CN109586081A - 混合连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了混合连接器，所述混合连接器能够与具有不同类型的连接器接口的多个电子设备传输电力和数据，能够在电子设备中占用最小量的表面积、深度和体积，并且能够易于制造。

Description

混合连接器
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求于2017年9月29日提交的美国临时专利申请号62/565,469和于2018年8月24日提交的美国临时专利申请号62/722,790的优先权，这些专利申请以引用方式并入本文。
背景技术
可商购获得的各种类型的电子设备的数量在过去几年急剧増加，并且新设备的推出速度未表现出减缓的迹象。设备诸如平板电脑、膝上型电脑、上网本、台式计算机和单体计算机、智能电话、存储设备、便携式媒体播放器、可穿戴计算设备、导航系统、监视器等变得无处不在。
电力和数据可通过缆线从一个设备提供给另一个设备，所述缆线可包括一种或多种导线导体、光纤线缆或其他导体。连接器插入件可位于这些缆线的每一端部处，并且可被插入通信或电力传输设备的连接器插座中。在其他系统中，设备上的接触件可彼此直接接触而无需居间缆线。
在其中两个电子设备上的接触件彼此接触的系统中，所述接触件可位于电子设备表面的连接器中。这些连接器可包括在两个电子设备之间传输电力和数据方面可能非常高效的表面接触件。但是在一些设备上不包括接触件可能无法满足需要，尤其是通常可能由用户处理的较小附件。因此，可能需要能够与具有不同类型连接器的多个电子设备传输电力和数据。
这些表面接触件通常可具有大表面积、巨大深度，并且在电子设备中占用相对大体积的空间。这一空间损失可能意味着电子设备要么较大，要么包括一组减少的功能，或者两者同时出现。另外，这些电子设备可以大量制造。可制造相应数量的连接器用于这些设备中。这些连接器的制造过程的任何简化可在这些电子设备的制造中节省大量成本。
因此，需要这样的连接器，其可与具有不同类型的连接器接口的多个电子设备传输电力和数据，可在电子设备中占用最小的表面积、深度和体积并且易于制造。
发明内容
因此，本发明的实施方案可提供能够与具有不同类型的连接器接口的多个电子设备传输电力和数据、可在电子设备中占用最小的表面积、深度和体积并且易于制造的混合连接器。
本发明的一个例示性实施方案可提供用于电子设备的连接器的接触件组件。该接触件组件可提供用于在设备之间传输电力的高效路径。接触件组件可包括一个、两个、三个、四个或多于四个接触件。可通过加工、蚀刻、印刷、浇铸、锻造或者通过使用深冲或其他方法来形成接触件。接触件可由外壳支承，该外壳可包括位于设备壳体的开口中的凸起部分。接触件的接触表面和外壳的凸起部分的表面可与围绕接触件的设备壳体的表面大体上齐平，或相对于围绕接触件的设备壳体的表面凹陷有限的量。该表面可为弯曲的或平坦的，或具有其他轮廓。可包括其他接触件诸如光纤接触件。
触电组件外壳可包括一个或多个背侧凹陷部或凹入部。这些凹陷部或凹入部可提供与外壳所支承的接触件的接触部分或接片的接触。一个或多个柔性电路板可位于凹入部中，并且可包括表面上的接触件，这些接触件待焊接到或以其他方式电连接到外壳所支承的接触件的接触部分或接片。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，外壳可包括围绕接触表面的凸起部分或表面。各个环可从凸起部分或表面延伸并且围绕接触件形成绝缘环。绝缘环可以是邻接并围绕接触件的接触表面的。绝缘环可齐平且邻接地适配在设备壳体中的开口中。外壳的背侧可包括柱或其他对准特征，用于将外壳与柔性电路板对准。外壳的背侧可以其他方式是大体上平的，用于与柔性电路板配合。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可能希望以有效的方式从第一电子设备向第二电子设备提供电力。在这些情况下，可利用物理电连接，诸如使用上述接触件和接触件组件的物理电连接。但是在其他情况下，可能希望不包括使用接触件的物理电连接。例如，可能希望电子设备具有平滑或平坦的饰面。电子设备可为由用户操纵的一种类型的设备，可能不希望存在接触件。因此，在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，感应式充电可用于对这些电子设备进行充电。这种感应式充电无需第二电子设备上的接触件。
因此，本发明的这些实施方案和其他实施方案可提供组合连接器，该组合连接器可包括有线连接器以及感应式连接器。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，有线连接器以及感应式连接器可协同定位并且组合成混合连接器。这种组合可简化电子设备的用户操作。也就是说，用户可能只需记住混合连接器在电子设备中的特定位置即可，在该位置处可连接各种类型的设备(例如，具有和不具有接触件的设备)。这样可有助于减少在设备的不同位置处具有多个连接器所导致的混淆。这种组合还可允许包括有线连接器和感应式连接器两者的混合连接器位于设备外壳的单个开口中。具有单个开口可简化制造过程，防止水分渗漏，并且可改善总体设备外观。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，混合连接器可包括铁氧体和多个接触件，其中接触件位于铁氧体和容纳混合连接器的设备壳体的表面之间。接触件和铁氧体可位于设备壳体的开口中。开口可被窗口覆盖，其中接触件在窗口的开口中是可用的。窗口可由塑料、蓝宝石或其他材料形成。铁氧体可由线圈或绕组部分地包裹。铁氧体和绕组可用于与具有第一类型连接器的第二电子设备传输电力和数据。例如，第一类型的连接器可包括一个、两个、三个、四个或多于四个电接触件。接触件可用于与具有第二类型连接器的第三电子设备传输电力和数据。例如，第二连接器可为感应式的。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，混合连接器可包括耦接至铁氧体和接触件的单个电子电路以控制通过铁氧体和接触件两者的电力和数据传输。为节省空间，此电子电路可为模块诸如系统级封装模块或其他模块。
本发明的实施方案可提供可位于各种类型的设备诸如便携式计算设备、平板电脑计算机、台式计算机、膝上型电脑、单体计算机、可穿戴计算设备、蜂窝电话、智能电话、媒体电话、存储设备、键盘、盖子、机箱、便携式媒体播放器、导航系统、监视器、电源、适配器、遥控设备、充电器和其他设备中的连接器组件和混合连接器。这些连接器组件和混合连接器可为信号和电力提供路径，所述信号和电力符合各种标准，诸如通用串行总线(USB)标准包括USB C型、高清晰度(HDMI)、数字视频接口(DVI)、以太网、DisplayPort、ThunderboltTM、LightningTM、联合测试行动小组(JTAG)、测试访问端口(TAP)、定向自动随机测试(DART)、通用异步接收器/发射器(UART)、时钟信号、功率信号、以及已开发、正在开发或将来开发的其他类型的标准、非标准和专有接口中的一者以及它们的组合。在一个示例中，连接器组件和混合连接器可用于使用电接触件与第一类型的电子设备传输数据信号、电源和接地并且与第二类型的电子设备感应式传输功率和数据。在本发明的各种实施方案中，数据信号可为单向的或双向的，并且电源可为单向的或双向的。
本发明的各种实施方案可包含本文所述的这些和其他特征中的一个或多个特征。通过参考以下具体实施方式和附图，可更好地理解本发明的实质和优点。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施方案的电子系统；
图2示出了根据本发明的实施方案可用于连接器中的接触件组件；
图3示出了根据本发明的实施方案的接触件组件的后视图；
图4示出了根据本发明的实施方案的接触件组件的剖面侧视图；
图5示出了根据本发明的实施方案的另一接触件组件的背侧；
图6示出了根据本发明的实施方案的位于设备壳体中的接触件组件；
图7示出了根据本发明的实施方案的接触件组件；
图8示出了根据本发明的实施方案的接触件组件的后视图；
图9示出了根据本发明的实施方案的在设备壳体中的接触件组件；
图10示出了根据本发明的实施方案的用于在设备壳体中的连接器的接触件组件的组装；
图11示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的前视图；
图12示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的顶视图；
图13示出了根据本发明的实施方案的使用混合连接器为第二电子设备提供电力、数据或两者的电子设备；
图14示出了根据本发明的实施方案的使用混合连接器为第三电子设备提供电力、数据或两者的电子设备；
图15示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的一部分的前视图；
图16示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的前视图；
图17示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的背侧；并且
图18示出了根据本发明的实施方案的电子设备的一部分的剖面侧视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施方案的电子系统。与其他被包括的附图一样，本附图是为了进行示意性的说明而显示，并且它并不限制本发明的可能的实施方案或权利要求。
在该示例中，主机设备110可连接至附件设备120以便共享数据、电力或两者。具体地，主机设备110上的连接器112可电连接到附件设备120上的连接器122。主机设备110上的连接器112可通过缆线130电连接到附件设备120上的连接器122。在本发明的其他实施方案中，主机设备110上的连接器112可直接电连接到附件设备120上的连接器122。在本发明的其他实施方案中，支持位于主机设备110和附件设备120之间的一个或多个光学连接的一个或多个光学接触件(未示出)可包括在连接器112和连接器122中。
为促进主机设备110上的连接器112和附件设备120上的连接器122之间的直接连接，连接器112和连接器122可包括表面安装接触件组件。可用于连接器112和连接器122中的表面安装接触件组件的示例如下图所示。
图2示出了根据本发明的实施方案可用于连接器中的接触件组件。该接触件组件可用于主机设备110的连接器112、附件设备120的连接器122或另一个设备的另一个连接器中。该接触件组件可包括由外壳220支承的三个接触件210。外壳220可包括凸起部分222。凸起部分222可适配在设备壳体的开口(未示出)或可能形成容纳电子设备的设备壳体的一部分的另一种结构中。凸起部分222可充当对准特征部，该对准特征部将接触件组件与设备壳体或设备壳体部分中的开口对准。外壳220可由非导电材料诸如塑料形成。通过这种方式，接触件210可位于容纳该接触件组件的电子设备的设备壳体的表面上。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可为每个接触件210提供独立外壳220。在一些情况下，在单个外壳220中具有三个接触件210可改善对接触件210相对于彼此的间距的控制。虽然在该示例中示出了三个接触件210，但是在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可包括一个、两个、四个或多于四个接触件。接触件210与外壳220的凸起部分222可与设备壳体的周围表面大体上齐平或相对于设备壳体的周围表面凹陷有限的量。这些表面可为弯曲的，它们可为大体上平坦的，或者它们可具有其他轮廓。
接触件210可通过各种方式形成。例如，接触件210可通过压模、加工、锻造、印刷、浇铸、压印或其他适当的技术形成。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，接触件210可通过深冲方法形成。有关可用于形成这些接触件的制造步骤的更多信息可见于2017年4月26日提交的共同待审的美国专利申请号15/138,216中，该专利申请以引用方式并入本文。
接触件210可由各种材料形成。例如，接触件210可通过镀覆铜、铜合金或青铜或其他基板形成。下面描述了可用于镀覆接触件210和其他被包括的接触件的镀覆层的示例。有关用于形成这些接触件的材料和镀覆以及其他保护层的更多信息可见于2017年4月26日提交的共同待审的美国专利申请号15/138,216和2017年3月20日提交的共同待审的美国专利申请号15/464,051以及2018年8月13日提交的美国临时专利申请号62/718,306中，这些专利申请以引用方式并入本文。也可添加其他保护层和其他层，其示例可见于2018年8月13日提交的共同待审的美国临时申请号62/718,306中，该申请以引用方式并入本文。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，接触件210可用于各种目的。例如，该接触件组件中的接触件210可用于输送电力、接地、数据和其他电信号。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，各种粘合剂可用于将这些结构固定在适当的位置。具体地，粘合剂层(未示出)可用于将接触件210固定到外壳220。粘合剂层(未示出)还可用于将外壳220固定到设备壳体。
图3示出了根据本发明的实施方案的接触件组件的后视图。接触件210(在图2中示出)可包括接触部分212。接触件210可包括支承接片214。支承接片214可在外壳220的开口226中对准，以使接触件210相对于外壳220保持在适当的位置。外壳220的背侧可包括凹陷部或凹入部分224。柔性电路板(未示出)可位于凹陷部或凹入部分224中。柔性电路板可包括用于与接触件210的接触部分212形成电连接的接触件。柔性电路板上的接触件可通过焊接、激光、点焊或电阻焊或通过其他方法连接到接触件210的接触部分212。柔性电路板可将电信号传输至容纳该接触件组件的电子设备内侧的电路。
图4示出了根据本发明的实施方案的接触件组件的剖面侧视图。接触件210可由外壳220支承。外壳220可包括凸起部分222。凸起部分222可适配在容纳该接触件组件的设备壳体或设备壳体的一部分的开口中。接触件210可包括柄部410。柄部410可在制造过程中连接至载体。载体可用于在制造过程中操纵接触件210组。在制造过程中，可移除该载体以留下柄部410。然后，接触件210可被插入外壳220中。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，外壳220可相反地通过例如模塑围绕接触件210形成。接触件210可包括接触部分212。接触部分212可用于连接到柔性电路板，该柔性电路板位于凹陷部或凹入部分224中。
图5示出了根据本发明的实施方案的另一接触件组件的背侧。在该示例中，接触件510可位于外壳520中。接触件510可包括接触部分512。接触部分512可为柄部部分，诸如图4中的柄部410。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，接触部分512可以是或包括接触件510的其他部分。一个或多个柔性电路板(未示出)可包括接片，这些接片可与凹陷部或凹入部分524对准。这些柔性电路板接片可包括接触件以与接触件510的接触部分512形成电连接。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，外壳520可支承一个、两个、四个或多于四个接触件510。
图6示出了根据本发明的实施方案的在设备壳体中的接触件组件。接触件组件可包括在外壳220的凸起部分222中的接触件210(在图2中示出)，尽管可使用与本发明的实施方案一致的其他接触件组件。外壳220的凸起部分222可位于设备壳体610中的开口612中。开口612可位于设备壳体610的后表面或背面614中。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，开口612可位于设备壳体610的侧面616或前面618中。
设备壳体610可部分地或大体上容纳电子设备600。一个或多个屏幕、按钮或其他组件(未示出)可位于电子设备600的表面处。电子设备600可以是智能电话、移动计算设备、便携式计算设备、膝上型电脑、平板电脑或其他计算设备。当电子设备600与第二设备或附件设备(未示出)配合时，接触件210可与第二电子设备或附件电子设备上的接触件形成电连接。外壳220的凸起部分222可使接触件210彼此绝缘并且与设备壳体610绝缘。
图7示出了根据本发明的实施方案的可用于连接器中的接触件组件。该接触件组件可用于主机设备110的连接器112、附件设备120的连接器122或另一个设备的另一个连接器中。该接触件组件可包括由外壳720支承的三个接触件710。接触件710可与图2中的接触件210和图5的接触件510相同或相似。接触件710可包括开口726中的支承接片716，以使接触件710相对于外壳720保持在适当的位置。外壳720可包括凸起部分722。凸起部分或绝缘环724可从凸起部分722延伸。每个凸起部分或绝缘环724可围绕对应的接触件710。每个凸起部分722可适配在设备壳体的对应开口(未示出)或可能形成容纳电子设备的设备壳体的一部分的另一种结构中。凸起部分722和绝缘环724可充当对准特征部，该对准特征部用于将接触件组件与设备壳体或设备壳体部分中的开口对准。外壳720可由非导电材料诸如塑料形成。通过这种方式，接触件710可位于容纳该接触件组件的电子设备的设备壳体的表面处。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可为每个接触件710提供独立外壳720。在一些情况下，在单个外壳720中具有三个接触件710可改善对接触件710相对于彼此的间距的控制。虽然在该示例中示出了三个接触件710，但是在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可包括一个、两个、四个或多于四个接触件。接触件710与外壳720的凸起部分或绝缘环724的顶表面可与设备壳体的周围表面大体上齐平或相对于设备壳体的周围表面凹陷有限的量。这些表面可为弯曲的，它们可为大体上平坦的，或者它们可具有其他轮廓。
接触件710可通过各种方式形成。例如，接触件710可通过压模、加工、锻造、印刷、浇铸、压印或其他适当的技术形成。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，接触件710可通过深冲方法形成。关于这些接触件和有关可用于形成这些接触件的制造步骤的更多信息可见于2017年4月26日提交的共同待审的美国专利申请号15/138,216中，该专利申请以引用方式并入本文。
接触件710可由各种材料形成。例如，接触件710可通过镀覆铜、铜合金或青铜或其他基板形成。下面描述了可用于镀覆接触件710和其他被包括的接触件的镀覆层的示例。有关用于形成这些接触件的材料和镀覆的更多信息可见于2017年4月26日提交的共同待审的美国专利申请号15/138,216和2017年3月20日提交的共同待审的美国专利申请号15/464,051以及2018年8月13日提交的美国临时专利申请号62/718,306中，这些专利申请以引用方式并入本文。也可添加其他保护层和其他层，其示例可见于2018年8月13日提交的共同待审的美国临时申请号62/718,306中，该申请以引用方式并入本文。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，接触件710可用于各种目的。例如，该接触件组件中的接触件710可用于输送电力、接地、数据和其他电信号。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，各种粘合剂可用于将这些结构固定在适当的位置。具体地，粘合剂层(未示出)可用于将接触件710固定到外壳720。粘合剂层(未示出)还可用于将外壳720固定到设备壳体。
图8示出了根据本发明的实施方案的接触件组件的后视图。接触件710(在图7中示出)可包括在开口728中的接触部分712。接触件710可包括支承接片716。支承接片716可在外壳720的开口726中对准，以使接触件710相对于外壳720保持在适当的位置。外壳720的背侧可包括凹陷部或凹入部分727。柔性电路板的部分或接片(未示出)可位于凹陷部或凹入部分727中。柔性电路板可包括用于与接触件710的接触部分714形成电连接的接触件。柔性电路板上的接触件可通过焊接、激光、点焊或电阻焊或通过其他方法连接到接触件710的接触部分714。柔性电路板可将电信号传输至容纳该接触件组件的电子设备内侧的电路。柱729可从外壳720的背侧延伸。柱729可用于将柔性电路板1040(在图10中示出)或其他结构与外壳720对准。
在图7和图8的示例中，外壳720可包括围绕接触件710的接触表面的凸起部分722。各个环可从凸起部分722延伸并且围绕接触件710形成绝缘环724。绝缘环724可以是邻接并围绕接触件710的接触表面的。绝缘环724可齐平且邻接地适配在设备壳体910中的开口912(在图9中示出)中。外壳720的背侧可包括柱729或其他对准特征，用于将外壳与柔性电路板1040(在图10中示出)对准。外壳720的背侧可以其他方式是大体上平的，用于与柔性电路板1040配合，使得柔性电路板1040至少大体上覆盖外壳720的背侧。
图9示出了根据本发明的实施方案的在设备壳体中的接触件组件。接触件组件可包括在外壳720的绝缘环724中的接触件710(在图7中示出)，尽管可使用与本发明的实施方案一致的其他接触件组件。外壳720的绝缘环724可各自位于设备壳体910中的开口912中。开口912可位于设备壳体910的背侧914中。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，开口912可位于设备壳体910的侧面916或前面918中。
设备壳体910可部分地或大体上容纳电子设备900。一个或多个屏幕、按钮或其他组件(未示出)可位于电子设备900的表面处。电子设备900可以是智能电话、移动计算设备、便携式计算设备、膝上型电脑、平板电脑或其他计算设备。当电子设备900与第二设备或附件设备(未示出)配合时，接触件710可与第二电子设备或附件电子设备上的接触件形成电连接。外壳720的绝缘环724可使接触件710与设备壳体910绝缘。
图10示出了根据本发明的实施方案的用于在设备壳体中的连接器的接触件组件的组装。在该示例中，凹陷部1020可形成在用于电子设备900的设备壳体910的背侧914(在图9中示出)的内侧表面中。开口912可形成在凹陷部1020中。凹陷部1020可接受外壳720的凸起部分722(在图7中示出)。接触件710和绝缘环724的接触表面可放置在开口912中。该布置用于将接触件710准确地对准在设备壳体910中的开口912中。
柔性电路板1040可包括开口1044。外壳720的背侧上的柱729可适配在开口1044中。柔性电路板1040可胶结或焊接到外壳720的背侧。例如，柔性电路板1040上的接触件可焊接到外壳720的背侧上的接触部分714或支撑接片716(或两者)(在图8中示出)上。柔性电路板1040可包括连接器1042，其可连接到印刷电路板、第二柔性电路板或其他适当的基板。可抵靠外壳720的背侧放置罩板或托架1050，以将接触件710固定在适当的位置。托架1050可包括一个或多个开口1052。开口1052可位于托架1050的每一侧上，或者它们可位于其他位置。支承结构1030可形成为设备壳体910的背侧914的内侧表面的一部分或连接到该内侧表面。支承结构1030可包括洞1032。洞1032可以是螺纹加工的。紧固件1060可穿过托架1050中的开口1052并进入洞1032，以将托架1050相对于设备壳体910固定在适当的位置。垫片、衬垫或两者可位于外壳720和凹陷部1020之间，或外壳720和柔性电路板1040之间，或两者。可在外壳720和凹陷部1020中的任一者或两者之间以及在外壳720和柔性电路板1040之间使用粘合剂或粘合剂层。同样，凹陷部1020和所示组件可位于电子设备壳体910的侧面916、前面918或其他位置中。
在该示例中，外壳720可包括围绕接触件710的接触表面的凸起部分722(在图7中示出)。各个环可从凸起部分722延伸并且围绕接触件710形成绝缘环724(在图7中示出)。绝缘环724可以是邻接并围绕接触件710的接触表面的。绝缘环724可齐平且邻接地适配在设备壳体910中的开口912中。外壳720的背侧可包括柱729或其他对准特征，用于将外壳与柔性电路板1040对准。外壳720的背侧可以其他方式是大体上平的，用于与柔性电路板1040配合，使得柔性电路板1040至少大体上覆盖外壳720的背侧。
同样，这些接触件组件可位于电子设备中并且可与第二电子设备上对应接触件组件形成有线电连接。这些接触件组件中的接触件可用于在这些电子设备之间输送电力、数据或两者。这些有线电连接可通过有效的方式传输电力和数据。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可能希望以有效的方式从第一电子设备向第二电子设备提供电力。在这些情况下，物理电连接可提供用于输送电力的高效路径。接触件组件诸如上述接触件组件可在这些物理电连接中采用。但是在其他情况下，可能希望不使用物理电连接。例如，可能希望第二电子设备具有平滑或平坦的饰面。第二电子设备可为由用户操纵的一种类型的设备，可能不希望存在接触件。因此，在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，感应式充电可用于对第二电子设备进行充电。这种感应式充电无需第二电子设备上的接触件。
因此，本发明的这些实施方案和其他实施方案可提供组合连接器，该组合连接器可包括有线连接器以及感应式连接器。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，有线连接器以及感应式连接器可协同定位并且组合成混合连接器。这种组合可简化电子设备的用户操作。也就是说，用户可能只需记住混合连接器位于电子设备中的特定位置即可，在该位置处可连接各种类型的设备，即具有和不具有接触件的设备。这样可有助于减少在设备的不同位置处具有多个连接器所导致的混淆。这种组合还可允许包括有线连接器和感应式连接器两者的混合连接器位于设备外壳的单个开口中。具有单个开口可简化制造过程，其可以帮助防止水分泄漏，并且可改善总体设备外观。示例在下图中示出。
图11示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的前视图。电子设备1100可大体上由设备壳体1130容纳。混合连接器可位于设备壳体1130的开口1132的窗口1120中。接触件1110可位于窗口1120中的开口1122中。用于感应式充电的磁场线可在窗口1120的位置1124处进入和离开混合连接器。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，窗口1120可由各种材料形成。例如，窗口1120可由塑料、蓝宝石或其他材料形成。接触件1110可与接触件210、510、710或与本发明的实施方案一致的其他接触件相同或相似。它们可使用相同或类似的工艺和材料进行制造和镀覆。虽然接触件1110被示出为具有细长形状，但是本文所示的这些接触件和其他接触件可具有圆形或近似圆形的形状，如图2所示的接触件210、图5所示的接触件510和图7所示的接触件710一样。
图12示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的顶视图。同样，窗口1120可位于设备壳体1130中的开口1132中。接触件1110可位于窗口1120中的开口1122中。铁氧体1210可部分地被绕组1212围绕。电流可流过绕组1212，从而在铁氧体1210中生成磁场。由绕组1212中的电流生成的磁场线可通过窗口1120中的位置1124进入和离开电子设备1100。接触件1110可位于设备壳体1130的表面和铁氧体1210之间。
同样，如上所示的混合连接器可用于连接至第二电子设备，这些第二电子设备具有接触件或能够感应充电。下图示出了示例。
图13示出了根据本发明的实施方案的使用混合连接器为第二电子设备提供电力、数据或两者的电子设备。同样，电子设备1100可包括感应式充电端口，该感应式充电端口包括部分地被绕组1212围绕的铁氧体1210。当电流施加于绕组1212时，可生成磁场，如图中的磁场线1340和磁场线1342所示。该磁场可被第二电子设备1300中的铁氧体1310接收。具体地，由铁氧体1210生成的磁场线可穿过电子设备1100的窗口1120中的位置1124和第二电子设备1300的窗口1320并且穿过铁氧体1310。该磁场可在第二电子设备1300中的绕组1312中生成电流。该电流可用于为第二电子设备1300中的电池充电、为第二电子设备中的电路提供电力或两者。
通过这种方式，电力可从电子设备1100传输至第二电子设备1300。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，电力可从第二电子设备1300反方向传输至电子设备1100。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，也可使用这些路径传输数据。例如，施加于绕组1212的电路可为交替或AC信号。该信号可具有0.5MHz、介于0.5MHz和0.8MHz之间、介于0.75MHz和1.25MHz之间、1.0MHz、1.5MHz、介于1.0MHz和1.5MHz之间的频率，或者可具有另一种频率。可调制该信号的频率以传送数据。例如，该信号可被调制为具有2kHz、5kHz、10kHz或其他频率的信号。可在第二电子设备1300中检测和解码该调制。另外，在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，数据也可从第二电子设备1300传输至电子设备1100。
与频率调制相反，脉冲调制或其他类型的调制可用于使用铁氧体1210和铁氧体1310传送数据。例如，在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，施加于绕组1212的信号可被中断、停止或以其他方式振幅调制成图案。该图案可用于传送数据。另外，在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，数据也可从第二电子设备1300传输至电子设备1100。
电子设备1100或第二电子设备1300中的任一者或两者可提供低速率“pinging”信号，该信号可用于检测与其他设备的连接。例如，电子设备1100可每秒一次或每几秒一次传输1MHz或其他频率的突发信号，直至检测到连接。第二电子设备1300可检测pinging信号并通过将识别或其他信息发送至电子设备1100作为响应。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，电子设备1100可为主机设备诸如便携式计算设备、膝上型电脑或其他类型的电子设备。第二电子设备1300可为附件诸如读卡器、触笔、Pencil、传感器设备、键盘或其他设备。
图14示出了根据本发明的实施方案的使用混合连接器为第三电子设备提供电力、数据或两者的电子设备。同样，电子设备1100可包括接触件1110。接触件1110可与第三电子设备1400上对应的连接器接触件1410配合。接触件1410可为弹簧支承的接触件或其他类型的接触件。接触件1410可由外壳、设备壳体或其他结构1420支承。通过这种方式，电子设备1100和第三电子设备1400可共享电力、数据或两者。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，接触件1110和接触件1410中的一部分或全部可被光纤或其他类型的接触件替代或补充。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，电子设备1100可为主机设备诸如便携式计算设备、膝上型电脑或其他类型的电子设备。第三电子设备1400可为附件诸如读卡器、触笔、Pencil、传感器设备、键盘或其他设备。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，附加磁体和磁性元件(未示出)可用于使第二电子设备1300和第三电子设备1400与电子设备1100对准。这些磁性结构的示例可见于提交的共同待审的美国临时专利申请号(代理人案卷号090911-P34224USP1)中，该临时专利申请以引用方式并入本文。
图15示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的一部分的前视图。在该示例中，窗口1120和接触件1110已被移除。设备壳体1130中的开口1132可包括铁氧体1210，该铁氧体可部分地包裹在绕组1212中。铁氧体1210可通过胶水、粘合剂或托架1510保持在适当的位置。
图16示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的前视图。与前述内容一样，窗口1120可位于设备壳体1130的开口1132中。接触件1110可位于窗口1120中的开口1122中。电子电路1610可位于设备壳体1130的内侧表面1134上。电子电路1610可包括用于通过混合连接器的感应式连接器部分接收和提供电力与数据的电路。电子电路1610还可包括用于通过混合连接器的有线连接器部分的接触件1110接收和提供电力与数据的电路。柔性电路板1620可用于将电子设备中的电子电路1610连接至其他电路。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，电子电路1610可为模块或其他类型的电路。例如，电子电路1610可为系统级封装模块或其他类型的模块。
图17示出了根据本发明的实施方案的混合连接器的背侧。在该示例中，铁氧体1210可部分地包裹在绕组1212中。铁氧体1210可通过托架1510固定在设备壳体1130中适当的位置。电子电路1610可位于设备壳体1130的内侧表面1134上。柔性电路板1620可将电子设备中的电子电路1610连接至其他电路。
接触件1110相对于铁氧体1210和混合连接器的位置可使得感应式连接器部分以较低的效率传输电力和数据。也就是说，接触件1110的位置可充当由铁氧体1210和绕组1212生成的磁场的阻尼器或中断器。另外，铁氧体1210和接触件1110之间可存在串扰。也就是说，当使用铁氧体1210和绕组1212发送或接收电力或数据时，电力或数据信号可能干扰接触件1110上的数据或电力。类似地，在接触件1110上提供电力或数据时，那些电力和数据信号可能干扰铁氧体1210上的电力或数据。即使在不使用铁氧体1210和接触件1110同时传输数据和电力的情况下，此类串扰也可能导致其他问题，诸如错误检测到如上所述的检测连接所用的pinging信号，错误检测到数据包开始或接收到电力，或错误检测到其他类型的事件。因此，本发明的实施方案可提供接触件以使这些损失和串扰最小化。示例在下图中示出。
图18示出了根据本发明的实施方案的电子设备的一部分的剖面侧视图。在该示例中，铁氧体1210可被绕组1212部分地包裹。接触件1110可以被定位于邻近铁氧体1210并位于该铁氧体前方。接触件1110可包括尾部1117，该尾部可在铁氧体1210下方延伸至接触件柔性电路板1810。通过这种方式，柔性电路板1810无需被定位于铁氧体1210的前方和位于铁氧体1210和接触件1110之间。从该区域移除柔性电路板1810可改善使用铁氧体1210和混合连接器的感应式连接器部分的电力和数据传输效率。从该区域移除柔性电路板1810还可增加铁氧体1210和接触件1110之间的间距。这一附加的间距可有助于减少铁氧体1210和接触件1110上信号和电力之间的串扰。铁氧体1210可通过托架1510保持在设备壳体1130中适当的位置。电子电路1610可位于设备壳体1130的内侧表面1134上。
在本发明的各种实施方案中，这些接触件组件和混合连接器的不同部分可以由各种材料形成。例如，外壳220、外壳520和外壳720可以由相同或不同的材料诸如塑料、LPS或其他非导电或导电材料形成。接触件210、接触件510、接触件710和接触件1110可以由无腐蚀性材料诸如金、镀金铜、镀金镍、金-镍合金和其他材料形成。用于本发明的其他实施方案中的铁氧体1210、铁氧体1310和其他铁氧体可以由锰锌或其他适当的材料形成。
在本发明的各种实施方案中，这些接触件组件和混合连接器的不同部分可通过各种途径形成。例如，外壳220、外壳520和外壳720可使用注入或其他模塑、印刷或其他技术形成。接触件210、接触件510、接触件710和接触件1110可以被加工、压印、铸造、锻造、印刷或以不同方式诸如通过使用深冲方法形成。外壳220、外壳520和外壳720可使用注塑形成在接触件210、接触件510、接触件710和接触件1110周围，或者接触件210、接触件510、接触件710和接触件1110可被插入外壳220、外壳520和外壳720中。
本发明的这些实施方案和其他实施方案可提供耐腐蚀的接触件210、接触件510、接触件710和接触件1110。根据本发明的这些实施方案和其他实施方案的接触件210、接触件510、接触件710、接触件1110及其他接触件可包括顶板以匹配接触件周围设备壳体的颜色。该顶板可以由铑钌、深色铑、深色钌、金铜或其他材料形成，并且其厚度可为0.25微米至1.0微米、0.5微米至1.0微米、0.5微米至0.85微米、0.75微米至0.85微米，或者可具有另一种厚度。在接触件的暴露表面处，镀金层可处于顶板下方。在接触件的其他部分上，可省略顶板，并且镀金层可为顶层。该镀金层的厚度可介于0.01微米至0.5微米之间或介于0.05微米和0.1微米之间，或者可具有另一种厚度。可在铜或铜合金接触件基板上使用厚度在1.0微米、2.0微米、3.0微米或4.0微米的范围内的镍-钨合金、锡-镍、化学镀镍、铜、铜-镍、银的找平层或其他层。可在找平层上方使用可选的锡-铜、镍、钯、银、锡-铜-镍、铜-镍、锡-镍、镍-钨、化学镀镍的屏障级或其他层。该屏障层可具有介于0.15微米和2.0微米之间、介于1.0微米至1.5微米之间、介于1.0微米和2.0微米之间的厚度，或者可具有另一种厚度。可在可将接触件焊接到柔性电路板的区域中在金层和镍-钨合金、锡-镍、化学镀镍、铜、铜-镍、银或其他层之间使用可选的锡-铜或其他层。该可选的锡-铜层或其他层的厚度可介于4微米、5微米和6微米之间，例如其厚度介于4微米和6微米之间或介于5微米和6微米之间，但是它可具有符合本发明的实施方案的其他厚度。可在找平层和屏障层之间以及在屏障层和顶板之间镀覆金或其他粘合层，虽然可省略这些闪光层中的任一者或两者。这些金层的厚度可介于0.01微米至0.5微米之间或介于0.05微米和0.1微米之间，或者可具有另一种厚度。
本发明的这些实施方案和其他实施方案可包括厚度在1.0微米、2.0微米、1.0微米至2.0微米、2.0微米至3.0微米、3.0微米或4.0微米的范围内的镍-钨合金、锡-镍、化学镀镍、铜、铜-镍、银或其他材料的找平层。可在找平层上形成闪金镀层，尽管可省略该闪金镀层。可在找平层或闪金镀层上方使用锡-铜、镍、钯、银、锡-铜-镍、铜-镍、锡-镍、镍-钨、化学镀镍或其他材料的屏障层。该层可具有介于0.15微米和2.0微米之间、介于1.0微米至1.5微米之间、介于1.0微米和2.0微米之间的厚度，或者可具有另一种厚度。可在该层上形成闪金镀层，尽管可省略该第二闪金镀层。然后可放置顶板，以匹配接触件周围设备壳体的颜色。该顶板可以由铑钌、深色铑、深色钌、金铜或其他材料形成，并且其厚度可为0.25微米至1.0微米、0.5微米至1.0微米、0.5微米至0.85微米、0.75微米至0.85微米，或者可具有另一种厚度。接触件的其他部分可具有找平层，可在找平层上镀覆在十分之一、十分之二或十分之三微米范围内的较薄的屏障层，然后是闪金镀层。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可将一个或多个镀覆层施加于根据本发明的这些实施方案和其他实施方案的接触件210、接触件510、接触件710、接触件1110和其他接触件的接触件基板的表面。例如，可在接触件基板上方形成顶板以提供腐蚀和刮擦保护。该顶板可以由铑-钌、深色铑、深色钌、金铜或其他材料形成。在形成顶板之前，可在接触件基板上形成屏障层以防止顶板被接触件基板变色。屏障层可以由锡-铜、镍、钯、银、锡-铜-镍、铜-镍、锡-镍、镍-钨、化学镀镍或其他材料形成。可在屏障层之前或在屏障层之后或两者施加一个或多个粘合层，尽管可省略这些粘合层中的任一者或两者。这些粘合层可以是闪金镀层或其他层。也可包括其他层。例如，可在屏障层之前在接触件基板上镀覆或形成一层镍-钨合金、锡-镍、化学镀镍、铜、铜-镍、银或其他材料。可使用其他组合，诸如优于银、钯、镍、化学镀镍、镍钨合金、锡-镍、锡-铜、锡-铜-镍、铜-镍、锡-镍、镍-钨或其他镍合金的铑钌顶板，其中可包括一个或多个金层。可在本发明的这些实施方案和其他实施方案中使用优于镍的金层。在进一步镀覆之前，可在基板上执行附加步骤诸如电解抛光或镀铜。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，本文描述的这些层和其他层可通过溅射、气相沉积、电镀或其他方法形成。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，这些层的次序可改变。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可在接触件基板上方镀覆找平层以用于找平和粘合。例如，金、铜或其他材料可充当找平剂并且倾向于填充接触件基板的表面上的垂直差异。这可有助于覆盖接触件基板中的缺陷，诸如可能通过电解抛光或化学抛光步骤留下的结节或节点。该找平层还可在接触件基板和屏障层或顶板之间提供粘合。代替金或铜，找平层可以由镍、锡、锡-铜、硬金、金-钴或其他材料形成，尽管在本发明的其他实施方案中，可省略找平层。该找平层的厚度可小于0.01微米，介于0.01微米和0.05微米之间、介于0.05微米和0.1微米之间、介于0.0.5微米和0.15微米之间、大于0.1微米，或者可具有在不同厚度范围内的厚度。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可在找平层上方镀覆顶板。顶板可提供用于当容纳接触件的电子设备上的接触件与第二电子设备上的对应接触件配合时的耐用的接触表面。在本发明的各种实施方案中，顶板的维氏硬度可低于100、介于100至200之间、介于200至300之间、超过300，或者具有在另一范围内的硬度。顶板可使用铑-钌、深色铑、深色钌、金铜或其他材料形成。使用铑-钌或铑可帮助形成氧，这可减少顶板的腐蚀。铑的百分比可介于85至100重量％之间，例如，其可为95或99重量％，其中大部分或全部剩余材料是钌。可根据其颜色、磨损、硬度、导电性、耐刮擦性或其他属性来选择该材料。该顶板的厚度可小于0.5微米，介于0.5微米和0.75微米之间、介于0.75微米和0.85微米之间、介于0.85微米和1.1微米之间、大于1.1微米，或者可具有在不同厚度范围内的厚度。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，代替在找平层上方镀覆顶板，可在第一镀覆层上方并且在顶板之前镀覆屏障层。屏障层可充当用于防止颜料从接触件基板泄露到接触件的表面或顶板的表面的屏障，并且可在此基础上选择用于屏障层的材料。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，屏障层可使用锡-铜、镍、钯、银、锡-铜-镍、铜-镍、锡-镍、镍-钨、化学镀镍或其他材料形成。使用锡-铜、镍、钯、银、锡-铜-镍、铜-镍、锡-镍、镍-钨、化学镀镍或其他适当的材料可提供比铑-钌、深色铑、深色钌、金铜或其他材料的顶板更带正电的屏障层。这可使得顶板充当牺牲层，从而保护下面的镍、钯、锡-铜、银或其他适当材料的屏障层。该屏障层的厚度可小于0.1微米，介于0.1微米和0.5微米之间、介于0.5微米和1.0微米之间、介于1.0微米和1.5微米之间、大于1.0微米，或者可具有在不同厚度范围内的厚度。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可在找平层之后和在屏障层之前镀覆第一粘合剂层。第一粘合剂层可提供粘合。例如，金第一粘合剂层可在找平层和屏障层之间提供粘合。例如，金第一粘合剂层可在铜、镍、锡、锡-铜、硬金、金-钴或其他材料的找平层和锡-铜、镍、钯、银、锡-铜-镍、铜-镍、锡-镍、镍-钨、化学镀镍或其他适当材料的屏障层之间提供粘合。金第一粘合剂层可以是镀金沉积层。代替金，第一粘合剂层可以由镍、铜、锡、锡铜、硬金、金钴或其他材料形成。该第一粘合剂层的厚度可小于0.01微米，介于0.01微米和0.05微米之间、介于0.05微米和0.1微米之间、介于0.05微米和0.15微米之间、大于0.1微米，或者可具有在不同厚度范围内的厚度。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可省略第一粘合剂层，并且可将屏障层直接镀覆在接触件基板(当也省略找平层时)或找平层上。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可在屏障层上方镀覆第二粘合剂层。与第一粘合剂层和找平层一样，第二粘合剂层可提供找平和粘合。例如，金可能倾向于填充屏障层的表面上的垂直差异，并且可在屏障层和顶板之间提供粘合。例如，金第二粘合剂层可在锡-铜、镍、钯、银、锡-铜-镍、铜-镍、锡-镍、镍-钨、化学镀镍或其他材料的屏障层和铑-钌、深色铑、深色钌、金铜或其他材料的顶板之间提供粘合。金第二粘合剂层可以是镀金沉积层。代替金，第二粘合剂层可以由镍、铜、锡、锡铜、硬金、金钴或其他材料形成。该第二粘合剂层的厚度可小于0.01微米，介于0.01微米和0.05微米之间、介于0.05微米和0.1微米之间、介于0.05微米和0.15微米之间、大于0.1微米，或者可具有在不同厚度范围内的厚度。
在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可省略第二粘合剂层，并且可将顶板直接镀覆在屏障层上。在本发明的这些实施方案和其他实施方案中，可在第二粘合剂层上方镀覆上述顶板。
本发明的这些实施方案和其他实施方案可提供可位于或可连接到各种类型的设备诸如便携式计算设备、平板电脑计算机、台式计算机、膝上型电脑、单体计算机、可穿戴计算设备、蜂窝电话、智能电话、媒体电话、存储设备、便携式媒体播放器、导航系统、监视器、电源、适配器、遥控设备、充电器和其他设备的接触件组件和连接器。这些设备可包括接触件组件和混合连接器，这些接触件组件和混合连接器可为信号和电力提供路径，所述信号和电力符合各种标准，诸如通用串行总线(USB)标准包括USB C型、高清晰度(HDMI)、HDMI、DVI、以太网、DisplayPort、Thunderbolt、Lightning、JTAG、TAP、DART、UART、时钟信号、电力信号、以及已开发、正在开发或将来开发的其他类型的标准、非标准和专有接口中的一者以及它们的组合。在一个示例中，接触件组件或混合连接器可用于传送数据信号、电源和接地。在该示例中，数据信号可为单向的或双向的，并且电源可为单向的或双向的。
为了例证和描述的目的，呈现了对本发明的实施方案的上述描述。其并非旨在为穷尽的，也不旨在将本发明限制为所述精确形式，并且根据上述教导内容，许多修改和变型是可能的。该实施方案被选择和描述以充分说明本发明的原理及其实际应用，以由此使得本领域的其他技术人员能够充分利用各种实施方案中的并具有适合于所构想的特定用途的各种修改的本发明。因此，应当理解，本发明旨在涵盖以下权利要求书的范围内的所有修改和等同物。

Claims (20)

1.一种电子设备，包括：
设备壳体，所述设备壳体大体上容纳所述电子设备；
开口，所述开口位于所述设备壳体中；
窗口，所述窗口位于所述设备壳体中的所述开口中；
多个接触件，所述多个接触件各自处于所述窗口中的多个开口中的对应开口中；和
铁氧体，所述铁氧体与所述窗口对准并被定位成使得所述多个接触件位于所述铁氧体和所述窗口之间，其中所述铁氧体用绕组部分地包裹。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述窗口为塑料窗口。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述窗口由蓝宝石形成。
4.根据权利要求1所述的电子设备，还包括耦接至所述多个接触件和所述绕组的电子电路。
5.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述电子电路形成系统级封装模块。
6.根据权利要求4所述的电子设备，其中所述电子电路使用所述多个接触件来为第二电子设备提供电力。
7.根据权利要求6所述的电子设备，其中所述电子电路使用所述多个接触件来与所述第二电子设备进行通信。
8.根据权利要求7所述的电子设备，其中所述电子电路使用围绕所述铁氧体的所述绕组来为第三电子设备提供电力。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其中所述电子电路使用围绕所述铁氧体的所述绕组来与所述第三电子设备进行通信。
10.一种电子设备，包括：
设备壳体，所述设备壳体大体上容纳所述电子设备；
开口，所述开口位于所述设备壳体中；
铁氧体，所述铁氧体与所述设备壳体中的所述开口对准；
绕组，所述绕组围绕所述铁氧体的至少一部分；
多个接触件，所述多个接触件与所述设备壳体中的所述开口对准，所述多个接触件中的每个接触件位于所述开口和所述铁氧体之间，所述多个接触件中的每个接触件具有在所述铁氧体下方延伸的尾部；和
柔性电路板，所述柔性电路板在所述铁氧体下方延伸并接触所述多个接触件中的每个接触件的所述尾部。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述多个接触件中的每个接触件的所述尾部形成直角。
12.根据权利要求10所述的电子设备，其中所述柔性电路板不在所述多个接触件和所述铁氧体之间延伸。
13.根据权利要求10所述的电子设备，还包括位于所述设备壳体的所述开口中的窗口。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述窗口为塑料窗口。
15.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述窗口由蓝宝石形成。
16.根据权利要求13所述的电子设备，还包括耦接至所述多个接触件和所述绕组的电子电路。
17.根据权利要求16所述的电子设备，其中所述电子电路形成系统级封装模块。
18.一种接触件组件，所述接触件组件包括：
多个接触件，所述多个接触件各自具有用于与连接器上的对应接触件配对的接触表面；和
支承所述多个接触件的外壳，所述外壳包括多个绝缘环和围绕所述多个接触件的凸起部分，每个绝缘环围绕所述多个接触件中的对应一个接触件，
其中所述多个接触件中的每个接触件的所述接触表面大体上与对应的绝缘环的表面齐平，并且
其中所述外壳的背侧包括多个对准特征部并且以其他方式是大体上平的，使得可用柔性电路板覆盖所述外壳的所述背侧。
19.根据权利要求18所述的接触件组件，其中所述对准特征部包括要被插入所述柔性电路板中的开口中的多个柱。
20.根据权利要求18所述的接触件组件，其中所述外壳还包括位于所述背侧上的多个接触部分，一个接触部分用于所述多个接触件中的每个接触件。
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