CN204810694U - 预警装置和包括预警装置的印刷电路板组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及预警装置和包括预警装置的印刷电路板组件。根据本实用新型的一个方面，提供一种用于印刷电路板组件的预警装置，所述印刷电路板组件包括印刷电路板以及设置于所述印刷电路板以便执行预定功能的电子元器件，所述印刷电路板的基板上设置有用于所述电子元器件的元器件布线，所述预警装置适于对所述印刷电路板组件内部的腐蚀程度做出指示和预警，并且所述预警装置包括图案部、测量部以及报警部。所述图案部包括预警图案，所述预警图案的布线间距小于所述元器件布线中的最易于发生腐蚀而失效的最易腐蚀元器件布线的布线间距。根据本实用新型，可以更加可靠地在印刷电路板组件失效之前提前向用户发出预警。

Description

预警装置和包括预警装置的印刷电路板组件

技术领域

本实用新型涉及预警装置和包括预警装置的印刷电路板组件，更具体地，涉及能够向用户提供针对腐蚀所引起的失效的可靠和有效预警的预警装置。

背景技术

对于印刷电路板组件(PCBA)——例如供电单元(PSU)印刷电路板组件——而言，要求印刷电路板组件中的印刷电路板(PCB)具有足够的表面绝缘电阻(SIR)。在用户端使用期间，较低的表面绝缘电阻会导致印刷电路板组件可靠性降低，进而导致印刷电路板组件失效或甚至发生着火等严重情况。在供电单元印刷电路板组件在飞机引擎中应用的情形中，当供电单元印刷电路板组件失效时，将引起引擎动力(电力)供给中断，进而造成灾难性事件。

随着印刷电路板组件朝向小型化、高密度化和高电压化的发展趋势，进一步要求印刷电路板具有足够的表面绝缘电阻。

一方面，在高密度和高电压的印刷电路板组件中，例如印刷电路板表面的布线的间距需要相应地减小，因此进一步要求印刷电路板具有足够的表面绝缘电阻以避免发生相邻布线之间的导通短路。

另一方面，印刷电路板腐蚀是导致印刷电路板组件(尤其是高电压的供电单元印刷电路板组件)在使用现场失效的原因之一。尽管提出多种防止印刷电路板腐蚀的方案(比如防污防潮的表面处理)，然而在恶劣的污染环境下印刷电路板的腐蚀仍难以避免。一方面，腐蚀会导致印刷电路板表面的金属布线或焊接点(比如银基焊接点)发生氧化而使布线或焊接点本身的电阻增大而造成导电不良或甚至断路。另一方面，腐蚀会导致印刷电路板表面的金属布线(比如铜线)发生氧化，所形成的导电性氧化物会在印刷电路板表面上蔓延(即所谓的电化学迁移或枝晶生长现象)，从而减小印刷电路板的表面绝缘电阻或甚至会发生相邻布线之间的导通短路。

在印刷电路板组件的制造期间，例如，在波峰焊过程中使用的助焊剂会残留在印刷电路板组件中(特别地，在高密度和高电压的印刷电路板组件中，助焊剂更易于残留在印刷电路板组件中)，由此残留助焊剂所含的氯化物和溴化物等会引起印刷电路板腐蚀。在印刷电路板组件的制造期间，又例如，对印刷电路板组件的复杂的处理操作(比如，人工将电子元器件的引脚插入印刷电路板的过孔的插入操作、保形涂覆等表面处理操作、以及人工焊接等人工装配操作)会导致印刷电路板遭受污染。在印刷电路板组件出厂之后在用户端使用期间这种污染会引起印刷电路板经受腐蚀。

另外，在印刷电路板组件(尤其是在非受控环境比如室外的污染环境下)的使用期间，印刷电路板会由于实际使用环境下的离子污染和潮气等而经受腐蚀。例如，当印刷电路板组件在含有硫酸的铅酸电池附近使用时或者在温泉地区使用时，印刷电路板往往易于经受硫化腐蚀。

因此，在本领域中，存在以更加可靠及有效的方式对印刷电路板组件内部(特别是印刷电路板表面)的腐蚀和表面绝缘性能劣化进行监测、指示和预警的需求。

这里，应当指出的是，本部分中所提供的技术内容旨在有助于本领域技术人员对本实用新型的理解，而不一定构成现有技术。

实用新型内容

在本部分中提供本实用新型的总概要，而不是本实用新型完全范围或本实用新型所有特征的全面公开。

本实用新型的一个目的是提供一种能够在印刷电路板组件中的电子元器件失效之前提前向用户发出预警的预警装置。

本实用新型的另一目的是提供一种能够分级预警从而更加可靠地在印刷电路板组件中的电子元器件失效之前提前向用户发出预警的预警装置。

本实用新型的另一目的是提供一种采用集成设计或特殊分体设计从而能够更加准确地在印刷电路板组件中的电子元器件失效之前提前向用户发出预警的预警装置。

本实用新型的另一目的是提供一种能够在用户端使用期间自动地进行测量和预警的预警装置。

本实用新型的其它目的在于提供一种包括上述预警装置的印刷电路板组件。

为了实现上述目的中的一个或多个，根据本实用新型的一个方面，提供一种用于印刷电路板组件的预警装置，所述印刷电路板组件包括印刷电路板以及设置于所述印刷电路板以便执行预定功能的电子元器件，所述印刷电路板的基板上设置有用于所述电子元器件的元器件布线，所述预警装置适于对所述印刷电路板组件内部的腐蚀程度做出指示和预警，并且所述预警装置包括图案部、测量部以及报警部。所述图案部包括预警图案，所述预警图案的布线间距小于所述元器件布线中的最易于发生腐蚀而失效的最易腐蚀元器件布线的布线间距。

在根据本实用新型的预警装置中，所述预警图案包括具有不同布线间距的多个预警图案。

在根据本实用新型的预警装置中，所述多个预警图案包括第一预警图案以及第二预警图案，所述第一预警图案的布线间距小于所述第二预警图案的布线间距。

在根据本实用新型的预警装置中，所述图案部还包括基准图案，所述基准图案的布线间距与所述最易腐蚀元器件布线的布线间距大致相等。

在根据本实用新型的预警装置中，所述预警图案和所述基准图案选自由如下图案组成的图案组：梳状图案、三角形图案、六边形图案、圆形图案以及曲折状图案。

在根据本实用新型的预警装置中，所述预警图案和所述基准图案分别形成有位于相邻布线之间的多个介电区域。

在根据本实用新型的预警装置中，所述介电区域形成为使得沿着所述介电区域的纵长方向所述预警图案的布线间距和所述基准图案的布线间距均是一致的。

在根据本实用新型的预警装置中，所述预警图案包括具有不同布线间距的多个预警图案，并且所述多个预警图案的布线间距被设计成使得能够估算出在预定条件下每个预警图案和所述基准图案将发生失效或短路的估算时间以及所述印刷电路板组件的大约剩余寿命。

在根据本实用新型的预警装置中，所述最易腐蚀元器件布线为所述元器件布线中的具有最窄布线间距并且/或者在所述印刷电路板组件的工作期间被施予最高电势差的元器件布线，以及施加至所述图案部的电压等于或大于在所述印刷电路板组件的工作期间施加至所述最易腐蚀元器件布线的电压。

在根据本实用新型的预警装置中，所述图案部印制在所述印刷电路板的基板上。

在根据本实用新型的预警装置中，所述图案部印制在与所述印刷电路板的基板不同的第二基板上，所述第二基板在所述印刷电路板组件中布置成所述印刷电路板的基板相邻。

在根据本实用新型的预警装置中，所述测量部适于测量所述图案部中的具有不同极性的相邻布线之间的电阻，以及所述报警部适于与所述测量部相联从而适于从所述测量部接收测量信号并且适于将所接收的测量信号直接地向外输出和/或根据所接收的测量信号向外报警。

在根据本实用新型的预警装置中，所述报警部仅在所述预警图案发生失效时向外报警、或者仅在所述预警图案发生短路时向外报警、或者在所述预警图案发生失效时和发生短路时均向外报警。

为了实现上述目的中的一个或多个，根据本实用新型的另一方面，提供一种印刷电路板组件。所述印刷电路板组件包括如上所述的预警装置。

在根据本实用新型的印刷电路板组件中，所述印刷电路板组件为供电单元印刷电路板组件。

根据本实用新型，设置有预警装置并且预警装置包括布线间距小于最窄元器件布线间距的预警图案。因此，当印刷电路板组件发生腐蚀时，能够在印刷电路板组件中的电子元器件(关键器件)失效之前提前向用户发出预警。由此，用户能够具有足够的时间在印刷电路板组件失效之前提前采取适当的纠正及防护措施(比如将有问题或即将有问题的印刷电路板组件暂时隔离停用、进行检查并且/或者实施去除腐蚀处理)。

另外，根据本实用新型，预警装置包括一系列布线间距不同的预警图案(亦即采用多级预警图案)。因此，即便当第一预警图案失效而发出预警时用户由于疏忽而未注意到并且未采取任何防护措施，预警装置也会在第二预警图案失效时再次发出预警。由此，用户仍能够具有足够的时间在印刷电路板组件失效之前提前采取适当的纠正及防护措施。

另外，根据本实用新型，预警装置与电子元器件一起集成在印刷电路板上从而构成印刷电路板组件，特别地，整个图案部印制在印刷电路板的基板表面上。因此，预警装置(特别是图案部)与印刷电路板组件中的受监测的印刷电路板(特别是元器件布线)一起经历印刷电路板组件的制造期间所需要经历的各个制造过程(比如波峰焊过程和人工装配操作等)。因此，预警装置(特别是图案部)与印刷电路板组件中的印刷电路板(特别是元器件布线)和电子元器件遭受制造期间的相同污染。因此，制造期间的污染对预警装置以及对印刷电路板组件中的印刷电路板和电子元器件所引起的腐蚀的程度是基本相同的。另外，也由于这种集成方案，预警装置(特别是图案部)与印刷电路板组件中的印刷电路板(特别是元器件布线)和电子元器件处在完全相同的实际使用环境下从而遭受基本相同的使用期间的离子污染和潮气等。这样，与某些相关技术相比，根据本实用新型示例实施方式的预警装置的腐蚀程度和表面状态与印刷电路板组件中的其它部分更相一致，从而能够更加准确地监测印刷电路板组件内部的腐蚀程度。上述某些相关技术例如为：将单独的测试用电路板(通过或不通过加速腐蚀预处理)放置在通常电路板的使用环境下然后测量测试用电路板的表面绝缘电阻来预测通常电路板的腐蚀风险。在这些相关技术中，测试用电路板与通常电路板并未一起制造(例如并未在同一时间、在同一工艺生产线上由同一操作工制造)，并且也并未放置在完全相同的使用环境下进行测试(例如测试用电路板并未与通常电路板放置在同一电子设备内的内部环境下)，因此，根据这些相关技术的预警装置不能够准确地监测通常电路板的腐蚀程度。另外，在这些相关技术中，也并未涉及到多级预警图案。

另外，根据本实用新型，预警装置与电子元器件一起集成在印刷电路板上从而构成印刷电路板组件，从而在用户端使用期间预警装置自动地进行测量和预警。因此，与专注于在受控环境(例如机房)下或者在制造工厂中对测试电路板执行耐压测试(HIPOTtesting)或表面绝缘电阻测试的相关预警方案相比，根据本实用新型示例实施方式的预警装置能够在印刷电路板组件出厂之后、在印刷电路板组件在非受控环境下使用时自动地执行预警。而且，即便对于较低的腐蚀程度，根据本实用新型示例实施方式的预警装置也能够做出适当预警。相比之下，对于上述相关预警方案，则需要特意地、非自动地执行测试和预警，并且这种方案难以在产品在用户端使用期间执行，这是由于要求用户停止使用产品并对该产品进行拆卸而进行测试通常是不便的和不实际的。

附图说明

通过以下参照附图的详细描述，本实用新型的一个或多个实施方式的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：

图1是示出根据本实用新型示例性实施方式的印刷电路板组件的示意图；

图2是示出根据本实用新型示例性实施方式的预警装置的示意图；

图3是示出根据本实用新型示例性实施方式的预警装置的细节的另一示意图；

图4是示出根据本实用新型示例性实施方式的预警装置的图案部的变型图案的示意图；以及

图5是示出根据本实用新型示例性实施方式的预警装置的硫化腐蚀测试结果的曲线图。

具体实施方式

下面参照附图、借助示例性实施方式对本实用新型进行详细描述。对本实用新型的以下详细描述仅仅是出于说明目的，而绝不是对本实用新型及其应用或用途的限制。

参照图1，根据本实用新型示例性实施方式的印刷电路板组件(PCBA)100可以包括：印刷电路板(PCB)200；用于执行相应预定功能的一个或多个电子元器件300(也可称为通常器件300，并且在图示的示例中，电子元器件300设置为多个)；以及用于对印刷电路板200的腐蚀和/或表面绝缘电阻(SIR)进行监测从而对腐蚀程度和/或表面绝缘电阻减小程度做出指示和预警的预警装置(也可称为腐蚀指示装置)400。

在一些示例中，印刷电路板组件100可以用在电子设备中、并且可以是适于对来自外部电源的电力进行处理(比如进行电力转换)从而为电子设备中的其它部件提供经过处理的电力的供电单元印刷电路板组件。然而，本领域技术人员应当理解，印刷电路板组件100也可以是不同于供电单元印刷电路板组件的其它印刷电路板组件。

在图示的示例中，预警装置400可以与电子元器件300一起一体地设置(集成)在印刷电路板200上从而构成印刷电路板组件100。

参照图2，预警装置400可以包括：印制在印刷电路板200的基板表面上的图案部410(即，图案部410嵌置在印刷电路板200中)；测量部430，测量部430例如适于测量图案部410中的具有不同极性的相邻布线之间的电阻(即表面绝缘电阻SIR)；以及与测量部430相联从而适于从测量部430接收比如测量信号并且适于将所接收的测量信号直接地向外输出和/或根据所接收的测量信号向外报警的报警部450。

在图示的示例中，图案部410可以包括预警图案和基准图案(也可称为临界图案)418。预警图案可以包括第一预警图案412和第二预警图案414。预警图案和基准图案418均可以实施为所谓的梳状图案。例如，第一预警图案412、第二预警图案414和基准图案418可以分别包括：正极主布线412pw、414pw及418pw；平行于正极主布线的负极主布线412nw、414nw及418nw；从正极主布线朝向负极主布线延伸的多个正极分支布线412pbw、414pbw及418pbw；以及从负极主布线朝向正极主布线延伸的多个负极分支布线412nbw、414nbw及418nbw。

在第一预警图案412、第二预警图案414和基准图案418中的每个中，正极分支布线与负极分支布线可以交替地分布，从而分别限定出极性不同的相邻布线之间的布线间距，即：第一预警图案412的布线间距412d、第二预警图案414的布线间距414d和基准图案418的布线间距418d。

第一预警图案412的布线间距412d可以小于第二预警图案414的布线间距414d，并且第二预警图案414的布线间距414d可以小于基准图案418的布线间距418d。

在一些示例中，基准图案418的布线间距418d可以设定成与印刷电路板组件100中的印刷电路板200的基板表面上的用于电子元器件300(即，印刷电路板组件100中原本所具有的各个功能器件即通常器件)的布线(也可称为通常布线或元器件布线)的最窄布线间距(也可称为最窄通常布线间距或最窄元器件布线间距)相等或大致相等。在印刷电路板组件100的工作期间，预定电势差会施加在具有最窄通常布线间距的相邻通常布线之间。作为示例，该预定电势差可能会是印刷电路板组件100中的最高电势差，由此，具有最窄通常布线间距的相邻通常布线将会首先导通失效。

在其它示例中，基准图案418的布线间距418d可以设定成与印刷电路板组件100中的印刷电路板200的基板表面上的最易于发生腐蚀而失效的通常布线(也可称为最易腐蚀通常布线)的布线间距相等或大致相等。这里，需要注意的是，最易腐蚀通常布线的布线间距有可能并不是最窄的，然而，由于最高预定电势差施加在最易腐蚀通常布线之间从而导致最易腐蚀通常布线最早腐蚀而导通。

在优选的示例中，预警装置400所使用的电压与施加至最易腐蚀通常布线的电压相等或大致相等。由此，预警装置400可以与印刷电路板组件100中的印刷电路板200的最易腐蚀通常布线处于相同施压状态，从而预警装置400所提供的预警进一步具备参考性。

在其它示例中，预警装置400所使用的电压可以大于施加至最易腐蚀通常布线的电压。在这种情况下，可以加速预警装置400的图案部410的导通失效，从而进一步提高预警装置400的预警可靠性。

在特别的示例中，布线间距412d可以为0.13mm、布线间距414d可以为0.16mm、而布线间距418d可以为0.318mm。然而，本领域技术人员应当理解，各个布线间距可以适当地变化，只要基准布线间距418d等于或大致等于最窄通常布线间距或者等于或大致等于最易腐蚀通常布线的布线间距、并且预警布线间距412d、414d小于基准布线间距418d即可。

在优选的示例中，图案部410的各个分支布线呈大致矩形并且彼此平行地布置，由此相邻布线之间的介电区域也呈大致矩形从而在分支布线的纵长方向上布线间距是一致的。

采用梳状图案并且梳状图案中分别具有多个正负极分支布线从而形成多个介电区域，这有助于提高预警装置400的预警可靠性。另外，梳状图案的介电区域呈大致矩形从而在介电区域中具有一致的布线间距，这也有助于提高预警装置400的预警可靠性及稳定性。

如上文所描述，预警装置400集成在印刷电路板200上(特别地，图案部410印制在印刷电路板200的基板表面上)。然而，应当理解，预警装置400并不会影响电子设备的印刷电路板组件100的通常器件的正常工作。

参照图3，测量部430可以包括：测量部电源431；适于与图案部410电连接的连接器433；电阻435，在一些示例中，电阻435可以具有1MΩ的固定电阻值；以及与电阻435并联的数据记录仪(测量仪)437。在一些示例中，数据记录仪适于测量电阻435的电压、记录测量值、并且将测量值作为测量信号传送至报警部450。

在一些示例中，在图案部410具有多个图案的情况下，测量部430可以设置有对应数目的子测量部。例如，在如图2所示的示例中，测量部430可以包括与三个图案部一一对应的三个子测量部。

在图3中，示出测量部430与图案部410(以第一预警图案412作为示例)的连接以及测量部430的细节。如图3所示，一方面，当第一预警图案412未发生腐蚀或者腐蚀程度低而未导致第一预警图案412的表面绝缘电阻(SIR)过低时，数据记录仪437所测得的电压值为零或者很低，此时相应地SIR足够高从而指示第一预警图案412的表面状态(即表面绝缘电阻)良好。

根据欧姆定律，SIR可以根据以下等式计算：

SIR＝R₁(V₀-V₁)/V₁

其中，R₁为电阻435的固定电阻值，V₀为测量部电源431所提供的电压值，而V₁为由数据记录仪437所测得的电阻435两侧之间的电压值。

另一方面，当第一预警图案412发生腐蚀使得第一预警图案412的表面绝缘电阻过低时，数据记录仪437所测得的电压值则相当高。

在一些示例中，在电阻435具有1MΩ的固定电阻值的情况下，当V₁＜V₀/101亦即当所计算的SIR>100MΩ时，则认为第一预警图案412的表面状态良好从而指示印刷电路板组件100内部的腐蚀程度很低。当V₁>V₀/101亦即当所计算的SIR＜100MΩ时，则认为第一预警图案412已被腐蚀而失效，而当V₁＝V₀时，则认为第一预警图案412中的相邻布线已发生短路。第一预警图案412的失效和短路指示印刷电路板组件100内部发生一定程度的腐蚀，但是还不至于达到使印刷电路板组件100中的通常布线导通从而使通常器件发生故障的程度。

当第一预警图案412失效或短路时，测量部430可以将测量信号(比如所测得的电压值V₁或所计算的SIR)传送至报警部450，报警部450可以将所接收的测量信号直接地向外输出至例如电子设备的显示装置并且/或者根据所接收的测量信号向外发出声、光、振动和/或图文显示等预先警报(第一级预警)。由此，用户可以注意到电子设备中的印刷电路板组件100内部的腐蚀已经达到一定程度，从而可以在印刷电路板组件100失效之前提前采取适当的防护措施。

在第一预警图案412失效或短路之后，如果未对印刷电路板组件100采取适当的防护措施，则第二预警图案414在经过一段时间之后也将失效或短路。此时，同样地，预警装置400也将向用户发出预先警报(第二级预警)，由此用户可以注意到电子设备中的印刷电路板组件100内部的腐蚀已经达到较为严重的程度(但是也还不至于达到使印刷电路板组件100中的通常布线导通从而使通常器件发生故障的程度)。

在第二预警图案414失效或短路之后，如果仍未对印刷电路板组件100采取适当的防护措施，则基准预警图案418在经过一段时间之后也将失效或短路。此时，预警装置400将向用户发出最终警报。由此，用户可以注意到电子设备中的印刷电路板组件100内部的腐蚀已经达到非常严重的程度，此时例如需要立即关闭电子设备或者停用印刷电路板组件100，否则印刷电路板组件100中的通常器件将会失效或故障或甚至印刷电路板组件100将会发生着火等严重情况。

这里，需要指出的是，从发生失效的起始时点至发生短路的时点会具有一定的时间间隔。根据本实用新型示例性实施方式，报警部450可以仅在发生失效时向外报警、也可以仅在发生短路时向外报警、也可以在发生失效时和在发生短路时均向外报警。对于在发生失效时和在发生短路时均向外报警的情况，可以向用户提供更多层次的预警(亦即，在多级别预警中的每单个级别中进一步实现子级别预警)。

根据本实用新型示例实施方式，设置有预警装置400并且预警装置400包括布线间距小于最窄通常布线间距的预警图案。因此，当印刷电路板组件100发生腐蚀时，能够在印刷电路板组件100中的通常器件(关键器件)失效之前提前向用户发出预警。由此，用户能够具有足够的时间在印刷电路板组件100失效之前提前采取适当的纠正及防护措施(比如将有问题或即将有问题的印刷电路板组件100暂时隔离停用、进行检查并且/或者实施去除腐蚀处理)。

另外，根据本实用新型示例实施方式，预警装置400包括一系列布线间距不同的预警图案(亦即采用多级预警图案)。因此，即便当第一预警图案412失效而发出预警时用户由于疏忽而未注意到并且未采取任何防护措施，预警装置400也会在第二预警图案414失效时再次发出预警。由此，用户仍能够具有足够的时间在印刷电路板组件100失效之前提前采取适当的纠正及防护措施。

另外，根据本实用新型示例实施方式，预警装置400与电子元器件300一起集成在印刷电路板200上从而构成印刷电路板组件100，特别地，整个图案部410印制在印刷电路板200的基板表面上。因此，预警装置400(特别是图案部410)与印刷电路板组件100中的受监测的印刷电路板200(特别是通常布线)一起经历印刷电路板组件100的制造期间所需要经历的各个制造过程(比如波峰焊过程和人工装配操作等)。因此，预警装置400(特别是图案部410)与印刷电路板组件100中的印刷电路板200(特别是通常布线)和电子元器件300遭受制造期间的相同污染。因此，制造期间的污染对预警装置400以及对印刷电路板组件100中的印刷电路板200和电子元器件300所引起的腐蚀的程度是基本相同的。另外，也由于这种集成方案，预警装置400(特别是图案部410)与印刷电路板组件100中的印刷电路板200(特别是通常布线)和电子元器件300处在完全相同的实际使用环境下从而遭受基本相同的使用期间的离子污染和潮气等。这样，与某些相关技术相比，根据本实用新型示例实施方式的预警装置400的腐蚀程度和表面状态与印刷电路板组件100中的其它部分(通常部分)更相一致，从而能够更加准确地监测印刷电路板组件100内部的腐蚀程度。上述某些相关技术例如为：将单独的测试用电路板(通过或不通过加速腐蚀预处理)放置在通常电路板的使用环境下然后测量测试用电路板的表面绝缘电阻来预测通常电路板的腐蚀风险。在这些相关技术中，测试用电路板与通常电路板并未一起制造(例如并未在同一时间、在同一工艺生产线上由同一操作工制造)，并且也并未放置在完全相同的使用环境下进行测试(例如测试用电路板并未与通常电路板放置在同一电子设备内的内部环境下)，因此，根据这些相关技术的预警装置不能够准确地监测通常电路板的腐蚀程度。另外，在这些相关技术中，也并未涉及到多级预警图案。

另外，根据本实用新型示例实施方式，预警装置400与电子元器件300一起集成在印刷电路板200上从而构成印刷电路板组件100，从而在用户端使用期间预警装置400自动地进行测量和预警。因此，与专注于在受控环境(例如机房)下或者在制造工厂中对测试电路板执行耐压测试(HIPOTtesting)或表面绝缘电阻测试的相关预警方案相比，根据本实用新型示例实施方式的预警装置能够在印刷电路板组件100出厂之后、在印刷电路板组件100在非受控环境下使用时自动地执行预警。而且，即便对于较低的腐蚀程度，根据本实用新型示例实施方式的预警装置也能够做出适当预警。相比之下，对于上述相关预警方案，则需要特意地、非自动地执行测试和预警，并且这种方案难以在产品在用户端使用期间执行，这是由于要求用户停止使用产品并对该产品进行拆卸而进行测试通常是不便的和不实际的。

通过实验，得出根据本实用新型示例实施方式的预警装置400的多级预警是可靠的、按顺序的且重复性良好的。亦即，具有最窄布线间距的第一预警图案412将首先失效而发出第一级预警，然后具有较宽布线间距的第二预警图案414失效而发出第二级预警，最后具有最宽布线间距的基准图案418失效而发出最终警报。

在实验中，使用印制在柔性聚酰亚胺基板(FPC)上的布线间距分别为0.13mm、0.16mm和0.318mm的梳状图案，并且使用如图3所示测量电路(固定电阻的电阻值为1MΩ)以定期地测量和记录电压并且计算出电阻。类似地，当梳状图案的表面绝缘电阻＜100MΩ，则认为该梳状图案失效，并且采用失效时间(TTF)来表示预警装置400的图案部中的各个图案从实验开始时的正常状态至发生腐蚀而处于失效状态的时间。

在硫化腐蚀测试中，将测试梳状图案放置在测试腔室(反应腔室)中。每天将含硫粘土加热至300℃十分钟，然后将加热的含硫粘土也放置在测试腔室中以模拟污染环境。将78V的电压施加至测试梳状图案。在测试之前需要对测试梳状图案进行清洗。

在THB(温度、湿度及电压)腐蚀测试中，将测试梳状图案放置在温度为85℃和RH(相对湿度)为85％的测试腔室中。测试梳状图案可以经过离子污染预处理也可以不经过离子污染预处理，离子污染预处理可以采用含有下述阴离子的具有预定浓度的溶液来施加至测试梳状图案的指定区域：氯离子、硝酸根离子、亚硝酸根离子、磷酸根离子、硫酸根离子、亚硫酸根离子及溴离子。在测试之前需要对测试梳状图案进行清洗，并且对测试梳状图案进行一天的干燥。将12V、78V、380V及780V的电压施加至测试梳状图案。

参照图5，可以看到在硫化腐蚀测试中，梳状图案的布线间距越大，则失效时间越长。具体地，布线间距为0.13mm的梳状图案的失效时间为大约100小时(Hour)、布线间距为0.16mm的梳状图案的失效时间为大约420小时、而布线间距为0.318mm的梳状图案的失效时间为大约580小时。

参照下文的表1，可以看到在THB腐蚀测试中，以施加78V和780V电压并且未经过离子污染处理的情况为例，同样地，梳状图案的布线间距越大，则失效时间越长。具体地，对于施加78V电压的情况，布线间距为0.13mm的梳状图案的失效时间为大约260小时、布线间距为0.16mm的梳状图案的失效时间为大约280小时、而布线间距为0.318mm的梳状图案的失效时间为大约330小时。另外，对于施加780V电压的情况，布线间距为0.13mm的梳状图案的失效时间为大约15小时、布线间距为0.16mm的梳状图案的失效时间为大约60小时、而布线间距为0.318mm的梳状图案的失效时间为大约200小时。

表1

布线间距	0.13mm	0.16mm	0.318mm	电压
					TTF(Hour)	260	280	330	78V
TTF(Hour)	15	60	200	780V

在一些示例中，例如通过实验，可以针对预定的其它条件(比如将施加至预警图案的电压、制造期间的大致污染程度和用户端实际使用环境下的大致污染程度)对预警图案的布线间距进行适当的设计，使得能够估算出或大致确定第一预警图案412、第二预警图案414和基准图案418发生失效或短路的时间(即估算时间，比如分别为3个月、6个月和12个月)进而能够估算出或大致确定它们之间的时间差。由此，在印刷电路板组件100在用户端实际使用的情况下，例如，当第一预警图案412发生失效或短路时的实际时间大致等于估算时间时，则可以大致估计出第二预警图案414的将发生失效或短路的大约剩余时间(即，6个月-3个月＝3个月)以及估计出印刷电路板组件100的大约剩余寿命(即，12个月-3个月＝9个月)。

这里，需要说明的是，在本文中，预警装置400集成于印刷电路板组件100可以包括部分集成的情况。例如，预警装置400中的报警部450可以设置在印刷电路板组件100的外部或甚至设置在电子设备的外部然而经由连接线与测量部430连接。重要的是，预警装置400的图案部410印制在印刷电路板200的基板表面上。

本实用新型可以容许多种不同变型。

在上述示例性实施方式中，在印刷电路板组件100中设置有一个预警装置400。然而，预警装置400的数目可以适当地变化，例如，可以设置两个或更多个预警装置400，例如在印刷电路板组件100中具有布置空间的情况下。通过设置更多的预警装置400，可以提高对印刷电路板组件100的腐蚀和表面绝缘电阻的监测、指示和预警的可靠性。

在上述示例性实施方式中，预警装置400包括一个基准图案418和两个预警图案。然而，可以省略基准图案418。在这种情况下，预警装置400仍然能够通过预警图案而实现适当的预警。另外，预警图案的数目可以适当地变化。例如，可以设置仅一个预警图案，在这种情况下，预警装置400仍然能够通过该单个预警图案而实现适当的预警。又例如，可以设置三个或更多个预警图案，在这种情况下，预警装置400可以提供更多级预警，从而预警装置400可以提供更加可靠的预警。

在上述示例性实施方式中，预警装置400的图案部410的梳状图案设置有多个正极分支布线和多个负极分支布线。然而，可以构想出在各个图案中仅设置有一个正极分支布线和一个负极分支布线从而仅具有一个介电区域。在这种情况下，预警装置400仍然能够实现预警，这在印刷电路板组件100中的布置空间不足的情况下是有利的。

在上述示例性实施方式中，预警装置400的图案部410实施为梳状图案。然而，可以采用其它合适的图案。例如，这些其它合适的图案可以包括如图4所示的整体呈大致三角形的图案410A、整体呈大致多边形(六边形)的图案410B、整体呈大致圆形的图案410C以及整体呈大致曲折状(即平行回转走线)的图案410D。采用这种特殊形状的图案，可以灵活地将预警装置的图案部印制在印刷电路板的空闲区域上或测试灵敏度最佳区域上。

在上述示例性实施方式中，预警装置400集成于印刷电路板组件100。然而，可以构想出预警装置400也可以相对于印刷电路板组件100分体地设置。例如，预警装置400的图案部410可以印制在不同的基板(对应于第二基板)上。只要在制造期间使预警装置400的至少图案部410与印刷电路板组件100中的受监测的印刷电路板200(特别是通常布线)经历基本相同的各个制造过程(或者通过模拟污染来使预警装置400的至少图案部410遭受与印刷电路板组件100中的受监测的印刷电路板200在制造期间所遭受的污染基本相同的污染)，同时使预警装置400的至少图案部410与印刷电路板组件100中的印刷电路板200和电子元器件300处在基本相同的实际使用环境下从而遭受基本相同的使用期间的离子污染和潮气等(例如，通过将图案部410的不同基板在电子设备中布置成与印刷电路板组件100中的印刷电路板200相邻)，则这种预警装置的变型仍可以提供适当的预警。

在本说明书中，每当提及“示例性实施方式”、“一些示例”、“其它示例”、“优选的示例”和“图示的示例”等时意味着针对该实施方式/示例描述的具体的特征、结构或特点包括在本实用新型的至少一个实施方式/示例中。这些用词在本说明书中不同地方的出现不一定都指代同一实施方式/示例。此外，当针对任一实施方式/示例描述具体的特征、结构或特点时，应当认为本领域技术人员也能够在所有所述实施方式/示例中的其它实施方式/示例中实现这种特征、结构或特点。

虽然已经参照示例性实施方式对本实用新型进行了描述，但是应当理解，本实用新型并不局限于文中详细描述和示出的具体实施方式/示例，在不偏离权利要求书所限定的范围的情况下，本领域技术人员可以对示例性实施方式做出各种改变。

Claims (15)

1.一种用于印刷电路板组件(100)的预警装置(400)，所述印刷电路板组件(100)包括印刷电路板(200)以及设置于所述印刷电路板(200)以便执行预定功能的电子元器件(300)，所述印刷电路板(200)的基板上设置有用于所述电子元器件(300)的元器件布线，

所述预警装置(400)适于对所述印刷电路板组件(100)内部的腐蚀程度做出指示和预警，并且所述预警装置(400)包括图案部(410)、测量部(430)以及报警部(450)，

其特征在于，所述图案部(410)包括预警图案(412，414)，所述预警图案(412，414)的布线间距(412d，414d)小于所述元器件布线中的最易于发生腐蚀而失效的最易腐蚀元器件布线的布线间距。

2.根据权利要求1所述的预警装置(400)，其中，所述预警图案(412，414)包括具有不同布线间距(412d，414d)的多个预警图案(412，414)。

3.根据权利要求2所述的预警装置(400)，其中，所述多个预警图案(412，414)包括第一预警图案(412)以及第二预警图案(414)，所述第一预警图案(412)的布线间距(412d)小于所述第二预警图案(414)的布线间距(414d)。

4.根据权利要求1所述的预警装置(400)，其中，所述图案部(410)还包括基准图案(418)，所述基准图案(418)的布线间距(418d)与所述最易腐蚀元器件布线的布线间距大致相等。

5.根据权利要求4所述的预警装置(400)，其中，所述预警图案(412，414)和所述基准图案(418)选自由如下图案组成的图案组：梳状图案、三角形图案、六边形图案、圆形图案以及曲折状图案。

6.根据权利要求4所述的预警装置(400)，其中，所述预警图案(412，414)和所述基准图案(418)分别形成有位于相邻布线之间的多个介电区域。

7.根据权利要求6所述的预警装置(400)，其中，所述介电区域形成为使得沿着所述介电区域的纵长方向所述预警图案(412，414)的布线间距(412d，414d)和所述基准图案(418)的布线间距(418d)均是一致的。

8.根据权利要求4所述的预警装置(400)，其中，所述预警图案(412，414)包括具有不同布线间距(412d，414d)的多个预警图案(412，414)，并且所述多个预警图案(412，414)的布线间距(412d，414d)被设计成使得能够估算出在预定条件下每个预警图案和所述基准图案(418)将发生失效或短路的估算时间以及所述印刷电路板组件(100)的大约剩余寿命。

9.根据权利要求1所述的预警装置(400)，其中：

所述最易腐蚀元器件布线为所述元器件布线中的具有最窄布线间距并且/或者在所述印刷电路板组件(100)的工作期间被施予最高电势差的元器件布线，以及

施加至所述图案部(410)的电压等于或大于在所述印刷电路板组件(100)的工作期间施加至所述最易腐蚀元器件布线的电压。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的预警装置(400)，其中，所述图案部(410)印制在所述印刷电路板(200)的基板上。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的预警装置(400)，其中，所述图案部(410)印制在与所述印刷电路板(200)的基板不同的第二基板上，所述第二基板在所述印刷电路板组件(100)中布置成所述印刷电路板(200)的基板相邻。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的预警装置(400)，其中：

所述测量部(430)适于测量所述图案部(410)中的具有不同极性的相邻布线之间的电阻，以及

所述报警部(450)适于与所述测量部(430)相联从而适于从所述测量部(430)接收测量信号并且适于将所接收的测量信号直接地向外输出和/或根据所接收的测量信号向外报警。

13.根据权利要求12所述的预警装置(400)，其中，所述报警部(450)仅在所述预警图案(412，414)发生失效时向外报警、或者仅在所述预警图案(412，414)发生短路时向外报警、或者在所述预警图案(412，414)发生失效时和发生短路时均向外报警。

14.一种印刷电路板组件(100)，其特征在于，所述印刷电路板组件(100)包括如权利要求1至13中任一项所述的预警装置(400)。

15.根据权利要求14所述的印刷电路板组件(100)，其中，所述印刷电路板组件(100)为供电单元印刷电路板组件。