预警装置和包括预警装置的印刷电路板组件的制作方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 对于印刷电路板组件（PCBA)--例如供电单兀（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。
[0003] 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。
[0004] -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。
[0005] 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（即所谓的电化学迀移或枝晶生长现象），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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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。
[0009] 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】
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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。
[0014] 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。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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。
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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。
[0025] 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。
[0026] 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。
[0027] 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。
[0028] 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。
[0029] 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。
[0030] 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。
[0031] 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）。
[0032] 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。
[0033] 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