智能温度压力传感标签的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能测量技术，属于传感器领域。
【背景技术】
[0002]RFID技术已广泛应用于信息获取，尤其是各种各样的智能电子标签，多数都是应用射频RFID技术实现的，主要形式是在内部存储一段电子编码，有些也带有一定的存储空间。绝大多数产品不具有传感、测量功能，仅为设备ID或编码的记录，过程中无法获取其他重要环境参数数据，由于智能标签多数用于仓储货运、物流管理、人员管理等领域，其缺乏传感功能使得其标签功能相比原始的条形码扫码从先进性上来看并没有本质上的提高。
[0003]目前也有部分带有传感功能的标签出现，但其体积较大，耗电量大，属于系统集成型产品，除核心芯片外还包括外围电路等部分，其本质上属于RFID通信协议的传感器，与“标签”相差甚远。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决干现有带有传感功能的标签体积较大、耗电量大，实质上与“标签”相差甚远的问题，提供了一种智能温度压力传感标签。
[0005]本发明所述智能温度压力传感标签，它包括外壳，外壳内部设置有基板、信号处理控制模块、压力感知层、温度感知层、能量存储模块、无线通信模块、天线和连接层；
[0006]在基板上表面的外沿环绕设置天线，在天线围绕区域内部的基板的下表面并列安装能量存储模块和无线通信模块;在天线围绕区域内部的基板的上表面安装D单芯片，所述D单芯片是将信号处理控制模块、压力感知层和温度感知层采用晶圆级封装技术封装而成，所述信号处理控制模块上表面设置环形的温度感知层，温度感知层的上表面设置压力感知层，温度感知层的环形区域内部设置连接层，压力感知层和温度感知层均通过连接层与信号处理控制模块电连接；
[0007]能量存储模块的两个输入端分别与天线的两端相连，能量存储模块的输出端与信号处理控制模块的电源输入端相连；
[0008]压力感知层和温度感知层按信号处理控制模块设置的时间间隔采集压力信号和温度信号，信号处理控制模块对采集的压力信号和温度信号进行处理和存储，存储的数据包括测量时间和运算结果；当读写器与标签的距离小于近场通信所需的最小距离时，读写器读取信号处理控制模块存储的数据，在读取数据过程中唤醒无线通信模块并进行数据和能量交互，天线在进行无线通信的同时进行能量获取，通过能量存储模块进行电能存储以供标签独立运行使用，实现半无源标签系统。
[0009]本发明的优点:
[0010]本发明装置可放置于被测物体任意位置，进行温度、压力参数测量，可搭载智能算法，直接输出温度补偿的压力数据和根据压力和温度计算得出的高度值等。
[0011]采用半无源设计，通过板载天线耦合能量为标签供电，即使用读写器对标签进行数据读取的同时即可完成带能供应;并利用电能存储模块(电池或电容)将数据读取时获取的能量进行存储，确保标签独立运行时期的供电。
[0012]采用标准RFID通信协议，任何符合该协议的读卡器均可进行数据读取和能量耦合，适用范围宽。
[0013]该产品具有体积小、低功耗、无源无线测量等优势。
[0014]该产品样品已应用于飞行器飞行高度测量与记录使用。
【附图说明】
[0015]图1是本发明所述智能温度压力传感标签的结构示意图；
[0016]图2是信号处理控制模块安装在基板上的俯视图；
[0017]图3是能量存储模块和无线通信模块安装在基板上的仰视图；
[0018]图4是本发明所述智能温度压力传感标签的原理框图。
【具体实施方式】
[0019]【具体实施方式】一:下面结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式所述智能温度压力传感标签，它包括外壳I，外壳I内部设置有基板2、信号处理控制模块3、压力感知层4、温度感知层5、能量存储模块6、无线通信模块7、天线8和连接层9;
[0020]在基板2上表面的外沿环绕设置天线8，在天线8围绕区域内部的基板2的下表面并列安装能量存储模块6和无线通信模块7;在天线8围绕区域内部的基板2的上表面安装3D单芯片，所述3D单芯片是将信号处理控制模块3、压力感知层4和温度感知层5采用晶圆级封装技术封装而成，所述信号处理控制模块3上表面设置环形的温度感知层5，温度感知层5的上表面设置压力感知层4，温度感知层5的环形区域内部设置连接层9，压力感知层4和温度感知层5均通过连接层9与信号处理控制模块3电连接；
[0021]能量存储模块6的两个输入端分别与天线8的两端相连，能量存储模块6的输出端与信号处理控制模块3的电源输入端相连；
[0022]压力感知层4和温度感知层5按信号处理控制模块3设置的时间间隔采集压力信号和温度信号，信号处理控制模块3对采集的压力信号和温度信号进行处理和存储，存储的数据包括测量时间和运算结果；当读写器与标签的距离小于近场通信所需的最小距离时，读写器读取信号处理控制模块3存储的数据，在读取数据过程中唤醒无线通信模块7并进行数据和能量交互，天线8在进行无线通信的同时进行能量获取，通过能量存储模块6进行电能存储以供标签独立运行使用，实现半无源标签系统。
[0023]天线8采用板载线圈型天线，位于基板的外沿，在信号传输同时进行能量耦合为标签供电。
[0024]能量存储模块6采用电池或电容来实现。
[0025]信号处理控制模块3嵌于基板2的半导体基底层。
[0026]本实施方式标签可直接输出高度值作为高度计使用，也可作为带有温度补偿的压力测量器件。
[0027]本实施方式标签在独立运行时仅智能传感模块工作，通信模块休眠，无其他外围耗电元件，整体功耗低，可实现长期待机。
[0028]本实施方式标签的各模块的连接、模块与天线的连接均通过基板走线来完成。
[0029]本实施方式标签为整体封装，免维护，正常工作无需任何接线和拆装，体积小、重量轻。
[0030]本实施方式采用晶圆级封装技术可实现3D单芯片集成，大大减小芯片体积，提高集成度。而目前该技术主要应用于处理器、存储器、MEMS组件等。
[0031 ]将RFID技术与晶圆级封装技术接合制作智能温度压力传感标签，能够发挥两种技术的优势，解决生产生活中的重要问题。
【主权项】
1.智能温度压力传感标签，其特征在于，它包括外壳(I)，外壳(I)内部设置有基板(2)、信号处理控制模块(3)、压力感知层(4)、温度感知层(5)、能量存储模块(6)、无线通信模块(7)、天线(8)和连接层(9); 在基板(2)上表面的外沿环绕设置天线(8)，在天线(8)围绕区域内部的基板(2)的下表面并列安装能量存储模块(6)和无线通信模块(7);在天线(8)围绕区域内部的基板(2)的上表面安装3D单芯片，所述3D单芯片是将信号处理控制模块(3)、压力感知层(4)和温度感知层(5)采用晶圆级封装技术封装而成，所述信号处理控制模块(3)上表面设置环形的温度感知层(5)，温度感知层(5)的上表面设置压力感知层(4)，温度感知层(5)的环形区域内部设置连接层(9)，压力感知层(4)和温度感知层(5)均通过连接层(9)与信号处理控制模块(3)电连接； 能量存储模块(6)的两个输入端分别与天线(8)的两端相连，能量存储模块(6)的输出端与信号处理控制模块(3)的电源输入端相连； 压力感知层(4)和温度感知层(5)按信号处理控制模块(3)设置的时间间隔采集压力信号和温度信号，信号处理控制模块(3)对采集的压力信号和温度信号进行处理和存储，存储的数据包括测量时间和运算结果；当读写器与标签的距离小于近场通信所需的最小距离时，读写器读取信号处理控制模块(3)存储的数据，在读取数据过程中唤醒无线通信模块(7)并进行数据和能量交互，天线(8)在进行无线通信的同时进行能量获取，通过能量存储模块(6)进行电能存储以供标签独立运行使用，实现半无源标签系统。2.根据权利要求1所述智能温度压力传感标签，其特征在于，天线(8)采用板载线圈型天线。3.根据权利要求1所述智能温度压力传感标签，其特征在于，能量存储模块(6)采用电池或电容来实现。4.根据权利要求1所述智能温度压力传感标签，其特征在于，信号处理控制模块(3)嵌于基板(2)的半导体基底层。
【专利摘要】智能温度压力传感标签，属于传感器领域，本发明为现有带有传感功能的标签体积较大，耗电量大，实质上与“标签”相差甚远的问题。本发明包括外壳，外壳内部的基板上表面的外沿环绕设置天线，在天线围绕区域内部的基板的下表面并列安装能量存储模块和无线通信模块；在天线围绕区域内部的基板的上表面安装D单芯片，D单芯片是将信号处理控制模块、压力感知层和温度感知层采用晶圆级封装技术封装而成，所述信号处理控制模块上表面设置环形的温度感知层，温度感知层的上表面设置压力感知层，温度感知层的环形区域内部设置连接层；能量存储模块的两个输入端分别与天线的两端相连，能量存储模块的输出端与信号处理控制模块的电源输入端相连。
【IPC分类】G01D21/02
【公开号】CN105526964
【申请号】CN201510874638
【发明人】柴寿臣, 咸婉婷, 刘志远, 修威国, 王政, 庞博, 周胜, 王金龙
【申请人】中国电子科技集团公司第四十九研究所
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月2日