借助于原生部件承载件确定物理量的方法和布置结构技术

描述了一种用于确定物理量的方法和传感器布置结构。所描述的方法包括：激励形成在原生部件承载件(210)内的电容器装置(200a‑d)；测量电容器装置(200a‑d)的电容值；以及基于所测量的电容值确定物理量。还描述了一种使用原生部件承载件(210)作为换能器以用于检测物理量的值的方法。

Method of Determining Physical Quantity and Layout Structure with the Aid of Bearing Parts of Primary Components

【技术实现步骤摘要】
借助于原生部件承载件确定物理量的方法和布置结构
本专利技术涉及一种用于确定物理量的值的方法和传感器布置结构，涉及一种根据物理量的值控制电子部件的运行的方法，以及涉及一种使用部件承载件的方法。
技术介绍
在许多应用中，温度和/或湿度控制是监测物理和/或化学过程的关键因素。例如，在汽车和/或电子应用中，在不知道实际温度和/或湿度水平的情况下保持温度和/或湿度敏感的设备的功能是不可想象的。可以在医学和/或兽医应用中找到其他实例。安全和精确的温度控制可以帮助医生实时监测和/或治疗疾病诸如局部感染。此外，在工业应用中，温度控制也可能是必要的，以便成功地实现节能措施，同时湿度读数可以帮助过程优化。在家庭和商业应用中，恒温器和恒湿器经常用于相应地优化住户和/或超市的能量使用和环境舒适性。为了获得准确的温度和/或湿度控制，需要大小较小和成本较低的智能温度计和湿度计。这种智能传感器几乎可以在任何环境中轻松集成。因此，成本、功能和集成是强制性要求。例如，为了控制大型建筑物内部不同位置处的温度和/或湿度，需要许多温度计/湿度计(传感器)。在必须监测不同器官的确切温度的医疗应用中，一次性和植入式电容式温度计可用于远程、无线和准确的温度监测。然而，现有技术的温度计和/或湿度计的大多数状态是有线的或需要复杂的结构/方法以允许远程温度和/或湿度读数。可能需要提供用于确定物理量的电容测量原理，这可以利用可以以简单且成本有效的方式实现的传感电容器装置来实施。
技术实现思路
根据本专利技术示例实施方式的技术方案可以满足这种需要。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于确定物理量的值的方法。所提供的方法包括：(a)激励形成在原生(native，原本)部件承载件内的电容器装置；(b)测量电容器装置的电容值；以及(c)基于所测量的电容值确定物理量的实际值。所描述的方法基于原生部件承载件可以直接用作用于物理量的电容传感器的想法。由此，假设关于原生部件承载件固有的电容器装置具有一电容值，该电容值取决于待确定的物理量的值。本专利技术的基本思想是完全独特的方法，因为在已知的电容传感应用中，通常使用适当的和/或专用的电容器作为传感器元件。当然，在一些应用中，电容传感器元件安装在部件承载件上或部件承载件处。与此相反，根据本专利技术，使用部件承载件的至少一部分的固有性能。所描述的方法包括激励(或刺激)电容器装置。这特别地可以意味着将电AC信号施加到电容器装置的电极，在该电容器装置中，电极围绕、封围和/或封装电介质材料或层。鉴于必要的激励，电容器装置可以被认为是传感器的换能器部分或换能器的至少一部分，上述部分将待经由电容值测得的物理量变换为指示物理量的测量信号。在本文件的上下文中，术语“原生”可以特别意味着为了实现电容器装置，不使用专用部件。(原生)部件可能在承载件的制造期间并且可能利用在承载件的制造中使用的典型材料形成在承载件内部或该承载件上。特别地，除了部件承载件的包括插入在两个相邻金属或导电层之间的至少一个电介质层的普通分层结构之外，所描述的原生部件承载件不需要任何其他传感元件或传感结构。这至少对于实现确定物理量的功能也是如此。当然，所描述的原生部件承载件可用作用于构建电子组件的结构。根据本专利技术的实施方式，原生部件承载件是印刷电路板。在本申请的上下文中，术语“印刷电路板”(PCB)可以特别地表示部件承载件，该部件承载件通过将若干导电层结构与至少一个电绝缘层结构层压在一起来形成，上述形成过程例如通过施加压力进行，如果需要的话所述形成过程伴随着热能的供应。PCB可以是板状的(即平面的)、三维弯曲的(例如当使用3D打印制造时)或者可以具有任何其他形状。PCB可以具有完全刚性的结构。或者，PCB的至少一部分可以是柔性的，例如，为了使PCB的三维形状适应期望的形状。除了相关材料的相对低成本之外，PCB卡的典型生产格式例如60cm×40cm或用于部件封装件的基板的格式(500mm×500mm)还可用于实现用于物理量的可负担的传感器。这种传感器可以足够小足以实际植入任何结构中。可以例如在RFID系统、微处理器、自主传感单元等中实行这种集成。作为用于PCB技术的优选材料，导电层结构由铜制成，而电绝缘层结构可以包括树脂和/或玻璃纤维，所谓的预浸料或FR4材料。例如通过激光钻孔或机械钻孔来形成穿过层压体的通孔并通过用导电材料诸如特别是铜来填充这些通孔从而形成作为通孔连接的过孔，各种导电层结构可以以期望的方式彼此连接。PCB通常被配置用于在板状印刷电路板的一个或两个相反表面上容纳一个或多个部件。它们可以通过焊接连接到相应的主表面。PCB的电介质部分可以由具有增强纤维诸如例如玻璃纤维的树脂构成。根据本专利技术的另一实施方式，电容器装置由两个导电层部分和夹在两个导电层部分之间的电绝缘层部分形成。沿着与原生部件承载件的主表面垂直的轴线，两个导电层部分至少部分地彼此重叠。描述性地说，根据该实施方式，电容器装置是部件承载件的分层结构的至少一部分。具体地，上部导电层的至少一部分可以形成电容器装置的第一电极，绝缘层可以用于电介质层，并且下部导电层的至少一部分可以形成电容器装置的第二电极。如果适用，导电层的其他部分可用于其他目的，特别是用于构建用于电子组件的导体路径。根据具体应用，可以以适当的方式选择电极的(二维)形状。特别地，两个电极的形状和/或大小不必相同。尽管在大多数情况下可能期望两个电极之间较大的空间重叠。基本上只有一个要求，根据该要求，两个电极必须被设计和空间布置成使得可以在两个电极之间以及电绝缘层部分内产生电场。在实施方式中，电绝缘层部分包括由下述组成的组中的至少一种：树脂(诸如增强或非增强树脂，例如环氧树脂或双马来酰亚胺-三嗪树脂，更具体地FR-4或FR-5)、氰酸酯、聚亚苯基衍生物、玻璃(特别是玻璃纤维、多层玻璃、玻璃类材料)、预浸材料、聚酰亚胺、聚酰胺、液晶聚合物(LCP)、环氧基积层膜、聚四氟乙烯(特氟龙)、陶瓷和金属氧化物。也可以使用例如由玻璃(多层玻璃)制成的增强材料，诸如幅材、纤维或球体。尽管通常优选预浸料或FR4，但也可以使用其他材料。在另一实施方式中，导电层部分包括由下述组成的组中的至少一种：铜、铝、镍、银、金、钯和钨。尽管通常优选铜，但是其他材料或其涂覆版本也是可能的，特别是涂覆有超导材料诸如石墨烯、纳米线或纳米管。根据本专利技术的另一实施方式，原生部件承载件的与电容器装置关联的至少一部分没有嵌入的和/或表面安装的部件。这可以提供下述优点：所期望的电容器装置的功能——即随着物理量的实际值的改变来改变其电容值——将不会受到位于电容器装置的有源区域内或接近该有源区域的部件的干扰。根据本专利技术的另一实施方式，测量电容值的步骤包括：(a)测量包括电容器装置的电谐振电路的谐振频率；以及(b)基于所测量的谐振频率计算电容值。这可以提供下述优点：可以以特别高的准确度确定电容值，并且因此也确定物理量的实际值。在这个情境下，可以从通常可以非常精确地测量频率的事实中获益。在优选实施方式中，谐振电路是包括电感器L和电容器装置C(以及可选的电阻器R)的简单的LC电路。因此，电感器L不必是专用的电气部件。在许多应用中，如果电感器L和/或电阻器R由连接电容器装置C的导体路径的至少一部分实现的话，就足够了。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定物理量的方法，所述方法包括：激励形成在原生部件承载件(210)内的电容器装置(200a‑d)；测量所述电容器装置(200a‑d)的电容值；以及基于所测量的电容值确定所述物理量。

【技术特征摘要】
2017.11.23 EP 17203331.81.一种用于确定物理量的方法，所述方法包括：激励形成在原生部件承载件(210)内的电容器装置(200a-d)；测量所述电容器装置(200a-d)的电容值；以及基于所测量的电容值确定所述物理量。2.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述电容器装置(200a-d)由两个导电层部分(216)和置于所述两个导电层部分(216)之间的电绝缘层部分(212)形成，其中，沿着与所述原生部件承载件(210)的主表面垂直的轴线，所述两个导电层部分(216)至少部分地彼此重叠。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述原生部件承载件(210)的与所述电容器装置(200a-d)关联的至少一部分没有嵌入的和/或表面安装的部件。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，测量电容值包括：测量包括所述电容器装置(500)的电谐振电路(500、518)的谐振频率；以及基于所测量的谐振频率计算所述电容值。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，待确定的所述物理量是温度和湿度中的至少一个。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述原生部件承载件(410)包括：与所述电容器装置(400a)关联的第一部分；以及与所述原生部件承载件(410)的另外的电容器装置(400b)关联的第二部分，其中，所述电容器装置(400a)的电容通过第一函数、根据所述物理量和另外的物理量给出，并且所述另外的电容器装置(400b)的电容通过第二函数、根据所述物理量和所述另外的物理量给出，其中，所述第二函数与所述第一函数不同。7.根据前一权利要求所述的方法，其中，所述第一电容器装置(400a)包括第一电介质材料(414)，并且所述第二电容器装置(400b)包括第二电介质材料(412)，其中，所述第二电介质材料与所述第一电介质材料不同。8.根据前述两项权利要求中任一项所述的方法，其中，所述原生部件承载件(410)包括至少两个电绝缘层(412、414)，其中，所述第一电介质材料被分配给第一电绝缘层(412)，并且所述第二电介质材料被分配给与所述第一电绝缘层不同的第二电绝缘层(414)。9.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森·西尔瓦诺·德索萨，加瓦宁·马尔科，
申请(专利权)人：奥特斯奥地利科技与系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT