TWM467207U - 利用中空槽提昇阻抗値之針腳結構 - Google Patents

Description

利用中空槽提昇阻抗值之針腳結構

本創作係一種利用中空槽提昇阻抗值之針腳結構，尤指利用一固定座體定位複數支金屬端子，且該固定座體上對應於各該金屬端子之中段部的位置分別開設有一中空槽之針腳結構，由於該等金屬端子能透過該中空槽接觸到外界之空氣，而提昇其阻抗值，故能符合USB3.0之規範。

按，隨著微電子技術的高速發展，目前各種電子裝置已成為人們生活中不可缺少的重要工具之一。一般言，現今各類電子裝置的電路板中，大多設置有擴充、連接功能的針腳(又稱板對板連接器)，以作為不同電路板或外接設備間電力、資料傳輸之橋樑，然而，隨著處理器之運算與傳輸訊號速度的提升，對於針腳的電氣特性及性能要求也相應增加，始能符合市場的需求。

請參閱第1圖所示，係一種針腳結構1的示意圖，該針腳結構1係由複數支金屬端子11構成，且該等金屬端子11尚透過一絕緣座體10結合成一體，該等金屬端子11之一端係能電氣連接至一電路板12(如：主機板)上的複數個電氣接點120，其另一端則能與一擴充設備(圖中未示，可為網路卡、顯示卡等)上的一連接插座13相插接，使該電路板12能透過該針腳結構1，傳送訊號予該擴充設備。然而，隨著近年來各類行動電子裝置(如：筆記型電腦、平板電腦、智慧型手機等)的普及化，「輕薄短小」 已成為時下消費市場的主要潮流，雖然目前的微電子技術已能於印刷電路板上實現高密度化、多層化與薄型化的接線布局，然而，如前所述，由於該電路板12上之針腳結構1尚必須兼顧電氣規格及阻抗特性，因此並不容易縮減其體積。

以資料傳輸上最為普遍的通用序列匯流排(Universal Serial Bus，以下簡稱USB)介面為例，以往USB 2.0的傳輸速度大約為每秒60MB，但若是使用最新推出的USB 3.0規格，則速度可高達每秒鐘500MB，幾乎是USB 2.0的十倍，其未來的市場潛力不言可喻。然而，由於USB 3.0在訊號傳輸上牽涉到高頻訊號，故對於傳輸訊號的各類媒介亦有著特定之限制，以本創作欲探討之針腳為例，為了符合USB3.0的傳輸規範，除了每支金屬端子必須能承受1.5安培的電流負荷外，其阻抗值尚必須控制在78~105歐姆之間，始能確保資料傳輸上的正確與穩定。一般言，如第1圖所示之針腳結構1，其金屬端子11的斷面構型為邊長0.4毫米的矩形，而相鄰之金屬端子11間的間距為2.0毫米，由於該金屬端子11必須負荷1.5安培的電流，故該金屬端子的構型大小並無法被縮減(創作人實際測試後發現，若將金屬端子11的斷面構型縮減為0.3毫米，則將無法負荷1.5安培之電流)，意即，若要減小該針腳結構1所佔用的整體空間，則僅能由該等金屬端子11間的間距著手。

根據USB 3.0的規範，金屬端子的阻抗值必須介於78~105歐姆之間，若貿然更動該等金屬端子間的間距，則必然會影響其在資料傳輸上的阻抗特性，因此，如何能在不變動金屬端子之構型的情況下，縮減金屬端子間的間距，並同時兼顧其阻抗值，令其能順利地用於傳輸USB 3.0 規格之訊號，即成為本創作在此亟欲解決的重要課題。

有鑑於習知針腳的佔用空間難以縮減，造成業者難以針對電子裝置進行輕薄化設計的問題，創作人憑藉著多年來的實務經驗，並經過多次的研究及測試後，終於設計出本創作之一種利用中空槽提昇阻抗值之針腳結構，期能解決習知針腳的諸多缺憾之處。

本創作之一目的，係提供一種利用中空槽提昇阻抗值之針腳結構(internal header)，該針腳結構係應用於一電子裝置(如：個人電腦)中，該電子裝置內設有一電路板(如：主機板)及一擴充設備(如：網路卡、顯示卡)，該電路板及擴充設備上分別設有一連接埠(如：插座、電氣接點)；該針腳結構包括複數支金屬端子及一固定座體，該等金屬端子之兩端的構型係分別與該電路板及擴充設備上之連接埠相匹配，以能與各該連接埠相電氣連接，令該電路板及擴充設備間能進行資料傳輸；該固定座體係由絕緣材料構成，且固設於該等金屬端子之中段部，以將該等金屬端子結合成一體，且使各該金屬端子間分別保持有一預定間隙，該固定座體之兩側上對應於該等金屬端子之位置分別朝內延伸形成有一中空槽，使該等金屬端子之中段部能透過該等中空槽，接觸外界的空氣。如此，即能藉由空氣的低介電係數(Dielectric Constants)特性，提昇該等金屬端子之阻抗值，使其符合USB3.0之規範。

本創作之另一目的，係能在不變更金屬端子及固定座體之構型的條件下，利用中空槽之設計，增加金屬端子與空氣的接觸面積，使該針腳結構不僅仍能承受1.5安培的電流負荷，且兼顧其整體結構強度及USB 3.0中對於阻抗值的限制。

本創作之又一目的，係能使該等金屬端子間的預定間距縮減至約1.0毫米，以利於該電子裝置的輕薄化。

為便 貴審查委員能對本創作之技術原理、結構特徵及其目的有更進一步的認識與理解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

〔習知〕

1‧‧‧針腳結構

10‧‧‧絕緣座體

11‧‧‧金屬端子

12‧‧‧電路板

120‧‧‧電氣接點

13‧‧‧連接插座

〔本創作〕

2‧‧‧針腳結構

21‧‧‧金屬端子

211‧‧‧第一端子

212‧‧‧第二端子

22‧‧‧固定座體

220‧‧‧中空槽

221‧‧‧開孔

D1‧‧‧預定間隙

D2‧‧‧深度

D3‧‧‧口徑

D4‧‧‧間距

第1圖係習知之針腳結構示意圖；第2圖係本創作之針腳結構之立體示意圖；第3圖係本創作之針腳結構之剖面示意圖；及第4圖係本創作之針腳結構以高頻模擬軟體進行測試後之波形圖。

本創作係係一種利用中空槽提昇阻抗值之針腳結構，係能將每一支金屬端子間的間隙由2.0mm限縮至1.0mm，以實現電子裝置之小型化的目的。雖然時下已存在有間隙為1.0mm之連接器，然而這類連接器並無法滿足高頻訊號傳輸的特性要求，故並無法應用於USB3.0規格的資料傳輸上，根據USB3.0的規範，在進行資料傳輸時，針腳並需能承受1.5安培的電流，且其阻抗值必須介於78歐姆~105歐姆之間。

請參閱第2圖所示，係本創作之第一較佳實施例，該針腳結構2係應用於一電子裝置中，該電子裝置可為個人電腦、平板電腦甚至智慧型手機，且其內設有一電路板(如：主機板)以及一擴充設備(如：顯示卡、網路卡等)，該電路板及擴充設備上分別設有一連接埠，以供接收外 界傳來之資料。在此特別一提者，該連接埠可為一般的電氣接點，亦可為一連接插座，其構型如第1圖所示，由於本創作之針腳結構2可直接應用之第1圖所示之一般連接埠(即，電氣接點120及連接插座13)，故在第2圖中即不另行繪製標明，而將重點著重於針腳結構2上，合先陳明。

請參閱第2及3圖所示，該針腳結構2包括複數支金屬端子21及一固定座體22，該等金屬端子21兩端之構型係與各該連接埠相匹配，以能電氣連接於該等連接埠上，使該電路板能透過該等金屬端子21，與該擴充設備進行資料的傳輸；該固定座體22係包覆於該等金屬端子21之中段部(如：透過嵌插組裝或射出成型製程)，以使該等金屬端子21能結合成一體，且彼此間能間隔一預定間隙D1。該固定座體22之兩對應側面上對應於各該金屬端子21之位置分別開設有一中空槽220，該中空槽220之設置方向係與該等金屬端子21之設置方向相垂直，且其一端能在該固定座體22之兩側分別形成一矩形之開孔221，其另一端則能連通至該等金屬端子21之中段部，使外界空氣能直接接觸至該等金屬端子21。

查，介電係數(dielectric constant)又稱電容率，其定義為一介電質被施加一外來電場時，其產生之感應電荷多寡的一相對數值，根據電容的計算公式：「電容=(介電係數×電容面積)÷電容間距」以及電容的阻抗公式「電阻=1÷(2×π×傳輸頻率×電容)」可知，由於空氣的介電係數趨近於1，屬於低介電係數，故該中空槽220內的空氣將具有一定的阻抗，而使該等金屬端子21在與空氣相接觸後，其阻抗值亦能連帶地上升。

由前述可知，雖然該金屬端子21的構型大小無法縮減(始能承受1.5安培之電流)，且該固定座體22係用以支撐該等金屬端子21， 而亦無法輕易調整，但透過本創作之中空槽220的設計，即能在前述兩個條件的嚴苛限制下，仍創造出空氣與該等金屬端子21的接觸部位，以透過空氣的低介電係數特性，提昇該等金屬端子的阻抗值，如此一來，業者即能將該等金屬端子21間的預定間隙D1縮小，以改善該針腳結構2所需的佔用空間，令該電子裝置能被設計成較為輕巧精簡的構型，進而符合目前市場的需求。

在本創作之第一較佳實施例中，該預定間隙D1為1.0毫米，比時下的2.0毫米縮減了整整一倍，但在實際施作上，該預定間隙D1仍能依據業者的需求進行調整，而考量到製程上可能的誤差，故該預定間隙D1的合理範圍約在1.2~0.8毫米之間，而該金屬端子21之斷面構型則為邊長介於0.38~0.42毫米之矩形。請參閱第4圖所示，係創作人利用高頻模擬軟體，模擬本創作之針腳結構後的電氣特性圖，該高頻模擬軟體係能根據金屬端子21及固定座體22的材質與構型，模擬出一訊號通過該金屬端子21上時的電氣特性，根據第4圖所顯示的波形可知，本創作之針腳結構2確實能符合USB 3.0於高頻傳輸上的阻抗需求，即阻抗值皆位於78~105歐姆之間。

另，復請參閱第3圖所示，在本創作之第一較佳實施例中，該中空槽220之斷面構型係呈一矩形孔洞，且該中空槽220之深度D2係大於該開孔221之口徑D3。此外，在本實施例中，該等金屬端子21尚能細分成複數支第一端子211及複數支第二端子212，該等第一端子211係相互平行地排列於該固定座體22中鄰近一側之位置，該等第二端子212則相互平行地排列於該固定座體22中鄰近另一側之位置，且該等第一端子211與 第二端子212間係透過該固定座體22保持有一間距D4，意即，該等第一端子211及第二端子212之中段部的一側面能透過該等中空槽220，接觸至外界空氣，其另一側面則能被該固定座體22所包覆。

又，在前述實施例中，該金屬端子21之構型皆呈彎折之L狀，惟，該等金屬端子21亦可能並無彎折，意即，該等金屬端子21之構型並不以第2及3圖所繪製之構型為限，該等金屬端子21係做為電路板與擴充設備間的資料傳遞橋樑，故其構型可依該電子裝置內的配置方式而進行調整，並非本創作之必要條漸限制。

以上所述，僅為本創作之一較佳實施例，惟，本創作之技術特徵並不侷限於此，凡相關技術領域之人士在參酌本創作之技術內容後，所能輕易思及之等效變化，均應不脫離本創作之保護範疇。

2‧‧‧針腳結構

21‧‧‧金屬端子

22‧‧‧固定座體

220‧‧‧中空槽

D1‧‧‧預定間隙

Claims (6)

1. 一種利用中空槽提昇阻抗值之針腳結構，係應用於一電子裝置中，該電子裝置內設有一電路板及一擴充設備，該電路板及擴充設備上分別設有一連接埠，該針腳結構包括：複數支金屬端子，其兩端之構型係分別與該電路板及擴充設備上之一連接埠相匹配，以能分別與各該連接埠相電氣連接，使該電路板及擴充設備間能進行資料傳輸；及一固定座體，係由絕緣材料構成，且固設於該等金屬端子之中段部，以將該等金屬端子結合成一體，且使各該金屬端子間分別保持有一預定間隙，該固定座體之兩側上對應於該等金屬端子之位置係分別朝內延伸，以分別形成一中空槽，使該等金屬端子之中段部能透過該等中空槽，接觸外界之空氣，並藉由空氣的低介電係數特性，提昇該等金屬端子之阻抗值。
2. 如請求項1所述之針腳結構，其中各該中空槽能分別於該固定座體之表面形成一開孔，且該開孔之口徑係小於該中空槽之深度。
3. 如請求項2所述之針腳結構，其中該中空槽之斷面構型為一矩形。
4. 2或3所述之針腳結構，其中該等金屬端子尚能細分成複數支第一端子及複數支第二端子，該等第一端子係相互平行地設於鄰近該固定座體之一側的位置，該等第二端子則相互平行地設於鄰近該固定座體之另一側的位置，使該等第一端子及第二端子之中段部的一側面能分別透過各該中空槽接觸至空氣，其另一側面則能被該固定座體所包覆。
5. 如請求項4所述之針腳結構，其中各該金屬端子間的預定間隙係介於1.2~0.8毫米之間。
6. 如請求項5所述之針腳結構，其中各該金屬端子之斷面構型為邊長介於0.38~0.42毫米之矩形。