CN102496804A - Usb连接器及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种USB连接器，包括USB头、PCB板以及壳件，其中：所述USB头包括绝缘胶芯和金属外壳；所述PCB板的表面上设置有导电层，并且所述PCB板装配在所述USB头内并与所述USB头相互定位；所述USB头和PCB板通过紧固构件固定于所述壳件，并且所述金属外壳压接在所述PCB板的表面导电层上。

Description

USB连接器及电子设备
技术领域
本发明涉及电连接器技术领域，特别涉及一种通用串行总线(Universal Serial Bus，以下简称USB)连接器以及一种包括该USB连接器的电子设备。
背景技术
USB连接器在诸如数据卡和USB闪存盘(USB flash disk，以下简称U盘)的电子设备中应用很广，这些数据卡或U盘例如多用在手机、对讲机、电话机、电脑等电子产品中。由于在数据卡和U盘的使用过程中需要经常插拔，所以对USB连接器的结构强度和接地可靠性都有很高的要求。
目前通用的USB连接器一般有六个引脚，其中四个为功能引脚，用于传输信号或数据，另外两个为接地引脚，用于使USB连接器壳件接地，同时还有助于提高USB连接器的焊接强度。在USB连接器插拔过程中，上述两个接地引脚的焊点成为插拔应力的主要受力点。从USB连接器失效分析可以得知，接地引脚是主要的受力点，所以在失效样品中多数都是接地引脚的焊点发生裂纹，这样，如果接地引脚的焊点发生问题，则一方面会影响USB连接器的接地可靠性，另一方面还会影响USB连接器的结构强度，导致出现USB连接器的失效或故障。特别地，在用户使用的过程中，若出现使用不慎的情况，例如插偏、掉落或撞击等，则更容易导致焊点松动，使得该USB连接器的可靠性降低。因此，在保证USB连接器的接地可靠性的前提下，确保USB连接器的结构强度可靠性显得尤为重要。
此外，构成目前通用的USB连接器的主要结构——即USB头，通常通过焊接或者诸如固定凸片的附加机械机构连接于USB连接器的印制电路板(Printed Circuit Board，以下简称PCB板)，以实现USB头与PCB板二者之间的定位。但是在通过焊接来定位的情况下，由于焊接工艺本身的可靠性问题，容易出现USB头与PCB板相互定位的不可靠，从而影响USB连接器的结构强度，导致出现USB连接器的失效或故障。而在通过诸如固定凸片的附加机械机构来定位的情况下，则显然增加了结构复杂性，从而不希望地提升成本。特别低，在用户使用的过程中，若出现上述插偏、掉落或撞击等的使用不慎的情况，则更容易导致USB头与PCB板的相互定位不可靠，导致USB连接器的可靠性降低。
图1示意性示出现有技术一的USB连接器。USB头的公头的端子和母头接触，以达到工作的目的。USB头的公头通过USB头上的四个焊脚焊接在PCB板上，既起到接地的作用又起到将USB头与PCB板二者相互定位的作用。但是，在现有技术一的USB连接器中，通过将USB头焊接在PCB板上来实现接地以及USB头与PCB板二者之间的定位，但由于焊接工艺本身的可靠性问题，例如虚焊，因此USB连接器的结构强度差，并且接地可靠性也差。此外，由于USB头焊接在PCB板上，造成USB连接器整体厚度比较厚，这不利于USB连接器的产品小型化和成本的降低。另外，现有技术一的USB连接器的USB头是通过其上的四个焊脚焊在PCB板上，这四个焊脚增加了USB头的整体长度，导致USB头总长达21.5mm。在用户使用的过程中，过长的USB头更容易引起诸如插偏的使用不当的情况。而且由于USB头长度较大，还导致USB头整体刚性较差，容易在使用过程中折弯变形，从而导致USB连接器的失效或故障。此外，与目前通用的USB连接器一般具有两个接地引脚的情况相比，现有技术一的USB连接器的USB头上设置有四个焊脚，从而额外增加了两个焊脚，因此过长的USB头以及额外增加的两个焊脚都不利于USB连接器的产品小型化和成本的降低。
图2a和2b示意性示出现有技术二的USB连接器。PCB的所谓“金手指”的边接头(edge connector)和USB头的母头接触，以达到工作的目的。在USB头的金属外壳上额外设置有凸片，该凸片通过螺钉固定于USB连接器的壳件上，达到USB连接器壳件接地的目的。但是，在现有技术二的USB连接器中，通过将USB头上的凸片固定到USB连接器的壳件来实现接地，但由此带来的问题是结构复杂，接地不可靠。此外，USB头和PCB板之间没有进行任何定位，因此USB连接器的结构强度差。另外，在现有技术二的USB连接器中，由于USB头通过额外设置在USB头的金属外壳上的凸片连接于USB连接器的壳件上，因此额外设置的凸片将导致USB头的整体长度增大，其总长达18mm。在用户使用的过程中，过长的USB头更容易引起诸如插偏的使用不当的情况。而且由于USB头长度较大，还导致USB头整体刚性较差，容易在使用过程中折弯变形，从而导致USB连接器的失效或故障。同样，过长的USB头也不利于USB连接器的产品小型化和成本的降低。
随着数据卡和U盘市场的饱和及厂商竞争的加剧，业界急需这样一种USB连接器，其具有提高的结构强度、增强的接地可靠性，同时还可以实现产品小型化和成本降低的目的。
发明内容
针对上述现有技术而提出本发明，利用本发明可以解决现有技术方案中USB连接器结构强度较差、接地可靠性不良的问题。为此，本发明实施例提供了一种USB连接器，这种USB连接器提高了结构强度，增强了接地可靠性，而且还能够缩短USB头的长度，从而达到产品小型化和成本降低的目的。
根据本发明，一种USB连接器包括USB头、PCB板以及壳件，其中：所述USB头包括绝缘胶芯和金属外壳；所述PCB板的表面上设置有导电层，并且所述PCB板装配在所述USB头内并与所述USB头相互定位；所述USB头和PCB板通过紧固构件固定于所述壳件，并且所述金属外壳压接在所述PCB板的表面导电层上。
优选地或附加地，在所述PCB板上设置有第一卡槽和第二卡槽，在所述USB头的绝缘胶芯上设置有第一卡扣和第二卡扣，所述第一卡扣和第二卡扣分别卡合在相应的所述第一卡槽和第二卡槽内。
优选地或附加地，所述第一卡扣和第二卡扣为弹性元件。
优选地或附加地，所述第一卡扣和第二卡扣在所述绝缘胶芯上不对称地设置。
优选地或附加地，所述紧固构件为螺钉。
优选地或附加地，在所述USB头的金属外壳和所述PCB板上分别形成有用于穿插所述螺钉的孔，在所述壳件上设置有供所述螺钉螺旋拧入并保持所述螺钉的安装柱，所述安装柱自所述壳件的底部突出并在其内部形成有螺纹孔。
优选地或附加地，所述导电层为铜层。
优选地或附加地，在所述USB头的绝缘胶芯上设置有多个导电端子，所述多个导电端子与所述PCB板的边接头电接触。
根据本发明的USB连接器，由于PCB板和USB头通过卡扣和卡槽结构相互定位，并通过紧固构件固定于壳件，因此，保证了USB连接器的整体结构强度。而且，由于USB头的金属外壳压接在PCB板的表面导电层上，因此确保了USB连接器壳件的接地可靠性。
此外，根据本发明的USB连接器，由于PCB板和USB头通过卡扣和卡槽结构相互定位，并通过紧固构件固定于壳件，因此与现有技术相比，因取消了用于将USB头连接于PCB板的焊脚，并且也无需在USB头上额外设置用于将USB头固定到USB连接器的壳件的凸片，从而本发明的USB连接器能够缩短USB头的长度，进而能够使得产品小型化以及降低生产成本。
另外，根据本发明的USB连接器，由于上述第一和第二卡扣不对称地形成，因此保证了在将PCB板装配到USB头内的过程中的防呆功能，避免插反或插错PCB板，从而确保USB连接器的正常使用功能。
此外，本发明还提供一种包括上述USB连接器的电子设备。
根据本发明，所述电子设备可以是数据卡和U盘，当然也可以是诸如手机、对讲机、电话机、电脑及其外设等其它电子产品。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。附图中：
图1示意性示出现有技术一的USB连接器。
图2a和2b示意性示出现有技术二的USB连接器。
图3是本发明的USB连接器的示意性分解立体图。
图4是图3所示USB连接器的USB头的组件及其装配示意图。
图5a是按照图4所示装配好的USB头与PCB板的装配示意图。
图5b是按照图5a所示装配好的USB头与PCB板的示意性剖视立体图。
图5c示意性示出作为本发明USB连接器的USB头的组件之一的绝缘胶芯。
图6a是按照图5a所示装配好的USB头和PCB板与壳件的装配示意图。
图6b是按照图6a所示装配好的USB头和PCB板与壳件的示意性剖视立体图。
具体实施方式
以下将结合附图通过具体的实施例来清楚、完整地描述本发明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，本领域技术人员可以通过本发明所公开的内容了解本发明的其它特征和效果。
本发明实施例提供一种USB连接器，如图3所示，本发明的USB连接器100包括USB头10、PCB板20、壳件30。诸如螺钉40的紧固构件用来将PCB板20固定于壳件30，这在下文将详细描述。
如图4所示，USB头10由绝缘胶芯11和金属外壳12构成。绝缘胶芯11沿图4所示箭头A的方向装配到金属外壳12内并被金属外壳12包覆，从而绝缘胶芯11和金属外壳12组装形成USB头10。可以注意到，为了清楚，图4中显示出如图3所示的绝缘胶芯11和金属外壳12的背面。
如本领域技术人员所熟知的，在绝缘胶芯11上可以预先设置有多个导电端子(未图示)，这些导电端子形成USB连接器的信号或数据传输引脚。
如图5a至图5c所示，PCB板20沿图5a所示箭头B的方向装配到USB头10内，使得PCB板20的金手指即边接头和绝缘胶芯11上的导电端子即信号或数据传输引脚电接触，以达到信号导通的目的。
在PCB板20上设置有第一卡槽21和第二卡槽22，相应地，在绝缘胶芯11上设置有第一卡扣111和第二卡扣112。第一卡扣111和第二卡扣112具有弹性，或者第一卡扣111和第二卡扣112由弹性元件形成。例如，第一卡扣111和第二卡扣112是形成在绝缘胶芯11上的橡胶突起。在PCB板20插入USB头10的过程中，第一卡扣111和第二卡扣112分别卡合在相应的第一卡槽21和第二卡槽22内。如此，能够可靠地实现PCB板20与绝缘胶芯11并因此与USB头10的相互定位。
为了简化生产工序，第一卡扣111和第二卡扣112在绝缘胶芯11上可以对称地形成。但是优选地，如图5c详细示出的，第一卡扣111和第二卡扣112在绝缘胶芯11上不对称地形成。这种设计保证了将PCB板20装配到USB头10内的过程中的防呆功能，即，不对称设置的第一卡扣111和第二卡扣112防止USB连接器生产者在将PCB板20装配到USB头10内的过程中插反或插错PCB板20，从而确保USB连接器的正常使用功能。
如图6a和6b所示，在USB头10和PCB板20按照如上所述的方式装配好之后，卡合在一起的USB头10和PCB板20通过紧固构件固定于壳件30。紧固构件例如可以是螺钉40。为此，在USB头10的金属外壳12和PCB板20上分别预先形成有用于穿插螺钉40的孔41和42(参见图3)，相应地，在壳件30上设置有供螺钉40螺旋拧入并保持螺钉40的安装柱43(参见图3)。安装柱43自壳件30底部突出并在其内部形成有螺纹孔。通过以上方式，卡合在一起的USB头10和PCB板20固定于壳件30，从而保证了USB连接器100的整体结构强度。
进一步地，在PCB板20的表面上设置有导电层，导电层的设置例如可以通过已知的电镀、涂覆、化学沉积等各种方法实现，而且，上述导电层例如可以是铜层。在将卡合在一起的USB头10和PCB板20通过螺钉40固定于壳件30之后，如图6b所示，USB头10的金属外壳12通过螺钉40压接在PCB板20的表面导电层上，从而实现金属外壳12并进而整个USB连接器壳件的接地功能。
根据本发明的USB连接器，由于PCB板和USB头通过卡扣-卡槽结构而相互定位，并且卡合在一起的USB头和PCB板通过螺钉固定于壳件，因此，保证了USB连接器的整体结构强度。
而且，根据本发明的USB连接器，由于在将卡合在一起的USB头和PCB板通过螺钉固定于壳件之后，USB头的金属外壳通过螺钉压接在PCB板的表面导电层上，因此，与通过焊接接地引脚来实现接地功能的现有技术相比，确保了USB连接器壳件的接地可靠性。
此外，根据本发明的USB连接器，由于PCB板和USB头通过卡扣和卡槽结构相互定位，并通过紧固构件固定于壳件，因此与现有技术相比，因取消了用于将USB头连接于PCB板的焊脚，并且也无需在USB头上额外设置用于将USB头固定到USB连接器的壳件的凸片，从而本发明的USB连接器能够缩短USB头的长度，进而能够使得产品小型化以及降低生产成本。
另外，根据本发明的USB连接器，用于实现PCB板和USB头的准确、可靠定位的卡扣-卡槽结构中的多个卡扣不对称地形成，因此保证了在将PCB板装配到USB头内的过程中的防呆功能，避免插反或插错PCB板，从而确保USB连接器的正常使用功能。
本领域技术人员可以想到，本发明的USB连接器不仅适用于数据卡和U盘，还可以适用于其它便携式电子产品，如手机、对讲机、电话机、电脑及其外设等等。
以上所描述的实施例仅是示例性的。本领域技术人员可以在不脱离本发明的范围和主旨的情况下对上述的实施例进行各种修改和变型。应当清楚的是，本发明的保护范围应由权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种USB连接器，其特征在于，包括USB头(10)、PCB板(20)以及壳件(30)，其中：
所述USB头(10)包括绝缘胶芯(11)和金属外壳(12)；
所述PCB板(20)的表面上设置有导电层，并且所述PCB板(20)装配在所述USB头(10)内并与所述USB头(10)相互定位；
所述USB头(10)和PCB板(20)通过紧固构件固定于所述壳件(30)，并且所述金属外壳(12)压接在所述PCB板(20)的表面导电层上。
2.如权利要求1所述的USB连接器，其特征在于，在所述PCB板(20)上设置有第一卡槽(21)和第二卡槽(22)，在所述USB头(10)的绝缘胶芯(11)上设置有第一卡扣(111)和第二卡扣(112)，所述第一卡扣(111)和第二卡扣(112)分别卡合在相应的所述第一卡槽(21)和第二卡槽(22)内。
3.如权利要求2所述的USB连接器，其特征在于，所述第一卡扣(111)和第二卡扣(112)为弹性元件。
4.如权利要求2或3所述的USB连接器，其特征在于，所述第一卡扣(111)和第二卡扣(112)在所述绝缘胶芯上不对称地设置。
5.如权利要求1所述的USB连接器，其特征在于，所述紧固构件为螺钉(40)。
6.如权利要求5所述的USB连接器，其特征在于，在所述USB头(10)的金属外壳(12)和所述PCB板(20)上分别形成有用于穿插所述螺钉(40)的孔(41、42)，在所述壳件(30)上设置有供所述螺钉(40)螺旋拧入并保持所述螺钉(40)的安装柱(43)，所述安装柱(43)自所述壳件(30)的底部突出并在其内部形成有螺纹孔。
7.如权利要求1所述的USB连接器，其特征在于，所述导电层是铜层。
8.如权利要求1所述的USB连接器，其特征在于，所述USB头(10)的绝缘胶芯(11)上设置有多个导电端子，所述多个导电端子与所述PCB板(20)的边接头电接触。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至8任一项所述的USB连接器。
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