JP2019525416A - 統合リセット可能温度ヒューズ付きのコネクタ - Google Patents

Abstract

電子デバイスとの電気通信を提供するコネクタが開示される。コネクタは、非導電材料および導電材料の層を含む基板を含み得る。コネクタは、基板に取り付けられ、かつ導体と電気的に接続されたインターフェース部材を含み得る。正温度係数（ＰＴＣ）ヒューズは、基板内に埋め込まれ、かつ導体およびインターフェース部材と電気的に接続され得る。ＰＴＣヒューズの少なくとも一部は、インターフェース部材の直下に配置され得る。【選択図】図１Ａ

Description

本分野は、統合リセット可能温度ヒューズ付きのコネクタ、特に、統合された正温度係数（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：ＰＴＣ）ヒューズ付きのコネクタに関する。

様々な種類の電子デバイスは、電子デバイスを各種の周辺デバイスに接続できるようにする１つ以上のポートを含み得る。電子デバイスまたは計算デバイス（ラップトップコンピュータ、デスクコンピュータ、スマートフォン、タブレット計算デバイスなど）は、所望の周辺デバイスに関連するケーブルに接続するポートを含み得る。例えば、周辺デバイスは、別の計算デバイス、外部マウスもしくはキーボード、メモリデバイス（ポータブルメモリスティックなど）、電源電子機器（電源コード用変圧器など）、および／または任意の他の好適な種類の周辺デバイスを含み得る。

ケーブルがポート内に挿入されると、データは、周辺デバイスと電子デバイスとの間でケーブルの１つ以上のデータ線に沿って交換されてもよく、および／または電力は、周辺デバイスと電子デバイスとの間でケーブルの１つ以上の電力線に沿って転送されてもよい。いくつかの構成では、ケーブルに沿った電気エネルギーの転送により、電子デバイスおよび／または周辺デバイス内に過熱および／または過剰な電流がもたらされ得る。このような過熱および／または過電流条件では、電子デバイスおよび／または周辺デバイスを損傷し得る。したがって、ケーブル内の過剰な温度および／または電流によって引き起こされる損傷を低減または排除することが継続して必要とされている。

一実施形態では、電子デバイスとの電気通信を提供するコネクタが開示される。コネクタは、非導電材料および導電材料のパターン化層を含む基板を含み得る。コネクタは、基板上に取り付けられ、かつ導電材料と電気的に接続されたインターフェース部材を含み得る。正温度係数（ＰＴＣ）ヒューズは、基板内に埋め込まれ、かつ導電材料およびインターフェース部材と電気的に接続され得る。ＰＴＣヒューズの少なくとも一部は、インターフェース部材の直下に配置され得る。

一実施形態では、電子デバイスとの電気通信を提供するコネクタが開示される。コネクタは、非導電材料および導電材料のパターン化層を含む基板を含み得る。コネクタは、基板上に取り付けられ、かつ導電材料と電気的に接続されたインターフェース部材を含み得る。コネクタは、基板内に埋め込まれ、かつ導電材料およびインターフェース部材と電気的に接続されたリセット可能温度ヒューズを含み得る。リセット可能温度ヒューズの少なくとも一部は、インターフェース部材の直下に配置され得る。

別の実施形態では、電子デバイスとの電気通信を提供するコネクタが開示される。コネクタは、非導電材料および導電材料のパターン化層を含む基板を含み得る。コネクタは、基板の上面上に取り付けられ、かつ導電材料と電気的に接続されたインターフェース部材を含み得る。コネクタは、基板の上面に取り付けられ、かつ導電材料およびインターフェース部材と電気的に接続されたリセット可能温度ヒューズを含むことができ、リセット可能温度ヒューズは、インターフェース部材に近接して横方向にオフセットすることができる。コネクタは、インターフェース部材とリセット可能温度ヒューズとの間に電気通信を提供し、基板の上面の上に配置された導電タブを含み得る。

別の実施形態では、コネクタの製造方法が開示される。本方法は、非導電材料および導電材料のパターン化層を含む基板と、基板内に埋め込まれ、かつ導電材料と電気的に接続されたリセット可能温度ヒューズと、を提供すること含み得る。本方法は、インターフェース部材を基板上に取り付けることを含み得る。本方法は、インターフェース部材を導電材料およびリセット可能温度ヒューズと電気的に接続することを含み得る。リセット可能温度ヒューズの少なくとも一部は、インターフェース部材の直下に配置され得る。

これらの実施形態のすべては、本明細書にて開示されている本発明の範囲内にあることを意図している。これらのおよび他の実施形態は、添付の図面を参照して、好ましい実施形態についての以下の詳細な記述から当業者には容易に明らかであり、本発明は、開示された任意の特定の好ましい実施形態（単数または複数）に制限されない。

本発明の特定の実装は、以下の図面を参照して説明され、これは、限定ではなくて例として提供される。

様々な実施形態による、コネクタの概略斜視図である。 図１Ａに示されるコネクタの一部の概略側面断面図である。 図２Ａは、様々な実施形態による、基板の概略上平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示される基板の概略側面断面図である。 別の実施形態による、コネクタの概略斜視図である。 様々な実施形態による、ケーブルと結合されたコネクタの概略斜視図である。

本明細書にて開示した様々な実施形態は、統合熱的リセット可能ヒューズ、例えば、正温度係数（ＰＴＣ）素子またはヒューズ付きのコネクタに関する。例えば、上記で説明されるとおり、様々な種類の電子デバイスは、１つ以上のデータ線に沿ってデータを周辺デバイスと交換することができ、かつ１つ以上の電力線に沿って電力を周辺デバイスに転送することができる。このようなデバイスでは、大型電子デバイスおよび／または周辺デバイスへの損傷のリスクを低減するために、コネクタに過剰な温度および／または電流が流れないようにすることが重要であり得る。本明細書における大型デバイスおよび周辺デバイスへの言及は、単なる例であり、制限を意図するものではないに留意されたい。当業者は、本明細書に記載されたコネクタをＵＳＢケーブルなどのデータ／電力ケーブルを含む多くの異なる用途に用いることができ、これは、多くの異なる種類のデバイスのいずれかを接続することができることを理解するであろう。動作中に第１の電子デバイスおよび第２の電子デバイスを接続するように機能するものとして記載されているが、本明細書に記載されたコネクタは、ＵＳＢケーブルなどのケーブル内に存在することができ、これは、任意の電子デバイスに接続されなくてもよいことも理解されるであろう。

いくつかの実施形態では、例えば、コネクタは、非導電材料を含む基板と、非導電材料で形成された導体と、を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、基板は、プリント回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ：ＰＣＢ）を含んでもよく、これは、非導電材料（例えば、ＦＲ４またはＦＲ５、「プリプレグ」としても既知）と導電材料（例えば、銅などの金属）との層が一緒に積層されている。コネクタはまた、基板に取り付けられ、かつ導体と電気的に接続されたインターフェース部材も含み得る。インターフェース部材は、（例えば、１つ以上のデータ線による）電子デバイスへのおよび／もしくは電子デバイスからのデータ通信を提供する、ならびに／または（例えば、１つ以上の電力線により）電子デバイスへ電力を提供し、および／もしくは電子デバイスから電力を引き込む、様々な入出力（Ｉ／Ｏ）端子を備え得る。コネクタはまた、基板内に埋め込
まれ、かつ導体およびインターフェース部材と電気的に接続された正温度係数（ＰＴＣ）素子も含み得る。ＰＴＣ素子の少なくとも一部は、インターフェース部材の直下に配置され得る。

本明細書にて開示したコネクタは、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）規格を利用するケーブルおよびデバイスと共に使用することができる。例えば、本明細書にて開示したコネクタは、１つ以上のデータ線および／または１つ以上の電力線を有するケーブル内に組み込まれ得る。本明細書にて開示した実施形態は、任意の好適なバージョンのＵＳＢ規格と共に使用することができる。一例として、開示された実施形態は、４個のＩ／Ｏ端子（２つは電力用、および２つはデータ用）が使用されるＵＳＢ２．０と関係して使用され得る。開示された実施形態はまた、１０個のＩ／Ｏ端子（８つはデータ用および、２つは電力用）が提供されるＵＳＢ３．１でも使用され得る。いくつかの構成では、開示された実施形態は、ＵＳＢ３．０とも関係して使用され得る。実際に、本明細書にて開示したコネクタは、任意の好適なバージョンのＵＳＢと共に、ならびに実際に他の規格に準拠するケーブルおよびデバイスと共に利用することができる。コネクタは、電子デバイス内に取り外し可能に挿入して、１つ以上のデータ線を介して電子デバイスへおよび／または電子デバイスからデータを転送し、かつ１つ以上の電力線を介して電子デバイスへ電力を供給し、および／または電子デバイスから電力を引き込むことができる。他の実施形態では、コネクタは、メモリスティック、計算デバイスなどのケーブル以外のデバイス内に組み込まれ得る。したがって、いくつかの実施形態では、コネクタは、ケーブルと統合されてもよく、他の実施形態では、コネクタは、特定の電子デバイスと統合されてもよい。様々な実施形態では、コネクタは、雄コネクタを含み得る。他の実施形態では、コネクタは、雌コネクタを含み得る。

様々な構成では、コネクタは、温度上昇および／または過剰な電流を経験し得る。例えば、１つ以上の電力線に沿った電流の急増は、電子デバイスおよび／または電子デバイスに接続された周辺デバイスを損傷し得る。電子デバイスおよび／または周辺デバイスへの損傷を緩和または防止する１つの方法は、リセット可能ヒューズとして機能する正温度係数（ＰＴＣ）素子をコネクタ内に組み込むことである。ヒューズは、ＰＴＣ材料を組み込むことができ、これにより、常導電材料の抵抗率は、材料の温度が上昇するにつれて上昇する。ＰＴＣ素子内で使用されるこのような材料の例は、有機ポリマーであり、その中で導電性フィラーを分散させることによって電気的に導電される。これらのポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびエチレン／プロピレンコポリマーなどのポリオレフィンを含み得る。導電性フィラーは、カーボンブラックおよび金属粉末を含み得る。いくつかの構成では、ＰＴＣヒューズは、は、導電性層の間に、例えば、上下の金属箔電極との間に挟まれた導電性ポリマーＰＴＣ材料の層を含む。

所定の値よりも低い温度にて、ＰＴＣ素子は、比較的低い抵抗率を示し得る（これは、比較的一定であり得る）。しかし、ＰＴＣ素子の温度が所定の温度を超えて上昇すると、ＰＴＣ素子の材料の抵抗率は、温度と共に急激に上昇する。様々な実施形態では、例えば、抵抗率は、電流がＰＴＣ素子を通過するのを著しく防ぐような程度まで増加する場合がある。ＰＴＣ素子内の材料の温度が所定の温度より低くなると、抵抗率は、電流が有意な損失なしに通過することができるように、その低い値に逆戻りする。したがって、ＰＴＣ素子のヒステリシス特性により、ＰＴＣ素子は、電流がほとんど抵抗なくＰＴＣ素子を通過する第１の通常動作状態で使用され得る。温度過昇または過電流状態を示すようにＰＴＣ素子の温度が所定の温度を超えて上昇すると、ＰＴＣ素子は、第２の故障状態に切り替わり、この状態では、１つ以上の接続されたデバイスを保護するために、ほとんどの電流がＰＴＣ素子を通過しない。温度が所望のレベルに下がると、ＰＴＣ素子は、通常動作状態に戻り得る。様々な実施形態では、ＰＴＣ素子が第１の状態から第２の状態へ切り替わる所定の温度は、６５°Ｃ〜１７０°Ｃの範囲内である。いくつかの実施形態では、ＰＴ
Ｃ素子が第１の状態から第２の状態へ切り替わる所定の温度は、６５°Ｃ〜９０°Ｃの範囲内、６５°Ｃ〜８０°Ｃの範囲内、または６８°Ｃ〜７２°Ｃの範囲内である。いくつかの実施形態では、ＰＴＣ素子が第１の状態から第２の状態へ切り替わる所定の温度は、１００°Ｃ〜１７０°Ｃの範囲内、１１０°Ｃ〜１５０°Ｃの範囲内、または１１５°Ｃ〜１２５°Ｃの範囲内である。様々な構成では、温度および／または電流を使用して、いつＰＴＣ素子が第１の状態から第２の状態へ切り替わるかを定義することができる。例えば、ＰＴＣ素子は、１Ａ〜５Ａの範囲内、２Ａ〜４Ａの範囲内、または２．５Ａ〜３．５Ａの範囲内の電流にて、第１の状態から第２の状態へ切り替わることができる。開示された実施形態のいずれかと関連して使用され得るＰＴＣ素子または材料の更なる詳細は、米国特許出願公開第２００６／００５５５０１号明細書に見ることができ、その開示は、その全体があらゆる目的のために参照として本明細書に組み込まれる。

図１Ａは、様々な実施形態による、コネクタ１の概略斜視図である。図１Ｂは、コネクタ１の一部の概略側面断面図である。コネクタ１は、第１の電子デバイスと第２の電子デバイスとの間に（例えば、データ通信および／または電力を含む）電気通信を提供するように構成することができる。上記で説明されるとおり、第１の電子デバイスは、計算デバイス（ラップトップコンピュータ、デスクコンピュータ、スマートフォン、タブレット計算デバイスなど）、イメージングシステム、オーディオシステムなどを含み得る。第２の電子デバイスは、別のデバイス、例えば、周辺機器の、電子デバイスもしくは計算デバイス、外部マウスもしくはキーボード、メモリデバイス（ポータブルメモリスティックなど）、電源電子機器（電源コード用）、イメージングシステム、オーディオシステム、および／または任意の他の好適な種類の周辺デバイスを含み得る。いくつかの実施形態では、コネクタ１は、ｕｓｂ．ｏｒｇで述べられているようなＵＳＢ２．０またはＵＳＢ３．１などのＵＳＢ規格に準拠し得る。

コネクタ１は、基板３と、基板３の上面１１に取り付けられたインターフェース部材２と、を備え得る。簡単なブロックとして概略的に示されているインターフェース部材２は、（例えば、１つ以上のデータ線による）電子デバイスへのおよび／もしくは電子デバイスからのデータ通信を提供する、ならびに／または（例えば、１つ以上の電力線により）電子デバイスへ電力を提供し、および／もしくは電子デバイスから電力を引き込む、様々なＩ／Ｏ端子を備え得る。様々な実施形態では、インターフェース部材２は、第１の電子デバイスと第２の電子デバイスとの間に機械的接続および電気通信を提供するように、電子デバイスの対応する部分内に取り外し可能に挿入され得る（または受けることできる）。したがって、インターフェース部材２は、電子デバイスに機械的に接続するための好適な機械的接続またはラッチ、ならびに電子デバイスとデータ通信および／または電気通信するためのＩＯ端子を含むことができる。コネクタ１は、ケーブル（例えば、ＵＳＢケーブル）の終端に形成されることができ、または電子デバイスのうちの１つから（例えば、メモリスティックから）一体化して延びることができる。基板３は、コネクタ１をコネクタが一体化されたケーブル配線または電子デバイスと電気的に接続することができる。

図１Ｂにて示すように、基板３は、１つ以上のパターン化層、例えば、非導電材料６、ならびに非導電材料６で形成され、および／またはその中に埋め込まれた１つ以上の導体（例えば、第１の導体および第２の導体１０、１５）を含む導電材料を含み得る。いくつかの実施形態では、基板３は、ＰＣＢ基板などの積層基板を含むことができ、導体１０、１５は、非導電材料６（ＦＲ−４またはＦＲ−５板など）内に埋め込まれてもよい。いくつかの実施形態では、基板３は、可撓性基板を含み得る。他の実施形態では、基板３は、１つ以上の導体で形成されたセラミック非導電材料などの任意の好適な種類の材料を含み得る。第１の導体および第２の導体１０、１５は、（例えば、インターフェース部材２から第２の電子デバイスへ延びるケーブルにより）インターフェース部材２と第１の電子デバイスとの間で信号を転送するために、金属トレースおよび／または接触パッドとして機
能することができる。

図１Ａおよび図１Ｂにて示すように、コネクタ１は、熱的リセット可能ヒューズ１８を備え得る。図１Ａおよび図１Ｂのヒューズ１８は、第１の金属電極１７ａと第２の金属電極１７ｂとの間に挟まれたＰＴＣ材料４を含み得る。例えば、ＰＴＣ材料４は、通常動作条件下で導電性であるが、トリップ閾値温度を超えると絶縁状態になる導電性粒子（例えば、カーボンブラック）で充填されたポリマー材料を含み得る。上記で説明されるとおり、ヒューズ１８は、温度がリセット閾値を下回るとヒューズ１８が導通できるように、ヒステリシス挙動を示すことができる。２つの電極１７ａ、１７ｂ、およびＰＴＣ材料４は、まとめてヒューズ１８を形成し、これは、インターフェース部材２の直下に、かつ水平に重なって配置される。ヒューズ１８のＰＴＣ材料４とインターフェース部材２との間の熱伝導度が高くなるように、ＰＴＣ材料４をインターフェース部材２（これは、大型電子デバイスに接続する）にできるだけ近く配置することが重要であり得る。一方、ＰＴＣ材料４がコネクタ１から離れて配置されると、ＰＴＣ材料４の温度は、コネクタ１の温度とは著しく異なる場合がある。したがって、図１Ａ〜図１Ｂにて示すように、ヒューズ１８の少なくとも一部は、基板３に垂直の平面がインターフェース部材２およびＰＴＣ材料４の少なくとも一部を貫通するように、インターフェース部材２の直下に配置され得る。いくつかの実施形態では、ヒューズ１８の一部のみがインターフェース部材２の直下に配置され、ヒューズ１８の別の部分は、インターフェース部材２の外側に横方向に配置される。他の実施形態では、ヒューズ１８全体は、インターフェース部材２の直下に配置される。いくつかの実施形態では、ヒューズ１８は、基板３より小さい、基板３より大きい、または基板３とほぼ同じサイズであり得る。例えば、いくつかの実施形態では、ヒューズ１８は、ヒューズ１８と基板３との間に少なくとも部分的に水平に重なるように、基板３に対して十分な大きさであり得る。

いくつかの実施形態では、ヒューズ１８は、ヒューズ１８が基板３の上面１１にて露出されないように完全に基板３内に埋め込まれてもよい。このような構成では、例えば、ヒューズ１８は、非導電材料６の異なる層の間に挟まれ得る。ヒューズ１８は、第１の導体１０およびインターフェース部材２と電気的に接続され得る。例えば、インターフェース部材２（図１Ｂでは破線で概略的に示される）は、基板３の上面１１上に露出された第１の導体１０の接触パッド８に電気的に接続することができる。例えば、インターフェース部材２は、はんだ、導電性エポキシなどの任意の好適な導電性相互接続部１６を用いて接触パッド８に取り付けられ得る。第１の導体１０がインターフェース部材２とヒューズ１８との間に電気通信を提供するように、第１の導電ビア７ａは、非導電材料６を貫通して、ヒューズ１８の第１の電極１７ａを露出することができる。

更に、図１Ｂにて示すように、第２の導体１５は、非導電材料６で形成することができ、第２の導体１５がヒューズ１８と第２の電子デバイスとの間に電気通信を提供するように、第２のビア７ｂは、非導電材料６を貫通して、ヒューズ１８の第２の電極１７ｂを露出することができる。
図１Ｂにて示すように、第２の導体１５は、基板３の下面１２にまたは付近に配置され得る。

図１Ａ〜図１Ｂの実施形態では、第１の導体および第２の導体１０、１５は、第１の電子デバイスと第２の電子デバイスとの間のコネクタ１を通って電流を供給する電力線の一部を形成することができる。例えば、動作中に、電流は、接触パッド８、第１のビア７ａ、ヒューズ１８の第１の電極１７ａ、ヒューズ１８のＰＴＣ材料４、ヒューズ１８の第２の電極１７ｂ、および第２のビア７ｂを通って、インターフェース部材２と第２の導体１５との間を流れることができる。第２の導体１５は、第２の電子デバイスへとおよび／または第２の電子デバイスから電流を伝達することができる。インターフェース部材２は、
コネクタ１が接続されることになる第１の電子デバイスへとおよび／または第１の電子デバイスから電流を伝達することができる。

インターフェース部材２が過剰な温度および／または電流を経験する場合、第１の導電ビア７ａは、ＰＴＣ素子４を加熱することができる短い熱経路を提供することができる。有利なことに、ヒューズ１８の少なくとも一部をインターフェース部材２の直下に近接して配置することにより、ＰＴＣ材料４の温度は、インターフェース部材２の温度を密接に追跡し、有意な熱を非導電材料６でさえも通って転送することができる。例えば、様々な実施形態では、ヒューズ１８は、動作中のインターフェース部材２とＰＴＣ素子４との温度の差が５°Ｃ〜５５°Ｃの範囲内、またはより詳細には、１０°Ｃ〜５０°Ｃの範囲内、例えば、１０°Ｃ〜４０°Ｃの範囲内であるような（例えば、ヒューズ１８の上面とインターフェース部材２の下面との間に定義された）距離で、インターフェース部材２の下に離間され得る。いくつかの実施形態では、ヒューズ１８は、動作中のインターフェース部材２とＰＴＣ素子４との温度の差が５°Ｃ〜２０°Ｃの範囲内、５°Ｃ〜１５°Ｃの範囲内、または８°Ｃ〜１２°Ｃの範囲内であるような距離で、インターフェース部材２の下に離間され得る。いくつかの実施形態では、ヒューズ１８は、動作中のインターフェース部材２とＰＴＣ素子４との温度の差が４０°Ｃ〜５０°Ｃの範囲内、または４３°Ｃ〜５０°Ｃの範囲内であるような距離で、インターフェース部材２の下に離間され得る。いくつかの実施形態では、ＰＴＣ素子４は、インターフェース部材２の下に、５ｍｍ未満の距離、またはより詳細には、３ｍｍ未満の距離、例えば、１ｍｍ未満の距離で離間され得る。例えば、ＰＴＣ素子４は、インターフェース部材２の下に、０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内、０．１ｍｍ〜３ｍｍの範囲内、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲内、０．２ｍｍ〜１ｍｍの範囲内、０．３ｍｍ〜１ｍｍの範囲内、０．３ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲内、０．４ｍｍ〜１ｍｍの範囲内、または０．４ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲内の距離で離間され得る。

本明細書で説明されるとおり、ヒューズ１８は、低抵抗状態および高抵抗状態を有することができ、これにより、ヒューズ１８は、インターフェース部材２の温度が所定の温度を超えると、低抵抗状態から高抵抗状態へと移動するように構成されている。インターフェース部材２の所定の温度は、６５°Ｃ〜１７０°Ｃの範囲内、６５°Ｃ〜１２０°Ｃの範囲内、７０°Ｃ〜１００°Ｃの範囲内、６５°Ｃ〜９０°Ｃの範囲内、６５°Ｃ〜８０°Ｃの範囲内、または６８°Ｃ〜７２°Ｃの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、インターフェース部材２の所定の温度は、１００°Ｃ〜１７０°Ｃの範囲内、１１０°Ｃ〜１５０°Ｃの範囲内、または１１５°Ｃ〜１２５°Ｃの範囲内であり得る。ヒューズ１８は、非対称ヒステリシス特性を示すことができ、これにより、ヒューズ１８は、インターフェース部材２の第２の所定の温度が５０°Ｃ未満、例えば、４０°Ｃ未満であるときに、高抵抗状態から低抵抗状態へと移動するように構成することができる。例えば、ヒューズ１８は、インターフェース部材２の所定の温度が２０°Ｃ〜５０°Ｃの範囲内、２５°Ｃ〜４０°Ｃの範囲内、または３０°Ｃ〜４０°Ｃの範囲内であるときに、高抵抗状態から低抵抗状態へと移動するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、ヒューズ１８は、低抵抗状態および高抵抗状態を有することができ、これにより、ヒューズ１８は、ヒューズ１８の温度が所定の温度を超えると、低抵抗状態から高抵抗状態へと移動するように構成されている。ヒューズ１８の所定の温度は、６５°Ｃ〜１７０°Ｃの範囲内、６５°Ｃ〜１２０°Ｃの範囲内、７０°Ｃ〜１００°Ｃの範囲内、６５°Ｃ〜９０°Ｃの範囲内、６５°Ｃ〜８０°Ｃの範囲内、または６８°Ｃ〜７２°Ｃの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、インターフェース部材２の所定の温度は、１００°Ｃ〜１７０°Ｃの範囲内、１１０°Ｃ〜１５０°Ｃの範囲内、または１１５°Ｃ〜１２５°Ｃの範囲内であり得る。ヒューズ１８は、ヒューズ１８の第２の所定の温度が５５°Ｃ未満、例えば、５０°Ｃ未満であるときに、高抵抗状態から低
抵抗状態へと移動するように構成することができる。例えば、ヒューズ１８は、ヒューズ１８の所定の温度が２５°Ｃ〜５５°Ｃの範囲内、３０°Ｃ〜５０°Ｃの範囲内、または３５°Ｃ〜４５°Ｃの範囲内であるときに、高抵抗状態から低抵抗状態へと移動するように構成することができる。

ＰＴＣ材料４の温度が所定の温度を超えて上昇すると、電流がＰＴＣ材料４を通って流れるのを著しく防ぐように、ヒューズ１８の抵抗がそれに応じて上昇することがある。故障条件または状態における高抵抗のＰＴＣ材料４は、電子デバイスおよび／または周辺デバイスを保護するように機能することができる。過電流または温度過昇故障条件が沈静すると、ＰＴＣ材料４の温度もまた、沈静する。ＰＴＣ材料４の温度の低下に応じて、ヒューズ１８の抵抗が減少する場合があり、より多くの電流がインターフェース部材２と第２の導体１５との間のヒューズ１８を通過することができるようになる。

単一の電力線のみが示されているが（導体１０、１５に関して）、様々な実施形態では、例えば、接地線および電力供給線を提供するように追加の電力線を設けてもよい。更に、示されていないが、１つ以上のデータ線は、インターフェース部材２と周辺デバイスとの間でデータを送信するために、基板３内に提供され得る。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上のデータ線は、基板の上面１１にまたは付近に提供され得る。したがって、いくつかの構成では、１つ以上のデータ線は、上面１１に沿ってまたは付近に提供されてもよく、１つ以上の電力線は、基板３の中に、例えば、上面１１のまたは付近の接触パッド８から下面１２のまたは付近の第２の導体１５へと延び得る。第２の導体１５は、下面１２にまたは付近に配置されているように示されているが、いくつかの実施形態では、第２の導体１５は、基板３内に埋め込まれてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、１つ以上の絶縁層（ＦＲ−４板など）は、第２の導体１５の下および上に配置され得る。いくつかの実施形態では、更に、第２の導体１５からの電流は、例えば、１つ以上のビア１９およびトレース２１により、上面１１にまたは付近に戻るように経路設定され得る（図２Ｂ参照）。

米国特許出願公開第２００６／００５５５０１号明細書（「’５０１公報」）（その全体が参照として本明細書に組み込まれる）は、ＰＣＢ技術を使用するヒューズ１８の形成方法を教示する。このプロセスは、表面取付デバイスを形成するためにヒューズを単一化する’５０１公報のプロセスの一部を省略することによって、本明細書に教示されている埋込みヒューズ１８を形成するために使用することができる。代わりに、ヒューズ１８は、ＰＣＢ材料内に埋め込まれたままであってもよく、基板３の残りの部分は、後述の図２Ａおよび図２Ｂにて示すように、信号線および電力線を配線し、かつ表面に取り付けられたデバイスと相互接続するために通常どおり処理され得る。

図２Ａは、様々な実施形態による、基板３の概略上平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示される基板３の概略側面断面図である。インターフェース部材２は、図２Ａ〜図２Ｂに示されていない。特に明記しない限り、図２Ａ〜図２Ｂの参照番号は、図１Ａ〜図１Ｂに示された部品と同一または類似の部品を表す。図２Ａは、１つ以上の追加の電気部品２０（集積デバイスダイ、能動部品、キャパシタ、抵抗器などの受動部品など）がコネクタ１の基板３上に提供され得ることを示す。電気部品２０は、コネクタ１の動作ならびにコネクタ１が周辺デバイスおよび／または電子デバイスとインターフェースする方法を制御するように構成することができる。例えば、様々な種類の集積デバイスダイ（コントローラダイなど）、能動部品、および／または受動部品は、基板３上に提供され得る。いくつかの構成では、様々な抵抗器、キャパシタ、インダクタ、ダイオード、および制御チップは、表面取付デバイスとして基板３上に提供され得る。更に、図２Ｂにて示すように、いくつかの実施形態では、１つ以上のビア１９は、第２の導体１５から基板３の上面のまたは付近のトレース２１に電気信号を戻すように経路設定できる。

図３は、別の実施形態による、コネクタ１の概略斜視図である。特に明記しない限り、図３の参照番号は、図１Ａ〜図２Ｂに示された部品と同一または類似の部品を表す。例えば、コネクタ１は、基板３に取り付けられたインターフェース部材２を備え得る。しかし、図１Ａ〜図２Ｂの実施形態とは異なり、ヒューズ１８は、基板３の上面１１に取り付けられることがあり、かつインターフェース部材２に対して水平に移動することがある。インターフェース部材２とヒューズ１８との間の熱伝導度を高めるために、導電タブ３０は、ヒューズ１８とインターフェース部材２とを熱的に接続するように設けられ得る。図３にて示すように、導電タブ３０は、基板３の上面の上に設けられ得る。いくつかの実施形態では、導電タブ３０は、基板３の上面に接触し得る。他の実施形態では、導電タブ３０は、基板３に接触できないが、代わりに、基板３の上面上に垂直にオフセットされ得る。導電タブ３０は、ヒューズ１８およびインターフェース部材２の一部の周りを覆うことができる。導電タブ３０は、ニッケルなどの任意の好適な種類の導体を含むことができる。タブ３０は、ヒューズ１８の温度がインターフェース部材２の温度を密接に追跡するように、インターフェース部材２とＰＴＣ素子４との間に直接熱伝導経路を有利に提供することができる。ヒューズ１８の温度がインターフェース部材２の温度にできる限り近くなるように、ヒューズ１８は、インターフェース部材２に近接して配置され得る。例えば、ヒューズ１８は、０．１ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲内、または０．１ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内、例えば、いくつかの実施形態では、約０．２ｍｍ、またはいくつかの実施形態では、約０．６ｍｍの離間距離で、インターフェース部材２から横方向に離間され得る。更に、図３にて示すように、導電タブ３０は、インターフェース部材２、基板３、および／またはヒューズ１８の表面に沿うように曲げるかまたは成形することができる。例えば、導電タブ３０は、インターフェース部材２の上面に接続することができ、インターフェース部材２の側壁に沿って下方に曲げるかまたは傾斜させることができ、更に、ヒューズ１８に接続するために水平に外側に角度を付けることができる。

図４は、様々な実施形態による、ケーブル２５と結合されたコネクタ１の概略斜視図である。インターフェース部材２は、カプセル化材料２６の内側に配置され得る。いくつかの実施形態では、図４にて示すように、インターフェース部材２の遠心端部は、カプセル化材料２６の外側かつそれを超えて遠心に延びることができる。例えば、インターフェース部材２の遠心に延びる部分は、電気的および／または電子的に電子デバイスに接続するための雄コネクタを含むことができる。

上記で説明されるとおり、コネクタ１は、上記で説明されるとおり、１つ以上のＵＳＢ規格などの任意の好適な規格を準拠するようなサイズおよび構成にすることができる。例えば、コネクタ１は、１つ以上のＵＳＢ規格に準拠するような大きさにすることができる。様々な実施形態では、インターフェース部材２の幅ｗは、５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内、７ｍｍ〜１４ｍｍの範囲内、８ｍｍ〜１３ｍｍの範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、幅ｗは、６ｍｍ〜７ｍｍの範囲内、８ｍｍ〜９ｍｍの範囲内、または１１ｍｍ〜１３ｍｍの範囲内であり得る。インターフェース部材２の高さｈは、１ｍｍ〜１２ｍｍの範囲内、例えば、４ｍｍ〜５ｍｍの範囲内、７ｍｍ〜８ｍｍの範囲内、１０ｍｍ〜１１ｍｍの範囲内、１．５ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内、または２ｍｍ〜３ｍｍの範囲内であり得る。

本発明は、特定の実施形態および実施例に関連して開示されているが、本発明は、具体的に開示された実施形態を超えて、本発明の他の代替的実施形態および／または使用とその明白な修正および等価物に及ぶと、当業者によって理解されるであろう。加えて、本発明のいくつかの変形を詳細に示し、かつ説明してきたが、本発明の範囲内の他の修正は、本開示に基づいて当業者には容易に明らかであるだろう。実施形態の特定の特徴および態
様の様々な組み合わせまたは部分的組み合わせが作られ、かつ依然として本発明の範囲内に入り得ることも考えられる。開示された実施形態の様々な特徴および態様は、開示された発明の様々なモードを形成するために互いに組み合わせるか、または置換され得ると理解すべきである。したがって、本明細書に開示された本発明の範囲は、上述の特定の開示された実施形態によって限定されるべきではなく、添付の特許請求の範囲を公正に読むことによってのみ決定されるべきであることが意図される。

Claims (31)

1. 電子デバイスとの電気通信を提供するコネクタであって、前記コネクタは、
   非導電材料および導電材料のパターン化層を含む基板と、
   前記基板上に取り付けられ、かつ前記導電材料と電気的に接続されたインターフェース部材と、
   前記基板内に埋め込まれ、かつ前記導電材料および前記インターフェース部材と電気的に接続されたリセット可能温度ヒューズと、を備え、
   前記リセット可能温度ヒューズの少なくとも一部が、前記インターフェース部材の直下に配置されている、コネクタ。
2. 前記リセット可能温度ヒューズは、正温度係数（ＰＴＣ）ヒューズを含む、請求項１に記載のコネクタ。
3. 前記リセット可能温度ヒューズは、前記非導電材料内に完全に埋め込まれている、請求項１または２に記載のコネクタ。
4. 前記リセット可能温度ヒューズの一部は、前記インターフェース部材の直下に配置され、前記リセット可能温度ヒューズの別の部分は、前記インターフェース部材の外側に横方向に配置されている、請求項１または２に記載のコネクタ。
5. 前記リセット可能温度ヒューズ全体は、前記インターフェース部材の直下に配置されている、請求項１または２に記載のコネクタ。
6. 前記導電材料は、前記基板の上面に接触パッドを備え、前記インターフェース部材は、前記接触パッドと電気的に接続されている、請求項１または２に記載のコネクタ。
7. 前記導電材料は、第１の導線と、前記接触パッドと前記リセット可能温度ヒューズの第１の電極との間の前記非導電材料の第１の層を貫通して、前記インターフェース部材と前記リセット可能温度ヒューズとの間に電気通信を提供する第１のビアを備える、請求項６に記載のコネクタ。
8. 前記導電材料は、前記非導電材料の第２の層を貫通して、前記リセット可能温度ヒューズの第２の電極へ電気通信を提供する第２のビアを含む第２の導線を更に備える、請求項７に記載のコネクタ。
9. 前記第２の導線は、前記基板の下面にまたは付近に配置されている、請求項８に記載のコネクタ。
10. 前記基板の上面にまたは付近に第３のビアおよび第３の導線を更に備え、前記第３のビアは、前記非導電材料を貫通して、前記第２の導線と前記第３の導線とを電気的に接続する、請求項９に記載のコネクタ。
11. 前記基板は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を備える、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のコネクタ。
12. 前記電子デバイスへおよび／または前記電子デバイスからデータを伝達するように構成された１つ以上のデータ線を更に備える、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のコネクタ。
13. 前記１つ以上のデータ線は、前記基板の上面にまたは付近に配置され、かつ前記インターフェース部材と通信する、請求項１２に記載のコネクタ。
14. 前記電子デバイスへおよび／または前記電子デバイスから電力を伝達するように構成された１つ以上の電力線を更に備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のコネクタ。
15. 前記１つ以上の電力線は、前記基板の下面にまたは付近に配置され、かつ前記リセット可能温度ヒューズおよび前記インターフェース部材と通信する、請求項１４に記載のコネクタ。
16. 前記リセット可能温度ヒューズは、低抵抗状態および高抵抗状態を有し、前記リセット可能温度ヒューズは、前記インターフェース部材の温度が所定の温度を超えると、前記低抵抗状態から前記高抵抗状態へと移動するように構成された、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のコネクタ。
17. 前記所定の温度は、６５°Ｃ〜９０°Ｃの範囲内である、請求項１６に記載のコネクタ。
18. 前記リセット可能温度ヒューズは、第２の所定の温度が２０°Ｃ〜５０°Ｃの範囲内であるときに、前記高抵抗状態から前記低抵抗状態へと移動するように構成された、請求項１６または１７に記載のコネクタ。
19. 前記リセット可能温度ヒューズは、低抵抗状態および高抵抗状態を有し、前記リセット可能温度ヒューズは、前記リセット可能温度ヒューズの温度が所定の温度を超えると、前記低抵抗状態から前記高抵抗状態へと移動するように構成された、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のコネクタ。
20. 前記所定の温度は、６５°Ｃ〜９０°Ｃの範囲内である、請求項１９に記載のコネクタ。
21. 前記リセット可能温度ヒューズは、第２の所定の温度が２５°Ｃ〜５５°Ｃの範囲内であるときに、前記高抵抗状態から前記低抵抗状態へと移動するように構成された、請求項１９または２０に記載のコネクタ。
22. 前記コネクタの前記動作を制御するように構成された１つ以上のデバイスチップを更に備える、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のコネクタ。
23. 計算デバイスと周辺デバイスとの間に電気通信を提供するケーブルであって、前記ケーブルは、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のコネクタを備え、前記コネクタは、前記ケーブルの端部に配置されている、ケーブル。
24. 電子デバイスとの電気通信を提供するコネクタであって、前記コネクタは、
    非導電材料および導電材料のパターン化層を含む基板と、
    前記基板の上面上に取り付けられ、かつ前記導電材料と電気的に接続されたインターフェース部材と、
    前記基板の前記上面に取り付けられ、かつ前記導電材料および前記インターフェース部材と電気的に接続されたリセット可能温度ヒューズであって、前記インターフェース部材に近接して横方向にオフセットされたリセット可能温度ヒューズと、
    前記インターフェース部材と前記リセット可能温度ヒューズとの間に電気通信を提供する導電タブであって、前記基板の上面の上に配置された導電タブと、を備える、コネクタ
    。
25. 前記リセット可能温度ヒューズは、正温度係数（ＰＴＣ）ヒューズを含む、請求項２４に記載のコネクタ。
26. 前記リセット可能温度ヒューズおよび前記インターフェース部材は、前記基板に沿って０．１ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内の距離で離間されている、請求項２４または２５に記載のコネクタ。
27. 前記導電タブは、ニッケルを含む、請求項２４〜２６のいずれか一項に記載のコネクタ。
28. コネクタの製造方法であって、前記方法は、
    非導電材料および導電材料のパターン化層を含む基板と、前記基板内に埋め込まれ、かつ前記導電材料と電気的に接続されたリセット可能温度ヒューズと、を提供することと、
    インターフェース部材を前記基板上に取り付けることと、
    前記インターフェース部材を前記導電材料および前記リセット可能温度ヒューズと電気的に接続することと、を含み、
    前記リセット可能温度ヒューズの少なくとも一部が、前記インターフェース部材の直下に配置されている、方法。
29. 前記リセット可能温度ヒューズは、前記非導電材料内に完全に埋め込まれている、請求項２８に記載の方法。
30. 前記リセット可能温度ヒューズの一部は、前記インターフェース部材の直下に配置され、前記リセット可能温度ヒューズの別の部分は、前記インターフェース部材の外側に横方向に配置された、請求項２８または２９に記載の方法。
31. 前記リセット可能温度ヒューズは、正温度係数（ＰＴＣ）ヒューズを含む、請求項２８〜３０のいずれか一項に記載の方法。

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