TWI595706B - 可接合電性連接結構及包含其之電子裝置 - Google Patents

Description

可接合電性連接結構及包含其之電子裝置

本發明係有關於用於電性連接印刷電路板、中介層、電子封裝及連接器的內部與外部間之電性連接或其相互之電性連接的一種可接合電性連接結構。

需要電性連接結構以連接印刷電路板(PCB)及安裝在其上的裝置(例如，半導體封裝、被動裝置、主動裝置、顯示模組及電池)，或連接PCB及其他PCB。

用於在電子電路中之電子裝置之間相互連接的所有電性連接結構主要分為兩種類型，包含焊接接合型及插座型。

最普遍使用的是作為焊接接合型的具有雙列直插封裝(DIP)的電性連接結構，而第8圖及第9圖描繪其中DIP型的電性連接結構安裝在PCB上的例示性實施例。

如在第8圖中所描繪，設置DIP型的電性連接結構，從而使在各組件A至F(例如，連接器及晶片)中的複數個針型端子20以兩列彼此面對，而各針 型端子20延伸至組件A至F外部，被焊接在電路板10上，從而使組件A至F表面安裝在電路板10上。

第9圖描繪從前方觀看在第8圖中所描繪的組件中的組件A及組件B的圖，並從此應當認識到在組件A至F的焊接部分30之間需要超過一定距離d以避免組件的焊接部分30間之接觸。因為這會導致在印刷電路板10中的電性連接結構所佔用的面積增加，抑制了印刷電路板之高密度整合及設計的自由。

在插座型的情況下，儘管其是在需要若干輸入及輸出端子且可接合型是必要的時候使用，但存在有母連接器與公連接器之間的電性連接可能因為外部衝擊而斷開的問題。

本發明是針對提供能夠實施細節距及小面積，且穩定保持電性連接及機械可靠性的可接合電性連接結構。

本發明的範疇不限於前述標的，所屬技術領域具有通常知識者可從下面的描述清楚地理解其他未提及的標的。

本發明的一態樣提供一種可接合電性連接結構，其包含分別包含複數個第一連接部分及複數個第二連接部分的母連接元件及公連接元件，以及配置以可拆卸地耦合母連接元件與公連接元件，且以分別及電性連接複數個第一連接部分及複數個第二連接部分的複數個可接合連接部分，而可接合連接部分包含分別及電性連接複數個第一連接部分且被提供在形成在母連接元件中的 複數個插入孔的內壁上的內導電材料，分別及電性連接複數個第二連接部分且配置以從公連接元件突出以插入插入孔之中的柱體，以及配置以朝向柱體外部延伸以彈性接觸內導電材料的彈性片，而母連接元件及公連接元件中的至少其一被劃分成複數個區域，而複數個可接合連接部分被設置以在各區域中形成一群組。

根據本發明的可接合電性連接結構，當柱體被插入時，彈性片被彎曲於柱體的插入方向的相對方向。

根據本發明的可接合電性連接結構，複數個區域係根據連接至第一連接部分或第二連接部分的組件的類型或功能而劃分。

根據本發明的可接合電性連接結構，為陣列形狀的複數個區域彼此相鄰設置。在這種情況下，複數個區域被組合以形成二維陣列形狀。

根據本發明的可接合電性連接結構，複數個區域各具有相同的尺寸或具有不同的尺寸。

根據本發明的可接合電性連接結構，複數個可接合連接部分以陣列形狀設置在各區域中。

根據本發明的可接合電性連接結構，第一連接部分或第二連接部分的焊接區域及印刷電路板被設置在各區域中。

根據本發明的可接合電性連接結構，母連接元件或公連接元件包含至少一主動裝置、被動裝置、用於電性連接的連接器、半導體晶片封裝、應用於半導體封裝的中介層、具有三維複數層結構的半導體晶片及封裝以及複數層陶瓷電容器。

根據本發明的例示性實施例，電性連接結構所佔用的安裝面積可因為母連接元件及公連接元件中的至少其一被劃分為複數個區域，且設置複數個可接合連接部分以在各區域中形成陣列形狀的群組而減少。

換句話說，效果在於許多電性連接結構可設置在小空間中，且在連接結構之間的細節距可因為前述的電性連接結構而實現。

此外，優點在於可以拆卸及重新裝配，且電子組件組合的機械可靠性及抗衝擊性因為使用彈性片結構的可接合連接部分的結構所以是高的。

此外，優點在於電子訊號速度可藉由實施低高度及接近線性結構的電性連接結構而增加，且訊號品質可藉由減少訊號損失而增加。

10‧‧‧印刷電路板

20‧‧‧針型端子

30‧‧‧焊接部分

110‧‧‧母連接元件

111、121、122‧‧‧墊片

113‧‧‧插入孔

120‧‧‧公連接元件

130‧‧‧可接合連接部分

140‧‧‧內導電材料

150‧‧‧柱體

160‧‧‧彈性片

A、B、C、D、E、F‧‧‧區域

d‧‧‧距離

第1圖為描繪其中應用根據本發明的可接合電性連接結構的印刷電路板的例示性實施例的平面圖。

第2圖為在第1圖中的可接合電性連接結構的放大圖。

第3圖為描繪在第2圖中的可接合電性連接結構的變型的圖。

第4圖為描繪本發明的可接合電性連接結構的區域佈置形狀的示意圖。

第5圖及第6圖為描繪根據本發明的例示性實施例的可接合電性連接結構的剖面圖。

第7圖為描繪在第5圖及第6圖中所描繪的柱體及彈性片的平面圖。

第8圖及第9圖分別為描繪其中應用具有雙列直插封裝型的電性連接結構的印刷電路板的平面圖及前視圖。

在本發明中揭露的電性連接結構為涵蓋應用於如所有類型的行動電話、顯示裝置等的所有類型的電子裝置的印刷電路板與安裝在印刷電路板上的電子裝置之間，以及在印刷電路板與電子組件之間的電性連接的所有結構的概念。電性連接結構能夠被應用於如所有類型的行動電話及顯示裝置的電子裝置，且在這種情況下，本發明的電性連接結構可被提供在配置以形成電子裝置的外觀的殼體中。這樣的一個例示性實施例可為安裝在殼體中的印刷電路板與安裝在其上的電子組件之間的電性連接結構。

以下，有關於本發明的可接合電性連接結構將參考附圖來詳細描述。

第5圖及第6圖為描繪根據本發明的例示性實施例的可接合電性連接結構的剖面圖。

如在第5圖及第6圖中所描繪的，根據本發明的例示性實施例的可接合電性連接結構包含母連接元件110、公連接元件120及可接合連接部分130。

母連接元件110及公連接元件120為配置以在印刷電路板或安裝在印刷電路板上的組件之間電性及物理連接的公母結構。第5圖描繪其中母連接元件110及公連接元件120彼此分離的狀態，而第6圖描繪其中母連接元件110及公連接元件120耦接的狀態。

母連接元件110及公連接元件120為藉由下述的公母結構耦接的物件，且可形成在印刷電路板中或可為配置以被安裝在印刷電路板上的獨立組件。舉例來說，母連接元件110或公連接元件120可包含主動裝置、被動裝置、連接器、應用於半導體封裝的中介層、半導體晶片封裝、具有三維複數層結構的半導體晶片及封裝以及複數層陶瓷電容器中之至少其一。

母連接元件110及公連接元件120可由絕緣材料或絕緣材料與導電材料的組合形成。母連接元件110及公連接元件120的原始材料可為陶瓷、聚合物、矽、玻璃及金屬中之其一或超過一個的組合。

母連接元件110及公連接元件120分別包含第一連接部分及第二連接部分。第一連接部分及第二連接部分係指配置以藉由在母連接元件110與公連接元件120之間的連接來電性連接的物件，且其示例可包含墊片(pads)、電路圖樣、凸塊(bumps)、焊接球、通路孔等。根據本發明的例示性實施例，形成在母連接元件110的上表面上的墊片111被提供作為第一連接部分的一個示例，而形成在公連接元件120的下表面上的墊片122被提供作為第二連接部分的一個示例。作為參考，公連接元件120的下表面的墊片122能夠通過導電結構，如公連接元件120的上表面的墊片121及通路孔而電性連接。複數個第一連接部分被提供在母連接元件110，而複數個第二連接部分被提供在公連接元件120以對應第一連接部分。

可接合連接部分130以可接合方式物理性地耦接母連接元件110及公連接元件120，並電性連接複數個第一連接部分及複數個第二連接部分。提供複數個可接合連接部分130以對應第一連接部分及第二連接部分的數量。

各可接合連接部分130包含內導電材料140、柱體150及彈性片160。

內導電材料140被提供在形成在母連接元件110中的插入孔113的內壁上。根據本發明的例示性實施例，插入孔113可具有將母連接元件110的表面(在第5圖及第6圖中的下表面)內凹一預定深度而得到的形狀，且可具有圓柱形狀的內凹形狀。然而，插入孔113可具有這樣的形狀以及具有完全穿過母連接元件110的通孔形狀。

內導電材料140可具有以一預定厚度堆疊在插入孔113的內壁上的形狀，且可使用電鍍製程、塗佈製程等來形成。根據本發明的例示性實施例，內導電材料140是沿插入孔113的內壁的周邊(或周圍)來形成。

由導電材料(例如，金屬)形成的內導電材料140電性連接至第一連接部分，且作為示例，在第5圖及第6圖中的內導電材料140係通過插入孔113的底部而穿過母連接元件110來連接至墊片111。

柱體150具有導電材料及從公連接元件120突出的結構。整個柱體150可具有導電材料，或其外部表面可具有導電材料且其內部可具有絕緣材料。作為後者的一個示例，柱體150的內部可由聚合物、矽、玻璃等形成，而只有其外部表面可由導電材料形成。如第6圖所示，當母連接元件110面對公連接元件120時，柱體150被插入母連接元件110的插入孔113之中。柱體150電性連接至公連接元件120的第二連接部分，而在本發明的例示性實施例中，作為示例，柱體150被安裝在連接至電路圖樣的墊片121上。

內導電材料140及柱體150可以陣列形狀設置在母連接元件110及公連接元件120上。舉例來說，內導電材料140及柱體150可能被設置為具有預定數量的行及列的矩陣形狀，或其他各種形狀是的。

第7圖為描繪在第5圖及第6圖中所示的柱體150及彈性片160的平面圖。

彈性片160具有一表面，該表面具有導電材料及配置以延伸至柱體150外部。當柱體150被插入插入孔113之中時，彈性片160被配置以藉由被彈性變形而彈性接觸內導電材料140。

當柱體150被插入插入孔113之中時，彈性片160可在柱體150的插入方向的相對方向彎曲，且可具有與柱體150整合之結構或具有其中附加層層疊在柱體150的上表面上的構造。

彈性片160可由能夠彈性變形的導電材料(例如，金屬)形成，或可藉由表面被塗覆有導電材料(例如，金屬)的彈性材料(例如，聚合物、纖維)來形成。

最好將彈性片160形成為複數個以便接觸內導電材料140的複數個區域，而如第7圖中所示，複數個彈性片160可沿柱體150的周圍方向設置以被以預定角度分隔開。儘管第7圖描繪其中四個彈性片160被設置為以90度分隔開的結構，但對彈性片160的數量及形狀做各種改變是可能的。舉例來說，彈性片160可形成為具有環形的複數個或一個。

以下，將描述根據本發明例示性實施例的可接合電性連接結構的操作狀態。

從如在第5圖中所示的母連接元件110及公連接元件120彼此分離的狀態，母連接元件110及公連接元件120可如在第6圖中所示的，藉由將公連接元件120的柱體150插入母連接元件110的插入孔113之中而耦接。在其中柱體150插入插入孔113之中的程序中，彈性片160的彈性變形是藉由彈性片160被提供在插入孔113的內壁上的內導電材料140擠壓而發生，而因此，由於彈性片160所產生的恢復力，彈性片160電性接觸內導電材料140。彈性恢復力用作為在母連接元件110及公連接元件120之間的耦接力，且使母連接元件110及公連接元件120不會變得任意地彼此分離。

同時，因電性連接至公連接元件120的第二連接部分的彈性片160與電性連接至母連接元件110的第一連接部分的內導電材料140接觸，所以電性連接第一連接部分及第二連接部分是可能的。

如前所述，由於一同實施電性連接結構及物理耦接結構所以不需要額外的物理耦接結構，且優點在於電性連接結構的總厚度能夠藉由在母連接元件110的內部以水平接觸結構實施電性連接結構而被減少。此外，優點在於電子訊號速度可藉由實施低高度及接近線性結構的電性連接結構而增加，且訊號品質可藉由減少訊號損失而增加。

第1圖為描繪其中應用根據本發明的可接合電性連接結構的印刷電路板的例示性實施例的平面圖，第2圖為在第1圖中的可接合電性連接結構的放大圖，第3圖為描繪在第2圖中的可接合電性連接結構的變型的圖，而第4圖為描繪本發明的可接合電性連接結構的區域佈置形狀的示意圖。

根據本發明，母連接元件110及公連接元件120中之至少其一被劃分為複數個區域。

第1圖示出其中可接合電性連接結構的公連接元件120被安裝在印刷電路板10上的示例，且在圖中，示出公連接元件120被劃分為六個區域A至F的結構作為示例。在第1圖中，虛線為劃分區域的虛擬線，且在下面所描述的虛線亦同。

當公連接元件120具有單一結構被劃分為複數個區域的結構時，即，複數個區域形成一整合的單一結構，連接至其結構的母連接元件110也可具有被劃分為複數個區域之單一結構的結構。

或者，母連接元件110及公連接元件120中之其一可能具有單一結構被劃分為複數個區域的結構，且其中的另一個具有其中各區域被劃分或一部份區域的被劃分的複數個結構。

劃分母連接元件110或公連接元件120的複數個區域可以陣列形狀彼此相鄰設置。舉例來說，前述的複數個區域可藉由其組合來形成為二維陣列形狀。第1圖示出其中劃分區域的形狀具有3×2矩陣形狀的示例。

區域的佈置形狀不限於此，且可被變型為如在第4圖(a)及第4圖(b)中所示的各種不同的形狀。

此外，儘管複數個區域中的每一個區域可如在第2圖中所示的具有相同尺寸，但複數個區域可如在第3圖中所示的具有不同的尺寸。

因此，優點在於印刷電路板的設計的自由度可藉由將電性連接結構以具有各種佈置、形狀及尺寸的劃分結構來實施而增加。

因此，當母連接元件110及公連接元件120中的至少其一具有被劃分成複數個區域的結構時，複數個可接合連接部分130被設置以在各區域中形成群組。在此，第5圖至第7圖中所示的可接合連接部分130的結構的示例僅是本發 明的各種實施例的一個示例，除了在第5圖至第7圖中所示的示例形狀外，應用於其的可接合連接部分130的結構可被變型為包含前述的結構的各種不同的形狀。

即，當公連接元件120具有被劃分為複數個區域的結構時，柱體150被設置為複數個以形成群組在各區域中。然後，當母連接元件110具有被劃分為複數個區域的結構時，插入孔113的內導電材料140被設置為複數個以形成群組在各劃分區域中。

如第2圖中所示，複數個可接合連接部分130可以陣列形狀設置在各區域中。第2圖示出其中各可接合連接部分130以具有兩列的形狀設置的結構的示例。此外，如第3圖中所示，不同數量的可接合連接部分130可被設置在各區域中。

劃分母連接元件110或公連接元件120的各區域可根據連接至第一連接部分或第二連接部分的組件的類型或功能來劃分。舉例來說，當電性連接結構為安裝在行動電話中安裝的印刷電路板10上的連接器時，與相機模組相關的端子可被設置在特定的區域(例如，區域A)中，而與亮度感測器相關的其他端子可被設置在另一區域(例如，區域B)中。

然後，母連接元件110的第一連接部分或公連接元件120的第二連接部分的焊接區域被設置在各劃分區域中。舉例來說，當公連接元件120如第1圖中所示地安裝在印刷電路板10上時，公連接元件120的下表面的各墊片122變為焊接區域，而前述的墊片122被設置在區域A至F中的每一個區域中。

根據前述結構，優點在於，其中不需要確保焊接部分之間的分隔距離，因為結構不是在如具有雙列直插封裝(DIP)型的電性連接結構的焊接在延 伸至其外部的端子片的結構，而是垂直焊接結構。此外，如第1圖中所示，電性連接結構不需要被劃分且設置在印刷電路板10的數個區域上，但電性連接結構可如在第1圖中所示地被分別設置在印刷電路板10的特定區域上。因為這種結構特徵，可減少電性連接結構所佔用的安裝面積，許多電性連接結構可被設置在小空間中，且可增加電路設計的自由及空間使用率。

與前述本發明相關的可接合電性連接結構可被應用於各種領域，如用於電性連接的連接器、半導體封裝組合件、倒裝晶片的互連結構、複數層陶瓷電容器(MLCC)的電容器的相互連接結構及其他組件(或基板)等的。同時，前述的可接合電性連接結構不限於前述實施例的構造及方法，而對實施例的各種改變可藉由選擇性地結合各實施例的全部或一部分來進行，且各種改變可由所屬技術領域具有通常知識者在不脫離本發明的精神及範疇下進行。

110‧‧‧母連接元件

111、121、122‧‧‧墊片

113‧‧‧插入孔

120‧‧‧公連接元件

130‧‧‧可接合連接部分

140‧‧‧內導電材料

150‧‧‧柱體

160‧‧‧彈性片

Claims (9)

1. 一種可接合電性連接結構，其包含：一母連接元件及一公連接元件，分別包含複數個第一連接部分及複數個第二連接部分；以及複數個可接合連接部分，配置以可拆卸地耦接該母連接元件及該公連接元件，且分別及電性連接該複數個第一連接部分及該複數個第二連接部分，其中該複數個可接合連接部分包含：複數個內導電材料，分別及電性連接至該複數個第一連接部分且被提供在於該母連接元件中形成的複數個插入孔的內壁上；複數個柱體，分別及電性連接該複數個第二連接部分且配置以從該公連接元件突出以插入該複數個插入孔之中；以及複數個彈性片，配置以延伸至該複數個柱體外部以彈性接觸該複數個內導電材料，以及其中該母連接元件及該公連接元件中之至少其一被劃分為複數個區域，而該複數個可接合連接部分被設置以形成一群組在該複數個區域的每一個區域中；其中當該複數個柱體被插入時，該複數個彈性片在該複數個柱體的插入方向的相對方向彎曲。
2. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該複數個區域係根據連接至該複數個第一連接部分或該複數個第二連接部分的組件的類型或功能而劃分。
3. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中為陣列形狀的該複數個區域彼此相鄰設置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之結構，其中該複數個區域彼此組合以形成二維陣列形狀。
5. 如申請專利範圍第3項所述之結構，其中該複數個區域各具有相同的尺寸或具有不同的尺寸。
6. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該複數個可接合連接部分以陣列形狀設置在該複數個區域中的每一個區域中。
7. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該複數個第一連接部分或該複數個第二連接部分的焊接區域及印刷電路板係設置在該複數個區域中的每一個區域中。
8. 如申請專利範圍第1項所述之結構，其中該母連接元件或該公連接元件包含主動裝置、被動裝置、用於電性連接的連接器、半導體晶片封裝、應用於半導體封裝的中介層、具有三維複數層結構的半導體晶片及封裝以及複數層陶瓷電容器中之至少其一。
9. 一種電子裝置，其包含：一殼體，配置以形成該電子裝置的外觀；以及一可接合電性連接結構，安裝在該殼體的內部，且包含如申請專利範圍第1項至第8項之任一項所述之可接合電性連接結構。