CN116406104A - 一种含电极的智能指环、灌胶治具及其封装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含电极的智能指环、灌胶治具及其封装工艺，包括：指环外壳，指环外壳是具有内侧开口的圆环；指环内壳，指环内壳置于所述指环外壳的内部；指环外壳空腔，指环外壳空腔置于所述指环外壳与所述指环内壳之间；柔性印刷电路板，柔性印刷电路板安装在所述指环外壳空腔的内部；本发明的有益效果是：通过指环外壳空腔填充高透的生物兼容胶水形成指环内壳的方法，将指环外壳、内部电子元件、指环内壳集成为一个完整结构体，从而提高智能指环的防水能力。同时借助特制的治具，可控的阻断部分胶水流动通路，解决了灌胶工艺中电子元器件必须低于指环外壳空腔腔体高度的问题，更适用于含有电极的智能指环的制造加工。

Description

一种含电极的智能指环、灌胶治具及其封装工艺

技术领域

本发明涉及智能指环技术领域，具体为一种含电极的智能指环、灌胶治具及其封装工艺。

背景技术

用于健康检测的智能指环因其便捷、无感、连续测量等特点目前已成为可穿戴电子设备市场的一颗新星，为了满足用户在各种场景下的使用需求，智能指环的封装工艺即需要满足高防水密闭性，也需要具备出色的佩戴舒适性。

常见的智能指环封装工艺有两种，

A：第一种是模制内外壳组装，即将电子元器件安置在外壳腔体内，安装O形环以用于密封，然后再将内壳安装在预留的槽体中，借助螺丝或卡扣进行固定，完成封装。

B：第二种方式是灌胶工艺，如专利US10,893,833B2中所使用，即先将电子元器件安置在模制的外壳腔体中，要求电子元器件厚度必须小于外壳腔体厚度，然后使用可塑性的填充材料填充指环腔体直至电子元器件被完全覆盖密封。

A：模制内外壳组装。使用该工艺生产的指环具有良好的刚性，但是复杂的结构件一方面会增加加工成本而且通过螺丝或卡扣结构进行固定的方式无法满足高防水密闭性；另一方面也会增加指环的质量和厚度，降低佩戴舒适性，这与智能指环舒适、连续、无感知健康检测的设计初衷是相悖的。

B：传统灌胶工艺。使用该工艺生产的智能指环，结构简单、防水性高，但是其要求电子元器件厚度必须小于腔体厚度，这给包含电极的电子元件组装带来困难，如磁吸式充电金属电极，或需与人体接触的健康检测电极(如心电或皮电检测电极)。上述电极都需要与电子电路板稳定的连接，同时电极的一部分要暴露在指环外表面，传统灌胶工艺制作方法无法满足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含电极的智能指环、灌胶治具及其封装工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含电极的智能指环，包括：

指环外壳，指环外壳是具有内侧开口的圆环；

指环内壳，指环内壳置于所述指环外壳的内部；

指环外壳空腔，指环外壳空腔置于所述指环外壳与所述指环内壳之间；

柔性印刷电路板，柔性印刷电路板安装在所述指环外壳空腔的内部；

电子元件，电子元件设置于所述柔性印刷电路板上，电子元件包括传感组件、处理组件、蓝牙组件及充电组件；

电池，电池置于指环外壳空腔内部，电池与所述柔性印刷电路板电性连接，用于为所述柔性印刷电路板提供电力；

作为优选，所述充电组件包括充电管理单元、一号充电金属电极和二号充电金属电极，所述一号充电金属电极和二号充电金属电极对称设置于柔性印刷电路板外表面。

作为优选，所述指环外壳的内壁上安装有绝缘元件，所述绝缘元件位于靠近所述柔性印刷电路板的所述指环外壳空腔内部。

作为优选，所述绝缘元件的安装区域覆盖柔性印刷电路板所能接触到的区域，所述绝缘元件绝缘胶或超薄绝缘胶纸制成。

作为优选，所述指环外壳为钛、钢、铜、金、银和合金或陶瓷非合金中的一种制成，所述指环内壳由软胶制成，所述软胶为环氧树脂、聚乙烯或环氧环己烷和光敏胶中的一种制成。

一种含电极的智能指环的灌装治具，包括：

支撑框架，支撑框架具有顶部开口的矩形腔；

一号弹性模具，一号弹性模具置于所述支撑框架的内部；

限位环槽，限位环槽置于所述一号弹性模具内部，用来装载未封胶的智能指环；

灌胶空间，灌胶空间由所述未封胶智能指环和所述限位环槽内壁之间构成，用于给胶并起到指环内壳塑性作用；

限位件，限位件置于支撑框架的几何中心上。

作为优选，所述限位件上设有一号限位柱和二号限位柱，所述一号限位柱一端和二号限位柱一端设有二号弹性模具。

作为优选，所述限位件与支撑框架内壁形成限位卡槽。

一种含电极的智能指环的封装工艺，包括：

将绝缘元件安装在指环外壳内壁相应区域；

使用点胶工艺在指环外壳内壁的柔性印刷电路板的对应位置进行点胶，将柔性印刷电路板和电池固定在指环外壳空腔之中；

将未封胶的智能指环安装在如权利要求至中任一项所述的灌胶治具中，使用装有胶水的专用针筒向上述灌胶治具的灌胶空间内灌胶，使胶水完全填充指环外壳内部空腔；

灌胶完成后，静置数小时，固定所述柔性印刷电路板并将露出部分电极，待胶水完全反应固化后，脱模形成胶制指环内壳。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过指环外壳空腔填充高透的生物兼容胶水形成指环内壳的方法，将指环外壳、内部电子元件、指环内壳集成为一个完整结构体，提高智能指环的防水性。同时借助特制的治具，可控的阻断部分胶水流动通路，解决了灌胶工艺中电子元器件必须低于指环外壳空腔腔体高度的问题，更适用于含有电极的智能指环的制造加工；

在指环外壳内壁加入隔离元件，将柔性印刷电路板与指环外壳隔离开来，降低电路短路风险，提高指环良率；在实现智能指环高防水密闭性、高佩戴舒适性的同时，保证了电极良好的接触性能，提高了良率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明智能指环结构示意图；

图2为本发明灌胶治具的俯视图；

图3为本发明的指环安装在限位环槽后形成的灌胶空间；

图4为本发明充电电极与限位柱所夹弹性模具示意图；

图5为本发明指环外壳的结构示意图。

图中：110、指环外壳；111、指环外壳空腔；120、指环内壳；130、柔性印刷电路板；131、电子元件；1321、一号充电金属电极；1322、二号充电金属电极；140、绝缘元件；150、电池；210、支撑框架；220、一号弹性模具；221、限位环槽；222、灌胶空间；223、二号弹性模具；211、限位件；2111、一号限位柱；2112、二号限位柱。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种含电极的智能指环，包括：

指环外壳110，指环外壳110具有顶部开口的圆环；

指环内壳120，指环内壳120置于指环外壳110的内部，指环内壳120与指环外壳空腔111及内部电子元件131紧密贴合形成密闭空间，在本实施例中所述指环内壳120外形存在两处凸起，并且部分电路结构贯穿内壳暴露在环境中；

指环外壳空腔111，指环外壳空腔111置于指环外壳110与指环内壳120之间，用于指环外壳和内部电子元件131的固定和密封；

柔性印刷电路板130，柔性印刷电路板130安装在指环外壳空腔111的内部，用于配合各电器元件工作；

电子元件131，电子元件131设置于柔性印刷电路板130上，电子元件131包括传感组件、处理组件、蓝牙组件及充电组件；

电池150，电池150置于指环外壳空腔111内部，电池150与柔性印刷电路板130电性连接，用于为柔性印刷电路板130提供电力。

在本发明的一个实施例中，为保证指环外壳110的耐用性，其采用刚性材料制作而成，材质可以是钛、钢、铜、金、银及其各类合金或陶瓷非金属材料；为了兼顾防水密闭性和佩戴舒适性，指环内壳120采用高透且生物兼容的软胶注塑而成，所述软胶可以是环氧树脂、聚乙烯、环氧环己烷或多种材料的混合剂低温可塑材料。

进一步的，充电组件包括充电管理单元、一号充电金属电极1321和二号充电金属电极1322，一号充电金属电极1321和二号充电金属电极1322对称设置于柔性印刷电路板130外表面。

在本实施例中，智能指环采用电极磁吸式充电电极，且智能指环采也可采用心电检测电极或皮电检测电极，一号充电金属电极1321和二号充电金属电极1322焊接在柔性印刷电路板130上；为了保证充电时的良好接触，要求一号充电金属电极1321和二号充电金属电极1322高度高于指环外壳空腔111的厚度，且灌胶完成后，电极上面标电极要暴露在指环内壳120之外。

进一步的，指环外壳110的内壁上安装有绝缘元件140，所述绝缘元件140位于靠近所述柔性印刷电路板130的所述指环外壳空腔111内部，为了避免柔性印刷电路板130上的电子元件131借助指环外壳110发生短路。

进一步的，绝缘元件140的安装区域覆盖柔性印刷电路板130所能接触到的区域，绝缘元件140绝缘胶或超薄绝缘胶纸制成，用于隔离柔性印刷电路板130与智能指环外壳的绝缘元件140，为了避免柔性印刷电路板130上的电子元件131借助指环外壳110发生短路，绝缘元件140被安装在指环外壳110内壁上，安装区域要覆盖柔性印刷电路板130所能接触到的区域，为了不影响指环整体的厚度，所述绝缘元件140可以由绝缘胶、超薄绝缘胶纸材料构成。

一种含电极的智能指环的灌装治具，包括：

支撑框架210，支撑框架210具有顶部开口的矩形腔；

一号弹性模具220，一号弹性模具220置于支撑框架210的内部，一号弹性模具220可由弹性材料如天然橡胶、顺丁橡胶、硅胶材质制作而成，其上设有限位环槽221，用来装载未封胶的智能指环，所述未封胶智能指环和限位环槽221内壁之间构成灌胶空间222用于给胶并起到指环内壳120塑性作用；

限位环槽221，限位环槽221置于一号弹性模具220的内部，用来装载未封胶的智能指环；

灌胶空间222，灌胶空间222由未封胶智能指环和限位环槽221内壁之间构成，用于给胶并起到指环内壳120塑性作用；

限位件211，限位件211置于支撑框架210的几何中心上。

进一步的，限位件211上设有一号限位柱2111和二号限位柱2112，一号限位柱2111一端和二号限位柱2112一端设有二号弹性模具223，未封胶智能指环上的一号充电金属电极1321和二号充电金属电极1322在一号限位柱2111和二号限位柱2112的作用下与限位环槽221内壁的二号弹性模具223紧密接触，避免胶水将一号充电金属电极1321和二号充电金属电极1322的上表面密封，杜绝在指环充电时，充电电极接触不良的情况出现。

进一步的，限位件211与支撑框架210内壁形成限位卡槽，对弹性模具起到限位作用的同时在相应位置阻断胶水流动通路。

一种含电极的智能指环的封装工艺，包括：

将绝缘元件140安装到指环外壳内壁上，安装区域要覆盖印刷电路板所能接触到的区域，安装方法可以是粘贴超薄绝缘胶纸或者涂刷绝缘胶；

为了减少指环内壳120中的气泡残留，在灌胶之前需要对上述胶水进行脱泡处理，并对上述灌胶治具进行干燥处理，使用点胶工艺在指环外壳内侧的柔性印刷电路板130对应位置进行点胶，使柔性印刷电路板130及电池150固定于指环外壳空腔111之中；

将未封胶的智能指环安装在如权利要求1至9中任一项的灌胶治具中，将柔性印刷电路板130与指环外壳固定后，装入弹性模具中；弹性模具与指环外壳、柔性印刷电路板130之间形成灌胶空间222；装配完毕后，将整体置入支撑框架210中固定，并通过限位块对所需暴露的电极位置施加一定压力，以阻断电极与弹性模具之间的流动空间，使用装有胶水的专用针筒上述灌胶治具的灌胶空间222内灌胶，使胶水完全填充指环外壳内部空腔；

灌胶完成后，静置数小时，固定柔性印刷电路板130并将露出部分电极，待胶水完全反应固化后，脱模形成胶制指环内壳120。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”、“几何中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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 (9)

1.一种含电极的智能指环，其特征在于：包括：

指环外壳(110)，指环外壳(110)是具有内侧开口的圆环；

指环内壳(120)，指环内壳(120)置于所述指环外壳(110)的内部；

指环外壳空腔(111)，指环外壳空腔(111)置于所述指环外壳(110)与所述指环内壳(120)之间；

柔性印刷电路板(130)，柔性印刷电路板(130)安装在所述指环外壳空腔(111)的内部；

电子元件(131)，电子元件(131)设置于所述柔性印刷电路板(130)上；电子元件(131)包括传感组件、处理组件、蓝牙组件及充电组件；

充电组件，充电组件固接在柔性印刷电路板(130)外侧，充电组件的高度高于指环外壳空腔(111)的厚度，且灌胶完成后，充电组件的电极暴露在指环内壳(120)之外；

电池(150)，电池(150)置于指环外壳空腔(111)内部，电池(150)与所述柔性印刷电路板(130)电性连接，用于为所述柔性印刷电路板(130)提供电力。

2.根据权利要求1所述的一种含电极的智能指环，其特征在于：所述充电组件包括充电管理单元、一号充电金属电极(1321)和二号充电金属电极(1322)，所述一号充电金属电极(1321)和二号充电金属电极(1322)对称设置于柔性印刷电路板(130)外表面。

3.根据权利要求1所述的一种含电极的智能指环，其特征在于：所述指环外壳(110)的内壁上安装有绝缘元件(140)，所述绝缘元件(140)位于靠近所述柔性印刷电路板(130)的所述指环外壳空腔(111)内部。

4.根据权利要求1所述的一种含电极的智能指环，其特征在于：所述绝缘元件(140)的安装区域覆盖柔性印刷电路板(130)所能接触到的区域，所述绝缘元件(140)绝缘胶或超薄绝缘胶纸制成。

5.根据权利要求1所述的一种含电极的智能指环，其特征在于：所述指环外壳(110)为钛、钢、铜、金、银和合金或陶瓷非合金中的一种制成，所述指环内壳(120)由软胶制成，所述软胶为环氧树脂、聚乙烯或环氧环己烷和光敏胶中的一种制成。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种含电极的智能指环的灌装治具，其特征在于：包括：

支撑框架(210)，支撑框架(210)具有顶部开口的矩形腔；

一号弹性模具(220)，一号弹性模具(220)置于所述支撑框架(210)的内部；

限位环槽(221)，限位环槽(221)置于所述一号弹性模具(220)内部，用来装载未封胶的智能指环；

灌胶空间(222)，灌胶空间(222)由所述未封胶智能指环和所述限位环槽221内壁之间构成，用于给胶并起到指环内壳塑性作用；

限位件(211)，限位件(211)置于支撑框架(210)的几何中心上。

7.根据权利要求6所述的一种含电极的智能指环的灌装治具，其特征在于：所述限位件(211)上设有一号限位柱(2111)和二号限位柱(2112)，所述一号限位柱(2111)一端和二号限位柱(2112)一端设有二号弹性模具(223)。

8.根据权利要求7所述的一种含电极的智能指环的灌装治具，其特征在于：所述限位件(211)与支撑框架(210)内壁形成限位卡槽。

9.一种含电极的智能指环的封装工艺，其特征在于：包括：

将绝缘元件(140)安装在指环外壳内壁相应区域；

使用点胶工艺在指环外壳内壁的柔性印刷电路板(130)的对应位置进行点胶，将柔性印刷电路板(130)和电池(150)固定在指环外壳空腔之中；

将未封胶的智能指环安装在如权利要求1至9中任一项所述的灌胶治具中，使用装有胶水的专用针筒向上述灌胶治具的灌胶空间(222)内灌胶，使胶水完全填充指环外壳内部空腔；

灌胶完成后，静置数小时，固定所述柔性印刷电路板并将露出部分电极，待胶水完全反应固化后，脱模形成胶制指环内壳。

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