CN103633474A - 用于改进连接器外壳粘合的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于改进连接器外壳粘合的方法。采用一种改进的方法把外壳附连到具有相对小几何结构的连接器主体。一条或多条粘合通道位于连接器主体的外表面中。在连接器主体之上组装外壳的过程中，粘合材料分布在粘合通道内并且随后固化。粘合通道和粘合材料设计成采用毛细管运移来帮助粘合材料在粘合通道内的分布。

Description

用于改进连接器外壳粘合的方法

技术领域

本发明总体上涉及电连接器而且尤其涉及具有外壳的连接器。

背景技术

如今，有各种各样的电子设备可供消费者使用。这些设备中许多都具有方便与对应设备通信和/或对其充电的连接器。这些连接器常常通过用于彼此连接设备的电缆与其它连接器接口。有时候，连接器的使用不需要电缆，而是直接把设备连接到另一个设备，例如充电站或者声音***。

随着智能电话、媒体播放器和其它电子设备变得更加紧凑，它们对应的连接器在设备的最终市场成功中发挥了更大的作用。例如，在许多毫微级的MP3播放器和紧凑型闪存存储设备中，连接器实际上控制着物理几何结构、美观性及有时候还有电子设备的成本。因而，对于减小连接器的尺寸与成本存在持续的期望。

随着连接器的尺寸持续减小，相关联的部件容限和间隙也同量减小。例如，许多连接器都具有被外壳覆盖的内部主体。随着连接器的尺寸减小，外壳与主体之间的间隙也显著减小。间隙的这种显著减小可能在组装过程中提出挑战。

作为一个例子，可以采用粘合材料来把外壳固定到连接器主体。但是，由于外壳与主体之间减小的间隙，这些部件之间所存在的间隙可能不足以有效地分布粘合材料。这可能导致外壳到连接器主体的不良粘合，因此替代设计是期望的。

发明内容

本发明涉及把外壳附连到具有相对小几何结构的连接器主体。作为例子，所述设计可以用在数据和/或电源连接器上，例如USB连接器、火线连接器、迅雷连接器等。这种设计使得粘合材料在连接器主体与外部外壳之间有更均匀的分布，从而导致更大的粘合强度和更可靠的连接器。当连接器内的几何结构和间隙小到难以把外壳充分粘合到连接器主体时，这种设计特别有用。

有些实施例可以包括形成连接器主体的至少一部分的***制模过程。这个过程可以封装一些连接器部件，同时在连接器主体的外表面中形成粘合通道。这种粘合通道实质上是主体中的凹陷，其可以具有入口和终点。在有些实施例中，通道可以具有在入口处比终点处大的深度，而有些实施例可以具有基本上均匀的深度。

在有些实施例中，粘合通道可以基本上是线性的，而在其它实施例中，它们可以基本上是非线性的。在其它实施例中，可以有多于一条粘合通道。另外，多条粘合通道可以在连接器主体的外表面上对称地或者不对称地分布。

在有些实施例中，在外壳在连接器主体之上滑动之前，粘合材料可以沉积在外壳的内表面上。粘合材料可以基本上与粘合通道的入口对准。在主体之上滑动外壳的过程可以对粘合材料造成压力，使其跨连接器主体的外表面，包括粘合通道，涂抹或分布。在有些实施例中，粘合通道可以为粘合材料的分布产生低阻力的“优选路径”。在其它实施例中，粘合材料和/或粘合通道的几何结构与表面抛光可以设计成采用毛细管运移（wicking）来改进粘合材料在粘合通道内的分布。

在有些实施例中，粘合材料可以是在存在湿气的情况下固化的腈基丙烯酸酯。在进一步的实施例中，粘合材料可以是热固化的环氧树脂或氨基甲酸乙酯。其它粘合材料在本领域中是众所周知的而且可以在不背离本发明的情况下使用。

为了更好地理解本发明的本质与优点，应当参考以下描述和附图。但是，应当理解，每个图都仅仅是为了说明而提供的，而不是要作为对本发明范围限制的定义。

附图说明

图1是说明可以利用电缆互连的两个例子设备，连接器插头和连接器插座，的图。

图2是说明具有内部触点的连接器插头的例子的图。

图3是说明具有外部触点、接口板和电缆的连接器舌部的例子的图。

图4A是说明在***制模之后的连接器插头和处于预组装位置的外壳的例子的图。

图4B是说明图4A中所说明的连接器主体的侧视图的图。

图4C是说明在***制模之后的连接器插头和处于预组装位置的外壳的例子的图。

图4D是说明***制模之后的连接器插头的例子的图。

图4E是说明***制模之后的连接器插头的例子的图。

图4F是说明根据本发明一种实施例的粘合通道的纵向横截面的图。

图5A是说明具有粘合材料的外壳的横截面视图的图。

图5B是说明根据本发明一种实施例的完全组装好的连接器的图。

图6是可以用于制造根据本发明一种实施例的连接器的过程。

具体实施例

例如智能电话、媒体播放器和平板电脑的许多电子设备都具有方便电池充电和/或与其它设备通信的连接器。连接器包括多个电触点，通过这些触点与另一兼容连接器进行电连接，以便通过连接器传输电力和/或数据信号。图1说明了包括插头连接器110和插座连接器130的两个这种连接器的例子。这些连接器110、130中的每一个都可以遵循众所周知的标准，例如通用串行总线（USB）2.0、火线、迅雷等，或者可以是专用连接器，除其它类型的专用连接器之外，例如有用在许多Apple产品上的30-引脚的连接器。

如图1中进一步示出的，插头连接器110耦合到电缆100，电缆100又耦合到***设备105，其中***设备105可以是与这种设备一起操作的许多不同的电子设备或组件中的任意一种。插座连接器130结合到计算设备140中。当插头连接器110与插座130配接时，每个连接器中的触点（图1中未示出）彼此物理地并且电气接触，以便允许电信号在计算设备140与***设备105之间传输。

一般来说，插头连接器配备覆盖连接器内部主体的外壳115，但是，插座连接器也可以包括这种外壳。因此，本发明的实施例可以用在连接器110和130中的任何一个或者全部当中。为了进一步说明本发明的实施例，以下讨论包括可以根据本发明制造的外壳的连接器的各种例子，但是，这些实施例不是要以任何方式限定本发明对其它连接器的适用性。

作为第一个例子，参考图2，图2绘出了可以用作图1中所示连接器110的USB插头连接器的简化图。连接器200具有构成腔体的金属护罩202，其中多个触点220(1)…220(4)位于触点***210上。连接器插头还具有覆盖连接器主体（未示出）的外壳205。外壳可以由塑料或另一种不导电的材料制成。本发明的实施例可以在产生连接器主体时使用，并且用于把外壳附连到主体。

尽管本发明对于把外壳粘到任何连接器的主体都是有用的，但是本发明的有些实施例在主体与外壳之间的间隙特别紧时，例如0.02mm或更小或者甚至0.01mm或更小，对于把外壳粘到主体特别有用，如以下更具体描述的。在外壳的内表面与连接器主体的外表面之间的间隙特别紧时，如果不利用本发明，很难在外壳与连接器主体之间分布粘合材料。在外壳的内表面与连接器主体的外表面之间的间隙特别紧的这种情况下，本发明的实施例使粘合材料能够分布，如以下更完全地描述的。

作为本发明实施例的另一个例子，参考图3-4E，其中几个图示出了插头连接器300在相继的组装阶段的透视图。如图3中所示，插头连接器300包括其尺寸设计成***对应插座连接器（未示出）中的腔体内的连接器舌部315。舌部315包括围绕在接触区域340内连接器的第一表面形成的多个外部触点320(1)…320(8)的金属接地环330，其中接触区域340可以利用注射制模化合物填充，来包围触点。触点320(1)…320(8)被认为是外部触点，因为它们位于连接器的外面而且当一个人看连接器时可以很容易看到。相反，图2中所绘出的内部触点220(1)…220(4)位于外罩或者例如USB连接器中所采用的其它类型的腔体中。

图3还绘出了接口板360，接口板360可以是印制电路板、陶瓷衬底或者本领域技术人员已知的其它类似材料。接口板把触点320(1)…320(8)电连接到电缆370。触点可以焊接到接口板，以提高组装的可靠性。电缆370可以由多个导体380(1)…380(8)组成，每个导体都可以焊接或粘合到位于接口板上的对应的粘合衬垫390(1)…390(8)。在这种实施例中，接口板夹在两组多个触点之间，而且每个触点的基部都电连接到接口板。

参考图4A，示出了在组装的后续阶段中的连接器300。第一***制模操作已经执行，把接口板封装在塑料材料中，形成连接器的主体405。第二***制模过程产生了附连到连接器主体405背面410并且在电缆370之上延伸短距离的应力缓解套管435。在有些实施例中，连接器主体可以部分由***制模塑料制成并且部分由其它材料制成。第一和第二***制模材料可以是任何类型的塑料或其它不导电的材料。在一种实施例中，这两种材料都是热塑弹性体，其中第二***制模材料具有比第一***制模材料低的硬度计。

主体405具有背面410和正面415，连接器舌部315从这些面纵向延伸离开连接器主体。在正面与背面之间形成连接器主体的外表面422。另外，正面和背面可以被称为相对的主表面而且外表面422可以分成第三和第四相对的次表面。外表面422可以包括塑料或者塑料与其它材料的组合。如前面所提到的，本发明的有些实施例关于相对小的连接器。在一种特定的实施例中，主体405的周长小于30mm。在一种实施例中，该周长在与面410相同的平面内定向。

本发明的有些实施例在连接器主体405中形成粘合通道425和430。在进一步的实施例中，粘合通道在***制模过程中形成，但是在其它实施例中，它们可以在制模过程之后通过例如蚀刻、切割、铣磨、成型、刮削或者以别的方式从外表面转移材料来形成。粘合通道为粘合材料的有效分布提供了增加的间隙面积，其中粘合材料可以放在外壳440和连接器主体405的外表面422之间。如果不利用粘合通道，当外壳440和连接器主体405的外表面422之间的间隙特别紧时，通常可用于把这两部分粘合到一起的粘合材料可能不能沿着连接器主体405的外表面422充分分布。相反，粘合材料可能仅仅是被推到外壳440的背面445，这会导致粘合材料的不良分布和外壳到连接器主体的不良粘附。根据本发明实施例的粘合通道425、430的包括解决了这个问题。

每条粘合通道都可以在连接器主体405的背面410具有入口427并且在终点428结束。另外，从图4A可以看到，粘合通道425、430可以在连接器主体的任一侧具有入口427并且围绕连接器主体朝连接器主体的顶表面包绕。如图4B中所绘出的，有些实施例还可以具有在连接器主体侧面上一个公共入口427接合的粘合通道425、431，并且包括第一条腿和第二条腿，其中第一条腿从该公共入口沿连接器主体的顶表面延伸到第一终点428，而第二条腿从该公共入口沿连接器主体的底表面延伸到第二终点429。有些实施例可以具有四条不同的粘合通道，具有两个公共入口和四个不同的终点。

如图4C和4D中所绘出的，有些实施例可以具有基本上线性的粘合通道485、490，而在图4A和4E中所绘出的其它实施例中，粘合通道425、495可以基本上是非线性的。如图4C中所绘出的，有些实施例可以具有与连接器主体405纵向对准的粘合通道485，而有些实施例，如图4D中所绘出的，可以具有关于连接器主体的纵轴有角度的粘合通道490。如图4E中所绘出的，有些实施例可以具有没有终点而且基本上为U形的粘合通道495，在入口位置427开始并结束。在有些实施例中可以只有一条粘合通道，而在其它实施例中可以有多条粘合通道。另外，有些实施例可以具有不对称的粘合通道布置，而其它实施例可以具有基本上对称的粘合通道布置。

示例性粘合通道485的纵向横截面在图4F中示出。这个图显示粘合通道的深度460在连接器主体405背面410上的入口427可以比在终点428更深。在有些实施例中，入口处粘合通道的深度可以是大约0.05mm，而在终点该深度可以缩小到0.00mm。在有些实施例中，入口处粘合通道的深度可以小于0.1mm。但是，在其它实施例中，粘合通道可以具有基本上均匀的深度。在有些实施例中，通道的宽度可以基本上恒定，而在有些实施例中，通道的宽度可以变化。在进一步的实施例中，粘合通道的底表面可以具有与连接器主体外表面不同的表面粗糙度。

回过头来参考图4，图示了处于预组装位置的外壳440。外壳的尺寸适当地设计成可以在连接器主体405之上滑动，基本上把连接器主体封在外壳当中。外壳具有背面445和外表面450。外壳可以由任何类型的塑料或其它不导电的材料制成。在有些实施例中，外壳440的内表面与主体405的外表面422之间的间隙小于或等于0.02mm。

外壳440的横截面视图在图5A中示出。图5A还绘出了沉积在外壳440内表面505上两个位置的粘合材料510。如所示出的，粘合材料可以利用注射器与针头组件515来沉积，或者，在不背离本发明的情况下，也可以利用本领域技术人员已知的许多其它技术沉积。最后的组装步骤在图5B中示出而且包括在连接器主体405之上滑动外壳440（见图4A），直到外壳的背面445的内表面505接触到连接器主体的背面410。

在有些实施例中，在滑动过程中，粘合材料510可以基本上与粘合通道425、430的入口427对准（见图4A和5A）。在主体之上滑动外壳的过程可以对粘合材料造成压力，使其跨连接器主体405的外表面422，包括粘合通道425、430，涂抹或者“分布”。此外，粘合通道425、430可以在外壳440的内表面505与连接器主体405的外表面422之间产生增加的间隙，从而基本上利用由组装过程造成的压力与涂抹允许粘合材料510改善的分布。在这些实施例中，粘合通道可以为粘合材料的分布产生“优选路径”，其中粘合材料显著部分的分布发生在通道内而较少的分布发生在连接器主体的外表面上。粘合材料增加的分布可能导致更大面积的粘附，这又可能导致连接器主体与外壳之间增加的粘合力。

在进一步的实施例中，粘合材料510和/或粘合通道425、430的几何结构与表面抛光可以设计成采用毛细管运移来改进粘合材料在粘合通道内的分布。当粘合材料到粘合通道壁的粘附力大于粘合材料分子之间的凝聚力时，发生毛细管运移。粘合材料的表面张力使粘合材料保持完好，而粘附力从粘合通道的入口427朝着终点428拉粘合材料。在这些实施例中，一旦外壳440在连接器主体405之上组装好，粘合材料就可以从通道入口朝着终点运移，从而导致充分分布的粘合材料。

在有些实施例中，与连接器主体的表面粗糙度相比，粘合通道表面的表面粗糙度可以增加，以便改善毛细管运移。在有些实施例中，粘合通道的表面粗糙度可以增加，以帮助获得增加的机械粘合强度。在有些实施例中，主体或外壳的表面粗糙度和/或表面自由能可以通过暴露给介质喷砂过程或等离子处理来增加。

仍然参考图4A和5A，最后的组装步骤可以是固化粘合材料510、把外壳440的内表面505粘到连接器主体405的外表面422。在有些实施例中，粘合材料可以是在存在湿气的情况下固化的氰基丙烯酸酯。在其它实施例中，粘合材料可以是热固化的环氧树脂或氨基甲酸乙酯。其它粘合材料在本领域中是众所周知的而且在不背离本发明的情况下可以采用。

在进一步的实施例中，未固化的粘合材料可能在室温下不具有毛细管运移必需的物理属性，但是在升高的温度所进行的固化过程中可以逐步显现出必需的物理属性。因而，当放在高温环境中时，粘合材料会改变物理特性而且充分贯穿粘合通道425、430运移。在运移完成之后，粘合材料可以进一步改变物理特性并完全固化，把外壳440粘合到连接器主体405。

图6说明了用于制造根据在此所述实施例的连接器的简化过程600。在步骤605，提供了部分组装好的连接器。在有些实施例中，这可以包括具有至少电缆和互连板的连接器舌部子组件。在其它实施例中，这可以仅仅是连接器触点阵列与电缆。在步骤610，形成连接器主体。连接器主体可以通过把从步骤605形成的部分组装好的连接器放到***制模机器中并且围绕子组件注射塑料材料来形成。在其它实施例中，单独的金属外罩或者一个或多个其它部件可以在形成连接器主体的过程中添加。在步骤610中还形成粘合通道。在有些实施例中，这些可以在***制模过程中形成，而在其它实施例中，它们可以在制模过程之后通过选择性地从连接器主体的表面转移材料来形成。在步骤615，提供外壳并且通过在连接器主体之上滑动它来组装，直到它基本上封住连接器主体。在组装之前，粘合材料可以沉积在外壳的内表面上。在有些实施例中，粘合材料可以在组装过程中在粘合通道内分布。在其它实施例中，粘合材料的分布可能仅仅是由于组装过程，而在其它实施例中，这可能是由于基本上贯穿粘合通道运移粘合材料的毛细管力。最后，在步骤620，粘合材料固化而且连接器完成。

在前面的说明书中，已经参考多种具体细节描述了本发明的实施例，这些具体细节可以随实现而变。相应地，说明书与附图应当从说明而不是约束的意义上对待。本发明范围的唯一且排他的指示，及本申请人要作为本发明范围的内容，是以发布这些权利要求的具体形式（包括任何后续的修正）而从本申请发布的权利要求集合的字面的和等效的范围。

Claims (20)

1.一种连接器，包括：

主体，具有位于主体相对侧的第一面和第二面及在第一面和第二面之间延伸的外表面；

粘合通道，沿主体的外表面延伸，粘合通道具有位于第一面的入口；

插头，从主体的第二面延伸到连接器的远端；及

由插头携带的多个触点。

2.如权利要求1所述的连接器，其中粘合通道具有沿粘合通道的长度从入口处的第一深度变化到小于第一深度的第二深度的深度。

3.如权利要求1所述的连接器，还包括沿外表面延伸的多条粘合通道，每条粘合通道都具有位于第一面的对应入口和沿该通道的长度从对应入口处的第一深度变化到第二深度的深度。

4.如权利要求3所述的连接器，其中所述多条粘合通道沿外表面对称地定位。

5.如权利要求1所述的连接器，还包括包围主体的外表面的外壳，该外壳覆盖粘合通道并且通过位于粘合通道内的粘合材料粘合到主体。

6.如权利要求5所述的连接器，其中外壳包括与主体的第一面对准的第一外壳面，以便覆盖到粘合通道的入口。

7.如权利要求5所述的连接器，还包括：

主体内的多个粘合衬垫，所述多个粘合衬垫中的每一个都电耦合到所述多个触点中的对应触点；及

电缆，具有多个导体，每个导体都在主体内的一个位置处粘合到所述多个粘合衬垫中的一个。

8.如权利要求5所述的连接器，其中主体的外表面具有第一粗糙度而且粘合通道的底表面具有大于第一粗糙度的第二粗糙度。

9.如权利要求1所述的连接器，其中主体的周长小于或等于30mm。

10.如权利要求1所述的连接器，其中主体的第一部分包括金属外壳而且主体的第二部分由注射成与该金属外壳一体的塑料化合物形成。

11.一种电连接器，包括：

主体，具有位于主体相对侧的第一面和第二面及在第一面和第二面之间延伸的外表面；

第一粘合通道和第二粘合通道，沿主体的外表面延伸，第一粘合通道和第二粘合通道在第一面分别具有第一入口和第二入口并且具有沿通道长度从入口处的第一深度变化到小于该第一深度的第二深度的深度；

外壳，包围主体的外表面，覆盖第一粘合通道和第二粘合通道并且通过位于第一粘合通道和第二粘合通道内的粘合材料粘合到主体；

插头，从主体的第二面延伸到连接器的远端；

由插头携带的多个触点；

主体内的多个粘合衬垫，所述多个粘合衬垫中的每一个都电耦合到所述多个触点中的对应触点；及

电缆，具有多个导体，每个导体都在主体内的一个位置处粘合到所述多个粘合衬垫中的一个。

12.如权利要求11所述的连接器，其中：

主体具有宽度、高度和长度维度；

主体的外表面具有在宽度和长度维度延伸的第一和第二相对的主表面，及在高度和长度维度在第一和第二主表面之间延伸的第三和第四相对的次表面；

用于第一粘合通道的第一入口在第一面和第三次表面的交点处，而用于第二粘合通道的第二入口在第一面和第四次表面的交点处；

第一粘合通道包括在第一入口处接合的第一条腿和第二条腿，第一条腿沿第一主表面从第一入口延伸到第一终点，第二条腿沿第二主表面从第一入口延伸到第二终点，第一条腿和第二条腿中每一条具有从第一入口分别向第一终点和第二终点减小的深度；及

第二粘合通道包括在第二入口处接合的第三条腿和第四条腿，第三条腿沿第一主表面从第二入口延伸到第三终点，第四条腿沿第二主表面从第二入口延伸到第四终点，第三条腿和第四条腿中每一条具有从第二入口分别向第三终点和第四终点减小的深度。

13.一种封住连接器的方法，该方法包括：

形成主体，所述主体具有位于主体相对侧的第一面和第二面及在第一面和第二面之间延伸的外表面；

其中插头从主体的第二面延伸到连接器的远端；

形成沿主体的外表面延伸的粘合通道，所述粘合通道具有位于第一面的入口；及

在插头中布置多个触点。

14.如权利要求13所述的方法，其中粘合通道具有沿粘合通道的长度从入口处的第一深度变化到小于第一深度的第二深度的深度。

15.一种封住连接器的方法，该方法包括：

围绕连接器子组件的至少一部分模制塑料主体；

在塑料主体的外表面中形成粘合通道；

形成尺寸设计成接纳塑料主体的外壳；

在塑料主体或外壳上放置粘合剂；

在塑料主体上滑动外壳；及

在粘合通道内分布粘合剂的至少一部分。

16.如权利要求15所述的方法，其中粘合通道具有沿粘合通道的长度从入口处的第一深度变化到小于第一深度的第二深度的深度。

17.如权利要求15所述的方法，还包括在塑料主体的外表面中形成多条粘合通道。

18.如权利要求15所述的方法，其中主体的周长小于或等于30mm。

19.一种连接器，包括：

具有接口板的连接器子组件，所述接口板包括附连到多个触点的触点部分和附连到多个导体的导体部分；

塑料主体，在接口板的至少导体部分之上形成；

粘合通道，位于塑料主体的外表面中；

外壳，围绕塑料主体布置；及

粘合剂，布置在粘合通道内。

20.如权利要求19所述的连接器，其中粘合通道具有沿粘合通道的长度从入口处的第一深度变化到小于第一深度的第二深度的深度。

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