(57)【要約】      （修正有）【課題】  構造的な脆弱性、パッケージ化の複雑さの増大、および作動装置の変位の変動による不確実性を解決するマイクロコネクタを提供する。【解決手段】  弾性のあるハンドルおよび湾曲自在な連結部材を含む、ＭＥＭＳマイクロコネクタ１１０。前記弾性のあるハンドルは、摩擦により操作プローブ２１０と係合するように構成されている。前記湾曲自在な連結部材は、前記ハンドルに連結された第１の端部と、前記操作プローブの前記ハンドルからの係合解除に応答して湾曲することによりレセプタクルに係合するように構成された第２の端部とを含む。【選択図】      図２ａ
2005276816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
約１０００μｍ以下の特徴的な寸法を有するマイクロコネクタであって、
摩擦により操作プローブと係合するように構成された弾性のあるハンドルと、
湾曲自在な連結部材であって、前記ハンドルに連結された第１の端部と、前記操作プローブの前記ハンドルからの係合解除に応答して湾曲することによりレセプタクルに係合するように構成された第２の端部とを有する、連結部材と
を有するマイクロコネクタ。
【請求項２】
請求項１のマイクロコネクタにおいて、前記操作プローブの前記ハンドルからの前記係合解除は、前記操作プローブが前記ハンドルを離れ前記連結部材へ向かう平行移動を含むものである。
【請求項３】
請求項１のマイクロコネクタにおいて、前記連結部材は、前記係合解除に応答して湾曲し互いに離れるように構成された２つの脚部を含むものである。
【請求項４】
請求項３のマイクロコネクタにおいて、前記２つの脚部は、それぞれ前記レセプタクルに係合するように構成された爪部を含むものである。
【請求項５】
請求項１のマイクロコネクタにおいて、前記連結部材は、前記レセプタクルの対向する縁部に係合するように構成された対向する表面を含むものである。
【請求項６】
請求項１のマイクロコネクタであって、このマイクロコネクタは、さらに、
前記マイクロコネクタを基板に分離自在に連結する切断自在な繋留部を有するものである。
【請求項７】
請求項１のマイクロコネクタであって、このマイクロコネクタは、さらに、
前記連結部材に連結されたアンカーアーム部であって、前記連結部材と前記レセプタクルとが係合し合った時点で前記レセプタクルに接触するように構成されたアンカーアーム部を有するものである。
【請求項８】
請求項１のマイクロコネクタであって、このマイクロコネクタは、さらに、
前記ハンドルと前記連結部材との間に連結された本体を有し、これにより前記連結部材の前記第１の端部が前記ハンドルに間接に連結されているものである。
【請求項９】
約１０００μｍ以下の特徴的な寸法を有するマイクロコネクタレセプタクルであって、
係合前の配向でマイクロコネクタを受容するように構成された開口部を有する基板と、
前記基板内に構成された湾曲自在なリテーナであって、
前記マイクロコネクタの初期湾曲に応答して湾曲し、静止配向から離れ、
前記マイクロコネクタの追加湾曲に応答して前記静止配向へ戻ることにより、前記マイクロコネクタに係合する
ように構成されたリテーナと
を有するマイクロコネクタレセプタクル。
【請求項１０】
請求項９のマイクロコネクタレセプタクルにおいて、前記リテーナは、前記マイクロコネクタの前記初期湾曲に応答して湾曲し互いに離れ、前記マイクロコネクタの追加湾曲に応答して互いに近づく方向へ戻るように構成された２つの脚部を含むものである。
【請求項１１】
請求項９のマイクロコネクタレセプタクルにおいて、前記２つの脚部は、それぞれ前記マイクロコネクタに係合するように構成された爪部を含むものである。
【請求項１２】
請求項９のマイクロコネクタレセプタクルであって、このマイクロコネクタレセプタクルは、さらに、
前記リテーナに連結されたアンカーパッド部であって、前記リテーナと前記マイクロコネクタとが係合し合った時点で前記マイクロコネクタに抗して静止するように構成されたアンカーパッド部を有するものである。
【請求項１３】
マイクロアセンブリであって、
開口部および湾曲自在なリテーナを有するレセプタクルと、
前記レセプタクルに係合したマイクロコネクタであって、
摩擦により操作プローブと係合するように構成された弾性のあるハンドルと、
湾曲自在な連結部材であって、前記弾性のあるハンドルから離れる前記操作プローブの平行移動に応答して湾曲することにより、前記レセプタクルの前記湾曲自在なリテーナと前記湾曲自在な連結部材とが係合し合うように前記湾曲自在なリテーナを湾曲させるように構成された、連結部材と
を含むマイクロコネクタと
を有し、
前記レセプタクルおよび前記マイクロコネクタの少なくとも一方の特徴的な寸法が、約１０００μｍ以下である
マイクロアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３のマイクロアセンブリにおいて、前記レセプタクルと前記マイクロコネクタとは実質的に平行である。
【請求項１５】
請求項１３のマイクロアセンブリにおいて、前記レセプタクルの前記湾曲自在なリテーナは２つのリテーナ脚部を含み、前記マイクロコネクタの前記湾曲自在な連結部材は２つの連結部材脚部を含み、前記２つのリテーナ脚部は前記２つの連結部材脚部の湾曲に応答して湾曲するように構成されており、前記前記２つの連結部材脚部は前記弾性のあるハンドルから離れる前記操作プローブの平行移動に応答して湾曲するように構成されているものである。
【請求項１６】
請求項１３のマイクロアセンブリにおいて、前記２つのリテーナ脚部のそれぞれは、前記マイクロコネクタに係合するように構成されたリテーナ爪部を含み、前記２つの連結部材脚部のそれぞれは、前記レセプタクルに係合するように構成された連結部材爪部を含むものである。
【請求項１７】
請求項１３のマイクロアセンブリにおいて、前記レセプタクルは第１のレセプタクルであり、前記マイクロコネクタは第１のマイクロコネクタであり、前記マイクロアセンブリは、さらに
第２のレセプタクルであって、前記第１のレセプタクルに実質的に類似し、前記第１のレセプタクルと実質的に同一平面上にある第２のレセプタクルと、
第２のマイクロコネクタであって、前記第１のマイクロコネクタに実質的に類似し、前記第１のマイクロコネクタに実質的に平行で、前記第２のレセプタクルに組み付けられた第２のマイクロコネクタと、
第３マイクロコネクタであって、前記第１および第２のマイクロコネクタに組み付けられ、前記第１および第２のレセプタクルに実質的に平行な第３マイクロコネクタと
を含むものである。
【請求項１８】
請求項１６のマイクロアセンブリにおいて、前記第１および第２のマイクロコネクタは、それぞれ前記第３マイクロコネクタから延出した突出部に係合するように構成された複数の湾曲自在な部材を含むものである。
【請求項１９】
請求項１３のマイクロアセンブリにおいて、
前記レセプタクルは、複数の実質的に類似したレセプタクルにおける第１のレセプタクルであり、
前記マイクロコネクタは、複数の実質的に類似したマイクロコネクタであって、それぞれ対応する前記複数のレセプタクルのうちの１つに係合した複数のマイクロコネクタにおける第１のマイクロコネクタである。
【請求項２０】
請求項１９のマイクロアセンブリにおいて、前記複数のマイクロコネクタのうち少なくとも１つは、前記弾性のあるハンドルを含まないものである。
【請求項２１】
請求項１９のマイクロアセンブリにおいて、前記複数のマイクロコネクタのうち１つだけが、前記弾性のあるハンドルを含むものである。
【請求項２２】
請求項１３のマイクロアセンブリにおいて、前記マイクロコネクタおよび前記操作プローブのうち少なくとも一方が、前記マイクロコネクタと前記操作プローブとの係合を電気的に検出する手段を含むものである。
【請求項２３】
請求項１３のマイクロアセンブリにおいて、前記マイクロコネクタおよび前記レセプタクルのうち少なくとも一方が、前記マイクロコネクタと前記レセプタクルとの係合を電気的に検出する手段を含むものである。
【請求項２４】
約１０００μｍ以下の特徴的な寸法を有するコンポーネントを組み立てる方法であって、
湾曲自在な連結部材を有するマイクロコネクタを、操作プローブと摩擦により係合する工程と、
前記連結部材がレセプタクルの近傍になるように前記操作プローブを操作することにより、前記マイクロコネクタを配向させる工程であって、前記レセプタクルが開口部を成す湾曲自在なリテーナを有する、工程と、
前記マイクロコネクタが前記レセプタクルに接触するまで前記操作プローブを平行移動させることにより、前記開口部を洞貫して前記湾曲自在な連結部材の一部を平行移動させる工程と、
前記湾曲自在なリテーナの湾曲度が減少することにより前記マイクロコネクタと前記レセプタクルとが係合し合うまで、前記湾曲自在な連結部材および前記湾曲自在なリテーナを湾曲させるため、前記マイクロコネクタ内で前記レセプタクルへ向かって前記操作プローブを平行移動させる工程と
を有する方法。
【請求項２５】
請求項２４の方法において、前記マイクロコネクタを配向させる工程は、前記マイクロコネクタと前記レセプタクルとを実質的に平行に維持する工程を含むものである。
【請求項２６】
請求項２４の方法であって、この方法は、さらに、
前記操作プローブを前記マイクロコネクタから係合解除する工程を有するものである。
【請求項２７】
請求項２４の方法において、前記操作プローブと前記マイクロコネクタとの間の第１のインターフェースと、前記マイクロコネクタと前記レセプタクルとの間の第２のインターフェースとは、それぞれ無動力型インターフェースである。
【請求項２８】
請求項２４の方法において、前記マイクロコネクタおよび前記レセプタクルはさらに、それぞれ初期に基板に連結されており、前記方法は前記マイクロコネクタを前記基板から繋留解除する工程を有するものである。
【請求項２９】
請求項２８の方法において、前記マイクロコネクタは前記マイクロコネクタを配向させる前に前記基板から繋留解除されるものである。
【請求項３０】
請求項２８の方法において、前記繋留解除する工程は、前記マイクロコネクタを前記基板に連結している繋留部を機械的に破断する工程を有するものである。
【請求項３１】
請求項２８の方法において、前記繋留解除する工程は、前記マイクロコネクタを前記基板に連結している繋留部を電気的に破断する工程を有するものである。
【請求項３２】
マイクロアセンブリを製造する方法であって、
基板より上位に形成された層からマイクロコネクタとレセプタクルとを構成する工程であって、前記マイクロコネクタおよび前記レセプタクルのうち少なくとも一方の特徴的な寸法が約１０００μｍ以下である、工程と、
前記マイクロコネクタと操作プローブとを摩擦により係合する工程と、
前記操作プローブを操作することにより、前記レセプタクルの前記基板と反対側に前記マイクロコネクタを配向させる工程と、
前記マイクロコネクタが前記レセプタクルに接触するまで前記操作プローブを操作することにより、前記マイクロコネクタを前記レセプタクルへ向かって平行移動させる工程と、
前記レセプタクルへ向かって前記操作プローブを前記マイクロコネクタ内で平行移動させる工程であって、これにより前記マイクロコネクタと前記レセプタクルとを係合させる、工程と
を有する方法。
【請求項３３】
請求項３２の方法において、
前記マイクロコネクタは、弾性のあるハンドルおよび湾曲自在な連結部材を含み、
前記レセプタクルは、開口部を成す湾曲自在なリテーナを含み、
前記マイクロコネクタおよび前記操作プローブの摩擦による係合は、前記弾性のあるハンドルおよび前記操作プローブの摩擦による係合を含み、
前記レセプタクルの前記基板と反対側に前記マイクロコネクタを配向させる工程であって、前記湾曲自在な連結部材を前記レセプタクル開口部の近傍へ配向させる、工程と、
前記マイクロコネクタを前記レセプタクルへ向かって平行移動させる工程であって、前記湾曲自在な連結部材の一部が前記レセプタクル開口部を洞貫して平行移動する、工程と、
前記操作プローブを前記マイクロコネクタ内で平行移動させる工程であって、前記湾曲自在なリテーナの湾曲度が減少することにより前記マイクロコネクタと前記レセプタクルとが係合し合うまで、前記湾曲自在な連結部材および前記湾曲自在なリテーナが湾曲する、工程と
を有する方法。
【請求項３４】
請求項３２の方法において、前記レセプタクルの前記基板と反対側に前記マイクロコネクタを配向させる工程は、前記マイクロコネクタと前記レセプタクルとを実質的に平行に維持する工程を含むものである。
【請求項３５】
請求項３２の方法において、前記レセプタクルの前記基板と反対側に前記マイクロコネクタを配向させる工程は、前記マイクロコネクタを前記レセプタクルに対して回転させて、前記マイクロコネクタを実質的に前記レセプタクルと垂直に配向させる工程を含むものである。
【請求項３６】
請求項３２の方法において、前記マイクロコネクタは前記基板に連結された繋留部を含み、前記方法はさらに、前記マイクロコネクタと前記操作プローブとの係合後に前記繋留部を切断する工程を有するものである。
【請求項３７】
約１０００μｍ以下の特徴的な寸法を有するマイクロコネクタであって、
本体と、
前記本体から延出し、摩擦により操作プローブと係合するように構成された弾性のあるハンドルと
を有するマイクロコネクタ。
【請求項３８】
請求項３７のマイクロコネクタにおいて、前記弾性のあるハンドルは、前記本体から延出した少なくとも２つの湾曲自在な部材を含み、それは前記湾曲自在な部材間の前記操作プローブに摩擦により係合するように間隔を介したものである。
【請求項３９】
請求項３７のマイクロコネクタであって、このマイクロコネクタは、さらに、
少なくとも１つのアンカーアーム部であって、前記弾性のあるハンドル内の係合位置から前記本体を離れる方向への前記操作プローブの平行移動が、前記操作プローブを前記弾性のあるハンドルから係合解除するように、前記本体から前記弾性のあるハンドルを越えて延出する少なくとも１つのアンカーアーム部を有するものである。
【請求項４０】
請求項３７のマイクロコネクタであって、このマイクロコネクタは、さらに、
前記本体から離れるように延出し、前記弾性のあるハンドルを越えて端点を有する延出部であって、前記弾性のあるハンドル内の係合位置から前記開口部へ向かう方向への前記操作プローブの平行移動が、前記操作プローブを前記弾性のあるハンドルから係合解除するように、前記端点と前記弾性のあるハンドルとの間に開口部を形成する延出部を有するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、米国標準技術局（Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、略称ＮＩＳＴ）より付与された７０ＮＡＮＢ１Ｈ３０２１の下、米国政府の助成により成されたものである。米国政府は、本発明の一定の権利を有するものである。
【０００２】
本開示は、全体としてＭＥＭＳ装置に関し、具体的には、無動力型ＭＥＭＳのマイクロコネクタおよびそのマイクロアセンブリに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
集積された超微小機械電子装置を有するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ‐Ｅｌｅｃｔｒｏ‐Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍまたはｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｄｅｖｉｃｅｓ）を含むマイクロ機械装置およびマイクロ電子装置は、現在飛躍的な進歩を遂げている。用語「マイクロコンポーネント」、「マイクロコネクタ」、「マイクロ装置」および「マイクロアセンブリ」は、マイクロ電子コンポーネント、マイクロ機械コンポーネント、ＭＥＭＳコンポーネント、およびこれらのアセンブリを包含するために、本明細書において総称的に使われる。
【０００４】
ＭＥＭＳと他のマイクロコンポーネントとを連結してマイクロアセンブリを形成する方法および構造は、多数存在する。そのような方法の１つが、しばしば「ピックアンドプレース」と呼ばれるアセンブリであり、これは、マイクロコンポーネントが一度に１つずつ連続して組み付けられていく順次マイクロアセンブリである。例えば２つのマイクロコンポーネントの連結によってある装置を形成する場合には、前記２つのマイクロコンポーネントの一方を持ち上げ、それを他方のマイクロコンポーネントの望ましい位置に配置するために、グリッパ（把持部）または他の配置機序が使われる。これらのピックアンドプレース工程は、非常に単純であると見られがちであるが、実際には組み立て時間、処理能力、および信頼性に支障を来たす場合がある。
【０００５】
例えば、ピックアンドプレース工程では多くの場合、一体型動力源または外部動力源からのエネルギーに応答して伸縮するように構成されたエンドエフェクタを有する動力付き「グリッパ」が採用されている。しかし、構造的な脆弱性、パッケージ化の複雑さの増大、および作動装置変位の変動による不確実性が、このような動力付きグリッパのマイクロアセンブリにおける実用性を限定している。
【０００６】
このため、本技術分野では上述の問題を解決するＭＥＭＳマイクロコネクタおよびこのマイクロコネクタを伴うマイクロアセンブリの方法が必要とされている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下の開示は、言うまでもなく、種々の実施形態の異なる特徴を実施するため、異なる実施形態または実施例を多数提供するものである。以下では、本開示を簡略化するため構成要素および配置の特定の例を説明している。当然のことながら、これらは単なる例に過ぎず、限定を意図するものではない。また、本開示では種々の例で繰り返し参照符号を使用する場合がある。この反復は簡潔性および明瞭性のためであり、それ自体が種々の実施形態および／または開示される構成の関係を決定するものではない。さらに、以下の説明における第２の特徴より上位にある、または前記第２の特徴上にある第１の特徴の構造は、前記第１の特徴および前記第２の特徴が直接接触により構成される実施形態を含む場合があり、また前記第１および第２の特徴が直接接触し合わないように前記第１および第２の特徴の間に追加特徴が介在可能な実施形態を含む場合もある。
【０００８】
図１は、本開示の態様に従って構成されたマイクロアセンブリ１００の一実施形態の一部の斜視図を例示したものである。このマイクロアセンブリ１００は、レセプタクル１２０に組み付けられたマイクロコネクタ１１０を含む。マイクロコネクタを組み付けていないレセプタクル１２５も一部示している。この例示した実施形態では、前記マイクロコネクタ１１０は、動力付きグリッパまたは他の作動装置を使わずに、前記レセプタクル１２０に組み付けられている。
【０００９】
前記マイクロコネクタ１１０および前記レセプタクル１２０は、約１０００μｍ未満の特徴的な寸法を有するＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）コンポーネントであってよい。前記マイクロコネクタ１１０および前記レセプタクル１２０は、約１０μｍ未満の特徴的な寸法を有するＮＥＭＳ（ｎａｎｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）コンポーネントであってもよい。この仕様は、全般的に本明細書で説明するマイクロアセンブリのあらゆるマイクロコンポーネントに適用できる。例えば、前記マイクロアセンブリ１００および以下で説明する他の構成要素は、約１０００μｍ未満の特徴的な寸法を有するＭＥＭＳコンポーネント、および／または約１０μｍ未満の特徴的な寸法を有するＮＥＭＳコンポーネントを含む場合がある。
【００１０】
前記レセプタクル１２０、１２５は、基板１０５内に構成されるか、それ以外の場合は前記基板１０５に連結されて構成され、それぞれ、少なくとも現在示している実施形態では、２つの脚部１４０を含むリテーナ１３０を含む。これらの脚部１４０は一端部１４２で前記基板１０５に連結されているか、それ以外の場合は一端部１４２で前記基板１０５に固定されており、他端部１４４は前記基板１０５に対して自由に平行移動できる。これらの端部１４４は、前記マイクロコネクタ１１０の一部を挟入することにより前記脚部１４０が湾曲して互いから離れるようにテーパーの付いた表面１４６を有する。また、これらのレセプタクル１２０、１２５は、前記マイクロコネクタ１１０の一部を受容するように構成された開口部１５０、および１若しくはそれ以上のアンカーパッド部１５５も含む。
【００１１】
前記マイクロコネクタ１１０は、少なくとも現在示している実施形態では２つの脚部１７０を含んだ湾曲自在な連結部材１６０を含む。これらの脚部１７０は、前記開口部１５０内で適合するように構成されている係合前の位置を有する。いったん前記開口部１５０内で配向されると、前記脚部１７０は湾曲して互いから離れ、それぞれ対応する一対のレセプタクル脚部１４０に係合する、および／または前記レセプタクル脚部１４０に係合される（図１に示した配向どおりに）ように構成可能になる。一実施形態では、前記脚部１７０は、前記脚部１７０の湾曲を可能にするテーパーの付いた表面１７５を含む。前記マイクロコネクタ１１０は、対応する１若しくはそれ以上のアンカーパッド部１５５に抗して停止または静止するように構成された１若しくはそれ以上のアンカーアーム部１８０も含む。
【００１２】
引き続き図１を参照しつつ図２ａおよび図２ｂを参照すると、図１に示した前記マイクロアセンブリ１００の、アセンブリの中間段階における斜視図が例示されている。図２ａでは、前記マイクロコネクタ１１０は操作プローブ２１０により掛け留めされている。このマイクロコネクタ１１０は、前記操作プローブ２１０を挿入すると湾曲するように構成された弾性のあるハンドル２２０を含む場合があり、この操作プローブ２１０は、１若しくはそれ以上の方向への平行移動により前記弾性のあるハンドル２２０への挿入を可能にするプロファイルを有する場合がある。前記弾性のあるハンドル２２０は、前記操作プローブ２１０の形状に応じて湾曲して互いから離れる、または互いに近づくように構成された２若しくはそれ以上の部材を含む場合がある。
【００１３】
前記マイクロコネクタ１１０を前記操作プローブ２１０に係合した後、必要に応じ、前記マイクロコネクタ１１０を前記レセプタクル１２０とのアセンブリ前アラインメント用に配向してもよい。このような配向には、前記基板１０５に対する平行移動および／または回転を含めてよい。例えば例示した実施形態では、前記操作プローブ２１０を使って前記マイクロコネクタ１１０を前記レセプタクル１２０と実質的に平行な配置から外してもよく、その後、前記マイクロコネクタ１１０を前記基板１０５に対し約９０度回転させて前記マイクロコネクタ１１０を前記レセプタクル１２０より上の位置で整列させてもよい。他の実施形態では、前記操作プローブ２１０で前記マイクロコネクタ１１０を前記レセプタクル１２０に対し配向しながら、前記マイクロコネクタ１１０と前記レセプタクル１２０とを実質的に平行に維持する場合がある。
【００１４】
図２ｂに示したように、前記操作プローブ２１０を操作して、前記マイクロコネクタ１１０および前記レセプタクル１２０を接触し合わせることができる。上記のとおり、前記マイクロコネクタ１１０は、前記マイクロコネクタアンカーアーム部１８０がレセプタクルアンカーパッド部１５５と接触するに伴って前記レセプタクル１２０の開口部１５０内に受容されるように構成された脚部１７０を含む場合がある。その後、前記操作プローブ２１０が前記レセプタクルへ向かい更に平行移動されることにより、前記マイクロコネクタ脚部１７０および前記レセプタクル脚部１４０は、互いに係合し合うまで各々外側へ湾曲してもよい。次に前記操作プローブ２１０は、前記ハンドル２２０から抜けるように平行移動した後、前記基板１０５と実質的に平行になり、前記マイクロコネクタ１１０が前記レセプタクル１２０に組み付けられたままの状態でこのマイクロコネクタ１１０から外れることができる。
【００１５】
図３は、本開示の態様に従って構成されたマイクロコネクタ３００の一実施形態の斜視図を例示したものである。一実施形態では、前記マイクロコネクタ３００は、図１、図２ａ、および図２ｂに示した前記マイクロコネクタ１１０に実質的に類似している。
【００１６】
前記マイクロコネクタ３００は、場合により約２５μｍ〜約２００μｍ範囲の厚さを有する単結晶シリコン（ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  ｓｉｌｉｃｏｎ、略称ＳＣＳ）層内で構成可能である。前記ＳＣＳ層は基板３０５より上位に形成された犠牲層上に配置でき、この犠牲層は酸化物および／または他の物質を有し、約１μｍ〜約３０μｍ範囲の厚さを有してよい。１回以上の深掘り反応性イオンエッチング（ｄｅｅｐ  ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ、略称ＤＲＩＥ）工程および／または他の工程を使用して、前記ＳＣＳ層から前記マイクロコネクタ３００を成す場合もある。このような製造工程経路には、前記基板３０５またはそのハンドル部分を介した裏面ＤＲＩＥを含めてもよい。面内の電気絶縁は、前記ＳＣＳ層内に形成し、窒化物および／または異なる別の電気絶縁材料で埋めた溝により達成できる。
【００１７】
前記マイクロコネクタ３００は、製造後、アセンブリ前に前記基板３０５からリリースされる。このようなリリース工程では、場合により４９％のＨＦ溶液または他のエッチング液化学反応を使った犠牲層のウェットエッチングが使用できる。前記マイクロコネクタ３００には、前記マイクロコネクタ３００が前記リリース工程中に前記基板３０５から完全に分離しないように、前記ＳＣＳ層内に構成された繋留部３１０を含めることもできる。
【００１８】
前記マイクロコネクタ３００は、図２に示した前記プローブ２１０などの操作プローブに摩擦により係合するように構成されたハンドル３２０を含む。一実施形態では、このハンドル３２０は、前記操作プローブの嵌入に応答して湾曲し互いから離れるように構成された２若しくはそれ以上の弾性のある脚部３３０を有して前記ＳＣＳ層内に構成されている。これにより、前記ハンドル３２０は弾性のあるハンドルと成り得る。前記脚部３３０は、前記操作プローブ先端部の幅か、前記脚部３３０により把持されるように構成された他の部分かにほぼ等しい、またはそれより少なくともわずかに短い距離を前記脚部３３０間に介して形成できる。一実施形態では、前記脚部３３０間のこのような分離は約２５μｍ〜約３００μｍ範囲になる場合がある。本開示の範囲に限定されるものではないが、前記脚部３３０は約５０μｍ〜約５００μｍ範囲の長さを有する場合もある。
【００１９】
例示した実施形態のように、前記脚部３３０（または場合により前記ハンドル３２０の１若しくはそれ以上の他部分）には、幅狭部材３４０であって、それぞれ一端部でマイクロコネクタ本体３４５に連結され、第２の端部では操作プローブを把持するように構成された幅広部材３５０に連結された幅狭部材３４０を含めることができる。前記幅狭部材３４０は、それぞれ約５μｍ〜約３０μｍ範囲の幅を有し、前記幅広部材３５０は、それぞれ約１０μｍ〜約１００μｍ範囲の幅を有してよい。
【００２０】
また、前記マイクロコネクタ３００は、湾曲自在な連結部材３６０であって、例示した実施形態のように、場合により前記本体３４５を介して前記ハンドルに連結された少なくとも１つの第１の端部３６５を有する湾曲自在な連結部材３６０も含む。また、前記連結部材３６０は、少なくとも１つの第２の端部３６７であって、操作プローブの前記ハンドル３２０からの係合解除に応答して湾曲することによりレセプタクルに係合するように構成された第２の端部３６７も含む。この１若しくはそれ以上の第２の端部３６７は、爪部、フック部、リップ部、延出部、タブ部、および／または他の手段３６８（以下、爪部と総称す）であって、前記レセプタクルの縁部、表面、または爪部との係合用、嵌合用、またはそれ以外の場合インターフェース用の爪部を含む場合がある。この１若しくはそれ以上の第２の端部３６７は、段部または他のインターフェース手段３６９（以下、段部と総称す）であって、前記爪部３６８に加え、またはその代替部として、前記レセプタクルの縁部、表面、または爪部との係合用、嵌合用、またはそれ以外の場合インターフェース用の段部を含む場合もある。
【００２１】
前記連結部材３６０は、前記ハンドル３２０内の掛け留め位置から離れる前記操作プローブの平行移動に応答して外側へ湾曲する、テーパーの付いた表面３７０または他の手段を含む場合がある。また、前記連結部材３６０は、前記マイクロコネクタ３００が前記レセプタクルに固定されたのち前記操作プローブの取り外しを可能にする開口部３６２を含む場合がある。前記開口部３６２の幅は、操作プローブまたはその先端部の幅にほぼ等しいか、それより少なくともわずかに広い。また、前記マイクロコネクタ３００は、１若しくはそれ以上のアンカーアーム部３８０であって、前記本体３４５に連結または一体化され、操作プローブが前記ハンドル３２０から前記開口部３６２へ向かって平行移動される際、レセプタクルに抗して静止するように構成された支持面、段部、または他タイプのインターフェース部３８５として延長するアンカーアーム部３８０を含む場合もある。
【００２２】
上記のように、前記マイクロコネクタ３００は、前記マイクロコネクタ３００が前記基板３０５から不用意にリリースされるのを防止するように構成された繋留部３１０を含む場合もある。前記繋留部３１０は、前記マイクロコネクタ３００を前記基板３０５からリリースするため、前記マイクロコネクタ３００を別のＭＥＭＳまたはＮＥＭＳコンポーネントへマイクロアセンブリする前に切断することができる。このような前記マイクロコネクタ３００の前記基板３０５からの繋留解除は、前記繋留部３１０が破断するまで前記マイクロコネクタ３００を、前記基板３０５を離れるように平行移動および／または回転させる、あるいはプローブまたは他の物体で前記繋留部３１０を押圧および／またはスライスするなど、機械的に行うことができる。また、前記マイクロコネクタ３００は、オーム加熱により前記繋留部３１０が切断されるまで前記繋留部３１０への電流を増加させるなど、電気的に繋留解除することもできる。この繋留部３１０は、約５μｍ〜約３０μｍ範囲の幅を有してよい。
【００２３】
例示した実施形態には図示されていないが、前記マイクロコネクタ３００はまた、前記マイクロコネクタ３００が完全にレセプタクルに係合したことを検出する手段を含んでもよい。例えば、前記インターフェース手段３６９は、前記レセプタクルのアンカーパッド部両端部に接続した回路が上記係合時に閉じる導電接触手段および／または他の手段を含む場合がある。一実施形態では、上記と同様、または上記の代わりに、前記レセプタクルの両端部に接続した回路が閉じると前記マイクロコネクタ３００と前記レセプタクルとの係合を示すように前記連結部材３６０を構成してもよい。
【００２４】
図４は、本開示の態様に従って構成されたレセプタクル４００の一実施形態の斜視図を例示したものである。一実施形態では、前記レセプタクル４００は、図１、図２ａ、および図２ｂに示した前記レセプタクル１２０に実質的に類似している。前記レセプタクル４００は、構成および製造上、図３に示した前記マイクロコネクタ３００と実質的に類似したものであってよい。一実施形態では、前記レセプタクル４００および前記マイクロコネクタ３００は、共通基板４０５上の共通ＳＣＳ層内に、場合により同時に構成される。
【００２５】
前記レセプタクル４００は、１、２、若しくはそれ以上の湾曲自在なリテーナ４１０を含む。前記リテーナ４１０は、それぞれ１、２、若しくはそれ以上の脚部４２０を含む。これらの脚部４２０は、それぞれ前記基板４０５に連結された第１の端部４２５と、前記基板４０５を横切り平行移動するように構成された第２の端部４２７とを含む。前記基板４０５を横切る前記脚部４２０の前記第２の端部４２７の平行移動は、この第２の端部４２７のテーパーの付いた表面４２８に抗したマイクロコネクタの一部（例えば、図３に示した前記マイクロコネクタ３００の前記第２の端部３６７など）の移動に応答したものであってよい。第２の端部４２７のそれぞれは、爪部、フック部、リップ部、延出部、タブ部、および／または他の手段４２９（以下、爪部と総称す）であって、前記マイクロコネクタの縁部、表面、または爪部との係合用、嵌合用、またはそれ以外の場合インターフェース用の爪部も含むことができる。
【００２６】
また、前記レセプタクル４００は、前記レセプタクル４００に連結または一体化された１若しくはそれ以上のアンカーパッド部４４０を含む場合もある。これらのアンカーパッド部４４０は、操作プローブがマイクロコネクタ内で前記レセプタクル４００へ向かって平行移動する際、マイクロコネクタの平行移動に抵抗する（移動を「停止」させるなど）ように構成してよい。例えば、前記アンカーパッド部４４０は、図３に示した前記アンカーアームの前記インターフェース部３８５と連動するように構成できる。
【００２７】
また、前記レセプタクル４００は、マイクロアセンブリ中、マイクロコネクタの一部を受容するように構成された開口部４５０を含む場合もある。例えば、この開口部４５０は、図３に示した前記マイクロコネクタ３００の前記端部３６７を受容するサイズにできる。これによりマイクロコネクタは、操作プローブがこのマイクロコネクタ内で前記レセプタクル４００へ向かう追加平行移動により前記リテーナ４１０が湾曲し、結果として前記マイクロコネクタに係合するように、前記アンカーパッド部４４０が前記マイクロコネクタの前記レセプタクル４００内への平行移動を停止するまで、前記レセプタクル４００の前記開口部に挿入可能となる。
【００２８】
図５は、本開示の態様に従ったマイクロアセンブリ中に使用可能な操作プローブ５００の一実施形態の斜視図を例示したものである。一実施形態では、前記操作プローブ５００は、図２ａおよび図２ｂに示した前記操作プローブ２１０に実質的に類似している。前記操作プローブ５００は、構成および製造上、図３に示した前記マイクロコネクタ３００と実質的に類似したものであってよい。一実施形態では、前記操作プローブ５００および前記マイクロコネクタ３００（および場合により、図４に示した前記リテーナ４００）が、共通基板上のＳＣＳ層内に、場合により同時に構成される。
【００２９】
例示した実施形態では、前記操作プローブ５００は、本体部５１５から延出する先端部５１０を含む。この先端部５１０は、前記先端部５１０または前記マイクロコネクタを動力により作動する必要がなく、マイクロコネクタに掛け留めされるように構成されている。例えば、前記先端部５１０は、図３に示した前記ハンドル３２０内へ挿入されることにより、前記ハンドル３２０の一部を湾曲して前記ハンドル３２０と前記先端部５１０とが摩擦により係合し合うように構成することができる。
【００３０】
また、前記操作プローブ５００は、湾曲自在なセンサ部材５２０を含んでもよい。例示した実施形態では、このセンサ部材５２０は、前記本体５１５の周縁からの短距離をオフセットする、前記先端部５１０から遠位で前記本体５１５に連結された薄い部材（約１００μｍ以下）である。これにより、前記センサ部材５２０は、前記先端部５１０のマイクロコネクタへの挿入時、前記本体５１５へ向かって湾曲される。例えば、マイクロコネクタの一部は、前記センサ部材５２０を前記本体５１５へ向かって付勢する。その結果、前記センサ部材５２０が前記本体５１５と接触し、電気回路が閉じるか、それ以外の場合は前記操作プローブ５００と前記マイクロコントローラとが係合し合うに十分な距離だけ前記先端部５１５が前記マイクロコントローラ内へ挿入された旨が、マイクロアセンブリコントローラおよび／またはオペレータに示される。前記操作プローブ５００は、プローブパッド、ボンドパッド、または他の接触子（以下、接触子と総称す）５３０を、前記センサ部材５２０および前記本体５１５の接触検出用に含む場合もある。
【００３１】
図６は、本開示の態様に従ったマイクロアセンブリ６００の異なる別の一実施形態の斜視図を例示したものである。このマイクロアセンブリは、マイクロコネクタ６１０と１若しくはそれ以上のレセプタクル６２０とを含む。前記マイクロコネクタ６１０は、構成および製造上、図３に示した前記マイクロコネクタ３００と実質的に類似したものである。ただし、このマイクロコネクタ６１０は、図３の前記湾曲連結部材１６０にそれぞれ実質的に類似した、複数の湾曲自在な連結部材６３０を含む。前記湾曲自在な連結部材６３０のそれぞれは、レセプタクル６２０に係合する、または係合されるように構成できる。前記マイクロコネクタ６１０は、操作プローブに係合する、または係合されるように構成された１若しくはそれ以上のハンドル６４０を含む場合もある。ただし、例示した実施形態のように、前記マイクロコネクタ６１０はハンドル６４０を１つだけ（余分なものが必要な場合は２つだけ）含む場合もある。すなわち、前記湾曲自在な連結部材６３０のぞれぞれは、対応する操作プローブ先端部の前記レセプタクル６２０へ向かう平行移動により作動されるが、前記操作プローブ先端部がすべてハンドル６４０に係合されるとは限らない。
【００３２】
前記レセプタクル６２０は、それぞれ図４に示した前記レセプタクル４００に実質的に類似するものであってよい。ただし、一実施形態では、前記レセプタクル６２０は単一の複合レセプタクルにより形成される場合がある。
【００３３】
前記マイクロコネクタ６１０および前記レセプタクル６２０のマイクロアセンブリ中に使用される前記操作プローブは、湾曲自在な連結部材６３０の数に対応する先端部数を有する。それ以外の場合、このような操作プローブは、図５に示した前記操作プローブ５００に実質的に類似する。ただし、マイクロアセンブリ中、前記湾曲自在な連結部材６３０の数より少数の先端部を有する操作プローブを使用してもよい。例えば、複数の連結部材６３０を有するマイクロコネクタ６１０のマイクロアセンブリ中に、先端部を１つだけ含む操作プローブを使用することも可能である。このような一実施形態では、例えば図６に例示したように、前記マイクロコネクタ６１０は４つの連結部材６３０を含んでいるが、前記ハンドル６４０に係合された単一の操作プローブ先端部で前記マイクロコネクタ６１０を操作および配置するため、前記ハンドル６４０が使用される。位置付けされた前記単一のプローブ先端部により、前記マイクロコネクタ６１０の前記連結部材６３０の１つは、例えば前記プローブ先端部が前記ハンドル６４０を離れ前記レセプタクル６２０へ向かう平行移動により、前記レセプタクル６２０に係合される。その後、このプローブ先端部は残りの連結部材６３０のうち１つの中に再度位置付けられ、前記レセプタクル６２０へ向かって再び平行移動されて、第２の連結部材６３０を前記レセプタクル６２０に係合する。この工程は、前記連結部材６３０のそれぞれが前記レセプタクル６２０に係合するまで繰り返される。
【００３４】
図７ａ〜図７ｃは、本開示の態様に従ったマイクロアセンブリ７００の異なる別の一実施形態の斜視図を併せて例示したものである。このマイクロアセンブリ７００は、基板７０５と実質的に平行に配向された２つのレセプタクル７１０と、前記基板７０５に実質的に直交する配向で前記レセプタクル７１０に組み付けられた２つのマイクロコネクタ７２０と、前記基板７０５に実質的に平行な配向で前記マイクロコネクタ７２０に組み付けられたマイクロコネクタ７３０とを含む。
【００３５】
前記レセプタクル７１０は、それぞれ図４に示した前記レセプタクル４００に実質的に類似し、前記マイクロコネクタ７２０は、それぞれ図３に示した前記マイクロコネクタ３００に実質的に類似する。ただし、前記マイクロコネクタ７２０のそれぞれは、図３に示した前記湾曲自在な部材３６０、および／または図４に示した前記リテーナ４１０に実質的に類似した湾曲自在な部材７２５を含む場合もある。例えば、前記部材７２５は、前記マイクロコネクタ７３０の一部を受容および係合できるようにするため外側へ湾曲するように構成してよい。これらの部材７２５は、前記マイクロコネクタ７３０から延出した突出部７３９に係合するように構成してもよい。さらに異なる他の実施形態では、前記マイクロコネクタ７３０は、前記マイクロコネクタ７２０から延出した突出部に係合するように構成された湾曲自在な部材を含む場合もある。これらのマイクロコネクタ７２０は、図１、図２ａ、および図２ｂの参照で前述された方法に実質的に類似したマイクロアセンブリ方法により前記レセプタクル７１０に組み付けることができる。このようなマイクロアセンブリに使用できる操作プローブ７４０は、幅広部分７４７および幅狭部分７４８を有したプローブ先端部７４５を含む場合がある。
【００３６】
前記マイクロコネクタ７３０は、構成および製造上、図３に示した前記マイクロコネクタ３００と実質的に類似したものであってよい。例示した実施形態では、前記マイクロコネクタ７３０は、前記操作プローブ７４０の前記先端部７４５を受容する、前記先端部７４５に係合する、および／または前記先端部７４５に係合されるように構成されたハンドル７３５を含む。この前記ハンドル７３５は、図３に示した前記ハンドル３２０に実質的に類似したものであってよい。例えば、前記ハンドル７３５は、湾曲自在な部材７３７と、前記操作プローブ先端部７４５の前記幅広部分７４７を受容し選択的に掛け留めするように構成された開口部７３８とを含む場合がある。このように、一実施形態では、前記先端部７４５の前記幅広部分７４７の幅は、前記開口部７３８の幅にほぼ等しいか、それより少なくともわずかに広く、前記先端部７４５の前記幅狭部分７４８の幅は、前記開口部７３８の幅にほぼ等しいか、それより少なくともわずかに狭い。
【００３７】
マイクロアセンブリ中、前記ハンドル７３５および操作プローブ先端部７４５は、図７ａに示したように前記操作プローブ７４０が平行移動、回転、もしくは操作され、前記マイクロコネクタ７３０をそれ以前に組み付けられた前記マイクロコネクタ７２０に対し配向および整列するよう、係合される。次に、前記操作プローブ７４０は更に、前記マイクロコネクタ７３０および前記マイクロコネクタ７２０が完全に係合し合うように前記基板７０５へ向かってさらに平行移動され、前記操作プローブ先端部７４５は、図７ｂに示したように、前記マイクロコネクタ７３０の前記開口部７３８内へ更に移動することが可能である。
【００３８】
前記操作プローブ先端部７４５の前記幅広部分７４７が、図７ｂに示したように前記マイクロコネクタ７３０を洞貫して移動した後、前記操作プローブ７４０は、前記基板７０５に実質的に平行に平行移動して、図７ｃに示した前記マイクロコネクタ開口部７３８の幅広部分から取り外すことができる。
【００３９】
本開示では、上記のように弾性のあるハンドルおよび湾曲自在な連結部材を含む、ＭＥＭＳマイクロコネクタを導入するものである。前記弾性のあるハンドルは、摩擦により操作プローブと係合するように構成されている。前記湾曲自在な連結部材は、前記ハンドルに連結された第１の端部と、前記操作プローブの前記ハンドルからの係合解除に応答して湾曲することによりレセプタクルに係合するように構成された第２の端部とを含む。
【００４０】
本開示では、基板と、係合前の配向でマイクロコネクタを受容するように構成された前記基板の開口部と、前記基板内に構成された湾曲自在なリテーナとを含むＭＥＭＳマイクロコネクタレセプタクルも提供している。前記湾曲自在なリテーナは、前記マイクロコネクタの初期湾曲に応答して湾曲して静止配向から離れるように構成され、また前記マイクロコネクタの追加湾曲に応答して前記静止配向へ戻ることにより前記マイクロコネクタと係合するように構成されている。
【００４１】
本開示では、ＭＥＭＳマイクロアセンブリも提供している。一実施形態では、このマイクロアセンブリは、レセプタクルとマイクロコネクタとを含む。前記レセプタクルは、開口部と湾曲自在なリテーナとを含む。前記マイクロコネクタは、摩擦により操作プローブに係合するように構成された弾性のあるハンドルを含み、また前記弾性のあるハンドルから離れる前記操作プローブの平行移動に応答して湾曲することにより、前記レセプタクルの前記湾曲自在なリテーナと前記湾曲自在な連結部材とが係合し合うように前記湾曲自在なリテーナを湾曲させるように構成された、湾曲自在な連結部材も含む。
【００４２】
本開示の態様に従ったＭＥＭＳマイクロアセンブリの異なる別の実施形態は、実質的に同一平面上の第１および第２のレセプタクルと、前記第１および第２のレセプタクルにそれぞれ連結された実質的に平行な第１および第２のマイクロコネクタとを含む。このような実施形態は、第３マイクロコネクタであって、前記第１および第２のマイクロコネクタに組み付けられ、前記第１および第２のレセプタクルに実質的に平行な第３マイクロコネクタも含む。前記第１および第２のマイクロコネクタの前記第１および第２のレセプタクルへの組み付けと、前記第３マイクロコネクタの前記第１および第２のマイクロコネクタへの組み付けとはそれぞれ、湾曲自在な連結部材および湾曲自在なリテーナの係合によってももたらされる。
【００４３】
本開示では、ＭＥＭＳコンポーネントを組み立てる方法も紹介している。一実施形態では、この方法は、湾曲自在な連結部材を含むマイクロコネクタを、操作プローブと摩擦により係合する工程を含む。前記マイクロコネクタは、前記連結部材がレセプタクルであって開口部を成す湾曲自在なリテーナを有するレセプタクルの近傍になるように前記操作プローブを操作することにより配向される。前記湾曲自在な連結部材の一部は、前記マイクロコネクタが前記レセプタクルに接触するまで前記操作プローブを平行移動させることにより、前記開口部を洞貫して平行移動される。前記操作プローブは、前記湾曲自在なリテーナの湾曲度が減少することにより前記マイクロコネクタと前記レセプタクルとが係合し合うまで、前記湾曲自在な連結部材および前記湾曲自在なリテーナを湾曲させるため、前記レセプタクルへ向かって前記マイクロコネクタ内で平行移動される。
【００４４】
本開示では、ＭＥＭＳマイクロアセンブリを製造する方法も紹介している。一実施形態では、この方法は、基板より上位に形成された層からマイクロコネクタとレセプタクルとを構成する工程と、前記マイクロコネクタと操作プローブとを摩擦により係合する工程と、前記操作プローブを操作することにより、前記レセプタクルの前記基板と反対側に前記マイクロコネクタを配向させる工程とを含む。前記マイクロコネクタは、このマイクロコネクタが前記レセプタクルに接触するまで前記操作プローブを操作することにより、前記レセプタクルへ向かって平行移動される。前記操作プローブは、前記マイクロコネクタ内で前記レセプタクルへ向かって平行移動され、これにより前記マイクロコネクタと前記レセプタクルとは係合し合う。
【００４５】
上記では、いくつかの実施形態の詳細な説明について当業者の理解がより深まるよう、これら実施形態の特徴の概略を説明した。当業者であれば、本明細書で紹介した実施形態と同一の目的を実行するため、および／または本明細書で紹介した実施形態と同一の優位性を実現するための他の工程および構造を設計または修正する基礎として、本開示内容を容易に適用できることが理解されるであろう。また当業者であれば、このような均等構造が本開示の要旨を変更せず、本開示の要旨を変更しない範囲で種々の変形形態、置換形態、および修正形態が可能であることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本開示は、添付の図面と併せて付随の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解される。当該分野の標準的慣行に基づき、種々の特徴は実際の縮尺どおりに描画されていないことをここに特筆する。例えば、種々の特徴の寸法は、説明を明瞭にするため適宜拡大または縮小している場合がある。
【図１】図１は、本開示の態様に従ったマイクロアセンブリの一実施形態の一部の斜視図を示す。
【図２ａ】図２ａおよび２ｂは、本開示の態様に従ったマイクロアセンブリの一実施形態の中間段階の斜視図を示す。
【図２ｂ】図２ａおよび２ｂは、本開示の態様に従ったマイクロアセンブリの一実施形態の中間段階の斜視図を示す。
【図３】図３は、本開示の態様に従ったマイクロコネクタの一実施形態の斜視図を示す。
【図４】図４は、本開示の態様に従ったマイクロコネクタレセプタクルの一実施形態の斜視図を示す。
【図５】図５は、本開示の態様に従った操作プローブの一実施形態の斜視図を示す。
【図６】図６は、本開示の態様に従ったマイクロアセンブリの異なる別の一実施形態の斜視図を示す。
【図７ａ】図７ａ〜７ｃは、本開示の態様に従ったアセンブリの中間段階におけるマイクロアセンブリの異なる別の他の一実施形態の斜視図を示す。
【図７ｂ】図７ａ〜７ｃは、本開示の態様に従ったアセンブリの中間段階におけるマイクロアセンブリの異なる別の他の一実施形態の斜視図を示す。
【図７ｃ】図７ａ〜７ｃは、本開示の態様に従ったアセンブリの中間段階におけるマイクロアセンブリの異なる別の他の一実施形態の斜視図を示す。
【図１】
2005276816.tif 000003
【図２ａ】
2005276816.tif 000004
【図２ｂ】
2005276816.tif 000005
【図３】
2005276816.tif 000006
【図４】
2005276816.tif 000007
【図５】
2005276816.tif 000008
【図６】
2005276816.tif 000009
【図７ａ】
2005276816.tif 000010
【図７ｂ】
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【図７ｃ】
2005276816.tif 000012
【外国語明細書】
MICROCONNECTORS AND NON-POWERED MICROASSEMBLY THEREWITH
This invention was made with the United States Government support under 70NANB1H3021 awarded by the National Institute of Standards and Technology (NIST).  The United States Government has certain rights in the invention.
BACKGROUND 
The present disclosure relates generally to MEMS devices, more specifically, to non-powered MEMS microconnectors and microassembly therewith.
Extraordinary advances are being made in micromechanical devices and microelectronic devices, including micro-electro-mechanical devices (MEMs), which comprise integrated micromechanical and microelectronic devices.  The terms "microcomponent," "microconnector," "microdevice," and "microassembly" are used herein generically to encompass microelectronic components, micromechanical components, MEMs components and assemblies thereof.
Many methods and structures exist for coupling MEMs and other microcomponents together to form a microassembly.  One such method, often referred to as "pick-and-place" assembly, is serial microassembly, wherein microcomponents are assembled one at a time in a serial fashion.  For example, if a device is formed by coupling two microcomponents together, a gripper or other placing mechanism is used to pick up one of the two microcomponents and place it on a desired location of the other microcomponent.  These pick-and-place processes, although seemingly quite simple, can present obstacles affecting assembly time, throughput and reliability.
For example, pick-and-place processes often employ powered "grippers" having end effectors configured to expand and/or contract in response to energy received from an integral or external power source.  However, structural fragility, increased packaging complexity, and uncertainties due to variations in actuator displacements limit the practical usefulness of employing such powered grippers during microassembly.
Accordingly, what is needed in the art is a MEMS microconnector and a method of microassembly therewith that addresses the above-discussed issues.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
The present disclosure is best understood from the following detailed description when read with the accompanying figures.  It is emphasized that, in accordance with the standard practice in the industry, various features are not drawn to scale.  In fact, the dimensions of the various features may be arbitrarily increased or reduced for clarity of discussion.
Fig. 1 illustrates a perspective view of a portion of one embodiment of a microassembly according to aspects of the present disclosure.
Figs. 2a and 2b illustrate perspective views of intermediate stages of one embodiment of microassembly according to aspects of the present disclosure.
Fig. 3 illustrates a perspective view of one embodiment of a microconnector according to aspects of the present disclosure.
Fig. 4 illustrates a perspective view of one embodiment of a microconnector receptacle according to aspects of the present disclosure.
Fig. 5 illustrates a perspective view of one embodiment of a manipulation probe according to aspects of the present disclosure.
Fig. 6 illustrates a perspective view of another embodiment of a microassembly according to aspects of the present disclosure.
Figs 7a-c illustrate perspective views of another embodiment of a microassembly during intermediate stages of assembly according to aspects of the present disclosure.
DETAILED DESCRIPTION 
It is to be understood that the following disclosure provides many different embodiments, or examples, for implementing different features of various embodiments.  Specific examples of components and arrangements are described below to simplify the present disclosure.  These are, of course, merely examples and are not intended to be limiting.  In addition, the present disclosure may repeat reference numerals and/or letters in the various examples.  This repetition is for the purpose of simplicity and clarity and does not in itself dictate a relationship between the various embodiments and/or configurations discussed.  Moreover, the formation of a first feature over or on a second feature in the description that follows may include embodiments in which the first and second features are formed in direct contact, and may also include embodiments in which additional features may be formed interposing the first and second features, such that the first and second features may not be in direct contact.
Referring to Fig. 1, illustrated is a perspective view of a portion of one embodiment of a microassembly 100 constructed according to aspects of the present disclosure.  The microassembly 100 includes a microconnector 110 assembled to a receptacle 120.  A portion of an unoccupied receptacle 125 is also shown.  In the illustrated embodiment, the microconnector 110 has been assembled to the receptacle 120 without the use of a powered gripper or other actuator.
The microconnector 110 and the receptacle 120 may be micro-electro-mechanical system (MEMS) components having feature dimensions that are less than about 1000 microns.  The microconnector 110 and the receptacle 120 may also be nano-electro-mechanical system (NEMS) components having feature dimensions that are less than about 10 microns.  This convention may be generally applied to any microcomponent of the microassemblies described herein.  For example, the microassembly 100 and others described below may include MEMS components having feature dimensions that are less than about 1000 microns and/or NEMS components having feature dimensions that are less than about 10 microns.
The receptacles 120, 125 are defined in or otherwise coupled to a substrate 105, and each include a retainer 130 which, at least in the embodiment shown, includes two legs 140.  The legs 140 are coupled to or otherwise affixed to the substrate 105 at one end 142 and are free to translate across the substrate 105 at another end 144.  The ends 144 have tapered surfaces 146, such that insertion of a portion of the microconnector 110 therebetween causes the legs 140 to deflect away from each other.  The receptacles 120, 125 also include an aperture 150 configured to receive a portion of the microconnector 110, as well as one or more anchor pads 155.
The microconnector 110 includes a deflectable connection member 160 which, at least in the embodiment shown, includes two legs 170.  The legs 170 have a pre-engaged position in which they are configured to fit within the aperture 150.  Once oriented within the aperture 150, the legs 170 may be configured to deflect away from each other to each engage and/or be engaged by a corresponding pair of receptacle legs 140 (as in the orientation shown in Fig. 1).  In one embodiment, the legs 170 include tapered surfaces 175 to enable such deflection of the legs 170.  The microconnector 110 also includes one or more anchor arms 180 configured to stop or rest against one or more corresponding anchor pads 155.
Referring to Figs. 2a and 2b, with continued reference to Fig. 1, illustrated are perspective views of the microassembly 100 shown in Fig. 1 during intermediate stages of assembly.  In Fig. 2a, the microconnector 110 has been retained by a manipulation probe 210.  The microconnector 110 may include a compliant handle 220 configured to deflect as the manipulation probe 210 is inserted, and the manipulation probe 210 may have a profile that allows it to be inserted into the compliant handle 220 by translation in one or more directions.  The compliant handle 220 may include two or more members configured to deflect away from each other or towards each other, depending on the shape of the manipulation probe 210.
After engaging the microconnector 110 with the manipulation probe 210, the microconnector 110 may be oriented as necessary for pre-assembly alignment with the receptacle 120.  Such orientation may include translation and/or rotation relative to the substrate 105.  For example, in the illustrated embodiment, the manipulation probe 210 may have been employed to remove the microconnector 110 from a configuration substantially parallel to that of the receptacle 120 and, thereafter, rotate the microconnector 110 about 90 degrees relative to the substrate 105 and align the microconnector 110 over the receptacle 120.  In other embodiments, substantial parallelism of the microconnector 110 and the receptacle 120 may be maintained while the manipulation probe 210 orients the microconnector 110 relative to the receptacle 120.
As shown in Fig. 2b, the manipulation probe 210 may be manipulated to bring the microconnector 110 and the receptacle 120 into contact with each other.  As discussed above, the microconnector 110 may include legs 170 configured to be received within an aperture 150 in the receptacle 120 as the microconnector anchor arms 180 are brought into contact with receptacle anchor pads 155.  Thereafter, the manipulation probe 210 may be further translated towards the receptacle 120, whereby such further translation may cause the microconnector legs 170 and the receptacle legs 140 to each deflect outwards until they are allowed to engage each other.  The manipulation probe 210 may then be translated out of the handle 220 and then substantially parallel to the substrate 105 to remove the probe 210 from the microconnector 110, wherein the microconnector 110 may remain assembled to the receptacle 120.
Referring to Fig. 3, illustrated is a perspective view of one embodiment of a microconnector 300 constructed according to aspects of the present disclosure.  In one embodiment, the microconnector 300 is substantially similar to the microconnector 110 shown in Figs. 1, 2a and 2b.
The microconnector 300 may be defined in a single-crystalline silicon (SCS) layer, possibly having a thickness ranging between about 25 μm and about 200 μm.  The SCS layer may be located over a sacrificial layer formed over a substrate 305, wherein the sacrificial layer may comprise oxide and/or other materials and may have a thickness ranging between about 1 μm and about 30 μm.  One or more deep reactive ion etching (DRIE) processes and/or other processes may be employed to define the microconnector 300 from the SCS layer.  Such a manufacturing process flow may include a backside DRIE through the substrate 305 or a handle portion thereof.  In-plane electrical isolation may be achieved by trenches formed in the SCS layer and filled with nitride and/or another electrically insulating material.
The microconnector 300 is released from the substrate 305 after fabrication and prior to assembly.  Such a release process may employ a wet-etch of the sacrificial layer, possibly employing a 49% HF solution or other etchant chemistry.  The microconnector 300 may also include a tether 310 defined in the SCS layer, such that the microconnector 300 does not become completely detached from the substrate 305 during the release process.
The microconnector 300 includes a handle 320 configured to frictionally engage a manipulation probe, such as the probe 210 shown in Fig. 2.  In one embodiment, the handle 320 is defined in the SCS layer as having two or more compliant legs 330 configured to deflect away from each other in response to insertion of the manipulation probe.  Thus, the handle 320 may be a compliant handle.  The legs 330 may be formed separated from each other by a distance about equal to or at least slightly less than the width of the manipulation probe tip or other portion configured to be grasped by the legs 330.  In one embodiment, such separation between the legs 330 may range between about 25 μm and about 300 μm.  Although not limited by the scope of the present disclosure, the legs 330 may have a length ranging between about 50 μm and about 500 μm.
As in the illustrated embodiment, the legs 330 (or perhaps one or more other portions of the handle 320) may each include narrower members 340 connected at one end to a microconnector body 345 and at a second end to wider members 350 configured to grasp the manipulation probe.  The narrower members 340 may each have a width ranging between about 5 μm and about 30 μm, and the wider members 350 may each have a width ranging between about 10 μm and about 100 μm.
The microconnector 300 also includes a deflectable connection member 360 having at least one first end 365 coupled to the handle, possibly via the body 345, as in the illustrated embodiment.  The connection member 360 also includes at least one second end 367 configured to deflect and thereby engage a receptacle in response to disengagement of a manipulation probe from the handle 320.  The one or more second ends 367 may include a barb, hook, lip, extension, tab, and/or other means 368 (hereafter collectively referred to as a barb) for engaging, mating or otherwise interfacing with an edge, surface or barb of the receptacle.  The one or more second ends 367 may also include a shoulder or other interface means 369 (hereafter collectively referred to as a shoulder) for engaging, mating or otherwise interfacing with an edge, surface or barb of the receptacle, in addition to or as an alternative to the barb 368.
The connection member 360 may include tapered surfaces 370 or other means for deflecting outward in response to translation of the manipulation probe away from a retained position within the handle 320.  The connection member 360 may also include an aperture 362 permitting removal of the manipulation probe after the microconnector 300 is secured to the receptacle.  The width of the aperture 362 may be about equal to or at least slightly greater than a manipulation probe or tip thereof.  The microconnector 300 may also include one or more anchor arms 380 coupled or integral to the body 345 and extending to a bearing plane, shoulder or other type of interface 385 configured to rest against a receptacle as a manipulation probe is translated from the handle 320 towards the aperture 362.
As described above, the microconnector 300 may also include a tether 310 configured to prevent inadvertent release of the microconnector 300 from the substrate 305.  Prior to microassembly of the microconnector 300 to another MEMS or NEMS component, the tether 310 may be severed to release the microconnector 300 from the substrate 305.  Such de-tethering of the microconnector 300 from the substrate 305 may be mechanical, such as by translating and/or rotating the microconnector 300 away from the susbtrate 305 until the tether 310 breaks, or by pressing against and/or slicing into the tether 310 with a probe or other object.  The microconnector 300 may also be de-tethered electrically, such as by increasing a current flow through the tether 310 until the tether 310 severs, possibly by ohmic heating.  The tether 310 may have a width ranging between about 5 μm and about 30 μm.
Although not shown in the illustrated embodiment, the microconnector 300 may also include means for detecting when the microconnector 300 is fully engaged with a receptacle.  For example, the interface means 369 may include conductive contacts and/or other means which may close a circuit across anchor pads of the receptacle.  In one embodiment, the connection member 360 may be similarly or alternatively configured to close a circuit across the receptacle, thereby indicating engagement of the microconnector 300 and the receptacle.
Referring to Fig. 4, illustrated is a perspective view of one embodiment of a receptacle 400 constructed according to aspects of the present disclosure.  In one embodiment, the receptacle 400 is substantially similar to the receptacle 120 shown in Figs. 1, 2a and 2b.  The receptacle 400 may be substantially similar in composition and manufacture to the microconnector 300 shown in Fig. 3.  In one embodiment, the receptacle 400 and the microconnector 300 are defined in a common SCS layer over a common substrate 405, possibly simultaneously.
The receptacle 400 includes one, two or more deflectable retainers 410.  The retainers 410 each include one, two, or more legs 420.  The legs 420 each include a first end 425 coupled to the substrate 405 and a second end 427 configured to translate across the substrate 405.  The translation of the second ends 427 of the legs 420 across the substrate 405 may be in response to the travel of a portion of a microconnector (such as the second ends 367 of the microconnector 300 shown in Fig. 3) against tapered surfaces 428 of the second ends 427.  Each of the second ends 427 may also include a barb, hook, lip, extension, tab, and/or other means 429 (hereafter collectively referred to as a barb) for engaging, mating or otherwise interfacing with an edge, surface or barb of a microconnector.
The receptacle 400 may also include one or more anchor pads 440 coupled or integral thereto.  The anchor pads 440 may be configured to resist translation (e.g., provide a travel "stop") of a microconnector as a manipulation probe is translated within a microconnector towards the receptacle 400.  For example, the anchor pads 440 may be configured to interface with the anchor arm interfaces 385 shown in Fig. 3.
The receptacle 400 may also include an aperture 450 configured to receive a portion of a microconnector during microassembly.  For example, the aperture 450 may be sized to receive the ends 367 of the microconnector 300 shown in Fig. 3.  Thus, a microconnector may be inserted into the aperture 450 of the receptacle 400 until the anchor pads 440 stop translation of the microconnector into the receptacle 400, such that further translation of a manipulation probe within the microconnector towards the receptacle 400 causes the retainers 410 to deflect and subsequently engage with the microconnector.
Referring to Fig. 5, illustrated is a perspective view of one embodiment of a manipulation probe 500 that may be employed during microassembly according to aspects of the present disclosure.  In one embodiment, the manipulation probe 500 is substantially similar to the manipulation probe 210 shown in Figs. 2a and 2b.  The manipulation probe 500 may be substantially similar in composition and manufacture to the microconnector 300 shown in Fig. 3.  In one embodiment, the manipulation probe 500 and the microconnector 300 (and possibly the retainer 400 shown in Fig. 4) are defined in a SCS layer over a common substrate, possibly simultaneously.
In the illustrated embodiment, the manipulation probe 500 includes a tip 510 extending from a body portion 515.  The tip 510 is configured to be retained by a microconnector without requiring powered actuation of the tip 510 or the microconnector.  For example, the tip 510 may be configured to be inserted into the handle 320 shown in Fig. 3, thereby deflecting portions of the handle 320, such that the handle 320 and the tip 510 may be frictionally engaged.
The manipulation probe 500 may also include deflectable sensor members 520.  In the illustrated embodiment, the sensor members 520 are thin members offset a short distance (e.g., about 100 microns or less) from the perimeter of the body 515 and coupled to the body 515 distal from the tip 510.  In this manner, the sensor members 520 may be deflected towards the body 515 upon insertion of the tip 510 into a microconnector.  For example, a portion of a microconnector may bias the sensor members 520 towards the body 515.  Consequently, the contact of the sensor members 520 with the body 515 may close an electrical circuit or otherwise provide an indication to a microassembly controller and/or operator that the tip 515 is inserted a distance into the microconnector sufficient for the manipulation probe 500 and the microconnector to be engaged.  The manipulation probe 500 may also include probe pads, bond pads, or other contacts (hereafter collectively referred to as contacts) 530 for sensing contact of the sensor members 520 with the body 515.
Referring to Fig. 6, illustrated is perspective view of another embodiment of a microassembly 600 according to aspects of the present disclosure.  The microassembly includes a microconnector 610 and one or more receptacles 620.  The microconnector 610 is substantially similar in composition and manufacture to the microconnector 300 shown in Fig. 3.  However, the microconnector 610 includes a plurality of deflectable connection members 630 which may each be substantially similar to the deflective connection member 160 of Fig. 3.  Each of the deflectable connection members 630 may be configured to engage or be engaged by a receptacle 620.  The microconnector 610 also includes one or more handles 640 configured to engage or be engaged by a manipulation probe.  However, as in the illustrated embodiment, the microconnector 610 may include only one handle 640 (or only two handles 640, such as where redundancy may be required).  That is, each of the deflectable connection members 630 may be actuated by translation of a corresponding manipulation probe tip towards the receptacles 620, although not all of the manipulation probe tips may be engaged by a handle 640.
The receptacles 620 may each be substantially similar to the receptacle 400 shown in Fig. 4.  However, in one embodiment, the receptacles 620 may be formed as a single, composite receptacle.
The manipulation probe employed during microassembly of the microconnector 610 the receptacles 620 may have a number of tips corresponding to the number of deflectable connection members 630.  Otherwise, such a manipulation probe may be substantially similar to the manipulation probe 500 shown in Fig. 5.  However, a manipulation probe having fewer tips than the number of deflectable connection members 630 may also be employed during microassembly.  For example, a manipulation probe including only one tip may be employed during the microassembly of a microconnector 610 having a plurality of connection members 630.  In one such embodiment, such as that illustrated in Fig. 6, the handle 640 is employed to manipulate and position the microconnector 610 with a single manipulation probe tip engaged by the handle 640, although the microconnector 610 includes 4 connection members 630.  Once positioned, the single probe tip may be employed to engage one of the connection members 630 of the microconnector 610 with the receptacle(s) 620, such as by translating the probe tip away from the handle 640 and towards the receptacle(s) 620.  Thereafter, the probe tip may be repositioned into one of the remaining connection members 630 and again translated toward the receptacle(s) 620 to engage a second connection member 630 with the receptacle(s) 620.  This process may be repeated until each of the connection members 630 is engaged with the receptacle(s) 620.
Referring to Figs. 7a-c collectively, illustrated are perspective views of another embodiment of a microassembly 700 according to aspects of the present disclosure.  The microassembly 700 includes two receptacles 710 oriented substantially parallel to a substrate 705, two microconnectors 720 assembled to the receptacles 710 in an orientation that is substantially orthogonal to the substrate 705, and a microconnector 730 assembled to the microconnectors 720 in an orientation that is substantially parallel to the substrate 705.
The receptacles 710 may each be substantially similar to the receptacle 400 shown in Fig. 4, and the microconnectors 720 may each be substantially similar to the microconnector 300 shown in Fig. 3.  However, the microconnectors 720 may also include deflectable members 725 that may each be substantially similar to the deflectable members 360 shown in Fig. 3 and/or the retainers 410 shown in Fig. 4.  For example, the members 725 may be configured to deflect outward to allow the receipt and engagement of a portion of the microconnector 730.  The members 725 may be configured to engage protrusions 739 extending from the microconnector 730.  In another embodiment, the microconnector 730 may include deflectable members configured to engage protrusions extending from the microconnectors 720.  The microconnectors 720 may be assembled to the receptacles 710 by a microassembly method that is substantially similar to the methods described above in reference to Figs. 1, 2a and 2b.  A manipulation probe 740 which may be employed during such microassembly may include a probe tip 745 having a wider portion 747 and a narrower portion 748.
The microconnector 730 may be substantially similar in composition and manufacture to the microconnector 300 shown in Fig. 3.  In the illustrated embodiment, the microconnector 730 includes a handle 735 configured to receive, engage, and/or be engaged by the tip 745 of the manipulation probe 740.  The handle 735 may be substantially similar to the handle 320 shown in Fig. 3.  For example, the handle 735 may include deflectable members 737 and an aperture 738 configured to receive and selectively retain the wider portion 747 of the manipulation probe tip 745.  Thus, in one embodiment, the width of the wider portion 747 of the tip 745 may be about equal to or at least slightly greater than the width of the aperture 738, and the width of the narrower portion 748 of the tip 745 may be about equal to or at least slightly less than the width of the aperture 738.
During microassembly, the handle 735 and manipulation probe tip 745 are engaged such that the manipulation probe 740 may be translated, rotated, and otherwise manipulated to orient and align the microconnector 730 relative to the previously assembled microconnectors 720, as shown in Fig. 7a.  The manipulation probe 740 may then be further translated towards the substrate 705, such that the microconnector 730 and the microconnectors 720 become fully engaged, and the manipulation probe tip 745 may travel further into the aperture 738 of the microconnector 730, as shown in Fig. 7b.
After the wider portion 747 of the manipulation probe tip 745 travels through the microconnector 730, as shown in Fig. 7b, the manipulation probe 740 may be translated substantially parallel to the substrate 705 and removed through a wider portion of the microconnector aperture 738, as shown in Fig. 7c.
Thus, the present disclosure introduces a MEMS microconnector including a compliant handle and a deflectable connection member.  The compliant handle is configured to frictionally engage a manipulation probe.  The deflectable connection member includes a first end coupled to the handle and a second end configured to deflect and thereby engage a receptacle in response to disengagement of the manipulation probe from the handle.
The present disclosure also provides a MEMS microconnector receptacle including a substrate, an aperture in the substrate configured to receive a microconnector in a pre-engaged orientation, and a deflectable retainer defined in the substrate.  The deflectable retainer is configured to deflect away from a resting orientation in response to initial deflection of the microconnector, and is also configured to engage with the microconnector by returning towards the resting orientation in response to further deflection of the microconnector.
A MEMS microassembly is also provided in the present disclosure.  In one embodiment, the microassembly includes a receptacle and a microconnector.  The receptacle includes an aperture and a deflectable retainer.  The microconnector includes a compliant handle configured to frictionally engage a manipulation probe, and also includes a deflectable connection member configured to deflect in response to translation of the manipulation probe away from the compliant handle, thereby causing the receptacle deflectable retainer to deflect, such that the deflectable retainer and the deflectable connection member may become engaged.
Another embodiment of a MEMS microassembly according to aspects of the present disclosure includes first and second substantially coplanar receptacles and first and second substantially parallel microconnectors coupled to the first and second receptacles, respectively.  Such an embodiment also includes a third microconnector assembled to the first and second microconnectors and substantially parallel to the first and second receptacles.  Assembly of the first and second microconnectors to the first and second receptacles, respectively, and of the third microconnector to the first and second microconnectors may also be achieved the engagement of deflectable connection members and deflectable retainers.
The present disclosure also introduces a method of assembling MEMS components.  In one embodiment, the method includes frictionally engaging a microconnector with a manipulation probe, wherein the microconnector includes a deflectable connection member.  The microconnector is oriented by manipulating the manipulation probe such that the connection member is proximate a receptacle, wherein the receptacle includes a deflectable retainer defining an aperture.  A portion of the deflectable connection member is translated through the aperture by translating the manipulation probe until the microconnector contacts the receptacle.  The manipulation probe is translated within the microconnector towards the receptacle to deflect the deflectable connection member and the deflectable retainer until the deflection of the deflectable retainer is allowed to decrease, the microconnector and the receptacle thereby becoming engaged.
A method of manufacturing a MEMS microassembly is also introduced in the present disclosure.  In one embodiment, the method includes defining a microconnector and a receptacle from a layer formed over a substrate, engaging frictionally the microconnector and a manipulation probe, and orienting the microconnector opposite the receptacle from the substrate by manipulating the manipulation probe.  The microconnector is translated towards the receptacle by manipulating the manipulation probe until the microconnector contacts the receptacle.  The manipulation probe is translated within the microconnector towards the receptacle, the microconnector and the receptacle thereby becoming engaged.
The foregoing has outlined features of several embodiments so that those skilled in the art may better understand the detailed description that follows.  Those skilled in the art should appreciate that they may readily use the present disclosure as a basis for designing or modifying other processes and structures for carrying out the same purposes and/or achieving the same advantages of the embodiments introduced herein.  Those skilled in the art should also realize that such equivalent constructions do not depart from the spirit and scope of the present disclosure, and that they may make various changes, substitutions and alterations herein without departing from the spirit and scope of the present disclosure.
WHAT IS CLAIMED IS:
1. A microconnector having feature dimensions not greater than about 1000 microns, comprising:
a compliant handle configured to frictionally engage a manipulation probe; and
a deflectable connection member having a first end coupled to the handle and a second end configured to deflect and thereby engage a receptacle in response to disengagement of the manipulation probe from the handle.
2. The microconnector of claim 1 wherein the disengagement of the manipulation probe from the handle includes translation of the manipulation probe away from the handle and towards the connection member.
3. The microconnector of claim 1 wherein the connection member includes two legs configured to deflect apart in response to the disengagement.
4. The microconnector of claim 3 wherein the two legs each include a barb configured to engage the receptacle.
5. The microconnector of claim 1 wherein the connection member includes opposing surfaces configured to engage opposing edges of the receptacle.
6. The microconnector of claim 1 further comprising a severable tether detachably coupling the microconnector to a substrate.
7. The microconnector of claim 1 further comprising an anchor arm coupled to the connection member and configured to contact the receptacle when the connection member and receptacle are engaged.
8. The microconnector of claim 1 further comprising a body coupled between the handle and the connection member, whereby the first end of the connection member is indirectly coupled to the handle through the body.
9. A microconnector receptacle having feature dimensions not greater than about 1000 microns, comprising:
a substrate having an aperture configured to receive a microconnector in a pre-engaged orientation; and
a deflectable retainer defined in the substrate and configured to:
deflect away from a resting orientation in response to initial deflection of the microconnector; and
engage the microconnector by returning towards the resting orientation in response to further deflection of the microconnector.
10. The microconnector receptacle of claim 9 wherein the retainer includes two legs configured to deflect apart in response to the initial deflection of the microconnector and return towards each other in response to the further deflection of the microconnector.
11. The microconnector receptacle of claim 9 wherein the two legs each include a barb configured to engage the microconnector.
12. The microconnector receptacle of claim 9 further comprising an anchor pad coupled to the retainer and configured to rest against the microconnector when the retainer and microconnector are engaged.
13. A microassembly, comprising:
a receptacle having an aperture and a deflectable retainer; and
a microconnector engaged with the receptacle, including:
a compliant handle configured to frictionally engage a manipulation probe; and
a deflectable connection member configured to deflect in response to translation of the manipulation probe away from the compliant handle, thereby causing the receptacle deflectable retainer to deflect, such that the deflectable retainer and the deflectable connection member may become engaged;
wherein feature dimensions of at least one of the receptacle and the microconnector are not greater than about 1000 microns.
14. The microassembly of claim 13 wherein the receptacle and the microconnector are substantially parallel.
15. The microassembly of claim 13 wherein the receptacle deflectable retainer includes two retainer legs and the microconnector deflectable connection member includes two connection member legs, wherein the two retainer legs are configured to deflect in response to deflection of the two connection member legs, and wherein the two connection member legs are configured to deflect in response to translation of the manipulation probe away from the compliant handle.
16. The microassembly of claim 13 wherein each of the two retainer legs includes a retainer barb configured to engage the microconnector and each of the two connection member legs includes a connection member barb configured to engage the receptacle.
17. The microassembly of claim 13 wherein the receptacle is a first receptacle and the microconnector is a first microconnector, the microassembly further including:
a second receptacle substantially similar to and substantially coplanar with the first receptacle;
a second microconnector substantially similar to substantially parallel to the first microconnector, the second microconnector assembled to the second receptacle; and
a third microconnector assembled to the first and second microconnectors and substantially parallel to the first and second receptacles.
18. The microassembly of claim 16 wherein the first and second microconnectors each include a plurality of deflectable members configured to engage protrusions extending from the third microconnector.
19. The microassembly of claim 13 wherein:
the receptacle is a first receptacle in a plurality of substantially similar receptacles; and
the microconnector is a first microconnector in a plurality of substantially similar microconnectors each engaged with a corresponding one of the plurality of receptacles.
20. The microassembly of claim 19 wherein at least one of the plurality of microconnectors does not include the compliant handle.
21. The microassembly of claim 19 wherein only one of the plurality of microconnectors includes the compliant handle.
22. The microassembly of claim 13 wherein at least one of the microconnector and the manipulation probe includes means for electrically detecting engagement between the microconnector and the manipulation probe.
23. The microassembly of claim 13 wherein at least one of the microconnector and the receptacle includes means for electrically detecting engagement between the microconnector and the receptacle.
24. A method of assembling components having feature dimensions not greater than about 1000 microns, comprising:
engaging frictionally a microconnector with a manipulation probe, the microconnector having a deflectable connection member;
orienting the microconnector by manipulating the manipulation probe such that the connection member is proximate a receptacle, the receptacle having a deflectable retainer defining an aperture;
translating a portion of the deflectable connection member through the aperture by translating the manipulation probe until the microconnector contacts the receptacle; and
translating the manipulation probe within the microconnector towards the receptacle to deflect the deflectable connection member and the deflectable retainer until the deflection of the deflectable retainer is allowed to decrease, the microconnector and the receptacle thereby becoming engaged.
25. The method of claim 24 wherein orienting the microconnector includes maintaining substantial parallelism between the microconnector and the receptacle.
26. The method of claim 24 further comprising disengaging the manipulation probe from the microconnector.
27. The method of claim 24 wherein a first interface between manipulation probe and the microconnector and a second interface between the microconnector and the receptacle are each unpowered interfaces.
28. The method of claim 24 wherein the microconnector and the receptacle are each initially coupled to a substrate, the method further comprising de-tethering the microconnector from the substrate.
29. The method of claim 28 wherein the microconnector is de-tethered from the substrate prior to orienting the microconnector.
30. The method of claim 28 wherein de-tethering comprises mechanically breaking a tether coupling the microconnector to the substrate.
31. The method of claim 28 wherein de-tethering comprises electrically breaking a tether coupling the microconnector to the substrate.
32. A method of manufacturing a microassembly, comprising:
defining a microconnector and a receptacle from a layer formed over a substrate, wherein feature dimensions of at least one of the microconnector and the receptacle are not greater than about 1000 microns;
engaging frictionally the microconnector and a manipulation probe;
orienting the microconnector opposite the receptacle from the substrate by manipulating the manipulation probe;
translating the microconnector towards the receptacle by manipulating the manipulation probe until the microconnector contacts the receptacle; and
translating the manipulation probe within the microconnector towards the receptacle, the microconnector and the receptacle thereby becoming engaged.
33. The method of claim 32 wherein:
the microconnector includes a compliant handle and a deflectable connection member;
the receptacle includes a deflectable retainer defining an aperture;
the frictional engagement of the microconnector and the manipulation probe includes  frictionally engaging the compliant handle and the manipulation probe;
orienting the microconnector opposite the receptacle form the substrate includes orienting the deflectable connection member proximate the receptacle aperture;
translating the microconnector towards the receptacle translates a portion of the deflectable connection member through the receptacle aperture; and
translating the manipulation probe within the microconnector deflects the deflectable connection member and the deflectable retainer until the deflection of the deflectable retainer is allowed to decrease, the microconnector and the receptacle thereby becoming engaged.
34. The method of claim 32 wherein orienting the microconnector opposite the receptacle from the substrate includes maintaining substantial parallelism between the microconnector and the receptacle.
35. The method of claim 32 wherein orienting the microconnector opposite the receptacle from the substrate includes rotating the microconnector relative to the receptacle to orient the microconnector substantially perpendicular to the receptacle.
36. The method of claim 32 wherein the microconnector includes a tether coupled to the substrate, the method further comprising severing the tether after engaging the microconnector and the manipulation probe.
37. A microconnector having feature dimensions not greater than about 1000 microns, comprising:
a body;
a compliant handle extending from the body and configured to frictionally engage a manipulation probe.
38. The microconnector of claim 37 wherein the compliant handle includes at least two deflectable members extending from the body and spaced apart in such a manner as to frictionally engage the manipulation probe therebetween.
39. The microconnector of claim 37 further comprising at least one anchor arm extending from the body beyond the compliant handle such that translation of the manipulation probe from an engaged position within the compliant handle in a direction away from the body disengages the manipulation probe from the compliant handle.
40. The microconnector of claim 37 further comprising extensions extending away from the body and having end points beyond the compliant handle, the extensions forming an opening between the end points and the compliant handle such that translation of the manipulation probe from an engaged position within the compliant handle towards the opening disengages the manipulation probe from the compliant handle.
1. Abstract
A MEMS microconnector including a compliant handle and a deflectable connection member.  The compliant handle is configured to frictionally engage a manipulation probe.  The deflectable connection member includes a first end coupled to the handle and a second end configured to deflect and thereby engage a receptacle in response to disengagement of the manipulation probe from the handle.
2. Representative Drawing
【図１】
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【図２ａ】
2005276816.tif 000014
【図２ｂ】
2005276816.tif 000015
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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