JP2016201234A - 同軸コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の同軸コネクタでは、実装の際にディップ端子に付ける半田量の違い、同軸コネクタを実装する基板の厚みの違いによって、同軸コネクタと基板とのインピーダンス整合が乱れ、高周波信号の反射特性が悪化する等の問題があった。
【解決手段】外部導体と、一方の端部に相手側コネクタの中心端子と接続するための接触部を備え、他方の端部に基板の配線に接続するための実装部を備える中心端子と、該中心端子を保持して前記外部導体に収容される絶縁体とを含む同軸コネクタであって、実装部の少なくとも端面を含む先端部分を基板に対して垂直になるように構成し、先端部分を除いた実装部の一部分に、半田バリア部を形成することで、実装部の先端部分よりも接触部側に付けられる半田の吸い上がりを防止して、半田量及び基板厚に影響を受けないインピーダンス整合の調整が容易に可能な同軸コネクタを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高周波の電気信号の伝送に適した同軸コネクタに関する。具体的には、同軸コネクタを基板に実装した際に生じるインピーダンス整合の乱れを低減する構造を備える同軸コネクタに関する。

同軸コネクタは、例えば、画像や音声等の信号を送受信するために、映像機器等の電子機器の間を同軸ケーブルで接続する際に使用されている。同軸コネクタの従来例の１つを図１１に示す。図１１（ａ）及び（ｂ）は、従来の同軸コネクタを上方と下方からそれぞれ示した図である。同軸コネクタ９０は、外部導体９１と、その内部に中心端子（接触部）（図示せず）を備えており、外部導体９１の底面（すなわち、基板１００との実装面）から突き出た複数の実装脚９２を基板１００の孔に差込み、半田付け等行うことで、同軸コネクタ９０を基板１００に実装することができる。

同様に、同軸コネクタ９０の中心端子の端部に設けられ、基板１００との実装面から突き出た実装部９３を基板１００の孔に差込み、半田付け等を行うことで、中心端子を基板１００上のプリント配線１０１に電気的に接続することができる。実装部９３のように、基板に差込んで半田付けが山状に施される端子を、ここではディップ端子と呼び、半田の山状の形状をフィレットと呼ぶ。

このようなディップ端子を備える従来型の同軸コネクタの一例として、特開平６−０６０９４３号公報（特許文献１）や、特開２００８−０１６３８６号（特許文献２）に記載の同軸コネクタを挙げることができる。その他の従来型の同軸コネクタとしては、同軸コネクタの中心端子の実装部（図１１の例では、実装部９３）を、ディップ端子のように垂直に基板の孔に差込むのではなく、基板の表面を沿うよう水平に延出させた同軸コネクタも存在する。この種の同軸コネクタは、実装面から水平に延出させた中心端子の実装部を基板表面のプリント配線に半田付けして実装される。

特開平６−０６０９４３号公報 特開２００８−０１６３８６号公報

近年、音響・映像（ＡＶ）機器等の電子機器に搭載されたデータ処理装置の能力が向上し、電子機器において膨大なデータを処理できるようになった。それに伴って、大量のデータが電子機器間を送受信されるようになった。例えば、デジタルテレビ放送用のテレビ、カメラ及び編集機器等の機器間を送受信されるデータでは、従来のフルハイビジョンテレビのデータ転送速度は３Ｇｂｐｓであったが、２０１１年頃から登場した４Ｋテレビのデータ量は大幅に増加するので、データ転送速度を６Ｇｂｐｓや１２Ｇｂｐｓに高めることが検討されている。

そのためには、同軸コネクタ及び同軸ケーブルは、従来よりも高い周波数の電気信号を伝送しなければならず、特に、電子機器と同軸ケーブルを接続する同軸コネクタにおける、高周波の信号の反射特性等による損失を抑えるために、同軸コネクタ自体のインピーダンス整合を行う必要がある。同軸コネクタ自体に生じるインピーダンスは、同軸コネクタを構成する中心端子と外部導体との間の距離等に依存して変化する。

したがって、同軸コネクタのインピーダンス整合をとるためには、中心端子と外部導体の距離を可能な限り一定に保つ必要がある。しかしながら、上述したような従来型の同軸コネクタでは、中心端子の実装部は外部導体の外側にあるので、実装先の基板を考慮してインピーダンス整合を調整しなければならない。そのため、同軸コネクタの中心端子の実装部を基板に実装する際に使用する半田の量や基板の厚さの違いによって、インピーダンスにばらつきが生じ、インピーダンス整合をとることが非常に困難になるという課題が生じる。

例えば、図１１に示すような、中心端子の実装部９３（ディップ端子）を備える同軸コネクタ９０では、実装の際にディップ端子に付ける半田の量の違い、同軸コネクタを実装する基板の厚さの違いによって、同軸コネクタ９０と基板１００とのインピーダンス整合が乱れ、高周波信号の反射特性が悪化するという問題が生じ得る。ディップ端子への半田付けは、端子の周囲に半田のフィレットを形成することになるので、端子と外部導体の距離を常に一定することはできず、同じ型の同軸コネクタでも、基板に実装した際に、半田量よってインピーダンス整合等の特性に、ばらつきが生じる。

また、ディップ端子を差し込む基板の厚みに違いがあると基板内に隠れたディップ端子の長さと基板から露出したディップ端子の長さが異なることによる影響や、基板内層の銅箔の影響を考慮してインピーダンス整合をとる必要があり、同じ型の同軸コネクタであってもそれぞれの基板に対する特性のばらつきを抑えることは困難である。

図１２は、図１１に示すような従来型の同軸コネクタを用いて、半田量の違いによる反射特性の差（図１２（ａ））及び、基板厚の違いによる反射特性の差（図１２（ｂ））を示すグラフである。グラフの縦軸は、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）であり、高周波の伝送線路上の進行波と反射波の関係を表す値である。電圧定在波比が１に近いほど性能が良くインピーダンス整合がとれていることを示す。一般的には、この比が１．４以内であれば許容範囲内である。グラフの横軸は、同軸コネクタを伝送する信号の周波数を表す。

図１２（ａ）は、基板厚ｔが１．６ｍｍの基板に半田の量を多くして実装した同軸コネクタに伝送させる信号の周波数を変化させて測定した電圧定在波比の変化を表すグラフと、基板厚ｔが１．６ｍｍの基板に半田の量を少なくして基板に実装した同軸コネクタに対して、信号の周波数を変化させて測定した電圧定在波比の変化を表すグラフを示す。図１２（ｂ）は、半田の量を一定にし、基板厚ｔが０．８ｍｍ、１．０ｍｍ及び１．６ｍｍの基板にそれぞれ実装した同軸コネクタに対して、信号の周波数を変化させて測定した電圧定在波比の変化を表す各グラフを示す。

図１２（ａ）及び（ｂ）に示されるグラフから明らかなように、半田量の違い及び基板厚の違いによって、基板に実装された同軸コネクタの特性（電圧定在波比）に大きなばらつきが生じる。このばらつきが、同軸コネクタを基板に実装する際に、インピーダンス整合の調整をより困難なものにする。

以上のような課題を解決するために、外部導体と、一方の端部に相手側コネクタの中心端子と接続するための接触部を備え、他方の端部に基板の配線に接続するための実装部を備える中心端子と、該中心端子を保持して前記外部導体に収容される絶縁体とを含む同軸コネクタであって、実装部の少なくとも先端部分を基板に対して垂直になるように構成し、先端部分を除いた実装部の一部分に、ニッケルバリア部等の半田バリア部を形成することで、実装部の先端部分に付けられる半田の吸い上がりを防止し、さらに、実装部の先端部分の幅を狭くする（断面積を狭くする）こと、又は、絶縁体で支持される実装部と当該絶縁体との隙間を該絶縁体の突起部で狭くすることで、先端部分に半田を付けた際にフィレットが形成されても、先端部分の周囲に半田を留めて、実装部の幅の範囲内に半田を収めることができ、結果として、半田量及び基板厚に影響を受けず、かつ、外部導体と中心端子の距離を一定に保つことができ、インピーダンス整合の調整が容易に可能な同軸コネクタを提供する。

本発明に係る同軸コネクタの１つの実施形態として、同軸コネクタは、
外部導体と、中心端子と、該中心端子を保持して前記外部導体に配される絶縁体とを含み、
前記外部導体は、相手側コネクタと接続するための嵌合部と、基板に実装するための基部を含み、
前記中心端子は、一方の端部に相手側コネクタと接続するための接触部を備え、他方の端部に基板の配線に接続するための実装部を備え、
前記実装部は、軸方向に延びる前記中心端子の中間部を折り曲げて、前記基板に対して垂直に端部が向くように構成され、
前記実装部は、少なくとも前記実装部の端面を含む先端部分が、前記実装部の前記中間部との連結部分に比べて断面積を小さくして形成されたことを特徴とする。

本発明に係る同軸コネクタの好ましい実施形態として、前記実装部は、前記先端部分を除いた部分に、半田低濡れ性の半田バリア部を有することを特徴とする。

本発明に係る同軸コネクタの好ましい実施形態として、前記実装部の前記先端部分は、基板と接続する端部から断面積が狭くなるように形成されたことを特徴とする。

本発明に係る同軸コネクタの好ましい実施形態として、前記実装部の前記先端部分は、表面に凹部又は貫通孔を備えることを特徴とする。

本発明に係る同軸コネクタの好ましい実施形態として、前記絶縁体は、前記中心端子の前記接触部又はその近傍部分を支持する先端支持部と、前記実装部又はその近傍部分を支持する後端支持部とを含み、
前記中心端子は、前記先端支持部及び前記後端支持部によって前記外部導体内に固定され、前記先端支持部及び前記後端支持部との接触部分以外の部分は、前記絶縁体及び前記外部導体に接触しないことを特徴とする。

本発明に係る同軸コネクタの好ましい実施形態として、前記中心端子は、前記中間部が折り曲げられて階段状に形成され、前記実装部の他に基板に対して垂直となる部分を含むことを特徴とする。

本発明に係る同軸コネクタの好ましい実施形態として、前記中心端子の前記中間部は、斜めに折り曲げられて、傾斜部を形成することを特徴とする。

本発明に係る同軸コネクタの好ましい実施形態として、前記後端支持部は、両側に突起部を備え、前記後端支持部は、前記突起部で前記実装部を挟み込み、前記実装部の底部を支持することを特徴とする。

本発明に係る同軸コネクタの好ましい実施形態として、前記半田バリア部は、前記突起部の隙間が最も狭くなる間に配置される、前記実装部の一部分に形成されることを特徴とする。

本発明に係る同軸コネクタは、中心端子の実装部を基板に対して垂直に接触するように構成したことで、基板厚の違いに関係なくインピーダンスの調整を容易に行うことができる。また、中心端子の実装部の先端部分の幅を狭くする（断面積を小さくする）こと、又は、絶縁体で支持される実装部と当該絶縁体との隙間を該絶縁体の突起部で狭くすることで、実装部の先端部分に半田を付けた際にフィレットが形成されても、実装部の先端部分の周囲に半田を留めて、実装部及びその先端部分の断面積の変化を抑えることができるので、半田の量を容易にコントロールすることができ、半田量の違いによるインピーダンスのばらつきを抑えることができる。さらに、実装部の先端部分を除いた部分に、半田に対して低濡れ性の領域、すなわち、半田バリア部を形成したことで、実装部の先端部分に付けられる半田の吸い上がりを防止することができるので、上記と同様に、半田の量を容易にコントロールすることができ、半田量の違いによるインピーダンスのばらつきを抑えることができる。

上記の構成を備える、本発明に係る同軸コネクタは、基板厚の違い及び半田量の違いによって生じるインピーダンスの変化を十分に抑えることができるので、インピーダンス整合を乱すことなく同軸コネクタを基板に容易に実装することができる。

また、本発明に係る同軸コネクタは、絶縁体に設けられた先端支持部及び後端支持部によって、中心端子の接触部又はその近傍部分、及び、実装部又はその近傍部分の２か所のみを支持し、中心端子のその他の部分の周囲に空間を設けることで、その他の部分は何にも接触することないため、絶縁体との接触によるインピーダンスの乱れを予め防止し、中心端子の周囲の状態をほぼ一定の状態に保つことができる。これにより、インピーダンスの調整を容易に行うことができる。同様に、外部導体内に、中心端子の中間部の周囲を取り囲み、中間部と平行に延びた、絶縁体を支持する絶縁体支持部を設けることで、外部導体の絶縁体支持部と中心端子間の距離も一定に保つことができ、インピーダンスの調整を容易に行うことができる。

このように、本発明に係る同軸コネクタは、インピーダンスの調整を容易に行うことができるため、同軸コネクタ自体のインピーダンス整合を安定させることができる。

本発明の一実施形態に係る同軸コネクタの部品構成を示す分解図である。 基板に実装された本発明の一実施形態に係る同軸コネクタを示す図である。 基板に実装された本発明の一実施形態に係る同軸コネクタを、Ａ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 基板に実装された本発明の一実施形態に係る同軸コネクタを、それぞれＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線に沿って切断した断面図である。 本発明の別の実施形態に係る同軸コネクタの部品構成を示す分解図である。 基板に実装された本発明の別の実施形態に係る同軸コネクタを示す図である。 基板に実装された本発明の別の実施形態に係る同軸コネクタの背面図である。 基板に実装された本発明の別の実施形態に係る同軸コネクタを、Ａ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 基板に実装された本発明の別の実施形態に係る同軸コネクタを、それぞれＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線に沿って切断した断面図である。 半田量の違いと基板厚の違いによって生じる本発明の一実施形態に係る同軸コネクタの特性の変化を表すグラフである。 基板に実装された従来型の同軸コネクタの一例を示す図である。 半田量の違いと基板厚の違いによって生じる従来型の同軸コネクタの特性の変化を表すグラフである。

以下に図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、実施の形態を説明するための全ての図において、同一部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、それぞれの実施形態は、独立して説明されているが、互いの構成要素を組み合わせて同軸コネクタを構成することを排除するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る同軸コネクタの部品構成を示す分解図である。同軸コネクタ１０は、外部導体１１と、中心端子２０と、絶縁体３０とから構成される。外部導体１１は、相手側の同軸コネクタ（同軸レセプタクル）の外部導体と嵌合接続するための円筒状の嵌合部１２と、基板に実装し固定するための実装面を下方に備える基部１３とを含む。基部１３は、基板の孔に差込んで基部１３を固定するための１以上の実装脚１４を実装面上に備える。

基部１３の背面（すなわち、嵌合部１２がある面とは反対側の面）には、中心端子２０を支持した絶縁体３０を収容するための絶縁体収容部１５が設けられる。絶縁体収容部１５は絶縁体３０の形状に合わせて成形される。さらに、基部１３の背面において、絶縁体収容部１５の下方に、基部１３の底面から露出する中心端子２０の実装部２２及びその近傍部分を収容するための端子収容部１６が設けられる。

中心端子２０は、一方の端部に相手側の同軸コネクタ（同軸レセプタクル）の中心端子（図示せず）と接続するための接触部２１を有し、他方の端部に基板上の配線に接続するための実装部２２を有する。実装部２２は、基板上の配線に垂直に接触するように、又は、基板上の配線には接触しないが基板に対して垂直に端部が向くように構成されている。図１に示す接触部２１は円筒形状であり、中心端子２０のそれ以外の部分は、実装部２２を含め、板状の形状である。別の実施形態として、中心端子における、接触部と実装部を含む各部分を、板状又は円筒状に形成することもできる。

接触部２１から実装部２２へ、同軸コネクタの軸方向に延びる中心端子２０は、その中間部を３箇所折り曲げて階段状に形成され、実装部２２の他に、同軸コネクタ１０の軸方向又は基板に対して垂直となる部分を含む。別の実施形態として、中心端子を１箇所折り曲げてＬ字状に形成することもできる。さらに、後述する別の実施形態として、中心端子を３箇所折り曲げて、軸方向に延出する接触部と、軸方向又は基板に対して垂直となる部分を少なくとも含む実装部と、接触部と垂直となる部部（実装部の一部分）との間に斜めに傾斜した部分とを含むように、中心端子を形成することもできる。

中心端子２０は、絶縁体３０の後端支持部３２と接触する部分を、幅広に形成し中央に開口部２３が設けられる。開口部２３は、中心端子２０と絶縁体３０の後端支持部３２との接触によるインピーダンスの変化を調整するために設けられているが、インピーダンスの調整が必要なければ設けなくてもよい。

実装部２２の先端部分は、中心端子２０の他の部分に比べて幅を狭くなる（すなわち、断面積を小さくする）ように構成することができる。図１に示す実装部２２の先端部分は、両側面を矩形状に削り取ることで、断面積を小さくしている。別の実施形態として、実施部の先端部分の厚みを薄くすることで、断面積を小さくすることもできる。

また、実装部２２の先端部分よりも接触部側の一部分（例えば、基板に対して垂直であり、先端部分の端面よりも接触部側、或いは、先端部分よりも幅広の（断面積の大きい）部分）に、該先端部分よりも半田に対して低濡れ性の領域、すなわち、半田バリア部２４を形成することができる。半田バリア部２４の一例としては、銅合金製の中心導体に下地メッキとしてニッケルメッキを施し、仕上げメッキとして金メッキを施して半田バリア部としての領域の仕上げメッキを除去する。

このような構成により、実装部２２の先端部分の端面以外の部分に形成された半田バリア部が、実装部の先端部分に付けられる半田の吸い上がりを防止し、幅を狭くした先端部分に半田を付けた際にフィレットが形成されても、先端部分の周囲に半田を留めて、実装部２２の幅の範囲内に半田を収めることができる。別の実施形態では、実装部の先端部分を、基板と接続する端部から断面積が狭くなるように形成することで、実装部が先端部分の周囲に付けられた半田から抜けないように構成することもできる。さらに、別の実施形態では、実装部の先端部分の表面に、凹部又は貫通した孔を設けてもよい。

絶縁体３０は、中心端子２０の接触部２１を支持する先端支持部３１と、中心端子２０の実装部２２の近傍部分（すなわち、開口部２３が設けられた部分）を保持する後端支持部３２とを備える。別の実施形態として、先端支持部は、接触部自体ではなく、接触部の近傍部分を支持するように構成することもできる。

図２は、図１に示す本発明の一実施形態に係る同軸コネクタを組み立てて、基板に実装した状態を示し、図２（ａ）は上方からの外観図であり、図２（ｂ）は下方からの外観図である。図２（ａ）に示されるように、基部１３の背面にある端子収容部から露出した実装部２２は、基板４０上のプリント配線４１の矩形のパッド４２に垂直に接触する。実装部２２を取り囲むように、端子収容部１６内に、基板４０と平行となる方向に広がって形成された平面部１７を含むことができる。平面部１７は、実装部２２の露出によるインピーダンスの変化を抑制するために設けられる。インピーダンスの調整が必要なければ設けなくてもよい。

実装部２２は、両側の側面を矩形状に削り取り、幅を狭くした先端部分の端部を、基板４０上のプリント配線４１のパッド４２に垂直に接触させる。このような構成により、基板厚の違いに関係なくインピーダンスの調整を容易に行うことができる。

図２（ａ）に図示していないが、先端部分に半田を付けて、実装部２２と基板４０上のプリント配線４１のパッド４２との接触を固定する。この際に、実装部２２の先端部分の端面を除いた部分に形成されたニッケルバリア部等の半田バリア部２４により、半田の這い上がりを防ぐことができる。また、断面積を狭くした先端部分に半田を付けた際にフィレットが形成されても、先端部分の周囲に半田を留めて、先端部分を除いた実装部２２の幅の範囲内に半田を収めることができる。このような構成により、中心端子の周囲に這い上がる半田の量を容易にコントロールすることができ、半田量の違いによる、断面積の変化を少なく抑え、インピーダンスのばらつきを抑えることができる。

同軸コネクタ１０の基部１３の底面、すなわち、基板４０との実装面に設けられた実装脚１４は、図２（ｂ）に示されるように、基板４０に設けられた孔に挿入される。実装脚は１以上設けることができる。別の実施形態として、実装脚を設けることに代えて、同軸コネクタの実装面にねじ穴を設けて、基板の裏面からねじをねじ穴に挿入してねじ止めすることで、同軸コネクタを固定することができる。

図３は、基板に実装された本発明の一実施形態に係る同軸コネクタをＡ−Ａ線に沿って軸方向に切断した断面図である。基板４０に実装された同軸コネクタ１０を、図３（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿って、垂直に切断した断面を図３（ｂ）に示す。外部導体１１は、接触部２１と実装部２２との間の部分、すなわち、中心端子の中間部分の周囲を取り囲み、当該中間部分と平行に延びた板状の絶縁体支持部１８を内部に有する。絶縁体支持部１８は、外部導体１１内に収容された絶縁体３０を支持して固定することができる。

基部１３の実装面に開けられた開口部１９は、後端支持部３２に支持された、中心端子２０の開口部２３に、対向する位置に設けられる。開口部１９は、中心端子２０と絶縁体３０の後端支持部３２との接触によるインピーダンスの変化を調整するために設けられているが、インピーダンスの調整が必要なければ設けなくてもよい。

中心端子２０は、絶縁体３０に設けられた先端支持部３１及び後端支持部３２によって、中心端子２０の接触部２１及び実装部２２の近傍部分（開口部２３）の２か所のみを支持し、中心端子２０のその他の部分、特に折り曲げ部分の周囲に空間（エア部）を設けることで、上記２か所を除いて中心端子は何にも接触することなく、絶縁体との接触によるインピーダンスの乱れを予め防止し、中心端子２０の周囲の環境をほぼ一定の状態に保つことができる。

図３（ｂ）に示すように、中心導体２０は、同軸コネクタ１０の内部で基板に近い位置で平行に延びるように折り曲げられており、実装部２２の高さは短く、かつ外部導体１１の基部１３の背面よりも内側に配置される。このような高さ及び配置にすることにより、端子収容部１６において露出する実装部２２から、中心端子２０を伝達する電気信号により生じる磁界による、外部導体１１の外側における影響を低減することができる。

図４は、基板に実装された本発明の一実施形態に係る同軸コネクタを、それぞれＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線に沿って、軸直方向又は軸方向に切断した断面図である。基板４０に実装された同軸コネクタ１０を、図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線に沿って、垂直に切断した断面を図４（ｂ）から（ｄ）に示す。また、図４（ｄ）に示すＥ−Ｅ線に沿って、基板に対して平行に切断した同軸コネクタの一部分の断面を図４（ｅ）に示す。

図４（ｂ）の同軸形状によるインピーダンス整合から、基板上のインピーダンス整合（マイクロストリップライン構造等）に直接接続すると、それぞれの伝送線路でインピーダンスが取れていたとしても接続部分で構造が急激に変化すると高周波信号の反射が生じて乱れてしまう。そこで、本発明では、（ｂ）の同軸形状から（ｃ）の中心導体が平板状の形状、絶縁体３０を間に介した疑似同軸形状、（ｄ）外部導体１１の一部が切り欠かれた疑似同軸形状と、徐々に整合構造を基板４０上の整合構造に近づけることで接続部分の反射を低減している。

図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、絶縁体３０は、絶縁体支持部１８の上部及び両側の配置に対応する位置にスリットが形成されており、板状の絶縁体支持部１８を挟み込むように、外部導体１１に収容されている。絶縁体支持部１８は、絶縁体３０に形成されたスリットに挟み込まれることで、絶縁体３０を支持固定する。別の実施形態として、絶縁体支持部の形状を曲面状又は円筒状に形成することもできる。

中心端子２０の中間部は、絶縁体３０の内壁及び外部導体１１の内壁に接触することなく、それら内壁から一定の距離を置いて、中心軸上に配置されていることが図４（ｃ）の断面図から確認できる。

図４（ｄ）及び（ｅ）は、絶縁体収容部１５に絶縁体３０が隙間なく収容され、端子収容部１６に後端支持部３２によって支持された実装部２２が収容されていることを示す。実装部２２は、伝達する電気信号により生じる磁界の外部への影響を抑えるために、外部導体１１の基部１３の背面よりも内側に配置されるように、端子収容部１６に収容される。

図４（ｅ）に示すように、後端支持部３２に対向する端子収容部１６の底面に、基部１３の実装面に貫通した開口部がインピーダンスの変化を調整するために設けられているが、インピーダンスの調整が必要なければ設けなくてもよい。

本発明に係る同軸コネクタの変形例を、別の実施形態として、図５から図９を用いて以下に説明する。図５は、本発明の別の実施形態に係る同軸コネクタの部品構成を示す分解図である。同軸コネクタ５０は、外部導体５１と、中心端子６０と、絶縁体７０とから構成される。外部導体５１は、相手側の同軸コネクタ（同軸レセプタクル）の外部導体と嵌合接続するための円筒状の嵌合部５２と、基板に実装し固定するための実装面を下方に備える基部５３とを含む。基部５３は、基板の孔に差込んで基部５３を固定するための１以上の実装脚５４を実装面上に備える。

基部５３の背面（すなわち、嵌合部５２がある面とは反対側の面）には、中心端子６０を支持した絶縁体７０を収容するための絶縁体収容部５５が設けられる。絶縁体収容部５５は絶縁体７０の形状に合わせて成形される。さらに、基部５３は、その背面下方から突出した段状部５６を備える。段状部５６は、絶縁体７０が絶縁体収容部５５に収容された際に、絶縁体７０の下方部分（支持腕７３）を挟み込むように、基部５３の背面下方に形成される。

中心端子６０は、一方の端部に相手側の同軸コネクタ（同軸レセプタクル）の中心端子（図示せず）と接続するための接触部６１を有し、他方の端部に基板上の配線に接続するための実装部６２を有する。また、接触部６１から実装部６２へ、同軸コネクタの軸方向に延びる中心端子６０は、その中間部を折り曲げて形成された傾斜部６３を含む。

中心端子６０の実装部６２は、傾斜部６３から続いて延出する傾斜状の部分と、幅を狭く（すなわち、断面積を小さく）して形成された部分と、基板に対して垂直な先端部分を含む。実装部６２の先端部側の両側面を一定の距離で削り取ることで、幅を狭く（断面積を小さく）して形成することができる。例えば、実装部６２の先端部側の断面積は、実装部６２の中間部側、中心端子６０の中間部又は傾斜部６３の断面積よりも小さくすることができる。実装部６２の基板に対して垂直な先端部分は、基板上の配線に垂直に接触するように、又は、接触していないが基板に対して垂直に端部が向くように構成することができる。図５に示す接触部６１は円筒形状であり、中心端子６０のそれ以外の部分は、実装部６２を含め、板状の形状である。別の実施形態として、中心端子における、接触部と実装部を含む各部分を、板状又は円筒状に形成することもできる。

絶縁体７０は、中心端子６０の接触部６１を支持する先端支持部７１と、中心端子６０の実装部６２の底部を支持する後端支持部７２とを備える。また、絶縁体７０は、後端支持部７２の両側に、突出部７４を備える。例えば、絶縁体７０は、後端支持部７２の両側に、絶縁体７０の下方から延出した支持腕７３を備え、支持腕７３の内側側面から、中心端子６０の実装部６２を挟み込むように突出した突起部７４を備える。断面積を小さく形成された実装部６２は、絶縁体７０の後端支持部７２によって支持され、突起部７４によって挟み込むことができる。

図６は、図５に示す本発明の別の実施形態に係る同軸コネクタを組み立てて、基板に実装した状態を示し、図６（ａ）は上方からの外観図であり、図６（ｂ）は下方からの外観図である。図６（ａ）に示されるように、基部５３背面下部の段状部５６に挟まれた絶縁体７０の支持腕７３から露出した実装部６２の先端部分は、基板８０上のプリント配線８１のパッド８２に垂直に接触する。実装部６２の傾斜状の部分は、支持腕７３の内側側壁から突出した突起部７４に挟まれる。

同軸コネクタ５０の基部５３の底面、すなわち、基板８０との実装面に設けられた実装脚５４は、図６（ｂ）に示されるように、基板８０に設けられた孔に挿入される。実装脚は１以上設けることができる。別の実施形態として、実装脚を設けることに代えて、同軸コネクタの実装面にねじ穴を設けて、基板の裏面からねじをねじ穴に挿入してねじ止めすることで、同軸コネクタを固定することができる。

図７は、基板に実装された本発明の別の実施形態に係る同軸コネクタの背面図である。
図示していないが、実装部６２の先端部分に半田を付けて、実装部６２と基板８０上のプリント配線８１のパッド８２との接触を固定する。

実装部６２の先端部分の端面よりも接触部側の一部分、すなわち、傾斜状の部分には、該先端部分よりも半田に対して低濡れ性の領域、すなわち、半田バリア部６４を形成することができる。例えば、半田バリア部６４は、絶縁体７０の突起部７４に挟まれる実装部６２の傾斜状の部分であって、突起部７４の隙間が最も狭くなる間に挟まれる、傾斜状の部分に形成することができる。このような構成により、実装部６２の傾斜状の部分に形成された半田バリア部６４が、実装部の先端部分に付けられる半田の、半田バリア部６４以上の吸い上がりを防止し、さらに、絶縁体７０の突起部７４により、実装部６２との隙間を狭くしているので、実装部６２に付けられる半田の量を制限することができる。つまり、中心端子の周囲に這い上がる半田の量を容易にコントロールすることができ、半田量の違いによる実装部の断面積の変化を少なく抑え、インピーダンスのばらつきを抑えることができる。

図８は、基板に実装された本発明の一実施形態に係る同軸コネクタをＡ−Ａ線に沿って軸方向に切断した断面図である。基板８０に実装された同軸コネクタ５０を、図８（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿って、垂直に切断した断面を図８（ｂ）に示す。外部導体５１は、中心端子６０の接触部６１から傾斜部６３周辺部分までを取り囲み、外部導体５１の内壁で、収容された絶縁体７０の中間部分を支持して固定することができる。

中心端子６０は、絶縁体７０に設けられた先端支持部６１によって、中心端子６０の接触部６１及び該接触部６１の付け根部分を支持し、後端支持部６２によって、実装部６２の傾斜状の部分を支持し、中心端子６０のその他の部分、中間部から傾斜部６３の周囲に空間（エア部）を設けることで、絶縁体７０によって支持される上記部分を除いて中心端子６０は何にも接触することなく、絶縁体７０との接触によるインピーダンスの乱れを予め防止し、中心端子６０の周囲の環境をほぼ一定の状態に保つことができる。

図８（ｂ）に示すように、同軸コネクタ５０の内部で、中心導体６０は、接触部６１から中間部までは軸方向に延出し、すなわち、基板８０に対して平行に延出し、中間部を下方（基板側）に折り曲げた傾斜部６３を経て、端部が基板に対して垂直となる実装部６２まで延出する。また、外部導体５１は、傾斜部６３及び実装部６２の傾斜状の部分の下面に対して平行となるように、外部導体５１の下方中央部分の内壁に傾斜面が形成される。このような構成により、傾斜部６３及び実装部６２の傾斜状の部分の下面と外部導体５１の内壁と距離は一定となり、中心端子６０を伝達する電気信号により生じる磁界の変化を抑制し、同軸コネクタ５０の周波数特性への影響を低減することができる。

図９は、基板に実装された本発明の一実施形態に係る同軸コネクタを、それぞれＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線、Ｅ−Ｅ線及びＦ−Ｆ線に沿って軸直方向、斜め方向及び軸方向に切断した断面図である。基板８０に実装された同軸コネクタ５０を、図９（ａ）に示すＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線及びＤ−Ｄ線に沿って、垂直に切断した断面を図９（ｂ）から（ｄ）に示す。また、図９（ａ）に示すＥ−Ｅ線に沿って、基板に対して斜めに切断した同軸コネクタの断面を図４（ｅ）に示す。さらに、図９（ａ）に示すＦ−Ｆ線に沿って、基板に対して水平に切断した同軸コネクタの断面を図９（ｅ）に示す。

図９（ｂ）の同軸形状によるインピーダンス整合から、基板上のインピーダンス整合（マイクロストリップライン構造等）に直接接続すると、それぞれの伝送線路でインピーダンスが取れていたとしても接続部分で構造が急激に変化すると高周波信号の反射が生じて乱れてしまう。そこで、本発明では、（ｂ）の同軸形状から（ｃ）の中心導体が平板状の形状、絶縁体７０を間に介した疑似同軸形状、（ｄ）外部導体５１と絶縁体７０とが密着して中心導体６０の四方を取り囲んだ疑似同軸形状と、徐々に整合構造を基板上の整合構造に近づけることで接続部分の反射を低減している。

図９（ｅ）及び（ｆ）は、外部導体５１の基部５３の背面に設けられた絶縁体収容部５５に絶縁体７０が隙間なく収容されていることを示す。中心端子６０の傾斜部６３及び実装部６２は、外部導体５１の基部５３の内側に配置されるように、絶縁体７０によって保持される。このような構成により、中心端子６０を伝達する電気信号により生じる磁界の外部への影響を抑えることができる。

図１０は、図５から図９に示した同軸コネクタの特性を示すグラフである。グラフの縦軸及び横軸は、先に説明した図１２と同様に、電圧定在波比（ＶＳＷＲ）と周波数である。図１０（ａ）は、基板厚ｔが１．６ｍｍの基板に半田の量を図１２（ａ）に示す「半田：多」と同じ量にして、実装した同軸コネクタに伝送させる信号の周波数を変化させて測定した電圧定在波比の変化を表すグラフと、基板厚ｔが１．６ｍｍの基板に半田の量を図１２（ａ）に示す「半田：少」と同じ量にして、基板に実装した同軸コネクタに対して、信号の周波数を変化させて測定した電圧定在波比の変化を表すグラフを示す。図１０（ｂ）は、半田の量を、図１２（ｂ）の測定に使用した半田量と同じにし、基板厚ｔが０．８ｍｍ、１．０ｍｍ及び１．６ｍｍの基板にそれぞれ実装した同軸コネクタに対して、信号の周波数を変化させて測定した電圧定在波比の変化を表す各グラフを示す。

図１０（ａ）及び（ｂ）に示したグラフから明らかなように、半田量の違い及び基板厚の違いによって生じる、本発明の係る同軸コネクタの特性（電圧定在波比）のばらつきは、図１２（ａ）及び（ｂ）に示される従来型のコネクタの特性（電圧定在波比）に比べて小さいことが確認できる。この結果から、本発明に係る同軸コネクタは、半田量及び基板厚にあまり影響されずに、インピーダンス整合の調整を容易に行うことが可能であることが確認できる。

結果として、本発明に係る同軸コネクタは、半田量及び基板厚に影響を受けず、かつ、半田付けした場合の外部導体１１と中心端子２０の距離の変化を実装部の先端部分の最小限に留めることができるので、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、同軸コネクタの特性（電圧定在波比）のばらつきを抑えることが可能となった。このように、本発明に係る同軸コネクタを用いることで、同軸コネクタを基板に実装する際に、インピーダンス整合を容易に調整することができる。

本発明に係る同軸コネクタは、高周波信号を扱うデジタル家電等の電子機器によって、高い周波数の電気信号を伝送するために、機器間を同軸ケーブルで接続する際に利用することができる。

１０ 同軸コネクタ
１１ 外部導体
１２ 嵌合部
１３ 基部
１４ 実装脚
１５ 絶縁体収容部
１６ 端子収容部
１７ 平面部
１８ 絶縁体支持部
１９ 開口部
２０ 中心端子
２１ 接触部
２２ 実装部
２３ 開口部
２４ 半田バリア部
３０ 絶縁体
３１ 先端支持部
３２ 後端支持部
４０ 基板
４１ プリント配線
４２ パッド
５０ 同軸コネクタ
５１ 外部導体
５２ 嵌合部
５３ 基部
５４ 実装脚
５５ 絶縁体収容部
５６ 段状部
６０ 中心端子
６１ 接触部
６２ 実装部
６３ 傾斜部
６４ 半田バリア部
７０ 絶縁体
７１ 先端支持部
７２ 後端支持部
７３ 支持腕
７４ 突起部
８０ 基板
８１ プリント配線
８２ パッド
９０ 同軸コネクタ
９１ 外部導体
９２ 実装脚
９３ 実装部
１００ 基板
１０１ プリント配線

Claims (9)

1. 外部導体と、中心端子と、該中心端子を保持して前記外部導体に配される絶縁体とを含む同軸コネクタであって、
   前記外部導体は、相手側コネクタと接続するための嵌合部と、基板に実装するための基部を含み、
   前記中心端子は、一方の端部に相手側コネクタと接続するための接触部を備え、他方の端部に基板の配線に接続するための実装部を備え、
   前記実装部は、軸方向に延びる前記中心端子の中間部を折り曲げて、前記基板に対して垂直に端部が向くように構成され、
   前記実装部は、少なくとも前記実装部の端面を含む先端部分が、前記実装部の前記中間部との連結部分に比べて断面積を小さくして形成されたことを特徴とする同軸コネクタ。
2. 前記実装部は、前記先端部分を除いた部分に、半田低濡れ性の半田バリア部を有することを特徴とする請求項１に記載の同軸コネクタ。
3. 前記実装部の前記先端部分は、基板と接続する端部から断面積が狭くなるように形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の同軸コネクタ。
4. 前記実装部の前記先端部分は、表面に凹部又は貫通孔を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の同軸コネクタ。
5. 前記絶縁体は、前記中心端子の前記接触部又はその近傍部分を支持する先端支持部と、前記実装部又はその近傍部分を支持する後端支持部とを含み、
   前記中心端子は、前記先端支持部及び前記後端支持部によって前記外部導体内に固定され、前記先端支持部及び前記後端支持部との接触部分以外の部分は、前記絶縁体及び前記外部導体に接触しないことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の同軸コネクタ。
6. 前記中心端子は、前記中間部が折り曲げられて階段状に形成され、前記実装部の他に基板に対して垂直となる部分を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の同軸コネクタ。
7. 前記中心端子の前記中間部は、斜めに折り曲げられて、傾斜部を形成することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の同軸コネクタ。
8. 前記後端支持部は、両側に突起部を備え、
   前記後端支持部は、前記突起部で前記実装部を挟み込み、前記実装部の底部を支持することを特徴とする請求項７に記載の同軸コネクタ。
9. 前記半田バリア部は、前記突起部の隙間が最も狭くなる間に配置される、前記実装部の一部分に形成されることを特徴とする請求項８に記載の同軸コネクタ。

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