技术领域
[0001] 本发明涉及Type‑C与USB板连接结构技术领域,更具体地说,涉及一种带有Type‑C的USB组件。此外,本发明还涉及一种包括上述带有Type‑C的USB组件的电子产品。
相关背景技术
[0002] 为了满足智能设备接口和技术统一的要求,Type‑C接口在电子终端的应用越来越广泛。
[0003] 目前,具有Type‑C接口的Type‑C连接器在PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板)板上属于板上零件,布局在PCB板边缘部的一侧,Type‑C连接器的所有引脚位于PCB板的同一平面上,这些所有引脚分为两组,一组为A组引脚,另一组为B组引脚,A组引脚用于外部设备与Type‑C接口正接时导通,B组引脚用于外部设备与Type‑C接口反接时导通,Type‑C接口用于与外部设备连接,Type‑C连接器的所有引脚在Type‑C接口端呈上下对称设置(如图1所示),A组引脚翻转180度后刚好与B组引脚一一对准,从而使外部设备无论是正向插入Type‑C接口还是反向插入Type‑C接口都能使用。
[0004] 在A组引脚和B组引脚中,有些用于传输相同信号的引脚通过同一个信号传输线连接同一个外围电路,当A组引脚与信号传输线导通时,B组引脚到对应的信号传输线之间的导电结构属于Stub;当B组引脚与信号传输线导通时,A组引脚到对应的信号传输线之间的导电结构属于Stub;Stub是指PCB板上的一种突出结构,与信号传输线相连但是并不对信号起作用的附加结构,Stub 通常是作为支路或者连接线的一部分存在。
[0005] 然而,由于现有技术中Type‑C连接器的所有引脚位于PCB板的同一平面上(如图2所示),因此,当A组引脚和B组引脚中相对应的两个引脚连接同一个信号传输线时,自A组引脚和B组引脚分别引出的用于与信号传输线连接的导电结构需要绕线,这就导致Type‑C连接器工作时,Stub较长,Stub会产生天线辐射效应,也会引起信号反射,最终出现信号完整性问题。
[0006] 因此,如何减小PCB板上对应Type‑C连接器的Stub的长度,是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
具体实施方式
[0056] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0057] 本发明的核心是提供一种带有Type‑C的USB组件,可减小PCB板上对应Type‑C连接器的Stub的长度。本发明的另一核心是提供一种包括上述带有Type‑C的USB组件的电子产品,Type‑C连接器的Stub的长度短。
[0058] 请参考图3,本发明实施例提供一种带有Type‑C的USB组件,包括Type‑C连接器1和PCB板2,Type‑C连接器1包括非共面的第一排端子和第二排端子,第一排端子包括至少一个第一信号引脚11,第二排端子包括至少一个第二信号引脚12,第一信号引脚11和第二信号引脚12一一对应,且相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12用于传输相同的信号;PCB板2包括顶层21和底层22,第一排端子与顶层21连接,第二排端子与底层22连接,PCB板2设有至少一个过孔,过孔内设有导电金属层,相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12分别与对应的过孔的导电金属层连接,导电金属层还用于与信号传输线3连接(如图4所示),信号传输线3用于连接外围电路。
[0059] 需要说明的是,第一排端子和第二排端子分别包括若干个引脚,第一排端子用于使Type‑C连接器1正接,第二排端子用于使Type‑C连接器1反接,第一排端子的引脚中至少有一个为第一信号引脚11,第二排端子的引脚中至少有一个为第二信号引脚12,第一信号引脚11和第二信号引脚12一一对应,且相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12用于传输相同的信号,以使第一信号引脚11和第二信号引脚12能够与同一个信号传输线3连接,不同的第一信号引脚11所述传输的信号可以相同,也可以不相同,同理,不同的第二信号引脚12所述传输的信号可以相同,也可以不相同。
[0060] 第一排端子和第二排端子非共面设置,以使第一排端子能够与PCB板2的顶层21连接,第二排端子能够与PCB板2的底层22连接,从而使Type‑C连接器1用于与PCB板2连接的引脚分布在PCB板2的不同平面,这样,相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12分别从PCB板2的顶层21和底层22与过孔的导电金属层连接时,可以避免第二排端子影响第一信号引脚11与信号传输线3连接,同时避免第一排端子影响第二信号引脚12与信号传输线3连接,也即,排除了第二排端子对第一信号引脚11走线造成的障碍,并排除了第一排端子对第二信号引脚12走线所造成的障碍,从而使第一信号引脚11和第二信号引脚12以尽可能小的路径与过孔的导电金属层连接,减少不必要的绕线,从而可减小Type‑C连接器1工作时的Stub的长度,以提升信号完整性。
[0061] 例如,如图2所示,为现有技术中Type‑C连接器的A组引脚和B组引脚在PCB板上的走线示意图,结合图1可知,A组引脚的A6引脚为USB2.0信号的正极引脚D+,B组引脚的B6引脚为USB2.0信号的正极引脚D+,A6引脚和B6引脚通过同一个第一信号传输线10连接同一个外围电路;A组引脚的A7引脚为USB2.0信号的负极引脚D﹣,B组引脚的B7引脚为USB2.0信号的负极引脚D﹣,A7引脚和B7引脚通过同一个第二信号传输线20连接同一个外围电路,A6引脚通过第一导电结构30与第一信号传输线10连接,B6引脚通过第二导电结构40与第一信号传输线10连接,A7引脚通过第三导电结构50与第二信号传输线20连接,B7引脚通过第四导电结构60与第二信号传输线20连接,当Type‑C接口正接时,第二导电结构40和第四导电结构60成为Stub,当Type‑C接口反接时,第一导电结构30和第三导电结构50成为Stub。从图2显然可以看出,Type‑C连接器工作时的Stub较长。
[0062] 而采用本发明实施例所提供的方案时,如图4所示,在不改变Type‑C连接器1现有引脚定义时,将第一排端子的USB2.0信号的正极引脚D+称为第一USB2.0信号正极引脚111,将第二排端子的USB2.0信号的正极引脚D+称为第二USB2.0信号正极引脚(由于第二排端子位于第一排端子的下方,因此,图4未示出),可以看出,第一USB2.0信号正极引脚111可以作为第一信号引脚11,第二USB2.0信号正极引脚可以作为与第一USB2.0信号正极引脚111相对应的第二信号引脚12,第一USB2.0信号正极引脚111通过第一连接线411与第一信号传输线31连接,第二USB2.0信号正极引脚通过第二连接线412与第一信号传输线31连接;同理,将第一排端子的USB2.0信号的负极引脚D﹣称为第一USB2.0信号负极引脚112,将第二排端子的USB2.0信号的负极引脚D﹣称为第二USB2.0信号负极引脚(由于第二排端子位于第一排端子的下方,因此,图4未示出),可以看出,第一USB2.0信号负极引脚112可以作为第一信号引脚11,第二USB2.0信号负极引脚可以作为与第一USB2.0信号负极引脚112相对应的第二信号引脚12,第一USB2.0信号负极引脚112通过第三连接线413与第二信号传输线32连接,第二USB2.0信号负极引脚通过第四连接线414与第二信号传输线32连接。从图4中显然可以看出,相比于图2中的走线,PCB板2上对应Type‑C连接器1的USB2.0信号引脚的走线显然变短,减小了USB2.0信号引脚的Stub。
[0063] 当然,本发明实施例所提供的带有Type‑C的USB组件中的第一信号引脚11并不限于是第一USB2.0信号正极引脚111或第一USB2.0信号负极引脚112,第二信号引脚12并不限于是第二USB2.0信号正极引脚或第二USB2.0信号负极引脚,第一信号引脚11和第二信号引脚12还可以是其他功能信号引脚。例如,第一信号引脚11和第二信号引脚12还可以是USB3.0相对应的信号引脚。
[0064] 可以理解的是,相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12越靠近,越可以在靠近第一信号引脚11和第二信号引脚12的位置开设过孔,从而使得第一信号引脚11和第二信号引脚12分别到过孔的距离尽量的短,进而可尽可能地减小Stub长度。
[0065] 请参考图5,为了进一步减小Stub长度,在一些实施例中,PCB板2包括位于顶层21和底层22之间的布线层23,过孔包括自顶层21到布线层23的第一盲孔24和自底层22到布线层23的第二盲孔25,第一信号引脚11对准第一盲孔24设置并与第一盲孔24内的导电金属层导通,第二信号引脚12对准第二盲孔25设置并与第二盲孔25内的导电金属层导通,第一盲孔24和第二盲孔25内的导电金属层在布线层23通过导线5连通,第一盲孔24或第二盲孔25内的导电金属层用于与对应的信号传输线3连接。
[0066] 也就是说,本实施例中,第一信号引脚11和第二信号引脚12通过第一盲孔24内的导电金属层、导线5和第二盲孔25内的导电金属层连通,相当于通过与第一信号引脚11和第二信号引脚12直接导通的过孔进行走线,而且,第一盲孔24和第二盲孔25分别从PCB板2的顶层21和底层22向布线层23延伸,第一盲孔24和第二盲孔25的深度之和为PCB板2的厚度,从而进一步减小了Stub长度。这样,在不考虑第一信号引脚11和第二信号引脚12自身的长度的情况下,当第一盲孔24内的导电金属层与对应的信号传输线3连接时,第一信号引脚11导通时,则Stub长度为导线5长度和第二盲孔25的深度之和,第二信号引脚12导通时,则Stub长度为第一盲孔24的深度。同理,当第二盲孔25内的导电金属层与对应的信号传输线3连接时,第一信号引脚11导通时,则Stub长度为第二盲孔25的深度,第二信号引脚12导通时,则Stub长度为导线5长度和第一盲孔24的深度之和。
[0067] 可以看出,本实施例中,相对应的第一信号引脚11与第二信号引脚12越靠近,则导线5长度越短,Stub长度就越短。
[0068] 此种情况下,在一些实施例中,相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12上下对准设置,或者,相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12错位设置,且第一排端子和第二排端子的引脚在平行于PCB板2的平面内的投影被配置为:相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12的投影相邻或相隔一个引脚。
[0069] 当然,根据实际情况,在另一些实施例中,相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12错位设置,且第一排端子和第二排端子的引脚在平行于PCB板2的平面内的投影被配置为:相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12的投影也可以相隔两个以上的引脚。
[0070] 请参考图6和图7,为了进一步减小Stub长度,在另一些实施例中,相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12错位设置,过孔包括连接于顶层21和底层22的斜孔26,第一信号引脚11对准斜孔26的顶层端并与斜孔26内的导电金属层导通,第二信号引脚12对准斜孔26的底层端并与斜孔26内的导电金属层导通,第一信号引脚11和第二信号引脚12中的一者与对应的信号传输线3连接。
[0071] 也就是说,本实施例中,第一信号引脚11和第二信号引脚12直接通过斜孔26内的导电金属层导通,相当于通过与第一信号引脚11和第二信号引脚12直接导通的斜孔26进行走线。这样,在不考虑第一信号引脚11和第二信号引脚12自身的长度的情况下,当第一信号引脚11与对应的信号传输线3连接时,第一信号引脚11导通时,则Stub长度为斜孔26的长度,第二信号引脚12导通时,则Stub长度为零。同理,第二信号引脚12与对应的信号传输线3连接时,第一信号引脚11导通时,则Stub长度为零,第二信号引脚12导通时,则Stub长度为斜孔26的长度。也就是说,本实施例中,Stub长度也即斜孔26的长度,显然可以大大减小Stub长度。
[0072] 可以理解的是,相对应的第一信号引脚11与第二信号引脚12越靠近,则斜孔26长度越短,Stub长度就越短。
[0073] 此种情况下,在一些实施例中,第一排端子和第二排端子的引脚在平行于PCB板2的平面内的投影被配置为:相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12的投影相邻或相隔一个引脚(请结合图6)。
[0074] 当然,根据实际情况,在另一些实施例中,第一排端子和第二排端子的引脚在平行于PCB板2的平面内的投影被配置为:相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12的投影也可以相隔两个以上的引脚。
[0075] 需要说明的是,本实施例对斜孔26的具体形成方式不做限定,只要能够在相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12之间形成斜孔26即可。
[0076] 在一些实施例中,斜孔26由以下步骤得到:
[0077] 确定斜孔26的倾斜角度,并计算斜孔26与PCB板2的每一个叠层之间的相交位置;
[0078] 在每一个叠层与斜孔26对应的相交位置处钻孔;
[0079] 在每一个叠层所对应的钻孔内设置导电层;
[0080] 将全部叠层压合,使全部叠层的钻孔对接形成斜孔26,使全部导电层对接形成导电金属层;
[0081] 对斜孔26进行优化处理,优化处理包括去毛刺。
[0082] 也就是说,在生产PCB板2时,需要在单独做叠层设计时,根据斜孔26与PCB板2的每一个叠层之间的相交位置,对每一个叠层进行钻通孔,并对每一个叠层的钻孔内设置导电层,从而在将所有叠层压合在一起后,使所有叠层的钻孔叠加对接形成一个完整的斜孔26,此时,每一个叠层的钻孔内的导电层叠加,形成斜孔26内的导电金属层,然后,再对整体的斜孔26进行优化处理,例如,对细节毛刺进行去除等,以此得到斜孔26。
[0083] 可以理解的是,在PCB板2生产中,斜孔26形成后,需要利用树脂等材料将斜孔26填充,以提升斜孔26处的支撑作用,树脂等材料的填充需避让斜孔26内导电金属层与引脚的导通。
[0084] 请参考图8、图9和图10,为了进一步减小Stub长度,在另一些实施例中,第一排端子的每两个信号引脚为一组,第二排端子的每两个信号引脚为一组,第一排端子和第二排端子在平行于PCB板2的平面内的投影为:第一排端子的任意相邻两组的信号引脚之间具有第二排端子的一组信号引脚,第二排端子的任意相邻两组的信号引脚之间具有第一排端子的一组信号引脚;第一信号引脚11和第二信号引脚12的数量分别为偶数个,每两个第一信号引脚11为一组,每两个第二信号引脚12为一组;同组的两个第一信号引脚11分别为第三信号引脚113和第四信号引脚114,同组的两个第二信号引脚12分别为第五信号引脚121和第六信号引脚122;第三信号引脚113的长度大于第四信号引脚114的长度,且第三信号引脚113和第四信号引脚114均为弯折件,以使第三信号引脚113和第四信号引脚114分别与PCB板2连接的部分沿第三信号引脚113的长度方向错开设置;第五信号引脚121的长度小于第六信号引脚122的长度,且第五信号引脚121和第六信号引脚122均为弯折件,以使第五信号引脚121和第六信号引脚122分别与PCB板2连接的部分沿第五信号引脚121的长度方向错开设置;信号传输线3包括第三信号传输线33和第四信号传输线34;过孔包括第一过孔27和第二过孔28,第一过孔27、第三信号引脚113和第六信号引脚122分别在平行于PCB板2的平面内的投影为:第一过孔27的投影在第三信号引脚113和第六信号引脚122的投影之间,第三信号引脚113连接有第五连接线415,第六信号引脚122连接有第六连接线416,第五连接线
415和第六连接线416分别与第一过孔27内的导电金属层连接,第一过孔27内的导电金属层用于与第三信号传输线33连接;第二过孔28、第四信号引脚114和第五信号引脚121在平行于PCB板2的平面内的投影为:第二过孔28的投影在第四信号引脚114和第五信号引脚121的投影之间,第四信号引脚114连接有第七连接线417,第五信号引脚121连接有第八连接线
418,第七连接线417和第八连接线418分别与第二过孔28内的导电金属层连接,第二过孔28内的导电金属层用于与第四信号传输线34连接。
[0085] 也就是说,本实施例中,第一排端子和第二排端子在平行于PCB板2的平面内的投影相互错两个引脚进行排列,使两个第一信号引脚11一组,成为相邻的两个引脚,使两个第二信号引脚12一组,成为相邻的两个引脚。同时,使同组的两个引脚做成长短引脚的形式,也即,同组的两个引脚中一者的长度长,另一者的长度短,且使同组的两个引脚与PCB板2连接的部位沿引脚的长度方向上错开,这样,可以使相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12在平行于PCB板2的平面内的投影相对设置且投影间无其他引脚投影,从而可在PCB板2上位于相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12之间开设过孔,使第一信号引脚11和第二信号引脚12分别到过孔的距离较短,这样,使得第一信号引脚11和第二信号引脚12分别与过孔的导电金属层的连线之和为相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12在平行于PCB板2的平面内的投影之间的距离。这样,在不考虑第一信号引脚11和第二信号引脚12自身的长度的情况下,当过孔的顶层端连接对应的信号传输线3时,第一信号引脚11导通时,则Stub长度为过孔的深度和过孔到第二信号引脚12的距离之和,第二信号引脚12导通时,Stub长度为过孔到第一信号引脚11的距离。当过孔的底层端连接对应的信号传输线3时,第一信号引脚11导通时,则Stub长度为过孔到第二信号引脚12的距离,第二信号引脚12导通时,Stub长度为过孔的深度和过孔到第一信号引脚11的距离之和。由于过孔在PCB板2上位于相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12之间时,第一信号引脚11和第二信号引脚12分别到过孔的距离较短,因此,Stub长度较短。
[0086] 请参考图11,需要说明的是,区别于上述实施例,在另一些实施例中,第三信号引脚113的长度大于第四信号引脚114的长度,第五信号引脚121的长度小于第六信号引脚122的长度,第三信号引脚113、第四信号引脚114、第五信号引脚121和第六信号引脚122均为非折弯件,也即,第三信号引脚113和第四信号引脚114在PCB板2上具有沿垂直于引脚方向的重合部分,同时,沿引脚方向,第三信号引脚113具有伸出于第四信号引脚114的部分,同理,第五信号引脚121和第六信号引脚122在PCB板2上具有沿垂直于引脚方向的重合部分,同时,沿引脚方向,第六信号引脚122具有伸出于第五信号引脚121的部分,使得同样可以在第三信号引脚113和第六信号引脚122之间开设第一过孔27,在第四信号引脚114和第五信号引脚121之间开设第二过孔28。在不考虑第三信号引脚113、第四信号引脚114、第五信号引脚121和第六信号引脚122自身的长度的情况下,与上述实施例第三信号引脚113、第四信号引脚114、第五信号引脚121和第六信号引脚122为折弯件时具有相同的有益效果。
[0087] 为了进一步减小Stub长度,在一些实施例中,相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12对准设置或错位设置,过孔包括垂直于PCB板2的通孔,第一信号引脚11连接有第九连接线,第二信号引脚12连接有第十连接线,第九连接线和第十连接线分别与过孔内的导电金属层连接。也就是说,在相对应的第一信号引脚11和第二信号引脚12对准设置或错位设置的情况下,通过开设过孔使第一信号引脚11和第二信号引脚12分别与过孔的导电金属层连接,如图2所示的方案,在第一信号引脚11和第二信号引脚12非共面设置时,可以避免绕线,从而可减小Stub长度。
[0088] 另外,请参考图12,为了适应不同厚度的PCB板2,在一些实施例中,Type‑C连接器1设有轨道13,轨道13的长度方向为PCB板2的厚度方向;第一信号引脚11和第二信号引脚12位置可调地与轨道13连接。也就是说,本实施例可以通过沿轨道13的长度方向调整第一信号引脚11和第二信号引脚12的位置,改变第一信号引脚11和第二信号引脚12之间的距离,从而使Type‑C连接器1能够与不同厚度的PCB板2连接,提升Type‑C连接器1的通用性及其与PCB板2连接的可靠性。
[0089] 需要说明的是,本实施例对第一信号引脚11和第二信号引脚12分别与轨道13的连接方式不做具体限定,只要第一信号引脚11和第二信号引脚12位置可调整的设于轨道13即可。
[0090] 请继续参考图12,在一些实施例中,轨道13沿其长度方向设有若干个卡扣14,任意相邻两个卡扣14之间形成用于插设第一信号引脚11或第二信号引脚12的插槽15,第一信号引脚11或第二信号引脚12插入插槽15后由插槽15对应的两个卡扣14卡接固定。
[0091] 也就是说,当需要调整第一信号引脚11或第二信号引脚12的位置时,将第一信号引脚11或第二信号引脚12沿垂直于轨道13的方向从插槽15中拔出,然后使第一信号引脚11或第二信号引脚12沿轨道13的长度方向移动,当移动到合适位置后,再将第一信号引脚11或第二信号引脚12沿垂直于轨道13的方向插入插槽15内,利用插槽15对应的两个卡扣14将第一信号引脚11或第二信号引脚12卡紧固定,实现第一信号引脚11或第二信号引脚12的位置调整,该连接结构简单,方便调节。
[0092] 进一步地,在一些实施例中,Type‑C连接器1设有与插槽15一一对应的导向槽,用于对第一信号引脚11或第二信号引脚12插入插槽15时进行导向。调节第一信号引脚11或第二信号引脚12时,将第一信号引脚11或第二信号引脚12从导向槽拔出,然后再插入与所需位置对应的导向槽即可,以在将第一信号引脚11或第二信号引脚12插入插槽时快速定位,并通过导向槽的导向作用,提升第一信号引脚11或第二信号引脚12位置的精确性。
[0093] 另外,在一些实施例中,在插槽15的槽底设有压力传感器,用于检测第一信号引脚11或第二信号引脚12插入插槽15时的压力,以根据压力传感器所检测的压力确定第一信号引脚11或第二信号引脚12是否插入到位。压力传感器可以与PCB板上的控制电路连接,控制电路用于向报警装置发出警报,以在第一信号引脚11或第二信号引脚12插入不到位时,控制报警装置发出警报。
[0094] 另外,考虑到对PCB板2进行组装零件时,需要对PCB板2进行拼板固定,通常设置底板6,在底板6上设置支撑筋,用于对PCB板2进行限位和固定,请参考图13,在一些实施例中,Type‑C连接器1通过第一排端子和第二排端子以跨骑式的方式与PCB板2连接,以使Type‑C连接器1至少部分位于PCB板2的外侧;带有Type‑C的USB组件还包括用于设置支撑PCB板2的支撑结构的底板6,底板6设有用于让位Type‑C连接器1的凹槽61,凹槽61与Type‑C连接器1之间具有预设间隙。
[0095] 也就是说,本实施例中,Type‑C连接器1与PCB板2连接后,Type‑C连接器1凸出于PCB板2的一侧,为了避免拼板时,底板6与Type‑C连接器1产生干涉,本实施例在底板6上设置凹槽61,并使凹槽61与Type‑C连接器1之间具有预设间隙,来避让Type‑C连接器1,防止Type‑C连接器1与底板6相互影响。
[0096] 除了上述带有Type‑C的USB组件,本发明还提供一种包括上述实施例公开的带有Type‑C的USB组件的电子产品,该电子产品的其它各部分的结构请参考现有技术,本文不再赘述。
[0097] 本实施例的重点在于采用上述任意一个实施例公开的带有Type‑C的USB组件,具有与带有Type‑C的USB组件相同的有益效果,在此不再赘述。
[0098] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0099] 以上对本发明所提供的带有Type‑C的USB组件及电子产品进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。