JP2009266427A

JP2009266427A - 基板接続構造

Info

Publication number: JP2009266427A
Application number: JP2008111605A
Authority: JP
Inventors: Kazue Sawada; 和重澤田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2009-11-12
Also published as: TWI366955B; CN101567495A; US7625215B2; US20090263982A1; TW200945685A

Abstract

【課題】基板間通信の信号品質を向上することができる基板接続構造を得る。
【解決手段】コネクタ１１の第１の差込口１３に第１の基板１２を差し込み、第２の差込口１５に第２の基板１４を差し込む。この状態で、第１の基板１２の第１のパターン２１，２２がコネクタ１１の第１の差込口１３の内壁に形成された第１の接続ピン１７，１８に接続され、第２の基板１４の第２のパターン２３，２４がコネクタ１１の第２の差込口１５の内壁に形成された第２の接続ピン１９，２０に接続される。第１の接続ピン１７，１８から第２の接続ピン１９，２０に至る伝送経路は、特性インピーダンスの整合が取られたコプレーナ線路である。
【選択図】図３

Description

本発明は、２つの基板をコネクタで接続する基板接続構造に関し、主として略１００メガビット毎秒以上のデジタル信号又は略１００メガヘルツ以上のアナログ信号を伝送する通信機や電子計算機や映像表示装置のホスト側基板とモジュール側基板を接続する基板接続構造や、単一装置の中の２つの基板を接続する基板接続構造に関するものである。

高周波回路において、裏面に導体箔を形成した誘電体基板の表面に線状の導体箔を形成したマイクロストリップラインが広く使われている。このようなマイクロストリップラインを形成した２つの基板を接続するためにコネクタが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−５１４７５号公報

特許文献１では、２つの基板の板厚差によってコネクタのグランド側の接続部が長くなった部分がインピーダンス不整合点となり、信号品質が劣化するという問題があった。また、２つの基板を接続するために、それぞれの基板の基板端部までマイクロストリップラインのパターンを引き出す必要があった。このため、パターンが基板端部から剥離し易いという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その第１の目的は、基板間通信の信号品質を向上することができる基板接続構造を得るものである。また、本発明の第２の目的は、基板のパターンの剥離を防ぐことができる基板接続構造を得るものである。

本発明に係る基板接続構造は、第１の基板と、第２の基板と、第１の基板が差し込まれる第１の差込口と、第２の基板が差し込まれる第２の差込口とが向かい合うように形成されたコネクタとを備え、第１の差込口の内壁に第１の接続ピンが形成され、第２の差込口の内壁に第２の接続ピンが形成され、第１の接続ピンと第２の接続ピンはコネクタ内部で接続され、第１の基板上には、第１の基板が第１の差込口に差し込まれた状態で第１の接続ピンに接続される第１のパターンが形成され、第２の基板上には、第２の基板が第２の差込口に差し込まれた状態で第２の接続ピンに接続される第２のパターンが形成され、第１の接続ピンから第２の接続ピンに至る伝送経路は、特性インピーダンスの整合が取られたコプレーナ線路である。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明により、基板間通信の信号品質を向上することができる。

実施の形態１．
図１，図２は、本発明の実施の形態１に係るコネクタを示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るコネクタを用いて２つの基板を接続した状態を示す断面図である。

コネクタ１１には、第１の基板１２が差し込まれる第１の差込口１３と、第２の基板１４が差し込まれる第２の差込口１５とが向かい合うように形成されている。また、コネクタ１１には基板止め用ネジ穴１６が形成されている。第２の基板１４を第２の差込口１５に差し込んで、基板止め用ネジ穴１６にネジ（不図示）を挿入して固定する。

第１の差込口１３の内壁の上面に第１の表側接続ピン１７が形成され、第１の差込口１３の内壁の下面に第１の裏側接続ピン１８が形成されている。第２の差込口１５の内壁の上面に第２の表側接続ピン１９が形成され、第２の差込口１５の内壁の下面に第２の裏側接続ピン２０が形成されている。

第１の表側接続ピン１７と第２の表側接続ピン１９はコネクタ１１内部で角度θの傾斜がつけられて接続している。第１の裏側接続ピン１８と第２の裏側接続ピン２０についても同様に角度θの傾斜がつけられて接続している。この角度θを調整することで、第１の基板１２と第２の基板１４の厚みが異なる場合も両者を接続することができる。

第１の基板１２の表面には第１の表側パターン２１が形成され、裏面には第１の裏側パターン２２が形成されている。第２の基板１４の表面には第２の表側パターン２３が形成され、裏面には第２の裏側パターン２４が形成されている。

コネクタ１１の第１の差込口１３に第１の基板１２を差し込むと、第１の表側パターン２１と第１の表側接続ピン１７が接続され、第１の裏側パターン２２と第１の裏側接続ピン１８が接続される。また、コネクタ１１の第２の差込口１５に第２の基板１４を差し込むと、第２の表側パターン２３と第２の表側接続ピン１９が接続され、第２の裏側パターン２４と第２の裏側接続ピン２０が接続される。

例えば第１の基板１２から第２の基板１４に信号を伝送する場合には、第１の基板１２の第１の表側パターン２１から、コネクタ１１の第１の表側接続ピン１７および第２の表側接続ピン１９を介して、第２の基板１４の第２の表側パターン２３に信号が伝送される。また、第１の基板１２の第１の裏側パターン２２から、コネクタ１１の第１の裏側接続ピン１８および第２の裏側接続ピン２０を介して、第２の基板１４の第２の裏側パターン２４に信号が伝送される。第２の基板１４から第１の基板１２に信号を伝送する場合は信号の伝送の順番が逆になる。

図４は、本発明の実施の形態１に係る基板の端部を示す平面図である。高周波パターン２６とグランドパターン２７は、第１の基板１２の第１の表側パターン２１と第１の裏側パターン２２および第２の基板１４の第２の表側パターン２３と第２の裏側パターン２４に該当する。また、これらの基板上のパターンは、コネクタ１１の接続ピンと接触しない部分である基板パターン部２９と、コネクタ１１の接続ピンと接触する部分であるコネクタ接触部３０に分けられる。

高周波パターン２６の線幅および配線間隔は、所定の特性インピーダンスを実現するように設計されている。一方、グランドパターン２７は、高周波パターン２６とは形状が異なり、十分な電源容量を確保できるように十分広く設計されている。また、グランドパターン２７は、グランドビア２８を介して基板内層のグランドパターン３１に接続されている。

高周波パターン２６は、基板パターン部２９においては基板内層のグランドパターン３１と共にマイクロストリップ線路を構成し、コネクタ接触部３０においては隣り合うグランドパターン２７と共に前記マイクロストリップ線路に対して特性インピーダンスの整合が取られたシングルエンドのコプレーナ線路を構成する。

図５は、本発明の実施の形態１に係るコネクタの表側の伝送経路を示す平面図である。第１の表側接続ピン１７から第２の表側接続ピン１９に至る伝送経路３２は、伝送経路３２と隣り合う、第１の差込口１３のグランドピン３３から第２の差込口１５のグランドピン３４に至るグランド経路３５と共に、前記マイクロストリップ線路に対して特性インピーダンスの整合が取られたシングルエンドのコプレーナ線路を構成する。これにより、コネクタ１１内部でも高速信号に対して特性インピーダンス整合が取れているため、基板間通信の信号品質を向上することができる。

また、基板１２，１４のコネクタ接触部３０のパターンとコネクタ１１内の伝送線路をコプレーナ線路とすることにより、基板１２と基板１４を接続するために、基板１２，１４のパターンを基板端部２５まで引き出す必要がない。そこで、高周波パターン２６とグランドパターン２７を、基板端部２５から所定の長さだけ内側に形成している。これにより、高周波パターン２６とグランドパターン２７の剥離を防ぐことができる。

また、高周波パターン２６は、コネクタ接触部３０と基板パターン部２９においてパターン形状は変わらない。このため、パターン形状の変化によるインピーダンス不整合は生じない。

また、グランドビア２８は、グランドパターン２７の基板端部２５側の端にまで空けられている。これにより、グランドパターン２７にコネクタ１１の接続ピンが接続すると、基板端部２５により近い側で高周波パターン２６のグランド面である基板内層のグランドパターン３１にグランド電流を通すことができる。このため、インピーダンス不整合部分を短くすることができ、基板間通信の信号品質を向上することができる。

さらに、図３に示すように、コネクタ１１内部の表側の傾斜角度θと、コネクタ１１内部の裏側の傾斜角度θとを同じにすることで、第１の表側接続ピン１７から第２の表側接続ピン１９に至る伝送経路及び第１の裏側接続ピン１８から第２の裏側接続ピン２０に至る伝送経路の距離を等しくすることができ、基板１２，１４の表側と裏側における信号の伝送遅延時間差を無くすことができる。なお、基板１２，１４の表側又は裏側の一方で低速信号のみを伝送する場合など、上記伝送遅延時間差が有ってもよい場合には、コネクタ１１内部の表側の傾斜角度と、コネクタ１１内部の裏側の傾斜角度とを必ずしも同じにしなくてもよい。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る基板の端部を示す平面図である。高周波パターン２６は、基板パターン部２９において差動マイクロストリップ線路であり、コネクタ接触部３０において差動のコプレーナ線路である。また、第１の表側接続ピン１７から第２の表側接続ピン１９に至る伝送経路および第１の裏側接続ピン１８から第２の裏側接続ピン２０に至る伝送経路は差動のコプレーナ線路である。その他の構成は実施の形態１の構成と同様である。

上記のように差動線路としたことで、正相の信号と位相を反転した逆相の信号をペアで通すことにより同相ノイズに対して耐力が向上するため、基板間通信の信号品質をさらに向上することができる。

本発明の実施の形態１に係るコネクタを示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係るコネクタを示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係るコネクタを用いて２つの基板を接続した状態を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る基板の端部を示す平面図である。本発明の実施の形態１に係るコネクタの表側の伝送経路を示す平面図である。本発明の実施の形態２に係る基板の端部を示す平面図である。

符号の説明

１１コネクタ
１２第１の基板
１３第１の差込口
１４第２の基板
１５第２の差込口
１７第１の表側接続ピン（第１の接続ピン）
１８第１の裏側接続ピン（第１の接続ピン）
１９第２の表側接続ピン（第２の接続ピン）
２０第２の裏側接続ピン（第２の接続ピン）
２１第１の表側パターン（第１のパターン）
２２第１の裏側パターン（第１のパターン）
２３第２の表側パターン（第２のパターン）
２４第２の裏側パターン（第２のパターン）
２５基板端部

Claims

第１の基板と、
第２の基板と、
前記第１の基板が差し込まれる第１の差込口と、前記第２の基板が差し込まれる第２の差込口とが向かい合うように形成されたコネクタとを備え、
前記第１の差込口の内壁に第１の接続ピンが形成され、
前記第２の差込口の内壁に第２の接続ピンが形成され、
前記第１の接続ピンと前記第２の接続ピンは前記コネクタ内部で接続され、
前記第１の基板上には、前記第１の基板が前記第１の差込口に差し込まれた状態で前記第１の接続ピンに接続される第１のパターンが形成され、
前記第２の基板上には、前記第２の基板が前記第２の差込口に差し込まれた状態で前記第２の接続ピンに接続される第２のパターンが形成され、
前記第１の接続ピンから前記第２の接続ピンに至る伝送経路は、特性インピーダンスの整合が取られたコプレーナ線路であることを特徴とする基板接続構造。
前記第１および第２のパターンは、それぞれ前記第１および第２の接続ピンと接触しない部分においてマイクロストリップ線路であり、前記第１および第２の接続ピンと接触する部分においてコプレーナ線路であり、
前記第１および第２のパターンは、それぞれ前記第１および第２の基板の基板端部から所定の長さだけ内側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板接続構造。
前記第１の接続ピンから前記第２の接続ピンに至る伝送経路は、シングルエンドのコプレーナ線路であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板接続構造。
前記第１の接続ピンから前記第２の接続ピンに至る伝送経路は、差動のコプレーナ線路であることを特徴とする請求項１または２に記載の基板接続構造。