CN104701672B - 耐热磁性电连接器 - Google Patents

Abstract

一种磁性连接器系统(100)，其具有电缆端连接器(110)和印刷电路板连接器(115)。电缆端连接器具有一个铁磁防冲击板(155)。印刷电路板连接器具有插头或凸起(120A，120B)，其与电缆端连接器中相应的插座配合，并被配置为正确地对齐或定位连接器。插头可包括电接触件(120A1，120A2，120B1)，其与电缆端连接器中相应的电接触件配合。印刷电路板连接器具有磁体组件(122)，在印刷电路板连接器通过波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板上之后，磁体组件被插入或安装到一个接收区域内，并由保持器固定。磁体组件和防冲击板将电缆端连接器和印刷电路板连接器保持在一起。

Description

耐热磁性电连接器

相关申请的交叉引用

本申请要求以2014年9月11日申请的、题为“耐热磁性电连接器”的美国专利申请No.14/483265以及2013年9月27日提交的、题为“耐热磁性连接器”的美国临时专利申请No.61/883690为优先权，两者全部的公开及内容此处通过引用并入本文。

技术背景

大多数笔记本电脑使用桶式连接器系统将工作电力从电源传送到笔记本电脑。电缆端的插头插入并通过摩擦保持在笔记本电脑上的接口中。也制造了使用磁力将电缆连接器保持在笔记本电脑的相应接口上的连接器。这在笔记本型电脑及平板中的使用越来越流行。

当磁体被加热超过一定温度，即居里温度时，它开始失磁，该失磁是不可逆转的。也就是说，仅将磁体冷却到居里温度之下并不能恢复磁性。印刷电路板经常包括表面贴装技术(SMT)组件及其它组件。这些组件通过例如波峰焊或回流焊操作被焊接到电路板上。在这些操作期间，组件可经受高的焊接温度和/或更温度下的较长的持续时间。这可导致连接器中的磁体失磁。

为了避免这种失磁，在其它焊接操作完成之后，磁性连接器常被手工焊接到PC板上。但是，手工焊接耗时耗力，因此是昂贵的。此外，因为它们是由人工而不是机器执行，焊接操作的质量不尽相同，可导致差的或弱的焊接连接、差的或失败的电连接，甚至会损坏PC板，例如，但不限于，由于过度加热，PC板上的导电迹线与PC板分离。

此处提及了本公开所涉及的这些以及其它的需要考虑的事项。

发明内容

描述了一种耐热磁性电连接器。该耐热磁性电连接器包括由电绝缘材料形成的主体、延伸贯穿主体的第一和第二电导体，以及磁性组件，整个主体可承受利用波峰焊或回流焊将该耐热磁性电连接器焊接到印刷电路板时的焊接温度，磁性组件在第一和第二电导体被波峰焊或回流焊到印刷电路板之后，被插入主体背侧的接收区域内。该主体可包括从主体面部延伸的第一和第二插头，该第一插头定位于朝向面部的第一端并具有第一宽度，第二插头定位于朝向面部的相对的第二端并具有不同的第二宽度。主体还可包括保持器，用于在第一和第二电导体被波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板之后将磁体组件固定在主体上。主体还可包括位于第一和第二插头之间，并从面部延伸贯穿主体至接收区域的第一和第二开口。磁体组件可具有第一端和第二端，第一端具有第一和第二延伸部，该第一和第二延伸部延伸到第一和第二开口内。第一和第二电导体可延伸通过主体，分别在面部前方形成露出的第一和第二电接触件，并在各自非面部或非面部前方的第一和第二预定位置，如主体的后部或底部上，分别形成第一和第二连接器插脚。该第一和第二连接器插脚被配置为波峰焊或回流焊接到印刷电路板的导体上。

还描述了另一种磁性电连接器。该磁性电连接器具有由电绝缘材料形成并整体可承受波峰焊或回流焊的温度的主体，延伸贯穿主体的第一和第二电导体，以及由被吸引到或吸引磁体的材料制成的防冲击板。主体可包括面部、在面部内凹设的第一和第二插座、以及在第一和第二插座之间位于面部上的凹陷区域。第一插座可定位于朝向面部的第一端并具有第一宽度，第二插座定位于朝向面部的相对的第二端并具有不同的第二宽度。第一和第二电导体可分别在面部形成露出的第一和第二电接触件，并在各自非面部的第一和第二预定位置，如主体的背部，分别形成第一和第二连接器插脚。第一和第二连接器插脚被配置为利用波峰焊或回流焊焊接到连接电缆中的电线上。防冲击板可位于凹陷区域内。

还描述了一种用于制造耐热磁性电连接器的方法。该方法包括提供一个由电绝缘材料形成的主体，该主体可承受利用波峰焊或回流焊将该耐热磁性电连接器焊接到印刷电路板时的焊接温度，将第一和第二电导体插入到主体内，以及提供磁性组件，其在第一和第二电导体被波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板之后，被插入主体背侧的接收区域内。该主体可包括从主体面部延伸的第一和第二插头以及第一和第二开口。第一插头定位于朝向面部的第一端并具有第一宽度，第二插头定位于朝向面部的相对的第二端并具有不同的第二宽度。第一和第二开口位于第一和第二插头之间，并从面部延伸贯穿主体至接收区域。磁体组件可具有第一端和第二端，第一端具有第一和第二延伸部，该第一和第二延伸部延伸到第一和第二开口内。所述主体还可包括保持器，用于将磁体组件至少部分地保持在接收区域内。第一和第二电导体可以延伸通过主体，分别朝向在面部前方形成露出的第一和第二电接触件，并在各自非面部或非面部前方的第一和第二预定位置，如连接器的后部或底部上，分别形成第一和第二连接器插脚。该第一和第二连接器插脚被配置为利用波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板的导体上。

还描述了一种将耐热磁性电连接器安装到印刷电路板上的方法。该方法包括将电连接器定位在印刷电路板上，利用波峰焊或回流焊将电连接器焊接到印刷电路板上，以及随后将磁体安装到电连接器背侧的接收区域内。可通过安装包括磁体和磁通板的磁体组件，使每个磁通板的一端从电连接器的面部延伸来安装磁体。

附图说明

图1示出了一种连接器系统，该系统包括电缆端连接器和电路板连接器，该电路板连接器适用及拟用于采用波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板上。

图2示出了电路板连接器和磁铁组件的一个实施例。

图3A示出了位于两个铁磁板之间磁体形成的开放磁路。

图3B示出了位于两个磁通板之间磁体形成的闭合磁路。

图4示出了电路板连接器的一个实施例。

图5是电缆连接器的一个可能实施例的视图，其示出了例如插座，插座尺寸可容纳电路板连接器的插头。

图6是连接器系统的另一可能实施例的视图。

图7示出直角电路板连接器的一个实施例，其示出了磁通板及磁体。

图8示出了电缆连接器的一个实施例及直角电路板连接器的一个实施例。

图9也示出了电缆连接器的一个实施例及直角电路板连接器的一个实施例。

具体实施方式

图1示出了连接器系统100，它包括电缆端连接器110和电路板连接器115，该电路板连接器适用及拟用于采用波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板(PC板或PCB)(图8中#250)上。连接器110具有主体111，连接器115具有主体116。电缆105被示出为插入到电缆端连接器110中。主体111和116由绝缘材料制成，其可承受例如将电缆105焊接到连接器110以及将连接器115采用波峰焊或回流焊焊接到PCB时所施加的电压及焊接温度。高温热塑性塑料是这种绝缘材料的一个例子。

该电路板连接器115具有主体116，该主体具有插头或凸起120A、120B，电连接件120A1、120A2、120B1，磁通板125A、125B以及磁体(图2中#130)。磁体和磁通板可被封闭在壳体或容纳箱131中。磁通板125A、125B延伸进入或穿过开口123A、123B(图2)。在一个实施例中，开口为槽。

在一个实施例中，插头120A，120B优选但并非必须高约2毫米，长约2-4毫米，深约1.55毫米。插头120(120A，120B)的长度由插头中电接触件的数目和尺寸、以及电接触件之间的、用于适当防止由于接触件上预期电压所引起的电弧的距离来初步确定。插座(图5中的220A，220B)的尺寸可容纳相应的插头120A，120B。电路板连接器115中的插头120A、120B的不同尺寸与电缆连接器110中的插座220A、220B的不同尺寸共同用于将电缆和电路板连接器彼此对齐并对准连接器中的电接触件。还示出了示例性的连接器115的电接触件(导体)120A1、120A2、120B1。

优选的，为了材料和空间的经济性，插头120A、120B和插座220A、220B上具有电接触件，也用于影响连接器的适当定位。在另一个实施例中，一些插头和插座可仅用于定位，其上可能没有电接触件，但其它具有插座的插头和插座未被配置成提供定位。

以举例的方式，而非限制，连接器115可深11.3毫米，包括磁体组件122(图2)，高6毫米，宽20.7毫米。连接器110可深10毫米，高6毫米，宽20.7毫米。

图2示出了电路板连接器115和磁体组件122的实施方式。电路板连接器115具有一个结构和尺寸适于接收磁体组件122的接收区域121。磁体组件122包括磁通板125A、125B及磁体130。磁通板125A、125B通过磁吸引力牢固地保持在磁体130上。如果需要的话，它们也可以通过其它方式固定，例如螺钉、胶等。还示出了一个可选的后盖135，其可由任何方便的材料，例如塑料制成。在一个实施例中，磁体组件122可以包括磁体130和磁通板125A、125B，形成单个的磁性组件，并具有或不具有可选的后罩135或可选的壳体或容纳箱131。

可采用任何方便或所需的技术，例如但不限于，用波峰焊或回流焊将电路板连接器115接焊到PC板250。在连接器115被焊接到电路板上之后，组件122被插入到连接器115后侧118的接收区域121中。随后，组件122通过例如卡夹132保持在连接器115中。也可利用允许磁体组件122插入到连接器115中、但防止其容易从连接器115移除的其它技术将磁体组件122固定到连接器115中，例如但不限于，键。因此磁体组件122可在任何焊接操作后安装到连接器115中，这样，焊接操作中的热量不会影响磁体130，并避免了连接器115的手工焊接。在一个替代实施例中，磁体130和磁通板125A、125B也可容纳在单独的外壳、壳体或容纳箱131中，焊接后该单独的外壳、壳体或容纳箱131卡入到连接器115或接收区域121中。另外，由于外壳131不经受焊接温度，其可由相比连接器115的主体116耐热稍弱的材料制成。在另一个替代实施例中，由于磁通板125A，125B不被磁化，并且不被波峰焊或回流焊温度退磁，因此其可在连接器115被焊接到PCB 250之前安装到主体116，随后，在峰焊或回流焊接操作完成后，磁体130可被插入或安装到磁通板125A、125B之间。

图3A示出了位于两个铁磁板125A和125B之间的磁体130形成的开放磁路。注意，磁体的北极和南极之间的磁力线152穿过低穿透性路径-空气。

图3B示出了位于两个磁通板125A和125B之间的磁体130形成的闭合磁路，但是由于一端具有铁磁防冲击板(strike plate)155，大部分磁通线152穿过铁磁防冲击板155形成一个闭合磁路。相比于由开放磁路提供的磁吸引力，由闭合磁路在组件125A、125B和130与防冲击板组件155之间提供了一种更强的磁吸引力。本文所公开的实施例在电路板连接器115和电缆连接器110之间优选使用闭合磁路。连接器110、115之间更强的吸引力降低了连接器被意外分离的可能性。

图4示出了电路板连接器115的一个实施例。在实施例中，优选但不是必须的，该电路板连接器115具有大小适于接收电缆连接器110的凹陷区域160。此外，优选但不是必须的，凹陷区域160的长和高尺寸为19.2毫米×4.5毫米。这些尺寸不是决定性，也可根据需要使用其它尺寸。例如，如果需要多个电接触件，则可适当使连接器更宽和/或更高以容纳更多的电接触件。

图5是电缆连接器110的一个可能实施例的视图，其示出了例如插座220A、220B，插座尺寸可容纳电路板连接器115的插头120A、120B。还示出了电接触件220A1、220A2、220B1，当连接器110、115匹配时，这些电接触件与电路板连接器115的电接触件120A1、120A2、120B1产生电接触。还示出了定位在插座220A，220B之间凹陷区域中的铁磁防冲击板155。防冲击板155可使用方便的方法固定在主体111的凹陷区域160中，例如但不局限于螺钉、胶水、模制定位等。优选但不是必须的，插座220A，220B的前面和防冲击板155的前面大致位于同一平面中。插头和插座120A、120B、220A、220B正确地定位连接器。所示实施例中的磁性保持力在3至5磅之间。通过改变防冲击板155的厚度可调节该磁性保持力。例如，0.75毫米的厚度产生3.25的保持力，0.90毫米的厚度产生3.8磅，1.2毫米的厚度产生4.4磅。当然，保持力还取决于磁体130的强度。在一个实施例中，磁体130具有3000到5000高斯的强度，该强度很容易由例如N52型磁体提供。

优选地，防冲击板155不被磁化。这样就避免了使用另一磁化组件的额外成本，并且还避免了采用技术来验证待安装和已安装的板155的磁性取向是否正确。然而，在另一个实施例中，如果需要，该板155则可被磁化，以便连接器110和115之间提供更强的吸引力，并且还可用于协助正确定位连接器。

图6是连接器系统的可能实施例的另一视图。电缆连接器110的前部绝缘体230优选的尺寸为适合安装在电路板连接器115的凹陷区域160(图4)内。优选但不是必须的，绝缘体230长18.7毫米，高4.0毫米，深2毫米。图6还示出了直线(in-line)电路板连接器115的一个可能实施例的后视图，并示出了电接触件120A1、120A2、120B的一个可能的实施例。

优选但不是必须的，使用关于电缆105和电缆连接器110的一个应力消除件235。在一个实施例中，电缆105外直径为3.5毫米，根据特定的安装或使用需求，也可采用其它的直径。

此外，如果需要，例如可在电缆连接器110上采用LED状态指示器240。该指示器240可被连接到一个或多个接触件220A1、220A2、220B1来表示不同的事件。例如，绿色LED可连接在电源和接地接触件之间，表示电源已开启，黄色LED可连接信号接触件和接地(或电源)接触件之间，表示电池正在充电。

图7示出了直角电路板连接器115的一个实施例的后视图，其示出了例如，磁通板125A、125B(统称为磁通板125)，以及磁体130。电缆连接器110中的两个磁通板125A、125B和铁磁元件155，将连接器110和115磁性耦合在一起，并保持电插脚和接触件处于导电的关系。

图8示出了电缆连接器110的一个实施例及直角电路板连接器115的一个实施例。示出了磁通板125A、125B。还示出了其它组件，但未编号。

图9也示出了电缆连接器110的一个实施例及直角电路板连接器115的一个实施例。示出了防冲击板155，磁通板125A、125B，磁体130，可选的盖板135，以及插座220A、220B。还示出了其它组件，但未编号。

电缆连接器110的插座220A、220B的形状可为封闭的，如图5和6所示，也可为开放的，如图9所示。另外，如果需要，插座220A、220B其中一个的形状可为封闭的，而另一个插座的形状可为开放的。插头120A、120B和它们各自的插槽220A、220B具有匹配的形状。

根据特定的安装或使用的需求，电接触件120A1、120A2、120B1、220A1、220A、220B1可实现为具有2、3、4、5个插脚(触点)等。插脚常用于接地和电源，并且还提供一个或多个信号路径。电接触件最好额定在3安培或5安培，但也可具有适合于特定的安装或使用的其它的额定值。电路板连接器110的电接触件120A1、120A2、120B1可以是直线的，如图2和6所示，也可以是直角的，如图7-9所示。

单独的磁体组件122使得磁体130可在高温焊接操作后进行安装，从而省去了手工焊接。另外，闭合磁路提供了更强的吸附力，以将连接器保持在一起。

应当注意的是，如果出于某些原因需要，磁体组件122还可被配置为开路磁体的构造。这同样允许在电路板连接器115在采用波峰焊或回流焊焊接到PC板上之后安装磁体组件122。

因此，本文所述的使用磁性连接器的方法是将连接器115安装在PC板上，采用波峰焊或回流焊焊接到将连接器115PC板，然后将磁体组件122插入到连接器115。

基于上述内容，应当理解的是，本文公开了一种耐热型磁性连接器系统。虽然以系统、方法动作、机械和物理操作和/或配置，以及制造过程中的具体的术语描述了本文所呈现的主题，但应当理解的是，此处公开的发明不必局限于此处所描述的这些具体的特征、结构、或组件。相反，这些具体的特征、构造和组件以实例的形式公开。此外，所有多个特征、构造和组件不必体现在单一项目中以获取其它特征、构造和组件的优点。例如，提供一种磁性连接器，其可由波峰焊或回流焊焊接在印刷电路板上，而无需手工焊接。

本文以展示的方式提供了所描述的主题，目的在于教示、建议和描述，而非限制性的。也可设想所展示实施例的替代实施例，其在本文描述、并示于权利要求中。可对本文所述的主题作出多种并不跟随所展示和所描述的示例性实施例和应用的改变和变化，，且不脱离本发明的真实精神和范围。

应当理解，上述主题也可实现为电气装置、制造工艺、电气和机械系统，或产品。所讨论的特征、功能和优点可在本发明的多个实施例中单独实现或与其它实施例相结合实现。

Claims (9)

1.一种耐热磁性电连接器，包括：

主体，其由电绝缘材料制成，可承受利用波峰焊或回流焊将该耐热磁性电连接器焊接到印刷电路板时相关的焊接温度，该主体包括：

从主体面部延伸的第一和第二插头，该第一插头定位于朝向面部的第一端并具有第一宽度，第二插头定位于朝向面部的相对的第二端并具有不同的第二宽度；

位于主体后侧的接收区域；

保持器；以及

第一和第二开口，位于第一和第二插头之间，并从面部延伸贯穿主体至接收区域；

第一和第二电导体，延伸贯穿主体，第一和第二电导体分别形成面部前方露出的第一和第二电接触件，并在非面部或非面部前方的各自的第一和第二预定位置，分别形成第一和第二连接器插脚，其中，该第一和第二连接器插脚被配置为通过波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板的导体上；以及

磁性组件，具有第一端和第二端，第一端具有第一和第二延伸部，在第一和第二电导体被波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板之后，该磁性组件被插入到接收区域内，其中，第一和第二延伸部延伸到第一和第二开口内，并且其中，一旦插入磁体组件，保持器则将磁体组件至少部分地保持在接收区域内。

2.如权利要求1所述的耐热磁性电连接器，其中：

所述磁体组件包括第一和第二磁通板以及磁体，第一和第二磁通板彼此平行；

第一磁通板具有一第一端，其形成延伸到第一开口中的第一延伸部；

第二磁通板具有一第一端，其形成延伸到第二开口中的第二延伸部；以及

磁体组件的第二端包括第一磁通板的第二端、第二磁通板的第二端以及该磁体。

3.如权利要求1所述的耐热磁性电连接器，其中：

第一插头具有远离面部的表面，第二插头具有远离面部的表面；

第一电导体延伸穿过第一插头，以使该露出的第一电接触件位于第一插头的表面上；以及

第二电导体延伸穿过第二插头，以使该露出的第二电接触件位于第二插头的表面上。

4.如权利要求1所述的耐热磁性电连接器，进一步包括：

延伸穿过主体的第三电导体，该第三电导体在面部形成露出的第三电接触件，并在非面部的第三预定位置形成第三连接器插脚，第三连接器插脚被配置为安装到印刷电路板上，并且其中：

第一插头具有远离面部的表面，第二插头具有远离面部的表面；

第一电导体延伸穿过第一插头，以使该露出的第一电接触件位于第一插头的表面上；并且

第二和第三电导体延伸穿过第二插头，以使相应的露出的第二和第三电接触件位于第二插头的表面上；并且

第二宽度大于第一宽度。

5.如权利要求1所述的耐热磁性电连接器，其中：

磁体组件包括第一和第二磁通板、磁体和壳体；

第一磁通板具有一第一端，其形成延伸到第一开口中的第一延伸部；

第二磁通板具有一第一端，其形成延伸到第二开口中的第二延伸部；以及

磁体组件的第二端包括第一磁通板的第二端、第二磁通板的第二端和磁体；以及

壳体容纳第一和第二磁通板及磁体，只是除第一延伸部和第二延伸部。

6.一种用于制造耐热磁性电连接器的方法；该方法包括：

提供一个由电绝缘材料形成的主体，该主体可承受利用波峰焊或回流焊将该耐热磁性电连接器焊接到印刷电路板的焊接温度，该主体包括：

从主体面部延伸的第一和第二插头，该第一插头定位于朝向面部的第一端并具有第一宽度，第二插头定位于朝向面部的相对的第二端并具有不同的第二宽度；

位于主体后侧的接收区域；

保持器；以及

第一和第二开口，位于第一和第二插头之间，并从面部延伸贯穿主体至接收区域；

将第一和第二电导体插入到主体内，第一和第二电导体延伸贯穿主体，第一和第二电导体分别在面部的前端形成露出的第一和第二电接触件，并在非面部或非面部前方的各自的第一和第二预定位置，分别形成第一和第二连接器插脚，其中，该第一和第二连接器插脚被配置为通过波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板的导体上；以及

提供具有第一端和第二端的磁性组件，第一端具有第一和第二延伸部，在第一和第二电导体被波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板之后，该磁性组件被插入到接收区域内，其中，第一和第二延伸部延伸到第一和第二开口内，并且其中，一旦插入磁体组件，保持器则将磁体组件至少部分地保持在接收区域内。

7.如权利要求6所述的方法，其中单独提供磁性组件，其包括：

提供第一磁通板，其具有形成第一延伸部的第一端；

提供第二磁通板，其具有形成第二延伸部的第一端，第一和第二磁通板彼此互相平行；以及

在第一磁通板和第二磁通板之间并远离第一延伸部和第二延伸部插入磁体。

8.如权利要求6所述的方法，进一步包括提供主体使得：

第一插头具有远离面部的表面，第二插头具有远离面部的表面；

第一电导体延伸穿过第一插头，以使该露出的第一电接触件位于第一插头的该表面上；以及

第二电导体延伸穿过第二插头，以使该露出的第二电接触件位于第二插头的该表面上。

9.如权利要求6所述的方法，进一步包括提供主体使得：

第二宽度大于第一宽度；以及

第一插头具有远离面部的表面，第二插头具有远离面部的表面；以及

将第三电导体插入到主体内，第三电导体延伸贯穿主体，第三电导体形成露出的第三电接触件，并在非面部或非面部前方的第三预定位置形成第三连接器插脚，该第三连接器插脚被配置为通过波峰焊或回流焊焊接到印刷电路板的导体上；以及

其中第一电导体延伸穿过第一插头，以使该露出的第一电接触件位于第一插头的该表面上；第二和第三电导体延伸穿过第二插头，以使相应的露出的第二和第三电接触件位于第二插头的该表面上。