CN213249060U - 封装结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种封装结构和可穿戴电子设备，其中封装结构包括封装体，所述封装体外表面设置有至少一个电极，封装体内封装有光电传感器和主控电路；所述封装体的至少部分区域透光，所述光电传感器封装在所述封装体中的透光区域；所述主控电路包括生物电阻抗测量电路和光电信号提取电路，所述生物电阻抗测量电路连接所述至少一个电极，所述光电信号提取电路连接所述光电传感器。上述封装结构将光电传感器和生物电阻抗传感器中的至少一个电极封装在一起，并同时在封装体内封装主控电路，从而形成一个SIP模组，当封装结构安装于电子设备上时可提高电子设备内部电路的集成度，且封装结构的形态固定体积较小，便于安装，适用于各种类型的电子设备。

Description

封装结构及电子设备

技术领域

本实用新型涉及智能可穿戴设备领域，特别是涉及封装结构及电子设备。

背景技术

随着社会进步，人们越来越关注健康问题，用于监测人体生理参数的可穿戴设备应运而生。通常，可穿戴设备的形式为智能手环。传统技术中，智能手环的健康测量功能主要由两类传感器实现：光电传感器和生物电阻抗传感器。生物电阻抗传感器包括多个电极片，光电传感器和电极片各自独立于主控芯片存在，需要通过软排线与印刷电路板上的主控芯片及其他电路元件相连接。由于智能手环主腔体内空间有限，在放置印刷电路板后空间余量不足，造成电路布局困难。

实用新型内容

基于此，有必要针对智能手环主体内空间有限，在放置印刷电路板后空间余量不足的问题，提供一种封装结构及电子设备。

一种封装结构，包括封装体，所述封装体外表面设置有至少一个电极，所述封装体内封装有光电传感器和主控电路，其中，所述封装体的至少部分区域透光，所述光电传感器封装在所述封装体中的透光区域；

所述主控电路包括生物电阻抗测量电路和光电信号提取电路，所述生物电阻抗测量电路连接所述至少一个电极，所述光电信号提取电路连接所述光电传感器。

在其中一个实施例中，所述主控电路还包括控制电路；

所述至少一个电极包括第一激励电极和第一测量电极；

所述生物电阻抗测量电路包括激励源和电压测量电路，所述激励源连接所述第一激励电极，所述电压测量电路连接所述第一测量电极，所述激励源和所述电压测量电路分别与所述控制电路连接；

所述激励源还用于连接第二激励电极，所述电压测量电路还用于连接第二测量电极。

在其中一个实施例中，所述主控电路还包括控制电路，所述光电传感器包括发光管和光电接收管，所述光电接收管连接所述光电信号提取电路；所述发光管和所述光电信号提取电路分别与所述控制电路连接。

在其中一个实施例中，所述封装结构还包括通信引脚，所述通信引脚连接所述主控电路与外部设备。

在其中一个实施例中，所述通信引脚包括集成电路总线引脚、异步收发传输引脚、串行外设引脚中的至少一种。

上述封装结构将光电传感器和生物电阻抗传感器中的至少一个电极封装在一起，并同时在封装体内封装主控电路，从而形成一个SIP模组，当封装结构安装于电子设备上时刻提高电子设备内部电路的集成度，且封装结构的形态固定、体积较小，便于安装，适用于各种类型的电子设备，特别是壳体内部空间较小的可穿戴电子设备。

一种电子设备，包括前述封装结构。

在其中一个实施例中，所述电子设备还包括第二激励电极和第二测量电极，所述第二激励电极连接所述封装结构中的激励源，所述第二测量电极连接所述封装结构中的电压测量电路。

在其中一个实施例中，所述封装结构还包括分别与所述主控电路连接的电源引脚、接地引脚和至少两个输入输出引脚，所述输入输出引脚用于连接所述第二激励电极和第二测量电极，所述电源引脚连接所述可穿戴电子设备内的电源，所述接地引脚接地。

在其中一个实施例中，所述电子设备为可穿戴电子设备，所述可穿戴电子设备包括穿戴本体，所述穿戴本体包括相背对的第一表面和第二表面；

所述封装结构设置在所述穿戴本体内部并且所述封装结构中的至少一个电极外露于所述第一表面；

所述第二激励电极和所述第二测量电极设置在所述第二表面。

在其中一个实施例中，所述第一激励电极、所述第一测量电极、所述第二激励电极和所述第二测量电极为金属电极或氧化铟锡电极。

上述电子设备中，将光电传感器和生物电阻抗传感器中的至少一个电极封装在一起，并同时在封装体内封装主控电路，从而形成一个SIP模组。封装结构的形态固定，进而可提高电子设备的集成度，便于安装。

附图说明

图1为本申请的一个实施例提供的封装结构示意图；

图2为本申请的一个实施例提供的封装结构内部模块示意图；

图3为本申请的一个实施例提供的可穿戴电子设备模块示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本实用新型。

正如背景技术所述，传统技术中可穿戴电子设备上的用于检测人体生物参数的光电传感器和生物电阻抗传感器均为独立存在。一方面，对于不同种类的可穿戴电子设备，在设计时需要根据可穿戴电子设备的结构调整光电传感器和电阻抗传感器的位置，无法标准化。其次，由于可穿戴电子设备主腔体空间有限，在放置印刷电路板后空间余量不足，造成布局困难。

针对上述问题，本申请的一个实施例提供一种封装结构，将光电传感器和生物电阻抗传感器中的至少一个电极封装在一起形成一个SIP(System In a Package，系统级封装)模组，将该SIP模组安装于可穿戴电子设备中可提高集成度，方便安装、布局。

请参阅图1，本申请的一个实施例提供一种封装结构，可设置于可穿戴电子设备或其他电子设备中。封装结构包括封装体100，封装体100外表面设置有至少一个电极110，封装体100内封装有光电传感器120和主控电路130。其中，至少一个电极110的数量可以为2个，作为生物电阻抗测量装置中的一对电极对，或者，至少一个电极110的数量可以为1个，与封装结构外部的另一个电极组成生物电阻抗测量装置中的一对电极对。在其他的实施方式中，根据需要，电极110的数量还可以是2个以上，本实施例对电极110的数量不作限制。

上述至少一个电极110设置于封装体100的外表面，用于与人体接触，实现人体与主控电路之间的电连接。光电传感器120封装于封装体100内部，可用于ECG(electrocardiogram，心电图)、血氧等参数的测量。封装体100的至少部分区域为透光区域，光电传感器120封装在封装体100的透光区域中，使得光电传感器120可以通过透光区域发射光信号并接收被生物体反射回来的光。

本实施例中，封装体100的材料可以全部或部分是透明胶体。主控电路130封装于封装体100内，包括生物电阻抗测量电路(图1未示出)和光电信号提取电路(图1未示出)。其中生物电阻抗测量电路连接至少一个电极110，用于采集电极110的电压并据此确定人体的生物电阻抗，该生物电阻抗可用于计算体脂率、水分含量等人体成分参数，还可用于提取心率、心率变异性、血流动力学等生理参数。光电信号提取电路连接光电传感器，用于接收光电传感器采集的光电信号并据此计算血样、血压、心率等生物参数。

上述实施例提供的封装结构将光电传感器和生物电阻抗传感器中的至少一个电极封装在一起，并同时在封装体内封装主控电路，从而形成一个SIP模组，当封装结构安装于电子设备上时可提高电子设备内部电路的集成度，且封装结构的形态固定、体积较小，便于安装，适用于各种类型的电子设备，特别是壳体内部空间较小的可穿戴电子设备。

在其中一个实施例中，如图2所示，至少一个电极110包括第一激励电极111和第一测量电极112。第一激励电极111用于向人体传递激励信号，第一测量电极112用于采集电压值。具体地，激励信号为电流信号，由于人体具有一定的电阻抗，该激励信号流过人体后使得人体各部位具有一定的等电势。第一测量电极112即用于采集与其接触的人体部位的等电势。

主控电路130包括生物电阻抗测量电路131和控制电路132，生物电阻抗测量电路131包括激励源1311和电压测量电路1312，激励源1311连接第一激励电极111，电压测量电路1312连接第一测量电极112。此外，激励源1311还用于连接第二激励电极，电压测量电路1312还用于连接第二测量电极。

激励源1311和电压测量电路1312均连接控制电路132。测量时，第一激励电极111和第一测量电极112与人体的第一部位接触，第二激励电极和第二测量电极与人体的第二部位接触，控制电路132可控制激励源1311通过第一激励电极111和第二激励电极向人体施加激励信号，并控制电压测量电路1312通过第一测量电极112和第二测量电极采集人体的第一部位和第二部位的等电势，这两个部位的等电势之差即为该激励信号在人体的第一部位与第二部位之间产生的电压降。进而，控制电路132根据该电压降处理得到人体的生物电阻抗。需要说明的是，控制电路132对激励源1311和电压测量电路1312的控制逻辑可以通过已知方法实现，其并非本申请的改进点。

在另一个实施例中，光电传感器120包括发光管121和光电接收管122，光电接收管122连接光电信号提取电路133。控制电路132连接发光管121和光电信号提取电路133，控制电路132用于控制发光管121向人体组织发射光信号，同时控制光电提取电路133提取光电接收管接收到的信号。本实施例中，发光管121将光线射向皮肤组织，部分光线被皮肤组织吸收，另外部分被反射，反射回的光线被光电接收管122接收，并转换成电信号。由于心脏跳动瞬间，皮肤组织流过的血液量增加，导致吸收的光线较多、反射回的光线较少，因此光电接收管122输出的电信号也会产生变化。光电信号提取电路133对一段时长内的电信号进行处理并根据处理后的信号的变化规律计算心率、血压、血氧等生物参数。

在其中一个实施例中，封装结构还包括分别与主控电路130连接的通信引脚、电源引脚、接地引脚和至少两个输入输出引脚。通信引脚连接主控电路130与外部设备，主控电路130可通过通信引脚与外部设备通信。本实施例中，通信引脚包括I2C(Inter－Integrated Circuit,集成电路)引脚、UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，异步收发传输)引脚、SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设)引脚中的至少一种。电源引脚用于连接外部电源，外部电源可通过电源引脚对封装结构的内部电路提供电力；接地引脚用于接地。

可选地，当封装体100外表面同时设置有第一激励电极和第一测量电极时，输入输出引脚的数量为至少两个，用于连接设置于电子设备中的第二激励电极和第二测量电极，将第二激励电极和第二测量电极接入生物电阻抗测量电路中，便于测量人体的生物参数。当封装体外100表面仅设置有第一激励电极111(或第一测量电极112)时，输入输出引脚的数量为至少三个，分别用于连接第一测量电极112(或第一激励电极111)、第二激励电极和第二测量电极。

作为一种具体实施方式，当通信引脚采用I2C引脚时，则封装结构的引脚最低可精简至6个引脚，分别为电源引脚、接地引脚、两个输入输出引脚、SDA(Serial Data line,串行数据线)引脚和SCL(Serial Clock Line,串行时钟线)引脚，可大大降低可穿戴电子设备的设计和安装困难。

上述实施例提供的封装结构将光电传感器和生物电阻抗传感器中的至少一个电极封装在一起，并同时在封装体内封装主控电路，从而形成一个SIP模组，当封装结构安装于电子设备上时可提高电子设备内部电路的集成度，且封装结构的形态固定、体积较小，便于安装，适用于各种类型的电子设备，尤其是内部空间较小的可穿戴电子设备。另外，封装结构的对外引脚变得精简，可大大降低电子设备的设计和安装困难。

本申请的又一实施例提供一种电子设备，包括前述封装结构。如图3所示，电子设备还包括第二激励电极141和第二测量电极142。其中，第二激励电极141连接封装结构中的激励源1311，第二测量电极142连接封装结构中的电压测量电路1312。本实施例中，第一激励电极111和第一测量电极112设置在封装结构上，第二激励电极141和第二测量电极142设置在封装结构外，第一激励电极111和第一测量电极112以及第二激励电极141和第二测量电极142共同构成生物电阻抗传感器。测量时，第一激励电极111和第一测量电极112与人体的第一部位接触，第二激励电极和第二测量电极与人体的第二部位接触。激励源1311连接第一激励电极111和第二激励电极141，控制电路132控制激励源1311产生激励信号并通过第一激励电极111和第二激励电极141向人体施加激励信号。电压测量电路1312通过第一测量电极112和第二测量电极142采集采集人体的第一部位和第二部位的等电势，第一部位和第二部位的等电势之差即为该激励信号在人体的第一部位与第二部位之间产生的电压降。控制电路132根据该电压降可计算得到人体的生物电阻抗。

在其中一个实施例中，电子设备可以是可穿戴电子设备，例如智能手环、智能手表等。可穿戴电子设备包括穿戴本体，穿戴本体包括相背对的第一表面和第二表面。封装结构设置在穿戴本体内部，且封装结构中的至少一个电极110外露于第一表面。第二激励电极141和第二测量电极142设置在穿戴本体的第二表面。本实施例中，当封装体上仅设置有第一激励电极111(或第一测量电极112)时，第一激励电极111(或第一测量电极112)设置在第一表面，第一测量电极112(或第一激励电极)可与封装体分离并同时设置在第一表面。

进一步的，第二激励电极141和第二测量电极142也可利用第二封装结构进行打包封装，形成另一个SIP模组。通过将第二激励电极和第二测量电极140也进行封装形成SIP模组，可以进一步提高电子设备内部电路的集成度，降低可穿戴电子设备的设计和安装困难。

在其中一个实施例中，第一激励电极111、第一测量电极112、第二激励电极141和第二测量电极142为金属电极或氧化铟锡电极，金属电极或氧化铟锡电极的导电性良好，便于传递和接收激励电极。

上述实施例提供的可穿戴电子设备中，将光电传感器120和生物电阻抗传感器中的至少一个电极封装在一起，并同时在封装体内封装主控电路，从而形成一个SIP模组。封装结构的形态固定、体积小，进而可提高电子设备内部电路的集成度，降低电子设备的安装难度。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种封装结构，其特征在于，包括封装体，所述封装体外表面设置有至少一个电极，所述封装体内封装有光电传感器和主控电路，其中，所述封装体的至少部分区域透光，所述光电传感器封装在所述封装体中的透光区域；

所述主控电路包括生物电阻抗测量电路和光电信号提取电路，所述生物电阻抗测量电路连接所述至少一个电极，所述光电信号提取电路连接所述光电传感器。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述主控电路还包括控制电路；

所述至少一个电极包括第一激励电极和第一测量电极；

所述生物电阻抗测量电路包括激励源和电压测量电路，所述激励源连接所述第一激励电极，所述电压测量电路连接所述第一测量电极，所述激励源和所述电压测量电路分别与所述控制电路连接；

所述激励源还用于连接第二激励电极，所述电压测量电路还用于连接第二测量电极。

3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述主控电路还包括控制电路，所述光电传感器包括发光管和光电接收管，所述光电接收管连接所述光电信号提取电路；所述发光管和所述光电信号提取电路分别与所述控制电路连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括通信引脚，所述通信引脚连接所述主控电路与外部设备。

5.根据权利要求4所述封装结构，其特征在于，所述通信引脚包括集成电路总线引脚、异步收发传输引脚、串行外设引脚中的至少一种。

6.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的封装结构。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括第二激励电极和第二测量电极，所述第二激励电极连接所述封装结构中的激励源，所述第二测量电极连接所述封装结构中的电压测量电路。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，所述封装结构还包括分别与所述主控电路连接的电源引脚、接地引脚和至少两个输入输出引脚，所述输入输出引脚还用于连接所述第二激励电极或所述第二测量电极，所述电源引脚连接所述电子设备内的电源，所述接地引脚接地。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备为可穿戴电子设备，所述可穿戴电子设备包括穿戴本体，所述穿戴本体包括相背对的第一表面和第二表面；

所述封装结构设置在所述穿戴本体内部并且所述封装结构中的至少一个电极外露于所述第一表面；

所述第二激励电极和所述第二测量电极设置在所述第二表面。

10.根据权利要求7-9任一项所述的电子设备，其特征在于，所述至少一个电极包括第一激励电极和第一测量电极；

所述第一激励电极、所述第一测量电极、所述第二激励电极和所述第二测量电极为金属电极或氧化铟锡电极。

Images