CN216012531U - 一种集成微控制器的Lora测温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集成微控制器的Lora测温装置，包括基板，所述基板的正面设置有多个器件，所述器件包括微控制器芯片、Lora芯片和温度传感器，所述微控制器芯片和Lora芯片均为裸芯片，所述基板的背面设有多个通信触点，所述基板的正面上各所述器件以及所述通信触点之间通过所述基板实现信号互连，所述基板的正面上的所有所述器件被塑封料包封，背面上的所有所述通信触点外露。其能够解决现有技术的Lora测温产品存在的结构设计裸露呈现，容易被抄袭复制，难以对自主设计、制造技术进行保护，不利于自主品牌的发展的技术问题。

Description

一种集成微控制器的Lora测温装置

技术领域

本申请涉及测温产品的技术领域，尤其涉及一种集成微控制器的Lora测温装置。

背景技术

针对带微控制器的2.4G Lora测温产品，行业内都是采用基于PCB板级的模组组装方式完成，即在PCB上贴装控制器芯片，射频收发芯片(该类芯片为封装好的QFN或QFP)，晶振，电阻，电容，电感，温度传感器。模组包括MCU控制器电路、射频收发电路、滤波电路、调谐电路、温度传感器，形成一个具备Lora通信协议的长距离收发及外部控制功能的温度检测系统。该模组的PCB通过邮标孔的方式与系统电路应用板连接，整体结构为模组PCB贴在系统电路应用PCB的上方，上下PCB通过模组PCB侧面的邮标孔实现固定及电性导通。该类模组的设计、制造、核心芯片使用情况都一目了然，没有任何的技术保护措施；制造门槛低，容易被抄袭；模组上的器件外露，防水防跌防潮等级低；器件成本高，SMT制造效率低。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于：提供一种集成微控制器的Lora测温装置，其能够解决现有技术的Lora测温产品存在的结构设计裸露呈现，容易被抄袭复制，难以对自主设计、制造技术进行保护，不利于自主品牌的发展的技术问题。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种集成微控制器的Lora测温装置，包括基板，所述基板的正面设置有多个器件，所述器件包括微控制器芯片、Lora芯片和温度传感器，所述微控制器芯片和Lora芯片均为裸芯片，所述基板的背面设有多个通信触点，所述基板的正面上各所述器件以及所述通信触点之间通过所述基板实现信号互连，所述基板的正面上的所有所述器件被塑封料包封，背面上的所有所述通信触点外露。

优选的，所述基板正面侧和背面侧分别设有上导电层和下导电层，所述上导电层和下导电层之间通过过孔实现信号互连；各所述器件设于所述上导电层上并与所述上导电层电性连接，所述微控制器芯片和Lora芯片分别通过导线与所述上导电层键合；各所述通信触点设于所述下导电层上。

优选的，所述下导电层的表面在所述微控制器芯片和Lora芯片对应的安装位置处分别设有散热焊盘，所述基板内设有将所述散热焊盘与上导电层连接的导热过孔。

优选的，所述基板的正面和背面分别覆盖有油墨层。

优选的，所述微控制器芯片和/或Lora芯片粘接于所述油墨层上，或

所述微控制器芯片和/或Lora芯片直接粘接于所述上导电层上。

优选的，所述基板的转角处设有防翘曲焊盘。

优选的，所述温度传感器为晶圆级倒装温度传感器芯片。

优选的，在所述温度传感器的位置周围具有隔热槽，所述隔热槽内的所述上导电层的材料被去除。

优选的，所述基板上设有静电防护器件。

优选的，所述基板上设有与所述Lora芯片连接的射频芯片晶振电路和DC-DC电路。

优选的，所述基板上设有用于与外部晶振电路连接的晶振引脚和与外部DC-DC电路连接的DC引脚。

本申请的有益效果为：

1.本方案将测温装置的各器件集成于基板上后，通过塑封手段将各器件包封，仅在基板的背面露出用于进行内外部信号连接的通信触点，本产品相当于一个标准的LGA封装产品，即多功能集合体的芯片，外观上看，只能看到塑封料、基板和通信触点，无法窥测装置内部的设计方案、物料品牌类型和制造工艺等，极大的保护了自主的技术方案，增强竞争优势；

2.本方案的测温装置表现为一个LGA封装的集成电路芯片，在应用时，可以直接通过SMT贴装到需要测温的系统电路板上，降低生产难度，提高生产效率；

3.由于有塑封料包封，本方案的微控制器芯片、Lora芯片等芯片直接采用裸芯片，而现有技术的测温产品只能贴装已经封装好的芯片(对芯片起保护作用)，相对于现有技术，本方案采用裸芯片体积更小，成本更低；

4.本方案采用封装技术形成LGA产品，具备良好的防水、防湿、抗震等高可靠性性能。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为本实用新型的集成微控制器的Lora测温装置的截面示意图；

图2为本实用新型的集成微控制器的Lora测温装置的背面示意图。

图中：

100、基板；11、Lora芯片；12、微控制器芯片；13、温度传感器；14、导线；15、导热过孔；21、通信触点；22、防翘曲焊盘；23、散热焊盘；300、塑封料。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-2所示，本实施例提供一种集成微控制器的Lora测温装置，包括基板100，所述基100板的正面设置有多个器件，所述器件包括微控制器芯片12、Lora芯片11和温度传感器13，所述微控制器芯片12和Lora芯片11均为裸芯片(即未封装的芯片)，所述基板100的背面设有多个通信触点21，所述基板100的正面上各所述器件以及所述通信触点21之间通过所述，基板100实现信号互连，所述基板100的正面上的所有所述器件被塑封料300包封，背面上的所有所述通信触点21外露。其中，为实现电路的使用功能，在基板100上还需设置晶振和各种辅助电路的被动器件等，被动器件包括电容、电感、电阻等器件，需要说明的是，本方案的主要发明目的在于对集成微控制器的Lora测温装置的封装结构的改进而不在对装置内部电路结构的改进，本领域技术人员可根据欲实现的功能设置具体的电路连接结构。

则，本方案将测温装置的各器件集成于基板100上后，通过塑封手段将各器件包封，仅在基板100的背面露出用于进行内外部信号连接的通信触点21，本产品相当于一个标准的LGA封装产品，即多功能集合体的芯片，外观上看，只看得到塑封料300、基板100和通信触点21，无法窥测装置内部的设计方案、物料品牌类型和制造工艺等，极大的保护了自主的技术方案，增强竞争优势；且通过封装，本方案具备良好的防水、防湿、抗震等高可靠性性能；另一方面，由于有塑封料包封，本方案的微控制器芯片、Lora芯片等芯片直接采用裸芯片，而现有技术的测温产品只能贴装已经封装好的芯片(对芯片起保护作用)，相对于现有技术，本方案采用裸芯片体积更小，成本更低；在应用时，本方案可以直接通过SMT贴装到需要测温的系统电路板上，降低生产难度，提高生产效率。

关于本方案的基板100的结构，所述基板100正面侧和背面侧分别设有上导电层和下导电层，所述上导电层和下导电层之间通过过孔实现信号互连；各所述器件设于所述上导电层上并与所述上导电层电性连接，所述微控制器芯片12和Lora芯片11分别通过导线14与所述上导电层键合；各所述通信触点21设于所述下导电层表面。

则，本方案的基板100至少包括位于上下表面的上导电层和下导电层，当可根据实际应用需求在上下导电层之间设置更多的导电层，各导电层之间设置有绝缘层阻隔，各导电层之间欲实现电信导通，需通过过孔实现，此方式为成熟的现有技术，此处不做累赘描述。各器件与上导电层电性连接，则可以通过上导电层、过孔和下导电层与通信触点21实现电信导通，使用时，可通过接通通信触点21实现内外部的信号传递。其中，微控制器芯片12和Lora芯片11与上导电层键合所用的导线14，可以为金线或铜线等，优选用金线。

由于芯片工作时会散发较多的热量，温度过高会影响芯片工作甚至烧坏芯片，为此，需对芯片采取一定的散热措施辅助散热，本方案中，所述下导电层的表面在所述微控制器芯片12和Lora芯片11对应的安装位置处分别设有散热焊盘23，所述基板100内设有将所述散热焊盘23与上导电层连接的导热过孔16。

其中，导热过孔15优选设置为导热率高的实心铜过孔，应用时散热焊盘23与被应用的系统PCB板焊接，测温装置内的芯片工作时产生的温度可通过导热过孔15和散热焊盘23传导至PCB板上散发，以此实现加快对芯片的散热。此外，散热焊盘23的电性属性为电路地，基板100正面的地通过导热过孔15连接背面的散热焊盘23，散热焊盘23焊接在PCB上，可以降低Lora区域地的阻抗，降低整个系统射频干扰。

优选的，所述基板100的正面和背面分别覆盖有油墨层。即，油墨层覆盖于上导电层和下导电层的外表面，对于需要与进行电连接的区域，需裸露出上导电层或下表面层的表面。其中，覆盖油墨可对基板100的表面起保护作用。

对于本方案的芯片的安装，所述微控制器芯片12和/或Lora芯片11粘接于所述油墨层上，或

所述微控制器芯片12和/或Lora芯片11直接粘接于所述上导电层上。

即，微控制器芯片12和Lora芯片11可粘接于油墨层上或上导电层上，直接粘接在上导电层上时，其热传导不会有油墨层阻隔，散热效果更好。其中，芯片可采用导电胶或非导电胶粘接于基板100上，由于导电胶导热率更高，所以优选导电胶，有助于芯片散热。

为防止基板100的边角翘曲，本方案中，所述基板100的转角处设有防翘曲焊盘200。应用时防翘曲焊盘200与PCB板焊接连接，可对测温装置进行良好的固定，防止边角翘曲。

优选的，所述温度传感器13为晶圆级倒装温度传感器芯片。晶圆级倒装温度传感器芯片具有尺寸小的优点。

优选的，在所述温度传感器13的位置周围具有隔热槽，所述隔热槽内的所述上导电层的材料被去除。即，通过去除温度传感器13周围的上导电层的材料形成隔热槽，如此能够有效降低整个装置其它区域的热导入至该温度传感器芯片上，确保温度传感器检测温度13的准确性。

进一步的，所述基板100上设有静电防护器件。以此可使该装置具有静防护的功能。

进一步的，所述基板100上设有与所述Lora芯片连接的射频芯片晶振电路和DC-DC电路。射频芯片晶振电路可为Lora芯片提供时钟信号。

优选的，所述基板上设有用于与外部晶振电路连接的晶振引脚和与外部DC-DC电路连接的DC引脚。预留晶振引脚和DC引脚，可以外接晶振电路和DC-DC电路，实现灵活应对测温装置内部关键电路器件短缺或故障的问题。

以下提供一种本实施例的集成微控制器的Lora测温装置的制备方法：

一、将被动器件、晶振、温度传感器通过SMT设备装贴在基板上的焊盘；

二、在裸芯片粘接区域点环氧胶，将微控制器芯片和Lora芯片通过芯片贴装设备粘贴于基板上，通过引线键合设备将导线键合在芯片和基板上，实现电路互通；

三、将基板放置在塑封模具内进行塑封。

其中，基板来料为由若干个基板组合于一片板上基板组，整个基板组呈条状，在完成塑封固化后，在使用切割装置将基板切割开形成多个独立的测温装置。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，包括基板(100)，所述基板(100)的正面设置有多个器件，所述器件包括微控制器芯片(12)、Lora芯片(11)和温度传感器(13)，所述微控制器芯片(12)和Lora芯片(11)均为裸芯片，所述基板(100)的背面设有多个通信触点(21)，所述基板(100)的正面上各所述器件以及所述通信触点(21)之间通过所述基板(100)实现信号互连，所述基板(100)的正面上的所有所述器件被塑封料(300)包封，背面上的所有所述通信触点(21)外露。

2.根据权利要求1所述的集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，所述基板(100)正面侧和背面侧分别设有上导电层和下导电层，所述上导电层和下导电层之间通过过孔实现信号互连；各所述器件设于所述上导电层上并与所述上导电层电性连接，所述微控制器芯片(12)和Lora芯片(11)分别通过导线(14)与所述上导电层键合；各所述通信触点(21)设于所述下导电层表面。

3.根据权利要求2所述的集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，所述下导电层的表面在所述微控制器芯片(12)和Lora芯片(11)对应的安装位置处分别设有散热焊盘(23)，所述基板(100)内设有将所述散热焊盘(23)与上导电层连接的导热过孔(15)。

4.根据权利要求3所述的集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，所述基板(100)的正面和背面分别覆盖有油墨层。

5.根据权利要求4所述的集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，

所述微控制器芯片(12)和/或Lora芯片(11)粘接于所述油墨层上，或

所述微控制器芯片(12)和/或Lora芯片(11)直接粘接于所述上导电层上。

6.根据权利要求1所述的集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，所述基板(100)的转角处设有防翘曲焊盘(22)。

7.根据权利要求2所述的集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，所述温度传感器(13)为晶圆级倒装温度传感器(13)芯片。

8.根据权利要求7所述的集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，在所述温度传感器(13)的位置周围具有隔热槽，所述隔热槽内的所述上导电层的材料被去除。

9.根据权利要求1所述的集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，所述基板(100)上设有静电防护器件。

10.根据权利要求1所述的集成微控制器的Lora测温装置，其特征在于，所述基板(100)上设有与所述Lora芯片(11)连接的射频芯片晶振电路和DC-DC电路；所述基板(100)上设有用于与外部晶振电路连接的晶振引脚和与外部DC-DC电路连接的DC引脚。

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