專利名稱：印刷線路板上的熱事件檢測的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及用于信息處理系統的電路板。更具體地是，本發明提供了一種改善的方法和裝置，用于監控信息系統的電路板并用于檢測所述電路板與熱事件相關的燒焦引起的故障。
背景技術：
由于信息的價值和使用持續增長，個人和企業都在尋找對信息進行處理和存儲的其他方式。一種對于用戶有用的可選項是信息處理系統。信息處理系統通常對信息或數據進行處理、編輯、存儲和/或傳遞，用于企業、個人或其他目的，從而使用戶對信息的價值加以利用。由于技術和信息處理對于不同的用戶或應用有不同的需要和要求，所以信息處理系統還可以對以下情況進行不同的對待，即，被處理的信息是什么，信息是怎樣被處理的，有多少信息被處理、存儲或傳遞，以及信息可以被處理、存儲或傳遞得多么快速和有效。信息處理系統的變化使得信息處理系統可以是通用的，或被配置用于特殊用戶或例如財政事物處理、航班預約、企業數據存儲或全球通訊的特殊使用。此外，信息處理系統可以包括多個硬件和軟件組件，其可以被配置成對信息進行處理、存儲和傳遞，還可以包括一個或多個計算機系統、數據存儲系統和網絡系統。
信息處理系統通常包括多個電路板，稱為印刷電路板(PCB)或印刷線路板(PWB)。PWB通常包括用于提供PWB上元件之間電連接的多個導電布線(trace)。布線被布置在PWB的多個層中。此外，通過配置在PWB不同層中的適當接地面和電源面提供電源和接地信號。
PWB中的導電布線是纖細的，并會因燃燒或嚴重的熱事件而損壞。在系統中由于元件之間的短路、未對準的卡邊緣或PWB層與層之間的短路會發生燃燒。最難以檢測的是與提供大電流，特別是面上的主電源配電電壓的電壓面發生短路。通常無法檢測正常負載電阻和燃燒的PWB之間的差別。對于那些在不同電壓下能夠消耗幾百安培電流的系統而言，難以檢測與燃燒或熱事件有關的較小的電流變化。一旦燃燒開始，它就會因電源能量而蔓延至PWB的整個區域，產生火和煙，這將使信息處理系統停機并給用戶帶來嚴重問題。煙檢測的設計較為復雜，并且要面對因信息處理系統的進氣口中的煙或粉塵而引起的虛假警報問題。

發明內容
本發明通過提供包含在PWB中的多個熱檢測布線而克服現有技術的缺點。在PWB的內部刻蝕熱事件檢測器布線，并使之與PWB中的電壓面隔離。在本發明的多個實施例中，熱事件檢測器布線包括位于關鍵區域中的元件的下面或附近的焊點(pad)或布線。熱檢測布線或焊點連接到檢測電路，以便在這些布線區域中的PWB的燃燒或燒焦將觸發電源切斷。
在本發明的一個實施例中，燃燒檢測布線被串聯，并在暴露于過熱時通過形成開路而被激活。開路使檢測電路觸發適當的警報。在本發明的可選實施例中，燃燒檢測器布線被并聯(電并聯)布置，并經由高阻值接地。在任何布線區中PCB的燒焦將通過燒焦區域產生的導電通路使布線連接到電壓面，并將布線拉至更高電壓。檢測器電路可以檢測該更高電壓并觸發適當的警報。在本發明的另一個實施例中，熱事件檢測器布線布置在不同的面中，并因此布置成使得導電信號布線中的電流更易于在PWB電壓面的所有方向上流過。
在本發明的可選實施例中，使用簡單的焊點取代所述布線，所述焊點位于如CPU的DC-DC轉換器(VRD)的高壓側(high-side)FET的關鍵元件的下面或附近。
本發明的所有上述實施例都只需要在電壓面或PWB焊點中的少量PWB區域，因而不需要額外的PWB區域。
本發明的方法和裝置檢測電壓面或關鍵元件上無法通過如過流保護的其它方法檢測的發熱事件。由于使用已有的PWB并且只增加少量邏輯或比較器器件來實現檢測電路，所以實現本發明的成本自然較低。


通過參考附圖將更容易理解本發明，并且其多個目的、特征和優點對本領域技術人員來說是顯而易見的。在所有這些附圖中，使用相同的附圖標記表示相同或相似的元件。
圖1是根據本發明的信息處理系統的部件的總體圖。
圖2是根據本發明實施例的包括多個電路布線和多個燃燒檢測器布線的主系統板的總體圖。
圖3是本發明實施例的圖示，其中多個燃燒檢測器布線以串聯連接進行布置。
圖3A是受到熱事件影響的PWB的一部分的圖示。
圖4示出了本發明的實施例，其中多個燃燒檢測布線以電并聯連接進行布置。
圖5是本發明實施例的圖示，其中燃燒檢測布線布置在PWB的不同平面中，PWB具有適當的互連，以允許電信號導體在PWB中的所有方向上走線。
圖6是本發明可選實施例的圖示，其中多個燃燒檢測焊點布置在印刷線路板上的預定位置，以檢測預定電路元件的故障。
圖7是在本發明中執行的處理步驟的流程圖。
具體實施例方式
本發明的方法和裝置對電路板的制造和使用提供了顯著的改善，例如在圖1中所示的信息處理系統100中使用的電路板。為了本發明的目的，信息處理系統可以包括可操作地進行計算、分類、處理、傳輸、接收、恢復、產生、轉換、存儲、顯示、表明、檢測、記錄、復制、處理的任何手段(instrumentalities)或手段的集合體，或可以利用任何形式的信息、智力或用于企業、科學、控制或其他目的的數據。例如，信息處理系統可以是個人計算機、網絡存儲設備或任何其他合適的設備，并可以在容量、形狀、性能、功能性和價格上有所不同。信息處理系統可以包括隨機存取存儲器(RAM)、例如中央處理單元(CPU)的一個或多個處理資源、硬件或軟件控制邏輯、只讀存儲器(ROM)，和/或其他類型的非易失性存儲器。信息處理系統的其他組件可以包括一個或多個磁盤驅動器、用于與外設進行通訊的一個或多個網絡端口，以及例如鍵盤、鼠標和視頻顯示器的多個輸入輸出(I/O)設備。信息處理系統還可以包括在多個硬件組件之間可操作地傳輸通訊(transmit communications)的一條或多條總線。
參見圖1，信息處理系統100包括主系統板102，主系統板102包括本領域技術人員所了解的處理器104和多種其它子系統106。數據通過通常表示為總線103的多條數據總線在多個系統部件之間傳輸。硬盤驅動器110由可操作地連接到硬盤驅動器/磁盤110的硬盤驅動器/磁盤接口108控制。輸入/輸出(I/O)接口116控制多個系統部件和多個輸入/輸出(I/O)設備118之間的數據傳輸，輸入/輸出(I/O)設備例如顯示器122、鍵盤124和鼠標126。電源管理接口112可操作地控制電源管理子系統114，電源管理子系統114監測并管理電源的工作，這將在下文更詳細地描述。主系統板102和相關部件安裝在機殼105中，機殼105可以包括一個或多個風扇，用于冷卻系統部件。
圖2是印刷線路板(PWB)的總體圖，例如和上述圖1有關的主系統板(或主板)102。PWB 102包括多個擴展卡槽128，擴展卡槽可以用來連接擴展電路板，以增強信息處理系統的功能。正如下文將更詳細描述的那樣，本發明提供了一種用于檢測會對PWB 102和相關部件造成損壞的熱事件的方法和系統。PWB 102包括多個熱事件檢測器布線132，在發生如系統板燃燒的熱事件時，電源管理子系統134利用熱事件檢測器布線132控制電源130的運行。在PWB 102的內部刻蝕熱事件檢測器布線132，并使其與PWB中的電壓平面隔離。電源管理子系統134嵌入在可操作地連接到處理器104的集成電路中，并可操作地接收和執行處理器接收的數據信號，以控制電源130的運行。
圖3示出了本發明的實施例，其中多個熱事件檢測器132布置在PWB 102的第一平面內，并通過布置在PWB 102的第二平面內的多個內部連接器布線140以串聯形式進行連接。PWB 102的第一平面還包括電壓平面152，其通過多個“避開(keep away)”隔離區域154與多個熱事件檢測布線132相隔離。電壓平面152通過第一電阻器158和第二電阻器160連接到多個熱事件檢測器132，其中第二電阻器160還連接到適當的接地點。電阻器158和160與連接到第二電阻器160的檢測電路162以分壓器結構進行配置。在正常的運行條件下，避開區域154提供熱事件檢測器和電源平面152之間的電隔離。如果發生熱事件，熱事件檢測器132和電源平面152之間的隔離區域中的部分區域153的導電性將發生變化。鄰近熱事件的避開區域中的部分的導電性的變化將導致導電率增大，該導電率在熱事件檢測器132和電源平面152之間提供電連接。電壓的這種變化被檢測電路162檢測到，檢測電路162生成適當的輸出信號，以便電源管理子系統134利用它提供電源130的快速切斷。
圖3A提供了有關受熱事件影響的隔離區域154的部分區域153的更多細節。在正常運行條件下，電源平面152處于正電位，例如+12V。在圖3所示的配置中，熱事件傳感器通過電阻器158連接到正電位。熱事件檢測器132通過實際具有零導電率的隔離區域154與電源平面152相隔離。熱事件將導致一個或多個隔離區域154的部分區域153的碳化，這將導致通常由圖3A中的電阻器155表示的電通路的產生。以下描述的本發明的各個實施例的每一個都是基于類似的形成在熱事件檢測器附近的電通路，盡管將不再具體示出這些區域。
圖4顯示了本發明的可選實施例，其中多個熱事件檢測器132以并聯配置進行連接。熱事件檢測器132連接到與地相連接的電阻器160。熱事件檢測器132通過多個隔離區域154從電壓平面隔離，從而輸入到檢測電路的通常是“低電平”。如果發生熱事件，則熱事件檢測器132和電源平面152之間的隔離區域的電導率將發生變化，從而在電源平面152和至少一個檢測器132之間產生電連接。檢測器電路162的輸入將被拉至“高電平”，從而使檢測電路產生適當的熱事件輸出信號，以便電源管理子系統134利用它產生引起電源130快速切斷的控制信號。
圖5是本發明的一個實施例的圖示，其中對多個熱事件檢測器部分132a和133進行連接，以形成并聯配置的多個熱事件檢測器。部分132a布置在PWB 102的第一平面內，而部分133布置在第二平面內，利用多個通孔(vias)連接部分132a和133以形成熱事件檢測器。在垂直于各個布線132a的方向上，位于PWB 102的第一平面上的檢測器部分132a之間的區域可以用于布設(route)信號導體。這提供了熱事件檢測器布線附近的其它電路布線的布局中的增強的靈活性和效率。
圖6是本發明的一個實施例的圖示，其中多個熱事件檢測器焊點布置在PWB上的預定位置。檢測器焊點132b設置在特別用于熱監控的預定位置上。例如，檢測器132b可以定位于特別關注的元件170的附近。例如，熱事件檢測器焊點可以定位在如CPU的DC-DC轉換器(VRD)的高壓側FET的關鍵元件的附近。每個檢測焊點132b通過隔離區域154b與電壓平面152隔離。在圖6所示的實施例中，檢測器焊點132b連接到與地相連接的電阻器160，從而檢測器電路162的輸入通常是“低電平”。與元件170相關的發熱事件將引起隔離區域154b的電導率變化，從而在電壓平面152或關鍵元件電壓連接與檢測焊點132b之間產生導電通路。檢測器電路162的輸入將被拉至“高電平”，從而使檢測電路生成適當的熱事件輸出信號，以便電源管理子系統134利用它生成引起電源130快速切斷的控制信號。
圖7是在本發明中執行的處理步驟的流程圖。在步驟202，處理被初始化。在步驟204，將熱事件檢測器布線132設定為對應第一電壓狀態的預定電壓。在步驟206，監控熱事件檢測器布線132的電壓電平。在步驟208，測試進行到確定熱事件檢測器布線132的電壓電平是否發生了變化，即相應于從第一電壓狀態移到了第二電壓狀態。如果在步驟208所得到的測試結果顯示電壓電平沒有變化，則處理進行到步驟210且系統繼續正常運行。然而，如果在步驟208中的測試表明熱事件檢測器布線132發生了任何電壓水平的變化，則處理進行到步驟212，在此生成熱事件信號。在步驟214，產生電源控制信號，以便使電源在步驟216中被切斷。
本發明對現有方法在燃燒或嚴重熱事件期間的信息處理系統的電源管理提供了顯著的改善。特別是，本發明能夠檢測無法通過如過流保護的其它方法檢測到的PWB上的發熱事件。由于它使用已有的PWB以及可以只使用少量邏輯或比較器器件實現檢測電路，所以實現本發明的成本自然較低。
盡管已經詳細地描述了本發明，但是可以理解，在不脫離如所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍的前提下，可以對此作出多種變化、替代和改造。
權利要求
1.一種電路板，包括多個熱事件檢測器導電布線，其布置在所述電路板上并在所述電路板正常運行期間維持在第一電壓狀態；熱事件檢測器，其可操作地檢測至少一個所述熱事件檢測器從所述第一電壓狀態到第二電壓狀態的電壓狀態的變化，并響應所述電壓狀態的變化以生成熱事件檢測信號；電源管理系統，其可操作地終止所述電路板的電源供應，以響應所述熱事件檢測信號。
2.根據權利要求1所述的電路板，其中在所述電路板的正常工作期間，所述多個熱事件檢測器通過多個隔離區域從電壓平面隔離。
3.根據權利要求2所述的電路板，其中所述多個熱事件檢測器以串聯配置進行連接。
4.根據權利要求2所述的電路板，其中所述多個熱事件檢測器以并聯配置進行連接。
5.根據權利要求4所述的電路板，其中所述電路板包括多個平面；并且至少一個所述熱事件檢測器包括第一平面上的第一多個熱事件檢測器部分和第二平面上的第二多個熱事件檢測器。
6.一種檢測電路板上的熱事件的方法，包括在所述電路板上設置多個熱事件檢測器；在所述電路板正常運行期間使所述熱事件檢測器維持在第一電壓狀態；檢測至少一個所述熱事件檢測器從所述第一電壓狀態到第二電壓狀態的電壓狀態變化；產生熱事件檢測信號，以響應所述電壓狀態的變化；利用電源管理系統終止所述電路板的電源供應，以響應所述熱事件檢測信號。
7.根據權利要求1所述的方法，其中在所述電路板的正常運行期間，所述多個熱事件檢測器通過多個隔離區域從電壓平面隔離。
8.根據權利要求7所述的方法，其中所述多個熱事件檢測器以串聯配置進行連接。
9.根據權利要求7所述的方法，其中所述多個熱事件檢測器以并聯配置進行連接。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述電路板包括多個平面；并且至少一個所述熱事件檢測器包括第一平面上的第一多個熱事件檢測器部分和第二平面上的第二多個熱事件檢測器。
11.一種信息處理系統，包括至少一個包括信息處理電路和多個信號導體的電路板，所述電路板進一步包括多個熱事件檢測器導電布線，其布置在所述電路板上并在所述電路板正常運行期間維持在第一電壓狀態；熱事件檢測器，其可操作地檢測至少一個所述熱事件檢測器從所述第一電壓狀態到第二電壓狀態的電壓狀態變化，并生成熱事件檢測信號，以響應所述電壓狀態的變化；電源管理系統，其可操作地終止所述電路板的電源供應，以響應所述熱事件檢測信號。
12.根據權利要求11所述的信息處理系統，其中在所述電路板的正常運行期間，所述多個熱事件檢測器通過多個隔離區域從電壓平面隔離。
13.根據權利要求12所述的信息處理系統，其中所述多個熱事件檢測器以串聯配置進行連接。
14.根據權利要求12所述的信息處理系統，其中所述多個熱事件檢測器以并聯配置進行連接。
15.根據權利要求14所述的信息處理系統，其中所述電路板包括多個平面；并且至少一個所述熱事件檢測器包括第一平面上的第一多個熱事件檢測器部分和第二平面上的第二多個熱事件檢測器。
16.一種通過檢測熱事件對信息處理系統中的電源進行管理的方法，所述信息處理系統包括含有信息處理電路和多個信號導體的電路板，所述方法包括在所述電路板上設置多個熱事件檢測器；在所述電路板正常運行期間使所述熱事件檢測器維持在第一電壓狀態；檢測至少一個所述熱事件檢測器從所述第一電壓狀態到第二電壓狀態的電壓狀態變化；產生熱事件檢測信號，以響應所述電壓狀態的變化；利用電源管理系統終止所述電路板的電源供應，以響應所述熱事件檢測信號。
17.根據權利要求16所述的方法，其中在所述電路板的正常運行期間，所述多個熱事件檢測器通過多個隔離區域從電壓平面隔離。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述多個熱事件檢測器以串聯配置進行連接。
19.根據權利要求17所述的方法，其中所述多個熱事件檢測器以并聯配置進行連接。
20.根據權利要求19所述的方法，其中所述電路板包括多個平面；并且至少一個所述熱事件檢測器包括第一平面上的第一多個熱事件檢測器部分和第二平面上的第二多個熱事件檢測器。
全文摘要
本發明提供了一種用于檢測例如用于信息處理系統的電路板上的熱事件的系統和方法。在本發明的實施例中，在印刷線路板(PWB)上刻蝕多個熱事件檢測器布線并使其與PWB中的電壓平面隔離。在本發明的多個實施例中，熱事件檢測器布線包括位于關鍵區域中的元件下面或附近的焊點或布線。熱檢測布線或焊點被連接到檢測電路，以使這些布線區域中導致PWB熱變形或燒焦的熱事件將觸發電源切斷。
文檔編號G06F1/26GK101059771SQ200610137508
公開日2007年10月24日 申請日期2006年9月8日 優先權日2005年9月8日
發明者R·拉什利 申請人:戴爾產品有限公司