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Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Überwachen einer Leiterplatte nach Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1.
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In Steuergeräten von Fahrzeugen werden Leiterplatten eingesetzt, auf denen elektrische und/oder elektronische Bauelemente befestigt und über Leiterbahnen, Lötpads und/oder Durchkontaktierungen elektrisch miteinander verbunden werden, um eine elektronische und/oder elektrische Schaltung auszubilden. Solche Leiterplatten sind bevorzugt als gedruckte Leiterplatte (PCB: Printed Circuit Board) ausgeführt. Durch Umwelteinflüsse können verschiedene Probleme auf der Leiterplatte auftreten. So kann es beispielsweise durch elektrochemische Filigrankorrosion (CAF: Conductive Anodic Filament) zu elektrisch leitenden Filamenten bzw. Fäden kommen, welche von der Anode abgehend, unter der Leiterplattenoberfläche, in Richtung Kathode wachsen. Daraus resultiert eine Kurzschlussgefahr zwischen Anode und Kathode. Daher werden bestimmte Leitungen auf der Leiterplatte (PCB) mit vorgegebenen Abständen zu anderen Leitungen bzw. Leitungsstrukturen angeordnet, um die Kurzschlussgefahr zu reduzieren. Dadurch ergibt sich jedoch ein großer Flächenverbrauch auf der Leiterplatte.
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Aus der
DE 44 16 490 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überprüfen einer Verbindungseinrichtung zwischen zwei integrierten Schaltungsbausteinen und zum Messen des Wertes eines passiven Bauelements bekannt, welches die integrierten Schaltungsbausteine verbindet. Jeder der integrierten Schaltungsbausteine enthält sowohl Analog- als auch Digitalschaltungen und ist mit einem Testzugriffsport und einer Abgrenzungs- und/oder Abtastarchitektur zum selektiven Verbinden von Bauelementen mit einem analogen Testbus und zum Testen der Unversehrtheit von Zwischenverbindungen versehen. Nach der Verbindung mit dem Testbus wird ein konstanter Strom an das Bauelement angelegt, und die sich über den Testbus ergebende Spannung wird für die Ermittlung des Wertes des Bauelements erfasst und ausgewertet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Vorrichtung zum Überwachen einer Leiterplatte mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch Umwelteinflüsse bewirkte strukturelle Veränderungen der Leiterplatte und/oder der mindestens einen Leiterbahn ohne Beeinflussung der korrespondierenden auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen und/oder elektrischen Schaltung erkannt werden können. Das bedeutet, dass die auf der Leiterplatte angeordnete elektrische und/oder elektronische Schaltung nicht in einen besonderen Testmodus umgeschaltet werden muss bzw. die mindestens eine Leiterbahn und/oder das mindestens eine Bauelement der Schaltung nicht über Schaltelemente mit einer Auswerte- und Steuereinheit verbunden werden müssen, um die Leiterplatte zu überwachen.
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Zudem erhöhen Ausführungsformen der Überwachungsvorrichtung die Sicherheit und Funktionalität über die Lebensdauer der überwachten Leiterplatte. Außerdem ermöglichen Ausführungsformen der Überwachungsvorrichtung, dass die Sicherheitsabstände zwischen den Leiterbahnen verringert werden können und dadurch in vorteilhafter Weise eine höhere Packungsdichte des Leiterplattenlayouts erzielt werden kann. Des Weiteren können Ausführungsformen der Überwachungsvorrichtung dem korrespondierenden Steuergerät aktuellere Parameter für die Widerstandsberechnung bzw. Widerstandskompensation von Leiterbahnen und zur Bestimmung einer aktuellen Leiterplattentemperatur zur Verfügung stellen.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zum Überwachen einer Leiterplatte zur Verfügung, welche eine elektronische und/oder elektrische Schaltung mit mindestens einer Leiterbahn zur Signalübertragung und/oder Energieversorgung und mit mindestens einem Bauelement aufweist, umfassend mindestens eine Messstruktur, welche auf der Leiterplatte angeordnet und mit einer Auswerte- und Steuereinheit elektrisch verbunden ist.
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Hierbei erfasst die Auswerte- und Steuereinheit mindestens eine physikalische Größe der mindestens einen Messstruktur und wertet diese zur Fehlererkennung aus. Die mindestens eine Messstruktur ist in einem vorgegebenen zu überwachenden Bereich der Leiterplatte angeordnet, wobei die Auswerte- und Steuereinheit durch Auswerten der mindestens einen physikalischen Größe der korrespondierenden Messstruktur eine durch Umwelteinflüsse bewirkte strukturelle Veränderung der Leiterplatte und/oder der mindestens einen Leiterbahn erkennt.
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Unter der Auswerte- und Steuereinheit kann vorliegend ein elektrisches Gerät, wie beispielsweise ein Steuergerät, insbesondere ein Fahrzeugsteuergerät, oder eine Schaltungskomponente verstanden werden, welche Teil eines solchen Steuergeräts ist, welches erfasste Sensorsignale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit kann mindestens eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Auswerte- und Steuereinheit beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert ist und zur Durchführung der Auswertung verwendet wird, wenn das Programm von der Auswerte- und Steuereinheit ausgeführt wird.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung zum Überwachen einer Leiterplatte möglich.
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Die strukturelle Veränderung der Leiterplatte und/oder der mindestens einen Leiterbahn kann beispielsweise eine mechanische Rissbildung und/oder eine elektrochemische Filigrankorrosion und/oder eine thermische Überhitzung und/oder eine elektrochemische Reaktion betreffen.
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Besonders vorteilhaft ist, dass die mindestens eine Messstruktur eine Testeinzelleitung und/oder einen offenen Testleitungsbaum mit mehreren miteinander verbundenen Testleitungsabschnitten und/oder eine Testfläche und/oder eine geschlossene Testschleife umfassen kann. Dadurch kann die mindestens eine Messstruktur an verschiedene Aufgaben und zu überwachende Bereiche der Leiterplatte angepasst werden. Im einfachsten Fall werden nur verschiedene Spannungen bzw. Potentiale als mindestens eine physikalische Größe der korrespondierenden Messstruktur detektiert, so dass eine Ausführung der Messstruktur als Testeinzelleitung, Testleitungsbaum oder Testfläche eingesetzt werden kann. Die mindestens eine Messstruktur kann dann je nach Aufgabenstellung zeitweise oder permanent dahingehend überwacht werden, ob eine Fremdspannung und/oder ein Fremdpotential detektiert wird. Je nach Messaufgabe kann die Messstruktur noch zusätzlich auf ein spezifisches Potential gelegt werden. Wenn nun eine elektrochemische Filigrankorrosion und/oder eine thermische Überhitzung und/oder eine elektrochemische Reaktion auftreten, dann kann dies durch eine auftretende Potentialänderung detektiert werden, so dass entsprechende Sicherheitsmaßnahmen eingeleitet werden können. Alternativ kann die Messstruktur eine geschlossene Testschleife aufweisen, an welche ein Messsignal permanent oder in vorgegebenen Zeitabständen angelegt werden kann. Durch Auswerten des Messsignals können Widerstandswerte, Kapazitätswerte, Temperaturen, z.B. indirekt über den Leiterbahnwiderstand, und/oder durch Abriss, Brechen oder Korrosion usw. verursachte Unterbrechungen der Testschleife erkannt werden. Denkbar ist auch eine Kombination der verschiedenen Messstrukturen, um verschiedene Messaufgaben lösen zu können.
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In einem weiteren Aspekt kann vorgesehen sein, die mindestens eine Messstruktur mit einem Lötstopplack zu lackieren oder zu verzinnen oder blank auszuführen oder speziell zu beschichten. Dadurch kann die Anpassung der mindestens einen Messstruktur an die jeweilige Messaufgabe und/oder Einsatzbedingung weiter verbessert werden.
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Gemäß eines weiteren Aspekts kann vorgesehen, dass die mindestens eine Messstruktur zwischen zwei zu überwachenden Leiterbahnen angeordnet ist und/oder mindestens eine zu überwachende Leiterbahn und/oder einen zu überwachenden Bereich zumindest teilweise umschließt. Dadurch kann die Messstruktur in vorteilhafter Weise permanent dahingehend überprüft werden, ob diese einen elektrischen Kontakt zu den zu überwachenden Leitungen und/oder Bereiche hat. Falls ein solcher Kontakt detektiert wird, kann dies über ein korrespondierendes Fehlermanagement angezeigt werden und das betroffene Steuergerät kann vor einer kritischen Situation in einen Fail-Safe-Modus gebracht werden. Weiter ist es durch diese Anordnung der Messstruktur möglich, auch Leiterplattenrisse an kritischen Bereichen zu detektieren, bevor der Riss zu einem Ausfall der elektrischen und/oder elektronischen Schaltung bzw. des betroffenen Steuergeräts führen kann. Als weiteres Bespiel kann der Fall von Korrosion genannt werden. Hier können spezielle Messstrukturen in kritischen Bereichen der Leiterplatte angelegt werden. Die Messstrukturen können beispielsweise unter größeren Bauelementen, wie Mikroprozessoren, ASICs (Anwendungsspezifische integrierte Schaltungen), Elektrolytkondensatoren usw. angeordnet werden, unter welchen ein beim Lackieren der Leiterplatten aufgebrachter flüssiger Lack unter Umstände nicht vollständig aushärten kann. Durch die Messstrukturen kann der nicht ausreichend ausgehärtete Lack erkannt werden, welcher unter den Bauelementen zu unvorhersehbaren elektrochemischen Vorgängen führen kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung kann die Auswerte- und Steuereinheit aus mindestens zwei zu verschiedenen Zeitpunkten erfassten Messpotentialen eine Potentialdifferenz und/oder aus einem erfassten Messstrom einen aktuellen Widerstandswert und/oder einen aktuellen Kapazitätswert und/oder eine aktuelle Temperatur bestimmen. Somit können mit Ausführungsformen der Überwachungsvorrichtung auch Temperaturen und/oder Widerstandswerte und/oder Kapazitätswerte von einzelnen Layoutbereichen und/oder Layoutschichten der Leiterplatte gemessen und ausgewertet werden. Dies ist vor allem dann interessant, wenn aktuelle Widerstandswerte und/oder Kapazitätswerte von Leiterbahnen für die Signalauswertung erforderlich sind. Die Messstruktur stellt dann einen Vergleichswert für die benachbarten Leiterbahnen zur Verfügung, ohne dass auf diese Leiterbahnen zugegriffen werden muss.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung kann die Funktionalität der Auswerte- und Steuereinheit auf mehrere Komponenten verteilt werden. Das bedeutet, dass die Funktionalität der Auswerte- und Steuereinheit je nach Schwerpunkt und Verfügbarkeit von anderen Komponenten im betroffenen Steuergerät und/oder von benachbarten Steuergeräten ausgeführt werden kann. So können beispielsweise ungenützte Analog-Digital-Wandler-Einheiten von Mikrokontrollern oder von Zündkreismesseinheiten bei Airbag-Systemen für die Auswertung genutzt werden.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Überwachungsvorrichtung kann die Auswerte- und Steuereinheit einen Fail-Safe-Modus aktivieren, wenn die Auswerte- und Steuereinheit eine strukturelle Veränderung der Leiterplatte und/oder der mindestens einen Leiterbahn erkennt. So können spezielle kritische Situation an Versorgungsleitungen entschärft werden, wenn die Auswerte- und Steuereinheit eine mechanische Rissbildung und/oder eine elektrochemische Filigrankorrosion und/oder eine thermische Überhitzung und/oder eine elektrochemische Reaktion eine übergeordneten Fahrzeugsystem mitteilt, welches dann Versorgungsspannung des betroffenen Steuergeräts abschalten kann. Hierbei ist es je nach Steuergerät und Fall möglich, vor der Abschaltung des Steuergeräts, das Fahrzeug in einen Fail-Safe-Zustand zu bringen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Leiterplatte mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen einer Leiterplatte.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Leiterplatte mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen einer Leiterplatte.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Leiterplatte mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen einer Leiterplatte.
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4 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Leiterplatte mit einem vierten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Überwachen einer Leiterplatte.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 bis 4 ersichtlich ist, umfassen die dargestellten Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, 1A, 1B, 1C zum Überwachen einer Leiterplatte 3, 3A, 3B, 3C, welche eine elektronische und/oder elektrische Schaltung mit mindestens einer Leiterbahn 5, 5B, 7, 7B zur Signalübertragung und/oder Energieversorgung und mit mindestens einem nicht näher bezeichneten Bauelement aufweist, jeweils mindestens eine Messstruktur 20, 20A, 20B, 20C, welche auf der Leiterplatte 3, 3A, 3B, 3C angeordnet und mit einer Auswerte- und Steuereinheit 10, 10A, 10B, 10C elektrisch verbunden ist. Die Auswerteund Steuereinheit 10, 10A, 10B, 10C erfasst mindestens eine physikalische Größe der mindestens einen Messstruktur 20, 20A, 20B, 20C und wertet diese zur Fehlererkennung aus. Hierbei ist die mindestens eine Messstruktur 20, 20A, 20B, 20C in einem vorgegebenen zu überwachenden Bereich 3.1, 3.1A, 3.1B, 3.1C der Leiterplatte 3, 3A, 3B, 3C angeordnet, wobei die Auswerte- und Steuereinheit 10, 10A, 10B, 10C durch Auswerten der mindestens einen physikalischen Größe der korrespondierenden Messstruktur 20, 20A, 20B, 20C eine durch Umwelteinflüsse bewirkte strukturelle Veränderung CAF, R der Leiterplatte 3, 3A, 3B, 3C und/oder der mindestens einen Leiterbahn 5, 5B, 7, 7B erkennt.
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Die strukturelle Veränderung der Leiterplatte 3, 3A, 3B, 3C und/oder der mindestens einen Leiterbahn 5, 5B, 7, 7B kann beispielsweise eine mechanische Rissbildung R und/oder eine elektrochemische Filigrankorrosion CAF und/oder eine thermische Überhitzung und/oder eine elektrochemische Reaktion betreffen. Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, umfasst die mindestens eine Messstruktur 20, 20A, 20B, 20C in den dargestellten Ausführungsbeispielen eine Testeinzelleitung 22 und/oder einen offenen Testleitungsbaum 22B mit mehreren miteinander verbundenen Testleitungsabschnitten 22.1 und/oder eine nicht näher dargestellte Testfläche und/oder eine geschlossene Testschleife 22A, 22C.
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Je nach Aufgabe sind verschieden Ausführungen der Messstruktur 20, 20A, 20B, 20C denkbar. So kann die mindestens eine Messstruktur 20, 20A, 20B, 20C in Abhängigkeit von der Messaufgabe mit einem Lötstopplack lackiert oder verzinnt oder blank oder speziell beschichtet werden.
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1 zeigt eine einfache Ausführungsform einer ersten Messstruktur 20 mit nur einer Testeinzelleitung 22, welche in einem vorgegebenen Bereich 3.1 zwischen zwei zu überwachenden Leiterbahnen 5, 7 angeordnet ist. Hierbei ist eine zu überwachende erste Leiterbahn 5 über ein Schaltelement 12 mit einer Spannungsversorgung 9 verbunden. Eine zu überwachende zweite Leiterbahn 7 repräsentiert eine Masseleitung. Die Testeinzelleitung 22 ist mit der Auswerte- und Steuereinheit 10 verbunden, welche eine Spannung bzw. ein Potential der Testeinzelleitung 22 erfasst und auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit 10 überwacht die Testeinzelleitung 22 der ersten Messstruktur 20 je nach Aufgabenstellung zeitweise oder permanent dahingehend, ob eine Fremdspannung und/oder Fremdpotential detektiert wird. Je nach Messaufgabe kann die Testeinzelleitung 22 der ersten Messstruktur 20 noch zusätzlich hochohmig auf ein spezifisches Potential gelegt werden. Wenn nun eine mechanische Rissbildung R und/oder eine elektrochemische Filigrankorrosion CAF und/oder eine thermische Überhitzung und/oder eine elektrochemische Reaktion einen Kurzschluss zwischen der zu überwachenden ersten Leiterbahn 5 und der Testeinzelleitung 22 oder zwischen der zu überwachenden zweiten Leiterbahn 7 und der Testeinzelleitung 22 bewirkt, kann die Auswerte- und Steuereinheit 10 eine korrespondierende Potentialänderung auf der Testeinzelleitung 22 detektieren und entsprechende Maßnahmen einleiten. So kann die Auswerte- und Steuereinheit 10 beispielsweise über eine entsprechende Steuerleitung das Schaltelement 12 so ansteuern, dass die erste Leiterbahn 5 von der Spannungsversorgung getrennt wird. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit 10 bei einer erkannten strukturellen Veränderung der Leiterplatte 3 und/oder der mindestens einen Leiterbahn 5, 7 einen Fail-Safe-Modus aktivieren. Mit der Aktivierung des Fail-Safe-Modus kann die Auswerte- und Steuereinheit 10 die Potentialänderung beispielsweise an ein übergeordnetes Fahrzeugsystem melden, welches dann die Versorgungsspannung 9 des betroffenen Steuergeräts abschalten kann. Hierbei ist es je nach Steuergerät und Fall möglich, vor der Abschaltung des Steuergeräts, das Fahrzeug in einen Fail-Safe-Zustand zu bringen. Die erste Messstruktur 20 ist insbesondere zur Erkennung einer elektrochemische Filigrankorrosion CAF und/oder einer thermischer Überhitzung und/oder einer elektrochemischen Reaktion geeignet.
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2 zeigt eine zweite Messstruktur 20A mit einer geschlossenen Testschleife 22A, welche einen zu überwachenden Bereich 3.1A zumindest teilweise umschließt. Der zu überwachende Bereich 3.1A kann beispielsweise eine Befestigungsstruktur der Leiterplatte 3A betreffen, durch welche während des Betriebs Vibrationen bzw. mechanische Spannungen zu einer Rissbildung R führen können, welche von dem zu überwachenden Bereich 3.1A ausgeht. Hierbei ist eine zu überwachende Leiterbahn 5A, welche der Rissbildung R betroffen werden kann, als Versorgungsleitung ausgeführt und mit einer hier nicht näher dargestellten Spannungsversorgung verbunden. Die Testschleife 22A ist mit der Auswerte- und Steuereinheit 10A verbunden, welche permanent oder mit vorgegebenen zeitlichen Abständen ein Messsignal durch die Testschleife 22A schickt und auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit 10A kann durch eine Auswertung eines durch die Testschleife 22A fließenden Teststroms Widerstandswerte und/oder Kapazitätswerte der Testschleife 22A und eine aktuelle Temperatur bestimmen. Die Auswerte- und Steuereinheit 10A bestimmt die aktuelle Temperatur beispielsweise indirekt durch Vergleichen des aktuellen Leiterbahnwiderstands mit gespeicherten Referenzwerten. Zudem erkennt die Auswerte- und Steuereinheit 10A durch Auswerten der Widerstandswerte und/oder Kapazitätswerte durch Abriss bzw. Brechen oder Korrosion usw. verursachte Unterbrechungen der Testschleife 22A. Die Auswerte- und Steuereinheit 10A überwacht die Testschleife 22A der zweiten Messstruktur 20A je nach Aufgabenstellung zeitweise oder permanent dahingehend, ob eine Unterbrechung der Testschleife 22A vorliegt. Wenn nun eine mechanische Rissbildung R und/oder eine thermische Überhitzung und/oder eine elektrochemische Reaktion eine Unterbrechung der Testschleife 22A bewirkt, kann die Auswerte- und Steuereinheit 10A eine korrespondierende Widerstandsänderung und/oder Kapazitätsänderung der Testschleife 22A detektieren und entsprechende Maßnahmen einleiten. Analog zum vorherigen Ausführungsbeispiel kann die Auswerte- und Steuereinheit 10A bei einer erkannten strukturellen Veränderung der Leiterplatte 3A und/oder der mindestens einen Leiterbahn 5A einen Fail-Safe-Modus aktivieren. Mit der Aktivierung des Fail-Safe-Modus kann die Auswerte- und Steuereinheit 10A die Rissbildung R an das übergeordnete Fahrzeugsystem melden, welches dann die Versorgungsspannung 9 des betroffenen Steuergeräts abschalten oder das Fahrzeug in einen Fail-Safe-Zustand bringen kann. Die zweite Messstruktur 20A ist insbesondere zur Erkennung einer mechanischen Rissbildung geeignet.
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3 zeigt eine in einem vorgegebenen korrosionskritischen Bereich 3.1B angeordnete dritte Messstruktur 20B mit einer Kombination aus einer Testeinzelleitung 22 und einem offenen Testleitungsbaum 22B mit mehreren miteinander verbundenen Testleitungsabschnitten 22.1. Der Testleitungsbaum 22B ist im vorgegebenen Bereich 3.1B zwischen zwei zu überwachenden spannungsführenden Leiterbahnstrukturen 5B, 7B angeordnet. Die Testeinzelleitung 22 ist im vorgegebenen Bereich 3.1B benachbart zu einer der Leiterbahnstrukturen 5B, 7B angeordnet. Der korrosionskritische Bereich 3.1B ist beispielsweise unter einem größeren Bauelement, wie einem Mikroprozessor, einem ASIC, einem Elektrolytkondensatoren usw. angeordnet, unter welchem ein beim Lackieren der Leiterplatte 3B aufgebrachter flüssiger Lack unter Umstände nicht vollständig aushärten kann. Durch die dritte Messstruktur 20B kann der nicht ausreichend ausgehärtete Lack erkannt werden, welcher unter dem Bauelement zu unvorhersehbaren elektrochemischen Vorgängen führen kann. Die Testeinzelleitung 22 und der Testleitungsbaum 22B sind jeweils mit der Auswerte- und Steuereinheit 10B verbunden, welche eine Spannung bzw. ein Potential bzw. einen Widerstand bzw. eine Kapazität der Testeinzelleitung 22 und des Testleitungsbaums 22B erfasst und auswertet. Analog zu den anderen Ausführungsbeispielen überwacht die Auswerte- und Steuereinheit 10B die Testeinzelleitung 22 und den Testleitungsbaum 22B der dritten Messstruktur 20B je nach Aufgabenstellung zeitweise oder permanent dahingehend, ob eine Fremdspannung und/oder Fremdpotential und/oder eine Widerstandsänderung und/oder eine Kapazitätsänderung detektiert wird. Zudem kann die Auswerte- und Steuereinheit 10B analog zu den anderen Ausführungsbeispielen bei einer erkannten strukturellen Veränderung der Leiterplatte 3B und/oder der mindestens einen Leiterbahnstruktur 5B, 7B entsprechende Maßnahmen einleiten. Die dritte Messstruktur 20B ist insbesondere zur Erkennung einer elektrochemischen Reaktion geeignet.
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4 zeigt eine vierte Messstruktur 20C mit einer geschlossenen Testschleife 22C, welche in einem zu überwachenden Bereich 3.1C angeordnet ist, um einen aktuellen Widerstand und/oder eine aktuelle Kapazität und/oder eine aktuelle Temperatur im zu überwachenden Bereich 3.1C zu bestimmen. Der zu überwachende Bereich 3.1C kann beispielsweise einer besonders hohen thermischen Belastung ausgesetzt sein. Die Testschleife 22C ist mit der Auswerte- und Steuereinheit 10C verbunden, welche permanent oder mit vorgegebenen zeitlichen Abständen ein Messsignal durch die Testschleife 22C schickt und auswertet. Die Auswerte- und Steuereinheit 10C kann durch eine Auswertung eines durch die Testschleife 22C fließenden Teststroms Widerstandswerte und/oder Kapazitätswerte der Testschleife 22C und eine aktuelle Temperatur im zu überwachenden Bereich 3C bestimmen. Die Auswerte- und Steuereinheit 10C bestimmt die aktuelle Temperatur beispielsweise indirekt durch Vergleichen des aktuellen Leiterbahnwiderstands mit gespeicherten Referenzwerten. Somit kann die Auswerteund Steuereinheit 10C Temperaturen und/oder Widerstandswerte und/oder Kapazitätswerte von einzelnen Layoutbereichen und/oder Layoutschichten der Leiterplatte 3C messen und auswerten. Die ermittelten Widerstandswerte und/oder Kapazitätswerte und/oder Temperaturwerte können an andere Steuergeräte für weitere Signalauswertungen ausgegeben werden.
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Neben den beschriebenen Messstrukturen 20, 20A, 20B, 20C ist auch eine nicht dargestellte Messstruktur mit einer Kombination aus mindestens einer geschlossenen Testschleife 22, 22A mit mindestens einer Testeinzelleitung 22 und/oder mindestens einem Testleitungsbaum 22B und/oder mindestens einer Testfläche denkbar.
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Die Funktionalität der Auswerte- und Steuereinheiten 10, 10A, 10B, 10C kann je nach Schwerpunkt und Verfügbarkeit von anderen Komponenten im betroffenen Steuergerät und/oder von benachbarten Steuergeräten übernommen werden. So können beispielsweise ungenützte Analog-Digital-Wandler-Einheiten von Mikrokontrollern oder von Zündkreismesseinheiten bei Airbag-Systemen für die Auswertung genutzt werden.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zum Überwachen einer Leiterplatte zur Verfügung, welche durch Umwelteinflüsse bewirkte strukturelle Veränderungen der Leiterplatte und/oder der mindestens einen Leiterbahn in vorteilhafter Weise erkennt, ohne die elektronische und/oder elektrische Schaltung zu beeinflussen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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