一种可穿戴设备的制作方法

1.本实用新型属于可穿戴设备技术领域，具体地说，是涉及一种适用于可穿戴设备的感温结构设计。


背景技术：

2.可穿戴设备是一种可以直接穿戴在人身上或是整合到人体的衣服或配件中的便携式电子产品，目前多以智能手表和智能手环等形式出现。
3.对于智能手表和智能手环这类可穿戴设备，佩戴时其表壳的底部会紧贴人体的皮肤，这就给在该类可穿戴设备上实现体温检测功能创造了便利条件。而且随着新冠疫情的爆发，目前越来越多的智能手表开始支持体温监测功能，并且按照体表温度的获取方式不同，大致分为接触式和非接触式（红外）两种。
4.对于采用接触式体温检测方式设计的智能手表或智能手环，其表壳的底盘通常采用金属材料制成，表壳内封装pcb主板，温度传感器布设在pcb主板上。智能手表或智能手环在正常佩戴后，表壳的底盘与人体腕部的肌肤紧密接触，体表的热量通过底盘经由导热路径传导至温度传感器，进而通过温度传感器感测出人体的温度。这种体温检测方式在测量结果的准确度上存在不足，究其原因主要体现在两方面：一方面是因为导热路径设计的不合理，导致热量在传导过程中损耗较多；另一方面是体表温度受环境温度的影响较大，不能准确地反映出人体的实际温度。
5.在提高智能手表和智能手环对体温检测准确性的问题上，目前普遍采用的方法是利用环境温度对检测到的体表温度进行修正。即，在智能手表或智能手环的表壳中增设环温传感器，用于检测环境温度，将检测到的环境温度和体表温度利用算法进行拟合，以得到最终的人体温度。采用这种体表温度修正方法虽然可以提高人体温度检测结果的准确度，但是，在利用环温传感器检测环境温度的过程中，受导热路径设计不合理等因素的影响，环境温度检测结果并不准确，继而导致即使将检测到的环境温度与体表温度进行算法拟合，所得到的人体温度仍然存在一定程度的偏差。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种具有体温监测功能的可穿戴设备，通过优化表壳到温度传感器之间的导热路径，以减少热量损耗，提高温度检测的准确度。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
8.一种可穿戴设备，包括表壳以及封装于所述表壳内的pcb主板、fpc板和体温传感器；其中，所述表壳包括呈相对位置关系的导热底盘和导热前壳；所述fpc板电连接所述pcb主板，其顶层布设有焊盘，底层通过导热胶与所述表壳的导热底盘固定压合；所述体温传感器布设在所述fpc板上，用于检测体表温度，其感温侧与所述焊盘相贴合。
9.在本技术的一些实施例中，为了尽可能地缩短导热路径，减少热量损耗，优选配置所述焊盘在fpc板的顶层上的布设位置与所述导热胶在fpc板的底层上的布设位置相对应。
10.在本技术的一些实施例中，为了方便体温传感器的感温侧与fpc板上的焊盘贴合，在选择体温传感器时，应选择引脚与感温侧均位于体温传感器同一侧的感温元件，所述焊盘可以共用fpc板上用于焊接所述体温传感器的其中一个引脚的焊盘，以减少fpc板上的焊盘布设数量，简化工艺。
11.在本技术的一些实施例中，为了方便fpc板在表壳内安装固定，优选在所述fpc板的底层铺设补强金属片，以增强fpc板的硬度，所述导热胶可以粘接在所述补强金属片上。
12.在本技术的一些实施例中，为了进一步提高温度采集的准确度，所述体温传感器优选采用数字温度传感器，根据检测到的温度生成数字信号通过所述fpc板传输至所述pcb主板；在所述pcb主板上布设有传输所述数字信号的印制导线，为了避免数字信号在传输过程中受到干扰，优选设计地线包围所述印制导线，以隔离干扰信号；同时，为了避免通过地线引入串扰，优选在所述pcb主板中布设不同于大地层的独立地层，并将所述地线连通至所述独立地层。
13.在本技术的一些实施例中，考虑到环境温度对体表温度的影响，为了得到更为准确的人体温度，应对环境温度进行采集。为此，本技术在可穿戴设备的表壳中进一步封装环温传感器，布设在所述pcb主板上，用于检测环境温度，并将其感温侧通过导热胶与所述表壳的导热前壳充分接触，以优化环温传感器的导热路径，提高环境温度检测的准确度。
14.在本技术的一些实施例中，为了尽可能地缩短导热路径，减少热量损耗，在选择环温传感器时，应选择感温侧位于环温传感器的顶面、引脚位于环温传感器的底面的温度传感器，将环温传感器的引脚焊接在所述pcb主板上，将导热胶布满所述环温传感器的感温侧，通过增大导热面积，提高导热效率。
15.在本技术的一些实施例中，为了减少pcb主板产生的热量对环温传感器检测温度的影响，优选在所述pcb主板上形成一块净空区，并将所述环温传感器布设在所述净空区内，以减少环温传感器所遭受的热污染。
16.在本技术的一些实施例中，为了进一步降低pcb主板所产生的热污染对环温传感器的采样精度造成的影响，优选将所述净空区布设在pcb主板的板边位置，这样布局也可以使环温传感器的感温侧能够与表壳的导热前壳正对，以缩短环温传感器的感温侧到导热前壳的距离，优化导热路径。
17.在本技术的一些实施例中，优选设计所述环温传感器距离pcb主板上的非净空区至少1cm，以尽可能地减少因pcb主板的发热问题对环温传感器的检测结果造成的影响。
18.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的可穿戴设备通过对温度传感器到表壳的导热路径进行优化设计，以尽可能地缩短导热路径的长度，消除导热路径中可能出现的间隙，由此可以减少热量在传导过程中的损耗，提高温度采集的准确度。同时，通过缩短导热路径，还可以加快温度采集的速度，提高人体温度检测的效率。
19.结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。
21.图1是可穿戴设备的一种实施例的整体结构示意图；
22.图2是体温传感器的导热路径示意图；
23.图3是环温传感器的导热路径分解示意图；
24.图4是环温传感器在pcb主板上的布设方式示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
26.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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，不能理解为对本实用新型的限制。
27.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
28.本实施例的可穿戴设备以智能手表为例进行说明，如图1所示，主要包括主体1以及用于将主体1佩戴在人体腕部的表带2。所述主体1包括表壳10，表壳10中封装有表盘、pcb主板和电池，pcb主板上布设有电源模块、控制器等电子部件。在本实施例中，表壳10的顶面为前壳11，前壳11的中间区域设置有透明视窗13，通过透明视窗13可以查看表盘上显示的内容。表壳10的底面为底盘12，在智能手表佩戴在人体上时，所述底盘12与人体腕部的肌肤相贴合。
29.为了在智能手表上实现体温监测功能，优选将佩戴时能够与人体肌肤保持接触的底盘12作为测温源头，传导体表热量。在本实施例中，所述底盘12优选采用导热系数高的材质制成，例如不锈钢、合金等，以提高体表温度检测的准确度。
30.在表壳10中封装一个温度传感器，作为体温传感器14，用于检测人体的体表温度，如图2所示。为了优化体温传感器14与底盘12之间的导热路径，本实施例优选在表壳10内封装一块软性线路板，即，fpc板15，将fpc板15布设在紧贴底盘12的位置处，并将体温传感器14布设在fpc板15上，由此，相比将体温传感器14布设在pcb主板上的传统设计方式，可以缩短体温传感器14与底盘12之间导热路径的长度，减少热量损耗。
31.为了使体温传感器14的感温侧（采集温度的感应侧）能够尽可能地接近表壳10的底盘12，本实施例优选采用底部采温的温度传感器作为所述体温传感器14焊接在fpc板15上。即，通常而言，业内将布设有引脚的一侧称之为温度传感器的底部，本实施例的体温传感器14，其感温侧位于传感器的底部，即与传感器的引脚位于同一侧。在fpc板15的顶层布设多个焊盘，在将体温传感器14的引脚焊接到fpc板15的焊盘上时，应确保体温传感器14的感温侧能够与其中一个焊盘相贴合。在fpc板15的底层粘接导热胶16，所述导热胶16在fpc板15底层的粘接位置应与同体温传感器14的感温侧相贴合的焊盘在fpc板15的顶层上的布设位置相对应，即，导热胶16与该焊盘前后正对，以使体温传感器14的感温侧与导热胶16之
间的距离最短，将导热胶16粘接在表壳10的底盘12上，由此，人体的体表热量便可通过底盘12、导热胶16、fpc板15快速地传递到体温传感器14的感温侧，实现体温传感器14对体表温度的有效采集。
32.作为一种优选实施例，与体温传感器14的感温侧相贴合的焊盘可以与焊接体温传感器14的其中一个引脚的焊盘共用同一个，这样可以减少焊盘在fpc板15上的布设数量，达到简化制作工艺的目的。
33.为了尽可能地减少热量在通过fpc板15传导时产生的损耗，最好选择目前市面上厚度最薄的fpc板15。这种fpc板15由于整体较软，不易在表壳10内装配固定，因此，本实施例优选在fpc板15的底层铺设金属片21进行补强。所述金属片21优选采用钢片，以加快导热速度。
34.在某些实施例中，所述导热胶16优选采用导热系数高的双面胶粘接在所述金属片21与底盘12之间，通过充分地压合固定，保证导热路径中的各部件能够充分接触，消除间隙，提高导热效果。
35.体温传感器14根据检测到的体表温度生成电信号后，需要向位于pcb主板上的控制器输送，在信号传输过程中很可能会由于遭受干扰而导致控制器获取的温度信号出现偏差。为了解决这一问题，首先，在体温传感器14的选型上，优选采用数字温度传感器，根据采集到的体表温度生成数字信号，通过fpc板15传输至pcb主板。其次，在pcb主板上布设用于传输所述数字信号的印制导线时，应该对所述印制导线进行单独包地处理。即，在pcb主板上设计地线包围所述印制导线，以避免数字信号在传输过程中受到干扰。具体而言，由于数字温度传感器一般都是通过两条信号线传输数字信号的，因此，需要在pcb主板上布设两条印制导线传输所述数字信号。在对所述的两条印制导线进行单独包地处理时，可以在两条印制导线的外侧分别布设一条与所述印制导线随行延伸的地线，即，两条印制导线应被两条地线包围在其中；同时，在pcb主板上需要单独布设独立的地层，并将所述的两条地线连通至该独立地层，以屏蔽干扰。在本实施例中，所述独立地层不能是pcb主板中的大地层，以避免产生地线干扰。
36.采用上述结构设计，可以显著提高智能手表对佩戴者的体表温度采集的准确度。但是，考虑到人体的体表温度易受环境温度影响，不能真实反映人体实际温度的问题，本实施例优选在智能手表中进一步设置环温传感器，用于采集智能手表所处外部环境的温度，利用环境温度对采集到的体表温度进行拟合修正，以期获得更加准确的人体温度。
37.鉴于此，本实施例在智能手表的表壳10中进一步封装环温传感器17，如图3所示，并将所述环温传感器17的感温侧通过导热胶19与表壳10的前壳11充分压合固定。为了保证导热效果，优选采用高导热系数的材质制作所述前壳11，或者至少保证前壳11上与所述导热胶19粘接的部位是导热系数高的材质，以提高环境温度采集的准确度。由于在智能手表的表壳10中，前壳11距离底盘12最远，设计环温传感器17通过前壳11传导热量，可以使得采集到的环境温度受体表温度的影响最小，继而有利于保证环温采集的准确性。
38.作为一种优选实施例，所述环温传感器17优选采用顶部采温的温度传感器，以优化导热路径。具体而言，本实施例在选择环温传感器17时，应选择引脚位于底面、感温侧位于顶面的温度传感器。这样在将环温传感器17的引脚焊接到pcb主板18的顶面上时，环温传感器17的感温侧距离智能手表的前壳11最近，调整pcb主板18在表壳10内的安装位置，使环
温传感器17的感温侧能够尽可能地靠近前壳11，以缩短导热路径，减少热量在传导过程中造成的损耗，继而提高环境温度采集的准确度。
39.此外，在选择导热胶19时，应选在高导热系数的双面胶粘接在环温传感器17的感温侧与前壳11之间，且导热胶19应充分包裹环温传感器17的感温侧，并与前壳11充分接触，通过增大导热面积，提高导热效率。
40.考虑到智能手表在使用过程中，其pcb主板18上的某些电子元件因功耗较大，会产生较多的热量，这对于布设在pcb主板18上且距离该类电子元件较近的器件而言，会遭受较为严重的热污染，若该类器件为感温元件，则无疑会对其检测精度造成极大的影响。因此，为了保证环温采集的准确性，本实施例在布设环温传感器17之前，首先在pcb主板18的板边位置形成一片净空区20，如图4所示，将环温传感器17焊接在所述净空区20内且紧邻板边的位置，并保证环温传感器17距离非净空区至少留有1cm的距离l，这样可以最大限度地减小pcb主板18产生的热污染对环温传感器17采集温度的影响。
41.本实施例通过对智能手表中的体温传感器和环温传感器的导热路径进行优化设计，可以使得体表温度和环境温度的采集更加准确、快速。当然，这种导热路径优化设计也可以应用在智能手环、智能指环等正常佩戴情况下需要与人体肌肤紧密贴合的其他可穿戴设备上，本实施例对此不进行具体限制。
42.应当指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。