CN212113718U - 封装结构和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种封装结构和应用该封装结构的电子设备。其中，封装结构包括基底、光源组、光电转换器件组、模拟前端组以及温度传感器芯片；基底具有第一安装面；光源组设于第一安装面，并与基底电性连接；光电转换器件组设于第一安装面，并与基底电性连接；模拟前端组设于基底，并与基底电性连接，光源组、光电转换器件组以及模拟前端组相互配合，用于检测人体的心率、血氧以及血压；温度传感器芯片设于基底，并与基底电性连接，用于检测人体的体温。本实用新型的技术方案可提升封装结构的集成度，以赋予封装结构更多的功能。

Description

封装结构和电子设备

技术领域

本实用新型涉及集成封装技术领域，特别涉及一种封装结构和应用该封装结构的电子设备。

背景技术

具有体积小、功耗低等特点的系统级封装(System In a Package，简称SIP封装)，能够将多种的电子器件，例如功能芯片、电容、电感、电阻以及线路等集成在一个极小的封装内，从而实现一个完整的功能。现有封装结构，已经有利用多种光学器件(例如发光二极管、光电二极管等)，实现人体的心率、血氧以及血压的检测。但是，随着更多产品往多功能化的方向发展，如何进一步提升封装结构的集成度，以赋予封装结构更多的功能，也成为众多研发人员的研发方向。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容为现有技术。

发明内容

本实用新型的主要目的是提供一种封装结构和应用该封装结构的电子设备，旨在提升封装结构的集成度，以赋予封装结构更多的功能。

为实现上述目的，本实用新型的一实施例提出一种封装结构，该封装结构包括：

基底，所述基底具有第一安装面；

光源组，所述光源组设于所述第一安装面，并与所述基底电性连接；

光电转换器件组，所述光电转换器件组设于所述第一安装面，并与所述基底电性连接；

模拟前端组，所述模拟前端组设于所述基底，并与所述基底电性连接，所述光源组、所述光电转换器件组以及所述模拟前端组相互配合，用于检测人体的心率、血氧以及血压；以及

温度传感器芯片，所述温度传感器芯片设于所述基底，并与所述基底电性连接，用于检测人体的体温。

在本实用新型的一实施例中，所述基底还具有第二安装面，所述第二安装面与所述第一安装面背对设置，所述温度传感器芯片设于所述第二安装面。

在本实用新型的一实施例中，所述第二安装面开设有安装槽，所述温度传感器芯片设于所述安装槽内。

在本实用新型的一实施例中，所述封装结构还包括导热板体，所述导热板体盖设于所述安装槽的槽口处，所述温度传感器芯片具有热量采集面，所述热量采集面与所述导热板体的板面贴合设置。

在本实用新型的一实施例中，所述热量采集面与所述导热板体的面向所述温度传感器芯片的板面之间设有导热层。

在本实用新型的一实施例中，所述导热层为导热硅胶层或导热硅脂层。

在本实用新型的一实施例中，所述导热板体容置于所述安装槽内，所述导热板体的背离所述温度传感器芯片的表面与所述第二安装面平齐。

在本实用新型的一实施例中，所述安装槽的底壁设有限位凸台，所述限位凸台环绕所述温度传感器芯片设置，所述导热板体的外缘搭接于所述限位凸台之上。

在本实用新型的一实施例中，所述温度传感器芯片向所述安装槽底壁所在平面的投影，落入所述导热板体向所述安装槽底壁所在平面的投影范围内。

本实用新型的一实施例还提出一种电子设备，该电子设备包括封装结构，该封装结构包括：

基底，所述基底具有第一安装面；

光源组，所述光源组设于所述第一安装面，并与所述基底电性连接；

光电转换器件组，所述光电转换器件组设于所述第一安装面，并与所述基底电性连接；

模拟前端组，所述模拟前端组设于所述基底，并与所述基底电性连接，所述光源组、所述光电转换器件组以及所述模拟前端组相互配合，用于检测人体的心率、血氧以及血压；以及

温度传感器芯片，所述温度传感器芯片设于所述基底，并与所述基底电性连接，用于检测人体的体温。

本实用新型的技术方案，除了在基底上设置有光源组、光电转换器件组以及模拟前端组，使得封装结构具备人体的心率、血氧以及血压的检测功能；还在基底上设置有温度传感器芯片。如此，便可使得封装结构同时具备人体心率、血氧、血压以及体温的检测功能，提升了封装结构的集成度，赋予了封装结构更多的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型封装结构一实施例的结构示意图；

图2为图1中封装结构移除温度传感器芯片和导热板体后的结构示意图。

附图标号说明：

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

现有封装结构，已经有利用多种光学器件(例如发光二极管、光电二极管等)，实现人体的心率、血氧以及血压的检测。但是，随着更多产品往多功能化的方向发展，如何进一步提升封装结构的集成度，以赋予封装结构更多的功能，也成为众多研发人员的研发方向。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种封装结构100，旨在提升封装结构100的集成度，以赋予封装结构100更多的功能。并且，该封装结构100可应用于手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备等电子设备。

下面将结合具体实施例对本实用新型封装结构100的具体结构进行说明，并以封装结构100水平放置为例进行介绍：

如图1所示，在本实用新型封装结构100一实施例中，该封装结构100包括：

基底10，所述基底10具有第一安装面11；

光源组，所述光源组设于所述第一安装面11，并与所述基底10电性连接；

光电转换器件组，所述光电转换器件组设于所述第一安装面11，并与所述基底10电性连接；

模拟前端组，所述模拟前端组设于所述基底10，并与所述基底10电性连接，所述光源组、所述光电转换器件组以及所述模拟前端组相互配合，用于检测人体的心率、血氧以及血压；以及

温度传感器芯片50，所述温度传感器芯片50设于所述基底10，并与所述基底10电性连接，用于检测人体的体温。

具体地，基底10可采用电路板，用于将设置在其上的各电子器件进行电性连接。

光源组包括第一光源20a和第二光源20b，第一光源20a设置在基底10的第一安装面11上，并与基底10电性连接；第二光源20b也设置在基底10的第一安装面11上，并与基底10电性连接；且第一光源20a和第二光源20b间隔设置。光源可采用发光二极管，用于发出检测光。

光电转换器件组包括第一光电转换器件30a和第二光电转换器件30b，第一光电转换器件30a设置在基底10的第一安装面11上，并与基底10电性连接；第一光电转换器件30a设置在基底10的第一安装面11上，并与基底10电性连接；且第一光电转换器件30a和第二光电转换器件30b间隔设置。光电转换器件可采用光电二极管，用于接收反射回来的光线，并将其转换为相应的电信号(模拟信号)而向下游传递。

模拟前端(Analog Front End，AFE)组包括第一模拟前端40a和第二模拟前端40b，第一模拟前端40a设置在基底10的第一安装面11上，并与基底10电性连接；第二模拟前端40b设置在基底10的第一安装面11上，并与基底10电性连接；且第一模拟前端40a和第二模拟前端40b间隔设置。模拟前端可用于将光电转换器件传递来的模拟信号进行数字化及分析处理。

本实施例中，为了实现人体的心率、血氧以及血压的检测，第一光源20a、第一光电转换器件30a、第二光源20b以及第二光电转换器件30b在基底10的第一安装面11上沿一方向依次间隔排布，第一光源20a采用红光光源或红外光光源，第二光源20b采用绿光光源；此时，若将第一模拟前端40a配置为PPG信号处理芯片、将第二模拟前端40b配置为ECG信号处理芯片，则第一光源20a、第二光电转换器件30b以及第一模拟前端40a相互配合，便可用于检测人体的血氧；第二光源20b、第一光电转换器件30a、第二光电转换器件30b以及第一模拟前端40a相互配合，便可用于检测人体的心率；而第二模拟前端40b通过对已检测到的心率和另行获取到的心电信号(例如利用外部电极片与人体贴合所获取到的心电信号)的分析处理，便可得到人体的血压。如此，便可使得封装结构100具备人体的心率、血氧以及血压的检测功能。当然，可以理解地，其他实施例中，为了实现人体的心率、血氧以及血压的检测，本领域技术人员还可以对光源组、光电转换器件组以及模拟前端组做其他合理的配置和布局，在此不再一一赘述。

进一步地，为了使已经具备人体心率、血氧以及血压检测功能的封装结构100同时具备人体体温检测功能，本实施例的技术方案还在基底10上设置有温度传感器芯片50。如此，便可使得封装结构100同时具备人体心率、血氧、血压以及体温的检测功能，提升了封装结构100的集成度，赋予了封装结构100更多的功能。

此外，需要说明的是，本实施例中，为了进一步缩小封装面积，减小封装尺寸，降低封装结构100的体积，如图1所示，第一模拟前端40a和第一光电转换器件30a叠放在基底10的第一安装面11上，且第一光电转换器件30a位于第一模拟前端40a的背离基底10的一侧；并且，第二模拟前端40b和第二光电转换器件30b也叠放在基底10的第一安装面11上，且第二光电转换器件30b位于第二模拟前端40b的背离基底10的一侧。其中，第一模拟前端40a和第二模拟前端40b均可通过倒装的方式与基底10电性连接，第一光电转换器件30a和第二光电转换器件30b均可通过引线键合的方式与基底10电性连接。当然，可以理解地，其他实施例中，第一模拟前端40a、第二模拟前端40b也可以容置在基底10的内部。

并且，如图1所示，本实施例中，第一光源20a的四周和第二光源20b的四周均围设有遮光件70，以起到导光、聚光的作用，避免光线的散射，从而有效提升封装结构100的光路传播的有效性，保障封装结构100的功能，提升封装结构100的可靠性。此外，遮光件70的设置，还可实现光源发射的光线与光电转换器件接收的光线之间的有效隔离，防止光路串扰造成接收信号的异常。进一步地，遮光件70可采用金属件或塑料件。

下面结合具体实施例对前述封装结构100中温度传感器芯片50在基底10上的设置位置进行说明：

在本实用新型封装结构100一实施例中，所述温度传感器芯片50设于所述第一安装面11，并与所述光源组中的光源间隔设置、与所述光电转换器件组中的光电转换器件间隔设置、与所述模拟前端组中的模拟前端间隔设置。此时，温度传感器芯片50与光源组、光电转换器件组以及模拟前端组位于基底10的同侧，更加方便封装和制造。此时，温度传感器芯片50既可以是接触式的温度传感器芯片50，也可以是非接触式的温度传感器芯片50。

如图1所示，在本实用新型封装结构100一实施例中，所述基底10还具有第二安装面12，所述第二安装面12与所述第一安装面11背对设置，所述温度传感器芯片50设于所述第二安装面12。此时，由于基底10的导热性能较差，基底10可以有效地隔绝第一安装面11上的电子器件散热对温度传感器芯片50的影响，保障温度传感器芯片50对人体体温检测的精确性。此时，温度传感器芯片50为接触式的温度传感器芯片50。

具体地，温度传感器芯片50既可以通过倒装的方式与基底10电性连接，也可以通过引线键合的方式与基底10电性连接。并且，在实际应用环境中，可以在搭载了本实用新型封装结构100的电子设备中配置热传导结构(例如金属件)，并使热传导结构的一端与温度传感器芯片50的热量采集面接触，且使热传导结构的另一端裸露于电子设备的外表面，用于与人体接触。这样，在人体接触到热传导结构的裸露于电子设备外表面的一端时，人体的热量便可通过热传导结构传导至温度传感器芯片50的热量采集面，而供温度传感器芯片50进行分析和处理，最终实现对人体体温的检测。

如图1和图2所示，在本实用新型封装结构100一实施例中，所述第二安装面12开设有安装槽13，所述温度传感器芯片50设于所述安装槽13内。这样，不仅可以降低封装结构100的厚度，使封装结构100的体积得以缩减，从而有利于封装结构100的小型化；而且还可以对温度传感器芯片50起到保护作用。

如图1和图2所示，在本实用新型封装结构100一实施例中，所述封装结构100还包括导热板体60，所述导热板体60盖设于所述安装槽13的槽口处，所述温度传感器芯片50具有热量采集面，所述热量采集面与所述导热板体60的板面贴合设置。此时，导热板体60不仅可以起到热传导的作用，保障温度传感器芯片50的人体体温检测功能；而且还可以对温度传感器芯片50起到保护作用。具体地，导热板体60可以为金属板，例如铝板、铝合金板、铜板、铜合金板、铁板、铁合金板等。

在本实用新型封装结构100一实施例中，所述热量采集面与所述导热板体60的面向所述温度传感器芯片50的板面之间设有导热层。此时，导热层与热量采集面和导热板体60的面向温度传感器芯片50的板面均贴合紧密，可有效降低热量采集面与导热板体60的面向温度传感器芯片50的板面之间的空气热阻，提升热传导效率，避免热损失，从而使得温度传感器芯片50的检测效率更高，检测精确性更高。

具体地，所述导热层为导热硅胶层或导热硅脂层。不仅导热性能优异，而且热稳定性好，还价格低廉。

如图1和图2所示，在本实用新型封装结构100一实施例中，所述导热板体60容置于所述安装槽13内，所述导热板体60的背离所述温度传感器芯片50的表面与所述第二安装面12平齐。这样，不仅可进一步降低封装结构100的厚度，使封装结构100的体积得以缩减，有利于封装结构100的小型化。

如图1和图2所示，在本实用新型封装结构100一实施例中，所述安装槽13的底壁设有限位凸台14，所述限位凸台14环绕所述温度传感器芯片50设置，所述导热板体60的外缘搭接于所述限位凸台14之上。这样，不仅提升了导热板体60的稳定性，提升了封装结构100的稳定性；而且避免了导热板体60挤压温度传感器芯片50而造成损毁，保证了温度传感器芯片50功能的稳定性、可靠性。

如图1和图2所示，在本实用新型封装结构100一实施例中，所述温度传感器芯片50向所述安装槽13底壁所在平面的投影，落入所述导热板体60向所述安装槽13底壁所在平面的投影范围内。这样，通过导热板体60，相当于扩大了温度传感器芯片50的热量获取范围，提升了温度传感器芯片50对热量的获取速率，从而提高了检测效率和检测精度。

本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括外壳和如前所述的封装结构100，该封装结构100的具体结构参照前述实施例。由于本电子设备采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，所述外壳开设有连通所述外壳的内腔和外界的贯通孔，所述封装结构100设于所述外壳内，所述封装结构100的基底10的第一安装面11朝向所述贯通孔设置。

可以理解的，电子设备可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备等。

进一步地，所述电子设备还包括透镜，所述透镜设于所述贯通孔内，以实现防尘、防水、防杂质、透光的作用。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种封装结构，应用于电子设备，其特征在于，包括：

基底，所述基底具有第一安装面；

光源组，所述光源组设于所述第一安装面，并与所述基底电性连接；

光电转换器件组，所述光电转换器件组设于所述第一安装面，并与所述基底电性连接；

模拟前端组，所述模拟前端组设于所述基底，并与所述基底电性连接，所述光源组、所述光电转换器件组以及所述模拟前端组相互配合，用于检测人体的心率、血氧以及血压；以及

温度传感器芯片，所述温度传感器芯片设于所述基底，并与所述基底电性连接，用于检测人体的体温。

2.如权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述基底还具有第二安装面，所述第二安装面与所述第一安装面背对设置，所述温度传感器芯片设于所述第二安装面。

3.如权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述第二安装面开设有安装槽，所述温度传感器芯片设于所述安装槽内。

4.如权利要求3所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括导热板体，所述导热板体盖设于所述安装槽的槽口处，所述温度传感器芯片具有热量采集面，所述热量采集面与所述导热板体的板面贴合设置。

5.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述热量采集面与所述导热板体的面向所述温度传感器芯片的板面之间设有导热层。

6.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述导热层为导热硅胶层或导热硅脂层。

7.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述导热板体容置于所述安装槽内，所述导热板体的背离所述温度传感器芯片的表面与所述第二安装面平齐。

8.如权利要求7所述的封装结构，其特征在于，所述安装槽的底壁设有限位凸台，所述限位凸台环绕所述温度传感器芯片设置，所述导热板体的外缘搭接于所述限位凸台之上。

9.如权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述温度传感器芯片向所述安装槽底壁所在平面的投影，落入所述导热板体向所述安装槽底壁所在平面的投影范围内。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的封装结构。

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