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目前MEMS封裝包括三個級別:芯片封裝、器件封裝和系統(tǒng)封裝。芯片級封裝包括組裝和保護微型裝置中的敏感元件,避免發(fā)生變形或。器件級封裝包括MEMS芯片和信號調(diào)理電路。系統(tǒng)級封裝包含MEMS芯片器件和主要的信號處理電路,能夠屏蔽電磁、熱或震動的影響。MEMS封裝技術主要包括單芯片封裝、多芯片組件和倒裝焊等技術。單芯片封裝屬于器件級封裝的范疇,是指在一塊芯片上制作保護層,將易損壞的元器件和電路屏蔽起來,避免環(huán)境對其造成的不利影響。為了保證患者的睡眠質(zhì)量,確保溫度測量的次數(shù)和準確性,無線射頻識別系統(tǒng)引入了醫(yī)用系統(tǒng),這包括戴在患者腹部的溫度傳感RFID標簽,安裝在墻壁上的RFID讀寫器和存儲數(shù)據(jù)的軟件。多芯片組件屬于系統(tǒng)級封裝,是指在一個封裝體中包含兩個或兩個以上的芯片。它們通過基板互連,構(gòu)成整個系統(tǒng)的封裝形式。倒裝焊是將芯片正面朝下,并與封裝基板鍵合的一種封裝方式。由于芯片與基板直接相連,實現(xiàn)了封裝的小型化和輕便化。
1)封裝過程
將封裝后的處理器芯片與溫濕度傳感器混合封裝在同一塊基板上,構(gòu)成整個系統(tǒng)的封裝形式。為避免芯片受外力損壞,采用封裝管殼提供保護。在封裝管殼上留有三個梯形透氣窗口,可以保證封裝內(nèi)部溫濕度傳感器敏感元件接觸到的空氣與外界環(huán)境保持一致。
集成系統(tǒng)的封裝過程如下:
(1)將鉑電阻溫度傳感器與電容濕度傳感器芯片粘貼在基板上的區(qū)域,然后將粘貼好芯片的基板放置在烘箱中,以一定的溫度和時間烘干,使芯片粘貼膠固化。
(2)采用鍵合機將傳感器的電極與基板壓焊塊進行引線鍵合,實現(xiàn)兩者之間的電氣連接。
(3)連接完成后將黑膠滴在鍵合線上保護鍵合線,放入烘箱后設定溫度為120℃,時間為4分鐘,直至鍵合線上的保護膠固化。
2)集成封裝管殼設計
集成系統(tǒng)封裝時除了需要考慮隔離外力和機械支撐的作用外,還應該實現(xiàn)封裝內(nèi)外的溫濕度交換,即保證封裝內(nèi)部溫濕度傳感器敏感元件接觸到的環(huán)境與外界環(huán)境保持一致。
光纖溫度傳感器是一種我們經(jīng)常運用的可以進行測量的測量儀器,它的應用范圍可以說十分廣泛。就光纖溫度傳感器來進行一個定義:光纖溫度傳感器就是運用高分子溫敏材料覆蓋在我們的光纖外面,但是這個高分子溫敏材料必須要與我們光纖的折射率有關。這種材料覆蓋在光纖外面后,就將我們的光從一根光纖輸入另一根光纖輸出,這種溫敏材料往往會受到溫度的影響,如果收到了不同的溫度其折射率也將會發(fā)生不同的變化,所以其輸出的光功率與我們的溫度存在著一個函數(shù)關系。它 基木的木質(zhì)就是運用我們光纖中傳輸光波的振幅、相位、波長等特征對外界的環(huán)境因素的敏感特性。比如對我們的溫度、壓力等的敏感特性。光纖溫度傳感器原理主要有物性型光纖傳感器原理和結(jié)構(gòu)型光纖傳感器原理。其物性型光纖傳感器原理就是運用我們的光纖對當前環(huán)境的感性變化進行輸入,并且將我們輸入后的物理量等變?yōu)槲覀兊墓庑盘?,它的工作原理是基于我們的光纖光調(diào)制效應,它是利用的外界因素改變時,其傳光的特性發(fā)生變化。數(shù)字溫度傳感器內(nèi)部都包含溫度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、信號處理器、存儲器(或寄存器)和接口電路。比如我們外界溫度的差異、壓力的差異、電場等實際情況。因此,如果能測出通過光纖的光相位、光強變化,就可以知道被測物理量的變化。這類傳感器又被稱為敏感元件型或功能型光纖傳感器。結(jié)構(gòu)型光纖傳感器是由光檢測傳感器配件與光纖傳輸回路及測量電路所組成的測量系統(tǒng)。其中光纖僅作為光的傳播媒質(zhì),所以又稱為傳光型或非功能型光纖傳感器。
數(shù)字溫度傳感器與RFID技術結(jié)合,可應用于智能。對于住院的,一晚上常常需要進行多次溫度測量。如果工作人員使用手持式溫度計,很可能被吵醒,這樣病情加重的風險也會隨之增加。為了保證患者的睡眠質(zhì)量,確保溫度測量的次數(shù)和準確性,無線射頻識別系統(tǒng)引入了系統(tǒng),這包括戴在患者腹部的溫度傳感RFID標簽,安裝在墻壁上的RFID讀寫器和存儲數(shù)據(jù)的軟件。隨著RFID系統(tǒng)的到位,不僅能夠?qū)崟r自動收集患者的溫度數(shù)據(jù),溫度超過設定的閾值,系統(tǒng)能夠自動警報,且可預測溫度的變化趨勢。有源超高頻(UHF)RFID傳感器,形如磁盤狀,寬度約1英寸,通過膠帶貼到患者的腹部。不過目前所使用的熱電耦傳感器輸出了較為微弱的電壓信號,識別過程只有幾十毫伏內(nèi)的電壓,轉(zhuǎn)換AID時一定要進行信號的調(diào)節(jié),再將電路的倍數(shù)放大到AID的轉(zhuǎn)換器上進行實現(xiàn)。該溫度傳感裝置由鋰電池供電,每隔30秒測量溫度數(shù)據(jù),通過墻壁上安裝的讀寫器將溫度和RFID編碼數(shù)據(jù)發(fā)送到企業(yè)管理軟件。系統(tǒng)己成為護士的有力助手,極大地減少了護士的勞動量,而且改善了患者的護理體驗。特別是晚上,患者可以得到正常的休息。
傳感器外殼對于傳感器起到的作用
溫度傳感器采用的是美國進口的數(shù)字式溫度傳感器芯片,其精度高,抗干擾能力強,測溫范圍廣等特點使得在低溫測量系統(tǒng)中被大量應用。溫度傳感器外殼采用不銹鋼制成,防水、耐腐蝕,可以在環(huán)境惡劣的測溫環(huán)境下使用。傳感器安裝簡單,拆換方便,可維護性好。
傳感器信號的問題已經(jīng)從早期的年齡傳感器的存在。事實上,有在感測參數(shù)如果信息不能顯示,通信,或共享沒有意義的。