CN113171621A - 电子积木模块及电子积木结构 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电子积木模块及电子积木结构，通过将电子积木结构的电连接件(Pogo Pin)与天线和/或线路直接设置于积木顶表面，并且将功能模块设置于卡榫中的腔室，充分利用空间以实现电子积木模块和电子积木结构的微小化。

Description

电子积木模块及电子积木结构

技术领域

本公开涉及电子积木领域，具体涉及电子积木模块及电子积木结构。

背景技术

随着封装技术的演进，各式各样的封装结构亦推陈出新，整体封装尺寸(PackageSize)也越来越小，故SIP(System In a Package，系统级封装)便日益重要。SIP是将多种功能模块，根据应用场景、封装基板层数等因素，集成在单个封装内，从而实现一个基本完整功能的封装方案。

在SIP应用中，电子积木系统(例如Robot System)是一种典型的传感器物联网(Sensor IoT)应用类型，其整合各种功能模块，并通过通信模块与各应用端产品(例如家电)连接，以实现各应用端产品的智能化。

发明内容

本公开提供了电子积木模块及电子积木结构。

第一方面，本公开提供了一种电子积木模块，该电子积木模块具有顶面、底面以及侧壁，侧壁围绕底面周缘形成容置空间，顶面设有至少一个凸起部；电子积木模块包括电连接件，电连接件的上部从顶面露出，电连接件的下部从底面露出；电子积木模块内设有至少一个功能模块，至少一个功能模块连接至电连接件。

在一些可选的实施方式中，凸起部设有凹腔；以及电子积木模块内设有至少一个功能模块，包括：至少一个凸起部的凹腔中设有至少一个功能模块。

在一些可选的实施方式中，功能模块为供电模块、无线通信模块、扬声器、无线充电模块、被动元件或感测模块，感测模块包括触控传感器、姿态传感器、压力传感器、光学传感器以及温度传感器。

在一些可选的实施方式中，顶面中至少一个突起部和电连接件的上部以外的区域设有天线和/或线路。

在一些可选的实施方式中，电连接件的上部和下部之间设有基板，基板上设有包覆电连接件的上部/下部的模封层。

在一些可选的实施方式中，电连接件为弹簧顶针。

第二方面，本公开提供了一种电子积木结构，该电子积木结构包括：底部电子积木模块，具有第一顶面，第一顶面设有至少一个第一凸起部以及第一电连接件，底部电子积木模块内设有至少一个第一功能模块，至少一个第一功能模块连接至第一电连接件；顶部电子积木模块，具有第二顶面、第二底面以及第二侧壁，第二侧壁围绕第二底面周缘形成第二容置空间，顶部电子积木模块包括第二电连接件，第二电连接件的上部从第二顶面露出，第二电连接件的下部从第二底面露出，第二顶面设有至少一个第二凸起部，第二容纳空间中第二电连接件的下部以外的空间供至少一个第一凸起部插入，顶部电子积木模块内设有至少一个第二功能模块，至少一个第二功能模块连接至第二电连接件；顶部电子积木模块设于底部电子积木模块上，第一电连接件对接第二电连接件的下部以使至少一个第一功能模块连接至少一个第二功能模块。

在一些可选的实施方式中，第一凸起部设有第一凹腔；以及底部电子积木模块内设有至少一个第一功能模块，包括：至少一个第一凸起部中的第一凹腔内设有至少一个第一功能模块。

在一些可选的实施方式中，第二凸起部设有第二凹腔；以及顶部电子积木模块内设有至少一个第二功能模块，包括：至少一个第二凸起部的第二凹腔内设有至少一个第二功能模块。

在一些可选的实施方式中，第一功能模块为供电模块、无线通信模块、无线充电模块或被动元件。

在一些可选的实施方式中，第二功能模块为扬声器或感测模块，感测模块包括触控传感器、姿态传感器、压力传感器、光学传感器以及温度传感器。

在一些可选的实施方式中，第二顶面中至少一个第二突起部和第二电连接件的上部以外的区域设有天线和/或线路。

在一些可选的实施方式中，第二电连接件的上部和下部之间设有基板，基板上设有包覆第二电连接件的上部/下部的模封层。

在一些可选的实施方式中，第一电连接件和/或第二电连接件为弹簧顶针。

在一些可选的实施方式中，电子积木结构还包括：显示模块，设于顶部电子积木模块上。

现有技术中的电子积木结构，一般使用PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)作为基底，再使用电子积木模块的卡榫(起定位作用的凸起物)作为两块电子积木模块的电连接件(金属Pin)，电子积木结构的电连接件的数量受限于每块电子积木模块的卡榫的数量与位置，电路布局(Layout)走线困难，造成板层数增加且组件摆设不易。综合以上，电子积木模块的尺寸和电子积木结构的尺寸需要很大面积或体积才能完成，不利于微小化。

为了能够实现电子积木模块和电子积木结构的微小化，本公开提供的电子积木模块及电子积木结构，将电子积木结构的电连接件(Pogo Pin)与天线和/或线路直接设置于积木顶表面，特别是设置于积木迭合后的净空区(非接触区)，以确保使用者操作中不会伤害线路。积木上的卡榫的数量仅需能协助上下积木的稳固堆栈即可，并且将功能模块设置于卡榫中的腔室，充分利用空间以实现电子积木模块和电子积木结构的微小化。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本公开的电子积木模块的一个实施例的结构示意图；

图2是根据本公开的电子积木模块的又一个实施例的结构示意图；

图3是根据本公开的电连接件的一个实施例的立体示意图；

图4是根据本公开的电连接件的一个实施例的结构示意图；

图5是根据本公开的电子积木结构的一个实施例的立体示意图；

图6是根据本公开的电子积木结构的一个实施例的结构示意图；

图7是根据本公开的显示模块的一个实施例的结构示意图；

图8是根据本公开的两个电子积木模块拼插状态示意图；

图9是根据本公开的四个电子积木模块拼插状态示意图。

符号说明：

11-顶面，12-底面，13-侧壁，14-凸起部，15-电连接件，151-电连接件的上部，152-电连接件的下部，153-基板，154-电子组件，155-模封层，16-功能模块，17-天线和/或线路，2-底部电子积木模块，21-第一顶面，22-第一凸起部，23-第一电连接件，3-顶部电子积木模块，31-第二顶面，32-第二底面，33-第二侧壁，34-第二电连接件，35-第二凸起部，36-显示模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对说明本公开的具体实施方式，通过本说明书记载的内容本领域技术人员可以轻易了解本公开所解决的技术问题以及所产生的技术效果。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，仅用于配合说明书所记载的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本公开可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本公开所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本公开所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本公开可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，应当也视为本公开可实施的范畴。

另外，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

图1是示出了本公开的电子积木模块的一个实施例的结构示意图，图2是示出了本公开的电子积木模块的又一个实施例的结构示意图。图3是示出了本公开的电连接件15的一个实施例的立体示意图。图4是示出了本公开的电连接件15的一个实施例的结构示意图。如图1-图4所示，该电子积木模块具有顶面11、底面12以及侧壁13，侧壁13围绕底面12周缘形成容置空间。顶面11设有至少一个凸起部14。电子积木模块包括电连接件15。电连接件的上部151从顶面11露出，电连接件的下部152从底面12露出。电子积木模块内设有至少一个功能模块16，至少一个功能模块16连接至电连接件15。

电子积木模块的本体可以是由环氧树脂、塑封材(molding compound)、环氧模封化合物(Epoxy Molding Compound，EMC)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、酚醛树脂(Phenolics)、硅胶或是硅树脂(Silicones)等材质制成的。

电连接件15用于实现电性连接。

凸起部14起到卡位、固定、定位的作用。

容置空间用于容纳凸起部14，通过凸起部14和容置空间将电子积木模块拼搭在一起，实现电子积木结构的搭建。

功能模块16可以是用于实现各种功能的模块，例如加速度传感器(六轴传感器)可以用于测量加速度的传感器。

在一些可选的实施方式中，如图2所示，凸起部14可以设有凹腔。至少一个凸起部14的凹腔中可以设有至少一个功能模块16。

这里，在凸起部14的凹腔中设置功能模块16，不需要占用其他空间设置功能模块16。凸起部14不仅能够实现固定的作用，还可以利用有限空间设置功能模块16。

在一些可选的实施方式中，功能模块16可以为供电模块、无线通信模块、扬声器、无线充电模块、被动元件或感测模块，感测模块可以包括触控传感器、姿态传感器、压力传感器、光学传感器以及温度传感器。

在一些可选的实施方式中，顶面11中至少一个突起部和电连接件的上部151以外的区域可以设有天线和/或线路17。

这里，在能够实现功能模块16之间的电性连接的基础上，在电子积木模块的未被利用空闲区域设置天线和/或线路17，实现有效利用有限空间。

在一些可选的实施方式中，如图3和图4所示，电连接件的上部151和电连接件的下部152之间可以设有基板153。基板153上可以设有包覆电连接件的上部151/电连接件的下部152的模封层155。

模封层155可以采用有机物，有机物例如可以是环氧树脂(Epoxy resin)、填充物(Filler)、催化剂(Catalyst)、颜料(Pigment)、脱模剂(Release Agent)、阻燃剂(FlameRetardant)、耦合剂(Coupling Agent)、硬化剂(Hardener)、低应力吸收剂(Low StressAbsorber)、粘合促进剂(Adhesion Promoter)、离子捕获剂(Ion Trapping Agent)。

在实际中，可以根据电子积木模块在电子积木结构中的位置，可以设置单面或者双面的电连接件，即仅在基板153的上面设置电连接件，或仅在基板153的下面设置电连接件15，或在基板153的上面和下面都设置电连接件15，即在基板153上面和/或下面可以有电连接件15。在一些可选的实施方式中，在基板153的上面还可以包含电子组件154，该电子组件154可以被模封层155覆盖保护。

这里，在电连接件的上部151/电连接件的下部152可以设置模封层155，而模封后的电连接件的上部151/电连接件的下部152可以作为凸起物，起到卡位作用，进一步实现稳定结构的作用。

在一些可选的实施方式中，电连接件15可以为弹簧顶针。

这里，弹簧顶针稳定的接触电阻，保证了电子设备的稳定性。

在电子积木模块的制程中，可以先制备出电连接件15，然后将电连接件15和功能模块16进行连接并塑封，形成电子积木模块。

本公开提供的电子积木模块，将电子积木模块的电连接件15与天线和/或线路17直接设置于顶面11，特别是设置于积木迭合后的净空区(非接触区)，以确保使用者操作中不会伤害线路。电子积木模块上的凸起部14的数量仅需能协助上下积木的稳固堆栈即可，并且将功能模块16设置于凸起部14中的腔室，充分利用空间以实现电子积木模块的微小化。

图5是示出了本公开的电子积木结构的一个实施例的立体示意图。图6是示出了本公开的电子积木结构的一个实施例的结构示意图。如图5-图6所示，该电子积木结构包括：底部电子积木模块2和顶部电子积木模块3。其中，底部电子积木模块2具有第一顶面21，第一顶面21设有至少一个第一凸起部22以及第一电连接件23，底部电子积木模块2内设有至少一个第一功能模块，至少一个第一功能模块连接至第一电连接件23。顶部电子积木模块3具有第二顶面31、第二底面32以及第二侧壁33，第二侧壁33围绕第二底面32周缘形成第二容置空间。顶部电子积木模块3包括第二电连接件34，第二电连接件34的上部从第二顶面31露出，第二电连接件34的下部从第二底面32露出，第二顶面31设有至少一个第二凸起部35，第二容纳空间中第二电连接件34的下部以外的空间供至少一个第一凸起部22插入，顶部电子积木模块3内设有至少一个第二功能模块，至少一个第二功能模块连接至第二电连接件34。顶部电子积木模块3设于底部电子积木模块2上，第一电连接件23对接第二电连接件34的下部以使至少一个第一功能模块连接至少一个第二功能模块。

底部电子积木模块2和/或顶部电子积木模块3的本体可以是由环氧树脂、塑封材(molding compound)、环氧模封化合物(Epoxy Molding Compound，EMC)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)、酚醛树脂(Phenolics)、硅胶或是硅树脂(Silicones)等材质制成的。

第一电连接件23和/或第二电连接件34可以用于实现电性连接。

第一凸起部22和/或第二凸起部35可以起到卡位、固定、定位的作用。

第二容置空间可以用于容纳凸起部，通过凸起部和容置空间将电子积木模块拼搭在一起，实现电子积木结构的搭建。

第一功能模块和/或第二功能模块可以是用于实现各种功能的模块。

底部电子积木模块2被顶部电子积木模块3盖住，所以底部电子模块一般内设置不需要外露的第一功能模块，例如电池模块。相反，顶部电子积木模块3一般内设置需要外露的、感测外界信息的第二功能模块，例如温度传感器。

在一些可选的实施方式中，第一凸起部22可以设有第一凹腔。至少一个第一凸起部22中的第一凹腔内可以设有至少一个第一功能模块。

这里，在第一凸起部22的第一凹腔中设置第一功能模块，不需要占用其他空间设置第一功能模块。第一凸起部22不仅能够实现固定的作用，还可以利用有限空间设置功能模块。

在一些可选的实施方式中，第二凸起部35可以设有第二凹腔。至少一个第二凸起部35的第二凹腔内可以设有至少一个第二功能模块。

这里，在第二凸起部35的第二凹腔中设置第二功能模块，不需要占用其他空间设置第一功能模块。第二凸起部35不仅能够实现固定的作用，还可以利用有限空间设置功能模块。

在一些可选的实施方式中，第一功能模块可以为供电模块、无线通信模块、无线充电模块或被动元件。

在一些可选的实施方式中，第二功能模块可以为扬声器或感测模块，感测模块包括触控传感器、姿态传感器、压力传感器、光学传感器以及温度传感器。

在一些可选的实施方式中，第二顶面31中至少一个第二突起部和第二电连接件34的上部以外的区域可以设有天线和/或线路。

在一些可选的实施方式中，如前述电连接件15，第二电连接件34的上部和下部之间可以设有基板。基板上可以设有包覆第二电连接件34的上部/下部的模封层155。

这里，在第二电连接件34的上部/下部设置模封层155，而模封后的第二电连接件34的上部/下部能够作为凸起物，起到卡位作用，进一步实现稳定结构的作用。与此同时，与双面电连接件的第二电连接件34相比，第一电连接件23可以为单面电连接件，因为底部电子积木模块2的位置在底部，其底面若不需要再连接其他电子积木模块的情况下，第一电连接件23不需要为双面电连接件的结构。

在一些可选的实施方式中，第一电连接件23和/或第二电连接件34可以为弹簧顶针。

请参考图7，图7是示出了本公开的显示模块36的一个实施例的结构示意图。

在一些可选的实施方式中，如图7所示，电子积木结构还可以包括显示模块36。显示模块36可设于顶部电子积木模块3上。

这里，显示模块36可以是LED(LED display)显示屏。

在一些可选的实施方式中，底部电子积木模块2的结构也可以与顶部电子结构积木模块3的结构相同。

请参考图8-图9，图8示出了根据本公开的两个电子积木模块拼插状态示意图。图9是示出了本公开的四个电子积木模块拼插状态示意图。

在一些可选的实施方式中，如图8和图9所示，其表示出多个电子积木模块之间拼搭的示意图，电子模块之间可以是上下堆叠的状态，或是并列的状态，或是错开的状态。在能够实现稳定堆叠的基础上，不限制至少一个电子积木模块之间的堆叠方式。

本公开提供的电子积木结构，将电子积木模块的电连接件(Pogo Pin)与天线和/或线路直接设置于顶面，特别是设置于积木迭合后的净空区(非接触区)，以确保使用者操作中不会伤害线路。电子积木模块上的凸起部的数量仅需能协助上下积木的稳固堆栈即可，并且将功能模块设置于凸起部中的腔室，充分利用空间以实现电子积木结构的微小化。

尽管已参考本公开的特定实施例描述并说明本公开，但这些描述和说明并不限制本公开。所属领域的技术人员可清楚地理解，可进行各种改变，且可在实施例内替代等效组件而不脱离如由所附权利要求书限定的本公开的真实精神和范围。图示可能未必按比例绘制。归因于制造过程中的变量等等，本公开中的技术再现与实际实施之间可能存在区别。可存在未特定说明的本公开的其它实施例。应将说明书和图示视为说明性的，而非限制性的。可作出修改，以使特定情况、材料、物质组成、方法或过程适应于本公开的目标、精神以及范围。所有此些修改都落入此所附权利要求书的范围内。虽然已参考按特定次序执行的特定操作描述本文中所公开的方法，但应理解，可在不脱离本公开的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序和分组并不限制本公开。

Claims (10)

1.一种电子积木模块，具有顶面、底面以及侧壁，所述侧壁围绕所述底面周缘形成容置空间，所述顶面设有至少一个凸起部；

所述电子积木模块包括电连接件，所述电连接件的上部从所述顶面露出，所述电连接件的下部从所述底面露出；

所述电子积木模块内设有至少一个功能模块，所述至少一个功能模块连接至所述电连接件。

2.根据权利要求1所述的电子积木模块，其中，所述凸起部设有凹腔；以及

所述电子积木模块内设有至少一个功能模块，包括：

所述至少一个凸起部的凹腔中设有所述至少一个功能模块。

3.根据权利要求1或2所述的电子积木模块，其中，所述顶面中所述至少一个突起部和所述电连接件的上部以外的区域设有天线和/或线路。

4.根据权利要求1或2所述的电子积木模块，其中，所述电连接件的上部和下部之间设有基板，所述基板上设有包覆所述电连接件的上部/下部的模封层。

5.一种电子积木结构，包括：

底部电子积木模块，具有第一顶面，所述第一顶面设有至少一个第一凸起部以及第一电连接件，所述底部电子积木模块内设有至少一个第一功能模块，所述至少一个第一功能模块连接至所述第一电连接件；

顶部电子积木模块，具有第二顶面、第二底面以及第二侧壁，所述第二侧壁围绕所述第二底面周缘形成第二容置空间，所述顶部电子积木模块包括第二电连接件，所述第二电连接件的上部从所述第二顶面露出，所述第二电连接件的下部从所述第二底面露出，所述第二顶面设有至少一个第二凸起部，所述第二容纳空间中所述第二电连接件的下部以外的空间供所述至少一个第一凸起部插入，所述顶部电子积木模块内设有至少一个第二功能模块，所述至少一个第二功能模块连接至所述第二电连接件；

所述顶部电子积木模块设于所述底部电子积木模块上，所述第一电连接件对接所述第二电连接件的下部以使所述至少一个第一功能模块连接所述至少一个第二功能模块。

6.根据权利要求5所述的电子积木结构，其中，所述第一凸起部设有第一凹腔；以及

所述底部电子积木模块内设有至少一个第一功能模块，包括：

所述至少一个第一凸起部中的第一凹腔内设有所述至少一个第一功能模块。

7.根据权利要求5所述的电子积木结构，其中，所述第二凸起部设有第二凹腔；以及

所述顶部电子积木模块内设有至少一个第二功能模块，包括：

所述至少一个第二凸起部的第二凹腔内设有所述至少一个第二功能模块。

8.根据权利要求5所述的电子积木结构，其中，所述第二顶面中所述至少一个第二突起部和所述第二电连接件的上部以外的区域设有天线和/或线路。

9.根据权利要求5所述的电子积木结构，其中，所述第二电连接件的上部和下部之间设有基板，所述基板上设有包覆所述第二电连接件的上部/下部的模封层。

10.根据权利要求5-9中任一所述的电子积木结构，其中，所述电子积木结构还包括：

显示模块，设于所述顶部电子积木模块上。

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