用于集成到测量周围环境温度的移动终端设备中的模块的制作方法
【专利摘要】本发明提出一种集成到移动终端设备中的用于估计周围环境温度的模块，其中，所述模块包括用于温度测量的第一装置和用于温度测量的第二装置，其中，借助所述用于温度测量的第一装置能够测量第一区域中的第一温度，而借助所述用于温度测量的第二装置能够测量第二区域中的第二温度，其中，所述模块包括分析处理设备，其中，分析处理设备如此配置，使得通过所述分析处理设备能够求取所述第一区域中的第一温度和所述第二区域中的第二温度之间的对于估计所述周围环境温度所需的温度差。
【专利说明】用于集成到测量周围环境温度的移动终端设备中的模块
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种集成到移动终端设备中的用于估计移动终端设备的周围环境温 度的模块。
【背景技术】
[0002] 借助设置在移动终端设备上的温度传感器仅仅能够有限准确地确定移动终端设 备的周围环境温度，因为固有热或者自身发热以及移动终端设备的热惯性使周围环境温度 的直接测量失真。由出版文献EP 1 301 014 A1已知一种方法，根据所述方法将设置在移动 终端设备内部的不同位置上的两个温度传感器之间的温度差用于估计移动终端设备的周 围环境温度。在此，温度传感器通常测量不同的温度，因为移动终端设备的其他元件或部件 通过其运行构成热源，所述热源导致温度在移动终端设备的延伸上发生变化。此外，不同的 元件具有不同的热容（这产生不同的反应速度）并且不一样好地与周围环境热连接，由此 产生不同的最终温度。例如，设置在移动终端设备的内部的温度传感器具有比设置在移动 终端设备的壳体上的温度传感器更高的温度。然后，根据两个温度传感器之间的温度差能 够估计周围环境温度。在此，准确估计周围环境温度的前提是仔细的校准、即整个移动终端 设备的热特性的模型化。因为温度传感器通常设置在移动终端设备的不同位置处，所以必 须以耗费且耗时的方式设备类型特定地确保每一个单个移动终端设备的仔细的校准。因 此，由于大量的不同的设备类型，校准是耗成本的并且耗时间的。
【发明内容】
[0003] 本发明的任务是提供一种设备，借助所述设备能够以尽可能准确的方式求取移动 终端设备的周围环境温度，其中，同时将校准耗费保持在限度内。
[0004] 在本发明中设置一种模块，其能够集成到移动终端设备中并且可用于估计周围环 境温度。不仅移动电话或平板电脑而且MP3播放器、USB棒和笔记本电脑理解为移动终端设 备。根据本发明设置，所述模块包括用于温度测量的第一装置和用于温度测量的第二装置。 在此，用于温度测量的第一装置或者用于温度测量的第二装置例如能够是温度二极管或者 与温度相关的电阻或者另一个温度敏感的电部件。在可借助用于温度测量的第一装置能够 测量第一区域中的第一温度，而根据本发明设置，可能的是，借助用于温度测量的第二装置 测量第二区域中的第二温度。此外，根据本发明的模块包括分析处理设备，其中，所述分析 处理设备如此配置，使得能够求取所述第一区域中的第一温度与所述第二区域中的第二温 度之间的对于估计所述周围环境温度所需的温度差。。在此可考虑，在模块中能够分别将与 第一温度成正比的第一测量参量和与第二温度成正比的第二测量参量传送至分析处理设 备。但也可考虑的是，将直接与温度差成正比的第三测量参量传送至分析处理设备。所述 模块优选设置在移动终端设备的设备壳体上。
[0005] 根据本发明的模块具有以下优点：所述模块可灵活地安装到多个移动终端设备 中。由此以有利的方式可能的是，使校准基本上限于所述模块并且降低用于设备类型特定 的校准的成本耗费和时间耗费。
[0006] 在一种特别优选的实施方式中设置，所述分析处理设备附加地如此配置，使得能 够根据温度差求取周围环境温度的估计。通常设置，所述模块通过接口与移动终端设备的 其余部分通信，即交换数据。在此可考虑：所述温度差例如能够通过接口传送给移动终端设 备，并且设置移动终端的处理器用于估计周围环境温度。在一种优选的实施方式中，直接在 分析处理设备中估计周围环境温度。通过这种方式使移动终端设备和所述模块保持彼此独 立，由此以有利的方式不需要移动终端设备与所述模块的附加的匹配。
[0007] 在一种特别优选的实施方式中设置，分析处理设备设置在第二区域中。通过这种 方式，以有利的方式可能的是，特别紧凑并且节省空间地实现所述模块。此外，在所述实施 方式中仅仅还需要传送一个信号，例如第一测量值。这以有利的方式降低了模块的构造耗 费。
[0008] 在另一种实施方式中设置，第一区域与第二区域通过导电连接来彼此连接。
[0009] 在另一种实施方式中设置，在用于温度测量的第一装置与用于温度测量的第二装 置之间设置有分离区域。通过分离区域的厚度的变化能够使第一区域与第二区域之间的间 距以有利的方式变化。例如可考虑的是，当期望尽可能紧凑并且小尺寸的模块时，将所述间 距选择得小。也可考虑的是，通过增大第一区域和第二区域之间的间距使温度差变得较大 并且因此能够借助更小的比例因子工作，由此通常改善周围环境温度的估计。此外可考虑 的是，分离区域用于隔热，由此可能能够增大温度差。
[0010] 在另一种实施方式中设置，所述分离区域通过粘结剂或者导电粘结剂构型。通过 这种方式，以有利的方式使第一温度传感器、第二温度传感器和分析处理设备以有利的方 式尽可能大面积地相互连接。相对于小面积的连接，通过大面积的连接也增加第一温度传 感器、第二温度传感器和分析处理设备的连接的强度。
[0011] 在另一种实施方式中设置，第一区域和第二区域设置在模块的相对置的侧上。通 过这种方式，能够以有利的方式实现，将置于彼此最远的点确定为第一区域和第二区域。因 此，在这种选择时能够考虑到，以有利的方式实现第一区域和第二区域之间的最大的温度 差。
[0012] 在另一种实施方式中设置，在第一区域中设置有另一个分析处理设备。通过这种 方式，能够以有利的方式直接在所述另一个分析处理设备中确定第一温度并且将第四测量 参量传送给第一区域中的分析处理设备。尤其也可考虑的是，不仅所述分析处理设备而且 所述另一个分析处理设备能够求取温度差或者估计周围环境温度。在一个分析处理设备失 效的情况下，以有利的方式所述模块总是还能正常工作。
[0013] 在另一种实施方式中设置，通过键合引线或者电接触部实现导电连接。键合引线 的使用能够实现将键合引线的接头灵活地置于所述模块的表面上，由此以有利的方式能够 使第一区域尽可能远离第二区域地设置。通过覆镀通孔的使用能够以有利的方式放弃键合 引线的附加的空间需求并且提供尽可能紧凑的模块。
[0014] 在另一种实施方式中设置，用于温度测量的第一装置包括与温度相关的电阻和/ 或温度测量二极管和/或另一个温度敏感的电部件，和/或，用于温度测量的第二装置包括 与温度相关的电阻和/或温度测量二极管和/或另一个温度敏感的电部件。尤其设置，使 用可集成到微设备中的部件。因此，能够以有利的方式对部件尽可能小地确定尺寸。
[0015] 在另一种实施方式中设置，模块包括壳体。这种壳体有利于屏蔽模块的所有元件 或者模块的所述元件的一部分，其中，屏蔽的任务在于，降低单位时间从移动终端设备的部 件传输到模块的热量。此外，所述壳体保护用于温度测量的第一装置、用于温度测量的第二 装置、尤其键合引线以及分析处理设备免受损坏。
[0016] 由从属权利要求以及参考附图的描述得知本发明的有利构型和扩展方案。
[0017] 由附图以及由优选实施方式参考附图的以下描述得到本发明的其他的细节、特征 和优点。在此，附图仅仅描述本发明的实例性的实施方式，它们不限制基本的发明设想。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1 :根据本发明的在第一和第二实施方式中的具有模制壳体（Mold-GeMuse) 或者金属壳体的模块；
[0019] 图2 :根据本发明的在第三和第四实施方式中的具有模制壳体或者金属壳体的模 块；
[0020] 图3 :根据本发明的在第五实施方式和第六实施方式中的模块；
[0021] 图4 :根据本发明的在第七实施方式中的模块；
[0022] 图5 :用于设置在模块中的分析处理设备的在原理上可实现的不同电路；
[0023] 图6 :根据本发明的根据第八实施方式的模块。
[0024] 在不同的示图中，相同的部件始终设有相同的参考标记并且因此通常也分别仅仅 命名或者提及一次。
【具体实施方式】
[0025] 图1不出两个根据本发明的模块1，其中，在第一实施方式中左侧模块具有模制壳 体70,而在第二实施方式中右侧模块具有金属壳体71。通常设置，模块1集成到移动终端设 备（在此未示出）中、例如移动电话或者平板电脑中。笔记本电脑、USB棒或者MP3播放器 也可以理解为移动终端设备。两个壳体70、71共同的是，它们具有开口。替代地，两个壳体 70、71尤其完全地封闭--即两个壳体70、71不具有开口或者壳体开口。优选如此放置集 成到移动终端设备中的模块1，使得壳体的开口设置在移动终端设备的表面上或者至少指 向那里。优选地，模块1集成到移动终端设备的设备壳体中。因为移动终端设备在运行中尤 其通过移动终端设备内部的电子元件发热，所以移动终端设备内部的温度区别于其周围环 境温度。通过各个元件的发热可以沿着移动终端设备的延伸并且尤其也在模块1的延伸上 构造温度梯度，即模块的第一区域7中的第一温度区别于模块的第二区域8中的第二温度。 为了检测第一温度，在第一实施方式和第二实施方式中的模块1具有上方的温度传感器10 作为用于温度测量的第一装置。第二区域8中的第二温度借助部分设备20求取，所述部分 设备不仅包括下方的温度传感器而且包括分析处理设备。可考虑的是，分析处理设备涉及 ASIC电路。上方的温度传感器10例如包括在第一区域7中的载体材料上设置的温度探测 器。在上方的温度传感器10和具有下方的温度传感器的ASIC电路之间设置分离区域。在 根据第一实施方式和第二实施方式的这些模块中，通过一层粘结剂30成形分离区域。可考 虑的是，缩小用于温度测量的第一装置10和第二装置20之间的间距，以便如此对模块1确 定尺寸，使得所述模块可以用于几乎每一个移动终端设备中或者至少多个不同的移动终端 设备中。对于根据本发明的模块1进一步设置，分析处理设备20是模块1的组成部分。在 模块1的所示的第一实施方式和第二实施方式中，分析处理设备21通过键合引线35获得 对于确定温度差所需的测量值或者信号，所述键合引线将上方的温度传感器10与分析处 理设备导电连接。在所不的第一实施方式和第二实施方式中，模块1设置在LGA(Land Grid Array :栅格阵列封装）衬底72上，所述LGA衬底可通过接口 40与印刷电路板连接。通过 接口 40可以转发关于温度差或者对温度差的估计的信息。时间上在传送之后，移动终端设 备例如可以考虑，使所估计的周围环境温度在显示屏上显示并且对于移动终端设备的用户 而言可以访问或者使设备中的数据对于其他程序而言可通过接口支配。
[0026] 在图2中示出根据本发明的在第三实施方式中的具有模制壳体70的模块1和根 据本发明的在第四实施方式中的具有金属罩71的模块1。不仅在第三实施方式而且在第四 实施方式中模块1由粘结剂30组成，所述粘结剂将所述部分设备20 (由用于温度测量的第 二装置和ASIC电路组成）和用于温度测量的第一装置10相互分离。在此，具有第一温度 的第一区域7设置在用于温度测量的第一装置10上，而具有第二温度的第二区域8在所述 部分设备20的下侧上。在此，所述部分设备20构型为倒装芯片（flip-chip)，其接触部设 置在面向LGA衬底的侧上。然后，通过键合引线35和LGA衬底72间接地实现与用于温度 测量的第一装置10的通信。可考虑的是，在第三实施方式和第四实施方式中的模块1的部 分设备20仅仅在一侧具有接触位置。在此，也能够借助接口 40建立与印刷电路板的接触。
[0027] 在图3中示出根据本发明的根据第五实施方式和第六实施方式的模块。两个模块 具有硅衬底11作为基体，并且在相应模块的下侧设置有至印刷电路板的接口 40。在模块 1的在左侧示出的第五实施方式中分析处理设备或者逻辑电路21置于模块的下侧上，而在 右侧示出的第六实施方式中分析处理设备或者逻辑电路21置于模块1的上侧上。不仅在 第五实施方式而且在第六实施方式中，在模块1的所述单芯片变型方案中通过覆镀通孔36 实现导电连接。所述覆镀通孔36 -方面允许传送对于估计周围环境所需的信息或测量参 量至分析处理设备或者逻辑电路21。另一方面，在右侧的实施方式中，另外的覆镀通孔36 用于向接口 40传送信息或测量参量，其中，设有用于模块1与移动终端设备进行通信的接 口。在第五实施方式中，具有第一温度的第一区域7尤其设置在硅衬底11的上侧上。与此 相反，具有第二温度的第二区域8设置在分析处理设备或逻辑电路21的下侧上在背向于硅 衬底11的侧上。在第六实施方式中，具有第一温度的第一区域7设置在背向于硅衬底11 的侧上，而具有第二温度的第二区域8设置在硅衬底11的下侧上。
[0028] 在图4中示出根据本发明的在第七实施方式中的模块1。在此，涉及模块1的两芯 片变型方案。在所述实施方式中设置，在两个硅衬底11'和11"之间在分离区域中设置导 电粘结剂30'--其中，所述分离区域在此例如通过一层导电粘结剂30'构成。在下方的硅 衬底11的下侧上设置分析处理设备或者逻辑电路21。具有第二温度的第二区域8同样在 分析处理设备或者逻辑电路21的下侧上。与此相反，具有第一温度的第一区域7定位在上 方的硅衬底11'的上侧上。为了使关于第一温度的信息或者测量值能够到达分析处理设备 或者逻辑电路21，设置穿过两个硅衬底11'和11"的覆镀通孔或印制导线36。为了使所 述信息也能够克服导电粘结剂的障碍，在导电粘结剂30'中实现点接触部41，所述点接触 部导电地连接上方的硅衬底11'的印制导线36与下方的硅衬底11"的印制导线36。替代 地，替代导电粘结剂30'，使用金属连接，例如焊锡。
[0029] 在图5中示出原理上可以借助根据本发明的模块实现的三个不同的电路。电路示 意图分别包括以第一二极管形式的第一温度传感器60和以第二二极管形式的第二温度传 感器61。在一种替代的实施方式中，也可以选择与温度相关的电阻或者另一个温度敏感的 电部件用于温度确定。在左侧电路示意图中，在两个独立的回路中测量在第一温度传感器 上下降的第一电压U150和在第二温度传感器上下降的第二电压U250。然后，在考虑比例常 数C的情况下以dT = C*(U2-U1)求取温度差dT。在第二电路变型方案中，差分地测量电 势差dU52,即测量在第一温度二极管和第二温度二极管60和61上总共下降的电压，只要 温度二极管的输入端或者输出端共有电势65 (例如其方式是，将两个输入端或者两个输出 端接地）。然后以dT = c*dU来确定温度差。在经扩展的并且在右侧示出的电路变型方案 中，用于放大的电路包括测量桥，其由另一个第一温度传感器和另一个第二温度传感器60 和61组成。
[0030] 在图6中示出根据第八实施方式的模块。所示的模块包括导电粘结剂30'，其设置 在下方的硅衬底11"和上方的硅衬底11'之间。在上方的硅衬底11'的上侧上并且在下方 的硅衬底11"的下侧上分别设置分析处理设备或者逻辑电路21或22。在所述实施方式中 设置，具有第一温度的第一区域7位于模块的上侧上，而具有第二温度的第二区域8位于模 块的下侧上。因为分析处理设备或者逻辑电路21或22分别位于不仅第一区域中而且位于 第二区域中，所以可能的是，分别在独立的分析处理设备或者逻辑电路21或22中求取第一 温度和第二温度。上方的硅衬底或者下方的硅衬底11'或者11"的覆镀通孔36用于独立 的分析处理设备之间的通信。为了克服导电粘结剂30'，在上方的硅衬底和下方的硅衬底 11'和11"之间的导电粘结剂30'中实现点接触部41，所述点接触部将下方的硅衬底11" 的覆镀通孔36与上方的硅衬底11'的覆镀通孔导电连接。替代地，替代导电粘结剂30'，使 用金属连接，例如焊锡。
【权利要求】
1. 一种集成到移动终端设备中的用于估计周围环境温度的模块（1)，其中，所述模块 (1)包括用于温度测量的第一装置和用于温度测量的第二装置，其中，借助所述用于温度测 量的第一装置能够测量第一区域（7)中的第一温度，而借助所述用于温度测量的第二装置 能够测量第二区域（8)中的第二温度，其特征在于，所述模块（1)包括分析处理设备（20， 21)，其中，所述分析处理设备（20, 21)如此配置，使得通过所述分析处理设备（20, 21)能够 求取所述第一区域（7)中的第一温度与所述第二区域（8)中的第二温度之间的对于估计所 述周围环境温度所需的温度差。
2. 根据权利要求1所述的模块，其特征在于，所述分析处理设备（20, 21)附加地如此配 置，使得能够根据所述温度差求取所述周围环境温度的估计。
3. 根据以上权利要求中任一项所述的模块（1)，其特征在于，所述分析处理设备设置 在所述第二区域（8)中。
4. 根据以上权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，所述第一区域（7)和所述第 二区域（8)通过导电连接（36, 35)直接或者间接地彼此连接。
5. 根据以上权利要求中任一项所述的模块（1)，其特征在于，在所述用于温度测量的 第一装置（10)与所述用于温度测量的第二装置（20)之间设置有分离区域。
6. 根据权利要求3所述的模块（1)，其特征在于，所述分离区域通过粘结剂（30)或者 导电粘结剂（30'）构型。
7. 根据以上权利要求中任一项所述的模块（1)，其特征在于，所述第一区域（7)和所述 第二区域（8)设置在所述模块（1)的相对置的侧上。
8. 根据以上权利要求中任一项所述的模块（1)，其特征在于，在所述第一区域（7)中设 置有另一个分析处理设备（22)。
9. 根据以上权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，通过键合引线（36)或者覆镀 通孔（36)实现所述导电连接（35, 36)。
10. 根据以上权利要求中任一项所述的模块，其特征在于，所述用于温度测量的第一装 置（10)包括与温度相关的电阻和/或温度测量二极管和/或另一个温度敏感的电部件，和 /或，所述用于温度测量的第二装置（20)包括与温度相关的电阻和/或温度测量二极管和 /或另一个温度敏感的电部件。
11. 根据以上权利要求中任一项所述的模块（1)，其特征在于，所述模块（1)附加地包 括壳体（70,71)，其中，所述壳体（70,71)至少在一侧是敞开的。
【文档编号】G01K7/00GK104251748SQ201410280260
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月20日 优先权日:2013年6月25日
【发明者】D·盖斯勒 申请人:罗伯特·博世有限公司