CN219590710U - 一种恒温控制芯片 - Google Patents

Abstract

一种恒温控制芯片，包括ASIC芯片，ASIC芯片内集成有电源管理模块和温度控制模块，ASIC芯片上设有一对接线引脚，加热丝两端分别与接线引脚连接，所述加热丝为热敏电阻或热电偶。本实用新型的优点是：将电源管理模块和温度控制模块集成在一个ASIC芯片中，然后将加热丝和温度传感器集成在一起，减少了元器件数量，缩小了构建恒温环境装置的体积，并降低了成本。

Description

一种恒温控制芯片

技术领域

本实用新型涉及芯片技术领域，特别是涉及一种恒温控制芯片。

背景技术

目前，有较多的产品需要构造恒温环境，使得该产品特定的功能系统工作在恒温环境中，避免外界温度的干扰，以获得更好的功能指标，比如恒温晶振和一些特定的传感器(由于反应物质或者催化还原有最佳温度要求)需要工作在恒定温度的环境内等，才能获得最佳工作性能；通常这些场景下，需要工作温度恒定在一个自然环境达不到的温度，或者是一些设备内部达不到的温度，从而减小外界环境温度的干扰，一般该工作温度是在40～150之间。

为了实现恒温工作环境，如图1所示，恒温环境构造装置目前一般是由MCU、加热器、温度传感器和电源组成，温度一般可设置，为了达到精确的温控目的，一般采用软件配置和校准两种方法共同保证，恒温环境构造装置和产品功能系统安装在一起，以为产品功能系统提供恒温环境。

但现有的恒温环境构造装置，架构体积大、器件多、成本高。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种缩小体积、单芯片解决方案的恒温控制芯片，以降低成本。

一种恒温控制芯片，包括ASIC芯片，ASIC芯片内集成有电源管理模块和温度控制模块，ASIC芯片上设有一对接线引脚，加热丝两端分别与接线引脚连接，所述加热丝为热敏电阻或热电偶。

优选的，还包括测温热敏电阻，所述ASIC芯片上设有电阻接线引脚，测温热敏电阻与电阻接线引脚相连，所述加热丝为热电偶，测温热敏电阻位于热电偶冷端。

优选的，所述加热丝位于ASIC芯片晶圆的最上层。

优选的，所述ASIC芯片上设有绝缘层，所述加热丝通过蒸镀或者溅镀的方式制作在绝缘层上。

优选的，所述ASIC芯片上还设有外接引脚。

本实用新型的优点是：将电源管理模块和温度控制模块集成在一个ASIC芯片中，然后将加热丝和温度传感器集成在一起，减少了元器件数量，缩小了构建恒温环境装置的体积，并降低了成本。

附图说明

图1为现有技术恒温工作环境构建装置原理图；

图2为实施例1结构示意图；

图3为实施例2结构示意图；

图4为实施例3结构示意图；

图5为实施例4增加绝缘层后结构示意图；

图6为实施例4结构示意图；

图7为实施例4侧视图；

图8为实施例4使用状态图。

图中：1、ASIC芯片；2、接线引脚；3、加热丝；4、绝缘层；5、外接引脚；6、测温热敏电阻；7、电阻接线引脚。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。

实施例1(单芯片温控+外置加热丝/测温集成方案)

参考图2，一种恒温控制芯片，包括ASIC芯片1，ASIC芯片1内集成有电源管理模块和温度控制模块，电源管理模块和温度控制模块连接，温度控制模块具有温度检测和温度控制功能，ASIC芯片1上设有一对接线引脚2，接线引脚2用于连接加热丝3，ASIC芯片1上还设有外接引脚5，用于连接电源输入以及外接MCU、或者与上位机进行通信，以设定目标温度，温度控制模块分别与接线引脚2和外接引脚5电连接，外接引脚5的数量根据需要进行设置。

加热丝3两端分别与接线引脚2连接，加热丝3集成有加热和测温功能，加热丝3采用热敏电阻，同时实现加热和测温，工作时，温度控制模块首先给加热丝3供电，使之进行加热，经过特定时间T后，停止供电，温度控制模块检测其电阻值以计算出温度数据，然后根据温度数据，进行或不进行加热，加热和检测循环进行，其具体过程可参考发明人在先公开的技术方案。

将ASIC芯片1及加热丝与目标产品的功能系统安装在一起，即可为产品功能系统提供恒温环境。

实施例2(单芯片温控+外置热电偶加热丝/测温集成方案)

参考图3，在实施例1基础上，加热丝3采用热电偶，热电偶同时实现加热和测温，热电偶由铜导线和康铜导线组成，铜导线和康铜导线一端相连，另一端分别连接接线引脚2，铜导线和康铜导线相连的一端为热电偶的热端用于测温，铜导线或康铜导线接线引脚2相连的一端为冷端，两个冷端温度一致，且跟ASIC芯片1温度一致，ASIC芯片1上设有电阻接线引脚7，电阻接线引脚7上连接一个测温热敏电阻6，测温热敏电阻6放置在ASIC芯片1附近，用于测量两个冷端处的温度，为热电偶测温提供支持，热电偶测温原理为现有公知常识，在此不再详细叙述；热电偶即起到测温作用，也可以通电实现加热功能。

实施例3(单芯片温控+走线式内置热敏加热丝/测温方案)

参考图4，在实施例1基础上，将加热器和测温传感器也集成在同一颗ASIC里面，即将加热丝3集成在ASIC芯片1的最上层(即ASIC芯片1的顶层)上，加热丝3会加热整个ASIC芯片的DIE，同时使得整个温控环境升温，同时加热丝3是采用热敏材料实现的，也可以用于检测温度。

一般ASIC芯片走线采用铜或者铝走线，将ASIC的顶层走线层采用纯镍或者是铂金材质(或者其他合适的温敏金属材质)，该走线本身作为加热丝3，由于也是温敏的，可以用于温度检测，在ASIC芯片1实现一个较粗的顶层走线，要求可以承受一定的电流值(走线厚度和宽度有一定的要求，加热功率要求大时走线阻值要小，走线厚度要厚，宽度要宽)，该走线作为加热丝3，且加热丝3两端与接线引脚2连接。这个过程可以在FOUNDRY生产过程中实现，设计上只需要在方案一基础上修改顶层走线，在原有外接加热丝PAD之间多走出一根加热丝走线，成本最低。

实施例4(单芯片温控+镀膜式内置热敏加热丝/测温方案)

参加图5-8，在实施例3方式无法实现时，ASIC芯片晶圆交付(WAFER交付)后，首先在ASIC芯片1顶层除接线引脚2及输入输出引脚5之外处增加绝缘层4(见图4)，然后通过真空镀膜(蒸镀或者溅镀的方式)，在两个接线引脚2之间，镀上温敏材质的加热丝3(纯镍或者铂金，或者其他温敏金属丝)，根据需要控制阻值，通过加热丝的宽度和厚度以及走线长度控制阻值，以将加热丝3集成在ASIC芯片1上(见图5)。

使用时，将需要在恒温环境下工作的产品功能系统与ASIC芯片通过合封或者其它方式做在一个环境内，即可为产品功能系统提供恒温环境(见图7)。

采用上述四种方案，均可将恒温芯片及恒温环境缩小体积，实现单芯片解决方案并降低成本。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种恒温控制芯片，其特征在于，包括ASIC芯片(1)，ASIC芯片(1)内集成有电源管理模块和温度控制模块，ASIC芯片(1)上设有一对接线引脚(2)，加热丝(3)两端分别与接线引脚(2)连接，所述加热丝(3)为热敏电阻或热电偶。

2.如权利要求1所述的一种恒温控制芯片，其特征在于，还包括测温热敏电阻(6)，所述ASIC芯片(1)上设有电阻接线引脚(7)，测温热敏电阻(6)与电阻接线引脚(7)相连，所述加热丝(3)为热电偶，测温热敏电阻(6)位于热电偶冷端。

3.如权利要求1所述的一种恒温控制芯片，其特征在于，所述加热丝(3)位于ASIC芯片(1)晶圆的最上层。

4.如权利要求1所述的一种恒温控制芯片，其特征在于，所述ASIC芯片(1)上设有绝缘层(4)，所述加热丝(3)通过蒸镀或者溅镀的方式制作在绝缘层(4)上。

5.如权利要求1所述的一种恒温控制芯片，其特征在于，所述ASIC芯片(1)上还设有外接引脚(5)。