃至一塊板上的電路的特徵上有很大的局限性。測試結點和安裝帶外部連線的元件的印刷電路板主要是通過使用示波器或萬用表以手工方式進行（見以上圖１）。
為了探測裝有元件的表面，檢測人員的檢測線必須能進入，這意味著球柵陣列(BGA)封裝件或柵格陣列(LGA)封裝件都被排斥在外。用於板與板連接的連接器有時可用於接觸特定的電路部分，但是，更多地使用剛撓印製板會減少物理互連層，這將進一步惡化集成的挑戰、測試的耗時和測試通道。
識別失效的組件
在印刷電路板組件設計開發過程中，製造出來的第一塊電路板實際上是證實設計的第一次機會。在製造裝配過程中板上的部件有可能損壞，或者在設計上就有部件連接不正確的地方，從而導致問題的產生，如過電壓或對地短路。不是所有問題在仔細地初啟時就可識別的。當電路板加電後，板上的問題可能通過部件突出了，供電成了「撬棒」，過熱發生了。如果問題足夠嚴重，故障一目了然（冒煙！）。但許多時候問題可能更隱蔽，或許還影響到板上多個集成電路，這時，熱成像攝像機隨同數字萬用表能夠快速識別需要注意的區域。
一般來說，印刷電路板組件上最先損壞的部件是集成電路（IC）。有些部件，如數字邏輯電路、運算放大器以及所有低電壓部件的超限應力寬容度較小，特別是對過電壓。圖２顯示一個具有嵌入式IC的損壞的傳感器。
排除故障的第一步是測量電壓軌的阻抗。如果測得的阻抗值小於10歐姆，幾乎可以肯定有問題。但是下一步做什麼？在相同的電源下可能有很多部件，把一個元件的插腳撥出來或全部元件都拿下來是一件十分費時的事，更不用說把它們重新再連接起來有多困難。這時，熱成像攝像機的作用就表現出來了。
使用熱成像攝像機的過程是簡單的。它應有一個架子，因為穩定的拍攝有助於縮小熱點。手邊要放著裝配圖和原理圖，以便識別元件。開頭時要限制電源電流，以防任何部件的進一步損壞。打開電源，你可以看到多個IC模塊開始升溫。最亮的物件往往是調節部件，特別是線性調節器件。許多切換拓撲有內置短路保護，它可以保護電源，從而使電源處於有效狀態和能連續向下遊電路供電。但這會使調節器件覆蓋紅外線(IR)區域，從而使實際失效的部件變得模糊不清。作為結果，可能需要放棄或隔離電源，使用一個不相關的電源，從而使熱成像攝像機能夠識別板上損壞的部件。
二極體通常直接接在電源電路之中，如果電路傳導電流大，二極體會顯著變熱，因而也就相當明亮地顯示出來。圖３和圖４是個例子。識別比預期電流大的電流通路有助於發現元件已損壞的電路。
如果電流不是足夠高，則尋找有問題的電路就比較困難。如果電流增加１或２毫安，則想找出損壞的電路也許也是不可能的。在微安範圍的低功率的設計中尤為如此。在這些情況下，提高IC上單個插腳可能是最佳方法。
識別誤接和其它故障
除了識別印刷電路板上失效的部件，熱成像攝像機可以識別非計劃的電路設計上的問題。在這些情況上，在施加電源之前電壓軌阻抗測量情況可能很好。但是，一旦加上電源，電源電流增加過高。這時電源應迅速關閉，以保存電路，和防止組件軟熔從板上脫落。如果使用熱成像攝像機則有助於識別熱的部件。例如，兩個輸出引腳可能因疏忽而連接了起來，並因此而不適當地試圖相互驅動。這將會使兩個連接的IC變熱，藉助熱成像攝像機，這種情況很快就會發現，然後，返工，剪切和跳線，問題即可解決。
熱成像攝像機可能有用的其它例子：
· 不穩定的電源循環開與關可能導致微控制器和輸入輸出(I/O)擴展電路在不確定情況下的初始化，從而造成很大的電流消耗，熱成像可以識別微控制器和/或輸入輸出(I/O)擴展電路溫度的升高。在省電狀態期間不允許邏輯完全重置時可能造成這種情況的發生，使用電壓監控器或電源接通復位電路是預防發生此事的一個辦法。
· 在擴大的環境測試後部件可能失效。供電電流看似很高，似乎沒有其它功能。熱像顯示只有開關電源中的功率電晶體越來越熱，沒有其它問題。用萬用表測量的阻抗顯示電源軌電阻較低，從而認識到根本原因是表面安裝電容的溶解汙染，形成了類似短路的效果。
設備選擇
市場上有許多攝像機，價格在100到20,000美元之間。價格差異是由特性類型和性能指標驅動的，包括測量溫度、圖像和視頻存儲以及熱圖像和光圖像結合的能力。有的攝像機可以插入智慧型手機，在尋找熱點上很有用。圖５顯示了兩個例子。
熱成像已經證明是一個很有價值的工具，可以更快地指出和改正印刷電路板上存在的問題。它們可以被用來識別有故障的部件和不正確的跟蹤連結，在顯示熱部件或升高的分支電路溫度上證明了它們的作用。為此目的所需的熱像攝像機是小型的低廉的，它非常好地補助了萬用表和示波器的應用。
來源：Medtec醫療器械設計與製造公眾號