TWI420749B - 通用序列匯流排連接器及其接點陣列 - Google Patents

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Description

通用序列匯流排連接器及其接點陣列
本發明是有關於一種電子裝置的連接器，且特別是有關於一種通用序列匯流排(Universal Serial Bus)連接器。
通用序列匯流排是目前電腦裝置彼此連接的熱門介面之一，其規格從USB 1.0/1.1升級到USB 2.0，接著再升級到即將問世的USB 3.0。傳輸介面的升級會增加匯流排內接點的傳輸速度、頻率，但USB 3.0的連接器還必須向下相容USB 2.0與USB 1.0/1.1之連接器。如何使USB 3.0的連接器克服高速、高率傳輸時所可能產生的串音等效應是聯接器廠商所必須克服的問題之一。
因此本發明的目的就是在提供一種通用序列匯流排連接器。
根據本發明之上述目的，提出一種通用序列匯流排連接器之接點陣列，其包含第一訊號差動對、第二訊號差動對與第三訊號差動對。第一訊號差動對與第三訊號差動對位於第二訊號差動對兩側，並與第二訊號差動對之間被至少一電源接點或接地接點給隔離。
根據本發明之上述目的，提出一種通用序列匯流排連接器之接點陣列，其包含複數接點。每一接點具有中間段、第一終端段以及第二終端段，中間段連接於第一終端段與 第二終端段之間，中間段經第一彎折後連接第一終端，中間段經第二彎折後連接第二終端段。該些接點包含第一訊號差動對、第二訊號差動對與第三訊號差動對。第一訊號差動對與第三訊號差動對位於第二訊號差動對兩側，並與第二訊號差動對之間被至少一電源接點或接地接點給隔離。
根據本發明之上述目的，提出一種通用序列匯流排連接器，其包含一金屬殼體、一絕緣座體以及複數接點。絕緣座體位於金屬殼體內且具有複數個彼此分離的凹槽。複數接點分別容納於該些凹槽內，該些接點包含第一訊號差動對、第二訊號差動對與第三訊號差動對。第一訊號差動對與第三訊號差動對位於第二訊號差動對兩側，並與第二訊號差動對之間被至少一電源接點或接地接點給隔離。
根據本發明之上述目的，提出一種通用序列匯流排連接器之接點陣列，其包含第一訊號差動對、第二訊號差動對與第三訊號差動對，該些訊號差動對與一印刷電路板連接之終端段排列方式如下：第一訊號差動對與第三訊號差動對位於第二訊號差動對兩側，並與第二訊號差動對之間被至少一電源接點或接地接點給隔離。
依照本發明一較佳實施例，第一訊號差動對與第三訊號差動對為USB 3.0的訊號差動對，第二訊號差動對為USB 2.0的訊號差動對。
依照本發明另一較佳實施例，USB 2.0的訊號差動對之間具有一USB 3.0接地接點。
依照本發明另一較佳實施例，電源接點為一USB 2.0 電源接點，接地接點一USB 2.0接地接點。
依照本發明另一較佳實施例，第一訊號差動對包含第一訊號接點以及第二訊號接點，第二訊號接點較第一訊號接點接近第二訊號差動對，第三訊號差動對包含第三訊號接點以及第四訊號接點，第三訊號接點較第四訊號接點接近第二訊號差動對。
依照本發明另一較佳實施例，第一終端段用以連接一對應的通用序列匯流排連接器，第二終端段用以連接至一印刷電路板。
依照本發明另一較佳實施例，第二訊號接點之第一終端段經彎折後之末端較第二訊號接點之中間段靠近第二訊號差動對，第三訊號接點之第一終端段經彎折後之末端較第三訊號接點之中間段靠近第二訊號差動對。
依照本發明另一較佳實施例，USB 2.0電源接點之第一終端段經彎折後之末端較USB 2.0電源接點之中間段遠離第二訊號差動對，USB 2.0接地接點之第一終端段經彎折後之末端較USB 2.0接地接點之中間段遠離第二訊號差動對。
依照本發明另一較佳實施例，當從接點陣列的第一終端段往第二終端段的視角看時，第一與第二訊號接點兩者之第一終端段之末端位於USB 2.0接地接點之第一終端之末端的兩側，第三與第四訊號接點兩者之第一終端段之末端位於USB 2.0電源接點之第一終端之末端的兩側。
依照本發明另一較佳實施例，第一彎折大約為90度，第二彎折大約為90度。
依照本發明另一較佳實施例，上述接點的第二終端具 有表面黏著式接腳或通孔式接腳。
依照本發明另一較佳實施例，上述接點的第二終端具有表面黏著式接腳以及通孔式接腳。
依照本發明另一較佳實施例，上述的表面黏著式接腳與通孔式接腳交互穿插排列。
由上述可知，應用本發明之USB連接器之插頭或插座接點陣列的排列設計，能夠增進訊號差動對傳送效率，減少接點陣列之間的串音干擾，此設計對USB 3.0的高速、高頻傳輸或接點陣列與印刷電路板連接部份尤為重要。
如上所述，本發明提供一種改良的通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)連接器，藉其接點陣列的改良設計有效減低高速傳輸時串音(cross talk)造成的干擾。以下將藉由實施例來說明連接器的細節。
請參照第1圖，其繪示依照本發明一較佳實施例的一種USB連接器插頭。第2圖係繪示第1圖之USB連接器插頭之前端視圖。此USB連接器插頭100包含金屬外殼104、絕緣座體102以及接點陣列等部份。絕緣座體102具有複數個彼此分離的凹槽102a及鄰近該些凹槽之開闊部102b。金屬外殼104包覆於絕緣座體102與接點陣列外。當金屬外殼104接地時，具有雜訊的摒敝作用。此USB連接器插頭100之接點陣列分為USB 3.0接點陣列與USB 2.0接點陣列，因而能與USB 2.0之插座相容。具體來說，當USB連接器插頭100之前端104a插入USB 2.0插座時，其中USB 2.0接點陣列會於USB 2.0插座中對應的接點陣列分別連接。此外，USB連接器插頭100之後端104b會與訊號線 連接並被包覆。
請參照第3圖，其繪示第1圖之USB連接器插頭移除殼體後的狀態。第4圖係繪示第3圖之連接器插頭的上視圖，而第5圖係繪示第3圖之連接器插頭的後端視圖。USB 3.0接點陣列包含兩對訊號差動對(differential pair)之接點與一接地接點106c，訊號接點(106a；106b)為一對訊號差動對，訊號接點(106d；106e)為另一對訊號差動對。一訊號差動對包含外側訊號接點(106a)以及內側訊號接點(106b)，該內側訊號接點(106b)較該外側訊號接點(106a)接近一USB 2.0訊號差動對(108b；108c)，另一訊號差動對包含內側訊號接點(106d)以及外側訊號接點(106e)，該內側訊號接點(106d)較該外側訊號接點(106e)接近一USB 2.0訊號差動對(108b；108c)。USB 2.0接點陣列包含一對訊號差動對(108b；108c)、一接地接點(108d)以及電源接點(108a)。所有接點陣列都至少部份位於絕緣座體102之凹槽102a內，使得接點間彼此能夠有效的絕緣。在本案之圖式中，訊號差動對(或訊號接點)以表示，電源接點以表示，接地接點以表示。
請參照第5圖，接點陣列連接至印刷電路板之銲點的排列方式敘述如下。訊號差動對(106a；106b)與訊號差動對(106d；106e)位於訊號差動對(108b；108c)之兩側。訊號差動對(106a；106b)與訊號差動對(108b；108c)之間被電源接點(108a)所隔離。訊號差動對(106d；106e)與訊號差動對(108b；108c)之間被電源接點接地接點(108d)所隔離。此外，訊號差動對(108b；108c)的兩個訊號接點之間也被接地接點106c所隔離。整體來看，接點陣列之接點自上而下以、、、、、、、、之次序的單一線來排列。
在上述的排列設計中，USB 3.0之訊號差動對(106a；106b)之兩個訊號接點緊鄰，不被電源接點或接地接點所隔離。USB 3.0之訊號差 動對(106d；106e)之兩個訊號接點緊鄰，不被電源接點或接地接點所隔離。上述設計的目的是要讓訊號差動對不被電源接點或接地接點所隔離，使訊號差動對或其他接點所傳送的訊號受串音的干擾最小，此設計對USB 3.0的高速或高頻傳輸上尤為重要。
請參照第6圖，其係繪示依照本發明一較佳實施例的一種USB連接器插頭之接點陣列。第7圖係繪示第6圖之接點陣列的側視圖。第6、7圖所繪之接點陣列係第3圖之連接器插頭移除絕緣座體102後的狀態。每一接點可分為前終端段120a、中間段120b以及後終端段120c三大段。中間段120b連接於前終端段120a與後終端段120c之間，前終端段120a用以連接一對應的USB連接器(例如插座)，後終端段120c用以連接至一印刷電路板。中間段120b以彎折122b連接至前終端段120a，且以彎折122a連接至後終端段120c。
每一接點之後終端段120c的末端係用以連接至一印刷電路板之用。在本實施例中，後終端段120c的末端為一表面黏著式接腳。
每一接點之前終端段120a的末端用以連接一對應的USB連接器。為達到USB 3.0連接器相關規格以及上述接點陣列的排列設計的要求，前終端段120a的部份具有許多彎折，以下一一陳述。
請同時參照第4圖和第6圖，前述內側訊號接點(106b)之前終端段120a於該開闊部102b上有一曲折部122c，該曲折部122c之末端較該內側訊號接點(106b)之中間段120b靠近該USB 2.0訊號差動對(108b；108c)；前述內側訊號接點(106d)之前終端段120a於該開闊部102b上有一曲折部122d，該曲折部122d之末端較該內側訊號接點(106d)之中間段120b靠近該USB 2.0訊號差動對(108b；108c)。該開闊部102b係於前終端段120a下方。該USB 2.0電源接點(108a)之前終端段120a於該開闊部102b上有一曲折部122e，該曲折部122e 之末端較該USB 2.0電源接點(108a)之中間段120b遠離該USB 2.0訊號差動對(108b；108c)，該USB 2.0接地接點(108d)之前終端段120a於該開闊部102b上有一曲折部122f，該曲折部122f之末端較該USB 2.0接地接點(108d)之中間段120b遠離該USB 2.0訊號差動對(108b；108c)。經過上述的彎折後，當從接點陣列的前終端段120a往後終端段120c的視角看時，訊號接點(106a；106b)兩者之前終端段120a之末端位於電源接點108a之前終端段120a之末端的兩側，訊號接點(106d；106e)兩者之前終端段120a之末端位於接地接點108d之前終端段120a之末端的兩側，換言之，符合USB 3.0連接器的相關規格。
請再次參照第7圖，在本實施例中，彎折122a與彎折122b皆大致為直角(或大約為90度角)。在其他實施例中，彎折122a與彎折122b亦可以依絕緣座體的形狀而彎折成非直角。此外，接點陣列106之前終端段120a之末端皆相上彎折，最大彎折的距離為D1 。接點陣列108之前終端段120a之末端亦有向上、向下彎折，最大彎折的距離為D2 。在接點陣列108中，接點(108a；108d)較接點(108c；108b)長。
請參照第8圖，其繪示依照本發明另一較佳實施例的一種USB連接器插頭之接點陣列。第9圖係繪示第8圖之接點陣列的側視圖。本實施例與第6、7圖之差異僅在於後終端段120c的末端之接腳形式。本實施例之後終端段120c的末端為一種通孔式接腳124b(或稱為DIP接腳)。
請參照第10圖，其繪示依照本發明又一較佳實施例的一種USB連接器插頭之接點陣列。第11圖係繪示第10圖之接點陣列的側視圖。本實施例與第8、9圖之差異僅在於後終端段120c的末端之接腳位置排列。在本實施例中，相鄰通孔式接腳124b相互錯開。當通孔式接腳 124b與印刷電路板焊接時，相鄰通孔式接腳124b與印刷電路板的焊接點能夠加大，相鄰接腳內的訊號較不易彼此干擾。此種相鄰接腳的錯開設計亦可應用於第6、7圖中之表面黏著式接腳124a。
請參照第12圖，其係繪示依照本發明再一較佳實施例的一種USB連接器插頭之接點陣列。第13圖係繪示第12圖之接點陣列的側視圖。本實施例與前述實施例之差異亦在於後終端段120c的末端之接腳的種類與排列。在本實施例中，接腳的種類包含表面黏著式接腳124a與通孔式接腳124b交互穿插排列。表面黏著式接腳124a以其接腳的底面焊接於印刷電路板130的表面，而通孔式接腳124b以其接腳穿過或插入印刷電路板130的孔洞。
請參照第14圖，其繪示依照本發明一較佳實施例的一種USB連接器插座之接點陣列。為了讓接點陣列的訊號受串音的干擾降到最小，USB連接器插座之接點陣列亦有類似於上述USB連接器插頭之接點陣列。接點陣列200分為USB 3.0接點陣列206與USB 2.0接點陣列208，因而能與USB 2.0之插頭相容。
第15圖係繪示第14圖之接點陣列的上視圖，接點陣列連接至印刷電路板之銲點的排列方式敘述如下。USB 3.0接點陣列包含兩對訊號差動對(differential pair)之接點與一接地接點206c，訊號接點(206a；206b)為一對訊號差動對，訊號接點(206d；206e)為另一對訊號差動對。一訊號差動對包含外側訊號接點(206a)以及內側訊號接點(206b)，該內側訊號接點(206b)較該外側訊號接點(206a)接近一USB 2.0訊號差動對(208b；208c)，另一訊號差動對包含內側訊號接點(206d)以及外側訊號接點(206e)，該內側訊號接點(206d)較該外側訊號接點(206e)接近一USB 2.0訊號差動對(208b.；208c)。USB 2.0接點陣列包含一對訊號差動對(208b；208c)、一接地接點(208d) 以及電源接點(208a)。
上述接點陣列用以與印刷電路板連接之後終端段220c的大致排列方式敘述如下。訊號差動對(206a；206b)與訊號差動對(206d；206e)位於訊號差動對(208b；208c)之兩側。訊號差動對(206a；206b)與訊號差動對(208b；208c)之間被電源接點(208a)所隔離。訊號差動對(206d；206e)與訊號差動對(208b；208c)之間被電源接點接地接點(208d)所隔離。此外，訊號差動對(208b；208c)的兩個訊號接點之間也被接地接點206c所隔離。整體來看，接點陣列之接點從自上而下以、、、、、、、、之次序的單一線來排列。
在上述的排列設計中，USB 3.0之訊號差動對(206a；206b)之兩個訊號接點在其後終端段220c部份緊鄰，不被電源接點或接地接點所隔離。USB 3.0之訊號差動對(206d；206e)之兩個訊號接點其後終端段220c部份緊鄰，不被電源接點或接地接點所隔離。上述設計的目的是要讓訊號差動對不被電源接點或接地接點所隔離，使訊號差動對或其他接點所傳送的訊號受串音的干擾最小，此設計對USB 3.0的高速或高頻傳輸與印刷電路板連接部份尤為重要。
第16圖係繪示第14圖之接點陣列的前視圖。第17圖係繪示第14圖之接點陣列的側視圖。在接點陣列中，每一接點可分為前終端段220a、中間段220b以及後終端段220c三大段。中間段220b連接於前終端段220a與後終端段220c之間，前終端段220a用以連接一對應的USB連接器(例如插頭)，後終端段220c用以連接至一印刷電路板230。中間段220b以彎折222a(約為90度)連接至前終端段220a，且以彎折222b(約為90度)連接至後終端段220c。在本實施例中，後終端段220c為一表面黏著式接腳。在其他實施例中，接點陣列之後終端段220c亦可為通孔式接腳(如第8圖所示)或表面黏著式接腳與 通孔式接腳交互穿插排列(如第12圖所示)。
每一接點之前終端段220a的末端用以連接一對應的USB連接器。為達到USB 3.0連接器相關規格以及上述接點陣列的排列設計的要求，前終端段220a的部份具有許多彎折，以下一一陳述。
請同時參照第15圖和第17圖，前述內側訊號接點(206b)之前終端段220a於該開闊部(圖未示)上有一曲折部222c，該曲折部222c之末端較該內側訊號接點(206b)之中間段220b靠近該USB 2.0訊號差動對(208b；208c)；前述內側訊號接點(206d)之前終端段220a於該開闊部(圖未示)上有一曲折部222d，該曲折部222d之末端較該內側訊號接點(206d)之中間段220b靠近該USB 2.0訊號差動對(208b；208c)。該開闊部(圖未示)係於前終端段220a下方。該USB 2.0電源接點(208a)之前終端段220a於該開闊部(圖未示)上有一曲折部222e，該曲折部222e之末端較該USB 2.0電源接點(208a)之中間段220b遠離該USB 2.0訊號差動對(208b；208c)，該USB 2.0接地接點(208d)之前終端段220a於該開闊部(圖未示)上有一曲折部222f，該曲折部222f之末端較該USB 2.0接地接點(208d)之中間段220b遠離該USB 2.0訊號差動對(208b；208c)。經過上述的彎折後，接點的位置才能符合USB 3.0連接器的相關規格。
由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明之USB連接器之插頭或插座接點陣列的排列設計，能夠增進訊號差動對傳送效率，減少接點陣列之間的串音干擾，此設計對USB 3.0的高速、高頻傳輸或接點陣列與印刷電路板連接部份尤為重要。該內側訊號接點之前終端段於該開闊部上形成之曲折部，至少具有三項優點(1)該開闊部係鄰近收納接點之凹槽，並位於前終端段下方，較後終端段靠近連接器對接部位，改變了大多數將曲折設在後終端段之設計，採用一種於前終端段 曲折的概念；(2)於該開闊部進行曲折，各接點前終端段的調整，僅須考慮該開闊部區域的變異，而於後終端段做曲折時，各接點前終端段的調整，就須考慮後終端段與前終端段之變異，於精密工業上，該些變異可能導致失敗率增加；(3)在製造上，彎折設置於後終端段於插PIN式之連接器中(即端子是以自動機/人工從絕緣本體後方組裝入)，組裝較為便利。於射出成型(INSERT-MOLDING)的連接器上，曲折部設置於前終端段，將有助於生產上的效率。
雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧USB插頭
102‧‧‧絕緣座體
102a‧‧‧凹槽
102b‧‧‧開闊部
104‧‧‧金屬殼體
106‧‧‧USB 3.0接點陣列
106a~106e‧‧‧USB 3.0接點
108‧‧‧USB 2.0接點陣列
124a‧‧‧表面黏著式接腳
124b‧‧‧通孔式接腳
130‧‧‧印刷電路板
200‧‧‧接點陣列
206‧‧‧USB 3.0接點陣列
206a~206e‧‧‧USB 3.0接點
208‧‧‧USB 2.0接點陣列
208a~208d‧‧‧USB 2.0接點
108a~108d‧‧‧USB 2.0接點
120a‧‧‧前終端段
120b‧‧‧中間段
120c‧‧‧後終端段
122a‧‧‧彎折
122b‧‧‧彎折
122c‧‧‧曲折部
122d‧‧‧曲折部
122e‧‧‧曲折部
122f‧‧‧曲折部
220a‧‧‧前終端段
220b‧‧‧中間段
220c‧‧‧後終端段
222a‧‧‧彎折
222b‧‧‧彎折
222c‧‧‧曲折部
222d‧‧‧曲折部
222e‧‧‧曲折部
222f‧‧‧曲折部
230‧‧‧印刷電路板
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：第1圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種USB連接器插頭；第2圖係繪示第1圖之USB連接器插頭之前端視圖；第3圖係繪示第1圖之USB連接器插頭移除殼體後的狀態；第4圖係繪示第3圖之連接器插頭的上視圖；第5圖係繪示第4圖之連接器插頭與印刷電路板之間的點距轉換圖；第6圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種USB連接器插頭之接點陣列；第7圖係繪示第6圖之接點陣列的側視圖；第8圖係繪示依照本發明另一較佳實施例的一種USB連接器插頭 之接點陣列；第9圖係繪示第8圖之接點陣列的側視圖；第10圖係繪示依照本發明又一較佳實施例的一種USB連接器插頭之接點陣列；第11圖係繪示第10圖之接點陣列的側視圖；第12圖係繪示依照本發明再一較佳實施例的一種USB連接器插頭之接點陣列；第13圖係繪示第12圖之接點陣列的側視圖；第14圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種USB連接器插座之接點陣列；第15圖係繪示第14圖之接點陣列的上視圖以及與印刷電路板之間的點距轉換圖；第16圖係繪示第14圖之接點陣列的前視圖；以及第17圖係繪示第14圖之接點陣列的側視圖。
102‧‧‧絕緣座體
106a~106d‧‧‧USB 3.0接點
108a~108e‧‧‧USB 2.0接點

Claims (5)

  1. 一種通用序列匯流排連接器，包含：一金屬殼體；一絕緣座體，位於該金屬殼體內且具有複數個彼此分離的凹槽及鄰近該些凹槽之開闊部；以及複數接點，分別容納於該些凹槽內，每一該接點具有中間段、第一終端段以及第二終端段，該中間段連接於該第一終端段與該第二終端段之間，該開闊部係於第一終端段下方，該些接點包含：第一訊號差動對、第二訊號差動對與第三訊號差動對，該第一訊號差動對與該第三訊號差動對為USB 3.0訊號差動對，該第二訊號差動對為USB 2.0訊號差動對，該第一訊號差動對包含第一訊號接點以及第二訊號接點，該第二訊號接點較該第一訊號接點接近該第二訊號差動對，該第三訊號差動對包含第三訊號接點以及第四訊號接點，該第三訊號接點較該第四訊號接點接近該第二訊號差動對，該第一訊號差動對與該第三訊號差動對位於該第二訊號差動對兩側，該第一訊號差動對與該第三訊號差動對之第二終端段並與該第二訊號差動對之第二終端段之間被至少一USB 2.0電源接點或USB 2.0接地接點給隔離，該USB 2.0的訊號差動對之間具有一USB 3.0接地接點，該第二訊號接點之第一終端段於該開闊部上有一曲折部，該曲折部之末端較該第二訊號接點之中間段靠近該第二訊號差動對，該第三訊號接點之第一終端段於該開闊部上有一曲折部，該曲折部之末端較該第三訊號接點之中間段靠近該第二訊號差動對。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排連接器，其中該 USB 2.0電源接點之第一終端段於該開闊部上有一曲折部，該曲折部之末端較該USB 2.0電源接點之中間段遠離該第二訊號差動對，該USB 2.0接地接點之第一終端段於該開闊部上有一曲折部，該曲折部之末端較該USB 2.0接地接點之中間段遠離該第二訊號差動對。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之通用序列匯流排連接器，其中當從該些接點的第一終端段往第二終端段的視角看時，該第一與第二訊號接點兩者之第一終端段之末端位於該USB 2.0接地接點之第一終端之末端的兩側，該第三與第四訊號接點兩者之第一終端段之末端位於該USB 2.0電源接點之第一終端之末端的兩側。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排連接器，其中該中間段經第一彎折後連接該第一終端，該中間段經第二彎折後連接該第二終端段。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之通用序列匯流排連接器，其中該些接點的該第二終端段具有通孔式接腳以及表面黏著式接腳，該些表面黏著式接腳與該些通孔式接腳交互穿插排列。
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