WO2018168336A1

WO2018168336A1 - 信号伝送モジュール

Info

Publication number: WO2018168336A1
Application number: PCT/JP2018/005655
Authority: WO
Inventors: 匡彦松本
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-02-19
Publication date: 2018-09-20

Abstract

信号伝送モジュールは、多層基板の第１表面（２１ａ）に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、多層基板の第２表面（２１ｂ）に配置された高周波信号伝送回路とを備える。多層基板は、第１絶縁層（１０１）および第２絶縁層（１０５）と、第１絶縁層（１０１）および第２絶縁層（１０５）の間に配置されたグランド導体層（１１６）と、第１表面（２１ａ）に形成され、グランド導体層（１１６）とともに第１絶縁層（１０１）を挟む第１導体パターン（１１０）と、第２表面（２１ｂ）に形成され、グランド導体層（１１６）とともに第２絶縁層（１０５）を挟む第２導体パターン（１１２）とを有する。多層基板（２１）は、ＤＣ／ＤＣコンバータおよび高周波信号伝送回路が配置される基部（９０）と、プラグに挿入される第１突部（２２）とを含む。

Description

信号伝送モジュール

　本発明は、信号伝送モジュールに関し、特にレセプタクルを備える信号伝送モジュールに関する。

　従来のレセプタクルに関して、たとえば、特開２０１６－１０００８２号公報には、コンタクトをコネクタ内の所定の位置に保持する保持力を向上させることを目的とした、コネクタが開示されている（特許文献１）。

　特許文献１に開示されたコネクタは、上段コンタクト群と、下段コンタクト群と、上段コンタクト群および下段コンタクト群が、相手コネクタの嵌合方向の前方に向けて圧入される本体成形部品と、上段コンタクト群とインサートモールド成形によって一体化された上段コンタクトインサート部品とを備える。上段コンタクトインサート部品は、相手コネクタが嵌合される際に下段コンタクト群の移動を規制するように設けられている。

特開２０１６－１０００８２号公報

　近年、上述のようなレセプタクルには、電力をプラグ側から受電したり、プラグ側に送電したりすることが要求されるとともに、種々の高周波の信号の送受信をすることも要求される。たとえば、ＵＳＢＰＤ（Universal　Serial　Bus　Power　Delivery）規格では、最大１００Ｗの電力供給が要求されたり、従来ＵＳＢでは通信できなかった通信規格の信号をＵＳＢケーブル上で伝送可能としたりすることが要求される。

　このような要求を満たすには、給電回路や高周波信号を送受信する高周波信号伝送回路が必須となる。これらの回路とレセプタクルとをまとめた信号伝送モジュールがあれば便利である。このような信号伝送モジュールは、多数の機器に組み込んで使用可能なように小型であることが望ましい。

　しかしながら、小型の給電回路は放熱や電力効率等も考慮するとスイッチング素子を使用するＤＣ／ＤＣコンバータを用いることが好ましいが、スイッチングノイズが発生するので、高周波信号伝送回路と近接させて配置することが困難である。

　この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＤＣ／ＤＣコンバータと高周波信号伝送回路とレセプタクルとを備えた小型の信号伝送モジュールを提供することである。

　本開示は、プラグを挿抜可能に構成されたレセプタクルを備える信号伝送モジュールに関する。信号伝送モジュールは、多層基板と、多層基板の第１表面に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、多層基板の第２表面に配置された高周波信号伝送回路とを備える。多層基板は、第１絶縁層および第２絶縁層と、第１絶縁層および第２絶縁層の間に配置されたグランド導体層と、第１表面に形成され、グランド導体層とともに第１絶縁層を挟む第１導体パターンと、第２表面に形成され、グランド導体層とともに第２絶縁層を挟む第２導体パターンとを有する。多層基板は、平面視において、ＤＣ／ＤＣコンバータおよび高周波信号伝送回路が配置される基部と、プラグに挿入される第１突部とを含む。

　好ましくは、第１導体パターンは、第１突部に配置され、第１突部がプラグに挿入された状態においてプラグの電極群に電気的に接続するように構成された第１電極群と、ＤＣ／ＤＣコンバータの構成素子に電気的に接続される第１のパターンとを含む。第２導体パターンは、第１突部に配置され、第１突部がプラグに挿入された状態においてプラグの電極群に電気的に接続するように構成された第２電極群と、高周波信号伝送回路の構成素子に電気的に接続される第２のパターンとを含む。グランド導体層は、基部から第１突部に延在する。

　好ましくは、信号伝送モジュールは、第１突部の周囲に固定される金属製のシェル部をさらに備える。第１導体パターンまたは第２導体パターンの少なくとも一方は、第１突部に設けられた接地端子をさらに含む。シェル部は接地端子に電気的に接続され、接地端子は第１ビア導体を介してグランド導体層に接続される。

　好ましくは、多層基板の他の一部は、第１突部の両側に設けられ、各々に固定部材を挿通させる孔が形成された第２突部および第３突部を形成する。グランド導体層は、基部から第２突部および第３突部に延在する。

　より好ましくは、第１導体パターン、第２導体パターンの少なくとも一方は、第２突部または第３突部に設けられた孔の周囲に設けられ、ねじによって締結された際にねじと当接する伝熱部をさらに含む。伝熱部は、第２ビア導体を介してグランド導体層に接続される。

　好ましくは、信号伝送モジュールは、多層基板の第２表面に配置され、プラグからレセプタクルおよび高周波信号伝送回路を介して受信した信号を他の基板に伝達するためのコネクタをさらに備える。

　本開示の信号伝送モジュールによれば、多層基板の中間層のグランド導電層がＤＣ／ＤＣコンバータと高周波信号伝送回路とを分離しており、ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチングノイズが高周波信号伝送回路に与える影響を小さくできるので、小型な信号伝送モジュールを実現できる。

この発明の実施の形態におけるレセプタクルの使用形態を示す斜視図である。図１中のレセプタクルが組み込まれた信号伝送モジュールの使用態様における断面図である。図２中の多層基板を第１面側から見た平面図である。図２中の多層基板を第２面側から見た平面図である。図１中のレセプタクルにより構成される回路モジュールのブロック図である。図２中の多層基板を示す断面図である。図２中のカバーおよび多層基板を示す分解組み立て図である。図２中のカバーおよび多層基板を示す上面図である。図８中のＩＸ－ＩＸ線上の矢視方向から見たカバーおよび多層基板を示す断面図である。図９中のカバーおよび多層基板の接続工程を示す断面図である。図９中のレセプタクルにプラグを接続した状態を示す断面図である。図９中のレセプタクルにプラグを接続する工程を示す断面図である。多層基板を各層に分離して示した図である。多層基板の断面を模式的に示した図である。第１突部の両側の突部における導電パターンの形状を示す図である。伝熱部とグランド導電層を接続するビア導体を示す図である。

　この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。

　図１は、この発明の実施の形態におけるレセプタクルの使用形態を示す斜視図である。図１を参照して、レセプタクル１０は、プラグ７０を挿抜可能なように構成されている。

　レセプタクル１０およびプラグ７０は、電子機器において、信号および電力の少なくともいずれか一方を授受するためのコネクタを構成している。本実施の形態では、代表的な例として、レセプタクル１０およびプラグ７０が、ＵＳＢタイプＣのコネクタを構成している。レセプタクル１０は、たとえば、携帯電話機やパーソナルコンピューターに搭載されている。

　図２は、図１中のレセプタクルが組み込まれた信号伝送モジュールの使用態様における断面図である。

　図２を参照して、信号伝送モジュール１００の全体構造について説明する。信号伝送モジュール１００は、レセプタクル１０を含む。信号伝送モジュール１００は、カバー４１と、ケース１２（ベース部材）と、多層基板２１とを有する。カバー４１は、金属から形成されている。カバー４１は、プラグ７０をレセプタクル１０に挿入する際の挿入口１４を形成している。カバー４１および多層基板２１は、ケース１２に収容されている。

　ケース１２は、レセプタクル１０を搭載する機器の外観をなしている。ケース１２は、板状の上ケース１２ｍおよび下ケース１２ｎが組み合わさって構成されている。上ケース１２ｍおよび下ケース１２ｎの組み合わせ方向は、ケース１２の厚み方向である。ケース１２には、カバー４１による挿入口１４を露出させるように開口部１３が設けられている。開口部１３は、上ケース１２ｍおよび下ケース１２ｎの境界部分に設けられている。

　カバー４１は、多層基板２１に接続されている。多層基板２１は、ケース１２の厚み方向に直交する面内に配置されている。多層基板２１は、ケース１２（より具体的には、下ケース１２ｎ）により支持されている。多層基板２１は、後述するねじ３６（固定部材）によって、ケース１２に固定されている。

　多層基板２１は、第１表面２１ａと、第１表面２１ａの裏側に配置される第２表面２１ｂとを有する。第１表面２１ａは、ケース１２の厚み方向において、上ケース１２ｍと対向している。第２表面２１ｂは、ケース１２の厚み方向において、下ケース１２ｎと対向している。

　図３は、図２中の多層基板を第１表面２１ａ側から見た平面図である。図４は、図２中の多層基板を第２表面２１ｂ側から見た平面図である。図５は、図１中のレセプタクルにより構成される回路モジュールのブロック図である。

　図３から図５を参照して、信号伝送モジュール１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０と、高周波信号伝送回路６０とをさらに有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０および高周波信号伝送回路６０は、多層基板２１に設けられている。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、チョークコイル５１と、ロードスイッチ５２と、コンデンサ（Ｃｂｕｓ）５３と、コンデンサ（Ｃｉｎ）５４と、ハイサイドスイッチ５５と、ローサイドスイッチ５６と、ＳＭＰＳ（Switched　Mode　Power　Supply）コントローラ５７とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を構成するこれら部品は、第１表面２１ａに実装されている。

　高周波信号伝送回路６０は、高周波信号の伝送経路を切り換えるマルチプレクサＭＵＸＥＱ６１を有する。ＭＵＸＥＱ６１は、第２表面２１ｂに実装されている。

　信号伝送モジュール１００は、ＵＳＢＰＤ（Universal　Serial　Bus　Power　Delivery）コントローラ６２と、コネクタ６３とをさらに有する。ＵＳＢＰＤコントローラ６２およびコネクタ６３は、第２表面２１ｂに実装されている。

　信号伝送モジュール１００は、ＵＳＢ　ＰＤ規格を満たすものである。ＵＳＢ　ＰＤ規格には、（１）ＵＳＢケーブルで最大１００Ｗの電力供給が可能になり、（２）電力とＵＳＢデータの送り手と受け手の役割をそれぞれ入れ替え（ロール・スワップ）でき、（３）DisplayPortやＨＤＭＩ（登録商標）といった従来ＵＳＢでは通信できなかった通信規格をＵＳＢケーブル上で伝送可能になる、といった３つの特徴がある。

　ＵＳＢＰＤコントローラ６２は、ＵＳＢ　ＰＤ規格に準拠した機器同士がつながる際の、機器間の通信処理を引き受ける制御回路である。

　電極群２４ａ，２４ｂは、信号Ｖｉｎ、Ｉ２Ｃ、Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｒｘ１、Ｒｘ２、ＤＰ、ＳＢＵ、Ｖｂｕｓ、ＣＣ、ＧＮＤ、Ｔｘ１、Ｔｘ２、Ｒｘ１、Ｒｘ２、ＳＢＵ、Ｄ＋、Ｄ－を送受信する端子を含む。レセプタクル１０にプラグ７０が表裏逆に挿入されても通信や送電が可能なように、端子は、点対称に配置されている。ＭＵＸＥＱ６１は、挿入向きを検出し、プラグ７０の端子を向きに応じた接続で内部回路に接続する機能（マルチプレクサ）と、高周波信号の減衰や遅延を補正するイコライザ機能とを有する。

　図３および図４を参照して、多層基板２１は、全体として、矩形形状の平面視を有する。多層基板２１は、その構成部位として、基部９０と、第１突部２２と、第２突部２５と、第３突部２８とを有する。

　第１突部２２は、多層基板２１を平面視した場合の周縁に位置する。第１突部２２は、多層基板２１の第１表面２１ａおよび第２表面２１ｂの周縁に位置する。第１突部２２は、多層基板２１の平面視における矩形形状の端部に位置する。

　第２突部２５および第３突部２８は、第１突部２２を挟んでその両側に位置する。第１突部２２および第２突部２５は、第１切り欠き部２６を介して離間している。第１突部２２および第３突部２８は、第２切り欠き部２９を介して離間している。第１突部２２、第２突部２５および第３突部２８は、一方向に向けて突出する形状を有する。第１突部２２は、第２突部２５および第３突部２８の間で突形状をなしている。

　第１切り欠き部２６および第２切り欠き部２９は、第１突部２２、第２突部２５および第３突部２８の突出方向が長手方向となるスリット形状を有する。第２突部２５、第１切り欠き部２６、第１突部２２、第２切り欠き部２９および第３突部２８は、多層基板２１の平面視における矩形形状の一辺に沿って並んでいる。

　基部９０は、第２突部２５、第１突部２２および第３突部２８を除いた多層基板２１の部分である。ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は、基部９０の第１表面２１ａ上に設けられている。基部９０において、チョークコイル５１、ロードスイッチ５２およびコンデンサ（Ｃｂｕｓ）５３は、第２突部２５、第１突部２２および第３突部２８から相対的に遠い第１表面２１ａ上の領域に設けられている。基部９０において、コンデンサ（Ｃｉｎ）５４、ハイサイドスイッチ５５、ローサイドスイッチ５６およびＳＭＰＳコントローラ５７は、第２突部２５、第１突部２２および第３突部２８に相対的に近い第１表面２１ａ上の領域に設けられている。

　高周波信号伝送回路６０、ＵＳＢＰＤコントローラ６２およびコネクタ６３は、基部９０の第２表面２１ｂ上に設けられている。

　第２突部２５および第３突部２８には、ねじ挿入孔２７が形成されている。ねじ挿入孔２７は、多層基板２１をその厚み方向に貫通する貫通孔である。

　図６は、図２中の多層基板を示す断面図である。図３から図６を参照して、多層基板２１の内部には、信号パターンと、ＧＮＤ（グランド）パターンとが設けられている。

　信号伝送モジュール１００は、電極群２４と、接地電極２３とをさらに有する。電極群２４および接地電極２３は、第１突部２２に設けられている。電極群２４および接地電極２３は、第１表面２１ａおよび第２表面２１ｂの両面に設けられている。電極群２４は、第１表面２１ａに配置される電極群２４ａと、第２表面２１ｂに配置される電極群２４ｂとを含む。電極群２４は、多層基板２１の内部の信号パターンに接続されている。接地電極２３は、多層基板２１の内部のＧＮＤパターンに接続されている。

　電極群２４ａ，２４ｂの各々は、複数の電極（より具体的には、６～８本の信号用電極、４本の電力用電極（Ｖｂｕｓ２本、ＧＮＤ２本）、および両端に設けられて電極群を取り囲むように延伸された接地電極）から構成されている。電極群２４は、第１突部２２の先端側に設けられている。接地電極２３は、第１突部２２の基端側に設けられている。接地電極２３は、第１突部２２の先端側を除く三方から電極群２４を取り囲むように設けられている。

　再び図２を参照して、信号伝送モジュール１００は、樹脂部３１と、放熱シート３２とをさらに有する。樹脂部３１は、第１表面２１ａ上に設けられている。樹脂部３１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０を覆うように設けられている。放熱シート３２は、ケース１２（より具体的には、上ケース１２ｍ）と、樹脂部３１との間に介挿されている。

　信号伝送モジュール１００は、主基板３３をさらに有する。主基板３３は、多層基板２１と、ケース１２（より具体的には、下ケース１２ｎ）との間に配置されている。主基板３３は、多層基板２１と平行に配置されている。主基板３３は、多層基板２１の第２表面２１ｂと対面して設けられている。主基板３３は、コネクタ６３を介して多層基板２１と電気的に接続されている。

　続いて、カバー４１の構造と、カバー４１および多層基板２１の接続構造とについて詳細に説明する。

　図７は、図２中のカバーおよび多層基板を示す分解組み立て図である。図８は、図２中のカバーおよび多層基板を示す上面図である。

　なお、図７中では、図２中のカバー４１および多層基板２１を、多層基板２１の第２表面２１ｂ側から見た形態が示されている。図８中では、図２中のカバー４１が２点鎖線により表わされている。

　図７および図８を参照して、カバー４１は、シェル部４２を有する。シェル部４２は、筒形状である。シェル部４２は、プラグ７０の挿抜方向となる図７中の矢印１２１に示す方向に沿って延びている。

　シェル部４２は、その筒状に延びる一方端４２ｊにて挿入口１４を形成している。シェル部４２の内側には、多層基板２１の第１突部２２が挿入されている。第１突部２２は、一方端４２ｊとは反対側のシェル部４２の他方端４２ｋ側から挿入されている。

　シェル部４２は、第１突部２２および第２突部２５の間において、第１切り欠き部２６に通されている。シェル部４２は、第１突部２２および第３突部２８の間において、第２切り欠き部２９に通されている。第２突部２５および第３突部２８は、シェル部４２の外側に配置されている。

　図９は、図８中のＩＸ－ＩＸ線上の矢視方向から見たカバーおよび多層基板を示す断面図である。図１０は、図９中のカバーおよび多層基板の接続工程を示す断面図である。

　図９および図１０を参照して、カバー４１は、第１折り返し部８１と、第２折り返し部８６とをさらに有する。第１折り返し部８１および第２折り返し部８６は、シェル部４２と一体に設けられている。

　第１折り返し部８１は、多層基板２１の第１表面２１ａに面して設けられている。第２折り返し部８６は、多層基板２１を挟んで第１折り返し部８１と対向して設けられている。第２折り返し部８６は、多層基板２１の第２表面２１ｂに面して設けられている。第２折り返し部８６は、多層基板２１を挟んで第１折り返し部８１と対称形状を有する。

　第１突部２２は、第１折り返し部８１および第２折り返し部８６を互いに離れる方向に弾性変形させつつ、第１折り返し部８１および第２折り返し部８６の間に配置されている。

　第１折り返し部８１は、第１表面２１ａ上の接地電極２３に接触しており、第１表面２１ａ上の接地電極２３に電気的に接続されている。第２折り返し部８６は、第２表面２１ｂ上の接地電極２３に接触しており、第２表面２１ｂ上の接地電極２３に電気的に接続されている。第１表面２１ａ上の電極群２４および第２表面２１ｂ上の電極群２４は、シェル部４２によって取り囲まれている。

　このような構成により、シェル部４２が、接地電位とされている。これにより、電極群２４を取り囲む電磁シールドを簡易な構成で実現することができる。

　図１０中に示すように、第１表面２１ａ上の接地電極２３と、第２表面２１ｂ上の接地電極２３との間の厚みがＬ１であり、第１突部２２が挿入されていないシェル部４２単体の状態において、第１折り返し部８１および第２折り返し部８６間の最短長さがＬ２である場合に、Ｌ１＞Ｌ２の関係を満たすことが好ましい。

　図１１は、図９中のレセプタクルにプラグを接続した状態を示す断面図である。図１２は、図９中のレセプタクルにプラグを接続する工程を示す断面図である。

　図１１および図１２を参照して、プラグ７０は、外装体７１と、第１コンタクト７２と、第２コンタクト７３とを有する。

　外装体７１は、筒形状を有する。外装体７１は、一方向を向いて開口する開口部７１ｄを有する。

　第１コンタクト７２および第２コンタクト７３は、外装体７１に収容されている。第１コンタクト７２は、第１表面２１ａおよび第２表面２１ｂ上の電極群２４を構成する複数の電極に対応して設けられている。第２コンタクト７３は、第１表面２１ａおよび第２表面２１ｂ上の接地電極２３に対応して設けられている。開口部７１ｄから見て、第１コンタクト７２は、第２コンタクト７３よりも奥側に設けられ、第２コンタクト７３は、第１コンタクト７２よりも手前側に設けられている。

　第１コンタクト７２および第２コンタクト７３は、弾性変形可能に構成されている。レセプタクル１０に対するプラグ７０の接続時、第１コンタクト７２および第２コンタクト７３は、多層基板２１の第１表面２１ａおよび第２表面２１ｂに対して付勢力を作用させる。

　プラグ７０をレセプタクル１０に接続すると、外装体７１が、挿入口１４を通じてシェル部４２の内部に進入するとともに、多層基板２１（より具体的には、第１突部２２）が、開口部７１ｄを通じて外装体７１の内部に進入する。このとき、第１コンタクト７２が電極群２４に接触することによって、第１コンタクト７２および電極群２４の間が導通される。また、第２コンタクト７３が、第１折り返し部８１および第２折り返し部８６を介して接地電極２３に重ね合わされることによって、第２コンタクト７３および接地電極２３の間が導通される。

　引き続いて、カバー４１の構造と、多層基板２１の支持構造とについて説明する。再び図７および図８を参照して、カバー４１は、延出部４３をさらに有する。

　延出部４３は、たとえば溶接によって、シェル部４２と一体とされている。延出部４３は、シェル部４２からその両側に延出するように設けられている。延出部４３は、シェル部４２から、図７中の矢印１２１に示す方向および矢印１２２に示す方向の双方に直交する矢印１２３に示す方向に延出している。

　延出部４３は、シェル部４２の両側において多層基板２１に平行な板形状を有する。延出部４３には、ねじ挿入孔４６が形成されている。ねじ挿入孔４６は、延出部４３を貫通する貫通孔である。

　第２突部２５および第３突部２８が、ケース１２（より具体的には、下ケース１２ｎ）に重ね合わされている。さらにその第２突部２５および第３突部２８に対して、延出部４３が平面的に重ね合わされている。延出部４３は、第２突部２５および第３突部２８における第１表面２１ａに面接触している。このとき、延出部４３に形成されたねじ挿入孔４６と、多層基板２１に形成されたねじ挿入孔２７とが、重なっている。

　ねじ３６は、金属から形成されている。ねじ３６は、多層基板２１の第１表面２１ａ側からねじ挿入孔４６およびねじ挿入孔２７に挿通され、ケース１２（より具体的には、下ケース１２ｎ）に螺合されている。このような構成により、多層基板２１は、ねじ３６によってケース１２に固定されている。カバー４１（延出部４３）は、ねじ３６によって、多層基板２１とともにケース１２に固定されている。

　なお、本実施の形態では、多層基板２１をケース１２に固定する固定部材が、ねじ３６である場合を説明したが、これに限られず、たとえば、クリップやボルトが用いられてもよい。

　多層基板２１の表面に電極群２４を形成したことによる効果について説明する。比較のため、電極群２４を構成するピン部材を半田を用いて基板に固定する従来のレセプタクルの構造を想定する。この場合、プラグの挿抜に伴って半田部分に応力が繰り返し加わるため、半田部分が破損する可能性がある。

　これに対して、本実施の形態では、多層基板２１の第１突部２２に電極群２４を設け、この第１突部２２に対してプラグ７０を挿抜するため、レセプタクル１０が、プラグ７０の挿抜に対して高い耐久性（たとえば、１万回以上の挿抜に対する耐久性）を発揮することができる。また、このような構成により、多層基板２１がシェル部４２と同一の平面上に配置されるため、ケース１２を薄型化することができる。

　さらに本実施の形態では、多層基板２１がねじ３６によってケース１２に固定されているため、プラグの挿抜に伴う応力を、多層基板２１がケース１２と一体となって受けることになる。これにより、プラグ７０の挿抜に対してさらに高い耐久性を発揮することができる。また、多層基板２１をケース１２に固定するねじ３６は、プラグ７０が挿抜される第１突部２２に隣り合って設けられているため、プラグ７０の挿抜に対する耐久性をさらに高めることができる。

　カバー４１は、シールド部４４をさらに有する。シールド部４４は、たとえば溶接によって、シェル部４２と一体とされている。シールド部４４は、多層基板２１に実装された回路部品を覆うように設けられている。

　より具体的には、シールド部４４は、その構成部位として、底部４４ｐと、第１側部４４ｑおよび第２側部４４ｒとを有する。

　底部４４ｐは、多層基板２１の第１表面２１ａと向かい合って配置されている。底部４４ｐは、シェル部４２の他方端４２ｋから連なっている。底部４４ｐは、放熱シート３２に接触している。第１側部４４ｑおよび第２側部４４ｒは、底部４４ｐの両端から立ち上がり、多層基板２１の第２表面２１ｂまで延在している。第１側部４４ｑおよび第２側部４４ｒは、図７中の矢印１２３に示す方向に対向して設けられている。

　シールド部４４は、多層基板２１の第１表面２１ａ上において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の構成部品のうちのＣｉｎ５４、ハイサイドスイッチ５５、ローサイドスイッチ５６およびＳＭＰＳコントローラ５７を覆うように設けられている。このような構成により、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の電磁シールドを簡易な構成により実現することができる。

　図１３は、多層基板を各層に分離して示した図である。図１４は、多層基板の断面を模式的に示した図である。図１３、図１４を参照して、モジュールを構成する基板は、両面基板かつ多層基板である。基板は、絶縁層１０１～１０５を含む。中間層である絶縁層１０２～１０４のうち、絶縁層１０４にほぼ全面がグランド電位に接続されるグランド導体層１１６が形成されている。多層基板の２つの表面のうち、第１表面２１ａの表面上にはＤＣ－ＤＣコンバータを構成する部品を実装するための導体パターン１１０が形成され、第２表面２１ｂの表面上には高周波信号伝送回路を構成する部品を実装するための導体パターン１１２が形成されている。

　絶縁層としては、たとえば、ガラスエポキシ（比誘電率ε_ｒ＝４．８）、テフロン（登録商標）（比誘電率ε_ｒ＝２．６）、セラミック（アルミナ組成、比誘電率ε_ｒ＝１０．０）のような誘電体の性質を有する絶縁材料を用いることができる。

　多層基板２１は、第１絶縁層１０１および第２絶縁層１０５と、グランド導体層１１６と、第１導体パターン１１０と、第２導体パターン１１２とを有する。グランド導体層１１６は、第１絶縁層１０１および第２絶縁層１０５の間に配置される。第１導体パターン１１０は、第１表面２１ａに形成され、グランド導体層１１６とともに第１絶縁層１０１を挟む。第２導体パターン１１２は、第２表面２１ｂに形成され、グランド導体層１１６とともに第２絶縁層１０５を挟む。

　図３に示すように、多層基板２１は、平面視において、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０および高周波信号伝送回路６０が配置される基部９０と、プラグ７０に挿入される第１突部２２とを含む。

　多層基板２１の中間層には大部分がグランド電極で構成されたグランド導体層１１６が存在し、一面に高周波信号伝送回路６０、他面にＤＣ／ＤＣコンバータ５０が搭載されている。

　グランド導体層１１６によって、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０のノイズが高周波信号伝送回路６０に重畳しないように分離されている。

　２つの回路を電気的に分離できるため、耐ノイズ性が高い。また、高周波信号伝送回路側において、中間層のグランド導体層１１６と、表面上のパターン１１３との間でマイクロストリップ線路が形成されており、インピーダンス整合が取られている。

　図１１から図１３に示すように、第１導体パターン１１０は、第１突部２２に配置され、第１突部２２がプラグ７０に挿入された状態においてプラグのコンタクト７２に電気的に接続するように構成された第１電極群２４ａと、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０の構成素子に電気的に接続されるパターン１１１とを含む。第２導体パターン１１２は、第１突部２２に配置され、第１突部２２がプラグ７０に挿入された状態においてプラグのコンタクト７２に電気的に接続するように構成された第２電極群２４ｂと、高周波信号伝送回路６０の構成素子に電気的に接続されるパターン１１３とを含む。パターン１１１，１１３は、たとえば、素子間の配線パターンや、素子をハンダ付けで固定する電極等を含む。図１３（Ｄ）に示すように、グランド導体層１１６は、基部９０から第１突部２２に延在する。

　これにより、第１突部２２の第２電極群２４ｂもマイクロストリップ線路の一部となるので、より正確にインピーダンスマッチングを行なうために有利である。マイクロストリップ線路は、誘電体の性質を持つ絶縁層を挟んでグランド導体層の上に導体パターンを配置した構成を有する。絶縁層の比誘電率および厚さ、導体の厚さおよび幅等によって、伝送線路の特性インピーダンスが定まる。

　また、基板端部である第１突部２２がそのままレセプタクル１０の第１突部となっているため、従来のように別途レセプタクルを半田付け等で実装する場合に比べて、半田付け部分でのインピーダンス不整合による反射が起こりにくい。

　好ましくは、信号伝送モジュール１００は、第１突部２２に固定される金属製のシェル部４２をさらに備える。図９および図１３に示すように、第１導体パターン１１０または第２導体パターン１１２の少なくとも一方は、第１突部２２に設けられた接地電極２３をさらに含む。図９に示すように、シェル部４２は接地電極２３に電気的に接続される。図６に示すように、接地電極２３は第１ビア導体２３Ｖを介してグランド導体層１１６に接続される。

　図７では、第２突部２５および第３突部２８が、カバー４１の延出部４３および下ケース１２ｎに重ね合わされ、ねじ３６によって螺合されていることを示した。このような構成により、プラグ７０の挿抜に対して高い耐久性を発揮することに加えて、放熱のための伝熱面でも有利である。以下に放熱について説明する。

　図１５は、第１突部の両側の突部における導電パターンの形状を示す図である。図１６は、伝熱部とグランド導電層を接続するビア導体を示す図である。多層基板２１の一部は、第１突部２２の両側に設けられ、各々に固定部材であるねじ３６を挿通させる孔が形成された第２突部２５および第３突部２８を形成する。グランド導体層１１６は、基部９０から第２突部２５および第３突部２８に延在する。

　第１導体パターン１１０、第２導体パターン１１２の少なくとも一方は、第２突部２５または第３突部２８に設けられたねじ挿入孔２７の周囲に設けられ、ねじ３６によって締結された際にねじ３６と当接する伝熱部１１８をさらに含む。伝熱部１１８は、第２ビア導体２７Ｖを介してグランド導体層１１６に接続される。

　このような構成とすることによって、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０で発生する熱をグランド導体層１１６からねじ３６を経由してケース１２に逃がすことができる。なお、図２の構成では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０が設けられた第１表面２１ａから、ねじ３６が挿入され螺合されるため、図１５の伝熱部１１８も第１表面２１ａに設けることが好ましい。なお、図２と逆に、高周波信号伝送回路６０が設けられた第２表面２１ｂから、ねじ３６が挿入され螺合される構成の場合、図１５の伝熱部１１８は第２表面２１ｂに設けることが好ましい。

　また好ましくは、図２に示されるように、信号伝送モジュール１００は、多層基板２１の第２表面２１ｂに配置され、プラグ７０からレセプタクル１０および高周波信号伝送回路６０を介して受信した信号を主基板３３に伝達するためのコネクタ６３をさらに備える。

　コネクタ６３を高周波信号伝送回路６０が配置される面に配置することによって、高周波信号を最短距離で主基板３３に伝えることができる。また、信号伝送モジュール１００を種々の主基板に搭載することが容易となる。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１０　レセプタクル、１２　ケース、１２ｍ　上ケース、１２ｎ　下ケース、１３，７１ｄ　開口部、１４　挿入口、２１　多層基板、２１ａ　第１表面、２１ｂ　第２表面、２２　第１突部、２３　接地電極、２３Ｖ　ビア導体、２４，２４ａ，２４ｂ　電極群、２５，２８　突部、２６，２９　切り欠き部、２７，４６　ねじ挿入孔、２７Ｖ　第２ビア導体、３１　樹脂部、３２　放熱シート、３３　主基板、３６　ねじ、４１　カバー、４２　シェル部、４３　延出部、４４　シールド部、５０　ＤＣ／ＤＣコンバータ、５１　チョークコイル、５２　ロードスイッチ、５５　メインスイッチ、５７　ＳＭＰＳコントローラ、６０　高周波信号伝送回路、６２　ＵＳＢＰＤコントローラ、６３　コネクタ、７０　プラグ、７１　外装体、７２，７３　コンタクト、８１，８６　折り返し部、９０　基部、１００　信号伝送モジュール、１０１～１０５　絶縁層、１１０，１１２　導体パターン、１１１，１１３　パターン、１１６　グランド導体層、１１８　伝熱部。

Claims

　プラグを挿抜可能に構成されたレセプタクルを備える信号伝送モジュールであって、
　多層基板と、
　前記多層基板の第１表面に配置されたＤＣ／ＤＣコンバータと、
　前記多層基板の第２表面に配置された高周波信号伝送回路とを備え、
　前記多層基板は、
　第１絶縁層および第２絶縁層と、
　前記第１絶縁層および前記第２絶縁層の間に配置されたグランド導体層と、
　前記第１表面に形成された第１導体パターンと、
　前記第２表面に形成された第２導体パターンとを有し、
　前記多層基板は、平面視において、前記ＤＣ／ＤＣコンバータおよび前記高周波信号伝送回路が配置される基部と、前記プラグに挿入される第１突部とを含む、信号伝送モジュール。
　前記第１導体パターンは、
　前記第１突部に配置され、前記第１突部が前記プラグに挿入された状態において前記プラグの電極群に電気的に接続するように構成された第１電極群と、
　前記ＤＣ／ＤＣコンバータの構成素子に電気的に接続される第１のパターンとを含み、
　前記第２導体パターンは、
　前記第１突部に配置され、前記第１突部が前記プラグに挿入された状態において前記プラグの電極群に電気的に接続するように構成された第２電極群と、
　前記高周波信号伝送回路の構成素子に電気的に接続される第２のパターンとを含み、
　前記グランド導体層は、前記基部から前記第１突部に延在する、請求項１に記載の信号伝送モジュール。
　前記信号伝送モジュールは、
　前記第１突部に固定される金属製のシェル部をさらに備え、
　前記第１導体パターンまたは前記第２導体パターンの少なくとも一方は、前記第１突部に設けられた接地端子をさらに含み、
　前記シェル部は前記接地端子に電気的に接続され、
　前記接地端子は第１ビア導体を介して前記グランド導体層に接続される、請求項１または２のいずれか１項に記載の信号伝送モジュール。
　前記多層基板は、前記第１突部の両側に設けられ、各々に固定部材を挿通させる孔が形成された第２突部および第３突部をさらに含み、
　前記グランド導体層は、前記基部から前記第２突部および前記第３突部に延在する、請求項１～３のいずれか１項に記載の信号伝送モジュール。
　前記第１導体パターン、前記第２導体パターンの少なくとも一方は、前記第２突部または前記第３突部に設けられた前記孔の周囲に設けられ、ねじによって締結された際に前記ねじと当接する伝熱部をさらに含み、
　前記伝熱部は、第２ビア導体を介して前記グランド導体層に接続される、請求項４に記載の信号伝送モジュール。
　前記多層基板の前記第２表面に配置され、前記プラグから前記レセプタクルおよび前記高周波信号伝送回路を介して受信した信号を他の基板に伝達するためのコネクタをさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の信号伝送モジュール。