特開 2024-6217 同軸コネクタの接続構造

(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】P2024006217

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】同軸コネクタの接続構造

(51)【国際特許分類】

   H01R 24/50 20110101AFI20240110BHJP

   H01R 13/52 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01R24/50

H01R13/52 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022106911

(22)【出願日】2022-07-01

(71)【出願人】

【識別番号】301072650

【氏名又は名称】ＮＥＣスペーステクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】楜沢 祐司

【テーマコード（参考）】

5E087

5E223

【Ｆターム（参考）】

5E087EE08

5E087LL03

5E087LL04

5E087LL17

5E087MM02

5E087MM08

5E087RR13

5E223AB65

5E223AC02

5E223AC17

5E223BA17

5E223BB01

5E223CA13

5E223CD01

5E223GA08

5E223GA11

5E223GA12

(57)【要約】

【課題】温度変化を受ける環境において、はんだ付け部分周辺の接続信頼性をより高めることができる、同軸コネクタの接続構造を提供する。
【解決手段】同軸コネクタの接続構造は、一主表面に導電性パターンが形成されている基板を収容し、同軸コネクタが接続される開口部を有する筐体と、上記基板の上記導電性パターンにはんだ付けされる軸状のピン部であって、上記はんだ付けされる軸状の主要部、及び上記軸状の主要部と上記開口部との間に位置し上記軸状の主要部の径よりも大きい径のフランジ部を含む軸状のピン部と、内面及び外面を有し、上記内面が上記軸状のピン部の上記はんだ付けされる箇所の周辺部分を覆うように上記筐体に固定されるカバー部であって、上記軸状のピン部の長手方向の移動を規制するストッパと、上記内面と上記外面との間を連絡する開孔部、上記開孔部に取り付けられ、塵埃の通過を規制するフィルタ部を含むカバー部とを含む。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一主表面に導電性パターンが形成されている基板を収容し、同軸コネクタが接続される開口部を有する筐体と、
前記基板の前記導電性パターンにはんだ付けされる軸状のピン部であって、前記はんだ付けされる軸状の主要部、及び前記軸状の主要部と前記開口部との間に位置し前記軸状の主要部の径よりも大きい径のフランジ部を含む軸状のピン部と、
内面及び外面を有し、前記内面が前記軸状のピン部の前記はんだ付けされる箇所の周辺部分を覆うように前記筐体に固定されるカバー部であって、前記軸状のピン部の長手方向の移動を規制するストッパと、前記内面と前記外面との間を連絡する開孔部、前記開孔部に取り付けられ、塵埃の通過を規制するフィルタ部を含むカバー部と、
を含む同軸コネクタの接続構造。

【請求項2】

前記カバー部の前記ストッパは、前記カバー部が前記筐体に固定されたときに、前記軸状のピン部と嵌合する溝部を含む、
請求項１に記載の同軸コネクタの接続構造。

【請求項3】

前記溝部の表面は、前記軸状のピン部の前記フランジ部の形状と対応する深さや形状で形成されている、
請求項２に記載の同軸コネクタの接続構造。

【請求項4】

前記カバー部は、前記開孔部を複数含み、前記フィルタ部を複数含み、
前記フィルタ部は前記開孔部にそれぞれ取り付けられている、
請求項２又は請求項３に記載の同軸コネクタの接続構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、同軸コネクタの接続構造に関し、特に高周波信号（ＲＦ（Radio Frequency）信号）に適した接続構造に関する。

【背景技術】

【0002】

高周波信号を取り扱う高周波モジュールでは、例えば、筐体の内部に設けられた回路基板に、コネクタのピンははんだ付けされ、筐体のソケットに外部から同軸コネクタが装着される。これにより、同軸コネクタは同軸コネクタのピンを介して電気的に接続される。

【0003】

特許文献１は、車載電波レーダ装置に関するものであり、筐体の外部に設けられた外部装置に電気的に接続可能なコネクタや、筐体の内部に設けられた回路基板を有すること、コネクタは筐体の側面に固定されることが記載されている。特許文献１では、コネクタのピンはロウ材であるはんだを介して回路基板に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８－１７５６２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的に、高周波モジュール（人工衛星搭載機器などに搭載）は、長期間にわたって温度変化を受ける環境では、温度サイクル数１万回を超える温度変化を受けることも多くある。このように、高温度サイクル数の温度変化を高周波モジュールが受けると、ＲＦ信号の同軸コネクタ及びその周辺の各部の間の熱膨張係数差により、コネクタのピンとソケットの相対位置変化が温度変化の回数だけ発生する。

【0006】

一般的に、ピンとソケットによるＲＦ信号接続構造において、温度変化の繰り返し数が大きい場合、回路基板にはんだ付けしたピンが移動し、はんだが変形してはんだ接続信頼性が低下する、といった課題がある。また、温度変化の繰り返し数が大きい場合、ピンとソケットとの間の摺動に起因して、摺動粉が発生するといった可能性が生じる。さらに、摺動粉が飛散した場合には、上記回路基板の回路パターンのショート原因となってしまう、といった可能性がある。

【0007】

特許文献１には、コネクタのピンはロウ材であるはんだを介して回路基板に接続されることが記載されているが、はんだ付けしたピンの移動や、ピンの移動などに起因した摺動粉発生について、関知しておらず、課題を解決するための手段についても記載は見当たらない。

【0008】

本発明の目的は、温度変化を受ける環境において、はんだ付け部分周辺の接続信頼性をより高めることができる、同軸コネクタの接続構造を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明に係る同軸コネクタの接続構造は、
一主表面に導電性パターンが形成されている基板を収容し、同軸コネクタが接続される開口部を有する筐体と、
上記基板の上記導電性パターンにはんだ付けされる軸状のピン部であって、上記はんだ付けされる軸状の主要部、及び上記軸状の主要部と上記開口部との間に位置し上記軸状の主要部の径よりも大きい径のフランジ部を含む軸状のピン部と、
内面及び外面を有し、上記内面が上記軸状のピン部の上記はんだ付けされる箇所の周辺部分を覆うように上記筐体に固定されるカバー部であって、上記軸状のピン部の長手方向の移動を規制するストッパと、上記内面と上記外面との間を連絡する開孔部、上記開孔部に取り付けられ、塵埃の通過を規制するフィルタ部を含むカバー部と、
を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、温度変化を受ける環境において、軸状のピン部のはんだ付け部分周辺の接続信頼性をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態の同軸コネクタの接続構造を説明するための高周波モジュールの斜視図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【図3】図１において、カバー２０を装着する前の状態を説明するための高周波モジュールの斜視図である。

【図4】カバー２０を説明するための斜視図である。

【図5】カバー２０を説明するための斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0013】

〔一実施形態〕
本発明の一実施形態による同軸コネクタの接続構造について、説明する。図１は、本発明の一実施形態の同軸コネクタの接続構造を説明するための高周波モジュールの斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図３は、図１において、カバー２０を装着する前の状態を説明するための高周波モジュールの斜視図である。図４及び図５は、カバー２０を説明するための斜視図である。

【0014】

（構成）
図１の高周波モジュールは、筐体と、軸状のピン部とを含む。図１の高周波モジュールでは、筐体の一例としての筐体ケース１０は一主表面に導電性パターンが形成されている回路基板１１を収容すると共に、同軸コネクタが接続される開口部１０ａを側面に有する。図１の高周波モジュールでは、軸状のピン部の一例としてのピン１は、図２や図３に示すように、軸状の主要部と筐体のソケット２との間にフランジ部の一例としてのフランジ７とを含む。ピン１のフランジ７は、軸状の主要部の径よりも大きい径の形状である。フランジ７は、例えば、円盤状或いは半円状の形状とすることができる。ピン１は、その一部が図２や図３に示すように、はんだ１２で回路基板１１の上記導電性パターンにはんだ付けされる。

【0015】

図１の高周波モジュールは、筐体ケース１０の外部からコネクタ３が装着され、コネクタ３のソケット２とピン１の一端部とが電気的に接続される。ソケット２にはバネ部２ａが設けられており、バネ部２ａによりピン１とソケット２の接触は維持され、安定したＲＦ信号接続を達成している。

【0016】

ここで回路基板１１にはんだ付けしたピン１は、温度変化による相対位置変化の際に、ピン１とソケット２間のバネ接触による保持力分の荷重を受ける。この保持力分の荷重をピン１が受けたことではんだ１２が変形し、ピン１が僅かに移動する。はんだ１２の変形量は高温側が大きく、低温側は小さいため、温度サイクルの繰り返しによってピン１が移動する。

【0017】

ピン１とソケット２によるＲＦ信号接続構造において、温度変化の繰り返し数が大きい場合、回路基板１１にはんだ付けしたピン１が移動し、はんだ１２が変形してはんだ接続信頼性が低下する、といった可能性も考えられる。また温度変化の繰り返し数が大きい場合、ピン１とソケット２との間の摺動に起因して、摺動粉が発生するといった可能性なども考えられる。

【0018】

図１の高周波モジュールはさらに、カバー部を含む。図１の高周波モジュールでは、カバー部の一例としてのカバー２０は、内面及び外面を有し、筐体ケース１０に固定される。カバー２０は、筐体ケース１０に固定されたときに、上記内面が上記ピン１のはんだ付けされる箇所の周辺部分を覆う。カバー２０は、例えば樹脂製である。さらにカバー２０は、その内面側にピン１の長手方向の移動を規制するストッパ２３を有する。さらにカバー２０は、上記内面と上記外面との間を連絡する開孔部の一例としての空気穴２１を有する。図１の高周波モジュールでは、複数の空気穴２１が形成された構造を示している。さらにカバー２０は、空気穴２１に取り付けられ、塵埃の通過を規制するフィルタ部の一例としてのフィルタ２２を有する。図５では、カバー２０の複数の空気穴２１に対してそれぞれフィルタ２２が取り付けされた状態を示している。

【0019】

本実施形態の高周波モジュールでは、カバー２０の内面がピン１のはんだ付けされる箇所の周辺部分を覆うように、筐体ケース１０にカバー２０を固定する。カバー２０は内面にストッパ２３を有しており、ストッパ２３はピン１の長手方向の移動を規制する。図２や図５に示される、カバー２０のストッパ２３は、カバー２０の内面に形成された溝部を含み、溝部の幅はピン１の主要部の径より広く、ピン１のフランジ７の径よりも狭い。カバー２０のストッパ２３の溝部は、カバー２０が筐体ケース１０に固定されたときに、ピン１と嵌合する。

【0020】

筐体ケース１０にカバー２０を固定した状態では、ピン１の長手方向の移動（図２では左方向）はカバー２０のストッパ２３にフランジ７が接触する位置で規制される。こうしてピン１の長手方向の移動が抑制され、はんだ接続信頼性の低下を抑制することができる。ピン１の長手方向の移動が抑制されることによって、ピン１とソケット２間の摺動による摺動粉の発生を抑制することができる。なお、ピン１の長手方向の移動のうち図２の右方向の移動は、ピン１がソケット２の奥に当たることで抑制される構造になっている。

【0021】

カバー２０のストッパ２３の形状は、ピン１に設けられるフランジ７の外形と対応した形状とすることができる。ストッパ２３の溝部の表面は、ピン１のフランジ７の形状と対応する深さや形状に設計され、形成される。カバー２０のストッパ２３は、例えば、ピン１に設けられるフランジ７の外形が円盤状或いは半円状の形状である場合には、この形状と対応する半円状の凹部や窪みを含む表面形状とすることができる。カバー２０のストッパ２３は、ピン１の長手に対して平行な方向へのピン１の移動を防止する。なお、ピン１の長手に対して垂直な方向への移動は、ピン１がソケット２と嵌合することで抑制される。

【0022】

さらに本実施形態の高周波モジュールでは、カバー２０に空気穴２１を有している。カバー２０の内面と外面との間を連絡する空気穴２１を有していることにより、本実施形態の高周波モジュールを宇宙機器に適用した場合に、カバー２０内部の空気を宇宙環境で放出することができる。

【0023】

さらに本実施形態の高周波モジュールでは、塵埃の通過を規制するフィルタ２２が空気穴２１に取り付けられている。フィルタ２２は、摺動粉を通さない仕様のフィルタであり、ピン１とソケット２との間の摺動に起因して発生する摺動粉を想定して適宜選択する。フィルタ２２がカバー２０の空気穴２１に取り付けられていることにより、カバー２０内部の空気を宇宙環境で放出する際に、摺動粉の飛散を防止することができる。これにより、摺動粉の飛散に起因する、回路基板の回路パターンのショートを防止することができる。

【0024】

（効果）
本実施形態による同軸コネクタの接続構造によれば、温度変化を受ける環境において、ピン１のはんだ付け部分周辺の接続信頼性をより高めることができる。筐体ケース１０にカバー２０を固定した状態では、ピン１の長手方向の移動はカバー２０のストッパ２３にフランジ７が接触する位置で規制される。こうしてピン１の長手方向の移動が抑制され、はんだ接続信頼性の低下を抑制することができる。ピン１の長手方向の移動が抑制されることによって、ピン１とソケット２間の摺動による摺動粉の発生を抑制することができる。

【0025】

本実施形態による同軸コネクタの接続構造によれば、カバー２０が空気穴２１を有していることにより、本実施形態による同軸コネクタの接続構造を宇宙機器に適用した場合に、カバー２０内部の空気を宇宙環境で放出することができる。

【0026】

さらに本実施形態による同軸コネクタの接続構造によれば、フィルタ２２がカバー２０の空気穴２１に取り付けられていることにより、カバー２０内部の空気を宇宙環境で放出する際に、摺動粉の飛散を防止することができる。これにより、摺動粉の飛散に起因する、回路基板１１の回路パターンのショートを防止することができる。カバー２０を樹脂製とした場合、ＲＦ信号接続への影響をなくしつつ、摺動粉の飛散を防止することができる。

【0027】

〔その他の実施形態〕
以上、本発明の好ましい実施形態の接続構造を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上述した実施形態のようなソケット２側がコネクタ構造である以外に、ピン１同様の基板との接続構造にも本発明は適用することができる。また、ソケット２側がカプラやアイソレータなどの導体構造である場合にも、本発明は適用することができる。また、ピン１とソケット２において、ピン側がソケット構造で、ソケット側がピン構造でも、同様の効果を有する。

【0028】

上述したフランジ７は、ピン１と一体化している形状である。フランジ７は、棒状や線状をなすピン１に対して外形が円盤状、半円状などの断面が円形の形状に限られず、ピン１から突起した形状物がストッパ２３に当たることでピン１の移動を抑制できる形状であればよい。なおフランジ７の形状としては、ピン１を回路基板１１にはんだ付けしたときに、回路基板１１表面や筐体ケース１０表面など周囲と干渉せず、かつストッパ２３に当たる部分のピン１に設けた形状であり、回路基板１１側にはフランジ７のような突起が無い形状が望ましい。またフランジ７の形状として、筐体ケース１０など周囲とも十分な距離を有している形状が望ましい。特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0029】

本発明の活用例として、温度サイクルなど過酷な宇宙環境で、かつ１０年を超える長期間運用環境にて故障がないように、高信頼性を要求される機器への利用が考えられる。

【符号の説明】

【0030】

１ ピン
２ ソケット
３ コネクタ
７ フランジ
１０ 筐体ケース
１０ａ 開口部
１１ 回路基板
１２ はんだ
２０ カバー
２１ 空気穴
２２ フィルタ
２３ ストッパ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】