JP2020527838A - 表面実装インタフェースを備えたｒｆ ｐｃｂコネクタ - Google Patents

Abstract

ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタを有するＲＦコネクタシステムはさらに、ハウジング、同軸ＲＦコネクタインタフェースおよびプリント回路基板（ＰＣＢ）とのＰＣＢコンタクト部を有している。機械的な結合は、ＰＣＢ上のパッドに整合するように適合された複数の表面実装スタッドを有する、ハウジングの２つのウイング形の表面実装部により行われる。ＰＣＢに対する電気的な接続は、内側導体と、ハウジングに電気的に接続されかつストリップラインと共に接地平面を有するＰＣＢに適したインピーダンスを提供する少なくとも１つの整合ブロックとにより行われる。

Description

本発明は、ミリメートル波用に使用可能であると共にプリント回路基板（ＰＣＢ）用の表面実装インタフェースを有する、ＲＦ ＰＣＢコネクタアセンブリに関する。

関連技術の説明
ＲＦコネクタアセンブリは、米国特許第６６０７４００号明細書に開示されている。プリント回路基板の切除部内に、コネクタが実装される。接地平面および信号線路に対するはんだパッドにより、電気的なコンタクトが生ぜしめられる。このようなコネクタはその設計に基づき、最大１ＧＨｚの大きさのオーダの周波数にのみ適している。このコネクタは、小型プッシュボタンコネクタである。より大きな重さを有する、より大型のコネクタは、開示されたＰＣＢインタフェースによっては実装され得ない。

マイクロストリップ回路と外部回路とを接続するためのミリメートル波コネクタが、米国特許第４６６９８０５号明細書に開示されている。このコネクタは、コネクタに接続されるマイクロストリップ基板も含まれているハウジング内に保持されている。組立中に、コネクタのフレキシブルな中心導体を、マイクロストリップ回路に適合させるように曲げねばならない。中心導体を曲げることにより、コネクタの電気的な特性を低下させる非対称を生ぜしめる恐れがある。

発明の概要
本発明により解決される課題は、複雑で高価な実装ツールを必要とすること無しにプリント回路基板（ＰＣＢ）または他のあらゆるマイクロストリップ基板に実装可能なミリメートル波コネクタを提供することにある。このコネクタは、自動化されたツールにより実装され得るように設計されることが望ましい。

前記課題の解決手段は、各独立請求項に記載されている。従属請求項はそれぞれ、本発明の別の改良に関する。

プリント回路基板用のミリメートル波またはＲＦコネクタは、ハウジング、ＲＦコネクタインタフェース、およびプリント回路基板インタフェースを有している。ＲＦ ＰＣＢコネクタは、実装平面を規定する。実装平面は、コネクタの全ての表面実装コンポーネントの、１つの共通の平面であり、コネクタを取り付け可能なＰＣＢの平面でもある。

ＲＦコネクタインタフェースは、ＳＭＡ型の２．９２ｍｍ、１．８５ｍｍまたは１．０ｍｍのような、如何なる規格のＲＦコネクタインタフェースであってもよい。ＲＦコネクタインタフェースは、好適には外側導体と内側導体とを有する同軸コネクタインタフェースを提供する。同軸ＲＦコネクタインタフェースは、ハウジングに取付けまたは接続可能である。好適には、外側導体はハウジングの一部であり、外側導体は、ハウジングと一体になっている。

ハウジングは、立方体形状を有する金属ブロックを有していてよい。金属ブロックは少なくとも１つ、好適には２つの表面実装部を有しており、表面実装部は、ハウジングの一部であってよく、好適にはハウジングと一体になっている。表面実装部は、ハウジングに対するサイドウイングとして形成され得るため、所要のスペースおよび材料が少ない。さらに、サイドウイングは、低い熱容量を提供する。少なくとも１つの表面実装部は、複数の表面実装スタッドを有しており、これらの表面実装スタッドは、好適には表面実装部と一体になっておりかつ平らな端面を実装平面内に有している。表面実装スタッドは、その端面でもってプリント回路基板の表面にはんだ付けされてよい。表面実装スタッドの端面は、接地平面のような連続的な金属表面にはんだ付けされ得る。表面実装スタッドが、それぞれ整合するコンタクトパッドにはんだ付けされていると、好適である。これらのコンタクトパッドは、互いにかつ／またはシステム接地部から絶縁されていてよい。それというのも、接地接続は、ＰＣＢコンタクト部の一部でありかつハウジングの内側導体出口付近に配置された整合ブロックにより行うことができるからである。コンタクトパッドはさらに、コネクタ接地用に使用されてもよい。最も好適なのは、表面実装スタッドに整合するコンタクトパッドを使用した場合、各表面実装スタッドの、対応するコンタクトパッドに対するセンタリングが、はんだ付け金属の表面張力により自動的に行われる点である。このようなはんだ付け金属は、従来技術から周知の、すなわちすず、鉛、銀およびその他の如何なる金属または金属の組合せであってもよい。個々の表面実装スタッドがセンタリングされる結果として、ＲＦコネクタの全体的な位置合わせが行われることになる。さらにＲＦコネクタは、自動ピックアンドプレースシステムにより容易に処理可能であり、追加的な処理ステップを必要としない。

ハウジングは、好適には導電材料を有しており、最も好適には金属を有している。

ＲＦコネクタ外側導体は、ハウジングに接続されているかまたはハウジングの一部であるため、外側コネクタは、表面実装スタッドによりプリント回路基板に接触接続され得る。

同軸ＲＦコネクタインタフェースの中心導体（内側導体とも言う）は、反射を最小限にすることで同軸構造を維持するために、ハウジングを通り、好適には同軸の孔内を案内されている。内側導体は、ＰＣＢコンタクト部において、好適には同軸ＲＦコネクタインタフェースの側とは反対の側においてハウジングから出ており、実装平面内にコンタクト範囲を有している。ハウジングの出口側において内側導体付近には、少なくとも１つの整合ブロックがハウジングと電気的に接触接続されており、整合ブロックは、出口側の範囲における内側導体のキャパシタンスおよびインダクタンスに対応するプリント回路基板のストリップラインとの接触接続を保ち、これにより、特性インピーダンスが常に一定になると共に、反射が最小限になる。好適には２つの整合ブロックが対称に配置されている。最も好適には、２つの整合ブロックは、プリント回路基板の接地平面に接触接続することができるように、実装平面内にコンタクト面を有している。好適には、整合ブロックは、プリント回路基板の接地平面に対する電気的な接続部を提供するために、はんだ付けパッドとしても働く。

ハウジングを着座させるために、プリント回路基板には切除部が設けられてよい。好適には、切除部は少なくともハウジングよりもやや大きく、これにより切除部とハウジングとの間にはギャップが存在する。切除部をハウジングに正確に整合させてハウジングを保持することは不要である。それというのも、ハウジング自体は表面実装スタッドにより正確にセンタリングされており、表面実装スタッドはさらに、コンタクトパッドに対してセンタリングされているからである。このような正確な位置合わせは、内側導体の出口側における、ストリップラインとの完全な整合をもたらすために必要であり、さらにその結果、高周波数において最小の反射が生じることになる。

１つの好適な実施形態では、少なくとも１つの上述したようなＲＦコネクタと、やはり上述したような、適合するプリント回路基板とを有するＲＦコネクタシステムが提供されている。プリント回路基板に対するＲＦコネクタの自動的な位置合わせをもたらすために、プリント回路基板のコンタクトパッドは、好適にはＲＦコネクタの表面実装スタッドに整合するようになっている。好適には、コンタクトパッドおよび表面実装スタッドは矩形の断面を有しており、最も好適には正方形の断面を有している。コンタクトパッドの寸法が、表面実装スタッドの寸法よりも０．０５〜０．１５ｍｍ大きいと、さらに好適である。表面実装スタッドは、円形または楕円形を有していてもよい一方で、矩形または円形または楕円形を有していてよいコンタクトパッドの寸法は、好適には０．０５〜０．１５ｍｍの範囲内で、スタッドよりも大きくなっている。

好適にはハウジングと、最も好適には表面実装スタッドと整合ブロックとは、容易にはんだ付けされ得る表面を有している。好適には、表面は電気めっきされている。

以下に本発明を、図面を参照して実施形態の例に基づき、本発明の全体的な構想を限定すること無く例として説明する。
ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタを示す斜視図である。 表面実装部を詳細に示す図である。 内部導体接続を詳細に示す図である。 表面実装スタッドを詳細に示す図である。 ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタを上から見た図である。 ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタを示す断面図である。 側面図である。 底面図である。 図７の部分拡大図である。

図１には、ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタ１００の斜視図が示されている。ＲＦコネクタは、ハウジング１２０を有しており、ハウジング１２０は、同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０を有している、好適には保持しているか、またはその一部である。

同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０は、外側導体１１１と、この外側導体１１１に対して同軸の中心導体１１２とを有している。ここでは中心導体１１２を見ることはできないが、後で詳細に示す。同軸ＲＦコネクタインタフェースは如何なるタイプであってもよく、雄型、雌型または無性の場合がある。

好適には金属を含み、かつ好適には立方体形状を有するハウジング１２０は、さらに、好適にはハウジングの互いに反対の側に位置する２つの側に対称に配置された少なくとも１つの表面実装部１３０，１４０を有している。表面実装部が、サイドウイングの形状を有していると、さらに好適である。表面実装部は、ハウジングよりも小さな厚さを有していてよいため、所要材料が少なく、低い熱容量を提供し、このことは、はんだ付けに有利であり得る。少なくとも１つの表面実装部は、複数の表面実装スタッド１５０を有している。これらの表面実装スタッドは、そこにプリント回路基板を取り付けることができるように、１つの共通の実装平面内に配置されている。表面実装スタッドは、好適には矩形または正方形の断面を有しているが、円形または楕円形の断面のような、他の如何なる形状を有していてもよい。

ハウジング１２０は、好適には同軸ＲＦコネクタインタフェースを備えた第１の側１２１と、好適には第１の側とは反対の側に位置する、ＰＣＢコンタクト部１８０を支持する出口側１２２とを有している。出口側は、中心導体１１２に接続されたまたは中心導体１１２の一部である内側導体をプリント回路基板に接触接続するために用いられ、このことは、以下でより詳細に説明する。

さらにこの図面には、表面実装スタッドと合致した複数のコンタクトパッド２３０を有するプリント回路基板２００が示されている。さらに、プリント回路基板はストリップライン２２０と、このストリップラインから絶縁された、少なくとも１つ（ここでは２つ）の接地平面部２１０とを有している。これらの接地平面部は共に、プリント回路基板内の下側の電気的な層に通じる複数のスルーホール２１１を介して電気的に接続されている（ここには図示せず）。前記層は、ストリップラインの下側（または上側）の接地平面部同士を接続する。

表面実装部１３０（図１のＩＩの部分）の詳細図である図２には、表面実装部１３０が、複数の表面実装スタッド１５０を有していることが示されており、表面実装スタッド１５０は整合する、プリント回路基板２００のコンタクトパッド２３０にはんだ付けされている。

図３には、内側導体１６０の接続部（図１のＩＩＩの部分）の詳細が示されている。内側導体１６０は、ハウジングの出口側１２２から孔１６５を通って出て行き、ストリップライン２２０にはんだ付けされてよい。最小限の反射を有する内側導体１６０の端部を保つために、好適には１つの、最も好適には２つの整合ブロック１７１，１７２が設けられている。これらの整合ブロックも、好適にはプリント回路基板にはんだ付けされていることにより、ハウジング１２０をプリント回路基板の接地平面２１０に接触接続させるために用いられる。

図４には、整合するコンタクトパッド２３０にはんだ付けされた表面実装スタッド１５０の詳細が示されている。この場合、スタッドおよびパッドは、矩形の断面、好適には正方形の断面を有している。表面実装スタッド１５０は、第１の辺の長さ１５１および第２の辺の長さ１５２を有している。コンタクトパッド２３０は、第１の辺の長さ２３１および第２の辺の長さ２３２を有している。表面実装スタッドの第１の辺の長さ１５１が、コンタクトパッド２３０の第１の辺の長さ２３１よりも０．０５〜０．１５ｍｍ小さくなっていると、好適である。表面実装スタッドの第２の辺の長さ１５２が、コンタクトパッド２３０の第２の辺の長さ２３２よりも０．０５〜０．１５ｍｍ小さくなっていると、好適である。

図５には、プリント回路基板に取り付けられた、ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタ１００を上から見た図が示されている。コンタクトパッド２３０と接地平面２１０とが、ストリップライン２２０と共に示されている。ハウジングを着座させるために、プリント回路基板には切除部２５０が設けられてよい。

好適には、切除部は少なくともハウジングよりもやや大きく、これにより切除部とハウジングとの間にはギャップが存在する。切除部をハウジングに正確に整合させてハウジングを保持することは不要である。それというのも、ハウジング自体は表面実装スタッドにより正確にセンタリングされており、表面実装スタッドはさらに、コンタクトパッドに対してセンタリングされているからである。このような正確な位置合わせは、内側導体の出口側における、ストリップラインとの完全な整合をもたらすために必要であり、さらにその結果、高周波数において最小の反射が生じることになる。

図６には、ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタの断面図が示されている。この図面には、中心導体の接続経路が示されている。同軸ＲＦコネクタインタフェースの中心導体１１２は、内側導体１６０として、出口側１２２に設けられた孔１６５を通って案内されている。内側導体１６０は、中心導体１１２と一体であってよい。また、線材または他の金属構造体が、中心導体１１２に電気的にかつ好適には機械的に接続されてもよい。中心導体１１２および／または内側導体１６０は、外側導体部１２５により保持されたスペーサ１２３により、機械的に支持され得る。この図面では、同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０は、ハウジング１２０に形成されたねじ山１２４により保持されている。よって同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０は交換され得る、または同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０は、同一ハウジングに嵌め込まれる多数の異なるコネクタインタフェースを有するモジュラシステムの一部であってよい。

図７には、ＲＦコネクタの側面図が示されている。この側面図が示す実装平面２８０は、この図面では、表面実装スタッドおよび他のコンタクト部分の底部と、プリント回路基板２００の上面とを規定する平面である。またこの図面には、表面実装スタッド１５０の端部における平らな表面１５４も示されている。平らな表面１５４は、実装平面内にある。また、整合ブロック１７１の整合ブロックコンタクト面１７５も示されている。この表面も、実装平面内にある。

図８には、コネクタの底面図が示されている。この場合、平らな表面１５４が示されている。また、整合ブロックコンタクト面１７５も示されている。さらに、内側導体のコンタクト範囲１６２が示されている。

図９には、図７の部分拡大図が示されている。

１００ ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタ
１１０ 同軸ＲＦコネクタインタフェース
１１１ 外側導体
１１２ 中心導体
１２０ ハウジング
１２１ ハウジングの同軸ＲＦコネクタインタフェース（第１）の側
１２２ ハウジングの出口側
１２３ スペーサ
１２４ ねじ山
１２５ 外側導体部
１３０，１４０ 表面実装部
１５０ 表面実装スタッド
１５１ 第１の辺の長さ
１５２ 第２の辺の長さ
１５４ 平らな端面
１６０ 内側導体
１６２ コンタクト範囲
１６５ 孔
１７１，１７２ 整合ブロック
１７５ 整合ブロックコンタクト面
１８０ ＰＣＢコンタクト部
２００ プリント回路基板（ＰＣＢ）
２１０ 接地平面
２１１ スルーホール
２２０ ストリップライン
２３０ コンタクトパッド
２３１ 第１の辺の長さ
２３２ 第２の辺の長さ
２５０ 切除部
２８０ 実装平面

Claims (9)

1. ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦ ＰＣＢコネクタ（１００）であって、ハウジング（１２０）、同軸ＲＦコネクタインタフェース（１１０）およびＰＣＢコンタクト部（１８０）を有しており、当該ＲＦ ＰＣＢコネクタは、実装平面（２８０）を規定しており、
   前記同軸ＲＦコネクタインタフェース（１１０）は、外側導体（１１１）および中心導体（１１２）を有しており、
   前記ハウジング（１２０）は、少なくとも１つの表面実装部（１３０，１４０）を有しており、該少なくとも１つの表面実装部（１３０，１４０）はさらに、複数の表面実装スタッド（１５０）を有しており、各表面実装スタッド（１５０）は、前記実装平面（２８０）内に平らな端面を有しており、
   前記ＰＣＢコンタクト部（１８０）は、
   前記ハウジングの孔（１６５）を貫通しかつ前記実装平面（２８０）内にコンタクト範囲を有する内側導体（１６０）と、
   前記実装平面（２８０）内にコンタクト面を有しており、かつ、前記ハウジング（１２０）に電気的に接続されており、かつ、前記ＰＣＢコンタクト部に適したインピーダンスを提供する少なくとも１つの整合ブロック（１７１，１７２）と
   を有しており、
   前記内側導体（１６０）は、前記中心導体（１１２）に電気的に接続され、
   前記外側導体（１１１）は、前記ハウジングに結合されている、
   ＲＦ ＰＣＢコネクタ（１００）。
2. 前記ハウジング（１２０）は、立方体形状を有する金属ブロックを有している、請求項１記載のＲＦコネクタ（１００）。
3. 前記ハウジング（１２０）は、該ハウジングの互いに反対の側に位置する２つの側に対称に配置された２つの表面実装部（１３０，１４０）を有している、請求項１または２記載のＲＦコネクタ（１００）。
4. 前記表面実装部（１３０，１４０）は、前記ハウジング（１２０）よりも小さな厚さを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のＲＦコネクタ（１００）。
5. 前記表面実装スタッド（１５０）は、矩形または正方形の断面を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のＲＦコネクタ（１００）。
6. 前記ＰＣＢコンタクト部（１８０）は、前記ハウジング（１２０）の、前記同軸ＲＦコネクタインタフェース（１１０）を備えた第１の側（１２１）とは反対の側の出口側（１２２）に位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載のＲＦコネクタ（１００）。
7. 請求項１から６までのいずれか１項記載のＲＦコネクタおよびプリント回路基板（ＰＣＢ）（２００）を有するＲＦコネクタシステムにおいて、
   前記ＰＣＢは、少なくとも１つの表面実装スタッド（１５０）に整合した少なくとも１つのコンタクトパッド（２３０）と、少なくとも１つの内側導体（１６０）に整合した少なくとも１つのストリップライン（２２０）と、少なくとも１つの整合ブロック（１７１，１７２）に整合した少なくとも１つの接地平面（２１０）とを有していることを特徴とする、ＲＦコネクタシステム。
8. 前記少なくとも１つのストリップライン（２２０）は、前記少なくとも１つの接地平面（２１０）の上側または下側のＰＣＢ層において、該ＰＣＢ層から絶縁されている、請求項７記載のＲＦコネクタシステム。
9. 前記少なくとも１つのコンタクトパッド（２３０）は、前記少なくとも１つの接地平面（２１０）から電気的に絶縁されている、請求項７または８記載のＲＦコネクタシステム。

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