JP4232765B2

JP4232765B2 - 高周波回路モジュール

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Publication number: JP4232765B2
Application number: JP2005221039A
Authority: JP
Inventors: 啓輔藤原; 善朗礒部; 義隆佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP2007037010A

Description

この発明は、高周波回路モジュールに関するものであり、特に筐体に固定された同軸コネクタとマイクロ波回路基板との接続に関する。

従来、マイクロ波帯、ミリ波帯など、高周波回路モジュールの入出力部のインピーダンス整合や反射特性改善では、筐体（導体シャーシ）に固定された同軸コネクタと回路基板との接続方法についての様々な取組が行なわれている。例えば、特開平６−１１２７０７号公報図１（特許文献１参照）には、特性インピーダンスに不整合を生ずることなく、低コストであることを目的として高周波同軸コネクタ１０のフランジ１５が外側面に密着し固着され、軸心孔を中心導体部分が貫通する垂直板３１、及び裏面側に小ねじ９が螺合する一対のねじ孔３５を有する水平板３２からなる複数のＬ形金属ブロック３０と、上面に水平板３２の底面が密接した状態で小ねじ９をねじ孔３５に螺着することで、Ｌ形金属ブロック３０を固着搭載する回路基板１よりも充分に大きい金属ベース４０とを備え、Ｌ形金属ブロック３０の水平板３２の上面に、回路基板１の側縁部の裏面が密接に固着され、中心導体１１がストリップ線路２の上面に密接し、接続される構成としたマイクロ波回路モジュールの実装構造が記載されている。

また、特開平９−２３７６５８号公報図２（特許文献２参照）には、高周波コネクタのアース接続部を構成する導電性フランジと高周波回路基板上の接地線とを最短路で確実に接続する手段として、金属板を、高周波コネクタ２と高周波回路基板６の表面とを隙間なく接触する形状、例えば二股且つＬ字型に形成してグランドプレート１を構成する。使用時には、その側面部１１が高周波コネクタ２のフランジ１０と筐体２０を挟んで導電性ネジ３で共締めされるとともに、底面部１２が高周波回路基板６上の接地線と導電接合されるようにした高周波コネクタの接合方法及びコネクタ接合部品が記載されている。

また、特開平８−２０３６１９号公報図１（特許文献３参照）には、同軸ケーブルを同軸コネクタにより基板に浮きやズレがなく接続する手段として、同軸コネクタ１はフランジ部２とシェル部３とを有し、パネルの内側にフランジ部２を設け、パネルの外側にシェル部３を突出して設け、前記同軸ケーブル３１の中心コンタクト３２は基板５の第１の導電パターン６上にのびており、フランジ部２には第１の導電パターン６の近傍で基板５上の第２の導電パターン７に接続する導電性の取付部が設けられ、取付部は基板５に固定されるようにした同軸コネクタと基板との取付構造が記載されている。

特開平６−１１２７０７号公報（第１図）

特開平９−２３７６５８号公報（第２図）

特開平８−２０３６１９号公報（第1図）

しかし、特許文献１に記載のものでは、Ｌ形金属ブロック３０に固定された高周波同軸コネクタ１０の外部導体１２は、小ねじ８を介してストリップ線路２の接地導体３と接続されることにより、高周波同軸コネクタ１０の外導体と回路基板１とのグランド間距離を短くしたので反射特性は改善するものの金属ベース４０に回路基板１とＬ型金属ブロック３０を組み立てた構成となり、組立てが複雑であると共に回路基板１と金属ベース４０との位置合わせも必要であると言う問題点もあった。

また、特許文献２に記載のものでは、高周波コネクタ２と筐体２０とを直接固定し、そのグランド間をグランドプレート１で接続する構造としているので筐体２０と高周波回路基板６との位置あわせが容易ではないと共に筐体２０と高周波回路基板６との熱膨張率の差異からグランドプレート１を介して高周波回路基板６側に設置しているハンダ７に熱ストレスが集中すると言う問題点もあった。

また、特許文献３に記載のものでは、基板５を切り欠くことで同軸コネクタ１のフランジ部２を直接基板５の第２の導電パターン７にネジ止めすることにより、同軸コネクタ１の外導体と基板５とのグランド間距離を短くすることが可能であるものの基板５の構造が複雑になり工作に手間がかかるという問題点もあった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、特にストリップ線路の地導体（高周波グランド）が回路基板の内層に配置される場合であっても反射特性を改善できる高周波モジュールを提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る高周波回路モジュールは、外導体が導体シャーシの外面に設けられたコネクタと、前記導体シャーシの内部に設置され、誘電体基板の表面に形成されたストリップ線路と、このストリップ線路の終端部と前記コネクタの内導体とを接続する導体部材と、前記ストリップ線路の終端部両側に配置され、前記誘電体基板内の地導体とスルーホールを介して前記誘電体基板の表面で電気接続されるランドと、このランドと固定される平坦部を有し、前記コネクタに向かって延在すると共に前記導体シャーシ内面と接続する導電性の弾性部材とを備えたものである。

請求項２の発明に係る高周波回路モジュールは、前記スルーホールを前記誘電体基板を貫通するスル−ホール貫通穴とし、前記弾性部材の一端部に穴部を設け、この穴部に固着部材を挿入すると共に前記固着部材の他端部を前記スルーホール貫通穴を介して前記導体シャーシに設けた穴部に挿着したことを特徴とする請求項１に記載のものである。

請求項３の発明に係る高周波回路モジュールは、前記弾性部材は略Ｕ字形状であり、この円弧部で前記導体シャーシと接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のものである。

請求項４の発明に係る高周波回路モジュールは、請求項１に記載の前記弾性部材に代えて導電シートとし、この導電シートの一端は前記ランドに固定され、他端は前記誘電体基板の裏面で固定されると共に前記導電シートは、前記ストリップ線路と直交する前記誘電体基板の側面端部と前記導体シャーシ内面とで密接されていることを特徴とする請求項１に記載のものである。

以上のように、請求項１に係る発明によれば、ストリップ線路のＲＦ・ＧＮＤ（高周波グランド）と導体シャーシとを弾性力のある接続ばねを用いて電気接続したので、コネクタと誘電体基板との接続部分には柔軟性があり、温度変化や機械ストレスに対する安定化を図ることができ、電気的には入出力特性及び反射特性などの安定化に寄与する。

特に請求項１に係る発明によれば、ランドと接続ばねとの固定をねじ止めとしたので、誘電体基板上に形成されるストリップ線路の部品接続部のパターン材質の選択に自由度があり、設計や工作上の利便性の向上を図ることができる。

請求項２に係る発明によれば、接続ばねを略Ｕ字形状とし、この円弧部が導体シャーシと接触するので接触部分の押圧による接続が確実になる。

請求項３乃至４による発明によれば、ストリップ線路のＲＦ・ＧＮＤと導体シャーシとを弾性力を有する導電シートを用いて電気接続したので、コネクタと誘電体基板との接続部分に柔軟性があり、温度変化や機械ストレスに対する安定化を図ることができ、電気的には入出力特性及び反射特性などの安定化に寄与する。また、前工程である誘電体基板の製造工程で導電シートを接続するので後工程におけるモジュール組立てが簡素化され作業性が良いと言う効果がある。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１を用いて説明する。図１ａは、実施の形態１による高周波回路モジュールの要部平面図であり、図１ａにおいて、１はガラスエポキシ基材、フッ素樹脂（ポリテトラフロロエチレン）基材又はセラミックなどの絶縁材を用いた誘電体基板、２は誘電体基板１上にパターン配置したストリップ線路、３は誘電体基板１を収納・支持する導体シャーシ（金属筐体）、４はストリップ線路２の高周波信号を受け渡しする高周波コネクタ（コネクタ）であり、芯線（内導体）４ａとコネクタグランド（外導体）４ｂとからなる。５はストリップ線路２と芯線４ａとを接続する金箔や銅箔などで構成された導体リボン（導体部材）、６はストリップ線路２を跨ぐように両側に対向配置されたランド（ＧＮＤパターン）、７は燐青銅材で構成された略Ｕ字形状の接続ばね（弾性部材）であり、その拡大図を図１ｂに示す。図中、同一符号は、同一もしくは相当部分を示す。

また、図２は、実施の形態１による高周波回路モジュールの要部断面図であり、図２において、８は誘電体基板１の内層に設けられたストリップ線路２の地導体（高周波グランド）、９は地導体８とランド６とを電気接続するビア（スルーホールめっき穴）である。図中、図１と同一符号は、同一もしくは相当部分を示す。

次に動作について説明する。図１及び図２において、まず、両面メタライズされた基板の表面に所望のストリップ線路２のパターンと、ストリップ線路２のコネクタ４側近傍両側にランド６を写真製版により形成する。次にランド６の一部領域を貫通穴あけ加工し、その後、無電解めっき及び電解めっき法でスルーホールめっき穴（スルーホール）９を形成する。これによりランド６と地導体８とが共通接続される。多層基板とするにはさらに地導体８側に基材を重ね合わせ積層プレスを行い誘電体基板１を構成する。

次に導体シャーシ３の外面の所定部に貫通穴を設けコネクタ４を取り付け、コネクタ４の内導体４ａを導電シャーシ３内部に挿入する。次に誘電体基板１のストリップ線路２の終端部パターンと内導体４ａとを導体リボン５で熱圧着もしくは半田付け接続する。次にランド６と接続ばね７を半田材で固定する。従って誘電体基板１がガラスエポキシ基材やフッ素樹脂基材の場合にはストリップ線路２のパターンは銅箔にニッケルめっきを施したもの、誘電体基板１がセラミック基板の場合には、ストリップ線路２の表面パターンはモリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）にニッケルめっきを施したものが好ましい。

次に接続ばね７を導体シャーシ３に押し当てるように誘電体基板１を微動させ、その後、誘電体基板１と導体シャーシ３とを接着やねじ止めなどの周知の手段で固定する。ここで接続ばね７は燐青銅の弾性力でもってその円弧部で導体シャーシ３と接続される。

以上から、ストリップ線路２の近傍両側に設けたランド（ＧＮＤパターン）６と接続ばね７の弾性による導体シャーシ３との接触（接続）によりコネクタ４の外導体４ｂと誘電体基板１の地導体８間は短距離で確実に接地されると共にストリップ線路２とその両側に配置したラＧＮＤパターン６とがＧＳＧ（ＧＮＤ−Ｓｉｇｎａｌ−ＧＮＤ）接続となるのでインピーダンス整合の向上が図れ、結果、反射特性も改善する。また誘電体基板１に接続ばね７を半田付けした後に導体リボン５の柔軟性を利用して導体シャーシ３に固定するのでモジュールの環境温度変化による機械ストレスが緩和され、モジュールの品質も確保できる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について図３を用いて説明する。図３ａは、実施の形態２による高周波回路モジュールの要部平面図であり、図３ａにおいて、７１は燐青銅材で構成された平面（平坦）部を有する略Ｕ字形状の縦型の接続ばね（弾性部材）であり、ミラー対称とした第１の接続ばね７１ａと第２の接続ばね７１ｂとからなり、第２の接続ばね７１ｂの拡大図を図３ｂに示す。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

図４は、実施の形態２による高周波回路モジュールの要部断面図であり、ストリップ線路２とコネクタ４との接続部周辺の実装密度によっては接続ばねを縦型にすることでコネクタ４の内導体４ａなどの形状が変化してもモジュール設計時の入出力部の設計余裕度が向上する。図中、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３について図５を用いて説明する。図５ａは、実施の形態３による高周波回路モジュールの要部平面図であり、図５ａにおいて、７２は燐青銅材で構成され、平坦部とその平坦部に穴を有する略Ｕ字形状の接続ばね（弾性部材）であり、その拡大図を図５ｂに示す。１０は接続ばね７２に挿入するねじ（固着部材）である。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

図６は、実施の形態３による高周波回路モジュールの要部断面図であり、１１は誘電体基板１表面のランド６を起点として誘電体基板１の裏面まで貫通する貫通スルーホールめっき穴（スルーホール貫通穴）であり、誘電体基板１の地導体８を経由する。また、１２は貫通スルホールめっき穴１１の下部に設けられた導体シャーシ３のねじ穴（穴）である。図中、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

次に動作について説明する。図５及び図６において、誘電体基板１に設けられた貫通スル−ホールめっき穴１１は基板を積層プレスした後に貫通穴あけ加工し、その後、無電解及び電解めっきして誘電体基板１のランド６、地導体８とを電気接続する。その後、必要な場合、誘電体基板１の裏面を所望のパターンでエッチング加工する。なお、本実施の形態３では誘電体基板１表面のストリップ線路２のパターン形成は、実施の形態１及び実施の形態２同様、基板の積層前に行なったが、この裏面加工時に行なっても良い。

次に導体シャーシ３の外面の所定部に貫通穴を設けコネクタ４を取り付け、コネクタ４の内導体４ａを導電シャーシ３内部に挿入する。次に誘電体基板１のストリップ線路２の終端部パターンと内導体４ａとを導体リボン５で熱圧着もしくは半田付け接続する。

次にランド６上の接続ばね７２と貫通スル−ホールめっき穴１１にねじ１０を挿入すると同時に接続ばね７２を導体シャーシ３に押し当てるように誘電体基板１を微動させ、その後導体シャーシ３の所定のねじ穴１２と位置合わせし、誘電体基板１と導体シャーシ３とをねじ１０で固定する。ここで接続ばね７２は燐青銅の弾性でもってその円弧部で導体シャーシ３と接続される。すなわち、ランド６と接続ばね７２が接続されると共に誘電体基板１と導体シャーシ３が固着される。

以上から実施の形態１及び実施の形態２ではストリップ線路２とランド６との接続は半田付けを用いたが、固着部材１０を装着することにより、接続ばね７２とランド６及び誘電体基板１と導体シャーシ３とを共締めすることになり作業性の改善が図れる。また、半田付けが不要なので誘電体基板１のストリップ線路２やランド６を構成するパターン材質の選択に設計自由度が出る利点がある。

実施の形態４．
以下この発明の実施の形態４について図７を用いて説明する。図７は、実施の形態４による高周波回路モジュールの要部平面図であり、図７において、１３は金箔や銅箔で構成したＧＮＤ導体（導電シート）である。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

図８は、実施の形態４による高周波回路モジュールの要部断面図であり、ＧＮＤ導体１３は誘電体基板１のストリップ線路２と直交する側面端部側を介して導体シャーシ３と接触して接続される。図中、図２と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

次に動作について説明する。図７及び図８において、両面メタライズされた基板の表面に所望のストリップ線路２のパターンと、ストリップ線路２のコネクタ４側近傍両側にランド６を写真製版により形成する。次にランド６の一部領域を貫通穴あけ加工し、その後、無電解めっき及び電解めっき法でスルーホールめっき穴９を形成する。これによりランド６と地導体８とが共通接続される。多層基板とするにはさらに地導体８側に基材を重ね合わせ積層プレスを行い、積層プレスされた基板の外面を所望のパターン（Ｓ面ランドと呼ぶ）でエッチングし、誘電体基板１を構成する。

次に導体シャーシ３の外面の所定部に貫通穴を設けコネクタ４を取り付け、コネクタ４の内導体４ａを導電シャーシ内部に挿入する。次に誘電体基板１のストリップ線路２の終端部パターンと内導体４ａとを導体リボン５で熱圧着もしくは半田付け接続する。

次に誘電体基板１のランド６と誘電体基板１の側面端部を通過し、誘電体基板１の反対側ランド（Ｓ面ランド）に半田付けした銅箔などのＧＮＤ導体１３（導電シート）を導体シャーシ３に押し当てるように誘電体基板１を導体シャーシ３と固定する。ここでＧＮＤ導体１３は金箔の場合厚みが２５．４μｍ、銅箔の場合厚みが約３５μｍのシートのものを用いるので金箔の場合にはその展性・延性、銅箔の場合には金箔に比べて厚みが厚いので誘電体基板１を押し当てた場合、幾分、弾性体としての機能を有する。

以上から接続ばねの代替として導電シートを用いることでコネクタ４と誘電体基板１とのＧＮＤ接続が可能であり、コネクタ接続部での反射特性が安定し、実施の形態１乃至３と同等の反射特性が得られる。また誘電体基板１の製造工程内でＧＮＤ導体１３を半田付できるので導体シャーシ３に固定するためのモジュール組立が簡便化する。

なお、ＧＮＤ導体１３に替えて誘電体基板１の側面端部にスルーホールメッキ穴などを設けた場合、実施の形態４で説明したＧＮＤ導体１３に対応する接続機能を有するが、弾性力には乏しい。

なお、実施の形態１乃至３で述べた接続ばねは略Ｕ字状の形状を示したが、ランド６と接続できる平坦部を有している弾性体であればコイルばねや板ばねなどであっても良い。

また実施の形態４で述べた導電シートは金箔や銅箔としたがランド６と接続できる平坦部を有している弾性体であれば導電ゴムシートや軟性の導電接着シートなどであっても良い。

この発明の実施の形態１による高周波回路モジュールの要部平面図である。この発明の実施の形態１による高周波回路モジュールの要部断面図である。この発明の実施の形態２による高周波回路モジュールの要部平面図である。この発明の実施の形態２による高周波回路モジュールの要部断面図である。この発明の実施の形態３による高周波回路モジュールの要部平面図である。この発明の実施の形態３による高周波回路モジュールの要部断面図である。この発明の実施の形態４による高周波回路モジュールの要部平面図である。この発明の実施の形態４による高周波回路モジュールの要部断面図である。

符号の説明

１誘電体基板、２ストリップ線路、３導体シャーシ、４コネクタ、４ａ芯線（内導体）、４ｂ外導体、５導体リボン（導体部材）、６ランド（ＧＮＤパターン）、７接続ばね（弾性部材）、８地導体（高周波グランド）、９ビア（スルーホール）、１０ねじ（固着部材）、１１貫通スル−ホールめっき穴（スルーホール貫通穴）、１２ねじ穴（穴）、１３ＧＮＤ導体（導電シート）、７１接続ばね（弾性部材）、７２接続ばね（弾性部材）。

Claims

外導体が導体シャーシの外面に設けられたコネクタと、前記導体シャーシの内部に設置され、誘電体基板の表面に形成されたストリップ線路と、このストリップ線路の終端部と前記コネクタの内導体とを接続する導体部材と、前記ストリップ線路の終端部両側に配置され、前記誘電体基板内の地導体とスルーホールを介して前記誘電体基板の表面で電気接続されるランドと、このランドと固定される平坦部を有し、前記コネクタに向かって延在すると共に前記導体シャーシ内面と接続する導電性の弾性部材とを備え、前記スルーホールを前記誘電体基板を貫通するスル−ホール貫通穴とし、前記弾性部材の一端部に穴部を設け、この穴部に固着部材を挿入すると共に前記固着部材の他端部を前記スルーホール貫通穴を介して前記導体シャーシに設けられた穴部に挿着したことを特徴とする高周波回路モジュール。
前記弾性部材は略Ｕ字形状であり、この円弧部で前記導体シャーシと接続されていることを特徴とする請求項１に記載の高周波回路モジュール。
外導体が導体シャーシの外面に設けられたコネクタと、前記導体シャーシの内部に設置され、誘電体基板の表面に形成されたストリップ線路と、このストリップ線路の終端部と前記コネクタの内導体とを接続する導体部材と、前記ストリップ線路の終端部両側に配置され、前記誘電体基板内の地導体とスルーホールを介して前記誘電体基板の表面で電気接続されるランドと、このランドと固定される平坦部を有し、前記コネクタに向かって延在すると共に前記導体シャーシ内面と接続する導電シートとを備え、前記導電シートの一端は前記ランドに固定され、他端は前記誘電体基板の裏面で固定されると共に前記導電シートは前記ストリップ線路と直交する前記誘電体基板の側面端部と前記導体シャーシ内面とで密接されていることを特徴とする高周波回路モジュール。
前記導電シートは、金箔又は銅箔である請求項３に記載の高周波回路モジュール。