[发明专利]温度感知射频标签及利用其来感知温度变化的电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及温度测量和射频识别技术领域，具体涉及一种温度感知射频标签及利用其来感知温度变化的电路和方法。

背景技术

与普通的条形码相比，射频标签(RF Tag)具有访问速度高、可并行批量访问，双向数据传输和存储数据读写等很多优点。因此，射频标签已经被广泛用于各种物品的识别。

根据射频标签有无电池供电，射频标签又可分为有源标签和无源标签两种，无源标签只有在阅读器进行识别的过程中才能工作。

对于一些特殊的物品在传输过程中，需要使用保温箱或者类似的保温装置来确保运输的物品在传输过程中处于合适的温度氛围，比如，血液产品和血液制品、疫苗、冷藏食品等等，并且需要箱内保持相对稳定的温度，防止箱内物品因为温度变化较大而发生质变。对于这样的物品，在物品序列号识别的过程中，还希望能同时获取并物品保存的环境温度信息。

一般来说，这样的保温箱内部装有至少一个物品，对于箱内的物品个体，比如血液产品的单个包装，现有技术中，可以使用射频标签，在不打开保温箱的前提下，能够快速检查保温箱内物品个体的编号、数量、种类等信息。通过在保温箱体上加装现有的温度测量和记录装置，也可以记录、保存和显示物品保温储存过程中的温度信息，从而实现物品存储运输过程中的温度监管。但是，这样的获得温度信息一方面自动化程度低，另一方面需要额外配置温度读出和传输装置，将温度信息传输到射频标签物品识别的数据库系统，这就增加了系统的复杂程度和成本。

更一般的情形，在很多需要监控物品保存过程中环境温度信息的场合，并不需要采用电池供电的温度实时测量和监控系统全程测量和记录环境温度信息，只需要识别在物品保存过程中，检测到物品所处的环境温度有没有超出许可的范围，对于在保存过程中存在环境温度超过标准的物品报废处理即可。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种温度感知射频标签及利用其来感知温度变化的电路和方法，以能够在射频标签没有阅读器供电的情况下全程监控到物品保存过程中环境温度有没有超出许可的范围，保证在保存过程中存在环境温度超过标准的物品能够被识别出来并作进一步处理，保证物品存储的质量。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种温度感知射频标签，该射频标签包括：

射频标签的集成电路，以及

至少一个温度传感器，该温度传感器包括：

带有浮栅的MOS晶体管，该晶体管的浮栅和焊接点(PAD)金属面相连；

被密封在一个空腔中的双金属温度敏感片，该双金属温度敏感片一端为固定端，与该射频标签的集成电路的“地”信号相连的，另一端为自由端，在空腔中可自由随温度变化弯曲，在特定的温度下该自由端可接触到与浮栅相连的焊接点金属面；

其中，射频标签的集成电路用于检测温度传感器的MOS晶体管的浮栅上是否被注入自由电荷。

上述方案中，所述焊接点金属面是一个具有钝化层窗口的裸露金属面，该裸露金属面和所述双金属温度敏感片密封在所述空腔中，所述带有浮栅的MOS晶体管的浮栅通过金属连线与所述焊接点金属面相连接。

上述方案中，所述双金属温度敏感片使用两种或者两种以上热膨胀系数不同的金属材料，随着环境温度不同该双金属温度敏感片将向一边弯曲。

上述方案中，所述两种或者两种以上热膨胀系数不同的金属材料为以下之一：铜和银；银和铬；银和金；银和钯；银和锌；银和镍。

上述方案中，所述密封双金属温度敏感片的空腔使用芯片和/或MEMS传感器的刻蚀方法加工，在刻蚀形成的槽顶部通过硅帽封装得到密闭的腔体。

上述方案中，所述双金属温度敏感片使用芯片金属层工艺来制作，在去除牺牲层后得到悬臂梁的双金属温度敏感片。

上述方案中，所述双金属温度敏感片是独立加工的，通过封装的方法与射频标签芯片的地信号焊接点相连，所述双金属温度敏感元件自由端的触点位于与MOS晶体管相连的焊接点金属面的钝化层窗口上方，芯片和双金属温度敏感元件使用LTCC陶瓷被封装成温度传感器。

上述方案中，通过调整所述双金属温度敏感片自由端的长度，来控制不同温度下双金属温度敏感片自由变形的最大行程，从而实现MOS晶体管在不同温度下实现浮栅电荷的泄放。

为达到上述目的，本发明还提供了一种使用温度感知射频标签来感知温度变化的电路，该电路包括：