智能溫度壓力傳感標(biāo)簽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能測量技術(shù)，屬于傳感器領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]RFID技術(shù)已廣泛應(yīng)用于信息獲取，尤其是各種各樣的智能電子標(biāo)簽，多數(shù)都是應(yīng)用射頻RFID技術(shù)實現(xiàn)的，主要形式是在內(nèi)部存儲一段電子編碼，有些也帶有一定的存儲空間。絕大多數(shù)產(chǎn)品不具有傳感、測量功能，僅為設(shè)備ID或編碼的記錄，過程中無法獲取其他重要環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù)，由于智能標(biāo)簽多數(shù)用于倉儲貨運(yùn)、物流管理、人員管理等領(lǐng)域，其缺乏傳感功能使得其標(biāo)簽功能相比原始的條形碼掃碼從先進(jìn)性上來看并沒有本質(zhì)上的提高。
[0003]目前也有部分帶有傳感功能的標(biāo)簽出現(xiàn)，但其體積較大，耗電量大，屬于系統(tǒng)集成型產(chǎn)品，除核心芯片外還包括外圍電路等部分，其本質(zhì)上屬于RFID通信協(xié)議的傳感器，與“標(biāo)簽”相差甚遠(yuǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決干現(xiàn)有帶有傳感功能的標(biāo)簽體積較大、耗電量大，實質(zhì)上與“標(biāo)簽”相差甚遠(yuǎn)的問題，提供了一種智能溫度壓力傳感標(biāo)簽。
[0005]本發(fā)明所述智能溫度壓力傳感標(biāo)簽，它包括外殼，外殼內(nèi)部設(shè)置有基板、信號處理控制模塊、壓力感知層、溫度感知層、能量存儲模塊、無線通信模塊、天線和連接層；
[0006]在基板上表面的外沿環(huán)繞設(shè)置天線，在天線圍繞區(qū)域內(nèi)部的基板的下表面并列安裝能量存儲模塊和無線通信模塊;在天線圍繞區(qū)域內(nèi)部的基板的上表面安裝D單芯片，所述D單芯片是將信號處理控制模塊、壓力感知層和溫度感知層采用晶圓級封裝技術(shù)封裝而成，所述信號處理控制模塊上表面設(shè)置環(huán)形的溫度感知層，溫度感知層的上表面設(shè)置壓力感知層，溫度感知層的環(huán)形區(qū)域內(nèi)部設(shè)置連接層，壓力感知層和溫度感知層均通過連接層與信號處理控制模塊電連接；
[0007]能量存儲模塊的兩個輸入端分別與天線的兩端相連，能量存儲模塊的輸出端與信號處理控制模塊的電源輸入端相連；
[0008]壓力感知層和溫度感知層按信號處理控制模塊設(shè)置的時間間隔采集壓力信號和溫度信號，信號處理控制模塊對采集的壓力信號和溫度信號進(jìn)行處理和存儲，存儲的數(shù)據(jù)包括測量時間和運(yùn)算結(jié)果；當(dāng)讀寫器與標(biāo)簽的距離小于近場通信所需的最小距離時，讀寫器讀取信號處理控制模塊存儲的數(shù)據(jù)，在讀取數(shù)據(jù)過程中喚醒無線通信模塊并進(jìn)行數(shù)據(jù)和能量交互，天線在進(jìn)行無線通信的同時進(jìn)行能量獲取，通過能量存儲模塊進(jìn)行電能存儲以供標(biāo)簽獨立運(yùn)行使用，實現(xiàn)半無源標(biāo)簽系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0010]本發(fā)明裝置可放置于被測物體任意位置，進(jìn)行溫度、壓力參數(shù)測量，可搭載智能算法，直接輸出溫度補(bǔ)償?shù)膲毫?shù)據(jù)和根據(jù)壓力和溫度計算得出的高度值等。
[0011]采用半無源設(shè)計，通過板載天線耦合能量為標(biāo)簽供電，即使用讀寫器對標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取的同時即可完成帶能供應(yīng);并利用電能存儲模塊(電池或電容)將數(shù)據(jù)讀取時獲取的能量進(jìn)行存儲，確保標(biāo)簽獨立運(yùn)行時期的供電。
[0012]采用標(biāo)準(zhǔn)RFID通信協(xié)議，任何符合該協(xié)議的讀卡器均可進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和能量耦合，適用范圍寬。
[0013]該產(chǎn)品具有體積小、低功耗、無源無線測量等優(yōu)勢。
[0014]該產(chǎn)品樣品已應(yīng)用于飛行器飛行高度測量與記錄使用。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明所述智能溫度壓力傳感標(biāo)簽的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是信號處理控制模塊安裝在基板上的俯視圖；
[0017]圖3是能量存儲模塊和無線通信模塊安裝在基板上的仰視圖；
[0018]圖4是本發(fā)明所述智能溫度壓力傳感標(biāo)簽的原理框圖。
【具體實施方式】
[0019]【具體實施方式】一:下面結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式所述智能溫度壓力傳感標(biāo)簽，它包括外殼I，外殼I內(nèi)部設(shè)置有基板2、信號處理控制模塊3、壓力感知層4、溫度感知層5、能量存儲模塊6、無線通信模塊7、天線8和連接層9;
[0020]在基板2上表面的外沿環(huán)繞設(shè)置天線8，在天線8圍繞區(qū)域內(nèi)部的基板2的下表面并列安裝能量存儲模塊6和無線通信模塊7;在天線8圍繞區(qū)域內(nèi)部的基板2的上表面安裝3D單芯片，所述3D單芯片是將信號處理控制模塊3、壓力感知層4和溫度感知層5采用晶圓級封裝技術(shù)封裝而成，所述信號處理控制模塊3上表面設(shè)置環(huán)形的溫度感知層5，溫度感知層5的上表面設(shè)置壓力感知層4，溫度感知層5的環(huán)形區(qū)域內(nèi)部設(shè)置連接層9，壓力感知層4和溫度感知層5均通過連接層9與信號處理控制模塊3電連接；
[0021]能量存儲模塊6的兩個輸入端分別與天線8的兩端相連，能量存儲模塊6的輸出端與信號處理控制模塊3的電源輸入端相連；
[0022]壓力感知層4和溫度感知層5按信號處理控制模塊3設(shè)置的時間間隔采集壓力信號和溫度信號，信號處理控制模塊3對采集的壓力信號和溫度信號進(jìn)行處理和存儲，存儲的數(shù)據(jù)包括測量時間和運(yùn)算結(jié)果；當(dāng)讀寫器與標(biāo)簽的距離小于近場通信所需的最小距離時，讀寫器讀取信號處理控制模塊3存儲的數(shù)據(jù)，在讀取數(shù)據(jù)過程中喚醒無線通信模塊7并進(jìn)行數(shù)據(jù)和能量交互，天線8在進(jìn)行無線通信的同時進(jìn)行能量獲取，通過能量存儲模塊6進(jìn)行電能存儲以供標(biāo)簽獨立運(yùn)行使用，實現(xiàn)半無源標(biāo)簽系統(tǒng)。
[0023]天線8采用板載線圈型天線，位于基板的外沿，在信號傳輸同時進(jìn)行能量耦合為標(biāo)簽供電。
[0024]能量存儲模塊6采用電池或電容來實現(xiàn)。
[0025]信號處理控制模塊3嵌于基板2的半導(dǎo)體基底層。
[0026]本實施方式標(biāo)簽可直接輸出高度值作為高度計使用，也可作為帶有溫度補(bǔ)償?shù)膲毫y量器件。
[0027]本實施方式標(biāo)簽在獨立運(yùn)行時僅智能傳感模塊工作，通信模塊休眠，無其他外圍耗電元件，整體功耗低，可實現(xiàn)長期待機(jī)。
[0028]本實施方式標(biāo)簽的各模塊的連接、模塊與天線的連接均通過基板走線來完成。
[0029]本實施方式標(biāo)簽為整體封裝，免維護(hù)，正常工作無需任何接線和拆裝，體積小、重量輕。
[0030]本實施方式采用晶圓級封裝技術(shù)可實現(xiàn)3D單芯片集成，大大減小芯片體積，提高集成度。而目前該技術(shù)主要應(yīng)用于處理器、存儲器、MEMS組件等。
[0031 ]將RFID技術(shù)與晶圓級封裝技術(shù)接合制作智能溫度壓力傳感標(biāo)簽，能夠發(fā)揮兩種技術(shù)的優(yōu)勢，解決生產(chǎn)生活中的重要問題。
【主權(quán)項】
1.智能溫度壓力傳感標(biāo)簽，其特征在于，它包括外殼(I)，外殼(I)內(nèi)部設(shè)置有基板(2)、信號處理控制模塊(3)、壓力感知層(4)、溫度感知層(5)、能量存儲模塊(6)、無線通信模塊(7)、天線(8)和連接層(9); 在基板(2)上表面的外沿環(huán)繞設(shè)置天線(8)，在天線(8)圍繞區(qū)域內(nèi)部的基板(2)的下表面并列安裝能量存儲模塊(6)和無線通信模塊(7);在天線(8)圍繞區(qū)域內(nèi)部的基板(2)的上表面安裝3D單芯片，所述3D單芯片是將信號處理控制模塊(3)、壓力感知層(4)和溫度感知層(5)采用晶圓級封裝技術(shù)封裝而成，所述信號處理控制模塊(3)上表面設(shè)置環(huán)形的溫度感知層(5)，溫度感知層(5)的上表面設(shè)置壓力感知層(4)，溫度感知層(5)的環(huán)形區(qū)域內(nèi)部設(shè)置連接層(9)，壓力感知層(4)和溫度感知層(5)均通過連接層(9)與信號處理控制模塊(3)電連接； 能量存儲模塊(6)的兩個輸入端分別與天線(8)的兩端相連，能量存儲模塊(6)的輸出端與信號處理控制模塊(3)的電源輸入端相連； 壓力感知層(4)和溫度感知層(5)按信號處理控制模塊(3)設(shè)置的時間間隔采集壓力信號和溫度信號，信號處理控制模塊(3)對采集的壓力信號和溫度信號進(jìn)行處理和存儲，存儲的數(shù)據(jù)包括測量時間和運(yùn)算結(jié)果；當(dāng)讀寫器與標(biāo)簽的距離小于近場通信所需的最小距離時，讀寫器讀取信號處理控制模塊(3)存儲的數(shù)據(jù)，在讀取數(shù)據(jù)過程中喚醒無線通信模塊(7)并進(jìn)行數(shù)據(jù)和能量交互，天線(8)在進(jìn)行無線通信的同時進(jìn)行能量獲取，通過能量存儲模塊(6)進(jìn)行電能存儲以供標(biāo)簽獨立運(yùn)行使用，實現(xiàn)半無源標(biāo)簽系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能溫度壓力傳感標(biāo)簽，其特征在于，天線(8)采用板載線圈型天線。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能溫度壓力傳感標(biāo)簽，其特征在于，能量存儲模塊(6)采用電池或電容來實現(xiàn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能溫度壓力傳感標(biāo)簽，其特征在于，信號處理控制模塊(3)嵌于基板(2)的半導(dǎo)體基底層。
【專利摘要】智能溫度壓力傳感標(biāo)簽，屬于傳感器領(lǐng)域，本發(fā)明為現(xiàn)有帶有傳感功能的標(biāo)簽體積較大，耗電量大，實質(zhì)上與“標(biāo)簽”相差甚遠(yuǎn)的問題。本發(fā)明包括外殼，外殼內(nèi)部的基板上表面的外沿環(huán)繞設(shè)置天線，在天線圍繞區(qū)域內(nèi)部的基板的下表面并列安裝能量存儲模塊和無線通信模塊；在天線圍繞區(qū)域內(nèi)部的基板的上表面安裝D單芯片，D單芯片是將信號處理控制模塊、壓力感知層和溫度感知層采用晶圓級封裝技術(shù)封裝而成，所述信號處理控制模塊上表面設(shè)置環(huán)形的溫度感知層，溫度感知層的上表面設(shè)置壓力感知層，溫度感知層的環(huán)形區(qū)域內(nèi)部設(shè)置連接層；能量存儲模塊的兩個輸入端分別與天線的兩端相連，能量存儲模塊的輸出端與信號處理控制模塊的電源輸入端相連。
【IPC分類】G01D21/02
【公開號】CN105526964
【申請?zhí)枴緾N201510874638
【發(fā)明人】柴壽臣, 咸婉婷, 劉志遠(yuǎn), 修威國, 王政, 龐博, 周勝, 王金龍
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第四十九研究所
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月2日