專利名稱：微型連接器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凝:才幾電元件(microelectromechanical device)及其制作方 法，且特別涉及一種微型連接器(micro-connector)及其制作方法。
背景技術(shù)：
一般而言，電子裝置中通常會配設(shè)連接器，并通過連接器來與插入件 電性連接，以使電子裝置有較佳的使用效能。然而，隨著科技的進步，電子 裝置朝向輕薄化的趨勢發(fā)展，以傳統(tǒng)模具所制作的連接器塑膠本體以及應(yīng)用 沖壓技術(shù)所制作的導(dǎo)電端子即不易裝設(shè)于輕薄化的電子裝置中。已知技術(shù)即
提出一種適于裝設(shè)于輕薄化電子裝置中的微型連接器。其中，微型連接器內(nèi) 設(shè)有多個導(dǎo)電端子，而插入件可插置于微型連接器中，并通過這些導(dǎo)電端子 來與電子裝置電性連接。
值得一提的是，在將插入件插置于微型連接器的過程中，插入件的高 插入力(insertion force)容易使得導(dǎo)電端子表面的金屬薄層受到磨損，造成插 入件與導(dǎo)電端子間容易有接觸不良的情況發(fā)生，影響插入件與導(dǎo)電端子間電 氣信號傳遞時的完整性，進而導(dǎo)致電子裝置無法處于正常的工作狀態(tài)。另一 方面，在將插入件插置于微型連接器的過程中，插入件的高插入力亦容易導(dǎo) 致微型連接器內(nèi)的導(dǎo)電端子不當(dāng)受力而產(chǎn)生彎折破壞的情況(kinking effect)。
此外，另一已知技術(shù)是利用等離子體處理(plasma treatment)來控制微 型連接器其導(dǎo)電端子的出平面形狀(out-of-plane shape)，以使導(dǎo)電端子與插入 件間有較佳的正向接觸力(normal contact force),降低了導(dǎo)電端子與插入件間 的接觸電阻，進而使得導(dǎo)電端子與插入件之間有較佳的電性連接關(guān)系。然而， 等離子體處理僅能控制結(jié)構(gòu)剛性較差(如材料楊氏系數(shù)較小或端子厚度較薄) 的導(dǎo)電端子其出平面形狀，而不易對結(jié)構(gòu)剛性較佳(如材料楊氏系數(shù)較大或 端子厚度較厚)的導(dǎo)電端子進行出平面形狀控制(out-of-plane shape control)。 換言之，已知的微型連接器制作方法無法兼顧導(dǎo)電端子的結(jié)構(gòu)剛性以及導(dǎo)電 端子的出平面形狀。
另外，以等離子體處理的方式來對導(dǎo)電端子進行出平面形狀控制，是在 相對低溫工藝條件下進行，亦容易造成微型連接器在后工藝上相容性的限 制，并降低微型連接器使用的可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種微型連接器，其適于通過靜電致動(electrostatic actuation) 來使一插入件(inserting element)以零插入力(zero insertion force, ZIF)的方式
插置于其上。
本發(fā)明提供 一 種微型連接器的制作方法，其可兼顧懸臂端子 (cantilever-terminal)的結(jié)構(gòu)剛性以及懸臂端子的出平面形狀。
本發(fā)明提供一種微型連接器的制作方法，其具有較佳的制作成品率與使 用的可靠度。
本發(fā)明提出一種微型連接器，其適于插置一插入件。微型連接器包括絕
緣層上硅(silicon on insulator, SOI)基板、至少 一第 一應(yīng)力層(stress-layer)、至
少一第二應(yīng)力層以及蓋體(cap)。其中，絕緣層上硅基板具有圖案化第一硅材
料層、第二硅材料層以及圖案化絕緣層，圖案化絕緣層位于圖案化第一硅材
料層以及第二硅材料層之間，圖案化第 一硅材料層具有第 一開口以及至少一
懸臂端子，圖案化絕緣層具有與第一開口對應(yīng)的第二開口，而懸臂端子是自 第一開口一側(cè)的內(nèi)壁凸出于第二開口的上方。
此外，第一應(yīng)力層是覆蓋于懸臂端子遠(yuǎn)離第一開口內(nèi)壁的第一端部上， 第二應(yīng)力層則是覆蓋于第一端部以外的懸臂端子以及第一應(yīng)力層上。其中， 覆蓋有第一應(yīng)力層的部分懸臂端子朝向第一方向彎折，而覆蓋有第二應(yīng)力層 的部分懸臂端子自第一開口的內(nèi)壁朝向第二方向彎折。另外，蓋體則是配設(shè) 于絕緣層上硅基板，并覆蓋懸臂端子，其中蓋體與懸臂端子之間存在一空間， 而插入件適于插置在空間，并與懸臂端子相接。
本發(fā)明再提出一種微型連接器的制作方法，其包括下列步驟。首先，提 供絕緣層上硅基板，絕緣層上硅基板具有第一硅材料層、第二硅材料層以及 絕緣層，絕緣層位于第一硅材料層以及第二硅材料層之間。然后，圖案化第 一硅材料層，以形成圖案化第一硅材料層，其中圖案化第一硅材料層具有第 一開口以及至少一懸臂端子，且第一開口暴露出部分絕緣層。接著，在懸臂 端子遠(yuǎn)離第一開口內(nèi)壁的第一端部上形成第一應(yīng)力層。緊接著，在懸臂端子
以及第一應(yīng)力層上形成第二應(yīng)力層。然后，移除懸臂端子與第二硅材料層之 間以及第一開口所暴露出的絕緣層，以在絕緣層形成第二開口，并使懸臂端 子懸空。之后，提供蓋體，并將蓋體組裝至絕緣層上硅基板。
本發(fā)明是在絕緣層上硅基板上制作多個懸臂端子，并在每一個懸臂端子
上制作第一應(yīng)力層以及第二應(yīng)力層，以通過例如是壓應(yīng)力(compressive stress) 層的第 一應(yīng)力層以及例如是張應(yīng)力(tensile stress)層的第二應(yīng)力層來有效地控 制懸臂端子的出平面形狀。其中，本發(fā)明的利用殘余應(yīng)力(residual stress)來
上。亦即，本發(fā)明的微型連接器的制作方法可兼顧懸臂端子的結(jié)構(gòu)剛性以及 導(dǎo)電端子的出平面形狀。
此外，由于本發(fā)明是以較簡易的微機電工藝來制作微型連接器，因此本 發(fā)明的微型連接器具有批次化大量生產(chǎn)優(yōu)勢與較佳的制作成品率。另外，當(dāng) 插入件插置于微型連接器的過程中，本發(fā)明的微型連接器能通過靜電致動來 使插入件以零插入力的方式插置于其上。
為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并 配合附圖，作詳細(xì)iJt明如下。


圖1A繪示本發(fā)明一實施例的微型連接器與一插入件的示意圖。
圖1B繪示圖1A的微型連接器與插入件的分解圖。
圖1C繪示圖1A的插入件與微型連接器于另一角度的示意圖。
圖2A至圖2D繪示圖1A的插入件插置于微型連接器的流程示意圖。
圖3繪示本發(fā)明一實施例的微型連接器的制作流程圖。
圖4A至圖4K繪示本發(fā)明一實施例的微型連接器的工藝示意圖。圖5A至圖5K繪示圖4A至圖4K中沿I-I，線的剖面圖。
圖6A至圖6K繪示圖4A至圖4K中沿II-II，線的剖面圖。
圖7A繪示一插入件同時與多個本發(fā)明的微型連接器對接的示意圖。
圖7B繪示圖7A的插入件與多個微型連接器分離的示意圖。
附圖標(biāo)記說明
10:插入件 12:電性連接部
14:卡槽 20:插入件
100:微型連接器 112:第一硅材料層 112a:第一開口 112c:固定件 116:絕緣層 116a:第二開口 130:第二應(yīng)力層 142:凹部 150:導(dǎo)電部
170:第二圖案化光刻膠層 D2:第二方向 E2:第二端部 L:插置路徑 SI:第一表面 S110 S160:各個步驟
110:絕緣層上硅基板 112，圖案化第一硅材料層 112b:懸臂端子 114:第二硅材料層 116，圖案化絕緣層 120:第一應(yīng)力層 140:蓋體 142a:孑L洞
160:第一圖案化光刻膠層
Dl:第一方向
El:第一端部
G:間隙
S:空間
S2:第二表面
具體實施例方式
圖1A繪示本發(fā)明一實施例的微型連接器與插入件的示意圖，圖IB繪 示圖1A的微型連接器與插入件的分解圖。請同時參考圖1A與圖1B，本實 施例的微型連接器IOO適于配設(shè)在輕薄化的電子裝置中，且微型連接器100 中適于插置一插入件IO,以使電子裝置具有較佳的使用效能。本實施例的微 型連接器100主要包括絕緣層上硅(silicon on insulator, SOI)基板110、至少一 第一應(yīng)力層120、至少一第二應(yīng)力層130以及蓋體140。其中，第一應(yīng)力層 120例如是類金剛石碳(diamond like carbon, DLC)膜或是其他適當(dāng)材料，第二 應(yīng)力層130的材料例如是金(Au)或是其他適當(dāng)?shù)牟牧希w體140的材料例 如為硅(Si)。此外，本實施例的絕緣層上硅基板110具有圖案化第一硅材料 層112，、第二硅材料層114以及材料例如是二氧化硅(Si02)的圖案化絕緣層 (insulator)116'，圖案化絕緣層(insulator)116，是位于圖案化第一硅材料層112， 以及第二硅材料層114之間。
在本實施例中，圖案化第一硅材料層112，具有第一開口 112a以及至少 一懸臂端子112b(圖1A與圖1B中是以5個懸臂端子112b為例)，圖案化絕
緣層116，則具有與第一開口 112a對應(yīng)的第二開口 116a，而每一個懸臂端子 112b是自第一開口 112a—側(cè)的內(nèi)壁凸出于第二開口 116a的上方。此外，第 一應(yīng)力層120是覆蓋于懸臂端子112b遠(yuǎn)離第一開口 112a內(nèi)壁的第一端部El 上，而第二應(yīng)力層130則是覆蓋于第一端部E1以外的懸臂端子112b以及第 一應(yīng)力層120上。其中，懸臂端子112b具有朝向第二開口 116a的第一表面 Sl以及與第一表面Sl相對應(yīng)的第二表面S2,而第一應(yīng)力層120以及第二應(yīng) 力層130例如是配設(shè)于第二表面S2上。
上述第一應(yīng)力層120例如為壓應(yīng)力(compressive stress)層，而第二應(yīng)力層 130例如為張應(yīng)力(tensile stress)層，因此覆蓋有第一應(yīng)力層120的部分懸臂 端子112b會受到壓應(yīng)力層120的作用而產(chǎn)生形變，并朝向第一方向Dl彎折 (第一方向D1例如是朝向第二開口 116a的方向)，至于覆蓋有第二應(yīng)力層130 的部分懸臂端子112b則會受到張應(yīng)力層130的作用而產(chǎn)生形變，并自第一 開口 112a的內(nèi)壁朝向與第一方向Dl相對的第二方向D2彎折(第二方向D2 例如是遠(yuǎn)離第二開口 116a的方向)，而懸臂端子112b即可通過第一應(yīng)力層 120以及第二應(yīng)力層130來控制其出平面形狀(out-of-plane shape)。其中，本 實施例的懸臂端子112b例如有較佳的結(jié)構(gòu)強度，因此利用第一應(yīng)力層120 以及第二應(yīng)力層130來控制懸臂端子112b其出平面形狀之后，懸臂端子112b 與插入件IO之間即有較佳的正向接觸力，懸臂端子112b上的第二應(yīng)力層130 與插入件10之間亦有較佳的電性連接關(guān)系。
此外，本實施例的微型連接器100更可包括至少一與懸臂端子112b相 對應(yīng)的導(dǎo)電部150(即圖1A與圖1B中同樣是以5個導(dǎo)電部150為例)。其中， 這些導(dǎo)電部150是在制作懸臂端子112b上的第二應(yīng)力層130時同時形成于 部分圖案化第一硅材料層112，上的金屬層，且每一個導(dǎo)電部150與所對應(yīng)懸 臂端子112b上的第二應(yīng)力層130電性連接。本實施例的蓋體(cap)140則是配 設(shè)于絕緣層上硅基板110,并覆蓋這些懸臂端子112b以及導(dǎo)電部150,以保 護懸臂端子112b以及導(dǎo)電部150不易受到外力破壞。
另外，本實施例會于蓋體140底面的凹部142設(shè)置多個周期性地排列的 孔洞142a,以增加蓋體140其整體結(jié)構(gòu)的剛性。此外，在蓋體140底面的凹 部142設(shè)置多個周期性地排列的孔洞142a的設(shè)計方式亦可使得微型連接器 100具有防電》茲波干4無(electromagnetic interference, EMI)的功步文。另 一方面， 當(dāng)蓋體140配設(shè)于絕緣層上硅基板110時，蓋體140的凹部142與導(dǎo)電部150
之間會存在間隙G(請參考圖1C，其繪示圖1A的插入件與微型連接器于另 一角度的示意圖)，而本實施即可通過間隙G來控制導(dǎo)電部150的阻抗，進 而使懸臂端子112b上的第二應(yīng)力層130(第二應(yīng)力層130亦為導(dǎo)電性質(zhì)良好 的金屬層)與導(dǎo)電部150的阻抗匹配。
在本實施例中，當(dāng)蓋體140配設(shè)于絕緣層上硅基板110時，蓋體140與 懸臂端子112b之間會存在一空間S，插入件10即適于插置于此空間S,并 與這些懸臂端子112b的第二應(yīng)力層130相接。其中，由于懸臂端子112b上 的第二應(yīng)力層130其材料例如是導(dǎo)電性質(zhì)良好的金，因此當(dāng)插入件10的電 性連接部12與懸臂端子112b上的第二應(yīng)力層130相接時，插入件10的電 性連接部12與第二應(yīng)力層130之間即有良好的電性連接關(guān)系，以傳遞電性 信號。另一方面，為使插入件IO能穩(wěn)固地插置于本實施例的微型連接器100 中，絕緣層上硅基板110的圖案化第一硅材料層112，可包括至少一固定件 112c(圖1A與圖1B中是以2個固定件112c為例)，這些固定件112c例如是 自第一開口 ii2a另一側(cè)的內(nèi)壁朝向懸臂端子112b的方向凸出于第二開口 116a的上方，而當(dāng)插入件IO插置于空間S時，固定件112c可卡合于插入件 10的卡槽14(卡槽14例如是配設(shè)于插入件10朝向絕緣層上硅基板110的一 面)，進而穩(wěn)固地將插入件10固定于微型連接器100中。
此外，本實施例在懸臂端子112b上制作第一應(yīng)力層120以及第二應(yīng)力 層130時，亦可同時在固定件112c上形成第一應(yīng)力層120以及第二應(yīng)力層 130。更進一步地說，第一應(yīng)力層120會覆蓋于固定件112c遠(yuǎn)離第一開口 112a 內(nèi)壁的第二端部E2上，而第二應(yīng)力層130會覆蓋于第二端部E2以外的固定 件112c以及第一應(yīng)力層120上。如此一來，覆蓋有第二應(yīng)力層130的部分 固定件112c會自第一開口 112a內(nèi)壁朝向遠(yuǎn)離第二開口 116a的方向(即第二 方向D2)彎折，而覆蓋有第一應(yīng)力層120的部分固定件112c則會朝向第二開 口 116a的方向(即第一方向Dl)彎折。也就是說，固定件112c同樣可通過第 一應(yīng)力層120以及第二應(yīng)力層130來控制其出平面形狀。
上文已針對本實施例的微型連接器的組成構(gòu)件以及構(gòu)件間的連接關(guān)系 做說明。接下來，本實施例將針對插入件插置于微型連接器的過程做詳細(xì)說 明。
圖2A至圖2D繪示圖1A的插入件插置于微型連接器的流程示意圖。首 先，請參考圖2A至圖2C，本實施例的懸臂端子112b以及固定件112c是位
于插入件10的插置路徑L上(如圖2A所示)，而當(dāng)插入件10沿著插置路徑L 插置于微型連接器100之前，本實施例會利用靜電致動來使懸臂端子112b 以及固定件112c朝向第二開口 116a的方向移動(如圖2B所示)，而插入件 10即可在零插入力的條件下插置于微型連接器IOO(如圖2C所示)。更詳細(xì) 地說，本實施例例如是使圖案化第一硅材料層112，以及第二硅材料層114之 間產(chǎn)生電位差，而圖案化第一硅材料層112，的懸臂端子112b以及固定件112c 即會受到靜電力的驅(qū)使而朝向第二開口 116a彈性地彎折。如此一來，懸臂 端子112b以及固定件112c即不再處于插入件10的插置路徑L上，而插入 件10即可順利地插置于微型連接器100中。
當(dāng)插入件IO插置于微型連接器100之后，接著如圖2D所示，移除圖案 化第一硅材料層112，以及第二硅材料層114間的電位差，以使懸臂端子112b 以及固定件112c與插入件IO相接。亦即，在圖案化第一硅材料層112，以及 第二硅材料層114間的電位差移除之后，懸臂端子U2b以及固定件U2c即 會彈性地回復(fù)至插入件10的插置路徑L上，以與插置于微型連接器100中 的插入件10相接。如此一來，懸臂端子112b上的第二應(yīng)力層130可與插入 件10電性相接，以傳輸電性信號，而固定件112c可卡合于插入件IO朝向 絕緣層上硅基板110的一面，以使插入件10能穩(wěn)固地固定于微型連接器100 中。
值得一提的是，當(dāng)微型連接器100之外部環(huán)境電流過載(over-load)時， 圖案化第一硅材料層112，以及第二硅材料層114之間同樣會產(chǎn)生等效電位 差，當(dāng)?shù)刃щ娢徊畛^致動懸臂端子112b所需的電位差時，懸臂端子112b 即會受到驅(qū)使而朝向第二開口 116a彈性地彎折，并與第二硅材料層114接 觸，而過載的電流即可通過彈性彎折的懸臂端子112b傳導(dǎo)至第二硅材料層 114，并通過接地結(jié)構(gòu)(未繪示)來將過載的電流導(dǎo)出。如此一來，過載的電流 即不易造成微型連接器IOO或是插入件10內(nèi)部的電路受損。亦即，本實施 例的微型連接器100具有良好的電流過載保護(over-load protection)功效。
在了解微型連接器的組成結(jié)構(gòu)以及插入件插置于微型連接器的流程之 后，接下來，本實施例將針對微型連接器的制作方法做說明。
請參考圖3，其繪示本發(fā)明一實施例的微型連接器的制作流程圖，本實 施例的微型連接器的制作方法主要包括下列步驟首先，如步驟S110所述， 提供絕緣層上硅基板，其中絕緣層上硅基板具有第一硅材料層、第二硅材料
層以及絕緣層，絕緣層是位于第一硅材料層以及第二硅材料層之間。接著，
如步驟S120所述，圖案化第一硅材料層，以形成圖案化第一硅材料層，其
中圖案化第 一硅材料層具有第 一開口以及至少 一懸臂端子，且第 一開口暴露
出部分絕緣層。緊接著，如步驟S130所述，在懸臂端子遠(yuǎn)離第一開口內(nèi)壁 的第一端部上形成第一應(yīng)力層。接著，如步驟S140所述，再于懸臂端子以 及第一應(yīng)力層上形成第二應(yīng)力層。然后，如步驟S150所述，移除懸臂端子 與第二硅材料層之間以及第 一開口所暴露出的絕緣層，以于絕緣層形成第二 開口，并使懸臂端子懸空。之后，如步驟S160所述，提供蓋體，并將蓋體 組裝至絕緣層上硅基板。如此一來，即可完成本實施例的微型連接器的制作。 下文中，本實施例將以更詳細(xì)的工藝示意圖來說明微型連接器的制作過程。
圖4A至圖4K繪示本發(fā)明一實施例的微型連接器的工藝示意圖，圖5A 至圖5K繪示圖4A至圖4K中沿I-I，線的剖面圖，圖6A至圖6K繪示圖4A 至圖4K中沿II-n，線的剖面圖。本實施例的微型連接器的制作方法如下所述 首先，如圖4A、圖5A以及圖6A所示，提供絕緣層上硅基板110。在本實 施例中，絕緣層上硅基板110具有第一硅材料層112、第二硅材料層114以 及材料例如是二氧化硅(Si02)的絕緣層116，而絕緣層116是位于第一硅材料 層112以及第二硅材料層114之間。
接著，如圖4B、圖5B以及圖6B所示，圖案化第一硅材料層112(請參 考圖5A)，以形成圖案化第一硅材料層112，，圖案化第一硅材料層112，具有 至少一懸臂端子112b(圖4B中是以5個懸臂端子112b為例)，以及第一開口 112a，且第一開口 112a暴露出部分的絕緣層116。此外，本實施例在圖案化 第一硅材料層112以制作懸臂端子112b時，亦可同時定義出至少一固定件 112c(圖4B中是以2個固定件112c為例)。上述的每一個懸臂端子112b是自 第一開口 112a—側(cè)的內(nèi)壁凸出，而每一個固定件112c則例如是自第一開口 112a另一側(cè)的內(nèi)壁朝向懸臂端子U2b的方向凸出。值得一提的是，由于本 實施例會在制作懸臂端子時同時制作出用以將插入件固定于微型連接器中 的固定件112c，因此相較于已知技術(shù)，本實施例在微型連接器之后工藝中即 無需額外在微型連接器上組裝任何用以固定插入件的固定結(jié)構(gòu)，即本實施例 的微型連接器即有較佳的制作效率。
本實施例在制作懸臂端子112b的同時，會同時定義出固定件112c。同 樣地，本實施例在對懸臂端子112b進行后工藝時，亦會對固定件112c進行
同樣之后工藝。因此，在下文所述的微型連接器100的制作過程中，本實施
例僅以懸臂端子112b為例來做說明。
形成圖案化第一硅材料層112，之后，接著如圖4C至圖4E、圖5C至圖 5E以及圖6C至圖6E所示，在每一個懸臂端子112b遠(yuǎn)離第一開口 112a內(nèi) 壁的第一端部El上形成第一應(yīng)力層120。其中，本實施例例如是預(yù)先在圖 案化第一硅材料層112，以及第一開口 112a所暴露出的部分絕緣層116上形 成第 一 圖案化光刻膠層(pattemed photoresist layer) 160，且第 一 圖案化光刻膠 層160暴露出懸臂端子112b遠(yuǎn)離第一開口 112a內(nèi)壁的第一端部El(如圖4C、 圖5C以及圖6C所示)，而形成第一圖案化光刻膠層160的方法例如是光刻 工藝(photolithography process)。
承上所述，在圖案化第一硅材料層112，以及第一開口 112a所暴露出的 部分絕緣層116上形成第一圖案化光刻膠層160之后，接著于第一圖案化光 刻膠層160以及第一圖案化光刻膠層160所暴露的第一端部El上形成例如 是壓應(yīng)力層的第一應(yīng)力層120(如圖4D、圖5D以及圖6D所示)，第一應(yīng)力 層120例如是抗磨耗性質(zhì)較佳的類金剛石碳膜。之后，移除第一圖案化光刻 膠層160(請參考圖5C)以及第一圖案化光刻膠層160上的第一應(yīng)力層120(如 圖4E、圖5E以及圖6E所示)。在本實施例中，移除第一圖案化光刻膠層160 以及第一圖案化光刻膠層160上的第一應(yīng)力層120的方法例如是掀離(lift-off) 工藝。更詳細(xì)地說，本實施在利用光刻膠剝除劑(stripper)來將第一圖案化光 刻膠層160移除時，即可連帶地將第一圖案化光刻膠層160上的第一應(yīng)力層 120移除。如此一來，本實施例即于每一個懸臂端子112b的第一端部El上 形成第一應(yīng)力層120。
在每一個懸臂端子112b的第一端部El上形成第一應(yīng)力層120之后，接 著如圖4F至圖4H、圖5F至圖5H以及圖6F至圖6H所示，在每一個懸臂 端子112b以及每一個懸臂端子112b的第一應(yīng)力層120上形成第二應(yīng)力層 130。其中，本實施例例如是預(yù)先在圖案化第一硅材料層112，以及第一開口 112a所暴露出的部分絕緣層116上形成第二圖案化光刻膠層170，且第二圖 案化光刻膠層170會暴露出懸臂端子112b以及形成于第一端部El上的第一 應(yīng)力層120(如圖4F、圖5F以及圖6F所示)。與第一圖案化光刻膠層160的 形成方法相同，形成第二圖案化光刻膠層170的方法亦例如是光刻工藝。
在圖案化第一硅材料層112，以及第一開口 112a所暴露出的部分絕緣層116上形成第二圖案化光刻膠層170之后，接著于第二圖案化光刻膠層170、 第二圖案化光刻膠層170所暴露出的懸臂端子112b以及第一端部El上的第 一應(yīng)力層120上形成材料例如是金的第二應(yīng)力層130(如圖4G、圖5G以及圖 6G所示)，而第二應(yīng)力層130例如是以濺射(sputter)的方式形成于第二圖案化 光刻膠層170、第二圖案化光刻膠層170所暴露出的懸臂端子112b以及第一 端部El上的第一應(yīng)力層120上。在本實施例中，上述第二圖案化光刻膠層 170亦可暴露出與每一個懸臂端子112b相接的部分圖案化第一硅材料層 112，，而第二應(yīng)力層130亦可通過濺射的方式形成于與每一個懸臂端子112b 相接的部分圖案化第一硅材料層112，上，以形成多個與懸臂端子112b相對 應(yīng)的導(dǎo)電部150。
在形成第二應(yīng)力層130之后，移除第二圖案化光刻膠層170以及第二圖 案化光刻膠層170上的第二應(yīng)力層130(如圖4H、圖5H以及圖6H所示)。 與移除第 一 圖案化光刻膠層160以及第 一 圖案化光刻膠層160上的第 一應(yīng)力 層120的方法相同，本實施例移除第二圖案化光刻膠層170以及第二圖案化 光刻膠層170上的第二應(yīng)力層130的方式亦例如為掀離工藝，因此本實施例 在此即不再贅述。
在每一個懸臂端子112b以及每一個懸臂端子112b的第一應(yīng)力層120上 形成第二應(yīng)力層130之后，接著如圖4I至圖4J、圖51至圖5J以及圖61至 圖6J所示，例如是應(yīng)用蝕刻液來移除懸臂端子112b與第二硅材料層114之 間以及第一開口 112a所暴露出的絕緣層116，以形成具有第二開口 116a的 圖案化絕緣層116，(如圖41、圖51以及圖6I所示)。而在移除懸臂端子112b 與第二硅材料層114之間以及第一開口 112a所暴露出的絕緣層116后，每 一個懸臂端子112b即可懸空，而每一個懸臂端子112b可通過配設(shè)于其上的 第一應(yīng)力層120以及第二應(yīng)力層130來控制其出平面形狀(如圖4J、圖5J以 及圖6J所示)。其中，由于每一個懸臂端子112b處于懸空的狀態(tài)，且第一應(yīng) 力層120例如是一壓應(yīng)力層，第二應(yīng)力層130例如是張應(yīng)力層，因此配設(shè)有 張應(yīng)力層130的部分懸臂端子112b會受到張應(yīng)力的作用而自第一開口 112a 的內(nèi)壁朝向遠(yuǎn)離第二開口 116a的方向彎折，而配設(shè)有壓應(yīng)力層120的部分 懸臂端子112b(即第一端部El)會受到壓應(yīng)力的作用而朝向第二開口 116a的 方向彎折，進而使得每一個懸臂端子112b可形成預(yù)定的出平面形狀。為能 彈性地調(diào)整第二應(yīng)力層130對懸臂端子112b的張力作用，本實施例亦可通
過在第二應(yīng)力層130上設(shè)置多個開孔(未繪示)以降低第二應(yīng)力層130對懸臂 端子112b的應(yīng)力作用。之后，如圖4K、圖5K以及圖6K所示，提供蓋體 140,并將蓋體140組裝至絕緣層上硅基板110以覆蓋懸臂端子112b，進而 保護懸臂端子112b不受外力碰撞。
在其他優(yōu)選實施例中，插入件20亦可同時與多個微型連接器100對接 (請參考圖7A與圖7B，圖7A繪示一插入件同時與多個本發(fā)明的微型連接器 對接的示意圖，而圖7B繪示圖7A的插入件與多個微型連接器分離的示意 圖)，本發(fā)明在此并不作任何限制。
綜上所述，本發(fā)明是在懸臂端子遠(yuǎn)離第一開口內(nèi)壁的第一端部上覆蓋第 一應(yīng)力層，并于第一端部以外的懸臂端子以及第一應(yīng)力層上覆蓋第二應(yīng)力 層。其中，例如是張應(yīng)力層的第二應(yīng)力層可使與第一開口內(nèi)壁的相接的部分 懸臂端子朝向遠(yuǎn)離第二開口的方向彎折，例如是壓應(yīng)力層的第一應(yīng)力層可使 遠(yuǎn)離第一開口內(nèi)壁的部分懸臂端子(即第一端部)朝向第二開口的方向彎折， 懸臂端子即有較佳的出平面形狀。
相較于已知技術(shù)，本發(fā)明是通過在懸臂端子上形成殘余應(yīng)力層(張應(yīng)力 層以及壓應(yīng)力層)以有效地控制結(jié)構(gòu)強度較佳(材料楊氏系數(shù)較大或厚度較厚) 的懸臂端子其出平面形狀。換言之，本發(fā)明的微型連接器的制作方法可兼顧 懸臂端子的結(jié)構(gòu)強度以及導(dǎo)電端子的出平面形狀。其中，由于本發(fā)明的懸臂 端子具有較佳的結(jié)構(gòu)強度，且懸臂端子有具有較佳的出平面形狀，因此懸臂 端子與插入件間即有較佳的正向接觸力，懸臂端子上的第二應(yīng)力層與插入件 之間即有較佳的電性連接關(guān)系。
此外，本發(fā)明的微型連接器可以以簡易的微機電工藝來制作，因此在微 型連接器的工藝中，懸臂端子的制作不易受到工藝的環(huán)境因素影響，而本發(fā) 明的微型連接器即有較佳的制作成品率且具有批次化大量生產(chǎn)優(yōu)勢。另外， 在插入件插置于微型連接器的過程中，本發(fā)明能使圖案化第一硅材料層以及 第二硅材料層之間產(chǎn)生電位差，以使懸臂端子朝向第二硅材料層彎折，不再 處于插入件的插置路徑上，而插入件10即可順利地插置于微型連接器100 中。亦即，本發(fā)明可通過靜電致動來使插入件以零插入力的方式插置于微型 連接器中。上述靜電致動的設(shè)計方式亦可使得微型連接器具有良好的電流過 載保護功效。
另一方面，本發(fā)明會于微型連接器的蓋體底面的凹部設(shè)置多個周期性地
排列的孔洞，上述設(shè)計方式可使得微型連接器具有防電磁波干擾的效果。另 外，當(dāng)蓋體配設(shè)于絕緣層上硅基板時，本發(fā)明可以利用蓋體凹部與導(dǎo)電部間 之間隙來使懸臂端子上的第二應(yīng)力層(第二應(yīng)力層為導(dǎo)電性質(zhì)良好的金屬層) 與導(dǎo)電部的阻抗匹配。
再者，本發(fā)明會在制作懸臂端子時同時制作出用以將插入件固定于微型 連接器中的固定件，而無需額外在微型連接器上設(shè)置任何用以將插入件固定 于微型連接器中的固定結(jié)構(gòu)。換言之，本發(fā)明的微型連接器有較佳的制作效 率。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些 許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種微型連接器，適于插置一插入件，該微型連接器包括絕緣層上硅基板，具有圖案化第一硅材料層、第二硅材料層以及圖案化絕緣層，該圖案化絕緣層位于該圖案化第一硅材料層以及該第二硅材料層之間，該圖案化第一硅材料層具有第一開口以及至少一懸臂端子，該圖案化絕緣層具有與該第一開口對應(yīng)的第二開口，其中該懸臂端子是自該第一開口一側(cè)的內(nèi)壁凸出于該第二開口的上方；至少一第一應(yīng)力層，覆蓋于該懸臂端子遠(yuǎn)離該第一開口內(nèi)壁的第一端部上；至少一第二應(yīng)力層，覆蓋于該第一端部以外的該懸臂端子以及該第一應(yīng)力層上，其中覆蓋有該第一應(yīng)力層的部分該懸臂端子朝向第一方向彎折，而覆蓋有該第二應(yīng)力層的部分該懸臂端子自該第一開口的內(nèi)壁朝向第二方向彎折；以及蓋體，配設(shè)于該絕緣層上硅基板，并覆蓋該懸臂端子，其中該蓋體與該懸臂端子之間存在一空間，而該插入件適于插置在該空間，并與該懸臂端子相接。
2. 如權(quán)利要求1所述的微型連接器，其中該懸臂端子具有第一表面以及 與該第一表面相對應(yīng)的第二表面，該第一表面朝向該第二開口，而該第一應(yīng) 力層以及部分該第二應(yīng)力層配設(shè)于該第二表面。
3. 如權(quán)利要求1所述的微型連接器，其中該第一應(yīng)力層為壓應(yīng)力層，而 該第二應(yīng)力層為張應(yīng)力層。
4. 如權(quán)利要求1所述的微型連接器，其中該第一方向為朝向該第二開口 的方向，而該第二方向為遠(yuǎn)離該第二開口的方向。
5. 如權(quán)利要求1所述的微型連接器，其中該圖案化第一硅材料層還包括 至少一固定件，該固定件是自該第一開口另一側(cè)的內(nèi)壁凸出于該第二開口的 上方。
6. 如權(quán)利要求5所述的微型連接器，其中該固定件朝向該懸臂端子的方 向凸出。
7. 如權(quán)利要求5所述的微型連接器，其中該第一應(yīng)力層覆蓋于該固定件 遠(yuǎn)離該第一開口內(nèi)壁的第二端部上，該第二應(yīng)力層覆蓋于該第二端部以外的 該固定件以及該第 一應(yīng)力層上，覆蓋有該第二應(yīng)力層的部分該固定件自該第 一開口內(nèi)壁朝向遠(yuǎn)離該第二開口的方向彎折，而覆蓋有該第一應(yīng)力層的部分 該固定件朝向該第二開口的方向彎折。
8. 如權(quán)利要求1所述的微型連接器，其中當(dāng)該插入件插置于該空間時， 該固定件卡合于該插入件朝向該絕緣層上硅基板的一面，以固定該插入件。
9. 如權(quán)利要求1所述的微型連接器，其中該圖案化絕緣層的材料為二氧化硅。
10. 如權(quán)利要求1所述的微型連接器，其中該第二應(yīng)力層的材料為導(dǎo)電之 張應(yīng)力膜。
11. 如權(quán)利要求1所述的微型連接器，其中該第一應(yīng)力層為壓應(yīng)力膜。
12.如權(quán)利要求1所述的微型連接器，其中該蓋體的材料為硅。
13. 如權(quán)利要求1所述的微型連接器，還包括至少一導(dǎo)電部，該導(dǎo)電部與 該懸臂端子相對應(yīng)，且與該第二應(yīng)力層電性連接。
14. 如權(quán)利要求13所述的微型連接器，其中該蓋體的底面具有凹部，且 該凹部設(shè)有多個孔洞，當(dāng)該蓋體配設(shè)于該絕緣層上硅基板時，該凹部與該導(dǎo) 電部之間存在間隙。
15. 如權(quán)利要求14所述的微型連接器，其中該孔洞周期性地排列于該凹部。
16. —種微型連接器的制作方法，包括提供絕緣層上硅基板，該絕緣層上硅基板具有第一硅材料層、第二硅材 料層以及絕緣層，該絕緣層位于該第 一硅材料層以及該第二硅材料層之間；圖案化該第一硅材料層，以形成圖案化第一硅材料層，其中該圖案化第 一硅材料層具有第 一開口以及至少一懸臂端子，且該第 一開口暴露出部分該 絕緣層；在該懸臂端子遠(yuǎn)離該第一開口內(nèi)壁的第一端部上形成第一應(yīng)力層； 在該懸臂端子以及該第一應(yīng)力層上形成第二應(yīng)力層； 移除該懸臂端子與該第二硅材料層之間以及該第 一開口所暴露出的該 絕緣層，以在該絕緣層形成第二開口，并使該懸臂端子懸空；以及 提供蓋體，并將該蓋體組裝至該絕緣層上硅基板。
17. 如權(quán)利要求16所述的微型連接器的制作方法，其中于該懸臂端子的 該第 一端部上形成該第 一應(yīng)力層的方法包括 在該圖案化第 一硅材料層以及該第 一開口所暴露出的部分該絕緣層上形成第 一圖案化光刻膠層，其中該第 一 圖案化光刻膠層暴露出該第 一端部； 在該第 一 圖案化光刻膠層以及該第 一 圖案化光刻膠層所暴露的該第一端部上形成該第一應(yīng)力層；以及移除該第 一 圖案化光刻膠層以及該第 一 圖案化光刻膠層上的該第 一應(yīng)力層。
18. 如權(quán)利要求17所述的微型連接器的制作方法，其中形成該第一圖案 化光刻膠層的方法包括光刻工藝。
19. 如權(quán)利要求17所述的微型連接器的制作方法，其中移除該第一圖案 化光刻膠層以及該第一圖案化光刻膠層上的該第一應(yīng)力層的方法包括掀離 工藝。
20. 如權(quán)利要求17所述的微型連接器的制作方法，其中在該懸臂端子以 及該第一應(yīng)力層上形成該第二應(yīng)力層的方法包括在該圖案化第 一硅材料層以及該第 一開口所暴露出的部分該絕緣層上 形成第二圖案化光刻膠層，其中該第二圖案化光刻膠層暴露出該懸臂端子以 及形成于該第一端部上的該第一應(yīng)力層；在該第二圖案化光刻膠層、該第二圖案化光刻膠層暴露出該懸臂端子以 及形成于該第一端部上的該第一應(yīng)力層上形成該第二應(yīng)力層；以及移除該第二圖案化光刻膠層以及該第二圖案化光刻膠層上的該第二應(yīng) 力層。
21. 如權(quán)利要求20所述的微型連接器的制作方法，其中形成該第二圖案 化光刻膠層的方法包括光刻工藝。
22. 如權(quán)利要求20所述的微型連接器的制作方法，其中移除該第二圖案 化光刻膠層以及該第二圖案化光刻膠層上的該第二應(yīng)力層的方法包括掀離 工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微型連接器及其制作方法，微型連接器包括SOI基板、至少一第一應(yīng)力層、至少一第二應(yīng)力層及蓋體。其中，SOI基板有圖案化第一硅材料層、第二硅材料層及位于圖案化第一硅材料層及第二硅材料層間的圖案化絕緣層。圖案化第一硅材料層有第一開口及至少一懸臂端子，圖案化絕緣層具有與第一開口對應(yīng)的第二開口，而懸臂端子凸出于第二開口上方。第一應(yīng)力層覆蓋懸臂端子遠(yuǎn)離第一開口內(nèi)壁的端部，使懸臂端子向一個方向彎折。第二應(yīng)力層覆蓋端部外的懸臂端子，使部分懸臂端子向另一方向彎折。蓋體配設(shè)于SOI基板，并覆蓋懸臂端子。
文檔編號H01R13/11GK101394036SQ200710152900
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者方維倫, 林欣衛(wèi), 章本華, 黃信瑀 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院