JP3292166B2 - 高周波電子機器 - Google Patents

高周波電子機器

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JP3292166B2 JP03440299A JP3440299A JP3292166B2 JP 3292166 B2 JP3292166 B2 JP 3292166B2 JP 03440299 A JP03440299 A JP 03440299A JP 3440299 A JP3440299 A JP 3440299A JP 3292166 B2 JP3292166 B2 JP 3292166B2
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    • H05K7/14Mounting supporting structure in casing or on frame or rack
    • H05K7/1417Mounting supporting structure in casing or on frame or rack having securing means for mounting boards, plates or wiring boards
    • H05K7/142Spacers not being card guides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R24/00Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure
    • H01R24/38Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts
    • H01R24/40Two-part coupling devices, or either of their cooperating parts, characterised by their overall structure having concentrically or coaxially arranged contacts specially adapted for high frequency
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Casings For Electric Apparatus (AREA)
  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)
  • Multi-Conductor Connections (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波機
器、光電子機器等の同軸コネクタとそのコネクタに接続
される高周波回路基板を有する高周波電子機器に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図5(a)は従来の同軸コネクタと高周
波回路基板を有する電子機器(以下、電子機器と称す
る)を示す斜視図であり、図5(b)は図5(a)の実
装後の状態を示す上面図である。図において1は高周波
回路を搭載した基板、2は基板1を固定するネジ、3は
基板1を保持するケース、4は基板1に設けられたネジ
2の挿入用の穴、5は基板1に設けられた半田付け用の
ランド、6は外部との高周波信号を接続するための同軸
コネクタ、7は同軸コネクタ6に設けられたリード端子
であり、ランド5に半田付けされる。8は同軸コネクタ
6を固定するネジ、9はケース3に設けられたネジ穴で
あり、ネジ2が係合される。10はケース3に固定され
るカバーである。
【0003】ここで、基板1と同軸コネクタ6に伝送さ
れる高周波信号の劣化防止として、ランド5と同軸コネ
クタ6の特性インピーダンスを一致させるように、基板
1の材質の誘電率や板厚、ランド5のサイズ、リード端
子7のサイズなどが最適に設定されている。
【0004】次に実装方法について説明する。基板1は
穴4に挿入されるネジ2がケース3に設けられたネジ穴
9に係合して固定される。また、同軸コネクタ6はネジ
8によりケース3に固定され、同軸コネクタ6に設けら
れたリード端子7を基板1に設けられたランド5に半田
付けした後、カバー10をケース3に固定する。尚、上
記リード端子7をランド5に半田付けすることで基板1
と同軸コネクタ6が電気的に接続され、高周波信号の伝
送が可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の電子機器及びそ
の実装方法は以上のように構成されているのが一般的で
ある。しかしながら、基板1に搭載された電子回路部品
の発熱や、ケース3の外気温の温度変化に伴い、基板1
とケース3の線膨張係数の違いに起因する繰り返し応力
がランド5とリード端子7の半田付け部に作用する。例
えば光電子機器を例とした場合、その使用環境として−
40℃〜+85℃の広範囲な温度変化に耐えなければな
らない。また、基板1とケース3の材料としては、その
入手性、加工性、経済性等を考慮し、基板1はガラス布
基材エポキシ樹脂、ケース3はアルミ合金が一般的な素
材として使用されており、これらの線膨張係数は1.4
X10-5/℃と2.4X10-5/℃であり、ケース3の
線膨張係数が基板1の線膨張係数より大きい。従って、
ケース3の熱伸縮に基板1の熱伸縮が追従できず、ネジ
2の固定部を起点にして基板1が反ってしまう方向に応
力が作用する。尚、温度変化に伴ってこの応力による歪
みがランド5とリード端子7の半田付け部に繰り返し作
用することで半田強度の劣化が進行する。この結果、半
田クラックが発生し長期信頼性が低下するという課題が
あった。このため従来は、十分な半田強度を確保するた
めに半田付け部のランド5のサイズを大きくする、ある
いはリード端子7のサイズを大きくすることで半田付け
面積を増やすという方法も採用されていたが、この方法
はランド5と同軸コネクタ6の特性インピーダンスがミ
スマッチとなるために高周波特性を劣化させてしまうと
いう課題があった。また、基板1とケース3の線膨張係
数を揃えることで半田クラックを防止する方法も採用さ
れていたが、基板1やケース3の材料費が著しく増加す
るという課題があった。また、温度変化による繰り返し
応力を緩和するため基板1とケース3を弾性率の低い接
着剤で固定する方法も採用されていたが、基板1の放熱
性の劣化や回路GNDが不安定となることで高周波特性
を劣化させてしまうという課題があった。
【0006】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、温度変化による繰り返し応力をラ
ンドとリード端子の半田付け部に作用させず、半田強度
の長期信頼性を確保すると共に、ランドと同軸コネクタ
の特性インピーダンスを最適に設定し回路GNDを安定
させることで高周波特性を確保し、かつ、基板の放熱性
も確保した安価な電子機器を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明による高周波
電子機器は、一端にランドが設けられるとともに、当該
ランドの周辺、および当該ランドから離れた他端側にそ
れぞれ穴が設けられ、高周波回路の搭載された基板と、
前記基板のそれぞれの穴と対応する位置にそれぞれネジ
穴が設けられ、前記基板と異なる線膨張特性を有する導
電性のケースと、前記基板のランドに半田接合されて前
記基板へ高周波信号を伝送するリード端子を有するとと
もに、前記基板の一端側で前記ケースに固定されて外部
との間で高周波信号を接続するコネクタと、前記基板の
ランドの周辺に設けられた穴に挿入され、前記ケースに
おけるコネクタ側のネジ穴へ係合し、前記基板の一端側
を前記ケースへ直接固定する第1のネジと、前記基板の
ランドから離れた他端側に設けられた穴に挿入され、前
記ケースにおけるコネクタから離れた側のネジ穴へ係合
し、前記基板の他端側を前記ケースへ直接固定する第2
のネジと、前記第2のネジと前記基板との間に介在し、
周囲の温度変化に応じて前記基板と前記ケースとの間に
滑りを生じさせる表面摩擦抵抗の小さいワッシャとを備
えたものである。
【0008】第2の発明による高周波電子機器は、一端
にランドが設けられるとともに、当該ランドの周辺、お
よび当該ランドから離れた他端側にそれぞれ穴が設けら
れ、高周波回路の搭載された基板と、前記基板のそれぞ
れの穴と対応する位置にそれぞれネジ穴が設けられ、前
記基板と異なる線膨張特性を有する導電性のケースと、
前記基板のランドに半田接合されて前記基板へ高周波信
号を伝送するリード端子を有するとともに、前記基板の
一端側で前記ケースに固定されて外部との間で高周波信
号を接続するコネクタと、前記基板のランドの周辺に設
けられた穴に挿入され、前記ケースにおけるコネクタ側
のネジ穴へ係合し、前記基板の一端側を前記ケースへ直
接固定する第1のネジと、前記基板の他端側に設けられ
た穴に挿入され、前記ケースにおけるコネクタから離れ
た他端側のネジ穴へ係合し、前記基板の他端側を前記ケ
ースへ直接固定する第2のネジと、前記第2のネジと前
記基板との間に介在し、ポリ四ふっ化エチレン、ナイロ
ン等の樹脂もしくは樹脂コーティングされた金属で形成
されたワッシャとを備えたものである。
【0009】第3の発明による高周波電子機器は、前記
ケースはアルミや銅合金を素材とし、前記基板はガラス
基材エポキシ樹脂を素材とし、前記温度変化は−40℃
から85℃であって、当該温度範囲内で、前記ランドと
前記リード端子との半田強度が劣化しないものである。
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1を示す斜視図であり、図において1〜10
は上記従来構造と同一のものである。11は基板1の同
軸コネクタ6と反対側に位置する固定部に設けた表面摩
擦抵抗の小さいワッシャーであり、例えばポリ四ふっ化
エチレンやナイロン等を素材とした樹脂ワッシャー、あ
るいはふっ素樹脂コーティング等を施した金属ワッシャ
ーである。
【0015】この発明の電子機器は以上のように構成さ
れており、同軸コネクタ6側(図の左側)に位置する穴
4に挿入される固定手段としてのネジ2と、同軸コネク
タ6と反対側(図の右側)に位置する穴4にワッシャー
11を介して挿入されるネジ2がネジ穴9に係合するこ
とにより、基板1がケース3に固定される。よって、基
板1とケース3が温度変化により熱伸縮をしても、線膨
張係数による伸縮量の違いによる応力は、基板1がケー
ス3とワッシャー11の間で水平方向に滑ることで緩和
され、ランド5とリード端子7の半田付け部には応力が
作用せず半田強度の劣化を防ぐことができ、長期に渡っ
て基板1と同軸コネクタ6との高周波信号の特性を劣化
させずに信号伝送が可能となる。尚、同軸コネクタ6側
に位置するネジ2と、同軸コネクタ6と反対側に位置す
るネジ2との間に基板1を固定するネジ2を設ける場合
は、ワッシャー11を介して固定することが望ましい。
また、ワッシャー11として、樹脂ワッシャー、あるい
はふっ素樹脂コーティング等を施した金属ワッシャーに
限らず、発明の主旨を満足する表面摩擦抵抗を有すれば
通常の金属ワッシャーを用いても良い。さらに、ワッシ
ャー11の挿入位置としては基板1の上が望ましいが、
表面摩擦抵抗を下げるものであれば、基板1とケース3
にはさまれて挿入されても良い。
【0016】実施の形態2.図2(a)はこの発明の実
施の形態2を示す斜視図であり、図2(b)は図2
(a)の特徴をなす部位の実装後の状態を示す断面図で
ある。図において2〜10は上記従来構造と同一のもの
である。12は高周波回路を搭載した基板、13は基板
12の同軸コネクタ6と反対側に位置する固定部に設け
た、基板12の板厚と同一又はわずかに高くなる段差を
設けた特殊ネジ、14は基板12に設けられた特殊ネジ
13の挿入用の穴である。尚、図2(b)におけるAは
基板12の板厚、Bは基板12と特殊ねじ13の頭部と
の隙間、A+Bが特殊ネジ13の段差の高さ寸法であ
り、例えばBは0〜0.1mmに設定されている。
【0017】この発明の電子機器は以上のように構成さ
れており、同軸コネクタ6側に位置する穴4に挿入され
る固定手段としてのネジ2と、同軸コネクタ6と反対側
に位置する穴14に挿入される特殊ネジ13がネジ穴9
に係合することにより、基板12がケース3に固定され
る。よって、基板12とケース3が温度変化により熱伸
縮をしても、線膨張係数による伸縮量の違いによる応力
は、基板12がケース3と特殊ネジ13の頭部の間で水
平方向に滑ることで緩和され、ランド5とリード端子7
の半田付け部には応力が作用せず半田強度の劣化を防ぐ
ことができ、長期に渡って基板12と同軸コネクタ6と
の高周波信号の伝送が可能となる。
【0018】実施の形態3.図3はこの発明の実施の形
態3を示す斜視図であり、図において2及び4〜10は
上記従来構造と同一のものである。15は高周波回路を
搭載した基板、16は基板15を保持するケース、17
は基板15の同軸コネクタ6と反対側に位置する固定部
に設けられ、板状の金属を折り曲げて形成されて、基板
15を板厚方向に押さえつけるバネ性を有する保持部材
である爪、18は爪17をケース16に固定するネジ、
19は爪17に設けられたネジ18が係合されるネジ
穴、20はケース16に設けられたネジ18の挿入用の
穴である。
【0019】この発明の電子機器は以上のように構成さ
れており、同軸コネクタ6側に位置する穴4に挿入され
るネジ2がネジ穴9に係合して固定手段を形成すると共
に、穴20に挿入されるネジ18がネジ穴19に係合す
ることにより、同軸コネクタ6と反対側に位置するケー
ス16に固定された爪17が基板15を板厚方向に押さ
えつけ、基板15がケース16に固定される。よって、
基板15とケース16が温度変化により熱伸縮をして
も、線膨張係数による伸縮量の違いによる応力は、基板
15がケース16と爪17の間で水平方向に滑ることで
緩和され、ランド5とリード端子7の半田付け部には応
力が作用せず半田強度の劣化を防ぐことができ、長期に
渡って基板15と同軸コネクタ6との高周波信号の伝送
が可能となる。
【0020】実施の形態4.図4はこの発明の実施の形
態4を示す斜視図であり、図において2及び4〜9は上
記従来構造と同一のものであり、15は上記実施の形態
3と同一のものである。21は基板15を保持するケー
ス、22はケース21に固定されるカバー、23は基板
15の同軸コネクタ6と反対側に位置する固定部に設け
た、基板15を板厚方向に押さえつけるバネ性を有する
保持部材である爪、24は爪23をカバー22に固定す
るネジ、25は爪23に設けられたネジ24が係合され
るネジ穴、26は上蓋であるカバー22に設けられたネ
ジ24の挿入用の穴である。
【0021】この発明の電子機器は以上のように構成さ
れており、同軸コネクタ6側に位置する穴4に挿入され
るネジ2がネジ穴9に係合して固定手段を形成すると共
に、穴26に挿入されるネジ24をネジ穴25に係合さ
せ、カバー22をケース21に固定することにより、同
軸コネクタ6と反対側に位置するカバー22に固定され
た爪23が基板15を板厚方向に押さえつけ、基板15
がケース21に固定される。よって、基板15とケース
21が温度変化により熱伸縮をしても、線膨張係数によ
る伸縮量の違いによる応力は、基板15がケース21と
爪23の間で水平方向に滑ることで緩和され、ランド5
とリード端子7の半田付け部には応力が作用せず半田強
度の劣化を防ぐことができ、長期に渡って基板15と同
軸コネクタ6との高周波信号の伝送が可能となる。
【0022】
【発明の効果】この発明によれば、基板の一端のランド
周辺をケースのコネクタ側に固定し、基板のランドから
離れた他端側を表面摩擦抵抗の小さいワッシャーを介し
てケースにネジ固定することにより、基板とケースが温
度変化により熱伸縮しても、線膨張係数による伸縮量の
違いによる応力は、基板がケースとワッシャーの間で
平方向に滑ることで緩和され、ランドとリード端子の半
田付け部には応力が作用せず半田強度の劣化を防ぐこと
ができる。よって、基板のランドサイズやリード端子の
サイズを変更することなく、半田付け部の長期信頼性や
高周波特性を確保し、長期に渡って基板とコネクタとの
高周波信号特性を劣化させずに信号伝送を行うことがで
きる。また、基板は線膨張係数にとらわれることなく、
熱伝導性および導電性に優れた、例えばアルミ合金や銅
合金を素材とするケースに直接固定することによって、
基板の放熱性や、回路GNDの安定化による優れた高周
波特性を持つ信号特性を確保することができる。更に、
安価なワッシャーを使用することで材料費の増加を最小
限に抑えることができる。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による電子機器の実施の形態1を示
す斜視図である。
【図2】 この発明による電子機器の実施の形態2を示
す斜視図及び、その特徴をなす部位の実装後の状態を示
す断面図である。
【図3】 この発明による電子機器の実施の形態3を示
す斜視図である。
【図4】 この発明による電子機器の実施の形態4を示
す斜視図である。
【図5】 従来の電子機器を示す斜視図及び、その実装
後の状態を示す上面図である。
【符号の説明】
1 基板、2 ネジ、3 ケース、4 穴、5 ラン
ド、6 同軸コネクタ、7 リード端子、8 ネジ、9
ネジ穴、10 カバー、11 ワッシャー、12 基
板、13 特殊ネジ、14 穴、15 基板、16 ケ
ース、17 爪、18 ネジ、19 ネジ穴、20
穴、21 ケース、22 カバー、23 爪、24 ネ
ジ、25 ネジ穴、26 穴。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−153982(JP,A) 特開 平6−61676(JP,A) 特開 平10−21988(JP,A) 特開 平9−186475(JP,A) 特開 平7−168060(JP,A) 特開 昭63−221696(JP,A) 特開 昭63−70500(JP,A) 実開 平5−66901(JP,U) 実開 昭60−62857(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H05K 7/14 H05K 5/00 - 5/06

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端にランドが設けられるとともに、当
    該ランドの周辺、および当該ランドから離れた他端側に
    それぞれ穴が設けられ、高周波回路の搭載された基板
    と、 前記基板のそれぞれの穴と対応する位置にそれぞれネジ
    穴が設けられ、前記基板と異なる線膨張特性を有する導
    電性のケースと、 前記基板のランドに半田接合されて前記基板へ高周波信
    号を伝送するリード端子を有するとともに、前記基板の
    一端側で前記ケースに固定されて外部との間で高周波信
    号を接続するコネクタと、 前記基板のランドの周辺に設けられた穴に挿入され、前
    記ケースにおけるコネクタ側のネジ穴へ係合し、前記基
    板の一端側を前記ケースへ直接固定する第1のネジと、 前記基板のランドから離れた他端側に設けられた穴に挿
    入され、前記ケースにおけるコネクタから離れた側のネ
    ジ穴へ係合し、前記基板の他端側を前記ケースへ直接固
    定する第2のネジと、前記第2のネジと前記基板との間に介在し、周囲の温度
    変化に応じて前記基板と前記ケースとの間に滑りを生じ
    させる表面摩擦抵抗の小さいワッシャと を備えた高周波
    電子機器。
  2. 【請求項2】 一端にランドが設けられるとともに、当
    該ランドの周辺、および当該ランドから離れた他端側に
    それぞれ穴が設けられ、高周波回路の搭載された基板
    と、 前記基板のそれぞれの穴と対応する位置にそれぞれネジ
    穴が設けられ、前記基板と異なる線膨張特性を有する導
    電性のケースと、 前記基板のランドに半田接合されて前記基板へ高周波信
    号を伝送するリード端子を有するとともに、前記基板の
    一端側で前記ケースに固定されて外部との間で高周波信
    号を接続するコネクタと、 前記基板のランドの周辺に設けられた穴に挿入され、前
    記ケースにおけるコネクタ側のネジ穴へ係合し、前記基
    板の一端側を前記ケースへ直接固定する第1のネジと、 前記基板のランドから離れた他端側に設けられた穴に挿
    入され、前記ケースにおけるコネクタから離れた側のネ
    ジ穴へ係合し、前記基板の他端側を前記ケースへ直接固
    定する第2のネジと、前記第2のネジと前記基板との間に介在し、ポリ四ふっ
    化エチレン、ナイロン等の樹脂もしくは樹脂コーティン
    グされた金属で形成されたワッシャと を備えた高周波電
    子機器。
  3. 【請求項3】 前記ケースはアルミや銅合金を素材と
    し、前記基板はガラス基材エポキシ樹脂を素材とし、前
    記温度変化は−40℃から85℃であって、当該温度範
    囲内で、前記ランドと前記リード端子との半田強度が劣
    化しないことを特徴とする請求項1もしくは請求項2に
    記載の高周波電子機器。
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