TWI385878B - Anti-high-frequency signal interference plug connector - Google Patents

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TWI385878B
TWI385878B TW098129217A TW98129217A TWI385878B TW I385878 B TWI385878 B TW I385878B TW 098129217 A TW098129217 A TW 098129217A TW 98129217 A TW98129217 A TW 98129217A TW I385878 B TWI385878 B TW I385878B
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    • H01R24/62Sliding engagements with one side only, e.g. modular jack coupling devices

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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

Description

防高頻訊號干擾的插頭連接器
本發明係屬於一種連接器,尤其指一種防高頻訊號干擾的插頭連接器,其透過部分端子之間相互交錯,令焊接腳以特定方式排列,進而增進高頻訊號傳輸的穩定性。
通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)連接器具有隨插隨用以及高傳輸速度的便利特性,已普及於各式各樣電子裝置多年,亦可說是目前各類電子裝置上的基本零件。
目前由USB協會(USB Implementer Forum Inc.,USB-IF)所制定的USB 2.0傳輸協定是USB連接器的基本規格,而USB協會即將完成具有更高傳輸速度的USB3.0傳輸協定以便應付日益龐大的資料傳輸需求。USB3.0連接器除了可向下相容USB2.0連接器之外,更能提供高達5Gbps的高速傳輸作業,在此傳輸規格之下,能夠允許更多原本須內建於電腦的裝置或是介面卡成為外接式週邊裝置。
然而,由於USB3.0連接器具有兩列端子來執行USB2.0以及3.0的傳輸協定,其不僅結構複雜而導致模具開發成本高、組裝困難等問題,更容易因高頻訊號傳輸端子之間的互相干擾而導致訊號傳輸失敗。
因此USB3.0連接器的設計難度均高於目前現有的各類連接器。
本發明人有鑑於目前USB3.0連接器具有兩列端子而造成結構複雜與高頻干擾等難題,改良其不足與缺失,進而創作出一種防高頻訊號干擾的插頭連接器。
本發明主要目的係提供一種防高頻訊號干擾的插頭連接器,其透過部分端子之間相互交錯,令焊接腳以特定方式排列,進而增進高頻訊號傳輸的穩定性。
為達上述目的,係令前述防高頻訊號干擾的插頭連接器包含有:一絕緣本體;一端子固定座,係與絕緣本體相互獨立,且組合設置在絕緣本體上;複數第一端子,係貫穿設置在絕緣本體上,各第一端子具有一固定段、一焊接段以及一電性接觸段,該固定段係固定在絕緣本體內,該焊接段係自固定段向下突伸出絕緣本體後端之外,該電性接觸段係自固定段向前突伸出;複數第二端子,係貫穿設置在端子固定座上,各第二端子具有一固定段、一焊接段以及一電性接觸段,該固定段係固定在端子固定座內,該焊接段係自固定段向下突伸出端子固定座後端之外,該電性接觸段係自固定段向前突伸出;以及一屏蔽外殼,係包覆絕緣本體、端子固定座、第一端子以及第二端子,在屏蔽外殼上形成有一容置空間以作為插接口;其中,第一端子至少具有一對USB2.0訊號端子;第二 端子至少具有一對訊號接收端子以及一對訊號傳送端子;所有第一端子與第二端子的焊接段排列為一橫列;該對訊號傳送端子的焊接段與該對USB2.0訊號端子的焊接段之間安插有至少一非為訊號傳輸用途的第一端子的焊接段;該對訊號接收端子的焊接段與該對USB2.0訊號端子的焊接段之間安插有至少一非為訊號傳輸用途的第一或第二端子的焊接段。
藉由上述技術手段,第一與第二端子的各對訊號傳輸(含傳送或是接收)端子的焊接段之間均安插有非訊號傳輸用途的接地或是電源端子的焊接段,藉此可降低不同對訊號傳輸端子之間高頻訊號交互干擾(Cross-talk)的問題。此外,絕緣本體與端子固定座係互為獨立的兩個零件,因各自零件以各自的模具配合射出成型方法來分別與第一端子以及第二端子結合,最後再將兩零件組合;相較於傳統只用單一模具製造出單一絕緣本體來組合所有端子的連接器,本發明能夠降低模具開發的難度,減少射出成型時因為模具過度複雜而導致熔融塑膠原料無法順利填滿模具,最後導致成品失敗等問題。
前述第二端子分別編列為5、6、7、8、9號端子,並分別依序定義為超高速負訊號接收端子、超高速正訊號接收端子、訊號接地端子、超高速負訊號傳送端子、超高速正訊號傳送端子;第一端子分別編列為4、3、2、1號端子,並分別依序定義為電源接地端子、正訊號端子、負訊號端子、電源端子;第一端子與第二端子的所有焊接段排列為一橫列,且所有焊接段由左到右所分別對應5、6、4、7、3、2、 1、8、9號端子。
前述插頭連接器為一A型USB3.0插頭連接器,第一端子可依據USB2.0傳輸協定而傳輸訊號,第二端子可配合第一端子並依據USB3.0傳輸協定而傳輸訊號。
前述第一端子中的1、3、4號端子的各固定段上分別形成有一彎曲段;第二端子中的6、7、8號端子的各固定段上分別有一彎曲段;1號端子與8號端子透過彼此的彎曲段而呈X形交錯狀態;3號端子與7號端子透過彼此的彎曲段而呈X形交錯狀態;4號端子與6號端子透過彼此的彎曲段而呈X形交錯狀態。
前述絕緣本體具有一基座以及一舌片,該舌片自基座上向前突伸出;該端子固定座具有一固定塊以及一延伸片,該延伸片自固定塊上向後突伸出;各第一端子的焊接段自絕緣本體的基座後端穿出,且其電性接觸段固定在舌片上;各第二端子的焊接段自端子固定座的延伸片後端穿出,且其電性接觸段位於絕緣本體舌片上。
前述絕緣本體基座上形成有一組裝槽;端子固定座固定塊設置在組裝槽內。
前述絕緣本體基座上形成有一定位槽;端子固定座延伸片設置在定位槽內。
前述基座定位槽內壁上形成複數第一嚙合元件;該延伸片底面形成有複數第二嚙合元件以與定位槽內的嚙合元件相結合。
前述第一嚙合元件為複數凹槽與突塊;前述第二嚙合元件為複數缺槽與凸部而與分別相對應突塊與凹槽相結合。
前述端子固定座延伸片上方向上突伸有一定位突塊;屏蔽外殼具有一頂板、二側板以及一底板,在頂板靠後端處形成有一定位開槽以收容該定位突塊。
前述所有焊接段為表面黏著技術型焊接段而呈L形。
前述所有焊接段為穿孔型焊接段而呈直線形。
前述絕緣本體基座向下突伸有複數固定柱。
前述複數第一端子透過射出成型方式設置在絕緣本體上。
前述複數第二端子透過射出成型方式設置在端子固定座上。
請參照第一到第四圖,本發明防高頻訊號干擾的插頭連接器可為A型USB3.0插頭連接器,並且包含有:一絕緣本體(10)、一端子固定座(20)、複數第一端子(30)、複數第二端子(40)以及一屏蔽外殼(50)。
請進一步參照第五圖,該絕緣本體(10)具有一基座(11)以及一舌片(12),該舌片(12)自基座(11)上向前突伸出。
該端子固定座(20)與絕緣本體(10)相互獨立,且組合設置在絕緣本體(10)上。該端子固定座(20)具有一固定塊(21)以及一延伸片(22),該延伸片(22)自固定塊(21)上向後突伸出。
該複數第一端子(30)可透過射出成型方式貫穿設置在絕緣本體(10)上,各第一端子(30)具有一固定段(31)、一焊接段(32)以及一電性接觸段(33)。該固定段(31)係固定在絕緣本體(10)內。該焊接段(32)係自固定段(31)向下突伸出絕 緣本體(10)基座(11)後端之外。該電性接觸段(33)係自固定段(31)向前突伸出而固定在舌片(12)上。此外,第一端子(30)可依據USB2.0傳輸協定而傳輸訊號。
該複數第二端子(40)可透過射出成型方式貫穿設置在端子固定座(20)上,各第二端子(40)具有一固定段(41)、一焊接段(42)以及一電性接觸段(43)。該固定段(41)係固定在端子固定座(20)內。該焊接段(42)係自固定段(41)向下突伸出端子固定座(20)的延伸片(22)後端之外。該電性接觸段(43)係自固定段(41)向前突伸出且位於絕緣本體(10)舌片(12)上。此外,第二端子(40)可配合第一端子(30)並依據USB3.0傳輸協定而傳輸訊號。
該屏蔽外殼(50)包覆絕緣本體(10)、端子固定座(20)、第一端子(30)以及第二端子(40),在屏蔽外殼(50)上形成有一容置空間(500)以作為插接口而與相對應的插座連接器相互插接。此外,屏蔽外殼(50)具有一頂板(51)、二側板(52)以及一底板(53)。
其中,第一端子(30)至少具有一對USB2.0訊號端子;第二端子(40)至少具有一對訊號接收端子以及一對訊號傳送端子;所有第一端子(30)與第二端子(40)的焊接段(32)(42)排列為一橫列;該對訊號傳送端子的焊接段(42)與該對USB2.0訊號端子的焊接段(32)之間安插有至少一非為訊號傳輸用途的第一端子(30)(例如接地端子或是電源端子)的焊接段(32);該對訊號接收端子的焊接段(42)與該對USB2.0訊號端子的焊接段(32)之間安插有至少一非為訊號傳輸用途的第一或第二端子(30)(40)(例如接地端子或是電 源端子)的焊接段(32)(42)。
於較佳實施例之中,前述第二端子(40)分別編列為5、6、7、8、9號端子(5)(6)(7)(8)(9),並分別依序定義為超高速負訊號接收端子(即為前述的訊號接收端子)、超高速正訊號接收端子(即為前述的訊號接收端子)、訊號接地端子(非訊號傳輸用途)、超高速負訊號傳送端子(即為前述的訊號傳送端子)、超高速正訊號傳送端子(即為前述的訊號傳送端子)。第一端子(30)分別編列為4、3、2、1號端子(4)(3)(2)(1),並分別依序定義為電源接地端子(非訊號傳輸用途)、正訊號端子(即為前述的USB2.0訊號端子)、負訊號端子(即為前述的USB2.0訊號端子)、電源端子(非訊號傳輸用途)。第一端子(30)與第二端子(40)的所有焊接段(32)(42)排列為一橫列,且所有焊接段(32)(42)由左到右所分別對應5、6、4、7、3、2、1、8、9號端子(5)(6)(4)(7)(3)(2)(1)(8)(9)。
以下表A為根據USB協會所制定的「USB3.0規格書修訂版1.0」(USB3.0 Specification,Revision 1.0)的5.3.1.2節內容的A型USB3.0連接器端子定義(規格書可參見USB協會官方網站http://www.usb.org/home)。藉此能突顯本發明的特點。其中表A中由上而下所列的端子順序乃實際上本發明獨創的由左到右的「端子焊接段(32)(42)」排列順序。因此,上述第一端子(30)與第二端子(40)的定義可參照此表。
請進一步參照第六A與第七圖,於較佳實施例中,第一端子(30)中的1、3、4號端子(1)(3)(4)的各固定段(31)上分別形成有一呈Z形的彎曲段(310);第二端子(40)中的6、7、8號端子(6)(7)(8)的各固定段(41)上分別有一呈Z形的彎曲段(410);1號端子與8號端子(1)(8)透過彼此的彎曲段(310)(410)而呈X形相互交錯狀態;3號端子與7號端子(3)(7)透過彼此的彎曲段(310)(410)而呈X形相互交錯狀態;4號端子與6號端子(4)(6)透過彼此的彎曲段(310)(410)而呈形相互交錯狀態。透過上述彎曲段(310)(410)的結構可令端子(30)(40)焊接段(32)(42)位置改變而達到本發明的焊接段(32)(42)配置狀態。
請參照六A圖,於一實施例之中,所有焊接段(32)(42)為表面黏著技術型(Surface Mount Technology,SMT)焊 接段而呈L形。
請參照第六B圖,於另一實施例之中,所有第一與第二端子(30a)(40a)的焊接段(32a)(42a)為穿孔型(Through Hole Technology,THE)焊接段而呈直線形。
於較佳實施例之中,絕緣本體(10)基座(11)上形成有一組裝槽(111);端子固定座(20)固定塊(21)設置在組裝槽(111)內。
於較佳實施例之中,絕緣本體(10)基座(11)上形成有一定位槽(113);端子固定座(20)延伸片(22)設置在定位槽(113)內。
於較佳實施例之中,絕緣本體(10)基座(11)定位槽(113)內壁上形成複數第一嚙合元件;端子固定座(20)延伸片(22)底面形成有複數第二嚙合元件以與定位槽(113)內的第一嚙合元件相結合。
於較佳實施例之中,第一嚙合元件為複數凹槽(115a)與突塊(115);前述第二嚙合元件為複數缺槽(225)與凸部(225a)而與分別相對應突塊(115)與凹槽(115a)相結合。
於較佳實施例之中,端子固定座(20)延伸片(22)上方向上突伸有一定位突塊(23);屏蔽外殼(50)頂板(51)靠後端處形成有一定位開槽(513)以收容該定位突塊(23),藉此達成屏蔽外殼(50)與端子固定座(20)的定位。
於較佳實施例之中,絕緣本體(10)基座(11)上形成有複數定位缺口(112)以分別容納第二端子(40)。
於較佳實施例之中,絕緣本體(10)基座(11)向下突伸有複數固定柱(116)以便與相對應的電路板或者是固定板相互 組裝。
請參照第八圖,係本發明SMT型插頭連接器實施例進行傳輸訊號時的阻抗-時間曲線圖,其中,縱軸為阻抗,其單位為歐姆(ohm),橫軸為時間,其單位為10-12 秒(Pico-second,PS)。由第八圖可知,本發明最高阻抗與最低阻抗分別為101.4歐姆以及80.55歐姆。而根據前述規格書所規定的阻抗上、下限分別為105歐姆與75歐姆。由上述可知,本發明插頭連接器在運作時阻抗能穩定地維持在規格書所規範的阻抗波動範圍內,藉此可有效維持穩定的訊號傳輸。
請參照第九圖,係本發明THE型插頭連接器實施例進行傳輸訊號時的阻抗-時間曲線圖。由第九圖可知,本發明最高阻抗與最低阻抗分別為98歐姆以及82.5歐姆。因此本發明插頭連接器在運作時阻抗能穩定地維持在規格書所規範的阻抗波動範圍內,藉此可有效維持穩定的訊號傳輸。
藉由上述技術手段,本發明具有下列優點:
1.第一與第二端子(30)(30a)(40)(40a)的各對訊號傳輸(含傳送或是接收)端子(2)(3)(5)(6)(8)(9)的焊接段(32)(42)之間均安插有非訊號傳輸用途的接地或是電源端子(1)(4)(7)的焊接段(32)(42),藉此可降低不同對訊號傳輸端子之間高頻訊號交互干擾(Cross-talk)的問題。
2.絕緣本體(10)與端子固定座(20)係互為獨立的兩個零件,因各自零件以各自的模具配合射出成型方法來分別與第一端子(30)(30a)以及第二端子(40)(40a)結合,最後再將兩零件組合;相較於傳統只用單一模具製造出單一絕緣 本體(10)來組合所有端子的連接器,本發明能夠降低模具開發的難度,減少射出成型時因為模具過度複雜而導致熔融塑膠原料無法順利填滿模具,最後導致成品失敗等問題。
3.絕緣本體(10)與端子固定座(20)之間以凹凸的嚙合元件相互定位,能達到準確的對位,提高組裝精度。
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)‧‧‧1、2、3、4、5、6、7、8、9號端子
(10)‧‧‧絕緣本體
(11)‧‧‧基座
(111)‧‧‧組裝槽
(112)‧‧‧定位缺口
(113)‧‧‧定位槽
(115)‧‧‧突塊
(115a)‧‧‧凹槽
(116)‧‧‧固定柱
(12)‧‧‧舌片
(20)‧‧‧端子固定座
(21)‧‧‧固定塊
(22)‧‧‧延伸片
(225)‧‧‧缺槽
(225a)‧‧‧凸部
(23)‧‧‧定位突塊
(30)(30a)‧‧‧第一端子
(31)‧‧‧固定段
(310)‧‧‧彎曲段
(32)(32a)‧‧‧焊接段
(33)‧‧‧電性接觸段
(40)(40a)‧‧‧第二端子
(41)‧‧‧固定段
(410)‧‧‧彎曲段
(42)(42a)‧‧‧焊接段
(43)‧‧‧電性接觸段
(50)‧‧‧屏蔽外殼
(500)‧‧‧容置空間
(51)‧‧‧頂板
(513)‧‧‧定位開槽
(52)‧‧‧側板
(53)‧‧‧底板
第一圖係本發明立體外觀圖。
第二圖係本發明省略屏蔽外殼的立體外觀圖。
第三圖係本發明立體外觀分解圖。
第四圖係本發明另一立體外觀分解圖。
第五圖係本發明省略外殼的立體局部分解圖。
第六A圖係本發明的SMT型端子立體外觀圖。
第六B圖係本發明的THE型端子立體外觀圖。
第七圖係本發明接續第六A圖的俯視圖。
第八圖係本發明SMT型插頭連接器實施例進行傳輸訊號時的阻抗-時間曲線圖。
第九圖係本發明THE型插頭連接器實施例進行傳輸訊號時的阻抗-時間曲線圖。
(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)‧‧‧1、2、3、4、5、6、7、8、9號端子
(10)‧‧‧‧‧‧絕緣本體
(12)‧‧‧舌片
(23)‧‧‧定位突塊
(33)‧‧‧電性接觸段
(50)‧‧‧屏蔽外殼
(51)‧‧‧頂板
(513)‧‧‧定位開槽
(52)‧‧‧側板
(53)‧‧‧底板
(500)‧‧‧容置空間

Claims (14)

  1. 一種防高頻訊號干擾的插頭連接器,其包含有:一絕緣本體;一端子固定座,係與絕緣本體相互獨立,且組合設置在絕緣本體上;複數第一端子,係貫穿設置在絕緣本體上,各第一端子具有一固定段、一焊接段以及一電性接觸段,該固定段係固定在絕緣本體內,該焊接段係自固定段向下突伸出絕緣本體後端之外,該電性接觸段係自固定段向前突伸出;複數第二端子,係貫穿設置在端子固定座上,各第二端子具有一固定段、一焊接段以及一電性接觸段,該固定段係固定在端子固定座內,該焊接段係自固定段向下突伸出端子固定座後端之外,該電性接觸段係自固定段向前突伸出;以及一屏蔽外殼,係包覆絕緣本體、端子固定座、第一端子以及第二端子,在屏蔽外殼上形成有一容置空間以作為插接口;其中,第一端子至少具有一對USB2.0訊號端子;第二端子至少具有一對訊號接收端子以及一對訊號傳送端子;所有第一端子與第二端子的焊接段排列為一橫列;該對訊號傳送端子的焊接段與該對USB2.0訊號端子的焊接段之間安插有至少一非為訊號傳輸用途的第一端子的焊接段;該對訊號接收端子的焊接段與該對USB2.0訊號端子的焊接段之間安插有至少一非為訊號傳輸用途的第一或第二端子的焊接段; 其中絕緣本體具有一基座以及一舌片,該舌片自基座上向前突伸出;該端子固定座具有一固定塊以及一延伸片,該延伸片自固定塊上向後突伸出;各第一端子的焊接段自絕緣本體的基座後端穿出,且其電性接觸段固定在舌片上;各第二端子的焊接段自端子固定座的延伸片後端穿出,且其電性接觸段位於絕緣本體舌片上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中第二端子分別編列為5、6、7、8、9號端子,並分別依序定義為超高速負訊號接收端子、超高速正訊號接收端子、訊號接地端子、超高速負訊號傳送端子、超高速正訊號傳送端子;第一端子分別編列為4、3、2、1號端子,並分別依序定義為電源接地端子、正訊號端子、負訊號端子、電源端子;第一端子與第二端子的所有焊接段排列為一橫列,且所有焊接段由左到右所分別對應5、6、4、7、3、2、1、8、9號端子。
  3. 如申請專利範圍第2項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中第一端子中的1、3、4號端子的各固定段上分別形成有一彎曲段;第二端子中的6、7、8號端子的各固定段上分別有一彎曲段;1號端子與8號端子透過彼此的彎曲段而呈X形交錯狀態;3號端子與7號端子透過彼此的彎曲段相互交錯而呈X形交錯狀態;4號端子與6號端子透過彼此的彎曲段相互交錯而呈X形交錯狀態。
  4. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其為一A型USB3.0插頭連接器,第一端子可依據USB2.0傳輸協定而傳輸訊號,第二端子可 配合第一端子並依據USB3.0傳輸協定而傳輸訊號。
  5. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中絕緣本體基座上形成有一組裝槽;端子固定座固定塊設置在組裝槽內。
  6. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中絕緣本體基座上形成有一定位槽;端子固定座延伸片設置在定位槽內。
  7. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中基座定位槽內壁上形成複數第一嚙合元件;該延伸片底面形成有複數第二嚙合元件以與定位槽內的第一嚙合元件相結合。
  8. 如申請專利範圍第7項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中第一嚙合元件為複數凹槽與突塊;前述第二嚙合元件為複數缺槽與凸部而與分別相對應突塊與凹槽相結合。
  9. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中端子固定座延伸片上方向上突伸有一定位突塊;屏蔽外殼具有一頂板、二側板以及一底板,在頂板靠後端處形成有一定位開槽以收容該定位突塊。
  10. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中所有焊接段為表面黏著技術型焊接段而呈L形。
  11. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中所有焊接段為穿孔型焊接段而呈直線形。
  12. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中絕緣本體基座向下突伸有複數固定柱。
  13. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中該複數第一端子透過射出成型方式設置在絕緣本體上。
  14. 如申請專利範圍第1到3項中任一項所述防高頻訊號干擾的插頭連接器,其中該複數第二端子透過射出成型方式設置在端子固定座上。
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