JP6976296B2 - 同軸コネクタ - Google Patents

Description

本発明は、通信カードや移動体通信機器、音響機器、映像機器等の電子機器に使用される同軸コネクタに関し、特に基板に搭載されて使用される同軸コネクタに関する。

この種の同軸コネクタとして、特許文献１には、中心コンタクトと、中心コンタクトを保持する絶縁体と、絶縁体を保持するとともに相手側コネクタに結合される嵌合部、および基板へ実装される実装部を有する外部導体と、を備えるものが知られている。

実装部には、基板のスルーホールに挿入され、はんだ付けされる円柱形状の実装脚が設けられており、スルーホールへの実装脚の円滑な挿入と、実装時の良好なはんだ流れとを確保するため、実装脚とスルーホールとの間にクリアランスを設けるのが通常であるが、このクリアランスによって同軸コネクタの実装位置ずれが生じる。

ところで、近年、電子機器で処理する情報量が増大し、それに伴い基板間におけるデータの伝送速度も飛躍的に高速化してきており、高周波信号の伝送を扱う同軸コネクタでは、僅かな実装位置ずれによっても同軸コネクタの電圧定在波比が悪化してしまう。

特開２０１６−２０１２３４号公報

本発明は、上記従来技術の問題を解消し、同軸コネクタの、基板への実装時における位置ずれに起因した電圧定在波比の増大を防止することができる同軸コネクタを提供することを目的とする。

本発明は、基板に実装される同軸コネクタであって、中心コンタクトと、前記中心コンタクトを保持する絶縁体と、絶縁体を保持するとともに相手側コネクタに結合される外部コンタクト、および基板のスルーホールに挿入される実装脚と前記基板の表面に先端面が当接するスペーサ突起とが下面に形成されたベースを有する外部導体と、を備え、上記目的を達成するため、前記実装脚の外周面は、基端部と先端部とが前記外周面の先端に向けて裁頭円錐状に縮径するとともに、前記基端部と前記先端部との間の部分では概略円柱状をなし、前記実装脚は、前記外周面から半径方向に突出するとともに、その実装脚の軸心に対する直交平面にて互いに離間する少なくとも３つの突起を有し、前記少なくとも３つの突起は、前記実装脚の外周面の前記概略円柱状の部分の概略全長に亘って前記軸心からの高さが均一で前記軸心に沿って延在し、前記スペーサ突起の先端面よりも前記外周面の先端寄りの部分で前記スルーホールの内面に線接触するものとされている。

なお、本発明の同軸コネクタにあっては、前記少なくとも３つの突起は、前記直交平面にて互いに等角度で配置されていることが好ましい。

また、本発明の同軸コネクタにあっては、前記突起は、前記軸心に沿って延びるリブ形状に形成されている。

さらに、本発明の同軸コネクタにあっては、前記突起は、断面視で中央部が凸状に膨らんだ凸状湾曲面を有していることが好ましい。

さらに、本発明の同軸コネクタにあっては、前記外部コンタクトおよび前記ベースは、亜鉛もしくはその合金、またはアルミニウムもしくはその合金からなり、互いに一体化されたダイカスト品であることが好ましい。

さらに、本発明の同軸コネクタにあっては、前記ベースは、前記基板とは反対側に自動実装機が吸着可能な吸着面を有することが好ましい。

さらに、本発明の同軸コネクタにあっては、前記中心コンタクト、前記絶縁体および前記外部コンタクトをそれぞれ２つ備えることが好ましい。

本発明の同軸コネクタによれば、実装脚の外周面の、先端に向けて裁頭円錐状に縮径する基端部と先端部との間の概略円柱状の部分に形成されてその外周面から半径方向に突出し、その実装脚の軸心に対する直交平面で互いに離間する少なくとも３つの突起によって、実装脚の外周面の概略円柱状の部分とスルーホールの内面との間に隙間を形成してこの隙間にはんだを流入させることができるので、同軸コネクタを基板に安定して実装することができる。また、実装脚の外周面の概略円柱状の部分に設けられた突起が、その実装脚の外周面の概略円柱状の部分の概略全長に亘って実装脚の軸心からの高さが均一で軸心に沿って延在し、基板表面に当接してベースの下面と基板表面との間に隙間を維持するスペーサ突起の先端面よりも外周面の先端寄りの部分でスルーホールの内面に線接触することによって、同軸コネクタを高い位置決め精度と安定した実装姿勢で基板に実装することができるようになるので、実装時における位置ずれに起因した電圧定在波比の増大を防止することができる。

本発明の一実施形態の同軸コネクタの上面側斜視図である。 図１に示した同軸コネクタの底面側斜視図である。 図１に示した同軸コネクタの正面図である。 図３中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図１の同軸コネクタの分解斜視図である。 図１に示した同軸コネクタの底面図である。 図１に示した同軸コネクタを基板に実装した状態で示す側面図である。 図１に示した同軸コネクタを基板に実装した状態で示す底面図である。 本発明の他の実施形態の同軸コネクタの表面側斜視図である。 図９に示した同軸コネクタの底面側斜視図である。 本発明の実施例の同軸コネクタと比較例の同軸コネクタにつき、電圧定在波比を測定したときの結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。ここで図１は、本発明にしたがう一実施形態の２連式の同軸コネクタの上面側を示す斜視図であり、図２は、図１の同軸コネクタの底面側（実装面側）を示す斜視図であり、図３は、図１の同軸コネクタの正面図であり、図４は、図３におけるＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図５は、図１の同軸コネクタの分解斜視図である。

図１および図２に示すように、実施形態の同軸コネクタ１０はレセプタクルコネクタであり、相手側同軸コネクタであるプラグコネクタ（図示省略）の外部導体に結合される少なくとも１つ（ここでは２つ）の外部コンタクト１２と、基板Ｂ（図７参照）に実装されるベース１４とを備えている。外部コンタクト１２およびベース１４は、協働して外部導体１５を構成する。同軸コネクタ１０は、好ましくは高周波信号を伝送する高周波同軸コネクタ１０である。以下の説明では便宜上、相手側同軸コネクタとの挿抜方向を前後方向として前後左右方向を規定する。また、同軸コネクタ１０からみて基板Ｂ側を下として上下方向を規定する。したがって、図１および図２に示すように、外部コンタクト１２は同軸コネクタ１０の前方側に配置され、ベース１４は同軸コネクタ１０の後方側に配置されている。

各外部コンタクト１２は円筒状をなし、その外周面には相手側同軸コネクタの溝またはスリットにバヨネット式に嵌合される凸部１２ａが形成されている。これにより、外部コンタクト１２は相手側同軸コネクタの外部導体にバヨネット式に結合される。相手側同軸コネクタとの結合形成はこれに限定されず、ネジ結合やプッシュオン結合等でもよい。

外部コンタクト１２およびベース１４は、亜鉛もしくはその合金、またはアルミニウムもしくはその合金からなり、互いに一体化されたダイカスト品であることが好ましい。

外部コンタクト１２の内側には、図３および図４に示すように、相手側同軸コネクタの中心コンタクトと電気的に接続される中心コンタクト１６と、中心コンタクト１６を保持する絶縁体１８とが配置されている。

絶縁体１８は、外部コンタクト１２の基端部側（後方側）に形成された凹部１２ｂ内に圧入により保持されている。絶縁体１８の中心には、前後方向に延びる貫通孔１８ａが形成されており、中心コンタクト１６は貫通孔１８ａ内に保持されている。中心コンタクト１６には、絶縁体１８の貫通孔１８ａの内面と係止する係止部１６ａが形成され、中心コンタクト１６の脱落防止や位置変動の防止が図られている。絶縁体１８および中心コンタクト１６は、図５に示すように、外部コンタクト１２の前方側開口から挿入し、組み付けることができる。あるいは、中心コンタクト１６をインサート品として絶縁体１８をインサート成形してもよい。

中心コンタクト１６は、一端（前端）において相手側同軸コンタクトの中心コンタクトとの接続のため外部コンタクト１２内に露出し、他端（後端）において基板Ｂに形成されたマイクロストリップライン等の導体との接続のためベース１４から露出している。

ベース１４は、図１および図２に示すように、外部コンタクト１２の基端位置にて上下、左右方向に延びるフランジ２０と、フランジ２０から後方へ延びる３つの実装ブロック２２と、実装ブロック２２間に配置されるとともに、フランジ２０の上縁と面一をなす吸着面２４とを有している。

フランジ２０には、同軸コネクタ１０を電子機器の筐体等に固定するねじ用のねじ穴２６が形成されていてよい。また、実装ブロック２２にも同様のねじ穴２８が形成されてよい。基板Ｂの、ねじ穴２８の対応位置に貫通穴（図示省略）を形成しておき、この貫通穴に基板Ｂの下面側からねじを挿通してねじ穴２８に締結することで、同軸コネクタ１０と基板Ｂとの固定強度を高めることができる。

実装ブロック２２は、中心コンタクト１６を避けるように互いに間隔を空けて配置されており、各実装ブロック２２の下面（基板Ｂに対向する面）には、基板Ｂ表面との間に隙間を維持するスペーサ突起３０が一体に形成されている。

また、各実装ブロック２２には、基板Ｂのスルーホールｂ１に挿入される実装脚３２が垂下されている。実装脚３２は各実装ブロック２２に２つ形成されているが、実装脚３２の数はこれに限定されず、１つでも３つ以上でもよい。

実装脚３２の外周面は、円錐台（裁頭円錐）状の基端部と、先端部である下端部との間の部分が概略円柱状をなし、その外周面の概略円柱状の部分にはその軸心Ｘ（図４参照）に対する直交平面にて互いに離間する少なくとも３つの突起３４が形成されている。図示例では３つの突起３４が等角度間隔（１２０度間隔）に形成されている。突起３４の数は３つに限定されず、４つ以上でもよい。突起３４は、実装脚３２の軸心Ｘに沿って延びるリブ形状を有する。実装脚３２の外周面の下端部および突起３４の下端部には、スルーホールｂ１内への実装脚３２の挿入を円滑にする面取り部３２ａ，３４ａが形成されていて、実装脚３２の外周面の下端部はその面取り部３２ａにより円錐台（裁頭円錐）状をなしている。

また、突起３４は、図６中拡大して示すように、底面視あるいは断面視で中央部が凸状に膨らんだ凸状湾曲面を有している。これにより、突起３４はスルーホールｂ１の内面に線接触または点接触する。突起３４の高さｈは、突起３４を除く実装脚３２の直径Ｄに対して３０％〜６０％の範囲とすることが好ましい。後述のように、実装脚３２とスルーホールｂ１の内面との間にはんだを流入させる十分な隙間を確保するためである。

このように構成された同軸コネクタ１０を、図７に示すように基板Ｂに実装するには、まず、図示しない自動実装機（供給部から供給された電子部品を吸着ノズルで吸着し、基板の所定の場所へ搭載する装置）の吸着ノズルで同軸コネクタ１０の吸着面２４を吸着し、同軸コネクタ１０の各実装脚３２を基板Ｂの対応するスルーホールｂ１内へ挿入する。このとき、図７に示すように、スペーサ突起３０の先端面が基板Ｂ表面に当接して実装ブロック２２の下面（基板Ｂに対向する面）と基板Ｂ表面との間に隙間を維持するとともに、図８に基板への実装状態を示すように、各実装脚３２の外周面に形成された複数の突起３４がスペーサ突起３０の先端面よりも実装脚３２の外周面の先端寄りの部分でスルーホールｂ１の内面に当接することにより、同軸コネクタ１０は正確に位置決めされ、この状態で中心コンタクト１６の後端はマイクロストリップ等の導体に接続されるとともに、実装脚３２はスルーホールｂ１にはんだ付けされる。図８中の拡大図からわかるように、各突起３４はその凸状湾曲面の中央部だけがスルーホールｂ１の内面に当接（線接触）するので、挿入時の摩擦は小さくなり、しかも隣接する突起３４間の容積も増大する。

したがって、本実施形態の同軸コネクタ１０によれば、実装脚３２とスルーホールｂ１の内面との間および隣接する突起３４間に十分な量のはんだを流入させることができる。また、実装脚３２に、基板Ｂ表面に当接して実装ブロック２２の下面（基板Ｂに対向する面）と基板Ｂ表面との間に隙間を維持するスペーサ突起３０の先端面よりも実装脚３２の外周面の先端寄りの部分でスルーホールｂ１の内面に当接する突起３４が形成されることによって、実装脚３２がスルーホールｂ１に同心配置され、同軸コネクタ１０を高い位置決め精度と安定した実装姿勢で基板に実装することができるようになるので、実装時における位置ずれに起因した電圧定在波比の増大を防止することができる。

また、本実施形態において、突起３４を、実装脚３２の軸心Ｘに対する直交平面にて互いに等角度で配置した場合には、実装脚３２の軸心Ｘをスルーホールｂ１の軸心に確実に一致させることができ、より高い位置決め精度での実装が可能になる。

さらに、本実施形態において、各実装脚３２に形成する突起３４の数を３つとした場合には、基板Ｂに対する高い位置決め精度を確保しつつ、隣接する突起３４間にはんだ流入のための十分な隙間を形成することができる。

さらに、本実施形態において、突起３４を軸心Ｘに沿って延びるリブ形状に形成して、突起３４とスルーホールｂ１の内面との上下方向（挿入方向）に沿う線接触長さを増大させているので、同軸コネクタ１０の実装姿勢をより一層安定なものとすることができる。

さらに、本実施形態において、外部コンタクト１２およびベース１４を、亜鉛もしくはその合金、またはアルミニウムもしくはその合金からなり、互いに一体化されたダイカスト品とした場合には、ベース１４を切削加工で形成した場合と比較して軽量化することができる。特にこのような軽量化は、本実施形態において、ベース１４の上面の吸着面２４を自動実装機で吸着して基板Ｂに自動実装する場合に有利に働く。

つぎに、図９および図１０を参照し、本発明の他の実施形態の同軸コネクタ１０について説明する。なお、先の実施形態で説明した同軸コネクタ１０における部材または部分と同様の要素には同一の符号を付し、説明は適宜省略する。

先の実施形態の同軸コネクタ１０は、中心コンタクト１６、絶縁体１８および外部コンタクト１２をそれぞれ２つ備えるものであったが、本実施形態の同軸コネクタ１０は、中心コンタクト１６、絶縁体１８および外部コンタクト１２をそれぞれ１つしか備えていない点で異なる。

本実施形態の同軸コネクタ１０においても、実装脚３２の外周面の、円錐台状の基端部と、円錐台状の下端部（面取り部）との間の、基板Ｂのスルーホールｂ１に挿入される円柱状の部分には３つのリブ状の突起３４が形成されている。突起３４の数は３つに限定されず、４つ以上でもよい。これにより、本実施形態の同軸コネクタ１０によれば、実装脚３２とスルーホールｂ１の内面との間および隣接する突起３４間に十分な量のはんだを流入させることができる。また、実装脚３２の外周面に、基板Ｂ表面に当接して実装ブロック２２の下面（基板Ｂに対向する面）と基板Ｂ表面との間に隙間を維持するスペーサ突起３０の先端面よりも先端寄りの部分でスルーホールの内面と線接触する突起３４を設けることによって、同軸コネクタ１０を高い位置決め精度と安定した実装姿勢で基板Ｂに実装することができるようになるので、実装時における位置ずれに起因した電圧定在波比の増大を防止することができる。

図１〜図８に示した構造を備える同軸コネクタの試料（実施例）と、実装脚に突起を設けていない点以外は実施例の同軸コネクタと同じ構造を備える図示しない同軸コネクタの試料（比較例）を作製し、ネットワークアナライザを用いて電圧定在波比を測定した。その結果を図１１に示す。

図１１において、横軸は周波数（ＧＨｚ）を、縦軸は電圧定在波比を表す。図中実線で描かれた特性曲線は、実施例の同軸コネクタの電圧定在波比の周波数特性を示し、破線で描かれた特性曲線は、比較例の同軸コネクタの電圧定在波比の周波数特性を示している。

この結果からわかるように、本発明の試料では、周波数が高くなるに連れて電圧定在波比が増加するがその増大は緩やかであり、１２ＧＨｚで１．２３であった。

これに対し、比較例の試料では、周波数が高くなるに連れて電圧定在波比は急激に増大し、１２ＧＨｚで１．４４であった。

これにより、本発明の同軸コネクタによれば、高周波帯域においても安定した高周波特性を有することが確認できた。

以上、図示例に基づき本発明を説明したが、本発明は種々の変更が可能である。例えば、外部コンタクト１２とベース１４は一体成形されると説明したが、外部コンタクト１２とベース１４は別体として成形し相互連結させてもよい。

本発明によれば、同軸コネクタの、基板への実装時における位置ずれに起因した電圧定在波比の増大を防止可能な同軸コネクタを提供することが可能である。

１０ 同軸コネクタ
１２ 外部コンタクト
１４ ベース
１５ 外部導体
１６ 中心コンタクト
１８ 絶縁体
２０ フランジ
２２ 実装ブロック
２４ 吸着面
３０ スペーサ突起
３２ 実装脚
３４ 突起

Claims (6)

1. 基板に実装される同軸コネクタであって、
   中心コンタクトと、
   前記中心コンタクトを保持する絶縁体と、
   前記絶縁体を保持するとともに相手側コネクタに結合される外部コンタクト、および前記基板のスルーホールに挿入される実装脚と前記基板の表面に先端面が当接するスペーサ突起とが下面に形成されたベースを有する外部導体と、を備え、
   前記実装脚の外周面は、基端部と先端部とが前記実装脚の先端に向けて裁頭円錐状に縮径するとともに、前記基端部と前記先端部との間の部分が概略円柱状をなし、
   前記実装脚は、前記外周面から半径方向に突出するとともに、その実装脚の軸心に対する直交平面にて互いに離間する少なくとも３つの突起を有し、
   前記少なくとも３つの突起は、前記実装脚の外周面の前記概略円柱状の部分の概略全長に亘って前記軸心からの高さが均一で前記軸心に沿って延在し、前記スペーサ突起の先端面よりも前記先端部寄りの部分で前記スルーホールの内面に線接触することを特徴とする同軸コネクタ。
2. 前記少なくとも３つの突起は、前記直交平面にて互いに等角度で配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の同軸コネクタ。
3. 前記突起は、断面視で中央部が凸状に膨らんだ凸状湾曲面を有してい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。
4. 前記外部コンタクトおよび前記ベースは、亜鉛もしくはその合金、またはアルミニウムもしくはその合金からなり、互いに一体化されたダイカスト品であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一項に記載の同軸コネクタ。
5. 前記ベースは、前記基板とは反対側に自動実装機が吸着可能な吸着面を有することを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項に記載の同軸コネクタ。
6. 前記中心コンタクト、前記絶縁体および前記外部コンタクトをそれぞれ２つ備える、請求項１から５までのいずれか一項に記載の同軸コネクタ。

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