TWI661623B - 磁性表面接觸 - Google Patents

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TWI661623B
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赫尼 艾斯邁利
艾瑞克 S 喬
亀井生吹
丹尼爾 C 瓦格曼
艾爾伯特 J 葛爾可
馬哈姆德 R 阿米尼
曼尼 萊拉吉 卡夏尼
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美商蘋果公司
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Abstract

本申請案係關於磁性致動電連接器。該等電連接器包括回應於一外部施加磁場而移動的可移動磁性元件。在一些實施例中，該等電連接器包括凹入接點，該等凹入接點回應於與該連接器經設計以耦接至的一電子裝置相關聯之一外部施加磁場而自一凹入位置移動至一嚙合位置。在一些實施例中，該外部磁場具有一特定極性型樣，該極性型樣經組態以將與一匹配極性型樣相關聯之接點牽拉出該凹入位置。

Description

磁性表面接觸
所描述之實施例大體上係關於用於能夠與電子裝置交換電力及資料之附屬裝置的連接器。特定言之，該連接器包括由與電子裝置之接點相關聯之磁體磁性地致動的凹入接點。
在致力於漸進地改良攜帶型電子裝置之功能的過程中，需要組態附屬裝置的新方式。多種附屬裝置可供使用，其可擴增主體電子裝置(諸如平板電腦、智慧型電話、膝上型電腦，等)的功能。此等附屬裝置通常包括電子電路及一或多個為電子電路供電之嵌入式電池。在諸多此類裝置中，可藉由將合適纜線連接至充電埠來為電池充電。此類埠及位於其中的接點可能易遭受損害等。因此，需要具有較堅固及/或受保護之充電接點的附屬裝置。
本發明描述關於具有磁性致動電接點之磁性附屬連接器的各種實施例。
揭示一種磁性致動連接器，且其包括浮動接點，該浮動接點具有由導電材料形成的外部部分及包括磁體的內部部分。該磁性致動連接器亦包括可撓性電路，該可撓性電路包括可撓性附接特徵。該可撓性附接特徵電耦接至浮動接點，且經組態以適應浮動接點在第一位置與第二位置之間的移 動。
揭示一種附屬裝置，且其包括以下各者：裝置外殼；及沿著裝置外殼之外部表面配置的磁性致動連接器。該磁性致動連接器包括浮動接點，該浮動接點具有由導電材料形成的外部部分及包括磁體的內部部分。該磁性致動連接器亦包括具有可撓性附接特徵的可撓性電路，該附接特徵焊接至浮動接點且經組態以適應浮動接點在第一位置與第二位置之間的移動。
揭示另一附屬裝置，且其包括以下各者：裝置外殼；及沿著裝置外殼之外部表面配置的磁性致動連接器。該磁性致動連接器包括電接點，該電接點具有由導電材料形成的外部部分及包括磁體的內部部分。該磁性致動連接器亦包括將電接點電耦接至附屬裝置之電路的導電路徑。該導電路徑係經組態以適應電接點在第一位置與第二位置之間的移動。
自結合隨附圖式(其借助於實例說明所描述之實施例的原理)所進行之以下詳細描述，本發明之其他態樣及優勢將變得顯而易見。
100‧‧‧攜帶型電子裝置
102‧‧‧顯示總成
104‧‧‧裝置外殼
106‧‧‧連接器
200‧‧‧連接器
202‧‧‧保護蓋
204a‧‧‧開口
204b‧‧‧開口
204c‧‧‧開口
206‧‧‧電接點
206a‧‧‧電接點
206b‧‧‧電接點
206c‧‧‧電接點
208‧‧‧磁體
208a‧‧‧磁體
208b‧‧‧磁體
208c‧‧‧磁體
210‧‧‧磁性分流器
210a‧‧‧磁性分流器
210b‧‧‧磁性分流器
210c‧‧‧磁性分流器
212‧‧‧可撓性印刷電路板(PCB)
214‧‧‧DC屏蔽件
250‧‧‧連接器
256d‧‧‧第四接點/額外接點
302‧‧‧尾部
304‧‧‧突出部
306‧‧‧附接特徵
306a‧‧‧外環
306b‧‧‧內環
306(1)a‧‧‧外環
306(1)b‧‧‧內環
308‧‧‧焊接墊
400‧‧‧電子裝置
402‧‧‧磁體
404‧‧‧磁力
406‧‧‧磁力
408‧‧‧電接點
500‧‧‧彈簧式頂針
502‧‧‧彈簧
504‧‧‧外殼
506‧‧‧電接點
508‧‧‧彈簧耦接裝置
510‧‧‧導電路徑
550‧‧‧彈簧式頂針
552‧‧‧前部外殼組件
554‧‧‧後部外殼組件
600‧‧‧彈簧式頂針
602‧‧‧可移動磁體
604‧‧‧前部外殼組件
606‧‧‧後部外殼組件
608‧‧‧彈簧耦接裝置
610‧‧‧彈簧
612‧‧‧電接點
650‧‧‧彈簧式頂針
652‧‧‧可移動磁體
654‧‧‧後部外殼組件
656‧‧‧前部外殼組件
658‧‧‧彈簧
660‧‧‧電接點
670‧‧‧連接器
672‧‧‧外部磁體
674‧‧‧接觸區域
700‧‧‧電連接器
704‧‧‧配合組件
706‧‧‧磁體
750‧‧‧連接器
754‧‧‧配合組件
800‧‧‧彈簧式頂針
802‧‧‧外殼
804‧‧‧前部外殼組件
806‧‧‧後部外殼組件
808‧‧‧電接點/磁性滾珠接點
810‧‧‧可移動磁體
812‧‧‧內部彈簧
814‧‧‧彈簧耦接裝置
850‧‧‧彈簧式頂針
900‧‧‧磁性電連接器
902‧‧‧電力及/或資料電路
904‧‧‧電接點
906‧‧‧導電路徑
908‧‧‧磁體
910‧‧‧彈簧
912‧‧‧分流器
920‧‧‧連接器
1000‧‧‧連接器
1002‧‧‧磁體
1004‧‧‧分流器
1006‧‧‧電接點
1008‧‧‧引腳
1010‧‧‧磁性連接器
1100‧‧‧連接器插頭
1102b‧‧‧電接點
1108‧‧‧磁體
1150‧‧‧電子裝置
1152‧‧‧插口連接器
1154‧‧‧插口連接器
A-A‧‧‧剖面線
B-B‧‧‧剖面線
P1‧‧‧極性
藉由結合隨附圖式之以下詳細描述，將易於理解本發明，其中相同參考標號指代相同結構元件，且其中：圖1展示適用於結合本文揭示之實施例使用的各種攜帶型電子裝置；圖2A至圖2B展示經組態以建置至附屬裝置中的連接器之分解視圖；圖3A展示浮動接點如何由電接點、磁體及磁性分流器組裝在一起；圖3B展示經組裝之浮動接點及可撓性印刷電路板之附接特徵；圖3C展示焊接至配置於可撓性印刷電路板之附接特徵上的焊接墊之浮動接點的視圖；圖3D展示根據剖面線A-A之藉由可撓性PCB而與DC屏蔽件耦接之浮 動接點的橫截面圖；圖3E展示根據剖面線B-B之藉由可撓性PCB而與DC屏蔽件耦接之另一浮動接點的橫截面圖；且圖4A至圖4B展示連接器的凹入位置及嚙合位置；圖5A至圖5B展示經組態以與另一電接點電耦接之多種彈簧式頂針；圖6A展示具有整合式可移動磁體的彈簧式頂針之橫截面側視圖；圖6B描繪與圖6A中描繪之彈簧式頂針略微不同的彈簧式頂針，其不同處在於後部外殼組件利用壓配特徵來與前部外殼組件耦接；圖6C描繪電接點可如何由於施加於電接點上之力而被略微按下壓至外殼組件之前部開口中；圖7A至圖7B展示利用與圖5A至圖5B中描述之彈簧式頂針類似的彈簧式頂針之電連接器700的第一位置及第二位置；圖7C展示利用與圖6A至圖6C中描繪之頂針類似的磁性彈簧式頂針之電連接器；圖8A至圖8B展示磁性滾珠樣式彈簧式頂針的橫截面視圖；圖9A至圖9B展示磁性電連接器的俯視圖；圖9C至圖9D展示圖9A至圖9B中描繪之電連接器的橫截面側視圖；圖10A至圖10B展示替代性電連接器設計；且圖11A至圖11B展示具有丸狀突出部的另一磁性連接器之多個視圖。
自結合隨附圖式(其借助於實例說明所描述之實施例的原理)所進行之以下詳細描述，本發明之其他態樣及優勢將變得顯而易見。
相關申請案之交叉引用
本申請案主張2016年6月13日申請之標題為「MAGNETIC SURFACE CONTACTS」的美國非臨時專利申請案第15/181,307號的優先權，該非臨時專利申請案主張2015年9月30日申請之標題為「MAGNETIC SURFACE CONTACTS」的美國臨時申請案第62/235,326號之優先權權益，該等申請案之揭示內容出於所有目的以全文引用之方式併入本文中。
根據本申請案之方法及設備的代表性應用描述於此部分中。提供此等實例僅為理解所描述之實施例而添加上下文及輔助。由此，熟習此項技術者將顯而易見，可在無此等特定細節中之一些或全部的情況下實踐所描述之實施例。在其他實例中，未詳細描述熟知之程序步驟，以便避免不必要地混淆所描述之實施例。其他應用為可能的，因此以下實例不應視為限制性的。
在以下詳細描述中，參考隨附圖式，該等隨附圖式形成描述之一部分且其中以說明之方式展示根據所描述之實施例的特定實施例。雖然充分詳細描述此等實施例以使熟習此項技術者能夠實踐所描述之實施例，但應理解，此等實例並非限制性的；因此，可使用其他實施例，且在不背離所描述之實施例的精神及範疇之情況下可作出變化。
電子裝置之操作及效用可通常得益於與各種附屬裝置之互動。輸入裝置可能在增強效用上特別地有效，此係因為其提供新的方法及方式以供與裝置互動。令人遺憾地，此等輸入裝置在本質上通常為電子的，且通常需要繁瑣的且容易放錯位置的充電及/或資料纜線以用於對附屬裝置施加任何數目之韌體更新、內容載入及充電操作。
此間題之一個解決方案為，在電子附屬裝置內包括內建式連接器，該內建式連接器提供用於在附屬裝置與另一電子裝置之間交換電力及/或資 料的管道。在一些實施例中，此附屬裝置之內建式連接器可包括浮動接點設計。浮動接點可在不使用連接器時定位於凹入位置中，且在使用連接器時定位於嚙合位置中。藉由在不使用時將浮動接點收起於凹入位置中，可防止浮動接點之電接點由於導致電接點之刮痕或劣化的惡劣或草率處置而經歷過度磨損。浮動接點可包括在凹入位置與嚙合位置之間驅動浮動接點的磁性元件。在一些實施例中，當不使用連接器時，磁性元件可被吸引至附屬裝置內的磁性可吸引元件。當連接器嚙合另一電子裝置之連接器時，電子裝置之連接器可包括一或多個磁性可吸引元件，該一或多個磁性可吸引元件藉由足以克服附屬裝置內的磁體與磁性可吸引元件之間的磁性耦接之力來吸引浮動接點內之磁體。以此方式，浮動接點可在嚙合位置與凹入位置之間移動而無需附屬裝置之任何能量消耗。
附屬裝置亦可包括在凹入位置及嚙合位置均保持附接至浮動接點的可撓性導電路徑。在一些實施例中，可撓性導電路徑可呈一或多個可撓性電路之形式。在一個特定實施例中，可撓性電路可呈印製於聚合基板之上的多個導電路徑之形式。聚合基板可包括切口圖案，該切口圖案允許基板之部分適應浮動接點的移動而不施加不當量之應變於聚合基板上。以此方式，在兩個位置均可維持浮動接點與可撓性電路之間的電耦接。
本申請案亦揭示與移動連接器元件相關之額外實施例。特定言之，揭示各種彈簧式頂針實施例。彈簧式頂針通常包括彈簧加載之可下壓電接點。所揭示之彈簧式頂針實施例中之一些包括與彈簧協作以抵抗電接點之下陷的內部可移動磁體。揭示額外實施例，該等實施例包括經組態以輔助電連接器之連接及/或對準的可移動磁體。
下文參考圖1至圖11論述此等及其他實施例；然而，熟習此項技術者 將易於瞭解，本文中關於此等圖式所給出之詳細描述僅出於解釋性目的，且不應解釋為限制性的。
浮動接點實施例：
圖1展示適合於與本文揭示之實施例一起使用的攜帶型電子裝置100之立體圖。攜帶型電子裝置100可表示大量不同電子裝置，包括膝上型電腦、行動電話、可穿戴式裝置、平板電腦裝置、媒體裝置及其類似者。攜帶型電子裝置100可包括定位於由裝置外殼104界定之前部開口內的顯示總成102。裝置外殼104亦經組態以保護安置於裝置外殼104內之各種電組件。裝置外殼104亦可界定開口，構成連接器106之接點可定位於該等開口內。連接器106之電接點可經組態以提供一構件，攜帶型電子裝置100可經由該構件與各種附屬裝置通信及交換電力。廣泛多種附屬裝置可得益於此類連接器，包括(但不限於)電動蓋或殼、外部電池封裝殼體、外部鍵盤、觸控筆、無線耳機或耳塞、對接台及其類似者。
圖2A至圖2B展示經組態以建置至附屬裝置中的連接器之分解視圖。圖2A展示保護蓋202。保護蓋202可由絕緣材料沿著若干行經玻璃纖維加強之耐綸或任何硬質聚合物而形成。保護蓋202亦可由絕緣材料沿著若干行陶瓷材料而形成。保護蓋202可具有一外部表面，該外部表面具有適合與其經設計以耦接之裝置表面匹配的曲率。如所描繪，保護蓋202界定多個開口204a至204c，連接器之電接點可定位於該等開口內。保護蓋202之內部部分可界定對應於容納連接器200之電接點的至少一部分之每一開口的通道。由保護蓋202界定之通道亦可幫助在凹入位置與嚙合位置之間導引接點。電接點206a至206c中之一或多者可呈導電殼層之形式，如所描繪。在一些實施例中，電接點206a至206c可具有微小厚度，該厚度主要組態為導 電殼層以用於導引來自其耦接之電子裝置及附屬裝置內之導電路徑的電力及資料。在一些實施例中，電接點206a至206c可具有平均厚度約0.15nm，且由磷青銅合金形成。電接點206a至206c之厚度可為如此之薄的一個原因為：接點在不使用時凹入，其防止電接點206a至206c上之不必要的磨損及撕裂。磁體208a至208c可呈高強度永久磁體之形式，諸如沿著若干行釹磁體的稀土磁體。磁體208a至208c可具有與電接點206a至206c之內部幾何結構互補的大小及形狀，使得磁體208可與由電接點206界定之內部容積(interior volume)耦接。在一些實施例中，磁體208可以黏著方式耦接至相對應的接點206之內部表面。
連接器200亦可包括數個磁性分流器210。磁性分流器210可貼附至相對應的接點206之面向後方的部分，由此形成各自包括接點206、磁體208及磁性分流器210之數個浮動接點。磁性分流器210保持在磁體208正後方，使得由磁體208發出之磁場朝向由保護蓋202界定之開口204集中。磁性分流器通常由抵抗磁場通過的材料製成。一種用於磁性分流器的常用材料為不鏽鋼，此係由於其能夠重定向原本會穿過磁性分流器的磁場。由磁體208發出之磁場可配置於各種極性型樣中，該等極性型樣幫助促進浮動接點與攜帶型電子裝置上相對應的接點之間的適當同相對齊。舉例而言，居中定位之磁體可具有一個極性，且配置於邊緣上之磁體可具有相反方向極性。此等極性可與攜帶型電子裝置之接點相關聯的極性相匹配。應注意，在一些實施例中，電接點206可包括與保護蓋202相互作用之密封件以防止濕氣經由200侵入至相關聯的附屬裝置中。舉例而言，電接點206中之每一者可包括o形環，該環至少在浮動接點處於凹入位置中時產生與保護蓋202之一部分的干擾適配。
浮動接點可焊接至可撓性印刷電路板(PCB)212上之焊接墊。焊接墊位於呈可撓性PCB 212之形式的可撓性電路之部分上，該等部分已部分地與可撓性PCB 212之其餘部分分隔開。以此方式，可撓性PCB之部分(電接點206附接於該等部分之上)允許電接點206大體移動遠離可撓性PCB 212，因此在浮動接點移動期間僅少量應力施加至可撓性PCB 212。藉由具有三個浮動接點，浮動接點中之每一者可經配置以提供電力、接地或資料信號。當中心接點與電力相關聯時，連接器200可經配置以在邊緣接點中之任一者處接受接地或資料信號。以此方式，連接器200可以兩個不同定向中之任一者耦接至攜帶型電子裝置。可撓性印刷電路板212可以黏著方式與DC屏蔽件214耦接。圖2B展示具有與展示於圖2A中類似之組態的包括描繪為接點256d之第四接點的連接器250。類似於圖2A之結構及功能，圖2B描述了連接器250具有四個開口(254a至254d)、電接點(256a至256d)、磁體(258a至258d)、磁性分流器(260a至260d)及可撓性PCB 262上之浮動接點。保護蓋252界定多個開口254a至254d，連接器之電接點256a至256d可定位於該等開口內。磁性分流器260a至260d設置於磁體258a至258d與可撓性PCB 262之間。可撓性PCB 262可以黏著方式與DC屏蔽件264耦接。在一些實施例中，第四接點256d可為連接器250提供額外電力。在其他實施例中，額外接點256d可提供額外資料埠以增大資料穿過連接器250之傳輸速度。
圖3A展示浮動接點如何由電接點206、磁體208及磁性分流器210組裝在一起。箭頭描繪磁體208如何插入至由電接點206界定之後部開口中及接著磁性分流器210如何適配於電接點206之多個尾部302之間。圖3B展示經組裝之浮動接點及磁性分流器210之突出部304如何適配於電接點206之數 個尾部302中的每一者之間。在一些實施例中，電接點206可以黏著方式耦接至磁體208及磁性分流器210兩者。
圖3B亦展示可撓性PCB 212之詳細視圖。可撓性PCB包括將浮動接點與附屬裝置內之電路耦接的多個導電路徑。此處可看到，可撓性PCB 212如何包括呈可撓性PCB 212之內環及外環材料之形式的附接特徵306，該形式給予附接特徵306中之每一者稍微為螺旋形狀之幾何結構。特定言之，附接特徵306中的一者包括外環306(1)a及內環306(1)b。外環306(2)a及外環306(3)a之結構係類似於外環306(1)a。內環306(2)b及內環306(3)b之結構係類似於內環306(1)b。外環306(1)a包括多個焊接墊308，每一附接特徵306可藉由該等焊接墊電性地且以機械方式與浮動接點耦接，且特定言之，與浮動接點之尾部302耦接。外環306(1)a藉由內環306(1)b耦接至可撓性PCB 212的其餘部分，該內環又藉由呈窄材料條帶形式之附接部件附接至可撓性PCB 212的其餘部分。由於附接特徵306遵循包括多個匝之線性路徑，因此附接特徵306可允許浮動接點在嚙合位置與凹入位置之間轉變而施加微小應力於附接特徵306及可撓性PCB 212上。此運動主要由附接特徵306中之每一者的內環來適應，此係由於外環在四個位置焊接至電接點206之尾部302。當連接器200在凹入位置與嚙合位置之間轉變時，附接特徵306進行伸縮動作以適應該運動。亦應注意，雖然將附接特徵306中之每一者描繪為定向於不同方向中，但可撓性連接件亦可各自定向於相同方向中或使其定向以不同量或型樣變化。
圖3C展示焊接至配置於可撓性PCB 212之附接特徵306上的焊接墊之浮動接點的視圖。圖3C亦展示可撓性PCB 212可如何以黏著方式與DC屏蔽件214耦接。DC屏蔽件可由任何數目種磁性可吸引材料形成。在一個特定 實施例中，DC屏蔽件214可由不鏽鋼(SUS)430形成。在另一實施例中，DC屏蔽件214及磁性分流器210可由鈷鐵合金形成。應注意，在一些實施例中，僅將可撓性PCB 212之周邊與DC屏蔽件214耦接，由此允許附接特徵306疊縮遠離DC屏蔽件214以適應浮動接點之移動。可撓性PCB 212可以諸多方式(包括藉由一層黏著劑)耦接至DC屏蔽件214。在一些實施例中，該層黏著劑形成將可撓性PCB 212與DC屏蔽件214電隔離的絕緣層。
圖3D展示根據剖面線A-A之藉由可撓性PCB 212而與DC屏蔽件214耦接之浮動接點的橫截面圖。剖面線A-A延行穿過浮動接點之中心部分，且因此磁性分流器210延行穿過電接點206之直徑。以此方式，可較佳地定位磁性分流器210以防止由磁體208發出之磁場朝向DC屏蔽件214延伸且進入附屬裝置中。
圖3E展示根據剖面線B-B之藉由可撓性PCB 212而與DC屏蔽件214耦接之另一浮動接點的橫截面圖。在圖3E中將電接點206之尾部302描繪為一直延伸至焊接墊308。以此方式，可撓性PCB 212上之電跡線可藉由焊接墊308及尾部302而電耦接至電接點206。此允許接地、電力或資料穿過電接點206及上方傳遞至另一電裝置，而繞過磁體208及磁性分流器210。雖然描繪四個墊及螺旋形附接特徵之基本上兩個環的特定組態，但可以諸多其他方式及諸多其他組態來配置螺旋及焊接墊。舉例而言，在一些實施例中，當需要較長浮動接點行程時，可撓性PCB 212可包括允許可撓性附接特徵306適應長得多之行程範圍的三個或四個螺旋或環。類似地，在一些實施例中，電接點206可能僅包括焊接至附接特徵306之外環306a的三個焊接墊之三個支腳。
圖4A至圖4B展示連接器200的凹入位置及嚙合位置。圖4A展示磁力 404如何在連接器200的磁體208與電子裝置400的磁體402之間作用。在圖4A中，磁體402過遠而不能克服在DC屏蔽件214與磁體208之間起作用的磁力406。圖4B展示一旦電裝置400且尤其磁體402變得離磁體208足夠近，則磁力404如何變得大得足以克服磁力406。圖4B亦展示由可撓性PCB 212之附接特徵306採用之螺旋形組態，其適應浮動接點至嚙合位置中的移動。如所描繪，可撓性附接特徵306之部分(亦即，內環306b)變形以適應浮動接點朝向電子裝置400之運動。一旦電子裝置400嚙合連接器200，則電子裝置400之電接點408變得與電接點206電耦接。應注意，雖然電接點展示為具有凸形幾何結構，但該幾何結構可替代性地為凹形以匹配電接點408之幾何結構。亦應注意，電子裝置400可具有多個電接點408。一個電接點408對應於連接器200之電接點206中的每一者。在一些實施例中，在電接點206伸出超過由保護蓋202界定之配合表面的情況下，磁耦接可將電接點206略微推回至連接器200中，使得電子裝置400之外部表面亦可與由保護蓋202界定之彎曲表面接觸。
彈簧式頂針實施例：
圖5A至圖5B展示經組態以與另一電接點電耦接之彈簧式頂針。圖5A展示具有嵌入於外殼504內之彈簧502的彈簧式頂針500。彈簧502經組態以允許電接點506回縮至彈簧式頂針500之外殼504中。彈簧式頂針500亦可包括彈簧耦接裝置508，該彈簧耦接裝置包括用於與彈簧502配合之突出部。彈簧耦接裝置508之凸形表面(其與電接點506接觸)經設計以促進彈簧耦接裝置508與電接點506之不對準。此不對準導致電接點506被壓抵外殼504之面向內部的表面。電接點506與外殼504之間的電接觸允許電及/或資料自電接點506傳送至外殼504且接著藉由導電路徑510完全傳出彈簧式頂針 500。導電路徑510可呈一或多個電線之形式，該一或多個電線將電力及/或信號攜載至另一電組件以進行進一步處理。在一些實施例中，在單個連接器中可使用多個彈簧式頂針500以攜載不同電力位準及信號類型。應注意，由在電接點506與外殼504之間建立穩固連接之彈簧耦接裝置508所產生的不對準防止以下不合宜情形：電接點506仍軸向地與彈簧502對準且與外殼504無顯著接觸。在前述軸向對準情形中，電可能被迫經由彈簧502行進，且由於彈簧502並非經設計以攜載電，因此短路之風險及/或對彈簧之損害大大增加。彈簧502之彈簧形狀亦可能將不合需要之電感添加至經由彈簧502傳輸之任何信號。亦應注意，彈簧式頂針500之組裝涉及將彈簧式頂針500之內部組件插入貫穿由外殼504界定的前部開口。
圖5B展示彈簧式頂針550及彈簧式頂針550之外殼552可如何由前部外殼組件552及後部外殼組件554形成。此組態允許經由前部外殼組件552之面向後方的開口插入彈簧式頂針550之內部組件。在此組態中，由前部外殼組件552界定之前部開口可為硬質開口，該硬質開口不必經組態以接受內部組件。實情為，可經由由前部外殼組件552界定之面向後方的開口插入內部組件。前部外殼組件552之一部分可經型鍛以產生環狀突出部，該突出部經組態以嚙合由後部外殼組件554界定之環狀凹部。互補之凹部及突出部允許前部外殼組件552與後部外殼組件554之間的無緊固件的直接耦接。因為內部組件不需要經由前部外殼組件552之前部開口插入，所以電接點506延伸穿過的前部開口可大體上較堅硬，由此降低電接點506無意中穿過前部開口的可能性。導電路徑560係類似於圖5A之導電路徑510。
圖6A至圖6C展示具有整合式可移動磁體的彈簧式頂針之橫截面側視圖。圖6A展示具有整合式可移動磁體602的彈簧式頂針600之橫截面側視 圖。可移動磁體602定位於由前部外殼組件604及後部外殼組件606界定之內部容積內。該內部容積可呈通道之形式，可移動磁體602可沿著該通道通過。可移動磁體602耦接至彈簧耦接裝置608，該耦接裝置包括與彈簧610之一端嚙合的突出部。當外部磁場對指向電接點612的可移動磁體602施加力時，可移動磁體602沿通道滑動以將彈簧610壓縮到電接點612之面向後方的表面上。以此方式，可移動磁體602可用於在彈簧式頂針600曝露於外部磁場時增強由彈簧610提供之力。
圖6B描繪與彈簧式頂針600略微不同的彈簧式頂針650，其不同處在於後部外殼組件614利用壓配特徵來與前部外殼組件656耦接。在一些實施例中，壓配特徵包括將自身嵌入於前部外殼組件656之內部表面中，使得前部外殼組件656與後部外殼組件654之間達成永久性耦接的隆脊。圖6B亦描繪連接器670，其中彈簧式頂針650經組態以與該連接器電耦接。如圖6B中所描繪，彈簧式頂針650與電子裝置分隔開一距離，該距離足以防止可移動磁體652與外部磁體672之間的實質性互動。可配置可移動磁體652之極性，使得與連接器670之外部磁體672的互動產生磁力，一旦磁體652與磁體672之間的距離變得足夠小，則該磁力使可移動磁體652壓縮彈簧658，如圖6C中所描繪。一旦彈簧式頂針650被牽拉得足夠遠離外部磁體672，則彈簧658將可移動磁體652偏置回至展示於圖6B中的位置。
圖6C亦描繪電接點660可如何由於接觸區域674與電接點660之間的實體接觸而被略微下壓至由前部外殼組件656界定之前部開口中。包括可移動磁體652實質上增加電接點660與接觸區域674之間的接觸力，由此增大電連接之效率。在一些實施例中，彈簧610及彈簧658之大小及/或強度可由於由可移動磁體602及磁體652提供之額外力而降低。雖然圖6A至圖6C中 未描繪導電路徑，但應理解，所描繪之彈簧式頂針600至650中之任一者可藉由與圖5A至圖5B中所描繪之各者類似的導電路徑來與其他電組件整合。
圖7A至圖7B展示利用與圖5A及圖5B中描述之彈簧式頂針類似的彈簧式頂針之電連接器700的第一位置及第二位置。特定言之，圖7A展示自配合組件704突出的多個彈簧式頂針550。雖然描繪三個彈簧式頂針550，但應理解，可視多個設計因素而使用更多或更少量之頂針。配合組件704可由磁性可吸引材料或(在一些情況下)磁性材料形成。雖然所有配合組件704描繪為具有P1極性，但應理解，配合組件704亦可經磁化以具有帶有不同極性的多個極。配合組件704之面向外部的表面可經設計以接觸且黏附至一連接器，電連接器700經組態以電耦接至該連接器。電連接器700可包括定位於配合組件704下方的一系列磁體706。磁體706可經組態以吸引配合組件704，以使得無關於電連接器700之定向，配合組件保持處於收起位置中(描繪於圖6A中)。
圖7B展示配合組件704可如何自圖7A中描繪之收起位置移動至配合位置。可藉由施加外部磁場至配合組件704來達成自收起位置至圖7B中描繪之配合位置的移動。當施加至配合組件704的外部磁場變得大得足以超過由磁體706發出之磁場的強度時，配合組件704自收起位置轉變至配合位置。配合位置可經組態以在使用電連接器700時降低雜散通量之逸出。舉例而言，可將配合組件704之突出部分收納至具有凹部的插口連接器中，該凹部大體上阻斷自配合組件704發出之任何磁場線的逸出。配合組件704與另一連接器(電連接器700與之嚙合)內的磁性可吸引材料或磁性材料之間的磁性吸引亦可改良電連接器700與另一連接器(未描繪)之間的機械耦接。
圖7C展示一替代實施例，其中利用與圖6A至圖6C中所描繪之頂針類 似的磁性彈簧式頂針650。應注意，彈簧式頂針內之可移動磁體仍可被吸引且有助於相對應的彈簧式頂針之壓縮。在配合組件754為多極磁體(如所描繪)的實施例中，由於由在彈簧式頂針之區域中彼此抵消的多個相鄰極導致之平行場線，因此可移動磁體組態可起作用。因此，仍可利用可移動磁體來增強彈簧之強度。在一些實施例中，關於配合組件754(多極磁體)，P2表示與P1不同的極性。在一些實施例中，磁體652之極性可以另一型樣替代或變化以對應於由插口連接器建立之型樣。應注意，除了配合組件754經組態以延伸出至配合位置以外，連接器750亦可經組態以側向移位來與插口連接器對準。在一些實施例中，連接器750可定位於通道中，從而允許電連接器側向移動以適應任何側向對準問題。
圖8A至圖8B展示磁性滾珠樣式彈簧式頂針800及850的橫截面視圖。圖8A描繪單體式外殼802，而圖8B描繪包括前部外殼組件804及後部外殼組件806的兩件式外殼。兩者均具有帶有滾珠設計之電接點，該等設計允許電接點808在諸多不同方向上自由旋轉。在一些實施例中，電接點808可呈不導電球面基板之形式，該基板沿著若干行金或銅鍍覆於導電材料中。以此方式，沿著電接點808之表面行進的電可將電有效地引導至外殼802及外殼組件804。所描繪之設計亦包括經組態以憑藉可移動磁體810與磁性滾珠接點808之間的吸引力來增大由內部彈簧812產生之預負載的可移動磁體810。彈簧式頂針800及850亦包括具有嚙合於內部彈簧812內之突出部的彈簧耦接裝置814。如圖8A中所描繪，突出部包括允許賦予側向力的傾斜表面，該側向力將電接點808朝向外殼802之內表面偏置。可施加側向力以改良電接點808與外殼802之間的接觸力，由此改良電經過彈簧式頂針800之流動。
電連接器實施例：
圖9A至圖9B展示磁性電連接器900的俯視圖。磁性電連接器包括電力及/或資料電路902，該等電路藉由導電路徑906佈線至電接點904。導電路徑906可由一或多個電線組成，該一或多個電線將離散信號攜載至電接點904中之每一者且自電接點中之每一者攜載離散信號。在一些實施例中，連接器900可包括延行至電接點904中之每一者的分開之導電路徑906。電接點904至少部分地圍繞可移動磁體908。可藉由彈簧或其他固定特徵(未描繪)來將可移動磁體908保持在回縮位置(如所描繪)中。當外部磁場如圖9B中所展示接近電連接器900時，磁體908被朝向電接點904之末端牽拉。此組態可增大幫助維持電連接器900與另一磁性連接器之間的電耦接之磁耦接的強度。
圖9C至圖9D展示分別根據剖面線A-A及B-B的電連接器900之橫截面側視圖。特定言之，圖9C描繪呈彈簧910之形式的固持特徵。在圖9C中，彈簧910描繪為已將磁體908及分流器912朝向電接點904之後端偏置。分流器912將由磁體908發出之磁場導出且遠離連接器900且導向連接器920。此可增大磁體908之範圍且降低磁場干擾與連接器900相關聯之其他電子件的可能性。
圖9D展示當連接器900變得足夠接近連接器920時，磁體908與連接器920之間的所得磁力可如何超過由彈簧910施加之力以使磁體908被牽拉向電接點904之前部。以此方式，可在電連接器900與連接器920耦接在一起時將兩個連接器之間的磁耦接最大化。
圖10A至圖10B展示呈連接器1000之形式的替代性設計。圖10A描繪連接器1000及其如何包括磁體1002及分流器1004，該磁體及該分流器均相 對於電接點1006保持靜止而無關於外部磁場之施加。圖10B展示電接點1006、磁體1002及分流器1004均如何回應於接近磁性連接器1010而移動。藉由電接點1006與引腳1008之間的滑動連接來使此移動成為可能。滑動連接可呈諸多形式，包括(但不限於)具有允許電接點1004相對於引腳1008的預定義量之移動的擋止件之軸承。
圖11A至圖11B展示與圖9A至圖10B中所描繪之實施例類似的連接器插頭1100之多個視圖。特定言之，圖11A展示連接器插頭1100如何具有包括四個電接點1102a至1102d的丸狀突出部且可封裝有允許插頭1100與電子裝置1150之插口連接器1152以兩個定向中之任一者電耦接的電路。插頭1100亦可包括安置於電接點1102a至1102d之每一者之間的絕緣材料1104a至1104c，該絕緣材料可操作以將電接點1102a至1102d中之每一者自彼此電隔離。類似地，插口連接器1154包括對應於絕緣材料1104a至1104c之配置的絕緣材料型樣。插口連接器1152及插頭1100均可包括促進連接器插頭1100與插口連接器1152之間的牢固連接之磁體。如上文所描述，磁體可以互補陣列配置，該陣列經組態以促進連接器插頭1100與插口連接器1152之精確對準。在一些實施例中，連接器插頭1100之丸狀突出部可經組態以在接近及牽拉離插口連接器1152時延伸及回縮。此可以諸多方式實施，包括與圖10A至圖10B中所描繪之彼等類似的方式。
圖11B說明展示根據截面線C-C之連接器插頭1100之橫截面側視圖且展示與圖10A至圖10B中所描繪之磁性連接器類似的磁性連接器如何可用於在電接點1102b後方提供磁體及電連接器的實例。此類組態有利地在連接器不使用時允許磁體1108回縮遠離電接點1102b。此類組態將降低磁體1108在連接器1100不在作用中時不利地影響其他磁性敏感組件的可能 性。此組態亦可防止連接器插頭1100無意中與不包括足以吸引磁體1108之磁性可吸引材料的另一裝置電耦接。
可分別或以任何組合形式來使用各種態樣、實施例、實施或所描述之實施例的特徵。可藉由軟體、硬體或硬體與軟體之組合來實施所描述之實施例的各種態樣。
出於解釋之目的，前文描述使用特定命名法以提供對所描述之實施例的透徹理解。然而，熟習此項技術者將顯而易見，不需要特定細節以便實踐所描述之實施例。因此，出於說明及描述之目的而呈現特定實施例之前文描述。該等描述並不意欲為窮盡性的或將所描述之實施例限制為所揭示之精確形式。一般熟習此項技術者將顯而易見，鑒於以上教示，諸多修改及變化為可能的。

Claims (20)

  1. 一種磁性致動連接器，其包含：一連接器外殼，其界定一通道；一浮動接點，其設置於該通道內，該浮動接點具有由導電材料形成之一外部部分及包括一磁體之一內部部分，該浮動接點經組態以回應於一磁力而遵循該連接器外殼內介於一第一位置及一第二位置之間之一線性路徑；及一可撓性電路，其包括一可撓性附接特徵，該可撓性附接特徵電耦接至該浮動接點且具有一內部部分及一外部部分，該內部部分及該外部部分經組態以進行一伸縮(telescoping)動作以適應該浮動接點在該第一位置與該第二位置之間的移動。
  2. 如請求項1之磁性致動連接器，其中該磁性致動連接器包括多個浮動接點，且該可撓性電路包括多個可撓性附接特徵。
  3. 如請求項2之磁性致動連接器，其進一步包含經組態以經由一第一浮動接點接收一接地信號、經由一第二浮動接點接收電力且經由一第三浮動接點接收資料的電路。
  4. 如請求項2之磁性致動連接器，其進一步包含由電絕緣材料形成之一保護蓋，該保護蓋界定延伸貫穿該保護蓋的通道。
  5. 如請求項4之磁性致動連接器，其中界定該等通道之該保護蓋的內部表面在該第一位置與該第二位置之間導引該等浮動接點。
  6. 如請求項4之磁性致動連接器，其中該等浮動接點在該第一位置中凹入由該保護蓋界定之一外部表面以下，且該等浮動接點在該第二位置中大體上與該保護蓋之該外部表面齊平。
  7. 如請求項1之磁性致動連接器，其中該浮動接點之該外部部分包含：界定一開口的一導電殼層；及一磁性分流器，其覆蓋該開口且與該導電殼層協作以界定該內部部分。
  8. 如請求項7之磁性致動連接器，其中該磁性分流器將該磁體所發出之一磁場的一部分朝向與該磁性致動連接器相關聯之一附屬裝置的一外部表面重定向。
  9. 如請求項1之磁性致動連接器，其中該內部部分係一內環而該外部部分係一外環。
  10. 如請求項1之磁性致動連接器，其中該浮動接點焊接至該可撓性電路之一第一側，該第一側與一第二側對置，且其中該磁性致動連接器進一步包含與該可撓性電路之該第二側耦接的一磁性可吸引基板。
  11. 如請求項10之磁性致動連接器，其中該磁體與該磁性可吸引基板之間的一磁力在移除一外部施加磁場時將該浮動接點自該第二位置移動至該第一位置。
  12. 如請求項1之磁性致動連接器，其中該可撓性電路包含一可撓性印刷電路板，該可撓性印刷電路板包含配置於一聚合基板上之導電路徑。
  13. 一種附屬裝置，其包含：一裝置外殼；及沿著該裝置外殼之一外部表面配置之一磁性致動連接器，該磁性致動連接器包含：一浮動接點，其具有由導電材料形成之一外部部分及包括一磁體之一內部部分；及一可撓性電路，其包括一可撓性附接特徵，該可撓性附接特徵包括同心之一內部部分及一外部部分，該可撓性附接特徵焊接至該浮動接點且經組態以適應該浮動接點在一第一位置與一第二位置之間的移動。
  14. 如請求項13之附屬裝置，其進一步包含：一保護蓋，其界定自其穿過的一通道，該通道界定一路徑，該浮動接點沿著該路徑在該第一位置與該第二位置之間移動。
  15. 如請求項14之附屬裝置，其中該通道允許該浮動接點之一外部接觸表面在該浮動接點處於該第二位置中時沿著該保護蓋之一外部表面配置。
  16. 如請求項14之附屬裝置，其中該浮動接點進一步包含一磁性分流器，該磁性分流器將該磁體發出之一磁場朝向該磁性致動連接器之一外部表面重定向。
  17. 一種附屬裝置，其包含：一裝置外殼；及沿著該裝置外殼之一外部表面配置之一磁性致動連接器，該磁性致動連接器包含：一電接點，其具有至少部分地由導電材料形成之一外部部分及包括一磁體之一內部部分，及一導電路徑，其具有同心之一內部部分及一外部部分，該導電路徑焊接至該電接點並將該電接點電耦接至該附屬裝置之電路，該導電路徑經組態以適應該電接點在一第一位置與一第二位置之間的移動。
  18. 如請求項17之附屬裝置，其中該導電路徑包含與一磁性可吸引基板耦接之一可撓性電路。
  19. 如請求項17之附屬裝置，其中該可撓性電路藉由變形離開該磁性可吸引基板而適應該浮動接點自該第一位置至該第二位置之移動。
  20. 如請求項17之附屬裝置，其中該磁性致動連接器包含複數個電接點，且其中該磁性致動連接器可以兩個或更多個定向附接至一電子裝置。
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