(57)【要約】      （修正有）【課題】高速伝送技術において、ケーブルの利用は伝送線路の体損失化を実現することのできる有用な方法であるため、簡便かつ安価な構成が求められる。【解決手段】同軸ケーブル００１が固定されたプリント基板００４のスルーホール０１０、にプリント基板００９に取り付けられたコネクタ００７のプレスフィットピン００２が圧入されることで、スルーホール０１０と電気的接続するとともに、同軸ケーブル００１を切断し、かつ電気的接続を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の内部に埋め込まれた同軸ケーブルを有する回路基板と、
前記回路基板と接続する接続ピンを有する電子部品と、を有し、
前記回路基板の内部で前記同軸ケーブルと前記接続ピンとが電気的に接続されたことを特徴とする電子システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電子システムであって、内部に埋め込まれた前記同軸ケーブルの一部の芯線は剥き出され、前記接続ピンは前記芯線と接続されたことを特徴とする電子システム。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の電子システムであって、
前記接続ピンにおいて、回路基板中央部側に面する片面が導体であり、他方の片面が絶縁体であることを特徴とする電子システム。
【請求項４】
請求項３に記載の電子システムであって、
前記接続ピンの先端部分が絶縁体であることを特徴とする電子システム。
【請求項５】
請求項１または２のいずれかに記載の電子システムであって、
前記接続ピンの先端部が、同軸ケーブルの軸断面に対して凹形状を有することを特徴とする電子システム。
【請求項６】
電子部品が有する接続ピンを回路基板の内部に挿入し、前記回路基板内部に埋め込まれた同軸ケーブルを前記接続ピンで切断して、同軸ケーブルと接続ピンを電気的に接続することを特徴とする電子システムの接続方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電子システム及び電子システムの接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバやルータおよびＲＡＩＤシステムなどの情報機器を含む電子システム内部では日々通信されるデータの増大に対応する為により高速な信号通信が求められている。
【０００３】
特許文献１には、「同軸ケーブルを配線基板に組み込むことで、クロス・トーク雑音及び特性インピーダンスの変動などに起因する信号波形の乱れがなく、高速信号処理回路を構成するのに適している」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１０６５９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高速な信号通信の必要性に対し、より短い電気パルスで信号を伝えようとすると、プリント基板内での損失によって受信端での信号振幅が小さくなり、電圧状態の区別が困難になる。これは通信におけるビットエラーが増大することで装置の信頼性の低下の原因となる。この対策として、サーバやルータなどの高い信頼性が求められる情報機器では送受信の素子に信号振幅を増幅するような機能やエラー訂正を行う機能を組み込んだり、損失が小さな材料でプリント基板を作ることが挙げられる。しかし、素子への負荷が増大することは消費電力が増加する点やパラメータを最適化するために設計が複雑化する点で課題があり、低損失な材料も製造コストの増加の点で課題となる。
【０００６】
素子への機能追加や低損失材料に変わる新たな対策として、同軸ケーブルやツイナックスケーブルを利用した方法がある。これは、ケーブルはプリント基板伝送よりも低損失であるために、電気信号の伝送路に適しているからである。ケーブルを使った場合、信号品質の向上によりエラー訂正などの特別な処理を必要としなくなることから、省電力化にもつながる。情報化社会の進展に伴い、社会全体に占める情報機器の割合は高まっており、これらの消費電力を低減することは社会的にも重要である。
【０００７】
特許文献１に記載の技術はこのようにケーブルを活用し、低損失な伝送線路を実現しようとするものであるが、配線基板にケーブルを組み込む際に以下のような課題が生じる。ケーブルの接続について従来から知られている方法、例えばはんだ付け、は1つ1つ接続しなければならないために1千本以上の伝送線路を必要とする情報機器では量産性に欠ける。また、ケーブルコネクタによる接続はコスト制限やレイアウト制限により実際上不可能である。さらに、いずれの場合も、ケーブルが多数になると接続に関する嵌合性上の問題が発生する。
【０００８】
以上のことから、本発明の目的は、上記の課題を解決し、高速信号通信の信頼性の向上及びこれを実現する配線基板、伝送システムの生産性を向上することである。
【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、たとえば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。その一特徴を挙げるならば、電子システムであって、基板の内部に埋め込まれた同軸ケーブルを有する回路基板と、前記回路基板と接続する接続ピンを有する電子部品と、を有し、前記回路基板の内部で前記同軸ケーブルと前記接続ピンとが電気的に接続されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電気信号の伝送路としてふさわしい同軸ケーブルやツイナックスケーブルを組み込んだ電子システムを生産的な方法で実現することが出来る。この方法を用いることで、まず、受信側での信号振幅を向上させる効果や、ビットエラーを低減させる効果がある。サーバやルータなどの高い信頼性が求められる情報機器において求められるこの効果は、従来は送受信の素子に信号振幅を増幅するような機能やエラー訂正を行う機能を組み込むことによって実現されていた。こういった機能は追加的な電力を必要としたり、パラメータを最適化するために設計が複雑化したりする問題があった。本発明は、これらを必要とせずに、信号振幅の向上やビットエラーの低減を実現させることが可能になる。さらに、受端での信号振幅が向上することにより、信号伝送におけるビットエラーを低減することができる。詳細な構成および効果は、以下の実施例において説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る実施例を表した図である。
【図２】第１の実施例に係る構成要素を表した図である。
【図３】第１の実施形態に係る実装例を表した図である。
【図４】第２の実施形態に係るプレスフィット挿入ピンを表した図である。
【図５】第２の実施形態に係るプレスフィット挿入ピンを表した図である。
【図６】第２の実施形態に係るプレスフィット挿入ピンを表した図である。
【図７】第３の実施形態に係るプレスフィット挿入ピンを表した図である。
【図８】第４の実施形態に係る実装例を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として、同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例１にかかる電子システムの断面構造を示している。本電子システムは、同軸ケーブル００１、コネクタのプレスフィット挿入ピン００２−１、００２−２、コネクタ００７−１、２、ＬＳＩパッケージ００８−１、２、プリント基板００９−１、２、００４、スルーホール０１０−１、０１０−２、キャップ００３、誘電対接着剤００５、００６、導体０１３を有している。
【００１４】
誘電対接着剤００５よ００６は同軸ケーブル００１の固定や、プリント基板００４と同軸ケーブルを保護するためのキャップ００３との接着の役割を担っている。同軸ケーブル００１は００３と００４の間に埋め込まれている。なお、同軸ケーブル００１は後に説明するようにレーザ加工によって、芯線を剥き出す。プレスフィット挿入ピン００２はスルーホール０１０に圧入され、プリント基板００４に固定される。
【００１５】
ＬＳＩパッケージ００８−１とＬＳＩパッケージ００８−２の間を通信させる信号は、プリント基板００９−１、２中の配線パターンやコネクタ００７−１、２および、同軸ケーブル００１、プレスフィット挿入ピン００２を介在してやりとりされる。
【００１６】
プレスフィット挿入ピン００２は通常プリント基板のスルーホールと電気的な接続をとることとコネクタをプリント基板に固定することを、通常、その役割としているが、本実施例では、こうした通常の役割に加えて同軸ケーブル００１を切断する役割と同軸ケーブル００１との電気的な接続をとる役割も併せて持っている。
【００１７】
図２を用いてプレスフィット挿入ピンと同軸ケーブルとが接続される構成の詳細を説明する。プレスフィット挿入ピン００２は平たく、幅広の面から見た場合、図１中に示されるように尖端が尖った形状を持つことや、圧入後にスルーホール０１０から抜け落ちないようにそのピンの途中が０１０と同程度の広さの形状を持つ。こうした形状は、例えば、金属板の打ち抜きによって作ることができる。図２のプレスフィット挿入ピンは打ち抜いた剪断面（側面）から見たものである。
【００１８】
プレスフィット挿入ピン００２−１、００２−２をそれぞれスルーホール０１０−１、０１０−２に挿入したときに、プレスフィット挿入ピンとの間００２−１、００２−２と同軸ケーブル００１とを電気的に接続する方法は次の通りである。スルーホール０１０−１、０１０−２にそれぞれプレスフィット挿入ピン００２−１、００２−２を挿入する。このとき、００２−１のピン長はプリント基板００４の厚みよりも長い。そのため、００２−１は００４の反対側に突き出る。このときに、同軸ケーブルの内部導体０１４を切断すると同時に、プレスフィット挿入ピン００２−１と同軸ケーブルの内部導体０１４とを電気的に接続する。
【００１９】
一方で、信号のリターン経路は導体０１３、たとえばはんだボール、によってスルーホール０１０−２と同軸ケーブルの外部導体０１５とを電気的に接続することによって確保する。このとき、プレスフィット挿入ピンのうち、００２−１だけが選択的に同軸ケーブルの内部導体と接続するように００２−１の長さはプリント基板００４の厚みよりも長くしている一方で、００２−２は００４の厚みよりも短くしていることが特徴である。
【００２０】
上記の構成の最大の利点は同軸ケーブル００１のはんだ接続を必要としないことである。本発明では、同軸ケーブル００１を敷線しておけば、プレスフィット挿入ピン００２−１の挿入によって多数のケーブルとプレスフィット挿入ピンとの接続が可能になり、1カ所ずつはんだ接続する場合に比べて高い生産性をもたらす。
【００２１】
このような伝送システムは、たとえば、図３に示すように製造することが可能である。プリント基板００４の上に誘電対接着剤００５を敷く。このプリント基板００４はスルーホール０１０−１、０１０−２やパターン０１２を有している。誘電対接着剤００５には導体０１３が埋め込まれている。この埋め込みの為の穴は、マスクを使った選択的な誘電対接着剤の塗布やプリプレグのような流動性が低いシートの打ち抜きによって実現することが出来る。
【００２２】
同軸ケーブル００１はスルーホール０１０−１や０１３の上に重なるように敷線する。これはワイヤー敷線機によって実現することが可能である。敷線の後、レーザ加工によって同軸ケーブル００１の保護被覆０１６や外部導体０１６を除去する。除去の後、同軸ケーブルの位置の固定を確実にする為や同軸の保護のために後でキャップをする為に誘電対接着剤００５を被せる。この上からキャップ００３で覆うことによって、同軸ケーブル００１を保護する。
【００２３】
これら一連の工程の後、プリント基板００４のキャップ００３と反対側からプレスフィット挿入ピンを挿入することによって、同軸ケーブルとプレスフィット挿入ピントの電気的な接続を実現する。
【実施例２】
【００２４】
実施例１において信号は同軸ケーブルの一方にだけ伝送させる構造を有している。反対側の同軸ケーブルは途中で切断するが、この切断された箇所からプレスフィット挿入ピンと同軸ケーブルとの接続箇所までは高周波伝送特性を劣化させる原因であるオープンスタブとして働く。
【００２５】
これを防ぐために、図４の側面図に示すように片面に導体面０１７を有し、もう片面に絶縁体面０１１を有するプレスフィット挿入ピンを使用する。信号を伝送させるためにオープンスタブ側が絶縁体０１１になるようにする。また、剪断圧力をかけた面（正面）から見ると、図４の正面図に示すように先が細り、途中がふくらんだ形状をしている。
【００２６】
このようなプレスフィット挿入ピンはアルミ板をアルマイト加工した後に片面だけアルマイト層を除去することや、片面だけアルマイト加工すること、あるいは導体板と絶縁体板を貼り合わせることによって得られる。
【００２７】
また、図５に示すように先端部分も絶縁体とすることによって、プレスフィット挿入ピン先端部のオープンスタブ長が短くなるため、高周波特性の向上する。また、０１０にあらかじめはんだのような熱によって溶ける材料を塗っておき、挿入時にプレスフィット挿入ピン００２−１を加熱することによってこれを溶かすことで、同軸ケーブルの内部導体０１４とプレスフィット挿入ピン００２−１との接着の信頼性を高めることも可能である。
【００２８】
また、図６に示すようにプレスフィット挿入ピン００２−１の先端部の形状を、先端の中央部を凹ませた形状、すなわち同軸ケーブル００１の軸断面方向からみてハの字形状となるようにすることにより、プレスフィット挿入ピン００２−１の先端凹部に同軸ケーブル００１が捕捉されるようになり、同軸ケーブル００１を確実に切断できるようになる。これにより、同軸ケーブル００１とプレスフィット挿入ピン００２との接続の信頼性を高めることが可能である。
【実施例３】
【００２９】
実施例１ではプレスフィット挿入ピンは基板同士の信号を接続するコネクタの物であったが、必ずしもそうである必要はない。たとえば、同一のプリント基板内でも図７の様の様な実施例が考えられる。この例では、プレスフィット挿入ピン００２はプリント基板のパターンと同軸ケーブル００１との接続を仲介している。この実施例は同一プリント基板内での伝送が数十ｃｍに及ぶような場合に有効である。なぜなら、伝送線路に挟み込まれた同軸ケーブル００１の損失が極めて小さいため、通常のプリント基板で問題になる損失による信号振幅の劣化の問題を避けたり、損失を補償したりするために通信に用いる素子に特別な機能を追加することによる消費電力の増加を避けられるためである。
【実施例４】
【００３０】
実施例１では同軸ケーブル００１はプリント基板００３、００４を接着する誘電体接着剤００５、００６の中に埋め込まれている。しかし、誘電体接着剤００５、００６として熱硬化性接着剤を利用する場合、図８に示すように、伝送基板は誘電体接着剤００５、００６が熱硬化するまでプリント基板００３でキャップされていない場合が考えられる。
【００３１】
このような場合、誘電体接着剤００５の層圧によっては余分なプレスフィット挿入ピン００２を表面のサンディングにより除去することによってオープンスタブが生じないように出来るため、高周波伝送にとって有利になる。
【符号の説明】
【００３２】
００１・・・同軸ケーブル
００２−１・・・プレスフィット挿入ピン
００２−２・・・プレスフィット挿入ピン
００３・・・キャップ
００４・・・プリント基板
００５・・・誘電体接着剤
００６・・・誘電体接着剤
００７−１、２・・・コネクタ
００８−１、２・・・ＬＳＩパッケージ
００９−１、２・・・プリント基板
０１０−１・・・スルーホール
０１０−２・・・スルーホール
０１１・・・プレスフィット挿入ピンの絶縁体面
０１２・・・プリント基板パターン
０１３・・・導体
０１４・・・同軸ケーブルの内部導体
０１５・・・同軸ケーブルの外部導体
０１６・・・同軸ケーブルの保護被覆
０１７・・・プレスフィット挿入ピンの電導体面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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