CN106415287A - 用于感测电子设备暴露在水分下的方法、装置和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于感测电子设备内的水分的系统、设备和方法。设备可以包括壳体和显示器，所述壳体和显示器限定电子设备的外部和所述电子设备的内部。进一步地，所述设备可以包括集成电路(IC)，所述集成电路在所述电子设备内并且包括控制元件。所述设备还可以包括水分传感器，如电感式传感器、电容式传感器、或两者。可以是所述IC的一部分的所述水分传感器与所述控制元件一起可以感测所述电子设备内的水分。

Description

用于感测电子设备暴露在水分下的方法、装置和系统

相关申请的交叉引用

本申请还是2014年7月1日提交的标题为“APPARATUSES,SYSTEMS,AND METHODSFOR DETECTING AND REACTING TO EXPOSURE OF AN ELECTRONIC DEVICE TO MOISTURE(用于检测电子设备暴露在水分下并对其作出反应的装置、系统和方法)”(“’799号申请”)的美国专利申请号14/320,799的部分继续申请。’799号申请是2014年1月8日提交的标题为“APPARATUSES,SYSTEMS,AND METHODS FOR DETECTING AND REACTING TO EXPOSURE OF ANELECTRONIC DEVICE TO MOISTURE(用于检测电子设备暴露在水分下并对其作出反应的装置、系统和方法)”、现在为2014年7月8日发布的专利号8,773,271(“’534号申请”)的美国专利申请号14/150,534的部分继续申请。’799号申请和’534号申请的整个公开内容通过这种引用结合在此。

技术领域

本公开总体上涉及用于感测电子设备暴露在水分下并用于对电子设备暴露在水分下进行响应的方法、设备、和系统，并且涉及采用这种方法和/或系统的电子设备。

发明内容

一方面，本公开涉及一种用于感测电子设备暴露在水分下(例如，液体、蒸汽等)(例如，当水分通过入口点(如端口、接缝或裂缝)进入电子设备时)的系统。除了感测水分之外，系统可以被配置成用于更改或改变电子设备的运行。类似地，在用于感测电子设备暴露在水分下的方法中，如果检测到预定水分量，则可以改变或更改电子设备运行的方式。公开了与用于感测电子设备暴露在水分下的系统和方法相关的各个方面。

术语“水分(moisture)”在这个公开中用于指各种液体或蒸汽。无限制地，水分可以包括水、水溶液(例如，盐溶液、酸性溶液、碱性溶液、饮料等)或水蒸汽或其他水材料(例如，湿气、雾、薄雾等)。水分还可以包括有机液体和蒸汽(例如，有机溶剂、低分子量有机化合物等)，包括导电有机材料、以及各种可能对电子设备或其组件造成威胁的其他物质或条件。

水分感测系统可以结合各种不同类型的电子设备使用或并入其中，包括但不限于：便携式电子设备，如移动电话、智能电话、电子阅读器、平板计算机、膝上计算机等等；预期用于可能或甚至很可能暴露在水分下的环境中的电子设备，如农业设备、灌溉、公共安全、军事、石油和天然气工业、运输(例如，铁路运输、公路运输等)、海事应用中使用的电子设备；以及用于各种其他应用的电子设备。

在一些实施例中，水分感测系统可以包括水分传感器、控制元件、加热元件、警告元件、开关、或以上的任意组合。水分感测系统的控制元件、加热元件、警告元件、开关、这些特征的电源、以及电连接和其他组件可以被制成防潮的(例如，用防潮涂层覆盖等)。该水分传感器还可以是防潮型的(例如，水分传感器的多个部分可以密封、用防潮涂层覆盖等)。

所述水分传感器使得能够感测水分传感器、以及与其相关联的任何电子设备(或水分传感器是其一部分)所处的环境中的水分。水分传感器可以位于电子设备内、暴露在该电子设备的内部、暴露至电子设备的外部、或以上某种组合。水分传感器可以包括被配置成用于测量电子设备暴露在的环境条件的介电特性(即，用于感测水分)的电容式传感器，以及用于测量电子设备的磁特性(即，用于感测水分)的电感式传感器、或两者。在一个特定实施例中，水分传感器包括一个或多个电容式传感器，其中的每一个电容式传感器并入集成电路。在另一实施例中，水分传感器包括一个或多个电容式传感器，每个电容式传感器具有传感器元件和耦合至集成电路的输入端口的屏蔽件。电容式传感器可以被配置成用于检测两个并联电极之间的介电常数变化。

在又另一个实施例中，水分传感器包括电感式传感器，所述电感式传感器包括耦合至集成电路的线圈并且被配置成用于生成磁场并检测磁导率变化。在又另一个实施例中，水分传感器可以包括电感式组件和/或电容式组件，除了感测水分之外，所述电感式组件和/或电容式组件还可以用于一种或多种其他功能。更确切地，作为一个示例，电子设备的一个或多个天线可以用于感测水分(例如，通过电容式和/或电感式感测方法)。

控制元件可以控制水分感测系统的其他组件的运行。控制元件可以专用于水分感测系统，或者它可以包括使用水分感测系统的电子设备的处理元件。

可以在控制元件的控制下运行的警告元件可以被配置成用于生成一个或多个指示电子设备暴露在水分下的信号。在一些实施例中，警告元件可以被配置成用于通知使用电子设备的个人电子设备已经暴露在过高环境水分量下，电子设备暴露在的水分量超过每个水分暴露阈值，电子设备在一段时间(例如，电子设备的使用寿命、过去一年、过去六个月、过去一个月等)内暴露在的累积水分量超过总的可接受暴露量，电子设备已经暴露在的水分量(例如，电子设备目前暴露在的水分类型、电子设备目前暴露在的水分量、在具体水分暴露事件过程中电子设备暴露在水分下的时间量、在一段时间(例如，电子设备的使用寿命、过去一年、过去六个月、过去一个月等)内电子设备暴露在水分下的总时间量、电子设备暴露在水分下的次数等)，其他关于电子设备暴露在水分下的信息，或前述内容的任意组合。上述水分阈值中的任一种在此被称为“水分事件阈值”。在电子设备被配置成用于无线通信(例如，移动电话、智能电话、平板计算设备、便携式数字音乐播放器、收音机、无线汽车进入设备(例如，钥匙)等)的实施例中，警告元件可以被配置成用于通知远程监测服务电子设备已经暴露在达到或超过水分事件阈值的水分量。

可以在水分传感器或控制元件的控制下运行的开关可以被配置成在正常位置与水分事件位置之间移动。在开关处于正常位置时，电子设备可以正常地运行；开关允许电力从电子设备的电源流至其主要电子组件(例如，使得电子设备能够按照预期运转的电子组件)。在水分事件位置上时，开关可以终止电力从电源到电子设备的电路中的至少一部分(例如，使得所述电子设备能够按期望运转的电子组件)传递。在一些实施例中，当开关处于水分事件位置上时，它可以允许电力从电源传递至水分感测系统的其余部分。

在一些实施例中，开关取向的变化可以造成电子设备的机械动作，所述机械动作可以暂时地密封其湿敏组件中的一个或多个组件以防暴露在已经检测到的水分下。

另一方面，用于对电子设备暴露在达到或超过水分事件阈值的水分量下进行响应的方法包括监测电子设备暴露在的水分量。监测可以连续地或周期性地进行。如果水分量超过预定水分事件阈值，可以终止电子设备的正常运行模式，并且可以启动电子设备的水分事件模式。

当电子设备退出其正常运行模式时，可以终止从电源(例如，电池、超级电容器、燃料电池、光伏电池等)向电子设备的一个或多个组件供应电力。终止向这些组件供应电力可以保护它们免受破坏(例如，可能由水、其他类型水分等造成的短路或加速腐蚀破坏)。在一些实施例中，该电子设备的这种水分事件模式可以包括电子设备的完全关闭。在其他实施例中，该电子设备的水分事件模式可以包括安全模式，在安全模式下，电子设备的某些组件(例如，被制成防潮型的组件、当暴露在水分下时不太可能发生故障的组件等)可以继续运行。在一些实施例中，该电子设备在安全模式下运行可以使得水分感测系统能够继续运行，同时电子设备的所有其他组件(即，不参与水分感测系统的那些组件)可以关闭。

当电子设备进入安全模式、或水分事件模式时，电子设备或与电子设备相关联的水分感测系统可以生成通知。无限制地，所述通知可以包括用户可感知的警告、生成或传输信号给远程监测服务(例如，通过电子邮件、SMS短信、MMS短信等)、或这些服务的组合。

在当电子设备处于水分事件模式时水分监测继续的实施例中，一旦电子设备暴露在的水分量下降至可接受水平，可以使电子设备能够恢复全面运行。在这种实施例中，当所检测到的水分量下降至或低于预定重置阈值(可以与水分事件阈值相同或不同)时，可以终止电子设备的水分事件模式，并且可以重新启动电子设备的正常运行模式。

还公开了响应于检测到水分量达到或超过水分事件阈值而启动或执行的程序或应用(或“app”)。这种程序或应用可以执行与电子设备暴露在水分下相关的功能。通过非限制性示例，在电子设备暴露时执行或启动的程序或应用可以为用户提供关于电子设备暴露在水分下的信息。这种信息可以包括但不限于关于电子设备暴露在的水分量的信息、关于电子设备之前暴露在水分下的信息、累积水分暴露信息、诊断和/或历史记录信息。作为另一个非限制性示例，在电子设备暴露在的水分量达到或超过预定水分事件阈值时启动或执行的程序或应用可以为用户提供关于电子设备的防潮元件的信息(例如，防潮涂层上次涂覆至电子设备的组件的时间等)。

通过考虑随后的说明、附图和所附权利要求书，所公开的主体的其他方面、以及各个方面的特征和优势对本领域技术人员而言将变得清楚。

附图说明

在附图中：

图1是水分感测系统的示意性表示；

图2描绘了包括多个端口的集成电路的实施例；

图3是展示了耦合至加热元件的集成电路的实施例的框图；

图4展示了包括集成电路和水分传感器的系统；

图5描绘了包括集成电路和电感线圈的系统的实施例；

图6描绘了包括集成电路和电感线圈的系统的另一个实施例；

图7是包括位于衬底上的集成电路的系统的横截面图示；

图8是包括集成电路的封装体的横截面图示；并且

图9示意性地描绘了包括水分传感器以及可选地水分感测系统的电子设备的实施例。

具体实施方式

参照图1，展示了系统10的实施例。系统10在此还可以称为“水分感测系统”。被配置成供电子设备(例如，便携式电子设备、预期用于很可能甚至预期暴露在水分下的环境中的电子设备等)使用的水分感测系统10可以被配置成用于感测电子设备是否暴露在水分下。在图1所展示的实施例中，水分感测系统10包括水分传感器12、控制元件14、警告元件16、和开关18。如下文将更加全面描述的，系统10还可以包括加热元件19，用于响应于在电子设备内感测到水分(即，水分事件)而生成热量。在一些实施例中，水分感测系统10可以包括专用电源(例如，电容器、超级电容器、电池等)。

水分传感器12能够感测其所处的环境中的水分并监测水分量。水分传感器12可以被配置成用于与电子设备装配在一起。水分传感器12(和水分感测系统10的其他组件)可以被配置成不论电子设备是否通电都运行(例如，在水分感测系统10从电子设备的备用电源、专用电源灯接收电力的实施例中)。水分传感器12的各实施例可以用于结合了本公开的教导的水分感测系统10中。作为非限制性示例，水分感测器12可以包括一个或多个电容式传感器、一个或多个电感式传感器、或以上的任意组合。

水分传感器12可以与控制元件14通信，该控制元件被配置成用于处理来自水分传感器12的信号，并且在检测到指示某些条件(例如，达到或超过预定水分事件阈值的水分量、处于或低于预定重置阈值的水分量)的信号时执行控制水分感测系统10的其他组件的运行的命令。控制元件14可以包括专用处理元件(例如，具有嵌入式固件的微型控制器等)或者它可以包括与水分感测系统10相关联的电子设备的处理器。进一步，控制元件14可以包括逻辑，如图4中所示的逻辑212。

可以在控制元件14的控制下运行的水分感测系统10的组件之一是警告元件16。警告元件16可以被配置成用于警告电子设备的用户电子设备暴露在水分下。在这种实施例中，警告元件16可以包括可见警报、声音警报、振动警报等等。在一些实施例中，警告元件16可以包括显示警告的显示器或监视器(例如，与水分感测系统10相关联的电子设备的、或水分感测系统10是其一部分的电子设备的显示器或监视器)。在警告元件16包括显示器或监视器的实施例中，它可以为用户界面(例如，显示图像、(当显示器或监视器是触敏型时)接收输入等)提供控制元件14，同时控制元件14响应于水分传感器12检测到达到或超过水分事件阈值的水分量来执行程序、或应用或“app”。在控制元件14响应于检测到达到或超过水分事件阈值的水分量而启动程序或应用的实施例中，警告元件16可以显示与电子设备暴露在水分下相关的信息。通过非限制性示例，在电子设备暴露时执行或启动的程序或应用可以为用户提供关于电子设备暴露在水分下的信息。这种信息可以包括但不限于关于电子设备暴露在的水分量的信息、水分暴露深度、关于电子设备之前暴露在水分下的信息、累积水分暴露信息、诊断信息、历史记录信息、其他与电子设备暴露在水分下有关的信息、或前述内容的组合。提供给用户的信息还可以本地地存储在电子设备上，并保持可用于由这个电子设备的用户随后访问。作为另一示例，在电子设备暴露在的水分量达到或超过水分事件阈值时启动的程序或应用为用户提供关于电子设备的一种或多种防潮特征的信息(例如，防潮涂层上次涂覆至电子设备的组件的时间等)。在另一示例中，控制元件14可以执行程序或应用，该程序或应用为用户提供关于怎样使对与水分感测系统10相关联的电子设备的水分相关破坏最小化的指令；例如，关于用于从与水分感测系统10相关联的特定电子设备清除水分或将其干燥的协议的指令。控制元件14可以使警告元件16提供给用户的信息的其他示例包括但不限于保修信息、修理信息、关于减轻电子设备暴露在水分下所导致的潜在破坏的影响的广告、以及其他水分相关信息。

警告元件16可以包括无线通信元件，并且可以被配置成用于向远程监测服务传输信号。无线通信元件可以包括与水分感测系统10相关联的电子设备的主要通信元件，或者它可以包括专用无线通信系统。在任一个实施例中，在控制元件14的控制下，警告元件16可以对关于电子设备暴露在过高环境水分量下的信息的合适接收者进行标识，并将那条信息传输至其预期接收者。无线通信元件可以被配置成用于通过射频(RF)通信方案通信，如GSM、TDMA(时分多址)、CDMA(码分多址)、LTE(长期演进)、3G、4G、NFC(近场通信)等进行通信。可替代地，无线通信元件可以被配置成通过光学手段通信，如红外(IR)信号、光纤局域网(LAN)系统、光纤个人区域网络(PAN)系统等等。无线通信元件的示例包括但不限于射频(RF)通信组件，如蜂窝式发射机、蓝牙发射机等等、WiFi发射机(即，根据IEEE 802.xxx协议运行的系统)等等。

开关18还可以根据来自控制元件14的信号运行。可替代地，开关18可以由来自水分传感器12的信号直接控制。在任一种情况下，开关18可以限制电力从电源816(参见图9)(例如，原电池、可充电电池、备用电池、专用电池、超级电容器、燃料电池、光伏电池等)传递至与水分感测系统10相关联的、或水分感测系统10是其一部分的电子设备的湿敏组件(例如，电子组件等)。在一些实施例中，控制元件14可以被配置成(例如，被编程等)用于确定开关18的取向以及从而电子设备和/或水分感测系统10的电力要被终止的部分。

开关18可以具有正常位置、或取向、以及至少一个水分事件位置、或取向。当开关18处于正常位置时，电子设备可以正常地运行；开关允许电力从电子设备的电源流至其主要电子组件(例如，使得电子设备能够按照预期运转的电子组件)。当处于水分事件位置时，开关18可以终止电力从电源816到电子设备的电路中的至少一部分(例如，使得该电子设备能够按期望运转的电子组件、一个或多个通信端口、显示器、传感器、相机、扬声器、麦克风等)传递。在一些实施例中，当开关18处于水分事件位置时，它可以允许电力从电源20传递至水分感测系统10的其余部分。如果电子设备的主电源的运行受到水分不利影响，可以通过备用电池、电容器、超级电容器或专用于水分感测系统10的电池等将电力传递至水分感测系统10的其余部分。

可以致使水分感测系统10的控制元件14、警告元件16、开关18、电源816、加热元件19、以及电连接和其他组件中的一项或多项耐受得住一种或多种类型水分(例如，耐受得住水、水溶液、水蒸汽、水溶液的蒸汽、有机液体或蒸汽等)。例如，这些组件中的一个或多个组件可以用防潮涂层覆盖，如无法渗透或基本上无法渗透水分的涂层(例如，取代或非取代的聚对二甲苯聚合物(即，聚对二甲苯等)等)、防潮涂层等。水分传感器12还可以是防潮型的(例如，水分传感器的全部或一部分可以用防潮涂层等覆盖)。

根据各实施例，可以基于一个或多个参数校准水分感测系统10。更确切地，可以基于一个或多个参数重新校准对水分事件进行定义的一个或多个阈值水平设置。例如，可以基于水分感测系统10的位置处的环境条件(如水分、温度等)校准水分感测系统10。作为更加特定的示例，水分感测系统10可以被配置成用于在经历环境变化(如从干燥环境(例如，沙漠)重新定位至相对湿润环境)时进行重新校准。应注意的是，水分感测系统10的校准可以包括用户发起的校准、用户验证的校准、自动校准、手动校准等。进一步，水分感测系统10可以利用迟滞来防止水分事件“进行(ON)”水平和水分事件“停止(OFF)”水平之间不想要的快速切换。换言之，一旦在第一水分水平检测到水分事件，水分感测系统10所感测到的水分水平必定在水分事件减轻之前下降至低于第一水分水平。

如本领域技术人员将理解的，水分(例如，水)可以具有与空气不同(即，更强)的介电特性。如将进一步理解的，电容式传感器可以被配置成用于测量介电强度，并且从而，电容式传感器可以用于感测水分。作为非限制性示例，电容式传感器可以包括两个并联电极(例如，两个并联的极板)，其中，可以响应于将AC电压传递至另一电极来感测一个电极处的电压。所感测的电压的值可以用于确定这两个并联电极之间可以存在哪种或哪些材料。例如，在并联电极之间仅存在空气时所感测到的电压的值与当并联电极之间存在空气和液体时感测的电压的值相比将不同。

根据本公开的一个实施例，水分传感器12可以包括电容式传感器，该电容式传感器可以被配置成用于生成可以指示接近其的水分的输出。进一步地，应注意的是，电容式传感器的输出可以根据接近其的水分量而不同。根据一个特定示例，水分传感器12可以包括至少一个电容式传感器，该电容式传感器可以是集成电路(IC)的一部分或与其耦合。更确切地，在一个实施例中，电容式传感器可以在IC内部，这样使得该IC可以被配置成用于测量接近其(例如，在其正上方)的电介质。

在另一个实施例中，水分传感器12可以包括至少一个电容式传感器，该至少一个电容式传感器至少部分地在IC外部并且耦合至IC的一个或多个输入端口。在本实施例中，水分传感器12可以包括至少部分地包围传感器元件的屏蔽件，并且包括位于传感器元件与屏蔽件之间的要检测水分的间隙。

根据一个实施例，在感测水分时，IC可以耦合至并被配置成用于驱动加热元件(例如，加热元件19)。加热元件可以被配置成用于生成热量，这可以帮助干燥电子设备的至少一部分(即，用于防止水分逗留)。

图2展示了包括多个端口102的IC 101的实施例。根据一个实施例，端口102可以包括多个输入端口102A-102G、以及至少一个输出端口102H。虽然IC 101被展示未具有八个端口，但IC可以具有任意数量的输入端口和任意数量的输出端口。如下文更加全面描述的，IC101可以包括或可以耦合至用于感测接近其的水分的传感器。

图3是描绘了包括具有多个输入端口202A-202G和输出端口202H的IC 201的水分感测系统200的实施例的框图。进一步地，IC 201可以包括具有耦合至端口202A的输入端的振荡器206，该端口通过电阻器R和电容器C进一步耦合至接地电压GRND。作为示例，振荡器206可以包括被配置成用于传递正弦波的低功率RC振荡器。IC 201还包括电容式传感器208，该电容式传感器具有耦合至少端口202B的一个输入端和耦合至端口202C的另一输入端。如下文将更加全面描述的，端口202B可以耦合至传感器元件，并且端口202C可以耦合至屏蔽件。如本领域技术人员将理解的，可以包括AC测量电路的电容式传感器208可以被配置成用于基于RC时间常数衰减率测量两个电极之间的介电常数。电容式传感器208可以被配置成用于传递输出信号，该输出信号指示两个电极(例如，传感器元件与屏蔽件)之间的介电常数。

IC 201可以进一步包括通信模块210，该通信模块具有耦合至端口202E的一个输入端和耦合至端口202F的另一输入端。而且，IC 201可以包括逻辑212，该逻辑被配置成用于从电容器传感器208接收信号、从振荡器206接收时钟信号、并从通信模块210接收信号。此外，IC 201可以包括晶体管M1，该晶体管具有耦合至逻辑212的输出的栅极、通过端口202D耦合至接地电压GRND的源极、以及耦合至(进一步通过端口202G耦合至电源电压VCC的)输出端口202H的漏极。

水分感测系统200还可以包括加热元件214，该加热元件可以包括任何已知且合适的加热元件。根据一个实施例，加热元件214可以包括一条或多条加热迹线，如图3中所展示的。如上所注意到的，响应于水分事件，加热元件214可以被配置成用于生成热量，热量可以帮助干燥电子设备的至少一部分(即，用于防止水分逗留)。如本领域的普通技术人员将理解的，设备零件的腐蚀可以根据设备零件暴露在水分下的时间量变化。从而，可能有利的是，快速地干燥电子设备的关键的、未受保护的零件(例如，扬声器、具有暴露的触点的连接器以及其他在防水过程必须被掩盖的半保护组件)从而防止长期破坏。

逻辑212可以被配置成用于确定水分事件何时发生以及水分事件何时减退。更确切地，基于从电容式传感器208接收的信号，逻辑212可以确定水分是否接近电容式传感器，可以基于一个或多个条件校准该逻辑。在确定正发生水分事件时，逻辑212可以生成控制信号，该控制信号会引起晶体管M1导通。应注意的是，逻辑212可以是通过通信模块210经由例如内部集成电路(I2C)总线或串行外围接口(SPI)总线可外部编程的。应注意的是，通信模块210还可以被配置成用于当水分事件没有发生时远程地打开/关闭加热元件214。IC 201可以进一步包括一个或多个可编程用于(例如，在检测到水分事件时)禁用电路的输出。

图4是包括耦合至IC(例如，图2中所展示的IC 101)的多个输入端口102的电容式传感器308的水分感测系统300的实施例的图示。电容式传感器308包括传感器元件310和屏蔽件312，该屏蔽件至少部分地包围传感器元件310。进一步地，在传感器元件310与屏蔽件312之间可以存在空气间隙309，在该空间间隙处可以检测水分。可以被配置成用于接收AC电压的电容式传感器308至少部分地被屏蔽件312包围，该屏蔽件可以耦合至接地电压。屏蔽件312包围传感器元件310，期望水分检测的地方除外。应注意的是，增大传感器元件310和屏蔽件312的大小(即，增大表面面积)，可以增大电容式传感器308的灵敏度。

根据一个实施例，电子设备可以包括位于电子设备内并耦合至少一个或多个IC的一个或多个传感器元件和屏蔽件。进一步地，应注意的是，虽然图4展示了至少部分在IC外部(即，远离)的电容式传感器，但本发明不限于此。相反，包括传感器元件和屏蔽件的电容式传感器可以在IC内部。进一步应注意的是，水分传感器系统300可以包括类似于图2的水分感测系统200中所展示的组件的组件。更确切地，例如，水分感测系统300可以包括通信模块、逻辑、振荡器、和/或加热元件。

然而，电容式传感器可以通过测量介电强度来检测水分，电感式传感器可以通过测量磁导率变化来检测水分(即，空气vs液体)。如将理解的，当电流被诱导至线圈中时，线圈可以生成磁场。高渗透性材料的存在可以减慢磁场的形成和衰减。根据本公开的另一个实施例，水分传感器12(参见图1)可以包括电感式传感器。图5描绘了包括衬底402、位于衬底402上的IC 404、多个丝焊406(即，用于将IC 404耦合至导电迹线410)、以及电感线圈408的系统400的实施例。应注意的是，电感线圈408的末端可以丝焊至IC 404。根据一个实施例，电感线圈408可以被配置成用于生成磁场，该磁场可以延伸超出衬底402的边界。在考虑到的运行过程中，IC 404可以对电感线圈408施以脉冲(即，用电压脉冲)并测量电流响应，该电流响应可以根据磁场可建立和衰减的速度而不同。磁场的衰减速率可以取决于一种或多种材料的存在，如液体和/或空气(即，液体v.空气介质可以改变磁场响应)。根据一个实施例，IC 404可以包括校准销，该校准销可以用于为校准系统400确定环境响应。如将理解的是，系统400的温度可以影响磁场的衰减速率，并且因此，系统400可以包括用于感测温度的温度传感器(图5中未示出)，该温度可以由控制元件用于确定是否发生了水分事件。

图6展示了包括衬底502、位于衬底502上的IC 504、耦合至IC 504的多个丝焊506、以及电感线圈508的系统500的另一个实施例。应注意的是，电感线圈508的末端可以丝焊至IC 504。进一步，在本实施例中，电感线圈2508可以至少部分地环绕丝焊506和导电迹线510。

图7是包括衬底602、位于衬底602上的IC 604、以及耦合至IC 604的多个丝焊606的系统600的横截面图示。进一步地，图7描绘了磁场，该磁场由参考号611描绘并且可以由电感线圈(例如，线圈260或线圈280)生成。应注意的是，电感线圈被描绘为带有流入页面的电流(用“O”609展示)的导线以及带有流出页面的电流(用“X”607展示)的导线。

图8是根据本公开的一个实施例的包括示例封装体701的系统700的横截面图。根据一个实施例，封装体701可以包括球栅阵列(BGA)封装体。如本领域技术人员将理解的是，BGA可能是有利的，因为BGA衬底可以包括用于路由信号的印刷电路板，检测线圈可以制作得更大(即，为了更好的灵敏性)，并且该检测线圈可以是印刷电路板的简单蚀刻的特征。封装体701包括通过一个或多个焊球705耦合至印刷电路板702的BGA衬底703。进一步，封装体701可以包括IC 704、丝焊706、以及封装710(例如，环氧树脂封装)。应注意的是，电感线圈被描绘为具有流入页面的电流(用“O”709展示)的导线以及具有流出页面的电流(用“X”707展示)的导线。

应注意的是，虽然图5至图8中所展示的实施例涉及片上电感线圈，但本发明不限于此。相反，本公开的实施例可以包括通过对外部环形传感器或空气介质电感器施以脉冲来完成的远程(片外)感测。

本发明的另一个实施例可以包括存储卡(例如，安全数字(SD)卡、用户识别模块(SIM)卡等)，该存储卡包括电容式传感器。更确切地，例如，存储卡可以包括图1中所示的水分感测系统10。该存储卡可以被配置成用于被插入电子设备中。从而，该存储卡可以使得(之前不能感测水分的)电子设备能够感测水分。应注意的是，本实施例还可以包括用于与电子设备交互的应用。

图9描绘了电子设备800，该电子设备包括水分传感器12、以及壳体802、显示器804、其主要电子组件(例如，使该电子设备能够按期望运转的电子组件，如处理器、无线通信元件、输出和/或输出元件、换能器等)、以及任何其他电子和/或机械组件。在一些实施例中，如图9所描绘的，水分传感器12是水分控制系统10的一部分，如图1中所示的。

电子设备800可以包括便携式电子设备、预期用于很可能或甚至预期暴露在水分下的环境中的电子设备、以及各种其他类型的电子设备中的任何一种。壳体802和显示器804限定了电子设备800的外部的至少一部分。在一些实施例中，水分传感器12可以位于或至少暴露在电子设备800的外部。在其他实施例中，水分传感器12、连同水分控制系统10的其他组件(图1)(如果存在的话)、电子设备800的主要电子组件、以及电源816一起可以位于电子设备800的内部，该电源为电子设备800的各电子组件提供电力。无限制地，电子设备的主要电子组件可以包括处理元件806(例如，微型处理器等)、无线通信系统808(可以包括至少一个天线)、以及其他电子和/或机械组件812(例如，换能器，如扬声器、麦克风等；振动器；风扇等)。在所展示的实施例中，开关818布置在电源816与主要电子组件之间，以及电源816与水分传感器12和水分感测系统10的任何其他组件之间。

在一些实施例中，数据中心800还可以包括一个或多个防潮涂层814。防潮涂层814可以覆盖电子设备800的外部的全部或部分、限制在电子设备800内的内表面(例如，电子设备800的内部内的组件或组件组合的表面)的全部或部分、或外表面和内表面两者。

用于感测电子设备800暴露在达到或超过水分事件阈值(例如，暴露在水或另一种液体形式的导电材料等的预定的不安全水分水平，如95％相对水分或更大)的水分量并对此进行响应的方法的各实施例可以包括感测电子设备暴露在的水分量(例如，用水分传感器12等)。感测可以连续或周期性地发生。如果所检测到(例如，通过水分传感器12等)的水分量达到或超过水分事件阈值，可以终止电子设备800的正常运行模式，并且可以启动电子设备800的水分事件模式。

当电子设备800退出其正常运行模式时，可以终止从电源816向电子设备800的一个或多个电子组件供应电力。电子设备800的水分事件模式可以中断对电子设备800的电源的充电。在一些实施例中，电子设备800的这种水分事件模式可以包括电子设备800的完全关闭。在其他实施例中，电子设备800的水分事件模式可以包括安全模式，在该安全模式下，电子设备800的某些组件(例如，被制成防潮型的主要电子组件、当暴露在水分下时不太可能发生故障的组件等)可以继续运行。在一些实施例中，设备在安全模式下运行可以使水分传感器12或水分感测系统10的其他组件(如果存在的话)能够继续运行，同时可以终止从电源816到任何不参与水分感测系统的主要电子组件的电力传递。

当电子设备800进入安全模式、或水分事件模式时，电子设备800和与电子设备800相关联的水分感测系统10可以生成通知。该通知可以包括用户可感知的警告、生成并向远程监测服务传输信号或这些服务的组合。无限制地，远程监测服务可以包括电子设备的制造商、供应商或所有者或用户、从事了监测、更新、保养或修理电子设备的一方，为该电子设备提供保修范围或确保该电子设备的一方、或任何其他合适方。

可以通过电子设备上的物理指示符(例如，景象、声音、动作等)提供用户可感知的警告。可替代地，警告可以被远程地传输至用户或监测服务(例如，作为短信、电子邮件、即时消息、电话呼叫、或自动化电子通信的任何其他合适形式)。这种警告可以仅指示具体电子设备已暴露在水分下，或者它可以包括其他信息，如关于电子设备暴露在水分下的时间的信息、电子设备暴露在的水分类型、暴露的程度、暴露的持续时间、电子设备暴露在水分下的次数(即，计数)、电子设备暴露在水分下的累积持续时间、电子设备暴露时的地理位置、保修信息、电子设备的用户和/或所有者的联系信息、关于电子设备任何之前暴露在水分下的信息、以及关于电子设备暴露在水分下的任何其他相关信息。具有此类信息，接收者可以使用这些信本身息或者帮助电子设备的用户，记录已经被接收的信息，和/或安排提示(reminder)跟进用户。

在电子设备800处于水分事件模式时水分监测继续进行的实施例中，一旦检测到了可接受的水分水平(例如，预定重置阈值、低于预定水分事件阈值的水分量等)，就可以允许电子设备800恢复全面运行。在这种实施例中，当所检测到的水分量下降至或低于预定重置阈值(预定水分事件阈值)，或满足任何其他合适重置条件或重置条件组合时，可以退出电子设备800的水分事件模式，并且可以恢复电子设备800的正常运行模式。在出现重置条件时，电子设备800的正常、或全面运行可以自动恢复，或者当个体(例如，用户、管理员等)致使电子设备30的正常运行恢复(例如，继检查之后等)时可以发生电子设备800的重置。

由电感式传感器、电容式传感器、加速度计(用于记录设备的降落或投掷)、光学传感器(例如，机载相机机、红外发射器/传感器对)、压电传感器、麦克风、扬声器(用作压力计)、电导传感器、温度传感器、水分传感器(例如，机械、电气凝胶)、由于超过特定阈值的水分的存在中断电路连接性的牺牲型元件或保险丝状元件、无线通信电路(例如，GPS接收机电路、WIFI和蓝牙收发机电路、蜂窝电话收发机电路、天线)。这些设备中任何一个设备可以与控制电路一起用于对感测设备所检测到的一个或多个触发事件应用布尔逻辑(Booleanlogic)。通过共同使用前述设备中的一个或多个设备或将其与控制电路一起用于布尔安排，将查明水分事件的品质和材料特性。

虽然前述说明包含许多细节，但这些不应该被解释为限制所附权利要求书中任何一项的范围，而仅被解释为提供与可以落在所附权利要求书范围内的一些特定实施例有关的信息。可以联合采用来自不同实施例的特征。此外，还可以想出在所附权利要求书范围内的其他实施例。因此，每条权利要求的范围仅由其简明语言和所引用的元件的合法等效物表明和限制。落在权利要求书的意义与范围内的、对所公开的主题的所有添加、删除和修改将被权利要求书包含。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种电子设备，包括：

壳体和显示器，所述壳体和显示器限定电子设备的外部和所述电子设备的内部；

在所述电子设备内的集成电路(IC)，所述IC包括控制元件；以及

水分传感器，所述水分传感器包括电感式传感器和电容式传感器中的至少一者，所述水分传感器耦合至所述IC或者是所述IC的一部分并且与所述控制元件相关联，所述水分传感器和所述控制元件一起被配置成感测所述电子设备内的水分。

2.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述水分传感器包括电容式传感器。

3.如权利要求2所述的电子设备，其中，所述电容式传感器包括至少部分地包围感测元件并与所述感测元件分开一空气间隙的屏蔽件，所述电容式传感器被配置成检测所述间隙内的水分。

4.如权利要求3所述的电子设备，其中，所述屏蔽件耦合至接地电压。

5.如权利要求1所述的电子设备，其中，所述水分传感器包括电感式传感器。

6.如权利要求5所述的电子设备，其中，所述电感式传感器包括至少部分地包围所述IC并被配置成从所述IC接收电压脉冲的电感线圈。

7.如权利要求5所述的电子设备，其中，所述IC被配置成在传递所述电压脉冲之后测量电流响应以判定接近所述IC是否存在水分。

8.如权利要求5所述的电子设备，进一步包括：

球栅阵列(BGA)封装体，所述球栅阵列封装体包括所述电感式传感器。

9.如权利要求1至8中任一项所述的电子设备，其中，所述控制元件可经由所述IC的通信端口进行编程。

10.如权利要求1至8中任一项所述的电子设备，其中，所述IC的所述控制元件包括一个或多个逻辑电路。

11.如权利要求1至8中任一项所述的电子设备，进一步包括：

加热元件，所述加热元件与所述IC通信并且被配置成响应于在所述电子设备内感测的水分而生成热量。

12.如权利要求11所述的电子设备，其中，所述加热元件包括一条或多条加热迹线。

13.如权利要求1至8中任一项所述的电子设备，进一步包括：

振荡器，所述振荡器被配置成将时钟信号传递至所述水分传感器和所述控制元件。

14.如权利要求1至8中任一项所述的电子设备，进一步包括：

涂布所述水分传感器的至少一部分的至少一个防潮元件。

15.一种用于根据权利要求2至4中任一项所述的电子设备中的水分检测系统，其中：

所述集成电路(IC)包括被校准用于基于接收的传感器信号判定水分事件的发生的逻辑；并且

所述至少一个电容式传感器与所述IC通信并被配置成将所述接收的传感器信号传递至所述IC和/或至所述IC的所述逻辑，所述接收的传感器信号指示接近所述至少一个电容式传感器的测量的介电常数。

16.如权利要求15所述的水分检测系统，其中，所述至少一个电容式传感器在所述IC内部并被配置成检测接近所述IC的水分。

17.如权利要求15所述的水分检测系统，其中，所述电容式传感器被配置成从振荡器接收时钟信号。

18.一种用于对电子设备暴露于水分进行响应的方法，所述方法包括：

用水分传感器监测在根据权利要求1至8中任一项所述的电子设备内的水分，包括测量所述电子设备内的介电常数变化和磁导率变化中的至少一者；

基于所述介电常数变化和所述磁导率变化中的至少一者判定所述电子设备内的水分的量是否超过预定阈值；以及

如果判定所述电子设备内的所述水分的量超过所述预定阈值，则进入所述电子设备的水分感测模式。

19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：

如果判定所述电子设备内的所述水分的量超过所述预定阈值，则加热所述电子设备的内部。

20.如权利要求18所述的方法，进一步包括：

基于一个或多个条件校准所述电子设备的一个或多个水分事件阈值。

Claims (25)

1.一种电子设备，包括：

壳体和显示器，所述壳体和显示器限定电子设备的外部和所述电子设备的内部；

集成电路(IC)，所述集成电路在所述电子设备内并且包括控制元件；以及

水分传感器，所述水分传感器包括电感式传感器和电容式传感器中的至少一者，所述水分传感器耦合至所述IC或者是所述IC的一部分并且与所述控制元件相关联，所述水分传感器和所述控制元件一起被配置成感测所述电子设备内的水分。

2.如权利要求1所述的电子设备，进一步包括加热元件，所述加热元件耦合至所述IC并且被配置成响应于在所述电子设备内感测的水分而生成热量。

3.如权利要求2所述的电子设备，所述加热元件包括一条或多条加热迹线。

4.如权利要求1至3中任一项所述的电子设备，进一步包括振荡器，所述振荡器被配置成将时钟信号传递至所述水分传感器和所述控制元件。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电子设备，其中，所述控制元件可经由所述IC的通信端口进行编程。

6.如权利要求1至5中任一项所述的电子设备，所述水分传感器包括电容式传感器，所述电容式传感器包括至少部分地包围感测元件并与所述感测元件分开一空气间隙的屏蔽件。

7.如权利要求1至6中任一项所述的电子设备，其中，所述控制元件包括一个或多个逻辑电路。

8.如权利要求1至5和7所述的电子设备，所述水分传感器包括电感式传感器，所述电感式传感器包括至少部分地包围所述IC并被配置成从所述IC接收电压脉冲的电感线圈。

9.如权利要求8所述的电子设备，所述IC被配置成在传递所述电压脉冲之后测量电流响应以判定接近所述IC是否存在水分。

10.如权利要求8所述的电子设备，进一步包括球栅阵列(BGA)封装体，所述球栅阵列封装体包括所述电感式传感器。

11.如权利要求1至10中任一项所述的电子设备，进一步包括涂布所述水分传感器的至少一部分的至少一个防潮元件。

12.一种系统，包括：

集成电路(IC)，所述集成电路包括被校准用于基于接收的传感器信号确定水分事件的发生的逻辑；以及

至少一个电容式传感器，所述至少一个电容式传感器耦合至所述处理元件并被配置成将所述传感器信号传递至所述逻辑，所述传感器信号指示接近所述电容式传感器的测量的介电常数。

13.如权利要求12所述的系统，所述电容式传感器在所述IC内部并被配置成检测接近所述IC的水分。

14.如权利要求12所述的系统，所述电容式传感器包括在所述IC外部并耦合至所述IC的屏蔽件以及感测元件。

15.如权利要求14所述的系统，所述屏蔽件至少部分地包围所述感测元件，其中，所述电容式传感器被配置成检测将所述屏蔽件与所述感测元件分开的间隙内的水分。

16.如权利要求14所述的系统，其中，所述屏蔽件耦合至接地电压。

17.如权利要求12至16中任一项所述的系统，所述电容式传感器被配置成从振荡器接收时钟信号。

18.一种用于与电子设备一起使用的水分感测系统，所述水分感测系统包括：

集成电路(IC)；

水分传感器，所述水分传感器使其至少一部分耦合至所述IC或者是所述IC的一部分并且包括电感式传感器和电容式传感器中的至少一者；

控制元件，所述控制元件与所述水分传感器通信并被配置成从所述水分传感器接收传感器信号并响应于检测的水分事件而传递控制信号；以及

加热元件，所述加热元件可切换地耦合至电源电压和所述控制元件并被配置成响应于所述检测的水分事件而生成热量。

19.如权利要求18所述的水分感测系统，所述水分传感器包括电容式传感器，所述电容式传感器包括至少部分地包围传感器元件并与所述传感器元件分开一间隙的屏蔽件。

20.如权利要求19所述的水分响应系统，其中，所述水分传感器被配置成测量所述间隙内的介电常数。

21.一种用于对电子设备暴露于水分进行响应的方法，所述方法包括：

测量所述电子设备内的介电常数变化和磁导率变化中的至少一者；

基于所测量的介电常数变化和所测量的磁导率变化中的至少一者判定水分是否在所述电子设备内；以及

如果判定水分在所述电子设备内，则进入所述电子设备的水分感测模式。

22.如权利要求21所述的方法，其中，测量包括用至少一个电容式传感器测量所述电子设备内的介电常数变化。

23.如权利要求21所述的方法，其中，测量包括用至少一个电感式传感器测量所述电子设备内的磁导率变化。

24.如权利要求21至23中任一项所述的方法，进一步包括：如果判定水分在所述电子设备内，则激活所述电子设备内的加热元件。

25.如权利要求21至23中任一项所述的方法，进一步包括基于一个或多个条件校准所述电子设备的一个或多个水分事件阈值。