TWI404269B - High speed plug connector - Google Patents

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TWI404269B
TWI404269B TW098131520A TW98131520A TWI404269B TW I404269 B TWI404269 B TW I404269B TW 098131520 A TW098131520 A TW 098131520A TW 98131520 A TW98131520 A TW 98131520A TW I404269 B TWI404269 B TW I404269B
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/514—Bases; Cases composed as a modular blocks or assembly, i.e. composed of co-operating parts provided with contact members or holding contact members between them
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    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/712—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit
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    • H01R13/6461—Means for preventing cross-talk
    • H01R13/6471—Means for preventing cross-talk by special arrangement of ground and signal conductors, e.g. GSGS [Ground-Signal-Ground-Signal]

Description

高速插頭連接器
本發明係屬於一種連接器，尤其指一種高速插頭連接器，其透過對焊接段的適當配置減少插頭連接器整體的長度以及體積，進而使插頭連接器能廣泛適用於各類型的電路板。
目前由USB協會(USB Implementer Forum Inc.,USB-IF)所制定的USB 2.0傳輸協定是USB連接器的基本規格，而USB協會即將完成具有更高傳輸速度的USB3.0傳輸協定以便應付日益龐大的資料傳輸需求。USB3.0連接器除了可向下相容USB2.0連接器之外，更能提供高達5Gbps的高速傳輸作業，在此傳輸規格之下，能夠允許更多原本須內建於電腦的裝置或是介面卡成為外接式週邊裝置。
然而，由於USB3.0連接器具有兩列端子來執行USB2.0以及3.0的傳輸協定，其不僅體積大、結構複雜而導致模具開發成本高、組裝困難等問題，更容易因高頻訊號傳輸端子之間的互相干擾而導致訊號傳輸失敗。此外，當與電路板連接時，相較於USB2.0連接器，USB3.0連接器端子的兩列焊接段佔用電路板更多的面積，導致原本的電路板
因此USB3.0連接器的設計難度均高於目前現有的各類連接器。
本發明人有鑑於目前USB3.0連接器具有兩列端子而造成結構複雜與高頻干擾等難題，改良其不足與缺失，進而創作出一種高速插頭連接器。
本發明主要目的係提供一種高速插頭連接器，其透過對焊接段的適當配置減少插頭連接器整體的長度以及體積，進而使插頭連接器能廣泛適用於各類型的電路板。
為達上述目的，係令前述高速插頭連接器包含有：一絕緣本體；一端子固定座，係與絕緣本體相互獨立，且組合設置在絕緣本體上；複數第一端子，係貫穿設置在絕緣本體上，各第一端子具有一固定段、一焊接段以及一電性接觸段，該固定段係固定在絕緣本體內，該焊接段係自固定段向下突伸出絕緣本體後端之外，該電性接觸段係自固定段向前突伸出；複數第二端子，係貫穿設置在端子固定座上，各第二端子具有一固定段、一焊接段以及一電性接觸段，該固定段係固定在端子固定座內，該焊接段係自固定段向下突伸出端子固定座後端之外，該電性接觸段係自固定段向前突伸出；以及一屏蔽外殼，係包覆絕緣本體、端子固定座、第一端子以及第二端子，在屏蔽外殼上形成有一容置空間以作為插接口；其中，所有第一端子焊接段與第二端子的焊接段以相互間隔方式排列為一橫列。
藉由上述技術手段，第一端子焊接段以及第二端子焊接段以相互間隔方式排列為一列，而非如現有插座連接器(例如A型USB3.0插座連接器)將端子排列為兩列，因此本發明可減少插頭連接器的長度與體積，當插頭連接器安裝在一電子裝置的電路板時，可減少插頭連接器佔據電路板的面積，因此電路板可沿用現有的佈局來配置電路板上的電子元件(例如電阻、電容與晶片)而不須縮減安裝電子元件的區域面積；藉此，本發明高速插頭連接器能適用於各種電路板。此外，絕緣本體與端子固定座係互為獨立的兩個零件，因各自零件以各自的模具配合射出成型方法來分別與第一端子以及第二端子結合，最後再將兩零件組合；相較於傳統只用單一模具製造出單一絕緣本體來組合所有端子的連接器，本發明能夠降低模具開發的難度，減少射出成型時因為模具過度複雜而導致熔融塑膠原料無法順利填滿模具，最後導致成品失敗等問題。
前述第一與第二端子之中具有複數對用於傳送或是接收訊號的訊號端子，各對訊號端子的焊接段之間安插有一非為傳輸訊號用途的端子的焊接段。
前述第二端子分別編列為5、6、7、8、9號端子，並分別依序定義為超高速負訊號接收端子、超高速正訊號接收端子、訊號接地端子、超高速負訊號傳送端子、超高速正訊號傳送端子；第一端子分別編列為4、3、2、1號端子，並分別依序定義為電源接地端子、正訊號端子、負訊號端子、電源端子；第一端子與第二端子的所有焊接段排列為一橫列，且所有焊接段由左到右所分別對應5、4、6、3、7、2、8、1、9號端子。
前述插頭連接器為一A型USB3.0插頭連接器，第一端子可依據USB2.0傳輸協定而傳輸訊號，第二端子可配合第一端子並依據USB3.0傳輸協定而傳輸訊號。
前述絕緣本體具有一基座以及一舌片，該舌片自基座上向前突伸出；該端子固定座具有一固定塊以及一延伸片，該延伸片自固定塊上向後突伸出；各第一端子的焊接段自絕緣本體的基座後端穿出，且其電性接觸段固定在舌片上；各第二端子的焊接段自端子固定座的延伸片後端穿出，且其電性接觸段位於絕緣本體舌片上。
前述絕緣本體基座上形成有一組裝槽；端子固定座固定塊設置在組裝槽內。
前述端子固定座延伸片上方向上突伸有一定位突塊；屏蔽外殼具有一頂板、二側板以及一底板，在頂板靠後端處形成有一定位開槽以收容該定位突塊。
前述所有焊接段為表面黏著技術型焊接段而呈L形。
前述所有焊接段為穿孔型焊接段而呈直線形。
前述絕緣本體基座向下突伸有複數固定柱。
前述複數第一端子透過射出成型方式設置在絕緣本體上。
前述複數第二端子透過射出成型方式設置在端子固定座上。
請參照第一到第四圖，本發明防高頻訊號干擾的插頭連接器可為A型USB3.0插頭連接器，並且包含有：一絕緣本體(10)、一端子固定座(20)、複數第一端子(30)、複數第二端子(40)以及一屏蔽外殼(50)。
請進一步參照第五圖，該絕緣本體(10)具有一基座(11)以及一舌片(12)，該舌片(12)自基座(11)上向前突伸出。
該端子固定座(20)與絕緣本體(10)相互獨立，且組合設置在絕緣本體(10)上。該端子固定座(20)具有一固定塊(21)以及一延伸片(22)，該延伸片(22)自固定塊(21)上向後突伸出。
該複數第一端子(30)可透過射出成型方式貫穿設置在絕緣本體(10)上，各第一端子(30)具有一固定段(31)、一焊接段(32)以及一電性接觸段(33)。該固定段(31)係固定在絕緣本體(10)內。該焊接段(32)係自固定段(31)向下突伸出絕緣本體(10)基座(11)後端之外。該電性接觸段(33)係自固定段(31)向前突伸出而固定在舌片(12)上。此外，第一端子(30)可依據USB2.0傳輸協定而傳輸訊號。
該複數第二端子(40)可透過射出成型方式貫穿設置在端子固定座(20)上，各第二端子(40)具有一固定段(41)、一焊接段(42)以及一電性接觸段(43)。該固定段(41)係固定在端子固定座(20)內。該焊接段(42)係自固定段(41)向下突伸出端子固定座(20)的延伸片(22)後端之外。該電性接觸段(43)係自固定段(41)向前突伸出且位於絕緣本體(10)舌片(12)上。此外，第二端子(40)可配合第一端子(30)並依據USB3.0傳輸協定而傳輸訊號。
該屏蔽外殼(50)包覆絕緣本體(10)、端子固定座(20)、第一端子(30)以及第二端子(40)，在屏蔽外殼(50)上形成有一容置空間(500)以作為插接口而與相對應的插座連接器相互插接。此外，屏蔽外殼(50)具有一頂板(51)、二側板(52)以及一底板(53)。
本發明重點之一在於上述所有第一端子(30)焊接段(32)與第二端子(40)的焊接段(42)以相互間隔方式排列為一橫列。此外，第一與第二端子(30)(40)之中具有複數對訊號端子以便用於傳送或是接收訊號，各對訊號端子的焊接段(32)(42)之間安插有一非為傳輸訊號用途的端子(例如電源端子或接地端子)的焊接段(32)(42)。
於較佳實施例之中，前述第二端子(40)分別編列為5、6、7、8、9號端子(5)(6)(7)(8)(9)，並分別依序定義為超高速負訊號接收端子(即為前述訊號端子)、超高速正訊號接收端子(即為前述訊號端子)、訊號接地端子(非訊號傳輸用途)、超高速負訊號傳送端子(即為前述訊號端子)、超高速正訊號傳送端子(即為前述訊號端子)。第一端子(30)分別編列為4、3、2、1號端子(4)(3)(2)(1)，並分別依序定義為電源接地端子(非訊號傳輸用途)、正訊號端子(即為前述訊號端子)、負訊號端子(即為前述端子)、電源端子(非訊號傳輸用途)。第一端子(30)與第二端子(40)的所有焊接段(32)(42)排列為一橫列，且所有焊接段(32)(42)由左到右所分別對應5、4、6、3、7、2、8、1、9號端子(5)(4)(6)(3)(7)(2)(8)(1)(9)。
以下表A為根據USB協會所制定的「USB3.0規格書修訂版1.0」(USB3.0 Specification,Revision 1.0)的5.3.1.2節內容的A型USB3.0連接器端子定義(規格書可參見USB協會官方網站http://www.usb.org/home)。藉此能突顯本發明的特點。其中表A中由上而下所列的端子順序乃實際上本發明獨創的由左到右的「端子焊接段(32)(42)」排列順序。因此，上述第一端子(30)與第二端子(40)的定義可參照此表。
請進一步參照第六A與第七圖，於較佳實施例中，第一端子(30)中的1、3、4號端子(1)(3)(4)的各固定段(31)上分別形成有一呈Z形的彎曲段(310)；第二端子(40)中的6、7、8號端子(6)(7)(8)的各固定段(41)上分別有一呈Z形的彎曲段(410)；1號端子與8號端子(1)(8)透過彼此的彎曲段(310)(410)而呈X形相互交錯狀態；3號端子與7號端子(3)(7)透過彼此的彎曲段(310)(410)而呈X形相互交錯狀態；4號端子與6號端子(4)(6)透過彼此的彎曲段(310)(410)而呈形相互交錯狀態。透過上述彎曲段(310)(410)的結構可令端子(30)(40)焊接段(32)(42)位置改變而達到本發明的焊接段(32)(42)配置狀態。
請參照六A圖，於一實施例之中，所有焊接段(32)(42)為表面黏著技術型(Surface Mount Technology,SMT)焊接段而呈L形。
請參照第六B圖，於另一實施例之中，所有第一與第二端子(30a)(40a)的焊接段(32a)(42a)為穿孔型(Through Hole Technology,THE)焊接段而呈直線形。
於較佳實施例之中，絕緣本體(10)基座(11)上形成有一組裝槽(111)；端子固定座(20)固定塊(21)設置在組裝槽(111)內。
於較佳實施例之中，端子固定座(20)延伸片(22)上方向上突伸有一定位突塊(23)；屏蔽外殼(50)頂板(51)靠後端處形成有一定位開槽(513)以收容該定位突塊(23)，藉此達成屏蔽外殼(50)與端子固定座(20)的定位。
於較佳實施例之中，絕緣本體(10)基座(11)上形成有複數定位缺口(112)以分別容納第二端子(40)。
於較佳實施例之中，絕緣本體(10)基座(11)向下突伸有複數固定柱(116)以便與相對應的電路板或者是固定板相互組裝。
請參照第八A圖，係本發明SMT型插頭連接器實施例進行傳輸訊號時的阻抗-時間曲線圖，其中，縱軸為阻抗，其單位為歐姆(ohm)，橫軸為時間，其單位為10-12 秒(Pico-second,PS)。由第八A圖可知，本發明最高阻抗與最低阻抗分別為101.7歐姆以及81.25歐姆。而根據前述規格書所規定的阻抗上、下限分別為105歐姆與75歐姆。由上述可知，本實施例插頭連接器在運作時阻抗能穩定地維持在規格書所規範的阻抗波動範圍內，藉此可有效維持穩定的訊號傳輸。
請參照第八B圖，係本發明THE型插頭連接器實施例進行傳輸訊號時的阻抗-時間曲線圖，由第八B圖可知，本發明最高阻抗與最低阻抗分別為101.9歐姆以及76.5歐姆。由上述可知，本實施例插頭連接器在運作時阻抗能穩定地維持在規格書所規範的阻抗波動範圍內，並且有效維持穩定的訊號傳輸。
藉由上述技術手段，本發明具有下列優點：
1.第一端子(30)(30a)焊接段(32)(32a)以及第二端子(40)焊接段(42)(42a)以相互間隔方式排列為一列，而非如現有插座連接器(例如A型USB3.0插座連接器)將端子排列為兩列，因此本發明可減少插頭連接器的長度與體積，當插頭連接器安裝在一電子裝置的電路板時，可減少插頭連接器佔據電路板的面積，因此電路板可沿用現有的佈局來配置電路板上的電子元件(例如電阻、電容與晶片)而不須縮減安裝電子元件的區域面積；藉此，本發明高速插頭連接器能適用於各種電路板。
2.絕緣本體(10)與端子固定座(20)係互為獨立的兩個零件，因各自零件以各自的模具配合射出成型方法來分別與第一端(30)(30a)子以及第二端子(40)(40a)結合，最後再將兩零件組合；相較於傳統只用單一模具製造出單一絕緣本體來組合所有端子的連接器，本發明能夠降低模具開發的難度，減少射出成型時因為模具過度複雜而導致熔融塑膠原料無法順利填滿模具，最後導致成品失敗等問題。
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)．．．1、2、3、4、5、6、7、8、9號端子
(10)．．．絕緣本體
(11)．．．基座
(111)．．．組裝槽
(112)．．．定位缺口
(116)．．．固定柱
(12)．．．舌片
(20)．．．端子固定座
(21)．．．固定塊
(22)．．．延伸片
(23)．．．定位突塊
(30)(30a)．．．第一端子
(31)．．．固定段
(32)(32a)．．．焊接段
(33)．．．電性接觸段
(40)(40a)．．．第二端子
(41)．．．固定段
(42)(42a)．．．焊接段
(43)．．．電性接觸段
(50)．．．屏蔽外殼
(500)．．．容置空間
(51)．．．頂板
(513)．．．定位開槽
(52)．．．側板
(53)．．．底板
第一圖係本發明立體外觀圖。
第二圖係本發明省略屏蔽外殼的立體外觀圖。
第三圖係本發明立體外觀分解圖。
第四圖係本發明另一立體外觀分解圖。
第五圖係本發明省略外殼的立體局部分解圖。
第六A圖係本發明的SMT型端子立體外觀圖。
第六B圖係本發明的THE型端子立體外觀圖。
第七圖係本發明接續第六A圖的俯視圖。
第八A圖係本發明SMT型插頭連接器實施例進行傳輸訊號時的阻抗-時間曲線圖。
第八B圖係本發明THE型插頭連接器實施例進行傳輸訊號時的阻抗-時間曲線圖。
(10)．．．絕緣本體
(12)．．．舌片
(23)．．．定位突塊
(33)．．．電性接觸段
(50)．．．屏蔽外殼
(51)．．．頂板
(513)．．．定位開槽
(52)．．．側板
(53)．．．底板
(500)．．．容置空間

Claims (11)

  1. 一種高速插頭連接器，其包含有：一絕緣本體；一端子固定座，係與絕緣本體相互獨立，且組合設置在絕緣本體上；複數第一端子，係貫穿設置在絕緣本體上，各第一端子具有一固定段、一焊接段以及一電性接觸段，該固定段係固定在絕緣本體內，該焊接段係自固定段向下突伸出絕緣本體後端之外，該電性接觸段係自固定段向前突伸出；複數第二端子，係貫穿設置在端子固定座上，各第二端子具有一固定段、一焊接段以及一電性接觸段，該固定段係固定在端子固定座內，該焊接段係自固定段向下突伸出端子固定座後端之外，該電性接觸段係自固定段向前突伸出；以及一屏蔽外殼，係包覆絕緣本體、端子固定座、第一端子以及第二端子，在屏蔽外殼上形成有一容置空間以作為插接口；其中，所有第一端子焊接段與第二端子的焊接段以相互間隔方式排列為一橫列；其中第一與第二端子之中具有複數對用於傳送或是接收訊號的訊號端子，各對訊號端子的焊接段之間安插有一非為傳輸訊號用途的端子的焊接段。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之高速插頭連接器，其中第二端子分別編列為5、6、7、8、9號端子，並分別依序定義為超高速負訊號接收端子、超高速正訊號接收端子、訊號 接地端子、超高速負訊號傳送端子、超高速正訊號傳送端子；第一端子分別編列為4、3、2、1號端子，並分別依序定義為電源接地端子、正訊號端子、負訊號端子、電源端子；第一端子與第二端子的所有焊接段排列為一橫列，且所有焊接段由左到右所分別對應5、4、6、3、7、2、8、1、9號端子。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之高速插頭連接器，其中插頭連接器為一A型USB3.0插頭連接器，第一端子可依據USB2.0傳輸協定而傳輸訊號，第二端子可配合第一端子並依據USB3.0傳輸協定而傳輸訊號。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述之高速插頭連接器，其中絕緣本體具有一基座以及一舌片，該舌片自基座上向前突伸出；該端子固定座具有一固定塊以及一延伸片，該延伸片自固定塊上向後突伸出；各第一端子的焊接段自絕緣本體的基座後端穿出，且其電性接觸段固定在舌片上；各第二端子的焊接段自端子固定座的延伸片後端穿出，且其電性接觸段位於絕緣本體舌片上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之高速插頭連接器，其中絕緣本體基座上形成有一組裝槽；端子固定座固定塊設置在組裝槽內。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之高速插頭連接器，其中端子固定座延伸片上方向上突伸有一定位突塊；屏蔽外殼具有一頂板、二側板以及一底板，在頂板靠後端處形成有一定位開槽以收容該定位突塊。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述之高速插頭連接器， 其中所有焊接段為表面黏著技術型焊接段而呈L形。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之高速插頭連接器，其中所有焊接段為穿孔型焊接段而呈直線形。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之高速插頭連接器，其中絕緣本體基座向下突伸有複數固定柱。
  10. 如申請專利範圍第1或2項所述之高速插頭連接器，其中複數第一端子透過射出成型方式設置在絕緣本體上。
  11. 如申請專利範圍第1或2項所述之高速插頭連接器，其中複數第二端子透過射出成型方式設置在端子固定座上。
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