JP6103898B2 - 同軸コネクタおよびその基板接続構造 - Google Patents

Description

この発明は、簡単な構造で、インピーダンス整合を保ってプリント配線板に接続する同軸コネクタおよびその基板接続構造に関するものである。

同軸ケーブルのような同軸伝送路とプリント配線板上に設けられた信号配線パターンとを、それぞれ水平方向に接続する場合、特許文献１の図２に開示されているように、従来の同軸コネクタは、同軸構造部と基板接続部からなり、基板接続部は同軸構造部の中心導体を接続するための信号端子と、同軸構造部の外導体を接続するためのＧＮＤ端子からなる。

また、特許文献２には、信号配線パターンと同じ面に形成したＧＮＤパッドやＧＮＤ端子によって生じる寄生容量の影響を低減するため、同軸コネクタのプリント配線板端面に接するフランジに、プリント配線板の端面に向かって尖る突起が設けられるＧＮＤ導体板を供える構造も開示されている。

特開２００７−１６５９４４号公報 特開２０１１−６５８８６号公報

しかしながら、例えば、特許文献１に示すような従来の同軸コネクタでは、ＧＮＤ端子とプリント配線板の内層のＧＮＤ層との接続において、無用なインダクタンス成分の増加や、寄生容量等が生じ、インピーダンス不整合を生じる場合があるという課題があった。

このような課題に対し、例えば、特許文献２に開示されている同軸コネクタは、課題を解決する一つの方法ではあるが、特許文献２に開示されているような構成としても、プリント配線板の端面に向かって尖る突起が設けられるＧＮＤ導体板や、突起を基板端面に食い込ませるためのネジ止め構造が必要となるなど、構造が複雑であるという課題が生じる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡単な接続構造で、インピーダンス整合を保ってプリント配線板と接続する同軸コネクタおよび基板接続構造を提供することを目的とする。

この発明に係る同軸コネクタは、同軸ケーブルなどの同軸伝送路をプリント配線板に水平方向に接続する同軸コネクタにおいて、前記同軸コネクタの中心導体と前記プリント配線板上に形成された信号配線パターンとを接続する信号端子と、前記同軸コネクタの外導体と前記プリント配線板上に形成されたＧＮＤパッドとを接続するＧＮＤ端子とを備え、前記ＧＮＤ端子は、前記プリント配線板の前記ＧＮＤパッドに接する面において、前記プリント配線板の端辺に接する側で前記ＧＮＤパッドに接する辺と、その対向する辺とを突出させた形状とすることを特徴とするものである。

この発明によれば、簡単な接続構造で、より確実に同軸コネクタとプリント配線板を接続することができる。

この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタと、プリント配線板との接続構造を示す構成図である。 同軸コネクタのフランジの突起をなくした例を示す同軸コネクタの側面図である。 この発明の実施の形態２に係る同軸コネクタと、プリント配線板との接続構造を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係る同軸コネクタと、プリント配線板との接続構造を示す構成図である。 従来の同軸コネクタと、プリント配線板との接続構造を示す構成図である。

以下、この発明の実施の形態を添付の図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
まず初めに、同軸ケーブルなどの同軸伝送路をプリント配線板に水平方向に接続する従来の同軸コネクタの構造について、図１を用いてより詳しく説明する。
図１は、従来の同軸コネクタ８と、プリント配線板１０との接続構造を示す構成図である。
図１において、同軸コネクタ８とプリント配線板１０が接続されている。
同軸コネクタ８が接続されるプリント配線板１０の表面層には、同軸ケーブルと接続される信号配線パターン１１とＧＮＤパッド１３が形成されている。また、プリント配線板１０の内層にはＧＮＤ層１２が設けられている。
ＧＮＤ層１２は、信号配線パターン１１を流れる信号のリターン電流経路となっており、ＧＮＤ層１２とＧＮＤパッド１３は、ＧＮＤビア１４で接続されている。

同軸コネクタ８は、同軸構造部１、フランジ２、信号端子３、ＧＮＤ端子４、および、ネジ穴５を備える。
同軸構造部１は、同軸ケーブルなどの同軸伝送路を接続するためのものであり、接続する同軸伝送路に応じた凸ピンまたは凹ソケット上の中心導体と円筒状の外導体とを持ち、中心導体と外導体との間は絶縁体で満たされている。なお、図示はしていないが、同軸構造部１の外表面には、多くの場合、ネジ止め可能なようにネジ山が切ってある。
フランジ２は、同軸コネクタ８の同軸構造部１の外導体と一体化した導体であり、同軸コネクタ８が接続するプリント配線板１０の端面に接するように設けられている。
フランジ２の内部には、同軸構造部１から続く円筒状の穴と中心導体、さらにこれらの間を埋める絶縁体が入っている。

同軸コネクタ８は、信号端子３およびＧＮＤ端子４によって、プリント配線板１０に接続される。
信号端子３は、同軸コネクタ８の同軸構造部１の中心導体と、プリント配線板１０上に形成された信号配線パターン１１とを接続する。
ＧＮＤ端子４は、同軸コネクタ８の同軸構造部１の外導体とプリント配線板１０上に形成されたＧＮＤパッド１３とを接続する。
ネジ穴５は、ＧＮＤ端子４に設けられ、ネジ止めすることで同軸コネクタ８とプリント配線板１０を固定する場合に用いられる。なお、図１ではネジ穴５を設ける構成としているが、ネジ穴５を持たない同軸コネクタ８も存在する。

このように、図１に示すような従来の同軸コネクタ８と、そのプリント配線板１０との接続構造では、プリント配線板１０の表面層に形成された信号配線パターン１１のリターン電流経路が、内層のＧＮＤ層１２で同軸コネクタのＧＮＤ端子４と直接接続できない場合、信号配線パターン１１と同じ表面層に形成したＧＮＤパッド１３と内層のＧＮＤ層１２とを、ＧＮＤビア１４によって接続する。
この時、同軸コネクタ８の円筒状の外導体の内径の表面近くの電流密度が高くなっているため、同軸コネクタ８をプリント配線板１０と接続する場合は、同軸構造部１およびフランジ２の外導体を流れるリターン電流は、信号配線パターン１１に近い側のＧＮＤビア１４で接続することにより、リターン電流が遠回りすることなく、無用なインダクタンス成分の増加（≒インピーダンス増加）を起こさずに同軸コネクタ８とプリント配線板１０を接続することができる。

このため、同軸コネクタ８のＧＮＤ端子４の信号端子３側の辺のＧＮＤビアの直近で、ＧＮＤ端子４の側面とＧＮＤパッド１３とをはんだ付けする場合がある。
しかしながら、ＧＮＤ端子４の信号端子３側の辺のＧＮＤビア１４の直近で、ＧＮＤ端子４の側面とＧＮＤパッド１３とのはんだ付けを行うと、ＧＮＤ端子４と信号端子３の間隔が狭い場合には、はんだ付けが行えず、ＧＮＤ端子４の他の辺（信号端子側ではない辺）でしかはんだ付けできないということがある。このようなはんだ付けでの接続では、リターン電流が遠回りしてしまい、無用なインダクタンス成分が増加してしまう。

また、ＧＮＤ端子４の信号端子３側の辺のＧＮＤビア１４の直近ではんだ付けできたとしても、はんだの盛り具合により寄生容量が生じ、インピーダンスが低下してしまう。
そこで、上記のようなはんだ付けによる寄生容量を生じさせないために、はんだ付けを行わずネジ止めのみでＧＮＤ端子４とＧＮＤパッド１３を圧接する場合もあるが、面同士の接触となり、ＧＮＤ端子４やＧＮＤパッド１３の面の整合精度によっては、信号端子３に近いＧＮＤビア１４の位置で接触できない場合が起こりうる。
本発明は、このようなインピーダンスの不整合を防ぎ、より簡単な構造でプリント配線板１０に接続できる同軸コネクタ８、及び、そのプリント配線板１０との接続構造を提供できるようにする。

図２は、この発明の実施の形態１に係る同軸コネクタ８と、プリント配線板１０との接続構造を示す構成図である。
なお、図１の従来例で説明したものと同様の構成については、重複した説明を省略する。図１に示す同軸コネクタ８の構造とは、ＧＮＤ端子の形状のみが異なる。
図２において、同軸コネクタのＧＮＤ端子４ａは、図１に示す同軸コネクタ８のＧＮＤ端子４とは異なり、プリント配線板１０のＧＮＤパッド１３の方向に一部を突出させた形状となっている。具体的には、プリント配線板１０のＧＮＤパッド１３に接する面において、プリント配線板１０の端辺に接する側でＧＮＤパッド１３に接する辺と、その対向する辺とを突出させた形状となっている。

また、プリント配線板１０のＧＮＤパッド１３と、プリント配線板１０の内層のＧＮＤ層１２とを接続するＧＮＤビア１４は、同軸コネクタのＧＮＤ端子４ａをＧＮＤパッド１３と接する面において突出させた部分の下部のＧＮＤパッド１３の領域内に、可能な限りプリント配線板１０が同軸コネクタ８と接続される側の端面に近い位置で、同軸構造部１の外導体の円筒状の内径の外側になるべく近い位置に配置するようにする。ここでいうなるべく近い位置（近傍）とは、望ましくは、同軸コネクタ８を介して伝送される信号の立上り／立下り等の遷移時間のうち、もっとも短い時間の電気長に相当する距離の１／２以下であるのがよい。

なお、ここでは、図２に示すように、１つのＧＮＤ端子４ａの下部に３つのＧＮＤビア１４を並べてあるが、同軸構造部１の外導体の円筒状の内径の外側になるべく近い位置にＧＮＤビア１４を配置することが重要であるので、同軸構造部１の外導体の円筒状の内径の外側に近いＧＮＤビア１４以外の他のＧＮＤビア１４については無くても、また、もっと多くあってもよい。

以上のように、この実施の形態１によれば、ＧＮＤ端子４ａとＧＮＤパッド１３を圧接した場合に、プリント配線板１０の内層のＧＮＤ層１２に接続するＧＮＤビア１４の位置に集中して圧力がかかるため、はんだ付けを行わず、ネジ穴５を用いたネジ止めのみとしても、簡単な構造で、より確実にＧＮＤ端子４ａとＧＮＤビア１４を接続することができる。また、同軸コネクタ８の同軸構造部１の外導体とプリント配線板１０の内層のＧＮＤ層１２とを確実かつ最短距離で接続し、インピーダンス整合を保って同軸コネクタ８とプリント配線板１０とを接続することが可能となる。

なお、図２では、フランジ２の一部を、プリント配線板１０に対してＧＮＤ端子４ａとは反対側に、ＧＮＤ端子４ａと対向するように突起させ、ＧＮＤ端子４ａとフランジ２とによりプリント配線板１０を挟み込む形としているが（図２の側面図参照）、図３に示すように、フランジ２の突起をなくし、プリント配線板１０の厚みに関係なく同軸コネクタをプリント配線板１０に接続できるようにしても良い。また、フランジ２に突起を設ける場合でも、図２に示す位置や形である必要は無く、どのような形状でも良い。

実施の形態２．
実施の形態１では、ＧＮＤ端子４ａがＧＮＤパッド１３に接する面において、プリント配線板１０の端辺に接する辺とその対向する辺とを突出させた形態を示したが、次にその他の突出構造を持つ実施形態を示す。
図４は、この発明の実施の形態２に係る同軸コネクタ８と、プリント配線板１０との接続構造を示す構成図である。
なお、図１の従来例で説明したものと同様の構成については、重複した説明を省略する。図１の従来例および実施の形態１において図２に示す同軸コネクタ８とは、ＧＮＤ端子の形状のみが異なる。
図４において、同軸コネクタ８のＧＮＤ端子４ｂは、プリント配線板１０のＧＮＤパッド１３に接する面において、４つの角部を突出させた形状としている。

また、プリント配線板１０のＧＮＤパッド１３と、プリント配線板１０の内層のＧＮＤ層１２とを接続するＧＮＤビア１４は、同軸コネクタ８のＧＮＤ端子４ｂをＧＮＤパッド１３と接する面において突出させた部分の下部のＧＮＤパッド１３の領域内に、可能な限りプリント配線板１０の同軸コネクタ８と接続される側の端面に近い位置に配置するようにする。ここでいう可能な限り近い位置（近傍）とは、望ましくは、同軸コネクタ８を介して伝送される信号の立上り／立下り等の遷移時間のうち、もっとも短い時間の電気長に相当する距離の１／２以下であるのがよい。
また、このとき、ＧＮＤ端子４ｂの４つの角の部分突起部のうち、ＧＮＤ端子４ｂのフランジ２側かつ信号端子３側の突起部が、同軸コネクタ８の同軸構造部１の外導体の円筒状の内径の外側になるべく近い位置でＧＮＤビア１４の上に乗るようにする。

なお、ここでは、図４に示すように、１つのＧＮＤ端子４ｂの下部に１つのＧＮＤビア１４のみ示してあるが、同軸構造部１の外導体の円筒状の内径の外側になるべく近い位置ＧＮＤビア１４を配置することが重要であるので、同軸構造部１の外導体の円筒状の内径の外側に近いＧＮＤビア１４以外の他のＧＮＤビア１４については無くても、また、もっと多くあってもよい。

以上のように、この実施の形態２によれば、同軸コネクタ８のＧＮＤ端子４ｂとプリント配線板１０のＧＮＤパッド１３を圧接した場合に、プリント配線板１０の内層のＧＮＤ層１２に接続するＧＮＤビア１４の位置に集中して圧力がかかるため、はんだ付けを行わず、ネジ穴５を用いたネジ止めのみとしても、簡単な構造で、より確実にＧＮＤ端子４ｂとＧＮＤビア１４を接続することができる。また、同軸コネクタ８の同軸構造部１の外導体とプリント配線板１０の内層のＧＮＤ層１２とを確実かつ最短距離で接続し、インピーダンス整合を保って同軸コネクタ８とプリント配線板１０を接続することが可能となる。

なお、図４では、フランジ２の一部を、プリント配線板１０に対してＧＮＤ端子４ｂと反対側に、ＧＮＤ端子４ｂと対向するように突起させ、ＧＮＤ端子４ｂとフランジ２とによりプリント配線板１０を挟み込む形としているが（図４の側面図参照）、実施の形態１同様、突起の有無や形状については、図４に示したものに限らない。

実施の形態３．
実施の形態１および実施の形態２では、ＧＮＤ端子４ａ，４ｂがＧＮＤパッド１３に接する面において、その一部を突出させ、ネジ止め等により圧接した場合に、同軸コネクタ８とプリント配線板１０が、ＧＮＤビア１４により確実に接続できるようにしたものであったが、この実施の形態３では、容易かつ確実にはんだ付けするためのＧＮＤ端子と、同軸コネクタ８をプリント配線板１０に固定するための板とを別々に設けた構造を持つ実施形態を示す。

図５は、この発明の実施の形態３に係る同軸コネクタ８と、プリント配線板１０との接続構造を示す構成図である。
なお、図１の従来例で説明したものと同様の構成については、重複した説明を省略する。
図１に示す従来例および実施の形態１，２においてそれぞれ図２，図４に示す同軸コネクタとは、ＧＮＤの接続と同軸コネクタの固定という２つの用途で使用されていたＧＮＤ端子４，４ａ，４ｂを、はんだ付けによりＧＮＤを確実に接続するためのはんだ付け用ＧＮＤ端子６と、同軸コネクタをプリント配線板１０に強度を持って固定するための固定板７に分けた点が異なる。

図５において、同軸コネクタ８は、プリント配線板１０上に設けられたＧＮＤパッド１３とはんだ付けするためのはんだ付け用ＧＮＤ端子６を備えている。また、同軸コネクタ８は、固定板７を備えている。
はんだ付け用ＧＮＤ端子６は、同軸コネクタ８の同軸構造部１の外導体の円筒状の内径になるべく近い位置に設ける。ここでいうなるべく近い位置（近傍）とは、望ましくは、同軸コネクタ８を介して伝送される信号の立上り／立下り等の遷移時間のうち、もっとも短い時間の電気長に相当する距離の１／２以下であるのがよい。
また、はんだ付け用ＧＮＤ端子６は、はんだ付けしやすいように細い円筒形または薄い平板状とし、信号端子３と同等程度の大きさで、信号端子３の両側に設けるようにする。

同軸コネクタ８のはんだ付け用ＧＮＤ端子６とプリント配線板１０の内層のＧＮＤ層１２を接続するためのＧＮＤビア１４は、このはんだ付け用ＧＮＤ端子６の位置にあわせてプリント配線板１０に設ける。
また、プリント配線板１０のＧＮＤビア１４は、同軸コネクタ８のはんだ付け用ＧＮＤ端子６がＧＮＤパッド１３と接する面の下部のＧＮＤパッド１３の領域内で、接続する同軸コネクタ８の外導体の円筒状の内径の延長線上に、可能な限りプリント配線板１０の同軸コネクタ８と接続される側の端面に近い位置に配置するようにする。ここでいう可能な限り近い位置（近傍）とは、望ましくは、同軸コネクタ８を介して伝送される信号の立上り／立下り等の遷移時間のうち、もっとも短い時間の電気長に相当する距離の１／２以下であるのがよい。
なお、図５では１つのＧＮＤパッド１３に２つのＧＮＤビア１４を設けてあるが、１つ以上であれば良い。

以上のように、この実施の形態３によれば、リターン電流が遠回りしない位置ではんだ付けし易くすることで、同軸コネクタの同軸構造部１の外導体と、プリント配線板１０の内層のＧＮＤ層１２とを確実かつ最短距離で接続し、インピーダンス整合を保って同軸コネクタとプリント配線板１０を接続することが可能となる。

なお、はんだ付け用ＧＮＤ端子６をはんだ付けすることにより寄生容量が生じる場合には、極力はんだ量が少なくなるよう、一旦はんだ付けを行った後、はんだ吸い取り線等で拭き取ってやれば良い。
固定板７については、図５では、実施の形態１および実施の形態２のＧＮＤ端子４ａ，４ｂと同様な形としているが、固定板７の目的は、同軸コネクタ８をプリント配線板１０に固定することのみであるので、必ずしもこのような形である必要は無く、また、ネジ止め、はんだ付けなどいかなる方法で固定しても良い。

また、図５では、フランジ２の一部を、プリント配線板１０に対して固定板７とは反対側に、固定板７と対向するように突起させ、固定板７とフランジ２とによりプリント配線板１０を挟み込む形としているが（図５の側面図参照）、実施の形態１，２同様、突起の有無や形状については、図５に示したものに限らない。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 同軸構造部、２ フランジ、３ 信号端子、４，４ａ，４ｂ ＧＮＤ端子、５ ネジ穴、６ はんだ付け用ＧＮＤ端子、７ 固定板、８ 同軸コネクタ、１０ プリント配線板、１１ 信号配線パターン、１２ ＧＮＤ層、１３ ＧＮＤパッド、１４ ＧＮＤビア。

Claims (11)

1. 同軸ケーブルなどの同軸伝送路をプリント配線板に水平方向に接続する同軸コネクタにおいて、
   前記同軸コネクタの中心導体と前記プリント配線板上に形成された信号配線パターンとを接続する信号端子と、
   前記同軸コネクタの外導体と前記プリント配線板上に形成されたＧＮＤパッドとを接続するＧＮＤ端子とを備え、
   前記ＧＮＤ端子は、前記プリント配線板の前記ＧＮＤパッドに接する面において、前記プリント配線板の端辺に接する側で前記ＧＮＤパッドに接する辺と、その対向する辺とを突出させた形状であることを特徴とする同軸コネクタ。
2. 同軸ケーブルなどの同軸伝送路をプリント配線板に水平方向に接続する同軸コネクタにおいて、
   前記同軸コネクタの中心導体と前記プリント配線板上に形成された信号配線パターンとを接続する信号端子と、
   前記同軸コネクタの外導体と前記プリント配線板上に形成されたＧＮＤパッドとを接続するＧＮＤ端子とを備え、
   前記ＧＮＤ端子は、前記プリント配線板の前記ＧＮＤパッドに接する面において、４つの角部を突出させた形状であることを特徴とする同軸コネクタ。
3. 前記同軸コネクタの外導体と一体化した導体であり、前記同軸コネクタが接続する前記プリント配線板の端面に接するように設けられるフランジをさらに備え、
   前記フランジの一部を、前記プリント配線板に対して前記ＧＮＤ端子とは反対側に、前記ＧＮＤ端子と対向するように突起させ、前記ＧＮＤ端子と前記フランジとにより前記プリント配線板を挟み込むようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の同軸コネクタ。
4. 請求項１または請求項２記載の同軸コネクタと前記プリント配線板とを接続する基板接続構造であって、
   前記プリント配線板は、表層面には前記同軸コネクタと接続される前記信号配線パターンと前記ＧＮＤパッドを、
   内層面には前記信号配線パターンを流れる信号のリターン電流経路となるＧＮＤ層を有し、
   前記同軸コネクタの前記ＧＮＤ端子を前記ＧＮＤパッドと接する面において突出させた部分の下部の前記ＧＮＤパッドの領域内で、前記ＧＮＤパッドと前記ＧＮＤ層とを接続するＧＮＤビアを備えたことを特徴とする基板接続構造。
5. 前記ＧＮＤビアは、前記プリント配線板の前記同軸コネクタと接続される側の端面の近傍であって、前記同軸コネクタの外導体の円筒状の内径の外側の近傍に備えることを特徴とする請求項４記載の基板接続構造。
6. 前記ＧＮＤ端子にネジ穴を設け、前記同軸コネクタの前記プリント配線板への固定をネジ止めのみで行うことを特徴とした請求項４記載の同軸コネクタの基板接続構造。
7. 同軸ケーブルなどの同軸伝送路をプリント配線板に水平方向に接続する同軸コネクタにおいて、
   前記同軸コネクタの中心導体と前記プリント配線板上に形成された信号配線パターンとを接続する信号端子と、
   前記同軸コネクタの外導体と前記プリント配線板上に形成されたＧＮＤパッドとを接続するＧＮＤ端子と、
   前記同軸コネクタを前記プリント配線板に固定する固定板とを備え、
   前記ＧＮＤ端子は、前記同軸コネクタの外導体の円筒状の内径の近傍に設けたことを特徴とする同軸コネクタ。
8. 前記ＧＮＤ端子は、細い円筒状または薄い平板状とし、前記信号端子と同等程度の大きさで、前記信号端子の両側に設けたことを特徴とする請求項７記載の同軸コネクタ。
9. 前記同軸コネクタの外導体と一体化した導体であり、前記同軸コネクタが接続する前記プリント配線板の端面に接するように設けられるフランジをさらに備え、
   前記フランジの一部を、前記プリント配線板に対して前記固定板とは反対側に、前記固定板と対向するように突起させ、前記固定板と前記フランジとにより前記プリント配線板を挟み込むようにしたことを特徴とする請求項７記載の同軸コネクタ。
10. 請求項７記載の同軸コネクタと前記プリント配線板とを接続する基板接続構造であって、
    前記プリント配線板は、表層面には前記同軸コネクタと接続される前記信号配線パターンと前記ＧＮＤパッドを、
    内層面には前記信号配線パターンを流れる信号のリターン電流経路となるＧＮＤ層を有し、
    前記同軸コネクタの前記ＧＮＤ端子が前記ＧＮＤパッドと接する面の下部の前記ＧＮＤパッドの領域内で、前記ＧＮＤパッドと前記ＧＮＤ層とを接続するＧＮＤビアを備えたことを特徴とする基板接続構造。
11. 前記ＧＮＤビアは、前記プリント配線板の前記同軸コネクタと接続される側の端面の近傍であって、接続する前記同軸コネクタの外導体の円筒状の内径の延長線上に備えることを特徴とする請求項１０記載の基板接続構造。

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