用于集成到測量周圍環境溫度的移動終端設備中的模塊的制作方法
【專利摘要】本發明提出一種集成到移動終端設備中的用于估計周圍環境溫度的模塊，其中，所述模塊包括用于溫度測量的第一裝置和用于溫度測量的第二裝置，其中，借助所述用于溫度測量的第一裝置能夠測量第一區域中的第一溫度，而借助所述用于溫度測量的第二裝置能夠測量第二區域中的第二溫度，其中，所述模塊包括分析處理設備，其中，分析處理設備如此配置，使得通過所述分析處理設備能夠求取所述第一區域中的第一溫度和所述第二區域中的第二溫度之間的對于估計所述周圍環境溫度所需的溫度差。
【專利說明】用于集成到測量周圍環境溫度的移動終端設備中的模塊
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種集成到移動終端設備中的用于估計移動終端設備的周圍環境溫 度的模塊。
【背景技術】
[0002] 借助設置在移動終端設備上的溫度傳感器僅僅能夠有限準確地確定移動終端設 備的周圍環境溫度，因為固有熱或者自身發熱以及移動終端設備的熱慣性使周圍環境溫度 的直接測量失真。由出版文獻EP 1 301 014 A1已知一種方法，根據所述方法將設置在移動 終端設備內部的不同位置上的兩個溫度傳感器之間的溫度差用于估計移動終端設備的周 圍環境溫度。在此，溫度傳感器通常測量不同的溫度，因為移動終端設備的其他元件或部件 通過其運行構成熱源，所述熱源導致溫度在移動終端設備的延伸上發生變化。此外，不同的 元件具有不同的熱容（這產生不同的反應速度）并且不一樣好地與周圍環境熱連接，由此 產生不同的最終溫度。例如，設置在移動終端設備的內部的溫度傳感器具有比設置在移動 終端設備的殼體上的溫度傳感器更高的溫度。然后，根據兩個溫度傳感器之間的溫度差能 夠估計周圍環境溫度。在此，準確估計周圍環境溫度的前提是仔細的校準、即整個移動終端 設備的熱特性的模型化。因為溫度傳感器通常設置在移動終端設備的不同位置處，所以必 須以耗費且耗時的方式設備類型特定地確保每一個單個移動終端設備的仔細的校準。因 此，由于大量的不同的設備類型，校準是耗成本的并且耗時間的。
【發明內容】
[0003] 本發明的任務是提供一種設備，借助所述設備能夠以盡可能準確的方式求取移動 終端設備的周圍環境溫度，其中，同時將校準耗費保持在限度內。
[0004] 在本發明中設置一種模塊，其能夠集成到移動終端設備中并且可用于估計周圍環 境溫度。不僅移動電話或平板電腦而且MP3播放器、USB棒和筆記本電腦理解為移動終端設 備。根據本發明設置，所述模塊包括用于溫度測量的第一裝置和用于溫度測量的第二裝置。 在此，用于溫度測量的第一裝置或者用于溫度測量的第二裝置例如能夠是溫度二極管或者 與溫度相關的電阻或者另一個溫度敏感的電部件。在可借助用于溫度測量的第一裝置能夠 測量第一區域中的第一溫度，而根據本發明設置，可能的是，借助用于溫度測量的第二裝置 測量第二區域中的第二溫度。此外，根據本發明的模塊包括分析處理設備，其中，所述分析 處理設備如此配置，使得能夠求取所述第一區域中的第一溫度與所述第二區域中的第二溫 度之間的對于估計所述周圍環境溫度所需的溫度差。。在此可考慮，在模塊中能夠分別將與 第一溫度成正比的第一測量參量和與第二溫度成正比的第二測量參量傳送至分析處理設 備。但也可考慮的是，將直接與溫度差成正比的第三測量參量傳送至分析處理設備。所述 模塊優選設置在移動終端設備的設備殼體上。
[0005] 根據本發明的模塊具有以下優點：所述模塊可靈活地安裝到多個移動終端設備 中。由此以有利的方式可能的是，使校準基本上限于所述模塊并且降低用于設備類型特定 的校準的成本耗費和時間耗費。
[0006] 在一種特別優選的實施方式中設置，所述分析處理設備附加地如此配置，使得能 夠根據溫度差求取周圍環境溫度的估計。通常設置，所述模塊通過接口與移動終端設備的 其余部分通信，即交換數據。在此可考慮：所述溫度差例如能夠通過接口傳送給移動終端設 備，并且設置移動終端的處理器用于估計周圍環境溫度。在一種優選的實施方式中，直接在 分析處理設備中估計周圍環境溫度。通過這種方式使移動終端設備和所述模塊保持彼此獨 立，由此以有利的方式不需要移動終端設備與所述模塊的附加的匹配。
[0007] 在一種特別優選的實施方式中設置，分析處理設備設置在第二區域中。通過這種 方式，以有利的方式可能的是，特別緊湊并且節省空間地實現所述模塊。此外，在所述實施 方式中僅僅還需要傳送一個信號，例如第一測量值。這以有利的方式降低了模塊的構造耗 費。
[0008] 在另一種實施方式中設置，第一區域與第二區域通過導電連接來彼此連接。
[0009] 在另一種實施方式中設置，在用于溫度測量的第一裝置與用于溫度測量的第二裝 置之間設置有分離區域。通過分離區域的厚度的變化能夠使第一區域與第二區域之間的間 距以有利的方式變化。例如可考慮的是，當期望盡可能緊湊并且小尺寸的模塊時，將所述間 距選擇得小。也可考慮的是，通過增大第一區域和第二區域之間的間距使溫度差變得較大 并且因此能夠借助更小的比例因子工作，由此通常改善周圍環境溫度的估計。此外可考慮 的是，分離區域用于隔熱，由此可能能夠增大溫度差。
[0010] 在另一種實施方式中設置，所述分離區域通過粘結劑或者導電粘結劑構型。通過 這種方式，以有利的方式使第一溫度傳感器、第二溫度傳感器和分析處理設備以有利的方 式盡可能大面積地相互連接。相對于小面積的連接，通過大面積的連接也增加第一溫度傳 感器、第二溫度傳感器和分析處理設備的連接的強度。
[0011] 在另一種實施方式中設置，第一區域和第二區域設置在模塊的相對置的側上。通 過這種方式，能夠以有利的方式實現，將置于彼此最遠的點確定為第一區域和第二區域。因 此，在這種選擇時能夠考慮到，以有利的方式實現第一區域和第二區域之間的最大的溫度 差。
[0012] 在另一種實施方式中設置，在第一區域中設置有另一個分析處理設備。通過這種 方式，能夠以有利的方式直接在所述另一個分析處理設備中確定第一溫度并且將第四測量 參量傳送給第一區域中的分析處理設備。尤其也可考慮的是，不僅所述分析處理設備而且 所述另一個分析處理設備能夠求取溫度差或者估計周圍環境溫度。在一個分析處理設備失 效的情況下，以有利的方式所述模塊總是還能正常工作。
[0013] 在另一種實施方式中設置，通過鍵合引線或者電接觸部實現導電連接。鍵合引線 的使用能夠實現將鍵合引線的接頭靈活地置于所述模塊的表面上，由此以有利的方式能夠 使第一區域盡可能遠離第二區域地設置。通過覆鍍通孔的使用能夠以有利的方式放棄鍵合 引線的附加的空間需求并且提供盡可能緊湊的模塊。
[0014] 在另一種實施方式中設置，用于溫度測量的第一裝置包括與溫度相關的電阻和/ 或溫度測量二極管和/或另一個溫度敏感的電部件，和/或，用于溫度測量的第二裝置包括 與溫度相關的電阻和/或溫度測量二極管和/或另一個溫度敏感的電部件。尤其設置，使 用可集成到微設備中的部件。因此，能夠以有利的方式對部件盡可能小地確定尺寸。
[0015] 在另一種實施方式中設置，模塊包括殼體。這種殼體有利于屏蔽模塊的所有元件 或者模塊的所述元件的一部分，其中，屏蔽的任務在于，降低單位時間從移動終端設備的部 件傳輸到模塊的熱量。此外，所述殼體保護用于溫度測量的第一裝置、用于溫度測量的第二 裝置、尤其鍵合引線以及分析處理設備免受損壞。
[0016] 由從屬權利要求以及參考附圖的描述得知本發明的有利構型和擴展方案。
[0017] 由附圖以及由優選實施方式參考附圖的以下描述得到本發明的其他的細節、特征 和優點。在此，附圖僅僅描述本發明的實例性的實施方式，它們不限制基本的發明設想。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1 :根據本發明的在第一和第二實施方式中的具有模制殼體（Mold-GeMuse) 或者金屬殼體的模塊；
[0019] 圖2 :根據本發明的在第三和第四實施方式中的具有模制殼體或者金屬殼體的模 塊；
[0020] 圖3 :根據本發明的在第五實施方式和第六實施方式中的模塊；
[0021] 圖4 :根據本發明的在第七實施方式中的模塊；
[0022] 圖5 :用于設置在模塊中的分析處理設備的在原理上可實現的不同電路；
[0023] 圖6 :根據本發明的根據第八實施方式的模塊。
[0024] 在不同的示圖中，相同的部件始終設有相同的參考標記并且因此通常也分別僅僅 命名或者提及一次。
【具體實施方式】
[0025] 圖1不出兩個根據本發明的模塊1，其中，在第一實施方式中左側模塊具有模制殼 體70,而在第二實施方式中右側模塊具有金屬殼體71。通常設置，模塊1集成到移動終端設 備（在此未示出）中、例如移動電話或者平板電腦中。筆記本電腦、USB棒或者MP3播放器 也可以理解為移動終端設備。兩個殼體70、71共同的是，它們具有開口。替代地，兩個殼體 70、71尤其完全地封閉--即兩個殼體70、71不具有開口或者殼體開口。優選如此放置集 成到移動終端設備中的模塊1，使得殼體的開口設置在移動終端設備的表面上或者至少指 向那里。優選地，模塊1集成到移動終端設備的設備殼體中。因為移動終端設備在運行中尤 其通過移動終端設備內部的電子元件發熱，所以移動終端設備內部的溫度區別于其周圍環 境溫度。通過各個元件的發熱可以沿著移動終端設備的延伸并且尤其也在模塊1的延伸上 構造溫度梯度，即模塊的第一區域7中的第一溫度區別于模塊的第二區域8中的第二溫度。 為了檢測第一溫度，在第一實施方式和第二實施方式中的模塊1具有上方的溫度傳感器10 作為用于溫度測量的第一裝置。第二區域8中的第二溫度借助部分設備20求取，所述部分 設備不僅包括下方的溫度傳感器而且包括分析處理設備。可考慮的是，分析處理設備涉及 ASIC電路。上方的溫度傳感器10例如包括在第一區域7中的載體材料上設置的溫度探測 器。在上方的溫度傳感器10和具有下方的溫度傳感器的ASIC電路之間設置分離區域。在 根據第一實施方式和第二實施方式的這些模塊中，通過一層粘結劑30成形分離區域。可考 慮的是，縮小用于溫度測量的第一裝置10和第二裝置20之間的間距，以便如此對模塊1確 定尺寸，使得所述模塊可以用于幾乎每一個移動終端設備中或者至少多個不同的移動終端 設備中。對于根據本發明的模塊1進一步設置，分析處理設備20是模塊1的組成部分。在 模塊1的所示的第一實施方式和第二實施方式中，分析處理設備21通過鍵合引線35獲得 對于確定溫度差所需的測量值或者信號，所述鍵合引線將上方的溫度傳感器10與分析處 理設備導電連接。在所不的第一實施方式和第二實施方式中，模塊1設置在LGA(Land Grid Array :柵格陣列封裝）襯底72上，所述LGA襯底可通過接口 40與印刷電路板連接。通過 接口 40可以轉發關于溫度差或者對溫度差的估計的信息。時間上在傳送之后，移動終端設 備例如可以考慮，使所估計的周圍環境溫度在顯示屏上顯示并且對于移動終端設備的用戶 而言可以訪問或者使設備中的數據對于其他程序而言可通過接口支配。
[0026] 在圖2中示出根據本發明的在第三實施方式中的具有模制殼體70的模塊1和根 據本發明的在第四實施方式中的具有金屬罩71的模塊1。不僅在第三實施方式而且在第四 實施方式中模塊1由粘結劑30組成，所述粘結劑將所述部分設備20 (由用于溫度測量的第 二裝置和ASIC電路組成）和用于溫度測量的第一裝置10相互分離。在此，具有第一溫度 的第一區域7設置在用于溫度測量的第一裝置10上，而具有第二溫度的第二區域8在所述 部分設備20的下側上。在此，所述部分設備20構型為倒裝芯片（flip-chip)，其接觸部設 置在面向LGA襯底的側上。然后，通過鍵合引線35和LGA襯底72間接地實現與用于溫度 測量的第一裝置10的通信。可考慮的是，在第三實施方式和第四實施方式中的模塊1的部 分設備20僅僅在一側具有接觸位置。在此，也能夠借助接口 40建立與印刷電路板的接觸。
[0027] 在圖3中示出根據本發明的根據第五實施方式和第六實施方式的模塊。兩個模塊 具有硅襯底11作為基體，并且在相應模塊的下側設置有至印刷電路板的接口 40。在模塊 1的在左側示出的第五實施方式中分析處理設備或者邏輯電路21置于模塊的下側上，而在 右側示出的第六實施方式中分析處理設備或者邏輯電路21置于模塊1的上側上。不僅在 第五實施方式而且在第六實施方式中，在模塊1的所述單芯片變型方案中通過覆鍍通孔36 實現導電連接。所述覆鍍通孔36 -方面允許傳送對于估計周圍環境所需的信息或測量參 量至分析處理設備或者邏輯電路21。另一方面，在右側的實施方式中，另外的覆鍍通孔36 用于向接口 40傳送信息或測量參量，其中，設有用于模塊1與移動終端設備進行通信的接 口。在第五實施方式中，具有第一溫度的第一區域7尤其設置在硅襯底11的上側上。與此 相反，具有第二溫度的第二區域8設置在分析處理設備或邏輯電路21的下側上在背向于硅 襯底11的側上。在第六實施方式中，具有第一溫度的第一區域7設置在背向于硅襯底11 的側上，而具有第二溫度的第二區域8設置在硅襯底11的下側上。
[0028] 在圖4中示出根據本發明的在第七實施方式中的模塊1。在此，涉及模塊1的兩芯 片變型方案。在所述實施方式中設置，在兩個硅襯底11'和11"之間在分離區域中設置導 電粘結劑30'--其中，所述分離區域在此例如通過一層導電粘結劑30'構成。在下方的硅 襯底11的下側上設置分析處理設備或者邏輯電路21。具有第二溫度的第二區域8同樣在 分析處理設備或者邏輯電路21的下側上。與此相反，具有第一溫度的第一區域7定位在上 方的硅襯底11'的上側上。為了使關于第一溫度的信息或者測量值能夠到達分析處理設備 或者邏輯電路21，設置穿過兩個硅襯底11'和11"的覆鍍通孔或印制導線36。為了使所 述信息也能夠克服導電粘結劑的障礙，在導電粘結劑30'中實現點接觸部41，所述點接觸 部導電地連接上方的硅襯底11'的印制導線36與下方的硅襯底11"的印制導線36。替代 地，替代導電粘結劑30'，使用金屬連接，例如焊錫。
[0029] 在圖5中示出原理上可以借助根據本發明的模塊實現的三個不同的電路。電路示 意圖分別包括以第一二極管形式的第一溫度傳感器60和以第二二極管形式的第二溫度傳 感器61。在一種替代的實施方式中，也可以選擇與溫度相關的電阻或者另一個溫度敏感的 電部件用于溫度確定。在左側電路示意圖中，在兩個獨立的回路中測量在第一溫度傳感器 上下降的第一電壓U150和在第二溫度傳感器上下降的第二電壓U250。然后，在考慮比例常 數C的情況下以dT = C*(U2-U1)求取溫度差dT。在第二電路變型方案中，差分地測量電 勢差dU52,即測量在第一溫度二極管和第二溫度二極管60和61上總共下降的電壓，只要 溫度二極管的輸入端或者輸出端共有電勢65 (例如其方式是，將兩個輸入端或者兩個輸出 端接地）。然后以dT = c*dU來確定溫度差。在經擴展的并且在右側示出的電路變型方案 中，用于放大的電路包括測量橋，其由另一個第一溫度傳感器和另一個第二溫度傳感器60 和61組成。
[0030] 在圖6中示出根據第八實施方式的模塊。所示的模塊包括導電粘結劑30'，其設置 在下方的硅襯底11"和上方的硅襯底11'之間。在上方的硅襯底11'的上側上并且在下方 的硅襯底11"的下側上分別設置分析處理設備或者邏輯電路21或22。在所述實施方式中 設置，具有第一溫度的第一區域7位于模塊的上側上，而具有第二溫度的第二區域8位于模 塊的下側上。因為分析處理設備或者邏輯電路21或22分別位于不僅第一區域中而且位于 第二區域中，所以可能的是，分別在獨立的分析處理設備或者邏輯電路21或22中求取第一 溫度和第二溫度。上方的硅襯底或者下方的硅襯底11'或者11"的覆鍍通孔36用于獨立 的分析處理設備之間的通信。為了克服導電粘結劑30'，在上方的硅襯底和下方的硅襯底 11'和11"之間的導電粘結劑30'中實現點接觸部41，所述點接觸部將下方的硅襯底11" 的覆鍍通孔36與上方的硅襯底11'的覆鍍通孔導電連接。替代地，替代導電粘結劑30'，使 用金屬連接，例如焊錫。
【權利要求】
1. 一種集成到移動終端設備中的用于估計周圍環境溫度的模塊（1)，其中，所述模塊 (1)包括用于溫度測量的第一裝置和用于溫度測量的第二裝置，其中，借助所述用于溫度測 量的第一裝置能夠測量第一區域（7)中的第一溫度，而借助所述用于溫度測量的第二裝置 能夠測量第二區域（8)中的第二溫度，其特征在于，所述模塊（1)包括分析處理設備（20， 21)，其中，所述分析處理設備（20, 21)如此配置，使得通過所述分析處理設備（20, 21)能夠 求取所述第一區域（7)中的第一溫度與所述第二區域（8)中的第二溫度之間的對于估計所 述周圍環境溫度所需的溫度差。
2. 根據權利要求1所述的模塊，其特征在于，所述分析處理設備（20, 21)附加地如此配 置，使得能夠根據所述溫度差求取所述周圍環境溫度的估計。
3. 根據以上權利要求中任一項所述的模塊（1)，其特征在于，所述分析處理設備設置 在所述第二區域（8)中。
4. 根據以上權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，所述第一區域（7)和所述第 二區域（8)通過導電連接（36, 35)直接或者間接地彼此連接。
5. 根據以上權利要求中任一項所述的模塊（1)，其特征在于，在所述用于溫度測量的 第一裝置（10)與所述用于溫度測量的第二裝置（20)之間設置有分離區域。
6. 根據權利要求3所述的模塊（1)，其特征在于，所述分離區域通過粘結劑（30)或者 導電粘結劑（30'）構型。
7. 根據以上權利要求中任一項所述的模塊（1)，其特征在于，所述第一區域（7)和所述 第二區域（8)設置在所述模塊（1)的相對置的側上。
8. 根據以上權利要求中任一項所述的模塊（1)，其特征在于，在所述第一區域（7)中設 置有另一個分析處理設備（22)。
9. 根據以上權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，通過鍵合引線（36)或者覆鍍 通孔（36)實現所述導電連接（35, 36)。
10. 根據以上權利要求中任一項所述的模塊，其特征在于，所述用于溫度測量的第一裝 置（10)包括與溫度相關的電阻和/或溫度測量二極管和/或另一個溫度敏感的電部件，和 /或，所述用于溫度測量的第二裝置（20)包括與溫度相關的電阻和/或溫度測量二極管和 /或另一個溫度敏感的電部件。
11. 根據以上權利要求中任一項所述的模塊（1)，其特征在于，所述模塊（1)附加地包 括殼體（70,71)，其中，所述殼體（70,71)至少在一側是敞開的。
【文檔編號】G01K7/00GK104251748SQ201410280260
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月20日 優先權日:2013年6月25日
【發明者】D·蓋斯勒 申請人:羅伯特·博世有限公司
專業數控銑床產品供應商
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