(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に信号層と、前記信号層を挟む状態で配置されている第１層及び第２層と、を有する基板であって、
前記基板の第１面側に埋め込まれているコネクタシェル部と、
前記コネクタシェル部と前記第１層とを導通状態としている第１半田接合部と、
中心軸線を前記コネクタシェル部の中心軸線と一致させ、前記基板内に前記信号層と導通する状態で配置されているコンタクト部と、
前記コンタクト部の周囲に配置されている絶縁部と、
を備える基板。
【請求項２】
前記基板の前記第１面の裏面側となる第２面側から前記信号層に到達している空間を備え、
前記空間内に一部を露出させた状態で配置され、前記信号層と前記コンタクト部とを接合する第２半田接合部と、
前記空間内に配置され、前記第２半田接合部を封止する誘電体と、をさらに備える請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記基板の前記第１面の裏面側となる第２面側から前記信号層に到達している空間を備え、
前記空間内に一部を露出させた状態で配置され、前記信号層と前記コンタクト部とを接合する第２半田接合部と、を備え、
前記第２半田接合部は、前記信号層に設けられた開口部内に設けられている請求項１又は２に記載の基板。
【請求項４】
前記第２半田接合部は、前記信号層と面一に設けられている請求項３に記載の基板。
【請求項５】
前記第１層は、前記基板の前記第１面側に形成された開口部内に露出したランドを備え、前記第１半田接合部は、前記第１面側に形成され、前記ランドが露出した前記開口部内において前記コネクタシェル部の周囲に配置されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板。
【請求項６】
前記コンタクト部は、先端部が前記信号層に接触する状態で前記絶縁部に圧入されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の基板。
【請求項７】
内部に信号層と、前記信号層を挟む状態で配置されている第１層及び第２層と、を有する基板であって、第１面側に埋め込まれているコネクタシェル部と、前記コネクタシェル部と前記第１層とを導通状態としている第１半田接合部と、中心軸線を前記コネクタシェル部の中心軸線と一致させ、前記基板内に前記信号層と導通する状態で配置されているコンタクト部と、前記コンタクト部の周囲に配置されている絶縁部と、を備える基板と、
前記コネクタシェル部に接触している外部導体と、前記コンタクト部に接触している内部導体と、を備え、前記基板に挿し込まれているケーブルと、
を備えるケーブル接続基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板及びケーブル接続基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、信号配線が実装された基板にケーブルを接続する場合があり、基板にケーブルを接続する構造が種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−４８８０２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４８６５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、昨今、電気伝送を用い、例えば、２５Ｇｂｐｓ以上の高速伝送を実現するための研究開発が進められている。基板にケーブルを接続する場合、半田接合が行われるケーブルとコネクタコンタクトとの端末処理部や、コネクタ同士の嵌合部においてインピーダンスの不整合が発生することがある。例えば、基板内にスタブが形成されていたり、スルーホールが形成されていたりするとインピーダンスの不整合が生じやすい。インピーダンスの不整合は、電気伝送における高速伝送の妨げになると考えられる。特許文献１や特許文献２は、いずれも、高速伝送を想定しておらず、高速伝送を実現する基板として採用しようとすると、改善の余地を有していた。
【０００５】
１つの側面では、本明細書開示の基板及びケーブル接続基板は、ケーブルの基板への接続部におけるインピーダンスの不整合を解消することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書開示の基板は、内部に信号層と、前記信号層を挟む状態で配置されている第１層及び第２層と、を有する基板であって、前記基板の第１面側に埋め込まれているコネクタシェル部と、前記コネクタシェル部と前記第１層とを導通状態としている第１半田接合部と、中心軸線を前記コネクタシェル部の中心軸線と一致させ、前記基板内に前記信号層と導通する状態で配置されているコンタクト部と、前記コンタクト部の周囲に配置されている絶縁部と、を備える。
【０００７】
また、本明細書開示のケーブル接続基板は、信号層と、前記信号層を挟む状態で配置されている第１層及び第２層と、第１面側に埋め込まれているコネクタシェル部と、前記コネクタシェル部と前記第１層とを導通状態としている第１半田接合部と、中心軸線を前記コネクタシェル部の中心軸線と一致させ、前記基板内に前記信号層と導通する状態で配置されているコンタクト部と、前記コンタクト部の周囲に配置されている絶縁部と、を備える基板と、前記コネクタシェル部に接触している外部導体と、前記コンタクト部に接触している内部導体と、を備え、前記基板に挿し込まれているケーブルと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本明細書開示の基板及びケーブル接続基板によれば、ケーブルの基板への接続部におけるインピーダンスの不整合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は第１実施形態のケーブル接続基板の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図２】図２はコネクタシェル部、第１半田接合部、コンタクト部、絶縁部及び第２半田接合部を取り去った状態の第１実施形態の基板の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図３】図３（Ａ）は第１層の主要部を示す説明図であり、図３（Ｂ）は信号層の主要部を示す説明図であり、図３（Ｃ）は第２層の主要部を示す説明図である。
【図４】図４は基板の第１面側に設けられた第１開口部の周囲を示す説明図である。
【図５】図５はケーブルの先端部を示す説明図である。
【図６】図６は第２実施形態のケーブル接続基板の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は第３実施形態のケーブル接続基板の概略構成を模式的に示す説明図である。
【図８】図８はコネクタシェル部、第１半田接合部、コンタクト部及び絶縁部を取り去った状態の第３実施形態の基板の概略構成を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。
【００１１】
（第１実施形態）
図１乃至図５を参照しつつ、第１実施形態の基板について説明する。図１は第１実施形態のケーブル接続基板の概略構成を模式的に示す説明図である。図２はコネクタシェル部、第１半田接合部、コンタクト部、絶縁部及び第２半田接合部を取り去った状態の第１実施形態の基板の概略構成を模式的に示す説明図である。図３（Ａ）は第１層の主要部を示す説明図であり、図３（Ｂ）は信号層の主要部を示す説明図であり、図３（Ｃ）は第２層の主要部を示す説明図である。図４は基板の第１面側に設けられた第１開口部の周囲を示す説明図である。図５はケーブルの先端部を示す説明図である。なお、図１や図２は、断面図であり、各部材にハッチングが施されている。一方、図３（Ａ）〜図４は断面図ではないが、説明を分かり易くするために、図３（Ａ）〜図４に表わされた各部材には、部材毎に図１や図２に表わされている部材と共通のハッチングが施されている。
【００１２】
図１を参照すると、第１実施形態の基板１０にケーブル２０が接続されており、ケーブル接続基板１が形成されている。ケーブル２０は、図１中、両方向矢示で示すように、基板１０に対し、挿脱自在である。図２を参照すると、基板１０は、第１面１０ａと、この第１面１０ａの裏面側となる第２面１０ｂを備えている。また、基板１０には、その内部に少なくとも信号層１３と、この信号層１３を挟む状態で第１層１１及び第２層１２とが配置されている。第１層１１は、基板１０において、信号層１３と第１面１０ａとの間に配置されている。第２層１２は、基板１０において、信号層１３と第２面１０ｂとの間に配置されている。
【００１３】
図３（Ａ）を参照すると、第１層１１は、開口部１１ａを備えている。開口部１１ａの周囲は、後に詳説するランド１１ｂとなる。図３（Ｂ）を参照すると、信号層１３は、帯状部分の端部に円形状部を備え、さらに、その円形状部の中心部分に開口部１３ａを備えている。開口部１３ａの周囲は、図４に示すようにランド１３ｂとなる。図３（Ｃ）を参照すると、第２層１２は、開口部１２ａを備えている。
【００１４】
本実施形態における第１層１１は、基板グランド層であり、第２層１２は、基板電源層となっている。ただし、これらの層は、これらの機能に限定されるものではなく、他の機能を有する層であってもよい。例えば、第１層１１と第２層１２の双方が、基板グランド層であってもよい。
【００１５】
図２を参照すると、基板１０の第１面１０ａには、第１開口部１０ｃが設けられている。このように、基板１０の最表面層のレジスト開口を行うことで、ランド１１ｂが露出した状態となっている。ランド１１ｂは、開口部１１ａの周囲に形成されている。
【００１６】
基板１０には、第１面側からルータ加工を施すことによって第１開口部１０ｃの中心部に第１開口部１０ｃよりも小径の第２開口部１０ｄが設けられている。第２開口部１０ｄの直径は、第１層１１に設けられている開口部１１ａの直径と一致しており、第２開口部１０ｄの内周壁面と開口部１１ａの内周壁面とは面一となっている。第２開口部１０ｄは、信号層１３まで到達している。これにより、第２開口部１０ｄの内側にランド１１ｂが露出した状態となっている。
【００１７】
基板１０には、第１面側からルータ加工を施すことによって第２開口部１０ｄの中心部に第２開口部１０ｄよりも小径の第３開口部１０ｅが設けられている。第３開口部１０ｅの直径は、信号層１３に設けられている開口部１３ａの直径と一致しており、第３開口部１０ｅの内周壁面と開口部１３ａの内周壁面とは面一となっている。第３開口部１０ｅは、基板１０の第２面にまで到達している。すなわち、第３開口部１０ｅは、第２面１０ｂ側から信号層１３に到達している空間を形成している。なお、第３開口部１０ｅを形成するルータ加工は、第２面１０ｂ側から行ってもよい。
【００１８】
図１を参照すると、第１開口部１０ｃ内にコネクタシェル部１４が配置されている。すなわち、基板１０の第１面１０ａ側にコネクタシェル部１４が埋め込まれている。コネクタシェル部１４の周囲には、第１半田接合部１５が配置されている。コネクタシェル部１４は、導電性を有する材料によって形成されている。コネクタシェル部１４は、その下面をランド１１ｂに接触させた状態で配置されている。このため、コネクタシェル部１４は、この状態であっても第１層１１と導通した状態となっているが、第１半田接合部１５を設けることで、第１層１１との接触面積が広くなっている。コネクタシェル部１４は、基板１０内に埋め込まれており、インピーダンスの不整合の解消に効果的である。第１半田接合部１５は、コネクタシェル部１４の実装強度を高めるため、ケーブル接続部の保護にも資する。
【００１９】
コネクタシェル部１４は、その中心部に開口部１４ａを備えるとともに、その周囲に広がる凹部１４ｂを備えている。この凹部１４ｂには、後に詳説するように、ケーブル２０が挿入され、凹部１４ｂの外周壁面とケーブル２０の外部導体２３の外周壁面とが接触し、導通が取られ、接続状態となる。なお、コネクタシェル部１４の中心軸線は、ＡＸである。
【００２０】
図１を参照すると、開口部１４ａの直径は、基板１０に設けられている第２開口部１０ｄの直径及び第１層１１に設けられている開口部１１ａの直径と一致している。このような開口部１４ａ、第２開口部１０ｄ及び開口部１１ａ内には、コンタクト部１６と絶縁部１７が配置されている。コンタクト部１６は、その中心軸線がコネクタシェル部１４の中心軸線ＡＸと一致するように、周囲に絶縁部１７を配置することで、基板１０内に配置されている。具体的に、絶縁部１７を開口部１４ａ、第２開口部１０ｄ及び開口部１１ａ内に設け、絶縁部１７内にコンタクト部１６が圧入され、保持されている。コンタクト部１６は、導電性を有する金属材料を屈曲し、折り返すことで成形されており、それぞれ内側に向かって突出した突起部を備える。突起部は、対向配置されており、ケーブル２０の内部導体２１がこの突起部に挟持されることで、内部導体２１とコンタクト部１６とが接続状態とされる。コンタクト部１６の中心軸線をコネクタシェル部１４の中心軸線ＡＸと一致させているのは、ピン状の内部導体２１をスムーズに受け入れるためである。コンタクト部１６と第１層１１との間には、絶縁部１７が介在しているので、コンタクト部１６と第１層１１との間の絶縁は保たれている。
【００２１】
図１を参照すると、基板１０は、信号層１３に設けられている開口部１３ａ内に第２半田接合部１８が設けられている。この第２半田接合部１８には、コンタクト部１６の先端部が接合されている。従って、コンタクト部１６は、第２半田接合部１８を介して信号層１３と導通している。第２半田接合部１８は、第３開口部１０ｅ内に設けられている。第２半田接合部１８は、第３開口部１０ｅを通じて施工されている。このように半田で信号層１３とコンタクト部１６とを接合する第２半田接合部１８は、インピーダンスの不整合の解消に効果的である。
【００２２】
第２半田接合部１８は、信号層１３と面一に設けられている。これにより、スタブの形成が回避され、インピーダンスの不整合が回避される。
【００２３】
図５を参照すると、ケーブル２０は、同軸ケーブルである。ケーブル２０は、中心部に内部導体２１を備え、その周囲に絶縁体２２を備える。そして、絶縁体２２の周囲に外部導体２３を備える。このようなケーブル２０は、基板１０に対し、挿脱自在である。ケーブル２０は、基板１０へ挿し込む際には、第１面１０ａ側から基板１０の内部に向かって挿し込まれる。これにより、外部導体２３の外周壁面が、コネクタシェル部１４の凹部１４ｂの内周壁面と接すると共に、内部導体２１がコンタクト部１６に咥えこまれる。このようにケーブル２０を基板１０に挿し込むことで、ケーブル接続基板１が形成される。
【００２４】
基板１０は、コネクタシェル部１４及びコンタクト部１６を介してケーブル２０と接続される。ケーブル２０との接続部となるコネクタシェル部１４及びコンタクト部１６はいずれも基板１０内に設けられている。このため、基板１０は、配線長を短くすることができる。配線長が長くなると、ノイズの原因となるが、本実施形態の基板１０は、配線長を短くすることでノイズを低減し、高速伝送に適したケーブル接続を行うことができる。また、コネクタシェル部１４及びコンタクト部１６が基板１０内に配置すること自体がノイズの低減に有効である。このように、コネクタシェル部１４及びコンタクト部１６が基板１０内に配置し、インピーダンスコントロール設計を行うことで基板１０とケーブル２０との特性インピーダンスを一致させることができるようになる。このようにインピーダンスの不整合を解消することができる本実施形態のケーブル接続基板１及び基板１０は、高速伝送に有効である。
【００２５】
さらに、本実施形態のケーブル接続基板１及び基板１０によれば、ケーブル２０との接続部となるコネクタシェル部１４及びコンタクト部１６はいずれも基板１０内に設けられているため、部品搭載高さを低減することができ、ユニットの薄型化に対応することができる。また、本実施形態のケーブル接続基板１及び基板１０は、ケーブル２０との接続部が、基板１０内に位置しているため、隣接信号系統との漏話（クロストーク）が抑制される。また、本実施形態のケーブル接続基板１によれば、内部導体２１が基板１０内で信号層１３と接合しているので、外来ノイズに対する遮蔽性が高く、放射ノイズ（ＥＭＩ：Electro-Magnetic Interference）による電磁妨害の抑制ともなる。
【００２６】
また、本実施形態のケーブル接続基板１及び基板１０は、ケーブル２０の挿抜を行うことができるため、例えば、接続先の基板１０の変更や基板１０の交換に対応することができる。
【００２７】
なお、本実施形態のケーブル接続基板１及び基板１０は、電気伝送を利用するものであるため、光伝送と比較して安価に高速伝送を実現することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
つぎに、図６を参照しつつ、第２実施形態について説明する。第２実施形態のケーブル接続基板５０が第１実施形態のケーブル接続基板１と異なる点は、ケーブル接続基板５０が誘電体３５を備えている点である。第２実施形態の他の構成は、第１実施形態と異なるところがないので、共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２９】
誘電体３５は、基板１０の第２面１０ｂ側に第３開口部１０ｅとして形成された空間内に配置されている第２半田接合部１８を封止している。このように、誘電体３５によって第２半田接合部１８を封止することで、第２半田接合部１８、ひいては、信号層１３と内部導体２１との接続部と大気との接触を回避することができる。この結果、ノイズの低減を図ることができる。
【００３０】
なお、本実施形態の誘電体３５は、第２面１０ｂと面一となるように第３開口部１０ｅを埋めているが、誘電体３５により第２半田接合部１８を封止できていれば、必ずしも、第２面１０ｂと面一になっていなくてもよい。
【００３１】
第２実施形態のケーブル接続基板５０によれば、第１実施形態のケーブル接続基板１と同様の効果を発揮することができると共に、第２半田接合部１８が封止されたことによるノイズの低減を図ることができる。
【００３２】
（第３実施形態）
つぎに、図７及び図８を参照しつつ、第３実施形態について説明する。第３実施形態のケーブル接続基板６０が第１実施形態のケーブル接続基板１と異なる点は、ケーブル接続基板６０に含まれる基板１０´が、第３開口部１０ｅ、信号層１３の開口部１３ａ及び第２半田接合部１８を備えていない点である。第１実施形態の基板１０では、第３開口部１０ｅ内に設けた第２半田接合部１８を介して信号層１３とコンタクト部１６との接続が行われていた。これに対し、第３実施形態の基板１０´では、第２開口部１０ｄ内に設けられた絶縁部１７に圧入されたコンタクト部１６の先端部が信号層１３のランド１３ｂに接触することで、信号層１３とコンタクト部１６との接続が行われている。第１実施形態と共通する第３実施形態の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
第３実施形態の基板１０´も、コネクタシェル部１４及びコンタクト部１６が基板１０´内に配置されており、インピーダンスの不整合の解消に有効である。また、第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、隣接信号系統との漏話（クロストーク）が抑制される。また、第３実施形態によれば、内部導体２１が基板１０内で信号層１３と接合しているので、外来ノイズに対する遮蔽性が高く、放射ノイズ（ＥＭＩ：Electro-Magnetic Interference）による電磁妨害の抑制ともなる。
【００３４】
また、第３実施形態では、第３開口部１０ｅ、信号層１３の開口部１３ａ及び第２半田接合部１８が廃止されているため、これらを設ける工程を省略することができる。
【００３５】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【００３６】
なお、以上の実施形態の説明に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
内部に信号層と、前記信号層を挟む状態で配置されている第１層及び第２層と、を有する基板であって、
前記基板の第１面側に埋め込まれているコネクタシェル部と、
前記コネクタシェル部と前記第１層とを導通状態としている第１半田接合部と、
中心軸線を前記コネクタシェル部の中心軸線と一致させ、前記基板内に前記信号層と導通する状態で配置されているコンタクト部と、
前記コンタクト部の周囲に配置されている絶縁部と、
を備える基板。
（付記２）
前記基板の前記第１面の裏面側となる第２面側から前記信号層に到達している空間を備え、
前記空間内に配置され、前記信号層と前記コンタクト部とを接合する第２半田接合部と、
前記空間内に配置され、前記第２半田接合部を封止する誘電体と、をさらに備える付記１に記載の基板。
（付記３）
前記基板の前記第１面の裏面側となる第２面側から前記信号層に到達している空間を備え、
前記空間内に配置され、前記信号層と前記コンタクト部とを接合する第２半田接合部と、を備え、
前記第２半田接合部は、前記信号層に設けられた開口部内に設けられている付記１又は２に記載の基板。
（付記４）
前記第２半田接合部は、前記信号層と面一に設けられている付記３に記載の基板。
（付記５）
前記第１層は、前記基板の前記第１面側に形成された開口部内に露出したランドを備え、前記第１半田接合部は、前記開口部内において前記コネクタシェル部の周囲に配置されている付記１乃至４のいずれか１項に記載の基板。
（付記６）
前記コンタクト部は、先端部が前記信号層に接触する状態で前記絶縁部に圧入されている付記１乃至５のいずれか１項に記載の基板。
（付記７）
信号層と、前記信号層を挟む状態で配置されている第１層及び第２層と、第１面側に埋め込まれているコネクタシェル部と、前記コネクタシェル部と前記第１層とを導通状態としている第１半田接合部と、中心軸線を前記コネクタシェル部の中心軸線と一致させ、前記基板内に前記信号層と導通する状態で配置されているコンタクト部と、前記コンタクト部の周囲に配置されている絶縁部と、を備える基板と、
前記コネクタシェル部に接触している外部導体と、前記コンタクト部に接触している内部導体と、を備え、前記基板に挿し込まれているケーブルと、
を備えるケーブル接続基板。
（付記８）
前記基板の前記第１面の裏面側となる第２面側から前記信号層に到達している空間を備え、
前記空間内に配置され、前記信号層と前記コンタクト部とを接合する第２半田接合部と、
前記空間内に配置され、前記第２半田接合部を封止する誘電体と、をさらに備える付記７に記載のケーブル接続基板。
（付記９）
前記基板の前記第１面の裏面側となる第２面側から前記信号層に到達している空間を備え、
前記空間内に配置され、前記信号層と前記コンタクト部とを接合する第２半田接合部と、を備え、
前記第２半田接合部は、前記信号層に設けられた開口部内に設けられている付記７又は８に記載のケーブル接続基板。
（付記１０）
前記第２半田接合部は、前記信号層と面一に設けられている付記９に記載のケーブル接続基板。
（付記１１）
前記第１層は、前記基板の前記第１面側に形成された開口部内に露出したランドを備え、前記第１半田接合部は、前記開口部内において前記コネクタシェル部の周囲に配置されている付記７乃至１０のいずれか１項に記載のケーブル接続基板。
（付記１２）
前記コンタクト部は、先端部が前記信号層に接触する状態で前記絶縁部に圧入されている付記７乃至１１のいずれか１項に記載のケーブル接続基板。
【符号の説明】
【００３７】
１、５０、６０  ケーブル接続基板
１０、１０´  基板
１０ａ  第１面
１０ｂ  第２面
１０ｃ  第１開口部
１０ｄ  第２開口部
１０ｅ  第３開口部
１１  第１層
１１ａ  開口部
１１ｂ  ランド
１２  第２層
１３  信号層
１３ａ  開口部
１３ｂ  ランド
２０  ケーブル
２１  内部導体
２２  絶縁体
２３  外部導体
３５  誘電体
【図１】
0006658263.tif 000002
【図２】
0006658263.tif 000003
【図３】
0006658263.tif 000004
【図４】
0006658263.tif 000005
【図５】
0006658263.tif 000006
【図６】
0006658263.tif 000007
【図７】
0006658263.tif 000008
【図８】
0006658263.tif 000009