TWI811628B

TWI811628B - 電子裝置與其絕熱模組

Info

Publication number: TWI811628B
Application number: TW110104211A
Authority: TW
Inventors: 黃博亮; 武文欽; 劉侑昕
Original assignee: 緯創資通股份有限公司
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2023-08-11
Also published as: US20220247903A1; CN114858284A; TW202233046A

Abstract

本發明實施例涉及一種電子裝置，包含一外殼體、一感測模組以及一絕熱模組。感測模組包含一電路板以及設置於電路板的一感測單元與一加熱單元。加熱單元用於加熱感測單元。絕熱模組容置於外殼體內且包含一殼體組件以及一隔熱填充材。感測模組容置於殼體組件中。隔熱填充材介於感測模組之電路板與殼體組件之內壁面之間，接觸並覆蓋加熱單元。

Description

電子裝置與其絕熱模組

本發明係關於一種電子裝置，特別是係關於一種具有感測模組的電子裝置與其絕熱模組。

所謂的紅外線熱像儀，能擷取被測物的紅外熱輻射，並將其轉換成溫度後以圖像的形式顯示此被測物的溫度分布，以做到在一定寬溫域實現遠距離、無害、即時且連續的溫度監控。

近年來，隨著紅外線熱像儀的製造技術的提升及成本的下降，高影像品質與低成本的紅外線熱像儀逐漸廣泛地進入民生消費市場，例如應用於醫院或長照中心等需要視覺化溫度監控的場合。近期更因為各種疫情蔓延全球的問題，越來越多的公共場所開始增設紅外線熱像儀以監控民眾的體溫。

一般來說，紅外線熱像儀的運作需要使其內部的感測單元升溫至特定的溫度。然而，目前市面上的紅外線熱顯像產品中，用於封裝攝像頭的封裝殼件均為硬殼，但硬殼與其用於加熱感測單元的加熱單元之間不可避免地會因為製造與組裝公差等因素而產生間隙，此間隙會在加熱單元周圍產生熱對流，從而導致感測單元於通電開機後至少需要花費約15~30分鐘的時間才能達到所需的作業溫度，有些甚至需要長達一小時的預熱時間。不僅溫度響應速度慢，也相當耗費電能，造成每天使用上的不便。

有鑑於此，本發明之其中一目的在於提供一種電子裝置及絕熱模組以解決前述的問題。

根據本發明之一實施例所揭露的一種電子裝置，包含一外殼體、一感測模組以及一絕熱模組。感測模組包含一電路板以及設置於電路板的一感測單元與一加熱單元。加熱單元用於加熱感測單元。絕熱模組容置於外殼體內且包含一殼體組件以及一隔熱填充材。感測模組容置於殼體組件中。隔熱填充材介於感測模組之電路板與殼體組件之內壁面之間，接觸並覆蓋加熱單元。

根據本發明之一實施例所揭露的一種絕熱模組，其包含一殼體組件以及一隔熱填充材。殼體組件適於容置感測模組。隔熱填充材適於介於感測模組之一電路板與殼體組件之一內壁面之間，接觸並覆蓋電路板上之一加熱單元。

根據本發明前述實施例所揭露的電子裝置及絕熱模組，由於絕熱模組之內壁面與感測模組之間設能接觸且覆蓋感測模組之加熱單元，從而可確保加熱單元與絕熱模組之間沒有空氣間隙，使得用於加熱單元用於升溫感測單元的熱能不會有透過熱對流而消散的情況發生，而可有效地集中於加熱感測單元，從而能有效地將預熱時間縮短至五分鐘內。

相較於市面上之紅外線熱顯像產品因為加熱過程中會因硬殼與加熱單元之間不可避免的間隙產生熱對流而使感測單元需要花費15分鐘至30分鐘以上的時間才能達到所需作業溫度的情況來說，應用本實施例之絕熱模組的紅外線熱顯像裝置的溫度響應快，不僅節省電能，也可提升經常性使用的便利性。

以上之關於本發明揭露內容之說明及以下之實施方式之說明，係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

1:電子裝置

10:外殼體

20:絕熱模組

40:主板

41:第一側

42:第二側

50:排線

51:第一端

52:第二端

110:外罩部

130:底板部

210:第一殼件

211:板體部

213:套設部

200:殼體組件

230:第二殼件

231:抵靠板部

233:側牆部

250:隔熱填充材

2111:周緣

2113:第一嵌合結構

2311:內壁面

2331:第二嵌合結構

H:加熱單元

M:金屬層

S:排線穿槽

SM:感測模組

SU:感測單元

P:電路板

圖1係為依據本發明之一實施例之電子裝置的立體示意圖。

圖2係為依據本發明之一實施例之電子裝置的分解示意圖。

圖3係為依據本發明之一實施例之電子裝置的局部分大側剖示意圖。

以下將以實施方式詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

以下實施例將搭配圖式進行說明，為達圖面整潔之目的，一些習知慣用的結構與元件在圖式可能會以簡單示意的方式繪示之。並且，圖式中部份的特徵可能會略為放大或改變其比例或尺寸，以達到便於理解與觀看本發明之技術特徵的目的，但這並非用於限定本發明。此外，為便於觀看，部分圖式中的某些結構線可能以虛線表示。

此外，下文中可能會使用「端」、「部」、「部分」、「區域」、「處」等術語來描述特定元件與結構或是其上或其之間的特定技術特徵，但這些元件與結構並不受這些術語所限制。以下文中也可能使用諸如「實質上」、「約」及「大致上」等術語，用於描述所修飾之情況或事件可能存在的合理或可接受的偏差量，但仍可達到所預期的結果。

另外，下文中可能使用「至少一」來描述所指元件的數量，但除非另有明確說明，其不應僅限於數量為「僅有一」的情況。下文中也可能使用「及/或」的術語，其應被理解為包括所列出項目中之任一者及一或多者之所有組合。

首先，請參閱圖1~3，本發明之一實施例提出了一種電子裝置1，例如可以但不限於是一種紅外線熱顯像儀(thermal imaging device)，且其可以但不限於是透過內置電池或連接外部電源等合適方式獲得電能。大致上，電子裝置1可包含一外殼體10以及一絕熱模組20，絕熱模組20可容置於外殼體10內，並用於封裝或容置一感測模組SM，可使感測模組SM熱隔絕於周圍空氣。所述的感測模組SM可以但不限於是紅外線攝像頭，其內具有可用於實現感測功能的感測單元SU與能通電而使感測單元SU升溫至符合應用所需之特定作業溫度的加熱單元H，但，本發明並非以感測模組SM的種類與設計及其預定的作業溫度為限。

具體來看，於本實施例中，外殼體10可為電子裝置1的外觀件，其例如包含一外罩部110以及一底板部130。外罩部110的一側向內凹陷，可用於容置前述的絕熱模組20，且外罩部110上設有穿孔(未標號)以透出感測模組SM的鏡頭。底板部130可透過如螺絲(未標號)鎖固等任何合適的方式組裝固定於外罩部110之一側，以封閉並覆蓋外罩部110內部的絕熱模組20。於一實施例中，當底板部130於外罩部110組裝定位時，外罩部110與底板部130可夾緊兩者之間的絕熱模組20，以更加穩固絕熱模組20的位置。於此，需注意的是，只要能達到前述的需求，本發明並非以外罩部110與底板部130的材質、尺寸、外觀設計及組裝方式等為限。

此外，於本實施例中，電子裝置1還可包含一主板40。主板40容置於外殼體10內，且例如介於絕熱模組20與外殼體10之底板部130之間，其上可以但不限於具有用於實現電子裝置1各種功能、驅動感測模組SM及取得電能等所需的電子元件，如線路、連接器、微處理器等(均未繪示)，但本發明並非以此為限。於此，定義主板40可具有彼此相對的一第一側41與一第二側42，第一側41為主板40朝向絕熱模組20或外殼體10之外罩部110的部分，而第二側42為主板40背向絕熱模組20或朝向外殼體10之底板部130的部分。

於本實施例中，絕熱模組20可為電子裝置1內用於封裝或容置感測模組SM的部分，其可包含一殼體組件200以及一隔熱填充材250。殼體組件200可包含一第一殼件210以及一第二殼件230。第一殼件210與第二殼件230共同形成一容置空間(未標號)，以用於容置前述的感測模組SM，第二殼件230可套設於第一殼件210之一側以封閉並覆蓋第一殼件210內部的感測模組SM，而隔熱填充材250則夾設於感測模組SM與第二殼件230之間。

詳細來說，第一殼件210可包含一板體部211以及一套設部213，套設部213之形狀與感測模組SM之形狀相配合，適於容置至少局部的感測模組SM，板體部211自套設部213周圍朝遠離套設部213徑向延伸，且板體部211的周圍具有朝向第二殼件230延伸的周緣2111。於本實施例中，第一殼件210可以但不限於是一體成型之單體結構，且例如可由橡膠或矽膠等具有彈性形變特性及耐候性高的材質所製成。

第二殼件230可包含一抵靠板部231以及一側牆部233。抵靠板部231為第二殼件230上相對較為平坦以用於推抵感測模組SM的部分，而側牆部233自抵靠板部231周圍朝向第一殼件210延伸，側牆部233與抵靠板部231共同圍繞出實質上匹配或略大於第一殼件210之板體部211的輪廓的形狀，並與板體部211的周緣2111為緊配，以提升第一殼件210與第二殼件230之間的組裝可靠度。換言之，第二殼件230所圍繞的體積大於第一殼件210所圍繞的體積，使第一殼件210可套入第二殼件230內，並可以板體部211的周緣2111與第二殼件230的側牆部233緊密配合。

於本實施例中，第二殼件230可以但不限於是一體成型之單體結構，但其與第一殼件210的材質相異而具有不同的特性。具體來說，第二殼件230例如是由硬度大於第一殼件210的合適材料所構成，如熱塑性聚氨酯(Thermoplastic polyurethane，TPU)等塑膠材料。在此配置下，第一殼件210具有較第二殼件230更高的彈性係數或形變能力。這樣的材質差異有助於進行或提升將第一殼件210塞入第二殼件230或將第二殼件230套設於第一殼件210的干涉配合，不僅便於組裝，還能確保感測模組能受到緊實的包覆。但需注意的是，只要第二殼件的硬度大於第一殼件，這兩者的材質可依據實際需求進行合適的選用，本發明並非以其硬度的差異或實際選用的材質為限。

此外，如圖所示，第一殼件210之周緣2111上形成有至少一第一嵌合結構2113，第一嵌合結構2113例如為自周緣2111朝向容置空間凹陷的凹槽，相應於此，第二殼件230之側牆部233朝向容置空間凹陷的凹槽形成有至少一第二嵌合結構2331，其形狀實質上匹配第一嵌合結構2113，以於第二殼件230套設於第一殼件210時進一步地確保第一殼件210的位置，也有助於組裝第一殼件210與第二殼件230時的定位。然，只要第一殼件與第二殼件的組裝符合需求，其他實施例之絕熱模組也可省略前述的第一嵌合結構與第二嵌合結構。

隔熱填充材250可以但不限於是由具有隔熱、電性絕緣、彈性形變能力等合適材質所構成，其配置於第二殼件230之抵靠板部231的內壁面2311上，以於第二殼件230組裝於第一殼件210時抵壓第一殼件210上的感測模組SM，並填滿感測模組SM與第二殼件230之間的空隙。

具體來說，感測模組SM可包含一電路板P，前述感測模組SM上用於加熱感測單元SU的加熱單元H例如配置於電路板P朝向第二殼件230的表面。由於隔熱填充材250的材質特性，因此，當第二殼件230組裝於第一殼件210時，隔熱填充材250可受到感測模組SM上的加熱單元H的擠壓而變形，從而填入加熱單元H與電路板P之間的空間，進而完全覆蓋感測模組SM的加熱單元H而使加熱單元H的表面周圍沒有任何空氣間隙存在。換句話說，隔熱填充材250可填充於感測模組SM之電路板P與殼體組件200的內壁面2311之間而直接接觸並覆蓋於感測模組SM之電路板P、其上的加熱單元H以及殼體組件200的內壁面2311，從而確保加熱單元H突出於電路板P的表面區域周圍沒有空氣間隙。於此可理解的，隔熱填充材250未變形時的厚度至少具有足以使其在受到加熱單元H的擠壓時仍能填滿加熱單元H與電路板P之間的空隙的程度。

在此情況下，用於對感測單元SU加熱至預定作業溫度的加熱單元H則不會有於加熱過程中與周圍環境產生熱對流的情況發生，即，加熱單元H的熱能不會有因為空氣對流所產生的熱損失，因此加熱單元H能有效地在短時間內將熱提供給感測單元SU，以將感測單元SU提升至所需的溫度。於實驗分析結果，藉由本實施例之絕熱模組而消除感測模組之加熱單元與殼體之間的空氣間隙，可有效地將預熱時間縮短至五分鐘內，相較於市面上之紅外線熱顯像產品因為加熱單元於加熱過程會因間隙產生熱對流而需要花費15分鐘至30分鐘以上的時間才能達到所需作業溫度的情況來說，應用本實施例之絕熱模組的紅外線熱顯像裝置的溫度響應快，不僅節省電能，也可提升經常性使用的便利性。

此外，也因為感測模組SM與殼體組件200之內壁面(如第二殼件230之抵靠板部231的內壁面2311)之間夾設有或填充有軟質的隔熱填充材250，因此第二殼件230可經由隔熱填充材250對感測模組SM常態地提供預緊的壓力，更能確保隔熱填充材250對加熱單元H的密封效果。

另外，補充說明的是，為了使主板40電性連接絕熱模組20內的感測模組SM，於本實施例中，電子裝置1還可包含一排線50，可自絕熱模組20外經由一排線穿槽S進入絕熱模組20內部，以使其彼此相對的一第一端51與一第二端52可分別電性連接主板40之第二側42與感測模組SM之電路板P朝向隔熱填充材250之一側。所述的排線穿槽S可為形成於第二殼件230之抵靠板部231、側牆部233之其中一者上或抵靠板部231與側牆部233之連接處的長形穿孔，適於供排線50穿過。如圖所示，至少一部分的排線50位於絕熱模組20內而夾設於第二殼件230與隔熱填充材250之間。

此外，於一實施例中，電子裝置1也可包含一金屬層M，夾設於隔熱填充材250與第二殼件230之抵靠板部231之間，且位置對應於感測模組SM。所述之金屬層M可由任何合適的電磁屏蔽(Electromagnetic Interference，EMI)材質所構成，從而有助於對感測模組SM產生達到電磁屏蔽的效果，但金屬層M可為選用，本發明並非以此為限。

根據本發明前述實施例所揭露的電子裝置及絕熱模組，由於絕熱模組之殼體組件的內壁面(如第二殼件之抵靠板部的內壁面)與感測模組之間夾設有軟質的隔熱填充材，能填滿感測模組上用於預熱感測單元之加熱單元與其電路板之間的空氣間隙，以確保用於升溫感測單元的熱能不會透過熱對流而消散，而可有效地集中於感測單元，從而能有效地將預熱時間縮短至五分鐘內。

相較於市面上之紅外線熱顯像產品因為加熱單元於加熱過程會因硬殼與加熱單元之間不可避免的間隙產生熱對流而需要花費15分鐘至1小時的時間才能達到所需作業溫度的情況來說，應用本實施例之絕熱模組的紅外線熱顯像裝置的溫度響應快，不僅節省電能，也可提升經常性使用的便利性。

並且，也由於隔熱填充材的軟質特性，因此第二殼件可經由隔熱填充材對感測模組常態地提供預緊的壓力，更能確保對加熱單元的密封絕熱效果。

此外，絕熱模組之第一殼件具有較第二殼件更低的材質硬度或更高的彈性係數，這有助於進行或提升將第一殼件塞入第二殼件或將第二殼件套設於第一殼件的干涉配合，不僅便於組裝，還能確保感測模組能受到緊實的包覆。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。