TWI481123B - 纜線之組合件 - Google Patents

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TWI481123B TW102116095A TW102116095A TWI481123B TW I481123 B TWI481123 B TW I481123B TW 102116095 A TW102116095 A TW 102116095A TW 102116095 A TW102116095 A TW 102116095A TW I481123 B TWI481123 B TW I481123B
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Description

纜線之組合件
本發明係關於諸如音訊、視訊及資料連接器之電連接器。
對行動消費型電子器件之使用方興未艾。此等器件常常經由安置於連接器-纜線組合件中之一或多個連接器來與其他電子器件或充電站通信。由此等器件(亦即，智慧型手機、媒體播放器及其類似者)執行之增加之複雜性及功能需要針對此等器件使用之電連接器的新方法。
許多標準資料連接器僅有會限制將攜帶型電子器件製造得較小的大小。此外，許多習知資料連接器(諸如USB連接器)可僅在單一、特定定向上與對應之連接器配對。有時使用者難以判定此連接器是否被定向於正確之插入位置中。除定向問題之外，甚至當此連接器被恰當地對準時，連接器之插入及提取亦並非總是精確的，且可具有不一致之感覺。另外，甚至當連接器被完全插入時，其亦可能具有不良程度之擺動，該擺動可能導致故障連接抑或斷開。此外，許多習知連接器具有一傾向於收集及截留可干擾電連接且影響信號完整性之碎片的內部空腔。
許多其他常用之資料連接器(包括標準USB連接器、迷你USB連接器、火線(FireWire)連接器以及與普通攜帶型媒體電子器件一起使用之許多專屬連接器)具有此等缺陷中之一些或全部缺陷。
本發明之實施例係關於克服習知連接器之上述缺點中之許多或全部缺點的電子連接器。本發明之其他實施例係關於製造此等電子連接器之方法。
本發明之一些實施例係關於經改良之插塞連接器，其具有減小之插塞長度及厚度、直觀之插入定向及在插入對應之插座連接器中及自對應之插座連接器移除時平滑且一致之感覺。另外，根據本發明之插塞連接器之一些實施例僅包括外部觸點。此外，該等插塞連接器之內部空腔經囊封以提供保護以防備碎片、液體及其他外部環境影響。
根據本發明之一實施例，一種在連接器與纜線之間形成連接的方法部分地包括：將印刷電路板插入至形成於連接器本體中之空腔中；及將纜線導線焊接至印刷電路板之結合襯墊。在用黏著劑囊封印刷電路板之後，用金屬屏蔽件來圍封本體。接下來，執行第一及第二模製操作以囊封由金屬屏蔽件圍封之空間及在金屬屏蔽件之背面處形成套管。最後，將一對面板(face plate)黏著地結合於罩殼與連接器本體之間。
在一實施例中，金屬屏蔽件包括經捲曲並使用雷射束熔接在一起的一對金屬屏蔽件。可使用高壓高精確度的噴射動作而自一或多個噴嘴施配囊封印刷電路板之黏著劑，且其後使用UV光固化該黏著劑。
在一實施例中，結合至印刷電路板之纜線導線中的至少一者係提供至接地端子之第一導電路徑的接地連接。此外，界定連接器形狀的纜線之編織物、金屬屏蔽件及金屬接地環形成至接地之第二導電路徑。纜線之編織物中之至少一者亦可耦接至形成第一接地連接之纜線導線。
根據本發明之一實施例，一電連接組合件部分地包括一纜線及 一經調適以插入至主機器件之插座連接器中的連接器。該連接器包括插塞及本體。連接器插塞包括經調適以自纜線中之許多導線接收電信號及將電信號供應至纜線中之許多導線的許多觸點。連接器本體部分地包括一印刷電路板、囊封印刷電路板之一黏性黏著劑、圍封本體之一金屬屏蔽件及囊封由金屬屏蔽件圍封之內部空間的一模製件。印刷電路板部分地包括一或多個積體電路及焊接至纜線導線之許多結合襯墊。
42‧‧‧本體
44‧‧‧突片部分
44a‧‧‧第一主要表面
44b‧‧‧第二主要表面
44c‧‧‧第一側表面
44d‧‧‧第二側表面
46a‧‧‧第一接觸區域
46b‧‧‧第二接觸區域
100‧‧‧連接器
102a‧‧‧保持特徵
102b‧‧‧保持特徵
104‧‧‧印刷電路板(PCB)
105‧‧‧接地環
106‧‧‧觸點
109‧‧‧凸緣
152‧‧‧左屏蔽罐
154‧‧‧右屏蔽罐
160‧‧‧導線
165‧‧‧結合襯墊
175‧‧‧接地導線
180‧‧‧經UV固化之囊封黏著劑
182‧‧‧區域
184‧‧‧區域
190‧‧‧內部包覆模製件
194‧‧‧底面板
196‧‧‧頂面板
200‧‧‧纜線
204‧‧‧應變消除套管
206‧‧‧罩殼
208‧‧‧結合材料
210‧‧‧注射器及針組合件
232‧‧‧焊料凸塊
234‧‧‧IC
236‧‧‧IC
AA‧‧‧線
圖1為根據本發明之一實施例的連接器插塞及相關聯之纜線的簡化透視圖。
圖2為根據本發明之一實施例的圖1之連接器插塞的另一簡化透視圖。
圖3為根據本發明之一實施例的在將連接器插塞之屏蔽罐接合並熔接在一起之後的連接器插塞之俯視圖。
圖4A為根據本發明之一實施例的圖1之連接器之接收纜線導線的一側的俯視圖。
圖4B為根據本發明之一實施例的沿線AA檢視的圖4A之連接器之橫截面圖。
圖5為根據本發明之一實施例的罩殼的橫截面圖，該罩殼經調適以圍封圖1之連接器之本體。
圖6為根據本發明之一實施例的完成之連接器及纜線組合件的透視圖。
圖7為根據本發明之一實施例的經執行以製造連接器並將連接器附接至纜線的步驟的流程圖。
本發明之實施例係關於克服市售連接器之許多缺點的電子連接 器。舉例而言，本發明之一些實施例係關於具有減小之大小且經完全囊封以提供最大保護來防備外部碎片及氣體的連接器。
圖1為根據本發明之一實施例的連接器-纜線組合件的簡化透視圖，該連接器-纜線組合件包括插塞連接器100及相關聯之纜線200。插塞連接器(本文中替代地稱作連接器)100經展示為包括一本體42及在平行於連接器長度之方向上縱向延伸遠離本體42的一突片部分44。纜線200在與突片部分(本文中替代地稱作突出部)44相反的一端處附接至本體42。
本體42形成在將連接器插入至對應之插座連接器中或自對應之插座連接器移除連接器時使用者將握住的連接器部分。本體42可由多種材料製成，諸如在射出模製過程中所形成之熱塑性聚合物。
突出部44經調適以在配對操作期間插入至對應之插座連接器中。突出部44包括形成於第一主要表面44a上之一第一接觸區域46a及形成於與表面44a相反之第二主要表面44b(未圖示)處的一第二接觸區域46b(未圖示)。表面44a、44b自突出部之遠端尖端延伸至凸緣109。當將突出部44插入至主機器件之對應的插座連接器中時，表面44a及44b鄰接插座連接器之外殼。突出部44亦包括在第一主要表面44a與第二主要表面44b之間延伸的第一及第二相反之側表面44c、44d(未圖示)。
突出部44包括可由不鏽鋼或另一導電材料製成之一接地環105。連接器100亦包括經形成為接地環105之側面中之彎曲凹穴的保持特徵102a、102b(未圖示)。保持特徵102a、102b不延伸至上表面44a或下表面44b中之任一者。可使用多種技術(諸如金屬射出模製過程)來製造接地環105。在將纜線200附接至連接器100之後，將左屏蔽罐152及右屏蔽罐154捲曲並熔接在一起，如下文予以進一步描述。在被捲曲並熔接在一起之後，本體42之屏蔽罐152及154在凸緣109處形成至接地 環105之導電路徑。
印刷電路板(PCB)104安置於本體42內，該PCB 104在接觸區域46a與46b之間朝向連接器100之遠端尖端延伸至接地環105中。PCB 104係使用熱壓機焊接(hot bar solder)而安裝且與第一接觸區域46a及第二接觸區域46b之觸點106電連通。可將一或多個積體電路(IC)(諸如特殊應用積體電路(ASIC))安裝於PCB 104上以提供關於連接器100及任何配件或器件(連接器100係其一部分)的資訊。該等IC可執行諸如鑑認、識別、觸點組態、信號傳送及電流或功率調節的功能。
作為一實例，在一實施例中，將一ID模組體現於操作性地耦接至連接器100之觸點的一IC內。該ID模組可程式化有關於連接器及/或其相關聯之配件的識別及組態資訊，該識別及組態資訊可在配對事件期間被傳達至主機器件。作為另一實例，可將經程式化以向主機器件上之電路執行鑑認常式(例如，公共密鑰加密常式)的鑑認模組體現於操作性地耦接至連接器100之一IC內。該ID模組及該鑑認模組可體現於同一IC內或不同IC內。作為再一實例，在其中連接器100為充電配件之一部分的實施例中，可將電流調節器體現於此等IC內。該電流調節器可操作性地耦接至傳遞電力以對主機器件中之電池充電的觸點，且調節經由彼等觸點傳遞之電流以不管輸入電壓為何且甚至當輸入電壓瞬間變化時皆確保恆定電流。
在一實施例中，在將PCB 104插入於本體42中之後，纜線200附接至連接器100並與連接器100電連接。圖2為連接器100之另一透視圖，其展示PCB及被焊接於其上之纜線200導線的更多細節。PCB 104經展示為包括許多結合襯墊165，該等結合襯墊165中之每一者連接至區域46a及46b內之觸點或觸點對。纜線200之導線160被焊接至結合襯墊165以形成至觸點106之電連接。通常，對於每一組電性獨立觸點106(例如，一對匹配的相連觸點，其中一個在區域46a中且一個在區 域46b中，其經由PCB 104而彼此電耦接)而言，存在一個結合襯墊165及一個導線160。換言之，纜線200中之每一導線附接至PCB 104之結合襯墊165以與區域46a及46b之電性獨立觸點106中的一者形成電接觸。此外，如圖2中所示，纜線200之一或多個接地導線175被焊接至PCB結合襯墊以提供接地連接，接地環105亦連接至該接地連接。
可使用自動化、半自動化或手動製程將纜線200中之每一導線焊接至PCB 104之對應結合襯墊。在一實施例中，剝去一段已知長度之纜線200護套及導線屏蔽件/絕緣物以便曝露一段預定義長度之金屬導線160。隨後將曝露之導線配合至一工具中，該工具使導線降低並將其固持抵靠在對應之PCB結合襯墊上以實施熱壓機焊接製程。該等熱壓機經成形以便在施加熱且發生焊接時推動導線並將其固持抵靠在結合襯墊上。結合襯墊具有焊料凸塊以促進焊接。在一些實施例中，可塗覆助熔劑及焊膏以促進焊接操作。在另一實施例中，將每一導線熔接至其對應之結合襯墊。亦可使用許多其他導體附接製程。
在一實施例中，在將纜線200附接至本體42之後(亦即，在將纜線200之導線焊接至安置於本體42中之PCB的結合襯墊之後)，執行囊封製程以使用黏著化合物來囊封PCB、所有金屬跡線、介層孔、觸點、纜線終端、IC、主動式及被動式組件以及在電子學上可被曝露之任何其他元件/導線。囊封黏著劑係使用高壓高精確度噴射動作而自一或多個噴嘴來施配。該黏著劑為黏性的，且在固化之後穩固地使所有此等區域與顆粒、氣體及液體隔離。圖1中使用參考數字180來展示經UV固化之囊封黏著劑。雖然未展示，但應理解，類似之囊封黏著劑亦覆蓋PCB之底側及在電子學上曝露於底側上之任何其他元件/導線。
在一實施例中，在黏著劑囊封之後，將左金屬屏蔽罐152及右金屬屏蔽罐154捲曲在一起且點熔接以尤其產生將來自連接器100之負載 分散至纜線200的機械接頭。因此，經由金屬屏蔽罐152及154來執行負載分散。在一實例中，在多個位置處熔接該兩個金屬屏蔽罐(亦稱作金屬屏蔽件或屏蔽罐)。在捲曲操作期間，亦捲曲纜線200以提供機械剛性以及接地以及其他信號的電連續性。圖3為在將金屬屏蔽罐152、154捲曲並點熔接於定位於該等屏蔽罐之上表面上的區域182、184以及定位於該等屏蔽罐之下表面上的兩個類似區域(未圖示)處之後的連接器100之俯視示意圖。在一實例中，每一此區域具有8個熔接點。
連接器100與纜線200一起提供多個接地路徑。一個此路徑係藉由焊接至PCB上之結合襯墊的許多屏蔽線而形成。舉例而言，如圖2中所示，纜線200之一對屏蔽線175焊接至PCB 104上之結合襯墊165以提供至接地之路徑。此結合襯墊亦耦接至連接器100之觸點區域46a及46b中的一或多個觸點106。經由纜線200之編織物、金屬屏蔽件152、154及接地環105形成另一接地路徑。為了進一步增強接地機構，將纜線200之編織股束中的一或多者扭曲並與屏蔽線175捆紮在一起，接著將其焊接至PCB板結合襯墊，如圖2中所示。
在一實施例中，在捲曲金屬屏蔽件152、154及纜線200之後，執行第一插入模製操作以進一步囊封由該等金屬屏蔽件圍封之整個內部空間。此內部包覆模製件(圖1中使用參考數字190來識別)完全圍封黏著化合物180及在捲曲之金屬屏蔽罐之間的任何可用空間。
圖4A為連接器100之接收纜線導線之一側的俯視圖。圖4B為沿線AA檢視之圖4A之連接器100的橫截面圖。為了幫助理解圖4A及圖4B，未展示金屬屏蔽罐252及254。圖4B中展示了PCB 104、用以將纜線導線焊接至對應之PCB結合襯墊的四個焊料凸塊232、IC 234、IC 236、黏著劑囊封層180及內部包覆模製件190。
參看圖1，可在後來執行第二插入模製製程以產生一包覆模製之 應變消除套管204，該應變消除套管204附接至該等金屬屏蔽件之背面且在纜線200上方延伸一短距離。第一及第二插入模製材料可為任何類型之塑膠或其他非導電材料。在一實施例中，兩種材料皆為熱塑性彈性體，其中第二插入模製材料具有比第一插入模製材料低的硬度計硬度。
裝配之下一步驟可涉及將罩殼206附接至本體42。在圖1中，將罩殼206展示為處於適當位置以在連接器本體42上方滑動以實質上圍封連接器本體。罩殼206可由任何類型之塑膠或其他非導電材料製造且在一實施例中係由ABS製造。
圖5為罩殼206之橫截面圖。此圖進一步描繪沈積於罩殼206之內部表面上之兩個位置上的結合材料208。該結合材料可用如圖所示的注射器及針組合件210來沈積，或其可用無數其他技術來沈積。
圖6展示在已將罩殼206移至其最終位置中以實質上圍封連接器本體之後的連接器100及纜線200。可使結合材料208固化，從而將罩殼206之內部表面黏附至連接器本體之外部表面。在一些實施例中，結合材料可為在存在濕氣的情況下固化的氰基丙烯酸酯。在其他實施例中，結合材料可為經熱固化之環氧樹脂或胺基甲酸酯。其他結合材料係熟知的且可加以使用。
參看圖1及圖6，在如上文所描述附接罩殼206之後，將頂面板196及底面板194黏著地結合於罩殼206與本體42之間以完成連接器及纜線組合件。
圖7為根據本發明之一實施例的流程圖250，其展示經執行以製造連接器並將連接器附接至纜線的步驟。在252處，將含有IC及結合襯墊之印刷電路板插入至連接器本體之空腔中。在254處，將纜線導線焊接至印刷電路板之結合襯墊以形成許多電連接。在256處，用黏著劑來囊封印刷電路之表面。在258處，使用金屬屏蔽件來圍封本 體。在260處，用包覆模製件來囊封由金屬屏蔽件圍封之空間。在262處，在金屬屏蔽件之背面處形成套管。在264處，將罩殼附接至連接器本體。最後在266處，使用黏著劑將一對面板結合於罩殼與連接器本體之間。
本發明之以上實施例係說明性的而非限制性的。各種替代例及等效物係可能的。本發明不受與根據本發明之實施例的連接器及纜線組合件配對之器件的類型限制。本發明不受所使用之黏著劑或模製之類型限制。本發明不受纜線中之導體的數目限制。本發明亦不受安置於連接器中之積體電路的類型限制。鑒於本發明，其他添加、減去或修改為顯而易見的且意欲落在附加之申請專利範圍的範疇內。
42‧‧‧本體
44‧‧‧突片部分
44a‧‧‧第一主要表面
44c‧‧‧第一側表面
46a‧‧‧第一接觸區域
100‧‧‧連接器
102a‧‧‧保持特徵
104‧‧‧印刷電路板(PCB)
105‧‧‧接地環
106‧‧‧觸點
109‧‧‧凸緣
152‧‧‧左屏蔽罐
154‧‧‧右屏蔽罐
180‧‧‧經UV固化之囊封黏著劑
190‧‧‧內部包覆模製件
194‧‧‧底面板
196‧‧‧頂面板
200‧‧‧纜線
204‧‧‧應變消除套管
206‧‧‧罩殼

Claims (20)

  1. 一種在一連接器與一纜線之間形成一連接的方法，該連接器包含一本體及一插塞，該本體經調適以接收該纜線，該連接器經調適以插入至一插座連接器中，該方法包含：將一印刷電路板插入至形成於該連接器插塞及本體中之一空腔中；將該纜線之複數個導線附接至該印刷電路板之複數個結合襯墊以形成複數個電連接；用一黏著劑囊封該印刷電路板；用一金屬屏蔽件圍封該本體；及執行一第一插入模製操作以囊封一由該金屬屏蔽件圍封之空間。
  2. 如請求項1之方法，其中該用該金屬屏蔽件圍封該本體包含：在該本體周圍捲曲第一金屬屏蔽件及第二金屬屏蔽件；及使用一雷射束將該第一金屬屏蔽件熔接至該第二金屬屏蔽件。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包含：執行一第二插入模製操作以在該第一金屬屏蔽件及該第二金屬屏蔽件之一背面處形成一套管。
  4. 如請求項3之方法，其進一步包含：將一罩殼附接至該本體。
  5. 如請求項4之方法，其進一步包含：使用一黏著劑將第一面板及第二面板結合於該罩殼與該本體之間。
  6. 如請求項1至5中任一項之方法，其進一步包含： 使用一高壓高精確度噴射動作自一或多個噴嘴將該黏著劑施配於該印刷電路板上。
  7. 如請求項6之方法，其進一步包含：使用一UV光來固化該經施配之黏著劑。
  8. 如請求項1至5中任一項之方法，其中該複數個電連接中之至少一者提供至一接地端子之一第一導電路徑。
  9. 如請求項8之方法，其進一步包含：將界定該插塞之形狀的該纜線之一編織物、該第一金屬屏蔽件及該第二金屬屏蔽件以及一金屬接地環電耦接以形成至該接地端子之一第二導電路徑。
  10. 如請求項9之方法，其進一步包含：將複數個該纜線編織物耦接至該等纜線導線從而形成至該接地端子之該第一導電路徑。
  11. 一種包含一連接器及一纜線之電連接組合件，該連接器經調適以插入至一插座連接器中且包含：一插塞，其具有經調適以自該纜線中之複數個導線接收電信號及將電信號供應至該纜線中之該複數個導線的複數個觸點；及一本體，其包含：一印刷電路板，其包括附接至該纜線之複數個導線的複數個結合襯墊；囊封該印刷電路板之一黏性黏著劑；圍封該本體之一金屬屏蔽件；及囊封由該金屬屏蔽件圍封之一空間的一第一模製件。
  12. 如請求項11之電連接組合件，其中該金屬屏蔽件包含經捲曲並熔接在一起以覆蓋該本體的第一金屬屏蔽件及第二金屬屏蔽件。
  13. 如請求項12之電連接組合件，其中該電連接組合件進一步包含 在該第一金屬屏蔽件及該第二金屬屏蔽件之一背面處的一套管。
  14. 如請求項13之電連接組合件，其中該電連接組合件進一步包含附接至該連接器本體之一罩殼。
  15. 如請求項14之電連接組合件，其中該電連接組合件進一步包含黏著地附接於該罩殼與該本體之間的第一面板及第二面板。
  16. 如請求項11至15中任一項之電連接組合件，其中該黏性黏著劑係使用一高壓高精確度噴射動作而自一或多個噴嘴施配於該印刷電路板上。
  17. 如請求項16之電連接組合件，其中該黏性黏著劑在經施配之後被UV固化。
  18. 如請求項11至15中任一項之電連接組合件，其中該複數個經焊接導線中之至少一者提供至一接地端子之一第一導電路徑。
  19. 如請求項18之電連接組合件，其中界定該插塞之一形狀的一纜線編織物、該第一金屬屏蔽件及該第二金屬屏蔽件以及一金屬接地環經電耦接以形成至該接地端子之一第二導電路徑。
  20. 如請求項19之電連接組合件，其中該纜線編織物耦接至該等纜線導線從而形成至該接地端子之該第一導電路徑。
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