温度检测装置和电子设备的制作方法

1.本技术涉及温度检测技术领域，特别涉及一种温度检测装置和电子设备。


背景技术：

2.随着电子科技的发展，电子设备，例如手机、平板、笔记本等便携式移动终端逐渐应用到日常工作和生活的方方面面中。其中，对电子设备的状态检测可包括对电子设备的主板温度的检测。
3.现有技术中，对电子设备的主板温度的检测，主要采用在主板区域的重点热源附近合适位置处放置温度检测元件，例如负温度系数热敏(negative temperature coefficient，ntc)电阻来进行温度检测；或者通过主板中的芯片内置的温度传感器(sensor)来读取温度值。
4.但是，由于电子设备的多功能化和小型化的发展趋势，使得主板中集成的功能越来越多，但主板的尺寸越来越小，如此主板空间更加宝贵，而放置ntc电阻会额外占用主板空间，导致主板空间的有效利用率较低；同时，现有技术中采用的温度检测方式只能采集到放置的ntc电阻或者某一些芯片的温度，温度采集的空间范围有限；若想要检测较大范围的主板温度，则需要放置更多的ntc电阻，但如此会导致主板空间的有效利用率进一步降低。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高主板空间利用率，且提高主板温度检测范围的温度检测装置和电子设备。
6.本技术实施例提供了一种温度检测装置，用于检测电子设备的主板温度，所述温度检测装置包括温度检测元件，
7.所述温度检测元件采用所述主板的走线层中的走线形成。
8.在一个实施例中，所述温度检测元件包括热电性能存在差异的第一导体结构和第二导体结构；
9.所述第一导体结构包括第一端和第二端，所述第二导体结构包括第一端和第二端；将所述第一导体结构的第一端与所述第二导体结构的第一端电连接，所述第一导体结构的第二端与所述第二导体结构的第二端电连接，形成热电偶回路。
10.在一个实施例中，所述第一导体结构和所述第二导体结构分别设置于不同的走线层中。
11.在一个实施例中，所述走线层包括铜层和铜镍合金层；
12.所述第一导体结构设置于所述铜层中，所述第二导体结构设置于所述铜镍合金层中；或者
13.所述第一导体结构设置于所述铜镍合金层中，所述第二导体结构设置于所述铜层中。
14.在一个实施例中，所述第一导体结构和所述第二导体结构设置于同一走线层中的
不同区域内。
15.在一个实施例中，设置有第一导体结构的走线层的数目和设置有第二导体结构的走线层的数目相等。
16.在一个实施例中，所述温度检测装置还包括调理电路和输出模块；
17.所述调理电路的输入端与所述温度检测元件电连接，所述调理电路的输出端与所述输出模块电连接；
18.所述调理电路用于进行温度补偿；
19.所述输出模块用于输出检测到的温度值。
20.在一个实施例中，所述输出模块包括显示模块和音频输出模块中的至少一个。
21.在一个实施例中，所述温度检测元件的数量为多个，各温度检测元件设置于所述主板内的多个不同位置处。
22.本技术实施例还提供了一种电子设备，包括上述任一种温度检测装置。
23.本技术实施例所提供的温度检测装置和电子设备中，温度检测装置用于检测电子设备的主板温度，该温度检测装置包括温度检测元件，温度检测元件采用主板的走线层中的走线形成，即可将温度检测元件内置于主板的走线层中，如此可基于主板的走线层设置温度检测元件，而温度检测元件无需额外占用主板空间，从而提高了主板空间的有效利用率；同时，在主板中走线层的任何位置处均可设置温度检测元件，即可结合主板的走线层的布设方式灵活布设温度检测元件的位置，实现在主板的走线层中灵活设置温度检测元件，从而可在主板中具有走线的区域中灵活设置多个温度检测元件，提高了主板温度检测的空间范围。
附图说明
24.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本技术实施例中一种电子设备的主板结构示意图；
27.图2为本技术实施例中一种温度检测装置的结构示意图；
28.图3为本技术实施例中另一种温度检测装置的结构示意图；
29.图4为本技术实施例中又一种温度检测装置的结构示意图；
30.图5为本技术实施例示出的温度检测装置中一种温度检测元件的剖面结构示意图；
31.图6为本技术实施例示出的温度检测装置中一种温度检测元件的平面结构示意图；
32.图7为本技术实施例示出的温度检测装置中另一种温度检测元件的剖面结构示意图；
33.图8为本技术实施例示出的温度检测装置中一种调理电路的结构示意图。
34.其中：100、主板；201、温度检测元件；2011、第一导体结构；2012、第二导体结构；
20111和20112、第一导体结构的第一端和第二端；20121和20122、第二导体结构的第一端和第二端；202、调理电路；203、输出模块；2021、补偿导线；r1、第一电阻；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r
cu
、第四电阻；r
s
、第五电阻；e、电源。
具体实施方式
35.为了能够更清楚地理解本技术的上述目的、特征和优点，下面将对本技术的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
36.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但本技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。
37.结合背景技术，目前针对例如笔记本、平板、手机等电子设备，主板的温度检测方式主要包括两种，一种方式是在主板区域重点热源附近合适的位置放置ntc电阻来检测温度值，另一种方式是通过芯片内部的传感器来读取温度值。上述两种温度检测方式虽然能够实现主板温度检测，但存在一些缺陷，例如：(1)随着主板的功能越来越多，主板的尺寸越来越小，使得主板空间更加宝贵，而放置ntc电阻会额外占用主板空间；(2)ntc电阻物料导致成本增加；(3)由于只能采集到放置的ntc电阻或者某一些具有传感器的芯片的温度，导致温度采集范围有限。
38.针对上述缺陷中的至少一个进行改进，结合目前主板内部的走线会覆盖主板的大部分区域的特点，本技术实施例提出了一种基于主板走线的温度检测装置，该温度检测装置包括温度检测元件，温度检测元件采用主板的走线层中的走线形成，即可将温度检测元件内置于主板的走线层中，如此可基于主板的走线层设置温度检测元件，而温度检测元件无需额外占用主板空间，从而提高了主板空间的有效利用率；同时，在主板中走线层的任何位置处均可设置温度检测元件，即可结合主板的走线层的布设方式灵活布设温度检测元件的位置，实现在主板的走线层中灵活设置温度检测元件，从而可在主板中具有走线的区域中灵活设置多个温度检测元件，提高了主板温度检测的空间范围。进一步地，温度检测元件可为热电偶，可选为t型热电偶，可利用主板中原有铜走线层以及在此基础上额外增加的铜镍走线层中的走线形成。进一步地，在主板中存在有走线的任何区域都可以设置温度检测元件，以检测主板的多个不同位置处的温度。进一步地，还可设置调理电路和输出模块，以实现温度补偿和温度输出，从而能够实现较准确的温度输出。
39.下面结合图1
‑
图8，对本技术实施例提供的温度检测装置以及电子设备进行示例性说明。
40.在一个实施例中，图1为本技术实施例中一种该电子设备的主板结构示意图。参照图1，该温度检测装置中包括的温度检测元件201内置于电子设备的主板100中，温度检测元件201可采用主板的走线层中的走线形成，温度检测装置用于检测电子设备的主板温度。
41.其中，温度检测元件201内置于主板100的走线层中，从而温度检测元件201无需额外占用主板空间，从而可保留较多的用于设置功能模块或元器件的主板空间，可提高主板空间的有效利用率；同时，温度检测元件201可在主板100中具有走线的区域中灵活设置，从而可在主板中具有走线的区域中灵活设置多个温度检测元件，提高了主板温度检测的空间
范围。
42.示例性地，图1中示出了在主板100中的多个不同位置处的共7个温度检测元件201，但并不构成对本技术实施例提供的温度检测装置的限定。在其他实施方式中，温度检测装置中的温度检测元件201的数量以及排布方式还可基于主板温度检测需求设置，在此不限定。
43.在一个实施例中，温度检测元件201可形成为热电偶，如此可确保较高的测量精度以及较广的测温范围。
44.示例性地，图2、图3和图4分别示出了三种不同的温度检测装置，其中，图2和图3中均示出了温度检测装置中包括一个温度检测元件201，其区别在于温度检测元件201的结构不同；图4中示出的温度检测装置包括三个温度检测元件201，且其结构形式与图3中示出的温度检测元件的结构形式相同。参照图2或图3，温度检测元件201包括热电性能存在差异的第一导体结构2011和第二导体结构2012；第一导体结构2011包括第一端20111和第二端20112，第二导体结构2012包括第一端20121和第二端20122；将第一导体结构2011的第一端20111与第二导体结构2012的第一端20121电连接，第一导体结构2011的第二端20112与第二导体结构2012的第二端20122电连接，形成热电偶回路。
45.其中，热电性能是指在导体结构的两端存在温差时，其两端会产生电势差的性能。基于此，导体存在热电性能差异可理解为在导体结构的两端存在的温差相同时，不同导体的两端之间产生的电势差不同。
46.其中，利用主板内部走线模拟热电偶，具体可由热电性能存在差异的第一导体结构2011和第二导体结构2012构成热电偶回路；对应地，温度检测元件201基于热电偶测量温度的原理进行工作。
47.具体地，热电偶测量温度的工作原理可为：两种热电性能不同的导体两端结合，形成回路；当两结合点的温度不同，即导体两端存在温差时，回路上会产生电动势，即基于温差生成热电势；热电偶的热电势只与组成热电偶的两种导体的材料以及两结合点的温度有关。
48.基于此，当材料和热电势已知时，可反推得到温度差。并且进一步地，由于参考端(对应于上文中的第二端)的温度不是固定的，所以热电偶需要经过调理电路(下文中进行说明)对参考端的温度进行补偿，这样，工作端(对应于上文中的第一端)的温度和采集到的热电势存在一定的函数关系，从而可结合该函数关系计算得出工作端的温度，即实现温度检测。
49.基于此，可以利用主板内部的走线层中热电性能存在差异的两走线层分别形成第一导体结构2011和第二导体结构2012，或者利用同一走线层中热电性能存在差异的两种导体分别形成第一导体结构2011和第二导体结构2012；并将第一导体结构2011的两端和第二导体结构2012的两端分别对应连接，形成热电偶回路，以实现温度检测，即利用主板内部的走线形成热电偶，实现主板温度检测。
50.同时，基于此形成的温度检测元件201可以设置在主板中任何存在走线的区域，并且无需额外占用主板空间，从而在提高了主板温度检测范围的同时，提高了主板空间的有效利用率。
51.在一个实施例中，第一导体结构2011和第二导体结构2012分别设置于不同的走线
层中。
52.示例性地，在现有主板结构的基础上，可不改变主板原有走线层的结构，而只需要增加另一走线层，并利用增加的走线层与主板原有走线层中的至少一层走线形成热电偶回路即可。其中，第一导体结构2011设置于原有走线层中，第二导体结构2012设置于增加的走线层中；或者，第一导体结构2011设置于增加的走线层中，第二导体结构2012设置于原有走线层中，在此不限定。
53.在一个实施例中，走线层可包括铜层和铜镍合金层；第一导体结构2011设置于铜层中，第二导体结构2012设置于铜镍合金层中；或者第一导体结构2011设置于铜镍合金层中，第二导体结构2012设置于铜层中。
54.其中，现有技术中的主板内部的走线层通常为铜层，由于热电偶回路是由两种热电性能不同的导体结构组成的回路，所以在主板中已有的铜层走线层的基础上，在该铜层的上层或下层增加另外一种导体走线层，具体可为铜镍合金层，并且增加的导体走线层与已有的铜层走线层中的走线可形成两个导体结构，以形成热电偶回路。
55.其中，在铜层附近增加铜镍合金层，其形成的热电偶回路可模拟t型热电偶，如图3或图5所示。该温度检测元件201具有t型热电偶的性能优势，即采用该温度检测元件201，可实现温度近似线性、线性度较好、热电势较大、灵敏度较高、复制性好、传热快、稳定性和均匀性较好以及成本较低等优点，其测量温度范围覆盖
‑
200℃～+350℃，特别在
‑
200℃～0℃温度区间内使用时，稳定性更好。
56.示例性地，结合图3和图5，第一导体结构2011和第二导体结构2012在主板的膜层堆叠结构中，可位于上下相邻的两导体走线层中。在其他实施方式中，第一导体结构2011和第二导体结构2012所在的导体走线层还可不相邻；当温度检测装置包括多个温度检测元件201时，各温度检测元件201可形成于相同的走线层中，也可形成于不同的走线层中，可基于主板的温度检测需求设置，在此不限定。
57.在其他实施方式中，还可采用其他导体材料形成第一导体结构2011和第二导体结构2012，在此不限定。
58.在一个实施例中，第一导体结构2011和第二导体结构2012设置于同一走线层中的不同区域内。
59.示例性地，在同一走线层中的不同区域中，可设置热电性能不同的两种导体，以对应形成第一导体结构2011和第二导体结构2012。
60.如此设置，仅需要调整主板原有走线层中的导体分布，并留出设置另一种导体的空间即可，而无需额外增加走线层，从而有利于实现主板以及包括该主板的电子设备的轻薄化设计。
61.示例性地，如图2或图6所示，第一导体结构2011和第二导体结构2012可均形成为折线结构，且其两端对应连接，中间部分向背离对方的方向凸起，以形成热电偶回路。
62.在其他实施方式中，第一导体结构2011和第二导体结构2012还可采用其他平面或剖面形状，实现热电偶回路的其他结构形式，在此不限定。
63.在一个实施例中，参照图5
‑
图7任一图，设置有第一导体结构2011的走线层的数目和设置有第二导体结构2012的走线层的数目相等。
64.示例性地，可在具有第一导体结构2011的走线层中均设置第二导体结构2012，以
结合各个不同的具有第一导体结构2011的走线层形成温度检测元件201，从而实现对各个走线层的温度检测，此时，构成同一个温度检测元件201的第一导体结构2011和第二导体结构2012可位于同一走线层中。在其他实施方式中，还可在具有第一导体结构2011的走线层的上层或下层的走线层中均设置第二导体结构2012，此时，构成同一温度检测元件201的第一导体结构2011和第二导体结构2012可位于不同的走线层中。在其他实施方式中，在同一主板内，可同时设置利用同一走线层构成的温度检测元件，以及利用不同走线层构成的温度检测元件，在此不限定。
65.结合上文，图5和图7中示出了两种温度检测元件的剖面结构，其区别在于，图5中构成同一个温度检测元件的第一导体结构2011和第二导体结构2012位于不同走线层；图7中仅示例性地示出了走线层中的走线布设方式，并未示出第一导体结构2011和第二导体结构2012的连接位置，其中构成同一个温度检测元件的第一导体结构2011和第二导体结构2012可位于同一层，也可位于不同层，在此不限定。
66.在一个实施例中，继续参照图1或图4，温度检测元件201的数量为多个，各温度检测元件201设置于主板内的多个不同位置处。
67.如此设置，可在主板内的多个不同位置处设置温度检测元件201，从而可扩大主板温度检测范围。
68.示例性地，图1中示出了七个温度检测元件201，图4中示出了三个温度检测元件201，在其他实施方式中，温度检测元件201的数目还可为其他任意数值，可基于主板的温度检测需求设置，在此不限定。
69.在一个实施例中，继续参照图2
‑
图4任一图，温度检测装置还包括调理电路202和输出模块203；调理电路202的输入端与温度检测元件201电连接，调理电路202的输出端与输出模块203电连接；调理电路202用于进行温度补偿；输出模块203用于输出检测到的温度值。
70.其中，结合上文，利用主板内部的走线组成热电偶回路，由于该热电偶回路的工作端温度相对于参考端温度存在温差，而参考端的温度也并非固定不变的，因此需要设置调理电路202，通过调理电路202即可对参考端的温度进行补偿，从而得到较准确的工作端的温度，实现对主板该位置处的温度进行较准确的检测。
71.其中，输出模块203用于输出检测到的温度值，以便用户可方便快捷地的得知主板温度。示例性地，当温度检测元件201的数目为一个时，输出模块203直接输出该温度检测元件201检测到的主板对应位置处的温度值；当温度检测元件201的数目为两个或更多个时，输出模块201可分别输出各温度检测元件201检测到的主板对应位置处的温度值，或者输出温度平均值、最大值、最小值以及其他统计值中的至少一个，在此不限定，可基于主板测温需求设置。
72.在一个实施例中，图8示出了本技术实施例中的一种调理电路的结构。参照图8，该调理电路202可采用补偿电桥结构，第一导体结构2011的第二端和第二导体结构2012的第二端分别通过补偿导线2021连接至补偿电桥结构。具体地，补偿电桥结构包括第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r
cu
、第五电阻r
s
和电源e，其中，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r
cu
首尾顺次连接，第五电阻r
s
的第一端连接在第一电阻r1和第二电阻r2之间，第五电阻r
s
的第二端通过电源e连接至第三电阻r3和第四电阻r
cu
之间，且电
源e的正极连接至第三电阻r3和第四电阻r
cu
之间，电源e的负极连接至第一电阻r1和第二电阻r2之间，第一导体结构2011的第二端通过补偿导线2021连接至第一电阻r1和第四电阻r
cu
之间，第二导体结构2012的第二端通过补偿导线2021连接至第二电阻r2和第三电阻r3之间。
73.其中，温度检测元件的补偿端与第四电阻r
cu
感受相同的温度，当补偿端的温度为t0时，r1＝r2＝r3＝r
cu
(t0)，则电桥平衡，u
ab
＝0，温度检测元件输出热电势为e(t,t0)；当补偿端的温度上升至t0’
时，热电势为e(t,t0’
)，热电势差
△
e＝e(t0’
,t0)，而第四电阻r
cu
的阻值随温度的升高而增大，使得u
ab’＝e(t0’
,t0)。
74.此时，e(t,t0’
)+u
ab’＝e(t,t0’
)+e(t0’
,t0)＝e(t,t0)，即补偿端的温度变化对热电偶回路的总热电势不产生影响，实现了补偿端的温度补偿。
75.在其他实施方式中，调理电路202还可采用本领域技术人员可知的其他能够实现温度补偿的电路结构，在此不赘述也不限定。
76.在一个实施例中，输出模块203包括显示模块和音频输出模块中的至少一个。
77.如此设置，可利用显示模块直观地显示温度检测元件201检测到的主板对应位置处的温度，示例性地，可以文字描述的方式显示，或以虚拟主板结合标注的对应位置处的温度值的方式显示，在此不限定。
78.其中，显示模块可包括用户交互界面。用户可以基于交互界面选择主板的某一个或几个位置，查看该位置处温度检测元件检测到的温度，或者同时查看某几个不同位置处的温度。在交互界面可以将整个主板进行区域划分，用户可以选择查看某个或某几个区域内的温度平均值、最大值、最小值等统计值；其中，主板的区域划分可提前设置，并基于用户调整而改变，也可由用户自定义设置，在此不限定。用户还可以基于交互界面选择查看一段时间内的某个点或者某个区域的实时温度，温度检测装置还可自动生成温度检测报告并基于交互界面展示给用户，进一步地，还可以提示用户是否需要保存温度检测报告。
79.通过设置音频输出模块，可利用音频输出模块播报音频的方式输出温度检测元件201检测到的主板对应位置处的温度，同时用户可通过语音与温度检测装置进行交互，以查看上述多种不同维度下的温度值或温度统计值，在此不限定。
80.在其他实施方式中，还可采用本领域技术人员可知的其他方式输出检测到的温度值，在此不赘述也不限定。
81.本技术实施例提供的温度检测装置，提供了基于主板走线形成的温度检测元件，不占用主板布局空间，覆盖主板大部分区域并且可以实时检测主板温度；有效提高温度检测范围及检测效率。
82.在上述实施方式的基础上，本技术实施例还提供了一种电子设备，该电子设备可包括上述实施方式中的任一种温度检测装置，具有对应的有益效果。
83.示例性地，该电子设备可为手机、平板、电脑、车载显示设备、可穿戴显示设备或其他需要检测温度的电子结构或部件，在此不赘述也不限定。
84.示例性地，当电子设备具有显示功能时，温度检测装置中的显示模块可复用电子设备的具有显示功能的结构部件实现；同理，当电子设备具有输出音频的功能时，温度检测装置中的音频输出模块可复用电子设备的具有输出音频功能的结构部件实现，如此设置，能够简化电子设备和温度检测装置的整体结构，在实现电子设备具有温度自检测功能的同
时，有利于实现其小型化和轻薄化设计。
85.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
86.以上所述仅是本技术的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本技术。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本技术的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本技术将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。