Wenn eine Leitung auf der Platine kurzgeschlossen ist, hängen daran oft Dutzende winzige Bauteile. Welches davon defekt ist, sieht man mit bloßem Auge nicht. Wird aber über ein Labornetzteil Strom eingespeist, erwärmt sich das defekte Bauteil, weil durch es der meiste Strom fließt. Eine Wärmebildkamera zeigt diese Stelle als hellen Fleck. Das spart Zeit und verhindert, dass gesunde Bauteile auf Verdacht ausgelötet werden.
Wie die Suche abläuft
- Leitung bestimmen. Mit der Diodenmessung die kurzgeschlossene Leitung finden.
- Strom einspeisen. Über das Labornetzteil eine niedrige Spannung mit begrenztem Strom anlegen.
- Beobachten. Die Wärmebildkamera auf die Platine richten.
- Hotspot finden. Das Bauteil, das sich zuerst erwärmt, ist meist der Verursacher.
- Tauschen und prüfen. Bauteil ersetzen und erneut messen.
Alternativen ohne Kamera
Isopropanol
Auf die Platine gesprüht, verdunstet er an der warmen Stelle zuerst.
Kolophonium
Rauch macht ein Bauteil sichtbar, das sich erwärmt.
Fingerspitze
Bei stärkerer Erwärmung spürbar, aber ungenau.
Wärmebildkamera
Am schnellsten und präzisesten.
Vor der Verbreitung bezahlbarer Wärmebildkameras war Isopropanol der Klassiker für diese Aufgabe. Er funktioniert weiterhin, ist aber weniger genau, besonders bei sehr kleinen Bauteilen oder schwacher Erwärmung.
Weitere Einsätze
Die Kamera zeigt auch, ob ein Chip im Betrieb ungewöhnlich heiß wird, etwa ein Lade-IC, der zu viel Strom zieht. Bei Laptops und Konsolen hilft sie, Probleme mit der Kühlung zu erkennen, zum Beispiel ausgetrocknete Wärmeleitpaste oder einen falsch sitzenden Kühler.
Zeit ist Geld
Je schneller ein Fehler gefunden wird, desto weniger kostet die Diagnose. Die Wärmebildkamera gehört deshalb zur Grundausstattung moderner Platinenreparatur.
So funktioniert eine Wärmebildkamera
Jeder Körper gibt Wärmestrahlung ab, und zwar umso mehr, je wärmer er ist. Diese Strahlung liegt im Infrarotbereich und ist für das menschliche Auge unsichtbar. Eine Wärmebildkamera hat einen Sensor, der genau diese Strahlung erfasst. Daraus berechnet sie für jeden Bildpunkt eine Temperatur und stellt sie als Farbbild dar.
Kalte Bereiche werden meist blau oder schwarz angezeigt, warme gelb, rot oder weiß. So wird auf einen Blick sichtbar, wo auf einer Platine Wärme entsteht. Für die Elektronikreparatur ist das enorm hilfreich, denn ein defektes Bauteil verrät sich oft durch ungewöhnliche Wärme.
Der Sensor einer Wärmebildkamera besteht aus vielen winzigen Messfühlern, die sich bei Erwärmung verändern. Die Anzahl dieser Fühler bestimmt die Auflösung. Für die Arbeit an Smartphone-Platinen ist eine ausreichende Auflösung und eine Nahlinse wichtig, damit auch kleine Bauteile einzeln erkennbar sind.
Worauf es bei der Kamera ankommt
| Kennwert | Bedeutung für die Reparatur |
|---|---|
| Auflösung | Wie fein Bauteile unterschieden werden können |
| Thermische Empfindlichkeit | Wie kleine Temperaturunterschiede noch erkannt werden |
| Mindestabstand | Wie nah die Kamera an die Platine heran kann |
| Bildrate | Wie flüssig Veränderungen angezeigt werden |
| Emissionsgrad-Einstellung | Für genauere Messungen auf unterschiedlichen Oberflächen |
Die thermische Empfindlichkeit wird oft in Millikelvin angegeben. Je kleiner der Wert, desto feinere Unterschiede zeigt die Kamera. Bei der Kurzschlusssuche reicht oft schon ein Unterschied von wenigen Zehntel Grad, um das verdächtige Bauteil von seinen Nachbarn zu unterscheiden.
Ein häufiges Problem sind glänzende Metalloberflächen. Sie spiegeln Wärmestrahlung aus der Umgebung und zeigen deshalb falsche Temperaturen an. Abschirmbleche auf der Platine erscheinen im Wärmebild oft kälter, als sie sind. Für genaue Messungen werden sie entfernt oder mit einem dünnen Lack überzogen.
Moderne Werkstattkameras werden oft an einem Stativ oder Schwenkarm über dem Arbeitsplatz befestigt. So bleiben beide Hände frei, und das Wärmebild wird live auf einem Monitor angezeigt. Manche Modelle können zusätzlich ein normales Foto überlagern, damit die warmen Stellen leichter einzelnen Bauteilen zugeordnet werden können.
Kurzschlusssuche Schritt für Schritt
Der wichtigste Einsatz der Wärmebildkamera in der Werkstatt ist die Suche nach Kurzschlüssen. Auf einer Smartphone-Platine hängen an einer Versorgungsleitung oft dutzende Bauteile. Ist eines davon kurzgeschlossen, zeigt das Multimeter an allen denselben Wert. Welches das defekte ist, verrät erst die Wärme.
- Leitung finden. Mit dem Multimeter wird die kurzgeschlossene Leitung bestimmt.
- Strom einspeisen. Ein Labornetzteil gibt eine niedrige Spannung mit begrenztem Strom auf die Leitung.
- Beobachten. Die Wärmebildkamera zeigt, welches Bauteil sich zuerst erwärmt.
- Bestätigen. Das verdächtige Bauteil wird ausgelötet und die Leitung erneut gemessen.
- Ersetzen. Ist der Kurzschluss verschwunden, wird ein neues Bauteil eingesetzt.
Wichtig ist eine vorsichtige Einspeisung. Die Spannung darf nicht höher sein als die normale Betriebsspannung der Leitung, und der Strom wird begrenzt. So erwärmt sich das defekte Bauteil, ohne dass weitere Schäden entstehen. Bei Leitungen, die direkt mit dem Prozessor verbunden sind, ist besondere Vorsicht nötig.
Typische Befunde
| Wärmebild | Bedeutung |
|---|---|
| Ein einzelner Kondensator wird heiß | Kurzgeschlossener Kondensator |
| Ein Chip wird gleichmäßig warm | Chip zieht zu viel Strom, möglicherweise defekt |
| Wärme an der Ladebuchse | Kurzschluss durch Korrosion oder Schutzdiode |
| Kein erkennbarer Hotspot | Fehler liegt unter einem Chip oder in inneren Lagen |
Nicht jedes warme Bauteil ist defekt. Prozessoren und Spannungsregler werden im Betrieb normal warm. Erfahrung und der Vergleich mit einem intakten Gerät helfen dabei, normale von auffälliger Wärme zu unterscheiden.
Schwierig wird es, wenn der Kurzschluss unter einem großen Chip liegt. Dann erwärmt sich der ganze Chip und es ist nicht klar, ob er selbst defekt ist oder ein Bauteil darunter. In solchen Fällen hilft oft nur die genaue Analyse mit Schaltplan und weiteren Messungen.
Wärmebild im Alltag
Wärmebildkameras gibt es inzwischen auch als Zubehör für Smartphones. Sie werden an die Ladebuchse gesteckt und zeigen das Wärmebild auf dem Display. Für die Suche nach Wärmebrücken in Wohnungen oder überhitzten Steckdosen sind sie praktisch. Für die Arbeit an Smartphone-Platinen sind sie wegen der niedrigeren Auflösung und des größeren Mindestabstands nur eingeschränkt geeignet.
Eine Wärmebildkamera kann dir aber auch selbst helfen, etwa wenn ein Ladegerät oder Kabel ungewöhnlich heiß wird. Auffällig warme Stellen an Steckern deuten auf einen schlechten Kontakt hin. In diesem Fall solltest du das Zubehör nicht mehr verwenden.
Alternativen: Kältespray und Kolophonium
Nicht jede Werkstatt hat eine Wärmebildkamera, und auch mit Kamera sind manchmal andere Methoden sinnvoll. Eine bewährte Alternative ist Kältespray. Es wird auf die Platine gesprüht und bildet eine dünne Reifschicht. Wird dann Strom eingespeist, schmilzt der Reif zuerst an dem Bauteil, das warm wird.
Eine andere Methode nutzt Kolophonium, also Flussmitteldampf. Die Platine wird über aufsteigendem Kolophonium-Rauch mit einer feinen weißen Schicht überzogen. Auch diese schmilzt dort zuerst, wo Wärme entsteht. Beide Methoden sind günstig, aber weniger präzise und hinterlassen Rückstände, die anschließend mit Isopropanol entfernt werden müssen.
Mit dem Finger zu fühlen, welches Bauteil warm wird, ist dagegen keine gute Idee. Die Bauteile sind zu klein, und man kann sich verbrennen oder einen Kurzschluss verursachen.
Wärmebild bei Laptops
Bei Laptops wird die Wärmebildkamera auch für die Kühlung eingesetzt. Läuft ein Laptop zu heiß, zeigt das Wärmebild, ob die Wärme vom Prozessor gut zum Kühler abgeleitet wird. Ist die Wärmeleitpaste ausgetrocknet oder der Kühler verstopft, entstehen auffällige Temperaturunterschiede.
Auch Spannungsregler und MOSFETs rund um den Prozessor werden so überprüft. Ein MOSFET, der deutlich wärmer ist als seine Nachbarn, kann auf einen beginnenden Defekt hinweisen. So lassen sich Probleme manchmal schon erkennen, bevor das Gerät ganz ausfällt.
Grenzen der Wärmebildsuche
Die Wärmebildkamera ist ein starkes Werkzeug, aber sie findet nicht jeden Fehler. Sie zeigt nur, wo Wärme entsteht. Fehler, bei denen kein Strom fließt, etwa eine unterbrochene Leitung oder ein fehlendes Signal, bleiben im Wärmebild unsichtbar. Dafür braucht es Multimeter und Oszilloskop.
Auch sehr niederohmige Kurzschlüsse sind manchmal schwierig. Fließt viel Strom bei sehr kleinem Widerstand, entsteht am defekten Bauteil kaum Wärme. Dann muss die eingespeiste Leistung vorsichtig erhöht werden, bis ein Unterschied sichtbar wird. Hier ist Erfahrung gefragt, damit keine weiteren Bauteile Schaden nehmen.
Bei doppelstöckigen Platinen, wie sie in vielen aktuellen iPhones verbaut sind, liegt ein Teil der Bauteile zwischen den beiden Lagen. Diese sind von außen nicht direkt sichtbar. Die Wärme zeigt sich dann nur indirekt an der Oberfläche, und die Platine muss gegebenenfalls getrennt werden, um den Fehler genau zu lokalisieren.
Was das für deine Reparatur bedeutet
Für dich als Kunde ist die Wärmebildkamera ein Werkzeug, das direkt Zeit und Aufwand spart. Ein Kurzschluss, der früher stundenlanges Suchen bedeutet hätte, ist mit der Kamera oft in wenigen Minuten gefunden. Dadurch werden Platinenreparaturen schneller und planbarer.
Außerdem verringert die gezielte Suche das Risiko, dass bei der Reparatur intakte Bauteile unnötig ausgelötet werden. Jeder Lötvorgang belastet die Platine. Je genauer die Diagnose, desto schonender die Reparatur.
Gerade nach Wasserschäden und Stürzen, bei denen oft mehrere Bauteile betroffen sind, zeigt die Wärmebildkamera ihre Stärke. Nach jedem behobenen Kurzschluss wird erneut gemessen. Manchmal taucht dann ein zweiter Hotspot auf, der vorher vom ersten verdeckt war. So wird Schritt für Schritt jedes defekte Bauteil gefunden, bis die Leitung wieder sauber ist und das Gerät startet.
Häufige Fragen
Sieht man den Kurzschluss direkt?
Man sieht das Bauteil, das sich erwärmt, und das ist meist der Kurzschluss.
Kann ich eine Handy-Wärmebildkamera nutzen?
Für grobe Messungen ja, für winzige Bauteile braucht es eine gute Auflösung.
Ist die Methode schonend?
Ja, mit begrenztem Strom.
Funktioniert das bei jedem Kurzschluss?
Bei den meisten. Sehr niedrige Widerstände erzeugen manchmal kaum Wärme.
Kann man damit auch einen überhitzten Akku erkennen?
Ja, ungewöhnlich warme Stellen am Akku werden sichtbar.