JP2716210B2 - スイッチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無線周波（RF）信号を非常に短い時間で切換
えるリレーの改良に関する。得られるスイッチまたはリ
レーはRF信号発生器の逆電力保護機構のような回路中に
使用することができる。

〔従来技術とその問題点〕

上述の例では、出力信号経路の最後の構成要素は、ユ
ーザが高電力エネルギ源を器械の出力に不注意に加えた
とき、信号経路を非常に迅速に開くこと（オープンす
る）ができるスイッチまたはリレーでなければならな
い。このようにしなければ内部の回路が損傷することに
なる。このような保護スイッチの別の必要条件は、正常
動作の下では器械の出力信号はスイッチを通過しなけれ
ばならないから、スイッチまたはリレーは閉じたとき非
常に良好なRF性能を備えていなければならないというこ
とである。

RF信号を非常に短い時間で開閉しなければならない用
途に小形リードスイッチが使用されている。このスイッ
チは典型的にはガラス封入体中に密封され且つ封入体の
周りに巻かれたコイル内を流れる電流から生ずる磁界に
より選択的に作動される強磁性接点から構成されてい
る。リードスイッチの従来の用途を第１図に示すが、こ
の図は従来のプリント回路板に取付けられたスイッチ・
アセンブリの断面図である。リードスイッチ10はスイッ
チのガラス封入体または外周体11を導電性非磁性管14で
囲むことにより同軸構造に作り込むことができる。この
管14はスイッチ10を含む同軸伝送線の外側導体として動
作する。その小形の故に、およびこのようなリードスイ
ッチ10の内部に設けられた二つの接点間の空間のスペー
スが非常に小さい故に、これらスイッチを非常に迅速に
開閉するように作ることができる。第１図に示す例で
は、リードスイッチ10その周りに巻かれた作動コイル13
を備えている非磁性ボビン12により取囲まれている。ス
イッチ10は印刷回路板15の平面に平行に配置され、また
スイッチおよびボビンは印刷回路板を一部切り取った穴
の内部に設置されている。リードスイッチ10のリード20
および21は印刷回路板に一方の側で導電伝送線路16に直
接接合されている。包囲導電管14は、印刷回路板の残り
の側で短い導体17により接地面22に電気的に接続するこ
とができる。

第１図に示す方法によるリードリレーの従来の用途に
関して遭遇する主な制限は、印刷回路板の信号経路に取
付けたときリードスイッチ10の端で発生するインピーダ
ンス不整合である。製造公差のため、ガラス封入体また
は外周体11の端でその同軸構造と印刷回路板15の伝送線
路16との間に常に間隙（第１図の間隙18）が存在する。
これらの間隙によりその性格が不規則で補正することが
困難なインピーダンス不整合が生ずる。その他に、ガラ
ス外周体11の直径は一般にリードスイッチ10の端部で減
少し（スイッチ・アセンブリの製造中にガラスが溶融さ
れるため）、および包囲導電管14はこの不規則な幾分予
測不能な外周体形状にたやすくは適合することができな
いため、これらの間隙（第１図の間隙19）により導入さ
れる別のインピーダンス不整合が存在する。この問題は
周波数が高くなれば一層著るしくなり、第１図に示す方
法が2GHzより実質上高い信号については非実用的にな
る。

〔発明の目的〕 本発明はリードリレーを印刷回路板に適用する従来の
用途に特有のインピーダンス不整合の前述の二つの原因
を両方とも実質上排除し、高速切替用途に対するリード
リレー技術をはかるに高いRF周波数で利用することがで
きるようにすることである。本発明はまたリードスイッ
チ技術により作られるリレーを、その性能仕様につい
て、印刷回路板または特定の取付け細部の特性に関係せ
ずに、完全な、孤立の構成要素として製造できるように
する。

〔発明の概要〕

スイッチ・アセンブリは、一軸に沿って中心がある電
気絶縁性管状外周体を備え、外周体の両端から外向きに
突出している所定長の一対のリードを備えたスイッチか
ら構成される。一対のRFコネクタは各々が導電材料の外
側本体内部に取付けられた中心接点を備えており、各中
心接点はスイッチのケーシングから軸方向に隔てられた
位置でリードの外端に接合されている。所定長の管状誘
電体手段はスイッチ外周体のそれぞれの端に接触し、外
周体とそれに接合している中心接点との間に延在する各
リードの長さを実質上覆っている。電気絶縁性の外殻が
スイッチの周りに配置されている。外殻にはこれを貫し
て形成され、スイッチおよび誘電体手段を同軸的に取囲
むと共にそれから半径方向に隔てられている穴がある。
アセンブリは、穴の内部の残りの空間を満たし、そして
RFコネクタの外側本体を互いに結合する連続同軸導電体
を形成する導電体により完成される。

電子回路のRF信号経路中に挿入して使用する軸状リー
ドスイッチを作製する前述の方法は、軸に沿って中心を
有する封入体内部に設置された一対の可動磁性接点およ
び外向きに突出しているリードを支える対向封止軸端を
備えたリードスイッチに一般的に適用できる。この方法
には下記のステップがある。各リードをある長さの誘電
体管状材料で部分的に覆うこと、同軸RFコネクタを該コ
ネクタの中心接点をリードの外端に接合することにより
各リードに取付けること、外殻を貫通して形成された穴
に内部にスイッチを設置することにより電気絶縁性外殻
をスイッチの周りに設置すること（この穴はスイッチを
囲み且つスイッチおよび隣接する誘電体材料から外向き
に半径方向に空間を持つように形成される）、大量の硬
化可能な導電性液体を外殻の穴に残っている空間に注入
すること、およびその多量の液体を固体に固化し、二つ
のRFコネクタ外導体を連結する同軸導電体を形成するこ
とにより、スイッチ、誘電体材料、外殻、およびRFコネ
クタを物理的に一体にすること。磁気コイルは続いて外
殻の円筒面の周りに巻かれてリードスイッチの使用中の
制御部材として働く。

（実施例） 本発明にしたがって構成した改良型スイッチまたはリ
レー・アセンブリは第３図〜第５図に示すその構成ステ
ップを詳述することにより最も良く理解することができ
る。このスイッチは第１図の従来技術の図に関連して述
べた形式のリードスイッチ10を組入れている。この用途
では、リード20および21は所定の長さに切り取られ、そ
して部分的にある長さの誘電体管状材料23で覆われてい
る。誘電体管状材料23の各長さも所定の長さであり、リ
ードを表面対表面係合により取囲んでいる。

誘電体管状材料23の各長さの内端はスイッチ外周体11
の端に物理的に接触している。この外周体11からはその
内部にあるリードが突出している。誘電体管状材料23は
例えば半剛性同軸ケーブルに利用されている代表的なテ
フロン（TM）誘電体であり、これはこのアセンブリに使
用するためこのようなケーブルの中心導体および外管か
ら分離することができる。誘電体管状材料23もこれを本
発明のスイッチ・アセンブリ内部に利用するという特定
の目的のため他の用途とは無関係に製作することができ
る。

最初に第３図を参照すると、同軸RFコネクタ24および
25はリード20および21のそれぞれの外端に取付けられて
いる。コネクタ24および25は相補的オス、メス構造のも
のであることが望ましいが、必要ならば同一構造のもの
とすることができる。適切な大きさの伝統的のどんなRF
コネクタをも使用することができる。

典型的なオス形RFコネクタ24には中心接点26、および
中心接点26を介挿絶縁体28により支持する同軸外側導体
27がある（第５図）。外側導体27は外側導体の残りの部
分に対して自由に回転してRFコネクタ24を相手のメス形
RFコネクタ25に堅く接合する内ねじカバー29を備えてい
る。

典型的なメス形RFコネクタ25は外側導体31の内部に装
着された穴付き中心接点30を備えている。外側導体31は
中心接点30を介挿絶縁体32により同軸に支持する。外側
導体31はオス形RFコネクタ24の外側導体27と比較して長
くなっている。というのはRFコネクタ25を相手のオス形
RFコネクタ24にねじ込みやすくするのに使用される六角
形の外側部分の他に外ねじ部分があるからである。この
種のRFコネクタの物理的詳細は周知であり、本発明への
その適用を理解しやすくするためにここにこれ以上詳述
する必要はない。

本発明のスイッチ・アセンブリの最初の構成は、第３
図に示すように、取外した中心接点26および30をそれぞ
れスイッチ・リード20および21の外端にはんだ付けする
ことにより完成する。リード20および21は、誘電体管状
材料23の長さがそうであるように、既知の所定の長さに
なっているので、各中心接点26、30と誘電体管状材料23
の各長さの隣接端との間に必要とされるような既知の長
さの所定の間隙があるようにアセンブリを設計すること
ができる。これら間隙から生ずるインピーダンスは一様
で且つ予測可能である。

第４図に示すように、それぞれのRFコネクタ24および
25の外側導体27および31は、誘電体管状材料23の外側部
分を囲む管状導電材料33の短い長さにはんだ付けされ
る。導電管33は半剛性同軸ケーブルの外側導体を構成す
る堅い銅管から作ることができ、あるいは本発明のスイ
ッチ・アセンブリ内に組込むため特別に製作された導電
管とすることができる。管33の各長さはこれを取囲んで
いるRFコネクタ24または25から内向きに延長するのが望
ましい。

第４図に示すサブアセンブリは、外周体11の各端とこ
れに隣接している誘電体管状材料23の長さとの間に形成
された接合部を封止することにより完成する。図示のよ
うに、封止材料は割れ目または凹凸を埋めて外周体11と
誘電体材料の隣接端との間に間隙が確実に存在しないよ
うにする単なる非導電性接着剤（エルマーの（TM）の
り）である。接着剤34は誘電体材料23を外周体11の対向
端に対して隣接する位置に一時的に保持し、また続いて
同軸外側導体をスイッチ・アセンブリに沿って形成する
間にスイッチ・アセンブリが短絡しないようにもする。
外周体11の各端で周囲部分を封止することができる非導
電性流動可能材料であればどんなものでもこの目的に利
用することができる。

また第４図に、オス形RFコネクタ24に隣接する管33の
周囲の周りに巻かれたワイヤ35が示されている。これは
管33の周りの表面を単に「粗く」して外側導体材料を短
いRFコネクタ構造で確実に結合できるようにするもので
ある。ワッシャ42をカバー29の内端に対して設け、続い
てアセンブリに使用する注入流動性材料がカバー29の回
転可能取付けの邪魔をしないようにする。

完成したスイッチ・アセンブリは第２図および第５図
を参照すれば最も良く理解することができる。電気絶縁
性樹脂または他の材料の２片剛性外殻36が、リードスイ
ッチ10を外殻36を貫通して形成された穴37の内部に設置
することにより第４図に示すサブアセンブリの周りに設
置される。穴37はリードスイッチ10を取囲み、そしてス
イッチ10およびそれにり隣接している誘電体管状材料23
から外向きに半径方向にスペースをもって配置されてい
る。図示のとおり、外殻36の軸方向の長さはRFコネクタ
24の外側導体27の一部およびRFコネクタ25の外側導体の
一部と重なっている。

第５図でわかるとおり、外殻36は垂直穴38を備えてお
り、これを通して導電性樹脂39を穴37内に残っている空
間に注入することができる。一例として、樹脂39は導電
性エポキシ樹脂とすることができるが、これは、硬化す
ると、スイッチ10、誘電体管状材料23、外殻36、および
RFコネクタ24、25を一体化して機械的剛性を作り出し、
またスイッチ・アセンブリを取囲む外側導体と完全に適
合させる。

（発明の効果） 以上の説明のように、同軸状の一体化構成が実現さ
れ、第１図の間隙19で示した第２のインピーダンス不整
合が除かれる。第１図に示す間隙18から生ずる第１の不
整合は、相補式コネクタ（図示せず）と関連して使用さ
れることができ、スイッチ・アセンブリを所望の回路構
造内に挿入することができるRFコネクタ24および25を使
用することにより除かれる。

外殻36はスイッチ・アセンブリの製作の最後のステッ
プとして、外殻36の周りに巻かれるリレー・コイル40
（第５図）のボビンとしても役立つ。コイル40は外殻36
上に同軸に形成された円筒面の周りに巻かれ、スイッチ
を電気回路内で使用するときリードスイッチ10を選択的
に作動させる制御部材として働く。

以上本発明の実施例を説明したが、本発明は図示した
特定の実施例に限定されるものではないことを理解すべ
きである。というのはここに開示した手段および構造は
本発明を実行する好ましい形態から構成されているから
である。

【図面の簡単な説明】 第１図はプリント回路板に装着された従来のリードリレ
ーの断面図、第２図は本発明によるスイッチの斜視図、
第３図は本発明によるスイッチの部分構成図、第４図は
本発明によるスイッチの部分構成図で、第３図よりもさ
らに構成した部分構成図、第５図は第２図の線５−５に
沿った断面図である。 10:リードスイッチ、12:ボビン、 13:作動コイル、14:導電性、非磁性管、 15:プリント回路板、16:導電伝送線路、 17:導体、18、19:間隙、 20、21:リード、22:接地面、 23:誘電体管状材料、26、30:中心接点、 24、25:RFコネクタ、27:外側導体、 28、32:絶縁体、37:穴、39:導電性樹脂、 35:ワイヤ、34:接着剤、33:導電管、 36:外殻、38:垂直穴、40:作動コイル。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁外囲器中に配置された一対の電気接続
   子を有するスイッチと、それぞれ外側導体の内部に配置
   された中心接点を有し、該中心接点が前記電気接続子の
   それぞれの一方の端部に結合されている一対のRFコネク
   タと、 前記絶縁外囲器の対応端部に接着され、前記絶縁外囲器
   と前記中心接点との間の電気接続子を覆う誘電管状体
   と、 貫通孔を有し、該貫通孔に前記絶縁外囲器および前記誘
   電管状体とを貫通させる外殻と、 前記貫通孔中に注入され前記一対のRFコネクタの各外側
   導体を電気的に接続するように形成された導電部材と を設けて成るスイッチ組立体。
2. 【請求項２】前記導電部材は、前記貫通孔中に注入され
   て前記スイッチ、前記誘電管状体、前記外殻、及び前記
   RFコネクタを物理的に同軸になるように固定することを
   特徴とする、請求項１に記載のスイッチ組立体。
3. 【請求項３】前記スイッチはリードスイッチであり、前
   記外殻は外周面に励磁手段を設けたことを特徴とする、
   請求項１または請求項２に記載のスイッチ組立体。