JP6986596B2 - 超高周波信号伝送用小型コネクタ - Google Patents

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Description

本発明は、超高周波信号用コネクタに係り、特に、単数または複数の超高周波信号線を印刷回路基板（ＰＣＢ）と連結するコネクタの雄（ｍａｌｅ）信号線が印刷回路基板の信号線と直接連結される超高周波信号伝送用小型コネクタに関する。
図１は、従来のＰＣＢ単一またはマルチコネクタの断面図を示したものである。従来のＰＣＢ単一またはマルチコネクタは、ケーブル（ｃａｂｌｅ）、ワイヤ（ｗｉｒｅ）のような電気信号を伝達する電気信号線１１４の端子が雄コネクタハウジング１１２によって覆われてなされる雄コネクタ１１０が、ＰＣＢ１６０上に設けられた（ｍｏｕｎｔｅｄ）雌（ｆｅｍａｌｅ）コネクタ（または、ソケット）１５０に挿入されて連結される。この際、雌コネクタ１５０の雌コネクタハウジング１５２には、雄コネクタの端子やピン（ｐｉｎ）が収容される収容部材１５４が設けられている。
前記収容部材１５４を通じて漏れ電流が発生し、これにより、信号損失があり、コネクタの小型化にも限界がある。前記収容部材１５４を通じて漏れ電流及びノイズが発生し、これにより、信号損失があり、コネクタの小型化にも限界がある。
本発明が解決しようとする課題は、前述した従来の単一またはマルチコネクタの問題点と限界とを解決するために案出されたものであって、雌コネクタには、雄コネクタハウジングのみ収容するハウジングソケットのみＰＣＢに設けられており、雄コネクタの端子を収容する端子収容部材がなしに雄コネクタの単数または複数の超高周波信号線端子が印刷回路基板の端子パッド（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｐａｄ）に直接接触することにより、信号損失を最小化し、コネクタの高さを大幅に低くして小型化をなしうる超高周波信号伝送用小型コネクタを提供するところにある。
前記技術的課題を果たすための本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタは、超高周波信号を伝達する単数または複数の超高周波信号線と印刷回路基板（ＰＣＢ）とを連結する信号伝送用小型単数コネクタ及びマルチコネクタにおいて、前記単数または複数の超高周波信号線と連結され、前記単数または複数の超高周波信号線端子を収容し、前記超高周波信号線端子を固定させ、保護する雄コネクタハウジングを備える雄コネクタ；及び前記印刷回路基板板（ＰＣＢ）に設けられ、前記雄コネクタハウジングを収容して、前記雄コネクタと締結されるコネクタソケット；を含み、前記雄コネクタの超高周波信号線端子は、前記印刷回路基板に形成されている信号線端子パッドと直接接触して連結される。
前記雄コネクタハウジングは、前記単数または複数の超高周波信号線を通じて発生する電磁波を遮蔽する遮蔽層と連結される遮蔽缶（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｃａｎ）であり、前記コネクタソケットは、前記遮蔽缶を収容し、前記遮蔽缶と前記印刷回路基板の接地と電気的に連結される。前記雄コネクタは、前記超高周波信号線を印刷回路基板の信号線端子パッドと接触させ、一端は、超高周波信号線と連結され、他端は、前記ＰＣＢに形成された回路信号線端子パッドと連結されるアダプタをさらに備え、前記雄コネクタのアダプタを通じて超高周波信号線は、前記印刷回路基板に形成されている回路信号線端子パッドと連結される。
前記遮蔽缶は、単数または複数の同軸ケーブルの内部導体とそれぞれ対応して連結された単数または複数のアダプタが収容されるアダプタ収容部を備え、前記アダプタ収容部は、前記単数または複数のアダプタを収容するが、アダプタ別に遮蔽される形状からなりうる。前記コネクタソケットは、前記雄コネクタと締結される締結部をさらに備え、前記印刷回路基板（ＰＣＢ）と一体に形成されうる。前記コネクタソケットは、前記ＰＣＢの表面に実装（ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｕｎｔｅｄ）されるＳＭＤ（ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｕｎｔ ｄｅｖｉｃｅｓ）方式、またはＰＣＢを貫通するＳＩＰ（ｓｉｎｇｌｅ ｉｎ−ｌｉｎｅ ｐａｃｋａｇｅ）、ＤＩＰ（ｄｕａｌ ｉｎ−ｌｉｎｅ ｐａｃｋａｇｅ）、ＱＩＰ（ｑｕａｄ ｉｎ−ｌｉｎｅ ｐａｃｋａｇｅ）などで装着され、ＰＣＢの表面実装方式と貫通方式とを複合的に形成して装着される。
本発明による単数または複数の超高周波信号伝送用小型コネクタによれば、コネクタソケットに雄コネクタの信号線端子を収容する収容部材を無くし、雄コネクタの信号線端子が印刷回路基板の信号端子パッドに直接接触するか、雄コネクタの信号線端子がＰＣＢの信号端子パッドとの接触を容易にし、ケーブルの内部導体の端部を収容するアダプタを追加することにより、漏れ電流及びノイズを最小化して、信号損失を減らし、コネクタの締結高さを最小化して小型化をなしうる。
そして、信号線が同軸ケーブルである場合、雄コネクタに連結された同軸ケーブルの遮蔽（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ）層である外部導体と前記同軸ケーブルの信号線である内部導体とを電磁波を遮蔽する遮蔽缶を連結し、ＰＣＢに実装されて接地と連結されたコネクタソケットが、前記雄コネクタの遮蔽缶を収容して接続させ、電気的に連結することにより、ＰＣＢ回路信号端子パッドと直接接触された雄コネクタ信号端子の信号損失を減らしうる。
また、コネクタソケットに雄コネクタの信号線端子を収容する収容部材を無くすことにより、コネクタソケットを単純化して、製造コストを節減することができる。
従来のＰＣＢマルチコネクタを側断面図で示した図面である。 本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの一例であって、雄コネクタとＰＣＢに実装されたコネクタソケットとが締結される前の状態を示した図面である。 本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの一例であって、雄コネクタとＰＣＢに実装されたコネクタソケットとが締結された後の状態を示した図面である。 本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの雄コネクタとコネクタソケットとを底面から見た底面斜視図である。 本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタのコネクタソケットの一例の分離斜視図である。 本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの雄コネクタを構成するエレメント（ｅｌｅｍｅｎｔ）の一例を示した図面である。 本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの雄コネクタに連結される複数の同軸ケーブルの一例を示した図面である。 図２に示された雄コネクタのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って見た断面図である。 図２に示された雄コネクタのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って見た断面図である。 本発明によるＰＣＢマルチコネクタの雄コネクタを組み立てる過程を示している。
以下、添付図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳しく説明する。本明細書に記載された実施形態と図面とに示された構成は、本発明の望ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をいずれも代弁するものではないので、本出願時点において、これらを代替しうる多様な均等物と変形例とがあるということを理解しなければならない。
本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタは、超高周波信号を伝達する単数または複数の超高周波信号線と印刷回路基板（ＰＣＢ）とを連結するＰＣＢコネクタであって、雄コネクタ及びコネクタソケットを含んでなる。雄コネクタは、前記単数または複数の超高周波信号線と連結され、前記単数または複数の超高周波信号線端子を収容し、前記超高周波信号線端子を固定させ、保護する雄コネクタハウジングを備える。コネクタソケットは、前記印刷回路基板（ＰＣＢ）に設けられ、前記雄コネクタハウジングを収容して、前記雄コネクタと締結される。この際、前記雄コネクタの超高周波信号線端子は、前記印刷回路基板に形成されている信号線端子パッドと直接接触して連結される。
図２は、本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの一例であって、雄コネクタ２０とＰＣＢ２１５に実装されたコネクタソケット２２５とが締結される前の状態を示したものである。図３は、本発明によるＰＣＢマルチコネクタの一例であって、雄コネクタ２０とＰＣＢ２１５に実装されたコネクタソケット２２５とが締結された後の状態を示したものである。図２と図３とを参照すれば、ケーブル２４０と連結された雄コネクタのハウジング２７０、２８０、２９０が、ＰＣＢ２１５に実装されたコネクタソケット２２５に挿入されて締結される。この際、ＰＣＢとケーブル２４０の連結は、雄コネクタの底面に形成されたケーブル端子とＰＣＢ２１５に形成された回路信号線端子パッドと直接接触される。
図４は、本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの雄コネクタ２０とコネクタソケット２２５とを底面から見た底面斜視図である。図５は、本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタとＰＣＢ２１５に装着されたコネクタソケット２２５との一例の分離斜視図である。図４と図５とを参照すれば、雄コネクタ２０の底面にケーブルの信号線端子２５５が形成されている。コネクタソケット２２５は、雄コネクタ２０と締結される締結部２２２を備え、印刷回路基板（ＰＣＢ）２１５の表面に実装されるＳＭＤ方式、またはＰＣＢを貫通するＳＩＰ、ＤＩＰ、ＱＩＰなどで装着され、ＰＣＢの表面実装方式と貫通方式とを混用して装着される。また、コネクタソケット２２５は、別個の部品ではないＰＣＢと一体に形成されうる。
雄コネクタ２０のハウジング２７０、２８０、２９０が、ＰＣＢ２１５に実装されたコネクタソケット２２５に挿入されて締結される時、ケーブル信号線端子２５５は、ケーブル信号線端子２５５が収容される収容部材を経ずに、ＰＣＢ２１５に形成された回路信号線の端子パッド２１４と直接（ｄｉｒｅｃｔ）接触される。図４に示したように、ＰＣＢ２１５に実装されるコネクタソケット２２５には、ケーブル信号線端子２５５が収容される収容部材を無くすことにより、コネクタソケットを単純化し、また、雌コネクタとの締結高さを最小にすることで小型化される。本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタは、ＲＦ信号、電源などを含む電気信号をＰＣＢの信号や電源と連結し、テーブルＰＣ、ラップトップＰＣ、５Ｇスマートフォン、家電（ＴＶ、冷蔵庫、洗濯機などの家電製品）など小型化が要求される多様な電子装置に適用することができる。
一方、本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタを通じて連結される超高周波信号を伝達する単数または複数の超高周波信号線の例としては、同軸ケーブル、ワイヤ、ＦＦＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｆｌａｔ Ｃａｂｌｅ）、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、Ｓ−ｔｅｆｌｏｎなどがあり、本発明は、前記例に限定されず、電気信号を伝達する信号線はいずれも含まれうる。図６は、本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの雄コネクタ２０に連結される電気信号線の一例として同軸ケーブル３０を示したものである。図６を参照すれば、同軸ケーブル３０は、信号線として使われる内部導体２１０、内部導体２１０の電磁波を遮蔽（ｓｈｉｅｌｄ）し、アルミニウム、銅などで作られる外部導体２３０、内部導体２１０と外部導体２３０とを絶縁させ、分離する誘電体２２０、外部導体２３０を保護する外皮（ジャケット）からなる。内部導体は、ＤＣからマイクロ波、ミリ波まで使用可能であり、約５０ＧＨｚ以上の超高周波信号も伝送可能である。
図７は、本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの雄コネクタ２０を構成するエレメントの一例を示したものであって、本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタの雄コネクタ２０は、同軸ケーブル３０、遮蔽缶２７０、２８０、２９０を含み、アダプタ部４０をさらに含みうる。同軸ケーブル３０は、外皮２４０、外部導体２３０及び誘電体２２０が一部ストリップ（ｓｔｒｉｐ）されている。同軸ケーブル３０の外部導体２３０は、遮蔽缶２７０、２８０、２９０と連結される。遮蔽缶２７０、２８０、２９０は、同軸ケーブル３０を収容、保護、及び固定させ、同軸ケーブルの内部導体２１０から発生する電磁波を遮蔽する。遮蔽缶２７０、２８０、２９０は、下部遮蔽部材２７０、上部遮蔽部材２８０、前面遮蔽部材２９０のそれぞれが結合されて構成されるが、下部遮蔽部材２７０、上部遮蔽部材２８０、前面遮蔽部材２９０のうち少なくとも２つが一体に形成されるか、下部遮蔽部材２７０、上部遮蔽部材２８０、前面遮蔽部材２９０が一体からなる１つの遮蔽部材で構成されても良い。
アダプタ部４０は、複数のアダプタからなり、アダプタ４２は、同軸ケーブル３０の内部導体２１０がＰＣＢ２１５に形成された回路信号線端子パッド２１４との連結を容易にしながら、遮蔽缶２７０、２８０、２９０によって遮蔽が容易になる形状からなり、導体部２５０と誘電体部２６０とからなる。導体部２５０の一端は、ＰＣＢ２１５の信号線端子パッド２１４と接触されて連結され、他端は、同軸ケーブル３０の内部導体である信号線２１０が収容されて連結される。アダプタ４２にケーブルの信号線である内部導体が収容されて連結されれば、前記導体部２５０の端部が、図４のケーブル信号線端子２５５になって、ＰＣＢ２１５の信号線端子パッド２１４と接触されて連結される。
誘電体部２６０は、導体部２５０が遮蔽缶に収容される時、導体部２５０と遮蔽缶２７０、２８０、２９０とを分離させる役割を果たす。
遮蔽缶２７０、２８０、２９０の内部は、単数または複数の同軸ケーブルの内部導体２１０とそれぞれ対応して連結されたアダプタ４２が収容される円筒状からなるアダプタ収容部２７２を備え、アダプタ収容部２７２は、アダプタ４２が収容され、下部遮蔽缶２７０、上部遮蔽缶２８０及び前面遮蔽缶２９０が結合されれば、各アダプタは互いに分離され、遮蔽される遮蔽壁（ｗａｌｌ）が形成される。
図８は、図２に示された本発明による雄コネクタのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って見た断面図であり、図９は、図２に示された雄コネクタのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って見た断面図である。図８及び図９を参照すれば、同軸ケーブル２１０、２２０、２３０、２４０とアダプタ２５０、２６０が遮蔽缶２７０、２８０、２９０によって収容、保護、及び遮蔽され、雄コネクタ２０がＰＣＢ２１５に実装されたコネクタソケット２２５に挿入されて締結される。特に、図９は、下部遮蔽缶２７０、上部遮蔽缶２８０及び前面遮蔽缶２９０が結合されれば、各アダプタは互いに分離され、遮蔽される遮蔽壁（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｗａｌｌ）２７５が形成されることを示している。
図１０は、本発明による超高周波信号伝送用小型マルチコネクタの雄コネクタを組み立てる過程を示している。図１０を参照すれば、ストリップされていない同軸ケーブル６０をストリップした後、ストリップされた同軸ケーブル３０をアダプタ部４０と連結し、アダプタ部４０と連結された同軸ケーブル５０を下部遮蔽缶２７０に積置して上部遮蔽缶２８０と前面遮蔽缶２９０とを結合する。
一方、本発明による超高周波信号伝送用小型コネクタは、信号線として同軸ケーブルが使われる時、信号線の電磁波の遮蔽を極大化することができる。具体的に、雄コネクタ２０の遮蔽缶２７０、２８０、２９０は、同軸ケーブル３０の外部導体２３０と連結される。導体からなるコネクタソケット２２５は、ＰＣＢ２１５の接地と連結される。雄コネクタ２０がＰＣＢ２１５に実装されたコネクタソケット２２５に挿入されて締結されれば、同軸ケーブル３０の外部導体２３０と連結された雄コネクタ２０の遮蔽缶２７０、２８０、２９０は、ＰＣＢ２１５の接地と連結されたコネクタソケット２２５と接触によって連結されることにより、ＰＣＢ２１５の端子パッド２１４と直接接触する雄コネクタの信号線端子の遮蔽を極大化することができる。
本発明は、図面に示された実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
１１０：雄コネクタ
１１２：雄コネクタハウジング
１１４：電気信号線
１５０：雌コネクタ
１５２：雌コネクタハウジング
１５４：端子（ピン）収容部材
２０：雄コネクタ
２１０：内部導体（信号線）
２１４：ＰＣＢ端子パッド
２１５：印刷回路基板（ＰＣＢ）
２２０：誘電体
２２２：締結部
２２５：コネクタソケット
２３０：外部導体（遮蔽）
２４０：外皮（ジャケット）
２５０：アダプタ導体部
２５５：ケーブルの信号線端子
２６０：アダプタ誘電体部
２７０：下部遮蔽缶
２７２：アダプタ収容部
２８０：上部遮蔽缶
２９０：前面遮蔽缶
３０：同軸ケーブル
４０：アダプタ部
４２：アダプタ
５０：アダプタ連結された同軸ケーブル
６０：ストリップされていない同軸ケーブル

Claims (6)

  1. 超高周波信号を伝達する複数の超高周波信号線と印刷回路基板（ＰＣＢ）とを連結する超高周波信号伝送用小型コネクタにおいて、
    前記複数の超高周波信号線と連結され、前記複数の超高周波信号線端子を収容し、前記超高周波信号線端子を固定させ、保護する雄（ｍａｌｅ）コネクタハウジングを備える雄コネクタと、
    前記印刷回路基板（ＰＣＢ）に設けられ、前記雄コネクタハウジングを収容して、前記雄コネクタと締結されるコネクタソケットと、を含み、
    前記雄コネクタは、一端は前記超高周波信号線と連結され、他端は前記印刷回路基板に形成された信号線端子パッドと連結されるアダプタをさらに備え、前記雄コネクタのアダプタを通じて前記超高周波信号線は、前記印刷回路基板に形成されている信号線端子パッドと連結され、
    前記雄コネクタハウジングは、前記複数の超高周波信号線を通じて発生する電磁波を遮蔽する遮蔽缶（ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｃａｎ）であり、
    前記コネクタソケットは、前記雄コネクタの前記遮蔽缶を収容し、前記遮蔽缶と前記印刷回路基板の接地と電気的に連結され、
    前記遮蔽缶は、複数の前記アダプタが収容されるアダプタ収容部を備え、前記アダプタ収容部は、前記複数のアダプタを収容するが、アダプタ別に遮蔽される遮蔽壁が形成されており、
    前記アダプタは、導体部及び前記導体部と遮蔽缶とを分離させる誘電体部からなり、
    前記遮蔽缶は、前記アダプタで前記印刷回路基板に形成された信号線端子パッドと接触される部分を除いた残りの部分を全体として遮蔽することを特徴とする超高周波信号伝送用小型コネクタ。
  2. 前記コネクタソケットは、
    前記雄コネクタと締結される締結部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超高周波信号伝送用小型コネクタ。
  3. 前記コネクタソケットは、
    前記印刷回路基板（ＰＣＢ）の表面に実装されるＳＭＤ方式、またはＰＣＢを貫通するＳＩＰ、ＤＩＰ、ＱＩＰなどの方式で装着されることと、表面実装方式と貫通方式とを複合的に形成して装着されることを特徴とする請求項１に記載の超高周波信号伝送用小型コネクタ。
  4. 前記コネクタソケットは、
    前記印刷回路基板（ＰＣＢ）と一体に形成されることを特徴とする請求項１に記載の超高周波信号伝送用小型コネクタ。
  5. 前記超高周波信号線は、
    同軸ケーブル、ワイヤ、ＦＦＣ、ＦＰＣのうち何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載の超高周波信号伝送用小型コネクタ。
  6. 前記超高周波信号線は、
    同軸ケーブル、ワイヤ、ＦＦＣ、ＦＰＣのうち複数のものを複合で形成されることを特徴とする請求項１に記載の超高周波信号伝送用小型コネクタ。
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