TW202101841A - 具防水結構的連接器與製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提出一種具防水結構的連接器與其製造方法，包含：基座，提供結構的支撐；外殼，將連接器的元件包覆於其中；連接槽，位於基座上，呈開口狀；連接單元，裝設於連接槽上，使其一端穿設出於基座；第一擋牆，裝設於連接槽與基座外壁之間，將基座上端分隔成數個防水隔間，其中，上述防水隔間內灌有防水膠；以及，上蓋，將基座上端密封，以達阻絕水氣和微塵粒子進入連接器的目的。

Description

具防水結構的連接器與製造方法
本發明涉及一種具防水結構的連接器，更詳而言之，其為一種連接器的內部，灌有橡膠材料，該連接器的內部藉由上述利用灌膠增加的氣密結構增加密封性，達到防止水氣或微塵粒子滲入的目的。
自從電力普及人類的生活以來，各種功能的電器開始進人們的生活之中，其中，連接器被安裝於各類電器與電子裝置中，其被設置於電子裝置或傳輸設備的外殼內部，與其它電子裝置或充電設備的連接器對接，其功能包含傳輸電能、電訊號，例如目前商務市場上常見的電腦、手機、平板電腦、穿戴裝置、檢測儀器等，均會具有USB、RS232、DVI、HDMI規格的連接器，裝設於對應其尺寸和物理形狀的接孔，接孔內則內置一連接器耦接兩個不同的電器、電子裝置，或電源。
在習知技術中，連接器與連接線之間的密封比較差，往往使得水氣或懸浮微粒容易滲入或累積在連接器之中，此外，公插頭與母插頭之間的密封性較差，接合面留有間隙，防水效果差，只能在乾燥的場所中使用，如當連接器暴露在外面時，水或液體會很容易從公插頭和母插頭之間空隙，經由連接器的縫隙一路流入到位於連接器內部的電極，使連接器容易出現短路的現象造成連接器損壞，或者漏電使消費者的觸電，此外使電極鏽蝕，產生故障或短路，使整個裝置的電壓瞬間升高，傷害到供應電能的電器設備使其壽命縮短，甚至因此引起火災或漏電。
因此，目前市面遂有廠商推出一類具防水軟墊的電源連接模組， 例如台灣專利公告號M551776，其揭示了一種具防水軟墊的電源連接模組，在該’776案之電源連接器模組結構包含絕緣本體(即，該模組的外殼)；導電結構(包含導電端子和導電片)；防水軟墊(利用防水軟墊因被壓迫時的形變，使導電端子周圍呈密封狀態，以使液體不致入侵)，該’776案防水的技術手段主要依靠防水軟墊平鋪於電源連接器的底壁部分，其可能的缺點為若防水軟墊在生產過程中與絕緣本體的公差較大時，其形狀的貼附可能無法如預期般密封；此外，若環境冷熱溫度差異較大，或使用時間拉長時，其可能會逐漸喪失防水軟墊的彈性，使水器或微塵粒子有機會侵入到連接器的內部，使連接器內部的接點鏽蝕。因此，在目前時點，市場上連接器的防水結構依然有改善的空間，以達到增強其密封性，阻絕水氣和微塵粒子進入電源連接裝置的目的。
有鑒於前述習知技術的缺點，本發明提出一種具防水結構的連接器，包含：基座，提供結構的支撐；外殼，設於基座上，將連接器的元件包覆於其中；連接槽，位於基座上，呈開口的形狀，使基座可上下貫通；連接單元，裝設於連接槽上，使其一端露出於基座；第一擋牆，裝設於連接槽與基座外壁之間，將基座上端分隔成數個防水隔間，其中，上述防水隔間內灌有防水膠，透過防水膠和連接單元與基座的擠壓，將空氣排出連接器；以及，上蓋，將基座上端密封，以達到本發明阻絕水氣和微塵粒子進入連接器的目的。
根據本發明內容，其更包含第二擋牆，裝設於連接槽與基座外壁之間，使其與前述第一擋牆形成數個防水隔間陣列，增加防水膠與防水隔間的密度，以提高連接器的密封性。
根據本發明內容，連接單元上設有導線，耦接於連接單元上，透過設於基座上之孔洞，穿設入基座內部，以傳輸電能或電訊號，其中，導線的數量可為至少一條，並可根據所需傳輸的電能大小，或電訊號的傳輸量，配置導線的數量。
根據本發明之實施例，防水膠可為但不限為矽膠(Silicone)、環氧 樹脂(Epoxy)、聚氨樹脂(Polyurethane)、丁基橡膠(Butyl Rubber，IIR)、氯磺化聚乙烯膠(Hypalon Polyethlene Rubber，CSM)、天然橡膠(Natural Rubber，NR)、丙烯酸脂橡膠(Polyacrylate Rubber，ACM)、氯丁膠(Neoprene Rubber，CR)等等，或以上材料的組合。
根據本發明內容，其防水等級可達到IPX3-IPX9(International Protection Marking)的防水標準。
根據本發明內容，其防塵等級可達到IPX2-IPX6(International Protection Marking)的防塵標準。
根據本發明內容，連接單元的規格可為但不限於USB(Universal Serial Bus)、RS232、RS422、RS423、RS485、DVI(Digital Visual Interface)、HDMI(High Definition Multimedia Interface)、PS/2(Personal System/2)等等。
本發明提出一種具防水結構的連接器的製造方法，包含：將連接單元組裝至基座上的連接槽上，其中，上述的基座上設有第一擋牆與第二擋牆；將導線之一端耦接並固定於連接單元上，導線之另一端透過基座上之孔洞穿設入基座內部；將防水膠填充入由第一擋牆與第二擋牆所形成的防水隔間；藉由超音波焊接以密封連接器之元件，包含焊接上蓋、基座、連接單元，與外殼，以達到防止水氣與微塵粒子滲入連接器之功效。
根據本發明內容，防水膠可為但不限為矽膠(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、聚氨樹脂(Polyurethane)、丁基橡膠(Butyl Rubber，IIR)、氯磺化聚乙烯膠(Hypalon Polyethlene Rubber，CSM)、天然橡膠(Natural Rubber，NR)、丙烯酸脂橡膠(Polyacrylate Rubber，ACM)、氯丁膠(Neoprene Rubber，CR)等等，或以上材料的組合。
以上所述係用以說明本發明之目的、技術手段以及其可達成之功效，相關領域內熟悉此技術之人可以經由以下實施例之示範與伴隨之圖式說明 及申請專利範圍更清楚明瞭本發明。
100‧‧‧連接器
101‧‧‧基座
103‧‧‧外殼
105‧‧‧連接槽
107‧‧‧連接單元
109‧‧‧第一擋牆
111‧‧‧第二擋牆
113‧‧‧防水隔間
115‧‧‧防水膠
117‧‧‧上蓋
121‧‧‧插座
123‧‧‧導線
125‧‧‧電路板
如下所述之對本發明的詳細描述與實施例之示意圖，應使本發明更被充分地理解；然而，應可理解此僅限於作為理解本發明應用之參考，而非限制本發明於一特定實施例之中。
圖1顯示基座與連接單元的元件構造。
圖2顯示基座與連接單元組裝後的元件構造。
圖3顯示連接器包含外殼的元件構造。
圖4A說明將連接器灌入防水膠後的元件構造。
圖4B顯示將上蓋固定於連接器上的外觀。
圖5係顯示具防水結構的連接器一架構的實施例。
圖6說明具防水結構的連接器一實施例外觀。
本發明將以較佳之實施例及觀點加以詳細敘述。下列描述提供本發明特定的施行細節，俾使閱者徹底瞭解這些實施例之實行方式。然該領域之熟習技藝者須瞭解本發明亦可在不具備這些細節之條件下實行。此外，本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。本發明將以較佳實施例及觀點加以敘述，此類敘述係解釋本發明之結構，僅用以說明而非用以限制本發明之申請專利範圍。以下描述中使用之術語將以最廣義的合理方式解釋，即使其與本發明某特定實施例之細節描述一起使用。
本發明之目的，在於提出一種具防水結構的連接器，改善習知電源連接裝置的防水結構，首先就防水膠的部分，其在灌入防水隔間自然固化以後，將上蓋以超音波熔接的方式固定於外殼，使其冷卻重新固化後能更貼合基座，並將連接單元包覆於防水隔間內，以排除水氣、懸浮微粒進入連接器內部的機會；此外，於連接器與連接線在耦接的過程中，盡可能將內部的殘存空氣平均地往外擠壓的架構，使連接頭兩端的壓力均勻化，減少水氣於壓力較低的縫隙處滲入的可能，其詳細的構造與實施方式，將詳如下述。最後，在本發明中，所述之第一擋牆、第二擋牆，可依應用上的需要選擇合適的數量，其同樣僅是用於說明而非限制本發明之權利範圍。
請參閱圖1-3，基於上述目的，本發明提出一種具防水結構的連接器(100)，包含：基座(101)，提供結構的支撐；外殼(103)，設於基座(101)上，將連接器(100)的元件設置於內部，其中，外殼(103)之上端邊緣從基座(101)往上延伸一高度，於基座(101)上形成邊緣；連接槽(105)，位於基座(101)上，呈開口的形狀，使基座(101)可上下貫通；連接單元(107)，裝設於連接槽(105)上，使其一端露出於基座(101)；第一擋牆(109)，裝設於連接槽(105)與基座(101)外壁之間，將基座(101)上端分隔成數個防水隔間(113)，其中，上述防水隔間(113)內灌有防水膠，透過防水膠(115)、連接單元(107)與基座(101)的擠壓，將空氣排出連接器(100)；以及，上蓋(117)，將基座(101)上端密封，以達阻絕水氣和微塵粒子進入連接器(100)的目的。
根據本發明之內容，上述防水膠(115)所灌入防水隔間(113)之量，為外殼(103)於基座(101)上端形成邊緣，與基座(101)之間高度的60%，當所灌入的防水膠(115)為60%時，可使連接器(100)的重量予以輕量化，並有最佳的防水和防塵效果。此外，基座(101)的設置，亦可達到改善傳統的防水膠(115)大量充填下造成的重量增加，使本發明之連接器(100)具有較為輕量化的結構。
請參閱圖4A根據本發明內容，連接器(100)包含第二擋牆(111)，裝設於連接槽(105)與基座(101)的外壁之間，並由外壁往內延伸至連接槽(105)邊 緣的位置，與前述第一擋牆(109)形成數個防水隔間(113)的陣列，同時讓防水膠(115)在灌入的時候得以防水隔間(113)中，由較高的位置流入較低的位置，使防水膠(115)得以均勻分佈，並於結構層面上強化防水膠(115)與防水隔間(113)的咬合的密度，以提高連接器(100)的密封性。在本發明實施例中，第一擋牆(109)與第二擋牆(111)可為互相垂直，並依據應用的需要，如製程的簡化、成本需求、防水防塵等級需求等因素的考量，彈性配置第一擋牆(109)與第二擋牆(111)的數量，或是其橫向或縱向配置的角度，例如，在本發明另一實施例中，其可為一沿著基座(101)外壁呈輻射狀的配置(即，如同一「米」字型)，使上蓋(117)擠壓基座(101)時，各方向所受壓力較為平均，從而得避免上蓋(117)要封裝連接器(100)時，空氣的氣泡被集中在凹凸不平之處，減弱連接器(100)的密封性，根據本發明之一觀點，上述第一擋牆(109)與第二擋牆(111)的配置角度，亦可隨應用的需求，而有不同的配置，如互相垂直、呈「米」字型、環形配置，或形成一半徑由外往內收縮之環狀形貌。
承上述，增加第一擋牆(109)與第二擋牆(111)數量，即意味著防水隔間(113)的數量也會隨之增加，除了避免上述氣泡被集中在凹凸不平之處外，對於連接器(100)在未來應用時，因周遭環境溫度，或導線(123)、連接線、電路板(125)在傳輸較大電量或資料量，連接器(100)對於較為劇烈溫度變化的耐受程度。由於防水隔間(113)的存在，當連接器(100)遭遇意外，或因為連接器(100)的部分區域熱漲冷縮的程度較高，使連接器(100)部分破損失去密封性，其餘正常未破損的防水隔間(113)則還是能提供連結器(100)一定程度的密封性，使連結器(100)有機會結束應用後再做維修或更換，提高本發明連接器(100)的可靠性。
請參閱圖4B與圖6，在本發明實施例中，連接槽(105)被設置於基座(101)的上端，使連接線能於上蓋(117)的頂端和連接器(100)耦接，連接單元(107)上的導線(123)，透過設於基座(101)上之孔洞，穿設入基座(101)內部，而連接線則由縱向的方向，透過連接槽(105)耦接至連接單元(107)。此外，在本發明另一實施例中，連接槽(105)亦可被橫向設置於基座(101)側面，使連接線能於上蓋(117)的側面和連接器(100)耦接，以根據使用環境的需求，使連接器(100)能配合使用環境的空間。在上述連接槽(105)無論是橫向或縱向的設置於基座(101)， 在經由灌入防水膠(115)後，均能將連接線牢固的固定於連接器(100)的內部，以達到本案具防水結構的連接器(100)得以防止水氣與微塵粒子滲入之功效。
請參閱圖5，在本發明一實施例中，該外殼(103)內可依應用之需要，例如整流、變壓、穩壓、電訊號傳輸時的調變，包含一電路板(125)，設於基座(101)的內部，並透過導線(123)耦接連接單元(107)，該電路板(125)同時耦接一插座(121)，以傳輸電能或電訊號。
根據本發明之實施例，防水膠(115)可為但不限為矽膠(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、聚氨樹脂(Polyurethane)、丁基橡膠(Butyl Rubber，IIR)、氯磺化聚乙烯膠(Hypalon Polyethlene Rubber，CSM)、天然橡膠(Natural Rubber，NR)、丙烯酸脂橡膠(Polyacrylate Rubber，ACM)、氯丁膠(Neoprene Rubber，CR)等等，或以上材料的組合，以提高其可有效插拔的次數，在本發明一較佳的實施例中，依據應用上的防水標準IPX3-IPX9，以及防塵標準IPX2-IPX6下，其有效插拔的次數為2000-15000次，此外，在本發明所中，其可在較為經濟的成本下，達到IPX3以上的要求，亦即，依照國際防護等級認證(International Protection Marking，IP)的標準，本發明所提出之連接器(100)，足以承受水壓80-100kPa，水流量10L/min，持續5分鐘的水流潑濺而不損傷設備，並可依應用的需要將防水標準提高至IPX9的水平，在本發明之實施例中，其密封性的範圍處於粗略真空(Rough Vacuum)至中度真空(Medium Vacuum)的範圍，即10-750Torr之間。
本發明提出一種具防水結構的連接器(100)的製造方法，包含：將連接單元(107)組裝至基座(101)上的連接槽(105)上，其中，上述的基座(101)上設有第一擋牆(109)與第二擋牆(111)；將導線(123)之一端耦接並固定於連接單元(107)上，導線(123)之另一端透過基座(101)上之孔洞穿設入基座(101)內部；將防水膠(115)填充入由第一擋牆(109)與第二擋牆(111)所形成的防水隔間(113)；藉由超音波焊接以密封連接器(100)之元件，包含焊接上蓋(117)、基座(101)、連接單元(107)，與外殼(103)，以達到防止水氣與微塵粒子滲入連接器(100)之功效。
根據本發明實施例，上述具防水結構的連接器(100)的製造方法 中，包含將電路板(125)焊接於基座(101)的下端，並將導線(123)焊接於電路板(125)上，使電路板(125)得以耦接連接單元(107)。在本發明另一實施例中，該電路板(125)同時被焊接至一插座(121)上，以傳輸電能或電訊號。
根據本發明之一實施例，上述防水膠(115)所灌入防水隔間(113)之量，為外殼(103)於基座(101)上端形成邊緣，與基座(101)之間高度的60%-100%，以依照應用的需要，調整連接器(100)防水與防塵的等級，當所灌入的防水膠(115)為60%時，可使連接器(100)的重量予以輕量化，並使連接器(100)有最佳的防水和防塵的效果。
根據本發明內容，防水膠(115)可為但不限為矽膠(Silicone)、環氧樹脂(Epoxy)、聚氨樹脂(Polyurethane)、丁基橡膠(Butyl Rubber，IIR)、氯磺化聚乙烯膠(Hypalon Polyethlene Rubber，CSM)、天然橡膠(Natural Rubber，NR)、丙烯酸脂橡膠(Polyacrylate Rubber，ACM)、氯丁膠(Neoprene Rubber，CR)等等，或以上材料的組合。
以上敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
100‧‧‧連接器
103‧‧‧外殼
107‧‧‧連接單元
109‧‧‧第一擋牆
111‧‧‧第二擋牆
113‧‧‧防水隔間

Claims (10)

  1. 一種具防水結構的連接器，包含：一基座，提供元件結構的支撐；一外殼，將該連接器的元件包覆於其中；一連接槽，位於該基座上，呈開口狀，使該基座可上下貫通；一連接單元，裝設於該連接槽，使其一端露出於基座；至少一第一擋牆，裝設於該連接槽與該基座之外壁之間，將基座上端分隔成複數個防水隔間，其中，該複數個防水隔間內灌有一防水膠；以及，一上蓋，將該基座之上端密封，阻絕水氣和微塵粒子進入該連接器。
  2. 如請求項1所述之具防水結構的連接器，更包含至少一第二擋牆，設於該連接槽與該基座的外壁之間，並由外壁往內延伸至該連接槽邊緣的位置。
  3. 如請求項2所述之具防水結構的連接器，該至少一第一擋牆，與該至少一第二擋牆為互相垂直。
  4. 如請求項1所述之具防水結構的連接器，該連接單元上設有至少一導線，該至少一導線透過該基座上所開之孔洞穿設入基座內部。
  5. 如請求項4所述之具防水結構的連接器，更包含一電路板，設於該基座的內部，並透過該至少一導線耦接該連接單元。
  6. 如請求項1所述之具防水結構的連接器，該防水膠為可為矽膠、環氧樹脂、聚氨樹脂、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯膠、天然橡膠、丙烯酸脂橡膠、氯丁膠，或以上材料的組合。
  7. 如請求項1所述之具防水結構的連接器，該連接槽可被設置於該上蓋的側面或頂端。
  8. 一種具防水結構的連接器的製造方法，包含下列步驟：將一連接單元組裝至一基座上的一連接槽上，該基座上設有至少一第一擋牆 與至少一第二擋牆；將至少一導線之一端耦接並固定於該連接單元上，該至少一導線之另一端透過該基座上之孔洞穿設入該基座內部；將一防水膠填充入由該至少一第一擋牆，與該至少一第二擋牆形成至少一防水隔間；以及，藉由超音波焊接密封該連接器之元件，包含一上蓋、該基座、該連接單元，與一外殼。
  9. 如請求項8所述之具防水結構的連接器的製造方法，包含：將一電路板焊接於一基座的下端，並將該至少一導線焊接於該電路板上，使該電路板得以耦接該連接單元；以及，一插座焊接至該電路板上，以傳輸電能或電訊號。
  10. 如請求項8所述之具防水結構的連接器的製造方法，包含，該防水膠為可為矽膠、環氧樹脂、聚氨樹脂、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯膠、天然橡膠、丙烯酸脂橡膠、氯丁膠，或以上材料的組合。
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