TWM484214U - 結構強化之防進水連結器 - Google Patents

Description

結構強化之防進水連結器

本創作係關於一種防進水連結器，尤指結構強化之防進水連結器。

傳統上的通用串行總線(USB)連接器並未考慮到防進水設計，因此不小心將行動電話等電子設備掉入水中，就算能及時取出，水還是會在瞬間經由USB連接器進入電子設備中，導致行動電話損壞。

為此，已有申請人提出中華民國新型專利號M429211、M389967，以提高連接器的防水性能。在這兩件先前技術中，申請人均採用內膠身包覆端子、以及鐵殼包覆內膠身的設計，並在鐵殼上有孔洞的位置加設防水膠片或外殼。

然而，當電子設備掉入水中時，水還是有可能從內膠身與端子之間的縫隙侵入，使得這類設計頂多達到防撥水或防水氣入侵，電子設備掉入水中時還是無法防止液態水侵入電子設備內部。

鑒於此，若USB連接器需要達到IPX7(防浸水--水下1米/30分)以上防水等級，實有必要設計一種新的USB連接器來解決上述問題。

對此，已有中華民國新型專利號M456614『結構強化之防進水連結器』解決這個問題。

請參閱第一圖，第一圖為習知防進水連結器之分解示意圖。如第一圖所並主要包含複數個端子80、塑膠本體90、內金屬殼100。塑膠本體90具有實心 膠體901、端子接觸部903、包圍狀側壁904、容置槽側壁905。為了讓串行總線插頭(未描繪)能夠插入包圍狀側壁904所共同構成的前開口，包圍狀側壁904所構成的結構特徵相對於串行總線插頭。

為了提供防進水效果，從實心膠體901的四個側邊分別垂直延出容置槽側壁905，以構成膠材容置槽，並在每個端子貫穿孔902與相對的端子80之間的縫隙均被防水膠材60所填滿。最佳地，防水膠材60充滿於容置槽側壁905所構成的膠材容置槽中。

為了提供屏蔽效果，在串行總線連結器中，需安裝有內金屬殼100。內金屬殼100為貫穿狀的中空體且外形與大小相對於包圍狀側壁904的內部形狀與大小，以便內金屬殼100從前開口塞入包圍狀側壁904。如此，當串行總線插頭插入前開口時，串行總線插頭將會變成被金屬殼100包圍，而對串行總線插頭提供屏蔽效果。

只是，在習知防進水連結器中，從實心膠體901延伸出的端子接觸部903的厚度不足，在使用一段時間之後，端子接觸部903容易發生斷裂現象，導致整個連結器損壞。

本創作結構強化之防進水連結器主要目的是利用附加在端子接觸部上的金屬補強片，以提升端子接觸部的結構強度，避免端子接觸部發生斷裂現象，同時特別將金屬補強片與遮蔽金屬殼連接接地，以防止高速傳輸時，近接信號端子且形同一懸浮平板導體的金屬補強片，所可能衍生的串音耦合與共振，以及平板天線(Patch Antenna)輻射等效應，以滿足高速連接器較 高之信號完整度與電磁相容性的需求。本創作的另一目的在藉密封蓋以強化密封防水的功能。

基於以上目的，本創作結構強化之防進水連結器主要由塑膠本體、安裝有複數個端子的端子模組、包覆端子模組的遮蔽金屬殼、以及封閉塑膠本體的密封蓋所組成。塑膠本體大體上為中空管狀體，並將兩端開口分別定義成插頭開口與端子開口，而插頭開口內部的第一邊緣輪廓結構相對於插頭與遮蔽金屬殼的輪廓結構，且端子開口內部的第二邊緣輪廓結構不同於插頭開口的第一邊緣輪廓結構。。端子模組則包含實心膠體、從實心膠體垂直延伸出的端子接觸部、被實心膠體包覆但曝露在端子接觸部外部的金屬補強片、以及具有電性連接部與焊接部的複數個端子。相對於複數個端子貫穿孔的位置，從實心膠體垂直延伸出帶有相對穿孔的端子接觸部。遮蔽金屬殼大體上為中空管狀體，其內部結構與大小相對於端子模組之實心膠體的外觀結構與大小，並且其內部壁面上具有第二結合部與金屬殼定位部，分別相對於端子模組的第一結合部與端子模組定位部，用以作為遮蔽金屬殼和端子模組之間的組裝定位與固定。遮蔽金屬殼設有。端子模組被安裝至遮蔽金屬殼後，端子模組的補強片接地臂藉刮觸遮蔽金屬殼而接地，且端子模組之實心膠體的密封壓環抵觸於遮蔽金屬殼的外緣以作密封。遮蔽金屬殼上另設有扣勾公件，相對於塑膠本體的扣勾母件，用以作為遮蔽金屬殼和塑膠本體在插頭開口方向上的組裝定位與固定。密封蓋設有蓋體本體，其形狀與大小相對於端子開口內部的一第二邊緣輪廓結構，用以抵觸塑膠本體的抵頂部以做密封；蓋體本體包含有端子穿越開口，接地穿越缺口和扣勾公件缺口，以便在密封蓋壓入塑膠本體時，允許複數個端 子以及遮蔽金屬殼的接地臂和扣勾公件穿越而突出於密封蓋。密封蓋藉固定肋與塑膠本體做壓縮配合，以便固定裝入於塑膠本體的遮蔽金屬殼和端子模組。密封蓋在組裝之後和塑膠本體的端子開口端形成一膠材容置槽，用以充填防水膠材，以便膠材滲透密封各結構元件之間的間隙，同時該膠材容置槽具有足夠的深度，以便膠材在固化(Curing)之後藉與塑膠本體的鍵結而形成一固定支撐的結構。

關於本創作之優點與精神可以藉由以下的新型詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

60‧‧‧防水膠材

80‧‧‧端子

90‧‧‧塑膠本體

100‧‧‧內金屬殼

901‧‧‧實心膠體

903‧‧‧端子接觸部

904‧‧‧包圍狀側壁

905‧‧‧容置槽側壁

101‧‧‧防進水連結器

1‧‧‧端子模組

11‧‧‧密封壓環

12‧‧‧端子貫穿孔

13‧‧‧實心膠體

15‧‧‧第一結合部

16‧‧‧端子模組定位部

17‧‧‧固定部

2‧‧‧遮蔽金屬殼

21‧‧‧勾扣公件

22‧‧‧插鎖

23‧‧‧接地臂

24‧‧‧第二結合部

241‧‧‧開口

242‧‧‧金屬片

25‧‧‧金屬殼定位部

26‧‧‧金屬殼開口

3‧‧‧塑膠本體

31‧‧‧插頭開口

311‧‧‧第一邊緣輪廓結構

32‧‧‧端子開口

321‧‧‧第二邊緣輪廓結構

3211‧‧‧勾扣母件

3212‧‧‧逃讓溝槽

3213‧‧‧膠材容置縫隙

322‧‧‧抵頂部

33‧‧‧膠材容置槽

4‧‧‧密封蓋

40‧‧‧蓋體本體

41‧‧‧端子穿越開口

42‧‧‧塞體

43‧‧‧密封圈

44‧‧‧接地穿越缺口

45‧‧‧膠材穿越缺口

47‧‧‧勾扣公件缺口

48‧‧‧固定肋

5‧‧‧防水膠材

6‧‧‧密封環

7‧‧‧固定支架

8‧‧‧複數個端子

9‧‧‧金屬補強片

91‧‧‧補強片接地臂

第一圖為習知防進水連結器之分解示意圖。

第二圖為本創作結構強化之防進水連結器之分解示意圖。

第三圖為本創作塑膠本體之示意圖。

第四圖為本創作遮蔽金屬殼之示意圖。

第五A~五B圖為本創作端子模組之示意圖。

第六A~六D圖為本創作遮蔽金屬殼與端子模組之組合示意圖。

第七A~七B圖為本創作遮蔽金屬殼、端子模組與塑膠本體之組合示意圖。

第八圖為本創作密封蓋之示意圖。

第九A~九C圖為本創作遮蔽金屬殼、端子模組與塑膠本體、密封蓋之組合示意圖。

第十圖為本創作結構強化之防進水連結器之組合示意圖。

請參閱第二圖，第二圖為本創作結構強化之防進水連結器之分解示意圖。如第二圖所示，本創作結構強化之防進水連結器101主要用以安裝在電子裝置的電路板(未描繪)上，並主要包含安裝有複數個端子8與金屬補強片9的端子模組1、遮蔽金屬殼2、塑膠本體3、密封蓋4、防水膠材5，並進一步包含有套在塑膠本體3上的密封環6、以及固定支架(hold down)7。其中，複數個端子8的每個端子均具有電性連接部與焊接部，而焊接部可電性連接至電子裝置的電路板(未描繪)上，電性連接部則可電性連接至插入的插頭(未描繪)。固定支架7則固定在塑膠本體3上，並在波焊時提供接腳，而將防進水連結器101安裝在電子裝置的電路板上。

密封環6則用以與電子裝置破孔邊緣緊密結合，以作為防進水連結器101與裝置破孔之間的防水密封。

請參閱第三圖，第三圖為本創作塑膠本體之示意圖。如第三圖所示，塑膠本體3大體上為中空管狀體，並將兩端開口分別定義成插頭開口31與端子開口32。插頭開口31內部的第一邊緣輪廓結構311相對於插頭和遮蔽金屬殼2的輪廓結構。端子開口32內部的第二邊緣輪廓結構321略大於插頭開口31的第一邊緣輪廓結構311，而在第二邊緣輪廓結構321與第一邊緣輪廓結構311之間形成抵頂部322。另外，在端子開口32內部的第二邊緣輪廓結構321中設有勾扣母件3211、膠材容置縫隙3213。

請參閱第四圖，第四圖為本創作遮蔽金屬殼之示意圖。如第四圖所示，遮蔽金屬殼2大體上為中空管狀體，其內部結構與大小相對於端子模組1的 外觀結構與大小，以便遮蔽金屬殼2能夠包覆住端子模組1，而提供遮蔽效果。，遮蔽金屬殼2的中空管狀體開口邊緣延伸出有接地臂23，以便和電路板連接而接地。同時為了遮蔽金屬殼2與端子模組1的組合，在內部壁面上具有第二結合部24與金屬殼定位部25。另外，遮蔽金屬殼2的外部壁面上可設有向外突起的插鎖22，而插鎖22的結構特徵可相對於例如USB插頭的結構。當有插鎖22時，在塑膠本體3可設有相對於插鎖22之逃讓溝槽3212。

請參閱第五A~五B圖，第五A~五B圖為本創作端子模組之示意圖。如第五A~五B圖所示，端子模組1包含具有複數個端子貫穿孔12的實心膠體13、金屬補強片9、複數個端子8。端子貫穿孔12的孔徑相對於每個端子8的外徑。相對於複數個端子貫穿孔12的位置，從實心膠體13垂直延伸出帶有相對穿孔的端子接觸部14，並在另一端延伸出固定部17，以支撐端子8，減少端子8懸空的部份。實心膠體13上的端子模組定位部16在結構上相對於金屬殼定位部25。

為了遮蔽金屬殼2與端子模組1的組合，在實心膠體13的外部設有第一結合部15，並且遮蔽金屬殼2的第二結合部24的結構相對於端子模組1的第一結合部15。舉例來說，端子模組1的為凹穴，而遮蔽金屬殼2的第二結合部24由開口241與由開口241邊緣向內延伸出的金屬片242所組成。其中，金屬片242大小小於第一結合部15的凹穴大小。

為了提升端子接觸部14的結構強度，避免端子接觸部14發生斷裂現象，利用附加在端子接觸部14上的金屬補強片9，就能達到這個目的。只是，在實作上，可利用射出成型手段，將金屬補強片9、複數個端子8同時被實心膠體13與端子接觸部14包覆成型，如第五A圖所示。另外，也可以僅先將金 屬補強片9被實心膠體13包覆成型，然後再將複數個端子8經由複數個端子貫穿孔12插入端子接觸部14的內部，如第五B圖所示。

不論是採取哪種手段製作端子模組1，金屬補強片9的外觀形狀大小相對於實心膠體13與端子接觸部14，同時金屬補強片9只被實心膠體13包覆住，但同被覆蓋在端子接觸部14外部。

接近信號端子的金屬補強片9若沒接地將是一個懸浮導體，在高速傳輸時容易發生串音(crosstalk)和共振現象，且在結構上金屬補強片9也會形同平板天線(Patch Antenna)而有電磁波輻射的電磁干擾(Electro Magnetic Interference,EMI)問題。換言之，金屬補強片9若沒有接地將會導致信號完整度(Signal Integrity,SI)和EMI問題。

為了讓金屬補強片9接地，被實心膠體13包覆住的金屬補強片9額外具有補強片接地臂，且可從實心膠體13的邊緣突出並曝露在實心膠體13的外部。如此，當端子模組1被安裝至遮蔽金屬殼2後，金屬補強片9的補強片接地臂91有接觸到遮蔽金屬殼3(如第六D圖所示)，而透過遮蔽金屬殼3讓金屬補強片9接地。

請參閱第六A~六D圖，第六A~六D圖為本創作遮蔽金屬殼與端子模組之組合示意圖。第六C圖為第六B圖的AA線段剖面圖。第六D圖為第六B圖的部分破孔示意圖。如第六A圖所示，金屬殼定位部25的設置位置相當於端子模組定位部16。當端子模組1的端子接觸部14對準遮蔽金屬殼2的金屬殼開口26(如第四圖所示)被裝入金屬遮蔽殼2時，端子模組1的實心膠體13會被金屬殼定位部25頂抵定位，同時金屬片242可藉治具壓入第一結合部15之凹穴(如第六B圖與第六C圖所示)，，且藉由該金屬片242的一側與該第一結合部15 的緊密結合(如第六B圖所示)，以防止端子模組1往金屬殼開口26的方向退出，如此可有效達到金屬遮蔽殼2與端子模組1之間的定位和固定。另外，可使具有彈性的密封壓環11頂抵遮蔽金屬殼2之金屬殼開口26的外緣，以做密封。

在遮蔽金屬殼2與端子模組1組合完成後，接下來就要將這個組合物再安裝至塑膠本體3，而由塑膠本體3、密封蓋4、防水膠材5提供防進水效果。

如第三、四圖所示，遮蔽金屬殼2的外觀結構特徵大致相對於塑膠本體3的插頭開口31的第一邊緣輪廓結構311，但不同於端子開口32的第二邊緣輪廓結構321，。從遮蔽金屬殼2的中空管狀體開口邊緣延伸出勾扣公件21，同時勾扣公件21與勾扣母件3211在結構上彼此相對，以便作為遮蔽金屬殼2和端子模組1的組合物從端子開口32裝入塑膠本體1時之定位並承受往插頭開口31方向的外力。

請參閱第七A~七B圖，第七A~七B圖為本創作遮蔽金屬殼、端子模組與塑膠本體之組合示意圖。第七B圖為第七A圖的BB線段剖面圖。如第七A~七B圖所示，包覆有端子模組1之遮蔽金屬殼2被安裝至塑膠本體3後，從端子開口32無法再觀察到遮蔽金屬殼2的本體，僅能觀察到由遮蔽金屬殼2延伸出的接地臂23與出勾扣公件21。密封壓環11大致是由實心膠體13的外部周圍所延伸的環狀體，使得端子模組1的側面面積略大於遮蔽金屬殼2，而能遮蔽住並壓住遮蔽金屬殼2。在密封壓環11中，在相對於接地臂23與出勾扣公件21具有缺口，以便讓接地臂23與出勾扣公件21能夠順利通過實心膠體13。

請參閱第八圖，第八圖為本創作密封蓋之示意圖。如第八圖所示，本創作密封蓋4之蓋體本體40的形狀與大小相對於塑膠本體3的端子開口32內部 的一第二邊緣輪廓結構321，而大於插頭開口31內部的一第一邊緣輪廓結構311，而藉此抵觸塑膠本體3的抵頂部322而密封端子開口32。蓋體本體40包含的端子穿越開口41、接地穿越缺口44、勾扣公件缺口47，以便分別讓複數個端子8、接地臂23、勾扣公件21能夠穿越而突出於密封蓋4。密封蓋額外從蓋體本體40垂直延伸出塞體42，而塞體42大小相對於逃讓溝槽3212的的截面大小。蓋體本體40的邊緣具有密封圈43，用以管制密封蓋4和塑膠本體3之間的間隙，同時蓋體本體40可藉其邊緣微凸的固定肋48和塑膠本體3做壓縮配合而固定。

請參閱第九A~九C圖，第九A~九C圖為本創作遮蔽金屬殼、端子模組與塑 膠本體、密封蓋之組合示意圖。第九B圖為第九A圖的CC線段剖面圖。如第九A~九B圖所示，端子穿越開口41的設置位置相對於端子模組1所具有的複數個端子貫穿孔12，同時接地穿越缺口44的設置位置相對於接地臂23、勾扣公件缺口47的設置位置相對勾扣公件21，以便在密封蓋4覆蓋在端子開口32上時，允許被插入至複數個端子貫穿孔12的複數個端子8、接地臂23、勾扣公件21穿越而突出於密封蓋4。

如第九B圖所示，由於密封蓋4的塞體42大小相對於逃讓溝槽3212的截面 大小或是逃讓溝槽3212與端子模組1的實心膠體13之間所構成的通孔截面大小，因此隨著密封蓋4覆蓋在端子開口32上，逃讓溝槽3212將被塞體42封閉。

如第九C圖所示，密封蓋4在組裝之後和塑膠本體3的端子開口端形成一膠材容置槽33，用以充填防水膠材5。

請參閱第十圖，第十圖為本創作結構強化之防進水連結器之組合示意 圖。如第十圖所示，在本創作結構強化之防進水連結器101中，每個端子貫穿孔12與相對的端子8之間的隙縫、以及端子穿越開口41、密封蓋4與第二邊緣輪廓結構321之間的縫隙均被防水膠材5所填滿，以阻止水汽經由連接器的縫隙侵入電子裝置中。在防水膠材5被填入時，防水膠材5將會經由膠材穿越缺口45流到膠材容置縫隙3213，並在防水膠材5固化後，利用膠材容置縫隙3213所提供的額外接觸面積，而讓遮蔽金屬殼2和塑膠本體3之間的結合力增加。防水膠材5除了填補縫隙外，同時還會包覆住鐵殼的接地臂23和扣勾公件21，以進一步固定住接地臂23和扣勾公件21，強化接地臂23和扣勾公件21與塑膠本體3的結合性。同時膠材容置槽33設有足夠深度，以便防水膠材5在固化之後，藉與塑膠本體3的鍵結而形成一固定支撐結構。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本創作之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本創作之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本創作所欲申請之專利範圍的範疇內。

101‧‧‧防進水連結器

1‧‧‧端子模組

2‧‧‧遮蔽金屬殼

3‧‧‧塑膠本體

4‧‧‧密封蓋

5‧‧‧防水膠材

6‧‧‧密封環

7‧‧‧固定支架

8‧‧‧複數個端子

9‧‧‧金屬補強片

Claims (10)

1. 一種結構強化之防進水連結器，用以安裝在一電子裝置的一電路板上，包含：一塑膠本體，大體上為中空管狀體，並將兩端開口分別定義成一插頭開口與一端子開口，該插頭開口內部的一第一邊緣輪廓結構相對於一插頭的外觀輪廓結構；一端子模組，包含具有複數個端子貫穿孔的一實心膠體、一金屬補強片以及複數個端子，該端子貫穿孔的孔徑相對於每個端子的外徑，相對於複數個端子貫穿孔的位置，從該實心膠體垂直延伸出帶有相對穿孔的一端子接觸部，該金屬補強片的外觀形狀大小相對於該實心膠體與該端子接觸部，且被該實心膠體包覆住，同被覆蓋在該端子接觸部外部，並且被該實心膠體包覆住的該金屬補強片具有一補強片接地臂，該補強片接地臂突出且曝露在該實心膠體的外部；一遮蔽金屬殼，大體上為中空管狀體，其內部結構與大小相對於該端子模組的外觀結構與大小，其內部壁面上具有一金屬殼定位部，其外觀結構特徵大致相對於該插頭開口的該第一邊緣輪廓結構，但不同於該端子開口的一第二邊緣輪廓結構，而使經由該端子開口被安裝至該塑膠本體的該遮蔽金屬殼子，被阻止從該插頭開口脫離；一密封蓋，其形狀與大小相對於該端子開口內部的一第二邊緣輪廓結構，並包含有一端子穿越開口，該端子穿越開口的設置位置相對 於該端子模組所具有的複數個端子貫穿孔，以便在該密封蓋覆蓋在該端子開口上時，允許被插入至複數個端子貫穿孔的複數個端子穿越而突出於該密封蓋；其中，該端子模組被安裝至該遮蔽金屬殼後，該金屬補強片的該補強片接地臂有接觸到該遮蔽金屬殼。
2. 如申請專利範圍第1項所述之結構強化之防進水連結器，其中該金屬殼定位部的設置位置相對於該端子模組的該實心膠體大小，而該實心膠體則具有在結構上相對於該金屬殼定位部之一端子模組定位部。
3. 如申請專利範圍第1項所述之結構強化之防進水連結器，其中從該遮蔽金屬殼的中空管狀體開口邊緣延伸出一勾扣公件，在該端子開口內部的該第二邊緣輪廓結構中設有一勾扣母件，該勾扣公件與該勾扣母件在結構上彼此相對。
4. 如申請專利範圍第1項所述之結構強化之防進水連結器，其中該端子模組的一第一結合部為一凹穴，而該遮蔽金屬殼的一第二結合部由一開口與由該開口邊緣向內延伸出的一金屬片所組成，該金屬片大小小於該第一結合部的該凹穴大小，以便在該金屬片受外力衝擊而變形時，足以陷入該凹穴。
5. 如申請專利範圍第1項所述之結構強化之防進水連結器，其中從該遮蔽金屬殼的中空管狀體的外部壁面上設有向外突起的一插鎖(latch)，該插鎖的結構特徵相對於該插頭的結構，而在該塑膠本體設有結構相對 於該插鎖之一逃讓溝槽，該逃讓溝槽連通該插頭開口內部的該第一邊緣輪廓結構與該端子開口內部的該第二邊緣輪廓結構，而讓帶有該插鎖之該遮蔽金屬殼能夠順利放入該塑膠本體中。
6. 如申請專利範圍第5項所述之結構強化之防進水連結器，其中該密封蓋額外從一蓋體平面垂直延伸出一塞體，該塞體大小相對於該逃讓溝槽的的截面大小。
7. 如申請專利範圍第1項所述之結構強化之防進水連結器，其中該密封蓋的邊緣具有一密封圈，使得該密封蓋的邊緣大小略大於該端子開口內部的該第二邊緣輪廓結構，以便利用該密封圈強化該塑膠本體與該密封蓋之間的結合力。
8. 如申請專利範圍第1項所述之結構強化之防進水連結器，其中在該密封蓋上電鍍有一金屬薄膜。
9. 如申請專利範圍第1項所述之結構強化之防進水連結器，其中每個端子貫穿孔與相對的端子之間的隙縫、該端子穿越開口、該密封蓋與該第二邊緣輪廓結構之間的縫隙均被一防水膠材所填滿。
10. 如申請專利範圍第1項所述之結構強化之防進水連結器，其中從該遮蔽金屬殼的中空管狀體開口邊緣延伸出一接地臂，該密封蓋具有一接地穿越缺口，在該端子開口覆蓋有該密封蓋時，該接地臂與該接地穿越缺口在位置上有相對關係，以便允許該接地臂穿越而突出於該密封蓋。