JP2006156118A - コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント基板との接続構造が簡明で、マイクロストリップラインとの接続作業が容易で、インピーダンスの不整合が起こりにくく、プリント基板の板厚に関係なく取り付け可能で、確実なグランド接触が得られる構造を備えるコネクタとその実装構造を提供する。
【解決手段】 略直線状の導体と、前記導体を囲むインシュレータと、前記インシュレータの外周を更に取り囲む枠体を備えるコネクタであって、前記枠体は側面に貫通孔を備え、前記導体は、前記枠体内の所定箇所において折り曲げられるかまたは他の導体と接続されて、前記貫通孔を貫通して前記枠体の外へ引き出された引出導体の構成を備えるコネクタとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波デバイスのインタフェースなどに用いられているコネクタにかかり、より詳細には、高周波モジュールの入出力端子として、マイクロストリップラインと同軸線の接続に使用されるのに適する高周波同軸用のコネクタに関するものである。

図６(１)および(２)は、従来の高周波同軸用のコネクタ５０をプリント基板７０に実装する状況を説明するための図である。このコネクタ５０は、外観上は支持体６０を有する略円柱体の形状をなしており、コネクタ５０の中心軸に従って上下に貫通されて下部(外部)へ抜ける導体(芯体、中心導体)５１を備え、この中心導体５１の回りには円柱形のインシュレータ(絶縁材)(図示せず)が配置され、さらに、このインシュレータを介して同心円状に配置された円柱状のシェル５２(枠体、外部導体またはケース体)を備えている。

このコネクタ５０は、円柱状のシェル５２と導通してこれを実装時にプリント基板７０に位置決めしてグランド接触をとるための支持体６０を備える。そして、この支持体６０は、シェル５２と接続してこれを保持するための円環状または円盤状の主部６１と、プリント基板７０上にこのコネクタ５０を配置するための、フック部(６２ｆ,６４ｆ)を有した略Ｌ字状の支持足部(６２,６３,６４,６５(図示せず))と、を備えている。

また、このコネクタ５０の支持体６０は４本の支持足部(６２,６３,６４,６５)を備えているが、そのうちの１本の支持足部６２に着目するに、図６(１)に示すように、主部６１の面上の円周端部から一部が突起されたように設けられる水平部６２ａと、この水平部６２ａから略鉛直下に折り曲げられた折曲部６２ｂとを有しており、この折曲部６２ｂの中心軸側の内面の所定位置には、プリント基板７０の下面に掛止されるためのフック部６２ｆが設けられている。

そして、このフック部６２ｆの上面とこの水平部６２ａの下面とでは、所定の間隔(図６(１)の距離ｍ)が設定されており、図６(２)に示すように、このコネクタ５０はプリント基板７０の上面から（図６(２)の上から下方向へ向かって）取り付けられ、このフック部６２ｆの上面にプリント基板７０の下面が当接したときにそこに掛止されて配置され、このプリント基板７０の下面側から位置決めして、コネクタ５０をプリント基板７０に実装することができる。ここで、プリント基板７０の厚さがＬであるとき、このコネクタ５０のフック部６２ｆより上の所定間隔はｍであるので、この所定間隔ｍを厚さＬにほぼ等しいか僅かに大にして設計することにより、図６(２)に示された支持体６０の主部６１との隙間ｎが生じないように設定されることが望まれる。
なお、高周波同軸用コネクタに関する技術文献としては、次のようなものがある。
日本航空電子(株) 製品カタログ CONNECTORS p31〜32. CAT.NO.COAX-004. SEP.2003

さて、従来のコネクタ５０を用いて、その中心導体５１をプリント基板７０上のマイクロストリップライン８５に接続させるにあたっては、図６(２)に示すように、ラインのプリントパターンを、プリント基板７０の上下面を貫通して形成されたスルーホール７６を通して、プリント基板７０の上面に配置されていたマイクロストリップライン８５をプリント基板の下面側に落として移設した上で、ｈの箇所を半田付けしなければならない。この半田付作業を行う場合には、コネクタ５０をプリント基板７０に挿入したあと、このプリント基板７０をひっくり返して作業を行わねばならず、作業効率が悪かった。従来のコネクタによるプリント基板への実装作業は、このように大変に面倒な接続作業が必要となっており、しかもインピーダンスの不整合が起こりやすい、という問題点があった。

また、図６のような従来のコネクタ５０では、フックするための返しがあって、フック部６２ｆより上の所定間隔ｍが固定値に決定されてしまっているため、適用できるプリント基板７０の板厚Ｌが限定されてしまうという不都合もあった。
さらに、プリント基板７０の板厚Ｌと返し部(フック部)の間隔ｍとの寸法公差によっては、隙間ｎがやや大きめに生じることがあり、その場合には、シェル(枠体)５２とグランドとの接触が十分得られず、シールドやグランドが不安定になるという不具合があった。

本発明は、従来の上記した問題点に鑑みてなされたものであり、高周波デバイスのインタフェースなどに用いられているコネクタにおいて、コネクタとプリント基板との接続構造が簡明であって、プリント基板上のマイクロストリップラインとの接続作業がきわめて容易であり、インピーダンスの不整合が起こりにくく、プリント基板の板厚に関係なく取り付け可能となり、確実なグランド接触が得られる構造を備えるコネクタとその実装構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、
略直線状の導体と、前記導体を囲むインシュレータと、前記インシュレータの外周を更に取り囲む枠体を備えるコネクタであって、
前記枠体は側面に貫通孔を備え、前記導体は、前記枠体内の所定箇所において折り曲げられるかまたは他の導体と接続されて前記貫通孔を貫通して前記枠体の外へ引き出された引出導体の構成を備える。
このコネクタにより、マイクロストリップラインを有するプリント基板への取り付けが容易になる。

第２の発明は、第１の発明において、
前記枠体は外周にフランジ部を有し、
前記引出導体は前記フランジ部から引き出される。
これにより、その中心導体とマイクロストリップラインとは、プリント基板上のマイクロストリップラインのある面と同一の面上での接合が可能となる構造を備えることができ、またこれにより、インピーダンスの不整合が起こりにくくなり、組立てや実装の作業も容易なものになる。

第３の発明は、第２の発明において、
前記フランジ部には切欠き部が設けられ、前記引出導体は前記切欠き部から引き出される。
これにより、シェル(枠体)から引き出された導体が、輸送中などに折れ曲がってしまうのを防ぐことができる。

第４の発明は、第１〜３の発明において、
前記コネクタのフランジ部は、実装時にプリント基板と面接触する接触面を有し、
前記引出導体の端辺部は、前記接触面の位置に合わせて構成される。
これにより、プリント基板の板厚に限定されずに取り付け可能となる仕様となるよう設計することができ、また、確実なグランド接触が得られる構造を有する。

第５の発明は、 コネクタをプリント基板に実装する構造において、
前記コネクタは、略直線状の導体と、前記導体を囲むインシュレータと、前記インシュレータの外周をさらに取り囲み側面に貫通孔を有する枠体と、から成り、
前記導体は、前記枠体内の所定箇所において折れ曲げられるかまたは他の導体と接続されて前記貫通孔を貫通して前記枠体の外へ引き出された引出導体の構成を備え、
前記プリント基板は、前記コネクタの取り付け面にグランド用パターンと信号線用パターンとを備えるコネクタ実装構造とした。
このコネクタ実装構造により、組立工数低減に大きく寄与できる。

上記した本発明によるコネクタおよびコネクタ実装構造によれば、マイクロストリップラインを有するプリント基板への取り付けが容易になる。

次に、添付の図１〜５を参照して、本発明によるコネクタの実施の形態について、詳細に説明する。図については、図１は本発明の一実施形態によるコネクタ１００の外観斜視図であり、図２はコネクタ１００の分解図・断面図および実装図であり、図３は本発明のコネクタの他の実施形態によるコネクタ１０１の断面による構造説明図であり、図４は本発明のコネクタ１００を基板に実装する状況を示す図であり、図５は本発明のコネクタの別の実施形態によるコネクタ１０２の外観斜視図である。

まず図１において、図１(１)は、本発明の一実施形態によるコネクタ１００の外観斜視図であり、また、図１(２)は、(１)のコネクタ１００を天地逆にして配置したときの外観斜視図である。
このコネクタ１００は、高周波同軸用コネクタの基本的構成を有していて、中心導体２０と、この中心導体２０を囲む円柱体状のインシュレータ(図示せず)と、このインシュレータの外周を更に取り囲む略円筒状のシェル１０を備えるコネクタである。

このコネクタ１００のシェル１０は、円柱形のインシュレータを内包する導体側円筒部１２と、一端部の外周にネジ山のあるねじ側円筒部１４と、それらの二つの円筒部に挟まれた位置でその外周面から鉛直に突設されたフランジ部１６と、を有しており、これらの３つの構成要素が一体的に構成されている。また、このコネクタ１００のシェル１０の中心導体２０は、シェル１０の導体側円筒部１２の中心軸に添って貫通されており、このシェル１０内の所定箇所において、この中心導体２０が折曲されるかまたは他の導体部材と接続されるかによって、シェル１０の円柱形側面から１本の導体２０Ｂがその中心から外側に向けて引き出されており、すなわち側面引出し用の引出導体２０Ｂを備えた構成となっている。

そして、このコネクタ１００のシェル１０のフランジ部１６では、その一部が凹形に切り欠かれた切欠き部１８が形成されていて、その切欠き部１８がある位置の円周側面からは、先の示した側面引出し用の引出導体２０Ｂが突出または露出されている。ここで、フランジ部１６の一部に切り欠き１８を設けたのは、引出導体２０Ｂがそこからフランジ部の外周より出っ張らない範囲内で突出させ、切り欠き１８内に引出導体２０Ｂを配置してそれを保護する構造としたものであり、これにより、コネクタ納入時などにおいて引出導体２０Ｂの破損を防止することができる。
また、フランジ部１６のプリント基板と接触する側には円環状接触面１６ａを有して、良好なグランド接触が得られる構造とし、その円環状接触面１６ａ上には、プリント基板搭載時の位置決めのため、２箇所にボス(図２(２)の１６ｘと１６ｙ)を配設しており、実装時に配慮した構成をとっている。

次の図２(１)〜(３)において、(１)はこのコネクタ１００の各構成部材を中心導体方向に添って分離して示した分解図であり、(２)はこのコネクタ１００の断面図、また(３)はこのコネクタ１００とプリント基板との実装時の断面図である。
図２(１)のコネクタ１００は、丸棒状の電気導体からなる中心導体２０Ａ、インシュレータ４０、導体側円筒部１２と切欠き部１８のあるフランジ部１６とねじ側円筒部１４とを含むシェル１０、ねじ側円筒部１４と螺合してプリント基板７０を挟持する締結用のグランドナット３０、ねじ側円筒部１４の開口端部を封止するための蓋体３２の各構成部材を備えるとともに、中心導体２０Ａに接続して円筒側面から引き出される引出導体２０Ｂ、この引出導体２０Ｂをシェル１０内で絶縁配置設定するためのインシュレータ２４を備えて構成されている。なお、ここでのシェル１０は、プリント基板と確実に接触してグランド接続ができるようにフランジ１６とシェル１０を導体で一体構造とし、プリント基板への接触面を金属としている。

次の図２(２)に示した断面図により、コネクタ１００の内部構造を明らかする。中心導体２０Ａは、シェル１０の導体側円筒部１２内にインシュレータ４０とともに圧入して設置されており、導体側円筒部１２の開口端付近からフランジ部１６のある位置まで直線的に配置され、その端部２０ａを備える。また、シェル１０のフランジ部１６の切欠き部１８において、やはり丸棒状体の引出導体２０Ｂが右側方に向けて引き出されており、シェル１０内にはその端部２２ａを備えている。これらの中心導体２０Ａの端部２０ａと引出導体２０Ｂの端部２０ｂとは、シェル１０の中心軸上の所定箇所(ここではフランジ部１６のある箇所)で相互につき合わされ、半田付けによって接合され(Ｈ：半田付け箇所)、２つの導体は一体的に導電接続される。

また、図２(２)において、これらの中心導体２０Ａと引出導体２０Ｂとを半田付けする作業を行うときには、蓋体３２は外してねじ側円筒部１４の下方向を開放しておき、開放された側のＨ方向から、その半田付け作業を容易に行うことができる。図２(２)中のＨは、半田付け時の作業の方向とその半田付け箇所とを示している。そして、この半田付け作業が終了したコネクタ１００は、かしめ手段などによる固着手段を用いて、この蓋体３２をねじ側円筒部１４の端部に固定することができる。なお、中心導体２０Ａと引出導体２０Ｂとの接続は、溶接でもよく、プリント基板７０への実装の際には、引出導体２０Ｂや蓋体３２は固着されて一体化されたコネクタ１００が用いられる。

図２(２)および図２(３)において示すように、このコネクタ１００では、シェル１０の外周面から直角方向に突設して形成された鍔状のフランジ部１６は、プリント基板７０の側に平板な円環状平面１６ａを有しており、実装の際には、この円環状平面１６ａがプリント基板７０の上面７０ａに当接して面接触するよう構成されている。また、フランジ部１６がある位置で側方に向けて引き出される丸棒状体の引出導体２０Ｂは、直線状の端辺部(下端辺)２０Ｔを有しており、このコネクタ１００では、この引出導体２０Ｂの端辺部２０Ｔとフランジ部１６の円環状平面１６ａとの位置が合わせられて、それらが一致するように構成されている。こうして、図２(３)の実装状態においては、プリント基板７０の上面７０ａのフランジ取付け部７０Ａ、フランジ部１６の円環状平面１６ａ、引出導体２０Ｂの端辺部２０Ｔは、それら全ての位置が合わせられて一致するような構造が得られる。

図３は、本発明によるコネクタの他の実施形態を示す断面図である。ここでのコネクタ１０１は、円筒状のシェル１０Ａと内部を貫通する導体２１とを備えるものであるが、図３に示した導体２１は、シェル１０Ａ内の中心導体２１'として設けられた１本の丸棒状導体を、その湾曲部ＷにおいてＬ字状に湾曲させて引出導体２１''を形成した構造となっている。この中心導体は、コネクタ１００の中心導体のように２部材を接合したものではなく、１本の電気導体をその途中を曲げることによって、全体としてはＬ字型状に形成したものである。

ところで、図３のシェル１０Ａが、導体側円筒部１２とねじ側円筒部１４とフランジ部１６とが一体的に構成された略円筒形状を備えるのは、図２のコネクタ１００のシェル１０と同様である。しかしながら、図３のコネクタ１０１では、中心を通る導体２１がＬ字型になっているので、予め円筒形状に一体的に形成されたシェル１０Ａに、あとからこのＬ字型の導体２１を組み込むことは、構造上難しい。よって、シェル１０Ａは、内部に挿通される導体２１の通り道に添って２分割体となるような２つの部材として形成しておき、Ｌ字型の導体２１を通り道に組み込んでからこの２つの部材を合わせて一体物のシェル１０Ａとする、というような構造のコネクタ１０１として設計されるとよい。

図４は、本発明によるコネクタ１００をプリント基板７０に実装する状況を示す図であり、(１)は実装前の状況、(２)は実装後の状況をそれぞれ示している。なお、図４でのコネクタ１００は、図２に示した２導体を接合してＬ型とした導体構成を有するコネクタが適用されているが、これに限らず、図３に示した一体物の湾曲Ｌ型の導体構成を有するコネクタ１０１が適用されてもよいのはもちろんである。

図４を参照してコネクタ１００の取り付けに関して説明する。コネクタ１００は、プリント基板７０の上下面を貫通して穿設されたシェル用の丸穴７１に、シェル１０のねじ側円筒部１４を挿通して配置される。プリント基板７０上には円環状のフランジ取付け部７０Ａがあってそこに位置決め用穴(７２ａ７２ｂ)が開いているので、そこに、フランジ部１６の円環状平面１６ａの位置決めボス(図１における１６ｘと１６ｙ)を一致させることにより、プリント基板７０上でのコネクタ１００の位置が決定される。そして、プリント基板７０の円環状のフランジ取付け部７０Ａにはフランジ部１６の円環状平面１６ａが面接触し、平板薄型のナット３０を締結することにより、プリント基板７０はフランジ部１６とナット３０間に挟持されて取り付けされる。この図４の実装構造は、コネクタ１００のプリント基板を貫通させた端部にはネジ山が形成されており、ここにナット３０を締結させて、プリント基板を挟持して固定する構造である。

そして、図４において、コネクタ１００がプリント基板７０上で取り付けられた位置においては、側面から突出された引出導体２０Ｂは、プリント基板７０上面のマイクロストリップライン７３に合わせられた位置に配置されるよう構成されており、ここでは、プリント基板７０の上面７０ａのフランジ取付け部７０Ａ、フランジ部１６の円環状平面１６ａ、引出導体２０Ｂの端辺部２０Ｔは、それら全ての位置が合わせられて一致するような構造が得られている。こうして、引出導体２０Ｂの端辺部２０Ｔとマイクロストリップライン７３のある位置は一致されて設定されているので、このままの位置関係にして両者の半田付けを容易に行うことができる。なお、このような中心導体２０に接続する引出導体２０Ｂとマイクロストリップライン７３とを接合するにあたっては、半田付けがしやすいように引出導体２０Ｂに面取りを設けるとよい。

また、プリント基板７０の上面において、フランジ部１６の位置に合わせられ円環状のフランジ取付け部７０ＡにはグランドパターンＧＰが形成されており、フランジ部の円環状平面１６ａとグランドパターンＧＰとがここで確実に接触して、グランド接続が得られる構成となっている。さらに、ナット３０を締めたときに接触するプリント基板７０の下面７０ｂにある接触部位も、プリント基板７０の上面のグランドパターンＧＰと同様に、グランドパターンを形成することができ、このようにすれば、上下両方の面でのグランド接触が可能となる。

図５は、本発明によるコネクタの他の実施形態を示す図であって、コネクタ１０２の外観斜視図である。このコネクタ１０２は、外観的には図６(１)に示した支持体９０と支持足部(９２,９３,９４,９５)を有するコネクタではあるが、内部構造としては図２(２)または図３の断面図に従った引出導体を有する導体構成を備える。すなわち、コネクタ１０２の導体は、シェル１０Ｂの中心軸に従って上方の開口部から下へと貫通され、所定の位置において横方向に進路を変えて、側面から外部へ抜け出る引出導体２２となる構造を備えている。また、これらの４本の支持足部(９２,９３,９４,９５)はそれぞれがフック部(９２ｆ,９３ｆ,９４ｆ,９５ｆ)を備え、このフック部の上面と水平部９１下面とでは、所定の間隔(図５の距離Ｍ)を設定することができるので、実装のプリント基板の厚さに合わせて設計されるとよい。

また、本発明のコネクタおよびその実装構造では、プリント基板に搭載されるコネクタの構造については、適宜な部分的変更を加えることにより、種々の異なる構成を有するコネクタを製作することが可能となっている。図５に示した一実施形態にかかるコネクタ１０２の場合では、シェル１０Ｂの中心にある導体に接続されて突出される引出し導体２２が、プリント基板との高さ方向の位置合わせの都合によって、引出し導体２２が斜め下方向に突出する構成を有するコネクタを示したものである。

本発明のコネクタおよびその実装構造は、マイクロストリップラインで構成される高周波回路または複数の高周波回路を１つの筐体内に集約して１つの機能を受け持たせた高周波モジュールの入出力端子や、プリント回路基板上のマイクロストリップラインと同軸線との接続に使用する高周波同軸コネクタとして利用でき、コネクタおよびそれを基板に実装する技術が必要な産業分野において、大いに活用されることが期待できる。

本発明の一実施形態によるコネクタ１００の外観斜視図である。 本発明の一実施形態によるコネクタ１００の分解図(１)・断面図(２)およびプリント基板(ＰＣＢ)との実装図(３)である。 本発明の他の実施形態にかかるコネクタ１０１の断面による構造説明図である。 本発明によるコネクタ１００をプリント基板(ＰＣＢ)に実装する状況を示す図である。 本発明の別の実施形態にかかるコネクタ１０２の外観斜視図である。 従来のコネクタを示す外観斜視図(１)および実装図(２)である。

符号の説明

１００，１０１，１０２ コネクタ
１０，１０Ａ，１０Ｂ シェル（枠体）
１２ 導体側円筒部
１４ ねじ側円筒部
１６ フランジ部
１６ａ フランジ部の円環状接触面
１６ｘ，１６ｙ 位置決めボス
１８ 切欠き部
２０，２０Ａ，２１' 中心導体
２０Ｂ，２１'' 引出導体
２０ａ 導体側円筒部の端部
２０ｂ 引出導体の端部
２０Ｔ 引出導体の端辺部(下端辺)
Ｈ 半田付け箇所
Ｗ 湾曲部
２４ 引き出し側のインシュレータ
３０ ナット
３２ 蓋体
４０ インシュレータ（絶縁体）
７０ プリント基板（ＰＣＢ)
７０ａ プリント基板の上面
７０ｂ プリント基板の下面
７０Ａ フランジ取り付け面
ＧＰ グランドパターン
７１ シェル挿通用の丸穴
７２ａ、７２ｂ 位置決め用穴
７３ マイクロストリップライン
９０ 支持体
９２，９３，９４，９５ 支持足部
９２ｆ，９３ｆ，９４ｆ，９５ｆ フック部
Ｍ，ｍ フック部の上面と水平部下面との間隔(距離)

Claims (5)

1. 略直線状の導体と、前記導体を囲むインシュレータと、前記インシュレータの外周をさらに取り囲む枠体を備えるコネクタであって、
   前記枠体は側面に貫通孔を備え、前記導体は、前記枠体内の所定箇所において折り曲げられるかまたは他の導体と接続されて前記貫通孔を貫通して前記枠体の外へ引き出された引出導体の構成を備える、ことを特徴とするコネクタ。
2. 請求項１に記載のコネクタにおいて、
   前記枠体は外周にフランジ部を有し、
   前記引出導体は前記フランジ部から引き出される、ことを特徴とするコネクタ。
3. 請求項２に記載のコネクタにおいて、
   前記フランジ部には切欠き部が設けられ、
   前記引出導体は前記切欠き部から引き出される、ことを特徴とするコネクタ。
4. 請求項１〜３いずれかに記載のコネクタにおいて、
   前記コネクタのフランジ部は、実装時にプリント基板と面接触する接触面を有し、
   前記引出導体の端辺部は、前記接触面の位置に合わせて構成されることを特徴とするコネクタ。
5. コネクタをプリント基板に実装する構造において、
   前記コネクタは、
   略直線状の導体と、
   前記導体を囲むインシュレータと、
   前記インシュレータの外周をさらに取り囲み側面に貫通孔を有する枠体と、から成り、
   前記導体は、前記枠体内の所定箇所において折れ曲げられるかまたは他の導体と接続されて前記貫通孔を貫通して前記枠体の外へ引き出された引出導体の構成を備え、
   前記プリント基板は、前記コネクタの取り付け面にグランド用パターンと信号線用パターンとを備える、ことを特徴とするコネクタの実装構造。

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