CN110364846A - 板对板电连接器之微机电（mems）端子结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构及其制造方法，微机电（MEMS）端子结构之端子包括一体式之侧臂、弯折部与弹臂，弹臂包括第一段及第二段，第一段与侧臂共同形成插接空间，第二段与侧臂共同形成固定空间，弹臂于第二段上形成接触部，插接空间大于固定空间，藉由端子外型包含复数个圆弧及限位固定特征，延长端子力臂使之保有弹性，并作多点接触，增加接触的稳固性，并具有固定的功能，并且，透过MEMS制程技术制作出端子，可制作出微小化板对板电连接器的端子。

Description

板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构及其制造方法

技术领域

本发明系有关于一种端子结构，特别是指一种板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构及其制造方法。

背景技术

习知3C电子产品愈渐小型化与轻薄化为趋势，在可携式电子装置的内部经常会需要在不同的电路板之间作电性连接，由于电子装置的体积小，内部空间势必相对局促，因此电路板之间通常会利用板对板（Board to Board，简称BTB）电连接器使彼此电性连接，达到较佳的空间利用率。

板对板电连接器为一种电连接器组合，一般来说，此电连接器组合包括了插头连接器与相对应的插座连接器，插座连接器上排列有复数端子，插头连接器上排列有复数柱状端子，当插头连接器插入插座连接器后，柱状端子会匹配端子，以达成两块印刷电路板之间的信号传输。

习知端子概呈U字型结构夹持臂，柱状端子插接端子形成干涉，须施予的插入力较大，使用上较显不便，且常久夹持臂干涉接触而容易变形或断裂，是以，如何解决习知结构的问题，即为相关业者所必须思考的问题所在。

发明内容

有鉴于上述问题，本發明系提供一种板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，包括结合于第一板件表面之端子，该端子包括与第一板件表面保持间距之侧臂、形成于侧臂一端之弯折部以及自弯折部端部延伸至侧臂侧边之弹臂，弹臂包括第一段及第二段，第一段与侧臂共同形成形成插接空间，第二段与侧臂共同形成形成固定空间，弹臂于第二段上形成接触部，插接空间大于固定空间。

在一些实施例中，板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构更包括柱状端子，结合于第二板件上而对接端子，柱状端子一侧接触接触部，柱状端子另一侧接触侧臂而固定柱状端子于固定空间。

在一些实施例中，接触部系为弯弧状结构接触柱状端子一侧。

在一些实施例中，弯弧状结构以两点或面接触柱状端子一侧。

在一些实施例中，弹臂以侧臂一端为支点弹性摆动。

在一些实施例中，侧臂另一端与弹臂间形成开口，固定空间邻近设置于开口处，插接空间位于弯折部内部。

在一些实施例中，侧臂另一端与该弹臂间形成开口，插接空间邻近设置于开口处，固定空间位于弯折部内部。

在一些实施例中，端子包括形成于侧臂与弹臂端缘之导引部。

在一些实施例中，端子包括自侧臂另一端朝外延伸之接脚。

本發明亦提供一种板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构制造方法，包括下列步骤： 提供设置于基座表面之厚膜涂层；提供位于厚膜涂层上方之光罩；光罩将端子形状传递到厚膜涂层表面并照射光；将端子形状去除而形成端子形状的凹槽；透过电铸以填满凹槽；及移除厚膜涂层而作出端子。

藉由端子外型包含复数个圆弧及限位固定特征，延长端子力臂使之保有弹性，并作多点（或点与面）接触，增加接触的稳固性，并具有固定（Lock）的功能。并且，透过MEMS制程技术制作出端子，可制作出微小化板对板电连接器的端子（母端子），而一般板对板电连接器端子为透过冲压或蚀刻等制程制作，尺寸无法更微型化、微小化，适用范围较为局限。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是發明之板对板电连接器之外观示意图。

图2是發明之板对板电连接器之分解示意图。

图3是發明之第一实施例之端子与柱状端子之分解示意图。

图4是發明之第一实施例之端子与柱状端子插接之外观示意图。

图5是發明之第一实施例之端子与柱状端子插接时之剖面示意图。

图6是發明之第一实施例之端子与柱状端子插接后之剖面示意图。

图7是發明之第二实施例之端子与柱状端子插接时之剖面示意图。

图8是發明之第二实施例之端子与柱状端子插接后之剖面示意图。

图9是發明之板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构制造方法流程图。

图10是發明之板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构制造过程示意图（一）。

图11是發明之板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构制造过程示意图（二）。

图12是發明之板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构制造过程示意图（三）。

图13是發明之板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构制造过程示意图（四）。

图14是發明之板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构制造过程示意图（五）。

图15是發明之板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构制造过程示意图（六）。

符号说明

100.................. 板对板电连接器

1...................... 端子

11.................... 侧臂

111.................. 延伸部

12.................... 弯折部

13.................... 弹臂

131.................. 第一段

132.................. 第二段

14.................... 插接空间

15.................... 固定空间

16.................... 接触部

16a................... 点

16b.................. 面

161.................. 弯弧状结构

17.................... 间距

18.................... 导引部

19.................... 接脚

2...................... 柱状端子

7...................... 第一板件

8...................... 第二板件

O..................... 支点

90.................... 基座

91.................... 厚膜涂层

92.................... 光罩

93.................... 凹槽

S910................. 开始

S911................. 提供设置于基座表面之厚膜涂层

S912................. 提供位于厚膜涂层上方之光罩

S913................. 光罩将端子形状传递到厚膜涂层表面并照射光

S914................. 将端子形状去除而形成端子形状的凹槽

S915................. 透过电铸以填满凹槽

S916................. 移除厚膜涂层而作出端子

S917................. 结束。

具体实施方式

参照图1、图2与图3，为板对板电连接器100的第一实施例，图1为外观示意图，图2为分解示意图，图3为端子1与柱状端子2之分解示意图。本实施例之板对板（Board toBoard，简称BTB）电连接器包括设置于第一板件7上之端子1（receptacle）以及位于第二板件8上之柱状端子2（plug），端子1为母端子，柱状端子2为公端子，端子1插接柱状端子2。

参照图2至图6，图4为端子1与柱状端子2插接之外观示意图、图5为端子1与柱状端子2插接时之剖面示意图、图6为端子1与柱状端子2插接后之剖面示意图。本实施例中，端子1包括侧臂11、弯折部12及弹臂13，弯折部12形成于侧臂11一端，弹臂13形成弯折部12端部并位于侧臂11侧边，弹臂13与侧臂11间形成间距17，即侧臂11及弹臂13略呈并排型式，弹臂13与侧臂11的俯视观之概呈U字型外观。

参照图2至图6，弹臂13包括第一段131及第二段132，第一段131与侧臂11共同形成插接空间14，第二段132与侧臂11共同形成固定空间15，弹臂13于第二段132上形成接触部16，接触部16接触柱状端子2一侧，柱状端子2另一侧接触侧臂11而固定该柱状端子2于固定空间15。

参照图2至图6，端子1包括形成于侧臂11另一端之接脚19，透过微机电（MEMS）制程技术长出端子1的立体结构时，端子1为堆叠式的结构，将接脚19与在第一板件7连接；本实施候中，端子1结合于第一板件7表面时，侧臂11底部延伸有与第一板件7接触的延伸部111，以此延伸部111让侧臂11与第一板件7表面保持一间距（如图2与图4所示）。

参照图2至图6，本实施例中，插接空间14宽度大于固定空间15宽度，插接空间14宽度亦大于柱状端子2的外径，固定空间15宽度小于柱状端子2的外径，柱状端子2插入插接空间14时，柱状端子2外表面不会受到插接空间14周遭的侧臂11或弹臂13干涉，即柱状端子2可以零插入力的方式插入到插接空间14内，使用上相当简便。

参照图2至图6，本实施例中，弹臂13之第一段131及第二段132形成多段式弯弧状结构161，端子1的弹臂13外型包含复数个圆弧及限位固定特征，延长端子力臂使之保有弹性。

参照图2至图6，本实施例中，柱状端子2一侧接触接触部16，柱状端子2另一侧接触侧臂11而固定柱状端子2于固定空间15，在此，柱状端子2先插入到插接空间14，之后再横向移动，使柱状端子2卡在固定空间15中定位，弹臂13以侧臂11一端为支点O弹性摆动。关于柱状端子2横向扣接于端子1固定空间15中的方式仅是举例，在一些实施态样中，柱状端子2可直向扣接于端子1固定空间15中，并且端子1结构改变为概呈V字型外观，即上方具有供零插入力之插接空间14，下方具有固定空间15。

参照图2至图6，搭配圆柱状柱状端子2以达到公母配对后讯号的传输效果，端子1设计大弧度形状，让柱状端子2向下插入时，呈现零干涉（ZIF）的作用，经过两段式位移至定位，第一段131会有明显手感反馈，第二段132移动至定位后，多点16a接触固定（点16a与面16b）；并且，端子1包括形成于侧臂11与弹臂13端缘之导引部18，导引部18为导角结构设计，方便导引柱状端子2插入插接空间14。

参照图2至图6，本实施例中，端子1之接触部16系为一弯弧状结构161接触柱状端子2一侧，弯弧状结构161以两点16a或面16b接触该柱状端子2一侧，在此，板对板对接后，柱状端子2头端插入端子1，柱状端子2零插入力设计，柱状端子2移动端子1第一段131时，有手感体现，柱状端子2移动端子1第二段132时，扣合至定位，呈现三点16a接触固定，即柱状端子2底面一点16a接触、上方两侧两点16a接触的固定方式；非以此为限，在一些实施态样中，端子1可以弧面半径符合柱状端子2外圆弧面半径而以面接触的固定，即固定柱状端子2的方式形成柱状端子2底面一点16a接触固定、上方以面16b接触的固定方式。

请参阅图5与图6，本实施例中，插接空间14位于侧臂11一端，固定空间15位于侧臂11另一端，即概呈U字型外观之端子1的内部为插接空间14，而端子1在邻近U字型结构开口处为固定空间15，但非以此为限。

请参阅图7与图8，图7为端子1与柱状端子2插接时之剖面示意图，图8为端子1与柱状端子2插接后之剖面示意图。为端子1结构改变的第二实施例，本实施例与第一实施例差别在于插接空间14与固定空间15对换位置，对应端子1的结构改变，即第二实施例之端子1插接空间14位于侧臂11另一端，固定空间15位于侧臂11一端，即概呈U字型外观之端子1的内部为固定空间15，而端子1在邻近U字型结构开口处为插接空间14，柱状端子2先插入较宽的插接空间14，之后再横向扣入至较窄的固定空间15固定，因固定空间15位于U字型结构端子1的内部，柱状端子2受到更强的夹持力夹固。

请参阅图9，图9为板对板电连接器100之微机电（MEMS）端子结构制造方法流程图，本发明提出一种板对板电连接器100之微机电（MEMS）端子结构制造方法，包括下列步骤：

步骤S910，开始。

步骤S911，提供设置于基座90表面之厚膜涂层91。

步骤S912，提供位于厚膜涂层91上方之光罩92。

步骤S913，光罩92将端子1形状传递到厚膜涂层91表面并照射光。

步骤S914，将端子1形状去除而形成端子1形状的凹槽93。

步骤S915，透过电铸以填满凹槽93。

步骤S916，移除厚膜涂层91而作出端子1。

步骤S917，结束。

上述制造方法步骤过程中，请参阅图10至图15，图10至图15为板对板电连接器100之微机电（MEMS）端子结构制造过程示意图。本实施例中，为于一基座90表面设置一厚膜涂层91（光阻剂（PR））形成一光罩92（Mask），经由光罩92将端子1的几何图案形状传递到厚膜涂层91表面，于光罩92照射光，光阻剂曝光，将端子1的几何图案形状的部份去除，形成端子1几何图案形状的凹槽93，之后，再电铸方法在端子1形状的凹槽93中填满，再将涂层厚膜91移除而作出半成品的端子1。端子1为透过MEMS制程技术长出形成。换言之，先以模子将涂层厚膜91作出，再透过光将端子1形状的凹槽93作出，再将凹槽93填满，再将涂层厚膜91移除作出半成品的端子1。可透过不同光罩，可堆叠成立体结构的半成品结构。简言之，分别进行的加工程序为厚膜PR涂层、平板印刷、展开形成、电铸、PR剥离、释出的过程。

本实施例中，透过MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，其形成为整合的微元件或系统）相关制程技术，将折弯状端子1利用金属材料作堆叠成型（如图2至图6所示），固定于第一板件7上；端子1外型包含复数个圆弧及限位固定特征，延长端子力臂使之保有弹性，并作多点16a（或点16a与面16b）接触，增加接触的稳固性，并具有固定（Lock）的功能。换言之，以半导体用MEMS的制程技术制作出端子1，可制作出微小化板对板电连接器100的端子1（母端子），而一般板对板电连接器100端子为透过冲压或蚀刻等制程制作，尺寸约1mm至1μ，但无法再更为微型化、微小化板对板电连接器100端子，适用范围较为局限。

以MEMS制程技术包含利用IC加工技术制造的电子和机械零件，该元件或系统的大小从微米μm（10-6公尺）到毫米(10-3公尺)，板对板电连接器100端子1相对制出微小化微机电（MEMS）端子结构。

微机电（MEMS）相关制程技术为结合半导体制程技术与精密机械技术，来制造微小元件及功能整合的微系统。半导体制程概分为三类：（1）薄膜成长、（2）微影曝光、（3）蚀刻成型。而微机电元件的制造技术则是利用目前的半导体制造技术为基础再加以延伸应用，其制造技术的弹性与变化比一般的IC制造技术来的大，从薄膜成长，黄光微影曝光，干/湿蚀刻成型等制程都在微机电制程的应用范畴，再配合其他新发展的精密加工与硅微加工技术，包括异方性蚀刻，电铸，LIGA…等技术，而成现在所发展的微机电元件的制造技术。

加工技术为微光刻电铸造模（LIGA process），主要是综合光学、电镀、模造等三项技术来制作微机械元件。LIGA技术是以X-ray为主的光蚀刻技术，其是利用以制程图型的光罩或光阻，选择性保护工件表面后，以各种不同光源蚀刻未被光罩或光阻覆盖的部分，再结合电铸翻模与射出成型技术而得到欲加工的几何形状。

藉由端子外型包含复数个圆弧及限位固定特征，延长端子力臂使之保有弹性，并作多点（或点与面）接触，增加接触的稳固性，并具有固定（Lock）的功能。并且，透过MEMS制程技术制作出端子，可制作出微小化板对板电连接器的端子（母端子），而一般板对板电连接器端子为透过冲压或蚀刻等制程制作，尺寸无法更微型化、微小化，适用范围较为局限。

Claims (10)

1.一种板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，其特征在于：

一端子，结合于一第一板件表面，该端子包括一部分与该第一板件表面保持一间距之侧臂、一形成于该侧臂一端之弯折部以及一形成该弯折部端部并位于该侧臂侧边之弹臂，该弹臂包括一第一段及一第二段，该第一段与该侧臂共同形成一插接空间，该第二段与该侧臂共同形成一固定空间，该弹臂于该第二段上形成一接触部，该插接空间大于该固定空间。

2.如权利要求1所述的板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，其特征在于:更包括一柱状端子，结合于一第二板件上而对接该端子，该柱状端子一侧接触该接触部，该柱状端子另一侧接触该侧臂而固定该柱状端子于该固定空间。

3.如权利要求2所述的板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，其特征在于:其中该接触部系为一弯弧状结构接触该柱状端子一侧。

4.如权利要求3所述的板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，其特征在于:其中该弯弧状结构以两点或面接触该柱状端子一侧。

5.如权利要求1所述的板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，其特征在于:其中该弹臂以该侧臂一端为支点弹性摆动。

6.如权利要求5所述的板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，其特征在于:其中该侧臂另一端与该弹臂间形成一开口，该固定空间邻近设置于该开口处，该插接空间位于该弯折部内部。

7.如权利要求5所述的板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，其特征在于:其中该侧臂另一端与该弹臂间形成一开口，该插接空间邻近设置于该开口处，该固定空间位于该弯折部内部。

8.如权利要求1所述的板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，其特征在于:其中该端子包括一形成于该侧臂与该弹臂端缘之导引部。

9.如权利要求1所述的板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构，其特征在于:其中该端子包括一形成于该侧臂另一端之接脚。

10.一种板对板电连接器之微机电（MEMS）端子结构制造方法，其特征在于下列步骤：

经由一光罩将一端子形状传递到该厚膜涂层表面并照射光，以电铸将该厚膜涂层上形成该端子形状之凹槽中堆叠成板对板电连接器之该端子，该端子堆叠成立体结构之一侧臂、一弯折部及一弹臂。