CN101488620B - 电气连接装置 - Google Patents

Abstract

电气连接装置，包含连接座，其包含第一电路基板，该第一电路基板具有第一面；第一接点，形成于该第一面；金属板材，连结于该第一电路基板；壳体层，设置于该第一面上，其中该壳体层具有第一贯穿孔，使该第一接点暴露于该第一贯穿孔中；以及连接器，包含：第二电路基板，该第二电路基板具有第二面，该第二面面向所述第一电路基板的第一面；第二接点，设于在该第二面上，该第二接点与该第一接点相对应设置；第一磁性组件，连结于该第二电路基板，藉由该第一磁性组件与该金属板材间的磁力，使该连接座结合于该连接器上；其中当该连接座结合于该连接器上时，暴露该第一贯穿孔使该第一接点与该第二接点接触，以形成电性连接。

Description

电气连接装置

技术领域

本发明是有关于一种电器连接器，且特别涉及一种以磁力连结的电气连接装置。

背景技术

随着电子产品日益小型化、薄型化，在连接器的选择上遇到越来越多的限制，因为习知连接器的尺寸往往占用过多的内部空间或电路板布局(PCB Layout)面积，使电子及机构设计更加困难。

为节省上述电子产品的电路板内部空间问题，堆栈式电连接器被广泛地应用于各电子产业界中。堆栈式电连接器具有上、下对接埠及收容于上、下对接埠内可与对接连接器实现电性连接的复数导电端子。导电端子用以处理上、下对接端口传输讯号的讯号处理组件，讯号处理组件分别安装于上、下对接端口对应的电路板上。虽然此种连接器的讯号处理组件被单独地组装至对应的电路板上，但组装工艺复杂，耗费工时，制造成本增加且缺乏客制化的弹性。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种利用磁力磁吸的电气连接装置。

本发明另一目的在于提供一种空间缩小的电气连接装置。

本发明另一目的在于提供一种电路板面积利用率提高的电气连接装置。

本发明另一目的在于提供一种防呆(Fool-proofing；即一种运用避免产生错误的限制方法)的电气连接装置。

本发明另一目的在于提供一种具弹性且模具成本低廉的电气连接装置。

本发明另一目的在于提供一种可利用各种接点以形成电性连接之电气连接装置。

本发明为一种电气连接装置，包含连接座及连接器。连接座包含第一电路基板、第一接点、金属板材及壳体层。第一电路基板具有第一面，第一接点形成于第一面上。金属板材连结于第一电路基板；壳体层设置于第一面上。壳体层具有第一贯穿孔，使第一接点暴露于第一贯穿孔中。连接器包含第二电路基板、第二接点及第一磁性组件。第二电路基板具有第二面，第二面系面向第一面。第二接点设于在第二面上，并与第一接点相对应设置。第一磁性组件连结于第二电路基板，藉由第一磁性组件与金属板材间磁力，使连接座结合于连接器上。当连接座结合于连接器上时，暴露第一贯穿孔使第一接点与第二接点接触，以形成电性连接。

在较佳实施例中，壳体层进一步具有第二贯穿孔，供第一磁性组件容置，且第一磁性组件的断面与第二贯穿孔的断面相似。第一磁性组件更穿过第二电路基板连接于刚性材料的表面，而连接器更包含可变形材料。可变形材料设于第二电路基板与刚性材料间，第一磁性组件更贯穿可变形材料并连接于刚性材料的表面上。第一磁性组件一端更贯穿刚性材料，并磁吸于刚性材料的侧壁，另一端则平行或低于第二表面。第一磁性组件的另一端凸出第二表面或凹入第二表面，当第一磁性组件凸出于第二表面时，金属板材相对第一磁性组件凹入于第二贯穿孔。当第一磁性组件凹入于第二表面时，金属板材则凸出于第二贯穿孔并磁吸于其上。连接器更包含第二磁性组件(Soft/Permanent Magnetic)，设于第二电路基板的相对第二面的表面上，且与第一磁性组件磁性相吸。连接器更包含可变形材料，可变形材料设于第二磁性组件与第二电路基板间。连接器更包含刚性材料，刚性材料设于第二磁性组件及可变形材料间，使第二磁性组件磁吸于刚性材料的表面上。

本发明更提供一种包含母座连接器及公座连接器的电气连接装置。母座连接器及公座连接器可分别取代前述实施例的连接座及连接器。

附图说明

图1a为本发明电气连接装置的第一实施例图；

图1b为本发明电气连接装置的第二实施例图；

图1c为图1b的组合侧视图；

图2a为本发明第一接点与第二接点接触的实施例图；

图2b为本发明第一接点与第二接点接触的另一实施例图；

图3a为本发明电气连接装置的第四实施例图；

图3b为图3a的组合侧视图；

图3c为图3a的上视图，即连接座及连接器的上视图；

图3d为本发明连接座及连接器的另一实施例图；

图4为本发明电气连接装置的第五实施例图；

图5为本发明电气连接装置的第六实施例图；

图6为本发明电气连接装置的第七实施例图；

图7a为本发明电气连接装置的第八实施例图；及

图7b为本发明电气连接装置之第九实施例图。

具体实施方式

该利用磁性连接的电气连接装置。在较佳实施例中，本发明的电气连接装置主要应用于板对板连接器(Board to Board Connector)中；然而在其它不同的实施例中，电气连接装置也可应用在线对板连接器(Wire to BoardConnector)或线对线连接器(Wire to Wire Connector)中。此外，电气连接装置的电路基板可再与印刷电路板(PCB)、软性电路板(Flexible Flat Cable；FFC/Flexible Plated Circle；FPC)、同轴电缆(Coaxial Cable)、线缆(Cable)或其它传输线配合使用。以下即配合所附图式进一步说明本发明的各实施例及其连接步骤。

第一实施例

如图1a所示的第一实施例，本发明的电气连接装置包含连接座100及连接器200。在此所述的连接座100较佳为插座(Socket)，设置于电气设备本体上；连接器200较佳则为插头(Plug)，供与外围装置连接使用，如此插座可供插头插接。然而在其它不同的实施例中，也可将连接座100设置于外围装置上，并将连接器200设置于电气设备本体上。

连接座100包含第一电路基板102、第一接点110、金属板材120及壳体层130。第一电路基板102更具有第一面104，第一接点110则形成于第一面104。金属板材120连结于第一电路基板102相对第一面104的另一面上，壳体层130则设于第一电路基板102的第一面104上。在此所述的连接或设置包含黏贴、锡焊、铆接、螺固或其它破坏/非破坏性的连接方式。金属板材120的材质包含含铁金属板材、含铁合金板材、铁氧磁体(FeO4)或其它磁力可磁吸的材质。壳体层130具有第一贯穿孔140，使第一接点110暴露于第一贯穿孔140中。连接器200包含第二电路基板202、第二接点210及第一磁性组件220。第二电路基板202具有第二面204，第二面204面向第一面104。第二接点210设于在第二面204上，并与第一接点110相对应设置。在如图1a所示的实施例中，第二电路基板202相对第二面204的另一面上更设有刚性材料230，第一磁性组件220上端藉由第二电路基板202间接结合于刚性材料230；当第一磁性组件220向下方牵引时，刚性材料230会平均地向下施力于第二电路基板202上，而间接磁吸于金属板材120，并使第二接点210与第一接点110接触，形成电性连接。若刚性材料230也为铁板，则第一磁性组件220会同时磁吸刚性材料230及金属板材120，提供两者间额外的结合力。

第二实施例

如图1b所示的第二实施例，第一磁性组件220一端也可穿过第二电路基板202直接结合于刚性材料230上，且第一磁性组件220另一端也可穿过壳体层130与第一电路基板102所共同形成的第二贯穿孔150，而直接磁吸于金属板材120上。于图1b所示的实施例中，第一磁性组件220磁吸金属板材120的磁吸力应大于如图1a所示的实施例，即当第一实施例与第二实施例均采用相同的第一磁性组件220与金属板材120时，则两者中间没有第一电路基板102间隔的第二实施例，第一磁性组件220与金属板材120两者间产生的磁吸力应大于第一实施例。

在此所述的刚性材料230可为包含含铁金属板材、含铁合金板材、铁氧磁体或其它磁力可磁吸的材质；第一磁性组件220较佳为永久磁铁(PermanentMagnetic)。然而在不同的实施例中，第一磁性组件220也可为软性磁铁(SoftMagnetic)。

在如图1b所示的实施例中，第一磁性组件220具有一定高度，供与相应凹设于壳体层130与第一电路基板102的第二贯穿孔150插接。第一电路基板102及第二电路基板202分别连接外部的传输线106、206，以延伸连接其它装置。在此所述的传输线包含传统的线缆(Cable)、同轴电缆(Coaxial Cable)及/或软性电路板(FFC/FPC)。

当连接座100结合连接器200时，第一磁性组件220因金属板材120而磁吸并容置于第二贯穿孔150中，使第二接点210延伸超过电气装置壳体层130的厚度，进而穿过第一贯穿孔140与第一接点110接触，以形成电性连接。

请同时参考图1c所示，即连接器200磁接连接座100的侧视图。在如图1a及图1b所示的实施例中，第一接点110及第二接点210较佳分别为焊垫(SolderPad)及顶针(Pogo Pin)，可同时参考移去电气装置壳体层130后的示意图2a。

在第一或第二实施例中，当连接器200磁吸于连接座100时，第一磁性组件220磁吸金属板材120以定位于连接座100上，此时，顶针210一端可回弹地接触于焊垫110上，以形成电性连接。

反之，当使用者欲使连接器200脱离连接座100时，使用者只需外加外力，且外力大于第一磁性组件220与金属板材102两者间磁吸力，便可使连接器200脱离连接座100。

第三实施例

如图2b所示的第三实施例，类似于图1b的结构，但其中第二接点210可改为弹片、簧片或其它适合突出有弹性的印刷电路板表面接着电气零件(PCBsurface mount part)；第一接点110则可为焊垫或其它适合的大面积印刷电路板表面接着电气零件。换言之，第一接点110与第二接点210的设置可交换选用，端视需求或设计而定。此外，弹片/簧片的结构与形状也不限制本发明的范围。

第四实施例

如图3a所示第四实施例，连接器200更包含可变形材料240及防呆组件270。防呆组件270一端设于第二电路基板202的第二面204上，另一端则凸出于第二面204外，并与第二贯穿孔150相对应设置。防呆组件270与第二贯穿孔150形状相对应/相似，而可作为防呆装置。防呆组件270的材质并非限制本发明的范围。此外，第一磁性组件220较佳包含复数个第一磁性组件220，且每一第一磁性组件220较佳分别等距设于可变形材料240一侧面上。连接座100的第一贯穿孔140则在电气装置壳体层130上形成较大开孔，同时暴露第一面104及复数个第一接点110。在此所述的可变形材料240包含塑料、橡胶、棉布、不织布或其它软性聚合物等。在此所述的设置包含黏贴、胶贴、螺合、铆合等破坏或非破坏方式。在本实施例中，可变形材料240较佳的替换前述实施例的刚性材料，并利用复数个第一磁性组件220提供均等的向下牵引力，使各个第二接点210与相对应的第一接点110间保持接触。

需特别注意的是，连接器200的第二电路基板202与可变形材料240较佳系可完全地收纳于连接座100的第一贯穿孔140内，使可变形材料240的上表面平行或低于壳体层130的上表面。

请同时参考图3b所示，当连接器200磁吸于连接座100时，防呆组件220较佳穿过第二贯穿孔150而抵触于金属板材120上，且复数个第一磁性组件220磁吸于金属板材120而提供向下牵引力，使各个第一接点110与相对应的第二接点210彼此接触，以形成电性连接。在本实施例中，第二接点210虽凸出于第二面204外，但与第一接点110接触时，可伸缩地与第一接点110形成紧密的接合，因此防呆组件270也可抵触于金属板材120一侧面上。然而在其它不同的实施例中，第二接点210与第一接点110接触时，也可保有间隙，因此防呆组件270与金属板材120间也存有间隙。

再者，当连接器200脱离连接座100时，使用者只需外加外力，且外力大于第一磁性组件220与金属板材102间磁吸力，便可使连接器200脱离连接座100。

在如图3a及3b所示的实施例中，连接器200外形也可设计成对应于连接座100的内缘形状，使连接器200紧密地收纳于相应形状的连接座100内，以增加定位效果，甚至具有防呆作用。在本实施例中，防呆组件270与第二贯穿孔150的形状相似/对应，因此可进一步作为防呆设计。然而在前各述实施例，是以第一磁性组件与第二贯穿孔的形状或相对位置达成防呆效果。换言之，防呆组件270与第二贯穿孔150形状可为椭圆形、不规则形状、不对称形等，防呆组件270形状必须与第二贯穿孔150形状相符，才得以嵌合。反之，则无法嵌合，而防止不当方向或错误的插接。

请进一步参考图3c所示，连接器200与连接座100的外型较佳均为矩形，防呆组件270与第二贯穿孔150的形状较佳为三角形。因此当插接时，连接器200的形状必须与连接座100的形状相符，且防呆组件270的形状亦需与第二贯穿孔150形状相对应，才得以嵌入连接座100内，以完成电性连接。当连接器200与连接座100或防呆组件270与第二贯穿孔150方向有误时，则无法嵌入第一贯穿孔140内，以保护电连接装置内各组件。然而在如图3d所示的实施例中，连接器200与连接座100的外型也可为圆形，甚至为其它形状；防呆组件270与第二贯穿孔150的形状也可为特殊形状，例如：圆形与矩形的组合。如图3d所示，由于连接器200与连接座100外型为圆形，因此连接器200与连接座100间仅具定位功效，防呆效果则在防呆组件270与第二贯穿孔150间。

在如图3c及图3d所示的实施例中，连接座100较佳的设于壳体层130(即设备本体)内，即第一接点110设于壳体层130内；然而在不同的实施例中，连接座100也可直接形成于壳体层130外(此即为板对板的连接)。此外，第一接点110与第二接点210的形状并不限定。

第五实施例

如图4所示，连接器200同时包含刚性材料230及可变形材料240，刚性材料230及可变形材料240同时叠设于第二电路基板202上。换言之，可变形材料240设于第二电路基板202与刚性材料230间。第一磁性组件220贴附于刚性材料230一侧面上。在此所述的刚性材料230包含塑料、玻璃、玻璃纤维或其它降低阻隔磁力线的材料。换言之，本实施例藉由第一磁性组件220磁吸金属板材120，以达成连接器200磁接连接座100的目的。防呆组件270上端同样设于第二面204上，下端凸出于第二电路基板202的第二面204外，并与第二贯穿孔150相对应设置。在本实施例中，刚性材料230可提供连接器200适当应力，并藉由可变形材料240确保第二接点210与第一接点110保持接触，因此可以减少第一磁性组件220设置的数量。然而在其它不同的实施例中，连接器200也仅由刚性材料230设于第二电路基板202上，省略了可变形材料240的设置。

当连接器200嵌入连接座100时，连接器200的刚性材料230上表面较佳系平行或低于壳体层130的上表面。连接器200外型轮廓与连接座100开口140的内缘轮廓相似，除可增加定位效果外，也可作为防呆设计。防呆组件270一端插接于相应凹入第一电路基板102的第二贯穿孔150中。由于防呆组件270与第二贯穿孔150断面形状相似，因此也具有定位与防呆功效。

第六实施例

如图5所示的第六实施例，第一磁性组件220一端表面与第二电路基板202平行，另一端分别穿过第二电路基板202及可变形材料240；再者第一磁性组件220与第二贯穿孔150间也可不具防呆与定位功效或两者其一，端视需求与设计而左右。在如图5所示的本实施例中，仅连接器200及连接座100间的外型具有定位及/或防呆功效。

第七实施例

如图6所示第七实施例，连接座200包含第二磁性组件250，第二磁性组件250平贴于第二电路基板202的一表面上。第一磁性组件220一端凸出于第二电路基板202的第二面204，而与暴露于第二贯穿孔150的金属板材120磁接，另一端则与第二磁性组件250磁极相吸。在此所述的第二磁性组件250较佳为软性磁铁(Soft Magnetic)，软性磁铁相对永久磁铁而言，为容易消/退磁的磁铁，例如：(Mn，Zn)Fe2O4、(Ni，Zn)Fe2O4、(Mn，Mg)Fe2O4或添加其它合金等磁物。也就是说，第二磁性组件250具有相对于第六实施例的可变形材料240的缓冲作用，因此可使第二接点210保持与第一接点110接触。在如图4、图5及图6所示的实施例中，连接器200均可嵌入连接座100内，且连接器200的一侧面平行或低于壳体层130的上表面，使得第二接点210与第一接点110接触，以形成电性连接。当连接器200欲脱离连接座100时，连接器200藉由解除第一磁性组件220与金属板材120的磁吸关系，使连接器200的第一磁性组件220脱离连接座100。

第八实施例

如图7a所示第八实施例，连接器200的第二磁性组件220一端更分别贯穿可变形材料240及刚性材料230，而与刚性材料230的上表面齐平；第二磁性组件220的另一端则凸出于第二电路基板202的第二面204。也就是说，第一磁性组件220利用第一磁性组件220的侧壁磁吸于刚性材料230的两侧壁，且另一端与暴露于第二贯穿孔150的金属板材120磁接。可变形材料240分别连接第二电路基板202与刚性材料230。然而在其它不同的实施例中，第一磁性组件220的另一端也可与第二电路基板202的第二面204齐平，即第一电路基板102不具第二贯穿孔150，因此不具定位或/及防呆功效。

第九实施例

如图7b所示的第九实施例，第一磁性组件220一端也可凸出于刚性材料230的上表面，另一端则有凹入部260凹入于第二电路基板202的第二面204内；连接座100的金属板材120则可从第二贯穿孔150凸出于第一面104外。本实施例中，金属板材120的凸出高度较佳的与第一磁性组件220的凹入部260高度相似，因此连接器200可与对应形状的连接座100磁接并嵌入连接座100的第一贯穿孔140内。

在如图7a及图7b所示的实施例中，第一磁性组件220分别以磁力磁接于连接器200与连接座100，其中第一磁性组件220在与连接座100的金属板材120磁接时，第一磁性组件220与金属板材120间的磁吸力小于第一磁性组件220与刚性材料230间的磁吸力。因此当连接器200脱离连接座100时，施一大于第一磁性组件220与金属板材120间磁吸力的力，即可轻易使连接器200脱离连接座100的限制。

本发明更提供一种包含母座连接器及公座连接器的电气连接装置。在此所述的母座连接器与公座连接器为前述实施例的连接座100及连接器200，因此母座连接器及公座连接器的内部结构及各实施方式请参考前述各实施例，在此不再赘述。

Claims (16)

1.一种电气连接装置，其特征在于包含：

连接座，包含：

第一电路基板，该第一电路基板具有第一面；

第一接点，形成于该第一面；

金属板材，连结于该第一电路基板；

壳体层，设置于该第一面上，其中该壳体层具有第一贯穿孔，且该第一接点暴露于该第一贯穿孔中；以及

连接器，包含：

第二电路基板，该第二电路基板具有第二面，该第二面面向所述第一电路基板的第一面；

第二接点，形成在该第二面上，该第二接点与该第一接点相对应设置；

第一磁性组件，连结于该第二电路基板，藉由该第一磁性组件与该金属板材间的磁力，使该连接座结合于该连接器上；

其中当该连接座结合于该连接器上时，暴露于该第一贯穿孔的该第一接点与该第二接点接触，以形成电性连接；

该壳体层更具有第二贯穿孔，供该第一磁性组件容置。

2.如权利要求1所述的电气连接装置，其特征在于该第一磁性组件进一步穿过所述第二电路基板连接于一刚性材料的表面。

3.如权利要求2所述的电气连接装置，其特征在于所述连接器进一步包含一可变形材料，该可变形材料设置于该第二电路基板与所述刚性材料间，该第一磁性组件进一步贯穿该可变形材料并连接于该刚性材料的表面上。

4.如权利要求3所述的电气连接装置，其特征在于所述第一磁性组件一端进一步贯穿该刚性材料，并磁吸于该刚性材料的侧壁，另一端则暴露于该第二面。

5.如权利要求3所述的电气连接装置，其特征在于当该第一磁性组件的一端与刚性材料的上表面齐平，且另一端凸出该第二面时，该第一磁性组件与暴露于第二贯穿孔的金属板材磁接；当该第一磁性组件的一端凸出于刚性材料的上表面，且另一端凹入该第二面时，该金属板材则凸出于该第二贯穿孔并磁吸于其上。 

6.如权利要求1所述的电气连接装置，其特征在于所述连接器进一步包含第二磁性组件，设于所述第二电路基板的相对所述第二面的表面上，且与该第一磁性组件磁性相吸。

7.如权利要求6所述的电气连接装置，其特征在于所述连接器进一步包含一可变形材料，该可变形材料设置于该第二磁性组件与该第二电路基板间。

8.如权利要求7所述的电气连接装置，其特征在于所述连接器更包含一刚性材料，该刚性材料设于该第二磁性组件及该可变形材料间，使该第二磁性组件磁吸于该刚性材料的表面上。

9.一种电气连接装置，包含：

母座连接器，包含：

第一电路基板，该第一电路基板具有第一面；

第一接点，形成于该第一面；

金属板材，连结于该第一电路基板；

壳体层，设置于该第一面上，其中该壳体层具有第一贯穿孔，且该第一接点暴露于该第一贯穿孔中；以及

公座连接器，包含：

第二电路基板，该第二电路基板具有第二面，该第二面面向该第一面；

第二接点，形成在该第二面上，该第二接点与该第一接点相对应设置；

第一磁性组件，连结于该第二电路基板，藉由该第一磁性组件与该金属板材间的磁力，使该母座连接器结合于该公座连接器上；

其中当该母座连接器结合于该公座连接器上时，暴露于该第一贯穿孔的该第一接点与该第二接点接触，以形成电性连接；

该壳体层更具有第二贯穿孔，供该第一磁性组件容置。

10.如权利要求9所述的电气连接装置，其特征在于所述第一磁性组件进一步穿过该第二电路基板连接于一刚性材料的表面。

11.如权利要求10所述的电气连接装置，其特征在于该公座连接器进一步包含可变形材料，该可变形材料设于该第二电路基板与该刚性材料间，该第一磁性组件更贯穿该可变形材料并连接于该刚性材料的表面上。

12.如权利要求11所述的电气连接装置，其特征在于所述第一磁性组件一端进一步贯穿该刚性材料，并磁吸于该刚性材料的侧壁，另一端则暴露于该第二面。

13.如权利要求11所述的电气连接装置，其特征在于当该第一磁性组件的一端与刚性材料的上表面齐平，且另一端凸出该第二面时，该第一磁性组件与暴露于第二贯穿孔的金属板材磁接；当该第一磁性组件的一端凸出于刚性材料的上表面，且另一端凹入该第二面时，该金属板材则凸出于该第二贯穿孔并磁吸于其上。

14.如权利要求11所述的电气连接装置，其特征在于所述公座连接器进一步包含第二磁性组件，设于该第二电路基板的相对该第二面的表面上，且与该第一磁性组件磁性相吸。

15.如权利要求14所述的电气连接装置，其特征在于该公座连接器进一步包含一可变形材料，该可变形材料设于该第二磁性组件与该第二电路基板间。

16.如权利要求15所述的电气连接装置，其特征在于所述公座连接器进一步包含一刚性材料，该刚性材料设于该第二磁性组件及该可变形材料间，使该第二磁性组件磁吸于该刚性材料的表面上。 

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