Thermografie
Bei der Thermografie wird eine Oberfläche mit einem Thermopile oder einer Wärmebildkamera untersucht. Der Sensor empfängt dabei allerdings kein sichtbares Licht wie bei herkömmlichen Kameras, sondern Strahlung im Infrarotbereich. Über physikalische Gesetzmäßigkeiten und bekannte Oberflächenparameter, wie bspw. die Emissivität, kann auf die Objekttemperatur geschlossen werden.
Messgrößen:
- Wärmestrahlung und Temperatur im Spektralbereich 7.5 … 14 µm
- Mit Referenz: Wärmeleitfähigkeit und thermische Widerstände
Materialien und Anwendungsgebiete:
- Hot-Spots auf elektronischen Komponenten
- Temperaturfelder und -verteilungen
- Wärmeleitfähigkeiten an schwierigen Probengeometrien
- Thermische Kontaktwiderstände
- Sondermessungen
Beispiel 1: Hotspot-Detektion auf einer elektronischen Komponente
Im abgebildeten Bild wird ein Stecker mit kleiner Leiterplatte und entsprechenden elektronischen Komponenten darauf abgebildet.
Durch das Betreiben des Steckers bzw. der elektronischen Komponenten werden diese Warm. Mittels Thermografie kann aufgezeigt werden, wo sich kritische Hot-Spots befinden, um so einem Ausfall durch Überhitzung vorzubeugen, bzw. diese zu lokal zu begründen.
Beispiel 2: Thermische Kontaktwiderstände
Thermische Kontaktwiderstände spielen im Wärmepfad häufig eine bedeutende Rolle, da sie eine relevante Temperaturerhöhung elektronischer Komponenten zur Folge haben. In der Abbildung ist die Messung eines thermischen Kontaktwiderstandes mittels Mikrothermografie zu sehen. Die Messung wurde mittels ZFW TIM-Tester und entsprechender Adaption durchgeführt. Durch Messadaptionen mit kleineren Querschnitten können auch Untersuchungen bis zu einer Flächenpressung von 20 N/mm² realisiert werden.
Im hier dargestellten Fall wird der trockene Kontakt zwischen zwei Aluminiumsubstraten bei 1,0 N/mm² Flächenpressung untersucht. Dabei werden zwei zuvor präparierte Substrate thermische an die Adapationsflächen angebunden und mit einer Flächenpressung beaufschlagt.
Durch den Kontakt entsteht ein Temperatursprung über dem
Interface, welcher mit Hilfe einer IR-Kamera detektiert werden kann. Wichtig sind hierbei bekannte Parameter wie bspw. Emissionsgrade.
Durch eine hohe Pixelauflösung von ca. 14 µm können Temperaturen präzise an den Substraten abgegriffen werden.
Der Kontakt verzerrt dabei das Temperaturfeld bis in die Substrate hinein, sodass eine Auflösung und Messung möglich ist – in diesem Fall liegt ein Temperatursprung von ca. 20 Kelvin vor.
Werden nun sukzessiv größere Flächenpressungen aufgebracht, kann so ein Zusammenhang des Kontaktwiderstandes über der Flächenpressung hergestellt werden. Charakteristisch für diese Verläufe ist die hohe Drucksensitivität bei kleinen Flächenpressungen sowie das asymptotische Zulaufen bei höheren Flächenpressungen.
