(57)【要約】【課題】比較的低コストで製造できるにも拘らず、マイクロ波回路を構成する複数の回路基板のコンパクトな立体実装を可能にする基板コネクタを提供する。【解決手段】円形孔及び３辺が切開された方形部を備えた第１金属板と、円形孔及び方形孔を備えた第２金属板と、両金属板の円形孔に嵌挿された誘電体と、その中心軸に沿って貫通する芯線とを含み、第１金属板の方形部は残る１辺に沿って略直角に折り曲げられて舌片をなし、舌片は第２金属板の方形孔を貫通して延在している基板コネクタであって、第１平面基板と、これに対して垂直に位置する第２平面基板との間に介在し、第１平面基板の接地配線、第１、第２金属板がこの順にハンダ接続され、舌片と第２平面基板の接地配線、第２平面基板の回路配線と芯線の第２端、及び第１平面基板の円形孔を貫通した芯線の第１端と第１平面基板の回路配線が各々ハンダ接続されて立体基板をなす。【選択図】図４
2008027869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形孔、及び３辺が切開された方形部を備えた第１金属板と、円形孔、及び方形孔を備えた第２金属板と、前記第１及び第２の金属板の円形孔に嵌挿された円柱状の誘電体と、前記誘電体の中心軸に沿って貫通し、前記誘電体から露出する第１端と第２端とを有する芯線と、を含み、
第１金属板の厚さは第２金属板の厚さより薄く、第１金属板の３辺が切開された方形部は残る１辺に沿って略直角に折り曲げられて舌片をなし、前記舌片は第２金属板の方形孔を貫通して延在している、基板コネクタであって、
第１面に回路配線、第２面に接地配線を備えた絶縁板からなる第１平面基板と、第１平面基板の第２面に対して垂直に位置する、第１面に回路配線、第２面に接地配線を備えた絶縁板からなる第２平面基板との間に介在し、
前記芯線の第１端は第１平面基板に設けられた円形孔を、第１平面基板の第２面から第１面に向かって貫通し、
第１平面基板の接地配線と第１金属板の第１面、第１金属板の第２面と第２金属板の第１面、前記第１金属板の舌片の延在している部分と第２平面基板の接地配線、第２平面基板の回路配線と前記芯線の第２端、及び、前記芯線の第１端と第１平面基板の回路配線が、各々ハンダ接続されて立体基板をなすことを特徴とする基板コネクタ。
【請求項２】
円形孔を備えた金属板と、前記金属板の円形孔に嵌挿された円柱状の誘電体と、前記誘電体の中心軸に沿って貫通し、前記誘電体から露出する第１端と第２端とを有する芯線からなる基板コネクタであって、
第１面に回路配線、第２面に接地配線を備えた絶縁板からなる第１平面基板と、第１平面基板に平行に位置する、第１面に回路配線、第２面に接地配線を備えた絶縁板からなる第２平面基板との間に介在し、
前記芯線の第１端は第１平面基板に設けられた円形孔を、第１平面基板の第２面から第１面に向かって貫通し、
前記芯線の第２端は第２平面基板に設けられた円形孔を、第２平面基板の第２面から第１面に向かって貫通し、
前記芯線の第１端と第１平面基板の回路配線、及び前記芯線の第２端と第２平面基板の回路配線が、各々ハンダ接続されて立体基板をなすことを特徴とする基板コネクタ。
【請求項３】
前記第１平面基板に設けられた円形孔の内面が接地配線で被覆され、前記円柱状の誘電体が前記第１平面基板に設けられた円形孔に嵌挿されるように延伸されていることを特徴とする請求項１に記載の基板コネクタ。
【請求項４】
前記第１平面基板及び第２平面基板に設けられた円形孔の内面が接地配線で被覆され、前記円柱状の誘電体が前記第１平面基板及び第２平面基板に設けられた円形孔に嵌挿されるように延伸されていることを特徴とする請求項２に記載の基板コネクタ。
【請求項５】
前記回路配線が、複数のストリップラインを含むマイクロ波回路の送受信回路配線、及び／又はマイクロ波のアンテナ配線であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板コネクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の基板上の配線を接続する基板コネクタに係り、特に、マイクロ波用の基板コネクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
宇宙太陽発電システム（Ｓｐａｃｅ  Ｓｏｌａｒ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ、以下、ＳＳＰＳと略する）は、宇宙空間の衛星上で太陽光エネルギーをマイクロ波に変換し地上に無線電力伝送するシステムであり、最初にグレーザー（Ｐ．Ｅ．Ｇｌａｓｅｒ）によって提案された［非特許文献１参照］。
【０００３】
ＳＳＰＳは２４時間発電が可能で、かつ火力発電のように二酸化炭素等の温室効果ガスを排出しない、クリーンな次世代基幹電力源として期待されているが、ＳＳＰＳを実現するためにはマイクロ波送電技術の確立がキーポイントであり、高性能かつ高効率・小型軽量なマイクロ波送電システムの開発が必要になる。
この要請に応え得る有力候補として、アクティブ集積アンテナ（Ａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ａｎｔｅｎｎａ、以下、ＡＩＡと略する）技術を用いたマイクロ波送電システムがある。
【０００４】
ＡＩＡは、発振器や増幅器などの能動素子を含む回路と平面アンテナとを一体的に構成したものであり、送受信器とアンテナとを別々に作成する従来のシステムと比較して伝搬損が軽減でき小型軽量化が図れる。
またＡＩＡによれば発振、増幅、放射などの機能を別々の基板上に実現し、それぞれの基板を電磁的に結合することで容易に多機能なアンテナを実現できる。
本願の発明者は、ＡＩＡ技術を用いて増幅器、移相器などの送受信回路と平面アンテナを一体とした、薄型構造のマイクロ波送電用フェイズドアレイの試作研究を進めている。
【０００５】
このようなＡＩＡを含むマイクロ波回路においては、一般に、コンパクトな実装形態が必須のものとして要請されている。
一方、マイクロ波回路では、上述のＡＩＡの場合の送受信器と平面アンテナのように、特性上の要請により、複数の回路基板上の配線を結合して立体基板を形成する場合が多い。
これらの配線の結合に当たっては、通常、結合配線のインピーダンスを維持するために同軸ケーブルを要し、その同軸ケーブルを回路基板に固定して基板上の配線と接続するためには、さらに、Ｎ型、Ｓ型、又はＳＭＡコネクタ等の何らかの同軸コネクタを要する。
これらの同軸ケーブルと同軸コネクタは、平面的にも立体的にも回路基板の輪郭に収めることができず、全体の実装ボリュームを膨らませてしまい、コンパクトな実装を実現するのは困難であった。
【非特許文献１】Ｐ．Ｅ．Ｇｌａｓｅｒ，Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｖｏｌ．１６２，ｐｐ．８５７−８６６，１９６８．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記のようなマイクロ波回路の実装における諸問題を解決するためになされたものであり、比較的低コストで製造できるにも拘らず、マイクロ波回路を構成する複数の回路基板のコンパクトな立体実装を可能にする基板コネクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するためになされた本発明の請求項１による基板コネクタは、  円形孔、及び３辺が切開された方形部を備えた第１金属板と、円形孔、及び方形孔を備えた第２金属板と、前記第１及び第２の金属板の円形孔に嵌挿された円柱状の誘電体と、前記誘電体の中心軸に沿って貫通し、前記誘電体から露出する第１端と第２端とを有する芯線と、を含み、第１金属板の厚さは第２金属板の厚さより薄く、第１金属板の３辺が切開された方形部は残る１辺に沿って略直角に折り曲げられて舌片をなし、前記舌片は第２金属板の方形孔を貫通して延在している、基板コネクタであって、第１面に回路配線、第２面に接地配線を備えた絶縁板からなる第１平面基板と、第１平面基板の第２面に対して垂直に位置する、第１面に回路配線、第２面に接地配線を備えた絶縁板からなる第２平面基板との間に介在し、前記芯線の第１端は第１平面基板に設けられた円形孔を、第１平面基板の第２面から第１面に向かって貫通し、第１平面基板の接地配線と第１金属板の第１面、第１金属板の第２面と第２金属板の第１面、前記第１金属板の舌片の延在している部分と第２平面基板の接地配線、第２平面基板の回路配線と前記芯線の第２端、及び、前記芯線の第１端と第１平面基板の回路配線が、各々ハンダ接続されて立体基板をなすことを特徴とする。
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明の請求項２による基板コネクタは、  円形孔を備えた金属板と、前記金属板の円形孔に嵌挿された円柱状の誘電体と、前記誘電体の中心軸に沿って貫通し、前記誘電体から露出する第１端と第２端とを有する芯線からなる基板コネクタであって、第１面に回路配線、第２面に接地配線を備えた絶縁板からなる第１平面基板と、第１平面基板に平行に位置する、第１面に回路配線、第２面に接地配線を備えた絶縁板からなる第２平面基板との間に介在し、前記芯線の第１端は第１平面基板に設けられた円形孔を、第１平面基板の第２面から第１面に向かって貫通し、前記芯線の第２端は第２平面基板に設けられた円形孔を、第２平面基板の第２面から第１面に向かって貫通し、前記芯線の第１端と第１平面基板の回路配線、及び前記芯線の第２端と第２平面基板の回路配線が、各々ハンダ接続されて立体基板をなすことを特徴とする。
【０００９】
また請求項３に示すように、  前記第１平面基板に設けられた円形孔の内面が接地配線で被覆され、前記円柱状の誘電体が前記第１平面基板に設けられた円形孔に嵌挿されていることを特徴とする。
【００１０】
また請求項４に示すように、  前記第１平面基板及び第２平面基板に設けられた円形孔の内面が接地配線で被覆され、前記円柱状の誘電体が前記第１平面基板及び第２平面基板に設けられた円形孔に嵌挿されていることを特徴とする。
【００１１】
また請求項５に示すように、前記回路配線が、複数のストリップラインを含むマイクロ波回路の送受信回路配線、及び／又はマイクロ波のアンテナ配線であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の請求項１、２に係る基板コネクタによれば、芯線が円柱状の誘電体に埋め込まれ、前記誘電体が金属板の円形孔に埋め込まれているので、芯線は前記金属板によりシールドされ、かつ所定の特性インピーダンスを備え、マイクロ波帯に好適の、高い接続品質を有する、しかもコンパクトな基板コネクタを提供することができる。
【００１３】
本発明の請求項３、４に係る基板コネクタによれば、各々、第１、第１及び第２の平面基板に設けた円形孔の内面が接地配線で被覆され、そこに、芯線が埋め込まれた円柱状の誘電体が嵌挿されているので、芯線のシールドがより完全になり、対地インピーダンスを所定の特性インピーダンスにより正確に合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施の形態と効果を、図１ないし図６に従って具体的に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１〜４を参照して本発明の第１の実施例を説明する。
図１は、基板コネクタを構成する第１の金属板１０の（Ａ）側面図、及び（Ｂ）平面図であり、図２は、基板コネクタを構成する第２の金属板２０の（Ａ）側面図、及び（Ｂ）平面図である。
図１において、第１の金属板１０には、平面図上の中央位置に円形孔１２と、これを挟む位置に２つの方形部が設けられ、方形部は３方の切開線１５により画定され、切開されていない１方により金属板１０の残余部とつながる舌片１６を備える。
【００１６】
図２において、第２の金属板２０には、平面図上の中央位置に円形孔２２と、これを挟む位置に２つの方形孔が設けられている。
第２の金属板の厚さは第１の金属板の厚さよりも厚く、第２の金属板の平面図上の面積は第１の金属板の平面図上の面積よりも小さくてもよい。
第２の金属板の円形孔は、第１の金属板の円形孔と実質的に同一寸法で同一位置にある。
また、第２の金属板の２つの方形孔は、第１の金属板の２つの方形部と実質的に同一位置にあるが、第１金属板の舌片が後述するように通過できる程度に切開時の公差を許容する範囲で、その寸法が僅かに大きい。
【００１７】
図３を参照すると、基板コネクタを構成する第１、第２の金属板を組み合わせた状態の、（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図であり、その際、（Ａ）は、（Ｂ）のａ−ａに沿った断面図である。
第１、第２の金属板１０、２０が積層され、第１の金属板の舌片１６ａは、第２の金属板の方形孔を貫通して略直角に折り曲げられ、その際、円形孔１２と２２は整列（ａｌｉｇｎ）され、方形部の切開線１５は方形孔２５に整列される。
【００１８】
図４を参照すると、上記図３で説明した、第１、第２の金属板１０、２０を組み合わせたものを用いて、第１、第２の平面基板３０、４０を互いに垂直に結合して形成した立体基板の断面図であり、その際、第１、第２の金属板１０、２０に関しては、上記図３（Ｂ）のｂ−ｇに沿った（ｂ−ｃ、ｄ−ｅ、ｆ−ｇ部分の）断面図である。
【００１９】
第１の平面基板３０はその第１、第２面に各々、回路配線３１と接地配線３２を備え、第２の平面基板４０はその第１、第２面に各々、回路配線４１と接地配線４２を備えている。
接地配線３２と第１の金属板１０の第１面（図で上側の面）、第１の金属板１０の第２面（図で下側の面）と第２の金属板２０の第１面（図で上側の面）は各々、ハンダ（図示せず）により接着され、第１の金属板１０の舌片１６ａの先端部分と接地配線４２に、ハンダ６３により接着される。
【００２０】
さらに、整列された円形孔１２、２２には基板コネクタを構成する円柱状の誘電体５２が嵌挿されており、さらに基板コネクタを構成する芯線５１が誘電体５２の中心軸に沿って貫通し、誘電体５２から露出する第１端５１ａと第２端５１ｂとを有する。
芯線５１の第１端（図で上端）５１ａは、第１の平面基板３０に設けられた円形孔３５を貫通した後に折り曲げられ、第１の平面基板３０の回路配線３１に、ハンダ６１により接着され、芯線５１の第２端（図で下端）５１ｂは、第２の平面基板４０の回路配線４１に、ハンダ６２により接着される。
【００２１】
以上の構成において、本実施例に係る基板コネクタは結局、第１の金属基板１０、第２の金属基板２０、芯線５１、及び誘電体５２からなり、第１の平面基板３０と第２の平面基板４０を互いに垂直に結合して立体基板を形成する。
第１、第２平面基板の間のスペース損失は第１、第２の金属板１０、２０の厚さの和に当たる分だけであるから、僅かであり、コンパクトな立体基板が提供できる。
【００２２】
また、芯線５１のうち、主要部である第１、第２の金属板１０、２０の円形孔１２、２２を通過する部分は、誘電体５２を介して接地配線に接続された金属板１０又は２０により遮蔽されており、接地配線による遮蔽が完全でない残りの部分は僅かであるので、芯線５１部分についても実質的にインピーダンスマッチをとることができ、同軸線に相当する高品質の接続配線を提供できる。
なお、本基板コネクタのうち、芯線５１と誘電体５２のセットは、既製品の同軸ケーブルを適当な長さに切断し、その外被膜とその接地用網膜を除去した後、誘電体の中央部を残して誘電体の両端部を、芯線を残すように除去することによっても容易に得られる。
【実施例２】
【００２３】
図５は本発明の第２の実施例であって、本発明による上記実施例１とは別の基板コネクタを用いて形成した立体基板の断面図である。本実施例では基板コネクタは、円形孔２を備えた金属板１と、金属板１の円形孔２に嵌挿された円柱状の誘電体５２と、前記誘電体５２の中心軸に沿って貫通し、誘電体５２から露出する第１端５１ａと第２端５１ｂとを有する芯線５１からなる。
【００２４】
本実施例による基板コネクタは、第１面（図で上面）に回路配線３１、第２面に接地配線３２を備えた絶縁板からなる第１平面基板３０と、第１平面基板３０に平行に位置する、第１面（図で下面）に回路配線４１、第２面（図で上面）に接地配線４２を備えた絶縁板からなる第２平面基板４０との間に介在しており、基板コネクタの金属板１の両面は各々、第１、第２の平面基板の接地配線３２、４２にハンダ（図示せず）により接着されている。
【００２５】
芯線５１の第１端（図で上端）５１ａは第１平面基板３０に設けられた円形孔３５を、第１平面基板の第２面から第１面に向かって貫通し、
芯線５１の第２端（図で下端）５１ｂは第２平面基板４０に設けられた円形孔４５を、第２平面基板の第２面から第１面に向かって貫通し、
その後で折り曲げられ、各々、第１平面基板の回路配線３１にハンダ６１により、第２平面基板の回路配線４１にハンダ６２により、接続されている。
【００２６】
結局、本実施例による基板コネクタは、第１、第２の平面基板３０、４０を互いに平行に結合して立体基板を形成している。
第１、第２平面基板の間のスペース損失は金属板１の厚さに当たる分だけであるから、僅かであり、コンパクトな立体基板が提供できる。
また、芯線５１のうち、主要部である金属板１の円形孔２を貫通する部分は、誘電体５２を介して接地配線に接続された金属板１により遮蔽されており、接地配線による遮蔽が完全でない残りの部分は僅かであるので、芯線部分についても実質的にインピーダンスマッチをとることができ、同軸線に相当する高品質の接続配線を提供できる。
【実施例３】
【００２７】
図６は本発明の第３の実施例であって、上記実施例２との相違点は、第１、第２の平面基板３０、４０の円形孔３５、４５の内面が、接地配線３２、４２の延伸部３２ａ、４２ａにより被覆されており、円柱状の誘電体５２が第１平面基板及び第２平面基板に設けられた円形孔３５、４５に嵌挿されるように延伸されていることである。
なお、接地配線の延伸部３２ａ、４２ａと、ハンダ６１、６２、及び芯線５１の第１端５１ａ、第２端５１ｂとの誤接触を避けるために、絶縁ペースト７１が備えられている。
【００２８】
芯線５１のうち、主要部である金属板１の円形孔２を通過する部分が誘電体５２を介して接地配線に接続された金属板１により遮蔽されているだけでなく、第１、第２の平面基板３０、４０の円形孔を貫通する部分も、誘電体５２を介して接地配線の延伸部３２ａ、４２ａにより遮蔽されているので、芯線部分についてより高品質のインピーダンスマッチをとり、高品質の接続配線を提供できる。
【実施例４】
【００２９】
上記実施例１において、第１の平面基板３０の円形孔３５に対して、上記実施例３の場合と同じように円形孔３５の内面を被覆する接地配線３２の延伸部３２ａを設け、円柱状の誘電体５２を第１平面基板に設けられた円形孔３５に嵌挿されるように延伸することができる（図示せず）。
これにより、芯線部分について実施例１の場合よりも高品質のインピーダンスマッチをとり、高品質の接続配線を提供できる。
【実施例５】
【００３０】
さらに上記実施例１〜４において、第１、第２の回路配線３１、４１が各々、アンテナ配線、複数のストリップラインを含むマイクロ波送受信回路の回路配線である場合、コンパクトで安価なＡＩＡを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１の実施例に係る、基板コネクタを構成する第１金属板の、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】第１の実施例に係る、基板コネクタを構成する第２金属板の、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図３】第１の実施例に係る、基板コネクタを構成する第１、第２金属板を組み合わせた状態の、（Ａ）は（Ｂ）のａ−ａ断面図、（Ｂ）は平面図である。
【図４】第１の実施例に係る、基板コネクタと第１、第２平面基板を組合せた状態の、上記図３のｂ−ｇ断面図（ただし、ｂ−ｃ、ｄ−ｅ、ｆ−ｇ部分のみ）である。
【図５】第２の実施例に係る、基板コネクタと第１、第２平面基板を組合せた状態の、断面図である。
【図６】第３の実施例に係る、基板コネクタと第１、第２平面基板を組合せた状態の、断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１、１０、２０    金属板
２、１２、２２    金属板の円形孔
１５                方形部の切開線
１６                方形部の舌片（折り曲げる前）
１６ａ              方形部の舌片（折り曲げた後）
２５                方形孔
３０、４０          平面基板
３１、４１          回路配線
３２、４２          接地配線
３２ａ、４２ａ      接地配線の延伸部
３５、４５          平面基板の円形孔
５１                芯線
５１ａ、５１ｂ      芯線の第１端、第２端
５２                誘電体
６１、６２、６３    ハンダ
７１                絶縁ペースト
【図１】
2008027869.tif 000003
【図２】
2008027869.tif 000004
【図３】
2008027869.tif 000005
【図４】
2008027869.tif 000006
【図５】
2008027869.tif 000007
【図６】
2008027869.tif 000008