敏源0.1℃高精度数字温度芯片 用于可穿戴体温测量应用指南

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敏源M601系列0.1℃高精度数字芯片,适用于智能体温类穿戴产品,例如智能体温贴、智能手环手表、电子体温计等产品。

为了保证体温测量的速度和准确度,可穿戴温度测量设计还需要考虑传感器安装的热学方面。

位于M601底部的热焊盘是和温度感应元件直接热耦合的。为了准确和快速测量体温,皮肤温度应该和热焊盘的温度越接近越好。为此,电路板上传感器处的顶层,应该有和热焊盘同样尺寸的焊盘。焊接时,传感器的引脚和热焊盘同时焊接电路板上。电路板的底层同样有一个相同尺寸不镀锡的覆铜,该覆铜通过不锈钢与皮肤接触。由于电路板板材的热导率与铜和锡相比很小,为了加强底层覆铜和顶层热焊盘的热阻,放置3个过孔,加强热传导。

传感器安装电路板的尺寸应尽可能小,以减少热质量产生的热惯性,改善热响应时间速度。数字温度传感器芯片在电路板上安装的示意图见下图。

温度传感器安装示意图

 

为了更加准确的测量体温,除了上述的提高皮肤和传感器热耦合的措施外,还要尽可能使传感器电路板和周围之间有较高的热隔离。探头与皮肤接触在保证舒适性的基础上,应尽可能紧密。传感器电路板和主板的电气连接应该用柔性电路板或软导线连接,避免与主板的刚性连接产生的皮肤接触的不利影响。

软导线的线径应尽可能细,包括绝缘外皮在内的热质量在保证机械强度的同时足够小。导线在主板的接入处远离主板上的热源并具有较高的热阻。推荐用直径小于0.1mm,热导率低的导线。

 

1:半导体工业常用材料的热导率

表1 材料的热导率

材料

热导率k [W/(m×K)]

空气

0.023 to 0.045

环氧涂层

0.2 to 0.3

电路板板材FR4

0.4

聚亚酰胺

0.5

封装壳体 

1

导热胶

1 to 7

焊球

7.5

不锈钢

16 to 24

焊锡r (63/67)

39

91

100 to 120

204 to 250

320

400

425

 

2020年3月19日 14:12
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