应用案例

贴片保险研发测试

2018-08-27

一、背景概述

保险丝也被称为熔断器,IEC127 标准将它定义为"熔断体(fuse-link)"。它是一种安装在电路中,保证电路安全运行的电器元件。保险丝的作用是:当电路发生故障或异常时,伴随着电流不断升高,并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件,也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了保险丝,那么,保险丝就会在电流异常升到一定的高度和一定的时间,自身熔断,切断电流,从而起到保护电路安全运行的作用。主要应用于数码相机、笔记本、手机等电子产品。

当电流流过导体时,因导体存在一定的电阻,所以导体将会发热,且发热量遵循着这个公式:Q=0.24I2RT,依此公式我们不难看出保险丝的简单的工作原理了。当制作保险丝的材料及其形状确定了,其电阻‘R’就相对确定了(若不考虑它的电阻温度系数)。当电流流过它时,它就会发热,随着时间的增加其发热量也在增加。电流与电阻的大小确定了产生热量的速度,保险丝的构造与其安装的状况确定了热量耗散的速度。若产生热量的速度小于热量耗散的速度时,保险丝是不会熔断的;若产生热量的速度等于热量耗散的速度时,在相当长的时间内它也不会熔断;若产生热量的速度大于热量耗散的速度时,积聚的热量就会越来越多,由于它有一定比热及质量,其热量的增加就表现在温度的升高上,当温度升高到保险丝的熔点以上时保险丝就发生了熔断。

 

二、客户需要解决什么问题

贴片保险也有很多种类,如快速反应保险,延时保险(慢速保险)还有自恢复保险等,不同的保险有不同的用处,我们这里介绍的是快速反应保险。

国内某研发快速反应保险的企业的保险与国外品牌对比,发现没有他们的熔断快速规则,需要解决几个问题:

  • 前面介绍了保险丝的熔断原理,根据计算保险丝的温度应该在预定值熔断,如300℃需要确定此温度是否熔断;
  • 确定保险熔断瞬间温度;
  • 预设温度没有熔断,什么位置没有熔断;
  • 整个熔断过程的变化情况。

 

三、当前有哪些解决方案及弊端

无有效方式观察熔断过程和检测过程温度。

热电偶与数采或点温枪

使用热电偶测温准确,但是由于高温点无法捕捉不准确;

只能测量点或几个点的温度,没有办法找到整个光纤上镀膜破损的地方;

针对模块和焊点需要接触测量,不容易检测而且影响被测物;

热电偶有温度惯性,采集的温度和实际温度有滞后;

红外测温枪

红外测温枪使用方便,但问题也很多:

没有办法精确找到测量的部位,不能同时测试多个点;

不能直观看到问题点;

被测部位很小,温度会被平均

 

四、FOTRIC产品如何帮助客户解决问题及优势

厂商使用FOTRIC热像仪对比国外品牌产品,帮助研发分析问题。如下图为国外某品牌贴片保险300℃时瞬间熔断,而且断裂规则整齐。如下图:

国外某品牌断裂瞬间

国外某品牌实验过程中的温度变化情况,升高到300℃时瞬间断裂温度开始下降

 

测试本公司产品时发现达到300℃时没有完全熔断,粘连部位可能达到400~500℃才完全熔断。如下图:

 

下方是一个500摄氏度才熔断的案例。如图:

400℃时                                    500℃时

 

通过FOTRIC热像仪观察贴片保险的变化过程和温度变化查找原因,解决不完全熔断与熔断不规则问题,如下图:

250℃未熔断时                           300℃瞬间熔断后

 

FOTRIC热像仪具有如下特点帮助我们在贴片保险实验中解决问题:

不能接触影响被测物体,FOTRIC热像仪不接触贴片保险,测量方便,不影响被测物体;

需要看到热分布,FOTRIC热像仪采集整个画面所有温度点,自动捕捉全屏或区域最热点,可以直观看到问题点,高效率无盲区的查找问题;

芯片很小而且需要连续观测,FOTRIC可搭配微距镜和研发实验台,使测试更方便,配合实验台测试更加方便稳定。

需要看到变化过程,不是一张照片可以解决。FOTRIC热像仪可连接电脑,配合AnalyzIR专业软件变身为在线热像仪,录制30Hz高帧频全辐射视频;

FOTRIC可生成时间温度曲线,便于研发对比分析。

 

五、哪些客户需要解决该问题

贴片保险研发生产企业;

其他研发生产芯片的企业;

电子电路设计研发单位。