JP4471914B2

JP4471914B2 - 高周波同軸コネクタ

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Publication number: JP4471914B2
Application number: JP2005282229A
Authority: JP
Inventors: 敦司笹川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2005-09-28
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: JP2007095456A

Description

本発明は、電子機器，半導体装置，移動体通信基地局等の電気装置に使用される高周波同軸コネクタに関する。

従来、電子機器，半導体装置，移動体通信基地局等の内部雰囲気を外部雰囲気と遮断させて使用する電気装置には、装置の内外で電気信号を接続するためにコネクタが用いられる。特に電気信号が高周波信号である場合、コネクタとして高周波同軸コネクタが用いられる。

このような高周波同軸コネクタの一例を図２（ａ），（ｂ）に示す。図２（ａ）は従来の高周波同軸コネクタの一例を示す断面図、図２（ｂ）は従来の高周波同軸コネクタの他の例を示す断面図である。これら図において、11は中心導体、12はロウ材、13はセラミック板、14は外周導体であり、主にこれらにより高周波同軸コネクタが構成される。

図２（ａ）の高周波同軸コネクタは、円柱状の金属製の中心導体11と、中心導体11を挿通させるための貫通孔13ａが設けられ、かつ貫通孔13ａの内面の全面にメタライズ層13ｂが設けられるとともに外周部に側部メタライズ層13ｃが形成されたセラミック板13と、円筒状の金属製の外周導体14とから成る。そして、中心導体11が第一のロウ材12ｂによってメタライズ層13ｂにロウ付けされ、外周導体14が第二のロウ材12ｃによって側部メタライズ層13ｃにロウ付けされている。

中心導体11は鉄（Ｆｅ）−ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）合金等の金属から成る円柱状であり、中心導体11のセラミック板13に挿通保持された部位が細径部11ｃとなっているとともに、中心導体11の細径部11ｃの根元の周囲に段差部11ｅが形成され、セラミック板13の上下両主面を挟むように段差部11ｅが当接されている。そして、細径部11ｃがセラミック板13の貫通孔13ａ内に挿通されてロウ付けされ、中心導体11が電気装置内外を電気的に接続するための導体として機能する。

セラミック板13は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）質セラミックス等のセラミックスから成る円環状のものである。セラミック板13の貫通孔13ａ内に中心導体11をロウ付けするには、例えばセラミック板13の貫通孔13ａの内面にタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ），マンガン（Ｍｎ）等の高融点金属から成るメタライズ層13ｂを被着させておくとともに、このメタライズ層13ｂと中心導体11とが銀（Ａｇ）ロウ等の第一のロウ材12ｂによってロウ付け接合される。またセラミック板13の外周部にＷやＭｏ，Ｍｎ等の高融点金属から成る側部メタライズ層13ｃが形成され、この側部メタライズ層13ｃと外周導体14とがＡｇロウ等の第二のロウ材12ｃによってロウ付け接合される。外周導体14はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の金属製の円筒状である（下記の特許文献１参照）。

中心導体11がセラミック板13に挿通保持された中央部が細径部11ｃとなっていることによって、中心導体11がセラミック板13を介して配設されている細径部11ｃの特性インピーダンスと、セラミック板13を介さずに配設されている中心導体11の端部における特性インピーダンスとを整合または実質的に一致させることができ、特性インピーダンスのミスマッチングがなく高周波信号の伝送特性に優れた高周波同軸コネクタとなるとされている。

また、図２（ｂ）の高周波同軸コネクタは、円柱状の金属製の中心導体11と、中心導体11を挿通させるための貫通孔13ａが設けられ、かつ貫通孔13ａの内面の全面にメタライズ層13ｂが設けられるとともに外周部に側部メタライズ層13ｃが形成されたセラミック板13と、円筒状の金属製の外周導体14とから成り、中心導体11は、セラミック板13に挿通保持された部位が細径部11ｃとなっており、中心導体11の細径部11ｃの根元の周囲に形成された段差部11ｅをセラミック板13の上側主面または下側主面と当接させないように、間に空間を設けた状態で、細径部11ｃが第一のロウ材12ｂによってメタライズ層13ｂにロウ付けされ、外周導体14が第二のロウ材12ｃによって側部メタライズ層13ｃにロウ付けされている（下記の特許文献１参照）。

中心導体11がセラミック板13に挿通保持された中央部が細径部11ｃとなっており、かつ段差部11ｅとセラミック板13の上側主面または下側主面との間に空間を設けた状態で中心導体11がロウ付けされていることによって、中心導体11がセラミック板13を介して配設されている細径部11ｃの特性インピーダンスと、セラミック板13を介さずに配設されている中心導体11の端部における特性インピーダンスとを整合させるとともに、細径部11ｃのセラミック板13を介さずに配設されている領域で特性インピーダンスを段階的に整合させ、実質的に一致させることができるので、特性インピーダンスのミスマッチングがなく高周波信号の伝送特性により優れた高周波同軸コネクタとなるとされている。

これら高周波同軸コネクタは、外周導体を電気装置の取付用の貫通穴に嵌め込むとともに外周導体を電気装置に気密にロウ付けまたは溶接することによって電気装置に装着される。
特開2002−290114号公報

しかしながら、図２（ａ）に示した上記従来の高周波同軸コネクタにおいては、中心導体11の段差部11ｅをセラミック板13の上側主面および下側主面に当接させた状態で接合すると、セラミック板13よりも中心導体11の熱収縮量が大きいために、ロウ付け接合後にセラミック板13に中心導体11との熱膨張差による圧縮応力が作用し、セラミック板13がクラック等によって破損してしまう場合があった。

また、段差部11ｅとセラミック板13とが完全に当接されていない場合、中心導体11の段差部11ｅとセラミック板13の上側主面または下側主面との間に第一のロウ材12ｂが溜まってしまう場合があり、セラミック板13の上側主面および下側主面に溜まった第一のロウ材12ｂとセラミック板13との間の熱膨張差による熱応力によって、セラミック板13にクラックによる破損を生じさせてしまう場合があった。

その結果、高周波同軸コネクタの気密信頼性を損なってしまうという問題点が発生していた。

また、図２（ｂ）に示した上記従来の高周波同軸コネクタにおいては、段差部11ｅとセラミック板13の両主面間に空間が設けられているため、セラミック板13に上記熱膨張差によるクラックが生じる虞は少ないものの、ロウ付け時のセラミック板13と中心導体11との接合位置精度の管理が困難であり、中心導体11とセラミック板13とを固定するための治具の寸法バラツキ等によって、中心導体11の段差部11ｅとセラミック板13の上側主面および下側主面との間の寸法にバラツキが生じてしまっていた。即ち、高周波同軸コネクタを精度よく製造することができなかった。その結果、中心導体11を伝送する高周波信号の伝送特性にバラツキが生じてしまい高周波信号の伝送特性を安定させるのが困難であった。

従って、本発明は上記問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、セラミック板が破損しにくく、気密信頼性を保持でき、高周波信号の伝送特性を損なわずに作製が容易な高周波同軸コネクタを提供することにある。

本発明の高周波同軸コネクタは、中央部の上下主面を貫通する貫通孔が形成されるとともに該貫通孔の内面にメタライズ層が被着されたセラミック板と、前記貫通孔に挿通され前記メタライズ層にロウ付けされた中心導体と、前記セラミック板の外周を取り囲むように設けられた筒状の外周導体とから成る同軸コネクタであって、前記中心導体は下部中心導体と上部中心導体とから成り、前記下部中心導体は上端が細径部とされるとともに該細径部と残部との間が段差部とされており、前記細径部が前記貫通孔の下側から挿通されて先端部が前記セラミック板の上側主面から突出するとともに前記段差部が前記セラミック板の下側主面に当接された状態で前記細径部が前記メタライズ層にロウ付けされており、前記上部中心導体は下端面の中央部に前記細径部の上端を嵌合させる凹部および該凹部の底面に前記細径部よりも小径のロウ溜め穴が設けられており、前記凹部が前記下部中心導体の前記細径部に嵌着されるとともに前記上部中心導体の下端と前記セラミック板の上側主面との間に隙間を設けて前記上部中心導体が前記下部中心導体にロウ付けされていることを特徴とする。

本発明の高周波同軸コネクタは、上部中心導体の下端とセラミック板の上側主面との間に隙間を設けて上部中心導体が下部中心導体にロウ付けされていることから、ロウ付け接合後に中心導体に熱収縮が生じても、セラミック板が下部中心導体の段差部と上部中心導体の下端とに挟まれてセラミック板に圧縮応力が作用することがない。また、上部中心導体の下端とセラミック板の上側主面との間にロウ材が溜まることによって、ロウ材との熱膨張差によってセラミック板に破損が生じることもない。

また、セラミック板の自重によって、セラミック板の下側主面を下部中心導体の段差部の上面に当接させてロウ付けすればよく、ロウ付け時に治具を用いる必要がない。このため、セラミック板と中心導体との接合位置精度の管理が容易である。即ち、高周波同軸コネクタを精度よく製造することができ、その結果、中心導体を伝送する高周波信号の伝送特性が安定する。

また、上部中心導体の下端面の中央部に、下部中心導体の細径部の上端を嵌合させる凹部を設け、その凹部の底面に細径部よりも小径のロウ溜め穴が設けられていることにより、ロウ溜め穴開口周囲の凹部底面と下部中心導体の細径部の上端面および凹部の内面と細径部の外周面とが当接されて、上部中心導体と下部中心導体とが位置ずれすることなくロウ付けされるので、中心導体を伝送する高周波信号の伝送特性が安定する。また、上部中心導体の下端面がセラミック板の上側主面に接してしまうのを防止するとともに、ロウ溜め穴によってロウ材量をコントロールできるので、上部中心導体の下端とセラミック板の上側主面との隙間を必要以上に大きくしなくても上部中心導体とセラミック板の上側主面とがロウ付けされてしまわないようにできる。従って、セラミック板に上部中心導体との熱膨張差による応力が作用してしまうのを防止することができる。その結果、セラミック板にクラック等の破損が生じにくくなる。

本発明の高周波同軸コネクタについて以下に詳細に説明する。図１は本発明の高周波同軸コネクタの実施の形態の一例を示す断面図である。同図において、１は中心導体、２はロウ材、３はセラミック板、４は外周導体であり、主にこれらにより高周波同軸コネクタが構成される。

本発明の高周波同軸コネクタは、中央部の上下主面を貫通する貫通孔３ａが形成されるとともに貫通孔３ａの内面にメタライズ層３ｂが環状に被着されたセラミック板３と、貫通孔３ａに挿通されメタライズ層３ｂにロウ材２ｂ（以下第二のロウ材という）を介してロウ付けされた中心導体１と、セラミック板３の外周を取り囲むように設けられた筒状の外周導体４とから成るもので、中心導体１は下部中心導体１ａと上部中心導体１ｂとから成り、下部中心導体１ａは上端が細径部１ｃとされるとともに細径部１ｃと残部との間が段差部１ｅとされており、細径部１ｃが貫通孔３ａの下側から挿通されてセラミック板３の上側主面から突出するとともに段差部１ｅがセラミック板３の下側主面に当接された状態で細径部１ｃがメタライズ層３ｂに第二のロウ材２ｂを介してロウ付けされており、上部中心導体１ｂは下端面の中央部に細径部１ｃの上端を嵌合させる凹部１ｄおよび凹部１ｄの底面に細径部１ｃよりも小径のロウ溜め穴１ｈが設けられており、凹部１ｄが下部中心導体１ａの細径部１ｃに嵌着されるとともに上部中心導体１ｂの下端１ｆとセラミック板３の上側主面との間に隙間を設けて上部中心導体１ｂが下部中心導体１ａにロウ材２ａ（以下、第一のロウ材という）を介してロウ付けされたものである。

なお、上下左右という場合、図面上の位置関係を説明するものであり、また、製造時にはこの位置関係に配置されるが、完成時における位置関係と関係するものではない。

本発明の高周波同軸コネクタは、半導体製造装置，電子機器，半導体装置等の電気装置の気密容器部分を構成する壁部に貫通穴を設けておき、この貫通穴の内周面または貫通穴の開口の周囲に高周波同軸コネクタの外周導体４が気密にロウ付けまたは溶接されることにより、電気装置を密閉することができる。

本発明の高周波同軸コネクタによれば、上部中心導体の下端とセラミック板の上側主面との間に隙間を設けて上部中心導体が下部中心導体にロウ付けされていることから、ロウ付け接合後に中心導体１に熱収縮が生じても、セラミック板３が下部中心導体１ａの段差部１ｅと上部中心導体１ｂの下端１ｆとに挟まれてセラミック板３に圧縮応力が作用することがない。また、上部中心導体１ｂの下端１ｆとセラミック板３の上側主面との間に第二のロウ材２ｂおよび第一のロウ材２ａが連結して溜まってしまうことによって、第一および第二のロウ材２ａ，２ｂとの熱膨張差によってセラミック板３に破損を生じさせてしまうこともない。

また、セラミック板３と下部中心導体１ａとは、細径部１ｃでメタライズ層３ｂにロウ付けされていることにより、セラミック板３と下部中心導体１ａとの接合部において、下部中心導体１ａとの熱膨張差によってセラミック板３に加わる応力を小さく抑えることができ、セラミック板３にクラック等の破損を生じにくくすることができる。その結果、セラミック板３の上下両主面間、すなわち電気装置の外部雰囲気側と内部雰囲気側との間を気密に遮断できる高周波同軸コネクタとなる。

また、セラミック板３の自重によって、セラミック板３の下側主面を下部中心導体１ａの段差部１ｅの上面に当接させてロウ付けすればよく、ロウ付け時に治具を用いる必要がなく、セラミック板３と中心導体１との接合位置精度の管理を容易にすることができる。

また、上部中心導体１ｂの凹部１ｄの底面にロウ溜め穴１ｈが形成されていることによって、ロウ溜め穴１ｈ開口周囲の凹部１ｄ底面と下部中心導体１ａの細径部１ｃの上端面および凹部１ｄの内面と細径部１ｃの上端外周面とが当接されて、上部中心導体１ｂと下部中心導体１ａとが位置ずれすることなくロウ付けされるで、中心導体１を伝送する高周波信号の伝送特性が安定する。また、上部中心導体１ｂの下端面１ｆとセラミック板３の上側主面との間に隙間が設けて第一のロウ材２ａおよび第二のロウ材２ｂが接してしまうのを防止するとともに、ロウ溜め穴１ｈによって第一のロウ材２ａ量をコントロールできるので、上部中心導体１ｂの下端面１ｆとセラミック板３の上側主面との隙間を必要以上に大きくしなくても、第一のロウ材２ａおよび第二のロウ材２ｂが接して、上部中心導体１ｂとセラミック板３の上側主面とがロウ付けされてしまわないようにできる。従って、セラミック板３に上部中心導体１ｂとの熱膨張差による応力およびロウ材との熱膨張差による応力が作用してしまうのを防止することができる。その結果、クラック等の破損が生じにくいセラミック板３となる。

即ち、高周波同軸コネクタを精度よく容易に製造することができ、セラミック板３が破損しにくく、その結果、中心導体１を伝送する高周波信号の伝送特性を損なわずに量産性にも優れた高周波同軸コネクタを提供できる。

本発明の高周波同軸コネクタにおいて、中心導体１はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ，銅（Ｃｕ），Ｃｕ合金，ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属から成る円柱状であり、電気装置内外を電気的に接続するための導体として機能する。中心導体１は角柱状であってもよいが、中心導体１が円柱状であることにより、中心導体１を伝送する高周波信号を同軸線路と同じモードで伝送させることができるとともに、セラミック板３にクラック等の破損が発生しにくいものとできる。従って、中心導体１は円柱状とするのがよい。

中心導体１は下部中心導体１ａおよび上部中心導体１ｂに二分して作製され、下部中心導体１ａは、上端が細径部１ｃとされるとともに細径部１ｃとそれ以外の残部との間が段差部１ｅとなるように形成される。上部中心導体１ｂは、下端面１ｆの中央部に細径部１ｃの上端が嵌合される凹部１ｄが形成され、さらに凹部１ｄの底面に細径部１ｃよりも小径のロウ溜め穴１ｈが形成される。なお、上部中心導体１ｂの下端面１ｆと凹部１ｄとの間に傾斜面１ｇを設けておくとよい。

そして、下部中心導体１ａは、細径部１ｃがセラミック板３の貫通孔３ａの下側から挿通されて先端部がセラミック板３の上側主面から突出し、段差部１ｅの上面がセラミック板３の下側主面に当接された状態でセラミック板３のメタライズ層３ｂに第二のロウ材２ｂを介してロウ付けされる。上部中心導体１ｂは、凹部１ｄに下部中心導体１ａの細径部１ｃが嵌入されるとともに下端１ｆがセラミック板３の上側主面との間に隙間をもった状態で下部中心導体１ａの細径部１ｃ上端部と凹部１ｄの内面とが第一のロウ材２ａを介してロウ付けされる。

なお、細径部１ｃを有する下部中心導体１ａは、下部中心導体１ａとなる棒材に旋盤を用いた切削加工や金型を用いたプレス加工等の従来周知の金属加工を施すことによって形成される。また、凹部１ｄを有する上部中心導体１ｂも、上記と同様に、上部中心導体１ｂとなる棒材に旋盤を用いた切削加工や金型を用いたプレス加工等の従来周知の金属加工を施すことによって形成される。

また、下部中心導体１ａと上部中心導体１ｂとの材質を変えても良い。例えば、下部中心導体１ａはＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金製とし、上部中心導体１ｂはＣｕ製等としてもよい。

好ましくは、下部中心導体１ａは、その熱膨張係数がセラミック板３の熱膨張係数と近似した材質、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金とするのがよく、この構成によって、下部中心導体１ａとセラミック板３とがロウ付けされる際の両者の熱膨張差を最小限に抑えることができ、下部中心導体１ａをセラミック板３に気密性よく強固に接合することができるようになる。

従って、セラミック板３がＡｌ_２Ｏ_３質セラミックスから成る場合、下部中心導体１ａをＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金で形成しかつ下部中心導体１ａを電気装置の外部雰囲気側に位置させた状態で、高周波同軸コネクタとするのがよい。外部雰囲気側に位置する中心導体１を構成する金属として硬度がビッカース硬度でＨｖ＝200以上のものであると、比較的固く容易に曲がりにくいことから中心導体１の外部雰囲気側にコネクターソケットを嵌合する際等に中心導体１に曲がりを発生させにくいので好ましい。

また、上部中心導体１ｂは、その電気抵抗値が低い材質、例えばＣｕとするのがよく、この構成によって、上部中心導体１ｂを伝送する高周波信号の電気抵抗による伝送損失を低減することができる。

また、図１に示すように、下部中心導体１ａには第一のスリット１ｉが設けられ、上部中心導体１ｂには第二のスリット１ｊが設けられてもよい。この構成により、第一のスリット１ｉおよび第二のスリット１ｊに相手方の端子を挿入させることが可能となり、電気装置の内部または外部との接続が容易で確実なものとなる。この場合、第一のスリット１ｉおよび第二のスリット１ｊは、相手方の端子が挿入されていない状態ではスリットが閉じたような状態としておき、この状態で第一のスリット１ｉおよび第二のスリット１ｊにスリット１ｉ，１ｊが開くように相手方の端子を挿入させることで、中心導体と端子との間の接続が確実になる。

細径部１ｃと細径部１ｃを除く下部中心導体１ａとの間には段差部１ｅが形成されていることにより、第二のロウ材２ｂが段差部１ｅより下側に流れるのを防止し、第二のロウ材２ｂのメニスカス形状を良好なものとできるとともに、残部に同軸ケーブル等を接続させる際に第二のロウ材２ｂが流れてしまって接続の障害となるのを防止できる。

また、上部中心導体１ｂの下端面１ｆによって、第二のロウ材２ｂが下端面１ｆを超えて上部中心導体１ｂの上側に這い上がるのを防止し、第二のロウ材２ｂのメニスカス形状を良好なものとできるとともに、残部に同軸ケーブル等を接続させる際に第二のロウ材２ｂが流れてしまって接続の障害となるのを防止できる。

また図１に示すように、上部中心導体１ｂの下端面１ｆと凹部１ｄとの間が傾斜面１ｇとされる構成によって、第二のロウ材２ｂが下端面１ｆを超えて上部中心導体１ｂの上側に這い上がらないようにすることができるとともに、上部中心導体１ｂの傾斜面１ｇと下部中心導体１ａの上端部との間に第一のロウ材２ａの良好なメニスカスを形成させることができ、下部中心導体１ａと上部中心導体１ｂとを強固にロウ付けさせることが可能となる。また、上記のように、第二のロウ材２ｂが下端面１ｆを超えて上部中心導体１ｂの上側に這い上がらないことから上部中心導体１ｂの上側に同軸ケーブル等を接続させる際に這い上がった第二のロウ材２ｂが接続の障害となるのをより確実に防止できる。

傾斜面１ｇの垂直面断面形状は、図１に示すような直線状または円弧状であり、好ましくは直線状としておくとよい。これにより、傾斜面１ｇの全面にわたって傾斜角度が一定となって、傾斜面１ｇの広範囲に第一のロウ材２ａを流し広げることができる。好ましくは、傾斜面１ｇの大きさは幅および深さとも0.2ｍｍ〜0.8ｍｍであるのがよい。傾斜面１ｇと下部中心導体１ａの細径部１ｃの側面との間に第一のロウ材２ａのメニスカスを非常に良好な形状で形成することができ、下部中心導体１ａと上部中心導体１ｂとを互いにより強固に接合させることができる。傾斜面１ｇの大きさが0.2ｍｍ未満であると、第一のロウ材２ａのメニスカスを良好な形状で形成するのが困難となり、傾斜面１ｇの大きさが0.8ｍｍを超えると傾斜面１ｇの大きさが必要以上に大きくなり、上部中心導体１ｂが長大化してしまう。

また、上部中心導体１ｂの下端１ｆとセラミック板３との間に空隙をもった状態としていることから、細径部１ｃと凹部１ｄとを接合するための第一のロウ材２ａが、セラミック板３の貫通孔３ａと下部中心導体１ａの細径部１ｃとの接合部に流れてしまうのを防止できる。その結果、細径部１ｃと凹部１ｄとを接合するための第一のロウ材２ａが下に流れてしまうことがなく、上部中心導体１ｂと下部中心導体１ａとを第一のロウ材２ａによって強固に接合固定することができる。また、第一のロウ材２ａがセラミック板３の貫通孔３ａと下部中心導体１ａの細径部１ｃとの接合部に流れこんで不要なロウ材の溜まりを形成することがなくなり、貫通孔３ａ周辺部でのセラミック板３がクラック等によって破損するのを防止することができる。

ここで、上部中心導体１ｂの下端面１ｆとセラミック板３の上側主面との間の寸法Ｈは、0.1ｍｍ〜１ｍｍ程度であるのがよい。Ｈが0.1ｍｍ未満であると、上部中心導体１ｂの下端面１ｆとセラミック板３の上側主面との間が近接して第一のロウ材２ａおよび第二のロウ材２ｂがつながってしまい、セラミック板３の上側主面に溜まる可能性がある。そして、セラミック板３にロウ材溜まりとの熱膨張差による応力が大きく作用してしまい、セラミック板３がクラック等によって破損してしまう場合がある。Ｈが１ｍｍを超えて大きくなると、その分だけ上部中心導体１ｃを長くしなければならず、高周波同軸コネクタが大型化してしまう傾向にあるとともに、細径部１ｃが露出した部位の長さが長くなって、中心導体１を伝送する高周波信号に生ずる反射損失等の伝送損失が大きくなる傾向にあり、高周波信号を効率よく伝送させることができない場合がある。

また、中心導体１は、その表面にＮｉから成るめっき金属層を１μｍ〜10μｍの厚みに被着させておくと中心導体１が酸化腐食することを有効に防止することができる。従って、中心導体１の表面にはＮｉから成るめっき金属層を１μｍ〜10μｍの厚みに被着させておくことが好ましい。

セラミック板３は、例えばＡｌ_２Ｏ_３質セラミックス等から成る絶縁性のものであり、電気装置との電気的絶縁を保って中心導体１を保持する機能を有し、例えばＡｌ_２Ｏ_３質セラミックスから成る場合、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）および酸化カルシウム（ＣａＯ）等のＡｌ_２Ｏ_３質セラミック原料粉末にポリビニルアルコール等のバインダを添加混合するとともに、これを所定形状のプレス型内に充填し、所定の圧力でプレスすることにより貫通孔３ａが設けられた平板状のプレス成形体を得、しかる後、このプレス成形体を約1600℃の温度で焼成する。

好ましくは、セラミック板３の上側主面と貫通孔３ａとの間に面取り状のテーパ部３ｄを形成しておくのが良く、テーパ部３ｄの形成方法としては、プレス型内に予めテーパ部３ｄとなる突起を形成しておき、焼成前にこのプレス型を用いてプレス成形体を得る、または焼成後、ドリル加工によってテーパ部３ｄを形成する。さらに、貫通孔３ａの内面にメタライズ層３ｂとなるＷやＭｏ，Ｍｎ等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを吸引印刷法，筆塗り法等によって塗布し、約1300℃の温度で焼成することによって製作される。テーパ部３ｄが形成されている場合は、テーパ部３ｄにも延出するようにメタライズ層３ｂが形成される。

また、セラミック板３の外周面にも側部メタライズ層３ｃを形成しておくとよく、セラミック板３と外周導体４とを第三のロウ材２ｃで強固に接続することが可能となる。

または、Ａｌ_２Ｏ_３，ＳｉＯ_２，ＭｇＯ，ＣａＯ等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤等を添加混合してスラリーと成す。このスラリーをドクターブレード法やカレンダーロール法によってセラミックグリーンシートと成し、所要の大きさに切断する。次に、複数のセラミックグリーンシートにおいて貫通孔３ａ等を形成するために適当な打抜き加工を施す。次いでセラミックグリーンシートを積層し、約1600℃の温度で焼成する。焼成後、ドリル加工によってテーパ部３ｄを形成する。さらに、貫通孔３ａの内面にメタライズ層３ｂとなるＷやＭｏ，Ｍｎ等の金属粉末を主成分とする金属ペーストを吸引印刷法等によって塗布し、約1600℃の温度で焼成することによって製作される。テーパ部３ｄを形成する場合は、ドリル加工によってセラミック板３に形成された中心導体１の直径よりも直径寸法が大きな貫通孔３ａの一方の開口部に貫通孔３ａの直径よりも直径寸法の大きなドリルの先端部で切削加工することによって形成される。

なお、テーパ部３ｄを形成する場合は、貫通孔３ａのテーパ部３ｄの内面のみにメタライズ層３ｂが被着形成される形態であってもよい。貫通孔３ａにテーパ部３ｄが設けられることで、テーパ部３ｄのメタライズ層３ｂと下部中心導体１ａの細径部１ｃの側面との間に第二のロウ材２ｂのメニスカスを良好に形成することができ、かつテーパ部３ｄの内面のみにメタライズ層３ｂが被着形成されることで、セラミック板３と下部中心導体１ａとの接合面積を最小限に抑え、セラミック板３に下部中心導体１ａとの熱膨張差による応力が作用してしまうのを極力抑えることが可能となる。その結果、下部中心導体１ａをメタライズ層３ｂに強固に接合固定できるとともに、セラミック板３がクラック等の破損によって上下主面間の気密を保持できなくなるのを防止できる。

ここで、好ましくは、テーパ部３ｄの大きさは幅および深さとも0.5ｍｍ〜１ｍｍであるのがよい。テーパ部３ｄのメタライズ層３ｂと下部中心導体１ａの細径部１ｃの側面との間に第二のロウ材２ｂのメニスカスを非常に良好な形状で形成することができ、また、テーパ部３ｄに第二のロウ材２ｂのプリフォームを設置した状態でロウ付け炉に投入することで、第二のロウ材２ｂのプリフォームが溶融した際にセラミック板３の貫通孔３ａの内面に流れ易くすることができるので、下部中心導体１ａとセラミック板３とを互いにより強固に接合させることができる。テーパ部３ｄの大きさが0.5ｍｍ未満であると、第二のロウ材２ｂのメニスカスを良好な形状で形成するのが困難となり、テーパ部３ｄの大きさが１ｍｍを超えるとテーパ部３ｄの大きさが大きくなり、テーパ部３ｄにおいて欠けやクラック等の破損が発生し易くなってしまう。

また、貫通孔３ａのテーパ部３ｂの内面に被着されたメタライズ層３ｂと中心導体との間に、テーパ部３ｂがそのテーパ角度によって下部中心導体１ａの細径部１ｃと対向することとなるので、第二のロウ材２ｂの適度なメニスカスを形成することができる。そして、中心導体１との第二のロウ材２ｂとの接合長さをテーパ角度によってコントロールすることができる。

さらに、テーパ角度によってセラミック板３と下部中心導体１ａとの間のロウ材のメニスカスをコントロールし、第二のロウ材２ｂと下部中心導体１ａとの接合長さを適度にできるとともに、テーパ部３ｄの内面に形成された縦弾性係数の大きい第二のロウ材２ｂでセラミック板３と下部中心導体１ａとの間の熱膨張差を吸収でき、セラミック板３に加わる下部中心導体１ａとの熱膨張差による応力を最小限に抑え、セラミック板３にクラック等の破損が生ずるのを有効に防止することができる。

テーパ部３ｄの垂直面断面形状は、図１に示すような直線状または円弧状であり、好ましくは直線状とされるのがよく、これによりメタライズ層３ｂの全面に均一にロウ材２を流すことができる。そしてテーパ部３ｄは、底面がセラミック板３の主面と平行な貫通孔３ａとなる、断面が四角形状の座繰り形状ではないので、テーパ部３ｄの内面に全周にわたって円環状のメタライズ層３ｂが形成され、下部中心導体１ａの側面との間にロウ材２の良好なメニスカスを形成することができ、下部中心導体１ａをメタライズ層３ｂに強固かつ気密にロウ付けすることができる。断面が四角形状となる座繰り形状であると、底面に形成されるメタライズ層３ｂと下部中心導体１ａの側面との間に第二のロウ材２ｂの良好なメニスカスを形成することができないので不適である。

テーパ部３ｄは、断面形状が三角形状とされたＣ面カット状の直線である場合、セラミック板３の主面とテーパ部３ｄの内面との間の傾斜角の大きさは30°〜60°程度であるのが好ましく、この構成により、テーパ部３ｄに形成されるロウ材のメニスカス形状を良好なものとすることができる。

また、テーパ部３ｄはセラミック板３を先端が尖ったドリルの先端部で切削加工することによってすり鉢状に設けられる。これにより、テーパ部３ｄを容易かつ効率よく形成することができる。

これらの結果、下部中心導体１ａをセラミック板３に強固かつ気密に接合することが可能となる。

外周導体４はＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金，Ｆｅ−Ｎｉ合金，Ｆｅ，ＳＵＳ等の金属から成る円筒状であり、セラミック板３を外周導体４にロウ付けするには、セラミック板３の外周面のＷやＭｏ，Ｍｎ等の高融点金属から成る側部メタライズ層３ｃと外周導体４の内面とをＡｇロウ等のロウ材を介してロウ付けする方法が採用される。

また外周導体４の電気装置への取着は、半導体製造装置，電子機器，半導体装置等の電気装置の気密容器部分を構成する壁部に貫通穴を開けておき、この貫通穴の内周面または貫通穴の開口の周囲に高周波同軸コネクタの外周導体４が気密にＡｇロウ等のロウ材や半田を介してのロウ付けまたは溶接されることにより、電気装置を密閉するように接合される。

次に、本発明の高周波同軸コネクタの製造方法について説明する。本発明の高周波同軸コネクタの製造方法は、下部中心導体１ａの細径部１ｃをセラミック板３の貫通孔３ａに挿通し、さらに細径部１ｃの先端を、ロウ溜め部に第一のロウ材２ａとなるロウ材のプリフォームを挿入した上部中心導体１ｂの凹部１ｄに嵌入する。そして、下部中心導体１ａが下方に、上部中心導体１ｂが上方になるように配置して、セラミック板３の上側主面の細径部１ｃの周囲に第二のロウ材のプリフォーム２ｂを設置し、これらを外周導体４の内側に挿入してセラミック板３の上側主面の外周部にロウ材２ｃとなるプリフォームを設置した状態でロウ付け炉に投入してロウ付け接合すればよい。

この高周波同軸コネクタの製造方法は、各ロウ付け部に適度な量のロウ材が被着され、中心導体１の段差部１ｃとセラミック板３の下側主面との間のロウ材の溜まりが発生するのを防止することができる。その結果、セラミック板３に第二のロウ材２ｂとの熱膨張差による応力が作用することがなく、セラミック板３をクラック等によって破損させてしまうのを防止できる。以上により、気密信頼性を保持でき、高周波信号の伝送特性を良好かつ安定させた状態で保持できる高周波同軸コネクタを製造することができる。

貫通孔３ａの内面の上部に下方に向けてテーパ状とされたテーパ部３ｄが形成される場合、テーパ部３ｄの位置に第二のロウ材２ｂのプリフォームを設置することができ、第二のロウ材２ｂのプリフォームの設置位置がずれるのを防止することができるとともに、テーパ部３ｄに第二のロウ材２ｂのプリフォームを設置した状態でロウ付け炉に投入することで、第二のロウ材２ｂのプリフォームが溶融した際にセラミック板３の貫通孔３ａの内面に流れ易くさせることができるので、下部中心導体１ａとセラミック板３とを互いにより強固に接合させることができるという作用効果がある。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を施すことは何等差し支えない。例えば、上記実施の形態においては、貫通孔３ａの内面の上部に下方に向けてテーパ状とされたテーパ部３ｄが形成された構成について説明したが、貫通孔３ａの内面にテーパ部３ｄが形成されない形態であってもよい。

また、例えば、凹部１ｄを上方に向けて先細りとなる円錐形状とし、これに嵌着される細径部１ｃも先細りのテーパ面とし、細径部１ｃの先端より奥の凹部１ｄをロウ溜め穴として使用する形態であってもよい。

本発明の高周波同軸コネクタの実施の形態の一例を示す断面図である。（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来の高周波同軸コネクタの一例を示す断面図である。

符号の説明

１：中心導体
１ａ：下部中心導体
１ｂ：上部中心導体
１ｃ：細径部
１ｄ：凹部
１ｅ：段差部
１ｆ：下端面
１ｈ：ロウ溜め穴
２ａ：第一のロウ材
２ｂ：第二のロウ材
２ｃ：第三のロウ材
３：セラミック板
３ａ：貫通孔
３ｂ：メタライズ層
３ｃ：側部メタライズ層
３ｄ：テーパ部
４：外周導体

Claims

中央部の上下主面を貫通する貫通孔が形成されるとともに該貫通孔の内面にメタライズ層が被着されたセラミック板と、前記貫通孔に挿通され前記メタライズ層にロウ付けされた中心導体と、前記セラミック板の外周を取り囲むように設けられた筒状の外周導体とから成る同軸コネクタであって、前記中心導体は下部中心導体と上部中心導体とから成り、前記下部中心導体は上端が細径部とされるとともに該細径部と残部との間が段差部とされており、前記細径部が前記貫通孔の下側から挿通されて先端部が前記セラミック板の上側主面から突出するとともに前記段差部が前記セラミック板の下側主面に当接された状態で前記細径部が前記メタライズ層にロウ付けされており、前記上部中心導体は下端面の中央部に前記細径部の上端を嵌合させる凹部および該凹部の底面に前記細径部よりも小径のロウ溜め穴が設けられており、前記凹部が前記下部中心導体の前記細径部に嵌着されるとともに前記上部中心導体の下端と前記セラミック板の上側主面との間に隙間を設けて前記上部中心導体が前記下部中心導体にロウ付けされていることを特徴とする高周波同軸コネクタ。