JP2010108635A - 同軸ケーブルと基板の接続構造及び接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝送品質の劣化を低減すると共に省スペースに寄与する同軸ケーブルと基板の接続構造及び接続方法を提供する。
【解決手段】同軸ケーブルアレイ１は、各同軸ケーブル３の端面が揃えて形成され、基板２の表面には、同軸ケーブル３の端面の中心導体８に対向する中心導体接続用端子９と同軸ケーブル３の端面の外部導体５に対向する外部導体接続用端子１０とが設けられ、基板２の内部から裏面まで、基板２を貫通して中心導体接続用端子９に導通する貫通導体パターン１１が設けられ、中心導体８と中心導体接続用端子９とが電気的に接続され、外部導体５と外部導体接続用端子１０とが電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝送品質の劣化を低減すると共に省スペースに寄与する同軸ケーブルと基板の接続構造及び接続方法に関する。

従来、複数のプリント配線板（以下、基板という）において、基板上の所望の二点間の配線は銅からなる配線パターンで形成されている。しかし、配線パターンでは伝送速度に限界があるため、高速伝送を必要とする場合には、二点間をケーブルで繋ぐことがある。

このために、基板には一点の近くにランドパターンを設けておき、他の一点の近くにもランドパターンを設けておく。各ランドパターンと各目的の点との間の短い距離は配線パターンで電気的に接続する。ケーブルには、細径同軸ケーブルを用いる。このケーブルの両端末の外部導体と中心導体それぞれを上記基板のランドパターンにはんだ付けすることにより、二点間を導通させることができる。

このような配線構造は、携帯電話などの高速信号を処理する機器に採用されている。

特開２００１−３５５６７号公報 特開２００３−１２３８８２号公報

従来の接続構造では、同軸ケーブルを段剥きすることにより、最外層のジャケットを剥離し、外部導体を内部絶縁体の側方へひとつにまとめて取り出しランドパターンにはんだ付けし、内部絶縁体の先端から出ている中心導体をランドパターンにはんだ付けする。すなわち、外部導体と中心導体を別々に取り出して、それぞれはんだ付けしている。しかし、これらのランドパターンは同軸ケーブルにおける配置間隔よりも広い間隔で配置される。このため、同軸ケーブルを基板に接続するための実装エリアが広くなり、基板が大きくなって、コストが上がると共に応用装置の小型化の障害になる。

また、従来の接続構造では、同軸ケーブルを段剥きして外部導体と中心導体をランドパターンにはんだ付けしているため、その部分の特性インピーダンスが配線途中部分の同軸ケーブルより高くなり、インピーダンス不整合が生じる。インピーダンス不整合は信号の反射、歪み等の原因となるため、伝送品質の劣化が生じる。また、基板上において、信号ラインとグランドが別々の場所に配置されることになり、これも伝送品質の劣化に繋がる。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、伝送品質の劣化を低減すると共に省スペースに寄与する同軸ケーブルと基板の接続構造及び接続方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の同軸ケーブルと基板の接続構造は、中心導体上に順に絶縁体、外部導体、ジャケットを同心円状に形成してなる同軸ケーブルを複数本並べてなる同軸ケーブルアレイを基板に接続する接続構造において、上記同軸ケーブルアレイは、各同軸ケーブルの端面が揃えて形成され、上記基板の表面には、上記同軸ケーブルの端面の中心導体に対向する中心導体接続用端子と該中心導体接続用端子を非接触で囲んで上記同軸ケーブルの端面の外部導体に対向する外部導体接続用端子とが設けられ、上記基板の内部から裏面まで、該基板を貫通して上記中心導体接続用端子に導通する貫通導体パターンが設けられ、上記中心導体と上記中心導体接続用端子とが電気的に接続され、上記外部導体と上記外部導体接続用端子とが電気的に接続されているものである。

上記同軸ケーブルアレイの端末では、各同軸ケーブルのジャケットが剥離されており、該ジャケットが剥離された箇所に、少なくとも互いに隣接する２つの外部導体の両方に接して電気的に接続する補助導体が設けられていてもよい。

上記同軸ケーブルアレイの端末が樹脂モールドにより固められ、該樹脂モールドの端面に各同軸ケーブルの端面が露出していてもよい。

また、本発明の同軸ケーブルと基板の接続方法は、中心導体上に順に絶縁体、外部導体、ジャケットを同心円状に形成してなる同軸ケーブルを複数本並べてなる同軸ケーブルアレイを基板に接続する接続方法において、上記同軸ケーブルアレイの長手方向の一部で各同軸ケーブルのジャケットを剥離し、該ジャケットが剥離された箇所に少なくとも互いに隣接する２つの外部導体の両方に接する補助導体を置き、その箇所の周囲を長手方向所定の長さにわたり樹脂モールドで固めた後、該樹脂モールドを長手方向に直角に切断することにより、該樹脂モールドの切断された端面に各同軸ケーブルの端面を露出させ、上記基板の表面に、上記同軸ケーブルの端面の中心導体に対向する中心導体接続用端子と該中心導体接続用端子を非接触で囲んで上記同軸ケーブルの端面の外部導体に対向する外部導体接続用端子とを設け、上記基板の内部から裏面までに、該基板を貫通して上記中心導体接続用端子に導通する貫通導体パターンを設け、上記中心導体と上記中心導体接続用端子とを電気的に接続すると共に上記外部導体と上記外部導体接続用端子とを電気的に接続するものである。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）伝送品質の劣化が低減される。

（２）省スペースに寄与する。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１（ａ）〜図１（ｅ）に示されるように、本発明は、複数本の同軸ケーブルを並べてなる同軸ケーブルアレイ１を基板２に接続する接続構造及び接続方法を提供するものである。同軸ケーブル３は、中心導体８上に順に絶縁体１３、外部導体５、ジャケット４を同心円状に形成してなる。

まず、図１（ａ）のように、同軸ケーブルアレイ１の長手方向の一部で各同軸ケーブル３のジャケット４を剥離する。ジャケット４は同軸ケーブルアレイ１の長手方向に対して直角な直線に沿って剥離させることにより、全ての同軸ケーブル３のジャケット剥離箇所が揃うようにする。各同軸ケーブル３のジャケット４が剥離された箇所では、外部導体５が長手方向に所定の長さにわたり露出する。

この各同軸ケーブル３の外部導体５に補助導体６としてのグランドバー６ａを置く。グランドバー６ａは、銅などの金属からなる棒または板である。グランドバー６ａを全ての同軸ケーブル３の外部導体５に接し電気的に接続するように、同軸ケーブルアレイ１の長手方向に対して直角に置く。

次に、図１（ｂ）のように、ジャケット４を剥離してグランドバー６ａを置いた箇所の周囲を長手方向所定の長さにわたり樹脂モールド７で固める。樹脂モールド７は、同軸ケーブルアレイ１の長手方向に対して直交する直方体状に形成する。その後、この樹脂モールド７及びグランドバー６ａを同軸ケーブルアレイ１の長手方向に対して直角な方向に切断する。図１（ｂ）には、その切断線が破線で示してある。

切断の結果、図１（ｃ）のように、樹脂モールド７の切断された端面に各同軸ケーブル３の端面が露出する。同軸ケーブル３の端面は、中心導体８、内部絶縁体（符号無し）、外部導体５が同心円状に配置された状態である。

一方、図１（ｄ）のように、基板２の表面２ａには、同軸ケーブル３の端面の中心導体８に対向する中心導体接続用端子（ランド）９と中心導体接続用端子９を非接触で囲んで同軸ケーブル３の端面の外部導体５に対向する外部導体接続用端子（ランド）１０とをあらかじめ設けておく。複数個の中心導体接続用端子９及び外部導体接続用端子１０の並び間隔が同軸ケーブルアレイ１における複数個の中心導体８及び外部導体５の並び間隔と同じであることは言うまでもない。

また、詳しくは後述するが図２のように、基板２の内部から裏面までに、基板２を貫通して中心導体接続用端子９に導通する貫通導体パターン１１をあらかじめ設けておく。

図１（ｃ）で形成した同軸ケーブル３の端面には、中心導体８と外部導体５にはんだコート（図示せず）を設ける。はんだコートは基板２の中心導体接続用端子９と外部導体接続用端子１０に設けてもよい。

そして、図１（ｄ）のように、同軸ケーブルアレイ１と基板２とを接近させ、中心導体８と中心導体接続用端子９とをはんだにより電気的に接続すると共に外部導体５と外部導体接続用端子１０とをはんだにより電気的に接続する。このとき、同軸ケーブルアレイ１は、樹脂モールド７から適宜な距離の箇所で直角に屈曲させることにより、同軸ケーブルアレイ１の配線途中部分が基板２と平行になるようにする。

図１（ｄ）のようにはんだコートを設ける代わりに、図１（ｅ）のように、中心導体８と外部導体５にはんだボール１２を設けてもよい。はんだボール１２は基板２の中心導体接続用端子９と外部導体接続用端子１０に設けてもよい。

ここで、基板２について詳しく説明しておく。図２（ａ）〜図２（ｃ）に示されるように、基板２は、絶縁体基板２１の表裏面及び内部に銅箔からなるパターンを形成したものであり、図示しない電子部品を実装することができる。本発明に関しては、絶縁体基板２１の表面２ａに中心導体接続用端子９と外部導体接続用端子１０がパターンにより実現されている。中心導体接続用端子９には絶縁体基板２１の内部で貫通導体パターン１１に繋がっており、貫通導体パターン１１は絶縁体基板２１の裏面２ｂにおいて信号ライン２２に繋がっている。

外部導体接続用端子１０は、絶縁体基板２１の内部で別の貫通導体パターン２３に繋がっており、貫通導体パターン２３は絶縁体基板２１の裏面２ｂにおいてグランドパターン２４に繋がっている。グランドパターン２４は、信号ライン２２を囲むように形成するとよい。

以上の実施形態における接続方法で形成された同軸ケーブルアレイ１と基板２の接続構造によれば、基板２に形成するパターンは、中心導体接続用端子９と外部導体接続用端子１０である。これら中心導体接続用端子９と外部導体接続用端子１０は、同軸ケーブル３の断面と同形同大であると共に、複数の中心導体接続用端子９と外部導体接続用端子１０の形成ピッチも、同軸ケーブルアレイ１における同軸ケーブル３の配列ピッチと同じである。このため、同軸ケーブル３を基板２に接続するための実装エリアが同軸ケーブル３のサイズまで小さくでき、基板２の小型化に寄与する。

また、上記実施形態の同軸ケーブルアレイ１と基板２の接続構造によれば、同軸ケーブル３は配線途中部分から端面まで同軸の構造を維持しており、特性インピーダンスの変化がない。よって、信号の反射、歪み等の原因が取り除かれ、リターンロスが改善されるなど、伝送品質の劣化が防止できる。

さらに、基板２においても、中心導体接続用端子９と外部導体接続用端子１０、貫通導体パターン１１と貫通導体パターン２３、信号ライン２２とグランドパターン２４のように、同軸ケーブル３における同軸の構造とほぼ類似の構造が維持されているので、これによっても伝送品質の劣化が防止できる。

また、上記実施形態の同軸ケーブルアレイ１と基板２の接続構造によれば、複数本の同軸ケーブル３を図示しない相手側の接続先から基板２まで同軸ケーブルアレイ１として一括に配線することができる。これによって、複数本の同軸ケーブル３の配線長を同じに揃えることができる。配線長が同じになることで、スキュー（信号が伝搬する距離の差異による信号到達時間の差）のばらつきが小さくできる。

また、上記実施形態の同軸ケーブルアレイ１と基板２の接続構造によれば、全ての同軸ケーブル３の外部導体５に接するようにグランドバー６ａを設けてあるため、基板２との接続部における各同軸ケーブル３間のグランドが強化される。グランドの強化は特性インピーダンスの低下に寄与する。さらに、基板２の表面２ａにおいても、複数の外部導体接続用端子１０を広い面のグランドパターンで繋ぐことで、いっそうグランドが強化される。

上記実施形態では、図３（ａ）に示されるように、グランドバー６ａは同軸ケーブルアレイ１の長手方向に対して直角に設けたが、図３（ｂ）に示されるように、互いに隣接し合う２つの同軸ケーブル３の外部導体５に接するように、補助導体６としてのグランドピン６ｂを設けてもよい。グランドピン６ｂは、２つの同軸ケーブル３の外部導体５に挟まれた狭隘部の全てに設けてもよい。この構成によっても、グランドが強化される。

上記実施形態では、複数本の同軸ケーブル３を一列に整列して配置したが、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、複数本の同軸ケーブル３を複数段に並べて整列してもよい。このとき、グランドバー６ａは、各段の同軸ケーブル３を挟むように複数層設けるとよい。

図４（ｃ）に示されるように、複数本の同軸ケーブル３を複数段に並べて整列し、グランドピン６ｂを各段の同軸ケーブル３の外部導体５に挟まれた狭隘部の全てに入るよう複数層設けるとよい。４本の同軸ケーブル３で囲まれる狭隘部に配置されるグランドピン６ｃは２本の同軸ケーブル３による狭隘部に配置されるグランドピン６ｂより径が大きい。

これらのように、複数本の同軸ケーブル３を複数段に並べた場合、本発明の接続構造にあっては、基板２もこれに対応して中心導体接続用端子９及び外部導体接続用端子１０を複数段に設けることになる。

（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態を示す同軸ケーブルアレイと基板の接続方法に基づく工程別の斜視図であり、（ｅ）は他の実施形態を示す斜視図である。 （ａ）は基板の表面の部分拡大図、（ｂ）は同じ部分の基板の断面図、（ｃ）は同じ部分の基板の裏面の部分拡大図である。 （ａ）、（ｂ）は、樹脂モールドが切断された端面に現れる同軸ケーブルアレイの正面図である。 （ａ）は同軸ケーブルアレイを２段に並べた場合の斜視図、（ｂ）は（ａ）の樹脂モールドが切断された端面に現れる同軸ケーブルアレイの正面図、（ｃ）は他の実施形態における樹脂モールドが切断された端面に現れる同軸ケーブルアレイの正面図である。

符号の説明

１ 同軸ケーブルアレイ
２ 基板
３ 同軸ケーブル
４ ジャケット
５ 外部導体
６ 補助導体
７ 樹脂モールド
８ 中心導体
９ 中心導体接続用端子
１０ 外部導体接続用端子

Claims (4)

1. 中心導体上に順に絶縁体、外部導体、ジャケットを同心円状に形成してなる同軸ケーブルを複数本並べてなる同軸ケーブルアレイを基板に接続する接続構造において、上記同軸ケーブルアレイは、各同軸ケーブルの端面が揃えて形成され、上記基板の表面には、上記同軸ケーブルの端面の中心導体に対向する中心導体接続用端子と該中心導体接続用端子を非接触で囲んで上記同軸ケーブルの端面の外部導体に対向する外部導体接続用端子とが設けられ、上記基板の内部から裏面まで、該基板を貫通して上記中心導体接続用端子に導通する貫通導体パターンが設けられ、上記中心導体と上記中心導体接続用端子とが電気的に接続され、上記外部導体と上記外部導体接続用端子とが電気的に接続されていることを特徴とする同軸ケーブルと基板の接続構造。
2. 上記同軸ケーブルアレイの端末では、各同軸ケーブルのジャケットが剥離されており、該ジャケットが剥離された箇所に、少なくとも互いに隣接する２つの外部導体の両方に接して電気的に接続する補助導体が設けられていることを特徴とする請求項１記載の同軸ケーブルと基板の接続構造。
3. 上記同軸ケーブルアレイの端末が樹脂モールドにより固められ、該樹脂モールドの端面に各同軸ケーブルの端面が露出していることを特徴とする請求項１又は２記載の同軸ケーブルと基板の接続構造。
4. 中心導体上に順に絶縁体、外部導体、ジャケットを同心円状に形成してなる同軸ケーブルを複数本並べてなる同軸ケーブルアレイを基板に接続する接続方法において、上記同軸ケーブルアレイの長手方向の一部で各同軸ケーブルのジャケットを剥離し、該ジャケットが剥離された箇所に少なくとも互いに隣接する２つの外部導体の両方に接する補助導体を置き、その箇所の周囲を長手方向所定の長さにわたり樹脂モールドで固めた後、該樹脂モールドを長手方向に直角に切断することにより、該樹脂モールドの切断された端面に各同軸ケーブルの端面を露出させ、上記基板の表面に、上記同軸ケーブルの端面の中心導体に対向する中心導体接続用端子と該中心導体接続用端子を非接触で囲んで上記同軸ケーブルの端面の外部導体に対向する外部導体接続用端子とを設け、上記基板の内部から裏面までに、該基板を貫通して上記中心導体接続用端子に導通する貫通導体パターンを設け、上記中心導体と上記中心導体接続用端子とを電気的に接続すると共に上記外部導体と上記外部導体接続用端子とを電気的に接続することを特徴とする同軸ケーブルと基板の接続方法。

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