CN108712853A - 智能穿戴设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能穿戴技术领域，尤其是一种智能穿戴设备。该智能穿戴设备包括：外壳；PCBA组件，设于所述外壳内；电池：设于所述外壳的底部，所述电池位于所述PCBA组件下方；显示屏模组：设于所述外壳的顶部，所述显示屏模组位于所述PCBA组件上方。本发明可优化智能穿戴设备的散热性。
Description
技术领域
本发明涉及智能穿戴技术领域，具体是一种智能穿戴设备。
背景技术
现有的4G智能穿戴设备，其主板发热量较大，热量会快速的传导到底壳上，导致底壳温度过高。当用户佩戴智能穿戴设备进行通话或者视频等高功率的操作时，会使底壳温度过高的现象更为明显。一方面，由于底壳直接接触人体，故底壳温度会直接传导到人体皮肤上，温度过高容易烫伤皮肤或影响佩戴的舒适度；另一方面，过热的智能穿戴设备无法及时散去热量，容易导致死机或功能响应慢等问题。如果想要解决主板发热导致的设备外壳过烫或者导致功能响应慢等问题，目前只能通过在底壳内侧贴设较多的昂贵散热材料或泡棉来减轻上述问题，但这不仅会导致智能穿戴设备成本较高，而且散热效果也并不显著。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能穿戴设备，以解决现有智能穿戴设备散热性能不佳、散热成本较高等问题。
本发明提供一种智能穿戴设备，包括：
外壳；
PCBA组件，设于所述外壳内；
电池：设于所述外壳的底部，所述电池位于所述PCBA组件下方；
显示屏模组：设于所述外壳的顶部，所述显示屏模组位于所述PCBA组件上方。
其中，PCBA(Printed Circuit Board Assembly)组件是指在印刷电路板空板上组装连接电子元器件后形成的印刷电路板。
进一步地，所述PCBA组件包括设于PCB板上方的大功率器件，所述大功率器件位于所述显示屏模组下方，所述大功率器件的功率大于或者等于指定功率，所述指定功率为0.2～0.5W。
进一步地，所述PCBA组件还包括设于所述PCB板下方的小功率器件，所述小功率器件位于所述电池上方，所述小功率器件的功率小于所述指定功率；或者，所述PCBA组件还包括设于所述PCB板上方的小功率器件，所述小功率器件位于所述显示屏模组下方，所述小功率器件的功率小于所述指定功率。
可以理解的是，在本发明中的指定功率是指定某一功率以用于区分大功率器件和小功率器件，例如当指定功率为0.2W时，大功率器件为功率大于或等于0.2W的器件，小功率器件为功率小于0.2W的器件；类似地，当指定功率为0.5W时，大功率器件为功率大于或等于0.5W的器件，小功率器件为功率小于0.5W的器件。
进一步地，所述大功率器件设于所述PCB板上方的第一屏蔽盖中，所述大功率器件设于所述PCB板上方的第一屏蔽盖中，所述小功率器件设于所述PCB板下方的第二屏蔽盖中，或者所述小功率器件设于所述PCB板上方的所述第二屏蔽盖中。
进一步地，在所述PCBA组件与所述显示屏模组之间设有导热贴，所述显示屏模组上方还设有触摸屏盖板。
进一步地，所述导热贴是金属材料层与无机非金属导热材料层共同形成的复合贴，所述金属材料层的金属选自银、铜、金、铝中的一种或几种的合金，所述无机非金属导热材料层的材料选自导热石墨片、石墨烯、碳化硅中的一种。
进一步地，所述导热贴是由U型铜箔片和所述导热石墨片组成的U型导热贴，其中所述导热石墨片设于所述U型铜箔片的U型开口中，所述U型导热贴相对的两个侧面分别设于所述PCBA组件上方、所述显示屏模组下方。
进一步地，所述PCBA组件与所述电池之间具有间隙。
进一步地，所述电池的外周包裹有复合导电布，所述复合导电布包括外层的导电布以及设于所述导电布内层的石墨。
进一步地，所述电池与所述PCBA组件之间通过连接器电性连接，所述连接器为板对板连接器或pogo pin连接器。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
首先，本发明可优化智能穿戴设备的散热性。在本发明中，将PCBA组件设于智能穿戴设备外壳的中间位置、而不是设于底部，使得PCBA组件所产生的热量不会直接传导到外壳底部，而是从外壳中间位置向外传递热量，故能够优化智能穿戴设备的散热性能。
其次，本发明还将PCBA组件中的大功率器件设置在远离智能穿戴设备外壳底部的位置，由于大功率器件这种主要发热源远离了外壳底部，故而可进一步优化智能穿戴设备的散热效果。同时，PCBA组件中的小功率器件也可设于PCB板上方，以保证PCB板上的器件热源均远离外壳底部。但出于PCB板体积大小的考虑，也可以将小功率器件设于PCB板下方，由于小功率器件工作时的发热量较少，故其不会造成外壳底部较烫的问题。
再次，本发明通过在PCBA组件与显示屏模组之间设置导热贴，能够更加有效地将位于PCB板上方的器件热量快速传导至显示屏模组，经由显示屏模组上方的触摸屏盖板将热量均匀扩散到触摸屏盖板外表面，最终通过触摸屏盖板外表面的空气对流快速将热量传导出去，从而进一步实现热量向上和向外部的传导。另外，本发明中，导热贴优选采用由U型铜箔和所述导热石墨片组成的U型导热贴，利用U型铜箔片和导热石墨片的导热系数都很高的特点，实现PCBA组件的热量快速向上传导至显示屏模组的效果。此外，由于U型铜箔片具有一定的可弯折弹性变量，能够为U型导热贴在PCBA组件与显示屏之间的安装提供一定的安装变量空间，不会出现过盈的问题。
最后，本发明还在电池与PCBA组件之间设置间隙作为空气隔热，使得PCBA组件的热量通过空气扩散传导到电池的速度较慢，这种方式要比PCBA组件直接与电池接触方式的传导热量速度要慢得多，故能够保持外壳底部的温度较低。
附图说明
图1是实施例二智能穿戴设备的截面示意图。
图2是实施例二智能穿戴设备中电池的结构示意图。
图3是实施例二智能穿戴设备中导热贴的结构示意图。
图4是实施例四智能穿戴设备中导热贴的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
本实施例提供一种智能穿戴设备，包括：
外壳；
PCBA组件，设于所述外壳内；
电池：设于所述外壳的底部，所述电池位于所述PCBA组件下方；
显示屏模组：设于所述外壳的顶部，所述显示屏模组位于所述PCBA组件上方。
实施例二
本实施例提供一种智能穿戴设备，具体是一种智能手表，如图1所示，该智能手表包括外壳1以及由下至上堆叠设于外壳1内部的电池2、PCBA组件3、导热贴4、显示屏模组5和触摸屏盖板6。
具体地，电池2设于外壳1的底部11，电池2通过电池背胶与外壳1的底部11固定。结合图2所示，电池2的外周包裹有复合导电布7，该复合导电布7包括设于外层的导电布和设于导电布内层的石墨，通过导电布和石墨共同形成复合导电布材料，通过在电池2外周包裹该复合导电布7，可实现电池的均匀散热。
具体地，PCBA组件3设于外壳1内的中间位置，位于电池2上方、显示屏模组5下方。本实施例将PCBA组件3中的器件分为功率大于或者等于0.5W的大功率器件31和功率小于0.5W的小功率器件32。其中，大功率器件31设置在PCB板33上方的第一屏蔽盖内，且设有大功率器件31的第一屏蔽盖设于导热贴4下方；小功率器件32设置在PCB板33下方的第二屏蔽盖内，且设有小功率器件32的第二屏蔽盖位于电池2上方。在本实施例中，将具有较大发热量的大功率器件31设置在PCB板33上方、显示屏模组4下方，一方面大功率器件31散发的热量主要向上传导至显示屏模组5、再传导至触摸屏盖板6及其外表面，最后通过与外界空气的对流快速散去热量，另一方面大功率器件31远离了外壳1的底部11，使其产生的热量不会直接传导至外壳底部，故综合两个方面都能够优化智能穿戴设备的散热性能，使外壳的底部不会产生局部温度过高的现象。
此外，PCBA组件3与电池2之间具有一定的间隙8，具体是PCBA组件3的第二屏蔽盖与包裹在电池2外周的复合导电布7之间具有一定间隙8，该间隙8作为空气间隙能起到一定的隔热作用，使得PCBA组件3的热量通过空气扩散传导到电池的速度较慢，这种方式要比PCBA组件直接与电池接触时传导热量的速度要慢得多，故能够保持外壳底部的温度较低。可以理解的是，本发明的PCBA组件3与电池2之间可以采用多种连接器进行电性连接，本实施例中PCBA组件3与电池2之间通过板对板连接器电性连接，在实际应用中也可以通过pogopin连接器等其他连接器实现PCBA组件与电池的电性连接。
具体地，导热贴4是金属材料层与无机非金属导热材料层共同形成的复合贴，结合图3所示，本实施例中的导热贴4是由U型铜箔片41和导热石墨片42组成的U型导热贴，且导热石墨片42设于U型铜箔片41的U型开口中。其中，U型铜箔片能够增加延展性，且其导热系数较高，约为400W/(m·K)，导热石墨片42具有更高的导热系数，约为1500W/(m·K)，由此可保证二者形成的复合贴具有高效的导热性能。同时该U型导热贴因其使用铜箔片和导电石墨片，故还具有可弯折特点。在本实施例中，U型导热贴设于PCBA组件3与显示屏模组5之间，具体是U型铜箔片41的上侧面411外表面设有背胶区域412，在该背胶区域412中设有从上侧面411外表面向上凸起形成的若干间隔的长条形凸条4121，在背胶区域412中涂布背胶，通过间隔设置的长条形凸条4121可增加背胶在上侧面411的涂布量，使U型导热贴的上侧面411与显示屏模组5之间实现良好地固定连接；U型导热贴的下侧面413则设于内置有大功率器件31的第一屏蔽盖上方。通过上述结构设计，由于U型导热贴具有高效导热性能，可将大功率器件31产生的热量很快地传导至显示屏模组5上、经由显示屏模组5上方的触摸屏盖板6将热量均匀扩散到触摸屏盖板6的外表面，最终通过触摸屏盖板6的外表面的空气对流快速将热量传导出去，从而进一步实现大功率器件热量向上和向外部的传导。
可以理解的是，本实施例的U型导热贴由于其U型结构具有一定弹性特点、U型铜箔片和导热石墨片可弯折，故使U型导热贴具有一定的形变量，能够为U型导热贴在PCBA组件与显示屏之间的组装提供一定组装变量空间，例如在安装各部件时，当PCBA组件与显示屏之间的距离略小于U型导热贴的厚度时，U型导热贴相对的两个侧面会略向U型开口方向压缩，从而仍可配合安装在PCBA组件与显示屏之间，不至于因为过盈而导致无法安装的问题。
综上，本实施例首先将PCBA组件设于智能穿戴设备中间，并将发热大功率器件设于PCB板上方，以使发热源远离智能穿戴设备外壳底部，达到优化散热效果的目的。其次，本发明以堆叠方式设置智能穿戴设备的内部结构，将电池设于最下方，在电池上方以一定空气间隙的堆叠设置PCBA组件，在PCBA组件上方堆叠导热贴，在导热贴上方堆叠显示屏模组，由此使PCBA组件中的发热部件向上可通过导热贴传导热量至显示屏模组、触摸屏盖板，进而将热量散至触摸屏盖板外部，向下可通过空气间隙减缓热量传导速度，从而在多方面结构的影响下最终实现优化智能穿戴设备散热效果的目的。最后，由于整个智能穿戴设备的结构无需在外壳底部设置很多昂贵的散热材料，因此能够有效降低散热成本。
实施例三
本实施例与实施例二的区别仅在于，在本实施中，小功率器件设置在PCB板上方的第二屏蔽盖中，且设有小功率器件的第二屏蔽盖位于显示屏模组下方。即：小功率器件和大功率器件均设于PCB板上方，由此进一步保证了主要发热源远离外壳底部。
实施例四
本实施例与实施例二的区别仅在于，在本实施例中，结合图4所示，导热贴4是由从下至上复合叠加的第一铜片46、石墨烯层47和第二铜片48复合形成的，其中，第一铜片46贴合于PCBA组件的第一屏蔽盖上方，第二铜片48贴合于显示屏模组下方，以实现大功率器件热量向显示屏模组的快速传导。
实施例五
本实施例与实施例二的区别仅在于，在本实施例中，指定功率为0.2W，即本实施例将PCBA组件中的器件分为功率大于或者等于0.2W的大功率器件和功率小于0.2W的小功率器件。
实施例六
本实施例与实施例二的区别仅在于，在本实施例中，指定功率为0.4W，即本实施例将PCBA组件3中的器件分为功率大于或者等于0.4W的大功率器件和功率小于0.4W的小功率器件。
以上对本发明实施例公开的一种智能穿戴设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种智能穿戴设备，其特征在于，包括：
外壳；
PCBA组件，设于所述外壳内；
电池：设于所述外壳的底部，所述电池位于所述PCBA组件下方；
显示屏模组：设于所述外壳的顶部，所述显示屏模组位于所述PCBA组件上方。
2.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述PCBA组件包括设于PCB板上方的大功率器件，所述大功率器件位于所述显示屏模组下方，所述大功率器件的功率大于或者等于指定功率，所述指定功率为0.2～0.5W。
3.根据权利要求2所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述PCBA组件还包括设于所述PCB板下方的小功率器件，所述小功率器件位于所述电池上方，所述小功率器件的功率小于所述指定功率；或者，所述PCBA组件还包括设于所述PCB板上方的小功率器件，所述小功率器件位于所述显示屏模组下方，所述小功率器件的功率小于所述指定功率。
4.根据权利要求3所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述大功率器件设于所述PCB板上方的第一屏蔽盖中，所述小功率器件设于所述PCB板下方的第二屏蔽盖中，或者所述小功率器件设于所述PCB板上方的所述第二屏蔽盖中。
5.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，在所述PCBA组件与所述显示屏模组之间设有导热贴，所述显示屏模组上方还设有触摸屏盖板。
6.根据权利要求5所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述导热贴是金属材料层与无机非金属导热材料层共同形成的复合贴，所述金属材料层的金属选自银、铜、金、铝中的一种或几种的合金，所述无机非金属导热材料层的材料选自导热石墨片、石墨烯、碳化硅中的一种。
7.根据权利要求6所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述导热贴是由U型铜箔片和所述导热石墨片组成的U型导热贴，其中所述导热石墨片设于所述U型铜箔片的U型开口中，所述U型导热贴相对的两个侧面分别设于所述PCBA组件上方、所述显示屏模组下方。
8.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述PCBA组件与所述电池之间具有间隙。
9.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述电池的外周包裹有复合导电布，所述复合导电布包括外层的导电布以及设于所述导电布内层的石墨。
10.根据权利要求1所述的智能穿戴设备，其特征在于，所述电池与所述PCBA组件之间通过连接器电性连接，所述连接器为板对板连接器或pogo pin连接器。
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