TWM562502U - 彈性連接器及具有該彈性連接器的穿戴式裝置 - Google Patents

Abstract

一種彈性連接器，包括：一片具有複數個導電接點的撓性印刷電路板，該撓性印刷電路板具有一第一表面、與該第一表面相對的一第二表面、以及數目對應於上述導電接點的導電埠，其中每一上述導電埠導接至上述對應導電接點；以及數目對應於上述導電埠的複數個導電端子，其中前述導電端子分別沿貫穿上述第一表面與上述第二表面的一彈力方向導接安裝至上述對應的導電埠，藉此，當上述導電端子受到沿上述彈力方向的分力作用，使上述撓性印刷電路板偏離一平衡位置時，上述撓性印刷電路板將沿上述彈力方向產生一彈性回復力。

Description

彈性連接器及具有該彈性連接器的穿戴式裝置

本創作是關於一種彈性連接器，及一種具有該彈性連接器的穿戴式裝置。

近年來，隨著科技不斷進步，行動裝置及穿戴式裝置等電子設備已愈來愈微型化，而為了使電子裝置的體積縮小，電子裝置中所有電路元件都被要求更輕薄短小，以減少空間佔用及降低成本。另一方面，穿戴式裝置經常與使用者的皮膚接觸，因此，接觸使用者皮膚的元件具有良好的生物相容性(Biocompatibility)，是目前穿戴式裝置的發展趨勢。

為提供電路和電路以外的結構或人體導電接觸，在穿戴式裝置中，大多設有如第七圖所示的頂針連接器7(Pogo Pin)，此類頂針連接器7包括一個供焊接至電路板上的中空基座件70，中空基座件70內部形成有一個柱狀的容置空間71，頂端則形成有一個透空內縮穿孔74，可連接柱狀的容置空間71和外部；容置於上述內部容置空間71的頂針件73則透過上述透空內縮穿孔74，由中空基座件70的頂端露出，且在頂針件73的下方，更設置有一彈簧72或彈片，供在未受外力時，將頂針件73向上推擠至最遠離中空基座件70的位置，直到受外力下壓，才會朝向容置空間內縮。

此種頂針連接器一方面由於內部結構複雜，體積無法大幅縮減。另方面，由於中空基座件必須以例如抽拉等方式加工，若採用不銹鋼 則受限於延展性較差而難以製造小型的中空基座件；若採用鈦金屬或鈦合金，除了材質較硬及延展性較差之外，也有成本過高的問題。這也使得此種頂針連接器雖然常接觸到使用者皮膚，但仍無法採用醫療級不鏽鋼、鈦合金等具有良好生物相容性導電材料製造。

本創作之目的在於提供一種彈性連接器，克服傳統頂針連接器無法以醫療級不鏽鋼製造的問題，同時保有連接器之彈性。

為達到上述目的，本創作提供一種彈性連接器，包括：一片具有複數個導電接點的撓性印刷電路板，該撓性印刷電路板具有一第一表面、與該第一表面相對的一第二表面、以及數目對應於上述導電接點的導電埠，其中每一上述導電埠導接至上述對應導電接點；以及數目對應於上述導電埠的複數個導電端子，其中前述導電端子分別沿貫穿上述第一表面與上述第二表面的一彈力方向導接安裝至上述對應的導電埠，藉此，當上述導電端子受到沿上述彈力方向的分力作用，使上述撓性印刷電路板偏離一平衡位置時，上述撓性印刷電路板將沿上述彈力方向產生一彈性回復力。

在本創作之一實施態樣中，上述撓性印刷電路板上形成有複數個貫穿上述第一表面與上述第二表面的孔洞，且每一上述導電埠分別為對應一個上述孔洞、且設置於形成上述孔洞處的導電層，供嵌合前述對應導電端子，以及與前述對應之導電端子導接。

在本創作之一實施態樣中，彈性連接器中每一上述導電埠分別為一接墊，供前述導電端子對應焊接安裝。

在本創作之一實施態樣中，彈性連接器進一步具有至少一設 置於上述撓性印刷電路板的上述第一表面或上述第二表面側的彈簧體。

在本創作之一實施態樣中，彈性連接器進一步具有至少一設置於上述撓性印刷電路板的上述第一表面或上述第二表面側的彈片，藉此提高上述撓性印刷電路板的彈性係數。

在本創作之一實施態樣中，彈性連接器中上述導電端子具有一底端以及與該底端相對的一頂端，其中該底端之面積大於該頂端。

在本創作之一實施態樣中，彈性連接器中上述導電端子材質為不鏽鋼。

本創作另提供一種穿戴式裝置，穿戴式裝置包括如上述實施態樣之彈性連接器。

在本創作之一實施態樣中，穿戴式裝置中的上述導電端子為具生物相容性之材質。

相較於習知技術，本創作連接器上的端子可使用醫療級不鏽鋼、鈦合金等材質製造，使人體在接觸到材料後不會引起發炎、免疫、毒性等不良反應，同時讓端子保有彈性。

1‧‧‧彈性連接器

10‧‧‧撓性印刷電路板

11‧‧‧導電接點

12‧‧‧導電埠

13‧‧‧導電端子

14‧‧‧底端

15‧‧‧頂端

21‧‧‧彎曲部

3‧‧‧彈性連接器

30‧‧‧撓性印刷電路板

31‧‧‧導電接點

32‧‧‧導電埠

33‧‧‧導電端子

4‧‧‧彈性連接器

40‧‧‧撓性印刷電路板

43‧‧‧導電端子

44‧‧‧彈簧

5‧‧‧彈性連接器

50‧‧‧撓性印刷電路板

74‧‧‧透空內縮穿孔

54‧‧‧彈片

6‧‧‧穿戴式裝置

60‧‧‧手錶本體

61‧‧‧電路板

62‧‧‧彈性連接器

63‧‧‧導電端子

7‧‧‧頂針連接器

70‧‧‧中空基座件

71‧‧‧容置空間

72‧‧‧彈簧

73‧‧‧頂針件

第一圖是本創作之彈性連接器第一實施例之結構示意圖。

第二圖是第一圖實施例中，撓性印刷電路板彎曲的操作立體示意圖。

第三圖是本創作之彈性連接器第二實施例之結構示意圖。

第四圖是本創作之彈性連接器第三實施例之結構示意圖。

第五圖是本創作之彈性連接器第四實施例之結構示意圖。

第六圖是本創作具有彈性連接器的穿戴式裝置第一較佳實施例之結構 示意圖。

第七圖是習知技術的頂針連接器側面剖視示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本創作之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本創作之優點與功效。

本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書之揭示內容，以供熟悉此技藝之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本創作可實施之限定條件，任何結構之修飾、大小之調整或比例關係之改變，在無實質變更技術內容下，當亦視為本創作可實施之範疇，合先敘明。

本案之彈性連接器之第一較佳實施例如第一和第二圖所示，在本例中之彈性連接器1具有一片撓性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)10以及複數個導電端子13。由於核心層的材質選擇例如聚醯亞胺(PI)等撓性材料，並且整體板材較薄，因此可以被撓曲而不會斷裂。上述撓性印刷電路板具有一第一表面(未標示)、與該第一表面相對的一第二表面(未標示)，上述撓性印刷電路板10的第一表面上則形成有複數個導電接點11。導電接點11可設置於第一表面的任何位置，也可設置於相對撓性印刷電路板10的第二表面任何位置。撓性印刷電路板10另具有數目與導電接點11相同的導電埠12，導電埠12與導電接點11為一對一對應且彼此電性導通，其電性導通是透過撓性印刷電路板10上或設置其中之導電材料導通，導電材料可由銅、鎳、黃銅、不鏽鋼、金屬合金或任何其他適當導電 材料或導電材料之組合製成。本例中導電埠12是藉由貫穿撓性印刷電路板10表面形成的複數個孔洞，在每一孔洞的上方、下方和內圈表面都布設有導電層，導電層可由上述導電材料或導電材料之組合製成。

導電端子13在本例中，則是底端14面積大於頂端15，且兩端具有不同大小的實心導電金屬，而頂端15的直徑小於孔洞的直徑。使得導電端子13可將其頂端15穿過孔洞，底端14則設置於撓性印刷電路板10的下方，藉由孔洞將對應的導電端子13嵌卡於其中，並透過導電層與導電埠12電性導通。當然，導電端子13設置於孔洞的方法除了以直接卡合於孔洞中，亦可使用焊接等慣用的方式結合。

如第一圖所示，當撓性印刷電路板10是沿圖中的左右方向設置時，當受到圖中上下方向的外力作用下壓，就會產生對應的形變，同時也產生抵抗該形變的彈性回復力，在此界定這種沿著受力和彈性回復力的圖式上下方向為一個彈力方向，導電端子13就是沿著上述彈力方向設置於導電埠12處。使得當導電端子13受到沿彈力方向的下壓力作用時，撓性印刷電路板10便會偏離初始的平衡位置形變，並且沿彈力方向產生彈性回復力，當然，此處的受力即使不是正向的下壓，只要具有上下方向的分力，都可以造成相同的效果。因此，在預定的彈性範圍內，本身不具有退縮彈性的實心導電端子13，可以藉由撓性印刷電路板10的彈性回復力，達到取代傳統頂針連接器的作用。

本例中，導電端子13可用任何導電材料製成，但相較於傳統頂針連接器，本案的導電端子13由於結構簡單，體積方便縮小，一方面易於加工製造，另方面材料成本也同步降低，因此可以順利選擇使用例如醫 療級不鏽鋼、鈦合金等金屬製成，藉此可以克服傳統頂針連接器無法使用延展性較低且硬度較高、或價格較高的金屬製作的缺點。

由於本例之撓性印刷電路板10便於彎曲，撓性印刷電路板10可以透過不同彎曲角度及方向設置於行動裝置或穿戴式裝置等電子設備中，尤其如第二圖，為了配合電子設備內的空間或線路，本例之彈性連接器1被安裝時形成有上下兩處彎曲部21時，則導電端子13被下壓時，撓性印刷電路板10將以下方的彎曲部21作為基準開始撓曲，因為楊氏係數固定，當彈性臂縮短，要達成相同形變量時，整體受壓形變時的彈力會增大，只要下壓力仍然在彈性範圍內，還是可以抵擋相同的下壓力而產生彈性回復力。

第三圖為本創作之第二實施例之結構示意圖，在本例中之彈性連接器3主要是改採焊接方式，將上方平坦的導電端子33表面安裝地焊接於撓性印刷電路板30上。其中，複數個導電接點31同樣設置於撓性印刷電路板30上，本例與前一實施例的差異在於導電埠32是複數接墊(PAD)，可供導電端子33一對一地焊接於其上。藉此，導電端子33可透過導電埠32導接至對應的導電接點31。

如熟悉本技術領域人士所能輕易理解，若設計者估計單純使用撓性印刷電路板本身的結構彈性，可能不足以支撐本案彈性連接器要承受的壓力時，如第四圖與第五圖的第三與第四實施例所示，可以輕易透過添加彈性元件而達到加強彈性連接器4、5彈力的效果。第四圖是將彈簧44同樣沿彈力方向，將一端設置於撓性印刷電路板40相反於受力方向的表面上，彈簧44的另一端則是設置在電子設備內，供抵接分擔上述壓力。因此， 在導電端子43受到外力作用時，撓性印刷電路板40與彈簧44皆會同時產生與外力相反的彈性回復力，藉此加強導電端子43與外部端子接觸的穩固性。第四實施例則是在撓性印刷電路板50之表面上額外形成一彈片54，同樣可以產生加強撓性印刷電路板50之彈性的功效。

第六圖則為採用第一較佳實施例彈性連接器的穿戴式裝置6之結構示意圖，本例中，穿戴式裝置6是以智慧型手錶作為範例，該智慧型手錶具有一手錶本體60，該手錶本體60中具有一電路板61，供與彈性連接器62的導電接點(圖未示)電性連接。彈性連接器62則包括設置於撓性印刷電路板的導電端子63，導電端子63未被導接固定的自由端則會暴露於手錶本體60外側。當充電或需要導出穿戴式裝置6內所量測儲存的使用者健康資訊時，則可經由導電端子63與外部充電器或連接器相導接，此時導電端子63便受到外部充電器或連接器朝向手錶本體60所施加之一外力，同時彈性連接器62便會產生與該外力相反的彈性回復力，藉此讓導電端子63與外部充電器穩固連接。

而在一般情況下，手錶本體60下方則是與使用者皮膚接觸的區域，因此導電端子63可能會接觸到使用者手腕上的皮膚。有鑑於此，本例中導電端子63可使用具生物相容性之材質製成(例如：醫療級不鏽鋼)，藉此可避免使用者的皮膚產生發炎、免疫、毒性等不良反應。

綜上所述，本創作之彈性連接器可使用例如醫療級不鏽鋼、鈦合金等高硬度之導電材料製成，並同時保有連接器之彈性，藉此克服傳統頂針連接器無法縮減體積，以及無法使用硬度較高金屬製作的問題。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，不能以此限 定本創作實施之範圍，凡是依本創作申請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本創作涵蓋之範圍內。經過本創作較佳實施例之描述後，熟悉此一技術領域人員應可瞭解到，本創作實為一新穎、進步且具產業實用性之創作，深具發展價值。

Claims (9)

1. 一種彈性連接器，包括：一片具有複數個導電接點的撓性印刷電路板，該撓性印刷電路板具有一第一表面、與該第一表面相對的一第二表面、以及數目對應於上述導電接點的導電埠，其中每一上述導電埠導接至上述對應導電接點；以及數目對應於上述導電埠的複數個導電端子，其中前述導電端子分別沿貫穿上述第一表面與上述第二表面的一彈力方向導接安裝至上述對應的導電埠，藉此，當上述導電端子受到沿上述彈力方向的分力作用，使上述撓性印刷電路板偏離一平衡位置時，上述撓性印刷電路板將沿上述彈力方向產生一彈性回復力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之彈性連接器，其中上述撓性印刷電路板上形成有複數個貫穿上述第一表面與上述第二表面的孔洞，且每一上述導電埠分別為對應一個上述孔洞、且設置於形成上述孔洞處的導電層，供嵌合前述對應導電端子，以及與前述對應導電端子導接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之彈性連接器，其中每一上述導電埠分別為一接墊，供前述導電端子對應焊接安裝。
4. 如申請專利範圍第1項所述之彈性連接器，其進一步具有：至少一設置於上述撓性印刷電路板的上述第一表面或上述第二表面側的彈簧體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之彈性連接器，其進一步具有： 至少一設置於上述撓性印刷電路板的上述第一表面或上述第二表面側的彈片，藉此提高上述撓性印刷電路板的彈性係數。
6. 如申請專利範圍第1項所述之彈性連接器，其中上述導電端子具有一底端以及與該底端相對的一頂端，其中該底端之面積大於該頂端。
7. 如申請專利範圍第1項所述之彈性連接器，其中上述導電端子材質為不鏽鋼。
8. 一種具有彈性連接器的穿戴式裝置，其包括如請求項1至7中任一項之彈性連接器。
9. 如申請專利範圍第8項所述之穿戴式裝置，其中上述導電端子為具生物相容性之材質。