特開 2022-99661 伝送線路変換構造及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022099661

(43)【公開日】2022-07-05

(54)【発明の名称】伝送線路変換構造及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01R 12/51 20110101AFI20220628BHJP

   H01R 43/00 20060101ALI20220628BHJP

   H05K 1/18 20060101ALI20220628BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20220628BHJP

【ＦＩ】

H01R12/51

H01R43/00 B

H05K1/18 U

H05K1/02 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020213573

(22)【出願日】2020-12-23

(71)【出願人】

【識別番号】000000572

【氏名又は名称】アンリツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119677

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 賢治

(74)【代理人】

【識別番号】100160495

【弁理士】

【氏名又は名称】畑 雅明

(74)【代理人】

【識別番号】100173716

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100163876

【弁理士】

【氏名又は名称】上藤 哲嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100115794

【弁理士】

【氏名又は名称】今下 勝博

(74)【代理人】

【識別番号】100187045

【弁理士】

【氏名又は名称】梅澤 奈菜

(72)【発明者】

【氏名】倉光 康太

【テーマコード（参考）】

5E051

5E223

5E336

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E051BA01

5E051BB01

5E223AA01

5E223AB45

5E223AB60

5E223AB65

5E223AB76

5E223AC25

5E223BA47

5E223BA50

5E223BB01

5E223CA11

5E223CB82

5E223CC09

5E223CD01

5E223DA23

5E223DB11

5E336AA04

5E336AA16

5E336BB03

5E336BC34

5E336BC36

5E336CC59

5E336DD02

5E336EE01

5E336GG11

5E338AA03

5E338BB65

5E338BB75

5E338CC02

5E338CD12

5E338EE11

(57)【要約】

【課題】プリント基板の伝送線路とコネクタ部の芯線との接続性について、プリント基板の製造誤差によるばらつきを抑えること、長期的な信頼性を得ること、且つＶＳＷＲの悪化を防ぐことができる伝送線路変換構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る伝送線路変換構造は、伝送線路１１ａが形成されたプリント基板１１と、伝送線路１１ａに対して電気信号を入出力する芯線１２ａを有し、プリント基板１１に固定されるコネクタ部１２と、芯線１２ａを抱え込む摺動接触部１３ａ及び伝送線路１１ａに接触する接触部１３ｂを有するスライディングコンタクト１３と、芯線１２ａと摺動接触部１３ａとを固定し、伝送線路１１ａと接触部１３ｂとを固定する半田膜１４と、を備える。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

伝送線路（１１ａ）が形成されたプリント基板（１１）と、
前記伝送線路に対して電気信号を入出力する芯線（１２ａ）を有し、前記プリント基板に固定されるコネクタ部（１２）と、
前記芯線を抱え込む摺動接触部（１３ａ）及び前記伝送線路に接触する接触部（１３ｂ）を有するスライディングコンタクト（１３）と、
前記芯線と前記摺動接触部とを固定し、前記伝送線路と前記接触部とを固定する半田膜（１４）と、
を備える伝送線路変換構造。

【請求項2】

前記プリント基板は、
前記コネクタ部が固定される縁の側面に金属面が形成され、
前記伝送線路の先端が前記縁に未達であることを特徴とする請求項１に記載の伝送線路変換構造。

【請求項3】

前記スライディングコンタクトは、金以外の金属であることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送線路変換構造。

【請求項4】

前記スライディングコンタクトは、金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送線路変換構造。

【請求項5】

プリント基板（１１）とコネクタ部（１２）とを備える伝送線路変換構造の製造方法であって、
前記コネクタ部が有する芯線（１２ａ）を抱え込むスライディングコンタクト（１３）の摺動接触部（１３ａ）に前記芯線をはめ込む工程と、
前記スライディングコンタクトの接触部（１３ｂ）と前記プリント基板に形成された伝送線路（１１ａ）の端部とが接触するように、前記プリント基板と前記コネクタ部とを接続する工程と、
前記芯線と前記摺動接触部との隙間、及び前記伝送線路と前記接触部との隙間に半田（１４）を流し込む工程と、
を備える伝送線路変換構造の製造方法。

【請求項6】

前記プリント基板は、
前記コネクタ部が固定される縁の側面に金属面が形成され、
前記伝送線路の先端が前記縁に未達であることを特徴とする請求項５に記載の伝送線路変換構造の製造方法。

【請求項7】

前記スライディングコンタクトは、金以外の金属であることを特徴とする請求項５又は６に記載の伝送線路変換構造の製造方法。

【請求項8】

前記スライディングコンタクトは、金であることを特徴とする請求項５又は６に記載の伝送線路変換構造の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、平面伝送線路と同軸伝送線路との伝送線路変換構造及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

回路基板（プリント基板）と外部との間で信号を伝搬するために、回路基板の平面伝送線路と外部接続に用いられる同軸伝送線路（エンドランチコネクタ）との間には伝送線路変換構造が用いられる。近年、ミリ波帯の利用拡大により１８ＧＨｚ～６０ＧＨｚのエンドランチコネクタの需要が高まりつつある（例えば、特許文献１を参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－０８１７４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図１の伝送線路変換構造３０１のように、エンドランチコネクタ１２の芯線１２ａとプリント基板１１上の伝送線路１１ａとを半田１４で半田付けすることで、芯線１２ａと伝送線路１１ａとを確実に固定できる。しかし、半田付けを行うことでその部分のインピーダンスが変化し、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）が悪化する。そこで、伝送線路変換構造の周波数特性を優先するために半田付けを行わず、図２のように芯線１２ａを伝送線路１１ａを押し付けるだけの伝送線路変換構造３０２もある。

【0005】

しかし、伝送する電気信号の周波数が高くなる（例えば、ミリ波）と、エンドランチコネクタ１２から芯線１２ａの飛び出し量が短くなり、図３のように伝送線路１１ａとの接触部が小さくなる。このような状態では、伝送線路１１ａと芯線１２ａとの接続性について、プリント基板１１の製造誤差によるばらつきを抑えることが困難であり、当該構造の使用環境によっては長期的な信頼性を得ることも困難という課題があった。

【0006】

そこで、本発明は、上記課題を解決するために、プリント基板の伝送線路とコネクタ部の芯線との接続性について、プリント基板の製造誤差によるばらつきを抑えること、長期的な信頼性を得ること、且つＶＳＷＲの悪化を防ぐことができる伝送線路変換構造及びその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明に係る伝送線路変換構造は、スライディングコンタクトを介してプリント基板の伝送線路とコネクタ部の芯線と接続することとした。

【0008】

具体的には、請求項１に記載された伝送線路変換構造は、
伝送線路（１１ａ）が形成されたプリント基板（１１）と、
前記伝送線路に対して電気信号を入出力する芯線（１２ａ）を有し、前記プリント基板に固定されるコネクタ部（１２）と、
前記芯線を抱え込む摺動接触部（１３ａ）及び前記伝送線路に接触する接触部（１３ｂ）を有するスライディングコンタクト（１３）と、
前記芯線と前記摺動接触部とを固定し、前記伝送線路と前記接触部とを固定する半田膜（１４）と、
を備える。

【0009】

請求項２に記載された伝送線路変換構造は、請求項１に記載された伝送線路変換構造の前記プリント基板は、前記コネクタ部が固定される縁の側面に金属面が形成され、前記伝送線路の先端が前記縁に未達であることを特徴とする。

【0010】

請求項３に記載された伝送線路変換構造は、請求項１又は２に記載された伝送線路変換構造の前記スライディングコンタクトが、金以外の金属であることを特徴とする。

【0011】

請求項４に記載された伝送線路変換構造は、請求項１又は２に記載された伝送線路変換構造の前記スライディングコンタクトが、金であることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送線路変換構造。

【0012】

また、請求項５に記載された製造方法は、プリント基板（１１）とコネクタ部（１２）とを備える伝送線路変換構造の製造方法であって、
前記コネクタ部が有する芯線（１２ａ）を抱え込むスライディングコンタクト（１３）の摺動接触部（１３ａ）に前記芯線をはめ込む工程と、
前記スライディングコンタクトの接触部（１３ｂ）と前記プリント基板に形成された伝送線路（１１ａ）の端部とが接触するように、前記プリント基板と前記コネクタ部とを接続する工程と、
前記芯線と前記摺動接触部との隙間、及び前記伝送線路と前記接触部との隙間に半田（１４）を流し込む工程と、
を備える。

【0013】

請求項６に記載された製造方法は、請求項５に記載された製造方法において、前記プリント基板は、前記コネクタ部が固定される縁の側面に金属面が形成され、前記伝送線路の先端が前記縁に未達であることを特徴とする。

【0014】

請求項７に記載された製造方法は、請求項５又は６に記載された製造方法において、前記スライディングコンタクトが、金以外の金属であることを特徴とする。

【0015】

請求項８に記載された製造方法は、請求項５又は６に記載された製造方法において、前記スライディングコンタクトが、金であることを特徴とする。

【0016】

なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。

【発明の効果】

【0017】

このように、本発明に係る伝送線路変換構造は、コネクタ部の芯線が短くなっても、スライディングコンタクトで延伸することでプリント基板の伝送線路との接続面積を大きくすることができ、接続性や信頼性を向上させることができる。さらに、スライディングコンタクトの構造により半田付けを行っても半田量を図１より低減することができる。

【0018】

また、プリント基板によっては、プリント基板の端面とコネクタ部の端面との間の隙間による伝送特性の劣化を軽減するために、側面に金属面を付したものがある。このようなプリント基板の場合、表面の伝送線路をプリント基板の縁まで延伸することができない。つまり伝送路方向の軸において、表面の伝送線路のコネクタ側の端が基板の端面とは同一の位置に無く、基板の端面を基準とするとコネクタ部とは逆側に位置することとなる。本明細書では、このような状態を「伝送線路のプルバック」と記載する（図１から図４の符号ＰＢがプルバックである。）。このようなプリント基板を用いた場合、図３の構造であればプリント基板の伝送線路とコネクタ部の芯線との接続部がさらに小さくなり、接続性や信頼性の課題が顕著となる。本発明に係る伝送線路変換構造であれば、スライディングコンタクトで接続面積を増やすことができるので、コネクタ部の芯線の飛び出し量の減少に対応することができる。また、プリント基板の伝送線路のプルバックＰＢに対応することができる。

【0019】

スライディングコンタクトを金以外の金属（例えば銅）であれば、半田との合金化による接続強度劣化を抑えることができる。

【0020】

以上のように、本発明は、プリント基板の伝送線路とコネクタ部の芯線との接続性について、プリント基板の製造誤差によるばらつきを抑えること、長期的な信頼性を得ること、且つＶＳＷＲの悪化を防ぐことができる伝送線路変換構造及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】伝送線路変換構造の課題を説明する図である。

【図2】伝送線路変換構造の課題を説明する図である。

【図3】伝送線路変換構造の課題を説明する図である。

【図4】本発明に係る伝送線路変換構造を説明する図である。

【図5】本発明に係る伝送線路変換構造が備えるスライディングコンタクトを説明する図である。

【図6】本発明に係る伝送線路変換構造を説明する図である。

【図7】本発明に係る伝送線路変換構造の効果を説明する図である。

【図8】本発明に係る伝送線路変換構造の製造方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

【0023】

図４は、本実施形態の伝送線路変換構造３０４を説明する図である。また、 図６は、伝送線路変換構造３０４を説明する上面図（Ａ）と側面図（Ｂ）である。伝送線路変換構造３０４は、
伝送線路１１ａが形成されたプリント基板１１と、
伝送線路１１ａに対して電気信号を入出力する芯線１２ａを有し、プリント基板１１に固定されるコネクタ部１２と、
芯線１２ａを抱え込む摺動接触部１３ａ及び伝送線路１１ａに接触する接触部１３ｂを有するスライディングコンタクト１３と、
芯線１２ａと摺動接触部１３ａとを固定し、伝送線路１１ａと接触部１３ｂとを固定する半田膜１４と、
を備える。

【0024】

ここで、プリント基板１１は、コネクタ部１２が固定される縁の側面に金属面１５が形成され、伝送線路１１ａの先端が前記縁に未達であることが好ましい。このような伝送線路変換構造が用いられる場合、コネクタ部１２の芯線１２ａから伝送線路１１ａの下にあるグランド層１６ａとプリント基板１１の裏面のグランド層１６ｂの間の誘電体層１７ｂに電磁波が浸入する。この電磁波を遮断する目的で金属面１５を設置する。図６では、グランド層が２層である場合を例示したが、プリント基板は２つ以上の誘電体層からなる多層基板であればよく、伝送線路１１ａの下に複数のグランド層があればよい。

【0025】

コネクタ部１２は、例えば、特許文献１に開示されるようなエンドランチコネクタとすることができる。

【0026】

図５は、スライディングコンタクト１３を説明する図である。スライディングコンタクト１３は、金属板のプレス加工により構成されたものであり、その一端側には摺動接触部１３ａが形成され、他端側には半田付け用の接触部１３ｂが形成されている。

【0027】

摺動接触部１３ａは、コネクタ部１２の芯線１２ａに対して摺動自在な状態でその外周部に接触するものである。本実施形態では、芯線１２ａの円柱形状に対応して、芯線１２ａの外径より小さい内径の円筒形で、当該芯線を受け入れたときにその内径が拡大するように側壁がスリット１３ｃにより不連続に形成されている（所謂すり割り円筒形）。また、半田付け部１３ｂは、その先端側をプリント基板１１の伝送線路１１ａの端部に半田付けするためのものである。

【0028】

スライディングコンタクト１３は、金以外の金属（例えば銅）であることが好ましい。半田との合金化による接続強度劣化を抑えることができる。

【0029】

スライディングコンタクト１３は、金（表面が例えば０．５μｍ以下の薄い金めっきである場合も含む）であってもよい。

【0030】

スライディングコンタクト１３を、摺動接触部１３ａにコネクタ部１２の芯線１２ａを嵌入させ、半田付け部１３ｂの先端部分をプリント基板１１の伝送線路１１ａに接触させ半田１４で固定する。このとき、半田１４は、その表面張力と毛細管現象によりスライディングコンタクト１３の形状を覆うように薄くでき、且つ摺動接触部１３ａと芯線１２ａとの隙間及び半田付け部１３ｂと伝送線路１１ａとの隙間を埋めることができる。つまり、半田１４は、図６（Ａ）及び（Ｂ）に破線で示すように、スライディングコンタクト１３の形状が現れる程度に薄膜状態とすることができる。このため、伝送線路変換構造３０４は、図１で説明した伝送線路変換構造３０１と異なり、半田１４の量を極小化することができ、インピーダンスの変化を小さくすることができる。

【0031】

インピーダンス変化を小さくすることでリターンロスを低減することができる。図７は、図１で説明した伝送線路変換構造３０１のＶＳＷＲと本実施形態の伝送線路変換構造３０４のＶＳＷＲとを比較した図である。横軸は電気信号の周波数、縦軸はリターンロスである。点線は伝送線路変換構造３０１のリターンロス、実線は伝送線路変換構造３０４のリターンロスを示している。図７が示すように、スライディングコンタクト１３により半田１４の量が減ったため、１０ＧＨｚ～６４ＧＨｚの範囲で伝送線路変換構造３０４のリターンロスは伝送線路変換構造３０１のリターンロスより低減している。

【0032】

図８は、伝送線路変換構造３０４の製造方法を説明するフローチャートである。
当該製造方法は、
コネクタ部１２が有する芯線１２ａを抱え込むスライディングコンタクト１３の摺動接触部１３ａに芯線１２ａをはめ込む工程（ステップＳ０１）と、
スライディングコンタクト１３の接触部１３ｂとプリント基板１１に形成された伝送線路１１ａの端部とが接触するように、プリント基板１１とコネクタ部１２とを接続する工程（ステップＳ０２）と、
芯線１２ａと摺動接触部１３ａとの隙間、及び伝送線路１１ａと接触部１３ｂとの隙間に半田１４を流し込む工程（ステップＳ０３）と、
を備える。

【0033】

伝送線路変換構造３０４は、コネクタ部１２の芯線１２ａとプリント基板１１の伝送線路１１ａの媒介するスライディングコンタクト１３を備えることで、伝送線路１１ａの基板端からのプルバックの課題を解決でき実効的に線路を延伸させる効果を有し、高周波特性を改善させることが可能となる。また、半田付け工程で表面張力によって半田量を必要最小に抑えることができる。伝送線路変換構造３０４によってＶＳＷＲを改善し、エンドランチコネクタの高周波性能と接続信頼性を両立できる。

【産業上の利用可能性】

【0034】

本発明の伝送線路変換構造は、ミリ波帯の高周波機器に適用することができる。

【符号の説明】

【0035】

１１：プリント基板
１１ａ：伝送線路
１２：コネクタ部
１２ａ：芯線
１３：スライディングコネクタ
１３ａ：摺動接触部
１３ｂ：接触部
１４：半田、半田膜
１５：金属面
１６ａ、１６ｂ：グランド層
１７ａ、１７ｂ：誘電体層
３０１～３０４：伝送線路変換構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】