CN105514055B - 自发电且可光谱侦测的芯片模组及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有自发电且可光谱侦测的芯片模组及其设备，芯片模组由单颗多元化合物半导体芯片封装而成，或，由多颗多元化合物半导体芯片串联/并联后封装而成。在接收额外高能量光能可以加大供应电能，同时实现无线充电和可持续充电，并且适用于各种类型的移动电子产品、穿戴式产品和物联网电子装置，避免受到电子产品空间大小不同的限制以及电压需求范围不同的限制；供应电能同时应系统需要提供侦测光谱功能。

Description

自发电且可光谱侦测的芯片模组及其设备
技术领域
本发明属于电子设备充电技术领域，尤其涉及一种自发电且可光谱侦测的芯片模组及其设备。
背景技术
目前的移动电子产品、穿戴式产品和物联网电子装置，都需要放入各式电池供应产品所需电能，因电池容量受其体积限制，其工作时间无法持续过久，所以一直无法满足消费者长时间的使用，同时也会产生许多不方便之处，尤其是移动通讯设备，常有可能在紧急状况时没电。为解决上述问题，市场上出现一些移动充电设备，如移动电源等，可事先充满电，在需要充电时，通过数据线将移动电源与电子设备连接即可为移动通讯设备充电。但是，同一个移动电源需配备不同的数据线才可以为不同型号的电子产品充电，操作麻烦，并且移动充电设备的储电量是有限的，无法持续充电。除此之外，消费者和行业用户已经对光谱侦测产品有着越来越多的需求，无论对人类肌肤有害的紫外线或是医疗所需的红外线的侦测，目前市面上的产品都过于庞大、耗电与昂贵，产品开发受限，导致市场发展不可观，无法满足消费者使用的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明其中一个目的是提供一种自发电且可光谱侦测的芯片模组及其设备，以解决目前解决移动电子产品装置的用电工作时间无法持续过久，充电装置无法应用于各种型号电子产品，从而无法满足消费者使用需求的技术问题。
为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
本发明所采用的技术方案如下：
提供一种自发电且可光谱侦测的芯片模组及其设备，芯片模组由单颗多元化合物半导体芯片封装而成，或，由多颗多元化合物半导体芯片串联/并联后封装而成。
进一步的，所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组及其设备，还包括，用于演算所述多元化合物半导体芯片所产生的电能和光能数据的处理器，所述处理器封装于所述芯片模组内。
进一步的，所述处理器为8至64位单核或多核处理器。
进一步的，所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组及其设备，还包括，将芯片模组电源转换成所需电压的电源管理模块，所述电源管理模块封装于所述芯片模组内。
进一步的，所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组及其设备，还包括，镜片组件，所述镜片组件将光能聚集于所述多元化化合物半导体芯片上。
进一步的，所述镜片组件由1至5个光学镜片或透镜组成，所述光学镜片和所述透镜具有单个或多个球面或非球面。
进一步的，所述芯片模组的长为0.5至35mm，宽为0.5至35mm。
本发明另一个目的是提供一种移动电子设备，包括，自发电且可光谱侦测的芯片模组，所述具有自发电且可光谱侦测的芯片模组安装于移动电子设备内部的PCBA板上。
本发明另一个目的是提供一种可穿戴设备，包括，具有自发电且可光谱侦测的芯片模组，所述具有自发电且可光谱侦测的芯片模组安装于可穿戴设备内部的PCBA板上。
本发明另一个目的是提供一种光谱侦测设备，包括，具有自发电且可光谱侦测的芯片模组，所述具有自发电且可光谱侦测的芯片模组安装于光谱侦测设备内部的PCBA板上。
有益效果：当接收额外高能量光能照射时，可以加大电能供应，便可以提供一种新型远距离无线充电方式。且亦能具有可持续充电功能，并且体积小巧适用于安装在各种类型的移动电子产品中，不受电子产品空间大小以及电压需求范围的限制；供应电能同时应系统需要亦可提供侦测光谱的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具有自发电且可光谱侦测的芯片模组的结构示意图；
图2是本发明采用半导体SMD封装示意图；
图3是本发明采用COB封装示意图；
图4是本发明多元化合物半导体芯片与镜片组件的位置示意图。
图5是本发明应用于电子设备的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，提供一种具有自发电且可光谱侦测的芯片模组，芯片模组1由单颗多元化合物半导体芯片2封装而成，或者由多颗多元化合物半导体芯片2串联后封装而成，或者由多颗多元化合物半导体芯片2并联后封装而成，可应用于不同系统，提供1至20V的直流电。
多元化合物半导体芯片2，利用多元化合物半导体的材料特性，使得多元化合物半导体接触光能时PN结产生对应的电压和电流，将光能转换成电能，而达到自发电的功能。在稳定的光能下，单颗多元化合物半导体芯片2可以产生高于1V以上的电压，利用单颗，或，多颗串联/并联的方式，给需要不同电压的设备供电。例如，对于微功耗设备，只需单颗或多颗并联的方式供应系统电能，笔记本电脑则需要多颗串联的方式供应系统电能。在一种可选的实施例中，化合物半导体为三五族化合物。
多元化合物半导体芯片2可以应不同移动电子产品的需要，同集成电路的封装方式，制造成各种不同形式的封装，在一种可选的实施例中，使用现有IC封装技术将多元化合物半导体芯片2封装成芯片模组，封装方式如：半导体SMD、BGA、COB、DIP、LGA、MCM、MFP、P-LCC、QFP、SIL、SOP、COG，芯片模组1封状成一个长0.5至35mm与宽0.5至35mm的模组，本发明芯片模组适用移动电子产品不同的空间大小和电压需求。
在一种可选的实施例中，如图2所示，采用传统SMD封装方式进行封装，以铝7为基底，通过绝缘层8、铝箔9、焊锡膏10、引线架11、PPA12、透明胶13、键合线14和固晶胶15进行封装。
在一种可选的实施例中，如图3所示，采用COB封装方式进行封装，以铝7为基底，通过绝缘层8、荧光胶13、键合线14、固晶胶15、铜片16和保护胶17进行封装。
在一种可选的实施例中，芯片模组1还包括：处理器3，用于演算多元化合物半导体芯片所产生的电能和光能数据。因目前移动设备的发展趋势为需要高度集成芯片模组，以压缩产品大小尺寸为目的，采用封装技术将多元化合物半导体芯片2和处理器3封入芯片模组1。在一种可选的实施例中，多元化合物半导体芯片2在设计时整合处理器3。
如此，芯片模组1通过处理器3从多元化合物半导体芯片2因光能产生的电能演算出：电能数据，电能数据主要为电压和电流，由此计算出功耗；光能数据，光能与多元化合物半导体芯片2产生的电压为正比，多元化合物半导体芯片2在每个光谱下产生的电能比例固定，因此可以获得光能大小数据以及每个光谱光能的大小数据。从光能数据中，可以清楚分析出每个光谱的大小数据，由此做到光谱侦测，据此亦可与处理器3处理功能结合形成紫外线监测功能，如使用在可穿戴设备上，可通过可穿戴设备显示紫外线强度数据。
在一种可选的实施例中，处理器3为8至64位单或多核处理器。
在一种可选的实施例中，如图4所示，由于多数移动电子设备在空间大小上的限制，本发明的芯片模组1的尺寸也会受限，因多元化合物半导体芯片2有耐高温的特性，所以可以在多元化合物半导体芯片2上方加装镜片组件4，用于将光能聚集于所述多元化化合物半导体芯片2上。
在一种可选的实施例中，镜片组件4由1至5个光学镜片或透镜组成，所述光学镜片和所述透镜具有单个或多个球面或非球面，使本发明芯片模组1在同一面积大小时，效能提高2至1000倍。
光能与多元化合物半导体芯片2产生的电能为正比，更强的光能可以加大电能的输出，因此可以使用高功率LED或LD直射芯片模组1，增加电能的产生。从而实现一种无线充电方式，光源6可为太阳光或是其他发光设备，光线经过镜片组件4或者直接进到芯片模组1，多元化合物半导体芯片2的PN结产生电压和电流，因不同亮度和光源产生电压和电流不同。
应不同系统的需求，在一种可选的实施例中，芯片模组1还包括：电源管理模块5，用于将芯片模组电源转换成所需电压的电源管理模块，电源管理模块5封装于芯片模组1内，整流稳定电能输出。
在一种可选的实施例中，处理器3收集多元化合物半导体芯片2产生的电压和电流数据，信号输出提供不同参数给应用系统，如：
电能效率：
产出电能W1＝多元化合物半导体芯片产生电压V1×多元化合物半导体芯片电流；
经电源管理功能输出电能W2＝输出电压×输出电流；
因此效率＝W2/W1。
光能侦测：多元化合物半导体芯片产生的电压和亮度同比，因此，光源亮度L1＝常数C1×V1，其中，常数会因光学透镜和芯片大小不同而变化。
光谱侦测：多元化合物半导体芯片产出电能与所需侦测光谱波段同比，因此，所需侦测光谱波段f1＝常数C2×W1，其中，常数会因光学透镜、所需侦测波段范围和芯片大小不同而变化。
在一种可选的实施例中，芯片模组1放入应用系统中，供应电能并同时应系统需要提供侦测光谱功能，作为光感以及光谱感应传感器，无需增加额外的过滤镜，大大降低成本，可以用于感应侦测200至2200nm波长的光。
在一种可选的实施例中，芯片模组1适应不同的应用，封装成贴在PCBA上的模组，如图5所示，电子设备由外壳18保护，内部安装自身的供电装置：电池19，电池19与PCBA板20连接。芯片模组1和无线模组21均安装在PCBA板20上，外壳18的背面设置透明盖板22，便于光源6射入。在一种可选的实施例中，电子设备为手机、电脑、音乐播放器、PC、台式计算机、移动计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、平板计算机(tablet computer)、服务器计算机、手持计算机、手持装置、PDA装置、手持PDA装置、板载装置、板外装置、混合装置(例如将蜂窝电话功能性与PDA装置功能性组合)、消费装置、车载装置、可穿戴装置、非车载装置、移动或便携式装置、非移动或非便携式装置、蜂窝电话、PCS装置、结合无线通信装置的PDA装置、移动或便携式GPS装置、DVB装置、较小计算装置、非台式计算机、“尺寸更小性能更高”(CSLL)装置、超移动装置(UMD)、超移动PC(UMPC)、移动因特网装置(MID)、“Origami”装置或计算装置、支持可动态组成计(Dynamically Composable Computing，DCC)的装置、物联网设备或其它设备。亦可以将所述芯片模组的光谱侦测功能利用形成光谱侦测设备。
本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

Claims (9)

1.自发电且可光谱侦测的芯片模组，其特征在于，芯片模组由单颗多元化合物半导体芯片封装而成，或，由多颗多元化合物半导体芯片串联/并联后封装而成；还包括，用于演算所述多元化合物半导体芯片所产生的电能和光能数据的处理器，所述处理器封装于所述芯片模组内；
芯片模组通过处理器从多元化合物半导体芯片因光能产生的电能演算出：电能数据，电能数据包括电压和电流，由此计算出功耗；光能数据，光能与多元化合物半导体芯片产生的电压为正比，多元化合物半导体芯片在每个光谱下产生的电能比例固定，由此获得光能大小数据以及每个光谱光能的大小数据。
2.根据权利要求1所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组，其特征在于，所述处理器为8至64位单核或多核处理器。
3.根据权利要求1所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组，其特征在于，还包括，将芯片模组电源转换成所需电压的电源管理模块，所述电源管理模块封装于所述芯片模组内。
4.根据权利要求1所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组，其特征在于，还包括，镜片组件，所述镜片组件将光能聚集于所述多元化化合物半导体芯片上。
5.根据权利要求4所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组，其特征在于，所述镜片组件由1至5个光学镜片或透镜组成，所述光学镜片和所述透镜具有单个或多个球面或非球面。
6.根据权利要求1-5任一项所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组，其特征在于，所述芯片模组的长为0.5至35mm，宽为0.5至35mm。
7.使用权利要求1-6任一所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组的设备，其特征在于，包括，自发电且可光谱侦测的芯片模组，所述自发电且可光谱侦测的芯片模组安装于移动电子设备内部的PCBA板上。
8.使用权利要求1-6任一所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组的设备，其特征在于，包括，自发电且可光谱侦测的芯片模组，所述自发电且可光谱侦测的芯片模组安装于可穿戴设备内部的PCBA板上。
9.使用权利要求1-6任一所述的自发电且可光谱侦测的芯片模组的设备，其特征在于，包括，自发电且可光谱侦测的芯片模组，所述自发电且可光谱侦测的芯片模组安装于光谱侦测设备内部的PCBA板上。
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