CN105974783A - 一种智能手表机芯结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种智能手表机芯结构。该智能手表机芯采用多层层叠布局设置触控液晶屏幕面板、核心主板、传感器模组和各种外围部件等结构，机芯具有层叠支架以固定位于各层的各个部件，层叠支架的外围边缘设置引导架槽，使并排缆线尽量从机芯外周延伸而跨接各层的部件，减少对机芯内部空间的占用；层叠支架的内部还具有贯穿架槽，通过贯穿架槽引导并排缆线在各层之间贯穿延伸，从而减少了缆线总长度和弯折程度、节约了缆线占用的机芯空间；架槽的引导便于缆线安装定位，缓解了缆线对主板芯片的贴附覆盖，提高了智能手表内部的空间利用率和散热效率。
Description
技术领域
本发明涉及智能手表设备，尤其涉及一种智能手表机芯结构。
背景技术
智能手表是目前非常流行的一种可穿戴智能终端设备，其功能丰富、能力强大、轻小便携，深受消费者的喜爱。在传统机械或石英手表具有的计时功能基础上，智能手表进一步扩展了拨打接听电话、即时消息收发、进行触感提醒、音乐和多媒体播放、接入移动通信网络进行网页浏览、游戏等各种功能。特别是，智能手表内部搭载多款针对人体生理参数和运动状态的感测传感器，例如计步传感器、心率传感器、血氧传感器、体温传感器等，基于这些传感器提供的数据，智能手表可以开发各种体育锻炼与身心健康方面的应用功能，例如测算每日的卡路里消耗、执行运动计划表、反馈深度睡眠时长等。
为了实现上述功能，从硬件构成上看，智能手表内部的机芯需要搭载液晶显示与触摸控制面板、电池、电源管理电路、震动马达、天线模组、麦克风、扬声器、接口电路、用于安装处理器与存储器等芯片的核心主板以及各种传感器模组。可以说，智能手表机芯的零部件相比智能手机等电子设备只多不少。但是，智能手表为了满足佩戴的需求，追求轻薄小巧，使得表壳内部的容纳空间十分有限，这就给智能手表内部机芯的硬件组合装配结构的设计带来了巨大的挑战。
图1示出了现有技术中的智能手表机芯的组装结构示意图。现有的智能手表机芯普遍采用多层层叠的结构布局，最上层为被一体化集成的触控液晶屏幕面板1001；向下的一层设置了电池1002、震动马达1003、扬声器1004、麦克风1005以及天线模组1006，其中天线模组1006需要设置在紧邻表壳外缘的位置并且延伸一定的空间长度，以便保证信号接收和发射能力；更下面的一层设置作为整个机芯“心脏“的核心主板1007，该核心主板1007上集成了智能手表的主处理器芯片、图形处理器芯片、无线通信芯片、陀螺仪和计步传感器、内存芯片、FLASH存储芯片以及电源管理电路等；位于核心主板1007再下面一层的是传感器模组1008，其中安装了各类型的传感器芯片，将传感器模组1008设置在机芯的最下层以便其贴近人体皮肤，从而通过光学式或接触式的测量手段获取人体生理参数。当然，根据实际需要，也可继续增加智能手表机芯的层级数量，以及调整每一层上的零部件设置和空间分布。
智能手表机芯采用多层层叠的内部空间布局所带来的一个问题是，位于不同层次上的零部件之间——特别是核心主板上的各芯片与其它各层零部件之间——的电路连接很大程度上不能像单块线路板上那样依靠在集成电路基板上刻蚀形成的走线来实现。针对这一现状，如图1所示，核心主板1007是通过若干柔软的并排缆线1009连接触控液晶屏幕面板1001、震动马达1003、扬声器1004、麦克风1005、天线模组1006以及传感器模组1008的，通过柔软的并排缆线1009实现跨越各层之间的信号传输与系统供电。图2示出了一根柔软并排缆线的形状，可见该并排缆线1009的中间段是若干根并排的细小缆线1009A，细小缆线具有柔软的塑料外被和内部的金属导线，并排缆线的两个端部是接头，接头具有开放的电路接口1009B，用于与机芯各零部件的芯片实现电连接。这样的并排缆线从空间上在机芯的各层之间延伸，跨接在核心主板1007的各芯片与各层的各种面板和部件之间。
然而，由于并排缆线的大量应用，使得智能手表在其表壳内部与机芯外周之间以及机芯的各层之间都需要保留一定的空隙，供并排缆线穿过和延伸。可见，缆线本身需要占据智能手表一部分表壳内部空间，给智能手表内部空间的利用效率和各种部件的合理排布带来了一定的不利影响。而且并排缆线在表壳内部会被弯折比较大的幅度，由于缆线外被具有一定的机械强度，使得其在装配和维修过程中不易定位，还容易发生断裂造成废品。如图1所示，各条并排缆线相互层叠地覆盖核心主板，还会给主板上处理器芯片的散热带来阻碍。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的以上缺陷，本发明提出一种智能手表机芯结构。该智能手表机芯采用多层层叠布局设置触控液晶屏幕面板、核心主板、传感器模组和各种外围部件等结构，机芯具有层叠支架以固定位于各层的各个部件，层叠支架的外围边缘设置引导架槽，使并排缆线尽量从机芯外周延伸而跨接各层的部件，减少对机芯内部空间的占用；层叠支架的内部还具有贯穿架槽，通过贯穿架槽引导并排缆线在各层之间贯穿延伸，从而减少了缆线总长度和弯折程度、节约了缆线占用的机芯空间；架槽的引导便于缆线安装定位，缓解了缆线对主板芯片的贴附覆盖，提高了智能手表内部的空间利用率和散热效率。
本发明提供了一种智能手表机芯结构，其特征在于，所述智能手表机芯具有多层层叠的空间布局结构，机芯部件分层设置于该多层层叠的空间布局结构中，其中，由上自下的最上层设置触控液晶屏幕面板，由上自下的第二层内设置有电池、震动马达、扬声器、麦克风以及天线模组；由上自下的第三层设置核心主板，该核心主板上集成了智能手表的主处理器芯片、图形处理器芯片、无线通信芯片、陀螺仪和计步传感器、内存芯片、FLASH存储芯片以及电源管理电路；由上自下的第四层内设置了多块传感器电路和芯片组成的传感器模组；并且，机芯通过并排缆线跨接各层之间的机芯部件以实现信号传输与系统供电；
并且，所述智能手表机芯还具有层叠支架，所述层叠支架填充于智能手表表壳的空间内部，并且利用细小螺丝结构固定在智能手表的表壳内部；该层叠支架是由金属薄片形成的多层框架结构，各层框架之间的空间用于容纳上述至少一层中布设的机芯部件；
层叠支架的每层框架包括一底框，每个所述底框包括若干根支撑肋条，上述至少一层中布设的机芯部件通过涂胶粘合的方式安装在底框的支撑肋条上；相邻的支撑肋条之间具有镂空空隙；每层底框利用位于其四角上的支脚与表壳内部的结合部位实现固定安装；
在所述底框的至少两个外边缘具有引导架槽，所述引导架槽用于约束和引导并排缆线通过机芯的外周边缘处在各层之间延伸而跨接位于各层上的机芯部件；
所述底框的至少一个镂空空隙作为贯穿架槽，所述贯穿架槽用于约束和引导并排缆线从中穿过从而在各层之间延伸而跨接位于各层上的机芯部件。
优选的是，所述层叠支架的外周设置一圈填充圈，以便填充该支架与表壳内壁之间的空隙。
优选的是，所述引导架槽具有自底框的外边缘向内凹进并且自底框所在平面向上和/或向下延伸的引导部，所述引导部与位于每层底框外周的一圈填充圈二者之间形成的空间通道用于供并排缆线从中穿过。
优选的是，与作为所述贯穿架槽的镂空空隙相邻的两个肋条具有自底框所在平面向上和/或向下延伸的引导部，从而在引导部之间形成空间通道。
优选的是，所述层叠支架最上层的底框固定所述触控液晶屏幕面板，并且所述触控液晶屏幕面板的连线接口位于其边缘位置，连接该连线接口的并排缆线经过该层底框边缘的引导架槽向下延伸至核心主板相应的信号接口。
优选的是，所述震动马达的控制引线与扬声器的音频信号线被合为一条并排缆线，该条并排缆线从该层底框边缘的引导架槽向下延伸至核心主板相应的信号接口；所述天线模组设置在该层机芯另一侧外缘的位置上，该天线模组的信号线与地馈线形成的并排缆线从该层底框另一个边缘的引导架槽向下延伸至核心主板相应的信号接口；所述麦克风处在机芯的与所述天线模组同一侧的边缘位置，麦克风的音频信号输出线以独立的并排缆线的形式也从该层底框的与所述天线模组同一侧的引导架槽向下延伸至核心主板相应的信号接口；电池的引线则通过该层底框的贯穿架槽向下延伸以便连接核心主板的电源管理电路。
优选的是，所述核心主板的上面是金属散热平板，并且主板通过该金属散热平板固定于表壳以内，金属散热平板的下面固定核心主板的基板，以及安装在基板上的主处理器芯片、图形处理器芯片、无线通信芯片、陀螺仪和计步传感器、内存芯片、FLASH存储芯片以及电源管理电路；沿着引导架槽延伸的各条并排缆线与位置位于核心主板边缘的各个连线接口产生电连接，从而实现电接通；金属散热平板以及核心主板基板上开设贯通孔，从各层中间区域的贯穿架槽延伸的并排缆线穿过上述贯通孔而与核心主板中间区域上的各个连线接口产生电连接。
优选的是，所述传感器模组安装在底框上，并且连接各个传感器模组的并排缆线从该层底框边缘的引导架槽向上延伸至核心主板相应的信号接口。
优选的是，所述底框在彼此相对的两个外边缘具有引导架槽。
优选的是，所述底框在彼此相邻的两个外边缘具有引导架槽。
可见，发明通过层叠支架和相应引导架槽、贯穿架槽的设计，减少了连接智能手表机芯主板和各个外围电路部件、传感器模组的缆线总长度，避免了缆线的过度弯折、节约了缆线占用的机芯空间；架槽的引导便于缆线安装定位，缓解了缆线对主板芯片的贴附覆盖，提高了智能手表内部的空间利用率和散热效率。
说明书附图
图1是现有技术中的智能手表机芯结构示意图；
图2是现有技术中的智能手表机芯所应用的并排缆线结构示意图；
图3是本发明优选实施例的智能手表机芯结构示意图；
图4是本发明优选实施例的层叠支架结构示意图；
图5是本发明优选实施例所述智能手表机芯最上层的俯视示意图；
图6是本发明优选实施例所述智能手表机芯由上至下第二层空间的俯视示意图；
图7是本发明优选实施例所述智能手表机芯由上至下第三层空间的结构示意图；
图8是本发明优选实施例所述智能手表机芯由上至下第四层的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
图3是本发明优选实施例所述智能手表机芯结构的示意图。如图3所示，该机芯采用了多层层叠的空间布局结构，最上层为触控液晶屏幕面板3001，其占据了机芯最上面一层的全部空间；下面的一层空间内设置有电池3002、震动马达3003、扬声器3004、麦克风3005以及天线模组3006，其中天线模组3006设置在机芯外缘的位置从而保证信号接收和发射能力；再下面的一层空间设置作为整个机芯“心脏“的核心主板3007，该核心主板3007上集成了智能手表的主处理器芯片、图形处理器芯片、无线通信芯片、陀螺仪和计步传感器、内存芯片、FLASH存储芯片以及电源管理电路等；位于核心主板3007再下面一层空间安装了多块传感器电路和芯片组成的传感器模组3008，传感器模组3008通过光学式或接触式的测量手段获取人体生理参数。
如图3所示，与现有技术各层布局空间中的电路板和芯片直接相互堆叠、通过细小螺丝固定或以胶粘合的方式不同的是，本发明所述的智能手表机芯具有层叠支架3009，该层叠支架3009填充于智能手表的表壳3010的空间内部，层叠支架3009的外周设置一圈填充圈3011，以便填充该支架与表壳内壁之间的空隙。层叠支架3009自身可以利用细小螺丝结构固定在智能手表的表壳内部。
如图4所示的层叠支架结构示意图，该层叠支架3009自身是由金属薄片形成的多层框架结构，各层框架之间的空间用于容纳上述各层中芯片和部件。每层框架包括底框3009A，底框3009A包括若干根支撑肋条3009B，在组装过程中，可以通过涂胶粘合的方式把各层中的各个芯片和部件安装在底框的支撑肋条3009B上。支撑肋条3009B之间的镂空空隙可以为芯片和部件提供散热，并且，金属材质的层叠框架3009自身具有良好的导热性能，可将热量从机芯内部充分传导到外部表壳，有利于热量挥发，起到散热片的作用。每层底框3009A利用位于其四角上的支脚3009C与表壳内部的结合部位实现固定安装，可在每个支脚3009C上设置螺孔，以便通过细小螺丝将每层底框安装在表壳内部。为了智能手表机芯组装的方便，可以在安装了一层框架的底框3009A并在该层底框3009A上固定了相应的芯片和部件并进行连线之后，再固定上一层的底框3009A。
如图4所示，在底框3009A的至少两个外边缘(可以是彼此相对的两个边缘，或者彼此相邻的两个边缘)具有引导架槽3012，该引导架槽3012具有自底框3009A的外边缘向内凹进并且自底框3009A所在平面向上和/或向下延伸的引导部3012A，该引导部3012A与位于每层底框3009A外周的一圈填充圈3011二者之间形成的空间通道供并排缆线从中穿过，从而使得并排缆线能够在机芯的外周边缘处在各层之间延伸而跨接位于各层上的芯片与部件。引导架槽3012的引导和约束有利于减少并排缆线对机芯内部空间的占用，以及可加强对并排缆线的定位。为了配合该引导架槽3012的位置，在各层的芯片和部件的布局设计时，使其连线接口尽量靠近外边缘，从而便于并排缆线自各个芯片和部件引出后伸入所述引导架槽3012。
根据设计的需要，还可以将底框3009A的部分镂空空隙作为引导并排缆线从中穿过的通道，从而使得当芯片或部件的连线接口处于该层的中间区域时，并排缆线无需再绕至该层的边缘，而是通过该通道直接延伸至其它层。如图4所示，其中一个镂空空隙作为贯穿架槽3013，提供并排缆线在层之间贯穿的通道，该镂空空隙相邻的两个肋条具有自底框3009A所在平面向上和/或向下延伸的引导部3013A，从而在引导部之间形成空间通道。贯穿架槽3013的引导和约束有利于缩短并排缆线的长度，减少并排缆线对机芯内部空间的占用，以及可加强对并排缆线的定位。
图5是本发明所述智能手表机芯最上层的俯视示意图。可见，最上层的底框3009A上固定触控液晶屏幕面板3001，触控液晶屏幕面板3001的连线接口位于其边缘位置，连接该连线接口的并排缆线经过该底框3009A边缘的引导架槽3012向下延伸至核心主板3007相应的信号接口。
图6是本发明所述智能手表机芯由上至下第二层空间的俯视示意图。该层的底框3009A上安装了电池3002、震动马达3003、扬声器3004、麦克风3005以及天线模组3006。其中可见，震动马达3003与扬声器3004被布局在彼此邻近的位置上，震动马达3003的控制引线与扬声器3004的音频信号线被合为一条并排缆线，该条并排缆线从该层底框3009A边缘的引导架槽3012向下延伸至核心主板3007相应的信号接口。天线模组3006设置在该层机芯另一侧外缘的位置上，该天线模组3006的信号线与地馈线形成的并排缆线从该层底框3009A另一个边缘的引导架槽3012向下延伸至核心主板3007相应的信号接口。为了采集外部声音信号的便利，麦克风3005也处在机芯的该边缘位置，麦克风3005的音频信号输出线以独立的并排缆线的形式也从该层底框3009A的引导架槽3012向下延伸至核心主板3007相应的信号接口。电池3002的引线则通过该层底框3009A的贯穿架槽3013向下延伸以便连接核心主板3007的电源管理电路。
图7是本发明所述智能手表机芯由上至下第三层空间的结构示意图。该层空间用于安装智能手表机芯的核心主板3007。其中，核心主板3007的上面是金属散热平板，并且主板通过该金属散热平板固定于表壳以内，因此本层空间不需要设置层叠支架的底框。金属散热平板的下面固定核心主板3007的基板，以及安装在基板上的主处理器芯片、图形处理器芯片、无线通信芯片、陀螺仪和计步传感器、内存芯片、FLASH存储芯片以及电源管理电路等。沿着引导架槽3012延伸的各条并排缆线与位置位于核心主板3007边缘的各个连线接口产生电连接，从而实现电接通。金属散热平板以及核心主板3007基板上开设贯通孔，从各层中间区域的贯穿架槽延伸的并排缆线穿过上述贯通孔而与核心主板3007中间区域上的各个连线接口产生电连接。
图8是本发明所述智能手表机芯由上至下第四层的结构示意图。该层容纳的传感器模组3008安装在该层底框3009A上，并且连接各个传感器模组3008的并排缆线从该层底框3009A边缘的引导架槽3012向上延伸至核心主板3007相应的信号接口。
可见，本发明通过层叠支架和相应引导架槽、贯穿架槽的设计，减少了连接智能手表机芯主板和各个外围电路部件、传感器模组的缆线总长度，避免了缆线的过度弯折、节约了缆线占用的机芯空间；架槽的引导便于缆线安装定位，缓解了缆线对主板芯片的贴附覆盖，提高了智能手表内部的空间利用率和散热效率。
以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种智能手表机芯结构，其特征在于，所述智能手表机芯具有多层层叠的空间布局结构，机芯部件分层设置于该多层层叠的空间布局结构中，其中，由上自下的最上层设置触控液晶屏幕面板，由上自下的第二层内设置有电池、震动马达、扬声器、麦克风以及天线模组；由上自下的第三层设置核心主板，该核心主板上集成了智能手表的主处理器芯片、图形处理器芯片、无线通信芯片、陀螺仪和计步传感器、内存芯片、FLASH存储芯片以及电源管理电路；由上自下的第四层内设置了多块传感器电路和芯片组成的传感器模组；并且，机芯通过并排缆线跨接各层之间的机芯部件以实现信号传输与系统供电；
并且，所述智能手表机芯还具有层叠支架，所述层叠支架填充于智能手表表壳的空间内部，并且利用细小螺丝结构固定在智能手表的表壳内部；该层叠支架是由金属薄片形成的多层框架结构，各层框架之间的空间用于容纳上述至少一层中布设的机芯部件；
层叠支架的每层框架包括一底框，每个所述底框包括若干根支撑肋条，上述至少一层中布设的机芯部件通过涂胶粘合的方式安装在底框的支撑肋条上；相邻的支撑肋条之间具有镂空空隙；每层底框利用位于其四角上的支脚与表壳内部的结合部位实现固定安装；
在所述底框的至少两个外边缘具有引导架槽，所述引导架槽用于约束和引导并排缆线通过机芯的外周边缘处在各层之间延伸而跨接位于各层上的机芯部件；
所述底框的至少一个镂空空隙作为贯穿架槽，所述贯穿架槽用于约束和引导并排缆线从中穿过从而在各层之间延伸而跨接位于各层上的机芯部件。
2.根据权利要求1所述的智能手表机芯结构，其特征在于，所述层叠支架的外周设置一圈填充圈，以便填充该支架与表壳内壁之间的空隙。
3.根据权利要求2所述的智能手表机芯结构，其特征在于，所述引导架槽具有自底框的外边缘向内凹进并且自底框所在平面向上和/或向下延伸的引导部，所述引导部与位于每层底框外周的一圈填充圈二者之间形成的空间通道用于供并排缆线从中穿过。
4.根据权利要求3所述的智能手表机芯结构，其特征在于，与作为所述贯穿架槽的镂空空隙相邻的两个肋条具有自底框所在平面向上和/或向下延伸的引导部，从而在引导部之间形成空间通道。
5.根据权利要求4所述的智能手表机芯结构，其特征在于，所述层叠支架最上层的底框固定所述触控液晶屏幕面板，并且所述触控液晶屏幕面板的连线接口位于其边缘位置，连接该连线接口的并排缆线经过该层底框边缘的引导架槽向下延伸至核心主板相应的信号接口。
6.根据权利要求5所述的智能手表机芯结构，其特征在于，所述震动马达的控制引线与扬声器的音频信号线被合为一条并排缆线，该条并排缆线从该层底框边缘的引导架槽向下延伸至核心主板相应的信号接口；所述天线模组设置在该层机芯另一侧外缘的位置上，该天线模组的信号线与地馈线形成的并排缆线从该层底框另一个边缘的引导架槽向下延伸至核心主板相应的信号接口；所述麦克风处在机芯的与所述天线模组同一侧的边缘位置，麦克风的音频信号输出线以独立的并排缆线的形式也从该层底框的与所述天线模组同一侧的引导架槽向下延伸至核心主板相应的信号接口；电池的引线则通过该层底框的贯穿架槽向下延伸以便连接核心主板的电源管理电路。
7.根据权利要求6所述的智能手表机芯结构，其特征在于，所述核心主板的上面是金属散热平板，并且主板通过该金属散热平板固定于表壳以内，金属散热平板的下面固定核心主板的基板，以及安装在基板上的主处理器芯片、图形处理器芯片、无线通信芯片、陀螺仪和计步传感器、内存芯片、FLASH存储芯片以及电源管理电路；沿着引导架槽延伸的各条并排缆线与位置位于核心主板边缘的各个连线接口产生电连接，从而实现电接通；金属散热平板以及核心主板基板上开设贯通孔，从各层中间区域的贯穿架槽延伸的并排缆线穿过上述贯通孔而与核心主板中间区域上的各个连线接口产生电连接。
8.根据权利要求7所述的智能手表机芯结构，其特征在于，所述传感器模组安装在底框上，并且连接各个传感器模组的并排缆线从该层底框边缘的引导架槽向上延伸至核心主板相应的信号接口。
9.根据权利要求8所述的智能手表机芯结构，其特征在于，所述底框在彼此相对的两个外边缘具有引导架槽。
10.根据权利要求8所述的智能手表机芯结构，其特征在于，所述底框在彼此相邻的两个外边缘具有引导架槽。
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