JP2023157105A - 同軸電気コネクタ - Google Patents

Abstract

【課題】十分な高周波特性を確保しつつ、同軸コネクタの使用環境の温度変化が生じても中心導体を正規位置に維持しやすい同軸電気コネクタを提供する。
【解決手段】中心導体２０は、誘電体３０に対して下方から接面する当接部２２Ａを有し、誘電体３０は、第一誘電体３１と、第一誘電体３１に対して下方から接触して設けられる第二誘電体３２とを有し、第一誘電体３１は、第二誘電体３２の誘電正接よりも低い誘電正接を有しており、第二誘電体３２は、第一誘電体３１よりも荷重たわみ温度が高く、第一誘電体３１の下面に接面する上面の面積が、第二誘電体３２の下面に接面する当接部２２Ａの上面の面積よりも大きくなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、回路基板に接続される同軸電気コネクタに関する。

この種の同軸電気コネクタとして、外部導体の内部空間内に誘電体（絶縁部材）、中心導体および環状金具が設けられた同軸コネクタが、例えば特許文献１に開示されている。外部導体の内部空間は、回路基板の実装面に対して直角な上下方向で外部導体を貫通して形成されている。該内部空間内では、下端寄りの位置に樹脂製の誘電体が配置されており、上下方向に延びる中心導体が誘電体の保持孔に挿通された状態で該誘電体に保持され、さらに、環状金具が下方から取り付けられることにより誘電体および中心導体の抜けが防止されている。

中心導体は、誘電体の保持孔に挿通されて保持される部分に、該中心導体の径方向外方へ突出する傾斜突部を有しており、保持孔の内周面に形成された段部（窪み）に傾斜突部が下方から当接した状態で誘電体に保持されている。中心導体は、その下端部が外部導体の下面から若干突出しており、同軸コネクタが回路基板に実装されたときに、回路基板の実装面上の回路部に上方から接圧をもって接触するようになっている。このとき、中心導体は回路基板の実装面から上方へ向けた反力を常に受けているが、誘電体の段部が中心導体の傾斜突部を上方から支持して上記反力に対抗することで、中心導体と回路基板の回路部との接圧を生じさせている。

特開２０１５－１４９１８４号

特許文献１では、誘電体は１種類の樹脂材料で一部材として構成されている。この誘電体を構成する樹脂材料の具体的な種類については特許文献１に明記されていないが、一般的に、高周波特性に優れ、かつ適切な弾性を得やすいＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が採用されることが多い。しかし、ＰＴＦＥは荷重たわみ温度が十分に高いとは言えない。したがって、同軸コネクタの使用環境が高温になった場合に誘電体が塑性変形しやすく、このとき、上記反力に対抗できなくなって中心導体が正規位置よりも上方へ変位してしまい、中心導体と回路基板の回路部とを適切な接圧で接触させることが困難となる。

本発明は、かかる事情に鑑み、十分な高周波特性を確保しつつ、同軸コネクタの使用環境の温度変化が生じても中心導体を正規位置に維持しやすい同軸電気コネクタを提供することを目的とする。

本発明に係る同軸電気コネクタは、回路基板に接続される同軸電気コネクタであって、前記回路基板の実装面に対して直角な上下方向に延びる軸線をもつ内部空間が上下方向に貫通して形成された金属製の外部導体と、前記内部空間内で前記外部導体に保持される誘電体と、前記内部空間内で前記誘電体に保持され、下端部で前記実装面に接触する金属製の中心導体とを有する。

かかる同軸電気コネクタにおいて、本発明では、前記中心導体は、前記誘電体に対して下方から接面する当接部を有し、前記誘電体は、第一誘電体と、前記第一誘電体に対して下方から接触して設けられる第二誘電体とを有し、前記第一誘電体は、前記第二誘電体の誘電正接よりも低い誘電正接を有しており、前記第二誘電体は、前記第一誘電体よりも荷重たわみ温度が高く、前記第一誘電体の下面に接面する上面の面積が、前記第二誘電体の下面に接面する前記当接部の上面の面積よりも大きくなっていることを特徴としている。

本発明では、誘電体は第一誘電体と第二誘電体とを有しており、第二誘電体が中心導体の当接部を上方から支持することにより、中心導体の下端部が回路基板から受ける上方へ向けた力（反力）に対抗している。第二誘電体は、第一誘電体と比べて荷重たわみ温度が高いので、同軸電気コネクタの使用環境が高温となっても塑性変形しにくい。したがって、第二誘電体によって上方から支持されることにより、中心導体が正規位置から上方へ移動するおそれがなく、第二誘電体の支持力によって上記反力に十分に対抗できる。その結果、中心導体の接触部と回路基板との適切な接圧をもった接触状態を維持しやすくなる。

また、第二誘電体において、第一誘電体の下面に接面する上面の面積が、第二誘電体の下面に接面する当接部の上面の面積よりも大きくなっているので、第二誘電体を介して第一誘電体の下面に伝達される上記反力は広範囲に分散される。したがって、同軸電気コネクタの使用環境が高温となっても、第一誘電体には上記反力が狭い範囲に集中して作用することがない。したがって、第一誘電体が塑性変形しにくくなるので、中心導体を正規位置に維持しやすくなる。また、誘電体は、第二誘電体だけでなく、第二誘電体よりも誘電正接が低い第一誘電体も有しているので、誘電体が第二誘電体のみで構成される場合と比べて、同軸コネクタの高周波特性が高くなる。

本発明において、前記第一誘電体は、前記第二誘電体よりも上下方向で大きく形成されていてもよい。このように、第二誘電体よりも誘電正接が低い第一誘電体を第二誘電体よりも上下方向で大きく形成することにより、同軸コネクタの高周波特性をさらに向上させることができる。

本発明において、前記第一誘電体は、ポリテトラフルオロエチレン製であり、前記第二誘電体は、ポリエーテルイミド製であることとしてもよい。

本発明では、十分な高周波特性を確保しつつ、同軸コネクタの使用環境の温度変化が生じても中心導体を正規位置に維持しやすい同軸電気コネクタを提供できる。

本発明の実施形態の同軸電気コネクタを回路基板とともに示した斜視図であり、斜め上方から見た状態を示している。 図１の同軸電気コネクタを斜め下方から見た状態で示した斜視図である。 （Ａ）は図１の同軸電気コネクタの断面図であり、同軸電気コネクタの軸線を含む面での断面を示しており、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大して示した断面図である。 図１の同軸電気コネクタの周波数特性を比較例の同軸電気コネクタの周波数特性と比較して示したグラフである。

以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態の同軸電気コネクタ１（以下、「同軸コネクタ１」という）を回路基板Ｐとともに示した斜視図であり、斜め上方から見た状態を示している。図１では、回路基板Ｐは、その一部のみが図示されており、実際には、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向でさらに広がって形成されている。図２は、同軸コネクタ１を斜め下方から見た状態で示した斜視図である。図３（Ａ）は、同軸コネクタ１の断面図であり、同軸コネクタ１の軸線を含む面での断面を示している。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の一部を拡大して示した断面図である。

同軸コネクタ１が実装される回路基板Ｐは、ＩＣチップ等の電子部品（図示せず）の性能試験に使用される、いわゆるテストボードである。また、同軸コネクタ１は、回路基板Ｐに実装され、電子部品の電気的特性を測定するための測定機器（図示せず）に相手同軸コネクタ（図示せず）および同軸ケーブル（図示せず）を介して接続される、いわゆるテストポートコネクタである。回路基板Ｐの実装面には、図１に示されているように、実装面上でＹ軸方向に延びる信号パターンＰ１と、信号パターンＰ１を挟んでＸ軸方向での両側に広がるグランドパターンＰ２が形成されている。信号パターンＰ１のＹ２側の端部近傍には、性能試験の対象である電子部品が実装され、信号パターンＰ１のＹ１側の端部近傍（テストポート）には、同軸コネクタ１が実装される。同軸コネクタ１には、同軸ケーブル（図示せず）に接続された相手同軸コネクタ（図示せず）が上方から嵌合接続される。

同軸コネクタ１は、回路基板Ｐの実装面に対して直角な上下方向（Ｚ軸方向）に延びる軸線を有しており、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向において対称な形状をなしている。同軸コネクタ１は、図３に示されているように、金属製の外部導体１０と、外部導体１０の後述の内部空間１６と同心をなすように該内部空間１６内に配置される金属製の中心導体２０、樹脂製の誘電体３０および金属製の支持体４０とを有している。また、誘電体３０は、互いに異なる材料で成形された第一誘電体３１と第二誘電体３２とを有している。

外部導体１０は、回路基板Ｐに対して平行に広がる板状の基部１１と、基部１１の上面から上方へ延びる円筒状の円筒部１２とを有している。基部１１は、図１に示されるように、信号パターンＰ１が延びるＹ軸方向に対して直角なコネクタ幅方向（Ｘ軸方向）を長手方向とする板状をなしている。コネクタ幅方向で円筒部１２を挟んだ両端側には、基部１１を上下方向に貫通するねじ孔である取付孔部１３が１つずつ設けられている。本実施形態では、取付孔部１３および該取付孔部に対応して回路基板Ｐに設けられたねじ孔（図示せず）にねじ部材（図示せず）が上方から螺合されることにより、同軸コネクタ１が回路基板Ｐに取り付けられる。

図２に示されるように、基部１１の底面には、コネクタ幅方向（Ｘ軸方向）における中央部で基部１１の短手方向（Ｙ軸方向）に延びる底溝部１４が形成されている。底溝部１４は、図３（Ａ）に示されるように、Ｙ軸方向に見て基部１１の底面から四角形状に没しているとともに、図２に示されるように、Ｙ軸方向で基部１１の全域にわたって延びて基部１１を貫通している。底溝部１４の溝幅寸法（Ｘ軸方向での寸法）は、信号パターンＰ１（図１参照）の幅寸法（Ｘ軸方向での寸法）および中心導体２０の外径よりも大きくなっている（図１および図３（Ａ）参照）。また、底溝部１４の両側の側縁（Ｙ軸方向に延びる縁部）は、図２に示されているように、Ｙ軸方向での中央部を除く範囲では直状となっているが、中央域では、中心導体２０および後述の内部空間１６と同心をなす円弧状となっている。したがって、底溝部１４は、側縁が円弧状をなす範囲での溝幅寸法が、側縁が直状をなす範囲での溝幅寸法よりも大きくなっている。

また、基部１１の底面で中央に広がる領域には、図２に示されるように、他の領域よりも若干突出した突部１５が形成されている（図３（Ａ）も参照）。突部１５は、コネクタ幅方向（Ｘ軸方向）における底溝部１４の両側で略半円状に広がって形成されている。突部１５は、下方から見て中心導体２０と同心をなす円の一部をなしている。本実施形態では、同軸コネクタ１が回路基板Ｐにねじ止めされて取り付けられると、突部１５の底面が回路基板ＰのグランドパターンＰ２の上面に押し付けられる。したがって、このように基部１１の底面に突部１５が設けられていることにより、外部導体１０とグランドパターンＰ２とを確実に接面させて良好な電気的な導通状態を確保しやすくなる。

円筒部１２は、上下方向に延びる中心軸線をもち、基部１１の上面から上方へ向けて起立した円筒状をなしている。円筒部１２は、上下方向での中間部が他部よりも大径となっている。

外部導体１０には、上下方向に延びる中心軸線をもち、図３（Ａ）に示されるように、基部１１および円筒部１２を上下方向に貫通する内部空間１６が形成されている。内部空間１６は、大径空間１６Ａと、大径空間１６Ａよりも下方に形成された小径空間１６Ｂとを有している。

大径空間１６Ａは、円筒部１２の上端位置から下端寄り位置にわたる上下方向での範囲に形成された円筒状の空間である。大径空間１６Ａは、図３（Ａ）に示されるように、上部の空間が下部の空間よりも若干大径となっている。下部の空間には、図３（Ａ）に示されるように、中心導体２０の後述の接続部２１および支持体４０が収容されている。上部の空間および支持体４０の後述の内部空間４１は、同軸コネクタ１に相手同軸コネクタ（図示せず）が上方から嵌合接続される際に相手同軸コネクタを受け入れるための空間となっている。相手同軸コネクタが嵌合接続されたとき、大径空間１６Ａの上部の空間を形成する外部導体１０の内周面が、相手同軸コネクタの相手外部導体（図示せず）の外周面に接触して電気的に導通可能となる。

小径空間１６Ｂは、大径空間１６Ａよりも小径となっており、大径空間１６Ａの下端位置から基部１１の底溝部１４の上端位置にわたる上下方向での範囲に形成されている。小径空間１６Ｂは、図３（Ａ）に示されるように、上部の空間が下部の空間よりも若干大径となっている。

中心導体２０は、上下方向に延びるピン状をなしており、上下方向に見て内部空間１６と同心をなす位置に設けられている。中心導体２０は、図３（Ａ）に示されているように、上部に設けられ相手同軸コネクタの相手中心導体（図示せず）が接続される接続部２１と、下部に設けられ回路基板Ｐの信号パターンＰ１（図１参照）に接触可能な接触部２２と、接続部２１と接触部２２との間に設けられ両者を連結する連結部２３とを有している。

接続部２１は、図３（Ａ）に示されるように、外部導体１０の大径空間１６Ａ内、より詳細には、大径空間１６Ａ内に配置された支持体４０の後述の内部空間４１内に収容されている。接続部２１の上部は、円筒状をなし、周方向での複数位置にスリット２１Ａが形成されており、隣接するスリット２１Ａの間には接続片２１Ｂが形成されている。複数の接続片２１Ｂで囲まれた空間には、相手同軸コネクタの相手中心導体（図示せず）が上方から挿入されるようになっている。このとき、複数の接続片２１Ｂは、相手中心導体によって接続部２１の径方向外方へ押し広げられて弾性変形した状態となり、相手中心導体の外周面に接圧をもって接触することにより、相手中心導体と電気的に導通可能となる。

連結部２３は、接続部２１および接触部２２よりも小径の円柱状をなし、図３（Ａ）に示されているように、誘電体３０に挿通された状態で、内部空間１６に収容されている。具体的には、連結部２３は、上下方向で大径空間１６Ａおよび小径空間１６Ｂの両者を跨ぐ範囲にわたって延びている。連結部２３は、図３（Ａ），（Ｂ）に示されているように、上端位置から下端寄り位置までの範囲にわたって延びる第一被保持部２３Ａと、下端寄り位置から下端位置までの範囲にわたって延びる第二被保持部２３Ｂとを有している。第一被保持部２３Ａは、その外周面で第一誘電体３１に保持されている。第二被保持部２３Ｂは、第一被保持部２３Ａよりも若干小径となっており、その外周面で第二誘電体３２に保持されている。

接触部２２は、接続部２１よりも小径の円柱状をなしており、図３（Ａ）に示されているように、上下方向で基部１１とほぼ同じ範囲にわたって延びている。接触部２２は、その下端側部分が底溝部１４内に突出しており、その他の部分は小径空間１６Ｂ内に収容されている。また、接触部２２の下端側部分の先端部（下端部）は、その先端面（下端面）が突部１５の下面よりも若干下方に位置している。このように接触部２２の下端部が突部１５の下面よりも若干突出していることにより、同軸コネクタ１が回路基板Ｐに実装された状態で、この下端部で信号パターンＰ１に確実に接触するようになっている。

また、接触部２２は、連結部２３よりも大径となっており、図３（Ｂ）に示されるように、接触部２２の上部には、連結部２３の第二被保持部２３Ｂよりも径方向外方に位置する当接部２２Ａが形成されている。当接部２２Ａは、第二誘電体３２の下面に対して下方から接面することで当接している。換言すると、第二誘電体３２が当接部２２Ａを上方から支持している。

第一誘電体３１は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製であり、円筒状に成形されて作られている。本実施形態では、第一誘電体３１の材料であるポリテトラフルオロエチレンは、誘電正接が約０．０００２、荷重たわみ温度が約５５℃となっている。第一誘電体３１は、上下方向で第二誘電体３２よりも大きく形成されており、図３（Ａ），（Ｂ）に示されるように、下部をなす大径部３１Ａと、上部をなす小径部３１Ｂとを有している。

大径部３１Ａは、外部導体１０の小径空間１６Ｂの上部の空間の内径とほぼ同じ外径で形成されており、この上部の空間内に圧入されて収容されている。図３（Ｂ）に示されているように、大径部３１Ａの上部には、小径部３１Ｂよりも径方向外方に位置する肩部３１Ｃが形成されている。肩部３１Ｃの上面は、内部空間１６の大径空間１６Ａの底面（下側の内壁面）と同じ高さに位置している。小径部３１Ｂは、大径空間１６Ａの底面よりも上方に突出しており、支持体４０の後述の内部空間４１の下部に収容されている。また、小径部３１Ｂの上端部は、支持体４０の後述の支持部４２よりも上方へ突出している。

図３（Ｂ）に示されているように、第一誘電体３１には、第一誘電体３１を上下方向に貫通する第一貫通孔部３１Ｄが形成されている。第一貫通孔部３１Ｄは、中心導体２０の第一被保持部２３Ａの外径とほぼ同じ内径で形成されている。

また、第一誘電体３１には、周方向での１箇所で上下方向全域にわたって切込部（図示せず）が形成されている。この切込部は、径方向で第一誘電体３１の外周面の位置から内周面（第一貫通孔部３１Ｄを形成する周壁面）の位置にわたって形成されている。つまり、第一誘電体３１は、周方向における上記切込部の位置で不連続となっている。

第二誘電体３２は、例えば、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）製であり、円環板状に成形されて作られている。本実施形態では、第二誘電体３２の材料であるポリエーテルイミドは、誘電正接が第一誘電体３１の誘電正接よりも高く（約０．００１３）、荷重たわみ温度が第一誘電体３１の荷重たわみ温度よりも高い（約１９７～２００℃）。第二誘電体３２は、第一誘電体３１とは別体をなし、第一誘電体３１よりも下方に設けられており、第二誘電体３２の上面が第一誘電体３１の下面に接触している。第二誘電体３２は、第一誘電体３１の外径と同じ外径で形成されている。つまり、第二誘電体３２は、外部導体１０の小径空間１６Ｂの上部の空間の内径とほぼ同じ外径で形成されており、この上部の空間内に圧入されて収容されている。第二誘電体３２には、該第二誘電体３２を上下方向に貫通する第二貫通孔部３２Ａが形成されている。第二貫通孔部３２Ａは、第一誘電体３１の第一貫通孔部３１Ｄよりも若干小さい内径、かつ、中心導体２０の第二被保持部２３Ｂの外径とほぼ同じ内径で形成されている。

また、第二誘電体３２には、既述した第一誘電体３１と同様に、周方向での１箇所で上下方向全域にわたって切込部（図示せず）が形成されている。この切込部は、径方向で第二誘電体３２の外周面の位置から内周面（第二貫通孔部３２Ａを形成する周壁面）の位置にわたって形成されている。つまり、第二誘電体３２は、周方向における上記切込部の位置で不連続となっている。

支持体４０は、円筒状をなしており、外部導体１０の大径空間１６Ａの下部に収容されている。支持体４０は、上部に、他部よりも若干大径となっている部分を有しており、この部分で外部導体１０に圧入保持されている。支持体４０には、外部導体１０の内部空間１６と共通の軸線をもち支持体４０を貫通する内部空間４１が形成されている。支持体４０の下部には、内部空間４１へ向けて径方向内方へ張り出す支持部４２が設けられている。支持部４２は、内部空間４１の周方向全域にわたり形成されており、図３（Ｂ）に示されるように、第一誘電体３１の肩部３１Ｃに上方から接面して肩部３１Ｃを支持している。

同軸コネクタ１は次の要領で製造される。まず、第一誘電体３１の第一貫通孔部３１Ｄに中心導体２０を下端側、すなわち接触部２２側から挿通させることにより、第一誘電体３１を第一被保持部２３Ａに取り付ける。本実施形態では、第一貫通孔部３１Ｄは、接触部２２よりも小径となっているが、第一誘電体３１には切込部が形成されており、接触部２２が第一貫通孔部３１Ｄに挿通される際、第一誘電体３１が切込部の位置で周方向に開くように弾性変形することにより、接触部２２の挿通が許容される。そして、第一誘電体３１が接触部２２の範囲を通過して第一被保持部２３Ａの範囲に達すると、第一誘電体３１は、切込部の位置で閉じるように、すなわち弾性変形量が減少するように変形する。この結果、第一誘電体３１の内周面が第一被保持部２３Ａの外周面に接面し、第一誘電体３１が第一被保持部２３Ａを保持した状態となる。この状態において、第一誘電体３１が切込部は完全に閉じていてもよいし、若干開いていてもよい。

次に、第二誘電体３２の第二貫通孔部３２Ａに中心導体２０を下端側、すなわち接触部２２側から挿通させることにより、第二誘電体３２を第二被保持部２３Ｂに取り付ける。本実施形態では、第二貫通孔部３２Ａは、接触部２２よりも小径となっているが、既述した第一誘電体３１の取付けの場合と同様に、第二誘電体３２がその切込部の位置で周方向に開くように弾性変形することにより、接触部２２の挿通が許容される。また、第二誘電体３２の内周面が第二被保持部２３Ｂの外周面に接面した状態、すなわち第二誘電体３２が第二被保持部２３Ｂを保持した状態において、第二誘電体３２の切込部は完全に閉じていても若干開いていてもよいことも第一誘電体３１の場合と同様である。

図３（Ｂ）に示されているように、第二誘電体３２が第二被保持部２３Ｂに取り付けられた状態にあるとき、第二誘電体３２の上面は第一誘電体３１の下面に接面しており、中心導体２０の当接部２２Ａの上面は第二誘電体３２の下面に接面している。本実施形態では、第一誘電体３１の下面に接面する第二誘電体３２の上面の面積は、第二誘電体３２の下面に接面する中心導体２０の当接部２２Ａの上面の面積よりも大きくなっている。

次に、誘電体３０、すなわち第一誘電体３１および第二誘電体３２が取り付けられた中心導体２０を外部導体１０の内部空間１６へ上方から収容する。具体的には、内部空間１６の小径空間１６Ｂ内へ誘電体３０を上方から圧入する。その結果、誘電体３０とともに中心導体２０の接触部２２および連結部２３が小径空間１６Ｂに収容される。このとき、図３（Ａ）に示されるように、接触部２２の下端側部分は、小径空間１６Ｂから下方へ突出して外部導体１０の底溝部１４内に位置し、第一誘電体３１の小径部３１Ｂおよび該小径部３１Ｂに保持される連結部２３の上端側部分は小径空間２６Ｂから上方へ突出して大径空間１６Ａ内に位置する。図３（Ｂ）に示されているように、第一誘電体３１の肩部３１Ｃの上面は、内部空間１６の大径空間１６Ａの底面（下側の内壁面）と同じ高さに位置する。また、図３（Ａ）に示されているように、中心導体２０の接続部２１は、大径空間１６Ａ内に収容される。

次に、支持体４０を外部導体１０の大径空間１６Ａへ上方から圧入して収容する。支持体４０は、その下面が大径空間１６Ａの底面に当接するまで圧入され、その結果、支持部４２が第一誘電体３１の肩部３１Ｃに上方から接面して肩部３１Ｃを上方から支持した状態となる。このように支持部４２が肩部３１Ｃを上方から支持することにより、第一誘電体３１がその下面で第二誘電体３２を上方から支持し、さらに、第二誘電体３２の下面が中心導体２０の当接部２２Ａを上方から支持した状態が維持される。このようにして支持体４０を外部導体１０に取り付けることにより、同軸コネクタ１が完成する。

次に、同軸コネクタ１の使用要領について説明する。本実施形態では、同軸コネクタ１は、性能試験の対象となる電子部品（ＩＣチップ等）が実装された回路基板Ｐ（テストボード）のテストポートに実装されて使用される。まず、同軸コネクタ１は、外部導体１０の取付孔部１３が回路基板Ｐのねじ孔（図示せず）に位置合わせされて回路基板Ｐに配置される。本実施形態の同軸コネクタ１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方向において対称な形状となっているので、これらの両方向での向きを気にすることなく簡単に回路基板Ｐに配置することができる。このようにして回路基板Ｐに配置された同軸コネクタ１は、ねじ部材（図示せず）を取付孔部１３および回路基板Ｐのねじ孔に上方から螺合することにより、回路基板Ｐに取り付けられる。

同軸コネクタ１が回路基板Ｐに取り付けられると、中心導体２０の接触部２２の下端面が回路基板Ｐの信号パターンＰ１に上方から押し付けられるともに、外部導体１０の突部１５の下端面が回路基板ＰのグランドパターンＰ２に上方から押し付けられる。この結果、中心導体２０と信号パターンＰ１、外部導体１０とグランドパターンＰ２が、それぞれ接圧をもって接触して電気的に導通可能な状態となる。

また、同軸コネクタ１には、同軸ケーブル（図示せず）の一端に取り付けられた相手同軸コネクタ（図示せず）が上方から嵌合接続される。この結果、同軸コネクタ１の中心導体２０の接続部２１に相手同軸コネクタの相手中心導体（図示せず）が接続され、同軸コネクタ１の外部導体１０の円筒部１２に相手同軸コネクタの相手外部導体（図示せず）が接続される。また、同軸ケーブルの他端は、電気的特性を測定するための測定機器（図示せず）に接続される。電子部品の性能試験では、テストボードに実装された電子部品に電圧が印加されて、測定機器で電気的特性が測定される。

中心導体２０の接触部２２が、回路基板Ｐの信号パターンＰ１に上方から接圧をもって接触すると、接触部２２は信号パターンＰ１から上方へ向けた力（反力）を常に受けることとなる。本実施形態では、既述したように、支持部４２が第一誘電体３１の肩部３１Ｃを上方から支持し、第一誘電体３１がその下面で第二誘電体３２を上方から支持し、さらに、第二誘電体３２の下面が中心導体２０の当接部２２Ａを上方から支持している。これらの上方からの支持力によって信号パターンＰ１からの上記反力に対抗することにより、中心導体２０と信号パターンＰ１との接圧をもった接触状態が良好に維持される。

上述の電子部品（ＩＣチップ等）の性能試験は、広い温度範囲（例えば－５５℃～１０５℃）の使用環境を想定して実施される。したがって、性能試験に用いられる同軸コネクタ１においても、回路基板Ｐとの接触状態が上記温度範囲での温度変化による影響を極力受けないことが好ましい。本実施形態では、誘電体３０は、材質が異なる２つの部材、すなわち第一誘電体３１と第二誘電体３２とを有している。中心導体２０の当接部２２Ａを直接支持している第二誘電体３２は、ポリエーテルイミド製であり、ポリテトラフルオロエチレン製の第一誘電体３１と比べて、荷重たわみ温度が高い。したがって、第二誘電体３２は温度環境が高温となっても塑性変形しにくいので、回路基板Ｐからの反力を受けている中心導体２０が正規位置から上方へ移動するおそれがなく、第二誘電体３２の支持力により上記反力に十分に対抗できる。その結果、中心導体２０の接触部２２と回路基板Ｐの信号パターンＰ１との適切な接圧をもった接触状態を維持しやすくなる。

また、本実施形態では、第二誘電体３２において、第一誘電体３１の下面に接面する上面の面積が、第二誘電体３２の下面に接面する中心導体２０の当接部２２Ａの上面の面積よりも大きくなっているので、第二誘電体３２を介して第一誘電体３１の下面に伝達される上記反力は広範囲に分散される。したがって、温度環境が高温となっても、第一誘電体３１には上記反力が狭い範囲に集中して作用することがないので、第一誘電体３１が塑性変形しにくくなり、その結果、中心導体２０を正規位置に維持しやすくなる。

また、本実施形態では、誘電体３０は、第二誘電体３２だけでなく、第二誘電体３２よりも誘電正接が低い第一誘電体３１も有しているので、誘電体３０が第二誘電体３２のみで構成される場合と比べて、同軸コネクタ１の高周波特性が高くなる。また、本実施形態では、第二誘電体３２よりも誘電正接が低い第一誘電体３１を第二誘電体３２よりも上下方向で大きく形成しているので、同軸コネクタ１の高周波特性をさらに向上させることができる。

図４は、本実施形態の同軸コネクタ１および比較例の同軸コネクタのそれぞれについて、周波数特性（高周波特性）を測定する試験を行い、その結果を示したグラフである。このグラフは、周波数（ＧＨｚ）を横軸とし、電圧定在波比、すなわちＶＳＷＲを縦軸として、各同軸コネクタの周波数特性を示している。このグラフでは、本実施形態の同軸コネクタ１の周波数特性が実線、比較例の同軸コネクタの周波数特性が点線で示されている。上記試験は、回路基板に形成された信号パターンの各端部に同種の同軸コネクタを１つずつ実装し、０～６５ＧＨｚの周波数帯の信号を伝送させた場合の電圧定在波比を測定することに行われた。電圧定在波比はその値が１に近づくほど周波数特性が良好であることを意味している。

また、比較例の同軸コネクタにおいて、中心導体を保持する誘電体は、ポリテトラフルオロエチレン製で一部材として構成されており、この点で、ポリテトラフルオロエチレン製の第一誘電体３１およびポリエーテルイミド製の第二誘電体３２の２つの部材により構成されている本実施形態の誘電体と異なっている。なお、比較例の同軸コネクタにおける、誘電体以外の構成は、本実施形態の同軸コネクタと同様である。

図４に示されているように、比較例の同軸コネクタでは、伝送される信号の周波数が大きくなっていくと、電圧定在波比の値が「１」よりも大幅に大きくなっていくのに対し、本実施形態の同軸コネクタ１では、伝送される信号の周波数が大きくなっても、比較例と比べて、電圧定在波比の値が「１」よりも大きくなる程度が低い、つまり「１」に近い状態が維持されている。つまり、本実施形態の同軸コネクタ１は比較例の同軸コネクタよりも周波数特性が優れていることが分かる。また、図４を見ると分かるように、本実施形態と比較例との電圧定在波比の差は、周波数が高いほど大きくなっており、本実施形態は、特に高周波特性が優れていると言える。

本実施形態では、同軸コネクタ１は、いわゆるテストポートコネクタとして使用される例を説明したが、使用用途はこれに限られず、例えば、電気製品に設けられる回路基板に実装されてもよい。

１ 同軸コネクタ
１０ 外部導体
１６ 内部空間
２０ 中心導体
２２Ａ 当接部
３０ 誘電体
３１ 第一誘電体
３２ 第二誘電体
４０ 支持体
Ｐ 回路基板

Claims (3)

1. 回路基板に接続される同軸電気コネクタであって、
   前記回路基板の実装面に対して直角な上下方向に延びる軸線をもつ内部空間が上下方向に貫通して形成された金属製の外部導体と、
   前記内部空間内で前記外部導体に保持される誘電体と、
   前記内部空間内で前記誘電体に保持され、下端部で前記実装面に接触する金属製の中心導体とを有する同軸電気コネクタにおいて、
   前記中心導体は、前記誘電体に対して下方から接面する当接部を有し、
   前記誘電体は、第一誘電体と、前記第一誘電体に対して下方から接触して設けられる第二誘電体とを有し、
   前記第一誘電体は、前記第二誘電体の誘電正接よりも低い誘電正接を有しており、
   前記第二誘電体は、前記第一誘電体よりも荷重たわみ温度が高く、前記第一誘電体の下面に接面する上面の面積が、前記第二誘電体の下面に接面する前記当接部の上面の面積よりも大きくなっていることを特徴とする同軸電気コネクタ。
2. 前記第一誘電体は、前記第二誘電体よりも上下方向で大きく形成されていることとする請求項１に記載の同軸電気コネクタ。
3. 前記第一誘電体は、ポリテトラフルオロエチレン製であり、前記第二誘電体は、ポリエーテルイミド製であることとする請求項１または請求項２に記載の同軸電気コネクタ。