特許 7038796 表面実装インタフェースを備えたＲＦ ＰＣＢコネクタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-10

(45)【発行日】2022-03-18

(54)【発明の名称】表面実装インタフェースを備えたＲＦ ＰＣＢコネクタ

(51)【国際特許分類】

   H01R 24/44 20110101AFI20220311BHJP

   H01R 24/50 20110101ALI20220311BHJP

【ＦＩ】

H01R24/44

H01R24/50

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020502215

(86)(22)【出願日】2018-07-05

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-09-10

(86)【国際出願番号】 EP2018068205

(87)【国際公開番号】W WO2019015978

(87)【国際公開日】2019-01-24

【審査請求日】2021-04-21

(31)【優先権主張番号】17182262.0

(32)【優先日】2017-07-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】514298472

【氏名又は名称】シュピナー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＳＰＩＮＮＥＲ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｅｒｚｇｉｅｓｓｅｒｅｉｓｔｒ． ３３， Ｄ－８０３３５ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100135633

【弁理士】

【氏名又は名称】二宮 浩康

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】マーティン グラッスル

(72)【発明者】

【氏名】ヴォルフガング ツィスラー

【審査官】鈴木 重幸

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５８９７３８４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０６０５３７４４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／０２４５１１０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１１－２８３７０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｒ１２／００－１２／９１

Ｈ０１Ｒ２４／００－２４／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦ ＰＣＢコネクタであって、ハウジング、同軸ＲＦコネクタインタフェースおよびＰＣＢコンタクト部を有し、
当該ＲＦ ＰＣＢコネクタは、実装平面を規定しており、
前記同軸ＲＦコネクタインタフェースは、外側導体および中心導体を有し、前記外側導体は、前記ハウジングと前記中心導体とに接続されており、
前記ハウジングは、前記ＲＦ ＰＣＢコネクタを取り付け可能なＰＣＢ上に配置される本体を有し、前記本体は、空間的に別個の第１および第２の反対側に位置する表面を有し、前記第１および第２の反対側に位置する表面は、前記本体の互いに反対の側に位置する２つの側面であり、
前記ＲＦ ＰＣＢコネクタは、２つの表面実装部を有し、前記２つの表面実装部は、前記２つの表面実装部のうちの第１の表面実装部が、前記第１の反対側に位置する表面に直接取り付けられ、前記２つの表面実装部のうちの第２の表面実装部が、前記第２の反対側に位置する表面に直接取り付けられるように、前記第１および第２の反対側に位置する表面に対称に配置され、前記本体は、前記第１の表面実装部と前記第２の表面実装部との間にあり、
前記２つの表面実装部のうちの少なくとも１つはさらに、複数の表面実装スタッドを有し、各表面実装スタッドは、前記実装平面内に平らな端面を有し、
前記ＰＣＢコンタクト部は、
前記中心導体に電気的に接続し、前記本体の孔を貫通し、かつ前記実装平面内にコンタクト範囲を有する内側導体と、
前記本体から前記内側導体の２つの側を延びる一対の整合ブロックであって、各整合ブロックは、前記実装平面内にコンタクト面を有し、前記ハウジングに電気的に接続され、かつ、前記ＰＣＢコンタクト部に適したインピーダンスを提供する、一対の整合ブロックと、
を有する、
ＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項2】

前記一対の整合ブロックのうちの少なくとも１つは、前記一対の整合ブロックと前記内側導体との間の距離が、前記ハウジングからの距離にしたがって増加するように寸法決めされている、請求項１記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項3】

前記ハウジングは、直方体形状を有する金属ブロックを有する、請求項１または２記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項4】

前記表面実装部は、前記ハウジングの厚さよりも小さな厚さを有する、請求項１から３までのいずれか１項記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項5】

前記表面実装スタッドは、矩形または正方形の断面を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項6】

前記表面実装部は、前記実装平面の上側で直方体の形状をしており、前記実装平面に向かって延びる前記表面実装スタッドを有する、請求項１から５までのいずれか１項記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項7】

前記２つの表面実装部のうちの少なくとも１つの複数の表面実装スタッドは、少なくとも１つの行と少なくとも１つの列に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項8】

前記ＰＣＢコンタクト部は、前記ハウジングの、前記同軸ＲＦコネクタインタフェースを備えた第１の側とは反対の側の出口側に位置している、請求項１から７までのいずれか１項記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項9】

請求項１から８までのいずれか１項記載のＲＦ ＰＣＢコネクタおよびプリント回路基板（ＰＣＢ）を有するＲＦコネクタシステムであって、
前記ＰＣＢは、少なくとも１つの前記表面実装スタッドに整合された少なくとも１つのコンタクトパッドと、少なくとも１つの前記内側導体に整合された少なくとも１つのストリップラインと、前記一対の整合ブロックのうちの少なくとも１つに整合された、前記ＰＣＢの少なくとも１つの接地平面とを有する、
ＲＦコネクタシステム。

【請求項10】

前記少なくとも１つのストリップラインは、前記少なくとも１つの接地平面の上側または下側のＰＣＢ層において、該ＰＣＢ層から絶縁されている、請求項９記載のＲＦコネクタシステム。

【請求項11】

前記少なくとも１つのコンタクトパッドは、前記少なくとも１つの接地平面から電気的に絶縁されている、請求項９または１０記載のＲＦコネクタシステム。

【請求項12】

前記２つの表面実装部のそれぞれは、対応する複数の表面実装スタッドを有し、各表面実装スタッドは、前記実装平面内で平らな端面を有する、請求項１から８までのいずれか１項記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項13】

前記少なくとも１つの表面実装部の複数の表面実装スタッドは、二次元アレイ状に配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【請求項14】

前記第１および第２の表面実装部は、それぞれ対応する前記第１および第２の反対側に位置する表面から、互いに反対方向に突出している、請求項１から８までのいずれか１項記載のＲＦ ＰＣＢコネクタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ミリメートル波用に使用可能であると共にプリント回路基板（ＰＣＢ）用の表面実装インタフェースを有する、ＲＦ ＰＣＢコネクタアセンブリに関する。

【0002】

関連技術の説明
ＲＦコネクタアセンブリは、米国特許第６６０７４００号明細書に開示されている。プリント回路基板の切除部内に、コネクタが実装される。接地平面および信号線路に対するはんだパッドにより、電気的なコンタクトが生ぜしめられる。このようなコネクタはその設計に基づき、最大１ＧＨｚの大きさのオーダの周波数にのみ適している。このコネクタは、小型プッシュボタンコネクタである。より大きな重さを有する、より大型のコネクタは、開示されたＰＣＢインタフェースによっては実装され得ない。

【0003】

マイクロストリップ回路と外部回路とを接続するためのミリメートル波コネクタが、米国特許第４６６９８０５号明細書に開示されている。このコネクタは、コネクタに接続されるマイクロストリップ基板も含まれているハウジング内に保持されている。組立中に、コネクタのフレキシブルな中心導体を、マイクロストリップ回路に適合させるように曲げねばならない。中心導体を曲げることにより、コネクタの電気的な特性を低下させる非対称を生ぜしめる恐れがある。

【0004】

発明の概要
本発明により解決される課題は、複雑で高価な実装ツールを必要とすること無しにプリント回路基板（ＰＣＢ）または他のあらゆるマイクロストリップ基板に実装可能なミリメートル波コネクタを提供することにある。このコネクタは、自動化されたツールにより実装され得るように設計されることが望ましい。

【0005】

前記課題の解決手段は、各独立請求項に記載されている。従属請求項はそれぞれ、本発明の別の改良に関する。

【0006】

プリント回路基板用のミリメートル波またはＲＦコネクタは、ハウジング、ＲＦコネクタインタフェース、およびプリント回路基板インタフェースを有している。ＲＦ ＰＣＢコネクタは、実装平面を規定する。実装平面は、コネクタの全ての表面実装コンポーネントの、１つの共通の平面であり、コネクタを取り付け可能なＰＣＢの平面でもある。

【0007】

ＲＦコネクタインタフェースは、ＳＭＡ型の２．９２ｍｍ、１．８５ｍｍまたは１．０ｍｍのような、如何なる規格のＲＦコネクタインタフェースであってもよい。ＲＦコネクタインタフェースは、好適には外側導体と内側導体とを有する同軸コネクタインタフェースを提供する。同軸ＲＦコネクタインタフェースは、ハウジングに取付けまたは接続可能である。好適には、外側導体はハウジングの一部であり、外側導体は、ハウジングと一体になっている。

【0008】

ハウジングは、直方体形状を有する金属ブロックを有していてよい。金属ブロックは少なくとも１つ、好適には２つの表面実装部を有しており、表面実装部は、ハウジングの一部であってよく、好適にはハウジングと一体になっている。表面実装部は、ハウジングに対するサイドウイングとして形成され得るため、所要のスペースおよび材料が少ない。さらに、サイドウイングは、低い熱容量を提供する。少なくとも１つの表面実装部は、複数の表面実装スタッドを有しており、これらの表面実装スタッドは、好適には表面実装部と一体になっておりかつ平らな端面を実装平面内に有している。表面実装スタッドは、その端面でもってプリント回路基板の表面にはんだ付けされてよい。表面実装スタッドの端面は、接地平面のような連続的な金属表面にはんだ付けされ得る。表面実装スタッドが、それぞれ整合するコンタクトパッドにはんだ付けされていると、好適である。これらのコンタクトパッドは、互いにかつ／またはシステム接地部から絶縁されていてよい。それというのも、接地接続は、ＰＣＢコンタクト部の一部でありかつハウジングの内側導体出口付近に配置された整合ブロックにより行うことができるからである。コンタクトパッドはさらに、コネクタ接地用に使用されてもよい。最も好適なのは、表面実装スタッドに整合するコンタクトパッドを使用した場合、各表面実装スタッドの、対応するコンタクトパッドに対するセンタリングが、はんだ付け金属の表面張力により自動的に行われる点である。このようなはんだ付け金属は、従来技術から周知の、すなわちすず、鉛、銀およびその他の如何なる金属または金属の組合せであってもよい。個々の表面実装スタッドがセンタリングされる結果として、ＲＦコネクタの全体的な位置合わせが行われることになる。さらにＲＦコネクタは、自動ピックアンドプレースシステムにより容易に処理可能であり、追加的な処理ステップを必要としない。

【0009】

ハウジングは、好適には導電材料を有しており、最も好適には金属を有している。

【0010】

ＲＦコネクタ外側導体は、ハウジングに接続されているかまたはハウジングの一部であるため、外側コネクタは、表面実装スタッドによりプリント回路基板に接触接続され得る。

【0011】

同軸ＲＦコネクタインタフェースの中心導体（内側導体とも言う）は、反射を最小限にすることで同軸構造を維持するために、ハウジングを通り、好適には同軸の孔内を案内されている。内側導体は、ＰＣＢコンタクト部において、好適には同軸ＲＦコネクタインタフェースの側とは反対の側においてハウジングから出ており、実装平面内にコンタクト範囲を有している。ハウジングの出口側において内側導体付近には、少なくとも１つの整合ブロックがハウジングと電気的に接触接続されており、整合ブロックは、出口側の範囲における内側導体のキャパシタンスおよびインダクタンスに対応するプリント回路基板のストリップラインとの接触接続を保ち、これにより、特性インピーダンスが常に一定になると共に、反射が最小限になる。好適には２つの整合ブロックが対称に配置されている。最も好適には、２つの整合ブロックは、プリント回路基板の接地平面に接触接続することができるように、実装平面内にコンタクト面を有している。好適には、整合ブロックは、プリント回路基板の接地平面に対する電気的な接続部を提供するために、はんだ付けパッドとしても働く。

【0012】

ハウジングを着座させるために、プリント回路基板には切除部が設けられてよい。好適には、切除部は少なくともハウジングよりもやや大きく、これにより切除部とハウジングとの間にはギャップが存在する。切除部をハウジングに正確に整合させてハウジングを保持することは不要である。それというのも、ハウジング自体は表面実装スタッドにより正確にセンタリングされており、表面実装スタッドはさらに、コンタクトパッドに対してセンタリングされているからである。このような正確な位置合わせは、内側導体の出口側における、ストリップラインとの完全な整合をもたらすために必要であり、さらにその結果、高周波数において最小の反射が生じることになる。

【0013】

１つの好適な実施形態では、少なくとも１つの上述したようなＲＦコネクタと、やはり上述したような、適合するプリント回路基板とを有するＲＦコネクタシステムが提供されている。プリント回路基板に対するＲＦコネクタの自動的な位置合わせをもたらすために、プリント回路基板のコンタクトパッドは、好適にはＲＦコネクタの表面実装スタッドに整合するようになっている。好適には、コンタクトパッドおよび表面実装スタッドは矩形の断面を有しており、最も好適には正方形の断面を有している。コンタクトパッドの寸法が、表面実装スタッドの寸法よりも０．０５～０．１５ｍｍ大きいと、さらに好適である。表面実装スタッドは、円形または楕円形を有していてもよい一方で、矩形または円形または楕円形を有していてよいコンタクトパッドの寸法は、好適には０．０５～０．１５ｍｍの範囲内で、スタッドよりも大きくなっている。

【0014】

好適にはハウジングと、最も好適には表面実装スタッドと整合ブロックとは、容易にはんだ付けされ得る表面を有している。好適には、表面は電気めっきされている。

【図面の簡単な説明】

【0015】

以下に本発明を、図面を参照して実施形態の例に基づき、本発明の全体的な構想を限定すること無く例として説明する。

【図1】ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタを示す斜視図である。

【図2】表面実装部を詳細に示す図である。

【図3】内部導体接続を詳細に示す図である。

【図4】表面実装スタッドを詳細に示す図である。

【図5】ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタを上から見た図である。

【図6】ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタを示す断面図である。

【図7】側面図である。

【図8】底面図である。

【図9】図７の部分拡大図である。

【0016】

図１には、ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタ１００の斜視図が示されている。ＲＦコネクタは、ハウジング１２０を有しており、ハウジング１２０は、同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０を有している、好適には保持しているか、またはその一部である。

【0017】

同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０は、外側導体１１１と、この外側導体１１１に対して同軸の中心導体１１２とを有している。ここでは中心導体１１２を見ることはできないが、後で詳細に示す。同軸ＲＦコネクタインタフェースは如何なるタイプであってもよく、雄型、雌型または無性の場合がある。

【0018】

好適には金属を含み、かつ好適には直方体形状を有するハウジング１２０は、さらに、好適にはハウジングの互いに反対の側に位置する２つの側に対称に配置された少なくとも１つの表面実装部１３０，１４０を有している。表面実装部が、サイドウイングの形状を有していると、さらに好適である。表面実装部は、ハウジングよりも小さな厚さを有していてよいため、所要材料が少なく、低い熱容量を提供し、このことは、はんだ付けに有利であり得る。少なくとも１つの表面実装部は、複数の表面実装スタッド１５０を有している。これらの表面実装スタッドは、そこにプリント回路基板を取り付けることができるように、１つの共通の実装平面内に配置されている。表面実装スタッドは、好適には矩形または正方形の断面を有しているが、円形または楕円形の断面のような、他の如何なる形状を有していてもよい。

【0019】

ハウジング１２０は、好適には同軸ＲＦコネクタインタフェースを備えた第１の側１２１と、好適には第１の側とは反対の側に位置する、ＰＣＢコンタクト部１８０を支持する出口側１２２とを有している。出口側は、中心導体１１２に接続されたまたは中心導体１１２の一部である内側導体をプリント回路基板に接触接続するために用いられ、このことは、以下でより詳細に説明する。

【0020】

さらにこの図面には、表面実装スタッドと合致した複数のコンタクトパッド２３０を有するプリント回路基板２００が示されている。さらに、プリント回路基板はストリップライン２２０と、このストリップラインから絶縁された、少なくとも１つ（ここでは２つ）の接地平面部２１０とを有している。これらの接地平面部は共に、プリント回路基板内の下側の電気的な層に通じる複数のスルーホール２１１を介して電気的に接続されている（ここには図示せず）。前記層は、ストリップラインの下側（または上側）の接地平面部同士を接続する。

【0021】

表面実装部１３０（図１のＩＩの部分）の詳細図である図２には、表面実装部１３０が、複数の表面実装スタッド１５０を有していることが示されており、表面実装スタッド１５０は整合する、プリント回路基板２００のコンタクトパッド２３０にはんだ付けされている。

【0022】

図３には、内側導体１６０の接続部（図１のＩＩＩの部分）の詳細が示されている。内側導体１６０は、ハウジングの出口側１２２から孔１６５を通って出て行き、ストリップライン２２０にはんだ付けされてよい。最小限の反射を有する内側導体１６０の端部を保つために、好適には１つの、最も好適には２つの整合ブロック１７１，１７２が設けられている。これらの整合ブロックも、好適にはプリント回路基板にはんだ付けされていることにより、ハウジング１２０をプリント回路基板の接地平面２１０に接触接続させるために用いられる。

【0023】

図４には、整合するコンタクトパッド２３０にはんだ付けされた表面実装スタッド１５０の詳細が示されている。この場合、スタッドおよびパッドは、矩形の断面、好適には正方形の断面を有している。表面実装スタッド１５０は、第１の辺の長さ１５１および第２の辺の長さ１５２を有している。コンタクトパッド２３０は、第１の辺の長さ２３１および第２の辺の長さ２３２を有している。表面実装スタッドの第１の辺の長さ１５１が、コンタクトパッド２３０の第１の辺の長さ２３１よりも０．０５～０．１５ｍｍ小さくなっていると、好適である。表面実装スタッドの第２の辺の長さ１５２が、コンタクトパッド２３０の第２の辺の長さ２３２よりも０．０５～０．１５ｍｍ小さくなっていると、好適である。

【0024】

図５には、プリント回路基板に取り付けられた、ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタ１００を上から見た図が示されている。コンタクトパッド２３０と接地平面２１０とが、ストリップライン２２０と共に示されている。ハウジングを着座させるために、プリント回路基板には切除部２５０が設けられてよい。

【0025】

好適には、切除部は少なくともハウジングよりもやや大きく、これにより切除部とハウジングとの間にはギャップが存在する。切除部をハウジングに正確に整合させてハウジングを保持することは不要である。それというのも、ハウジング自体は表面実装スタッドにより正確にセンタリングされており、表面実装スタッドはさらに、コンタクトパッドに対してセンタリングされているからである。このような正確な位置合わせは、内側導体の出口側における、ストリップラインとの完全な整合をもたらすために必要であり、さらにその結果、高周波数において最小の反射が生じることになる。

【0026】

図６には、ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタの断面図が示されている。この図面には、中心導体の接続経路が示されている。同軸ＲＦコネクタインタフェースの中心導体１１２は、内側導体１６０として、出口側１２２に設けられた孔１６５を通って案内されている。内側導体１６０は、中心導体１１２と一体であってよい。また、線材または他の金属構造体が、中心導体１１２に電気的にかつ好適には機械的に接続されてもよい。中心導体１１２および／または内側導体１６０は、外側導体部１２５により保持されたスペーサ１２３により、機械的に支持され得る。この図面では、同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０は、ハウジング１２０に形成されたねじ山１２４により保持されている。よって同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０は交換され得る、または同軸ＲＦコネクタインタフェース１１０は、同一ハウジングに嵌め込まれる多数の異なるコネクタインタフェースを有するモジュラシステムの一部であってよい。

【0027】

図７には、ＲＦコネクタの側面図が示されている。この側面図が示す実装平面２８０は、この図面では、表面実装スタッドおよび他のコンタクト部分の底部と、プリント回路基板２００の上面とを規定する平面である。またこの図面には、表面実装スタッド１５０の端部における平らな表面１５４も示されている。平らな表面１５４は、実装平面内にある。また、整合ブロック１７１の整合ブロックコンタクト面１７５も示されている。この表面も、実装平面内にある。

【0028】

図８には、コネクタの底面図が示されている。この場合、平らな表面１５４が示されている。また、整合ブロックコンタクト面１７５も示されている。さらに、内側導体のコンタクト範囲１６２が示されている。

【0029】

図９には、図７の部分拡大図が示されている。

【符号の説明】

【0030】

１００ ＰＣＢインタフェースを備えたＲＦコネクタ
１１０ 同軸ＲＦコネクタインタフェース
１１１ 外側導体
１１２ 中心導体
１２０ ハウジング
１２１ ハウジングの同軸ＲＦコネクタインタフェース（第１）の側
１２２ ハウジングの出口側
１２３ スペーサ
１２４ ねじ山
１２５ 外側導体部
１３０，１４０ 表面実装部
１５０ 表面実装スタッド
１５１ 第１の辺の長さ
１５２ 第２の辺の長さ
１５４ 平らな端面
１６０ 内側導体
１６２ コンタクト範囲
１６５ 孔
１７１，１７２ 整合ブロック
１７５ 整合ブロックコンタクト面
１８０ ＰＣＢコンタクト部
２００ プリント回路基板（ＰＣＢ）
２１０ 接地平面
２１１ スルーホール
２２０ ストリップライン
２３０ コンタクトパッド
２３１ 第１の辺の長さ
２３２ 第２の辺の長さ
２５０ 切除部
２８０ 実装平面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】