(57)【要約】【課題】比較的容易に特性インピーダンスの調整が可能な多層プリント基板と同軸コネクタとの接続構造を提供する。また、特性インピーダンス調整方法も提供する。【解決手段】特性インピーダンス調整部２４は、中心導体６の部分と多層プリント基板２との各層間距離を生かし、中心導体用パッド２８の直下部分の内部金属膜層を無くすことにより形成されている。すなわち、第一内部金属膜層１８及び第二内部金属膜層１９の両方を無くすことにより形成されている。特性インピーダンス調整部２４は、コア材１７、第一プリプレグ２０、及び第二プリプレグ２２に連続するとともに、これらよりも層が厚くなる形状で、さらには誘電体層として機能するように形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面に設けられる導電性の表面金属膜層、基板裏面に設けられる導電性の裏面金属膜層、複数の誘電体層、及び誘電体層同士の間に介在する導電性の内部金属膜層を備えるとともに、前記表面金属膜層は、中心導体用パッド、該中心導体用パッドに連続するシングルエンド伝送路、及び前記中心導体用パッドの両側に所定の間隔で配置されるグランド用パッドを有する多層プリント基板と、
前記中心導体用パッドに接続される導電性の線状となる中心導体、グランド部を有し該グランド部が前記グランド用パッドに接続される導電性の筐体、及び前記中心導体と前記筐体との間に介在する誘電体を備える同軸コネクタとの接続構造において、
前記多層プリント基板は、前記中心導体用パッドの直下部分に、あたかも前記内部金属膜層を前記中心導体用パッド側から一又は複数除去してなるような、且つあたかも前記誘電体層を前記直下部分において所望の厚みに調整してなるような特性インピーダンス調整部を有する
ことを特徴とする多層プリント基板と同軸コネクタとの接続構造。
【請求項２】
基板表面に設けられる導電性の表面金属膜層、基板裏面に設けられる導電性の裏面金属膜層、複数の誘電体層、及び該誘電体層同士の間に介在する導電性の内部金属膜層を備えるとともに、前記表面金属膜層は、中心導体用パッド、該中心導体用パッドに連続するシングルエンド伝送路、及び前記中心導体用パッドの両側に所定の間隔で配置されるグランド用パッドを有する多層プリント基板と、
前記中心導体用パッドに接続される導電性の線状となる中心導体、グランド部を有し該グランド部が前記グランド用パッドに接続される導電性の筐体、及び前記中心導体と前記筐体との間に介在する誘電体を備える同軸コネクタとの、前記中心導体用パッド及び前記中心導体の接続部分における特性インピーダンス調整方法において、
前記中心導体用パッドの直下部分における前記内部金属膜層をあたかも前記中心導体用パッド側から一又は複数除去するようにして、前記直下部分の前記誘電体層を所望の厚みに調整する
ことを特徴とする特性インピーダンス調整方法。
【請求項３】
請求項２に記載の特性インピーダンス調整方法において、
さらに前記中心導体を細線化する
ことを特徴とする特性インピーダンス調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層プリント基板と同軸コネクタとの接続構造に関する。また、多層プリント基板と同軸コネクタとの接続部分における特性インピーダンスの調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層プリント基板上に形成される高速の電気信号伝送路パターン（シングルエンド伝送路、差動伝送路）は、この部分において断面形状や配置する間隔を調節することにより特性インピーダンスの整合が図られている。従って、伝送信号の反射や劣化が防止されるようになっている。
【０００３】
電気信号伝送路パターンを用いて外部と信号を入出力するためには、予め特性インピーダンスの調整がなされた同軸ケーブルと同軸コネクタとを使用するようになっている。同軸コネクタは、この中心導体が電気信号伝送路パターンに形成された中心導体用パッドに半田付けされて電気的な接続がなされるようになっている（例えば下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３２７００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術にあっては、同軸コネクタにおける直径数百μｍとなる中心導体を半田付けするため、電気信号伝送路パターンにこれよりも幅広で且つ中心導体の直径に合わせた幅の中心導体用パッドを形成する必要があることから、伝送路としての幅が大きくなり、また、中心導体の接続によって伝送路としての厚みも非常に大きくなり、結果、中心導体と中心導体用パッドとの接続部分において特性インピーダンスが崩れてしまう（不整合になってしまう）という問題点を有している。
【０００５】
特性インピーダンスが崩れたままでは、この不整合部分での信号の反射や空気中への放射が起こってしまい、信号波形の劣化や放射ノイズの発生につながってしまうことになる。
【０００６】
ところで、シングルエンド伝送路と同じ構成でこれよりも幅広の中心導体用パッドを形成すると、特性インピーダンスが低下するということは一般的に知られている。また、中心導体用パッドの両側に配置形成され且つ同軸コネクタのグランド部が接続されるグランド用パッドを中心導体用パッドに対して遠ざけると、特性インピーダンスが上昇するということも一般的に知られている。
【０００７】
中心導体と中心導体用パッドとの接続部分における特性インピーダンスの崩れを防止するためにグランド用パッドの配置を調整することは従来より行われている。しかしながら、この対策は十分に特性インピーダンスを高めることができないという恐れを有している。
【０００８】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、比較的容易に特性インピーダンスの調整が可能な多層プリント基板と同軸コネクタとの接続構造を提供することを課題とする。また、多層プリント基板と同軸コネクタとの接続部分における特性インピーダンス調整方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の本発明の多層プリント基板と同軸コネクタとの接続構造は、基板表面に設けられる導電性の表面金属膜層、基板裏面に設けられる導電性の裏面金属膜層、複数の誘電体層、及び誘電体層同士の間に介在する導電性の内部金属膜層を備えるとともに、前記表面金属膜層は、中心導体用パッド、該中心導体用パッドに連続するシングルエンド伝送路、及び前記中心導体用パッドの両側に所定の間隔で配置されるグランド用パッドを有する多層プリント基板と、前記中心導体用パッドに接続される導電性の線状となる中心導体、グランド部を有し該グランド部が前記グランド用パッドに接続される導電性の筐体、及び前記中心導体と前記筐体との間に介在する誘電体を備える同軸コネクタとの接続構造において、前記多層プリント基板は、前記中心導体用パッドの直下部分に、あたかも前記内部金属膜層を前記中心導体用パッド側から一又は複数除去してなるような、且つあたかも前記誘電体層を前記直下部分において所望の厚みに調整してなるような特性インピーダンス調整部を有することを特徴としている。
【００１０】
また、上記課題を解決するためになされた請求項２記載の本発明の特性インピーダンス調整方法は、基板表面に設けられる導電性の表面金属膜層、基板裏面に設けられる導電性の裏面金属膜層、複数の誘電体層、及び該誘電体層同士の間に介在する導電性の内部金属膜層を備えるとともに、前記表面金属膜層は、中心導体用パッド、該中心導体用パッドに連続するシングルエンド伝送路、及び前記中心導体用パッドの両側に所定の間隔で配置されるグランド用パッドを有する多層プリント基板と、前記中心導体用パッドに接続される導電性の線状となる中心導体、グランド部を有し該グランド部が前記グランド用パッドに接続される導電性の筐体、及び前記中心導体と前記筐体との間に介在する誘電体を備える同軸コネクタとの、前記中心導体用パッド及び前記中心導体の接続部分における特性インピーダンス調整方法において、前記中心導体用パッドの直下部分における前記内部金属膜層をあたかも前記中心導体用パッド側から一又は複数除去するようにして、前記直下部分の前記誘電体層を所望の厚みに調整することを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の本発明の特性インピーダンス調整方法は、請求項２に記載の特性インピーダンス調整方法において、さらに前記中心導体を細線化することを特徴としている。
【００１２】
以上のような特徴を有する本発明によれば、中心導体部分と多層プリント基板との各層間距離を生かし、中心導体用パッドの直下部分の内部金属膜層を無くすことにより、誘電体層となる特性インピーダンス調整部を上記直下部分に形成することが可能になる。本発明によれば、特性インピーダンス調整部の層厚によって比較的簡単に特性インピーダンスの調整をすることが可能になる。この他、中心導体を細線化することにより、実質の伝送路の厚みが小さくなって特性インピーダンスの上昇を図ることが可能になる。本発明によれば、シングルエンド伝送路側の特性インピーダンスに影響なく、中心導体と中心導体用パッドとの接続部分における特性インピーダンスのコントロールが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１、２に記載された本発明によれば、比較的容易に特性インピーダンスの調整をすることができるという効果を奏する。また、請求項３に記載された本発明によれば、特性インピーダンスの調整の際に組み合わせることができる。従って、より良い調整をすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の多層プリント基板と同軸コネクタとの接続構造及び特性インピーダンス調整方法の一実施の形態を示す構成図である。また、図２は多層プリント基板と同軸コネクタの断面図である。さらに、図３（ａ）は多層プリント基板と同軸コネクタの平面図、図３（ｂ）は中心導体と中心導体用パッドとの接続部分における断面図である。
【００１５】
図１において、引用符号１は同軸コネクタを示している（例えばＳＭＡ基板エッジレセプタクル）。また、引用符号２は電気信号伝送路パターン３を有するとともにエッジ部４の所定位置に同軸コネクタ１を設ける部分を有する多層プリント基板を示している。さらに、引用符号５は同軸コネクタ１を介して電気信号伝送路パターン３に接続されるケーブルアッセンブリを示している。以下、上記各構成部材について説明する。
【００１６】
図１ないし図３において、上記同軸コネクタ１は、特に限定するものでないが、ここでは公知のものが用いられている（図示の形状に限らないものとする。例えば、特開２００７−１４１６０６号公報、特開２００７−１６５９４５号公報、特開２００７−１４１６０７号公報などに開示された同軸コネクタが他の例の形状として挙げられるものとする）。同軸コネクタ１は、導電性を有する金属製の中心導体６及び筐体７と、この中心導体６及び筐体７の間に介在する樹脂製の誘電体８とを備えて構成されている。
【００１７】
中心導体６は、線状となる形状に形成されている。このような形状の中心導体６は、略円柱形状の誘電体８の中心軸位置に装着される部分と、多層プリント基板２の電気信号伝送路パターン３に接続される部分とを有している。尚、中心導体６の電気信号伝送路パターン３に接続される部分は、本形態において断面円形状に形成されているが、断面矩形状に形成してもよいものとする。
【００１８】
筐体７は、ケーブルアッセンブリ５の接続がなされる略円筒形状のケーブル接続部９と、このケーブル接続部９に連続する矩形状の壁部１０と、壁部１０の後端面１１から突出する一対の第一グランド部１２（グランド部）及び一対の第二グランド部１３とを有している（上記各部分が一体となるように形成されている）。ケーブル接続部９の内部には、誘電体８が収容保持されている。ケーブル接続部９の外部には、ネジ部１４が形成されている。中心導体６は、壁部１０の後端面１１から後方へ真っ直ぐに突出するように形成されている。
【００１９】
一対の第一グランド部１２は、断面矩形の柱形状に形成されている。また、一対の第一グランド部１２は、中心導体６の突出長さとほぼ同じ長さでのびるとともに、中心導体６の両側に、この中心導体６から等間隔の位置となるように配置されている。一対の第一グランド部１２は、中心導体６と同様に多層プリント基板２の表面１５側に位置するように配置形成されている。一対の第一グランド部１２は、グランドとしての機能を有するとともに、一対の第二グランド部１３との間に多層プリント基板２を挟み込んで固定をするという機能も有している。
【００２０】
一対の第二グランド部１３は、一対の第一グランド部１２と同様、断面矩形の柱形状に形成されている。また、一対の第二グランド部１３は、中心導体６の突出長さとほぼ同じ長さでのびるように形成されている。一対の第二グランド部１３は、一対の第一グランド部１２の下側に位置するように配置形成されている。一対の第二グランド部１３と一対の第一グランド部１２は、多層プリント基板２の厚み分の間隔をあけて平行に配置されている。一対の第二グランド部１３は、多層プリント基板２の裏面１６側に位置するように配置形成されている。一対の第二グランド部１３は、グランドとしての機能を有するとともに、上記の如く一対の第一グランド部１２との間に多層プリント基板２を挟み込んで固定をするという機能も有している。
【００２１】
上記多層プリント基板２は、主に樹脂製（材料は特に限定しないものとする。ここでは公知の材料を用いるものとする）の複数の誘電体層と、銅箔からなる複数の金属膜層とを有している。本形態の多層プリント基板２は、例えば銅箔からなる導電性の金属膜層が４層となる構成の基板として形成されている。
【００２２】
本形態の具体的な構成を説明すると、多層プリント基板２は、図２に示す如く、基板厚み方向中心に位置するコア材１７（誘電体層。材料として例えばガラスエポキシ材が挙げられる）と、このコア材１７の上面（多層プリント基板２の表面１５側の面）に設けられる第一内部金属膜層１８（内部金属膜層）と、コア材１７の下面（多層プリント基板２の裏面１６側の面）に設けられる第二内部金属膜層１９（内部金属膜層）と、第一内部金属膜層１８の上面に設けられる第一プリプレグ２０（誘電体層。材料として例えばガラスエポキシ材が挙げられる）と、この第一プリプレグ２０の上面に設けられ基板表面の金属膜層となる表面金属膜層２１と、第二内部金属膜層１９の下面に設けられる第二プリプレグ２２（誘電体層。材料として例えばガラスエポキシ材が挙げられる）と、この第二プリプレグ２２の下面に設けられ基板裏面の金属膜層となる裏面金属膜層２３とを備えて構成されている。
【００２３】
また、多層プリント基板２は、上記の構成を一部変更してなる特性インピーダンス調整部２４を備えて構成されている。特性インピーダンス調整部２４は、本発明の特徴的な部分となっている（後述する）。多層プリント基板２は、表面金属膜層２１と第一内部金属膜層１８とを高速伝送路を構成するために使用するようになっている。多層プリント基板２は、二つの同軸コネクタ１を接続固定することができるように構成されている。
【００２４】
図１ないし図３において、表面金属膜層２１は、上記電気信号伝送路パターン３と、グランド２５とを含んで構成されている。電気信号伝送路パターン３は、多層プリント基板２に設けられる電子部品ＩＣに接続される一対の差動伝送路２６と、各差動伝送路２６に連続するシングルエンド伝送路２７と、このシングルエンド伝送路２７に連続する中心導体用パッド２８とを有している。一方、グランド２５は、中心導体用パッド２８の両側に所定の間隔で配置される一対のグランド用パッド２９を有している。
【００２５】
中心導体用パッド２８は、同軸コネクタ１の中心導体６が載置され且つ半田付け３０によって接続がなされる部分であって、接続対象の中心導体６の直径が大きいことから、シングルエンド伝送路２７よりも幅広で平面視矩形となる形状に形成されている。中心導体用パッド２８は、この一辺がエッジ部４に合うような位置に配置されている。このような中心導体用パッド２８の直下部分には、中心導体用パッド２８及び中心導体６の接続部分における特性インピーダンスを調整するための特性インピーダンス調整部２４が形成されている。
【００２６】
特性インピーダンス調整部２４は、中心導体６の部分と多層プリント基板２との各層間距離を生かし、中心導体用パッド２８の直下部分の内部金属膜層を無くす（本形態においては第一内部金属膜層１８及び第二内部金属膜層１９の両方を無くしている）ことにより形成されている。特性インピーダンス調整部２４は、コア材１７、第一プリプレグ２０、及び第二プリプレグ２２に連続するとともに、これらよりも層が厚くなる形状で、さらには誘電体層として機能するように形成されている。特性インピーダンス調整部２４は、シングルエンド伝送路２７側の特性インピーダンスに影響がなく、中心導体６と中心導体用パッド２８との接続部分における特性インピーダンスのコントロールを目的として形成されている（内部金属膜層を中心導体用パッド２８側からあたかも一又は複数除去するようにして層厚を決め、特性インピーダンスをコントロールするようになっている）。
【００２７】
グランド用パッド２９は、同軸コネクタ１の第一グランド部１２が載置され且つ半田付け３１によって接続がなされる部分であって、接続対象の第一グランド部１２の大きさに合わせて平面視矩形となる形状に形成されている。グランド用パッド２９は、この一辺がエッジ部４に合うような位置に配置されている。尚、第一グランド部１２がグランド用パッド２９に対して接続状態になると、同軸コネクタ１の第二グランド部１３も多層プリント基板２の裏面金属膜層２３に対して接続されるようになっている。
【００２８】
上記ケーブルアッセンブリ５は、公知の同軸ケーブル３２と、この同軸ケーブル３２の端末に設けられる公知の同軸コネクタ３３とを備えて構成されている。
【００２９】
上記構成及び構造において、同軸コネクタ１を多層プリント基板２のエッジ部４に差し込み、そして、一対の第一グランド部１２と一対の第二グランド部１３とで多層プリント基板２を挟み込むような状態にして同軸コネクタ１を固定した後、中心導体６と中心導体用パッド２８とを半田付け３０により接続し、さらに、一対の第一グランド部１２と一対のグランド用パッド２９とを半田付け３１により接続するとともに、一対の第二グランド部１３と裏面金属膜層２３のグランド用パッド（図示省略）とを半田付けにより接続すると、同軸コネクタ１と多層プリント基板２との組み付け（接続固定）が完了する。
【００３０】
同軸コネクタ１と多層プリント基板２との組み付けが完了した後には、ケーブルアッセンブリ５の接続が可能な状態になる。
【００３１】
図２において、引用符号３４で示す範囲を同軸部、引用符号３５で示す範囲をパッド部、引用符号３６で示す範囲をシングルエンド伝送部とすると、同軸部３４においては、同軸コネクタ１の特性インピーダンスに調整されている。また、パッド部３５では、特性インピーダンス調整部２４等によって調整された特性インピーダンスになっている。また、シングルエンド伝送部３６では、シングルエンド伝送路２７と第一内部金属膜層１８が成す特性インピーダンスに調整されている。
【００３２】
本発明によれば、層厚等を調整しながら特性インピーダンス調整部２４を形成することにより、中心導体６と中心導体用パッド２８との接続部分（パッド部３５）における特性インピーダンスの調整を行うことから、この部分においての特性インピーダンスの崩れ（不整合）は従来と比べて格段に改善されており、結果、信号の反射や空気中への放射を抑制することができるという効果を奏する。
【００３３】
本発明によれば、特性インピーダンス調整部２４の構造からも分かるように、比較的容易に特性インピーダンスの調整をすることができる接続構造になっている（特性インピーダンスの調整方法として見る場合には、第一内部金属膜層１８及び第二内部金属膜層１９を中心導体用パッド２８の直下部分においてあたかも中心導体用パッド２８側から除去するようにし、これによって直下部分の誘電体層を所望の厚みに調整する、という方法になる）。
【００３４】
尚、特性インピーダンスの調整に関し、さらに中心導体６を細線化（又は低背化）することでも効果的である。すなわち、実質の伝送路の厚みが小さくなって特性インピーダンスの上昇に寄与するようになるからである。
【００３５】
次に、各部分の寸法の取り得る範囲等について説明する。
【００３６】
特性インピーダンス調整部２４の層厚をｈとすると、この層厚ｈを決めるための各部分の寸法は、以下のような範囲に設定されている。シングルエンド伝送路２７と第一内部金属膜層１８との間隔をＨとすると、間隔ＨはおおよそＨ≦０．２ｍｍに設定されている。また、シングルエンド伝送路２７の幅をＷとすると、伝送路幅ＷはＷ≦０．５ｍｍに設定されている。また、シングルエンド伝送路２７の厚みをＴとすると、伝送路の厚みＴはＴ≦０．０５ｍｍに設定されている。また、特性インピーダンス調整部２４を含む誘電体層の比誘電率をεｒとすると、比誘電率εｒはεｒ≦５に設定されている。また、中心導体６及び中心導体用パッド２８の接続部分高さ（厚み）をｔとすると（中心導体６の太さを含む）、接続部分高さｔはｔ≦１ｍｍに設定されている。また、中心導体用パッド２８の幅をｗとすると、パッド幅ｗはｗ≦１．５ｍｍに設定されている。この他、多層プリント基板２の総厚みは、総厚み≦２ｍｍに設定されている。また、基板の層数は、層数≦１６程度に設定されている。
【００３７】
図２の構成及び構造に基づいてもう少し詳しい一例を挙げると、図２においては金属膜層が４層となる構成の基板（４層基板）であって、間隔Ｈ＝約０．１ｍｍ、伝送路幅Ｗ＝約０．２ｍｍ、伝送路の厚みＴ＝約０．０５ｍｍ、比誘電率εｒ＝約４、接続部分高さｔ＝約０．８ｍｍ、パッド幅ｗ＝約１．４ｍｍに設定する。この時、中心導体用パッド２８の直下部分における第一内部金属膜層１８及び第二内部金属膜層１９の両方を除去（初めから形成しない）するとともに、層間部材の厚み変更を行って、特性インピーダンス調整部２４の層厚ｈをｈ＝約１．３ｍｍにする。これにより、中心導体６と中心導体用パッド２８との接続部分（パッド部３５）における特性インピーダンスは、ほぼ５０Ωになり、結果、同軸部３４やシングルエンド伝送路２７の特性インピーダンスと変わりなくなることから、特性インピーダンスの崩れを防止することができる。
【００３８】
尚、間隔Ｈ＝特性インピーダンス調整部２４の層厚ｈ＝約０．１ｍｍ、及び同軸コネクタ１と同様の同軸コネクタで比較例を作りこれと比べたところ、本発明によれば数十Ωの改善結果が得られた。
【００３９】
本発明は本発明の主旨を変えない範囲で種々変更実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の多層プリント基板と同軸コネクタとの接続構造及び特性インピーダンス調整方法の一実施の形態を示す構成図である。
【図２】多層プリント基板と同軸コネクタの断面図である。
【図３】（ａ）は多層プリント基板と同軸コネクタの平面図、（ｂ）は中心導体と中心導体用パッドとの接続部分における断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  同軸コネクタ
２  多層プリント基板
３  電気信号伝送路パターン
４  エッジ部
５  ケーブルアッセンブリ
６  中心導体
７  筐体
８  誘電体
９  ケーブル接続部
１０  壁部
１１  後端面
１２  第一グランド部（グランド部）
１３  第二グランド部
１４  ネジ部
１５  表面
１６  裏面
１７  コア材（誘電体層）
１８  第一内部金属膜層（内部金属膜層）
１９  第二内部金属膜層（内部金属膜層）
２０  第一プリプレグ（誘電体層）
２１  表面金属膜層
２２  第二プリプレグ（誘電体層）
２３  裏面金属膜層
２４  特性インピーダンス調整部
２５  グランド
２６  差動伝送路
２７  シングルエンド伝送路
２８  中心導体用パッド
２９  グランド用パッド
３０、３１  半田付け
３２  同軸ケーブル
３３  同軸コネクタ
３４  同軸部
３５  パッド部
３６  シングルエンド伝送部
ＩＣ  電子部品
【図１】
2010016020.tif 000003
【図２】
2010016020.tif 000004
【図３】
2010016020.tif 000005