包括连接器和线缆的电连接组件的制作方法
【专利摘要】一种包括连接器和线缆的电连接组件。该连接器包括：插头，其具有分别形成在插头的第一和第二侧上的第一和第二多个触点，其中，第一多个触点中的每个被定位成与第二多个触点中的对应触点直接相对，第一多个触点和第二多个触点适于从线缆中的多个导线接收电信号并且向其供应电信号；以及主体，其包括：印刷电路板(PCB)，其包括附接至线缆的多个导线的多个焊盘；对PCB进行封装的粘性粘合剂；包围主体的金属屏蔽；和对由金属屏蔽包围的空间进行封装的第一模塑化合物。目的在于提供改善的插头连接器。实现提供改善的插头连接器的效果，其具有减小的插头长度和厚度、直观的插入取向以及插入对应的插座连接器以及从其移除时的平滑、一致的感觉。
【专利说明】包括连接器和线缆的电连接组件
【技术领域】
[0001]本申请涉及诸如音频、视频和数据连接器之类的电连接器。
【背景技术】
[0002]移动消费电子设备的使用日益普及。这样的设备通常经由布置在连接器-线缆组件中的一个或多个连接器与其它电子设备或充电站进行连通。由这样的设备(即智能电话、媒体播放器等)执行的增加的复杂度和功能需要针对这样的设备使用的电连接器的新的方式。
[0003]许多标准数据连接器仅在使得便携式电子设备更小型时成为了限制性因素的尺寸上可用。另外，诸如USB连接器之类的许多常规数据连接器仅能够以单一的具体取向与对应的连接器配对。用户有时难以确定这样的连接器是否以正确的插入位置进行取向。除了取向问题之外，即时在这样的连接器被适当对齐时，该连接器的插入和拔取也并非始终是精确的，并且可能会具有不一致的感觉。另外，甚至在该连接器被完全插入时，其也可能具不期望的晃动程度，这可能会导致错误连接或破损。此外，许多常规连接器具有易于收集并容纳碎屑内部空腔，这可能会对电连接造成干扰并影响信号完整性。
实用新型内容
[0004]包括标准USB连接器、迷你USB连接器、FireWire连接器在内的许多其它普遍使用的数据连接器以及许多随常见便携式媒体电子器件一起使用的专用连接器都受到这些缺陷中的一些或全部的影响。
[0005]本申请的实施例涉及克服了常规连接器的以上所描述缺陷中的许多或全部缺陷的电子连接器。本申请的其它实施例涉及制造这样的电子连接器的方法。
[0006]本申请的一些实施例涉及提供改进的插头连接器，其具有减小的插头长度和厚度、直观的插入取向以及插入对应的插座连接器以及从其移除时的平滑、一致的感觉。此夕卜，根据本申请的插头连接器的一些实施例仅包括外部触点。另外，它们的内部空腔被封装以针对碎屑、液体和其它外部元件提供保护。
[0007]依据本申请一个实施例，提供了一种包括连接器和线缆的电连接组件，所述连接器适于被插入到插座连接器中，并且所述连接器包括:插头，其具有形成在所述插头的第一侧上的第一多个触点和形成在所述插头的第二侧上的第二多个触点，其中，所述第一多个触点中的每个触点被定位成与所述第二多个触点中的对应的触点直接相对，并且其中，所述第一多个触点和所述第二多个触点适于从所述线缆中的多个导线接收电信号并且向所述线缆中的多个导线供应电信号；以及主体，其包括:印刷电路板，其包括附接至所述线缆的多个导线的多个焊盘；对所述印刷电路板进行封装的粘性粘合剂；包围所述主体的金属屏蔽；和对由所述金属屏蔽包围的空间进行封装的第一模塑化合物。
[0008]在一个示例中，所述金属屏蔽包括被卷曲并焊接在一起以覆盖所述主体的第一金属屏蔽和第二金属屏蔽。[0009]在一个示例中，所述电连接组件进一步包括在所述第一金属屏蔽和第二金属屏蔽的背面处的封套。
[0010]在一个示例中，所述电连接组件进一步包括附接至所述连接器的主体的外壳。
[0011]在一个示例中，所述电连接组件进一步包括粘合地附接于所述外壳和所述主体之间的第一面板和第二面板。
[0012]在一个示例中，所述第一模塑化合物完全包围所述粘性粘合剂。
[0013]在一个示例中，多个被焊接的导线中的至少一个提供到接地端子的第一导电路径。
[0014]在一个示例中，所述线缆的编织、所述第一金属屏蔽和第二金属屏蔽以及限定所述插头的形状的金属接地环被电耦合，以形成到所述接地端子的第二导电路径。
[0015]在一个示例中，所述线缆的编织被耦合至形成到所述接地端子的所述第一导电路径的线缆导线。
[0016]在一个示例中，该电连接组件还包括应力消除封套，所述应力消除封套从上面附接至所述金属屏蔽的背面，并且延伸超过所述线缆的一部分。
[0017]在一个示例中，所述应力消除封套和所述第一模塑化合物由热塑弹性材料形成。
[0018]在一个示例中，所述应力消除封套具有比所述第一模塑化合物低的硬度。
[0019]在一个示例中，该电连接组件还包括形成在所述主体和所述应力消除封套的一部分之上的塑料外壳。
[0020]在一个示例中，所述塑料外壳由ABS材料形成。
[0021]在一个示例中，该电连接组件还包括集成电路,所述集成电路与所述印刷电路板耦合并且被所述粘性粘合剂覆盖。
[0022]利用以上所述，本申请实现了提供改进的插头连接器的技术效果，其具有减小的插头长度和厚度、直观的插入取向以及插入对应的插座连接器以及从其移除时的平滑、一致的感觉。
[0023]依据本申请一个实施例，一种在连接器和线缆之间形成连接的方法，该方法部分地包括:将印刷电路板插入到在连接器主体中形成的空腔以及将线缆导线焊接至该印刷电路板的焊盘。在利用粘合剂对该印刷电路板进行封装之后，该主体被金属屏蔽包围。接下来，执行第一和第二模塑操作以封装由金属屏蔽包围的空间并且在该金属屏蔽的背面处形成封套。最后，将一对面板粘合地接合于外壳和连接器主体之间。
[0024]在一个实施例中，该金属屏蔽包括被卷曲并使用激光束焊接在一起的一对金属屏蔽。对印刷电路板进行封装的粘合剂可以使用高压高精度喷射操作从一个或多个喷嘴来分布并且随后使用UV光进行固化。
[0025]在一个实施例中，附接至印刷电路板的线缆导线中的至少一个是提供到接地端子的第一导电路径的接地连接。另外，该线缆的编织、金属屏蔽以及限定连接器形状的金属接地环形成到接地端子的第二导电路径。线缆编织中的至少一个能够耦合至形成第一接地连接的线缆导线。
[0026]一种依据本申请一个实施例的电子连接组件，其部分地包括线缆和适于插入到主机设备的插座连接器中的连接器。该连接包括插头和主体。该连接器插头包括多个触点，其适于从线缆中的多个导线接收电信号并且向线缆中的多个导线供应电信号。该连接器主体部分地包括印刷电路板、对该印刷电路板进行封装的粘性粘合剂、包围该主体的金属屏蔽，以及对由该金属屏蔽包围的内部空间进行封装的模具。该印刷电路板部分地包括一个或多个集成电路，以及被焊接至该线缆导线的多个焊盘。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是依据本申请一个实施例的连接器插头和相关联的线缆的简化透视图。
[0028]图2是依据本申请一个实施例的图1的连接器插头的另一简化透视图。
[0029]图3是依据本申请一个实施例的在连接器插头的屏蔽罩被结合并焊接在一起之后该连接器插头的顶视图。
[0030]图4A是依据本申请一个实施例的图1中的连接器接纳线缆导线一侧的顶视图。
[0031]图4B是依据本申请一个实施例的沿直线AA看到的图4A的连接器的截面图。
[0032]图5是依据本申请一个实施例的适于包围图1的连接器的主体的外壳的截面图。
[0033]图6是依据本申请一个实施例的完成的连接器和线缆组件的透视图。
[0034]图7是依据本申请一个实施例的被执行以制造连接器并将其附接至线缆的步骤的流程图。
【具体实施方式】
[0035]本申请的实施例涉及克服了可商业获取的连接器的许多缺陷的电子连接器。例如，本申请的一些实施例涉及尺寸减小并且被完全封装以针对外部碎屑和气体提供最大保护的连接器。
[0036]图1是依据本申请一个实施例的连接器-线缆组件的简化透视图，其包括插头连接器100以及相关联的线缆200。插头连接器(这里可替换地被称作连接器)100被示为包括主体42和插片部分44，该插片部分44在平行于连接器长度的方向纵向远离主体42进行延伸。线缆200在与插片部分(这里可替换地被称作插片)44的相反的一端被附接至主体42。
[0037]主体42形成了连接器的在用户将该连接器插入对应的插座连接器或者从其移除时将抓握的部分。主体42可以由各种材料制成，诸如在注射模塑过程中形成的热塑聚合物。
[0038]插片44适于在配对操作期间被插入到对应的插座连接器中。插片44包括形成于第一主表面44a的第一触点区域46a和形成于与表面44a相对的第二主表面44b (未不出)处的第二触点区域46b (未示出)。表面44a、44b从插片的远端延伸至凸缘109。当插片44被插入主机设备的对应的插座连接器时,表面44a和44b紧靠插座连接器的壳体。插片44还包括在第一和第二主表面44a、44b之间延伸的第一和第二相对侧表面44c、44d(未示出)。
[0039]插片44包括接地环105，其可以由不锈钢或其它导电材料制成。连接器100还包括固位特征102a、102b (未示出)，它们被形成为接地环105的侧面中的弯袋。接地环105可以使用诸如金属注射模塑处理之类的各种技术进行制造。如以下进一步描述的，左屏蔽罩152和右屏蔽罩154可以在线缆200附接至连接器100之后被卷曲并焊接在一起。在被卷曲并焊接在一起之后，主体42的屏蔽罩152和154在凸缘109处形成到接地环105的导电路径。
[0040]印刷电路板(PCB) 104被布置在主体42之内，其在触点区域46a和46b之间朝着连接器100的远端而延伸至接地环105之中。PCB104使用热压焊机焊接进行安装并且被置于与第一和第二触点区域46a和46b的触点106电连通。诸如专用集成电路(ASIC)之类的一个或多个集成电路(IC)可以被安装在PCB104上以提供与连接器100以及连接器100作为其一部分的任意附件或设备相关的信息。该IC可以执行诸如认证、识别、触点配置、信号传输以及电流或电流调整之类的功能。
[0041]作为示例，在一个实施例中，在操作上耦合至连接器100的触点的IC内实现有ID模块。该ID模块可以利用与连接器和/或其相关联的附件相关的识别和配置信息进行编程，上述信息能够在配对事件期间被传送至主机设备。作为另一个示例，可以在操作上耦合至连接器100的IC内实现认证模块，其被编程以利用主机设备上的电路执行例如公钥加密例程的认证例程。该ID模块和认证模块可以被实现在相同IC或不同IC之内。作为又另一个示例，在连接器100作为充电附件的一部分的情况下，可以在这样的IC内实现电流调整器。该电流调整器可以在操作上耦合至输送电力以向主机设备中的电池充电的触点并且对通过那些触点输送的电流进行调整从而无论输入电压如何以及甚至在输入电压以瞬时方式发生变化时确保恒定电流。
[0042]在一个实施例中，在将PCB104插入主体42中时，线缆200被附接至连接器100并且被置于与之电连接。图2是连接器100的另一透视图，其示出了 PCB和焊接于其上的线缆200的更多细节。PCB104被示为包括多个焊盘165，其中每个连接至区域46a或46b内的触点或触点配对。线缆200的导线160被焊接至焊盘165以形成到触点106的电连接。通常，每组电独立触点106具有一个焊盘165和一个导线160，一组电独立触点106例如一对匹配连接的触点，一个处于区域46a中而一个处于区域46b中，它们通过PCB104互相电耦合。换句话说，线缆200中的每个导线附接至PCB104的焊盘106以形成与区域46a和46b的电独立触点106之一的电接触。另外,如图2所示，线缆200的一个或多个接地导线175被焊接至PCB焊盘，以提供接地连接，接地环105也连接至该接地连接。
[0043]线缆200中的每个导线可以使用自动、半自动或人工处理被焊接至PCB104的对应的焊盘。在一个实施例中，已知长度的线缆200外皮和导线屏蔽/绝缘体被剥除以便露出预定长度的金属导线160。所露出的导线随后被放入工具，该工具降低导线并且将其与对应的PCB焊盘进行固定以执行热压焊机焊接处理。热压焊机被整形以便在施加热并在焊接发生时压入导线并将其针对焊盘进行固定。该焊盘具有焊料凸点以促成焊接。在一些实施例中，可以应用助焊剂和涂料(flux and paste)以促进焊接操作。在另一实施例中，每个导线被焊接至其对应的焊盘。也可以使用许多其它的导体附接处理。
[0044]在一个实施例中，在将线缆200附接至主体42之后(即，在将线缆200的导线焊接至布置在主体42中的PCB的焊盘之后)，执行封装处理以使用粘性化合物对PCB、所有金属迹线、过孔、触点、线缆端点、1C、有源和无源组件以及可能电暴露的任意其它元件/导线进行封装。封装粘合剂使用高压高精度的喷射操作通过一个或多个喷嘴进行分布。该粘合剂是粘性的，并且在固化之后，鲁棒地使得所有这些区域与颗粒、气体和液体隔离开来。图1使用附图标记180示出了经UV固化的封装粘合剂。虽然没有示出，但是所要理解的是，类似的封装粘合剂还覆盖PCB的下侧以及下侧上电暴露的任意其它元件/导线。[0045]在一个实施例中，在粘合剂封装之后，除其它之外，左侧和右侧的金属屏蔽罩152和154被卷曲并且点焊接在一起以创建从连接器100向线缆200分布负载的机械接点。因此，负载分布通过金属屏蔽罩152和154执行。在一个不例中，两个金属屏蔽罩(也被称作金属屏蔽或屏蔽罩)在多个位置进行焊接。在卷曲操作期间，线缆200也被卷曲以提供机械刚性以及用于接地和其它信号的电连续性。图3是金属屏蔽罩152、154被卷曲并在位于屏蔽罩的上表面的区域182、184处以及位于金属罩的下表面的两个类似区域(未示出)处进行点焊接之后的连接器100的顶示意图。在一个示例中，每个这样的区域具有8个焊接点。
[0046]连接器100连同线缆200 —起提供多个接地路径。一个这样的路径由焊接至PCB上的焊盘的多个排扰导线(drain wire)形成。例如，如图2所示，线缆200的一对排扰导线175被焊接至PCB104上的焊盘165，以提供到接地的路径。该焊盘还耦合至连接器100的触点区域46a和46b中的一个或多个触点106。另一个接地路径通过线缆200的编织、金属屏蔽152、154以及接地环105所形成。为了进一步增强接地机制，线缆200的一个或多个编织股线被绞缠并且与排扰导线175进行捆绑，该排扰导线175随后被焊接至PCB板的焊盘，如图2所示。
[0047]在一个实施例中，在金属屏蔽152、154以及线缆200的卷曲之后，执行第一插入模塑操作以进一步对由金属屏蔽包围的整个内部空间进行封装。在图1中使用附图标记190标识的该内部包塑完全包围了粘合剂化合物以及卷曲的金属屏蔽罩之间的任意可用空间。
[0048]图4A是连接器100接纳线缆导线的一侧的顶视图。图4B是沿线AA所看到的图4A的连接器100的截面图。为了帮助理解图4A和4B，并没有示出金属屏蔽罩252和254。图4B中示出了 PCB104，用来将线缆导线焊接至对应的PCB焊盘的四个焊料凸点232，IC234/236、粘合剂封装层180以及内部包塑190。
[0049]参考图1，可以向后执行第二插入模塑操作以创建包塑的应力消除封套204，其附接至金属屏蔽的背面处并且超过线缆200的短距离延伸。第一和第二插入模塑材料可以是任意类型的塑料或其它非导电材料。在一个实施例中，两种材料是热塑弹性体，其中第二插入模塑材料具有比第一插入模塑材料更低的硬度。
[0050]该组件的下一个步骤可以涉及将外壳206附接至主体42。在图1中，外壳206被示为进行就位以便在连接器主体42上掠过以实质上包围连接器主体。外壳206可以由任意类型的塑料或其它非导电材料制造，并且在一个实施例中由ABS制成。
[0051]图5是外壳206的截面图。该示图进一步描绘了被布置在外壳206的内表面上的两个位置上的粘结材料208。如所示出的，该粘结材料可以利用注射针头组件210沉积，或者其可以利用各种其它技术进行沉积。
[0052]图6示出了外壳206已经被移动至最终位置从而实质上包围了连接器主体之后连接器100和线缆200。粘结材料208可以被固化，从而将外壳206的内表面粘接到连接器主体的外表面。在一些实施例中，该粘结材料可以是在潮湿情况下固化的在氰基丙烯酸盐粘合剂。在其它实施例中，该粘结材料可以是热固化的环氧基树脂或尿烷。其它粘结材料是已知的并且可以被使用。
[0053]参考图1和图6，在如以上所描述的附接了外壳206之后，上面板196和下面板194被粘合地接合在外壳206和主体42之间，以完成连接器与线缆组件。
[0054]图7是示出依据本申请一个实施例的被执行以制造连接器并将其附接至线缆的步骤的流程图250。在252处，包含IC和焊盘的印刷电路板被插入连接器主体的空腔中。在254处，线缆导线被焊接至印刷电路板的焊盘，以形成多个电连接。在256处，利用粘合剂对印刷电路的表面进行封装。在258处，使用金属屏蔽包围主体。在260处，利用包塑对由该金属屏蔽包围的空间进行封装。在262处，在金属屏蔽的背面处形成封套。在264处，将外壳附接至连接器主体。最后在266处，使用粘合剂将一对面板接合在外壳和连接器主体之间。
[0055] 本申请的以上实施例是说明性而非限制性的。各种替换和等同形式都是可能的。本申请并不被与依据本申请实施例的连接器和线缆组件配对的设备类型所限制。本申请并不被所使用的粘合剂或模塑类型所限制。本申请并不被线缆中导体的数量所限制。本申请也不被连接器中所布置的集成电路的类型所限制。考虑到本公开，其它的增加、减少或修改是显而易见的并且意在落入所附权利要求的范围之内。
【权利要求】
1.一种包括连接器和线缆的电连接组件，特征在于，所述连接器适于被插入到插座连接器中，并且所述连接器包括: 插头，其具有形成在所述插头的第一侧上的第一多个触点和形成在所述插头的第二侧上的第二多个触点，其中，所述第一多个触点中的每个触点被定位成与所述第二多个触点中的对应的触点直接相对，并且其中，所述第一多个触点和所述第二多个触点适于从所述线缆中的多个导线接收电信号并且向所述线缆中的多个导线供应电信号；以及 主体，其包括: 印刷电路板，其包括附接至所述线缆的多个导线的多个焊盘； 对所述印刷电路板进行封装的粘性粘合剂； 包围所述主体的金属屏蔽；和 对由所述金属屏蔽包围的空间进行封装的第一模塑化合物。
2.根据权利要求1的电连接组件，特征在于，其中所述金属屏蔽包括被卷曲并焊接在一起以覆盖所述主体的第一金属屏蔽和第二金属屏蔽。
3.根据权利要求2的电连接组件,特征在于,其中所述电连接组件进一步包括在所述第一金属屏蔽和第二金属屏蔽的背面处的封套。
4.根据权利要求3的电连接组件，特征在于，其中所述电连接组件进一步包括附接至所述连接器的主体的外壳。
5.根据权利要求4的电连接组件，特征在于，其中所述电连接组件进一步包括粘合地附接于所述外壳和所述主体之间的第一面板和第二面板。
6.根据权利要求1至5中任一项的电连接组件，特征在于，其中，所述第一模塑化合物完全包围所述粘性粘合剂。
7.根据权利要求1至5中任一项的电连接组件，特征在于，其中，多个被焊接的导线中的至少一个提供到接地端子的第一导电路径。
8.根据权利要求7的电连接组件，特征在于，其中所述线缆的编织、所述第一金属屏蔽和第二金属屏蔽以及限定所述插头的形状的金属接地环被电耦合，以形成到所述接地端子的第二导电路径。
9.根据权利要求8的电连接组件，特征在于，其中所述线缆的编织被耦合至形成到所述接地端子的所述第一导电路径的线缆导线。
10.根据权利要求1至5中任一项的电连接组件，特征在于，还包括应力消除封套，所述应力消除封套从上面附接至所述金属屏蔽的背面，并且延伸超过所述线缆的一部分。
11.根据权利要求10的电连接组件，特征在于，其中，所述应力消除封套和所述第一模塑化合物由热塑弹性材料形成。
12.根据权利要求11的电连接组件，特征在于，其中，所述应力消除封套具有比所述第一模塑化合物低的硬度。
13.根据权利要求10的电连接组件，特征在于，还包括形成在所述主体和所述应力消除封套的一部分之上的塑料外壳。
14.根据权利要求13的电连接组件，特征在于，其中，所述塑料外壳由ABS材料形成。
15.根据权利要求1至5中任一项的电连接组件，特征在于，还包括集成电路，所述集成电路与所述印刷电路板耦合并且被所述粘性粘合剂覆盖。
【文档编号】H01R13/629GK203415729SQ201320234202
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年5月3日 优先权日:2012年9月11日
【发明者】E·夏哈安, E·S·乔尔 申请人:苹果公司