CN109674153B - 可穿戴组件及其柔性化封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可穿戴组件的柔性化封装技术领域，提供了一种可穿戴组件的柔性化封装方法，包括S1‑S4四个步骤。还提供了一种可穿戴组件，包括套接组件以及两个安装在套接组件上的柔性件，套接组件以及两个柔性件围合形成封闭的腔室，腔室中安置有电子组件，套接组件具有用于引出电子组件的电极的电极端子。本发明既有效地解决当前封装工艺中电子组件无法耐受直接包胶的高温、高压等苛刻工艺环境所带来的问题，同时还保留了可穿戴产品良好柔韧性的需要。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴组件的柔性化封装技术领域，具体为一种可穿戴组件及其柔性化封装方法。
背景技术
随着电子工业的发展和可穿戴组件的兴起，人们已经对电子设备，轻、薄、柔的特性提出了更高的需求，譬如将电池、PCBA或FPCB直接嵌入到其他软胶类材质中去，一旦该制造方法成熟且满足工业生产需求，将极大的促进可穿戴电子设备的发展，基于以上原因必然涉及到对电池或者PCBA/FPCBA一体化封装制造方法。
当前可穿戴组件上常用的包胶材料是硅胶、TPU、TPE、橡胶或者TPSiV，上述材料皆需要在高温高压下成型。成型压力高达400bar以上，温度可高达300℃，普通电子电路板和电子部件尤其是锂电池和磁铁或者不能承受如此大的压力或者不能承受如此高温。即使采用了低压注塑工艺，能有限改善成型压力和温度参数，但依然存在一定的压力和温度，会影响成型良率，同时受限于封装材料的硬度问题，并不能满足可穿戴组件对产品柔性化的需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可穿戴组件及其柔性化封装方法，既有效地解决当前封装工艺中电子组件无法耐受直接包胶的高温、高压等苛刻工艺环境所带来的问题，同时还保留了可穿戴产品良好柔韧性的需要。
为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种可穿戴组件的柔性化封装方法，包括如下步骤：
S1，采用硬质材料制备能够引出电子组件的电极的套接组件；
S2，以所述套接组件为基点，在所述套接组件上采用软质材料向远离所述套接组件的方向延伸制备两个柔性件；
S3，在其中一个所述柔性件上放置所述电子组件；
S4，将另外一个所述贴合在所述S3步骤中的所述柔性件上以形成用于容纳所述电子组件的腔室，并对所述柔性件的外缘进行密封处理，以完成封装。
进一步，在所述S1步骤中，所述套接组件的具体制作过程为：
S10，采用硬质材料制备具有第一安装口的第一硬质套接件，所述第一安装口与所述腔室连通；
S11，在所述第一硬质套接件上采用硬质材料制备具有第二安装口的第二硬质套接件，以封堵所述第一安装口，所述第二安装口中安装有可将所述电子组件的电极引出的电极端子。
进一步，在所述S2步骤中，制备的两个所述柔性件以所述套接组件为对称点互相对称。
进一步，在所述S4步骤中，具体的封装方法为：在所述S3步骤中的所述柔性件的外缘涂抹粘接剂，将另外一个所述柔性件与之贴合完成封装，或者在两个所述柔性件的外缘处对两个所述柔性件进行焊接封装。
进一步，在所述S2步骤中，制备两个所述柔性件的具体制作过程为：在所述第一硬质套接件上采用软质材料制备两个所述柔性件，并使所述第一硬质套接件部分嵌入到所述柔性件中。
进一步，将所述第一硬质套接件完全嵌入到所述柔性件中，使所述第一硬质套接件靠近所述内腔的面与所述柔性件的内壁面平齐。
进一步，在所述S11步骤中，所述电极与所述第二硬质套接件之间的安装工艺为一体成型工艺。
进一步，在所述S2步骤中，在所述套接组件上制备两个所述柔性件的工艺为一体成型工艺。
进一步，在所述S2步骤中，采用的软质材料为硅胶、TPU、TPE、橡胶或TPSiV。
本发明实施例提供另一种技术方案：一种可穿戴组件，包括套接组件以及两个安装在所述套接组件上的柔性件，所述套接组件以及两个所述柔性件围合形成封闭的腔室，所述腔室中安置有电子组件，所述套接组件具有用于引出所述电子组件的电极的电极端子。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：既有效地解决当前封装工艺中电子组件无法耐受直接包胶的高温、高压等苛刻工艺环境所带来的问题，同时还保留了可穿戴产品良好柔韧性的需要。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种可穿戴组件的柔性化封装方法的步骤流程图；
图2为本发明实施例提供的一种可穿戴组件的立体图；
图3为本发明实施例提供的一种可穿戴组件的局部剖视图；
附图标记中：1-柔性件；10-腔室；11-粘接层；20-电极端子；21-柔性导线；22-电池、PCBA或FPCBA；30-第一硬质套接件；31-第二硬质套接件；310-阻挡面。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1，本发明实施例提供一种可穿戴组件的柔性化封装方法，包括如下步骤：S1，采用硬质材料制备能够引出电子组件的电极的套接组件；S2，以所述套接组件为基点，在所述套接组件上采用软质材料向远离所述套接组件的方向延伸制备两个柔性件1；S3，在其中一个所述柔性件1上放置所述电子组件；S4，将另外一个所述贴合在所述S3步骤中的所述柔性件1上以形成用于容纳所述电子组件的腔室10，并对所述柔性件1的外缘进行密封处理，以完成封装。在本实施例中，采用硬质材料制备出套接组件，该套接组件能够与电子组件的电极进行连接，并用作将电极引出，而且该套接组件还有一个作用，就是作为一个基点，以此基点为起始处和附着物，在该基点上采用软质材料制备出两个柔性件1，此时，该套接组件以及两个柔性件1可以形成类似Y型的结构。接着将电子组件安设在其中一个柔性件1上，最后对两个柔性件1进行封装，套接组件和它们二者就会形成一个密闭的腔室10，并用来保护电子组件。对柔性件1的外缘进行密封处理，可以防止影响到放在腔室10居中部位的电子组件。因此，通过本方法制备出的可穿戴柔性组件既有效地解决当前封装工艺中电子组件无法耐受直接包胶的高温、高压等苛刻工艺环境所带来的问题，同时还保留了可穿戴产品良好柔韧性的需要。
以下为具体实施例：
优化上述方案，请参阅图3，在所述S1步骤中，所述套接组件的具体制作过程为：S10，采用硬质材料制备具有第一安装口的第一硬质套接件30，所述第一安装口与所述腔室10连通；S11，在所述第一硬质套接件30上采用硬质材料制备具有第二安装口的第二硬质套接件31，以封堵所述第一安装口，所述第二安装口中安装有可将所述电子组件的电极引出的电极端子20。在本实施例中，上述的第一硬质套接件30和第二硬质套接件31均由硬质材料制备而成，使之具有一定的刚性。第一硬质套接件30与柔性材料制备的柔性件1接触，可以使将安装在其上的第二硬质套接件31更为稳定牢靠，且便于生产加工。第二硬质套接件31插入到所述第一硬质套接件30的第一安装口中，且由于其具有第二安装口，可供电极端子20安装。实际上，本方法制备的可穿戴组件仅为可穿戴设备中具有柔性的一部分，例如表带，但由于在表带中还添加了由硬质材料制备的套接组件，比起全部为柔性，该硬质部分可以更容易与可穿戴设备的其他部分配合安装，例如表冠。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2，在所述S2步骤中，制备的两个所述柔性件1以所述套接组件为对称点互相对称。在本实施例中，在制备两个柔性件1时，考虑到封装的便利性，优选的，可以将这两个柔性件1制备得相同，此时即为标准的Y形结构。当然，上述对称是最优的方案，实际上只需要保证两个所述柔性件1封装的位置能够互相对应配合即可。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S4步骤中，具体的封装方法为：在所述S3步骤中的所述柔性件1的外缘涂抹粘接剂，将另外一个所述柔性件1与之贴合完成封装，或者在两个所述柔性件的外缘处对两个所述柔性件进行焊接封装。在本实施例中，封装采用粘接剂进行粘接，待凝固后即完成封装，以保证腔室10的密封性。通过此粘接剂进行封装可以避免对电子组件造成影响，以防止对电子组件造成损伤。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S2步骤中，制备两个所述柔性件1的具体制作过程为：在所述第一硬质套接件30上采用软质材料制备两个所述柔性件1，并使所述第一硬质套接件30部分嵌入到所述柔性件1中。在本实施例中，将第一硬质套接件30部分嵌入到柔性件1中，可以保证整体结构的紧凑性，优选的，将所述第一硬质套接件30完全嵌入到所述柔性件1中，使所述第一硬质套接件30靠近所述内腔的面与所述柔性件1的内壁面平齐，可以使制备完第一硬质套接件30后，并不会过多的改变腔室10的开口处的结构，保证了整体与原先一致，仅仅只是将该处的软质材料巧妙地变成了硬质材料，以便于第二硬质套接件31的安装。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S11步骤中，所述电极与所述第二硬质套接件31之间的安装工艺为一体成型工艺。在本实施例中，该一体成型工艺具体为模内镶件工艺，可以满足封装的要求，当然现有的其他一体成型工艺也可以。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S2步骤中，在所述套接组件上制备两个所述柔性件1的工艺为一体成型工艺。在本实施例中，该一体成型工艺具体为包胶工艺，在成型好第一硬质套接件30后，再通过包胶制备两个所述柔性件1，可以保证整体性而密封性，以满足封装的要求。当然除此以外，其他工艺也可以，只需要将二者连接起来，保证其密封性没问题即可。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S2步骤中，采用的软质材料为硅胶、TPU(热塑性聚氨酯弹性体橡胶)、TPE(热塑性弹性体材料)、橡胶或TPSiV(热塑性硫化硅胶)。在本实施例中，与现有技术中包胶封装所使用的软质材料相同，可节省成本。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S1步骤中，采用的硬质材料为塑料。在本实施例中，采用的硬质材料为塑料，可以节省成本，优选的，该塑料为尼龙。
作为本发明实施例的优化方案，在所述S11步骤中，所述第一硬质套接件30与所述第二硬质套接件31之间的连接工艺为超声焊接，由于上述的柔性件1与第一硬质套接件30之间为一体成型连接，第二硬质套接件31与电极端子20为一体成型连接，具体的，该一体成型工艺具体为模内镶件工艺，也可以采用其他一体成型工艺，因此只需要第一硬质套接件30与第二硬质套接件31之间密封焊接，即可实现整体的无缝隙封装。
作为本发明实施例的优化方案，采用的电子组件还包括电池、PCBA或FPCBA22。在本实施例中，它们作为电子部分，被藏在腔室10中。优选的，可以通过柔性导线21来将它们的电极与电极端子20连接起来，一方面可以使电池、PCBA或FPCBA22远离需要封装的部位，另一方面，柔性的导线可以吸收超声波焊接时的能量传递到电子部件部分，避免损坏电子部件，以进一步保护它们不受伤害。当采用电池时，本方法包胶封装出来的部分可以是硅胶电池表带、TPU电池表带、TPE电池表带、橡胶电池表带或TPSiV电池表带，当采用PCBA或FPCBA时，本方法包胶封装出来的部分可以是内嵌电子组件的TPU表带、硅胶表带、TPE表带、橡胶表带或TPSiV表带。它们再配合表冠安装时，硬质属性的套接组件就很容易与表冠进行联接。
作为本发明实施例的优化方案，在所述电子组件外套设护套层，以保护所述电子组件。在本实施例中，为了保护电子组件的安全，可以在其外套设护套层。护套层可以采用一些例如具有一定柔性弯曲性能的超薄金属网罩，它能够为日常使用增加更加可靠的安全防护。
实施例二：
本实施例为实施例一制备的组件，因此本实施例可以与实施例一互相补充。请参阅图2和图3，本发明实施例提供一种可穿戴组件，包括套接组件以及两个安装在所述套接组件上的柔性件1，所述套接组件以及两个所述柔性件1围合形成封闭的腔室10，所述腔室10中安置有电子组件，所述套接组件具有用于引出所述电子组件的电极的电极端子20。在本实施例中，采用硬质材料制备出套接组件，该套接组件能够与电子组件的电极进行连接，并用作将电极引出，而且该套接组件还有一个作用，就是作为一个基点，以此基点为起始处和附着物，在该基点上采用软质材料制备出两个柔性件1，此时，该套接组件以及两个柔性件1可以形成类似Y型的结构。接着将电子组件安设在其中一个柔性件1上，最后对两个柔性件1进行封装，套接组件和它们二者就会形成一个密闭的腔室10，并用来保护电子组件。因此，本可穿戴柔性组件既有效地解决当前封装工艺中电子组件无法耐受直接包胶的高温、高压等苛刻工艺环境所带来的问题，同时还保留了可穿戴产品良好柔韧性的需要。
以下为具体实施例：
优化上述方案，请参阅图2，两个所述柔性件1以所述套接组件为对称点互相对称。在本实施例中，在制备两个柔性件1时，考虑到封装的便利性，优选的，可以将这两个柔性件1制备得相同，此时即为标准的Y形结构。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2和图3，至少一个所述柔性件1的外缘处设有密封层，两个所述柔性件1通过所述密封层密封。在本实施例中，两个柔性件1之间通过密封层连接，对其外缘进行密封处理，可以防止影响到放在腔室10居中部位的电子组件。
优选的，所述密封层为粘接层11。在本实施例中，密封的方式为粘接，待凝固后即完成封装，以保证腔室10的密封性。通过此粘接剂进行封装可以避免对电子组件造成影响，以防止对电子组件造成损伤。优选的，所述密封层也可以为焊接层，密封的方式也可以是焊接，通过激光焊接也能够实现密封。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图2和图3，所述套接组件包括第一硬质套接件30和第二硬质套接件31，所述第一硬质套接件30置于所述腔室10中，且贴合安装在所述柔性件1上，所述第一硬质套接件30具有与所述腔室10连通且供所述第二硬质套接件31插入的第一安装口，所述第二硬质套接件31贴合安装在所述第一硬质套接件30上，且封堵所述第一安装口；所述第二硬质套接件31具有与所述腔室10连通且供所述电极端子20插入的第二安装口，所述电极端子20贴合安装在所述第二硬质套接件31上，且封堵所述第二安装口。在本实施例中，上述的第一硬质套接件30和第二硬质套接件31均由硬质材料制备而成，使之具有一定的刚性。第一硬质套接件30与柔性材料制备的柔性件1接触，可以使将安装在其上的第二硬质套接件31更为稳定牢靠，且便于生产加工。第二硬质套接件31插入到所述第一硬质套接件30的第一安装口中，且由于其具有第二安装口，可供电极端子20安装。实际上，本方法制备的可穿戴组件仅为可穿戴组件中具有柔性的一部分，例如表带，但由于在表带中还添加了由硬质材料制备的套接组件，比起全部为柔性，该硬质部分可以更容易与可穿戴组件的其他部分配合安装，例如表冠。
进一步优化上述方案，所述第一硬质套接件30至少部分嵌入至所述柔性件1中。在本实施例中，将第一硬质套接件30部分嵌入到柔性件1中，可以保证整体结构的紧凑性，优选的，所述第一硬质套接件30嵌入至所述柔性件1中，且所述第一硬质套接件30的外表面与所述柔性件1的表面平齐，可以使制备完第一硬质套接件30后，并不会过多的改变腔室10的开口处的结构，保证了整体与原先一致，仅仅只是将该处的软质材料巧妙地变成了硬质材料，以便于第二硬质套接件31的安装。
作为本发明实施例的优化方案，所述第一硬质套接件30与所述柔性件1之间为一体成型连接结构。在本实施例中，该一体成型工艺具体为包胶工艺，在成型好第一硬质套接件30后，再通过包胶制备两个所述柔性件1，可以保证整体性而密封性，以满足封装的要求。当然除此以外，其他工艺也可以，只需要将二者连接起来，保证其密封性没问题即可。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图3，所述第二硬质套接件31具有用于阻止所述第二硬质套接件31完全插入所述第一安装口的阻挡面310。在本实施例中，第二硬质套接件31实际上可以看做是一个塞子，用塞子塞进第一安装口中，以堵住该第一安装口，而为了防止完全塞进第一安装口中，设此阻挡面310可以防止第二硬质套接件31完全落入到第一安装口中。该阻挡面310可以是第二硬质套接件31的一部分，也可以是单独的一部分，只要能够起到阻挡和密封的效果即可。
进一步优化上述方案，请参阅图3，所述第一硬质套接件30具有供所述阻挡面310嵌入的端面，嵌入后，所述阻挡面310的外表面与所述端面平齐。在本实施例中，为了保证本部分能够便于与可穿戴设备的其他部分配合安装，将表面做的平齐会更好，平齐的表面便于焊接。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图3，作为本发明实施例的优化方案，请参阅图1，所述电子组件包括电池、PCBA或FPCBA22，所述电池、所述PCBA或所述FPCBA安置于所述腔室10中。为了保护电子组件的安全，可以在其外套设护套层。护套层可以采用一些例如具有一定柔性弯曲性能的超薄金属网罩，它能够为日常使用增加更加可靠的安全防护。
作为本发明实施例的优化方案，请参阅图3，所述电子组件还包括柔性导线21，所述电极通过所述柔性导线21与所述电极端子20连接。本设备还包括用于保护所述电子组件的护套层，所述护套层位于所述腔室10中。在本实施例中，它们作为电子部分，被藏在腔室10中。优选的，可以通过柔性导线21来将它们的电极与电极端子20连接起来，可以使柔性的导线可吸收超声波焊接时的能量传递到电子部件部分，避免损坏电子部件，以保护它们不受伤害。当采用电池时，可穿戴组件可以是硅胶电池表带、TPU电池表带、TPE电池表带、橡胶电池表带或TPSiV电池表带，当采用PCBA或FPCBA时，可穿戴组件可以是内嵌电子组件的TPU表带、硅胶表带、TPE表带、橡胶表带或TPSiV表带。它们再配合表冠安装时，硬质属性的套接组件就容易与表冠进行联接。
作为本发明实施例的优化方案，所述柔性件1为硅胶件或TPU件。在本实施例中，与现有技术中柔性化封装所使用的软质材料相同，可节省成本。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种可穿戴组件的柔性化封装方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，采用硬质材料制备能够引出电子组件的电极的套接组件；
S2，以所述套接组件为基点，在所述套接组件上采用软质材料向远离所述套接组件的方向延伸制备两个柔性件；
S3，在其中一个所述柔性件上放置所述电子组件；
S4，将另外一个所述柔性件贴合在所述S3步骤中的所述柔性件上以形成用于容纳所述电子组件的腔室，并对所述柔性件的外缘进行密封处理，以完成封装，
在所述S1步骤中，所述套接组件的具体制作过程为：
S10，采用硬质材料制备具有第一安装口的第一硬质套接件，所述第一安装口与所述腔室连通；
S11，在所述第一硬质套接件上采用硬质材料制备具有第二安装口的第二硬质套接件，以封堵所述第一安装口，所述第二安装口中安装有可将所述电子组件的电极引出的电极端子，
在所述S2步骤中，制备两个所述柔性件的具体制作过程为：在所述第一硬质套接件上采用软质材料制备两个所述柔性件，并使所述第一硬质套接件至少部分嵌入到所述柔性件中。
2.如权利要求1所述的一种可穿戴组件的柔性化封装方法，其特征在于：在所述S2步骤中，制备的两个所述柔性件以所述套接组件为对称点互相对称。
3.如权利要求1所述的一种可穿戴组件的柔性化封装方法，其特征在于：在所述S4步骤中，具体的封装方法为：在所述S3步骤中的所述柔性件的外缘涂抹粘接剂，将另外一个所述柔性件与之贴合完成封装。
4.如权利要求1所述的一种可穿戴组件的柔性化封装方法，其特征在于：将所述第一硬质套接件完全嵌入到所述柔性件中，使所述第一硬质套接件靠近所述腔室的面与所述柔性件的内壁面平齐。
5.如权利要求1所述的一种可穿戴组件的柔性化封装方法，其特征在于：在所述S11步骤中，所述电极与所述第二硬质套接件之间的安装工艺为一体成型工艺。
6.如权利要求1所述的一种可穿戴组件的柔性化封装方法，其特征在于：在所述S2步骤中，在所述套接组件上制备两个所述柔性件的工艺为一体成型工艺。
7.如权利要求1所述的一种可穿戴组件的柔性化封装方法，其特征在于：在所述S2步骤中，采用的软质材料为硅胶、TPU、TPE、橡胶或TPSiV。
8.一种可穿戴组件，其特征在于：由权利要求1-7任一所述的可穿戴组件的柔性化封装方法进行封装，包括套接组件以及两个安装在所述套接组件上的柔性件，所述套接组件以及两个所述柔性件围合形成封闭的腔室，所述腔室中安置有电子组件，所述套接组件具有用于引出所述电子组件的电极的电极端子。
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