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1. WO2006093155 - CONNECTOR BETWEEN SUBSTRATES, AND CIRCUIT BOARD DEVICE USING CONNECTOR BETWEEN SUBSTRATES

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[ JA ]
明 細書

基板間接続コネクタ及び基板間接続コネクタを用いた回路基板装置 技術分野

[0001] 本発明は、対向する一対のプリント基板間の一定の範囲をシールドする機能と、プ リント基板の接続端子を接続する機能とを兼ね備えたシールド付き基板間接続コネク タおよびシールド付き基板間接続コネクタを用いた回路基板装置に関するものであ る。

背景技術

[0002] 従来、プリント基板に実装された回路や電子部品をシールドする方法として、ノイズ を発生する電子部品や回路と向き合う部分のプリント基板にグランドパターンを設け、 ノイズ発生源となる電子部品や回路を囲む角筒状の金属製シャーシを設けることによ つて、シールドを形成する方法が提案されている (例えば、特許文献 1参照)。

[0003] また、高周波回路基板を接続するコネクタにおいて、コネクタのハウジング周囲をシ 一ルド部材で覆うことによって高周波使用における放射、リンキングを減少させる技 術が提案されている (例えば、特許文献 2参照)。

[0004] 従来の回路基板の構成を図 8に示す。図 8 (a)に斜視図を、図 8 (b)に断面図を示 す。図 8において、プリント基板 31とプリント基板 32の接続端子をコネクタ部材 33とコ ネクタ部材 34を通じて接続する。コネクタ部材 33、 34は着脱が可能である。また、プ リント基板 32に被せた箱状のシールドケース 35は、グランド端子 35aによってプリント 基板 32上のグランドパターン 36と接続している。この構成によって、シールドケース 3 5およびグランドパターン 36がシールドを形成し、電子部品 37が外部に発生するノィ ズを低減する。

[0005] 他の従来の基板間接続コネクタの構成を図 9に示す。図 9 (a)に斜視図を、図 9 (b) に断面図を示す。図 9 (b)において、プリント基板 40とプリント基板 41の導電部が弾 性的に付勢された導電用ピン 43を介して接続され、シールド部材 44のグランド部 44 aがプリント基板 40、 41のグランド配線に圧接触されている。シールド部材 44はハウ ジング 42の周囲を囲み、導電用ピン 43を通る電気信号から基板間接続コネクタの外 部の周辺空間に輻射されるノイズを低減させている。

特許文献 1 :特開平 10— 41669号公報 (第 3頁、図 1)

特許文献 2:特開 2001— 244027号公報 (第 4頁、図 4)

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しカゝしながら、前記従来の回路基板構成と基板間接続コネクタでは、図 8のように対 向するプリント基板の回路を接続するために基板間接続コネクタとシールドケースを 個別に設けていたため、プリント基板はシールドケース 35と電子部品 37、および電 子部品 37を接続する回路の面積の他に基板間接続コネクタ 33、 34の実装部分の 面積が必要となり、回路基板装置の小型化ができないという問題があった。

[0007] また、着脱可能な基板間接続コネクタ 33、 34を用いた場合、コスト上の要請から汎 用のものを使用する場合が多いため、コネクタの端子数が限られており、大量の回路 を接続することができないという問題があった。また、基板間接続コネクタの端子数が 増やすと、コネクタ周辺のプリント基板回路の密度が高くなるため、プリント基板の回 路のレイアウトが困難であるという問題があった。

[0008] また、電子回路にシールドが必要な場合、シールドケースに収納させるために部品 を偏らせて配置する必要があり、回路のレイアウト設計に制約を与えていた。

[0009] また、図 9に示したような従来の基板間接続コネクタは、弾性的に付勢された導電 用ピンによって基板間の導電接続あるいはコネクタの雄雌間の導電接続を行ってい たため、例えば携帯電話等に使用される 1. 5GHz帯以上の高周波領域で使用する と高周波特性が安定しにくいと、う問題があった。

課題を解決するための手段

[0010] 本発明の基板間接続コネクタは、対向する基板間を電気的に接続する複数本の接 続端子を絶縁性榭脂でモールドし枠状のハウジングを形成した基板間接続コネクタ 本体と、基板間接続コネクタ本体の外周に設けられたシールド板を有し、接続端子と 基板間接続コネクタ本体の外部との間に電気的なシールド性を持たせた基板間接続 コネクタであって、接続端子は、一本の端子が単一の金属片で構成され、対向する 基板にそれぞれ接合される平坦部を有し、平坦部がハウジングカゝら突出しているとい う構成を有している。

[0011] この構成により、コネクタの接続端子力外部の周辺空間へのノイズの輻射を抑え ることがでさる。

[0012] 特に、コネクタのハウジングが枠状に形成されているため、コネクタ枠内にシールド が必要な電子部品を実装することができる。したがって、接続端子がコネクタの一部 分に集中することなぐ接続端子をハウジングの枠形部分に広く分散して配置でき、 端子数を増やすことも容易となる。このため、プリント基板の回路の配線レイアウトの 自由度が高く回路設計が容易となる。また、接続端子のピッチを広げることが容易と なるため、接続端子と配線パターンとの接合を容易にすることができる。

[0013] また、接続端子を単一の金属片で構成し、接続端子の平坦部と対向する 2つの基 板とを半田付けで接合することにより信号ライン、シールド共に安定した高周波特性 を得ることができ、同時に小型化、ローコスト化も行うことができる。

[0014] 本発明の基板間接続コネクタは、さらに接続端子の平坦部とハウジングとの間に半 田しろとなる空間を設けた構成を有している。

[0015] この構成により、半田リフロー時の接続信頼性を向上させることができ、高周波領域 においても安定したインピーダンス特性を得ることができる。

[0016] 本発明の基板間接続コネクタは、さらに接続端子の材料に、下地にニッケルメツキ を、表層にスズメツキを施した燐青銅を、接続端子をモールドする樹脂に液晶ポリマ 一 (LCP)を用いた構成とすることにより、接続端子には良好なパネ性が確保され、リ フロー時に、基板との間に良好な半田付け性を提供できる上、同時に低誘電率、低 誘電損失を実現できるため、結果として伝送周波数の高周波化が可能となる。

[0017] 本発明の回路基板装置は、上記のいずれかの基板間接続コネクタと基板間接続コ ネクタの枠内に電子部品とをそれぞれ実装した第一のプリント基板と、第一のプリント 基板と対向して基板間接続コネクタを介して接続される第二のプリント基板を有し、第 一および第二のプリント基板の表層又は内層に配線シールドが設けられ、電子部品 は、基板間接続コネクタと第一および第二のプリント基板の配線シールドとによって 囲まれた構成を有している。

[0018] この構成により、シールドケースを別に設ける必要が無ぐ電子部品が上下基板の 配線シールドとコネクタに設けられたシールド板によって囲まれるため、良好なシー ルド特性を得ることができる。また、基板間接続コネクタのシールド部材で囲まれた上 下のプリント基板上に、シールドが必要な電子部品をそれぞれ実装することが可能と なるため、実装効率が向上すると共に回路設計の制約を減らし、設計自由度を向上 させることがでさる。

発明の効果

[0019] 本発明の基板間接続コネクタによれば、接続端子カゝら外部の周辺空間へのノイズ の輻射を抑えることができ、安定した高周波特性を得ることができる。

[0020] 本発明の基板間接続コネクタによれば、半田リフロー時の接続信頼性を向上させる ことができ、安定したインピーダンス特性を得ることができる。

[0021] 本発明の基板間接続コネクタによれば、リフロー時に、基板との間に良好な半田付 け性を提供できる上、同時に低誘電率、低誘電損失を実現できるため、結果として伝 送周波数の高周波化が可能となる。

[0022] 本発明の回路基板装置によれば、回路基板の小型化ができ、良好なシールド特性 を得ることができる。また、実装効率が向上すると共に、プリント基板の回路のレイァゥ トについて回路設計の制約を減らすことができる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明の第一の実施の形態における基板間接続コネクタの外観斜視図

[図 2] (a)本発明の第一の実施の形態における基板間接続コネクタの図 1の A— A断 面図 (b)本発明の第一の実施の形態における基板間接続コネクタの図 1の B—B断 面図

[図 3] (a)本発明の第一の実施の形態における基板間接続コネクタにより接続したプ リント基板の図 1の A— A断面図に相当する部分の接続状態を示す図 (b)本発明の 第一の実施の形態における基板間接続コネクタにより接続したプリント基板の図 1の

B B断面図に相当する部分の接続状態を示す図

[図 4]本発明の基板間接続コネクタと電子部品との接続状態を示す模式図

[図 5] (a)本発明の第二の実施の形態における回路基板装置の図 1の A— A断面に 相当する部分の接続状態を示す断面図 (b)本発明の第二の実施の形態における回

路基板装置の図 1の B— B断面に相当する部分の接続状態を示す断面図

[図 6]本発明の第二の実施形態における回路基板装置を適用した携帯電話のアンテ ナ BER特性を示す図

[図 7]従来の回路基板装置を適用した携帯電話のアンテナ BER特性を示す図

[図 8] (a)従来の基板間接続コネクタを用いた回路基板装置を示す外観斜視図 (b) 従来の基板間接続コネクタを用いた回路基板装置の断面図

[図 9] (a)従来の基板間接続コネクタを示す外観斜視図 (b)従来の基板間接続コネク タを示す側面図

[図 10]従来の基板間接続コネクタと電子部品との接続状態を示す模式図

符号の説明

[0024] 1 ハウジング

2a、 2b、 2c、 2d、 2e、 2f、 2g、 2h シールド板の GND端子

3a、 3b、 3c、 3d 接続端子

4a、 4b シールド板

5 接続端子 3の平坦部

6 空間

7、 8 プリント基板

9、 10 プリント基板の導電部

11、 12 プリント基板の GND端子

13、 14 プリント基板の配線グランド

15、 16 電子部品

17、 18 プリント基板のインナービア

19 半田

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明す る。

[0026] (実施の形態 1)

本発明の第一の実施の形態の基板間接続コネクタについて説明する。図 1に、本 発明の第一の実施の形態の基板間接続コネクタの外観斜視図を示す。図 1の 3a〜3 hに示した接続端子 3と、接続端子 3を絶縁性榭脂により一体成形して構成したハウ ジング 1、ハウジングの外周にシールド板 4を設けた構造をしている。シールド板 4は 幅の広、部分 4aと狭、部分 4bを有して、る。 2a〜2hはシールド板 4を折り曲げて構 成したグランド端子 (GND端子)で、基板のグランドパターン (GNDパターン)と半田 で接合される。図 1の A— A断面を図 2 (a)に示す。図 1の B— B断面を図 2 (b)に示す

[0027] 図 2 (a)において、接続端子 3dは単一の金属板を曲げカ卩ェして形成したものであり 、第 1の平坦部 5aと第 2の平坦部 5bを有している。第 1の平坦部 5aはハウジング 1と 略平行になるように構成され、第 1の平坦部 5aとハウジング 1との間には空間 6が設け られている。この空間 6を設けるために、シールド板 4の図 2 (a)に示す部分 4bは、他 の図 2 (b)に示す部分 4aよりも幅が狭くなつている。空間 6は基板間接続コネクタをリ フロー工程によりプリント基板に半田付けした際に半田しろとなり、高い接続信頼性を 確保することができる。なお、図 2 (b)に示す部分 4aは、図 1の外観斜視図では省略 して示して!/、るが、上下を折り曲げてコの字状の断面形状にして、る。

[0028] 図 3に、 2枚のプリント基板を基板間接続コネクタを介して接続した状態を表す断面 図を示す。図 3 (a)は図 1の A— A断面に相当する部分の接続状態、図 3 (b)は図 1の B— B断面に相当する部分の接続状態をそれぞれ示したものである。

[0029] 図 3(a)に示すように、対向するプリント基板 7と 8は、接続端子 3の第 1の平坦部 5aと 第 2の平坦部 5bを介して半田付けで接合されている。また図 3 (b)に示すように、シ 一ルド板 4はプリント基板 7と 8の GND端子 11、 12にそれぞれ接続されている。この 構成によって、プリント基板 7と 8は接続端子 3によって電気的に接続され、接続端子 3に電気信号が通る際にはシールド板 4によって外部の周辺空間に輻射されるノイズ を抑えることができる。また、接続端子 3を単一の金属片で構成し、接続端子 3の平坦 部 5a、 5bとプリント基板 7、 8とを半田付けで接合することにより信号ライン、シールド 共に安定した高周波特性を得ることができる。すなわち、シールド板 4力比較的短 い距離 (例えば ΐΖ50 λ )でプリント基板 7と 8の GND端子 11、 12とを接続することが できるため、高周波領域において上下基板の GND端子 11、 12とシールド板 4と力 S

同電位となりやすぐ高周波インピーダンスを安定させることができるからである。また 、同時に小型化、ローコストィ匕を行うことができるというメリットもある。

[0030] また、本実施の形態によれば、コネクタが枠状に形成されているため回路のレイァ ゥト設計が容易である。図 4に、基板間接続コネクタの枠内に電子部品 P1〜P4を実 装し、電子部品 P1〜P4と基板間接続コネクタの接続端子 1)〜8)とをパターン配線に より接続した状態を示す模式図を示す。図 4に本発明に係る枠状の基板間接続コネ クタを用いた例を示し、比較のため、従来の基板間接続コネクタを用いた例として、 図 10に電子部品 P1〜P4と基板間接続コネクタの接続端子 1)〜8)とをパターン配線 により接続した状態を示す。

[0031] 本発明によれば、図 4に示すように接続端子 3を枠状のハウジング 1の周囲に分散 して配置することによって、配線密度を低くすることができる。図 4において部品 P1は 端子 2)5)6)に接続され、部品 P2は端子 1)2)5)に接続され、部品 P3は端子 4)7)8)に接 続され、部品 P4は端子 2)3)4)に接続されている。端子 2)は 3つの部品 Pl、 P2、 P4に 接続されているが、それぞれの部品の近くに 3力所の端子 2)を設けることによって、シ ンプルな配線を構成することができる。したがって、配線引き回しの自由度が向上し、 結果として部品レイアウト等の設計自由度が向上する。

[0032] 一方、従来の構成で同様の配線を行った比較例である図 10を見ると、汎用の着脱 式コネクタを使用するために接続端子数に限りがあり、配線密度が高くなるため、余 計に配線スペースが必要となり、回路レイアウトの設計自由度も損なわれることが理 解されよう。

[0033] このように本発明の第一の実施の形態の基板間接続コネクタは、接続端子力ゝら外 部の周辺空間に輻射されるノイズを抑えることができる上、安定した高周波特性を得 ることができ、設計自由度も向上させることができる。

[0034] なお、本発明にカゝかる基板間接続コネクタは、接続端子の端子幅と接続端子をモ 一ルドする榭脂の厚み、榭脂の誘電率、接続端子とシールド間の距離をコントロール すること〖こよって、特性インピーダンスを考慮した構成を有している。特性インピーダ ンスは次式で表される。

[0035] [数 1]

{(1 + 12A/ W 'i + 0 04(1 - W ih)' W ( k < \

2 2

{(\ + \2h i W) -1/2 Wi h > \

2 2

[0036] [数 2]

Z0 = 60 — 8 + 0.25— W

W ih≤\

-Js'e \ W ?f h Λノ


[0037] reは、絶縁性榭脂と空気の実効比誘電率を示す。 ε rは、絶縁性榭脂の比 誘電率を示す。 Z0は、基板間接続コネクタの特性インピーダンスを示す。 hは、榭脂 の厚みを示す。 Wは、接続端子幅を示す。

[0038] 上記の式に沿った形でコネクタを構成することにより、接続端子の特性インピーダン スの低減が可能となり、高周波線路における挿入損失を低減させることが可能となる

[0039] (実施の形態 2)

本発明の第二の実施の形態の回路基板装置を図 5に示す。図 5は、 2枚のプリント 基板 7、 8を基板間接続コネクタを介して接続した状態を表す断面図であり、図 5 (a) は図 1の A— A断面に相当する部分の接続状態を、図 5 (b)は図 1の B— B断面に相 当する部分の接続状態をそれぞれ示したものである。図 5 (a)に示すとおりプリント基 板 7、 8の内層又は外層に GNDパターン 13、 14をそれぞれ設けている。そして、 GN Dパターン 13、 14とシールド板 4とをインナービア 17、 18を介して接続し、 GNDパタ ーン 13、 14とシールド板 4とで電子部品 15、 16を包囲している。その他の構成は、 実施の形態 1と同様である。

[0040] この構成によって、プリント基板 7と 8は接続端子 3によって電気的に接続され、接続 端子 3に電気信号が通る際にはシールド板 4によって外部の周辺空間に輻射される ノイズを抑えることができる。また、電子部品 15、 16は GNDパターン 13、 14とシール ド板 4によって囲まれているので、シールドケースを別途に設けることなく電子部品か ら外部空間へのノイズの輻射を抑えることができる。

[0041] 図 6に、本実施形態の回路基板装置を携帯電話の無線回路に適用し、アンテナ B ER特性を測定した結果を示す。また比較のため、図 8に相当する従来の回路基板 装置を携帯電話の無線回路に適用して同一条件にてアンテナ BER特性を測定した 結果を図 7に示す。

[0042] 図 6と図 7で横軸はチャネルを、縦軸はアンテナ BERを示す。データを比較すると 本発明の図 6の方がスプリアスの出方が従来の図 7より小さぐ本発明のアンテナ BE R特性が良好であることを示している。スプリアスの出方が小さいということは、本発明 にかかる基板間接続コネクタのシールド効果により電子部品から発せられるノイズが 外部に漏れにくいことを示しており、結果的にアンテナにノイズが被りにくくなり、アン テナ BER特性が良くなるのである。

[0043] アンテナ BER特性が悪、と、電界強度の弱!、場所で正、信号が認識できずに通 話が切れてしまう可能性が高くなる。逆にアンテナ BER特性が良好であると、電界強 度の弱い場所でも正しい信号が認識され、通話が切れに《なり、通話品質が向上 する。

[0044] 本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲 を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明ら かである。本出願は、 2005年 3月 1日出願の日本特許出願、出願番号 2005-055552 に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

産業上の利用可能性

[0045] 本発明はシールド付きコネクタおよびシールド付きコネクタを用いた回路基板装置 に関するものであり、特に携帯電話等の高周波領域で使用される電子機器に利用す ることがでさる。