JP3410454B2 - ねじ付き両面圧縮ワイヤ束コネクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的にＲＦコネ
クタ装置に関し、とくにピンと平坦な導体とを相互接続
する構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くのマイクロ波適用において、隣接し
た基板または回路板間においてＲＦ相互接続を行うこと
が必要とされている。回路板を相互接続する通常の技術
は、ケーブルの使用を含んでいる。これらの方法の欠点
は寸法、重量および費用が増加することである。

【０００３】それぞれの側からコネクタに挿入されるは
んだ付けされたピンをそれぞれ有している２個の結合部
品間を接続するために、同軸コネクタを使用することが
できる。コネクタは一般に、結合ピンを“把持する”波
状または指状のソケットを有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ピンと平坦な導体との
間において信頼性の高いＲＦ接続を行うコネクタが必要
とされている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、ピンと平坦な
導体との間においてＲＦ相互接続を行うコネクタに関す
る。コネクタは、装置に電気接続するために高密度にパ
ックされた金めっきワイヤから構成された２個の束また
は“ボタン”を使用する。両ボタンは誘電体スリーブ中
に収容され、ボタンどうしが固体導体によって接続され
ている。本発明の特徴は、コネクタを構体中に容易に設
置することのできる技術を提供する。コネクタの外側本
体はねじを付けられており、作業員がコネクタを結合構
体中にねじりながら挿入することを可能にし、適当な接
触を確実にするための厳しい許容公差を必要としない。

【０００６】高密度でパックされたワイヤボタンの結
果、コネクタ装置は頑強な電気接続を実現するが、ピン
の正確な位置の変動に加えて平坦なコネクタの不整列も
発生させる。結合部品中のピンの長さは大きく変化させ
ることが可能であり、しかもコネクタ装置はマイクロ波
周波数に対して依然として制御されたインピーダンス相
互接続を提供する。

【０００７】コネクタは大型の構体中に設置され、した
がって同時に結合する非常に多数の相互接続を提供する
ことができる。これは、間隙およびテーパを結合ハウジ
ング中に設けることよって実現される。

【０００８】本発明は、誘電体の直径に対する導体ピン
またはワイヤ束の直径の比率を適切に選択することによ
り、同軸伝送ラインにおけるように、インピーダンスも
また制御される頑強で簡単な電気接続を提供する。コネ
クタの一側は、割りフィンガコンタクトに必要とされる
ように、ピンを機械的に把持する必要なしに盲結合(bli
nd mate)によりピンを接続する。コネクタの他方の側
は、はんだまたは機械的な固定具を使用せずに別の盲結
合による接続を行う。この結果もまたピンの長さの著し
い変化を可能にする。さらに、本体はねじを設けられて
おり、それによって構体全体中にコネクタを設置する簡
単な方法が提供される。

【０００９】本発明のこれらおよびその他の特徴および
利点は、添付図面に示されているその例示的は実施形態
の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１には、ピンと平坦な導体との
間の相互接続を提供する本発明によるコネクタ装置の例
示的な実施形態の断面が示されている。装置50は誘電体
本体60を含んでおり、それはこの実施形態では上部本体
部材７０と、下部本体部材80とを含むツーピース構造で
ある。本体部材70および80はそれぞれ誘電材料から形成
されている。この目的に適した１つの材料は、テフロン
（商標名）であるが、その他の誘電材料を代りに使用す
ることができる。

【００１１】上部本体部材70の外周は、ねじを付けられ
た部分72を含んでいる。１実施形態において、ねじは＃
４−４０のねじである。ねじを設けることにより、コネ
クタ装置50を結合構体中に設置する手段が提供される。
本体部材70は、ねじを付けられた部分72の直径よりも小
さい直径で、ショルダ70D を規定する領域70C を有す
る。このショルダは、結合構体中に挿入されたときに上
部本体部材の位置を示す停止面を提供し、そのため上部
表面70A は結合構体の表面と整列して接触している。

【００１２】上部本体部材70は、そこを貫通して形成さ
れた中央開口74を有し、金めっきされたワイヤ束76がこ
の開口の先端の中に押し込まれる。ワイヤ束は高密度に
パックされた細い金めっきワイヤから形成されており、
この実施形態ではその直径が２０ミル（０．０２０イン
チ）であり、設置時に、ワイヤ束76が結合回路と電気接
触することができるように、上部本体部材の第１の端部
70A から短い距離突出している。この例示的な実施形態
において、このワイヤ束は、１ミル乃至２ミルの範囲の
厚さを有する円筒型ワイヤから形成されている。

【００１３】上部本体部材70はまた、固体導体、すなわ
ち導電性のピン90の一部分を受けるように構成されてい
る。ピンの１端部が上部本体部材の下端部70B から開口
74中に挿入される。ピンはワイヤ束76と接触する。ピ
ン、ワイヤ束および本体60の直径は、スペシフィック特
性インピーダンスを維持するように厳しく管理されてい
る。例示的な実施形態において、ピン90の直径は０．０
３５インチであり、本体部材80の直径は０．０６０イン
チであり、本体部材70の最大直径は０．１１５インチで
ある。

【００１４】下部本体部材80もまたテフロン（商標名）
から形成されており、やはり固体ピン90にハウジングを
提供する。さらに、この下部本体部材は、別の金めっき
ワイヤ束86を収容する長い中空シリンダを提供する。こ
のワイヤ束86は、電気接続するために固体ピン90と緊密
に接触する。ワイヤ束86は、本体80に形成されている開
口82内の凹部に配置され、結合ピンを受けることのでき
る開口領域84を残す。ワイヤ束の高さは、適当な電気的
連続性を確実にするために結合ピンにしたがって特定さ
れる。本体部材80はテーパを備えた部分を有し、この部
分がワイヤ束86を開口82中に案内し、それによって領域
84中に結合ピンを受けることが容易になる。

【００１５】上部本体部材70は、種々の方法で下部本体
部材に取付けられる。たとえば、図１の実施形態におけ
るように、上部および下部本体部材70および80は、互い
にスナップ結合するように構成されることができる。寸
法が非常に小さいために構造体の素子を互いに高い信頼
性で固定するには不十分な、ピンを本体部材中にプレス
適合し、および、または素子をエポキシ樹脂で互いに結
合するいくつかの用途において、このスナップ結合が要
求される可能性が高い。上部本体部材70は下唇構造78を
有し、下部本体部材80は、下唇構造中にスナップ結合さ
れる露出した端部唇機構88を有する。スナップ機構は、
空間的に許されるならば上部および下部本体部材間にお
いて逆にされることができる。

【００１６】別の取付け技術は、固体のピン90を各本体
部材70および80中にプレス適合することである。締まり
ばめ結合は、コネクタ全体が組立てられた状態であるこ
とを保証する。第３の取付け技術は、本体部材70および
80を互いに接着結合することである。ピン90は、上部お
よび下部本体部材内における各直径の面積を減少されて
いる。各本体における小さい穴の中に接着剤が塗布され
る。その後、この接着剤は、各本体内のピンを捕らえた
状態で構造体をつなぎ合わせる。

【００１７】本体部材に形成されている穴の直径は、段
階的に減少するように変化を付けられており、それによ
ってピン90の端部と結合した各位置決め面が提供され
る。この例示的な実施形態では、導体の直径の変化がコ
ネクタの相互接続長によって生じているが、これらは、
相互接続長により一定の特性インピーダンスを維持する
ように誘電体スリーブ構造の直径の対応した変化によっ
て整合される。穴の直径の減少を補償するために、ピン
の直径に関して束78，86の直径が減少される。

【００１８】図２は、本発明を使用するコネクタ50' の
別の実施形態を示している。この実施形態は、上部本体
部材70' がその外周全体に沿ってねじを設けられてお
り、停止ショルダを規定する減少された直径の領域を含
まないことを除いて、図１のコネクタ50に類似してい
る。これは、図１のコネクタに関して若干簡単化された
構造であり、それには、直径が対応的に段階的にねじが
付けられた開口を有するための結合構造が不要である。
しかしながら、上部本体部材上において停止面がないた
めに、本体の先端が結合ハウジングの表面と整列するよ
うに、コネクタを結合ハウジング中に設置する際には注
意が必要である。

【００１９】本発明によるコネクタは、種々の異なった
設置環境で使用されることが可能である。１設置例が図
３乃至６に示されており、これらは設置において種々の
部品を結合するシーケンスを示している。この装置の設
置において、コネクタ50の上部本体部材は、平坦な導体
領域112 がその下面上に形成されている印刷配線板110
と接触する。上部本体部材70は、上方ハウジング部材11
4 に形成されたねじ付きの孔116 中に挿入される。孔11
6 は停止ショルダ118Aを生成するために直径を減少され
た領域118 を有しており、上部本体70がハウジング114
の孔116 中に螺合されたときに、この停止ショルダ118A
に対してコネクタ50のショルダ70D が接触する。ハウジ
ング114 は、アルミニウムのような導電材料から形成さ
れていることが好ましい。図３は、基板110 、ハウジン
グ114 およびコネクタ50を分解された状態の断面図で示
している。

【００２０】コネクタ50は、多数の接続を必要とし、し
たがって多数のコネクタ50を必要とする装置において使
用されることができる。これは図４乃至６に示されてお
り、それらの図面において、上方ハウジング部材114
は、間隔を置いて配置された複数のねじを設けられた受
け部116 に複数のコネクタ50をそれぞれ受けている。受
け部はコネクタと協同する寸法にされているため、各コ
ネクタ50のねじを設けられていない部分70C の長さが受
け部のねじを設けられていない部分118 の長さに等しく
なることに注意しなければならない。したがって、コネ
クタが受け部の中に螺合されて各ショルダ面70D 、118A
がぴったり嵌まったとき、コネクタの端部面70A はハウ
ジング114 の面114Aとじかに接触する。

【００２１】図４は、各コネクタ50のワイヤ束76の露出
した先端部分が、印刷配線板110 の下面上の対応した平
坦な導体領域112 と接触するように、平坦な導体112 が
上方ハウジング部材114 の上面と結合されている印刷配
線板110 の構造体を示している。配線板110 は、必要な
らば通常の技術によってねじを設けられたファスナを使
用してハウジング114 に固定されることができる。次
に、この構造体は、コネクタ50の下部本体部材80を受け
るように形成された複数の受け部開口122 を有する下方
ハウジング部材120 に結合される。下方ハウジング部材
120 は、アルミニウムのような導電材料から形成されて
いる。

【００２２】適当な整列および結合を可能にするため
に、下方ハウジング120 は、寸法が過度に大きくテーパ
を備えた受け部開口122 を有し、それによってコネクタ
50はハウジング120 中に静かに整列されることが可能に
なる。例示的な実施形態では、入口の開口の寸法は、本
体部材80の直径よりも５０％大きい。０．０６０インチ
の本体部材80の直径に対して、開口122 の入口は直径で
０．０９０インチと過度に大きいため、＋／−１５ミル
の半径方向の許容公差が提供される。

【００２３】下方ハウジング120 は、コネクタ50がそれ
らの間に捕捉されるように上方ハウジング部材114 と共
に組立てられる。ハウジング120 および114 は、必要と
されるならば、たとえばねじ付き締付け具等の通常の締
付け技術によって固定されることができる。

【００２４】組立てプロセスにおける次のステップは、
コネクタ50の下部本体部材80中に受けられてワイヤ束86
と電気接触することになる複数の整列した導電性の突出
ピン132 を有する下方結合素子130 を組立てることであ
る。複数の構成部品を備えた１つの結合素子の代りに、
当然ながら、１以上のピンをそれぞれ有する複数の素子
130 が設けられることも可能である。ピン132 は、結合
素子130 に含まれている回路（示されていない）に接続
されている。この素子130 は、ピンが突出しているほぼ
平坦な表面134 を有しており、この表面が上部ハウジン
グの下方の面に向かって近づけられると、ピン132 が各
コネクタのピン受け部84に入る。

【００２５】図６は、印刷配線板110 の表面110A上に形
成されている平坦な導体領域と、この表面110Aを横切っ
て延在している対応したピン132 とが接続されている完
成した装置を示している。このようにして、多数の接続
を設けることができ、それによって多数の盲結合による
ＲＦ接続を可能にする。

【００２６】上記の実施形態は、本発明の原理を表す可
能な特定の実施形態の単なる例示に過ぎないことが理解
されるべきである。当業者は、本発明の技術的範囲を逸
脱することなく別の構成を容易に認識することができ
る。 ［図面の簡単な説明］

【図１】本発明によるコネクタ構造体の第１の実施形態
の概略的な側断面図。

【図２】本発明を使用するコネクタ構造体の第２の実施
形態の概略的な側断面図。

【図３】上方ハウジングを備えた図１のコネクタと、電
気接触が行われるべき平坦な導体を有する印刷配線板と
を含む簡単化された分解断面図。

【図４】上方ハウジングに設置されたコネクタが下方ハ
ウジングへの組立て位置にある本発明による複数のコネ
クタを含む装置の簡単な分解断面図。

【図５】図４に類似しているが、設置位置に置かれた露
出ピンを有する結合素子と共に下方ハウジングの位置を
示す図。

【図６】図５に類似しているが完成した構造体を示す
図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クァン、クリフトン アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91006 アルカディア、ノース・フロリ ンダ・アベニュー 5521 (72)発明者 ウインズロー、デビッド・ティー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90034 ロサンゼルス、オライン・スト リート 8921 (72)発明者 マタラー、ベロニカ・ピー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 90230 カルバー・シティー、メントー ン・アベニュー 4115 (56)参考文献 特開 平５−217643（ＪＰ，Ａ) 特開2000−58174（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−12483（ＪＰ，Ａ) 実公 平７−22867（ＪＰ，Ｙ２) 特表 平３−506094（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開534223（ＥＰ，Ａ １) 米国特許4904213（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01R 13/22 - 13/24 H01R 24/06 H01R 33/76

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピンと平坦な導体との間でＲＦ相互接続
   を行うコネクタにおいて、 ピンおよび平坦な導体にそれぞれ電気接続を行うための
   高密度にパックされたワイヤから形成された第１および
   第２のワイヤ束と、 第１および第２のワイヤ束を収容し、第１および第２の
   両端の端部と、ねじ付きハウジング受け部中にコネクタ
   を設置するためのねじを設けられた円筒形の外周面とを
   有する誘電体スリーブ構造とを具備し、 第１のワイヤ束の一部分が誘電体スリーブ構造の第１の
   端部から突出して、設置装置中の平坦な導体と電気接触
   を形成し、第２のワイヤ束が誘電体スリーブ構造の第２
   の端部に隣接したスリーブ構造中に凹部を形成し、この
   第２の端部は設置装置中のピンをその凹部に受けてその
   ピンと第２のワイヤ束との間に電気接触を形成させるよ
   うに構成されており、 さらに、ハウジング内において第１および第２のワイヤ
   束間にこれらと電気接触して取付けられた固体導体を具
   備しており、コネクタが設置装置中に設置されたときに
   平坦な導体とピンとが電気接続されることを特徴とする
   コネクタ。
2. 【請求項２】 ピンと平坦な導体とをＲＦ相互接続する
   コネクタにおいて、 第１のハウジング構造と螺合するためのねじを設けられ
   た領域が形成されている第１の円筒形外面領域と、貫通
   して形成された第１の開口とを有している第１の誘電体
   本体部材と、 円筒形の外面と、貫通して形成された第２の開口とを有
   する第２の誘電体本体部材とを具備し、 前記第１および第２の誘電体本体部材は、第１の開口の
   第１の端部が第２の開口の第１の端部と直接連通するよ
   うに組立てられ、 第１のワイヤ束の第１の端部が前記第１の開口の第２の
   端部から突出するように、前記ワイヤ束が前記第１の本
   体部材における前記第１の開口中に配置され、 第２のワイヤ束の第１の端部が第２の開口の第２の端部
   に隣接して前記第２の開口内に受けられるように、前記
   第２のワイヤ束が前記第２の本体部材における前記第２
   の開口中に配置され、第２の端部は設置装置のピンを受
   けて、そのピンと第２のワイヤ束とを電気接触させるよ
   うに構成されている、ピンおよび平坦な導体にそれぞれ
   電気接続する高密度にパックされたワイヤから形成され
   た第１および第２のワイヤ束と、 さらに、前記第１の開口中に配置された第１の部分と、
   第１のワイヤ束の第２の端部と電気接触している第１の
   端部と、前記第２の開口中に配置された第２の部分と、
   第２のワイヤ束の第２の端部と電気接触している第２の
   端部とを有している固体導体とを具備し、 コネクタが設置装置中に設置されたときに平坦な導体と
   ピンとが電気接続されることを特徴とするコネクタ。
3. 【請求項３】 ピンおよび平坦な導体にそれぞれ電気接
   続する高密度にパックされたワイヤから形成された第１
   および第２のワイヤ束と、第１および第２のワイヤ束を
   収容し、第１および第２の両端の端部とねじを設けられ
   た外周面とを有する誘電体スリーブ構造とを含むコネク
   タを設け、それにおいて第１のワイヤ束の一部分が誘電
   体スリーブの第１の端部から突出して、設置装置中の平
   坦な導体と電気接触し、第２のワイヤ束が誘電体スリー
   ブの第２の端部に隣接したスリーブ構造中に凹部を形成
   し、この第２の端部は設置装置中のピンをその凹部に受
   けて前記ピンと第２のワイヤ束とを電気接触させるよう
   に構成され、固体導体がハウジング内において第１およ
   び第２のワイヤ束間にこれらと電気接触して取付けられ
   ており、 第１の受け部開口が貫通して形成されている第１の導電
   性ハウジング構造を設け、前記第１の受け部の開口内面
   にはねじが形成されており、 コネクタの第１の端部をハウジング構造の第１の受け部
   開口中に挿入して第１の受け部のねじと螺合して、第１
   のワイヤ束の先端が第１のハウジング構造の第１の表面
   の上方に露出されるように、コネクタの第１の端部が第
   １のハウジング構造を通って位置させ、 第２の受け部開口が貫通して形成されている第２の導電
   性ハウジング構造を設け、 コネクタの一部分が第２の受け部開口内に受けられるよ
   うにコネクタの第２の端部に第２のハウジング構造を組
   立てるステップを含んでいることを特徴とする平坦な導
   体とピンとのＲＦ接続方法。
4. 【請求項４】 平坦な導体領域が第１の表面上に形成さ
   れる平坦な基板と、 平坦な基板から間隔を隔てられて配置され、そこから平
   坦な導体領域に対して垂直な方向に突出しているピンを
   有する結合回路と、 前記ピンと前記平坦な導体領域とをＲＦ相互接続するコ
   ネクタとを具備しており、 前記コネクタは、 ピンおよび平坦な導体にそれぞれ電気接続を行うための
   高密度にパックされたワイヤから形成された第１および
   第２のワイヤ束と、 第１および第２のワイヤ束を収容し、第１および第２の
   両端の端部を有している誘電体スリーブ構造とを具備
   し、第１のワイヤ束の一部分が前記第１の端部から突出
   して、設置装置中の平坦な導体と電気接触を形成し、第
   ２のワイヤ束が前記第２の端部に隣接したスリーブ構造
   中に凹部を形成し、この第２の端部は設置装置中のピン
   をそこに受けてそのピンと第２のワイヤ束との間の電気
   接触を形成させるように構成され、スリーブ構造の外周
   面はねじを設けられた領域を含んでおり、 前記スリーブ構造内において第１および第２のワイヤ束
   間にこれらと電気接続して取付けられた固体導体と、 第１の受け部開口が貫通して形成されている第１の導電
   性ハウジング構造と、 第２の受け部開口が貫通して形成されている第２の導電
   性ハウジング構造とを具備し、 前記第１の受け部開口がスリーブ構造のねじを設けられ
   た領域と結合するためのねじ部分を含み、第１のワイヤ
   束の先端が第１のハウジング構造の第１の表面において
   露出されて平坦な導体領域と接触するように、受け部開
   口のねじを設けられた部分がスリーブ構造のねじ領域と
   螺合してコネクタの第１の端部が第１の受け部開口中に
   位置され、 第２のハウジング構造は、コネクタの一部分が第２の受
   け部開口内に受けられるようにコネクタの第２の端部に
   組立てられ、結合回路のピンがコネクタの第２の端部中
   に延在して第２のワイヤ束と接触していることを特徴と
   するＲＦ回路。