TW202243430A - 無接觸式連接器及其組件 - Google Patents

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林東樓
徐昶騰
徐海軍
呂政修
張肇中
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英屬開曼群島商鴻騰精密科技股份有限公司
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Abstract

一種無接觸式連接器組件，所述無接觸式連接器組件包括相互配合以傳輸信號的第一無接觸式連接器及第二無接觸式連接器，所述第一無接觸式連接器包括：光發射器；及至少部分包覆所述光發射器的第一透光件，所述第二無接觸式連接器包括：光接收器；及第二透光件，所述第二透光件至少部分包覆所述光接收器；其中進一步包括對準機構，以使得所述光發射器和所述光接收器對準誤差不大於5微米。

Description

無接觸式連接器及其組件
本發明涉及一種無接觸式連接器及其組件，尤其涉及一種可藉由光學傳輸來實現信號傳輸的無接觸式連接器及其組件。
隨著互聯網技術和計算機技術在日常生活中的日益普及，在處理資料傳輸時，人們經常使用電連接器通過物理接觸在不同電子設備之間進行資料傳輸，以將一個電子設備連接到另一電子設備。這些電連接器的頻繁插入和拔出操作將不可避免地導致這些電連接器的結構損壞，造成接觸不良，縮短電連接器的壽命。
無線資料傳輸（例如藍牙和Wi-Fi傳輸）通過非接觸式介面而不是常用的電連接器，解決了上述缺點。但是，由於傳輸速率的限制，無線資料傳輸也不適合大量資料的傳輸，傳輸相對較大的檔案將花費很多時間。此外，資料安全性也是無線傳輸要解決的技術問題
是以，有必要提供一種無接觸連接器及其組件，其可實現信號的有效傳輸。
本發明目的在於：提供一種無接觸式連接器，其可實現信號的有效地傳輸。
為達成上述目的，本發明可採用如下技術方案：      一種無接觸式連接器，其可與另一無接觸式連接器相互配合以傳輸信號，所述無接觸式連接器包括：可發光發射器；及透光件，所述透光件至少部分包覆所述光發射器；其中進一步包括對準機構，以使得所述光發射器和另一無接觸式連接器上的光接收器的對準誤差不大於5微米。
本發明目的另一目的在於：提供一種無接觸式連接器組件其通過光信號傳輸來實現信號傳輸。
為達成上述目的，本發明可採用如下技術方案：一種無接觸式連接器組件，所述無接觸式連接器組件包括相互配合以傳輸信號的第一無接觸式連接器及第二無接觸式連接器，所述第一無接觸式連接器包括：光發射器；及至少部分包覆所述光發射器的第一透光件，所述第二無接觸式連接器包括：光接收器；及第二透光件，所述第二透光件至少部分包覆所述光接收器；其中進一步包括對準機構，以使得所述光發射器和所述光接收器對準誤差不大於5微米。
與習知技術相比，本發明具有如下功效：本發明的無接觸式連接器及其組件通過光信號來傳輸資料，形成無接觸的傳輸介面，並通過對準機構保證無接觸式連接器之間信號的有效傳輸。本發明無接觸式連接器及其組件用於許多不同的應用領域中，其通過光信號傳輸資料，並且實現精確對準，以保證信號的有效傳輸。
為便於更好的理解本發明的目的、結構、特徵以及功效等，現結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。
請參閱第一圖至第九圖，係符合本發明的無接觸式連接器組件900，其包括相互配合以傳輸信號的第一無接觸式連接器100及第二無接觸式連接器500。所述第一無接觸式連接器100和第二無接觸式連接器500之間形成非接觸式的光傳輸介面。
請參閱第一圖至第六圖，所述第一無接觸式連接器100包括第一電路板10、設置在所述第一電路板10上的可將電信號轉換為光信號的光發射器20、設置在所述第一電路板10上的控制所述光發射器20工作的光發射器控制晶片30及至少部分包覆所述第一電路板10、所述光發射器20及所述光發射器控制晶片30的第一透光件40。所述第二無接觸式連接器500包括第二電路板60、設置在所述第二電路板60上的可接收所述光發射器20發出的光信號並將所接收的光信號轉化成電性號的光接收器70、放大所述電信號的放大器晶片80及至少部分包覆所述第二電路板60、所述光接收器70及所述放大器晶片80的第二透光件90。所述第一透光件40和第二透光件90均不影響信號的發射和接收。所述第一透光件40和所述第二透光件90可以是PEI（中文全稱：聚醚醯亞胺）材質或玻璃材質，或由PEI材質或玻璃材質形成的外殼，內部填充水或空氣。
本發明中所述第一無接觸式連接器100可將電信號轉化為光信號，並發出光信號的功能，第二無接觸式連接器500具有接收光信號的功能並將光信號電信號的功能。當然，所述第一無接觸式連接器100和所述第二無接觸式連接器500根據需要也可均具有發出光信號和接收光信號的功能。具體的通過以下設置來實現，所述第一無接觸式連接器100進一步包括可接收光信號並將所接收的光信號轉化成電信號的第二光接收器21及放大所述電信號的第二放大器晶片31。所述第二放大器晶片31與所述光發射器控制晶片30集成為單一晶片301。所述第二無接觸式連接器500進一步包括可將電信號轉化為光信號的第二光發射器71及設置在所述第二電路板60上的控制所述第二光發射器71工作的第二光發射器控制晶片81。所述放大器晶片80與所述第二光發射器控制晶片81集成為單一晶片801。具體地，本實施例中，所述放大器晶片80和第二放大器晶片31均為後置放大器積體電路控制器，所述光發射器控制晶片30和第二光發射器控制晶片81均為激光二極體驅動控制器。優選地，本發明中，所述光發射器20和所述第二光發射器71發出的光的波長為850nm，光的波長也可以是其他合適的波長。所述第二光接收器21和所述光接收器70均可為砷化鎵光電二極體或磷化銦光電二極體。根據實際需要所述第一無接觸式連接器100和所述第二無接觸式連接器500之間根據需要可設置一條或多條光路，具體的，通過以下設置來實現，所述光發射器20和第二光接收器21均可設置為一個或多個，對應的光接收器70和第二光發射器71可設置為1個或多個。所述第一電路板10上設有電信號輸入的導電片13和電信號輸出的導電片14。所述第二電路板60上設有電信號輸入的導電片63和電信號輸出的導電片64。各導電片可連接到板端基座的彈簧端子（未圖示）或軟板18。
所述第一無接觸式連接器100進一步包括安裝在所述第一電路板10上的第一安裝座25，所述光發射器20和第二光接收器21可安裝在所述第一安裝座25上。根據需要安裝對應高度的第一安裝座25在電路板上。所述第一無接觸式連接器100也可不包括第一安裝座25，所述光發射器20和第二光接收器21可直接安裝在所述第一電路板10上。同樣的所述第二無接觸式連接器500也可以包括安裝在所述第二電路板上的第二安裝座75。
本發明的無接觸式連接器具有較小的尺寸，具體的，本發明中，所述第一無接觸式連接器100和第二無接觸式連接器500均大致為長方形，其尺寸為長18.5毫米，寬10毫米，高5毫米。根據實際需要也可設計為其他的形狀。
為便於理解，下面的描述中所述第一無接觸式連接器100上僅設置有光發射器20，所述第二無接觸式連接器500上僅設置有光接收器70。所述無接觸式連接器組件900進一步包括對準機構，以使得所述光發射器20與所述光接收器70的對準誤差不大於5微米。所述第一透光件40包括第一配合面401，所述第二透光件90包括與所述第一配合面401相互配合的第二配合面901，所述第一透光件40的與所述第一配合面401相反的另一面403設有調整所述對準機構對準的彈性件50，具體地本實施例中，所述彈性件50為彈簧。所述第一無接觸式連接器100進一步包括設置在所述第一電路板10上的第一磁性元件11，所述第一磁性元件11設置在所述第一電路板10上與設置所述光發射器20相反的一側。所述第二無接觸式連接器500進一步包括設置在所述第二電路板60上的第二磁性元件61，所述第二磁性元件61設置在所述第二電路板60上與設置所述光接收器70相反的一側。所述第一磁性元件11與所述第二磁性元件61相互吸引，以使得對準機構相互對準並提供所述第一無接觸式連接器100與所述第二無接觸式連接器500的配合力。具體地，本實施例中，所述第一磁性元件11和所述第二磁性元件61均為磁鐵。所述第一無接觸式連接器100進一步包括將其固定的第一外殼101，所述第二無接觸式連接器500進一步包括將其固定的第二外殼501。
請參照第一圖至第七圖，為具有符合本發明的第一實施例的對準機構的無接觸式連接器組件900，本實施例中，所述對準機構包括設置在所述第一配合面401上的第一配合部412及設置在所述第二配合面901上的與所述第一配合部412相匹配的第二配合部912。所述第一配合部412和所述第二配合部912中一個為凹陷部，另一個為與相應的所述凹陷部匹配的凸出部。具體地，本實施例中，所述第一配合部412為凸出部413，所述第二配合部912為凹陷部913，所述凸出部413對稱地設置在所述光發射器20的兩側，所述凹陷部913對稱地設置在所述光接收器70的兩側，所述凸出部413和所述凹陷部913為相互匹配的圓柱形。所述第一透光件40的兩側分別設有向外側凸出的法蘭部404，所述法蘭部404上設有通孔405，一對導引柱406分別安裝在對應的所述通孔405中，所述彈簧50位於所述法蘭部404下側並安裝於所述導引柱406。所述導引柱406和所述第一透光件40也可以是一體成型。
請參照第八圖至第十圖，具有符合本發明的第二實施例的對準機構的無接觸式連接器組件900，與第一實施例相比，本實施例中，所述凸出部423對稱的設置在所述光發射器20的四周，所述凹陷部923對稱的設置在所述光接收器70的四周，所述凸出部423和所位凹陷部923為相互匹配的三角形。所述彈簧50不通過導引柱，直接位於所述法蘭部424下側。
請參照第十圖至第十一圖，為具有符合本發明的第三實施例的對準機構的無接觸式連接器組件900，與第二實施例相比，本實施例中，所述凸出部433和所位凹陷部933為相互匹配的U形。
請參照第十二圖至第十四圖，為具有符合本發明的第四實施例的對準機構的無接觸式連接器組件900，與前面的實施例相比，本實施例中，所述凸出部443為從第一配合面401凸出的周邊傾斜的整體凸塊445，所述凹陷部943為向所述第二配合面901凹陷並且與所述整體凸塊445相匹配的周邊傾斜的整體凹槽945。
請參照第十五圖至第十七圖，為具有符合本發明的第五實施例的對準機構的無接觸式連接器組件900，與前面的實施例相比，本實施例中，所述第一配合部452包括從所述第一配合面401向內凹陷並沿第一方向貫通的凹槽453及從所述凹槽453的兩側壁向所述凹槽453凸伸的定位凸塊455，所述第二配合部952包括從所述第二配合面901上向外凸伸的與所述凹槽453匹配的凸塊953及設置在所述凸塊953上的與所述定位凸塊455匹配的定位凹槽955。
請參照第十八圖至第十九圖，為具有符合本發明的第六實施例的對準機構的無接觸式連接器組件900，與前面的實施例相比，本實施例中，所述對準機構包括位於所述光發射器20兩側的穿過所述第一透光件40的第一孔461、位於所述第二透光件90的光接收器70兩側的第二孔961及同時位於所述第一孔461和所述第二孔961的定位柱496。所述彈簧50安裝於所述定位柱496上。
本發明的無接觸式連接器及其組件，形成無接觸的傳輸介面，通過光信號來傳輸資料，並且對準機構保證無接觸式連接器之間信號的有效傳輸。本發明的無接觸式連接器組件900具有廣泛的應用前景，其可應用到需要傳輸高速資料和視頻的介面，比如，資料中心交換器；可應用到對EMI極為敏感的設備，比如醫療和軍事；另外兩個無接觸式連接器中傳輸的光信號在空氣或液體中都可以傳輸；因為有晶片和光電轉換的功能，它可以傳輸多種信號，比如LVDS(中文全稱：低壓差分信號)、TMDS（中文全稱：最小化傳輸差分信號）、CML（中文全稱：電流模式邏輯）及其他可以傳輸的信號。
同時本發明的無接觸式連接器具有極小尺寸，可應用於3C消費產品，例如手機、筆記本或平板電腦，短距離和高速板連接，例如資料中心交換機或伺服器，手術臺內窺鏡等抗電磁幹擾的設備。也可以通過光纖將兩個連接器連接起來，從而將大面板或電視GPU(顯卡)內部傳輸到控制器。
請參照第二十圖至第二十一圖，為本發明無接觸式連接器組件900的一種應用場景，在本應用場景中所述第一無接觸式連接器100位於底座200內，所述第二無接觸式連接器500位於手機300中，所述第一外殼101為底座200的組成部分，所述第二外殼501為手機300的組成部分。
本發明無接觸式連接器組件可用於無線充電，無線電話間信號傳輸，雙面板之間及可拆卸筆記型電腦，可折迭和可擴展的筆記型電腦的應用，視頻牆的應用，大型電視或筆記型電腦內部傳輸。另外本發明的無接觸式連接器及其組件通過光信號實現連接器之間的信號傳輸，損耗小，信號傳輸穩定，所述無接觸式連接器可用於許多不同的應用領域中。
900:無接觸式連接器組件 100:第一無接觸式連接器 500:第二無接觸式連接器 10:第一電路板 20:光發射器 30:光發射器控制晶片 40:第一透光件    60:第二電路板 70:光接收器  80:放大器晶片 90:第二透光件    21:第二光接收器 31:第二放大器晶片 301、801:單一晶片 71:第二光發射器 81:第二光發射器控制晶片 13、14:導電片    63、64:導電片 18:軟板  25:第一安裝座 75:第二安裝座     11:第一磁性元件 401:第一配合面    901:第二配合面 403:另一面      61:第二磁性元件 101:第一外殼  501:第二外殼 412:第一配合部    912:第二配合部 413:凸出部 913:凹陷部 300:手機 200:底座 404:法蘭部      405:通孔 406:導引柱 423:凸出部 923:凹陷部      424:法蘭部 433:凸出部       933:凹陷部 443:凸出部       445:整體凸塊 943:凹陷部       945:整體凹槽 452:第一配合部     952:第二配合部 453:凹槽  953:凸塊 455:定位凸塊     955:定位凹槽 461:第一孔 961:第二孔 496:定位柱 50:彈性件
第一圖係符合本發明的無接觸式連接器組件的立體圖； 第二圖係第一圖所示的無接觸式連接器組件的部分分解圖； 第三圖係第二圖所示的無接觸式連接器組件的另一視角的部分分解圖； 第四圖係第三圖所示的無接觸式連接器組件的第一無接觸式連接器的分解圖； 第五圖係第一圖所示的無接觸式連接器組件的第二無接觸式連接器的分解圖； 第六圖係第一圖所示第一實施例的對準機構的無接觸式連接器組件沿VI-VI方向的剖視圖； 第七圖係第六圖所示的無接觸式連接器組件無接觸式連接器組件配合後的剖視圖； 第八圖係具有符合本發明的第二實施例的對準機構的無接觸式連接器組件的立體圖； 第九圖係第八圖所示的無接觸式連接器組件沿IX-IX方向的剖視圖； 第十圖係具有符合本發明的第三實施例的對準機構的無接觸式連接器組件的立體圖； 第十一圖係第十圖所示的無接觸式連接器組件沿XI-XI方向的剖視圖； 第十二圖係第十一圖所示的無接觸式連接器組件配合後的剖視圖； 第十三圖係具有符合本發明的第四實施例的對準機構的無接觸式連接器組件的立體圖； 第十四圖係第十三圖所示的無接觸式連接器組件沿XIV-XIV方向的剖視圖； 第十五圖係具有符合本發明的第五實施例的對準機構的無接觸式連接器組件的立體圖； 第十六圖係第十五圖所示的無接觸式連接器組件的另一視角的立體圖； 第十七圖係第十五圖所示的無接觸式連接器組件沿XVII-XVII方向的剖視圖； 第十八圖係具有符合本發明的第六實施例的對準機構的無接觸式連接器組件的立體圖； 第十九圖係第十八圖所示的無接觸式連接器組件沿XIX-XIX方向的剖視圖； 第二十圖係本發明的無接觸式連接器組件的一種應用場景，其分別設置在手機和其對應的底座上的；及 第二十一圖係第二十圖去除手機其他外部結構和其對應的底座的其他外部機構的立體圖。
無
100:第一無接觸式連接器
500:第二無接觸式連接器
900:無接觸式連接器組件

Claims (10)

  1. 一種無接觸式連接器，其可與另一無接觸式連接器相互配合以傳輸信號，所述無接觸式連接器包括： 可發光的發射器；及 透光件，所述透光件至少部分包覆所述光發射器；其中進一步包括對準機構，以使得所述光發射器和另一無接觸式連接器上的光接收器的對準誤差不大於5微米。
  2. 如請求項1所述之無接觸式連接器，其中所述透光件包括與另一無接觸式連接器配合的配合面及與所述配合面相反的另一面，所述另一面上設有調整所述對準機構對準的彈性件。
  3. 一種無接觸式連接器組件，所述無接觸式連接器組件包括相互配合以傳輸信號的第一無接觸式連接器及第二無接觸式連接器，所述第一無接觸式連接器包括： 光發射器；及 至少部分包覆所述光發射器的第一透光件， 所述第二無接觸式連接器包括： 光接收器；及 第二透光件，所述第二透光件至少部分包覆所述光接收器；其中進一步包括對準機構，以使得所述光發射器和所述光接收器對準誤差不大於5微米。
  4. 如請求項3所述之無接觸式連接器，其中所述第一透光件包括第一配合面，所述第二透光件包括與所述第一配合面相互配合的第二配合面，所述第一透光件的與所述第一配合面相反的一面設有調整所述對準機構對準的彈性件。
  5. 如請求項4所述之無接觸式連接器，其中所述第一無接觸式連接器上設有第一磁性元件，所述第二無接觸式連接器上設有第二磁性元件，所述第一磁性元件與所述第二磁性元件相互吸引，以使得對準機構相互對準並提供所述第一無接觸式連接器與所述第二無接觸式連接器的配合力。
  6. 如請求項5所述之無接觸式連接器組件，其中所述對準機構包括設置在所述第一配合面上的第一配合部及設置在所述第二配合面上的與所述第一配合部相匹配的第二配合部。
  7. 如請求項6所述之無接觸式連接器組件，其中所述第一配合部和所述第二配合部中一個為凹陷部，另一個為與相應的所述凹陷部匹配的凸出部。
  8. 如請求項7所述之無接觸式連接器組件，其中所述凸出部和所述凹陷部對稱地設置在所述光發射器或所述光接收器的兩側，所述凸出部和所述凹陷部為相互匹配的圓柱形，或者所述凸出部和所述凹陷部對稱的設置在所述光發射器或光接收器的四周，所述凸出部和所述凹陷部為相互匹配的三角形或U形，或者所述凸出部為周邊傾斜的整體凸塊，所述凹陷部為與所述整體凸塊相匹配的周邊傾斜的整體凹槽。
  9. 如請求項6所述之無接觸式連接器組件，其中所述第一配合部包括從所述第一配合面向內凹陷的凹槽及從所述第二配合面上向外凸伸的與所述凹槽匹配的凸塊，所述凹槽中設有向從凹槽的兩側壁向所述凹槽凸伸的定位凸塊，所述凸塊上設有與所述定位凸塊匹配的定位凹槽。
  10. 如請求項9所述之無接觸式連接器組件，其中所述對準機構包括位於所述光發射器兩側的穿過所述第一透光件的第一孔、位於所述第二透光件的光接收器兩側的第二孔及同時穿過所述第一孔和所述第二孔的定位柱。
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