KR100439405B1

KR100439405B1 - 유에스비 결합구조

Info

Publication number: KR100439405B1
Application number: KR10-2002-0012854A
Authority: KR
Inventors: 유진오
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2004-07-09
Also published as: US20030171035A1; KR20030073335A

Abstract

본 발명은 USB(UNIVERSAL SERIAL BUS)의 결합구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 퍼스널 컴퓨터, 노트북, 또는 PDA(Personal Digital Assistant) 등의 USB 포트에 삽입되는 USB장치의 인쇄회로기판과 컨넥터의 삽입구조를 개선하여, 인쇄회로기판의 상하를 전환하여 컨넥터에 삽입하여 USB포트에 삽입하도록 한 USB결합구조에 관한 것이다.

본 발명은 퍼스널 컴퓨터, 노트북, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 USB(UNIVERSAL SERIAL BUS) 포트에 연결되는 USB장치; 상부면과 하부면에 신호단자가 상하부가 전환되어도 같은 배열을 갖도록 배열되고, 상기 USB장치에 내장된 인쇄회로기판(10); 및 상기 인쇄회로기판의 신호단자에 대응하도록 도체판(22)이 내장되며, 상기 도체판의 타단이 상기 USB 포트에 삽입되도록 입력부가 형성된 컨넥터(20);를 포함하여, 상기 컨넥터의 일단에 상기 인쇄회로기판을 삽입하고, 상기 컨넥터의 타단이 USB포트에 삽입되는 것을 특징으로 하는 USB 결합구조를 제공한다.

Description

유에스비 결합구조{CONNECTING STRUCTURE OF USB}

USB(UNIVERSAL SERIAL BUS) 인터페이스(interface)는 최근들어 가장 각광받고 있는 연결방식이다. 이는 퍼스널 컴퓨터, 노트북, 또는 PDA(Personal DigitalAssistant) 등의 USB 포트에 메모리스틱 또는 무선 랜카드 등의 USB장치들을 삽입하여 연결시키는 단자 또는 플러그, 커넥터 등을 의미한다. 종래에 비하여 현재의 퍼스널 컴퓨터 등은 다양한 응용프로그램의 개발에 따라서 전화, 모뎀, 프린터, 마이크, 스피커, 마우스, 스캐너 등 많은 USB장치들의 연결을 필요로 하게 됨에 따라, 이러한 USB장치들과 본체와의 결합을 위하여 보다 편리하고 기능이 뛰어난 USB 인터페이스가 사용되고 있으며, 이는 USB장치들을 쉽게 연결할 수 있으며, 핫플러깅 기능과 완벽한 플러그 앤 플레이(Plug and Play) 능력을 갖고 있으므로 USB장치들을 교환할 때 컴퓨터를 재부팅시키지 않아도 작동이 가능하게 만드는 장점이 있다.

이러한 결합을 위하여 종래에는 케이블 형태의 USB 인터페이스를 사용하였으나(도 1), 최근에는 제품의 경박단소화로 인하여 케이블 없이 직접 연결하는 경우가 많아지고 있다. 도 2 및 도 3은 최근에 사용되고 있는 USB 인터페이스를 채택한 USB장치의 사용예이다. 도 2는 메모리 스틱(200)을 도시하고 있으며, 도 3은 무선 랜카드(300)를 예를 들어 도시하고 있다.

도 2의 구조에서는 실제로 본체에 장착시에 도 4와 같은 구조를 갖게 된다. 즉, 퍼스널 컴퓨터 등의 본체(102)에 도 2의 메모리 스틱(200)이 돌출되어서 연결되어 있게 되며, 이러한 구조는 불안정하며 충격에 의해 쉽게 파손될 위험이 크게 된다. 따라서 이러한 불안정한 구조를 개선하기 위하여 도 3의 구조를 사용한다.

그러나, 도 3의 구조는 도 5에 도시한 바와 같이 장치(300)가 횡방향으로 배열됨으로 인하여 본체(102)의 다른 단자(100)를 가리게 된다. 따라서 다른 인터페이스를 사용할 수 없게 만들며, 사용상의 큰 불편함이 있게 되는 것이다. 이와 같은 문제는 도 6에 도시한 바와 같이 USB 인터페이스의 구조가 극성이 있기 때문에 발생되는 것이다. 즉, 접지단자(104) 및 데이타 단자(105,106), 전원단자(107)가 차례로 배열되어야 하고, 이러한 극성으로 인하여 상하전환이 불가능하여 일방향으로 결합되어야 하기 때문에 주변의 포트를 가리게 됨에도 불구하고 결합구조를 변환하여 사용하는 것이 불가능했던 것이다.

또한, 심지어는 USB포트의 위치 및 각도상 USB 인터페이스를 사용하는 장치를 삽입할 수 없는 경우도 발생하게 되는 것이다. 따라서 본 발명은 이와 같은 USB 인터페이스를 사용하는 장치의 상하를 바꾸어 결합할 수 있는 구조를 제공하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, USB 인터페이스를 사용하는 USB장치와 컴퓨터 등의 본체를 결합할 때, 본체의 다른 포트를 가리는 것을 방지할 수 있도록 USB 컨넥터를 상하로 전환하여 사용할 수 있는 USB 결합구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 케이블로 연결되는 USB 인터페이스를 사용하는 장치를 도시한 것이다.

도 2는 종래의 케이블을 개선하여 USB장치에 직접 연결되는 USB장치를 도시한 것이다.

도 3은 USB장치에 직접 연결되는 다른 USB장치를 도시한 것이다.

도 4는 도 2의 USB장치와 컴퓨터 본체와의 결합 상태를 도시한 것이다.

도 5는 도 3의 USB장치와 본체와의 결합 상태를 도시한 것이다.

도 6은 종래의 USB 컨넥터의 구조를 도시한 것이다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 USB장치와 컴퓨터 본체와의 결합 상태를 도시한 것이다.

도 8은 본 발명에 의한 USB 결합구조를 사용하여 인쇄회로기판과 컨넥터 간의 정 결합상태를 도시한 것이다.

도 9는 본 발명에 의한 USB 결합구조를 사용하여 인쇄회로기판과 컨넥터 간의 역 결합상태를 도시한 것이다.

도 10은 본 발명에 의한 USB 결합구조를 위한 USB장치의 인쇄회로기판의 구조를 도시한 것이다.

도 11a 및 도 11b는 본 발명에 의한 USB결합구조를 위한 USB장치의 인쇄회로기판의 회로구조를 도시한 것이다.

도 12는 본 발명에 의한 USB 컨넥터의 돌출홈 구조를 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1~8: 신호단자 10: 인쇄회로기판

14: 고정 구멍 20: 컨넥터

22: 도체판 24: 절연체

25: 오목부 31~34: 비어홀

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 구성수단으로서, 본 발명은 퍼스널 컴퓨터, 노트북, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 USB(UNIVERSAL SERIAL BUS) 포트에 연결되는 USB장치; 상부면과 하부면에 신호단자가 상하부가 전환되어도 같은 배열을 갖도록 배열되고, 상기 USB장치에 내장된 인쇄회로기판(10); 및 상기 인쇄회로기판의 신호단자에 대응하도록 도체판(22)이 내장되며, 상기 도체판의 타단이 상기 USB 포트에 삽입되도록 입력부가 형성된 컨넥터(20);를 포함하여, 상기 컨넥터의 일단에 상기 인쇄회로기판을 삽입하고, 상기 컨넥터의 타단이 USB포트에 삽입되는 것을 특징으로 하는 USB 결합구조를 제공한다.

또한, 본 발명에서 상기 인쇄회로기판의 신호단자는 상부면의 신호단자와 하부면의 신호단자가 서로 대각방향으로 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 하며, 상기 컨넥터의 도체판(22)에는 상기 인쇄회로기판과의 접촉을 안정적으로 이루기 위하여 상기 인쇄회로기판에 삽입되는 부분에 V형의 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 USB 결합구조를 제공한다.

이하 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명에 의한 USB장치와 컴퓨터 본체와의 결합 상태를 도시한 것이다. 도 8은 본 발명에 의한 USB 결합구조를 사용하여 인쇄회로기판과 컨넥터 간의 정 결합상태를 도시한 것이고, 도 9는 본 발명에 의한 USB 결합구조를 사용하여 인쇄회로기판과 컨넥터 간의 역 결합상태를 도시한 것이다.

도 7a 및 도 7b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 USB 장치와 컴퓨터 본체(102)는 USB장치(15)를 USB컨넥터(20)에 상하전환이 가능하도록 삽입할 수 있게 된다. 도 7a에서는 USB장치인 USB장치(15)를 USB컨넥터(20)에 정결합한 상태이고,도 7b에서는 USB장치(15)를 뒤집어서 USB컨넥터(20)에 역결합한 상태이다. 이는 상기 도 7a에서 USB장치(15)의 상면(17)과 하면(16)이 도 7b에서는 뒤집혀있음을 보면 명확히 알 수 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, USB장치인 USB장치(15)를 연결할 경우, 컴퓨터 본체(102)의 다른 포트와의 관계를 고려하여 정결합을 하려고 할 때는 인쇄회로기판의 상부의 단자들(1~4)과 컨넥터(20)의 도체판(22)들이 서로 연결되도록 컨넥터(20)를 USB장치(15)의 인쇄회로기판(10)에 삽입한다. 이때 도 12에 도시한 바와 같은 결합을 위한 돌출홈(28)이 상기 기판(10)의 구멍(14,도 11)에 삽입되어 컨넥터를 빠지지 않도록 한다. 상기에서 정결합은 기판(10)의 상부면과 컨넥터(20)의 결합상태를 의미한다.

또한, 정결합을 하였을 경우 컴퓨터 본체(102)의 다른 포트를 가리게 되어 사용할 수 없게 만드는 경우를 대비하여 USB장치(15)의 인쇄회로기판(10)의 하부의 단자(5~8)들과 컨넥터(20)를 결합하는 것이 가능하게 되며, 이를 역결합이라 칭한다. 이러한 역결합의 경우 하부의 단자들만 컨넥터(20)의 도체판(22)에 연결되며, 정결합의 경우와 마찬가지로 절연체(24)에 형성된 돌출홈(28)이 기판의 구멍(14)에 삽입되어 고정된다.

도 10은 본 발명에 의한 USB 결합구조를 위한 USB장치(15)의 인쇄회로기판(10)의 구조를 도시한 것이고, 도 11a 및 도 11b는 본 발명에 의한 USB결합구조를 위한 USB장치(15)의 인쇄회로기판(10)의 회로구조를 도시한 것이다.또한, 도 12는 본 발명에 의한 USB 컨넥터의 구조를 도시한 사시도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 USB 결합구조에 사용되는 인쇄회로기판(10)은 상하면에 컨넥터와의 결합을 위한 신호단자(1~8)가 형성되어 있다. 인쇄회로기판(10)은 컴퓨터 또는 PDA 등의 본체에 연결되는 USB장치들에 내장된 인쇄회로기판(10)을 가리키는 것이며, 무선데이터 모뎀의 경우를 예를 들어 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 인쇄회로기판(10)의 상부면에는 순차적으로 접지단자(1), 데이터 단자(2,3), 및 전원단자(4)가 형성되어 있다. 또한, 하부면에는 상부면과 반대의 순서로 접지단자(5), 데이터 단자(6,7), 및 전원단자(8)가 형성되어 있으며, 이는 인쇄회로기판(10)을 뒤집어서 하부면이 상부로 오게되면 종전의 상부면과 같은 위치에 각 단자들이 배열되도록 한 것이다. 따라서 상부 및 하부면의 단자는 서로 대각방향으로 대칭되도록 배열되어 있다.

도 11a 및 도 11b에는 본 발명에 의한 상하전환이 가능한 USB 인터페이스의 인쇄회로기판의 회로 제작도를 도시한 것으로, 도 11a에서는 기판의 상부면의 회로를 도시하였고, 도 11b에서는 하부면을 도시하였다. 도면에서 단자들의 하부에는 고정을 위한 구멍(14)이 형성되어 있으며, 상부에는 기판의 회로적인 연결을 위한 비어홀(via hole)이 형성되어 있다. 단자들은 상기의 비어홀(31~34)과 연결되어야 하며, 상부 및 하부의 각 단자들은 서로 같은 단자는 같은 비어홀에 연결되도록 구성하여야 한다.

따라서, 도 11(a) 및 도 11(b)와 같은 구성이 바람직하다. 도 11(a)에서는접지단자(1)는 바로 위에 위치한 접지 비어홀(31)에 연결되며, 전원단자(4)는 전원 비어홀(34)에 연결된다. 또한 데이터 단자(2,3)는 각각의 비어홀(32,33)에 연결된다. 도 11(b)에서와 같이 하부면의 접지단자(5)는 접지 비어홀(31)에 연결되며, 전원 단자(8)는 전원 비어홀(34)에 연결된다. 또한, 데이터 단자(6,7) 역시 각각의 비어홀(32,33)에 연결된다. 상기와 같은 구조를 통하여 인쇄회로기판(10)의 상하면에 각각 단자를 형성하는 것이 가능하며, 이는 다시 USB컨넥터(20)와 결합하게 된다.

도 12에 도시한 바와 같이, USB 컨넥터(20)는 상술한 기판(10)의 단자들(1~8)과 연결된다. 컨넥터(20)는 각 단자들에 맞닿아서 전기적으로 연결되는 도체판(22)들이 단자의 수 만큼 배열되며, 양측면 및 하부면은 절연체(24)로 형성되어 있다. 컨넥터(20)의 일측은 일반적인 USB 단자와 같이 본체의 USB포트(도시하지 않음)에 삽입되도록 구성되며, 다른 일측은 USB장치(15)의 기판(10)에 삽입된다. 이때 본 발명의 USB 결합구조는 상기와 같은 컨넥터(20)를 상하로 뒤집어서 인쇄회로기판(10)에 삽입하는 것이 가능하도록 한 것이다.

기판(10)에 상기와 같은 컨넥터(20)를 삽입하기 위하여 본 발명에 의한 결합구조는 컨넥터(20)의 도체판(22)의 일부에 V형의 오목부(25)를 형성하게 된다. 이러한 오목부(25)는 도체판(22)이 각 단자(1~8)와 연결될 때 틈새가 발생되지 않도록 보장하는 기능을 하며, 이러한 오목부(25)의 V형 꼭지점 부분이 단자에 확실하게 접촉할 수 있는 구조로 형성된다.

또한, 절연체(24)에는 돌출된 홈(28)이 형성되어 기판의 고정을 위한구멍(14)에 삽입되도록 한다. 이와 같은 홈(28)은 도체판(22)의 하부 틈새에 형성되며, 상기 구멍(14)의 형상에 따라 적절히 그 크기 및 위치를 변경할 수 있도록 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 USB 인터페이스를 채택한 USB장치들의 인쇄회로기판과 컨넥터의 결합을 상하로 방향전환을 시키면서 정결합 또는 역결합을 할 수 있게 되어, 연결하고자 하는 장치의 다른 포트를 가려서 사용할 수 없게 만드는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 컴퓨터, PDA 등의 USB 포트의 방향이 각각 다르고 다양한 경우에도 USB 장치를 연결할 수 있게 되는 것이다.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

퍼스널 컴퓨터, 노트북, PDA(Personal Digital Assistant) 등의 USB(UNIVERSAL SERIAL BUS) 포트에 전기적으로 연결되는 USB장치(15);

상부면과 하부면에 신호단자가 상하부가 전환되어도 같은 배열을 갖도록 배열되고, 상기 USB장치에 내장된 인쇄회로기판(10); 및

상기 인쇄회로기판의 신호단자에 대응하도록 도체판(22)이 내장되며, 상기 도체판의 타단이 상기 USB 포트에 삽입되도록 입력부가 형성된 컨넥터(20);를 포함하여,

상기 컨넥터의 일단에 상기 인쇄회로기판을 삽입하고, 상기 컨넥터의 타단이 USB포트에 삽입되는 것을 특징으로 하는 USB 결합구조.
제 1항에 있어서, 상기 인쇄회로기판의 신호단자는 상부면의 신호단자와 하부면의 신호단자가 서로 대각방향으로 대칭되도록 형성된 것을 특징으로 하는 USB 결합구조.
제 2항에 있어서, 상기 컨넥터의 도체판에는 상기 인쇄회로기판과의 접촉을 안정적으로 이루기 위하여 상기 인쇄회로기판에 삽입되는 부분에 V형의 오목부를 형성하는 것을 특징으로 하는 USB 결합구조.