JP5113101B2 - 電気回路の接続構造および電気回路の接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気回路の接続構造および電気回路の接続方法に関し、特には、端子間の容量結合に関する。

従来、端子間の容量結合を実現する接続構造として、一方のハウジングに保持される端子と、他方のハウジングに保持される端子とが空間的に離れて配置される接続構造が知られている（特許文献１を参照）。また、こうして空間的に離れた端子間に誘電体が配置される例も、特許文献１には示唆されている。

特開２００２−２８９３０９号公報

ところで、端子間に誘電体を配置する例では、端子と誘電体との間に空気が入り込んでしまうと、その影響で端子間の静電容量が劣化してしまう虞がある。

また、端子や誘電体の表面には微小な凹凸が多数存在するため、端子と誘電体とが接触していても、微視的にはこれらの間に微小な隙間が多数形成される。このため、微小な隙間内の空気の影響で端子間の静電容量が劣化してしまう虞がある。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであり、端子間の静電容量の劣化を抑制することが可能な電気回路の接続構造および電気回路の接続方法を提供することを主な目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の電気回路の接続構造は、第１の平型回路基材の電気回路と導通する１又は複数の導体部と、前記各導体部上に設けられる誘電体部と、第２の平型回路基材の側に設けられる１又は複数の対向部と、を備え、前記誘電体部が前記対向部に対向すると共に、前記誘電体部と前記対向部との隙間に液状の誘電性材料が介在する、ことを特徴とする。

また、本発明の電気回路の接続方法は、第１の平型回路基材の電気回路と導通する１又は複数の導体部上に設けられる誘電体部と、第２の平型回路基材の側に設けられる１又は複数の対向部と、が対向すると共に、前記誘電体部と前記対向部との隙間に液状の誘電性材料が介在する、ことを特徴とする。

本発明によれば、誘電体部と対向部との隙間に液状の誘電性材料が介在するので、導体部と対向部との間の静電容量の劣化が抑制される。また、液状の誘電性材料が用いられるので、複数の対向部が存在する場合であっても、対向部間の短絡が抑制される。

また、本発明の一態様では、前記誘電体部が前記対向部に接触すると共に、前記誘電体部と前記対向部との隙間に液状の誘電性材料が介在する。これによれば、液状の誘電性材料を用いているため、誘電体部と対向部との接触が可能であり、その結果、導体部と対向部との距離が短縮化される。

また、本発明の一態様では、前記導体部が前記第１の平型回路基材に形成された導体パッドである。これによれば、第１の平型回路基材と第２の平型回路基材との距離が短縮化される。

また、本発明の一態様では、前記対向部が前記第２の平型回路基材に形成された導体パッドである。これによれば、第１の平型回路基材と第２の平型回路基材との距離が短縮化される。

また、本発明の一態様では、前記導体部が前記第１の平型回路基材に形成された導体パッドであり、前記対向部が前記第２の平型回路基材に形成された導体パッドである。これによれば、第１の平型回路基材と第２の平型回路基材との距離が短縮化される。

また、本発明の一態様では、前記導体部は板状に形成され、一方の面に前記電気回路が接続され、他方の面上に前記誘電体部が設けられる。これによれば、第１の平型回路基材と第２の平型回路基材との間にスペースが確保されるので、第１の平型回路基材と第２の平型回路基材とを連結する構成をこれらの間に配置することが可能である。

また、本発明の一態様では、前記対向部は板状に形成され、一方の面に前記電気回路が接続され、他方の面に前記液状の誘電性材料を介して前記誘電体部が接触する。これによれば、第１の平型回路基材と第２の平型回路基材との間にスペースが確保されるので、第１の平型回路基材と第２の平型回路基材とを連結する構成をこれらの間に配置することが可能である。

また、本発明の一態様では、前記導体部および前記対向部は板状に形成され、前記導体部の一方の面に前記電気回路が接続され、他方の面上に前記誘電体部が設けられ、前記対向部の一方の面に前記電気回路が接続され、他方の面に前記液状の誘電性材料を介して前記誘電体部が接触する。これによれば、第１の平型回路基材と第２の平型回路基材との間にスペースが確保されるので、第１の平型回路基材と第２の平型回路基材とを連結する構成をこれらの間に配置することが可能である。

また、本発明の一態様では、前記液状の誘電性材料の主成分がグリコール系の樹脂である。グリコール系の樹脂は、誘電率が比較的高い材料であるため、液状の誘電性材料の主成分として好適である。

本発明の電気回路の接続構造および電気回路の接続方法を実現するコネクタの断面図である。 雄型コネクタの斜視図である。 雄型コネクタの分解斜視図である。 雄型コネクタの実装を表す図である。 雌型コネクタの斜視図である。 雌型コネクタの分解斜視図である。 雌型コネクタの実装を表す図である。 誘電体部と対向部との接触を表す拡大図である。 変形例に係るコネクタの断面図である。 本発明の他の実施形態を表す分解斜視図である。 本発明の他の実施形態を表す断面図である。

本発明の電気回路の接続構造および電気回路の接続方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の電気回路の接続構造および電気回路の接続方法を実現するコネクタ１の断面図である。コネクタ１は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）又は配線基板からなる第１の平型回路基材７と第２の平型回路基材８とを接続するコネクタであり、第１の平型回路基材７に取り付けられる雄型コネクタ２と、第２の平型回路基材８に取り付けられる雌型コネクタ３と、を有している。

雄型コネクタ２は、平型の第１のフレーム２１を有し、この第１のフレーム２１には、導体部としての板状の端子２５が配置されている。この端子２５上には、フィルム状の誘電体部４が配置されている。他方、雌型コネクタ３は、平型の第２のフレーム３１を有し、この第２のフレーム３１には、対向部としての板状の端子３５が配置されている。

これら第１のフレーム２１と第２のフレーム３１とが嵌め合わされるとき、端子２５と端子３５とが誘電体部４を挟んで対向する。これにより、端子２５と端子３５との容量結合が実現し、高周波信号の伝送が良好となる。

図２Ａ及び図２Ｂは、雄型コネクタ２の斜視図及び分解斜視図である。雄型コネクタ２は、梯子状に形成された樹脂製の第１のフレーム２１と、複数の端子２５が設けられた端子保持体２３と、各端子２５上に設けられた誘電体部４とを有している。

第１のフレーム２１は、一対の長辺部２１６と、これらを連結する複数の連結部２１７とを有しており、連結部２１７の間には、穴部２１８が形成されている。端子保持体２３は、この第１のフレーム２１の裏面２ｂ側に取り付けられる。穴部２１８の位置は、端子２５の位置に対応しており、各穴部２１８内には、誘電体部４が収容される。また、長辺部２１６の外縁には、表面２ａ側が裏面２ｂ側よりも外方に張り出したテーパー部２１２，２１４がそれぞれ形成されている。

端子保持体２３は、樹脂製の板状基材２３２と、この板状基材２３２に巻き付けられるように形成される導体膜２５２とを有しており、この導体膜２５２により端子２５が構成される。具体的な例では、板状基材２３２としてのＢＴ（ビスマレイミド・トリアジン）樹脂の表面の一部に、ニッケル下地めっき及び金めっきが施され、その上に、導体膜２５２としての銅箔が配置される。なお、端子保持体２３は、端子２５としての金属板に樹脂材を一体成形することで得られてもよい。

誘電体部４は、例えば五酸化タンタルやチタン酸バリウムなどの高誘電セラミックからなり、端子２５の表面２５ａに接合される。具体的な例では、誘電体部４の表面に銅層が蒸着等で形成され、この銅層が端子２５の表面２５ａに半田等で接合される。これにより、端子２５と誘電体部４との間に空気層が形成されることが抑制される。なお、誘電体部４は、スパッタリングや印刷などで端子２５上に形成されてもよい。

図３は、雄型コネクタ２の実装を表す図である。雄型コネクタ２が実装される第１の平型回路基材７は、複数の電気回路７３を有し、各電気回路７３の端部には、導体パッド７５が形成されている。この導体パッド７５は、第１の平型回路基材７に形成された導体パターンが露出した、接続用の導体パターンである。雄型コネクタ２の第１のフレーム２１の裏面２ｂは、第１の平型回路基材７の表面に接着され、端子２５（図２Ｂを参照）の裏面は、第１の平型回路基材７に設けられた導体パッド７５に接続される。

図４Ａ及び図４Ｂは、雌型コネクタ３の斜視図及び分解斜視図である。雌型コネクタ３は、矩形枠状に形成された、適度な弾性を有する樹脂製の第２のフレーム３１と、複数の端子３５が設けられた端子保持体３３とを有している。

第２のフレーム３１は、一対の長辺部３１６と、一対の短辺部３１７とを有しており、これらが穴部３１８を取り囲んでいる。この穴部３１８内には、上記第１のフレーム２１が嵌め入れられる。端子保持体３３は、この第２のフレーム３１の裏面３ｂ側に取り付けられる。また、長辺部３１６の内縁には、表面３ａ側が裏面３ｂ側よりも内方に張り出したテーパー部３１２，３１４がそれぞれ形成されている。

端子保持体３３は、上述の端子保持体２３と同様に、樹脂製の板状基材３３２と、この板状基材３３２に巻き付けられるように形成される導体膜３５２とを有しており、この導体膜３５２により端子３５が構成される。

図５は、雌型コネクタ３の実装を表す図である。雌型コネクタ３が実装される第２の平型回路基材８は、上述の第１の平型回路基材７と同様に、複数の電気回路８３を有し、各電気回路８３の端部には、導体パッド８５が形成されている。この導体パッド８５は、第２の平型回路基材８に形成された導体パターンが露出した、接続用の導体パターンである。雌型コネクタ３の第２のフレーム３１の裏面３ｂは、第２の平型回路基材８の表面に接着され、端子３５の裏面は、第２の平型回路基材８に設けられた導体パッド８５に接続される。

なお、第２のフレーム３１の長辺部３１６の弾性変形を可能とするため、第２のフレーム３１の裏面３ｂのうち、短辺部３１７の裏面のみが第２の平型回路基材８の表面に接着され、長辺部３１６の裏面は第２の平型回路基材８の表面に接着されないことが好ましい。

以上に説明した雄型コネクタ２の第１のフレーム２１と、雌型コネクタ３の第２のフレーム３１とは、上記図１に示されるように嵌め合わされる。このとき、雄型コネクタ２の端子２５上の誘電体部４が、雌型コネクタ３の端子３５と接触し、これにより、対向する端子２５と端子３５との間に誘電体部４が挟み込まれる。

具体的には、第１のフレーム２１と第２のフレーム３１とは、テーパー部２１２，２１４とテーパー部３１２，３１４とが嵌め合わされることで、互いに引き付け合う力を生じ、これにより、誘電体部４と端子３５とが圧接される。なお、こうした態様に限られず、段差形状同士が嵌め合わされる態様であってもよい。

また、雄型コネクタ２の誘電体部４と雌型コネクタ３の端子３５との少なくとも一方には、液状の誘電性材料が塗布されている。このため、第１のフレーム２１と第２のフレーム３１とが嵌め合わされるとき、図６に示されるように、誘電体部４と端子３５（詳しくは導体膜３５２）との間に形成される微小な隙間に、液状の誘電性材料４５が介在する。この液状の誘電性材料４５は、室温近傍で液状であり、空気よりも誘電率が高い材料である。

詳しくは、液状の誘電性材料４５の主成分としては、誘電率が比較的高いグリコール系の樹脂が好適に用いられる。さらに、グリコール系の樹脂としては、例えばＰＰＧ（ポリプロピレングリコール トリオール型 Ｍ＝１５００）等が好適に用いられる。このＰＰＧは、２５℃で２００〜５００ｍＰａ・ｓ程度の粘性を有しており、誘電体部４又は端子３５上から流れ落ちにくい。

これに限られず、液状の誘電性材料４５の主成分は、例えばシリコーンオイル、ワセリン又はアクリル樹脂などであってもよい。特にシリコーンオイルは、優れた耐熱性を有するため、高温を伴う製造の観点から好適である。

以上に説明した本発明の実施形態によれば、誘電体部４と端子３５との間の微小な隙間に液状の誘電性材料４５が介在するので、端子２５と端子３５との間の静電容量の劣化が抑制される。また、液状の誘電性材料４５が用いられることで、誘電体部４と端子３５との接触が可能であると共に、誘電体部４と端子３５との間の微小な隙間の充填が可能である。また、液状の誘電性材料４５が用いられることで、図４Ａに示されるように、複数の端子３５が平面的に配列する場合であっても、端子３５間の短絡が抑制される。

また、端子２５及び端子３５が配置されることで、第１の平型回路基材７と第２の平型回路基材８との間にスペースが確保されるので、これらを連結するための第１のフレーム２１及び第２のフレーム３１を配置することが可能である。

なお、こうした態様に限られず、例えば、図７に示されるように、上記図１の構成から端子３５が省略され、雄型コネクタ２の端子２５上の誘電体部４が、第２の平型回路基材８の導体パッド８５（図５を参照）に接触し、これらの隙間に液状の誘電性材料が介在してもよい。

また、例えば、上記図１の構成において端子３５上にも誘電体部が設けられ、雄型コネクタ２の端子２５上の誘電体部４が、雌型コネクタ３の端子３５上の誘電体部と接触し、これらの隙間に液状の誘電性材料が介在してもよい。

以下、本発明の電気回路の接続構造および電気回路の接続方法の他の実施形態について説明する。図８及び図９は、他の実施形態を表す分解斜視図および断面図である。上記実施形態と重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略する。

本実施形態では、第１の平型回路基材７に形成された導体パッド７５が導体部とされ、この導体パッド７５上に誘電体部４が配置される。また、第２の平型回路基材８に形成された導体パッド８５は対向部とされる。

第１の平型回路基材７及び第２の平型回路基材８は、誘電体部４と導体パッド８５とが接触するように重ね合わせられ、略Ｃ字形状の留め具６によって挟まれて固定される。このとき、導体パッド７５と導体パッド８５とが誘電体部４を挟んで対向し、容量結合が実現する。

留め具６は、第１の平型回路基材７の裏面に当接する支持部６７と、第２の平型回路基材８の裏面に当接し、弾性変形により第２の平型回路基材８を第１の平型回路基材７の側へ押圧する弾性変形部６８と、これら支持部６７と弾性変形部６８とを連結する連結部６９と、を備える。

誘電体部４と導体パッド８５との少なくとも一方には、液状の誘電性材料が塗布されている。このため、誘電体部４と導体パッド８５との間に形成される微小な隙間には、上記図６と同様に液状の誘電性材料が介在し、その結果、導体パッド７５と導体パッド８５との間の静電容量の劣化が抑制される。

また、液状の誘電性材料が用いられることで、誘電体部４と導体パッド８５との接触が可能であると共に、誘電体部４と導体パッド８５との間の微小な隙間の充填が可能である。また、液状の誘電性材料が用いられることで、複数の導体パッド８５が平面的に配列する場合であっても、導体パッド８５間の短絡が抑制される。

また、上述のような端子２５，３５を介さずに、導体パッド７５と導体パッド８５とが誘電体部４を挟み込むことで、第１の平型回路基材７と第２の平型回路基材８との距離が短縮化される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が当業者にとって可能であるのはもちろんである。

１ コネクタ、２ 雄型コネクタ、２１ 第１のフレーム、２１２，２１４ テーパー部、２１６ 長辺部、２１７ 連結部、２１８ 穴部、２３ 端子保持体、２３２ 板状基材、２５ 端子（導体部）、２５２ 導体膜、３ 雌型コネクタ、３１ 第２のフレーム、３１２，３１４ テーパー部、３１６ 長辺部、３１７ 短辺部、３１８ 穴部、３３ 端子保持体、３３２ 板状基材、３５ 端子（対向部）、３５２ 導体膜、４ 誘電体部、４５ 液状の誘電体材料、６ 留め具、６７ 支持部、６８ 弾性変形部、６９ 連結部、７ 第１の平型回路基材、７３ 電気回路、７５ 導体パッド、８ 第２の平型回路基材、８３ 電気回路、８５ 導体パッド。

Claims (12)

1. 第１の平型回路基材の電気回路と導通する１又は複数の導体部と、
   前記各導体部上に設けられる誘電体部と、
   第２の平型回路基材の側に設けられる１又は複数の対向部と、
   を備え、
   前記誘電体部が前記対向部に対向すると共に、前記誘電体部と前記対向部との隙間に液状の誘電性材料が介在する、
   ことを特徴とする電気回路の接続構造。
2. 前記誘電体部が前記対向部に接触すると共に、前記誘電体部と前記対向部との隙間に液状の誘電性材料が介在する、
   請求項１に記載の電気回路の接続構造。
3. 前記導体部が前記第１の平型回路基材に形成された導体パッドである、
   請求項１に記載の電気回路の接続構造。
4. 前記対向部が前記第２の平型回路基材に形成された導体パッドである、
   請求項１に記載の電気回路の接続構造。
5. 前記導体部が前記第１の平型回路基材に形成された導体パッドであり、
   前記対向部が前記第２の平型回路基材に形成された導体パッドである、
   請求項１に記載の電気回路の接続構造。
6. 前記導体部は板状に形成され、一方の面に前記電気回路が接続され、他方の面上に前記誘電体部が設けられる、
   請求項１に記載の電気回路の接続構造。
7. 前記対向部は板状に形成され、一方の面に前記電気回路が接続され、他方の面に前記液状の誘電性材料を介して前記誘電体部が接触する、
   請求項１に記載の電気回路の接続構造。
8. 前記導体部および前記対向部は板状に形成され、
   前記導体部の一方の面に前記電気回路が接続され、他方の面上に前記誘電体部が設けられ、
   前記対向部の一方の面に前記電気回路が接続され、他方の面に前記液状の誘電性材料を介して前記誘電体部が接触する、
   請求項１に記載の電気回路の接続構造。
9. 前記液状の誘電性材料の主成分がグリコール系の樹脂である、
   請求項１ないし８の何れかに記載の電気回路の接続構造。
10. 第１の平型回路基材の電気回路と導通する１又は複数の導体部上に設けられる誘電体部と、第２の平型回路基材の側に設けられる１又は複数の対向部と、が対向すると共に、前記誘電体部と前記対向部との隙間に液状の誘電性材料が介在する、
    ことを特徴とする電気回路の接続方法。
11. 前記誘電体部が前記対向部に接触すると共に、前記誘電体部と前記対向部との隙間に液状の誘電性材料が介在する、
    請求項１０に記載の電気回路の接続方法。
12. 前記液状の誘電性材料の主成分がグリコール系の樹脂である、
    請求項１０または１１に記載の電気回路の接続方法。
    

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