JP6025511B2 - 同軸コネクタおよびその基板接続構造 - Google Patents

Description

この発明は、簡単な構造で、インピーダンス整合を保ってプリント配線板に接続する同軸コネクタおよびその基板接続構造に関するものである。

同軸ケーブルのような同軸伝送路とプリント配線板上に設けられた信号配線パターンを、それぞれ水平方向に接続する場合、例えば、特許文献１（図２）に開示されているような従来の同軸コネクタは、同軸構造部と基板接続部からなり、同軸構造部は、中心導体とこれをとりまく内部が円筒状の外部導体、さらに中心導体と外部導体の間を埋める絶縁体から構成される。

一方、基板接続部は、同軸構造部の中心導体が延長された信号端子と、プリント配線板への固定とリターン電流経路の接続に用いるＧＮＤ端子とからなり、プリント配線板の表面層に形成された信号配線パターンと同軸コネクタの信号端子とをはんだ付けすると共に、同じくプリント配線板の表面層または裏面層に形成されたＧＮＤパターンと同軸コネクタのＧＮＤ端子とをはんだ付けし、表面層または裏面層のＧＮＤパターンが信号配線のリターン経路となるＧＮＤ層と直接接続していない場合には、ＧＮＤビア等を用いて、表面層または、裏面層または内層のＧＮＤ層と接続する構造が一般的である。

しかしながら、プリント配線板の表面層に形成された信号配線パターンのリターン経路が内層のＧＮＤ層で同軸コネクタのＧＮＤ端子と直接接続できない場合、信号パターンと同じ表面層に形成したＧＮＤパターンにより寄生容量が生じたり、内層のＧＮＤ層と接続するためのＧＮＤビアによりインダクタンス成分が増加したりしてインピーダンス不整合を起こす場合がある。
これに対し、例えば、特許文献２には、同軸コネクタのプリント配線板端面に接するフランジに、プリント配線板の端面に向かって尖る突起が設けられるＧＮＤ導体板を供える構造が提案されている。

特開２００７−１６５９４４号公報 特開２０１１−６５８８６号公報

上述したように、特許文献１に開示されている従来の同軸コネクタは、プリント配線板の表面層に形成された信号配線パターンのリファレンスが、内層ＧＮＤで同軸コネクタのＧＮＤ端子と直接接続できない場合、信号パターンと同じ表面層に形成したＧＮＤパターンにより寄生容量が生じたり、内層のＧＮＤパターンと接続するためのＧＮＤビアによりインダクタンス成分が増加したりすることにより、インピーダンス不整合を起こす場合があるという課題があった。
特許文献２に開示されている同軸コネクタは、このような課題を解決する一つの方法ではあるが、プリント配線板の端面に向かって尖る突起が設けられるＧＮＤ導体板や、突起をプリント配線板端面に食い込ませるためのネジ止め構造が必要となるなど、同軸コネクタの構造が複雑であるという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な接続構造で、同軸コネクタの同軸構造部の外部導体とプリント配線板の内層のＧＮＤ層とを、インピーダンス整合を保って確実に接続することを目的とする。

この発明に係る同軸コネクタは、同軸ケーブルなどの同軸伝送路をプリント配線板に水平方向に接続するための同軸コネクタにおいて、前記同軸コネクタの外導体と一体化した導体であり、前記同軸コネクタが接続する前記プリント配線板の端面に接するように設けられたフランジを備え、前記フランジには、前記プリント配線板の端面に設けられたＧＮＤパッドと当該フランジとを電気的に接続する接続用部材を挿入するための切り欠き部が設けられることを特徴とするものである。

この発明の同軸コネクタおよびその基板接続構造によれば、簡単な接続構造で、より確実に同軸コネクタとプリント配線板を接続することができる。また、無用なインピーダンスの増加を防ぎ、インピーダンス整合を保って同軸コネクタとプリント配線板を接続することができる。

この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタの構造を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタを接続するプリント配線板の構造図である。 この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタとプリント配線板とを接続した状態の上面および下面からの斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタとプリント配線板とを接続した状態の断面図である。 この発明の実施の形態２に係る同軸コネクタの構造を示す構成図である。 同軸コネクタとプリント配線板の接続に、導体片を詰め込んだ例を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る同軸コネクタの構造を示す構成図である。 この発明の実施の形態４に係る同軸コネクタの構造を示す構成図である。 この発明の実施の形態５に係る同軸コネクタの構造を示す構成図である。

以下、この発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタの構造を示す構成図である。
図１において、同軸コネクタ８は、同軸部１、フランジ２、信号端子３、上面固定板４ａ、裏面固定板４ｂ、および、切り欠き部５を備える。
同軸部１は、同軸ケーブルなどの同軸伝送路を接続するためのものであり、接続する同軸伝送路に応じた凸ピンまたは凹ソケット状の中心導体と円筒状の外導体とを持ち、中心導体と外導体との間は絶縁体で満たされている。なお、図示はしていないが、同軸部１の外表面には、多くの場合、ネジ止め可能なようにネジ山が切ってある。
フランジ２は、同軸コネクタ８の同軸部１の外導体と一体化した導体であり、同軸コネクタが接続するプリント配線板の端面に接するように設けられている。
フランジ２の内部には、同軸部１から続く円筒状の穴と中心導体、さらにこれらの間を埋める絶縁体が入っている。
信号端子３は、同軸コネクタ８の同軸部１の中心導体と、プリント配線板１０（図２参照。プリント配線板１０については後述する）上に形成された信号配線パターンとを接続するための信号端子である。

上面固定板４ａは、同軸コネクタ８をプリント配線板１０に固定するためのものである。上面固定板４ａに設けた穴を使って、プリント配線板にネジ止めしたり、はんだ付けを行うなどして同軸コネクタ８を固定する。
裏面固定板４ｂも、上面固定板４ａ同様、同軸コネクタ８をプリント配線板１０に固定するためのものである。裏面固定板４ｂは、上面固定板４ａとともに、プリント配線板１０を挟み込むようにし、はんだ付けを行うなどして同軸コネクタ８をプリント配線板１０に固定する。

なお、上面固定板４ａおよび裏面固定板４ｂは、従来の同軸コネクタ８においては、同軸コネクタ８をプリント配線板１０に固定するとともに、同軸コネクタ８のリターン電流が流れる外導体と、プリント配線板１０の信号配線パターン１１のリターン電流が流れるＧＮＤパターンを接続するために設けられている場合が多いが、この実施の形態１では単に同軸コネクタ８をプリント配線板１０に固定する目的のためだけに示しているものであり、別の形であったり、または全く無くても良い。例えば、上面固定板４ａと裏面固定板４ｂのうちの一方の固定板（例えば、裏面固定板４ｂ）をなくしてもう一方の固定板（上面固定板４ａ）のみとし、すなわち、固定板（上面固定板４ａ）をプリント配線板１０の片面側のみに設け、プリント配線板１０の厚みに関係なく同軸コネクタ８をプリント配線板１０に接続できるようにしても良い。

切り欠き部５は、フランジ２に設けられ、同軸コネクタ８をプリント配線板１０と接続する際に、プリント配線板１０の端面に設けられ内層のＧＮＤ層１２と接続されたＧＮＤパッド１３と、同軸コネクタ８の外導体の一部であるフランジ２とを裏面から直接はんだ付けするために使用する。
また、切り欠き部５は、プリント配線板１０の端面と対向する面を斜めに切り欠いた形状としている。

図２は、この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタ８を接続するプリント配線板１０の構造図である。
図２において、プリント配線板１０は、信号配線パターン１１、ＧＮＤ層１２、ＧＮＤパッド１３、および、導体パッド１４を備える。
信号配線パターン１１は、プリント配線板１０の上面の表層に形成される。
ＧＮＤ層１２は、プリント配線板１０の内層に設けられ、信号配線パターン１１を流れる信号のリターン電流経路となっている。
なお、この実施の形態１では、説明の簡単のため、信号配線パターン１１は、１本の直線状であり、図２のプリント配線板１０の右上は、プリント配線板１０の端で切れた状態としているが、本来は必要な接続先に適当な経路を巡って接続されている。

ＧＮＤパッド１３は、プリント配線板１０の端面に設けられ、内層のＧＮＤ層１２と接続されている。ＧＮＤパッド１３は、同軸コネクタ８の切り欠き部５ではんだ付けできるように位置を合わせてある。
導体パッド１４は、同軸コネクタ８の上面固定板４ａをはんだ付けで固定するためのものである。図２においては、同軸コネクタ８の上面固定板４ａのネジ穴に位置合わせした穴を備え、ネジ止めのみ、はんだ付けのみ、ネジ止めとはんだ付け両方など、必要に応じて同軸コネクタ８とプリント配線板１０の固定が可能なようにしている。ただし、上述したように、同軸コネクタ８の上面固定板４ａは、同軸コネクタ８のプリント配線板１０への固定の目的のみに示したものであるので、ネジ穴についても、別の形状であったり、あるいは全く無くても良い。

図３は、この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタ８とプリント配線板１０とを接続した状態の上面および下面からの斜視図である。
図４は、この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタ８とプリント配線板１０とを接続した状態の断面図である。
なお、図３，図４において、図１，図２で説明したものと同様の構成については、同じ符号を付し、重複した説明を省略する。
なお、図４では、プリント配線板１０の信号配線パターン１１と内層のＧＮＤ層１２が、プリント配線板１０の端面に設けたＧＮＤパッド１３で短絡しているように見えるかもしれないが、図２に示したように、信号配線パターン１１とＧＮＤパッド１３は位置がずれているため、実際には短絡はしていない。

プリント配線板１０の端面に設けたＧＮＤパッド１３（図２参照）は、同軸コネクタ８の切り欠き部５とあらかじめ位置合わせしてあるので、切り欠き部５にはんだごてを挿入し、切り欠き部５とプリント配線板１０のＧＮＤパッド１３をはんだ付けする（図４においてはんだ６ははんだ付けしたはんだを示している）。こうして、同軸コネクタ８の外導体１とプリント配線板１０の信号配線パターン１１のリターン電流経路となる内層のＧＮＤ層１２を直接接続する。
なお、同軸コネクタ８の信号端子３もプリント配線板１０上の信号配線パターン１１とはんだ付け等により接続されているものとする。

以上のように、この実施の形態１によれば、同軸コネクタ８のフランジ２にはプリント配線板１０の端面にはんだ付けするための切り欠き部５を設け、プリント配線板１０側には信号配線パターン１１のリファレンスＧＮＤとなる内層のＧＮＤ層１２に接続したＧＮＤパッド１３を、同軸コネクタ８の切り欠き位置にあわせてプリント配線板１０の端面に設けて、切り欠き部５とＧＮＤパッド１３をはんだ付けすることで、同軸コネクタ８の外導体と信号配線パターン１１のリファレンスＧＮＤを直接接続するようにしているので、同軸線路構造とマイクロストリップ線路構造の接続部におけるリターン電流経路を最適に接続することができる。これによりインピーダンス不整合のない良好な信号接続が可能となる。また、切り欠き部５を、プリント配線板１０の端面と対向する面を斜めに切り欠いた形状としたため、プリント配線板１０の端面の垂直方向からはんだごてを挿入しやすく、はんだ付けが容易となる。

実施の形態２．
実施の形態１では、同軸コネクタ８の切り欠き部５を、プリント配線板１０の端面と対向する面を斜めに切り欠いた形態を示したが、次にその他の切り欠き構造を持つ実施形態を示す。
図５は、この発明の実施の形態２に係る同軸コネクタ８の構造を示す構成図である。
なお、図１で説明したものと同様の構成については、重複した説明を省略する。図１に示した同軸コネクタ８とは、切り欠き部５の形状のみが異なる。
図５において、切り欠き部５は、プリント配線板１０の端面の対向面および垂直面を全て垂直に切り欠いた構造となっている。
３面を垂直にすることにより、はんだ付けだけでなく、切り欠き穴の形状にほぼ一致した導体片を詰め込んで、同軸コネクタ８とプリント配線板１０の接続を、はんだ付けより簡単に行なうことができる。なお、ここでいう「垂直」とは、そこに押しこんだ導体片により、同軸コネクタ８とプリント配線板１０とを接続できるものであれば、完全な９０度の垂直でなくてもよく、ほぼ垂直であるものも含むものとする。

図６は、同軸コネクタ８とプリント配線板１０の接続に、導体片を詰め込んだ例を示す図である。
例えば、図６のように、プリント配線板１０端面のＧＮＤパッド１３と、切り欠き部５のプリント配線板１０の端面の対向面との間にバネ状導体片７を挿入し、バネの力により同軸コネクタ８の外導体とＧＮＤパッド１３を接続し、かつバネ状導体片７を保持させれば、はんだ付けより簡単に、同軸コネクタ８とプリント配線板１０の接続を行わせることができる。
なお、バネ状導体片７で接続する場合には、コイル状とするとリターン電流が流れる経路が細く、長くなりインダクタンス成分となるため、なるべく同軸コネクタ８の中心導体に近い側で太く、短い経路で、プリント配線板１０端のＧＮＤパッド１３と接続できるような形状のものが望ましい。

以上のように、この実施の形態２によれば、同軸コネクタ８とプリント配線板１０とをはんだ付けで行う場合よりも簡単に接続することができる。

実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３に係る同軸コネクタ８の構造を示す構成図である。
なお、図１，図５で説明したものと同様の構成については、重複した説明を省略する。図１，図５に示した同軸コネクタ８とは、切り欠き部５の形状のみが異なる。
図５における切り欠き部５と比べると、図７における切り欠き部５は、プリント配線板１０の端面に対し、左右の垂直面を両面とも斜めに切り欠いた構造となっている。

以上のように、この発明の実施の形態３によれば、プリント配線板１０の端面に対し、水平方向の左右いずれからもはんだごてを挿入しやすく、水平方向からのはんだ付けが容易となる。

実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係る同軸コネクタ８の構造を示す構成図である。
なお、図１，図５及び図７で説明したものと同様の構成については、重複した説明を省略する。図１，図５及び図７に示した同軸コネクタ８とは、切り欠き部５の形状のみが異なる。
図８において、切り欠き部５は、プリント配線板１０の端面の対向面および左右の垂直面を全て斜めに切り欠いた構造となっている。

以上のように、この発明の実施の形態４によれば、プリント配線板１０端面に対し、水平方向の左右いずれの方向からも、また、プリント配線板１０端面に対し垂直な方向からもはんだごてを挿入しやすく、水平、垂直いずれの方向からもはんだ付けが容易となる。

実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係る同軸コネクタ８の構造を示す構成図である。
なお、図１，図５，図７及び図８で説明したものと同様の構成については、重複した説明を省略する。図１，図５，図７及び図８に示した同軸コネクタ８とは、切り欠き部５の形状のみが異なる。
図５における切り欠き部５と比べると、図９における切り欠き部５は、プリント配線板１０の端面の対向面および中心導体３に遠い側の垂直面のみを斜めに切り欠いた構造としている。
同軸コネクタ８の外導体を流れるリターン電流は中心導体３に近い円筒状の表面付近の密度が最も高いため、はんだ付けを行う場合も外導体の円筒になるべく近い位置で接続するのが良い。従って、図９に示すように、切り欠き部５のプリント配線板１０端の対向面および中心導体３に遠い側の垂直面のみを斜めに切り欠く。

以上のように、この発明の実施の形態５によれば、外導体の円筒に近い位置へ集中的にはんだ付けを行うことが容易となる。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 同軸部、２ フランジ、３ 信号端子、４ａ 上面固定板、４ｂ 裏面固定板、５ 切り欠き部、６ はんだ、７ バネ状導体片、８ 同軸コネクタ、１０ プリント配線板、１１ 信号配線パターン、１２ ＧＮＤ層、１３ ＧＮＤパッド、１４ 導体パッド。

Claims (10)

1. 同軸ケーブルなどの同軸伝送路をプリント配線板に水平方向に接続するための同軸コネクタにおいて、
   前記同軸コネクタの外導体と一体化した導体であり、前記同軸コネクタが接続する前記プリント配線板の端面に接するように設けられたフランジを備え、
   前記フランジには、前記プリント配線板の端面に設けられたＧＮＤパッドと当該フランジとを電気的に接続する接続用部材を挿入するための切り欠き部が設けられることを特徴とする同軸コネクタ。
2. 前記切り欠き部は、前記プリント配線板の端面と対向する面を斜めに切り欠いた形状であることを特徴とする請求項１記載の同軸コネクタ。
3. 前記切り欠き部は、前記プリント配線板の端面の対向面および垂直面を全て垂直に切り欠いた形状であることを特徴とする請求項１記載の同軸コネクタ。
4. 前記切り欠き部は、前記プリント配線板の端面に対し、左右の垂直面を両面とも斜めに切り欠いた形状であることを特徴とする請求項１記載の同軸コネクタ。
5. 前記切り欠き部は、前記プリント配線板の端面の対向面および左右の垂直面を全て斜めに切り欠いた形状であることを特徴とする請求項１記載の同軸コネクタ。
6. 前記切り欠き部は、前記プリント配線板の端面の対向面および前記プリント配線板の中心導体に遠い側の垂直面のみを斜めに切り欠いた形状であることを特徴とする請求項１記載の同軸コネクタ。
7. 前記同軸コネクタを前記プリント配線板に固定するための固定板をさらに備え、
   前記固定板は、前記プリント配線板の片面側のみに設けることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の同軸コネクタ。
8. 前記同軸コネクタを前記プリント配線板に固定するための固定板をさらに備え、
   前記固定板は、前記プリント配線板を挟み込むように上下に設けることを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の同軸コネクタ。
9. 請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の同軸コネクタと、前記プリント配線板とを接続する基板接続構造において、
   前記プリント配線板は、上面の表層に信号配線パターンと、内層に前記信号配線パターンを流れる信号のリターン電流経路となるＧＮＤ層と、端面に前記ＧＮＤ層と接続される前記ＧＮＤパッドとを備え、
   前記接続用部材ははんだであり、
   前記同軸コネクタの外導体と一体化し、前記切り欠き部が設けられた前記フランジと前記ＧＮＤパッドとが、前記はんだにより電気的に接続されていることを特徴とする基板接続構造。
10. 請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の同軸コネクタと、前記プリント配線板とを接続する基板接続構造において、
    前記プリント配線板は、上面の表層に信号配線パターンと、内層に前記信号配線パターンを流れる信号のリターン電流経路となるＧＮＤ層と、端面に前記ＧＮＤ層と接続される前記ＧＮＤパッドとを備え、
    前記接続用部材は導体片であり、
    前記同軸コネクタの外導体と一体化し、前記切り欠き部が設けられた前記フランジと前記ＧＮＤパッドとが、当該切り欠き部に配置された前記導体片により電気的に接続されていることを特徴とする基板接続構造。

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