JPH03503339A - プリント回路基板同軸コネクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 プ１ン　ロ　　　５　コ゛ 本発明はプリント回路基板コネクタ、特にプリント回路基板と共に使用され片側 又は両側で使用可能な改良同軸コネクタに関する。

超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）を使用する今日のコンピュータでは、信号伝播時 間が極めて問題となる。特に、ロジック（論理）ゲートへの複数の入カバルスを 一致させる為に厳密且つ正確なタイミングを与えることが必須である。最低でも 、信号幅の２／３のパルス重なり（オーバーラツプ）が有用なパルス一致を得る 為に必要である。その理由は、パルスの重なりが少ないとレベルが不安定となり エラーが生じる。今日の多くのコンピュータでは、パルス幅は約２ｎｓ（ナノ秒 ）未満のオーダであって、相互接続媒体の伝播遅延は、それが回路基板であれケ ーブルであれ、回路基板の修理又は交換後のタイミングに著しいインパクトを与 える。更に事態を複雑にすることとして、パルス一致の精度は回路基板上の半導 体デバイスを交換すると劣化する虞れがある。その理由は、複雑な半導体のスイ ッチング時間及び伝播遅延はデバイス毎に変化する。

古い低速のシステムでは、相互接続媒体の導体長を変化させることによりパルス の一致を達成していた。換言すると、相互接続媒体を可変遅延線とし２て扱って いた。しかし、パルス幅が極めて狭くなると、許容レンジもまた狭くなり固定長 遅延線により満足に取扱うことは不可能である。プリント回路基板上の導体長は 調節できないので、もし部品を伝播遅延時間の異なる部品と交換すると、タイミ ング調節が必要であった。これら調節はしばしば製造現場ではな（使用現場で行 わなければならず、外部から遅延線を適用する必要がある。斯る適用は撚り線対 又は同軸ケーブルの長さを必要とする遅延時間が得られる長さにトリミングして パルスの一致を保証するのが一般的であった。

前述した如く、タイミングを調節できる能力はコンピュータのプリント回路基板 上の如くのロジック接続にとって急速に必要になって来ている。従って、プリン ト回路基板の各所に取付けられ（しばしばローンチャと称される）同軸コネクタ が必要となっている。この取付けは現場で行う必要がある。本発明の同軸コネク タ（又はローンチャ）は比較的大型であって、機械加工されたキャスト又はパー ツを具え、これは勿論相当大型であって相当の場所を占有し、原価も相当高い。

従って、本発明の主な目的は低価格、小型且つ高密度実装が可能なプリント回路 基板用の信号ローンチャを提供することであ゛る。

本発明の他の目的は基板厚のバラツキを自動的に補償し、フィールド（現場）で 取付は可能な信号ローンチャを提供することで本発明の更に他の目的は取付けに 除して半田付は作業を必要としない信号ローンチャを提供することである。

本発明の別の目的はプリント回路基板のいずれかの側に取付は可能な信号ローン チャを提供することである。

本発明の更に別の目的は信号フィートスルーの為にプリント回路基板の両側に取 付けられる信号ローンチャを提供することである。

上述した及び付加的な目的は同軸コネクタをプリント回路基板上に取付けるとい う本発明の原理に基づき達成される。プリント回路基板は特定厚さの誘電体基板 （サブストレート）、この基板を貫通するめっきされた導電性開口、この開口に 近接し且つ開口パッドを有する。本発明のコネクタは信号ビン部及び細長い支持 部とを有する中央導電性コンタクト素子を含んでいる。支持部の断面寸法は、支 持部が最小の間隙で開口内に自由に適合するようにしている。支持部の長さは基 板の厚さより十分大きく異なる厚さのプリント回路基板を収容できるようにする 。また、このコネクタはコンタクト素子の周囲に絶縁された環状のディスク部材 を含んでいる。導電性の外側スリーブ素子がコンタクト素子とディスク部材とを 包囲する。スリーブ素子の内部寸法はディスク部材の外径と略同じであって、ス リーブ素子には接地パッドと電気的に接触（７てディスク部材と基板との間に横 たわり且つ信号パッドから離間する内向き端部が形成されている。コネクタを回 路基板上に保持する為に、コネクタは支持部上に取付けられた保持手段をも有し 、これに力を加えてスリーブ素子の内向き端をディスク部材及び基板間に圧入配 置するようにする。

本発明の１つの特長によると、スリーブ素子の内向き端には外方へ突出する複数 のばね部材を有する。

本発明の別の特長によると、保持手段は支持部の末端に嵌入される環状リング及 びこれと基板間の支持部を取り囲むさらばね又は類似の変形したねじワッシャを 具えている。

本発明の他の特長によると、基板の第１而と反対面上には開口の近傍に開口の内 面めっき層と電気的に接触する第２導電性信号バット及びこのバット近傍且つ離 間する第２接地パツドとを有する。コンタクト素子の支持部は第２信号ピン部と して作用するに足る十分な長さを有し、保持手段は支持部に嵌入した環状リング を具えている。更に、支持部の周囲の保持手段と反対基板面間に絶縁された第２ 環状ディスク部材が設けられている。更にまた、支持部と第２ディスク部材の周 囲に第２導電性外側スリーブ素子が設けられ、その内径は第２ディスク部材の外 径と略等しく、第２スリーブ部材には内向き端が形成され、第２ディスク部材と 第２基板面間に第２接地パツドと電気的に接触し且つ第２信号パッドから離間す るよう構成されている。

本発明の更に他の特長によると、これらディスク部材は交換可能であり、スリー ブ素子もまた交換可能である。

本発明のまた別の特長によると、保持手段は更にコンタクト素子に形成された第 １及び第２肩部を具え、第２肩部は信号ピン部及び第１肩部間に配置され、その 外径は第１肩部の外径より大きく、第１肩部は開口の寸法より大きい寸法を有す る。第１肩部を包囲するディスク部材は、その内径が第１肩部の外径より大きく 第２肩部の外径未満である。ディスク部材の外径は第２肩部の外径より大きい。

次に、本発明の実施例を添付図を参照して説明しよう。

第１図は共通接地（コモングランド）と一般に称されるものを使用する典型的な プリント回路基板パターンを示す。

第２図は真の同軸接続用の典型的なプリント回路基板パターンを示す。

第３図は本発明のコネクタが取付けられている回路基板の斜視図を示す。

第４図はプリント回路基板の片面に取付けられた本発明によるコネクタの断面図 である。

第４Ａ図は第４図に示すコネクタのスリーブ素子の端部の詳細を示す。

第５図はプリント回路基板の両面に取付けられた本発明によるコネクタの断面図 である。

第６図は本発明のコネクタと共に使用する導体の雌ターミネーション（成端）を 示す。

これら図を参照するに、第１図は貫通する複数の開口１２を有するプリント回路 基板１０の表面を示す。開口１２は内面が導電性材料でめっきされ且つ各開口１ ２のめっき層と電気的に接続されている導電性信号パット１４で囲まれている。

導電性接地面１６が信号パット１４から離間してこれを包囲する。第１図に示す プリント回路基板は共通接地と称される印刷パターンを示す。ここで、接地面１ ６は開口１２及び信号パット１４のすべてに共通である。

第２図は同軸接続の為の導電性パターンを有するプリント回路基板１８を示す。

よって、開口めっき層と電気的に接続されている信号パッド２２により包囲され ている複数の内面めっきされた開口２０がある。各開口２０及び信号パッド２２ に対して固有の複数の導電性接地パッド２４が信号パッド２２から離間し且つ包 囲している。いずれにしろ、以下に説明する本発明の構成は第１図又は第２図の パターンのいずれにも適用可能である。

第３図はプリント回路基板２６の一部を示し、本発明による多数のコネクタが取 付けられている。よって、回路基板２６の第１面３０上に取付けられたコネクタ ２８を示す。また、コネクタ３２は第１面３０上に取付けられているが、コネク タ３４はこれと嵌合する。両コネクタ２８及び３２は回路基板２６に対して信号 ローンチャとして作用する。また、第３図には回路基板２６の両面に取付けられ たコネクタ３６を示し、これはフィードスルー機能を果す。

第４図は回路基板２６の第１面３０上に取付けられたコネクタ２８を通る縦断面 図である。よって、回路基板２６は誘電体基板３８及び開口３８を介する導電性 めっきした開口４０を有する。

表面３０上の導電性信号パッド４２は開口４０を包囲し、開口４０の内面めっき 層と電気的に接続されている。また、導電性接地パッド４４が面４０上にあり、 信号パッド４２から離間し且つ包囲する。パット４４はパッド４２を包囲すると 説明したが、パッド４４はパッド４２の近傍且つ離間していることのみを必要と し、「包囲」とは斯る場合の特殊例にすぎない。このことはパッド４２と開口４ ０との関係についても同様である。

コネクタ２８は異なるパーツ（部品）の組立体である。Ｗ１部分は中心導電性コ ンタクト素子４６であり、信号ビン部４８、大きな断面積の第１肩部５０、これ よりも大きい断面の第２肩部５２、及び細長い支持部５４を有する。コンタクト 素子４６はコネクタ２８全体と同様に断面円形とするのが好ましく、軸対称とす る。支持部５４の断面寸法は、それが最小の間隙で開口４０内に自由に嵌入され るようにする。この最小の間隙により、支持部５４と開口内面のめっき層間の接 触が可能になる。支持部５４の長さは基板３８の厚さより大である。事実、この 長さは、異なる厚さの基板がコネクタにより収容可能にするようにしている。第 １肩部５０は開口４０の直径より大きい直径を有する。第２肩部５２は支持部５ ４の第１肩部５０の反対側にあり、第１肩部５０の直径より大きい。

絶縁された環状ディスク部材５６が第１肩部５０を包囲する。

ディスク部材５６は例えばセラミック等の物理的に強度のある誘電体材料で製造 されるのが好ましい。ディスク部材５６の厚さは第１肩部５０の長さと略等しい 。ディスク部材５６の内径は第１肩部５０の直径より太き（、ディスク部材５６ は自由に嵌入できるが、同時にこの内径は第２肩部５２の直径未満であり、ディ スク部材５６はこれにより制約される。ディスク部材５６の外径は第２肩部５２ の直径より大きい。

導電性外部スリーブ素子５８がコンタクト素子４６及びディスク部材５６を包囲 する。その内径はディスク部材５６の外径より僅かに大きい。而３０に接するス リーブ素子５８の端部は第４Ａ図に示す如く内方に曲げられ、複数の外方へ突出 するばね部材６０が形成されている。ばね部材６０の目的はコンブライアント（ 追従性のある）エネルギー蓄積ばねコンタクトを提供し、接地パッド４４と良好 な電気的接触を行う。ばね部材６０が形成されているスリーブ素子５８の端部６ ２は中央開口を有し、コンタクト素子４６の貫通を可能とし、また信号パッド４ ２から離間させる。スリーブ素子５８には更に内方に延びる複数のばね部材６４ が形成され、これはスリーブ素子５８内に挿入された雌形コネクタ３４を保持す ることとスリーブ素子５８から雌形コネクタ３４のスリーブへの電気的接続を行 うという２つの目的を果す。斯る雌形コネクタ３４は第６図に示している。中央 コンタクトばね６６は第１肩部５０及び面３０間の支持部５４を囲み、これは変 形これは支持部５４及び開口内部めっき層間の接触に加えて、コンタクト素子４ ６と信号パッド４２間の接触を行う。

コネクタ２８をプリント回路基板２６上に保持する為に、第１肩部５０及び第２ 肩部５２と協働する支持部５４の末端６８に手段が取付けられ、スリーブ素子５ ８の端部６２をディスク部材５６及び基板３８間に正大保持する為に力を加える ようにする。この保持手段はさらばね又は類似の変形されたばねワッシャ７０及 び環状リング７２を含んでいる。このワッシャ７０は末端６８上に自由に嵌入さ れるよう十分大きい内径を有する。このリング７２は末端６８の内径より僅かに 小さい内径を有し、圧入により組立てを可能にし、これによりリング７２と末端 ６８間に厳しい締り嵌めを生じる。組立て中に、ワッシャ７０を圧縮して、これ によりリング７２及び末端６８をプリント回路基板２６から遠ざけるようにする 。これは第２肩部５２がディスク部材５６に押し下げられ、スリーブ素子５８の 端部６２を圧縮する。同様に、第１肩部５０はコンタクトばね６６上に押し下げ られ、それを同様に圧縮状態にする。端部６２とばね６６の圧縮により、夫々接 地パッド４４と信号パッド４２との良好な電気的接触を保証する。確実な保持を 保証する為に、リング７２と末端６８間の嵌合による保持力は圧縮されたワッシ ャ７０の蓄積エネルギーである５００ｇのオーダーよりも相当大きくなければな らない。

前述した構成は信号ローンチャとして機能し、信号はプリント回路基板２６から 抜き取るか又はプリント回路基板２６に注入することができる。このコネクタは プリント回路基板を貫通する開口がある位置に半田付けをすることなくフィール ドで取付けられる。しかし、多くの場合、プリント回路基板の一面から他面にフ ィードスルーできることが好ましい。前述したコネクタの変形として、この機能 を第５図に示す。よって、ここに示す如く、基板３８の第１面３０及び第２面７ ４に１対の相互交換可能なスリーブ素子５８、ディスク５６及び中央コンタクト ばね６６を有する。

変形中央コンタクト７６が設けられ、その端部は第４図に示すコネクタの対応す る端部と同一である面３０と関連付けられている。

しかし、第５図に示す変形中央コンタクト７６は少し直径が小さくなっている信 号ビン部８０で終端する実質的に細長い支持部７日を有する。第５図に示され毛 る組立体を保持する為に、第４図に示されるリング７２は異なる形状のロック用 リング８２で置換される。このロック用リング８２は支持部材７８と締り嵌めさ れることに加えて、組立体のその側の第１及び第２肩部５０，５２の機構を引き 受ける。第５図に示される組立体が取付けられると、リング８２は支持部７８上 に圧着され、ワッシャ６６が圧縮状態に維持されるようにする。回路基板２６と コネクタ組立体素子の両側の信号及び接地パッド間の良好な接触を保証する。

従って、片側又は両側用に適用される改良プリント回路基板同軸コネクタを説明 して来た。ここでは好適実施例のみ説明したが、能であることが明らかであろう 。よって、本発明の精神及び範囲は付属する特許請求の範囲によってのみ制限さ れる。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．予定厚さの誘電体基板（３８）、該基板を貫通する導電性めっきされた開口 （４０）、該開口の近傍の前記基板の第１面（３０）上に前記開口のめっき層と 電気的に接触して形成された導電性信号パッド（４２）、及び前記信号パッドの 近傍に離間して前記第１面に形成した導電性接地パッド（４４）を有するプリン ト回路基板（２６）上に取付けられる同軸コネクタ（２８）において、信号ピン 部（４８）及び細長い支持部（５４）を含む中央導電性コンタクト素子（４８） 、前記支持部（５４）の断面寸法は前記開口（４０）内に最小の間隙で自由に嵌 入される大きさであり且つ前記支持部（５４）の長さは前記予定の厚さより大き い、前記コンタクト素子（４６）を包囲する絶縁環状ディスク部材（５６）、 前記コンタクト素子（４６）及び前記ディスク部材（５６）を包囲する導電性外 部スリーブ素子（５８）、該スリーブ素子（５８）の内側寸法は前記ディスク部 材（５６）の外径より僅かに大きく、前記スリーブ素子（５８）には前記接地パ ッド（４４）と電気的に接触し且つ前記信号パッド（４２）から離間して前記基 板（３８）及びディスク部材（５６）間に位置するようにした内向き端（６２） が形成され、及び 前記支持部（５４）上に取付けられ、これに力を加えて前記スリーブ素子（５８ ）の前記内向き端（６２）を前記ディスク部材（５６）及び前記基板（３８）間 に圧縮して維持する保持手段（７０，７２）、 を特徴とする同軸コネクタ。 ２．前記スリーブ素子の前記内向き端（６２）には複数のランス付き外方へ延び るばね部材（６０）を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項のコネクタ 。 ３．前記保持手段は前記支持部（５４）の末端に圧入された環状リング（７２） と、該環状リング及び前記基板（３８）間で前記支持部（５４）を包囲する変形 ばねワッシャ（７０）とを具えることを特徴とする特許請求の範囲第１項のコネ クタ。 ４．前記保持手段は更に前記コンタクト素子（４６）上に形成された第１（５０ ）及び第２（５２）肩部を具え、該第２肩部（５２）は前記信号ピン部（４８） 及び前記第１肩部（５０）間に位置し且つ該第１肩部（５０）より大きい外側寸 法を有し、前記第１肩部（５０）は前記開口（４０）より大きい外側寸法を有し 、前記ディスク部材（５６）は前記第１肩部（５０）を包囲し、前記ディスク部 材（５６）の内径は前記第１肩部（５０）の外径より大きく且つ前記第２肩部（ ５２）の外径未満であり、前記ディスク部材（５６）の外径は前記第２肩部ｖ４ の外径より大きいことを特徴とする特許請求の範囲第３項のコネクタ。 ５．前記基板の前記第１面（３０）の反対面（７４）には前記開口（４０）の近 傍且つその内面めっき層と電気的に接触する第２導電性信号パッド（４２）及び 該第２信号パッド（４２）の近傍且つ離間する第２導電性接地パッド（４４）を 有し、前記コンタクト素子の前記支持部（７８）は第２信号ビン部（８０）とし て機能する十分な長さであり、前記保持手段は前記支持部（了８）に嵌入される 環状リング（８２）を具え、 前記支持部（７８）の周囲の前記保持手段（８２）及び前記反対面（７４）間に 第２絶縁環状ディスク部材（５６）が設けられ、且つ 前記支持部（７８）及び前記第２ディスク部材（５６）の周囲に第２導電性外部 スリーブ素子（５８）が設けられ、該第２スリーブ素子（５８）の内側寸法は前 記第２ディスク部材（５６）の外径と実質的に等しく、前記第２スリーブ部材（ ５８）には前記第２接地パッド（４４）と電気的に接触し且つ前記第２信号パッ ド（４２）から離間して前記第２ディスク部材（５６）及び前記反対面（７４） 間に位置するよう構成された内向き端（６２）が形成され、 ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項のコネクタ。 ６．前記保持手段は更に前記コンタクト素子（４６）上に形成された第１（５０ ）及び第２（５２）肩部を具え、前記第２肩部（５２）は前記信号ピン部（４８ ）及び前記第１肩部（５０）間に配置され且つ前記第１肩部（５０）の外側寸法 より大きい外側寸法を有し、前記第２肩部（５０）は前記開口（４０）の寸法よ り大きい外側寸法を有し、前記ディスク部材（５６）は前記第１肩部（５０）を 包囲し、前記ディスク部材（５６）の内径は前記第１肩部（５０）の外側寸法よ りは大きく且つ前記第２肩部（５２）の外側寸法よりは小さく、前記ディスク部 材（５６）の外径は前記第２肩部（５２）の外側寸法より大きいことを特徴とす る特許請求の範囲第５項のコネクタ。 ７前記ディスク部材（５６）は交換可能であり、且つ前記スリーブ素子（５８） も交換可能であることを特徴とする特許請求の範囲第５項のコネクタ。