JP5748311B2 - 高周波同軸コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、高周波同軸コネクタに関し、特に、独立特許請求項の前文に係る高周波同軸コネクタのための同軸コネクタ部品に関する。

プリント回路基板の作動的接続のための様々な高周波同軸コネクタが従来技術から知られている。

米国特許第４，９２５，４０３号に関する出願がＧｉｌｂｅｒｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社の名前で１９８８年に行われた。米国特許第４，９２５，４０３号明細書は、２つのコネクタ部品と、これらのコネクタ部品間に配置される変位部品とから構成される同軸コネクタを開示する。３つの全てのコネクタ部品は比較的複雑な同軸構造を有する。コネクタは、一定の側方オフセットを補償できるように形成される。構造に起因して、補償を軸方向で行なうことができない。変位部品は、第１および第２のコネクタ部品内に取り外し可能にスナップ留めされる。

欧州特許第０７９３２９９号に関する出願がＯｔｔｏ Ｄｕｎｋｅｌ社の名前で１９９７年に行われた。欧州特許第０７９３２９９号明細書は、互いに平行に配置されるプリント回路基板で延びる印刷導体の相互接続のために使用される同軸コネクタを開示する。同様に、このコネクタも、２つのコネクタ部品と、これらのコネクタ部品にスナップ留めされ得る変位部品とを含む。均一な構造を有するコネクタ部品の絶縁体に起因して従来技術と比べてかなりの簡略化が生じると述べられている。

米国特許第５，９８０，２９０号に関する出願がＲａｄｉａｌ ＳＡの名前で１９９８年に行われた。米国特許第５，９８０，２９０号明細書も同軸コネクタに関する。コネクタは、横方向の一定の位置ずれを補償できる、２つの同軸に構成されるコネクタ部品から構成される。コネクタ部品は比較的複雑で高価な構造を有する。

欧州特許第１０２８４９０号に関する出願がＲａｄｉａｌ ＳＡの名前で２０００年に行われた。欧州特許第１０２８４９０号明細書は、接続されるべきプリント回路基板に半田付けされる一部品同軸コネクタを開示する。コネクタは簡単な構造を有するが、取り付け後にコネクタを取り外すことができない。

国際公開第００／５２７８８号に関する出願が本出願人の名前で２０００年に行われた。国際公開第００／５２７８８号は、２つのコネクタ部品とこれらのコネクタ部品間に配置される変位部品とを有する同軸コネクタを開示する。同軸コネクタは、径方向および軸方向の位置ずれを補償できる。コネクタ部品および変位部品は、スナップ接続によって互いに結合される。球状面は必要な遊びに役立つ。

欧州特許第１２０７５９２号に関する出願がＲｏｓｅｎｂｅｒｇｅｒの名前で２００１年に行われた。欧州特許第１２０７５９２号明細書は、２つのコネクタ部品と、同様に同軸構造を有して２つのコネクタ部品間に配置される変位部品とを有する同軸コネクタを開示する。変位部品は、軸方向および径方向で一定の補償を可能にする。コネクタは比較的複雑な構造を有する。

米国特許出願公開第２００２１１１０５７号に関する出願がＨａｒｔｉｎｇの名前で２００２年に行われた。１つの実施形態において、米国特許出願公開第２００２１１１０５７号明細書は２つのコネクタ部品を有する多重コネクタを開示するが、これらのコネクタ部品は同軸構造を有さない。コネクタ部品のうちの一方は、導体を接続するために使用される複数のスリーブを有する。スリーブは、一定の程度まで側方に移動でき、外部ハウジングによって支持される。コネクタは、高周波を伝えるのに適さない。

米国特許出願公開第２００３０６００６９号に関する出願がＴｙｃｏの名前で２００２年に行われた。米国特許出願公開第２００３０６００６９号明細書は、平行に配置される２つのプリント回路基板の印刷導体の作動的接続のための同軸コネクタを開示する。コネクタは、一方のプリント回路基板の印刷導体に対して直接に接続する弾性的に装着される接続手段を有する１つのコネクタ部品のみから構成される。点状の接続に起因して、僅かな電力しか供給できない。

また、一定の位置ずれを補償するのに適する同軸コネクタは、以下の公報、すなわち、米国特許出願公開第２００４０３８５８６号明細書、米国特許出願公開第２００７０２６６９８号明細書、米国特許出願公開第２００７２５１８０８号明細書、米国特許出願公開第２００６１９４４６５号明細書、米国特許出願公開第２００７００４２７６号明細書、中国実用新案登録第２８７９４７５号明細書、米国特許出願公開第２００８０５７７８２号明細書、米国特許出願公開第２００９１４９０８６号明細書、中国特許出願公開第１０１４５９３０４号明細書から知られる。これらのコネクタの全ては比較的複雑な構造を有する。

本発明の目的は、プリント回路基板（ＰＣＢ）上の複数の分散点と例えば基板に平行なモジュールの前面との間の高周波差し込み接続を容易に且つ安価に形成できるコネクタを提供することである。本発明の更なる目的は、位置の不正確さを補償できるコネクタを提供することである。

この目的は、同軸コネクタ部品によって、特に、独立特許請求項に規定される高周波同軸コネクタによって達成される。

１つの実施形態において、高周波同軸コネクタは、第１の同軸コネクタ部品と、第１の同軸コネクタ部品に作動的に接続できる（ｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｂｌｅ）第２のコネクタ部品とから構成される。第１のコネクタ部品は、それをハウジング（モジュール）のフロントプレートに組み込むことができるように構成される。第１のコネクタ部品のために、接触ピン（第２のコネクタ部品）が例えば半田付けによってプリント回路基板上の対応する位置に取り付けられる。接触ピンは、プリント回路基板の表面に取り付けられてもよく、あるいは、プリント回路基板の穴を貫通して挿入された後に例えば半田付けされてもよい。１つの実施形態において、第１の差し込みコネクタは、絶縁体と、ピン形状の内側導体と、内側導体に取り付けられる接続スリーブとを有する。接続スリーブは、装着状態で絶縁体の溝内に保持されるフランジを後端に有する。

プリント回路基板側の内側導体ピンの端部は、それが接触ブッシュの所定領域においてある程度の側方偏位を可能にするように構成される。内側導体は、好適には、プリント回路基板側の端部にボール形状端部領域を有し、このボール形状端部領域は、装着状態で、ブッシュ内へ突出して、ブッシュと導電態様で内面に沿って接触する。要件に応じて、他の形状を有する端部領域が使用されてもよい。例えば、ボール形状以外の形状を有する端面の場合には、弾性接続スリーブを偏位中に制御された態様で変形させることによって復元力を発生させてもよい。

絶縁体、内側導体ピン、および、ブッシュは、予め組み付けられたモジュールとしてフロントプレートに例えば圧入によって取り付けられてもよい。フロントプレートは、コネクタの外側導体として使用されてもよい。導電性の電磁波妨害（ＥＭＩ）シールをフロントプレートとプリント回路基板との間の高周波シールドとして使用するのが有益である。１つの実施形態において、このシールドは、張り出し態様でフロントプレートに埋め込まれる。ＥＭＩシールはプリント回路基板の主要部と接触する。シールドは、作動的に接続された状態で、フロントプレートとプリント回路基板との間の距離に応じて軸方向に圧縮される。

従来技術から知られる手法は、一般に、同軸に構成される変位部品を介して互いに作動的に接続可能な第１および第２のコネクタ部品を有する差し込みコネクタ対に基づいている。コネクタ部品および変位部品は、しばしば複雑であり、したがって比較的高価な同軸構造を有する。従来技術から知られる他のコネクタは、十分なＨＦシールドを伴わずにプリント回路基板と接触し、あるいは、不十分な公差補償を有する。本発明に係るコネクタは、これらの欠点を有しておらず、最小限の構成要素に限定される。

１つの実施形態では、同軸コネクタが第１の同軸コネクタ部品を含み、第１の同軸コネクタ部品は、外側導体と、絶縁体によって外側導体に対して保持される内側導体とを有する。内側導体は、絶縁体の開口内に配置され、導電構造を有する接続スリーブに導電態様で作動的に接続される末端部を有する。接続スリーブは、第１の作動的接続手段を介して絶縁体に機械的に作動的に接続される。機械的な作動的接続は、接続スリーブを角度αだけ側方に傾けることができるように構成される。（反対側に配置されるプリント回路基板に対して垂直な）軸方向の長さ補償が、例えば、後述するような第２のピン形状コネクタ部品に対する作動的接続によって可能にされる。

第１のコネクタ部品は、装着状態で接続スリーブの内面と協働するボール形状の末端部を有してもよい。作動的接続手段は、接続スリーブに設けられる厚肉領域と、絶縁体の開口の内側に配置される溝とから構成されてもよく、この場合、装着状態で厚肉領域が溝内に係合する。厚肉領域および溝は、好適には、接続スリーブをある程度の傾斜角まで側方に傾けることができるように構成される。厚肉領域が末端部よりも上側に配置されるときに良好な結果が得られる。これは、このようにすると、可能な傾斜角が不利に制限されないからである。必要に応じて、接続スリーブは、該接続スリーブをスナップ留めできるように縁領域を弾性にするスリットを有してもよい。

１つの実施形態において、接続スリーブは、接続開口内へ開口してピン形状の第２のコネクタ部品を受け入れるのに適する円錐状の案内面を有する内側に向けられた突出部を有する。外側導体は、プリント回路基板上の印刷導体と接触するために使用されてもよい接触面を有してもよい。これに代えてあるいはこれに加えて、外側導体は、プリント回路基板上の印刷導体と接触するために使用される導電シールに作動的に接続されてもよい。本発明に係るコネクタは、良好な高周波シールドを与えると同時に、位置の不正確さを軸方向および径方向で補償できるようにする。プリント回路基板（ＰＣＢ）とデバイスフロントプレートとの間の９ｍｍの距離を埋めるのに適する同軸コネクタの１つの実施形態では、最大で１ｍｍの軸方向オフセットおよび最大で０．５ｍｍの径方向オフセットを補償できる。他の領域も適切な構成を伴って想定され得る。本発明に係るコネクタは、プリント回路基板上の高周波構成要素の安価な「フローティング」接続に特に適する。一般的には、単純な内側導体ピンをプリント回路基板に半田付けするだけで済む。接触されるべき要素間に幾何学的な位置ずれが存在するときであっても高周波シールドを最適に確保することができる。１つの適用分野では、フィルタが移動無線基地局の送受信切替器のプリント回路基板と直接に作動的に接続する。

以下の下記の図を参照して、本発明の典型的な実施形態について説明する。

本発明に係る同軸コネクタの第１の実施形態を斜め上から見た斜視図で示している。 図１に係る同軸コネクタを分解図で示している。 図１に係る同軸コネクタを装着状態で示している。 図１に係る同軸コネクタを側面図で示している。 図４に係る断面線ＡＡに沿う同軸コネクタの断面図を示している。 本発明に係る同軸コネクタの第２の実施形態を側面図で示している。 図６に係る断面線ＢＢに沿う同軸コネクタの断面図を示している。

図１は、本発明に係る同軸コネクタ１の第１の実施形態を斜め上から見た斜視図で示している。図２は、同じ同軸コネクタ１を分解図で示している。図３は、同軸コネクタ１を装着状態で示している。図４は、同軸コネクタ１を側面図で示し、また、図５は、同軸コネクタ１を断面線ＡＡに沿う断面図で示している。図６は、本発明に係る同軸コネクタ１の第２の実施形態を側面図で示しており、また、図７は、同軸コネクタ１を断面線ＢＢに沿う断面図で示している。個々の実施形態では、対応する領域に同じ参照符号が与えられる。

図１および図２は、同軸コネクタ１の内部のより良好な視界を与えるために、同軸コネクタ１を切断図で示している。

同軸コネクタ１は、第１のコネクタ部品２と第２のコネクタ部品３とから構成される。第１のコネクタ部品２は、例えばハウジングに取り付けられ、あるいは、ハウジングに組み込まれる。適用分野に応じて、第１のコネクタ部品２は、それがプリント回路基板に取り付けられ得るように構成されてもよい。

第１のコネクタ部品２は、内側導体４と、外側導体５と、絶縁体６とを有する。絶縁体６は、内側導体４を外側導体５（部分断面図で示される）に対して保持して位置決めするために使用される。内側導体４は、それがストッパに達するまで上（ｚ方向）から絶縁体６内へ圧入される。図示の例示において、絶縁体６は、下側から外側導体５内へ圧入される。必要に応じて、他のタイプの締結および他の構造が想定され得る。図１〜図５に係る図示の実施形態において、外側導体５は、概略的にのみ示される大型デバイスのハウジング１８の一部である。外側導体５は突出した構造を有する。外側導体は、プリント回路基板１４上に配置されるシールド２１の開口２２を通じて突出する。図３に示されるように、外側導体５は、例えば圧入または半田付けによるハウジングおよび／またはプリント回路基板に対する作動的接続に適する別個の部品として設計されてもよい。

このケースでは、シール（ＥＭＩシール）７がプリント回路基板側の外側導体５の下端に取り付けられる。シール７は、導電材料から成り、外側導体５とプリント回路基板１４の印刷導体（詳しく図示せず）との間の導電的な作動的接続を形成する。必要に応じて、シール７は、比較的小さな接触力を伴う良好な導電接続を形成する変形可能材料から形成されてもよい。他の利点は、シールが内部を外部の影響から遮断できるという点である。適用分野に応じて、外側導体５は、プリント回路基板１４の印刷導体との直接的な作動的接続へと至らされてもよい。

内側導体４が端面９を有する末端部８を有しており、端面９は、この場合にはボール形状であるとともに、装着状態で接続スリーブ１０と係合してこの接続スリーブと導電接触する。適用分野に応じて、端面９は、側方への移動に支障が及ばない場合には、ボール形状面以外の形態を有してもよい。

絶縁体６は軸方向貫通開口１１を有し、この開口１１内には接続スリーブ１０が配置される。開口１１はアンダーカット１２（周方向溝）を有しており、このアンダーカット１２内には、接続スリーブ１０の後端に配置される径方向外側に突出する厚肉領域１３がスナップ留めされる。周方向溝１２および厚肉領域１３は共働して第１の作動的接続手段を形成する。図示の実施形態では、アンダーカット１２が球状端面９の中心２５よりも上側に配置されており、したがって、固定的な機械結合および良好な最大偏角が得られる。開口１１は下端へ向かって漏斗状に広がっており、それにより、図５に示されるように、接続スリーブ１０は偏角αだけ側方に偏位できる。図示の実施形態において、開口１１は、それが接続スリーブ１０を最大偏位中に側方から支持するように形成される。フランジ１３およびアンダーカット１２は、それらが接続スリーブ１０の不用意な傾動に抗するように形成される。

作動的に接続された状態（図１，図３，図５参照）で、接続スリーブ１０は、例えば半田付け（図５に係る変形）あるいは挿入および半田付け（図１〜図３に係る変形）によってハウジング１８とは反対側に配置されるプリント回路基板１４に取り付けられる接触ピン３（第２のコネクタ部品）と協働する。図示の実施形態では、接続スリーブ１０が内側に向けられた突出部１５を下端に有し、この突出部１５は接触開口１６を形成し、その前部には漏斗形状の案内面１７が配置される。作動的に接続された状態で、接触ピン３は、接触面１６と係合して、該接触面と導電接続を形成する。案内面１７は、ある程度の側方変位も伴って、接続スリーブ１０を接触ピン３に対する正確な位置に至らせるのに役立つ。接続スリーブ１０は、接触ピン３に沿って変位できるように配置されており、それにより、軸長補償（ｚ方向）が可能である。最大可能軸長補償は、いくつかある要因の中で特に、接触ピンの長さと接続スリーブ１０の形態とによって決定される。

厚肉領域１３を接続スリーブ１０の後端で周方向溝１２にスナップ留めできるようにするため、接続スリーブ１０は、後端がスナップ留めされている間に弾性変形され得るようにする第１のスリット２３を有する。接続スリーブ１０は、接触ピン３を接触開口１６内へ挿入できるように接続スリーブ１０の前端が接触開口１６の領域で弾性的に広げられ得るようにする第２のスリット２４を前端に有する。

内側導体４、外側導体５、および、接続スリーブ１０は、金属から成るロータリー部品（回転部品）として製造されるのが好ましい。

原理的に、図６および図７に係る実施形態は、図１〜図５に係る実施形態と同じ構造を有する。一般的な説明の対応する記述を参照されたい。図７に係る断面図において明らかなように、第２の実施形態では、外側導体５を外側導体スリーブ２６を介してプリント回路基板に作動的に接続する２つのＥＭＩシール７が存在する。図示の実施形態において、２つのＥＭＩシール７および外側導体スリーブ２６は、プリント回路基板１４に接着結合されて、第１のコネクタ部品が取り外されるときにプリント回路基板上にとどまる。必要に応じて、他の分離も想定され得る。例えば、上側シール７および外側導体スリーブ２４が第１のコネクタ部品２にとどまってもよい。他の実施形態では、第１のコネクタ部品２が第２のコネクタ部品３から取り外されるときに、両方のシール７および外側導体スリーブ２４が第１のコネクタ部品２にとどまってもよい。絶縁体６は、この場合はリング形状である装着体２７により外側導体５に固定される。

他の違いは、絶縁体６が更に短い構造を有するという点である。接続スリーブ１０は偏角αだけ側方に偏位できる。接続スリーブ１０は、最大偏位中に漏斗形状開口１１の側壁によって側方から支持される。図示のコネクタ１は、最大で０．６ｍｍの第１および第２のコネクタ部品２，３間の側方変位（ｘｙ平面内で径方向）および１ｍｍの軸方向（ｚ方向）変位を容易に補償できるように構成される。

α…偏角（傾斜角）、１…同軸コネクタ、２…第１のコネクタ部品、３…第２のコネクタ部品（接触ピン）、４…内側導体、５…外側導体、６…絶縁体、７…シール（ＥＭＩシール）、８…末端部、９…端面（ボール形状端面）、１０…接続スリーブ、１１…開口、１２…周方向溝（アンダーカット）、１３…径方向に突出する厚肉領域、１４…プリント回路基板、１５…突出部、１６…接触開口、１７…案内面、１８…ハウジング（デバイス）、１９…内面（接続スリーブ）、２０…接触面、２１…シールド、２２…開口、２３…第１のスリット、２４…第２のスリット、２５…球状端面の中心、２６…外側導体スリーブ、２７…リング形状装着体。

Claims (11)

1. 外側導体（５）と内側導体（４）とを有する同軸コネクタ部品（２）であって、
   前記内側導体（４）が、絶縁体（６）により前記外側導体に対して保持され、前記絶縁体（６）の開口（１１）内に配置され、前記内側導体（４）が、接続スリーブ（１０）に導電態様で作動的に接続される末端部（８）を有し、前記絶縁体（６）は、内側に接続スリーブ（１０）が配置される軸方向貫通開口（１１）を有し、
   前記接続スリーブ（１０）が、第１の作動的接続手段（１２，１３）の傾動を介して前記絶縁体（６）に機械的に作動的に接続され、それにより、前記接続スリーブ（１０）を前記内側導体（４）に対して傾斜角αだけ傾けることができる、同軸コネクタ部品（２）。
2. 前記末端部（８）が、ボール形状であり、装着状態で前記接続スリーブ（１０）の内面（１９）と協働することを特徴とする、請求項１に記載の同軸コネクタ部品（２）。
3. 前記第１の作動的接続手段（１２，１３）が、前記接続スリーブ（１０）に設けられる厚肉領域（１３）と、前記絶縁体の前記開口（１１）の内側に配置される溝（１２）とによって形成され、装着状態で前記厚肉領域（１３）が前記溝内に係合することを特徴とする、請求項１または２に記載の同軸コネクタ部品（２）。
4. 前記厚肉領域（１３）が、軸方向（ｚ）で前記末端部（８）の中心よりも上側に配置されることを特徴とする、請求項３に記載の同軸コネクタ部品（２）。
5. 前記絶縁体（６）の前記開口（１１）が、前記接続スリーブ（１０）が最大傾斜角αで前記開口（１１）の内壁によって側方から支持されるように形成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の同軸コネクタ部品（２）。
6. 前記接続スリーブ（１０）が、接触開口（１６）を形成する内側に向けられた突出部（１５）を有し、ピン形状の第２のコネクタ部品（３）を受け入れるのに適する円錐状の案内面（１７）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の同軸コネクタ部品（２）。
7. 前記外側導体（５）が、プリント回路基板上の印刷導体と接触するために使用される接触面を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の同軸コネクタ部品（２）。
8. 前記外側導体（５）が、プリント回路基板（１４）上の印刷導体と接触するために使用される導電シール（７）に作動的に接続されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の同軸コネクタ部品（２）。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の第１のコネクタ部品（２）と、前記第１のコネクタ部品に対する作動的な接続に適する第２のコネクタ部品（３）とを有する、同軸コネクタ（１）。
10. 前記第２のコネクタ部品（３）がピン形状構造を有することを特徴とする、請求項９に記載の同軸コネクタ。
11. 前記第２のコネクタ部品（３）が、接触開口（１６）と係合し、前記接触開口に対して軸方向（ｚ）に移動できることを特徴とする、請求項１０に記載の同軸コネクタ。

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