TWI525949B - Plug electrical connectors, wires and their components - Google Patents

Description

插頭電連接器、導線及其組件

一種插頭電連接器、導線及其組件，尤其係一種應用於通用序列匯流排(USB)的插頭電連接器、導線及其組件。

人們使用3C產品時，以各種外接式裝置連接3C產品的多媒體插槽，進而擴充額外或必需的功能。例如外接硬碟、隨身碟(下稱USB)、多媒體影音設備或鍵盤等。然而3C產品剛起步時，各家廠商為樹立各家的獨特風格，因此，外接式裝置的傳輸介面各具規格，如印表機只能使用LPT port、數據機則只能接RS232、而滑鼠鍵盤只能用PS/2等。各種繁瑣的介面規格，還需安裝相對應的驅動程式、安裝完成後需要再次重新啟動3C產品才能使用，如此，必須一種外接式裝置配對一種傳輸介面。這對使用者產生極大的困擾，也增加3C產品開發商與周邊製造商製作上的困難。

由於USB支援帶電插拔和隨插即用的方便功能，亦即3C產品運作時，在不用關閉電源的情況下***或拔除，不會導致主機或USB燒毀並且能夠即時偵測、使用新***的外接式裝置。且USB傳輸檔案速度遠比並列埠(例如EPP、LPT)與串列埠(例如RS-232)等傳統標準匯流排快速。因此，USB成為如今普及的公認規格。

USB技術發展至今，已經歷1.0到3.0三大階段。其中USB插座內建於電腦主機中，更換維修時具有一定的困擾。故USB 3.0的插頭， 於正反兩面都設有導接端子。使用者無論正插或反插，該插頭都可電性連接至插座，改良正反向衝突的結構設計。以期達到防呆的效果，避免使用者嵌合錯誤且施力不當的插拔造成該USB插座的損毀。依照目前設計，USB插座中的導電端子具有彈性結構，當該USB插頭嵌入後，該USB插座內的彈性導電端子受該USB插頭的導接端子壓迫而退縮，並彈性緊抵前述的導接端子，以確保該USB插座與該USB插頭維持穩定地電性導接。

然而，該彈性導電端子可能會發生彈性疲乏、施力不當或錯位等狀況。一旦上述情事發生，將中斷該導接端子與該彈性導電端子之間的電性連接。而失去電源或短路的USB無法有效運作，帶給使用者極大的不便。且許多外接式裝置須協調使用，如多媒體影音設備、鍵盤與外接硬碟三種物件，缺一不可。若因該USB插座失靈，必須擇一放棄，使用者便必須反覆插拔外接式裝置，以維持作業順暢，此外，反覆插拔的過程，將提升外接式裝置損壞的機率，讓使用者必須更加小心翼翼。

為維持使用時的便利及順暢，大部分的使用者都會選擇更換新的USB插座。然而USB插座極難自行更換，需拆卸3C產品，從主機板著手維修，對於大多不懂3C產品內部結構的人，更換該USB插座只能送修回廠商，一來一回也需數日；在極其仰賴3C產品的今日，使用者為這一小組件需浪費大量時間，延宕工作、娛樂，會讓消費者為之氣結。

基於該USB插座維修的不便性，使得廠商相當著重提升該USB插座的保護性。不幸地，隨著電子裝置輕薄短小的潮流宿命，USB 3.0的體積比以往的1.0和2.0都縮小甚多，與mini和micro USB相近；相對地，3.0中的端子數目遠遠高於mini USB和micro USB，無可避免地，USB3.0 的彈性導電端子仍將成為損壞的重心。

本發明試圖提供一種插頭電連接器、導線及其組件，將彈性導電端子轉移設置到USB插頭，避免彈性導電端子成為USB插座的弱點，同時藉由金屬屏蔽輔助框保護USB插頭的結構強度，並輔助導接端子避免其因過度的壓迫造成結構損壞。透過本案技術，以期降低導接端子失靈的可能性，若仍不幸損毀，也可以輕易地自行更換，無須動用廠商維修，從而浪費時間與人力。

本發明之一目的在提供一種插頭電連接器、導線及其組件，將易損壞的彈性導電端子裝設於USB插頭，免除過往更換困難、浪費時間等問題。

本發明另一目的在提供一種插頭電連接器、導線及其組件，於USB插頭上加裝一個金屬屏蔽輔助框，給予易損壞的導接端子多一層保護，將過度的外力交由金屬屏蔽輔助框吸收，從而降低導接端子的結構受外力破壞的機率。

本發明再一目的在提供一種插頭電連接器、導線及其組件，於USB插頭上加裝一個金屬屏蔽輔助框，增加一道電磁串擾(cross talk)的防護。

為達上述目的，本案提供一種具有彈性導接端子的電連接器插頭，係供與一電連接器插座導接，其中該電連接器插座包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子，該電連接器插頭包括：一導電外殼；一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的固定連結裝置，且該固定連結裝置 包括一個基座部；兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述固定連結裝置中的彈性導接端子，每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述固定連結裝置基座部的水平段，及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段，其中，每一前述水平段彼此平行，且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一；及一導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框，且前述金屬屏蔽輔助框具有一框架段、一前側段、及兩段由該前側段兩端延伸連結上述框架段的側向保護段，每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。

將上述電連接器插頭接合至連接線的至少一端，即為一種導線，係供與一電連接器插座導接，其中該電連接器插座包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子，該導線包括至少一個電連接器插頭；及一導接前述電連接器插頭的線材；其中，該電連接器插頭包括：一導電外殼；一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的固定連結裝置，且該固定連結裝置包括一個基座部；兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述固定連結裝置中的彈性導接端子，每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述固定連結裝置基座部的水平段，及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段，其中，每一前述水平段彼此平行，且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一；及一導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框，且前述金屬屏蔽輔助框具有一框架段、一前側段、及兩段由該前側段兩端延伸連結上述框架段的側向保護段，每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接 觸段的高度。

上述電連接器插頭與搭配的插座，合稱為一種電連接器組件，包括：一電連接器插座，包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子；及一供對應連接上述電連接器插座的電連接器插頭，包括：一導電外殼；一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的固定連結裝置，且該固定連結裝置包括一個基座部；兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述固定連結裝置中的彈性導接端子，每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述固定連結裝置基座部的水平段，及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段，其中，每一前述水平段彼此平行，且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一；及一導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框，且前述金屬屏蔽輔助框具有一框架段、一前側段、及兩段由該前側段兩端延伸連結上述框架段的側向保護段，每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。

本案所揭露的一種插頭電連接器、導線及其組件，將USB插座的彈性導電端子改設於USB插頭之上，並提供一個金屬屏蔽輔助框，輔助彈性導接端子，避免其因過度的壓迫而失去彈性回復力。如此一來，USB插頭上的彈性導接端子多一層防護，不易損壞。就算不幸損毀，只需更換備用的USB周邊裝置、甚至只要更換USB周邊裝置的連接導線即可，而不需大費周章的將電腦主機送修。據此結構改良過往USB插座的一大弊病，提升USB插座的耐用性，省除使用者送修、廠商維修的麻煩。

1、1’、1”‧‧‧電連接器插頭

2、2’‧‧‧導電外殼

20’‧‧‧上殼體

21’‧‧‧下殼體

22’‧‧‧焊接處

23‧‧‧導電凸部

3‧‧‧固定連結裝置

30‧‧‧長向

31‧‧‧基座部

32‧‧‧導槽

4、4’‧‧‧彈性導接端子

40、40’‧‧‧水平段

41‧‧‧上凸接觸段

5‧‧‧金屬屏蔽輔助框

50‧‧‧框架段

51‧‧‧前側段

52‧‧‧側向保護段

6’‧‧‧電路板

60’‧‧‧正面

61’‧‧‧背面

62’‧‧‧側面

7”‧‧‧線材

8‧‧‧電連接器插座

80‧‧‧罩體

81‧‧‧連接端子

圖1為本發明插頭電連接器、導線及其組件的第一較佳實施例示意圖；圖2為圖1插頭電連接器結構示意圖；圖3為圖1插頭電連接器分解結構示意圖；圖4為電連接器插頭側視圖，係說明3.0USB連接器中的彈性導接端子示意圖；圖5為彈性導接端子前視圖，係說明彈性導接端子樞轉對稱的狀態；圖6為電連接器插座前視圖；圖7為本發明插頭電連接器、導線及其組件的第二較佳實施例示意圖，說明彈性導接端子焊接至電路板；圖8為本發明插頭電連接器、導線及其組件的第二較佳實施例示意圖，說明導電外殼的上、下殼體，與電路板間有一焊接處；圖9本發明插頭電連接器、導線及其組件的第三較佳實施例示意圖，說明電連接器插頭可與相關元件連結，如本例中的導電線材。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現；此外，在各實施例中，相同之元件將以相似之標號表示。

本案第一實施例係以電連接器組件為例，請參考圖1至圖6，該電連接器組件釋例為一個USB連接器組件，係由一個釋例為USB插座的電連接器插座8與一個釋例為USB插頭的電連接器插頭1所組成。經由該電連接器插頭1的導電外殼2延伸出一個導電凸部23，電性連接至該 電連接器插座8的罩體80，使得當該電連接器插頭1係插接至該電連接器插座8時，兩者的金屬材質外殼彼此導電連接。而該電連接器插座8又係設置在各種3C產品的外部殼體上，與3C產品的主機板相連接，因此，該導電外殼2與3C產品的外部殼體彼此導接，產生接地與屏蔽的效果，讓該電連接器插座8與該電連接器插頭1間各端子所傳遞的電路訊號不易受外部電磁波干擾。

該電連接器插頭1包括一個固定連結裝置3，係沿著一個長向30延伸成形，該固定連結裝置3設置於該導電外殼2內。請參照圖4，由側視圖中審視，還有兩排彈性導接端子4以該長向30為一中心軸，彼此對應設置於該固定連結裝置3上。如圖5所示，可見兩排受固定的彈性導接端子4彼此對稱，其中任一排彈性導接端子4以側向的長向30為樞軸，旋轉180度即與另一排彈性導接端子4的所在處完全重疊；故在此為行文的精簡與順暢，以沿該長向30的樞轉對稱這一詞，來定義前述兩排彈性導接端子4彼此對應設置的狀態。

該彈性導接端子4以樞轉對稱的形式，設置於該固定連結裝置3上。每一該彈性導接端子4具有一段水平段40，及一段由該水平段40彎折延伸的上凸接觸段41。其中該固定連結裝置3包括，一個基座部31及形成於該基座部31上的多道導槽32，該彈性導接端子4的該水平段40為部分固定設置於基座部31上，並藉由前述多道導槽32限位該彈性導接端子4的該水平段40，以避免該水平段40彼此間交錯，造成電路短路。

該電連接器插頭1中的該金屬屏蔽輔助框5，具有一框架段50、一前側段51、及兩段由該前側段51兩端延伸連結上述框架段50的側 向保護段52。該框架段50、該前側段51、及前述側向保護段52，可降低不同連接器彼此電磁干擾的機率。該金屬屏蔽輔助框5前述側向保護段52的高度均不低於該前側段51，而該前側段51的高度亦低於該彈性導接端子4的上凸接觸段41。

當該電連接器插頭1導接該電連接器插座8時，該電連接器插座8的該連接端子81會穿過高度較低的前側段51，抵壓、電性連接該電連接器插頭1的該彈性導接端子4，一旦使用者過度施力，在插拔電性連接插頭1的過程，可能使得該彈性導接端子4損壞。透過該金屬屏蔽輔助框5的前述側向保護框52不低於該彈性導接端子4上凸接觸段41的高度，使得施力不當的力道將被前述側向保護框52所抵銷，避免該力道持續抵壓該彈性導接端子4，致使該彈性導接端子4彈性疲乏而損壞。

藉由以上的結構，將易損壞的彈性導接端子移至電連接器插頭，並不會使電連接器插頭與電連接器插座之間的電性連接產生碩大影響。由於電連接器插頭相對電連接器插座維修更換的價格低許多，使彈性導接端子轉變為消耗性元件，一旦彈性導接端子不幸損毀，使用者也可自行進行更換，無須等待送修時冗長的維修時間。

本案第二實施例，請參考圖7、圖8，該固定連結裝置在此釋例為一電路板6'，該電路板6’具有一正面60’、一背面61’及連接該正面60’與該背面61’的兩個側面62’，其中，該正面60’及該背面61’係供如前一實施例樞轉對稱的兩排彈性導接端子4’的該水平段40’一小部分雷射焊接，而分別固定於該正面60’及該背面61’，使前述兩排彈性導接端子4’仍舊維持著樞轉對稱的狀態，並限位該水平段40’以避免該水平段40’彼此間 交錯，造成電路短路。

該導電外殼2’更包括，一上殼體20’、及一下殼體21’，其中該上殼體20’、該下殼體21’分別形成有兩個焊接處22’，且前述焊接處22’恰對應上述電路板6’的上述兩個側面62’，使該上殼體20’、該下殼體21’與上述電路板6’可被一併焊接固定，藉此加強電連接器插頭1’的整體強度。操作者一旦不留神將電接器插頭1’摔落地上，也不會因為掉落地面時的撞擊力道，導致導電外殼2’的結構鬆脫而損壞。

熟知本技術領域者可輕易推得，前述中任一實施例的電連接器插頭，搭配可同時運作的相關元件，如：導電線材。本案第三較佳實施例提供一種電連接器的導線，如圖9所示，只要該電連接器插頭1”內部的電路板(圖未示)，一端導接彈性導接端子(圖未示)的水平段(圖未示)，另一端連接至導電的線材7”上，便構成一種電連接器的導線。

本發明的插頭電連接器、導線及其組件，讓使用者在傳輸檔案時，可以更容易地進行，使用者無須顧慮電連接器插頭的插拔方式錯誤與否，不論電連接器插頭係正向或反向插拔，皆能輕易地將電連接器插頭結合或分離，增加使用上的方便性。此外，將彈性導接端子設置於電連器插頭上，佐以金屬熔鑄成形的金屬屏蔽輔助框，提供抵抗外力下壓、增強電連接器插頭的結構強度、及減少串擾發生的機率，據此結構，使彈性導接端子轉換為消耗性元件，消費者可自行更換，無須等待送修的時間及省下送修的費用，從而達成上述所有之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，不能以此限 定本發明實施之範圍，凡係依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

3‧‧‧固定連結裝置

31‧‧‧基座部

32‧‧‧導槽

4‧‧‧彈性導接端子

40‧‧‧水平段

41‧‧‧上凸接觸段

5‧‧‧金屬屏蔽輔助框

50‧‧‧框架段

51‧‧‧前側段

52‧‧‧側向保護段

Claims (10)

1. 一種具有彈性導接端子的電連接器插頭，係供與一電連接器插座導接，其中該電連接器插座包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子，該電連接器插頭包括：一導電外殼；一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的固定連結裝置，且該固定連結裝置包括一個基座部；兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述固定連結裝置中的彈性導接端子，每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述固定連結裝置基座部的水平段，及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段，其中，每一前述水平段彼此平行，且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一；及一導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框，且前述金屬屏蔽輔助框具有一框架段、一前側段、及兩段由該前側段兩端延伸連結上述框架段的側向保護段，每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。
2. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭，其中該導電外殼延伸出至少一個導電凸部，當該電連接器插頭與上述電連接器插座導接時，供電性導接上述電連接器插座的上述罩體。
3. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭，其中該固定連結裝置為一電路板，供電性連接上述彈性導接端子的上述水平段，該電路板具有一正面、一背面及連接該正面與該背面的兩個側面。
4. 如申請專利範圍第3項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭，其中該導電外殼包括一上殼體、及一下殼體，其中該上、下殼體分別形成有兩個焊接處，且前述焊接處恰對應上述電路板的上述兩個側面，使該上殼體、該下殼體與上述電路板可被一併焊接固定。
5. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭，其中該金屬屏蔽輔助框的前述兩段側向保護段的高度不低於該前側段，係供保護前述彈性導接端子的前述上凸接觸段。
6. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭，其中該固定連結裝置的該基座部形成有多道導槽，供限位上述彈性導接端子的上述水平段。
7. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭，該電連接器插頭為一個通用序列匯流排插頭。
8. 如申請專利範圍第1項所述具有彈性導接端子的電連接器插頭，該金屬屏蔽輔助框為金屬熔鑄成形，係供該電連接器插頭提升結構強度。
9. 一種導線，係供與一電連接器插座導接，其中該電連接器插座包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子，該導線包括至少一個電連接器插頭；及一導接前述電連接器插頭的線材；其中，該電連接器插頭包括：一導電外殼；一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的固定連結裝置，且該固定連結裝置包括一個基座部； 兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述固定連結裝置中的彈性導接端子，每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述固定連結裝置基座部的水平段，及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段，其中，每一前述水平段彼此平行，且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一；及一導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框，且前述金屬屏蔽輔助框具有一框架段、一前側段、及兩段由該前側段兩端延伸連結上述框架段的側向保護段，每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。
10. 一種電連接器組件，包括：一電連接器插座，包括一罩體及設置於該罩體內的兩組連接端子；及一供對應連接上述電連接器插座的電連接器插頭，包括：一導電外殼；一設置於該導電外殼內、並具有一個長向的固定連結裝置，且該固定連結裝置包括一個基座部；兩排彼此沿上述長向樞轉對稱、並分別設置於上述固定連結裝置中的彈性導接端子，每一前述彈性導接端子具有一段至少部分固定設置於上述固定連結裝置基座部的水平段，及一由該水平段彎折延伸的上凸接觸段，其中，每一前述水平段彼此平行，且每一前述上凸接觸段分別供對應抵壓導接上述電連接器插座的上述連接端子之一；及一導接固定至上述導電外殼的金屬屏蔽輔助框，且前述金屬屏蔽輔助框具有一框架段、一前側段、及兩段由該前側段兩端延伸連結上述框架段的 側向保護段，每一前述側向保護段分別具有不低於上述彈性導接端子的上述上凸接觸段的高度。