KR101535017B1 - 듀얼 오리엔테이션 커넥터를 갖는 전자 액세서리 - Google Patents

듀얼 오리엔테이션 커넥터를 갖는 전자 액세서리 Download PDF

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에릭 에스. 졸
마티아스 더블유. 슈미트
제프리 제이. 텔리지
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Abstract

대향하는 제1 및 제2 주요 면을 갖는 커넥터 탭 및 커넥터 탭에 의해 캐리되는 복수의 전기 콘택트를 갖는 듀얼 오리엔테이션 커넥터가 제공된다. 복수의 콘택트는 제1 주요 측면에 형성되는 제1 외부 콘택트 세트 및 제2 주요 측면에 형성되는 제2 외부 콘택트 세트를 포함한다. 복수의 제1 콘택트 내의 각각의 개별적인 콘택트는 탭 또는 바디 내에서 복수의 제2 콘택트 내의 대응하는 콘택트에 전기적으로 접속된다. 일부 실시예들에서 서로 직접 대향하는 복수의 제1 및 제2 콘택트들의 콘택트들은 함께 연결된다. 일부 다른 실시예들에서, 서로 대각선의 관계인 복수의 제1 및 제2 콘택트 내의 콘택트들은 함께 연결된다. 복수의 제1 콘택트는 복수의 제2 콘택트와 대칭적으로 이격되고 커넥터 탭은 180도 대칭을 갖도록 형성되어 2개의 삽입 오리엔테이션 중 하나로 대응 리셉터클 커넥터에 삽입되고 동작가능하게 연결될 수 있다.

Description

듀얼 오리엔테이션 커넥터를 갖는 전자 액세서리{ELECTRONIC ACCESSORY WITH A DUAL ORIENTATION CONNECTOR}
본 출원은 2012년 9월 7일자로 출원된 미국 특허 출원 제13/607,366호의 계속출원이고, 위 출원은 공통적으로 양도된 2011년 11월 7일자 미국 특허 가출원 제61/556,692호, 2011년 11월 30일자 미국 특허 가출원 제61/565,372호, 2012년 8월 29일자 미국 특허 가출원 제61/694,423호의 이익을 주장하며, 그 개시 내용은 전체적으로 참조로서 본원 명세서에 포함된다.
본원 발명은 일반적으로 오디오 및 데이터 커넥터와 같은 전자 커넥터에 관한 것이다.
표준 오디오 커넥터 또는 플러그는 플러그의 외경에 따라 6.35mm (1/4") 플러그, 3.5mm (1/8") 소형 플러그 및 2.5mm (3/32") 초소형 플러그의 세 가지 크기로 이용 가능하다. 플러그는 다수의 전도성 영역을 포함하는데, 이러한 영역은 커넥터의 길이 방향으로 팁(tip), 슬리브(sleeve), 및 팁과 슬리브 사이의 하나 이상의 중간 부분과 같은 구별되는 플러그 부분들로 확장되고, 이로 인해 이러한 커넥터는 종종 TRS(팁, 링 및 슬리브) 커넥터로 언급된다.
도 1a 및 1b는 각각 세 개 및 네 개의 전도성 부분들을 갖는 오디오 플러그(10 및 20)의 예를 도시한다. 도 1a에 도시된 바와 같이 플러그(10)는 전도성 팁(12), 전도성 슬리브(16)와, 절연 링(17 및 18)에 의해 팁(12) 및 슬리브(16)로부터 전기적으로 절연되는 전도성 링(14)을 포함한다. 세 개의 전도성 부분들(12, 14 및 16)은 좌/우 오디오 채널 및 그라운드 접속을 위한 것이다. 도 1b에 도시된 플러그(20)는 네 개의 전도성 부분을 포함하는데, 이는 전도성 팁(22), 전도성 슬리브(26) 및 두 개의 전도성 링(24 및 25)을 포함하고, 이로 인해 종종 TRRS(팁, 링, 링 및 슬리브) 커넥터로 언급된다. 네개의 전도성 부분들은 절연 링들(27, 28 및 29)에 의해 전기적으로 절연되며, 통상적으로 좌측 및 우측 오디오, 마이크로폰 및 그라운드 신호들에 사용된다. 도 1a 및 1b로부터 분명히 확인되는 바와 같이, 각각의 오디오 플러그(10 및 20)는 오리엔테이션과 무관하다(orientation agnostic). 즉, 전도성 부분들이 커넥터를 완전히 둘러싸서 360도 콘택트을 형성하므로, 커넥터의 플러그 부분에 구별되는 상부, 하부 또는 측면이 존재하지 않는다.
플러그(10 및 20)가 3.5mm 소형 커넥터인 경우, 전도성 슬리브(16 및 26) 및 전도성 링(14, 24 및 25)의 외경은 3.5mm이고, 커넥터의 삽입 길이는 14mm이다. 2.5mm 초소형 커넥터에 대해서는, 전도성 슬리브의 외경이 2.5mm이고, 커넥터의 삽입 길이는 11mm이다. 그러한 TRS 및 TRRS 커넥터는 상업적으로 이용 가능한 수 많은 MP3 재생기 및 스마트폰과 기타 전자 디바이스들에 사용된다. MP3 재생기 및 스마트폰과 같은 전자 디바이스는 계속적으로 보다 얇고, 보다 작게 및/또는 디바이스의 외곽 모서리에 최대한 가깝게 배치되는 스크린을 갖는 비디오 디스플레이를 포함하도록 디자인되고 있다. 위와 같은 디바이스를 보다 작고, 보다 얇게 만드는 데에 있어서, 그리고 특정한 폼 팩터(form factor)에 대해 보다 큰 디스플레이를 가능하도록 하는 데에 있어서, 현재의 3.5mm 및 심지어 2.5mm 오디오 커넥터의 직경 및 길이는 제한 요소로 작용한다.
휴대용 전자 디바이스를 보다 작게 만드는 데 제한 요소로 작용하는 크기의 많은 표준 데이터 커넥터가 또한 이용 가능하다. 부가적으로 그리고 이상에서 논의된 TRS 커넥터와 대조적으로, 많은 표준 데이터 커넥터들은 단일한 특정 오리엔테이션으로 대응되는 커넥터와 짝을 이룰 것이 요구된다. 그러한 커넥터는 편향성 커넥터(polarized connector)로 지칭할 수 있다. 편향성 커넥터의 예로서, 도 2a 및 2b는 현재 이용 가능한 가장 작은 USB 커넥터인 마이크로 USB 커넥터(30)를 도시한다. 커넥터(30)는 바디(32)와, 바디(32)로부터 확장되고, 대응되는 리셉터클 커넥터(receptacle connetor)로 삽입될 수 있는 금속 쉘(shell, 34)을 포함한다. 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, 쉘(34)은 그 하부 판 중의 하나에 형성된 각진 코너(angled corner; 35)를 갖는다. 마찬가지로, 커넥터(30)가 정합되는 리셉터클 커넥터(도시되지 않음)는 대응되는 각진 피쳐를 갖는 삽입 개구를 갖고, 이는 쉘(34)이 잘못된 방향으로 리셉터클 커넥터에 삽입되는 것을 방지한다. 다시 말해, 한 방향, 즉 쉘(34)의 각진 부분이 리셉터클 커넥터의 대응되는 각진 부분과 정렬되는 오리엔테이션으로만 삽입될 수 있다. 사용자는 커넥터(30)와 같은 편향성 커넥터가 올바른 삽입 위치로 향하고 있는지를 결정하기 어려운 경우가 있다.
커넥터(30)는 또한, 쉘(34) 내의 내부 캐비티(38)와 함께, 캐비티 내에 형성된 콘택트들(36)을 포함한다. 캐비티(38)는, 캐비티 내에 부스러기(debris)를 수집하고 가두려는 경향이 있으며, 이는 때로는 콘택트들(36)로의 신호 접속들을 방해할 수 있다. 또한, 그리고 오리엔테이션 문제점들 외에, 커넥터(30)가 적합하게 정렬된 경우에도, 커넥터의 삽입 및 추출은 정확하지 않으며, 일치하지 않은 느낌을 가질 수 있다. 또한, 커넥터가 완전히 삽입된 경우에도 바람직하지 않을 정도로 흔들거릴 수 있으며, 이는 불완전한 접속 또는 파손을 야기할 수 있다.
표준 USB 커넥터들, 미니 USB 커넥터들, 파이어와이어(FireWire) 커넥터들 뿐 아니라, 일반적인 휴대용 매체 전자 제품들에서 사용되는 사설 커넥터(proprietary connector)들 중 다수를 포함하는, 다수의 다른 일반적으로 사용되는 데이터 커넥터들은 이러한 결함들 또는 유사한 결함들 중 일부 또는 전부를 겪는다.
본 발명의 다양한 실시예들은 상술한 결함들 중 일부 또는 전부를 개선시키는 전자 커넥터들에 관한 것이다. 본 발명의 다른 실시예들은 그러한 전자 커넥터들뿐 아니라, 그러한 커넥터들을 포함하는 전자 디바이스들을 제조하는 방법들에 관한 것이다.
전술된 바와 같은 현재 가용한 전자 커넥터들의 단점들을 고려하여, 본 발명의 일부의 실시예들은 감소된 플러그 길이와 두께, 직관적 삽입 오리엔테이션, 및 그 대응하는 리셉터클 커넥터로의 삽입 및 추출 시의 부드럽고 일관된 감촉을 갖는 향상된 플러그 커넥터들에 관한 것이다. 또한, 본 발명에 따른 플러그 커넥터들의 일부의 실시예들은 외부 콘택트들만을 포함하고, 부스러기를 수집하고 가두기 쉬운 내부 캐비티 내에 배치된 콘택트들을 포함하지 않는다.
본 발명의 특정한 일 실시예는 커넥터 탭에 의해 캐리되는 외부 콘택트들을 갖는 비편향성 다중 오리엔테이션 플러그 커넥터에 관한 것이다. 커넥터 탭은 대응하는 리셉터클 커넥터 내에 적어도 2개의 상이한 삽입 오리엔테이션들로 삽입될 수 있다. 콘택트들은 탭의 제1 및 제2 표면 상에 형성되고 대칭 레이아웃으로 배열되어, 리셉터클 커넥터의 콘택트들과 적어도 2개의 삽입 오리엔테이션들 중 어느 하나로 정렬된다. 복수의 제1 콘택트 내의 하나 이상의 개별 콘택트들은 커넥터의 탭 또는 바디 내에서 복수의 제2 콘택트 내의 대응하는 콘택트에 전기적으로 결합된다. 또한, 커넥터 탭 자체는 본 실시예의 다중 오리엔테이션 양태를 용이하게 하기 위해 대칭의 단면 형상을 가질 수 있다.
다른 실시예는, 바디(body) 및 바디에 연결되며 바디로부터 길이 방향으로 연장되는 180도 대칭적인 금속 탭을 포함하는, 듀얼 오리엔테이션 플러그 커넥터(dual orientation plug connector)에 관한 것이다. 탭은, 대향하는 제1 및 제2 주요 표면, 및 대향하는 제1 및 제2 주요 표면 사이에 연장되는 대향하는 제3 및 제4 부(minor) 표면을 포함한다. 탭의 제1 주요 표면에 형성된 제1 콘택트 영역은 제1 로우(row)를 따라 이격된 복수의 제1 외부 콘택트들을 포함한다. 탭의 제2 주요 표면에 형성된 제2 콘택트 영역은 제1 로우를 미러링(mirror)하는 제2 로우를 따라 이격된 복수의 제2 외부 콘택트들을 포함한다. 복수의 제1 콘택트들 내의 각각의 개별 콘택트는 탭 또는 바디 내에서 복수의 제2 콘택트들 내의 대응 콘택트에 전기적으로 연결되며, 제1 및 제2 로우들 내의 인접 콘택트들 사이 및 콘택트들과 금속 탭 사이에는 유전체 재료가 채워진다. 일부 실시예들에서, 대응 리셉터클 커넥터(receptacle connector) 상의 유지 피쳐들(retention features)과 맞물리도록 적응된 제1 및 제2 유지 피쳐들이 탭의 제3 및 제4 부 표면 상에 형성된다.
발명의 또 다른 실시예는, 바디 및 바디에 연결되며 바디로부터 연장되는 탭을 포함하는, 플러그 커넥터에 관한 것이다. 탭은 대향하는 제1 및 제2 주요 표면과, 제1 및 제2 주요 표면 사이에 연장되는 대향하는 제3 및 제4 부 표면을 포함한다. 제1 로우를 따라 이격되는 8개의 순차적으로 번호가 매겨진 외부 콘택트들을 포함하는 제1 콘택트 영역이 탭의 제1 주요 표면에 형성된다. 순차적으로 번호가 매겨진 콘택트들은, 데이터 신호들을 위해 지정된 제1 및 제2 콘택트들을 위치들 2 및 3에, 상호 전기적으로 연결되며 파워(power)를 위해 지정된 제1 및 제2 파워 콘택트들을 위치들 4 및 5에, 데이터 신호들을 위해 지정된 제3 및 제4 콘택트들을 위치들 6 및 7에 포함한다. 일부 실시예들에서, 플러그 커넥터는, 액세서리 파워 콘택트를 위치 1 또는 8 중 하나에, ID 콘택트를 위치 1 또는 8 중 다른 하나에 더 포함한다. 일부 실시예들에서, 플러그 커넥터는, 제2 로우를 따라 이격되는 8개의 순차적으로 번호가 매겨진 외부 콘택트들을 포함하는, 탭의 제2 주요 표면에 형성된 제2 콘택트 영역을 또한 가진다. 제2 로우는 제1 로우의 정반대에 있으며 제1 로우를 미러링하고, 제2 제1 로우 내의 각각의 개별 콘택트들은 제2 로우 내의 대응 콘택트와 전기적으로 연결된다.
발명의 또 다른 실시예는, 바디 및 바디에 결합되며 바디로부터 연장되는 커넥터 탭을 포함하는, 양면 겸용 플러그 커넥터(reversible plug connector)에 관한 것이다. 탭은 대향하는 제1 및 제2 표면과 함께, 대향하는 제1 및 제2 표면 사이에 연장되는 대향하는 제3 및 제4 표면을 포함한다. 제1 로우를 따라 이격된 8개의 외부 콘택트들을 포함하는 제1 콘택트 영역이 탭의 제1 표면에 형성된다. 제1 로우 내의 콘택트 위치들을 미러링하는 콘택트 위치들에서 제2 로우를 따라 이격되는 8개의 외부 콘택트들을 포함하는 제2 콘택트 영역이 탭의 제2 표면에 형성된다. 본 실시예의 하나의 버전에서, 제1 및 제2 로우의 각각은, 그라운드를 위해 지정된 하나의 그라운드 콘택트, 제1 통신 프로토콜에 따라 데이터 신호들을 운반하기 위해 사용될 수 있는 한 쌍의 제1 데이터 콘택트들, 제1 프로토콜과 다른 제2 통신 프로토콜에 따라 데이터 신호들을 운반하기 위해 사용될 수 있는 한 쌍의 제2 데이터 콘택트들을 포함한다. 본 실시예의 추가적인 버전들은, 제1 전압에서 제1 파워 신호를 운반하도록 지정된 파워 인 콘택트(power in contact), 제1 전압보다 낮은 제2 전압에서 제2 파워 신호를 운반할 수 있는 파워 아웃 콘택트(power out contact), 및 제1 및 제2 데이터 콘택트 쌍들에 의해 사용되는 통신 프로토콜들을 식별하는 구성 신호(configuration signal)를 운반할 수 있는 ID 콘택트 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 다양한 추가적인 버전들에서, 콘택트들은 다음 규칙들 중 하나 이상에 따라 배열된다: (i) 제1 및 제2 로우들 내의 제1 데이터 콘택트 쌍은 상호 정반대되는 미러링 관계로 위치된다, (ii) 제1 로우 및 제2 로우 내의 제2 데이터 콘택트 쌍은 상호 정반대되는 미러링 관계로 위치된다, (iii) 제1 및 제2 로우들 내의 그라운드 콘택트들은 커넥터의 중심선을 가로질러 상호 대각선 관계로 위치된다, (iv) 제1 및 제2 로우들 내의 제1 파워 콘택트는 커넥터의 중심선을 가로질러 상호 대각선 관계로 위치된다, (v) 제1 및 제2 로우들 내의 ID 콘택트들은 커넥터의 제1 쿼터 라인(quarter line)을 가로질러 상호 대각선 관계로 위치된다, (vi) 제1 및 제2로우 내의 제2 파워 콘택트들은 커넥터의 제2 쿼터 라인을 가로질러 상호 대각선 관계로 위치된다.
본 발명에 따르면, 표준 USB 커넥터들, 미니 USB 커넥터들, 파이어와이어 커넥터들 뿐 아니라, 일반적인 휴대용 매체 전자 제품들에서 사용되는 사설 커넥터들 중 다수를 포함하는, 다수의 다른 일반적으로 사용되는 데이터 커넥터들이 겪는 상술한 결함들 중 일부 또는 전부를 개선시킬 수 있다.
본 발명의 본질 및 이점들을 더 잘 이해하기 위해, 이하의 설명 및 첨부 도면들이 참조되어야 한다. 그러나, 상기 도면들 각각은 단지 도해의 목적을 위해서만 제공된 것이며, 본 발명의 범위의 한계를 정의하는 것으로 의도된 것은 아니라는 점이 이해될 것이다. 또한, 일반적인 규칙으로서, 그리고 반대된다는 것이 설명으로부터 명백하지 않다면, 다른 도면들의 구성요소들이 동일한 식별 번호들을 사용하는 경우, 그 구성요소들은 일반적으로 기능 또는 목적상 동일하거나 적어도 유사한 구성요소들이다.
도 1a 및 1b는 종래에 알려져 있는 TRS 및 TRRS 오디오 플러그 커넥터들의 투시도들을 각각 도시한 것이다.
도 2a는 종래에 알려져 있는 마이크로 USB 플러그 커넥터의 투시도를 도시한 것이며, 도 2b는 도 2a에 도시된 마이크로 USB 커넥터의 전면 평면도를 도시한 것이다.
도 3a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 플러그 커넥터(40)의 간략화된 상면도이다.
도 3b 및 3c는 각각, 도 3a에 도시된 커넥터(40)의 간략화된 측면도 및 전면도이다.
도 4a 내지 4e는 본 발명에 따른 커넥터(40)의 대안적인 실시예들의 전면도들이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플러그 커넥터(50)의 간략화된 상면 및 측면도이다.
도 5c 및 5d는 본 발명의 일부 실시예들에 포함될 수 있는 그라운드 링(ground ring)의 하나의 실시예의 간략화된 상측 투시도 및 하측 투시도이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플러그 커넥터(60)의 간략화된 상면도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 그라운드 링의 다른 실시예의 간략화된 투시도이다.
도 7a 내지 7h는 본 발명의 상이한 실시예들에 따른 콘택트 영역(46) 내의 콘택트 레이아웃들(contact layouts)의 간략화된 상면도들이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 탭(44)의 각각의 대향하는 주요 표면 상에 4개의 콘택트들을 가지는, 플러그 커넥터(80)의 하나의 실시예의 간략화된 도면들이다.
도 8c는 A-A' 선을 따라 자른, 도 8a 및 8b에 도시된 플러그 커넥터(80)의 간략화된 단면 모식도이다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 상이한 삽입 오리엔테이션들에서, 플러그 커넥터(80) 내의 콘택트들과 리셉터클 커넥터(85) 내의 대응 콘택트들의 정렬을 나타낸 도표들이다.
도 10a 및 10b는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 탭(44)의 각각의 대향 표면 상에 4개의 콘택트들을 가지는 플러그 커넥터(90)의 다른 실시예의 간략화된 도면들이다.
도 10c는 B-B' 선을 따라 자른, 도 10a에 도시된 플러그 커넥터(90)의 간략화된 단면 모식도이다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 하나의 실시예에 따라, 상이한 삽입 오리엔테이션들에서, 플러그 커넥터(90) 내의 콘택트들과 리셉터클 커넥터(85) 내의 대응 콘택트들의 정렬을 나타낸 도표들이다.
도 12a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 탭(44)의 각각의 대향 표면 상에 3개의 콘택트들을 가지는 플러그 커넥터(99)의 다른 실시예의 간략화된 도면이다.
도 12b 및 12c는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 상이한 삽입 오리엔테이션들에서, 플러그 커넥터(99) 내의 콘택트들과 리셉터클 커넥터(95) 내의 대응 콘택트들의 정렬을 나타낸 도표들이다.
도 13a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른, 탭(44)의 각각의 대향 표면 상에 형성된 8개의 콘택트들을 가지는 플러그 커넥터(100)의 간략화된 투시도이다.
도 13b 및 13c는 도 13a에 도시된 플러그 커넥터(100)의 간략화된 상면도 및 하면도이다.
도 14a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 커넥터(100)의 핀아웃 배치(pinout arrangement)를 도해한 도표이다.
도 14b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 커넥터(100)의 핀아웃 배치를 도해한 도표이다.
도 15a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 리셉터클 커넥터(140)의 개략적인 표현이다.
도 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 리셉터클 커넥터(140)의 전면도이다.
도 15c 및 도 15d는 각각 도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같은 핀아웃(106a 및 106b)을 갖는 플러그 커넥터와 각각 정합되도록 구성되는, 본 발명의 두 개의 상이한 실시예에 따른 커넥터(140)의 핀아웃 배치를 도시하는 도면이다.
도 16a 내지 도 16k는 본 발명의 일 실시예에 따른, 플러그 커넥터(100)가 리셉터클 커넥터(140)와 정합하도록 하는 것에 관계된 일련의 이벤트들을 묘사하는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른, 호스트 디바이스 내의 스위칭 회로(150)에 결합된 리셉터클 커넥터(140)의 개략도이다.
도 18은 한쪽 단부에 USB 커넥터, 다른 쪽 단부에 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥터를 갖는 USB 충전기/어댑터 케이블(160)의 개략적 투시도이다.
도 19a는 도 14a에 도시된 핀아웃과 호환되고, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 18에 도시된 플러그 커넥터(162)의 핀 위치를 나타내는 도면이다.
도 19b는 도 14b에 도시된 핀아웃과 호환되고, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 18에 도시된 플러그 커넥터(162)의 핀 위치를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른, USB 충전기/어댑터(160)의 개략도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도킹 스테이션(170)의 개략적 투시도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른, 비디오 어댑터(180)의 개략적 상면도이다.
도 23a는 도 14a에 도시된 핀아웃과 호환되고, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 22에 도시된 플러그 커넥터(182)의 핀 위치를 나타내는 도면이다.
도 23b는 도 14b에 도시된 핀아웃과 호환되고, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 22에 도시된 플러그 커넥터(182)의 핀 위치를 나타내는 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 어댑터(180)의 개략도이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 SD 카드 어댑터(190)의 개략적 상면도이다.
도 26a는 도 14a에 도시된 핀아웃과 호환되고, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 25에 도시된 플러그 커넥터(192)의 핀 위치를 나타내는 도면이다.
도 26b는 도 14b에 도시된 핀아웃과 호환되고, 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 25에 도시된 플러그 커넥터(192)의 핀 위치를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른, 비디오 어댑터(190)의 개략도이다.
도 28a는 본 발명의 일 실시예에 따른, 액세서리 어댑터(200)의 개략도이다.
도 28b는 본 발명의 일 실시예에 따라 어댑터(200) 내에 포함되는 커넥터(205)의 핀아웃을 나타내는 도면이다.
도 29는 본 발명의 일 실시예에 따라 도 13a 내지 도 13c에 도시된 커넥터(100)를 제조하는 것에 관계된 단계들을 나타내는 순서도이다.
도 30a 내지 도 30f는 도 29에서 논의되는 상이한 제조 단계에서의 커넥터(100)의 다양한 모습을 나타내는 도면이다.
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른, 도 29에 도시된 단계(130)에서 이루어진 것과 같이 콘택트 어셈블리들을 인쇄회로기판에 부착하는 것에 관계된 다양한 부 단계들을 나타내는 순서도이다.
도 32는 본 발명의 실시예들이 통합되거나 사용될 수 있는 적절한 전자 미디어 디바이스의 개략적인 예시 블록도이다.
도 33은 본 발명의 실시예들이 사용되기에 적절한 전자 미디어 디바이스의 특정 일 실시예를 예시적으로 묘사한 도면이다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 것과 같은 특정 실시예들을 참고하여 보다 상세히 설명될 것이다. 이하의 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 돕기 위해 다양한 구체적인 상세 사항들이 제시될 것이다. 그러나, 이들 구체적인 상세 사항들의 일부 또는 전부가 없어도 본 발명이 실시될 수 있다는 점은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예들에서, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해 잘 알려진 상세 사항들은 자세히 설명하지 않았다.
본 발명을 보다 잘 이해하기 위해, 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 듀얼 오리엔테이션 플러그 커넥터(40)의 개략적인 상면도, 측면도, 정면도인 도 3a 내지 도 3c를 우선 참조한다. 커넥터(40)는 바디(42) 및, 커넥터(40)의 길이와 평행한 방향으로 바디(42)에서 길이 방향으로 멀어지도록 연장되는 탭 부분(44)을 포함한다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 케이블(43)은 탭 부분(44)의 반대 측 단부에서 바디(42)에 선택적으로 부착될 수 있다. 탭(44)은 정합 이벤트 동안 대응 리셉터클 커넥터에 삽입되기 위한 크기이고, 제1 주요 표면(44a) 상에 형성된 제1 콘택트 영역(46a) 및 표면(44a)의 반대쪽 제2 주요 표면(44b)에 형성된 제2 콘택트 영역(46b)(도 3a 내지 도 3c에는 도시하지 않음)을 포함한다. 탭(44)은 제1 및 제2 주요 표면(44a 및 44b) 사이에서 연장하는 제1 및 제2 대향 측면들(44c 및 44d)도 포함한다.
콘택트 영역들(46a 및 46b)은 대향하는 측면들(44c 및 44d) 사이에서 중심부에 위치하고, 복수의 외부 콘택트(도 3a 내지 도 3c에는 도시하지 않음)가 각각의 콘택트 영역에서 탭(44)의 외부 표면에 형성될 수 있다. 콘택트들은 탭(44)의 외부 표면에 대해 상승되거나(raised), 리세스되거나(recessed), 동일 평면 상에 있을 수 있으며(flushed), 콘택트 영역들 내에 위치하여, 탭(44)이 대응 리셉터클 커넥터에 삽입되는 경우 이들이 리셉터클 커넥터의 대응 콘택트들에 전기적으로 결합될 수 있도록 한다. 일부 실시예들에서, 복수의 콘택트는, 정합 이벤트 동안 리셉터클 커넥터 콘택트와 처음 콘택트하게 된 후, 최종의 원하는 콘택트 위치에 다다르기 전에 와이핑 동작으로 리셉터클 커넥터 콘택트를 지나 좀 더 미끄러져 지나가는 자기 세정 와이핑 콘택트들(self-cleaning wiping contacts)이다. 영역들(46a 및 46b) 내의 콘택트들은 구리, 니켈, 황동, 스테인레스 스틸, 금속합금 또는 임의의 다른 적절한 전도성 물질 또는 전도성 물질들의 조합으로 만들어질 수 있다. 일부 실시예들에서, 콘택트들은 인쇄회로기판들 상의 콘택트들을 인쇄하기 위해 사용되는 것과 유사한 기술들을 사용하여 표면들(44a 및 44b) 상에 인쇄될 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, 콘택트들은 리드프레임으로부터 스탬프되고, 영역들(46a 및 46b) 내에 위치하며, 유전체 물질에 의해 둘러싸일 수 있다.
*일부 실시예들에서, 하나 이상의 그라운드 콘택트들이 탭(44) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 3a 및 도 3b는 제1 측면(44c) 상에 형성된 그라운드 콘택트(47a), 및 제2 측면(44d) 상에서 그라운드 콘택트(47a)의 반대 위치에 형성된 그라운드 콘택트(47b)를 도시한다. 다른 예에서, 그라운드 콘택트들(47a 및 47b)에 부가하여, 또는 그 대신에, 하나 이상의 그라운드 콘택트들이 커넥터(40) 말단 팁에 위치한 단부 표면(44e) 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 이상의 그라운드 콘택트 각각은 각 측면의 바깥 부분 상에 형성되거나 그 일부를 형성할 수 있다. 다른 실시예들에서, 하나 이상의 그라운드 콘택트들은, 이하 자세히 설명되는 바와 같이, 대응 리셉터클 커넥터 내의 유지 매커니즘(retention mechanism)에 동작상 맞물리는, 측면들(44c 및 44d) 각각에 형성되는 포켓, 인덴테이션(indentation), 노치(notch) 또는 유사한 리세스된 영역의 내부에 및/또는 일부로서 형성될 수 있다.
탭(44)은, 표면(44a)이 위를 바라보는 제1 오리엔테이션, 또는 표면(44a)이 180도 회전하여 아래를 바라보는 제2 오리엔테이션 모두에서 커넥터가 대응 리셉터클 커넥터에 삽입될 수 있도록 하는 180도 대칭의 이중 오리엔테이션 디자인을 가질 수 있다. 커넥터(40)의 오리엔테이션 독립적인 특징을 허용하기 위해, 커넥터(40)는 편향성을 갖지 않는다(not polarized). 즉, 커넥터(40)는 대응 리셉터클 커넥터의 매칭 키와 정합되고 2개의 커넥터 사이의 정합이 단일 오리엔테이션으로만 일어날 것을 보장하도록 구성되는 물리적 키를 포함하지 않는다. 또한, 콘택트들은 영역(46a)의 개별 콘택트들이 탭(44)의 대향 면에 위치한 영역(46b)의 개별 콘택트들과 대칭으로 배치되도록 콘택트 영역(46a 및 46b) 내에 위치할 수 있고, 커넥터 탭(44)의 팁에 또는 측면들 상에 형성되는 그라운드 콘택트들 역시 대칭 방식으로 배치될 수도 있다. 콘택트들의 대칭적 배치는 어느 한 영역(46a 또는 46b)의 플러그 커넥터의 콘택트들이 오리엔테이션에 관계없이 리셉터클 커넥터의 콘택트들과 적절하게 정렬될 수 있도록 한다.
일부 실시예들에서, 탭(44)의 모양은 탭(44)의 중심을 양분하는 (도 3c의 면 P1에 의해 도시된 바와 같은) 수평면을 따라 탭이 상부 절반과 하부 절반으로 나뉘는 경우, 탭(44)의 상부 절반의 단면의 물리적 모양이 하부 절반의 단면의 물리적 모양과 실질적으로 동일하도록 된다. 이와 유사하게, 탭(44)이 탭의 중심을 양분하는 (도 3c의 면 P2에 의해 도시된 바와 같은) 수직면을 따라 왼쪽 절반과 오른쪽 절반으로 나뉘는 경우, 탭(44)의 왼쪽 절반의 물리적 모양은 오른쪽 절반의 물리적 모양과 실질적으로 동일하다. 다른 듀얼 오리엔테이션 실시예들에서, 커넥터가 두 개의 서로 다른 오리엔테이션으로 대응 리셉터클 커넥터에 삽입되는 것을 막는 키를 포함하지 않고, 콘택트들이 대응 리셉터클 커넥터의 커넥터들과 어느 오리엔테이션으로든 적절히 정렬되는 한, 탭(44)의 단면 모양은 완전하게 대칭적일 필요는 없다.
180도 대칭에 부가하여, 본 발명의 일부 실시예에 따른 듀얼 오리엔테이션 디자인의 플러그 커넥터는 커넥터의 표면(44a)에 형성되는 각 콘텍트를 커넥터의 대향 측면 상의 표면(44b) 위의 대응하는 콘택트와 전기적으로 접속한다. 즉, 본 발명의 일부 실시예에서, 콘택트 영역(46a) 내의 모든 콘택트는 콘택트 영역(46b) 내의 대응하는 콘택트에 전기적으로 접속된다. 따라서, 플러그 커넥터에 의해 운반될 주어진 임의의 신호는 영역(46b) 내의 콘택트뿐만 아니라 콘택트 영역(46a) 내의 콘택트를 통해 송신된다. 본 발명의 일부 실시예의 이러한 측면의 효과는, 영역(46a, 46b)에 형성되는 콘택트들이 서로 전기적으로 고립되고 서로 다른 신호를 위해 지정된 경우에 비해, 주어진 개수의 콘택트들에 의해 운반될 수 있는 서로 다른 신호의 개수가 절반으로 줄어든다는 점이다. 그러나, 이러한 특징은 대응하는 리셉터클 커넥터가 그의 캐비티(cavity) 내에서 하나의 표면 상에만 (예를 들어, 상단 표면 또는 하단 표면) 콘택트들을 가질 필요가 있다는 점에서 이점을 제공한다. 따라서, 리셉터클 커넥터는 그의 캐비티의 꼭대기 표면 및 바닥 표면 둘 다에 콘택트들을 갖는 리셉터클 커넥터보다 얇게 제조될 수 있고, 따라서 리셉터클 커넥터가 내장된 전자 디바이스 또한 보다 얇아질 수 있다.
바디(42)는 일반적으로 사용자가 대응하는 리셉터클 커넥터에 대해 커넥터(40)를 삽입하거나 제거할 때 쥐게 되는 커넥터(40)의 부분이다. 바디(42)는 다양한 물질로 제조될 수 있으며, 일부 실시예에서는 주입 몰딩(injection molding) 공정으로 형성되는 열가소성 폴리머와 같은 유전체 물질로 제조된다. 도 3a 및 3b에는 도시되지 않았으나, 케이블(43)의 일부분과 탭(44)의 일부분은 바디(42) 내에서 연장될 수 있으며 바디(42)에 의해 둘러싸일 수 있다. 콘택트 영역(46a, 46b)에서 콘택트들에 대한 전기적 콘택트는 바디(42) 내의 케이블(43)에서 개별적인 와이어들에 대해 행해질 수 있다. 일 실시예에서, 케이블(43)은 영역(46a, 46b) 내의 각각의 전기적으로 고유한 콘택트들마다 하나씩, 바디(42)에 내장되는 PCB(printed circuit board) 상의 본딩 패드에 솔더링되는 복수의 개별적인 절연 와이어를 포함한다. PCB 상의 각 본딩 패드는 콘택트 영역(46a 또는 46b) 중 하나의 영역 내의 대응하는 개별 콘택트에 전기적으로 연결된다. 또한, 이하에서 자세하게 설명되는 바와 같이, 커넥터(40) 및/또는 커넥터가 일부로서 포함되는 액세서리에 관한 정보를 제공하도록 또는 다른 구체적인 기능들을 수행하도록 하나 이상의 IC(Integrated circuit)가 바디(42) 내에서 영역(46a, 46b) 내의 콘택트들에 동작가능하게 연결될 수 있다.
도 3a 및 3b에 도시된 실시예에서, 바디(42)는 탭(42)의 단면과 대체로 형상은 매칭되나 약간 큰 크기의 직사각형 단면을 갖는다. 그러나 도 4a 내지 4e와 관련하여 논의한 바와 같이, 바디(42)는 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 바디(42)는 원형 모서리 또는 각진 모서리를 갖는 직사각형 단면(여기서는 "대체적으로 직사각형"인 단면이라 지칭함), 원형 단면, 타원형 단면 뿐만 아니라 많은 다른 적합한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 커넥터(40)의 바디(42) 및 탭(44)은 모두 동일한 단면 형상과 동일한 너비 및 높이(두께)를 가진다. 일 예시로서, 바디(42) 및 탭(44)은 결합되어 바디와 탭이 하나로 보이는 실질적으로 평평하고 균일한 커넥터를 형성할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 바디(42)의 단면은 탭(44)의 단면과 다른 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어, 탭(44)은 실질적으로 평평한 반면 바디(42)는 굴곡진 상부 표면 및 하부 표면 및/또는 굴곡진 측면을 가질 수 있다.
또한, 도 3a 내지 3c에 도시된 실시예는 케이블 커넥터의 일부로서 커넥터(40)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 본 발명에 따른 플러그 커넥터는 도킹 스테이션, 시계 겸용 라디오 및 다른 액세서리들 또는 전자 디바이스들과 같은 디바이스들에서 사용된다. 이러한 실시예에서, 탭(44)은 도킹 스테이션, 시계 겸용 라디오 또는 다른 액세서리들 또는 전자 디바이스와 같은 디바이스들에 연관되는 하우징으로부터 곧바로 연장될 수 있다. 그러면, 바디(42)와 매우 다른 형상을 가질 수 있는 액세서리 또는 디바이스와 연관되는 하우징이 커넥터의 바디로 고려될 수 있다.
도 3a 내지 3c에서는 탭(44)이 실질적으로 직사각형이고 실질적으로 평평한 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 일부 실시예에서 제1 및 제2 주요 표면(44a, 44b)은 그들에게 매칭되는 볼록 또는 오목한 만곡을 가지거나 탭(44)의 측면들 사이의 가운데에 위치하는 매칭하는 리세스된(recessed) 영역을 가질 수 있다. 콘택트 영역(46a, 46b)은 리세스된 영역에 형성될 수 있으며, 리세스된 영역은, 예를 들어, 탭(44)의 말단 팁에서 베이스(42)까지 쭉 연장될 수 있거나, 탭(44)의 길이의 일부(예를 들어, 탭의 길이의 1/2 내지 3/4)만을 따라 연장되어 베이스(42)에 못 미치는 지점에서 끝날 수 있다. 측면(44c, 44d)은 또한 매칭하는 볼록 또는 오목 만곡을 가질 수 있다.
일반적으로, 이하에서 설명되는 커넥터(40)의 듀얼 오리엔테이션 디자인에 따르면, 표면(44a, 44b)의 형상 및 만곡이 그러한 것처럼, 표면(44a, 44b)의 형상 및 만곡은 서로 미러링된다. 추가적으로, 도 3a 내지 3c에는 표면(44c,44d)의 너비가 표면(44a, 44b)의 너비보다 훨씬 작은 (예를 들어, 표면(44a, 44b)의 너비의 사분의 일 또는 이분의 일과 동일하거나 그보다 작은) 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 일부 실시예에서 측면(44c, 44d)의 너비는 표면(44a, 44b)의 너비에 상대적으로 근접하거나, 심지어는 대등하거나 더 넓다.
도 4a 내지 4e는 바디(42) 및/또는 탭(44)이 서로 다른 단면 형상을 가진 커넥터(40)의 실시예의 간략한 정면도이다. 예를 들어, 도 4a에서는 주요 표면(44a, 44b)이 약간 볼록하나, 도 4b 및 4c에서는 측면(44c, 44d)이 둥글다. 도 4c는 탭(44)의 주요 표면(44a, 44b)에 형성된 리세스된 영역(45a, 45b)을 갖는 커넥터의 예시를 도시한다. 리세스된 영역들은 탭(44)의 말단 팁으로부터 탭(44)의 길이의 일부분을 따라 연장되고, 측면(44c, 44d) 사이의 중심에 위치한다. 도 4d는 탭(44)이 도그 본(dog-bone) 형상의 단면을 갖고 릿지(45c, 45d)가 탭의 측면들에 형성되는 커넥터의 예시를 도시한다. 릿지(45c, 45d)가 정합(mating) 이벤트 동안 커넥터가 캐비티 내로 정렬되는 것을 돕도록, 대응하는 리셉터클 커넥터는 릿지에 매칭되는 형상의 캐비티를 포함할 수 있다. 도 4e는 바디(42)가 탭(44)과 대략적으로 동일한 너비를 갖지만 높이 방향으로는 탭보다 큰 커넥터의 예시를 도시한다. 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 도 3c 및 도 4a 내지 4e가 바디(42) 및 탭(44)을 위한 적합한 단면 형상의 예시일 뿐이며, 본 발명의 다양한 실시예에서 바디(42) 및 탭(44) 각각에 대해 다른 많은 단면 형상들이 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
탭(44)은 금속, 유전체, 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 물질로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 탭(44)은 그 외부 표면 상에 직접 프린트되는 콘택트들을 갖는 세라믹 베이스일 수 있고, 또는 프레임에 부착되는 플렉스 회로들을 포함하는 탄성 재료(elastomeric)로 형성된 프레임을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 탭(44)은 스테인리스 스틸과 같은 금속만으로 또는 주로 그러한 금속으로 형성되는 외부 프레임을 포함하며, 콘택트 영역(46a, 46b)은, 예를 들어 도 5a 내지 5c에 도시된 바와 같이 프레임의 개구들 내에 형성된다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그 커넥터(50)의 간략한 평면도 및 측면도이다. 플러그 커넥터(50)는 플러그 커넥터(40)와 동일한 많은 특징들을 포함하지만, 정합 이벤트 동안 커넥터들을 함께 고정(secure)하기 위해, 대응하는 리셉터클 커넥터 상의 유지 피쳐들(retention features)과 맞물리도록 적응되는 제1 및 제2 유지 피쳐(54a, 54b)를 더 포함한다. 부가적으로, 때때로 쉘로 지칭되며 전기 전도성 물질로 형성된 때에는 그라운드 링으로도 지칭될 수 있는 프레임(52)은, 커넥터를 위한 구조적인 지지를 제공하고 탭(44)의 외부 형상을 정의한다.
각각 프레임(52)의 간략한 상측 및 하측 투시도인 도 5c 및 5d에 도시된 바와 같이, 프레임은 프레임의 너비 및 길이 차원으로 연장되는 대향하는 제1 및 제2 면(52a, 52b), 프레임의 높이 및 길이 차원으로 제1 및 제2 측면 사이에서 연장되는 대향하는 제3 및 제4 면(52c, 52d), 프레임의 말단 단부에서 제1 및 제2 측면 사이뿐만 아니라 제3 및 제4 면 사이에서 너비 및 높이 차원으로 연장되는 단부(52e)를 포함할 수 있다. 면들(52a-52e)은 커넥터(50)의 부분들을 하우징할 수 있는 캐비티(55)의 틀을 정한다. 캐비티(55)에 대한 대향 개구(56a, 56b)는 각각 면(52a, 52b)에 형성된다. 개구(56a)는 제1 콘택트 영역(46a)의 위치를 정의하는 한편, 일부 실시예에서 개구(56a)와 동일한 크기 및 형상을 가지는 개구(56b)는 제2 콘택트 영역(46b)의 위치를 정의한다. 따라서, 도 5c 및 5d에 도시된 바와 같이, 콘택트 영역들 각각은 프레임(52)의 외부 표면에 의해 X 및 Y 축에서 완벽히 둘러싸인다. 그러한 구성은, 프레임(52)이 스테인리스 스틸 또는 다른 경질의 전도성 금속(hard conductive metal)과 같은 전기적으로 전도성인 물질로 형성될 경우 특히 유용하다. 그러한 실시예에서, 프레임(52)은 그라운드될 수 있으며 (따라서 그라운드 링(52)으로 지칭될 수 있음), 이는 그렇지 않을 경우 커넥터(50)의 콘택트들에 발생할 수 있는 간섭을 최소화하기 위함이다. 따라서, 일부 실시예에서, 그라운드 링(52)은 ESD(electrostatic discharge) 보호 및 EMC(electromagnetic compatibility)를 제공할 수 있으며, 커넥터를 통해 운반되는 모든 신호에 대해 단일의 그라운드 레퍼런스로서 역할할 수 있다.
제1 및 제2 유지 피쳐(54a, 54b)는 프레임(52) 내의 탭(44)의 대향 측면들 상에 형성될 수 있다. 유지 피쳐(54a, 54b)는 플러그 커넥터가 리셉터클 커넥터로 삽입될 경우 커넥터들을 함께 고정하기 위해 대응하는 리셉터클 커넥터 상의 하나 이상의 피쳐들과 맞물리도록 적응되는 플러그 커넥터 상의 하나 이상의 피쳐를 포함하는 유지 시스템의 일부이다. 도시된 실시예에서, 유지 피쳐(54a, 54b)는 표면(44a)부터 표면(44b)까지 연장하는 탭(44)의 측면들에서의 반원형 인덴테이션이다. 유지 피쳐들은 광범위하게 다양할 수 있으며, 각진 인덴테이션들 또는 노치들, 측면에만 형성되고 콘택트 영역(46a, 46b)이 형성되는 표면(44a, 44b)으로는 연장되지 않은 포켓들, 또는 다른 리세스된 영역들을 포함할 수 있다. 유지 피쳐들은, 유사하게 광범위하게 다양할 수 있는 리셉터클 커넥터 상의 유지 메커니즘과 맞물리도록 적응된다. 유지 피쳐(들)는, 예를 들어, 인덴테이션(54a, 54b) 내에 들어맞는 팁 또는 표면을 포함하는 하나 이상의 스프링, 하나 이상의 스프링 로드 디텐트(spring loaded detent), 또는 유사한 래칭(latching) 메커니즘일 수 있다. 유지 피쳐(54a, 54b) 및 리셉터클 커넥터 상의 대응 유지 메커니즘을 포함하는 유지 시스템은, 플러그 커넥터를 리셉터클 커넥터로 삽입하기 위해 요구되는 유지력이 리셉터클 커넥터로부터 플러그 커넥터를 제거하기 위해 요구되는 추출력보다 크도록 하는 구체적인 삽입 및 추출력을 제공하도록 설계될 수 있다.
도 5a-5c에 도시된 유지 피쳐들(54a, 54b)은 피메일(female) 정합 특성을 가지고, 리셉터클 커넥터와 연관된 유지 메커니즘(retention mechanism)은 상술한 바와 같이 유지 피쳐들(54a, 54b) 내부로 이동하는 메일(male) 특성을 갖지만, 다른 실시예들에서는 이들의 역할이 바뀔 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 유지 피쳐들(54a, 54b)은 리셉터클 커넥터 상의 피메일 유지 메커니즘과 맞물리는 스프링 로드 돌출부(spring loaded projections)일 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 피쳐들(54a, 54b) 중 하나는 메일-방향이고, 피쳐들(54a, 54b) 중 다른 하나는 피메일-방향일 수 있다. 다른 실시예에서, 다른 유지 메커니즘, 예컨대 기계적 또는 자성 래치(latch) 또는 직교 삽입 메커니즘들(orthogonal insertion mechanisms)이 이용될 수 있다. 추가적으로, 도 5a에서 유지 피쳐들(54a, 54b)은 프레임(52)에 형성되는 것으로 도시되지만, 프레임이 없는 본 발명의 실시예에서는, 유지 피쳐가 탭(44)을 구성하는 임의의 구조 또는 재질로 형성될 수 있다.
또한 유지 피쳐들(54a, 54b)은, 탭(44)의 측면 및/또는 탭(44)의 상하면을 따르는 것을 포함하여 커넥터(50)를 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 유지 피쳐들(54a, 54b)은 바디(42)의 전면(42a)에 배치될 수 있고, 리셉터클 커넥터의 외부 전면에 배치된 유지 메커니즘에 맞물리도록 적응될 수 있다. 도 5a-5c에 도시된 실시예에서, 유지 피쳐들(54a, 54b)은 탭(44) 길이의 마지막 삼분의 일 이내에 위치할 수 있다. 발명자들은 유지 피쳐들 및 리셉터클 커넥터 내의 대응 래칭(latching) 메커니즘을 플러그 커넥터의 말단 부근에서 위치시키는 것이, 리셉터클 커넥터 내부에 맞물린 위치에 있을 때, 커넥터 측부(sideway)를 보다 더 양호하게 고정하는 데 도움을 주는 것으로 판단했다.
이제 도 6a 및 6b을 참조한다. 도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플러그 커넥터(60)의 간이 평면도이고, 도 6b는 커넥터(60)의 탭(44)의 일부를 구성하는 프레임(62)의 간이 투시도이다. 프레임(62)은 u자 형태의 프레임으로, 커넥터(60)의 말단 팁으로부터 바디(42) 방향으로 커넥터의 측면을 따라 연장되고, 커넥터(60)의 두께(T)와 동등한 두께를 가진다. 프레임(62)은 상이한 실시예들에서 가변적인 길이를 가질 수 있는 측부(62a, 62b)를 포함한다. 일부 실시예에서, 측부(62a, 62b)는 콘택트 영역(46a, 46b)을 지나 커넥터의 바디(42)까지 연장한다. 다른 실시예에서, 측부는 콘택트 영역(46a, 46b)을 지나도록 연장되지만, (도 7b에 도시된 바와 같이) 바디(42)까지 연장되지 않을 수 있고, 콘택트 영역(46a, 46b)의 말단까지 정확하게 연장될 수도 있고, 또는 상대적으로 짧아서 콘택트 영역의 길이를 따라 일부분만 연장될 수 있다. 콘택트 영역(46a, 46b)은 서로 대향하는 측부(62a, 62b) 사이에 놓인다. 프레임(52)과 마찬가지로, 프레임(62)은 전기 전도성 재질로 만들어질 수 있고, 그라운드 링(62)으로 불릴 수 있다.
상술한 커넥터들(40, 50 또는 60)(그리고, 커넥터들(80, 90, 100) 및 아래에 설명할 다른 것들) 중 임의의 것에서의 콘택트 영역(46a, 46b)은 다양한 서로 다른 패턴으로 배치되는 1개 내지 20개 이상의 임의의 수의 외부 콘택트를 포함할 수 있다. 도 7a-7h은 본 발명의 상이한 실시예들에 따라 콘택트 영역(46) 내에서의 서로 다른 콘택트 배치의 예시들을 제공한다. 도 7a에 도시된 바와 같이, 콘택트 영역(46)은 콘택트 영역 내에서 중심에 대칭으로 위치하는 2개의 콘택트(71(1) 및 71(2))를 포함할 수 있다. 유사하게, 도 7b의 도시에 따르면, 콘택트 영역(46)은 콘택트 영역 내의 중심에 대칭으로 배치되는 3개의 콘택트(72(1) 내지 72(3))를 갖는 한편, 도 7c 및 7d의 도시에 따르면, 콘택트 영역(46)은 4개의 콘택트(73(1) 내지 73(4)) 및 8개의 콘택트(74(1) 내지 74(8))를 각각 가진다.
일부 실시예에서, 개별 콘택트는 다른 크기를 가질 수 있다. 이는 예컨대, 하나 이상의 콘택트가 고출력 또는 고전류 전용일 경우, 특히 유용할 수 있다. 도 7e는 7개의 콘택트(75(1) 내지 75(7))가 콘택트 영역(46) 내에서 단일 로우로 배치되고, 중심 콘택트(75(4))가 다른 콘택트 너비의 2배 또는 3배인 일 실시예를 도시한다.
각각의 도 7a-7e는 영역(46) 내에서 단일 로우의 콘택트들을 포함하고, 본 발명의 일부 실시예는 2개, 3개, 또는 그 이상의 로우의 콘택트들을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 7f에 도시된 콘택트 영역(46)은 4개의 콘택트로 된 2개의 로우((76(1) 내지 76(4), 및 76(5) 내지 76(8))를 포함하고, 각각의 로우는 콘택트 영역의 측면들 사이의 중심에 위치하고, 콘택트 영역의 길이를 가로지르는 중심선에 대해 대칭으로 이격된다. 도 7g의 도시에 따르면, 콘택트 영역(46)은 콘택트 영역 내에 배치된, 3개의 콘택트(77(1) 내지 77(3))의 제1 로우 및 4개의 콘택트(77(4) 내지 77(7))의 제2 로우를 가지고, 도 7h의 도시에 따르면, 콘택트 영역(46)은 총 9개의 콘택트(78(1) 내지 78(9))를 위한, 3개 콘택트를 가지는 3개의 로우를 가진다.
도 7a-7h에 도시된 각각의 콘택트 영역(46)은 본 발명의 특정 실시예에 따른 영역(46a 및 46b) 둘 다를 나타낸다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 플러그 커넥터는 도 7a의 영역(46)에 도시된 바와 같이 2개의 콘택트를 각각 포함하는 2개의 콘택트 영역(46a 및 46b)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 플러그 커넥터는 도 7b에 도시된 바와 같이 3개의 콘택트를 각각 포함하는 콘택트 영역(46a 및 46b)을 포함할 수 있다. 또 다른 본 발명의 실시예는, 도 7c의 영역(46)에 도시된 바와 같은 콘택트 영역(46a 및 46b)을 가지는 플러그 커넥터, 도 7d의 영역(46)에 도시된 바와 같은 콘택트 영역(46a 및 46b)을 가지는 플러그 커넥터, 도 7e의 영역(46)에 도시된 바와 같은 콘택트 영역(46a 및 46b)을 가지는 플러그 커넥터, 도 7f의 영역(46)에 도시된 바와 같은 콘택트 영역(46a 및 46b)을 가지는 플러그 커넥터, 도 7g의 영역(46)에 도시된 바와 같은 콘택트 영역(46a 및 46b)을 가지는 플러그 커넥터, 및 도 7h의 영역(46)에 도시된 바와 같은 콘택트 영역(46a 및 46b)을 가지는 커넥터(40)를 포함할 수 있다.
영역(46a, 46b) 내의 콘택트는 파워 콘택트, 그라운드 콘택트, 아날로그 콘택트, 디지털 콘택트 및 다른 콘택트를 포함하여, 다양한 신호를 위해 지정된 콘택트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 그라운드 콘택트가 영역(46a 및 46b)에 형성되고, 다른 실시예에서, 그라운드 콘택트가 팁(44e)에, 및/또는 커넥터(40)의 측면(44c, 44d) 상에만 위치할 수 있다. 그라운드 콘택트를 콘택트 영역(46a 및 46b) 내부 대신, 커넥터(40)의 주변 측(peripheral side) 및/또는 팁 표면을 따른 하나 이상의 위치에서 이용하는 실시예에서, 커넥터 탭(44)의 전체 풋프린트(footprint)는 그라운드 콘택트를 콘택트 영역(46a 또는 46b) 내에 포함하는 유사 커넥터보다 작을 수 있다.
영역(46a, 46b) 내의 파워 콘택트는 임의의 전압 신호를 전달할 수 있고, 예컨대, 2-30 볼트(volt) 사이의 신호를 전달할 수 있다. 일부 실시예에서, 다수의 파워 콘택트가 영역(46a, 46b)에 포함되어 상이한 목적들을 위해 이용될 수 있는 상이한 전압 레벨의 파워 신호들을 전달할 수 있다. 예컨대, 커넥터(40)에 접속된 액세서리 디바이스에 파워를 공급하는 데 이용될 수 있는 3.3 볼트의 저 전류 파워를 전달하기 위한 하나 이상의 콘택트뿐만 아니라, 커넥터(40)에 연결된 이동식 미디어 디바이스를 충전하기 위한 5 볼트의 고 전류 전원을 전달하기 위한 하나 이상의 콘택트가 영역(46a, 46b)에 포함될 수 있다. 도 7e에서 논의된 바와 같이, 일부 실시예에서, 영역(46a, 46b) 내의 하나 이상의 파워 콘택트는 다른 콘택트보다 더 커서, 그 더 큰 콘택트들이 보다 효율적으로 고출력 및/또는 고전류를 전달할 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 다수의 콘택트가 전기적으로 서로 연결되어 고출력 및/또는 고전류를 전달하기 위한 하나 이상의 "더 큰 콘택트"를 제공할 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 도 7d에 도시된 콘택트(74(4) 및 75(5))는 전기적으로 서로 연결되어 하나의 단일 파워 콘택트로 기능할 수 있다.
콘택트 영역(46a, 46b)에 포함될 수 있는 예시적인 아날로그 콘택트는, 오디오 아웃(audio out) 및 오디오 인(audio in) 신호 둘 다를 위한 개별 좌우 채널을 위한 콘택트, RGB 비디오 신호, YPbPr 컴포넌트 비디오 신호 등과 같은 비디오 신호를 위한 콘택트를 포함할 수 있다. 유사하게, 영역(46a, 46b)의 콘택트는 데이터 신호, 예컨대 USB 신호 (USB 1.0, 2.0 및 3.0 포함), FireWire (IEEE 1394로도 지칭) 신호, UART 신호, Thunderbolt 신호, SATA 신호 및/또는 다른 임의의 유형의 고속 시리얼 인터페이스 신호 또는 다른 타입의 데이터 신호를 포함하는 많은 상이한 타입의 디지털 신호를 전달할 수 있다. 콘택트 영역(46a, 46b) 내의 디지털 신호는 또한, 커넥터(40)에 대한 액세서리 또는 디바이스의 감지 및 식별을 가능하게 하는 기능을 수행하는 다른 디지털 신호뿐만 아니라, 디지털 비디오를 위한 신호, 예컨대 DVI 신호, HDMI 신호 및 디스플레이 포트 신호를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유전체 재료(dielectric material)가 콘택트 영역(46a, 46b)의 개별 콘택트 사이에 예컨대, 주입 몰딩 기술(injection molding techniques)을 이용하여 충전되어, 콘택트의 상부 표면과 같은 높이가 되게 한다. 유전체 재료는 인접 콘택트들을 서로 분리시키고, 콘택트 영역의 콘택트 세트를 그 콘택트들을 둘러싸는 그라운드 링의 금속 면 또는 프레임으로부터 분리시킨다. 일부 실시예에서, 유전체 재료 및 콘택트는 탭(44)의 동일 높이 외측 표면을 형성하여, 탭(44)의 면에 걸쳐 부드럽고 일관된 느낌을 제공하는 한편, 다른 실시예에서, 유전체 재료 및 콘택트를 포함하는 각각의 콘택트 영역(46a, 46b)은 매우 미세한 양(예컨대, 0.2와 0.01mm 사이)이 리세스(recess)되어, 어떤 개별 콘택트도 프레임(52)의 외측 표면 너머로 돌출되지 않도록 도와주어, 1000회 이상의 사용 횟수에서도 돌출 또는 "큰(proud)" 콘택트가 커넥터로부터 기계적으로 다소 벗어날 민감성을 증가시킬 수 있다. 추가적으로, 견고성 및 신뢰성을 향상시켜, 커넥터(40)가 충분히 밀봉(seal)될 수 있고, 흔들리는 부분을 포함하지 않게 된다.
본 발명의 소정의 실시예의 180도 대칭 듀얼 오리엔테이션 디자인을 더 잘 알고 이해하기 위하여, 각각의 콘택트 영역(46a 및 46b) 내에 네 개의 개별 콘택트가 형성되는 본 발명의 특정 실시예에 따른 플러그 커넥터(80)를 도시하는 도 8a-8c가 참조된다. 구체적으로, 도 8a 및 8b는 각각 커넥터(80)의 제1 측면(44a) 및 대향하는 제2 측면(44b)의 간략도이고, 도 8c는 A-A' 선(도 8a에 도시)에 따른 커넥터(80)의 간략 단면도이며 커넥터의 콘택트들 간의 전기적 접속에 대한 개략적인 표현 또한 포함하고 있다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 커넥터(80)의 표면(44a)의 콘택트(73(1) ... 73(4)) 각각은 바로 반대편의 표면(44b)의 콘택트와 개략적인 형태로 표시된 전기적 접속(82(1) ... 82(4))에 의하여 전기적으로 결합된다. 보다 쉬운 참조를 위하여, 커넥터의 두 개의 다른 면 상에서 전기적으로 함께 결합된 콘택트는 동일한 콘택트 번호로 지칭되고 본 명세서에서 때때로 콘택트의 "대응 쌍(corresponding pair)" 또는 "매칭 접속된 콘택트들(matching connected contacts)"로 지칭된다. 콘택트들의 대응 쌍들 간의 전기적 콘택트는 다양한 방식으로 이루어질 수 있다. 소정의 실시예에서 대응 쌍 내의 콘택트들 간의 전기적 콘택트는 탭(44) 또는 바디(42) 내에서 이루어진다. 일 예로서, 상부 및 하부 표면 상에 프린트된 콘택트 패드를 포함하는 PCB(printed circuit board)는 탭(44) 내에서 연장될 수 있다. 쓰루 홀 또는 비아가 PCB 내의 대향하는 표면들 상의 콘택트 패드들 사이에 바로 형성될 수 있고, 전기 전도성 물질(예컨대, 구리)로 채워져, 상부 표면에 형성된 콘택트 패드 각각을 대향하는 표면 상의 대응하는 콘택트 패드와 전기적으로 접속할 수 있다. 따라서, PCB의 한쪽 면 상의 콘택트 패드에 솔더링된 커넥터의 표면(44a)의 개별 콘택트는 PCB의 다른 면 상의 콘택트 패드에 솔더링된 표면(44b)의 매칭 접속된 콘택트에 전기적으로 접속될 수 있다. 그라운드 링이 커넥터의 팁에서 콘택트를 둘러싸지 않는 다른 실시예에서, 콘택트들은 탭(44)을 통해 전기적으로 접속되는 것이 아니라 커넥터의 팁을 표면(44a)부터 표면(44b)까지 감싸는 것에 의해 함께 연결될 수 있다.
도 8a 및 커넥터(80)의 듀얼 오리엔테이션 양태로 돌아가면, 콘택트 영역(46a)은, 그 영역 내에 형성되는 균일하게 이격된 네 개의 콘택트(73(1) ... 73(4))를 포함할 수 있다. 길이 방향을 따라 커넥터(50)의 중심을 관통하고 그에 수직한 중심 평면(59)에 대하여, 콘택트(73(1) 및 73(2))는 중심선(59)을 기준으로 콘택트(73(3) 및 73(4))와 미러링 관계에 있다. 즉, 중심선(59)으로부터 콘택트(73(2))까지의 간격은 중심선(59)로부터 콘택트(73(3))까지의 간격과 동일하다. 또한, 중심선(59)으로부터 콘택트(73(1))까지의 간격은 중심선(59)로부터 콘택트(73(4))까지의 간격과 동일하다. 각각의 콘택트 쌍(73(1), 73(4)) 및 (73(2), 73(3)) 내의 콘택트는 또한 커넥터의 면들(44c 및 44d)로부터 상호 간에 동일하게 이격되며, 탭(44)의 길이 방향을 따라 단부 표면(44e)으로부터 동일한 거리만큼 이격된다.
*유사하게, 도 8b에서 콘택트 영역(46b)은 영역(46a)과 동일한 개수의 콘택트들을 포함하고, 그 콘택트들은 영역(46a)에서와 동일한 간격에 따라 이격된다. 따라서, 콘택트 영역(46b)은 영역(46b) 내에, 영역(46a) 내의에 콘택트(73(1) ... 73(4))와 동일한 배치 및 간격에 따라 이격된 네 개의 콘택트(73(1) ... 73(4))를 포함한다. 영역(46a) 및 영역(46b) 내의 콘택트들의 배치 및 간격이 동일하므로, 표면(44a) 또는 표면(44b) 중 하나에 어떤 종류의 표시나 마크가 없더라도, 각각의 표면(44a, 44b) 상의 표면 및 콘택트 배치는 동일하거나 적어도 실질적으로 동일하게 보일 수 있는 것이다.
앞서 언급된 바와 같이, 커넥터(80)는 내부 표면 상에 (그라운드 콘택트를 포함시키지 않고) 단일 세트의 콘택트들을 가진 리셉터클 커넥터와 정합될 수 있다. 일 예로서, 도 9a 및 9b는 두 개의 서로 다른 가능한 정합 오리엔테이션으로 리셉터클 커넥터(85)와 정합된 플러그 커넥터(80)를 도시하는 간략도이다. 리셉터클 커넥터(85)는 캐비티(87)를 정의하는 하우징(86)을 포함한다. 콘택트(88(1) ... 88(4))는 캐비티(87)의 제1 내부 표면을 따라 위치하고 그라운드 콘택트(88(a) 및 88(b))는 캐비티의 측면 내부 표면 상에 위치한다. 제1 내부 표면에 대향하는 제2 내부 표면 상에는 콘택트가 없다.
도 9a 및 9b에 도시된 바와 같이, 가능한 두 개의 오리엔테이션(여기서는 편의상 "위" 또는 "아래"로 지칭되겠지만, 이는 상대적인 용어로서 단지 커넥터의 오리엔테이션만이 180도 바뀌는 것을 의미하고자 하는 것임을 알아야 한다) 중 어느 오리엔테이션으로 커넥터(80)가 캐비티(87)에 삽입되는지에 관계없이 커넥터(80)의 탭(44)이 캐비티(87) 내에 완전히 삽입될 때 콘택트(73(1) ... 73(4)) 각각은 콘택트(88(1) ... 88(4)) 중 하나와 정렬되고 물리적으로 접촉하게 된다. 커넥터(80)가 면(44a)이 위를 향한 채로 캐비티(87) 내에 삽입될 때(도 9a), 콘택트(73(1))는 콘택트(88(1))와 정렬되고, 콘택트(73(2))는 콘택트(88(2))와 정렬되고, 콘택트(73(3))는 콘택트(88(3))와 정렬되고, 콘택트(73(4))는 콘택트(88(4))와 정렬된다. 커넥터(80)가 면(44b)이 위를 향한 채로 캐비티(87) 내에 삽입될 때(도 9b)에는, 콘택트들이 다르게 정렬되어, 콘택트(73(4))는 콘택트(88(1))와 정렬되고, 콘택트(73(3))는 콘택트(88(2))와 정렬되고, 콘택트(73(2))는 콘택트(88(3))와 정렬되고, 콘택트(73(1))는 콘택트(88(4))와 정렬된다. 추가적으로, 플러그 커넥터(80)가 측면 그라운드 콘택트(73a, 73b)를 포함할 때, 각각의 측면 콘택트는 리셉터클 커넥터(85)로부터의 측면 그라운드 콘택트(88a, 88b) 중 하나와 도 9a 및 9b에 도시된 두 개의 가능한 삽입 오리엔테이션 중 하나로 정렬된다.
따라서, 플러그 커넥터(80)가 리셉터클 커넥터(85)에 "위" 위치로 삽입되든지 "아래" 위치로 삽입되든지, 플러그 커넥터 및 리셉터클 커넥터 내의 콘택트들 사이에 적절한 전기적 콘택트가 이루어질 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예는 리셉터클 커넥터, 및 플러그 커넥터의 삽입 오리엔테이션에 기초하여 리셉터클 커넥터 콘택트 핀의 기능을 스위칭하는 회로를 포함하는 전자 호스트 디바이스에 더 관련된다. 몇몇 실시예에서, 리셉터클 커넥터 또는 리셉터클 커넥터가 하우징되는 호스트 전자 디바이스 내의 센싱 회로는 플러그 커넥터의 오리엔테이션을 감지할 수 있고, 리셉터클 커넥터 내의 콘택트로의 내부 접속을 스위칭하고 리셉터클 커넥터의 콘택트를 플러그 커넥터의 콘택트에 적절하게 매칭시키도록 소프트웨어 및/또는 하드웨어 스위치를 설정할 수 있다. 이러한 회로의 다양한 실시예에 대한 세부 사항은 동시에 출원되고 공동 소유되는 미국 출원번호 ________________ (대리인 정리 번호: 90911-825181)에 개시되어 있고, 그러한 내용은 특정 목적에 관계없이 그 전체가 본 명세서에 포함되는 것이다.
몇몇 실시예에서 플러그 커넥터의 오리엔테이션은, 플러그 커넥터의 오리엔테이션에 따라 리셉터클 커넥터 내의 대응하는 오리엔테이션 콘택트와 맞물리거나 맞물리지 않는 물리적 오리엔테이션 키(physical orientation key)(오리엔테이션 키는 플러그 커넥터가 복수의 오리엔테이션으로 리셉터클 커넥터에 삽입되는 것을 금지하지 않는다는 면에서 편향 키와 다름)에 기초하여 감지될 수 있다. 그러면, 오리엔테이션 콘택트에 접속된 회로는 플러그 커넥터가 가능한 두 개의 오리엔테이션 중 어느 것으로 리셉터클 커넥터에 삽입되었는지 판정할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 플러그 커넥터의 오리엔테이션은 콘택트들 중 하나 이상에서의 특성(예컨대, 전압 또는 전류 레벨)을 감지하는 것에 의해 또는 핸드셰이킹 알고리즘을 사용하여 콘택트들 중 하나 이상을 통해 신호를 송수신하는 것에 의해 판정될 수 있다. 그러면, 리셉터클 커넥터에 동작 가능하게 연결되는 호스트 디바이스 내의 회로는 리셉터클 커넥터의 콘택트를 플러그 커넥터의 콘택트에 적절히 매칭시키도록 소프트웨어 및/또는 하드웨어 스위치를 설정할 수 있다.
*커넥터(80)의 콘택트 영역(46a) 내의 각각의 콘택트가 콘택트 영역(46b) 내의 바로 반대편의 콘택트에 전기적으로 접속되기도 하지만, 다른 실시예에서는, 콘택트 영역(46a) 내의 콘택트가 콘택트 영역(46b) 내의 바로 반대편이 아닌 콘택트에 전기적으로 접속될 수도 있다. 도 8a 내지 8c와 유사하고 커넥터(80)과 동일하게 이격된 네 개의 콘택트를 갖는 커넥터(90)을 도시하는 도 10a 내지 10c는, 콘택트 영역(46a) 내의 콘택트 각각이 서로 대각선 관계를 갖도록 이격된 콘택트 영역(46b) 내의 대응하는 콘택트에 접속되는 실시예를 도시하고 있다. 도 10a에 도시된 바와 같이, 커넥터(90)의 콘택트 영역(46a) 내의 콘택트(73(1) ... 73(4))의 배치는 커넥터(80)의 콘택트 영역(46a) 내의 콘택트의 배치와 동일하다. 그러나, 커넥터(90)에서는, 콘택트 영역(46a) 내의 콘택트(73(1))는, 중심 평면(59)의 대향 측에 있고 중심 평면으로부터 동일한 거리만큼 이격된, 콘택트 영역(46b) 내의 대응하는 콘택트, 즉 콘택트(73(1))와 전기적으로 연결된다. 유사하게, 콘택트 영역(46a) 내의 콘택트(73(2), 73(3) 및 73(4))는, 중심선(59)의 대향 측에 대각선 관계에 있도록 위치하고 중심선으로부터 동일한 거리만큼 이격되는, 콘택트 영역(46b) 내의 매칭 콘택트(73(2), 73(3) 및 73(4))와 각각 전기적으로 연결된다.
커넥터(90) 내의 대응 콘택트 쌍 내의 콘택트들 간의 전기적 콘택트는 임의의 적절한 방식으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 매칭 콘택트들 간의 접속은 커넥터의 탭 및/또는 바디 내에서 이루어질 수 있다. 일 예로서, 각각의 영역(46a 및 46b)의 각각의 콘택트(73(1) ... 73(4))마다 하나씩, 상부 및 하부 표면에 프린트된 콘택트 패드들을 갖는 PCB는, 탭(44)의 내부를 통해 연장할 수 있다. PCB 상에 형성된 일련의 도전성 라인, 스루 홀 및 비아는 도 10c의 개략도에 따라 각각의 콘택트를 콘택트 영역(46a)으로부터 영역(46b) 내의 그것의 매칭 접속되는 콘택트에 전기적으로 접속할 수 있다.
도 10c에 도시된 방식으로 표면(46a 및 46b) 간에 콘택트를 전기적으로 접속하는 것은, 커넥터(90)가 가능한 두 개의 오리엔테이션 중 어느 것으로 리셉터클 커넥터와 정합되는지에 관계없이 리셉터클 커넥터 내의 콘택트가 커넥터(90) 내의 동일한 콘택트와 정렬된다는 이점을 제공한다. 가능한 두 개의 서로 다른 정합 오리엔테이션으로 리셉터클 커넥터(85)와 정합된 커넥터(90)를 도시하는 간략도인 도 11a 및 11b는 도 10c의 실시예의 이러한 측면을 도시하고 있다. 도 11a에서, 커넥터(90)는 면(44a)을 위로 한 채로 커넥터(85)의 캐비티(87) 내에 삽입된다. 이 정렬에서, 플러그 커넥터 콘택트(73(1))는 리셉터클 커넥터 콘택트(88(1))와 물리적으로 접촉하게 되고, 플러그 커넥터 콘택트(73(2))는 리셉터클 커넥터 콘택트(88(2))와 물리적으로 접촉하게 되고, 플러그 커넥터 콘택트(73(3))는 리셉터클 커넥터 콘택트(88(3))와 물리적으로 접촉하게 되고, 플러그 커넥터 콘택트(73(4))는 리셉터클 커넥터 콘택트(88(4))와 물리적으로 접촉하게 된다.
도 11b에 도시된 바와 같이, 플러그 커넥터(90)가 측면(44b)을 위로 한 채로 리셉터클 커넥터(85) 내에 삽입될 때, 콘택트들을 완전히 동일한 방식으로 정렬된다. 따라서, 커넥터(90)와 정합되도록 설계된 리셉터클 커넥터(85)는 커넥터(90)의 오리엔테이션에 기초하여 콘택트를 스위칭하는 회로를 포함할 필요가 없다. 추가적으로, 커넥터(80)에서와 마찬가지로, 커넥터(90)가 측면 콘택트(73a, 73b)를 포함한다면, 각각의 측면 콘택트는 삽입 오리엔테이션에 관계없이 측면 콘택트(88a, 88b) 중 하나와 정렬된다.
다른 실시예에서, 콘택트 영역(46a)의 개별 콘택트들의 일부는 도 8a 내지 8c에 도시된 바와 같이 서로 직접 대향하는 영역(46b) 내의 매칭 콘택트들에 접속될 수 있는 반면에, 콘택트 영역(46a)의 다른 개별 콘택트들은 도 10a 내지 10c에 도시된 바와 같이 상호 대각선 관계로 위치한 영역(46b) 내의 매칭 콘택트들에 접속될 수 있다. 예를 들어, 중심 콘택트들(73(2) 및 73(3))은 도 8a 내지 8c에 도시된 바와 같이 함께 연결될 수 있는 반면에, 외측 콘택트들(73(1) 및 73(4))은 도 10a 내지 10c에 도시된 바와 같이 함께 연결될 수 있다.
본 발명의 특정 실시예의 듀얼 오리엔테이션 특성을 용이하게 하기 위해, 커넥터의 콘택트 영역들(46a 및 46b) 내의 일부 또는 모든 콘택트는, 유사 목적 콘택트들이 탭(44)의 길이를 따라 커넥터를 이등분하는 평면(59)(센터 평면)에 대해 서로 미러링되는 관계로 각 콘택트 영역 내에 위치하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 다시 도 8a를 참조하면, 콘택트(73(1))는 콘택트(73(4))와 미러링 관계에 있어서, 각 콘택트가 동일한 로우 내에 있고 평면(59)으로부터 동일한 거리만큼 이격되어 있되 중심 평면의 반대 측에 있다. 유사하게, 콘택트(73(2))는 중심선(59)에 대해 콘택트(73(3))와 미러링 관계에 있다. 유사 목적 콘택트들은 유사한 신호들을 전달하도록 지정된 콘택트들이다. 유사 목적 콘택트 쌍의 예는, 제1 및 제2 파워 콘택트들, 좌우 오디오 출력 콘택트들, 제1 및 제2 그라운드 콘택트들, 차동 데이터 콘택트들의 쌍 또는 동일한 극성의 두 개의 차동 데이터 콘택트들(예를 들어, 두 개의 양극 또는 두 개의 음극 차동 데이터 콘택트들), 직렬 송신 및 수신 콘택트들의 쌍, 및/또는 다른 일반적인 제1 및 제2 디지털 콘택트들을 포함할 수 있다.
각각의 영역(46a 및 46b) 내의 유사 목적 콘택트들 사이의 대칭 미러링 관계는 미러링 관계에 있는 유사 목적 콘택트들의 쌍 각각에 대해, 유사 목적 콘택트들 중 하나가, 특정 콘택트 전용이거나 특정 콘택트로 즉시 스위칭될 수 있는 리셉터클 커넥터 내의 콘택트에 전기적으로 접속될 것을 보장한다. 이로써, 이것은 리셉터클 커넥터 내에 요구되는 스위칭 회로를 단순화한다. 예를 들어, 콘택트들(73(1) 및 73(4))이 차동 데이터 신호 쌍 전용의 유사 목적 콘택트들인 경우, 플러그 커넥터(80)가 리셉터클 커넥터(85) 내에 삽입될 때, 플러그 커넥터가 "업(up)" 또는 "다운(down)" 삽입 오리엔테이션으로 리셉터클 커넥터와 정합되는지 여부와 관계없이, 차동 데이터 신호 콘택트들 중 하나는 리셉터클 콘택트(88(1))와 물리적으로 접촉하고, 차동 데이터 신호 콘택트들 중 다른 하나는 리셉터클 콘택트(88(4))와 물리적으로 접촉할 것이다. 따라서, 리셉터클 콘택트들(88(1)과 88(4)) 양자는 차동 데이터 콘택트들이 될 수 있어(또는 스위치 또는 멀티플렉서(multiplexor)를 통해 차동 데이터 콘택트들을 지원하는 회로에 동작가능하게 결합될 수 있어), 삽입 오리엔테이션에 관계없이 플러그 커넥터의 차동 데이터 콘택트에 전기적으로 결합될 것이 보장된다. 따라서, 리셉터클 커넥터 내의 스위칭 회로는, 차동 데이터 콘택트에 의해 요구되는 것과는 매우 상이한 내부 접속을 가지는 파워 콘택트 또는 다른 콘택트가 콘택트(88(1) 또는 88(4))와 정렬되는 위치 중 하나에 있을 수 있다는 점을 고려할 필요가 없다.
도 8a 내지 8c 및 도 10a 내지 10c가 콘택트 영역들(46a 및 46b)의 각각에 짝수 개의 콘택트들을 가지는 본 발명의 특정한 실시예를 도시하고 있지만, 본 발명의 다른 실시예는 콘택트 영역들(46a, 46b)의 각각에 홀수 개의 콘택트들을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 플러그 커넥터의 각 면 상의 콘택트들 중 하나는 이등분 평면(59)의 중심에 위치하는 중심 콘택트이고 따라서 "업" 또는 "다운" 위치 양자에서 중심에 위치하는 리셉터클 콘택트와 정렬한다. 중심 콘택트들은 중심 콘택트의 좌우 절반이 서로 미러링되는 것 외에는, (중심선(59)에 대해) 그 자체가 다른 콘택트와 미러링 관계에 있지는 않고, 따라서 다른 콘택트들과 동일한 방식으로 다른 유사 목적 콘택트와 쌍을 이루지 않는다.
도 12a 내지 12c는 본 발명의 특정 실시예의 이러한 측면을 도시하며, 커넥터(80)와 도 8c에서와 같이 하부 표면 상의 매칭 콘택트들에 전기적으로 접속된 플러그 커넥터의 탭(44)의 상부 표면 상에 형성된 세 개의 콘택트들(72(1) 내지 72(3))을 가지는 플러그 커넥터(99)를 도시한다. 커넥터(99)가 "업" 위치에서 대응 리셉터클 커넥터(95)에 삽입되면, 콘택트들(72(1) 내지 72(3))은 리셉터클 커넥터의 콘택트(98(1) 내지 98(3))와 각각 정렬한다. 커넥터가 "다운" 위치에서 리셉터클 커넥터(80)에 삽입되면, 콘택트들(72(3) 내지 72(1))은 반전되고 리셉터클 커넥터의 콘택트들(98(1) 내지 98(3))과 각각 정렬한다. 양 오리엔테이션에서, 플러그 커넥터 콘택트(72(2))는 중심 리셉터클 콘택트(98(2))와 정렬한다. 또한, 각 오리엔테이션에서, 측면 콘택트들(72a, 72b)의 각각은 측면 콘택트들(98a, 98b)과 정렬한다.
본 발명의 실시예에 따른 콘택트 영역들(46a 및 46b)의 각각의 단일 로우에서 서로 이격된 8개의 콘택트들을 가지는 듀얼 오리엔테이션 커넥터(100)를 도시하는 도 13a 내지 13c를 참조하자. 도 13a는 커넥터(100)의 단순 사시도이고, 도 13b 및 13c는 각각 커넥터(100)의 단순 상, 하 평면도이다. 도 13a에 도시된 바와 같이, 커넥터(100)는 바디(42), 및 커넥터의 길이에 평행한 방향으로 바디(42)로부터 길이 방향으로 연장되는 탭 부분(44)을 포함한다. 케이블(43)은 탭 부분(44)의 대향 단부에서 바디(42)에 부착된다.
탭(44)은 정합 이벤트 동안 대응 리셉터클 커넥터에 삽입되는 크기이고, 제1 주 표면(44a) 상에 형성된 제1 콘택트 영역(46a) 및 표면(44a)에 반대인 제2 주 표면(44b) 상에 형성된 제2 콘택트 영역(46b)(도 13a에는 미도시)을 포함한다. 표면(44a 및 44b)은 탭의 말단 팁으로부터, 탭(44)이 대응 리셉터클 커넥터에 삽입될 때, 리셉터클 커넥터의 하우징 또는 리셉터클 커넥터가 결합되는 호스트 디바이스에 인접하는 스파인(109)으로 연장된다. 탭(44)은 또한, 제1 및 제2 주 표면들(44a 및 44b) 사이에서 연장되는 제1 및 제2 대향 측면들(44c, 44d)을 포함한다. 일부 실시예에서, 탭(44)은 5-10mm 사이의 너비, 1-3mm 사이의 두께, 5-15mm 사이의 삽입 깊이(탭(44)의 팁으로부터 스파인(109)까지의 거리)를 가진다. 또한, 일부 실시예에서, 탭(44)은 그 너비보다 큰 길이를 가지고, 그 너비는 두께보다 크다. 다른 실시예에서, 탭(44)의 길이 및 너비는 서로 0.2mm 이내이다. 특정 실시예에서, 탭(44)은 6.7mm 너비, 1.5mm 두께, 6.6mm 삽입 깊이(탭(44)의 팁으로부터 스파인(109)까지의 거리)를 가진다. 다른 실시예에서, 탭(44)은 동일한 6.7mm 너비 및 1.5mm 높이를 가지지만 더 긴 길이를 가진다. 그러한 실시예는, 곡선 또는 다른 방식으로 고도로 양식화된 인클로저를 가지는 전자 디바이스의 측면에 개구를 가지는 리셉터클 커넥터와 정합하는 데 특히 유용할 수 있다. 그러한 디바이스에서, 탭의 길이는 디바이스 인클로저의 경사 및 바디(42)의 높이에 의해 결정되는 양만큼 증가될 수 있다. 즉, 탭(44)은 리셉터클 커넥터의 개구에서 수직 에지 또는 표면을 가지는 인클로저 내에 하우징된 리셉터클 커넥터와 적절히 동작하기 위해 길이 A를 가질 수 있다. 하지만, 경사진 디바이스 인클로저와 적절히 동작하도록, 평평하거나 또는 수직한 평면을 가지는 인클로저에서처럼, 영역들(46a, 46b) 내의 콘택트들이 곡선 인클로저 내의 리셉터클 커넥터 내의 콘택트들과 정합할 수 있도록, 추가적인 길이 B가 디바이스 인클로저의 만곡을 보상하기 위해 부가될 수 있고, 추가적인 길이 C가 플러그 커넥터 하우징(42)의 두께를 보상하기 위해 부가될 수 있다. 인클로저의 만곡이 얕아 질수록 B 값은 대응하여 증가될 수 있다. 유사하게, 플러그 커넥터 하우징(42)이 두꺼워질수록 C 값은 증가될 수 있다.
탭(44)의 구조 및 형상은 도 5c에 도시된 그라운드 링(52)과 유사한 그라운드 링(105)에 의해 정의되고, 스테인리스 스틸 또는 다른 단단한 전도성 물질로 만들어질 수 있다. 그라운드 링(105)은 스파인으로부터 표면들(44a 및 44b)로 각각 연장되는 표면들(109a 및 109b)을 포함하는, 그라운드 링의 테두리 부분 또는 스파인(109)을 또한 포함한다. 커넥터(100)는 상부 표면(44a) 또는 하부 표면(44b) 어느 쪽으로도 연장되지 않는, 그라운드 링(105)의 측면에 곡선 포켓으로 형성된 유지 피쳐들(102a 및 102b)을 포함한다. 스파인(109)에서 그라운드 링(105)에 접속되는 바디(42)는, 바디 내의 특정 컴포넌트가 보이도록 도 13a에 (점선을 통해) 투명한 형식으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 바디(42) 내에는 커넥터(100)의 말단 팁을 향해 콘택트 영역들(46a, 46b) 사이의 그라운드 링(105) 내로 연장되는 인쇄 회로 보드(PCB)(104)가 있다. 용도 특정 집적 회로(ASIC) 칩들(108a 및 108b)과 같은 하나 이상의 집적 회로(IC)가, 커넥터(100) 또는 커넥터(100)를 일부로서 포함하는 임의의 액세서리 또는 디바이스에 관한 정보를 제공하기 위해 및/또는 인증(authentication), 인식(identification), 콘택트 구성, 및 전류 또는 전력 조정(regulation)과 같은 특정 기능을 수행하기 위해, PCB(104)에 동작가능하도록 연결될 수 있다.
예를 들어, 하나의 실시예에서, ID 모듈이 커넥터(100)의 콘택트들에 동작가능하게 결합되는 IC 내에 구현된다. ID 모듈은 정합 이벤트 동안 호스트 디바이스에 전달될 수 있는 커넥터 및/또는 관련 액세서리에 대한 인식 및 구성 정보로 프로그래밍될 수 있다. 다른 예로서, 호스트 디바이스 상의 회로와 인증 루틴, 예를 들어 공개 키 암호화 루틴을 수행하도록 프로그래밍된 인증 모듈이 커넥터(100)에 동작가능하게 결합되는 IC 내에 구현될 수 있다. ID 모듈 및 인증 모듈은 동일한 IC 또는 상이한 IC들 내에 구현될 수 있다. 다른 예로서, 커넥터(100)가 충전 액세서리의 일부분인 실시예에서, 전류 레귤레이터가 IC(108a 또는 108b) 중 하나 내에 구현될 수 있다. 전류 레귤레이터는 호스트 디바이스 내의 배터리를 충전하기 위해 전력을 전송할 수 있는 콘택트들에 동작가능하게 결합될 수 있고, 입력 전압과 무관하게, 심지어 입력 전압이 일시적으로 변하는 경우에도 일정한 전류를 보장하기 위해 그러한 콘택트들을 통해 전달되는 전류를 조절할 수 있다.
또한, 본딩 패드들(110)은 PCB(104)의 종단 근처의 바디(42) 내에 형성될 수 있다. 각 본딩 패드는 영역(46a 및 46b) 내의 콘택트 또는 콘택트 쌍에 연결될 수 있다. 다음으로, 케이블(43) 내의 와이어(미도시)는, 콘택트들로부터 커넥터(100)와 관련된 액세서리 또는 디바이스로의 전기적 접속을 제공하기 위해 본딩 패드들에 솔더링될 수 있다. 일반적으로, 커넥터(100)의 전기적으로 독립적인 콘택트들의 각 세트(예를 들어, PCB(104)를 통해 서로 전기적으로 연결되는 영역(46a) 내의 콘택트 및 영역(46b) 내의 콘택트인 매칭 접속된 콘택트들의 쌍)에 대해, 케이블(43) 내에 하나의 본딩 패드와 하나의 와이어가 존재한다. 부가적으로, 케이블(43)로부터의 하나 이상의 그라운드 와이어(미도시)가 또한 그라운드 신호를 위해 그라운드 링(105)에 솔더링되거나 다른 방식으로 접속될 수 있다.
도 13b, 13c에 도시되어 있는 바와 같이, 8개의 외부 콘택트들(106(1)…106(8))은 콘택트 영역(46a, 46b) 각각의 단일 로우를 따라 이격되어 있다. 콘택트 영역(46a)의 각 콘택트는 커넥터의 대향 면 상의 콘택트 영역(46b)의 대응 콘택트와 전기적으로 접속되어 있다. 콘택트들(106(1)…106(8))은 앞에서 논의된 바와 같이, 디지털 신호와 아날로그 신호뿐만 아니라 파워 및 그라운드를 포함하는 넓은 범위의 신호들을 전달하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 각 콘택트(106(1)...106(8))는 가늘고 긴 콘택트 표면을 가진다. 일 실시예에서 각 콘택트의 전제척인 너비는 표면에서 1.0mm보다 작고, 다른 실시예에서 너비는 0.75mm와 0.25mm의 사이이다. 특정한 일 실시예에서, 각 콘택트(106(i))의 길이는 표면에서 그 너비보다 적어도 3배만큼 길고, 다른 실시예에서 각 콘택트(106(i))의 길이는 표면에서 그 너비보다 적어도 5배만큼 길다.
*도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 플러그 커넥터(100)의 핀아웃(106a)의 하나의 특정한 구현을 도시한다. 핀아웃(106a)은 도 13a 내지 13c의 콘택트들에 대응할 수 있는 8개의 콘택트(106(1)…106(8))를 포함한다. 핀아웃(106a)의 각각의 콘택트(106(1)…106(8))는 미러링 콘택트들(mirrored contacts)인데, 이는 개개의 콘택트(106(i))가 커넥터의 대향 면 상에서 그것과 직접 대향하는 다른 콘택트(106(i))와 연결된다는 것을 의미한다. 따라서, 각각의 콘택트들(106(1)…106(8))은 편의를 위해 동일한 참조 번호에 의해 이들의 대응 또는 미러링 콘택트로서 표현되는 동일한 콘택트와 미러링 관계에 있다.
도 14a에 도시된 바와 같이, 핀아웃(106a)은 전기적으로 함께 연결되어 파워 전송 전용의 단일 콘택트로서 기능하는 2개의 콘택트(106(4), 106(5)), 액세서리 파워 신호 및 액세서리 ID 신호를 위해 사용될 수 있는 제1 및 제2 액세서리 콘텍트(106(1) 및 106(8)), 및 4개의 데이터 콘택트(106(2), 106(3), 106(6) 및 106(7))를 포함한다. 커넥터의 상부 또는 하부 표면 상의 콘택트들(106(1)…106(8)) 중 어느 것에도 그라운드를 위한 전용 콘택트는 존재하지 않는다. 대신에, 위에서 설명한 바와 같이 그라운드는 그라운드 링(도 14a에 도시되지 않음)과 대응 리셉터클 커낵터의 측면의 콘택트들 사이에서 얻어진다.
파워 콘택트들(106(4), 106(5)은 휴대용 전자 디바이스를 위한 임의의 적당한 파워 요건을 처리하도록 크기가 정해질 수 있고, 예를 들어 커넥터(100)에 접속된 호스트 디바이스를 충전하기 위해 액세서리로부터 3 내지 20볼트 사이를 전송하도록 설계될 수 있다. 파워 콘택트들(106(4), 106(5))은 그라운드 링(105)의 측면들로부터 가능한 멀어지도록 파워를 유지하여 신호의 무결성을 향상시키기 위해 콘택트 영역(46a, 46b)의 중심에 위치한다.
액세서리 파워 콘택트(106(1))는 호스트로부터 액세서리로 파워를 제공하는 액세서리 파워 신호를 위해 사용될 수 있다. 액세서리 파워 신호는 통상적으로 콘택트들(106(4) 및 106(5))을 통해 수신되는 신호의 파워보다 낮은 전압 신호, 예를 들어 5볼트 또는 그 이상과 비교할 때 3.3 볼트이다. 액세서리 ID 콘택트는 아래에서 더 자세히 설명하는 바와 같이 호스트 디바이스가 액세서리를 인증할 수 있게 하고 액세서리가 액세서리의 기능에 대한 정보를 호스트 디바이스에 전달할 수 있게 하는 통신 채널을 제공한다.
데이터 콘택트들(106(2), 106(3), 106(6) 및 106(7))은 상이한 여러가지 통신 프로토콜 중 하나 이상을 사용하여 호스트와 액세서리 사이에서 통신을 가능하게 하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 데이터 콘택트들(106(2) 및 106(3))은 한 쌍의 제1 데이터 콘텍트들로서 동작하고 데이터 콘택트들(106(6), 106(7))은 한 쌍의 제2 데이터 콘택트들로서 동작하여, 아래에서 설명하는 바와 같이 데이터 콘택트들 상에서 2개의 상이한 직렬 통신 인터페이스가 구현되는 것을 가능하게 한다. 핀아웃(106a)에서 데이터 콘택트들(106(2), 106(3))은 파워 콘택트들의 일 측에서 서로 인접해서 위치하는 한편, 데이터 콘택트들(106(6) 및 106(7))은 파워 콘택트들의 다른 측에서 서로 인접해서 위치한다. 액세서리 파워 및 액세서리 ID 콘택트들은 커텍터의 각 단부에 위치한다. 데이터 콘택트들은 액세서리 ID 콘택트를 통해 송신되는 임의의 신호들보다 적어도 2자리수만큼 빠른 속도로 동작하는 고속 데이터 콘택트가 될 수 있고, 이는 액세서리 ID 신호가 실질적으로 고속 데이터 라인으로의 DC 신호처럼 보이게 한다. 따라서, 데이터 콘택트들을 파워 콘택트들과 ID 콘택트 사이에 위치시키는 것은 데이터 콘택트들을 DC 신호들 또는 실질적인 DC 신호들을 위해 지정된 콘택트들 사이에 끼워넣는 것에 의해 신호의 무결성을 향상시킨다.
도 14b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플러그 커넥터(100)에 대한 핀아웃(106b)의 구현을 도시한다. 핀아웃(106a)과 유사하게, 핀아웃(106b) 역시 커넥터(100)의 각 면 상에, 도 13a 내지 13c의 콘택트들에 대응할 수 있는 8개의 콘택트들(106(1)…106(8))을 포함한다. 핀아웃(106(a))은 콘택트들의 일부는 미러링 콘택트들인 반면에, 다른 콘택트들은 아래에서 개시하는 바와 같이 커넥터의 중심선(59) 또는 커넥터의 2개의 쿼터 라인들(quarter line; 59a, 59b) 중 하나를 가로질러 서로 대각선 관계에 있다는 점에서 핀아웃(106(b))과 상이하다(여기서 사용되는 용어 "쿼터 선"은 중심선을 포함하지 않는다). 또한, 핀아웃(106a)은 커넥터의 각 면들 상의 2개의 파워 콘택트 대신에 단일의 파워 콘택트를 포함하며 전용 그라운드 콘택트를 추가한다.
구체적으로, 도 14b에 도시되는 바와 같이, 핀아웃(106b)은 한 쌍의 제1 미러링 데이터 콘택트들(106(2), 106(3))과 한 쌍의 제2 미러링 데이터 콘택트들(106(6) 및 106(7)) 을 포함하며, 각각의 개별적인 미러링 데이터 콘택트는 커넥터의 대향 면 상에서 그것과 직접 대향하는 대응 데이터 콘택트와 전기적으로 접속된다. 파워 콘택트(106(5))는 중심선(59)을 가로질러 서로 대각선 관계에 있도록 위치하는 2개의 콘택트들을 포함하고, 그라운드 콘택트(106(1))는 중심선(59)을 가로질러 서로 대각선 관계에 있도록 위치하는 2개의 콘택트를 포함한다. 반면에, 액세서리 파워 콘택트(106(4))와 액세서리 ID 콘택트는 쿼터 라인들(59a 및 59b)을 각각 가로질러 대응 콘택트들과 대각선 관계에 있도록 위치한다. 커넥터(100)가 핀아웃(106b)을 포함할 때, 커넥터(100)의 한 면은 도 14b에 도시된 바와 같이 순차적으로 정렬된 콘택트들(106(1)…106(8))을 포함하는 한편, 커넥터(100)의 다른 면은 106(1), 106(7), 106(6), 106(8), 106(5), 106(3), 106(2), 106(4)의 순서로 정렬된 콘택트들을 포함할 수 있으며, 각각의 개별적인 콘택트(106(i))는 도 14b에 도시된 바와 같이 커넥터의 대향 면 상의 동일한 참조 번호를 가지는 콘택트와 전기적으로 연결된다.
파워 콘택트(106(5))는 휴대용 전자 디바이스를 위한 임의의 적당한 파워 요건을 처리하도록 크기가 정해질 수 있고, 예를 들어 커넥터(100)에 접속된 호스트 디바이스를 충전하기 위해 액세서리로부터 3 내지 20볼트 사이를 전송하도록 설계될 수 있다. 그라운드 콘택트(106(8))는 파워 콘택트(106(5))와 가능한 떨어지도록 콘택트들의 로우의 한 단부에 전용 그라운드 콘택트를 제공한다. 핀아웃(106(b))의 그라운드는 또한 핀아웃(106(a))과 같이 대응 리셉터클 커넥터의 측면의 콘택트들을 경유하여 그라운드 링(105)를 통해 제공된다. 그러나, 추가적인 전용 그라운드 콘택트(106(1))는 추가적인 그라운드 범위를 제공하고, 그라운드 링이 수천의 사용 사이클을 견딜 수 있도록 충분히 견고하다는 것을 보증하는 그라운드 링(105)의 면의 콘택트들과 관련된 경도 또는 다른 요건에 의해 제한됨이 없이, 그라운드 핀(106(1))의 콘택트 무결성이 전기적인 그라운드 신호를 전송하도록 (예를 들어, 금 도금된 구리 콘택트들을 이용하여) 특별히 설계될 수 있다는 점에서 이점을 제공한다.
핀아웃(106b)의 데이터 콘택트들(106(2), 106(3), 106(6) 및 106(7))은 핀아웃(106a)에 대해 설명된 데이터 콘택트들과 동일할 수 있다. 핀아웃(106(b))에서, 각각의 데이터 콘택트 쌍(106(2), 106(3)과 106(6), 106(7))은 DC 신호를 각각 전달하는 파워 콘택트(106(5)) 또는 그라운드 콘택트(106(1)) 중 어느 하나와, 액세서리 파워 신호(DC 신호) 또는 비교적 저속의 액세서리 ID 신호를 전송하는 액세서리 ID 콘택트(106(4) 및 106(8)) 중 하나 사이에 각각 위치한다. 상기에서 설명한 바와 같이, 데이터 콘택트들은 액세서리 ID 신호들보다 적어도 2자리수만큼 빠른 속도로 동작하는 고속 데이터 콘택트가 될 수 있어, 액세서리 ID 신호가 실질적으로 고속 데이터 라인으로의 DC 신호처럼 보이게 한다. 따라서, 데이터 콘택트들을 파워 콘택트들 또는 그라운드 콘택트들과 ACC 콘택트들 사이에 위치시키는 것은 데이터 콘택트들을 DC 신호들 또는 실질적인 DC 신호들을 위해 지정된 콘택트들 사이에 끼워넣는 것에 의해 신호의 무결성을 향상시킨다.
일 실시예에서, 핀아웃(106a)은 호스트 전자 디바이스들 및 액세서리 디바이스들을 모두 포함하는 제품들의 에코시스템(ecosystem)을 위한 주요한 물리적 커넥터 시스템일 수 있는 플러그 커넥터/리셉터클 커넥터 페어링 내의 플러그 커넥터(100)의 신호 할당을 나타낸다. 다른 일 실시예에서, 핀아웃(106b)은 그러한 신호 할당을 나타낸다. 호스트 디바이스의 예는 스마트폰, 휴대용 미디어 플레이어, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 데스크톱 컴퓨터 및 기타 컴퓨팅 디바이스들을 포함한다. 액세서리는 호스트에 접속되고 호스트와 통신하거나, 다른 방식으로 호스트의 기능을 확장하는 임의의 하드웨어의 단편일 수 있다. 다수의 상이한 종류의 액세서리 디바이스들이 호스트에 추가적인 기능을 제공하기 위하여 커넥터(100)를 통하여 호스트 디바이스와 통신하도록 특별히 설계되거나 구성될 수 있다. 플러그 커넥터(100)는, 액세서리로부터의 플러그 커넥터(100)가 호스트 디바이스의 대응하는 리셉터클 커넥터와 정합된 경우, 호스트와 액세서리가 물리적/전기적 채널을 통하여 서로 통신할 수 있도록 에코시스템의 일부인 각 액세서리 디바이스에 통합될 수 있다. 액세서리 디바이스의 예는 도킹 스테이션, 충전/싱크 케이블 및 디바이스, 케이블 어댑터, 시계 겸용 라디오, 게임 컨트롤러, 오디오 장치, 메모리 카드 리더, 헤드셋, 비디오 장치 및 어댑터, 키보드, 심박수 모니터 및 혈압 모니터와 같은 의료용 센서 및 POS(point of sale) 단말은 물론 호스트 디바이스에 접속되고 호스트 디바이스와 데이터를 교환할 수 있는 다수의 기타 하드웨어 디바이스를 포함한다.
일부 액세서리는 다른 액세서리들과 상이한 통신 프로토콜을 사용하여 호스트 디바이스와 통신하기를 원할 수 있다. 예를 들어, 일부 액세서리는 USB 2.0과 같은 차동 데이터 프로토콜(differential data protocol)을 이용하여 호스트와 통신하기를 원하는 반면, 다른 액세서리는 비동기식 직렬 통신 프로토콜을 이용하여 호스트와 통신하기를 원할 수 있다. 일 실시예에서 데이터 콘택트들(106(2), 106(3), 106(6) 및 106(7))은 커넥터(100)의 목적 또는 액세서리 커넥터(100)의 기능에 따라 두 쌍의 차동 데이터 콘택트, 두 쌍의 직렬 송/수신 콘택트, 또는 한 쌍의 차동 데이터 콘택트 및 한 쌍의 직렬 송/수신 콘택트에 전용일 수 있다. 소비자-지향 액세서리 및 디바이스에 특별히 유용한 일 예로서, 네 개의 데이터 콘택트는 다음의 세 개의 통신 인터페이스 중의 둘을 수용할 수 있다: USB 2.0, Mikey Bus 또는 UART(universal asynchronous receiver/transmitter) 인터페이스. 디바이스를 디버깅하고 테스트하기에 특별히 유용한 다른 일 예로서, 데이터 콘택트들의 세트는 USB 2.0, UART 또는 JTAG 통신 프로토콜 중 둘을 수용할 수 있다. 각각의 경우에, 주어진 데이터 콘택트를 통하여 통신하는 데 사용되는 실제 통신 프로토콜은 아래에 논의되는 바와 같이 액세서리에 의존할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 커넥터(100)는 하나 이상의 집적회로를 포함할 수 있는데, 하나 이상의 집적 회로는 커넥터 및 그것을 일부로서 포함하는 임의의 액세서리 또는 디바이스에 관한 정보를 제공하고/제공하거나 특정 기능들을 수행한다. 집적회로는 하나 이상의 콘택트의 기능을 커넥터(100)가 정합되는 호스트 디바이스에 통신하는 핸드셰이크 알고리즘(handshake algorithm)에 참여하는 회로를 포함할 수 있다. 예를 들어, ID 모듈이 위에서 논의된 바와 같이 IC(108a) 내에 구현될 수 있고 각각의 핀아웃(106a 및 106b)의 콘택트(106(8)) 및 ID 콘택트에 동작상 결합될 수 있으며, 인증 모듈이 ID 모듈과 함께 IC(108a) 내에, 또는 IC(108b)와 같은 별개의 IC에 구현될 수 있다. ID 및 인증 모듈 각각은 정합 이벤트 동안 호스트 디바이스에 전달될 수 있는 커넥터 및/또는 그 연관 액세서리에 관한 식별(identification), 구성(configuration) 및 인증 정보로 프로그래밍될 수 있는 컴퓨터-판독가능 메모리를 포함한다. 예를 들어, 커넥터(100)가 호스트 전자 디바이스 내의 리셉터클 커넥터와 정합될 때, 호스트 디바이스는 액세서리가 호스트와 통신하고 동작할 권한이 있는지 여부를 결정하기 위해 핸드셰이킹 알고리즘의 일부로서 (대응하는 플러그 커넥터의 ID 콘택트와 정렬되도록 위치되는) 그 액세서리 ID 콘택트를 통하여 명령을 전송할 수 있다. ID 모듈은 명령을 수신하고, 미리 정해진 응답을 ID 콘택트를 통하여 되돌려 보냄으로써 명령에 응답할 수 있다. 응답은 커넥터(100)를 일부로서 포함하는 액세서리 또는 디바이스의 종류뿐 아니라 그 디바이스의 다양한 기능 및 능력을 식별하는 정보를 포함할 수 있다. 응답은 또한 커넥터(100)가 각각의 데이터 콘택트 쌍들(106(2), 106(3) 및 106(6), 106(7)) 상에서 어떤 통신 인터페이스 또는 통신 프로토콜을 이용하는지를 호스트 디바이스에 통신할 수 있다. 예를 들어, 만약 커넥터(100)가 USB 케이블의 일부라면, ID 모듈에 의하여 전송되는 응답은 콘택트들(106(2) 및 106(3))이 USB 차동 데이터 콘택트라는 것을 호스트 디바이스에게 알리는 정보를 포함할 수 있다. 만약 커넥터(100)가 헤드셋 커넥터라면, 응답은 콘택트들(106(6) 및 106(7))이 Mikey Bus 콘택트라는 것을 호스트 디바이스에게 알리는 정보를 포함할 수 있다. 아래에 논의되는 바와 같이, 호스트 내의 스위칭 회로는 이어서 호스트 회로를 그에 따라 리셉터클 커넥터 내의 콘택트들에 동작상 결합되도록 구성할 수 있다.
또한, 인증 모듈(authentication module)은 핸드셰이킹 루틴(handshaking routine) 중에 커넥터(100)(또는 그것을 일부로서 포함하는 액세서리)를 인증할 수 있고, 임의의 적절한 인증 루틴을 이용하여 커넥터(100)(또는 액세서리)가 호스트와 상호작용하기에 적절한 커넥터/액세서리인지를 판단할 수 있다. 일 실시예에서, 인증은 식별 및 콘택트 스위칭(contact switching) 단계들 이전에, ID 콘택트를 통해 일어난다. 또 다른 일 실시예에서, 하나 이상의 데이터 콘택트들이 액세서리에 의해서 보내진 응답에 따라 구성된 이후에, 하나 이상의 데이터 콘택트를 통해 인증이 일어난다.
도 15a 및 15b는 커넥터(100)를 갖는 액세서리가 호스트 디바이스에 물리적으로 결합할 수 있도록, 호스트 디바이스에 포함될 수 있는 본 발명에 따른 리셉터클 커넥터(140)의 일 실시예를 도시하고 있다. 도 15a 및 15b에 도시된 바와 같이, 리셉터클 커넥터(140)는 단일 로우 내에 이격된 8개의 콘택트들(146(1)..146(8))을 포함한다. 일 실시예에서, 리셉터클 커넥터(140)의 콘택트들(146(1)..146(8))의 핀아웃은 핀아웃(106a)을 갖는 플러그 커넥터와 호환성이 있으며, 다른 일 실시예에서 콘택트들(146(1)..146(8))의 핀아웃은 핀아웃(106b)을 갖는 플러그 커넥터와 호환성이 있다. 콘택트들은 하우징(142)에 의해 정의되는 캐비티(147) 내에 위치해 있다. 리셉터클 커넥터(140)는 커넥터들이 정합된 이후에 캐비티(147) 내에서 커넥터(100)가 고정되도록 하기 위해 커넥터(100) 내의 유지 피쳐들(102a, 102b)과 맞물리는(engage) 측면 유지 메커니즘들(side retention mechanisms; 145a, 145b)도 포함한다. 유지 메커니즘들(145a, 145b)은 예를 들어 스프링들일 수 있으며, 그라운드 콘택트들로서도 사용될 수 있도록(to double as ground contacts) 전기적 전도성 재료로 만들어질 수 있다. 리셉터클 커넥터(140)는 2개의 콘택트들(148(1), 148(2))(때때로 "커넥터 감지" 콘택트들로도 지칭됨)도 포함하며, 이들은 신호 콘택트들의 로우(row)보다 약간 뒤에 배치되며 커넥터(100)가 캐비티(140) 내에 삽입되었을 때를 감지하기 위해 이용될 수 있으며, 커넥터들의 맞물림이 해제되어 커넥터(100)가 캐비티(140)에서 빠져나올 때를 감지할 수 있다.
일 실시예에서, 도 15c에 도시된 바와 같이 리셉터클 커넥터(140)는 핀아웃(106a)과 매칭되는 핀아웃을 포함하며, 다른 일 실시예에서 리셉터클 커넥터(140)는 도 16b에 도시된 바와 같이 핀아웃(106b)과 매칭되는 핀아웃을 포함한다. 도 15c 및 도 15d 각각에서, ACC1 및 ACC2 핀들은 플러그 커넥터의 삽입 오리엔테이션에 따라 플러그 커넥터의 액세서리 파워 또는 액세서리 ID 핀들과 정합하도록 구성되며, Data A 콘택트들의 쌍은 플러그 커넥터의 Data 1 콘택트들의 쌍 또는 Data 2 콘택트들의 쌍과 정합하도록 구성되며, P_IN (power in) 핀 또는 핀들은 플러그 커넥터의 파워 콘택트 또는 콘택트들과 정합하도록 구성된다. 추가적으로, 도 15d의 핀 아웃에서 GND 콘택트는 플러그 커넥터 내의 GND 콘택트와 정합하도록 구성되어 있다.
이제 도 16a 내지 도 16k를 참조하면, 호스트 전자 디바이스에 통합된 리셉터클 커넥터(140)(각각의 도면에 그 하우징 또는 인클로저가 부분적으로 도시됨)와 정합되는 액세서리 디바이스(미도시)와 연관된 플러그 커넥터(100)의 단순화된 단면도가 도시되어 있다. 사용자가 액세서리 디바이스 또는 호스트 전자 디바이스와 상호작용할 때마다, 사용자는 그 품질에 대해서 평가를 할 수 있다. 이러한 상호작용은 사용자가 플러그 커넥터, 가령 커넥터(100)를 대응 리셉터클 커넥터, 가령 리셉터클 커넥터(140)로 삽입하는 경우에 발생할 수 있다. 만일 플러그 커넥터가 리셉터클 커넥터로 삽입하기 쉽다면, 사용자는 커넥터(100) 또는 커넥터(140)를 포함하는 전자 디바이스가 고품질이며, 전자 디바이스를 제조한 회사는 우수한 회사라는 인상과 함께 믿을만한 디바이스들을 제조하는 것으로 신뢰할 수 있다는 인상을 받을 수 있다. 또한, 이러한 삽입을 용이하게 하는 것은 사용자가 만족스러운 경험을 하게 하고 디바이스를 더 즐겁게 사용할 수 있도록 한다.
따라서, 본원 발명에 따른 실시예는 플러그 커넥터들 및 리셉터클 커넥터들에, 플러그 커넥터가 리셉터클 커넥터에 쉽게 삽입될 수 있도록 하는 개구들(openings)을 제공할 수 있다. 도 16a에 예가 도시되어 있으며, 이는 본 발명의 일 실시예에 따라 플러그 커넥터(100)와 리셉터클 커넥터(140)가 정합 이벤트 전에 서로 정렬되는 것을 도시하는 단순화된 상면도이다. 본 예에서, 플러그 커넥터(100)는 곡선의 리딩 에지(curved leading edge; 101)를 가질 수 있다. 리딩 에지(101)는 각각의 양끝에 그 길이의 대략 1mm 정도로, 즉 도시된 것처럼 거리 L1 만큼 둥글게 만들어질(rounded) 수 있으며, 일부 실시예들에서는 각각의 양끝에 0.5mm와 1.5mm 사이의 길이로 둥글게 만들어질 수 있다. 이 둥글게 만들어진 전단(front end)은 플러그 커넥터가 축을 벗어나서 회전한 경우(rotated off axis), 즉 플러그 커넥터가 부정확한 피치 각도(incorrect pitch angle)로 삽입된 경우, 플러그 커넥터(100)가 리셉터클 커넥터(140)로 삽입되는 것을 쉽게 할 수 있다. 또한, 본 예에서, 플러그 커넥터(100)가 삽입되는 리셉터클 커넥터(140)에, 디바이스 인클로저(및 그 관련 부분들)에 의해 다단계 개구(multi-tiered opening)가 에 제공될 수 있다. 다단계 개구는 플러그 커넥터가 X 방향으로 개구의 맨 왼쪽으로 또는 맨 오른쪽으로 삽입된 경우에 플러그 커넥터가 리셉터클에 쉽게 삽입되게 만들 수 있다.
이 특정 예에서, 리셉터클 커넥터(140)의 개구는 정합 이벤트 동안 플러그 커넥터(100)가 삽입되는 삽입 캐비티(insertion cavity)를 형성하기 위해 리셉터클 하우징(142)과 협동하는 트림 링(trim ring; 492)의 에지에 의해서 형성될 수 있다. 도 16a에 도시되지 않은 위치에서 디바이스 인클로저(490)에 접속될 수 있는 트림 링(492)은 경사지게 깎인 리딩 에지들(chamfered leading edges; 494)을 가질 수 있다. 리셉터클 하우징(142)은 트림 링(492) 뒤로 오프셋(offset)될 수 있으며, 리셉터클 하우징은 트림 링(492)의 측면들에서 삽입 캐비티를 더 좁히는 각진 표면(angled surface; 495)을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 경사지게 깎인 에지들(494) 및 각진 표면들(495)은 각각 30-60 도 사이의 각을 가지며, 일 실시예에서 이들은 대략 45도로 각이 져 있다. 또한, 일부 실시예들에서 경사지게 깎인 에지들(494)은 폭이 0.1 내지 0.5mm 사이이며, 각진 표면들(495)은 경사지게 깎인 에지들(494)의 폭의 2 배 내지 4배 사이의 폭을 갖는다. 한 특정 실시예에서, 경사지게 깎인 리딩 에지들은 대략 0.3mm만큼 경사지게 깎이며(chamfered by approximately 0.3mm), 각진 표면들(495)은 트림 링의 각 측면에서 대략 1mm 정도씩 삽입 캐비티의 개구를 좁힌다. 따라서, 본 실시예에서, 다단계 개구는 리셉터클 커넥터(140)의 개구에 대한 플러그 커넥터(100)의 배치 시에 2.6mm의 허용오차(tolerance)를 제공할 수 있다. 이러한 상대적으로 큰 허용오차(플러그 커넥터의 전체 폭이 6.6mm인 것을 감안하면)는 플러그 커넥터(100)의 곡선 에지들과 함께 사용자가 플러그 커넥터를 리셉터클에 삽입하는 것을 상대적으로 더 용이하게 할 수 있다. 다시, 이러한 용이한 삽입은 액세서리 디바이스 및/또는 호스트 전자 디바이스의 품질에 관한 사용자의 의견에 영향을 미칠 수 있다.
도 16b는 플러그 커넥터(100)와 리셉터클 커넥터(140)가 도 16a에 도시된 바와 같이 정합 이벤트 전에 서로 동일하게 위치 정렬되어 있는 것을 도시하는 단순화된 단면도이다. 플러그 커넥터가 리셉터클 커넥터의 캐비티(147)로 삽입됨에 따라, 2개의 커넥터들 사이의 첫 접촉점은 캐비티(147)로의 개구를 둘러싸며 접지되어 있는, 금속 트림 링(492)에 접촉하는 그라운드 링(105)일 것이다. 따라서, 플러그 커넥터에 충전되어 있는(built up) 어떠한 정전하(static charge)도 트림 링과의 접촉시에 방전될 수 있다. 플러그 커넥터가 캐비티(147) 내로 더 깊이 삽입됨에 따라, (도 16c 내지 도 16k에 도시된 바와 같이) 플러그 커넥터의 서로 다른 부분들이 리셉터클 커넥터의 다양한 부분들과 처음 접촉하게 되거나 맞물리게 될 것이다. 예를 들어, 도 16c는 개별적 콘택트들(106(i))이 트림 링(492)과 접촉할 수 있게 될 때 2개의 커넥터들의 각각의 위치들을 도시한다. 일 실시예에서, 이는 커넥터(100)의 리딩 에지(101)가 캐비티(147)에 진입한 이후로부터 대략 1.5mm, 또는 완전하게 정합된 위치로부터 6.35mm이다. 도 16d는 개별적인 콘택트들(106(i))이 마지막으로 트림 링과 접촉할 수 있을 때 2개의 커넥터들의 각각의 위치를 도시한다. 일 실시예에서, 이는 커넥터(100)의 리딩 에지(101)가 캐비티(147)에 진입한 이후로부터 대략 4.1mm, 또는 완전하게 정합된 위치로부터 3.75mm이다.
도 16d 및 도 16f는 각각 플러그 커넥터 콘택트들(106)이 리셉터클 커넥터 콘택트들(146)과 물리적 접촉을 하게 되기 이전의 위치에 있는 커넥터(100)를 도시한다. 도 16d 및 도 16e에 도시된 바와 같이, 각각의 리셉터클 커넥터 콘택트(146(i))는 팁(146a), 빔 부분(146b) 및 앵커 부분(anchor portion; 146c)을 포함한다. 플러그 커넥터 콘택트들(106)은 와이핑 콘택트들이고, 즉 정합 이벤트 동안, 콘택트(106(i))의 콘택트 표면의 중심 부분이 리셉터클 콘택트(146(i))의 팁(146a)과 물리적으로 접촉하고 있는 완전하게 정합된 위치 내로 정착될 때까지, 각각의 콘택트(106(i))가 각각의 콘택트(146(i))의 팁(146a)을 가로질러 와이핑 동작(wiping motion)으로 측방향 이동한다. 플러그 커넥터와 리셉터클의 콘택트들이 서로 처음에 접촉하게 되는 과정은 콘택트들이 마모되고 파손되도록 하며 이는 사용 횟수가 수천 번 반복된 이후에는 성능의 악화로 이어질 수 있다. 본 발명의 실시예들에서는 그러한 마모와 파손을 감소시켜서 디바이스 수명을 향상시키도록 콘택트들을 설계하였다. 본 발명의 특정 실시예들의 이러한 양상을 더 잘 이해하기 위해, 도 16e가 참조되며, 이는 도 16d의 점선들로 표시된 부분의 분해도이다.
도 16e에 도시된 바와 같이, 리딩 에지(101)와 커넥터(100)의 상부 및 하부 표면(105a, 105b) 사이의 인터페이스는 각각 에지들(101a, 101b)을 형성할 수 있다. 플러그 커넥터(100)가 리셉터클 커넥터(140) 내로 더 삽입됨에 따라, 콘택트(106(i))의 에지(101a)(또는 커넥터가 반대 오리엔테이션으로 삽입된다면 에지(101b))는 도 16g에 도시된 바와 같이 리셉터클 콘택트(146(i))와 접촉하게 되거나 맞물리게(engage) 될 수 있다. 본 발명의 실시예들은 리셉터클 콘택트(106(i))의 마모를 감소시키고 디바이스 수명을 향상시키는 높이 Z에 에지(101a)가 위치되도록 그라운드 링(105)의 표면들(103a, 103b)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 표면들(103a, 103b)이 더 가파르게 각질수록 높이 Z는 증가할 수 있다. 이는 결국 에지들(101a, 101b)로 하여금 상부 표면 또는 팁(146a) 근처에서 콘택트(146(i))와 맞물리게 할 수 있다. 그러나, 플러그 커넥터(100)가 리셉터클 커넥터(140)와 맞물려 있을 때에는 (도 16k에 도시된 바와 같이) 플러그 커넥터 상의 콘택트(106(i))가 상부 표면(146a)에서 리셉터클 콘택트(146(i))와 정합될 수 있다. 따라서, 만일 표면들(103a, 103b)이 너무 가파르게 경사져 있는 경우, 에지들(101a, 101b)이 리셉터클 콘택트(146(i))의 팁(146a) 근처의 금속 플레이팅(metallic plating)을 마모시킬 수 있으며, 이는 커넥터 인서트 콘택트(106(i)) 및 커넥터 리셉터클 콘택트(146(i)) 사이의 전기적 접속들을 악화시킬 수 있다.
리셉터클 콘택트(146(i))의 높이를 증가시킴으로써 큰 높이 Z가 수용될 수 있다는 것을 주의하여야 한다. 그러나, 이는 플러그 커넥터의 삽입 동안 리셉터클 콘택트(146(i))의 더 큰 편향(deflection)을 요구할 것이다. 리셉터클 콘택트(146(i))의 더 큰 편향은 리셉터클 콘택트(146(i))의 냉간 가공 및 피로를 피하기 위하여 더 긴 콘택트 빔, 및 그에 따른 캐비티(147) 삽입 방향으로의 더 큰 리셉터클 길이를 요구할 수 있다. 반대로, Z가 너무 작으면, 에지들(101a, 101b)은 본 실시예에서 위치(146d)로 도시된, 상부 표면(146a)보다 훨씬 낮은 위치에서 콘택트(146(i))와 만날 수 있다. 위치(146d)에서 맞물리는 콘택트(146(i))는 플러그 커넥터의 삽입 동안 리셉터클 콘택트(146(i))에 가해지는 힘을 증가시킬 수 있고, 그럼으로써 콘택트(146(i))의 도금에 대한 마모를 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 이러한 정합점(mating point)의 도금을 보호하기 위하여 커넥터 리셉터클 콘택트(146)를 상부 표면(146a)으로부터 먼 곳에서 맞물리게 하도록 위치하는 에지들(101a, 101b)을 갖는 그라운드 링(105)을 제공할 수 있다. 에지들(101a, 101b)은 또한 플러그 커넥터의 삽입 동안 리셉터클 커넥터 콘택트(146)로 전해지는 과도한 힘을 피하도록 위치할 수 있다.
도 16f 및 도 16h을 보면, 임의의 콘택트(106)가 콘택트(146)와 전기적 접촉을 하게 되기 전에, 그라운드 링(105)은 그라운드 콘택트 기능도 하는 래치(145a, 145b)와 접촉하게 되며(도 16f), 그 후 각각의 콘택트(146)가 그라운드 링(105)의 앞부분과 콘택트 영역(46a, 46b) 중 하나의 시작부 사이의 인터페이스를 미끄러지며 지나간다(도 16h). 일 특정 실시예에서, 래치(145a, 145b)와의 첫 접촉은 완전히 정합되는 위치(fully mated position)로부터 2.6mm인 곳에서 발생하고, 콘택트(146)는 완전히 정합되는 위치로부터 1.4mm인 곳에서 콘택트 영역(46a, 46b) 중 하나의 유전체 재료와 처음 접촉한다. 그 후, 도 16i에 도시된 바와 같이, 콘택트(146)가 더 이상 그라운드 링(105)과 물리적으로 접촉하지 않게 되고 나서 정확히 0.2mm 후에(완전히 정합되는 위치로부터 1.2mm), 커넥터(100)는 커넥터 검출 콘택트(148(1) 및 148(2))와 접촉하고, 정확히 0.4mm 지나서 플러그 커넥터 콘택트(106)는 리셉터클 커넥터 콘택트(146)와 접촉하게 되기 시작하며, 완전히 정합되는 위치는 0.8mm 지나서 달성된다.
도 16k는 플러그 커넥터(100)가 리셉터클 커넥터(140)의 캐비티(147) 내에 완전히 삽입된, 플러그 및 리셉터클 커넥터 사이의 정합 이벤트(mating event)의 완료를 도시한다. 완전히 정합되는 위치에서, 콘택트 영역(46a 또는 46b) 중 하나로부터의 각각의 콘택트(106(1)..106(8))는 커넥터(140)에 대한 커넥터(100)의 삽입 오리엔테이션에 따라 콘택트(146(1)..146(8)) 중 하나와 물리적으로 연결된다. 따라서, 플러그 커넥터(100)가 핀아웃(106a)을 가질 때, 콘택트(146(1))는 삽입 오리엔테이션에 따라 콘택트(106(1) 또는 106(8))와 물리적으로 접속될 것이고, 데이터 콘택트(146(2), 146(3))는 삽입 오리엔테이션에 따라 데이터 콘택트(106(2), 106(3)) 또는 데이터 콘택트(106(7), 106(6))와 접속되는 등일 것이다.
정합 이벤트 이전에, 일반적으로 호스트는 플러그 커넥터(100)의 삽입 오리엔테이션 또는 어떤 통신 프로토콜이 데이터 콘택트(106(2), 106(3), 106(6), 106(7))를 통해 송신될 것인지를 알지 못할 것이다. 호스트 디바이스 내의 스위칭 회로는, 커넥터(100)의 콘택트들에 의해 사용되는 신호 및 통신 인터페이스를 지원하는 데 필요한 호스트 측 회로를 리셉터클 커넥터 콘택트(146(1)..146(8))에 동작가능하게 적절히 접속하는 스위치들을 포함한다. 도 17은 호스트 디바이스가 도 14a에 도시된 핀아웃(106a)을 구현하게 해 주도록 구성된 스위칭 회로(150)의 일 실시예를 도시한다. 스위칭 회로(150)는 리셉터클 콘택트(146(1) 및 146(8))와 각각 동작가능하게 연결된 스위치(151 및 158) 및 콘택트(146(2), 146(3), 146(6) 및 146(7))와 각각 동작가능하게 연결된 스위치(152, 153, 156 및 157)를 포함한다. 일 실시예에서, 콘택트(146(4) 및 146(5))는 삽입 오리엔테이션에 관계없이 서로 전기적으로 접속되는 핀아웃(106a) 내의 파워 콘택트(106(4) 및 106(5))와 항상 정렬되어 있으므로 이 콘택트들에 대해서는 스위치가 필요하지 않다. 다른 실시예에서, 각각의 콘택트(146(1)..146(8))에 대한 스위치(151-158)가 존재하고, 콘택트(148(1), 148(2))에 접속된 회로가 커넥터(100)가 리셉터클 커넥터 내에 완전히 삽입되었다는 것을 검출하기 전까지 스위치는 처음에는 오픈 상태이며, 액세서리는 아래에 기술된 바와 같이 스위치가 회로에 접속되는 때에 호스트와 함께 동작할 수 있도록 권한을 부여받는다.
각각의 스위치(151 및 158)로 인하여, 액세서리 파워 신호를 리셉터클 커넥터 콘택트로 제공하는 회로가 플러그 커넥터(100)의 삽입 오리엔테이션에 따라 콘택트(146(1) 또는 146(8))로 스위칭될 수 있다. 추가로, 본 발명의 소정의 실시예는 데이터 신호(예를 들면, UART 송신 및 수신 신호 또는 JTAG 클록 신호들의 쌍)를 콘택트(146(1), 146(8)) 상으로 송신되게 한다. 스위치(151 및 158)는 또한, 핸드셰이킹 루틴(handshaking routine)동안 결정되고/결정되거나 커넥터(100)에 의해 전달된 대로, 그러한 UART 또는 JTAG 통신을 구현하는 데 요구되는 회로를 콘택트(146(1), 146(8))에 동작가능하게 접속할 수 있다. 유사하게, 각각의 스위치(152, 153, 156 및 157)는 통신 인터페이스 USB 2.0, Mikey Bus, 또는 UART를 지원하는 데 필요한 회로를 커넥터(100)에 의해 지시된 대로 콘택트(152, 153, 156 및 157)로 스위칭한다.
커넥터(100)가 호스트 디바이스에 연결되어 있는 동안, 스위칭 회로(150)는 또한 데이터 콘택트에 의해 이용되는 통신 인터페이스가 동적으로 스위칭되게 해 준다. 동적 스위칭은, 예를 들면 새로운 통신 인터페이스가 콘택트 상에서 사용될 것이라는 것을 호스트에게 알리는, 콘택트(106(8))를 통해 액세서리 내의 ID 모듈로부터 호스트 디바이스로 발송된 메시지에 의해 시작될 수 있다. 일 예로서, 커넥터(100)가 호스트 디바이스 상의 대응하는 커넥터와 정합될 때의 초기 핸드셰이킹 시퀀스에 대응하여, ID 모듈은 데이터 콘택트들(106(2), 106(3) 및 106(6), 106(7))이 두 쌍의 USB 2.0 차동 데이터 콘택트(differential data contacts)로 사용된다는 것을 호스트에게 알리는 응답을 발송할 수 있다. 커넥터(100)가 포함된 액세서리의 동작 중 소정 시간 이후, 액세서리는 이전에는 USB 신호 전용이었던 동일한 두 개의 콘택트를 통해 호스트 디바이스와 통신하는 데 UART 직렬 인터페이스의 사용을 요구할 수 있다. 그렇게 하기 위해서, 액세서리는 콘택트를 액세서리 내의 USB 회로에 동작가능하게 접속되어 있던 상태로부터 대신 UART 회로에 연결되도록 스위칭하는, 콘택트(106(6), 106(7))에 연결된 내부 스위치를 설정하고, 호스트(100)에게 콘택트(106(6), 106(7))의 새로운 구성을 알리는 메시지를 발송한다.
이전에 언급한 바와 같이, 많은 상이한 유형의 액세서리가 리셉터클 커넥터(140)를 포함하는 호스트 디바이스에 물리적으로 결합하고 그 호스트 디바이스와 통신하기 위해 플러그 커넥터(100)를 이용할 수 있다. 도 18 내지 도 28은 그러한 액세서리의 여러 구체적인 실시예를 제공한다. 도 18은 본 발명의 실시예에 따른 USB 충전기/어댑터(160)의 간략화된 사시도이다. USB 어댑터(160)는 일 단부에 8 콘택트 듀얼 오리엔테이션 인라인 커넥터(an eight contact dual-orientation inline connector; 162)를 포함하고, 다른 단부에는 USB 메일 커넥터(USB male connector; 164)를 포함한다. 선택적 케이블(optional cable; 163)은 커넥터(162)를 커넥터(164)에 연결하고, 다른 실시예에서 양 커넥터(162, 164)는 단일 컴팩트 하우징의 대향 측들로부터 뻗어나간다. 커넥터(162)는 도 13a에 도시된 커넥터(100)와 동일한 물리적 폼 팩터를 가질 수 있고, 사이즈 및 모양에서 콘택트(106(1)..106(8))에 대응하는 콘택트(166(1)..166(8))를 포함한다.
USB 충전기/어댑터(160)는 구체적으로 데이터 동기화 애플리케이션 및 충전 애플리케이션에 사용되도록 조정된다. 이를 위하여, 커넥터(162)는 두 개의 USB 2.0 차동 데이터 콘택트를 한 쌍의 차동 데이터 콘택트 Data 1이 위치하는 곳(위치 166(2), 166(3))에 포함한다. 도 19a 및 도 19b는 USB 충전기(160)의 두 개의 상이한 핀아웃을 도시하며, 도 19a의 핀아웃은 핀아웃(160a)과 호환되며, 도 19b의 핀아웃은 핀아웃(160b)과 호환된다. 도 20에 도시된 바와 같이, USB 콘택트는 ESD 보호 회로(169)를 통해 커넥터(164) 내의 USB 콘택트에 연결된다. 커넥터(162)는 또한 호스트 디바이스를 충전시키는 데 사용될 수 있는 USB 커넥터(164)의 VBus 라인으로부터의 파워 출력 신호를 제공하기 위하여 전류 레귤레이터(168b)에 연결된 파워 콘택트(들)를 포함한다. 액세서리 ID 콘택트는 커넥터(162) 내의 ID 모듈(168a)에 접속되어 커넥터와 그 호스트 사이의 초기 핸드셰이킹 루틴을 가능하게 한다. ID 모듈(168a) 내의 메모리는 콘택트(166(2), 166(3))가 USB 2.0 차동 데이터 신호 전용이라는 것을 호스트에게 알리는 정보를 저장한다.
어댑터(160)는 또한 도 14에 대하여 위에서 논의된 바와 같이 호스트에 어댑터를 인증하기 위한 (미도시된) 인증 모듈을 포함한다. 일 실시예에서, 인증 모듈은 ID 모듈(168a) 내에 구현되어 ID 콘택트를 통해 어댑터(160)를 인증한다. 다른 실시예에서, 인증 모듈은 데이터 콘택트(166(2), 166(3))에 접속되고, 호스트와 ID 모듈 사이의 핸드셰이킹 루틴이 콘택트(166(2) 및 166(3))에 정렬된 리셉터클 콘택트에 접속된 호스트 내의 USB 회로를 동작가능하게 접속한 후 어댑터를 이러한 콘택트들을 통해 인증한다. 그라운드는 그라운드 링 측면의 콘택트를 통하여 커넥터(162) 측면에서, 즉 도 19b의 실시예에서 그라운드 콘택트(166(1))에서 제공된다. USB 어댑터가 다른 데이터 신호를 요구하지 않고, 전력이 호스트로부터 그로 전달될 것도 요구하지 않기 때문에, 액세서리 파워를 위한 그리고 제2 데이터 쌍을 위한 콘택트들 Data 2는 요구되지 않으며, 소정의 실시예에서 회로에 접속되어 있지 않다. 구성된 바와 같이, 커넥터(520)는 USB 커넥터(164)가 충전기(165)에 접속할 때의 5 볼트, 2 암페어 충전뿐만 아니라 USB 2.0 동기화를 감안한다.
도 21은 도 13a 내지 도 13c 및 도 14에서 논의한 커넥터(100)와 유사한, 본 발명의 실시예에 따른 플러그 커넥터(172)를 포함하는 도킹 스테이션(170)의 간략화된 사시도이다. 커넥터(172)는 휴대용 전자 디바이스가 스테이션(170)에 도킹되었을 때 위치할 수 있는 표면(173)으로부터 위쪽 방향으로 연장된다. 도킹되면, 탭(172)은 휴대용 미디어 디바이스에 포함된 리셉터클 커넥터와 정합되며, 제2 표면(174)은 전자 디바이스의 뒷면을 지지할 수 있다. 커넥터(172)의 ID 콘택트는 커넥터 내의 ID 모듈에 접속되어 데이터 콘택트들 중 두 개가 USB 2.0 차동 데이터 신호 전용임을 호스트에게 알린다. 도킹 스테이션(170)은 또한 USB 어댑터(160)에 대해 논의한 바와 같이 도킹 스테이션을 그 호스트에게 인증시킬 수 있는 인증 모듈을 포함한다. 도킹 스테이션은 휴대용 미디어 디바이스를, 함께 연결되고 전력 레귤레이터와 연결되어 파워 출력 신호를 제공하는 두 개의 중심에 위치한 파워 콘택트를 통해 충전할 수 있다. 그라운드는 그라운드 링 측면의 콘택트를 통해 커넥터의 측면들에서 제공된다.
도킹 스테이션(170)은 아이팟(iPod), MP3 플레이어, 아이폰(iPhone), 또는 다른 스마트폰과 같은 휴대용 미디어 디바이스가 커넥터(172)를 통해 컴퓨터에 접속되는 것을 가능하게 한다. 일 실시예에서, 커넥터(172)는 도 16a 및 16b에 도시된 여덟 개의 콘택트의 완전한 상보물(full complement)을 지원하며, 도킹 스테이션(170)은 USB 케이블로 컴퓨터에 접속할 수 있다. 다른 실시예에서, 도킹 스테이션은 커넥터(140)와 동일한 핀아웃을 갖는 리셉터클 커넥터를 포함하고, 역시 리셉터클 커넥터(140)를 갖는 컴퓨터에, 케이블을 통해 함께 연결되는 두 개의 플러그 커넥터(100)를 포함하는 케이블 어댑터로 접속할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 비디오 어댑터(180)의 단순화된 평면도이다. 비디오 어댑터(180)는 도 13a 내지 13c에서 논의된 커넥터(100)에 유사한 플러그 커넥터(182)를 포함한다. 도 23a(핀아웃(160a)과 호환되는 버전) 및 23b(핀아웃(160b)과 호환되는 버전)에 도시된 어댑터(180)의 핀아웃은, USB 2.0 차동 데이터 콘택트들의 하나의 세트 및 UART 송신/수신 콘택트들의 세트를 포함한다. 액세서리 ID 콘택트는 데이터 콘택트 중 두 개는 USB 2.0 통신 전용이고 다른 두 개의 데이터 콘택트는 UART 신호 전용임을 호스트에게 알리기 위한 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 커넥터 내의 ID 모듈(188a)에 연결된다. 일 실시예에서는 데이터 콘택트들(USB 또는 UART 콘택트)의 세트 중 하나가 어댑터(180)를 인증하기 위한 인증 모듈(188c)에 접속될 수 있고, 다른 실시예에서는 인증 모듈이 다른 액세서리에 대해서 위에서 논의된 바와 같이 ID 모듈과 함께 ID 콘택트에 접속된다.
어댑터(180)는 임의의 적합한 형태의 비디오 신호를 위한 비디오 커넥터(185a)가 그 안에 있는 어댑터 하우징(184)을 포함한다. 일 실시예에서, 비디오 커넥터(185a)는 HDMI 리셉터클 커넥터이며, 다른 실시예에서, 커넥터(185a)는 VGA 리셉터클 커넥터이고, 또 다른 실시예에서, 커넥터(185a)는 컴포넌트 비디오 커넥터이다. 비디오 프로세서(187; 도 24에 도시)는 USB 2.0 포맷으로 커넥터(182) 상으로 송신된 오디오와 비디오 데이터를 분리하고 커넥터(185a)를 통한 출력을 위해 적합한 포맷으로 데이터를 변환한다.
일부 실시예에서, 비디오 어댑터(180)는 커넥터(140)와 동일한 핀아웃 및 물리적 폼 팩터를 포함하는 리셉터클 커넥터(185b)를 또한 포함한다. 커넥터(140)와 정합할 수 있는 임의의 플러그 커넥터는 커넥터(185b)와도 정합할 수 있다. 커넥터(185b)는 다른 액세서리가 커넥터(182)에 연결되는 동일한 호스트 디바이스에 캐스케이드 접속(cascaded connection)을 통해 접속될 수 있도록 한다. 제어기(188)는 커넥터(185b)에 연결되며 호스트 디바이스가 커넥터(140)에 대해서 제공하는 모든 기능(인증, 콘택트 스위칭 등)을 제공한다. 따라서, 컨트롤러(188)는 스위칭 회로(150)가 콘택트(146(1) ... 146(8))를 설정할 수 있는 것과 동일한 방식으로 커넥터(185b)의 여덟 개의 콘택트를 설정할 수 있다. 파워 부스팅 회로(power boosting circuitry; 189)는 콘택트(186(4)) 상으로 호스트 디바이스로부터 수신된 액세서리 파워 신호를 부스팅하고 커넥터(185b)의 적합한 콘택트로 컨트롤러(188)를 통해 파워 출력 신호(power out signal)로서 신호를 제공한다. 추가적으로, 이 실시예에서 어댑터(180)는 커넥터(185b)가 액세서리 또는 충전을 가능하게 하는 다른 디바이스에 접속되어 있을 때, 전류 레귤레이터(188b)에 의해 조정되는 파워를 파워 콘택트(도 23a의 실시예에서 콘택트 186(4) 및 186(5), 또는 도 23b의 실시예에서 콘택트 186(5)) 상으로 호스트 디바이스에 제공할 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 SD(secure digital) 카드 어댑터(190)의 단순화된 평면도이다. SD 카드 어댑터(190)는 도 13a 내지 13c에서 논의된 커넥터(100)와 유사한 플러그 커넥터(192) 및 하우징(194)을 포함한다. 하우징(194) 및 플러그 커넥터(192)는 케이블(193)에 의해 접속된다. 하우징(194) 내에는, SD 카드 리더(195), 마이크로컨트롤러(197), SD 카드 인터페이스(198), 및 콘택트(196(4)) 상으로 호스트에 의해 제공되는 파워를, SD 카드 리더 상의 적합한 콘택트에 제공되는 3 볼트 파워 출력 신호로 변환하기 위해 동작가능하게 연결되는 파워 컨버터(199)가 있다.
커넥터(192)의 핀아웃은 도 26a(핀아웃(160a)과 호환되는 버전) 및 도 26b(핀아웃(160b)과 호환되는 버전)의 각각에서 도시된 바와 같이 한 세트의 USB 2.0 차동 데이터 콘택트 및 한 세트의 UART 송신/수신 콘택트를 포함한다. 파워 콘택트(도 26a의 실시예에서의 콘택트(196(4) 및 196(5)), 또는 도 26b의 실시예에서의 콘택트(196(5)))는 사용되지 않는다. ID 콘택트는 데이터 콘택트 중 두 개는 USB 2.0 통신 전용이고 다른 두 개의 데이터 콘택트는 UART 신호 전용임을 호스트에게 알리기 위한 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 ID 모듈(198a)에 연결된다. 일 실시예에서, 데이터 콘택트들(USB 또는 UART 콘택트 중 하나)의 세트 중 하나는 어댑터(190)를 인증하기 위한 인증 모듈(198c)에 접속될 수 있고, 다른 실시예에서, 인증 모듈은 다른 액세서리에 대해서 위에서 논의된 바와 같이 ID 모듈과 함께 ID 콘택트에 접속된다. SD 카드 인터페이스(198)는 SD 카드 리더(195)에 연결되어 카드 리더 내에 삽입된 SD 카드 상에 저장된 데이터를 판독하고 마이크로컨트롤러(197)의 제어 하에 두 개의 USB 데이터 콘택트 상으로 호스트 디바이스에 데이터를 송신한다.
본 발명의 다른 실시예에서, SD 카드 어댑터(190)와 유사하지만 USB 접속을 통해 카메라에 접속하는 카메라 어댑터가 제공된다. 이 실시예는 SD 카드 리더 대신에 USB 커넥터를 포함하고, 또한 USB 파워 콘택트 상으로 5 볼트 출력 신호를 공급하기 위한 파워 부스팅 회로를 제공한다. USB 카메라 어댑터는 SD 카드 인터페이스를 포함하지 않으며 대신에 카메라의 USB 콘택트 상으로 직접 수신된 데이터를 버퍼링하고, 두 개의 USB 데이터 콘택트를 통해 호스트에 데이터를 제공한다.
도 28a는 본 발명의 일 실시예에 따른 어댑터(200)의 단순화된 도식적 표현이다. 어댑터(200)는 파워 및 그라운드와 함께 비디오, 오디오, 데이터 및 제어 신호의 일부 또는 전부를 수용할 수 있는 다수의 콘택트를 각각 포함하는 외부 콘택트 플러그 커넥터(202) 및 리셉터클 커넥터(205)를 포함한다. 플러그 커넥터(202)는 예를 들어 휴대용 미디어 플레이어일 수 있는 호스트 디바이스(215)의 리셉터클 커넥터(216)와 호환된다. 리셉터클 커넥터(205)는, 도킹 스테이션/시계 겸용 라디오로 도시되어 있으나 어댑터(200)에 연결될 수 있는 플러그 커넥터를 포함하는 임의의 전자 액세세리일 수 있는 액세서리(220)의 플러그 커넥터(222)와 호환된다. 플러그 커넥터(222)는 리셉터클 커넥터(216)와 호환 가능하지 않다(그러므로 리셉터클 커넥터(205) 또한 플러그 커넥터(202)와 호환 가능하지 않다). 이 비호환성은 두 커넥터 사이의 물리적인 비호환성(예를 들어, 플러그 커넥터(222)는 커넥터(216)와 정합되는 것을 가능하게 하지 않는 크기 또는 형태를 가짐) 또는 전기적 비호환성(즉, 플러그 커넥터(22)가 리셉터클 커넥터(216)에 물리적으로 접속될 수는 있더라도, 커넥터들은 주파수, 전압 레벨, 또는 몇몇 다른 전기적 파라미터에서 서로 호환가능하지 않은 하나 이상의 신호 또는 파워 서플라이 출력을 운반함) 중 어느 하나일 수 있다. 어댑터(200)는 액세서리(220)가 호스트(215)와 통신하는 것을 가능하게 한다. 일부 실시예에서, 커넥터(202)는 도 13a 내지 13c에서 논의된 커넥터(100)와 유사하며, 리셉터클 커넥터(216)가 도 15에 도시된 커넥터(140)에 대응하는 호스트 디바이스에, 커넥터가 결합되는 것을 가능하게 하는 도 14에 대해서 논의된 핀아웃을 가진다. 또한 일부 실시예에서, 커넥터(205)는 도 28b에 도시된 핀아웃을 갖는 애플 아이팟 및 아이폰 디바이스에 채용된 30핀 커넥터와 같은 30핀 커넥터이다.
도 28a에 도시된 바와 같이, 어댑터(200)는 하우징(204) 내에, 커넥터(205)의 콘택트들을 통해 액세서리(220)로부터 수신된 신호 및 전압을, 커넥터(202)를 통해 송신되고 호스트 디바이스(215)에 의해 처리될 수 있는 신호 및 전압으로 변환하는 변환 회로(201)를 포함한다. 변환기는 또한 콘택트(206(1) ... 206(8))를 통해 호스트(215)에 의해 송신된 신호 및 전압을, 커넥터(205)를 통해 송신될 수 있고 액세서리(220)에 의해 처리될 수 있는 신호 및 전압으로 변환한다. 일 실시예에서, 변환 회로(201)는 오디오/비디오 변환기(207), 데이터 변환기(208) 및 전력 변환기(209)를 포함한다. 다른 실시예에서는 변환기(207, 208, 및 209) 중 오직 하나 또는 둘 만을 포함하거나, 또는 완전히 다른 유형의 변환기를 포함한다.
오디오/비디오 변환기(207)는 일 방향 변환기(예를 들어, 오직 호스트로부터 송신된 비디오 및/또는 오디오 데이터를 액세서리에 의해 수신되고 처리될 수 있는 포맷으로 변환하거나, 오직 액세서리로부터 송신된 비디오 및/또는 오디오 데이터를 호스트에 의해 수신되고 처리될 수 있는 포맷으로 변환) 또는 양 방향 변환기(호스트와 액세서리 간에 양 방향으로 송신된 비디오 및/또는 오디오 데이터를 변환)일 수 있다. 일 특정 실시예에서, 오디오/비디오 변환기(207)는 커넥터(202)의 USB 데이터 라인 상으로 송신된 디지털 오디오 및 디지털 비디오 데이터를 아날로그 오디오 및 아날로그 비디오 신호로 변환하는 일 방향 변환기이다. 다른 실시예에서, 변환기(207)는 오직 오디오 데이터만을 변환하며 어댑터(200)는 호스트(215)와 액세서리(220) 간의 비디오 데이터의 변환을 지원하지 않는다.
유사하게, 데이터 변환기(208)는 일 방향 또는 양 방향 데이터 변환기일 수 있다. 일 실시예에서, 데이터 변환기(208)는 액세서리(220) 및 커넥터(205)에 의해 사용되는 제1 통신 프로토콜 상으로 수신되는 데이터 신호를, 커넥터(202) 및 호스트(215)에 의해 사용되는 USB 프로토콜 또는 UART 프로토콜 중 하나로 번역할 수 있다. 다른 실시예에서, 커넥터(202 및 205)는 각각 USB 및 UART 통신 프로토콜을 지원하며, 데이터 변환기(208)는 변환 없이 두 커넥터 간에 USB 신호를 전달하지만, 호스트(215) 및 액세서리(220) 각각으로부터 수신된 UART 신호를 호스트(215) 및 액세서리(220) 중 다른 것에 적합한 포맷으로 변환한다. 데이터 변환기(208)는 또한 커넥터(205)를 통해 수신된 제어 및 ID 신호를 액세서리와 통신하는 데 요구될 수 있는 대로 처리할 수 있다. 전력 변환기(209)는 커넥터(205)를 통해 액세서리(220)로부터 수신된 제1 DC 전압을 커넥터(202)를 통해 호스트(215)에 송신될 수 있는 제2 DC 전압으로 변환할 수 있으며, 커넥터(202)를 통해 호스트(215)로부터 수신된 제3 DC 전압을 커넥터(205)를 통해 액세서리(220)에 제공되는 제4 DC 전압으로 변환할 수 있다.
커넥터(202)의 핀아웃은 도 23에 도시된 바와 같이 한 세트의 USB 2.0 차동 데이터 콘택트 및 한 세트의 UART 송신/수신 콘택트를 포함한다. ID 콘택트는 데이터 콘택트 중 두 개는 USB 2.0 통신 전용이고 다른 두 데이터 콘택트는 UART 신호 전용임을 호스트에게 알리기 위한 정보를 저장하는 메모리를 포함하는 ID 모듈(208a)에 연결된다. 전류 레귤레이터(208b)는 커넥터(206)가 액세서리 또는 충전을 가능하게 하는 다른 디바이스에 접속되어 있을 때, 호스트로의 전류를 조정하기 위해 중심에 위치한 두 개의 파워 콘택트(206(4), 206(5))에 동작가능하게 연결된다.
몇몇 실시예에서, 어댑터(202)는 두 레벨의 인증을 포함할 수 있다. 제1 레벨에서는, 어댑터(202)가 커넥터(202)와 커넥터(216)를 통한 호스트(215)로의 접속을 통해 스스로 호스트에 대하여 인증을 한다. 앞서 다른 액세서리와 관련하여 설명한 것과 같이, 한 실시예에서는, 이 레벨의 인증은 호스트의 리셉터클 커넥터 내의 콘택트가 구성된 이후에, 데이터 콘택트들(USB 또는 UART 콘택트들)의 세트들 중 어느 하나를 통해 인증 모듈(208c)에 의해 수행될 수 있고, 또 다른 실시예에서는, 위의 인증은 ID 콘택트에 접속된 인증 모듈에 의해서 호스트와 어댑터(200) 간의 핸드셰이킹 알고리즘의 초기 부분으로서 수행될 수 있다. 어댑터가 인증되고 콘택트(202)를 통해 호스트와 통신 중이면, 어댑터(200) 내의 인증 프로세서(210)가 커넥터(205)와 커넥터(222)를 통해 어댑터에 연결된 액세서리(220)를, 그 액세서리(220)와 함께 동작하게 설계된 호스트에 접속될 때 그 액세서리(220)가 일반적으로 사용하는 인증 프로토콜에 따라 인증을 하는 제2 레벨의 인증이 실행될 수 있다.
커넥터(205)가 도 28b에 도시된 바와 같은 핀아웃을 갖고 어댑터가 커넥터(202)를 통해 수신되는 디지털 비디오 데이터를 커넥터(205)를 통해 송신되는 아날로그 비디오 데이터 출력으로 변환하는 특정 실시예에서는, 어댑터(200)의 회로는 아래의 [핀아웃(106a)과 호환가능한 핀아웃을 갖는 커넥터(202)를 포함하는 어댑터를 위한] 표 1 또는 [핀아웃(106b)과 호환가능한 핀아웃을 갖는 커넥터(202)를 포함하는 커넥터를 위한] 표 2에 표시된 바와 같이 커넥터(202 및 205) 내의 콘택트에 접속될 수 있다.
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어댑터(200)가 비디오 데이터의 변환을 지원하지 않는 또 다른 실시예에서는, 콘택트(21, 22 및 23)가 개방 상태로 남겨지고 어댑터 내의 액티브 회로에는 접속되지 않는 것을 제외하고는 표 1에 제시된 콘택트로부터 어댑터 회로로의 접속이 사용될 수 있다. 어댑터(200)는 또한 액세서리(220)와 호환가능한 호스트 디바이스와 통신하는 데 그 액세서리가 일반적으로 사용하는 프로토콜을 이용하여 그 액세서리와 통신할 수 있는 마이크로컨트롤러(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 실시예에서는, 어댑터(200)는 애플 아이팟 또는 아이폰 디바이스에 의해 사용되는 iAP 프로토콜을 이용하여 액세서리(220)와의 통신을 지원하는 마이크로컨트롤러를 포함한다. 변환 회로(200)의 일부 또는 전부가 마이크로컨트롤러의 일부일 수 있거나, 그것이 별개의 회로일 수 있다. 마이크로컨트롤러는 커넥터(205)의 선택된 콘택트(예를 들어, 아이팟 감지를 위해 사용되는 콘택트(13, 18-20 및 30))를 개방 상태로 설정하여 어댑터(200)가 스스로 호스트에 대하여 인증을 하고 그 호스트가 호스트와 어댑터(200) 간의 통신을 허용하기 위하여 그것의 콘택트를 구성하기 전까지는 액세서리가 호스트에 접속되었음을 액세서리가 인식하지 못하도록 할 수 있다. 호스트와 어댑터가 동작 가능하게 연결되고 서로 간에 완전한 통신 상태에 놓이면, 어댑터(200)는 이전에는 개방/플로팅이었던 콘택트를 적절한 회로에 연결하여 액세서리가 자신이 어댑터에 접속되었음을 인식하고, 어댑터(200)로부터의 임의의 인증 요청에 응답하여 어댑터와 액세서리 간에 통신 링크를 개시하고 완료한 후 최종적으로 어댑터(200)를 통해 호스트로부터 액세서리로의 통신 링크를 개시하고 완료하게 할 수 있다.
여기서는 커넥터(300)(도 30t 참조)의 제조 및 조립과 연관된 단계와 관련된 도 29, 30a-30t 및 31을 참조하겠다. 도 29는 본 발명의 한 실시예에 따른 커넥터(300)의 제조 및 조립과 연관된 일반적인 단계를 도시하고 있는 흐름도이다. 도 30a-30t는 도 29에 도시된 여러 단계의 제조 공정에서의 커넥터(300)를 도시한다. 도 31은 도 29에 도시된 일반적인 제조 및 조립 공정에서 단계(130)로 식별된, 콘택트 어셈블리를 PCB에 부착하는 일반적인 단계를 더 구체적으로 나타내는 흐름도이다.
이제 도 30a-30d를 참조하면, 커넥터(300)의 제조는 그라운드 링(305)의 제조, 인쇄 회로 기판(PCB; 304)의 구성 및 콘택트 어셈블리(316a, 316b)의 구성으로 개시될 수 있고(도 29의 단계(122, 124 및 126)), 이들 공정은 서로 독립적으로 임의의 순서로 이루어질 수 있다. 단계(122)에서, 그라운드 링(305; 도 30a 참조)은 예를 들어 금속 주입 몰딩 공정(metal injection molding process; MIM), 냉간 헤딩 공정(cold heading process) 및 빌렛 머시닝 공정(billet machining process)과 같이 다양한 기술을 사용하여 제조될 수 있다. MIM 공정은 원하는 기하구조를 얻는 데 상당한 유연성을 제공할 수 있고, 최소의 포스트 머시닝 공정으로 최종적으로 원하는 형상에 가까운 부품을 만들 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 플라스틱 주입 몰딩 및 도금과 같은 대안적인 공정을 사용하여 그라운드 링(305)을 형성할 수 있다. 포켓(302a, 302b) 및 윈도우(307)는 그라운드 링 내에 머시닝 또는 몰딩될 수 있고, 그라운드 링의 표면은 미디어 블라스팅 공정(media blasting process)을 이용하여 평탄화될 수 있다. 또한, 그라운드 링의 상면 또는 하면 상의 플랫(319a, 319b)과 같이 그라운드 링의 표면을 연마하거나 머시닝하는 것이 바람직할 수 있다. 연마 및 머시닝 동작은 허용오차가 엄격한 특징형상들을 만드는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 플랫(319a, 319b)은 실질적으로 평평하고 정밀한 간격을 갖는 한 쌍의 표면을 형성하도록 정밀 연마될 수 있다. 허용오차가 엄격한 컴포넌트 구조는 후속 조립 동작들에 도움이 될 수 있고, 특히 작은 커넥터의 성능에 도움이 될 수 있다. 한 실시예에서는, 커넥터 바디의 둘레는 30mm 보다 작다. 그라운드 링(305)은 원하는 마감을 달성하기 위하여 하나 이상의 금속으로 도금될 수 있다.
단계(124)에서 제조되는 PCB(304)(도 30b-30c 참조)는 전형적인 에폭시와 유리의 조합일 수 있거나 전기 신호를 라우팅할 수 있는 임의의 등가 구조일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서는 폴리이미드와 전도성 트레이스(traces)가 교번하는 층들로 구성된 유연한 구조가 사용될 수 있고, 다른 실시예에서는 전도성 트레이스를 갖는 세라믹 재료 또는 전도성 트레이스를 만들기 위하여 LDS(Laser Direct Structuring)로 가공된 플라스틱 재료가 사용될 수 있다. PCB는 한 단부에 배치되는 도체 본딩 패드(310)의 세트와 반대쪽 단부에 배치되는 콘택트 본딩 패드(312(1)…312(8))의 세트로 형성될 수 있다. 한 실시예에서는, 콘택트 본딩 패드들은 가로지르는 방향을 따라 두 개의 별도의 본딩 패드로 각각 나누어진다. 도 30d에 도시된 바와 같이, PCB는 또한 하나 이상의 그라운드 스프링(320)을 전기적으로 접속하기 위하여 하나 이상의 그라운드 스프링 본딩 패드(301)를 구비할 수 있다. 이에 더하여, 컴포넌트 본딩 패드(314)의 세트가 PCB 상에 형성되어, 예를 들어 집적 회로(IC), 저항 또는 캐패시터와 같은 하나 이상의 능동 또는 수동 전자 컴포넌트를 전기적으로 접속시킬 수 있다. 여기서 기술된 실시예는 예시적인 목적으로만 제시된 것이고, 다른 실시예는 다른 구성의 본딩 패드[301, 314, 310, 312(1)…312(8)], 더 많은 또는 더 적은 수의 본딩 패드 뿐만 아니라 PCB(304)의 대향하는 면 중 어느 하나 또는 둘 다 위에 형성되는 본딩 패드, 및 더 적은 수의, 더 많은 수의 또는 상이한 전자 컴포넌트를 가질 수 있다.
예시적인 전자 컴포넌트(308a, 308b)는 PCB(304)의 양 면에 도시되어 있다(도 30c 참조). 몇몇 실시예에서는, 전도성 에폭시가 전자 컴포넌트를 PCB(304)에 전기적으로 부착하기 위해 사용된다. 다른 실시예에서는, 무수히 많은 기술, 예를 들어, 쓰루-홀 마운팅, 스텐실 프린트 및 리플로우, 칩-온-보드, 플립 칩 또는 다른 적절한 접속 방법을 이용하여 솔더 합금이 사용될 수 있다. 한 실시예에서는, 솔더 페이스트를 컴포넌트 본드 패드(314) 상에 배치하기 위하여 스텐실 프린팅 공정이 사용된다. 그 다음, 전자 컴포넌트(308a, 308b)는 솔더 페이스트 상에 배치되고, 대류 가열 공정을 이용하여 솔더 페이스트를 리플로우하여 전자 컴포넌트를 PCB에 부착할 수 있다. 솔더 합금은 납-주석 합금, 주석-은-구리 합금 또는 다른 적절한 금속 또는 금속 합금일 수 있다.
동일한 솔더 리플로우 부착 공정이 그라운드 스프링(320)을 PCB(304)에 부착하는 데 사용될 수 있다. 그라운드 스프링은 도 30d에 자세히 도시된다. 그라운드 스프링(320)은 인-청동 합금 또는 그 밖의 금속으로 구성될 수 있고 선택적으로 니켈 및 금으로 도금될 수 있다. 그라운드 스프링은 하나 이상의 천공(perforations)을 사이에 두고서 하나 이상의 스프링 암들(322a, 322b) 및 하나 이상의 돌기부들(324a, 324b)을 추가로 가질 수 있다. 돌기부들 사이의 천공들은 그라운드 스프링(320)의 PCB(304)에 대한 부착에 있어서 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 이것은 아래 기술되는 어셈블리 공정 중에 PCB(304)를 그라운드 링(305) 내에서 중심에 오도록 하고 PCB(304) 및 그라운드 링 사이에 추가적인 그라운드 콘택트를 제공하는 것을 돕는다.
전자 컴포넌트 부착 공정 중에, 솔더 페이스트는 콘택트 본딩 패드들(312(1)... 312(8)) 상에 퇴적되고 리플로우될 수 있다. 도 30c는 리플로우 공정 중에 콘택트 패드들 상에 형성된 솔더 범프들(313(1)...313(8))을 나타낸다. 솔더는 액체 상태일 때 높은 표면 장력을 가지므로, 솔더 페이스트는 리플로우 공정 중에 범프를 형성한다.
소정의 실시예들에서, 컴포넌트들이 PCB(304)에 부착된 후, 어셈블리는 세척되고 건조될 수 있다. 하지만, 다른 실시예들에서는, 어셈블리가 다음 공정까지 세척되지 않을 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 노-클린 플럭스(no-clean flux)가 솔더링 공정을 보조하는 데 사용되고 세척 공정은 없다. 그 밖의 다른 실시예들에서는, 노-클린 플럭스 또는 클리너블(cleanable) 플럭스가 솔더링 공정을 보조하는 데 사용되고 어셈블리는 세척된다. 마지막으로, 소정의 또는 모든 전자 컴포넌트들(308a, 308b)이 예를 들어, 에폭시, 우레탄 또는 실리콘 기반의 소재와 같은 보호용 재료로 캡슐화될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 보호용 캡슐화제는 향상된 신뢰성을 위한 기계적 강도를 제공하거나 및/또는 민감한 전자 컴포넌트들을 수분으로부터 환경적으로 보호할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 보호용 캡슐화제는 커넥터(300)의 유전체 파괴 전압 특성을 향상시킬 수 있다. 캡슐화제는 자동화된 설비 또는 수동 디스펜서를 통해 도포될 수 있다.
다음 어셈블리 단계는 PCB(304)를 그라운드 링(305)의 뒷면 개구부를 통해 삽입하는 것을 포함할 수 있는데, 솔더 범프들(313(1)...313(8))은 윈도우(307) 내에 위치하게 된다(도 29의 단계(128); 도 30e 및 30f). 도 30e는 그라운드 링(305) 내에 삽입된 PCB(304)를 나타낸다. 도 30f는 콘택드 패드들(313(2)) 및 A-A' 선을 따라 절단된, 도 30e에 도시된 어셈블리의 세로 단면도를 나타낸다. 도 30f는 그라운드 링(305)의 상부 및 하부 표면들과 접촉하고 있는 그라운드 스프링 암들(322a, 322b)을 나타낸다. 또한, 그라운드 링 돌기부들(324a, 324b)이 PCB(304)가 그라운드 링 내에서 중심에서 최대로 벗어나 놓일 수 있는 위치를 정의함도 알 수 있다. 더 구체적으로, PCB(304)는 그라운드 링(304) 내에서 돌기부들이 허락하는 내에서 수직 방향으로 움직일 수 있을 뿐이다. 더 나아가, 콘택트 본딩 패드들(312(1)...312(8)) 상에 배치된 솔더 범프들(313(1)...313(8))이 윈도우(307) 내에 정렬됨을 알 수 있다. 소정의 실시예들에서, 다음 어셈블리 단계는 윈도우(307)를 통해 솔더 범프들(313(1)...313(8)) 상에 플럭스를 퇴적하는 것을 포함한다. 이는 예를 들면, 자동화된 분무 스프레이 노즐(atomized spray nozzle)을 통하거나 또는 작업자에 의한 디스펜서에 의해 수행될 수 있다.
다음으로, (도 29의 단계(126)에서 형성된) 콘택트 어셈블리들(316a, 316b)이 PCB(304)에의 부착을 위해 그라운드 링(305)의 각각의 면 상의 윈도우(307) 내에 놓여질 수 있다(도 29의 단계(130); 도 30g). 소정의 실시예들에서 이용되는 콘택트 어셈블리들이 도 30h에서 도 30j에 도시된다. 도 30i는 아래에서 바라본 평면도를 나타내고, 도 30j는 측면도를 나타내며, 도 30h는 위에서 바라본 투시도를 나타낸다. 각각의 콘택트 어셈블리(316a, 316b)는 폴리프로필렌과 같은 유전체 물질로 형성될 수 있는 몰딩된 프레임(molded frame)(315)을 포함할 수 있다. 그 밖의 실시예들에서, 프레임은 유리 섬유로 부분적으로 채워질 수 있는 액정 폴리머로 제조될 수 있다. 일 실시예에서는, 8개의 콘택트(306(1)...306(8))는 프레임(315)에 의해 인서트 몰드되고 고정된다. 프레임(315)은 도 30f에 도시되는 바와 같이 프레임(315)의 하부 표면으로부터 돌출한 하나 이상의 정렬 기둥들(323)을 구비할 수 있다. 정렬 기둥들(323)은 점점 가늘어질 수 있고(tapered), PCB(304) 내 정렬 룰들(alignment rules) 내에 들어맞는 비스듬한 말단을 구비할 수 있으며, 프레임(315)을 PCB(304)와 정렬시키도록 설계된다. 소정의 실시예들에서, 프레임은 각각의 프레임(315)을 개구부들(307) 내에 정렬하는 프레임의 주변부 상에 배치되는 정렬 탭들(318)을 구비할 수 있다. 더 나아가, 프레임은 콘택트 어셈블리(316a, 316b)의 하부 표면으로부터 돌출하고 수직 방향으로 프레임(315)과 PCB(304) 사이에 정확한 간격을 보장하게 돕는 하나 이상의 크루셔블 코움들(325(1)...325(8); crushable combs)을 구비할 수 있다.
콘택트 어셈블리(316a, 316b) 내의 각각의 콘택트(306(1)...306(8))는 예를 들면, 인청동, 구리 또는 스테인레스 스틸과 같은 다양한 전도성 소재들로 형성될 수 있다. 또한, 콘택트들은 그 성능 및 외관을 향상시키기 위해, 예를 들어 니켈/금, 다층 니켈/금, 니켈/팔라듐 또는 임의의 다른 허용가능한 금속으로 도금될 수 있다. 콘택트들은 진행형 스탬핑 및 포밍(progressive stamping and forming) 공정을 통해 금속 시트로부터 소정의 크기로 절단되고 프레임(315) 내에 인서트 몰딩될 수 있다. 각각의 콘택트는 하나보다 많은 금속 컴포넌트들로 구성될 수 있고, 더 나아가, 각각의 콘택트는 콘택트 어셈블리의 하부 표면 상에 배치된 하나 이상의 금속 돌출부들(321(1)...321(16))을 구비할 수 있다. 도 30i는 각각의 콘택트가 2개의 돌출부를 갖는, 8개의 콘택트를 구비하는 실시예의 하면도를 나타낸다.
도 30j는 예시적인 콘택트 어셈블리(316a, 316b)의 측면도를 나타내는데, 크루셔블 코움들(325(1)...325(8))이 콘택트 어셈블리의 하부로부터 콘택트 돌출부들(321(1)...321(16))보다 더 많이 돌출한 것을 알 수 있다.
특정한 일 실시예를 위한 콘택트 어셈블리 부착 공정이 도 30k 및 도 30l에 도시된다. 본 실시예에 적용되는 공정은 도 31에 도시된 흐름도의 상세한 단계들로 설명될 수 있다. 그라운드 링(305) 및 PCB(304)는 컴포넌트들을 제자리에 고정시키기 위해 픽스쳐 내에 위치할 수 있다(도 31의 단계(130a); 도 30k). 콘택트 어셈블리(316a)는 그라운드 링(305)의 윈도우(307) 내에 위치할 수 있고, 정렬 기둥들(323)은 PCB(304) 내의 가이드 홀들(326)과 맞물릴 수 있다(도 31의 단계(130b)). 콘택트 어셈블리 정렬 탭들(318)은 콘택트 어셈블리(316a)를 윈도우(307) 내에 정확히 위치시킬 수 있다. 크루셔블 코움들(325(1)...325(8))은 PCB(304)와 물리적인 접촉을 할 수 있다.
도 30k를 참조하면, 콘택트 어셈블리(316a)를 PCB(304)에 핫 바 솔더링하기 위해 스텝(329)을 갖는 핫 바 툴(328)이 사용될 수 있다. 단계(130c)에서, 핫 바 툴은 솔더 범프들(313(1)...313(8))의 용융점보다 높은 온도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 만일 솔더 범프들이 약 3%의 은 및 0.5%의 구리와 나머지 주석으로 구성된 주석/은/구리 합금으로 구성되는 경우에, 핫 바 툴은 섭씨 221도 이상으로 가열될 수 있다. 핫 바 툴의 온도가 높을수록, 솔더는 더 빨리 리플로우될 수 있다. 단계(130d)에서, 핫 바 툴은 콘택트들(306(1)...306(8))의 상부 표면을 물리적으로 접촉할 때까지 콘택트 어셈블리를 향해 화살표(331) 방향으로 하강할 수 있다. 단계(130e)에서, 핫 바 툴은 콘택트 어셈블리를 화살표(331) 방향으로 더 눌러서 크루셔블 코움들(325(1)...325(8))을 PCB(304)에 대해 부분적으로 변형되게 할 수 있다. 크루셔블 코움들은 특별히 이러한 목적으로 설계될 수 있고, 콘택트 어셈블리(316a)의 화살표(331) 방향으로의 이동에 저항하는 제어된 양의 힘을 부여할 수 있다. 정렬 탭들(318) 및 정렬 기둥들(323)은 어셈블리 공정 중에 콘택트 어셈블리를 윈도우(307, 도 30a 참조) 내의 중심에 위치하도록 유지시킬 수 있다. 핫 바 툴(328)의 스텝(329)은 콘택트들(306(1)...306(8))의 상부 표면이 부착 공정 중에 일정한 높이로 동일 평면에 있게 유지되도록 정밀하게 형성될 수 있다. 단계(130e)에서, 콘택트 어셈블리는 콘택트 돌출부들(321(1)...321(16))이 솔더 범프들(313(1)...313(8))과 접촉할 때까지 화살표 방향으로 더 눌려질 수 있다. 핫 바 툴(328)은 이 때 화살표(331) 방향으로 제어된 힘을 인가하도록 구성될 수 있고, 따라서 콘택트 어셈블리에 손상이 생기지 않는다.
위에서 기술한 바와 같이, 솔더 범프들(313(1)...313(8))은 플럭스로 코팅될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 플럭스 코팅은 솔더가 콘택트 돌출부들(321(1)...321(16))을 적시는 것을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 콘택트들(306(1)...306(8))로부터 솔더 범프들로의 더 효율적인 열 전달을 가능하게 할 수 있다. 단계(130f)에서, 핫 바 툴(328)은 콘택트들을 통해서 솔더 범프들로 열 에너지를 전달할 수 있다. 일단 적당한 양의 열 에너지가 솔더 범프들로 전달되고 나면, 솔더 범프들은 그 용융점 이상으로 가열된 때에 액체 상태로 전이할 수 있다. 일단 액체 상태로 되면, 솔더 범프들은 콘택트 어셈블리(316a)의 화살표(331) 방향으로의 추가적인 이동에 대해 저항을 거의 갖지 않게 된다. 단계(130g)에서, 콘택트 어셈블리는 핫 바 툴에 의해서 더욱 눌려지게 되어 핫 바 툴이 그라운드 링(305)의 플랫(319a)에서 "멈출" 때까지, 크루셔블 코움들(325(1) ... 325(8))의 변형의 증가를 야기한다. 도 30l은 핫 바 툴의 멈춤 위치를 나타낸다. 도 30l으로부터, 핫 바 툴(328)의 스텝(329)은 콘택트들(306(1)...306(8))의 상부 표면을 그라운드 링(305)의 플랫(319a) 아래 일정한 거리에 정확히 위치하게 하는 데 사용될 수 있음을 알 수 있다. 소정의 실시예들에서, 스텝(329)은 0.1mm에서 0.01mm 사이의 높이를 가지므로, 콘택트들(306(1)...306(8))을 그라운드 링(305)의 표면(319a)으로부터 동일한 양만큼 리세스시킨다. 다른 실시예들에서는, 스텝(329)이 포함되지 않고, 콘택트들이 표면(319a)과 동일 평면까지 눌린다. 또한, 단계(130g)에서, 콘택트 어셈블리(316a)의 하부 표면 위의 콘택트 돌출부들(321(1)...321(16))은 액체화된 솔더 범프들(313(1)...313(8))로 젖을 수 있다. 단계(130h)에서, 이후 액체화된 솔더 범프들이 솔더 합금의 액화 온도 아래의 온도까지 냉각되어 고체화될 때까지, 핫 바 툴은 냉각될 수 있다. 단계(130i)에서, 이후 핫 바 툴은 제자리로 돌아가고 어셈블리는 픽스쳐로부터 분리될 수 있다.
소정의 실시예들에서, 콘택트 부착 공정은 한 번에 그라운드 링(305)의 한 면에 실시될 수 있는 반면, 다른 실시예들에서는, 동시에 그라운드 링의 양면에 수행될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 크루셔블 코움들(325(1)...325(8))은 0.02mm에서 0.12mm 사이에서 변형될 수 있다. 다른 실시예들에서, 크루셔블 코움들은 0.05mm에서 0.09mm 사이에서 변형될 수 있다. 그 밖의 실시예들에서, 크루셔블 코움들을 핫 바 툴(328)에 의해 가열함으로써 그 변형을 더욱 쉽게 한다. 그라운드 링(305)의 양 면에 장착된 콘택트 어셈블리들(316a, 316b)을 갖는, 부분적으로 어셈블링된 커넥터는 도 30m과 같을 수 있다. 부분적으로 어셈블링된 커넥터는 이후 세정될 수 있다.
어셈블리의 다음 단계는 부분적으로 어셈블링된 커넥터(도 30m 참조)를 인서트 몰딩 툴 내에 배치하는 것, 및 열가소성 또는 유사한 유전체 오버몰드(338)를 콘택트들(306(1)..306(8)) 주위에, 그리고 그라운드 링(305)의 윈도우(307) 내에 형성하는 것을 수반할 수 있다(도 29의 단계(132); 도 30m 내지 30p). 이 공정은 그라운드 링(305)의 콘택트 영역 내에 평활하고 실질적으로 평평한 정합 표면(341)을 제공할 수 있다. 도 30n은 일 실시예의 인서트 몰딩 공정을 도시하고 있다. 인서트 몰딩 툴(335)은 그라운드 링(305)의 상부 표면들에 대하여 밀봉하도록 구성될 수 있다. 몰드 툴(335) 상의 스텝(336)은 콘택트들(306(1)...306(8))의 상부 표면들에 대하여 동시에 밀봉할 수 있다. 몰드 툴은 또한 PCB(304)에 대하여 밀봉하도록 장착될 수 있다. 이들 표면들 전부를 동시에 밀봉하고 유전체 오버몰드 블리딩에 대한 보호를 제공하기 위해, 인서트 몰드 툴은 커넥터 컴포넌트들의 치수 변동을 수용하도록 스프링 로드 인서트들(spring loaded inserts)을 구비할 수 있다. 인서트 몰드 툴은 또한 화살표(337)에 의해 개괄적으로 도시되어 있는 바와 같이, 커넥터의 후방으로부터 유전체 오버몰드(338)를 주입하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 인서트 몰드 툴은 유전체 오버몰드를 주입하기 위한 리세스된 게이트를 갖는다. 일부 실시예들에서, 그라운드 스프링 돌기(324a, 324b)(도 30f 참조)가 유전체 오버몰드 주입 공정 동안 그라운드 링(305) 내에서 PCB(304)의 위치를 정확하게 유지할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유전체 오버몰드(338)는 폴리옥시메틸렌(POM)일 수 있다. 다른 실시예들에서, 유전체 오버몰드(338)는 나일론계 폴리머일 수 있다.
도 30o는 인서트 몰딩 공정 후의 일 실시예를 도시한 것이다. 일부 실시예들에서, 정합 표면(341)은 그라운드 링(305)의 상부 표면 아래에 배치될 수 있고, 콘택트들(306(1)...306(8))의 상부 표면과 실질적으로 동일 평면을 이룰 수 있다. 도 30p는 정합 표면(341)의 영역 내에서의 도 30o의 단순화된 단면도를 도시한 것이다. 이 도면으로부터, 정합 표면(341)이 그라운드 링의 상부 표면 아래의 함몰부(depression)에 있을 수 있음을 알 수 있다. 일부 실시예들에서, 함몰부는 그라운드 링(305)의 상부 표면보다 0.01 내지 0.1mm 아래에 있을 수 있다. 이 함몰부는 잠재적으로 콘택트들의 상부 표면들에 손상을 유발하는, 정합 디바이스의 표면들과 같은 접촉 표면들로부터 콘택트들을 보호할 수 있다. 일부 실시예들에서, 리세스는 윈도우(307)의 전체 둘레 주변에 연장될 수 있다(도 30m 참조). 다른 실시예들에서, 리세스는 일부 영역들에서는 더 깊을 수 있고, 다른 영역들에서는 더 얕을 수 있다. 다른 실시예들에서, 리세스는 커넥터의 후방을 향해 더 깊어질 수 있고, 커넥터의 말단을 향해서는 그라운드 링(305)의 상부 표면과 실질적으로 동일 평면을 이룰 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 유전체 오버몰드(338)의 정합 표면(341)은 그라운드 링(305)의 플랫(319a)과 실질적으로 동일 평면을 이룰 수 있다. 일부 실시예들에서, 유전체 오버몰드(338)는 콘택트들을 커넥터 내에 보유하는 것을 돕기 위해 이용될 수 있다.
커넥터(300)가 케이블의 일부일 때, 어셈블리의 다음 단계는 케이블 번들(342)을 부분적으로 어셈블링된 커넥터에 부착하는 것을 포함할 수 있다 (도 29의 단계(134); 도 30q). 케이블 번들은 PCB(304)의 도체 본딩 패드들(310)에의 부착을 위해, 개별 도체들(예를 들어, 와이어들)(343)을 가질 수 있다. 개별 도체들은 절단 및 박리(cut and stripped)될 수 있고, 케이블 번들의 재킷도 절단 및 박리될 수 있다. 각각의 도체는 자동, 반자동 또는 수동 공정을 이용하여 각자의 도체 본딩 패드에 솔더링될 수 있다. 일 실시예에서, 도체들은 픽스쳐 내에 정렬되고, 각각의 도체는 각각의 도체 본딩 패드에 자동으로 솔더링된다. 다른 실시예에서, 각각의 도체는 각자의 도체 본딩 패드에 용접된다. 일부 실시예들에서, 커넥터(300)가 케이블을 커넥터에 부착하지 않는 전자 디바이스 또는 액세서리의 일부인 경우, 예를 들어 도킹 스테이션, 개별 와이어들, 플렉스 회로(flex circuit) 또는 그와 유사한 것이 본딩 패드들(304)을 디바이스 내의 회로에 전기 접속할 수 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않고서, 무수히 많은 도체 부착 공정들이 이용될 수 있다.
다음의 몇 개의 도면은 커넥터(300)가 도 30q에 도시된 것과 같은 케이블의 일부일 때의 추가의 예시적인 어셈블리 단계들을 도시한다. 그러한 경우들에서, 어셈블리의 다음 단계는 케이블 및 PCB(304)에 부착되는 전자 컴포넌트들을 포함하는 커넥터의 일부분을 오버몰딩하는 것을 수반할 수 있다(도 29의 단계(136), 도 30r). 제1 인서트 몰딩 동작이 수행되어, PCB(304)를 플라스틱 재료 내에 캡슐화하고, 커넥터 바디(347)를 형성할 수 있다. 제2 인서트 몰딩 공정이 그 후에 수행되어, 커넥터 바디(347)의 후방면에 부착되고 짧은 거리에서 케이블(342)에 걸쳐 연장되는 스트레인 릴리프 슬리브(strain relief sleeve; 348)를 생성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 커넥터 바디는 부분적으로는 인서트 몰딩된 플라스틱으로, 그리고 부분적으로는 다른 재료들로 만들어질 수 있다. 제1 및 제2 인서트 몰딩 재료는 임의의 유형의 플라스틱 또는 다른 비전도성 재료일 수 있다. 일 실시예에서, 두가지 재료 모두 열가소성 엘라스토머이고, 여기에서 제2 인서트 몰딩 재료는 제1 인서트 몰딩 재료보다 낮은 듀로미터(durometer)를 갖는다. 도 30r은 커넥터 바디(347)의 일부분 위에 설치되고 탭(346)으로 그라운드 링(305)에 전기적 본딩될 수 있는 2-피스 전도성 금속 쉴드(345a, 345b)를 구비하는 실시예를 도시한다. 일부 실시예들에서, 쉴드(345a, 345b)가 먼저 설치될 수 있고, 커넥터 바디(347)가 후속 동작에서 몰딩될 수 있다. 일부 실시예들에서, 쉴드 캔(346)이 그라운드 링(305)에 용접될 수 있다. 일부 실시예들에서는 쉴드(345a, 345b)가 강철로 만들어질 수 있고, 다른 실시예들에서는 구리 또는 주석 합금이 이용될 수 있다.
어셈블리의 다음 단계는 인클로저(349)를 바디(347)에 부착하는 것을 수반할 수 있다(도 29의 단계(138); 도 30r 내지 30t). 도 30r에서, 인클로저(349)는 케이블 번들(342) 상에 위치된 사전 어셈블링 위치에서 도시되어 있다. 인클로저는 커넥터 바디(347) 위로 미끄러져서 커넥터 바디를 인클로저로 실질적으로 둘러싸도록 적절하게 크기가 정해질 수 있다. 인클로저는 임의의 유형의 플라스틱 또는 다른 비전도성 재료로 만들어질 수 있고, 일 실시예에서는 ABS로 만들어진다.
인클로저(349)의 단면도가 도 30s에 도시되어 있다. 이 도면은 인클로저(349)의 내측 표면 상의 두 위치에 퇴적된 본딩 재료(350)를 더 도시한다. 본딩 재료는 도시된 바와 같이 주사기와 바늘 어셈블리(syringe and needle assembly)(351)로 퇴적될 수 있고, 또는 본 발명으로부터 벗어나지 않고서 무수히 많은 다른 기법들로 퇴적될 수 있다. 최종 어셈블리 단계가 도 30t에 도시되어 있고, 인클로저가 커넥터 바디를 실질적으로 둘러쌀 때까지 인클로저(349)가 커넥터 바디(347) 위로 미끄러지게 하는 것을 포함한다.
본딩 재료(350)가 경화되어, 인클로저(349)의 내측 표면을 커넥터 바디(347)의 외측 표면에 접착시킬 수 있다. 일부 실시예들에서, 본딩 재료는 수분의 존재 하에서 경화하는 시아노아크릴레이트일 수 있다. 다른 실시예들에서, 본딩 재료는 열 경화되는 에폭시 또는 우레탄일 수 있다. 다른 본딩 재료들이 본 기술분야에 공지되어 있으며, 본 발명으로부터 벗어나지 않고서 이용될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다른 것들 중에서도 오디오, 비디오 또는 데이터 신호를 수신 또는 전송하는 임의의 디바이스를 포함하는 다수의 전자 디바이스에 대해 적합하다. 일부 경우들에서, 본 발명의 실시예들은 잠재적으로 작은 폼 팩터로 인해 휴대용 전자 미디어 디바이스에 특히 잘 맞는다. 여기에서 이용될 때, 전자 미디어 디바이스는 인간이 인식할 수 있는 미디어를 제시하는 데에 이용될 수 있는 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 구비하는 임의의 디바이스를 포함한다. 그러한 디바이스들은 예를 들어 휴대용 뮤직 플레이어(예를 들어, MP3 디바이스 및 Apple의 iPod 디바이스), 휴대용 비디오 플레이어(예를 들어, 휴대용 DVD 플레이어), 셀룰러 전화기(예를 들어, Apple의 iPhone 디바이스와 같은 스마트 전화기), 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 프로젝션 시스템(예를 들어, 홀로그래픽 프로젝션 시스템), 게이밍 시스템, PDA, 데스크탑 컴퓨터, 및 태블릿(예를 들어 Apple의 iPad 디바이스), 랩탑 또는 다른 모바일 컴퓨터를 포함할 수 있다. 이들 디바이스들 중 일부는 오디오, 비디오 또는 다른 데이터 또는 센서 출력을 제공하도록 구성될 수 있다.
도 32는 본 발명의 실시예들에 따라 오디오 플러그 리셉터클(405)을 포함하는 전자 미디어 디바이스(400)를 표현하는 단순화된 예시적인 블록도이다. 전자 미디어 디바이스(400)는 또한 다른 컴포넌트들 중에서도, 커넥터 리셉터클(410), 하나 이상의 사용자 입력 컴포넌트(420), 하나 이상의 출력 컴포넌트(425), 제어 회로(430), 그래픽 회로(435), 버스(440), 메모리(445), 저장 디바이스(450), 통신 회로(455) 및 POM(position, orientation or movement sensor) 센서(460)를 포함할 수 있다. 제어 회로(430)는 전자 미디어 디바이스(400)의 동작을 제어하기 위해 (예를 들어, 버스(440)를 경유하여) 전자 미디어 디바이스(400)의 다른 컴포넌트들과 통신할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 회로(430)는 메모리(445) 내에 저장된 명령어들을 실행할 수 있다. 제어 회로(430)는 또한 전자 미디어 디바이스(400)의 성능을 제어하도록 동작할 수 있다. 제어 회로(430)는 (예를 들어 전자 미디어 디바이스(400)의 다른 컴포넌트들에 명령어들을 송신하기 위해) 예를 들어 프로세서, 마이크로컨트롤러 및 버스를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제어 회로(430)는 또한 디스플레이를 구동하고, 입력 컴포넌트(420)로부터 수신된 입력들을 처리할 수 있다.
메모리(445)는 디바이스 기능들을 수행하기 위해 이용될 수 있는 하나 이상의 상이한 유형의 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리(445)는 캐시, 플래시 메모리, ROM, RAM 및 하이브리드 타입의 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(445)는 또한 디바이스 및 그것의 애플리케이션들(예를 들어, 운영 체제, 사용자 인터페이스 기능 및 프로세서 기능)을 위한 펌웨어를 저장할 수 있다. 저장 디바이스(450)는 자기 하드 드라이브, 플래시 드라이브, 테이프 드라이브, 광학 드라이브, (ROM과 같은) 영구적 메모리, (RAM과 같은) 반영구적 메모리 또는 캐시와 같은 하나 이상의 적절한 저장 미디어 또는 메커니즘을 포함할 수 있다. 저장 디바이스(450)는 미디어(예를 들어, 오디오 및 비디오 파일), 텍스트, 사진, 그래픽, 광고, 또는 전자 미디어 디바이스(400)에 의해 이용될 수 있는 임의의 적절한 사용자 특유 또는 전역적 정보를 저장하기 위해 이용될 수 있다. 저장 디바이스(450)는 또한 제어 회로(430)에서 실행될 수 있는 프로그램들 또는 애플리케이션들을 저장할 수 있고, 애플리케이션들 중 하나 이상에 의해 판독 및 편집되도록 형식이 정해진 파일들을 유지할 수 있고, 하나 이상의 애플리케이션의 동작을 도울 수 있는 임의의 추가의 파일들(예를 들어, 메타데이터를 갖는 파일들)을 저장할 수 있다. 저장 디바이스(450) 상에 저장된 정보 중 임의의 것은 메모리(445) 내에 대신 저장될 수 있음을 이해해야 한다.
전자 미디어 디바이스(400)는 또한 사용자에게 전자 미디어 디바이스(400)와 상호작용하는 능력을 제공하기 위한 입력 컴포넌트(420) 및 출력 컴포넌트(425)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력 컴포넌트(420) 및 출력 컴포넌트(425)는 사용자가 제어 회로(430)에서 실행되는 애플리케이션과 상호작용하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다. 입력 컴포넌트(420)는 키보드/키패드, 트랙패드, 마우스, 클릭 휠, 버튼, 스타일러스 또는 터치 스크린과 같은 다양한 형태를 취할 수 있다. 입력 컴포넌트(420)는 또한 사용자 인증을 위한 하나 이상의 디바이스(예를 들어, 스마트 카드 판독기, 지문 판독기 또는 홍채 스캐너)와, 오디오 입력 디바이스(예를 들어, 마이크로폰) 또는 비디오나 정지 프레임들을 기록하기 위한 비디오 입력 디바이스(예를 들어, 카메라 또는 웹 캠)를 포함할 수 있다. 출력 컴포넌트(425)는 액정 디스플레이(LCD) 또는 터치 스크린 디스플레이와 같은 임의의 적절한 디스플레이, 프로젝션 디바이스, 스피커 또는 정보 또는 미디어를 사용자에게 제시하기 위한 임의의 다른 적절한 시스템을 포함할 수 있다. 출력 컴포넌트(425)는 그래픽 회로(435)에 의해 제어될 수 있다. 그래픽 회로(435)는 2D, 3D, 또는 벡터 그래픽 능력을 갖는 비디오 카드와 같은 비디오 카드를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 출력 컴포넌트(425)는 전자 미디어 디바이스(400)에 원격으로 결합된 오디오 컴포넌트를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력 컴포넌트(425)는 유선 또는 무선으로 전자 미디어 디바이스(400)에 결합될 수 있는 헤드셋, 헤드폰 또는 이어 버드를 포함할 수 있다(예를 들어, 블루투스 헤드폰 또는 블루투스 헤드셋).
전자 미디어 디바이스(400)는 저장 디바이스(450) 또는 메모리(445)에 저장된 하나 이상의 애플리케이션(예를 들어, 소프트웨어 애플리케이션)을 가질 수 있다. 제어 회로(430)는 메모리(445)로부터의 애플리케이션들의 명령어들을 실행하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(430)는 풀-모션 비디오 또는 오디오가 출력 컴포넌트(425) 상에 제시 또는 디스플레이되게 하는 미디어 플레이어 애플리케이션을 실행하도록 구성될 수 있다. 전자 미디어 디바이스(400) 상에 상주하는 다른 애플리케이션들은 예를 들어 전화 애플리케이션, GPS 네비게이터 애플리케이션, 웹 브라우저 애플리케이션, 및 캘린더 또는 오거나이저 애플리케이션을 포함할 수 있다. 전자 미디어 디바이스(400)는 또한 Mac OS, Apple iOS, Linux 또는 Windows와 같은 임의의 적절한 운영 체제를 실행할 수 있으며, 특정한 운영 체제와 호환가능한 저장 디바이스(450) 또는 메모리(445)에 저장된 애플리케이션들의 세트를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 전자 미디어 디바이스(400)는 또한 하나 이상의 통신 네트워크에 접속하기 위한 통신 회로(455)를 포함할 수 있다. 통신 회로(455)는 통신 네트워크에 접속하고, 전자 미디어 디바이스(400)로부터 통신 네트워크 내의 다른 디바이스들에 통신(예를 들어 음성 또는 데이터)을 송신하도록 동작하는 임의의 적절한 통신 회로일 수 있다. 통신 회로(455)는 예를 들어 Wi-Fi(예를 들어 802.11 프로토콜), 블루투스, 고주파수 시스템(예를 들어, 900 MHz, 2.4 GHz 및 5.6 GHz 통신 시스템), 적외선, GSM, GSM 플러스 EDGE, CDMA, 쿼드밴드 및 다른 셀룰러 프로토콜들, VOIP 또는 임의의 다른 적절한 프로토콜과 같은 임의의 적절한 통신 프로토콜을 이용하여 통신 네트워크와 인터페이스하도록 동작할 수 있다.
일부 실시예들에서, 통신 회로(455)는 임의의 적합한 통신 프로토콜을 사용하여 통신 네트워크를 생성하도록 동작할 수 있다. 통신 회로(455)는 다른 디바이스들에 접속하기 위해 단거리 통신 프로토콜을 사용하여 단거리 통신 네트워크를 생성할 수 있다. 예를 들어, 통신 회로(455)는 블루투스 헤드셋(또는 임의의 다른 블루투스 디바이스)과 결합하기 위해 블루투스 프로토콜을 사용하여 로컬 통신 네트워크를 생성하도록 동작할 수 있다. 통신 회로(455)는 또한, 인터넷 또는 임의의 다른 공공 또는 사설 네트워크에 접속하도록 구성되는 유선 또는 무선 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 미디어 디바이스(400)는 패킷 라디오 네트워크, RF 네트워크, 셀룰러 네트워크 또는 임의의 다른 적합한 종류의 네트워크와 같은 무선 네트워크를 통해 인터넷에 접속하도록 구성될 수 있다. 통신 회로(455)는 통신 네트워크 내의 다른 통신 디바이스들 또는 미디어 디바이스들과의 통신을 개시하고 수행하기 위해 사용될 수 있다.
전자 미디어 디바이스(400)는 또한, 통신 동작을 수행하기에 적합한 임의의 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전자 미디어 디바이스(400)는 파워 서플라이, 안테나, 호스트 디바이스에 연결하기 위한 포트들 또는 인터페이스들, 제2 입력 메커니즘(예컨대, 온/오프 스위치) 또는 임의의 다른 적합한 컴포넌트를 포함할 수 있다.
전자 미디어 디바이스(400)는 POM 센서들(460)도 포함할 수 있다. POM 센서들(460)은 전자 미디어 디바이스(400)의 대략적인 지리적 또는 물리적 위치를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 전자 미디어 디바이스(400)의 위치는 임의의 적합한 삼변 측량 또는 삼각 측량 기법으로부터 도출될 수 있는데, 이러한 경우 POM 센서들(460)은 전자 미디어 디바이스(400)의 위치를 결정하도록 구성되는 RF 삼각 측량 검출기 또는 센서 또는 임의의 다른 위치 회로를 포함할 수 있다.
POM 센서들(460)은 또한, 전자 미디어 디바이스(400)의 위치 오리엔테이션 또는 이동을 검출하기 위한 하나 이상의 센서 또는 회로를 포함할 수 있다. 그러한 센서들 및 회로는, 예를 들어, 단축 또는 다중 축 가속도계들, 각속도 또는 관성 센서들(예컨대, 광학 자이로스코프, 진동 자이로스코프, 가스 레이트 자이로스코프 또는 링 자이로스코프), 자기계들(예컨대, 스칼라 또는 벡터 자기계들), 환경광 센서(ambient light sensor)들, 근접 센서(proximity sensor), 모션 센서(예컨대, 수동 적외선(PIR) 센서, 활성 초음파 센서 또는 능동 마이크로파 센서) 및 선형 속도 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어 회로(430)는 전자 미디어 디바이스(400)의 위치 오리엔테이션 또는 속도를 결정하기 위해 하나 이상의 POM 센서들(460)로부터 데이터를 판독하도록 구성될 수 있다. POM 센서들(460) 중 하나 이상은 출력 컴포넌트(425) 근처에 (예컨대, 전자 미디어 디바이스(400)의 디스플레이 스크린의 위, 아래, 또는 양면에) 위치할 수 있다.
도 33은 일 특정 전자 미디어 디바이스(480)의 예시적인 렌더링을 도시한다. 디바이스(480)는 입력 컴포넌트로서의 다목적 버튼(482), 입력 및 출력 컴포넌트 둘 다로서의 터치 스크린 디스플레이(484), 및 출력 컴포넌트로서의 스피커(485)를 포함하며, 이들 모두는 디바이스 하우징(490) 내에 하우징된다. 디바이스(480)는 디바이스 하우징(490) 내에 1차 리셉터클 커넥터(486) 및 오디오 플러그 리셉터클(488)도 포함한다. 리셉터클 커넥터들(486 및 488) 각각은, 대응하는 플러그 커넥터가 삽입되는 리셉터클 커넥터들의 캐비티가 디바이스 하우징의 외부 표면에 위치하도록 하우징(490) 내에 배치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐비티는 디바이스(480)의 외부 측면으로 개방된다. 간략함을 위해, 제어 회로, 그래픽 회로, 버스, 메모리, 저장 디바이스 및 다른 컴포넌트들과 같은 다양한 내부 컴포넌트들은 도 33에 도시되지 않았다. 본원에 개시된 본 발명의 실시예들은, 1차 리셉터클 커넥터(486)와 정합되도록 구성되는 플러그 커넥터들에 대해 사용되기에 특히 적합하지만, 일부 실시예들에서는 오디오 플러그 리셉터클(488)에 대해서도 사용될 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예들에서, 전자 미디어 디바이스(480)는 디바이스를 다른 전자 디바이스들에 (역시 사용될 수 있는 무선 접속에 반해) 물리적으로 인터페이스하고 접속하도록 사용되는 단 하나의 리셉터클 커넥터(486)를 갖는다.
본 발명의 당업자들에 의해 이해될 바와 같이, 본 발명은 본 발명의 필수적인 특성들로부터 벗어나지 않으면서 다수의 다른 구체적인 형태들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다양한 실시예들은, 위에서 듀얼 오리엔테이션 커넥터들에 관해 설명되었다. 다른 실시예들은 두 개보다 많은 가능한 삽입 오리엔테이션들을 갖는 커넥터들을 포함한다. 예를 들어, 본 발명에 따른 커넥터 시스템은, 대응하는 리셉터클 커넥터의 삼각형 캐비티 내에 세 개의 가능한 삽입 오리엔테이션들 중 임의의 오리엔테이션으로 들어맞도록 삼각형 단면을 갖는 플러그 커넥터; 정사각형 단면을 가지며, 네 개의 가능한 삽입 오리엔테이션들 중 임의의 오리엔테이션으로 리셉터클 커넥터 내에 들어맞는 플러그 커넥터; 여섯 개의 가능한 삽입 오리엔테이션들 중 임의의 오리엔테이션으로 대응 리셉터클 커넥터 내에 들어맞는 정육각형 단면을 갖는 플러그 커넥터 등을 포함할 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 본 발명의 플러그 커넥터는 복수의 오리엔테이션으로 리셉터클 커넥터에 삽입되는 모양을 갖지만, 플러그 커넥터의 한 면에만 콘택트들을 포함한다. 그러한 커넥터는, 내부 캐비티의 표면들 각각에 콘택트들을 갖는 리셉터클 커넥터에 복수의 오리엔테이션 중 임의의 오리엔테이션으로 동작 가능하게 결합될 수 있다. 예로서, 도 8a-8b에 도시된 커넥터(80)와 유사한 플러그 커넥터의 일 실시예는, 콘택트들이 영역(46b)에는 형성되지 않고 영역(46a)에만 형성되었을 수 있다. 도 9a-9b에 도시된 리셉터클 커넥터(85)와 같은 리셉터클 커넥터가 내부 캐비티(87)의 상부 및 하부 표면 둘 다에 적합한 콘택트들을 가진다면, 그러한 플러그 커넥터는 리셉터클 커넥터에 두 개의 오리엔테이션들 중 하나로 동작 가능하게 연결될 수 있다. 도 9a에 도시된 바와 같이, 커넥터가 면(44a)이 "업" 위치인 채로 캐비티(87) 내에 삽입된다면, 커넥터는 캐비티(87)의 상부 표면에만 콘택트들을 갖는 리셉터클 커넥터(85)에 동작 가능하게 연결될 수 있다.
또 다른 예로서, 도 13a 내지 13c는 콘택트 영역(46a)의 각각의 콘택트가 커넥터의 대향 면의 콘택트 영역(46b)의 매칭 콘택트에 전기적으로 접속되는 실시예를 설명했다. 일부 실시예들에서, 영역(46a)의 콘택트들의 서브세트만이 영역(46b)의 콘택트들에 전기적으로 접속된다. 예로서, 도 13a에 도시된 커넥터(100)와 유사하게, 각각의 콘택트 영역(46a 및 46b) 내에 하나의 로우(row)로 형성된 8개의 콘택트들을 포함하는 일 실시예에서, 영역(46a) 내의 콘택트들(106(4) 및 106(5))은 각각 영역(46) 내의 대응하는 콘택트들(106(4) 및 106(5))에 전기적으로 접속되는 한편, 콘택트들(106(1)..106(3) 및 106(6)..106(8))은 서로 전기적으로 독립적이고 영역(46b) 내의 콘택트들에 전기적으로 독립적이다. 따라서, 그러한 실시예는 8개 대신에 14개의 전기적으로 독립적인 콘택트들을 가질 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 영역(46a)의 콘택트들 중 아무것도 영역(46b)의 콘택트들에 전기적으로 결합되지 않는다. 또한, 어댑터(200)의 다른 실시예에서, 커넥터(202)는 도 28b에 도시된 핀아웃을 갖는 30핀 플러그 커넥터일 수 있는 한편, 커넥터(205)는 도 15에 도시된 리셉터클 커넥터(140)와 유사한 8-콘택트 리셉터클 커넥터이다.
또한, 다수의 구체적인 실시예들이 구체적인 특징들과 함께 개시되었으나, 본 기술분야의 당업자는 일 실시예의 특징들이 다른 실시예의 특징들과 결합될 수 있는 경우들을 인식할 것이다. 예를 들어, 위에서 제시된 본 발명의 일부 구체적인 실시예들은 유지 피쳐들로서 포켓들을 사용하여 예시되었다. 본 기술분야의 당업자는, 포켓들 대신에 또는 포켓들 외에, 구체적으로 언급되지 않은 다른 것들 뿐만 아니라, 본원에 설명된 다른 유지 피쳐들 중 임의의 것들이 사용될 수 있다는 것을 손쉽게 인식할 것이다. 또한, 본 기술분야의 당업자들은 본원에 설명된 본 발명의 구체적인 실시예들에 대한 많은 등가물들을, 일상적인 실험만을 사용하여 인식하거나, 또는 확인할 수 있을 것이다. 그러한 등가물들은 뒤따르는 청구항들에 포함되도록 의도된다.
10: 플러그
14: 전도성 링
12: 전도성 팁:
16: 전도성 슬리브:
17, 18: 절연 링들:

Claims (20)

  1. 전자 액세서리(electronic accessory)로서,
    정합(mating) 이벤트 중에 리셉터클 커넥터에 삽입되도록 구성된 탭을 포함하는 플러그 커넥터 - 상기 탭은 대향하는 제1 표면 및 제2 표면을 포함함 - ;
    상기 탭의 상기 제1 표면에 형성된 제1 콘택트 영역 - 상기 제1 콘택트 영역은 제1 로우(row)를 따라 이격된 제1 세트의 콘택트들을 포함하고, 상기 제1 세트의 콘택트들은 제1 ID 콘택트 및 제1 파워 콘택트를 포함함 - ;
    상기 탭의 상기 제2 표면에 형성된 제2 콘택트 영역 - 상기 제2 콘택트 영역은 상기 제1 로우를 미러링하는 제2 로우를 따라 이격된 제2 세트의 콘택트들을 포함하고, 상기 제2 세트의 콘택트들은 상기 제1 ID 콘택트와 연결된 제2 ID 콘택트 및 상기 제1 파워 콘택트와 연결된 제2 파워 콘택트를 포함함 - ;
    상기 제1 및 제2 ID 콘택트들에 연결되고, 정합 이벤트에 응답하여 핸드셰이킹 알고리즘에 참여하도록 구성된 인식 회로(identification circuitry) - 상기 핸드셰이킹 알고리즘은, 상기 제1 및 제2 ID 콘택트들 중 어느 하나를 통해 명령어를 수신하는 것, 및 상기 플러그 커넥터를 위한 구성 정보를 제공하는, 상기 명령어에 대한 응답을 상기 명령어가 수신된 ID 콘택트와 동일한 ID 콘택트를 통해 송신하는 것을 포함함 - ; 및
    상기 제1 및 제2 파워 콘택트들에 연결되고, 상기 플러그 커넥터를 통해 상기 전자 액세서리에 연결되는 장치를 충전하기 위하여 전력을 전달하도록 구성된 전력 회로
    를 포함하는 전자 액세서리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탭은 상기 탭의 외곽 주변(outer periphery)을 따라 금속 프레임을 포함하고, 상기 금속 프레임은 상기 탭의 상기 제1 표면의 제1 개구 - 상기 제1 개구 안에 상기 제1 콘택트 영역이 형성됨 - 및 상기 탭의 상기 제2 표면의 제2 개구 - 상기 제2 개구 안에 상기 제2 콘택트 영역이 형성됨 - 를 포함하고, 유전 물질이 상기 제1 및 제2 로우들 내의 각각의 콘택트를 둘러싸서 상기 콘택트들을 상기 금속 프레임으로부터 전기적으로 절연시키는, 전자 액세서리.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 플러그 커넥터의 상기 탭은 정합 이벤트 중에 상기 리셉터클 커넥터에 제1 오리엔테이션 또는 상기 제1 오리엔테이션으로부터 180도 회전된 제2 오리엔테이션으로 삽입되도록 구성되는, 전자 액세서리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전력 회로는 입력 전압이 일시적으로 변동할 때 상기 파워 콘택트들을 통해 전달되는 일정한 전류를 제공하도록 구성되는 전류 레귤레이터를 포함하는, 전자 액세서리.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 ID 콘택트들에 연결되고, 상기 전자 액세서리를 상기 장치에 인증하는 인증 루틴에 참여하도록 구성된 인증 회로를 더 포함하는 전자 액세서리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 액세서리는 충전 케이블이고, USB 메일(male) 커넥터 및 상기 플러그 커넥터를 상기 USB 메일 커넥터에 연결하는 케이블을 더 포함하는, 전자 액세서리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 콘택트 영역은 제1 쌍의 USB 데이터 콘택트들을 더 포함하고, 상기 제2 콘택트 영역은 상기 제1 쌍의 USB 데이터 콘택트들에 연결된 제2 쌍의 USB 데이터 콘택트들을 더 포함하는, 전자 액세서리.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 쌍의 USB 데이터 콘택트들 내의 각각의 데이터 콘택트는 자신과 직접 대향하는 상기 제2 쌍의 USB 데이터 콘택트들 내의 데이터 콘택트에 연결되는, 전자 액세서리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 전자 액세서리는 하우징을 더 포함하는 도킹 스테이션이고, 상기 플러그 커넥터는 상기 하우징의 표면으로부터 위쪽 방향으로 연장되는, 전자 액세서리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 전자 액세서리는 (i) 상기 플러그 커넥터와 물리적으로 호환 가능하지 않은(physically incompatible) 어댑터 리셉터클 커넥터 및 (ii) 상기 어댑터 리셉터클 커넥터의 콘택트들을 통해 수신된 신호들을 상기 플러그 커넥터의 콘택트들을 통해 전송될 수 있는 신호들로 변환하도록 동작가능하게 연결된 변환 회로를 더 포함하는 어댑터인, 전자 액세서리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 전자 액세서리는 비디오 어댑터인, 전자 액세서리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 콘택트 영역은 상기 탭을 길이방향으로 이등분하는 중심선의 제1 측면 상에 있는 제1 쌍의 USB 데이터 콘택트들, 및 상기 제1 측면과 대향하는 상기 중심선의 제2 측면 상에 있는 제1 쌍의 직렬 송신 및 수신 데이터 콘택트들을 더 포함하고,
    상기 제2 콘택트 영역은 중심선의 상기 제1 측면 상에 있고 상기 제1 쌍의 USB 데이터 콘택트들과 연결되는 제2 쌍의 USB 데이터 콘택트들 및 중심선의 상기 제2 측면 상에 있고 상기 제1 쌍의 직렬 송신 및 수신 데이터 콘택트들과 연결되는 제2 쌍의 직렬 송신 및 수신 데이터 콘택트들을 더 포함하는,
    전자 액세서리.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 콘택트 영역은 제1 액세서리 파워 콘택트를 더 포함하고 상기 제2 콘택트 영역은 상기 제1 액세서리 파워 콘택트에 연결된 제2 액세서리 파워 콘택트를 더 포함하는, 전자 액세서리.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탭은 상기 제1 표면 및 상기 제2 표면 사이에서 연장되는 대향하는 제3 표면 및 제4 표면, 상기 제3 표면 내에 형성되는 제1 유지 피쳐(retention feature), 및 상기 제1 유지 피쳐와 대향하는 상기 제4 표면 내에 형성되는 제2 유지 피쳐를 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 유지 피쳐들은 대응하는 리셉터클 커넥터 상의 유지 피쳐들과 맞물리도록 구성되는, 전자 액세서리.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 콘택트 영역은 상기 제1 로우의 콘택트들의 일 단부에 제1 그라운드 콘택트를 더 포함하고, 상기 제2 콘택트 영역은 상기 제1 액세서리 파워 콘택트와 대각선 관계이고 상기 제1 액세서리 파워 콘택트에 연결되는 상기 제2 로우의 콘택트들의 일 단부에 제2 그라운드 콘택트를 더 포함하고;
    상기 제1 및 제2 ID 콘택트들은 상기 탭을 길이 방향으로(longitudinally) 이등분하는 중심선의 제1 측면 상에, 서로 직접 대향하지는 않도록 위치하고;
    상기 제1 및 제2 파워 콘택트들은 상기 중심선의 대향하는 측면들 상에 위치하는, 전자 액세서리.
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 콘택트 영역들은 각각 한 세트의 8개 외부 콘택트들을 포함하는, 전자 액세서리.
  17. 전자 액세서리로서,
    제1 단부 및 제2 단부를 가지는 케이블;
    상기 케이블의 상기 제1 단부에 연결된 USB 메일(male) 커넥터;
    상기 케이블의 상기 제2 단부에 연결된 외부 콘택트 플러그 커넥터 - 상기 플러그 커넥터는 바디 및 상기 바디에 연결되고 상기 바디로부터 멀어지도록 연장되는 180도 대칭 탭을 포함하고, 상기 탭은 대향하는 제1 표면 및 제2 표면과, 상기 제1 표면과 상기 제2 표면 사이에서 연장되는 대향하는 제3 표면 및 제4 표면을 포함하고, (i) 상기 탭의 상기 제1 표면에 제1 콘택트 영역이 형성되고, 상기 제1 콘택트 영역은 제1 로우를 따라 이격된 제1 세트의 8개 외부 콘택트들을 포함하고, 상기 제1 세트의 콘택트들은 제1 ID 콘택트 및 제1 파워 콘택트를 포함하고, (ii) 상기 탭의 상기 제2 표면에 제2 콘택트 영역이 형성되고, 상기 제2 콘택트 영역은 상기 제1 로우를 미러링하는 제2 로우를 따라 이격된 제2 세트의 8개 외부 콘택트들을 포함하고, 상기 제2 세트의 콘택트들은 상기 제1 ID 콘택트에 연결된 제2 ID 콘택트 및 상기 제1 파워 콘택트에 연결된 제2 파워 콘택트를 포함하고, (iii) 상기 제1 및 제2 ID 콘택트들은 상기 탭을 길이 방향으로 이등분하는 중심선의 동일한 측면에 위치하며 상기 제1 및 제2 파워 콘택트들은 상기 중심선의 대향하는 측면에 위치함 - ;
    상기 제1 및 제2 ID 콘택트들에 연결되고, 정합 이벤트에 응답하여 핸드셰이킹 알고리즘에 참여하도록 구성된 인식 회로(identification circuitry) - 상기 핸드셰이킹 알고리즘은 상기 제1 및 제2 ID 콘택트들 중 어느 하나를 통해 명령어를 수신하는 것 및 상기 명령어에 대한 응답을 상기 명령어가 수신되었던 ID 콘택트와 동일한 ID 콘택트를 통해 송신하는 것을 포함하고, 상기 응답은 상기 플러그 커넥터를 위한 구성 정보를 제공함 -; 및
    상기 제1 및 제2 파워 콘택트들에 연결되고, 상기 플러그 커넥터를 통해 상기 전자 액세서리에 연결되는 장치를 충전하기 위하여 전력을 전달하도록 구성된 전력 회로
    를 포함하는 전자 액세서리.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 콘택트 영역은 상기 중심선의 제1 측면 상에 위치하는 제1 쌍의 USB 데이터 콘택트들을 더 포함하고, 상기 제2 콘택트 영역은 상기 제1 쌍의 USB 데이터 콘택트들에 연결되고 상기 중심선의 상기 제1 측면 상에 위치하는 제2 쌍의 USB 데이터 콘택트들을 더 포함하고, 상기 제1 쌍의 USB 데이터 콘택트들 내의 각각의 콘택트는 자신과 직접 대향하는 상기 제2 쌍의 USB 데이터 콘택트들 내의 콘택트에 연결되는, 전자 액세서리.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 탭의 주변을 둘러싸는 금속 프레임을 더 포함하고, 상기 금속 프레임은 상기 탭의 상기 제1 표면의 제1 개구 - 상기 제1 개구 안에 상기 제1 콘택트 영역이 형성됨 - 및 상기 탭의 상기 제2 표면의 제2 개구 - 상기 제2 개구 안에 상기 제2 콘택트 영역이 형성됨 - 를 포함하고, 유전 물질이 상기 제1 및 제2 로우들 내의 각각의 콘택트를 둘러싸서 상기 콘택트들을 상기 금속 프레임으로부터 전기적으로 절연시키는, 전자 액세서리.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 표면 내에 형성되는 제1 리세스된 영역과 상기 제1 리세스된 영역에 대향하는 상기 제4 표면 내에 형성되는 제2 리세스된 영역을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 리세스된 영역들은 대응하는 리셉터클 커넥터 상의 유지 피쳐들과 맞물리도록 구성되는, 전자 액세서리.
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