JP2007037010A - High frequency circuit module - Google Patents
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Description
この発明は、高周波回路モジュールに関するものであり、特に筐体に固定された同軸コネクタとマイクロ波回路基板との接続に関する。 The present invention relates to a high-frequency circuit module, and more particularly, to a connection between a coaxial connector fixed to a casing and a microwave circuit board.
従来、マイクロ波帯、ミリ波帯など、高周波回路モジュールの入出力部のインピーダンス整合や反射特性改善では、筐体(導体シャーシ)に固定された同軸コネクタと回路基板との接続方法についての様々な取組が行なわれている。例えば、特開平6−112707号公報図1(特許文献1参照)には、特性インピーダンスに不整合を生ずることなく、低コストであることを目的として高周波同軸コネクタ10のフランジ15が外側面に密着し固着され、軸心孔を中心導体部分が貫通する垂直板31、及び裏面側に小ねじ9が螺合する一対のねじ孔35を有する水平板32からなる複数のL形金属ブロック30と、上面に水平板32の底面が密接した状態で小ねじ9をねじ孔35に螺着することで、L形金属ブロック30を固着搭載する回路基板1よりも充分に大きい金属ベース40とを備え、L形金属ブロック30の水平板32の上面に、回路基板1の側縁部の裏面が密接に固着され、中心導体11がストリップ線路2の上面に密接し、接続される構成としたマイクロ波回路モジュールの実装構造が記載されている。
Conventionally, in impedance matching and reflection characteristic improvement of input / output parts of high frequency circuit modules such as microwave band and millimeter wave band, there are various methods for connecting a coaxial connector fixed to a casing (conductor chassis) and a circuit board. Efforts are being made. For example, in FIG. 1 of Japanese Patent Laid-Open No. 6-112707 (see Patent Document 1), the flange 15 of the high-frequency
また、特開平9−237658号公報図2(特許文献2参照)には、高周波コネクタのアース接続部を構成する導電性フランジと高周波回路基板上の接地線とを最短路で確実に接続する手段として、金属板を、高周波コネクタ2と高周波回路基板6の表面とを隙間なく接触する形状、例えば二股且つL字型に形成してグランドプレート1を構成する。使用時には、その側面部11が高周波コネクタ2のフランジ10と筐体20を挟んで導電性ネジ3で共締めされるとともに、底面部12が高周波回路基板6上の接地線と導電接合されるようにした高周波コネクタの接合方法及びコネクタ接合部品が記載されている。
Further, FIG. 2 (see Patent Document 2) of Japanese Patent Laid-Open No. 9-237658 discloses means for reliably connecting the conductive flange constituting the ground connection portion of the high frequency connector and the ground line on the high frequency circuit board through the shortest path. The
また、特開平8−203619号公報図1(特許文献3参照)には、同軸ケーブルを同軸コネクタにより基板に浮きやズレがなく接続する手段として、同軸コネクタ1はフランジ部2とシェル部3とを有し、パネルの内側にフランジ部2を設け、パネルの外側にシェル部3を突出して設け、前記同軸ケーブル31の中心コンタクト32は基板5の第1の導電パターン6上にのびており、フランジ部2には第1の導電パターン6の近傍で基板5上の第2の導電パターン7に接続する導電性の取付部が設けられ、取付部は基板5に固定されるようにした同軸コネクタと基板との取付構造が記載されている。
In FIG. 1 (see Patent Document 3) of Japanese Patent Laid-Open No. 8-203619, the
しかし、特許文献1に記載のものでは、L形金属ブロック30に固定された高周波同軸コネクタ10の外部導体12は、小ねじ8を介してストリップ線路2の接地導体3と接続されることにより、高周波同軸コネクタ10の外導体と回路基板1とのグランド間距離を短くしたので反射特性は改善するものの金属ベース40に回路基板1とL型金属ブロック30を組み立てた構成となり、組立てが複雑であると共に回路基板1と金属ベース40との位置合わせも必要であると言う問題点もあった。
However, in the one described in
また、特許文献2に記載のものでは、高周波コネクタ2と筐体20とを直接固定し、そのグランド間をグランドプレート1で接続する構造としているので筐体20と高周波回路基板6との位置あわせが容易ではないと共に筐体20と高周波回路基板6との熱膨張率の差異からグランドプレート1を介して高周波回路基板6側に設置しているハンダ7に熱ストレスが集中すると言う問題点もあった。
Moreover, in the thing of
また、特許文献3に記載のものでは、基板5を切り欠くことで同軸コネクタ1のフランジ部2を直接基板5の第2の導電パターン7にネジ止めすることにより、同軸コネクタ1の外導体と基板5とのグランド間距離を短くすることが可能であるものの基板5の構造が複雑になり工作に手間がかかるという問題点もあった。
Moreover, in the thing of
この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、特にストリップ線路の地導体(高周波グランド)が回路基板の内層に配置される場合であっても反射特性を改善できる高周波モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in particular, a high-frequency module capable of improving the reflection characteristics even when the stripline ground conductor (high-frequency ground) is disposed on the inner layer of the circuit board. The purpose is to provide.
請求項1の発明に係る高周波回路モジュールは、外導体が導体シャーシの外面に設けられたコネクタと、前記導体シャーシの内部に設置され、誘電体基板の表面に形成されたストリップ線路と、このストリップ線路の終端部と前記コネクタの内導体とを接続する導体部材と、前記ストリップ線路の終端部両側に配置され、前記誘電体基板内の地導体とスルーホールを介して前記誘電体基板の表面で電気接続されるランドと、このランドと固定される平坦部を有し、前記コネクタに向かって延在すると共に前記導体シャーシ内面と接続する導電性の弾性部材とを備えたものである。
The high-frequency circuit module according to the invention of
請求項2の発明に係る高周波回路モジュールは、前記スルーホールを前記誘電体基板を貫通するスル−ホール貫通穴とし、前記弾性部材の一端部に穴部を設け、この穴部に固着部材を挿入すると共に前記固着部材の他端部を前記スルーホール貫通穴を介して前記導体シャーシに設けた穴部に挿着したことを特徴とする請求項1に記載のものである。 According to a second aspect of the present invention, in the high-frequency circuit module, the through hole is a through-hole through hole penetrating the dielectric substrate, a hole is provided at one end of the elastic member, and a fixing member is inserted into the hole. In addition, the other end portion of the fixing member is inserted into a hole portion provided in the conductor chassis through the through-hole through hole.
請求項3の発明に係る高周波回路モジュールは、前記弾性部材は略U字形状であり、この円弧部で前記導体シャーシと接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のものである。 The high-frequency circuit module according to a third aspect of the present invention is the high-frequency circuit module according to the first or second aspect, wherein the elastic member is substantially U-shaped and is connected to the conductor chassis at the arc portion. is there.
請求項4の発明に係る高周波回路モジュールは、請求項1に記載の前記弾性部材に代えて導電シートとし、この導電シートの一端は前記ランドに固定され、他端は前記誘電体基板の裏面で固定されると共に前記導電シートは、前記ストリップ線路と直交する前記誘電体基板の側面端部と前記導体シャーシ内面とで密接されていることを特徴とする請求項1に記載のものである。
A high-frequency circuit module according to a fourth aspect of the present invention is a conductive sheet instead of the elastic member according to the first aspect, wherein one end of the conductive sheet is fixed to the land and the other end is a back surface of the dielectric substrate. 2. The conductive sheet according to
以上のように、請求項1に係る発明によれば、ストリップ線路のRF・GND(高周波グランド)と導体シャーシとを弾性力のある接続ばねを用いて電気接続したので、コネクタと誘電体基板との接続部分には柔軟性があり、温度変化や機械ストレスに対する安定化を図ることができ、電気的には入出力特性及び反射特性などの安定化に寄与する。 As described above, according to the first aspect of the present invention, since the RF / GND (high frequency ground) of the strip line and the conductor chassis are electrically connected using the connection spring having elasticity, the connector, the dielectric substrate, The connection portion is flexible and can be stabilized against temperature change and mechanical stress, and contributes to stabilization of input / output characteristics and reflection characteristics electrically.
請求項2に係る発明によれば、ランドと接続ばねとの固定をねじ止めとしたので、誘電体基板上に形成されるストリップ線路の部品接続部のパターン材質の選択に自由度があり、設計や工作上の利便性の向上を図ることができる。
According to the invention of
請求項3に係る発明によれば、接続ばねを略U字形状とし、この円弧部が導体シャーシと接触するので接触部分の押圧による接続が確実になる。
According to the invention which concerns on
請求項4による発明によれば、ストリップ線路のRF・GNDと導体シャーシとを弾性力を有する導電シートを用いて電気接続したので、コネクタと誘電体基板との接続部分に柔軟性があり、温度変化や機械ストレスに対する安定化を図ることができ、電気的には入出力特性及び反射特性などの安定化に寄与する。また、前工程である誘電体基板の製造工程で導電シートを接続するので後工程におけるモジュール組立てが簡素化され作業性が良いと言う効果がある。
According to the invention of
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1について図1を用いて説明する。図1aは、実施の形態1による高周波回路モジュールの要部平面図であり、図1aにおいて、1はガラスエポキシ基材、フッ素樹脂(ポリテトラフロロエチレン)基材又はセラミックなどの絶縁材を用いた誘電体基板、2は誘電体基板1上にパターン配置したストリップ線路、3は誘電体基板1を収納・支持する導体シャーシ(金属筐体)、4はストリップ線路2の高周波信号を受け渡しする高周波コネクタ(コネクタ)であり、芯線(内導体)4aとコネクタグランド(外導体)4bとからなる。5はストリップ線路2と芯線4aとを接続する金箔や銅箔などで構成された導体リボン(導体部材)、6はストリップ線路2を跨ぐように両側に対向配置されたランド(GNDパターン)、7は燐青銅材で構成された略U字形状の接続ばね(弾性部材)であり、その拡大図を図1bに示す。図中、同一符号は、同一もしくは相当部分を示す。
また、図2は、実施の形態1による高周波回路モジュールの要部断面図であり、図2において、8は誘電体基板1の内層に設けられたストリップ線路2の地導体(高周波グランド)、9は地導体8とランド6とを電気接続するビア(スルーホールめっき穴)である。図中、図1と同一符号は、同一もしくは相当部分を示す。
2 is a cross-sectional view of the main part of the high-frequency circuit module according to the first embodiment. In FIG. 2, 8 is a ground conductor (high-frequency ground) of the
次に動作について説明する。図1及び図2において、まず、両面メタライズされた基板の表面に所望のストリップ線路2のパターンと、ストリップ線路2のコネクタ4側近傍両側にランド6を写真製版により形成する。次にランド6の一部領域を貫通穴あけ加工し、その後、無電解めっき及び電解めっき法でスルーホールめっき穴(スルーホール)9を形成する。これによりランド6と地導体8とが共通接続される。多層基板とするにはさらに地導体8側に基材を重ね合わせ積層プレスを行い誘電体基板1を構成する。
Next, the operation will be described. 1 and 2, first, a desired
次に導体シャーシ3の外面の所定部に貫通穴を設けコネクタ4を取り付け、コネクタ4の内導体4aを導電シャーシ3内部に挿入する。次に誘電体基板1のストリップ線路2の終端部パターンと内導体4aとを導体リボン5で熱圧着もしくは半田付け接続する。次にランド6と接続ばね7を半田材で固定する。従って誘電体基板1がガラスエポキシ基材やフッ素樹脂基材の場合にはストリップ線路2のパターンは銅箔にニッケルめっきを施したもの、誘電体基板1がセラミック基板の場合には、ストリップ線路2の表面パターンはモリブデン(Mo)やタングステン(W)にニッケルめっきを施したものが好ましい。
Next, a through hole is provided in a predetermined portion on the outer surface of the
次に接続ばね7を導体シャーシ3に押し当てるように誘電体基板1を微動させ、その後、誘電体基板1と導体シャーシ3とを接着やねじ止めなどの周知の手段で固定する。ここで接続ばね7は燐青銅の弾性力でもってその円弧部で導体シャーシ3と接続される。
Next, the
以上から、ストリップ線路2の近傍両側に設けたランド(GNDパターン)6と接続ばね7の弾性による導体シャーシ3との接触(接続)によりコネクタ4の外導体4bと誘電体基板1の地導体8間は短距離で確実に接地されると共にストリップ線路2とその両側に配置したラGNDパターン6とがGSG(GND−Signal−GND)接続となるのでインピーダンス整合の向上が図れ、結果、反射特性も改善する。また誘電体基板1に接続ばね7を半田付けした後に導体リボン5の柔軟性を利用して導体シャーシ3に固定するのでモジュールの環境温度変化による機械ストレスが緩和され、モジュールの品質も確保できる。
From the above, the
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2について図3を用いて説明する。図3aは、実施の形態2による高周波回路モジュールの要部平面図であり、図3aにおいて、71は燐青銅材で構成された平面(平坦)部を有する略U字形状の縦型の接続ばね(弾性部材)であり、ミラー対称とした第1の接続ばね71aと第2の接続ばね71bとからなり、第2の接続ばね71bの拡大図を図3bに示す。図中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 3A is a plan view of a main part of the high-frequency circuit module according to the second embodiment. In FIG. 3A,
図4は、実施の形態2による高周波回路モジュールの要部断面図であり、ストリップ線路2とコネクタ4との接続部周辺の実装密度によっては接続ばねを縦型にすることでコネクタ4の内導体4aなどの形状が変化してもモジュール設計時の入出力部の設計余裕度が向上する。図中、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of the high-frequency circuit module according to the second embodiment. Depending on the mounting density around the connection portion between the
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3について図5を用いて説明する。図5aは、実施の形態3による高周波回路モジュールの要部平面図であり、図5aにおいて、72は燐青銅材で構成され、平坦部とその平坦部に穴を有する略U字形状の接続ばね(弾性部材)であり、その拡大図を図5bに示す。10は接続ばね72に挿入するねじ(固着部材)である。図中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5a is a plan view of a main part of the high-frequency circuit module according to the third embodiment. In FIG. 5a,
図6は、実施の形態3による高周波回路モジュールの要部断面図であり、11は誘電体基板1表面のランド6を起点として誘電体基板1の裏面まで貫通する貫通スルーホールめっき穴(スルーホール貫通穴)であり、誘電体基板1の地導体8を経由する。また、12は貫通スルホールめっき穴11の下部に設けられた導体シャーシ3のねじ穴(穴)である。図中、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the high-frequency circuit module according to the third embodiment. Reference numeral 11 denotes a through-hole plating hole (through-hole) that penetrates from the
次に動作について説明する。図5及び図6において、誘電体基板1に設けられた貫通スル−ホールめっき穴11は基板を積層プレスした後に貫通穴あけ加工し、その後、無電解及び電解めっきして誘電体基板1のランド6、地導体8とを電気接続する。その後、必要な場合、誘電体基板1の裏面を所望のパターンでエッチング加工する。なお、本実施の形態3では誘電体基板1表面のストリップ線路2のパターン形成は、実施の形態1及び実施の形態2同様、基板の積層前に行なったが、この裏面加工時に行なっても良い。
Next, the operation will be described. 5 and 6, the through-hole plating hole 11 provided in the
次に導体シャーシ3の外面の所定部に貫通穴を設けコネクタ4を取り付け、コネクタ4の内導体4aを導電シャーシ3内部に挿入する。次に誘電体基板1のストリップ線路2の終端部パターンと内導体4aとを導体リボン5で熱圧着もしくは半田付け接続する。
Next, a through hole is provided in a predetermined portion on the outer surface of the
次にランド6上の接続ばね72と貫通スル−ホールめっき穴11にねじ10を挿入すると同時に接続ばね72を導体シャーシ3に押し当てるように誘電体基板1を微動させ、その後導体シャーシ3の所定のねじ穴12と位置合わせし、誘電体基板1と導体シャーシ3とをねじ10で固定する。ここで接続ばね72は燐青銅の弾性でもってその円弧部で導体シャーシ3と接続される。すなわち、ランド6と接続ばね72が接続されると共に誘電体基板1と導体シャーシ3が固着される。
Next, the
以上から実施の形態1及び実施の形態2ではストリップ線路2とランド6との接続は半田付けを用いたが、固着部材10を装着することにより、接続ばね72とランド6及び誘電体基板1と導体シャーシ3とを共締めすることになり作業性の改善が図れる。また、半田付けが不要なので誘電体基板1のストリップ線路2やランド6を構成するパターン材質の選択に設計自由度が出る利点がある。
As described above, in the first and second embodiments, the connection between the
実施の形態4.
以下この発明の実施の形態4について図7を用いて説明する。図7は、実施の形態4による高周波回路モジュールの要部平面図であり、図7において、13は金箔や銅箔で構成したGND導体(導電シート)である。図中、図1と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
図8は、実施の形態4による高周波回路モジュールの要部断面図であり、GND導体13は誘電体基板1のストリップ線路2と直交する側面端部側を介して導体シャーシ3と接触して接続される。図中、図2と同一符号は、同一又は相当部分を示す。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the high-frequency circuit module according to the fourth embodiment. The
次に動作について説明する。図7及び図8において、両面メタライズされた基板の表面に所望のストリップ線路2のパターンと、ストリップ線路2のコネクタ4側近傍両側にランド6を写真製版により形成する。次にランド6の一部領域を貫通穴あけ加工し、その後、無電解めっき及び電解めっき法でスルーホールめっき穴9を形成する。これによりランド6と地導体8とが共通接続される。多層基板とするにはさらに地導体8側に基材を重ね合わせ積層プレスを行い、積層プレスされた基板の外面を所望のパターン(S面ランドと呼ぶ)でエッチングし、誘電体基板1を構成する。
Next, the operation will be described. 7 and 8, a desired
次に導体シャーシ3の外面の所定部に貫通穴を設けコネクタ4を取り付け、コネクタ4の内導体4aを導電シャーシ内部に挿入する。次に誘電体基板1のストリップ線路2の終端部パターンと内導体4aとを導体リボン5で熱圧着もしくは半田付け接続する。
Next, a through hole is provided in a predetermined portion on the outer surface of the
次に誘電体基板1のランド6と誘電体基板1の側面端部を通過し、誘電体基板1の反対側ランド(S面ランド)に半田付けした銅箔などのGND導体13(導電シート)を導体シャーシ3に押し当てるように誘電体基板1を導体シャーシ3と固定する。ここでGND導体13は金箔の場合厚みが1mil、銅箔の場合厚みが約35μmのシートのものを用いるので金箔の場合にはその展性・延性、銅箔の場合には金箔に比べて厚みが厚いので誘電体基板1を押し当てた場合、幾分、弾性体としての機能を有する。
Next, a GND conductor 13 (conductive sheet) such as a copper foil that passes through the
以上から接続ばねの代替として導電シートを用いることでコネクタ4と誘電体基板1とのGND接続が可能であり、コネクタ接続部での反射特性が安定し、実施の形態1乃至3と同等の反射特性が得られる。また誘電体基板1の製造工程内でGND導体13を半田付できるので導体シャーシ3に固定するためのモジュール組立が簡便化する。
From the above, by using a conductive sheet as an alternative to the connection spring, the GND connection between the
なお、GND導体13に替えて誘電体基板1の側面端部にスルーホールメッキ穴などを設けた場合、実施の形態4で説明したGND導体13に対応する接続機能を有するが、弾性力には乏しい。
In addition, when a through-hole plating hole or the like is provided in the side surface end portion of the
なお、実施の形態1乃至3で述べた接続ばねは略U字状の形状を示したが、ランド6と接続できる平坦部を有している弾性体であればコイルばねや板ばねなどであっても良い。
The connection springs described in the first to third embodiments have a substantially U-shape. However, an elastic body having a flat portion that can be connected to the
また実施の形態4で述べた導電シートは金箔や銅箔としたがランド6と接続できる平坦部を有している弾性体であれば導電ゴムシートや軟性の導電接着シートなどであっても良い。
The conductive sheet described in the fourth embodiment is a gold foil or copper foil, but may be a conductive rubber sheet or a soft conductive adhesive sheet as long as it is an elastic body having a flat portion that can be connected to the
1 誘電体基板、 2 ストリップ線路、 3 導体シャーシ、 4 コネクタ、 4a 芯線(内導体)、 4b 外導体、 5 導体リボン(導体部材)、 6 ランド(GNDパターン)、 7 接続ばね(弾性部材)、 8 地導体(高周波グランド)、 9 ビア(スルーホール)、 10 ねじ(固着部材)、 11 貫通スル−ホールめっき穴(スルーホール貫通穴)、 12 ねじ穴(穴)、 13 GND導体(導電シート)、 71 接続ばね(弾性部材)、 72 接続ばね(弾性部材)。
1 dielectric substrate, 2 strip line, 3 conductor chassis, 4 connector, 4a core wire (inner conductor), 4b outer conductor, 5 conductor ribbon (conductor member), 6 land (GND pattern), 7 connection spring (elastic member), 8 ground conductor (high frequency ground), 9 via (through hole), 10 screw (fixing member), 11 through-hole plated hole (through hole through hole), 12 screw hole (hole), 13 GND conductor (conductive sheet) 71 connection spring (elastic member), 72 connection spring (elastic member).
Claims (4)
A conductive sheet is used in place of the elastic member according to claim 1, one end of the conductive sheet is fixed to the land, the other end is fixed to the back surface of the dielectric substrate, and the conductive sheet is connected to the strip line. 2. The high-frequency circuit module according to claim 1, wherein the dielectric substrate is in close contact with a side end portion of the dielectric substrate orthogonal to the inner surface of the conductor chassis.
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