用于电路监测的系统和方法技术方案

公开了一种用于监测电子设备的环境特性的系统和方法。电子设备可以包括印刷电路板(100)和部件。传感器(140)放置在印刷电路板(100)上，并且可以在该部件和板(100)之间，并且连接到监测器(160)或检测器(160)。终端用户设备(170)可用于存储、评估、显示和理解通过监测器(160)从传感器(140)接收的数据。

System and Method for Circuit Monitoring

A system and method for monitoring environmental characteristics of electronic devices are disclosed. Electronic devices may include printed circuit boards (100) and components. The sensor (140) is placed on a printed circuit board (100) and can be between the component and the board (100) and connected to a monitor (160) or a detector (160). The end user equipment (170) can be used to store, evaluate, display and understand data received from the sensor (140) through the monitor (160).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电路监测的系统和方法
技术介绍
包括半导体和硬盘驱动器的电子设备需要极高的性能水平。即使质量或环境条件的稍有下降，也可能导致严重的操作差异。电子设备运行和制造的环境条件可能变化很大。为了适当地利用工具(诸如电子装置)，可靠的测量和数据对于某些领域(例如医学领域)可能是至关重要的。
技术实现思路
[在完成权利要求后，将完成本专利技术的该部分]。附图说明图1示出了从芯片的底视图看的电路上的监测器。图2示出了从芯片的顶侧看的电路上的监测器。图3示出了板载化学传感器。图4示出了印刷电路板上的离子选择性电极。图5示出了板载气体传感器。图6示出了片上气体传感器。图7a示出了阻抗感测配置。图7b示出了阻抗感测配置的典型使用。图8a示出了电容感测配置。图8b示出了电容感测配置的典型使用。图9a示出了电压感测配置。图9b示出了电压感测配置的典型使用。图10a示出了压力感测配置。图10b示出了压力感测配置的典型使用。图11a示出了湿度感测配置。图11b示出了湿度感测配置的典型使用。图12a示出了加速度计配置。图12b示出了加速度计配置的典型使用。图13a示出了应变计感测配置。图13b示出了应变计感测配置的典型。图14a示出了温度感测配置。图14b示出了温度感测配置的典型使用。图15a示出了辐射感测配置。图15b示出了辐射感测配置的典型使用。图16a示出了磁场感测配置。图16b示出了磁场感测配置的典型使用。具体实施方式电子电路组件的监测可以防止不合时宜的故障。本专利技术的实施方式包括用于实时监测电特性变化的方法和装置，这些变化可能是由于在生产期间电路组件的污染，这可能导致故障。当电路处于最终使用环境中时，诸如当电路处于现场时，也可以执行该监测。现场环境可以是任何环境(诸如室外环境、室内环境或内部(诸如人体内部)环境)。在电路用于人体内部的示例中，本专利技术可以是电子健康监测器，该电子健康监测器监测可能导致故障状况的污染的潜在关键电路和硬件。监测可能导致用户警报或向操作员或维修技术人员发出警报。作为警报的结果，可以由这些技术人员执行纠正动作，或者在电子健康监测器的情况下由医生执行纠正动作。在考虑实时监测和评估对部件的影响的同时，还可以考虑如下所述的监测器或检测器或终端使用设备、来自传感器的日期/时间戳数据，以便环境的变化或与环境相关的特性的变化与事件相关联。本专利技术的实施方式提供对集成电路、其它电子设备(包括传感器)、计算设备和辅助支持电子设备的监测。例如，电子设备的特性被实时监测，并且可以用于通知决策制定元件关于任何相关风险和任何相关可靠性，因为监测可能涉及可能的故障模式。与可靠性相关的其它模式(诸如性能受到影响的模式或其它测量或受影响的但不一定导致失败的模式)可能会受到影响。例如，它可能是导致劣化或故障的化学污染。虽然存在许多非电化学故障模式，但是出于该实施方式的目的，电化学模式是由任何化学物质或其它污染物对电路的影响引起的定义模式。可以通过感测设备(诸如集成电路)的电特性的变化来测量这种污染的影响。为了获得高可靠性，应当从所讨论的设备中清除会对该设备产生负面影响的污染物，诸如离子污染或会引起腐蚀或不期望的电化学反应的污染。在该上下文内的清洁可以被定义为电路板上没有污染。污染可以在板载部件下面，并可能导致设备故障或劣化。特别地，清洁是指板上不存在离子物质或电化学活性物质。应理解，清洁不限于任何特定来源或化学特性。更确切的说，污染或物理缺陷涉及利用特别注重的电气冲击(诸如漏电流、介电损耗、寄生电容)、以及通过电化学冲击(例如电偶腐蚀、树枝状生长和电化学迁移)影响电路的那些污染或物理缺陷。本专利技术的实施方式可以在能够收集数据并将该数据操纵到决策点的板上、或组件传感器或设备或系统上提供。收集设备或设备子系统可靠性数据的能力可以减少停机时间或可以致使挽救生命的决策或动作。本专利技术的实施方式提供了一种设备和系统，其能够监测电子资产的电气性能，以防止其工作环境的变化(特别是板的清洁度或物理完整性)以及板上和部件下的随时间的变化。污染的位置以及污染的类型也可以是重要的。汇集在部件下的残留物可能仍然实际上是活性的和离子的。焊剂类型、放置、清洗特性、焊膏量、PCB清洁度和部件类型污染可能会影响污染袋。因此，可以看出清洁度和污染是“多变量”问题。还可能存在各种各样的污染源。污染源可能包括部件上的制造残留物，PCB上的电镀盐和未固化的焊接掩模、助焊剂残留物、人体诱导溶剂体油和有机物的物料处理、加工装置、清洁机器效率、独特的非标准工艺和军事、修补和返工操作。可能还有其它污染源或未列出的原因。本专利技术的实施方式不限于任何特定的污染或原因，或污染或原因的列表。本领域技术人员能够理解各种各样的污染和原因以及可能存在其它未知的污染或原因。例如，任何和所有污染或原因都可能由于间歇性连接、腐蚀、电气短路或电弧放电而导致问题或劣化。这些效果可能会对设备功能和终端用户要求产生负面影响。在某些情况下，这些效果可能危及国家安全或使人们的生命处于危险之中。即使是对生命不重要或与国家安全不相关的产品，终端用户通常不会容忍不间断的服务。当产品不能提供长期可靠性时，业务可能会丢失。如上所述，对电子设备(诸如印刷电路板(printedCircuitboard，PCB))的污染是包含电子设备的整个组件或产品的可靠性的关注点。虽然许多消费电子应用可能不关心电子产品的可靠性，特别是长期可靠性，但在许多行业中(诸如军事行业、医疗行业、资本设备行业、航空航天行业、工业行业和石油勘探行业)，电子产品的故障被认为是不可接受的，并且成本极高。这主要是由于生命损失事故的风险，或设备不可操作的昂贵或漫长的时期导致巨大的意外成本，或者在航空航天应用中，诸如修复故障电子设备的卫星不在选项里。此外，电子设备的污染的知识可以允许电子设备的制造商或物品的销售者基于产品的预期寿命做出商业决策。可以具有可用于收集关于不同污染物或电参数变化的数据许多传感器。可以在板上或在电路上与本专利技术一起使用的传感器的示例包括：电特性传感器(电阻特性传感器、电流特性传感器、电压特性传感器、阻抗特性传感器、电抗特性传感器、介电常数特性传感器和射频特性传感器)，环境/气象传感器(温度传感器、气压传感器、湿度传感器、光传感器、气流传感器、冷凝传感器)，化学传感器(离子选择性电极、恒电位电池、电化学电池、伏安法场效应晶体管、化学选择性场效应晶体管、电化学传感器)，气体传感器，和物理传感器(应力传感器、应变传感器、压力传感器)。电阻传感器可以在板上或在电路上，并且允许测量两个电极之间的电阻。根据测量的电阻，可以在部件下方或板表面上评估污染物的存在。电容传感器可以在板上或在电路上，并且允许测量两个电极之间的电容。根据测量的电容，可以评估部件下方或板表面上污染物的存在。例如，在许多部件类型和电路类型中，电容必须相对较低才能正常工作。超过某一阈值的电容测量值可以表明存在污染物。阻抗传感器可以在板上或在电路上，并且可以提供电阻和电容的组合的指示。结合频域可以提供对电路板上或部件下方污染物的存在的更详细的评估。例如，在高速电子设备和射频电子设备的情况下，这可以是有用的。电压传感器可以在板上或在电路上，并且允许测量电极之间的电压泄漏。根据发现的电压泄漏，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测电子设备的环境特性的系统，所述电子设备包括印刷电路板和至少一个部件，其特征在于，所述系统包括：传感器，所述传感器与所述部件和所述印刷电路板中的一者连接，其特征在于，所述传感器为所述环境中的至少一个元件提供响应；检测器，所述检测器与所述传感器连接，其特征在于，所述检测器包括能够监测来自所述传感器的数据的装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.01 US 15/170,7101.一种用于监测电子设备的环境特性的系统，所述电子设备包括印刷电路板和至少一个部件，其特征在于，所述系统包括：传感器，所述传感器与所述部件和所述印刷电路板中的一者连接，其特征在于，所述传感器为所述环境中的至少一个元件提供响应；检测器，所述检测器与所述传感器连接，其特征在于，所述检测器包括能够监测来自所述传感器的数据的装置。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括终端用户设备，并且所述检测器与所述终端用户设备通信以将监测的数据发送到所述终端用户设备，并且所述终端用户设备能够累积和显示所述数据。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述终端用户设备标记所述数据的日期。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括沉积在所述印刷电路板上的金属膜，并且其特征还在于，所述金属膜与所述印刷电路板上的未连接焊盘连接，并且所述检测器与所述印刷电路板上的所述未连接焊盘连接。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述检测器是安培计。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括化学传感器。7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述化学传感器是石墨烯场效应晶体管(GFET)。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括参考电极，所述参考电极与所述GFET连接并且连接在所述GFET和所述检测器之间的中间，并且其特征在于，所述GFET包括源极、漏极和石墨烯栅极，所述源极连接到所述印刷电路板上的未连接焊盘，并且所述漏极连接到所述印刷电路板上的未连接焊盘。9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括离子选择性电极。10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述离子选择性电极包括聚合物和无机晶体中的一种。11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述离子选择性电极丝网印刷在所述印刷电路板上。12.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括连接到所述离子选择性电极并向所述检测器提供数据的电极。13.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括气体传感器。14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述气体传感器包括含硫气体传感器。15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述含硫气体传感器包括镀银的裸露迹线。16.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述气体传感器包括叉指型电极和金属氧化物半导体。17.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括阻抗感测传感器。18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述阻抗感测传感器包括叉指型电极。19.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器包括电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·T·麦克米恩，詹森·E·泰恩斯，迈克尔·L·比克森曼，大卫·T·洛伯，
申请(专利权)人：克兹恩公司，
类型：发明
国别省市：美国,US