CN217768862U - 简易型插针式Type-C连接器公头 - Google Patents

Abstract

简易型插针式Type‑C连接器公头，包括金属外壳、胶芯、金属插针、PCB电路板；金属插针设有10根，并且采用两两上下成对的方式排列为两排；金属插针分别以后端穿出胶芯形成供PCB电路板连接的引脚端，引脚端一一对应于USB协会规定的Type‑C接口定义中的A1、A5、A6、A7、A9、B4、B6、B7、B8、B12引脚位；对应于A1、B12引脚位的金属插针以前端在胶芯内分别形成GND端子，对应于A9、B4引脚位的金属插针以前端在胶芯内分别形成VBUS端子，对应于A5引脚位的金属插针以前端在胶芯内形成CC1端子，对应于A6引脚位的金属插针以前端在胶芯内形成DP+端子，对应于A7引脚位的金属插针以前端在胶芯内形成DP‑端子。

Description

简易型插针式Type-C连接器公头

技术领域

本实用新型涉及连接器技术领域，具体的是一种简易型插针式Type-C连接器公头。

背景技术

针对USB3.1标准之前的USB接口存在插接方向的局限，USB3.1标准中提出了Type-C这一接口外形标准。如图1所示，在USB协会规定的Type-C接口定义中采用了24端子结构，将24个端子等分为上下两排，第一排端子构成从右到左设置的A1到A12引脚位，第二排端子则相对于第一排端子按中心对称的方式构成从左到右设置为B1到B12引脚位。其中，A1到A12引脚位依次被定义为GND、TX1+、TX1-、VBUS、CC1、DP+、DP-、SBU1、VBUS、RX2-、RX2+、GND，B1到B12引脚位依次被定义为GND、TX2+、TX2-、VBUS、CC2、DP+、DP-、SBU2、VBUS、RX1-、RX1+、GND。由于Type-C接口全功能定义中具有4个VBUS和4个GND，所以Type-C接口在USB4.0中可提供高达48V5A/240W的传输功率。

采用图1所示的Type-C接口，设备之间通过Type-C电缆连接时通过CC1、CC2引脚位的端子实现插入检测、电缆方向识别、DFP和UFP身份建立等多种功能。为了确定CC1、CC2引脚位的端子的功能行为，现有技术采用了如图2所示的电气原理，设备之间通过Type-C电缆连接时，以确定CC1、CC2引脚位的端子有无通过电阻构成配合VBS的上拉电阻Rp/配合GND的下拉电阻Rd来区别不同的工作状态。因此，CC1、CC2引脚位的端子可以起到辨向作用，Type-C连接器即使插反了，其端子连接也是正确的，不存在插接方向的限定。

鉴于Type-C接口的端子定义具有对称性，所以在制造Type-C连接器公头时，现有技术中通常是采用图3所示的插针工艺，在金属料带上连续冲压成型出两两上下成对设置的金属插针1’，然后通过插针机将一对两两上下成对的金属插针同时插入胶芯2’中。对于24端子结构的Type-C连接器公头而言，需要执行12次插针动作。

此外，按USB协会的规定，Type-C接口仅采用位于上下任一排端子中的1对DP+/DP-即可完成USB2.0的数据传输，并不需要用到Type-C接口全功能定义的4对TX/RX端子。但是，为了保持端子整体布局的对称性以兼容现有的端子安装工序，现有技术中的Type-C连接器公头依然采用了如图4所示的16端子结构，配置了4个VBUS、4个GND、1对SBU、2个CC以及一对空置端子，采用图3所示的插针工艺需要执行8次插针动作。

申请人在实践中发现，大部分采用USB2.0的设备仅需要20V2.5A/50W以下的传输功率，仅采用2个VBUS、2个GND足以支持，并不需要沿用4个VBUS、4个GND的配置。此外，仅用于USB2.0 传输时，制作24端子/16端子的Type-C连接器公头时，必然会为空置端子而耗费额外的插针动作，而空置端子不仅是空悬无作用，而且增加了接口短路、过流的风险，使Type-C连接器公头的结构变得复杂冗余，徒增成本。

实用新型内容

本实用新型针旨在针对现有技术的上述不足之处，在符合USB 2.0的功率传输要求的前提下，对Type-C连接器公头的端子进行最大程度的缩减，从而实现一种简易型插针式Type-C连接器公头。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案。

简易型插针式Type-C连接器公头，包括前后两端贯通的金属外壳、填充于金属外壳内的胶芯、从胶芯的后端向前插接于胶芯中的金属插针、从胶芯的后端为金属插针提供电路连接的PCB电路板；

金属插针设有10根，并且采用两两上下成对的方式排列为两排；

金属插针分别以后端穿出胶芯形成供PCB电路板连接的引脚端，引脚端一一对应于USB协会规定的Type-C接口定义中的A1、A5、A6、A7、A9、B4、B6、B7、B8、B12引脚位；

对应于A1、B12引脚位的金属插针以前端在胶芯内分别形成GND端子，对应于A9、B4引脚位的金属插针以前端在胶芯内分别形成VBUS端子，对应于A5引脚位的金属插针以前端在胶芯内形成CC1端子，对应于A6引脚位的金属插针以前端在胶芯内形成DP+端子，对应于A7引脚位的金属插针以前端在胶芯内形成DP-端子。

在上述技术方案中，通过成DP+端子、DP-端子即可支持USB2.0的数据传输。而且，在上述技术方案中还具有一对GND端子和一对VBUS端子，足以支持高达2.5A的大电流，能实现20V电压的传输，传输功率可达50W，足以满足大多数USB 2.0应用场景的快充要求。

和现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：仅用10根金属插针即可完成Type-C连接器公头对 USB 2.0的传输功能和整体结构，结构简单，显著提高了生产效率并减少了不良产生，使连接器的成本更低，更适合大规模自动化成产。

下面，结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。

附图说明

图1是Type-C接口全功能定义的24端子结构示意图。

图2是CC端子功能行为的电气原理示意图。

图3是现有技术中插针工艺的原理示意图。

图4是现有技术中的Type-C连接器公头的16端子结构示意图。

图5是本实用新型实施例一的结构示意图。

图6是本实用新型实施例一中金属插针的分布示意图。

图7是本实用新型实施例一的结构分解示意图。

图8是本实用新型实施例一中金属插针的装配示意图。

图9是本实用新型实施例一中胶芯的结构示意图。

图10是本实用新型实施例二中金属插针的分布示意图。

图11是本实用新型实施例二中金属插针的装配示意图。

具体实施方式

【实施例一】

如图5到图9所示，简易型插针式Type-C连接器公头，包括前后两端贯通的金属外壳1、填充于金属外壳1内的胶芯2、从胶芯2的后端向前插接于胶芯2中的金属插针3、从胶芯2的后端为金属插针3提供电路连接的PCB电路板4；

金属插针3设有10根，并且采用两两上下成对的方式排列为两排；

金属插针3分别以后端穿出胶芯形成供PCB电路板连接的引脚端301，引脚端301一一对应于USB协会规定的Type-C接口定义中的A1、A5、A6、A7、A9、B4、B6、B7、B8、B12引脚位；

对应于A1、B12引脚位的金属插针3以前端在胶芯内分别形成GND端子302，对应于A9、B4引脚位的金属插针3以前端在胶芯内分别形成VBUS端子303，对应于A5引脚位的金属插针3以前端在胶芯内形成CC1端子304，对应于A6引脚位的金属插针3以前端在胶芯内形成DP+端子305，对应于A7引脚位的金属插针3以前端在胶芯内形成DP-端子306。

此外，对应于B6、B7、B8引脚位的三根金属插针分别以前端在胶芯内形成空接端子307。

实施例一中，通过10根金属插针形成了10个引脚端301和包括GND端子302、VBUS端子303、CC1端子304、DP+端子305、DP-端子306、空接端子307在内的10个端子。相对于现有技术，本实施例在Type-C连接器公头中实现了仅采用10根金属插针的精简结构，即可完成Type-C连接器公头对 USB 2.0的传输功能和整体结构，空置的端子更少，减小了接口短路、过流的风险，还使连接器的结构变得简洁，具有更好的性价比。

根据USB协会规定的要求，每根金属插针3的过电流可达1.25A，所以在本实施例通过一对GND端子302和一对VBUS端子303足以支持高达2.5A的大电流，能实现20V电压的传输，传输功率可达50W，足以满足大多数USB 2.0应用场景的快充要求。

参考图8，实施例一采用在金属料带上连续冲压成型出两两上下成对设置的5对金属插针3，插针机每次插针动作均可将一对两两上下成对的金属插针同时插入本实施例中的胶芯2，因此在本实施例中仅需5次插针动作即可完成金属插针3的安装。其中，第1对金属插针安装于A1、B12引脚位，第2对金属插针安装于A5、B8引脚位，第3对金属插针安装于A6、B7引脚位，第4对金属插针安装于A7、B6引脚位，第5对金属插针安装于A9、B4引脚位。

如图7到图8所示，胶芯2的后端开设有供金属插针3插接的插口21，金属插针3的引脚端301则形成宽出插口21的限位部31。该设置便于插针机将金属插针3插装于胶芯2的规定深度后，通过宽出插口21的限位部31配合于胶芯2的后端，从而避免金属插针3过插入。同时，金属插针3插入胶芯2的深度不够时，限位部31和胶芯2的后端之间将具有有明显的间隙，从而很容易区分金属插针3欠插入的不良品。显然，通过限位部31能有效的规避金属插针3过插入/欠插入的质量问题。

较佳的，如图8所示，限位部31系抵接在胶芯2后端的台阶结构。

较佳的，如图9所示，胶芯2的顶面在后沿具有向上凸出第一定向块22，第一定向块22的顶面相对于胶芯2的顶面设置为斜面；胶芯2的底面在后沿具有向下凸出第二定向块23，第二定向块23的底面相对于胶芯2的底面设置为平行面。鉴于本实用新型中的金属插针3在胶芯2中并非左右对称设置，所以在插针工艺中需要严格区分胶芯2的左右方向。将胶芯2设计成一面具有成斜面的第一定向块22，一面具有成平行面的第二定向块23，即可在送料环节识别出胶芯2的方向，比如可借助振动盘送料将胶芯2以一致的方向送出，从而保证插针机以正确方向和顺序将金属插针3插入胶芯2。

较佳的，如图7所示，胶芯2的后端具有开设于上下两排金属插针之间的插槽20，PCB电路板4的前沿具有嵌入插槽20中的插接部40，金属插针3的引脚端301成上下两排对PCB电路板4进行夹持，PCB电路板4的顶面和底面则分别设有供金属插针3的引脚端301一一对应焊接的多个第一焊盘。该设置使得PCB电路板4插入插槽20中形成夹板结构，通过金属插针3的引脚端301进行夹持以实现预定位，以便将金属插针3的引脚端301焊接于第一焊盘时保持姿态稳定，不易错焊、漏焊。并且还可以保证PCB电路板4的插接部40插入胶芯2的插槽20时居中于位于上排引脚位中的金属插针3和位于下排引脚位中的金属插针3之间，不会撞坏金属插针3。

较佳的，如图7所示，金属外壳1的后端在两侧沿分别形成卡槽11，PCB电路板4在插接部40的左右两侧分别形成抵接于卡槽11内的肩部401，PCB电路板4的顶面和底面则分别设有供卡槽11的上下沿一一对应焊接的多个第二焊盘42。该设置中，PCB电路板4和金属外壳1焊接在一起，保证了金属外壳电气性能接地，同时也能保证Type-C连接器公头的整体牢固性。

【实施例二】

如图10所示，本实施例对实施例一的简易型插针式Type-C连接器公头加以改进，对应于B6、B7、B8引脚位的三根金属插针3中的三根皆截去前端仅保留引脚端301。

实施例二中，同样的通过10根金属插针形成了10个引脚端301、包括GND端子302、VBUS端子303、CC1端子304、DP+端子305、DP-端子306在内的7个端子。相对于现有技术，本实施例在Type-C连接器公头中实现了仅采用10根金属插针的精简结构，即可完成 Type-C连接器公头对 USB 2.0的传输功能和整体结构。并且本实施例中空置的端子比实施例一更少，进一步减小了接口短路、过流的风险。

参考图11，实施例二采用在金属料带上连续冲压成型出两两上下成对设置的5对金属插针3，插针机每次插针动作均可将一对两两上下成对的金属插针3同时插入本实施例中的胶芯2，因此在本实施例中同样仅需5次插针动作即可完成金属插针3的安装。在实施插针动作之前，对于第2对、第3对、第4对金属插针而言，分别将位于下侧的那根金属插针的前端先行截去即可。

在其他实施方式中，还可以选择对应于B6、B7、B8引脚位的三根金属插针3中的一根或两根截前端仅保留引脚端301，同样能实现实施例一和实施例二相近的技术效果，仅用10根金属插针即可完成 Type-C连接器公头对 USB 2.0的传输功能和整体结构。

对于本领域技术人员而言，本实用新型的保护范围并不限于上述示范性实施例的细节，在没有背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，本领域技术人员基于本实用新型的要件所做出的等同含义和保护范围内的所有变化的实施方式均应囊括在本实用新型之内。

Claims (8)

1.简易型插针式Type-C连接器公头，包括前后两端贯通的金属外壳、填充于金属外壳内的胶芯、从胶芯的后端向前插接于胶芯中的金属插针、从胶芯的后端为金属插针提供电路连接的PCB电路板；

其特征在于：

金属插针设有10根，并且采用两两上下成对的方式排列为两排；

金属插针分别以后端穿出胶芯形成供PCB电路板连接的引脚端，引脚端一一对应于USB协会规定的Type-C接口定义中的A1、A5、A6、A7、A9、B4、B6、B7、B8、B12引脚位；

对应于A1、B12引脚位的金属插针以前端在胶芯内分别形成GND端子，对应于A9、B4引脚位的金属插针以前端在胶芯内分别形成VBUS端子，对应于A5引脚位的金属插针以前端在胶芯内形成CC1端子，对应于A6引脚位的金属插针以前端在胶芯内形成DP+端子，对应于A7引脚位的金属插针以前端在胶芯内形成DP-端子。

2.根据权利要求1所述的简易型插针式Type-C连接器公头，其特征在于：胶芯的后端在引脚位开设有供金属插针一一对应插接的插口，金属插针的引脚端则形成宽出插口的限位部。

3.根据权利要求2所述的简易型插针式Type-C连接器公头，其特征在于：限位部系抵接在胶芯后端的台阶结构。

4.根据权利要求1所述的简易型插针式Type-C连接器公头，其特征在于：胶芯的顶面在后沿具有向上凸出第一定向块，第一定向块的顶面相对于胶芯的顶面设置为斜面；胶芯的底面在后沿具有向下凸出第二定向块，第二定向块的底面相对于胶芯的底面设置为平行面。

5.根据权利要求1所述的简易型插针式Type-C连接器公头，其特征在于：胶芯的后端具有开设于上下两排金属插针之间的插槽，PCB电路板的前沿具有嵌入插槽中的插接部，金属插针的引脚端成上下两排对PCB电路板进行夹持，PCB电路板的顶面和底面则分别设有供金属插针的引脚端一一对应焊接的多个第一焊盘。

6.根据权利要求5所述的简易型插针式Type-C连接器公头，其特征在于：金属外壳的后端在两侧沿分别形成卡槽，PCB电路板在插接部的左右两侧分别形成抵接于卡槽内的肩部，PCB电路板的顶面和底面则分别设有供卡槽的上下沿一一对应焊接的多个第二焊盘。

7.根据权利要求1到6任一项所述的简易型插针式Type-C连接器公头，其特征在于：对应于B6、B7、B8引脚位的三根金属插针分别以前端在胶芯内形成空接端子。

8.根据权利要求1到6任一项所述的简易型插针式Type-C连接器公头，其特征在于：对应于B6、B7、B8引脚位的三根金属插针中的一根或两根或三根截去前端仅保留引脚端。

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