コネクタおよびその方法

【目的】複数の接触パッドを持つ基板に三軸または同軸ケーブルを接続する。
【構成】コネクタは、信号ワイヤ接続素子および、ドレイン・ワイヤ接続素子、複数の導電回線を持つフレキシブル回路を含む弾性接続素子を含む。各ケーブルの信号ワイヤが、信号線接続素子に固定され、信号線接続素子は弾性接続素子の信号線のひとつの端に接続する。各ケーブルのドレイン・ワイヤは、ドレイン・ワイヤ接続素子に接続し、ドレイン・ワイヤ接続素子は、弾性接続素子のドレイン線のひとつの端に接続する。フレキシブル回路の信号線およびドレイン線の反対側の端は、基板上の電気接続パッドに接続する。支持素子が、複数のコネクタを基板に取付けるために構成され配置される。コネクタは、フレキシブル回路素子、信号ワイヤおよびドレイン・ワイヤ・コネクタのカプセル化を含む。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント回路基板または他の同様の型のモジュールまたは基板に、ワイヤ素子を電気的に相互接続することに関連する。特に、プリント回路基板および同等のものに、表面取付け技術を使用して、同軸または三軸ケーブルを相互接続することに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、回路基板への外部電気接続の設計は、接続の密度を増加させる表面取付け技術を使用する傾向にある。高密度接続へのこの傾向は、回路基板や同等のものの外部接続回路および機能が増え続け、従って基板上の接続の数を増やすことが必要となったことによる。従って、信頼できる接続またはコネクタをより高密度にすることが、プリント回路基板の多様な信号および他の電気的要求に答えるために必要である。
【０００３】回路基板システム環境のひとつの型において、接続は、同軸または三軸ケーブルから信号線およびドレイン線を回路基板に導くために設計される。過去においてこれらの接続は、ケーブルのワイヤと基板のパッド間に直接はんだ接続されるか、回路基板または回路カードの穴に挿入されたコンプライアント・ピン（ピンーインーホール）のいずれかの形式であった。ピンーインーホール接続の場合、接続は、貴重な内部配線面を占領し、隣接する接続間に比較的広い空間を必要とした。したがって、カードまたは基板の表面に生成することができる接続の密度は制限されていた。はんだ付け接続の場合、接続は同様に接続間のかなりの空間を必要とし、すべて精密に置かれ完全に実行された、非常に正確なはんだ付けを必要とした。これらの接続は、ケーブルに対する圧力のために故障しやすかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面に複数の接触パッドを持つ基板に、表面取付け技術によって三軸または同軸ケーブルを接続することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】コネクタは、ケーブルの信号ワイヤに接続する信号ワイヤ接続素子および、ケーブルの各ドレイン・ワイヤに接続するドレイン・ワイヤ接続素子を含む。接続はまた、一定間隔を置いた複数の導電線を持つフレキシブル回路を含む、弾性接続素子を含む。電線の１セットが、ケーブルの信号ワイヤへの接続のために、他のセットがケーブルのドレイン・ワイヤへの接続のためにある。各ケーブルの信号ワイヤが、信号線接続素子に固定され、信号線接続素子は弾性接続素子の信号線のひとつの端に接続する。各ケーブルのドレイン・ワイヤは、ドレイン・ワイヤ接続素子に接続し、ドレイン・ワイヤ接続素子は、弾性接続素子のドレイン線のひとつの端に接続する。フレキシブル回路の信号線およびドレイン線の反対側の端は、ケーブルと基板間の信号およびドレイン接続を提供するために、基板上の電気接続パッドに接続する。支持素子が、基板上の電気接続パッドと弾力的に接続する弾性素子と共に、複数のコネクタを基板に取付けるために構成され配置される。コネクタは、複数の列形ケーブル・コネクタ接続を提供するために、フレキシブル回路素子、信号ワイヤおよびドレイン・ワイヤ接続素子間のカプセル化を含むことが好ましい。これらの列形ケーブル接続はハウジングに取付けられ、基板に固定される接続ワイヤの列を提供する。ケーブルの接続は、基板の片面または両面に取付けることができる。接続およびハウジングはまた、基板への接続の緊張をなくす。
【０００６】
【実施例】本発明に従って、改良コネクタおよびアセンブリ技術が、ピンーインーホールまたは直接ワイヤ相互接続ではなく、フレキシブル回路および表面取付け技術を使用して、同軸または三軸ケーブルをプリント回路基板または他の基板に接続するために提供される。本発明の改良ケーブル接続は、従来技術と比較して、信頼できるケーブル接続の密度をかなり増加させる。従来技術において、技術が進歩するにつれ高密度が要求されている。本技術はまた、コンプライアント緊張を無くすだけでなく、回路基板からコネクタを隔離することにより、様々な配置を許容する完全な弾性相互接続を可能にする。
【０００７】図１、図２、図５に参照すると、これらは本発明に従って、１４に示されるコネクタを使用する表面取付け技術による、プリント回路基板１２への一連の三軸ケーブル１０の接続を図示している。一連の三軸ケーブル１０は並べられ、コネクタ１４によって、列形ケーブル群として構成される。本発明に従って接続を形成する技術は、プリント回路基板１２の表面の極狭い領域における、多数の同軸ケーブルの接続を可能にし、それにより、表面取付け技術の進歩につれて要求される密度の改良を達成する。
【０００８】ケーブルの接続をさらに詳しく説明すると、好ましい実施例は、絶縁体１８で囲まれた信号ワイヤ１６および、それぞれ絶縁体１８の反対側に付着した一組のドレイン・ワイヤ２０を含み、それらすべてを外側絶縁体２２で覆った三軸ケーブル１０（図４（Ａ）参照）の接続として、記述される。（しかし、本発明はわずかの変更によって、図４（Ｂ）に示されるような、編み込み構成の単線ドレイン「ワイヤ」２０′で囲まれた絶縁体１８′に囲まれた信号ワイヤ１６′をもつ同軸ケーブル１０′の接続に適用できることが理解される。）図４（Ａ）に再び参照すると、本発明の三軸ケーブル接続を形成するために、信号ワイヤ接続素子２４およびドレイン・ワイヤ接続素子２６が提供される。信号ワイヤ接続素子２４は、一般に平らに拡張する鉛縁２９を持つワイヤ受信カップ２８を持つ。ドレイン・ワイヤ接続素子２６は、一組のカーブした端タブ３１、３２およびフィンガー３３を持つケーブル受信部分３０を含む。フィンガー３３は、信号ワイヤ接続素子２４と同様の構成のカップ部分３５および平らな端部分３６を持つ拡張素子３４にはめ込まれ、溶接あるいははんだ付けされる。
【０００９】銅のような導電体からなる信号ワイヤ接続素子２４およびドレイン・ワイヤ接続素子２６は、図３に示されるように、三軸ケーブルに接続する。図３および図４（Ａ）に示されるように、三軸ケーブルはむき出しにされ、信号ワイヤ１６がその絶縁体１８から拡張して露出されるように、準備される。そして外側絶縁体２２が取り除かれ、絶縁体１８の両側に付着した２つのドレイン・ワイヤ２０が露出される。ドレイン線は、露出した絶縁体１８の端で終わるように切り取られる。信号ワイヤ１６の端は、機械的電気的固定接続を提供するために、溶接またははんだ付けによってワイヤ受信カップ２８に固定される。さらに、絶縁された信号ワイヤ１６および２つのドレイン・ワイヤ２０は、ドレイン・ワイヤ２０がはめ込まれるカーブした端タブ３１、３２を持つドレイン線接続素子２６のケーブル受信部分３０に収容される。ドレイン線２０は同様に、機械的電気的固定接続を提供するために、タブ３１および３２に溶接あるいははんだ付けされる。フィンガー３３は、拡張素子３４に溶接あるいははんだ付けされ、それによって平らな接続表面３６を提示する。表面２９および３６は、一般に同一平面上に並んでいる。
【００１０】本発明が図４（Ｂ）に示されるような同軸ケーブルと共に実行されるとき、ドレイン・ワイヤ接続素子２６′が使用される。これは、ケーブル受信部分３０′のカーブ変更および、端タブ３１′、３２′が編み込み構成ドレイン・ワイヤ２０′とかみ合うように配置されることを除いて、図４（Ａ）に示される素子２６に非常に類似している。フィンガー３３′は、図４（Ａ）のフィンガー３３と本質的に同じである。図４（Ｂ）の信号ワイヤ接続素子２４および拡張素子３４は、図４（Ａ）に示される三軸ケーブルへのものと同じである。
【００１１】図３、図４（Ａ）、図５に参照すると、信号ワイヤ素子２４およびドレイン・ワイヤ素子２６は弾性接続素子４４に接続する。弾性接続素子４４は、図７および図８に示されるように、好ましい実施例においてはばね性ベリリウム銅のストリップまたは薄板でできたばね素子４６を含み、図１、図３、および図５に示される構成に形成される。ベリリウム銅４６の片側に積層化されるのは、縦に拡張する平行導電回線４８、４９を持つ誘電体ポリアミド４７を含む、フレキシブル回路素子である。回線４８は、信号線接続素子２４へ接続するためにあり、回線４９はドレイン・ワイヤ接続素子２６の拡張素子３４へ接続するためにある。電気短絡を防ぐために、誘電ポリエチレン材料５０が、回線４８および４９に積層化される。
【００１２】回線４８、４９の端５１、５２はそれぞれ、信号ワイヤ接続素子２４の端３０およびドレイン・ワイヤ接続素子２６の素子３４の端３６に、好ましくは溶接あるいははんだ付けによって接続する。従って、フレキシブル接続素子４４に接続されたすべてのケーブル１０は、一直線に並ぶ。典型的に、図８に示されるように、信号ワイヤ線４８は、ドレイン線接続４９のような電気容量を必要としないので、端５１から先細りとなる。
【００１３】信号ワイヤ接続素子２４およびドレイン・ワイヤ接続素子２６を取付けられ、弾性接続素子４４に固定された三軸ケーブル・ワイヤの各群は、カプセル化材料５３によってカプセル化される。カプセル化材料５３は、接続素子２４、２６、それらのケーブル・ワイヤ２０、２２への接続、およびフレキシブル回路導線４８、４９をカプセル化し、図１、図３に示されるようなケーブル１０の各群の取付け構造を提供する。このカプセル化材料は、誘電性プラスチック、例えばフィリップス石油会社製作のリトン（Ryton、商標名）のような、液晶重合体またはポリフェニル表面である。図１および図５に示されるように、これらのカプセル化されたワイヤ群は、回路基板への一群のケーブル接続を形成するために、上に積み重ねられる。さらにワイヤが互い違いになっていることが好ましく、この目的のために好ましい実施例において、図１、図２に示されるように積み重ねの中には交互に６つから７つのワイヤ群がある。
【００１４】ワイヤの各セットのカプセル化材料５３は、ハウジング部材５６に合う形をしたそれぞれ反対側から拡張する一組の耳５５を持つ、一般に角形の中央部分５４と共に形成される。従って、図１および図２に示されるように、６つから７つの三軸ケーブルの交互列が提供され、その各々のケーブルは、誘電体プラスチックで固定、カプセル化され、フレキシブル回路と接続する。
【００１５】プリント回路基板の表面にケーブルを接続するために、図１、図２、図５に示されるように、カプセル化されたケーブルが、両側に細く延びた溝５８を持つハウジング５６の中で積み重ねられる。カプセル化材料５３の耳５５は、ケーブルの直線に並んだ列形群をハウジング５６に固定するために、溝５８とかみ合う。カバー６０は、接着材（図示されていない）によってハウジング５６の最上部に固定され、そこに並んだケーブルを保持する。
【００１６】位置合わせ部材６２が、ハウジング５６に隣接して提供され、その上には横向きに拡張する複数の位置合わせスロット６４が形成されている。このスロットを通って弾性接続素子４４の各々が拡張する。ハウジングの穴７０、位置合わせ部材６２の穴７２および、プリント回路基板の穴７４を通って拡張するボルト６６によって、ハウジング５６および位置合わせ部材６２は回路基板１２に固定される。加えて、固定板７６が回路基板の反対側に提供され、それはボルト６６がさらに通り抜ける穴７７を持つ。ナット（図示されていない）が、ボルト６６の端に締められ、プリント回路基板１２にハウジング５６、位置合わせ部材６２および固定板７６をしっかりと締めつける。固定板７６は必要な堅さを提供する。
【００１７】回路基板１２の両面にケーブルが接続されるならば、固定板７６が取り除かれ、図６に示されるようにケーブルの同様の列が、第２のハウジング５６および第２の位置合わせ部材６２によってプリント回路基板の反対側に接続される。
【００１８】フレキシブル回路の回線４８、４９の端７７、７８は、端５１、５２の反対側にあり、図２、図５に示されるように、ポリアミド４７および銅シート４６の端を過ぎて延長し、プリント回路基板１２の表面に形成された電気パッド８０に接触する。ばねのような性質の弾性接続素子４４は、ハウジング５６に取付けられる際、回線４８、４９の端７７、７８を、プリント回路基板上のパッド８０としっかりかみ合わせる。これはまた、アセンブリ中のハウジングおよび回路基板の間隔に関して、製造およびアセンブリにおけるかなりの許容範囲を提供する。この接続は必要であれば、再加工が必要でなければはんだ付けによって、あるいはアール・バブーカその他による、「樹枝状電気接続およびコネクタ」と題する、１９８２年３月発行カナダ特許No.１，１２１，０１１に開示される最近の樹枝状接続によって、より強固に固定することができる。このような樹枝状接続は、接続を切り離しパッドに再接続することを可能にし、再加工を容易にする。
【００１９】本発明は好ましい実施例に添って記述されてきたが、同等の変更および修正を行うことができることは、この分野の技術者には明らかである。
【００２０】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されているので、表面に複数の接触パッドを持つ基板への表面取付け技術によって、三軸または同軸ケーブルを基板に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ってプリント回路基板の片側に接続する三軸ケーブルの分解図である。
【図２】回路板へのコネクタ接続の詳細な正面分解図である。
【図３】本発明のコネクタを形成するために、いくつかの三軸ケーブルおよびフレキシブル回路素子に接続する、カプセル化された信号線接続素子およびドレイン線接続素子の詳細な透視図である。
【図４】図４（Ａ）は、信号線およびドレイン線接続素子が、三軸ケーブルおよびフレキシブル回路素子の回線の端にどのように接続しているか示す分解図である。図４（Ｂ）は、同軸ケーブルへの信号ワイヤ接続素子およびドレイン・ワイヤ接続素子の接続の詳細な分解図である。
【図５】フレキシブル回路素子を使用してケーブルおよび回路基板に接続する、いくつかの接続素子の縦断面図である。
【図６】基板の両面への接続を示す図５と同様の断面図である。
【図７】弾性フレキシブル回路素子の拡大断面図である。
【図８】図７の線６ー６の面に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０ケーブル
１２プリント回路基板
１４コネクタ
１６信号ワイヤ
２０ドレイン・ワイヤ
２４信号ワイヤ接続素子
２６ドレイン・ワイヤ接続素子
４４弾性接続素子
４８、４９回線
５６ハウジング
６２位置合わせ部材
７６固定板

【特許請求の範囲】
【請求項１】表面上に複数の接触パッドを持つ基板のひとつの表面に、少なくともひとつの信号ワイヤおよび少なくともひとつのドレイン・ワイヤを持つ複数のケーブルを接続するためのコネクタであって、上記信号ワイヤに接続する信号ワイヤ接続素子および、上記ドレイン・ワイヤに接続するドレイン・ワイヤ接続素子と、一定間隔を置いた第１および第２の電線のセットを持ち、該第１のセットの各電線のひとつの端が上記信号ワイヤ接続素子に接続し、該第２のセットの各電線のひとつの端が上記ドレイン・ワイヤ接続素子に接続する、弾性接続素子と、上記基板に上記弾性素子を押しつけて上記コネクタを上記基板に取付けるための支持素子とを備え、上記第１および上記第２のセットの電線の反対側の端が上記基板上の上記パッドに接触するようにした、コネクタ。
【請求項２】上記コネクタが上記弾性フレキシブル接続素子に接続するケーブルの各群のための取付け構造を含み、上記支持素子が該取付け構造を固定するために上記基板に取付けられたハウジング部材を含む、請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】上記ハウジングおよび上記取付け構造が、上記基板上のパッドへの弾性フレキシブル・ケーブルの接触位置から上記ケーブルにかけられる圧力を分離するために、構成され相互接続される、請求項２に記載のコネクタ。
【請求項４】上記取付け構造が、上記信号ワイヤ接続素子、上記ドレイン・ワイヤ接続素子、それらの上記信号ワイヤ、上記ドレイン・ワイヤへの接続および、それらの上記フレキシブル接続素子の電線への接続、をカプセル化する誘電性材料を含む、請求項２に記載のコネクタ。
【請求項５】上記支持素子が、複数の上記取付け構造を積み重ね状態に維持するための手段を含む、請求項２に記載のコネクタ。
【請求項６】表面上に複数の接触パッドを持つ基板のひとつの表面に、少なくともひとつの信号ワイヤおよび少なくともひとつのドレイン・ワイヤを持つ複数のケーブルを接続する方法であって、上記信号ワイヤに接続する信号ワイヤ接続素子および、上記ドレイン・ワイヤに接続するドレイン・ワイヤ接続素子を提供するステップと、上記信号線接続素子を上記信号ワイヤに、上記ドレイン線接続素子を上記ドレイン・ワイヤに接続するステップと、一定間隔を置いた第１および第２の電線のセットを持つ弾性フレキシブル接続素子を提供するステップと、上記第１のセットの各電線のひとつの端を上記信号ワイヤ接続素子に接続し、上記第２のセットの各電線のひとつの端を上記ドレイン・ワイヤ接続素子に接続するステップと、上記基板の上記表面に隣接する支持素子を提供するステップと、上記第１および上記第２のセットの電線の反対側の端を上記基板上の上記パッドと弾力的に接触させ、上記接続素子を上記支持素子内に取付けるステップと、を備える方法。
【請求項７】上記接続群を取付け構造に取付け、上記支持素子が上記基板に取付けられたハウジング部材を含み、該取付け構造を該ハウジングに固定する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】上記ハウジングおよび上記取付け構造が、上記基板上のパッドへの弾性フレキシブル・ケーブルの接触位置から上記ケーブルにかけられる圧力を分離するために、構成され相互接続される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】上記取付け構造を上記ハウジング中に、積み重ね状態に維持する、請求項７に記載の方法。

【図１】