專利名稱：系統級封裝的汽車輪胎壓力傳感器輪胎模塊核心組件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種輪胎壓力監測裝置，具體涉及輪胎壓力傳感器技術。
背景技術：
汽車輪胎獨特的工作環境條件，決定了胎壓實時監測的壓力傳感器的高技術要 求，包括寬溫區、寬電源電壓范圍內較高的精度和可靠性要求、低功耗要求以及惡劣 環境無線信號傳輸的穩定性要求，因此輪胎氣壓監測系統的核心是輪胎模塊，即微控制 器芯片和壓力溫度傳感器，兩者一般集成在一起。國外因立法較早其開發生產的輪胎壓 力傳感器亦較為成熟，而國內在這一生產領域處于空白，目前主要由國外三家大公司生 產和供貨(l)Freescale MPXY80X0 series TPMS系統開發平臺MPXY80xO，稱為Daytona，這是一種表面微機械加工的電容性微機電系統 (microelectromechanical system MEMS)壓力傳感器。Daytona包括壓力變換器、正溫度系 數擴散電阻溫度傳感器及其他所有必需的電路。使之能輸出經過校準的8位數字壓力和 溫度數據。所有這些都在一個芯片上。MC68HC908RF2，也稱RF2，它包括兩個部分， 第一個是2KB的閃速HC08微控制單元(與MC68HC908RK2相同)，第二部分是一個可以 發射UHF頻段數字數據的RF發射器，其發射距離可達數百米(與MC33493相同，又稱 Tango 3)。 MC33594稱Romeo2，接收RF2發射信號的接收器。Romeo2可以接收和解調曼 徹斯特編碼的數據并通過普通串行外設接口 (SPI)輸出。MC68HC908KX8，簡稱KX8， 作為接受器微控制器，也可以使用MC9S12DP256替代KX8。摩托羅拉MPXY80X0series 輪胎壓力監測系統參考設計包括5個模塊4個輪胎模塊和1個接收模塊。輪胎模塊包 括Daytona、 RF2、電池、分立元件和印制天線。接收模塊有Romeo2、 KX8、 5個指示 狀態的LED、電池、電源接插件和RS-232串行接口。
(2)通用GE Novasensor的NPX開發系統 NPX開發系統有兩種， 一種是NPX I，另一種是NPX II。
NPX II比NPX I多
集成了一個加速度傳感器。NPX開發系統的特點是所有傳感器都集成到一個芯片上； 能夠準確測量輪胎內部的溫度、氣壓和電池電壓，同時具有溫度補償功能，使測量更準 確。NPXII還可測量汽車的加速度。此外還有LF喚醒、離心開關喚醒及加速喚醒(NPX II)等功能。(3)Infineon Sensor公司的SP12開發系統 Infineon英飛凌科技的TPMS開發系統中，Sensor是采用收購的挪威專業胎壓 傳感器制造商SensoNor的產品，它采用了基于MEMS技術的硅壓阻式壓力傳感器作為 胎壓監測單元，英飛凌SP12和SP12T可以同時傳輸四組不同的數據(溫度、壓力、加 速度和供電)，并配有一個能完成測量、信號補償與調整及SPI串行通信接口 CMOS大 規模集成電路。英飛凌SP12和SP12T設有補償功能，可以對壓力、加速度、溫度和 供電電壓信號進行檢測和補償，準確提供不同型號輪胎在不同環境時的補償值，有效地保證了測量可靠性。SP12傳感器采用了LF喚醒瞬態工作模式，并在傳感器模塊中增 加了加速度傳感器，利用其質量塊對運動的敏感性，可以實現汽車啟動自動開機才進入 系統自檢，而如果檢測到加速度很小時(表示汽車沒有運動)，讓系統進入睡眠狀態， 大大地降低系統功耗。LF方式還具有自動輪胎定位功能。TDK510XF系列是工作在 433-435MHZ(TDK5100F)和311-317MHZ(TDK5101F)頻帶內的單片FSK/ASK發射器，該 器件含有一個集成的PLL(鎖相環)合成器，以及一個高效率功放以驅動環形天線。RF的 信號接收可用TDA5210(FSK/ASK)接收器。 除了上述三種主流開發系統外，還有ATMEL輪胎壓力監測系統開發平臺、飛利
浦P2SC開發系統以及SmarTire公司提供的TPMS芯片組及相應的解決方案等。 由這些平臺開發出來的典型產品有飛思卡爾MPXY80XX系列(控制器+射頻)、
英飛凌SP30(傳感器+控制器)以及通用電子NPXII系列(傳感器+控制器)等。 最近進行的一次專利調研表明，迄今為止總共有63項與輪胎壓力感應器相關
的專利在美國國家專利局注冊，其中大部分專利集中在傳感器的研制、封裝和整體設計
上，而國內則無任何TPMS領域的相關自主知識產權。
發明內容
本發明的技術目的是通過進一步整合輪胎壓力傳感器的關鍵組件，使得整個模 組只包含2個甚至1個部件，減小模組體積的同時節省工藝制作成本，提高輪胎壓力傳感 器的應用范圍。 為達到上述目的，本發明的第一 目的在于提供系統級封裝的汽車輪胎壓力傳感 器輪胎模塊核心組件，能同時發射包括315MHz或434MHz兩種頻率的信號，以適應不同 區域的標準，其包括有PCB板以及引線框架，通過引入系統級封裝技術，將微處理器芯 片、射頻芯片和壓力傳感器以及包含諧振器、電阻和電容在內的被動元件，塑封組裝于 同一封裝內，所述的微處理器芯片和射頻芯片通過3D封裝技術疊棧在PCB板的一面上， 所述壓力傳感器和諧振器利用SMT技術塑封在PCB板的另一面，最終塑封為一個壓力傳 感器。 塑封時，采用全自動塑封機，增加薄膜巻帶來保護傳感器開口，利用真空吸附 以及特殊設計來使薄膜緊貼傳感器表面。每塑封一模，巻帶也滾動更換新的薄膜，以保 證塑封過后傳感器的完整。 本發明的另一目的還在于提供上述壓力傳感器輪胎模塊核心組件的塑封工藝， 通過引入系統級封裝技術，將微處理器芯片、射頻芯片和壓力傳感器以及包含諧振器、 電阻和電容在內的被動元件塑封組裝在同一封裝內，其由以下步驟構成
(1)、將雙面PCB板焊接在引線框架上；
(2)、將PCB和引線框架做圍壩式一次塑封； (3)、在PCB板的一面使用3D封裝技術疊棧微處理器芯片和射頻芯片；
(4)、在PCB板的另一面使用SMT技術，貼裝壓力傳感器和諧振器；
(5)、最后進行點塑封、表面處理和測試檢驗。 本發明與現有技術相比，具有以下顯著的進步和突出的特點該發明的原型產 品已經通過電磁性兼容、干擾及可靠性模擬與仿真等手段的測試，嚴格按照美國汽車電子可靠性要求制造，是目前世界上同類產品中集成度最高的產品。 另外，該產品可同時發射315MHz(在歐洲使用的TPMS產品)和434MHz(在美 國使用的TPMS產品)兩種不同頻率的信號，同時滿足歐洲和美國兩個國家的標準。并 且，通過編程可以改變發射頻率，以利于將來適用于國內的TPMS標準。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。 圖1是汽車輪胎壓力傳感器的仰視結構示意圖； 圖2是汽車輪胎壓力傳感器的俯視結構示意圖； 圖3是圖2的立體示意圖； 圖4是本發明的封裝成品外形圖； 圖5是本發明的塑封工藝實現流程圖。 圖中1、微處理器芯片，2、射頻芯片，3、壓力傳感器，4、諧振器，5、 PCB 板，6、引線框架。
具體實施例方式
參見圖1-圖4所示，系統級封裝的汽車輪胎壓力傳感器輪胎模塊核心組件，利 用引入系統級封裝技術，將微處理器芯片l、射頻芯片2和壓力傳感器3以及包含諧振器 4、電阻和電容在內的被動元件，塑封組裝于同一封裝內，微處理器芯片1和射頻芯片2 通過3D封裝技術疊棧在PCB板5的一面上，壓力傳感器3和諧振器4利用SMT技術塑 封在PCB板5的另一面，最終塑封為一個汽車輪胎壓力傳感器。其中的壓力傳感器3在 塑封時采用全自動塑封機，增加薄膜巻帶來保護傳感器開口，利用真空吸附以及特殊設 計來使薄膜緊貼傳感器表面。每塑封一模，巻帶也滾動更換新的薄膜，以保證塑封過后 傳感器的完整。 參見圖5所示，本發明壓力傳感器3輪胎模塊核心組件的塑封工藝實現流程如 下(1)、首先將雙面PCB板5焊接在引線框架6上；(2)、將PCB板5和引線框架6采 用圍壩式一次塑封；(3)、在PCB板5的一面使用3D封裝技術疊棧微處理器芯片1以及 射頻芯片2 ; (4)、在PCB板5的另一面使用SMT技術，貼裝壓力傳感器3和諧振器4 ; (5)、最后進行點塑封、表面處理和測試檢驗，得到本技術集合度高的系統級封裝的汽車 輪胎壓力傳感器。使用具有雙發射頻率的RF芯片以及內置式諧振器4，通過電路設計可 以同時輸出315MHz和434MHz兩種不同頻率的信號。
權利要求
一種系統級封裝的汽車輪胎壓力傳感器輪胎模塊核心組件，能同時發射包括315MHz或434MHz兩種頻率的信號，以適應不同區域的標準，其包括有PCB板以及引線框架，其特征在于通過引入系統級封裝技術，將微處理器芯片、射頻芯片和壓力傳感器以及包含諧振器、電阻和電容在內的被動元件，塑封組裝于同一封裝內，所述的微處理器芯片和射頻芯片通過3D封裝技術疊棧在PCB板的一面上，所述壓力傳感器和諧振器利用SMT技術塑封在PCB板的另一面。
2. 根據權利要求1所述的系統級封裝的汽車輪胎壓力傳感器輪胎模塊核心組件，其特 征在于所述的壓力傳感器在塑封時還利用薄膜貼裝在壓力傳感器的開口上，使壓力傳 感器的開口不被塑封料填充。
3. —種系統級封裝的汽車輪胎壓力傳感器輪胎模塊核心組件的塑封工藝，通過引入 系統級封裝技術，將微處理器芯片、射頻芯片和壓力傳感器以及包含諧振器、電阻和電 容在內的被動元件塑封組裝在同一封裝內，其特征在于，包括下列步驟a、 將雙面PCB板焊接在引線框架上；b、 將PCB和引線框架做圍壩式一次塑封；c、 在PCB板的一面使用3D封裝技術疊棧微處理器芯片和射頻芯片；d、 在PCB板的另一面使用SMT技術，貼裝壓力傳感器和諧振器； d、最后進行點塑封、表面處理和測試。
全文摘要
本發明提供一種可減小模組體積并節省成本的系統級封裝的汽車輪胎壓力傳感器輪胎模塊核心組件，該組件將壓力傳感器、微處理器、射頻芯片和諧振器通過系統級封裝技術集合在一個封裝中，將雙面PCB板焊接在引線框架上，在PCB板的一面使用3D封裝技術疊棧微處理芯片和射頻芯片，而在PCB板的另一面使用SMT技術貼裝有壓力傳感器和諧振器，然后進行塑封、表面處理和測試，構件合理，具有技術集合度高、適用面廣的技術效果。
文檔編號B60C23/02GK101691103SQ20091019311
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月16日 優先權日2009年10月16日
發明者仲鎮華, 呂冬清, 梁志權, 沈文龍, 金玲, 高子陽, 黃鐘堅 申請人:廣東省粵晶高科股份有限公司