JP4287107B2 - プリント回路板を相互接続する同軸コネクタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つ以上のプリント回路板を接続するための同軸コネクタに関するものである。特に、本発明は、第１プリント回路板が、第１プリント回路板に設けられたただ１つのコネクタによって、複数のコンタクトパッドを有する第２プリント回路板に接続することができる、２つのプリント回路板を接続する同軸コネクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気システムを組み立てるときに、一つのプリント回路板から他のプリント回路板に高周波信号を伝送するために、２つ以上のプリント回路板を接続することが必要になることがよくある。同軸コネクタは、特に高周波信号を伝送するときに、関連する回路板間で信頼のできる信号の接続を行うために従来使用されている。同軸コネクタは、必要に応じて嵌合し或いは嵌合解除することができ、また高周波信号を低信号損失且つ低ノイズで伝送することを可能にする遮蔽（シールド）を提供する。
【０００３】
２つのプリント回路板を接続する一つの方法が、米国特許第５，４６６，１６０号明細書に開示されている。基板、例えば、プリント回路板に取り付けることができる同軸コネクタの表面実装型リセプタクルが開示されている。リセプタクルは、内部接続手段および誘電体ケースによって固定された外部接続手段を有する。内部接続手段および外部接続手段は、基板に、例えば、はんだ接合により永久的に取り付けられている。内部および外部接続手段は、リセプタクルが、従来の同軸コネクタプラグと嵌合できるように誘電体ケースに取り付けられている。コネクタプラグは、リセプタクルの内部接続手段に受容される接続ワイヤを有する。コネクタプラグは、また、リセプタクルの外部接続手段と弾性的に接触する複数の片持梁状のばねアームに形成されたスロットを有する。
【０００４】
２つのプリント回路板を接続する他の方法は、米国特許第５，７１８、５９２号明細書に開示されている。取付面近傍のキャビティ底部に延びる同軸副組立体受容キャビティ付の絶縁ハウジングを有する表面実装可能な電気コネクタが開示されている。同軸副組立体は、第１および第２コンタクトを介して、プリント回路板に電気的に結合することができる中心導体および外部導体を有する。第１コンタクトは、キャビティ底部近傍に位置する弾性内端部を有する。この弾性内端部は、キャビティ内に完全に挿入されると、同軸副組立体の挿入端部で中心導体および外部導体の部分と接触する。第１および第２コンタクトは、回路板に表面実装されるよう適合した外部コンタクトを有する。表面実装可能な電気コネクタは、雄型或いは雌型とすることができ、また、対応する同軸電気コネクタと嵌合することができる。
【０００５】
国際公開第９８／４３３２３号パンフレットには、２つのプリント回路板を接続する他の方法が開示されている。第１コネクタおよび第２コネクタを有する同軸接続組立体が開示されている。第１コネクタは、軸方向に移動して、嵌合する基板の導電回路トレースに直接当接する弾性的に移動可能な内部コンタクトを有する。第２コネクタは、第１コネクタ外部導体と挿入接続するための、基板に表面実装された単一導電部品を有する。第２コネクタは、弾性的に接触する複数の片持梁状ばねアームを形成する外部接続手段内にスロットを有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述の方法は、２つのプリント回路板を電気的に接続するために、２つの同軸コネクタを必要とするという欠点を有する。コネクタの少なくとも一つには、対応するコネクタの外部導体と弾性的に接触する複数の片持梁状ばねアームを形成する、外部導体にスロットが設けられている。片持梁状アームは、自然に露出しているので、簡単に破損し或いは折れ曲がり、外部導体が整合していないと、片持梁アームは、対応するコネクタの嵌合時に干渉することがある。さらに、コネクタが距離の変化に適応することができないので、プリント回路板間の間隔は小さい範囲に限定される。
【０００７】
従って、第１プリント回路板が第２プリント回路板に、第１プリント回路板に設けられたただ一つのコネクタによって接続することができる、２つのプリント回路板を接続する同軸コネクタを提供することが好ましい。さらに、片持梁状弾性アームを有する外部導体が、必ずしも対応する導体間で電気的接触のための保持力を提供する必要はなく、第１および第２回路板の間の距離の許容誤差に対応することができる同軸コネクタを提供することが好ましい。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、離隔するプリント回路板間の距離に誤差があっても、確実にプリント回路板を電気的に接続することができる信頼性の高い同軸コネクタを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の同軸コネクタは、外部導体と、内部導体を含む誘電体ハウジングとを備え、第１接触手段および第２接触手段を接続する同軸コネクタにおいて、外部導体が、誘電体ハウジングに略隣接して位置し、且つ他方の外部導体と電気的に連結されている一方の外部導体を有し、他方の外部導体が第１嵌合位置と第１非嵌合位置との間で、外部ばねにより一方の外部導体に関して弾性的に移動可能であり、外部ばねは、外部に露出した状態で一方の外部導体および他方の外部導体間に配置され、一方の外部導体および他方の外部導体は、外部ばねを損傷させるような力が加えられると、互いに係合して外部ばねが過負荷になるのを防止する停止部および肩をそれぞれ有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、第１接触手段および第２接触手段を接続する同軸コネクタに関する。同軸コネクタは、誘電体ケース、内部導体および外部導体を有する。誘電体ケースは、内部導体を収容する。外部導体は、誘電体ケースに略隣接して位置し、第１嵌合位置と第１非嵌合位置との間で、一方の外部導体に関して弾性的に移動可能な、他方の外部導体と電気的に連結された一方の外部導体を有する。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の同軸コネクタの外部ばねは、外部に露出した状態で一方の外部導体および他方の外部導体間に配置され、一方の外部導体および他方の外部導体は、外部ばねを損傷させるような力が加えられると、互いに係合して外部ばねが過負荷になるのを防止する停止部および肩をそれぞれ有するので次の効果を奏する。
【００１２】
即ち、外部ばねが外部から容易に視認でき、外部ばね１２が損傷を受けた場合、その不具合を簡単に発見して、外部ばねを速やかに交換することができ、また、停止部と肩との係合により、外部ばねを損傷させるような力が加えられた場合でも、外部ばねの過負荷（過応力）を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の同軸コネクタの実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１から図５は、夫々同軸コネクタ１、３０の第１および第２の実施形態を示す。図１および図５に示すように、第１の実施形態の同軸コネクタ１および第２の実施形態の同軸コネクタ３０は、第１プリント回路板４に取り付けられて第２プリント回路板１５と接触している。第２プリント回路板１５は、図６に示す第１コンタクトパッド６０および第２コンタクトパッド６１を有する。第１コンタクトパッド６０は、略円筒形形状であり、第２コンタクトパッド６１は、略円形形状であり、且つ第１コンタクトパッド６０によって囲まれている。第１および第２コンタクトパッド６０、６１は、第１および第２実施形態の同軸コネクタ１、３０に、信頼でき且つ十分に遮蔽されたコンタクトを提供するように配置されている。
【００１５】
図１から図４は、同軸コネクタ１の第１の実施形態を示す。同軸コネクタ１は、誘電体ケース（誘電体ハウジング）６、外部導体８、９および内部導体２、３を有する。誘電体ケース６は、円筒形部分７を有し、好ましくは、樹脂の如き、非導電性材料から製造される。外部導体は、第１外部導体（一方の外部導体）８および第２外部導体（他方の外部導体）９を有する。第１外部導体８は、概ねスリーブ形状であり、誘電体ケース６の円筒形部分７に隣接して位置している。第２外部導体９は、概ねスリーブ形状であり、第２外部導体８に隣接して位置している。第２外部導体９は、第１外部導体８と係合し、第１プリント回路板４の表面に略垂直な方向に延びている。第２外部導体９が第１外部導体８から外れることを防止するために、第１外部導体８は、第１外部停止肩（停止手段）１０を有し、第２外部導体９は第２外部停止肩（停止手段）１１を有する。第２外部導体９は、第２プリント回路板１５に接触する外部接触部２４を有する。第１外部導体８および第２外部導体９は、１枚のシートから打ち抜きおよび成形されてもよい。
【００１６】
図１から図３に示すように、円筒形の外部ばね１２が第１外部導体８を囲んでいる。外部ばね１２を位置決めするために、第１外部導体８は、第１ばね支持手段１３を有し、第２外部導体９は第２ばね支持手段１４を有する。外部ばね１２は、第１外部導体８および第２外部導体９の間で弾性可能に配置されている。外部ばね１２は、覆われておらず、他の接触力が必要なとき、或いは外部ばね１２が損傷を受けたとき簡単に交換することができる。
【００１７】
図２は、非嵌合位置にある同軸コネクタ１を示す。嵌合力が付与されていないので、外部ばね１２は、第１外部導体８の第１外部停止肩１０および第２外部導体９の第２外部停止肩１１によって確定される最終位置に第２外部導体９を押圧している。この位置では、外部ばね１２は、十分な張力を受けて、第１および第２外部導体８、９間に電気的な結合を維持するために十分な力が付与され、第２プリント回路板１５のコンタクトパッドの信頼できる接触が維持される。
【００１８】
図１および図２に示すように、同軸コネクタ１は、第１内部導体２および第２内部導体３を有する内部導体を備えている。第１内部導体２は、第１プリント回路板４の面に略垂直な弾性力を付与する弾性片持梁アーム５を有する。第２内部導体３は、形状が略円筒形であり、誘電体ケース６のキャビティ１６に摺動可能に取り付けられている。第２内部導体３は、第２プリント回路板１５の第２コンタクトパッド６１に接触し、且つ誘電体ケース６の端部１８を越えて延びる内部接触部１７を有する。第２内部導体３は、図１から図４の点線によって示される軸方向に延びている。
【００１９】
第２内部導体３の端部は、誘電体ケース６の肩（停止手段）２１に当接する保持肩（停止手段）２０を形成する拡大部１９を有する。保持肩２０および肩２１によって、内部接触部１７が誘電体ケース６の端部１８を越えて外方に突出するのが規制されている。第２内部導体３の当接面２２は、第１内部導体２の弾性片持梁アーム５に当接する。弾性片持梁アーム５は、第２プリント回路板１５のコンタクトパッドに向けて、第２内部導体３を付勢する。この実施形態においては、弾性片持梁アーム５は、弾性シートから打ち抜き形成される。誘電体ケース６を固定するためおよび第１内部導体２を支持して弾性片持梁アーム５の弾性力を確定するために保持部２３が設けられている。
【００２０】
第１内部導体２は、例えば、表面実装はんだ接続によって、第１プリント回路板４に取り付けられる。表面実装はんだ接続によって、プリント回路板４の回路トレースへの内部導体２、３の電気的接続がなされる。
【００２１】
図２は、非嵌合状態の同軸コネクタ１を示す。非嵌合状態では、第２内部導体３は、伸張状態にあり、誘電体ケース６から最も遠くまで突出している。第２内部導体３の保持肩２０は、誘電体ケース６の肩２１により支持されている。第２内部導体３および第２外部導体９は、非嵌合状態において、誘電体ケース６から略同じ距離だけ軸方向に突出していることが好ましい。
【００２２】
図１および図２に示すように、スイッチコンタクト２５は、第１プリント回路板４に電気的に結合される。スイッチコンタクト２５は、非嵌合状態で、第１内部導体２の弾性片持梁アーム５と接触する接触部２６を有する。弾性片持梁アーム５の接触部２７は、スイッチコンタクト２５の接触部２６と接触する。このように、スイッチコンタクト２５は、同軸コネクタ１が図２の非嵌合状態にあるときには閉じており、同軸コネクタ１が図１の嵌合状態にあるときには開いている。スイッチコンタクト２５は、第２プリント回路板１５が同軸コネクタ１に接続されたか否かのインジケータとして用いることができる。
【００２３】
図５は、同軸コネクタ３０の第２の実施形態を示す。同軸コネクタ３０は、第２誘電体（誘電体ハウジング）４２、外部導体３１、３２および内部導体４６を有する。外部導体は、第３外部導体（一方の外部導体）３１および第４外部導体（他方の外部導体）３２を有する。第３外部導体３１および第４外部導体３２は、略円筒形状である。第４外部導体３２は、第３外部導体３１の内側に摺動可能に取り付けられている。
【００２４】
第３外部導体３１は、第２外部ばね３５を支持するばね支持肩３４を有する。第４外部導体３２は、第２外部ばね３５を支持するばね支持肩３６を有する。第３外部導体３１および第４外部導体３２は、夫々停止肩（停止手段）３７、３８を有する。停止肩３７、３８は、互いに略平行に位置しているので、第４外部導体３２が、第３外部導体３１と完全に係合が外れるように移動したとき停止肩３７と停止肩３８が当接する。
【００２５】
第３外部導体３１は、第１プリント回路板４の回路に電気的に接触するために使用することができる接触部３９を有する。第４外部導体３２は、接触領域４０を有する。接触領域４０は、第２外部ばね３５により第２プリント回路板１５上の対応するコンタクトパッド６０に押圧される。
【００２６】
同軸コネクタ３０は、キャビティ４３を設けた第２誘電体ケース４２を備える。キャビティ４３は、好ましくはシート材料の如き導電性材料から製造されたスリーブ４４を有する。スリーブ４４により、内部ばね４５および第３内部導体４６の案内がなされる。第３内部導体４６は、略円筒形状を有し、第２プリント回路板１５のコンタクトパッド６１に接触する接触部４１を有する。第３内部導体４６は、半径方向に傾斜した端部４７を有する。スリーブ４４中では、内部ばね４５の第１端部がコンタクトパッド４８に隣接して位置する。コンタクトパッド４８およびスリーブ４４の両方或いはそのいずれか一方は、第１プリント回路板４に電気的に取り付けられている。
【００２７】
内部ばね４５の第２端部はボール（導電ボール）６３に接触している。このボール６３は、導電性であり、第３内部導体４６と導電性スリーブ４４および／または導電性内部ばね４５の間に信頼できる電気的接続を付与している。第３内部導体４６の端部４７は、第３肩（停止手段）４９を有する。この第３肩４９は、第３内部導体４６が非嵌合位置で完全に突出したとき、スリーブ４４の第４肩（停止手段）５０に当接する。第４肩５０および第３肩４９により、第３内部導体４６がスリーブ４４から外れることが防止される。
【００２８】
第４外部導体３２は第５肩５２を有する。第５肩５２は、第３外部導体３１の端部で停止部５１と係合する。第２外部ばね３５に、この第２外部ばね３５を損傷させるか破損させるような力が加えられると、第５肩５２が停止部５１と係合して、第２外部ばね３５が過負荷になるのが防止される。
【００２９】
第１および第２の実施形態の同軸コネクタ１、３０は、第１プリント回路板４を、第１プリント回路板４に設けられたただ１つの同軸コネクタ１、３０によって、第２プリント回路板１５に接続することができる。第２プリント回路板１５は、同軸コネクタ１、３０の内部導体および外部導体の形状のコンタクトパッド６０、６１を有する。
【００３０】
さらに、対応する導体間に電気的な接触の十分な保持力を付与するために弾性片持梁アームを有する外部導体を設けることは必ずしも必要ではない。外部導体、特に、第２外部導体は、破損や曲がりに曝される部分なしに幾分堅固な部分として形成することができる。
【００３１】
内部導体および外部導体は延長して弾性的に適応でき、例えば、第１接触手段および第２接触手段の間、例えばプリント回路板の間の距離の長さ、許容誤差に適応することができる。従って、同軸コネクタ１、３０の内部導体および外部導体が第２接触手段と嵌合している間、同軸コネクタ１、３０の横方向位置を必ずしも正確に合致させる必要はない。第２接触手段に関する同軸コネクタ１、３０の半径方向の不整合は、それ故、同軸コネクタ１、３０の内部導体および外部導体が意図した態様で第２接触手段に接触する限り許容される。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態による、２つのプリント回路板に接触している嵌合状態にある同軸コネクタの断面図
【図２】図１に示す同軸コネクタの非嵌合状態の断面図
【図３】図２の同軸コネクタの平面図
【図４】図２の同軸コネクタの底面図
【図５】第２実施形態の同軸コネクタの断面図
【図６】本発明の第１および第２実施形態による同軸コネクタに接触するプリント回路板のレイアウト
【符号の説明】
１、３０ 同軸コネクタ
２ 第１内部導体
３、４６ 内部導体
４ 第１接触手段（第１プリント回路板）
５ 片持ち梁アーム
６、４２ 誘電体ハウジング
８、３１ 第１外部導体
９、３２ 第２外部導体
１０、１１、３７、３８ 停止手段
１５ 第２接触手段（第２プリント回路板）
２０、２１、４９、５０ 停止手段
２５ スイッチコンタクト
４３ キャビティ
４５ ばね（内部ばね）
６０ 第１コンタクトパッド
６１ 第２コンタクトパッド
６３ 導電ボール

Claims (10)

1. 外部導体と、内部導体（３、４６）を含む誘電体ハウジング（６、４２）とを備え、第１接触手段（４）および第２接触手段（１５）を接続する同軸コネクタ（１、３０）において、
   前記外部導体が、前記誘電体ハウジング（６）に略隣接して位置し、且つ他方の外部導体（９、３２）と電気的に連結されている一方の外部導体（８，３１）を有し、前記他方の外部導体が第１嵌合位置と第１非嵌合位置との間で、外部ばね（１２、３５）により前記一方の外部導体（８、３１）に関して弾性的に移動可能であり、前記外部ばね（１２、３５）は、外部に露出した状態で前記一方の外部導体および前記他方の外部導体間に配置され、
   前記一方の外部導体および他方の外部導体は、前記外部ばねを損傷させるような力が加えられると、互いに係合して前記外部ばねが過負荷になるのを防止する停止部および肩をそれぞれ有することを特徴とする同軸コネクタ（１、３０）。
2. 前記内部導体（３、４６）が、前記第１接触手段（４）に電気的に接続されており、第２嵌合位置と第２非嵌合位置との間で弾性的に偏倚されていることを特徴とする請求項１記載の同軸コネクタ（１、３０）。
3. 前記第２接触手段（１５）は、前記他方の外部導体（９、３２）が嵌合位置にあるときに、前記他方の外部導体（９、３２）と接触する第１コンタクトパッド（６０）を有するとともに、前記内部導体（３、４６）が嵌合位置にあるときに前記内部導体（３、４６）に接触する第２コンタクトパッド（６１）を有することを特徴とする請求項２記載の同軸コネクタ（１、３０）。
4. 前記内部導体が、第２内部導体（３）に電気的に連結された第１内部導体（２）を有し、前記第２内部導体（３）が前記第１内部導体（２）に関して弾性的に偏倚されていることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の同軸コネクタ（１）。
5. スイッチコンタクト（２５）が、前記第１接触手段（４）に取り付けられ、前記第２内部導体（３）が前記第２非嵌合位置にあるとき、前記第１内部導体（２）に接触することを特徴とする請求項４記載の同軸コネクタ（１）。
6. 前記第１内部導体（２）が片持ち梁アームであることを特徴とする請求項４または５記載の同軸コネクタ（１）。
7. 前記誘電体ハウジング（４２）が、ばね（４５）を収容するキャビティ（４３）を有し、前記ばね（４５）が、前記内部導体（４６）に電気的に接続されているとともに、該内部導体（４６）に略隣接して位置し、前記第２嵌合位置と前記第２非嵌合位置との間で前記内部導体（４６）を弾性的に偏倚することを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の同軸コネクタ（３０）。
8. 前記ばね（４５）が、導電ボール（６３）によって前記内部導体（４６）に電気的に接続されていることを特徴とする請求項７記載の同軸コネクタ。
9. 停止手段（２０、２１、４９、５０）が、前記第２嵌合位置と前記第２非嵌合位置との間で前記内部導体の移動を制限することを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の同軸コネクタ。
10. 前記外部導体が、前記第１非嵌合位置から前記第１嵌合位置への前記他方の外部導体の前記移動を制限する停止手段（１０、１１、３７、３８）を有することを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の同軸コネクタ。

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