(57)【要約】【課題】  同軸線路の中心導体をマイクロストリップ線路に垂直に配置して両方の線路を接続する際に、金属リボンを用いることなしに熱応力を緩和する接続部を得ることを目的とする。【解決手段】  マイクロストリップ線路及び当該線路に接続されたスルーホールが形成された高周波プリント基板と、中心導体及び外導体からなり、当該中心導体が上記スルーホールに挿入されてはんだ接合され、当該中心導体が上記マイクロストリップ線路に対し垂直に配置された同軸線路と、上記高周波プリント基板及び上記同軸線路が取り付けられたケースとを備え、上記ケースは、上記中心導体が貫通する空間を有し、当該空間の介在により上記高周波プリント基板と中心導体の接合部及びその周囲を非接触で、上記高周波プリント基板の裏面に接合する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロストリップ線路及び当該線路に接続されたスルーホールが形成された高周波プリント基板と、
中心導体及び外導体からなり、当該中心導体が上記スルーホールに挿入されてはんだ接合され、当該中心導体が上記マイクロストリップ線路に対し垂直に配置された同軸線路と、
上記高周波プリント基板及び上記同軸線路が取り付けられたケースと、
を備え、
上記ケースは、上記中心導体が貫通する空間を有し、当該空間の介在により上記高周波プリント基板と中心導体の接合部及びその周囲を非接触で上記高周波プリント基板の裏面に接合する高周波回路装置。
【請求項２】
上記同軸線路の外導体は螺子が設けられ、螺子結合により上記ケースに係合することを特徴とした請求項１記載の高周波回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、同軸線路とマイクロストリップ線路の接続部を備えた高周波回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、同軸線路の中心導体をマイクロストリップ線路に垂直に配置して両方の線路を接続する際、接続部に熱応力が作用して破断を生じることがないように、同軸線路の中心導体端部とマイクロストリップ線路の端部の間を、余長を持たせた金属リボンにより接続していた（例えば、特許文献１参照）。この金属リボンの余長によりストレスリリーフ（応力除去）が働いて、同軸線路の中心導体とマイクロストリップ線路の接続部に熱応力が作用しても、接続部の破断を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３５４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、同軸線路の中心導体端部とマイクロストリップ線路の端部を金属リボンで接続した場合に、金属リボンの寄生インダクタンスの作用によって電気特性上の損失が大きくなるという問題があった。また、金属リボンを同軸線路の中心導体とマイクロストリップ線路にリボンボンディングする作業工程が必要となるため、高周波回路装置の組立作業に時間を要し、生産価格を抑制できないという問題があった。
【０００５】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、同軸線路の中心導体をマイクロストリップ線路に垂直に配置して両方の線路を接続する際に、金属リボンを用いることなしに熱応力を緩和する接続部を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による高周波回路装置は、マイクロストリップ線路及び当該線路に接続されたスルーホールが形成された高周波プリント基板と、中心導体及び外導体からなり、当該中心導体が上記スルーホールに挿入されてはんだ接合され、当該中心導体が上記マイクロストリップ線路に対し垂直に配置された同軸線路と、上記高周波プリント基板及び上記同軸線路が取り付けられたケースと、を備え、上記ケースは、上記中心導体が貫通する空間を有し、当該空間の介在により上記高周波プリント基板と中心導体の接合部及びその周囲を非接触で上記高周波プリント基板の裏面に接合するものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、マイクロストリップ線路と同軸コネクタの中心導体のはんだ接合部及び高周波プリント基板に生じる熱応力を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１による高周波回路装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１による高周波回路装置の同軸コネクタの部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による高周波回路装置の構成を示す図であって、（ａ）は高周波回路装置の上面図、（ｂ）は高周波回路装置のＸＸ断面図である。また、図２は高周波回路装置のＡ部拡大図である。図１において、実施の形態１による高周波回路装置は、高周波プリント基板１と、同軸線路を有した同軸コネクタ３と、高周波回路２０と、金属からなる金属容器（以下、ケース）７を備えている。ケース７は、上部に凹形状の空洞３０が形成されている。ケース７上部の空洞３０には、高周波プリント基板１及び高周波回路２０が収納され、ねじや接着剤を用いて保持固定されている。ケース７の下部は、図１（ｂ）の右側面近くにおいて、下側に突出するとともに穴の設けられた突出部１９が形成されている。ケース７下部の突出部１９の穴の内部には、同軸コネクタ３が配置されている。同軸コネクタ３の上端部は、高周波プリント基板１の端部に接続されている。なお、ケース７は、金属、もしくは表面が導体皮膜で覆われた樹脂部材、もしくは表面に接地導体が付着した多層セラミックであっても良い。
【００１０】
高周波回路２０は、化合物半導体基板やセラミック基板上に形成もしくは実装された、発振器、増幅器、周波数変換器（ミクサ）、減衰器、移相器、フィルタ回路等から構成される。高周波回路２０は、マイクロ波、ミリ波帯等のＲＦ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号（以下、高周波信号）について、局部信号発振、信号増幅、周波数変換、信号減衰、位相シフト（フェーズシフト）、信号通過帯域制限等の信号処理を行う。
【００１１】
高周波プリント基板１は、例えばＰＴＦＥ(フッ素系樹脂)を基材にガラス材で補強を加えた高誘電率の高周波用基板から構成され、当該高周波用基板は一層の誘電体層もしくは内層導体を挟んで多層に積層された誘電体層からなる。高周波プリント基板１は、上面にストリップ導体２５が形成され、裏面に接地導体２６が形成されている。ストリップ導体２５と接地導体２６は、高周波プリント基板１におけるストリップ導体２５と接地導体２６の間の誘電体層とともに、マイクロストリップ線路を構成している。
【００１２】
高周波プリント基板１は、高周波回路２０で処理された高周波信号を同軸コネクタ３に伝送する、もしくは同軸コネクタ３から入力された高周波信号を高周波回路２０に伝送する。高周波プリント基板１と同軸コネクタ３の接続部は、同軸コネクタ３とマイクロストリップ線路の信号伝送方向を垂直方向に変換する垂直変換器を構成する。なお、高周波回路装置に同軸コネクタ３とマイクロストリップ線路の垂直変換器を用いることで、回路実装面積（フットプリント）の省スペース化を図ることができる。
【００１３】
図１、２において、同軸コネクタ３は、中心導体４と外導体１５と絶縁体１６を備えて同軸線路を構成する。中心導体４は、円形断面を有した導電性金属を糸状に細長く延ばした線材からなる。外導体１５は、内径が中心導体４よりも大きい円管形状を形成し、導電性金属からなる。外導体１５の外周は雄螺子１０が形成されており、上部には雄螺子１０が形成されていない小径部が設けられている。中心導体４は外導体１５の内周よりも内側に配置される。絶縁体１６は、円筒形状をなしたフッ化樹脂、ガラス材料等の絶縁性材料から形成され、外導体１５の内周と中心導体４の外周の間に隙間なく充填される。中心導体４の上端部は外導体１５の上端部から上方に突き出すように配置される。絶縁体１６の上端部は外導体１５の上端部と同一面になっている。同軸コネクタ３の下部は、雄型同軸コネクタを構成するレセプタクル（受容器）１７が形成されている。レセプタクル１７の内部には中心導体４の下部が突出している。レセプタクル１７は別体の雄型同軸コネクタが嵌合する構造となっている。レセプタクル１７の内部の中心導体４は、雄型同軸コネクタの内部に設けられる割スリーブに嵌合する。雄型同軸コネクタの割スリーブは、その周囲に外導体が形成された中心導体をなしている。
【００１４】
ケース７の突出部１９は、同軸コネクタ３の中心導体４の周囲に、ストレスリリーフ空間１１、貫通孔２１、インピーダンス整合空間１３及び螺子穴２７が上から順に形成されている。ストレスリリーフ空間１１、貫通孔２１、インピーダンス整合空間１３及び螺子穴２７は同軸線上に配置されており、互いに連通している。ストレスリリーフ空間１１及びインピーダンス整合空間１３の内周径は、貫通孔２１の内周径よりも大きい。ストレスリリーフ空間１１とインピーダンス整合空間１３の内周径は同程度の大きさとなっている。同軸コネクタ３の外導体１５は、その雄螺子１０が雌螺子である螺子穴２７に係合して、ケース７に保持固定されている。
【００１５】
高周波プリント基板１は、端部に基板上下を貫通するスルーホール２が形成されている。スルーホール２は内周に導体膜が形成されている。また、スルーホール２は、その穴の上端の縁にオープンスタブ２ｃを構成する導体膜が形成され、下端の縁にドーナツ形状の導体膜２ｂが形成されている。スルーホール２の導体膜はマイクロストリップ線路のストリップ導体２５に接続されている。同軸コネクタ３の中心導体４の上端部は、高周波プリント基板１のスルーホール２に挿入されて、スルーホール２の穴中心軸上にスルーホール２と接触しないように配置されている。この状態で、中心導体４の上端部がスルーホール２の導体膜にはんだ接合されて、はんだ接合部５が形成されている。また、同軸コネクタ３の中心導体４は、ストレスリリーフ空間１１及びインピーダンス整合空間１３の穴中心軸上に非接触に配置されている。なお、図２において、スルーホール２の穴径は貫通孔２１の穴径と同程度の大きさとなっているがこれに限ることはない。
【００１６】
高周波プリント基板１の裏面の接地導体２６は、導電性の基板接合材６を接合媒体としてケース７の空洞３０の底面に接合されている。基板接合材６は、導電性接着剤やはんだ等からなる。高周波プリント基板１の裏面のスルーホール２の周囲には、接地導体２６が除去されて絶縁体の表面が露出した非接合部１２が形成されている。ストレスリリーフ空間１１に接した非接合部１２を含んだ高周波プリント基板１の一部は、はんだ非接合部３２を構成する。
【００１７】
実施の形態１による高周波回路装置は以上のように構成され、次のように動作する。
同軸コネクタ３と高周波プリント基板１はケース７に接合されており、中心導体４と高周波プリント基板１のスルーホール２ははんだ接合部５においてリジッドに接合されている。このため、外囲環境の温度変化によって熱衝撃が印加される際に、中心導体４とはんだ接合部５との熱膨張率の差により、中心導体４とスルーホール２を接続するはんだ接合部５に熱応力が発生する。
【００１８】
しかしながら、スルーホール２下方のストレスリリーフ空間１１に隙間及びはんだ非接合部３２が設けられることにより、中心導体５の伸縮に伴って高周波プリント基板１に作用する熱応力がはんだ非接合部３２の撓みによって吸収されることで、はんだ接合部５にかかる熱応力が吸収されることとなる。例えば、中心導体４として鉄ニッケルコバルト（Fe/Ni/Co）合金（例えば、熱膨張率4.7×10−6/℃）を用いた場合、はんだ接合部５（例えば熱膨張率24.7×10−6/℃）との熱膨張率の差によって熱応力が印加される。このとき、はんだ接合部５の熱収縮が大きくなるが、高周波プリント基板１としてはんだ接合部５と近い熱膨張率を有するＰＴＦＥ基板（例えば面内方向の熱膨張率16×10−6/℃、板厚方向の熱膨張率の24×10−6/℃を有したRT/Duroid基板（Rogers Corporationの商品。DuroidはRogers Corporationの登録商標）を用いることで、高周波プリント基板の非接合部３２がはんだと同等に熱収縮し、はんだ接合部５のストレスリリーフとして作用することとなる。
【００１９】
また、同軸コネクタ３の外導体１５に雄螺子１０を形成し、雄螺子１０がケース７の螺子穴２７（雌螺子）に係合して螺子結合することで、接着剤やはんだのような接合材８を流し込むことがなくても、同軸コネクタ３がケース７に確実に固定されることとなる。このように同軸コネクタ３とケース７の間に接合材８を流し込む必要がないので、外導体１５とケース７の接触部に隙間を設けても、当該隙間に接合材８が浸透し漏れこむ（充填される）ことがなくなるため、外導体１５の端面とケース７の螺子穴２７底部との接触部に、所望サイズのインピーダンス整合空間１３を確実に形成することができる。このインピーダンス整合空間１３は、機械加工によりケース７に自由に作ることができる。かくして、インピーダンス整合空間１３を設けることで電気経路を自由に調整できるようになるため、入力インピーダンスと出力インピーダンスを合わせることにより高周波回路装置の出力特性を向上することができる。
【００２０】
以上説明した通り、実施の形態１による高周波回路装置は、マイクロストリップ線路及び当該線路に接続されたスルーホール２が形成された高周波プリント基板１と、中心導体４及び外導体７からなり、中心導体４がスルーホール２に挿入されてはんだ接合され、中心導体４が上記マイクロストリップ線路に対し垂直に配置された同軸線路と、高周波プリント基板１及び上記同軸線路が取り付けられたケース７とを備え、上記ケース７は、中心導体４が貫通するストレスリリーフ空間１１を有し、ストレスリリーフ空間１１の介在により高周波プリント基板１と中心導体４のはんだ接合部５及びはんだ接合部５の周囲を非接触で高周波プリント基板１の裏面に接合している。かくして、同軸コネクタ３とマイクロストリップ線路の垂直変換器において、高周波プリント基板１の裏面とケース７の接合面の間にストレスリリーフ空間１１を作って、高周波プリント基板１におけるはんだ接合部５及びその周辺（周囲）にはんだ非接合部３２を形成することで、同軸コネクタ３の中心導体４におけるはんだ接合部５の熱応力を、はんだ非接合部３２が緩和(ストレスリリーフ)する構造を有したことを特徴としている。
【００２１】
このように構成されることで、高周波回路装置において、マイクロストリップ線路と同軸コネクタ３の中心導体４のはんだ接合部５及び高周波プリント基板１に生じる熱応力を緩和することができる。
【００２２】
また、実施の形態１による高周波回路装置は、同軸コネクタ３とマイクロストリップ線路を垂直変換する垂直変換器において、同軸コネクタ３の外導体１５に雄螺子１０を設けて螺子結合でケース７の螺子穴２７に係合させるとともに、外導体１５の端面とケース７の螺子穴２７底部との接触部にインピーダンス整合空間１３を設けることで、同軸コネクタ３とマイクロストリップ線路のインピーダンス整合を取る構造を有したことを特徴としている。
【００２３】
このように構成されることで、同軸コネクタ３の外導体１５がケース７の螺子穴２７に螺子結合で係合し、かつ外導体１５の端部とケース７の螺子穴２７底部との接触部にインピーダンス整合空間１３を形成することにより、同軸コネクタ３とマイクロストリップ線路のインピーダンス整合を容易に取ることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  高周波プリント基板、２  スルーホール、３  同軸コネクタ、４  中心導体、５  はんだ接合部、６  基板接合材、７  ケース、８  接合材、１０  雄螺子、１１  ストレスリリーフ空間、１３  インピーダンス整合空間、１５  外導体、１６  絶縁体、１９  突出部、２０  高周波回路、２１  貫通孔、２５  ストリップ導体、２６  接地導体、２７  螺子穴、３２  はんだ非接合部。
【図１】
2014135623.tif 000003
【図２】
2014135623.tif 000004