JP4200782B2 - スイッチ付き同軸コネクタ及び通信装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スイッチ付き同軸コネクタ及び通信装置、特に、携帯電話等の移動体通信装置に組み込まれる信号経路の切換えが可能なスイッチ付き同軸コネクタ及び該コネクタを備えた通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献】
特開平9−245907号公報
特許第3064906号
特開平11−265761号公報
特開2001−176612号公報
【0003】
従来、携帯電話等の通信装置には、信号経路を切り換える機能を有する表面実装タイプのスイッチ付き同軸コネクタが使用されているものがある。この種のスイッチ付き同軸コネクタとして、本出願人は既に前記公報に開示のものを種々提案した。
【0004】
この種のスイッチ付き同軸コネクタの基本的な構成は、図10に示すように、導電性薄板からなる可動端子92、固定端子93及び外部端子94を絶縁ケース91に取り付けたもので、可動端子92の先端に位置する接点部92aが薄板自身の弾性復元力によって固定端子93の接点部93aに接触して常閉接点を形成している。
【0005】
そして、特性を測定するためのプローブ80が装着されると、その中心コンタクト81が絶縁ケース91に突入し、可動端子92を圧接して下方に変位させ(図10の点線参照)、接点部92aが接点部93aから解離し、信号経路が固定端子93から中心コンタクト81に切り換わる。同時に、プローブ80の外部導体82が外部端子94に接触する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図10に示した従来のスイッチ付き同軸コネクタ90においては、可動端子92のばね可動部の変位方向が中心コンタクト81からの荷重方向と同じであるため、ばね可動部のストロークの管理が非常に困難であるという問題点を有している。
【0007】
その理由は、小型低背化されたコネクタでは、可動端子92のばね可動部のストロークを十分に確保することが難しく、ばね可動部のストロークを十分に確保しようとすると、ばね可動部の全長が長くなり、これでは接点圧が小さくなってしまう。そこで、必要な接点圧を確保するためにばね可動部の全長をある程度短くすることが必要になる。しかし、短いばね可動部では塑性変形するおそれがあり、接触信頼性が確保できない。塑性変形を防止するには、ストロークの制限を行うことが考えられるが、もともと小さなストロークをさらに制限することになるため、接点間ギャップが狭くなって確実に解離しなくなるおそれがある。
【0008】
また、従来の前記スイッチ付き同軸コネクタ90においては、端子92,93,94を金属板からプレス加工や切削加工にて形成していたため、加工に手間がかかると共に部品点数が多くて組立てが煩雑であり、ひいては製作コストの上昇を招いていた。
【0009】
そこで、本発明の目的は、可動端子の固定端子に対する接触信頼性が良好なスイッチ付き同軸コネクタ及び該コネクタを備えた通信装置を提供することにある。
【0010】
さらに、本発明の目的は、前記目的に加えて、部品点数及び組立て工数の削減を図り、安価に製作できるスイッチ付き同軸コネクタ及び該コネクタを備えた通信装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段及び作用】
以上の目的を達成するため、第1の発明は、中心コンタクト及び外部導体を有するプローブの装着、離脱に基づいて信号経路の切換えを行うスイッチ付き同軸コネクタにおいて、絶縁基板と、前記プローブの外部導体と電気的に接触するプローブ接触面を有し、前記絶縁基板に取り付けられた外部端子と、前記絶縁基板に設けた固定端子と、前記絶縁基板に取り付けられ、前記プローブの離脱時には前記固定端子と接触し、プローブの装着時には中心コンタクトによって変位して固定端子から解離する可動端子と、を備え、前記可動端子は、1枚のばね性金属材からなり、少なくとも、ばね可動部と、前記プローブの装着時に中心コンタクトの先端が接触するプローブ接触部と、前記絶縁基板への取付け部と、該取付け部に接続されており、絶縁基板の表面への合わせ面部と、てこ支点部と、前記固定端子への接点部とを備え、プローブの非装着時において、前記ばね可動部が前記合わせ面部から前記接点部にいくにしたがって前記絶縁基板の表面から離れるように撓むことによって、接点部が固定端子に圧接し、プローブの装着時において、可動端子は中心コンタクトの進入によってプローブ接触部が、前記てこ支点部を中心として回転することにより、前記てこ支点部に接続されている接点部が、回転して、固定端子との接触を解除すること、を特徴とする。
【0012】
第1の発明に係るスイッチ付き同軸コネクタにおいて、ばね性金属材からなる可動端子は、ばね可動部の撓みによって合わせ面が絶縁基板の表面に密着すると共に接点部が固定端子に圧接するため、可動ばね部のストロークの多少にかかわらず必要な接点圧が確保され、接触信頼性が高まる。また、プローブの装着時にその中心コンタクトが進入してプローブ接触部が変位すると共に、ばね可動部がてこ支点部を支点として該変位方向とは逆方向に反転して接点部が固定端子との接触を解除するため、接点部はプローブ接触部のストロークが小さくとも比較的大きくかつ瞬間的に変位することになり、確実に固定端子から解離する。
【0013】
第1の発明に係るスイッチ付き同軸コネクタにあっては、プローブの非装着時において、可動端子のてこ支点部は絶縁基板の表面から浮いた状態であり、プローブの装着時において、中心コンタクトの進入によるプローブ接触部の変位に基づいててこ支点部が該変位と同方向に変位して絶縁基板の表面に当接し、該当接と共にプローブ接触部及び接点部が回転して接点部が固定端子との接触を解除するように構成してもよい。
【0014】
プローブの装着時において中心コンタクトがプローブ接触部を押圧し始めてからてこ支点部が絶縁基板の表面に当接するまではばね可動部が反転すること(接点部が解離すること)はなく、この期間はいわば遊びの変位であり、プローブがコネクタに完全に装着されない段階で可動端子の接点部が固定端子から解離してしまうことが防止される。
【0015】
また、前記可動端子は、ばね可動部が合わせ面部から略U字形状に湾曲して延在し、該ばね可動部の先端部分においてプローブ接触部が合わせ面部側に延在し、かつ、接点部が合わせ面部と反対側に設けられていることが好ましい。さらに、可動端子の合わせ面部とプローブ接触部とてこ支点部と接点部とが一直線上に位置していることが好ましい。
【0016】
ばね可動部が略U字形状に湾曲していれば、ばね可動部が実質的に長くなり、安定したばね特性を発揮し、さらに、合わせ面部とプローブ接触部との距離が小さくなる。また、合わせ面とプローブ接触部とてこ支点部と接点部とが一直線上に位置していれば、可動端子の接点部の固定端子に対する接離動作が安定する。
【0017】
また、第1の発明に係るスイッチ付き同軸コネクタにおいて、前記固定端子は1枚のばね性金属材からなるものであってもよいが、絶縁基板の表面に形成された膜状の固定端子電極であることが好ましい。固定端子を絶縁基板の表面に膜状電極として形成すれば、部品点数が減少すると共に、組立工数も減少することになり、安価に製作することが可能になる。また、膜状電極は極めて薄く、コネクタの低背化にも寄与する。
【0018】
この種の固定端子電極は、従来から知られている厚膜形成方法によって絶縁基板上に容易に形成することができる。例えば、導電性ペーストを絶縁基板上に塗布、印刷又は転写したのち焼付けたり、熱硬化又はUV硬化させればよい。さらに、固定端子電極にはめっき処理を施すことが好ましい。回路基板上に実装する際のはんだ付けが良好になる。
【0019】
また、第2の発明に係る通信装置は前記スイッチ付き同軸コネクタを備えたことを特徴とし、該同軸コネクタの接触信頼性の向上によって信頼性の良好な通信装置とすることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスイッチ付き同軸コネクタ及び通信装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0021】
(スイッチ付き同軸コネクタの構成及び動作、図1〜図7参照)
本発明の一実施形態であるスイッチ付き同軸コネクタ1は、図1、図2に示すように、絶縁基板10と、外部端子(アース端子)15と、信号経路切換え用のスイッチング素子として機能する可動端子20及び固定端子電極25とから構成されている。
【0022】
この同軸コネクタ1に特性を測定するために接続されるプローブ30は、図6に示すように、中心コンタクト31の周囲に絶縁材32を介して外部導体33を設けたものである。
【0023】
絶縁基板10は、例えばアルミナ製であり、可動端子20を取り付けるための穴11、外部端子15の取付け位置を決めるための段差部12が形成されている。また、両側面には凹部13a,13bが形成されている。この凹部13a,13bは、図8を参照して以下に説明するように、マザー基板10’に形成したスリット13が分割されたものである。
【0024】
さらに、絶縁基板10には、図2、図4、図5に斜線を付して示すように、表面から側面(凹部13a)を介して裏面にわたって固定端子電極25が膜状に形成されている。膜状の固定端子電極25は従来知られている厚膜形成方法(塗布、印刷、転写等)によって形成することができる。
【0025】
例えば、銀や銅を主成分とする導電性ペーストを絶縁基板10上に塗布、印刷又は転写したのち焼付ければ、50μm以下の厚みの電極25を得ることができる。あるいは、絶縁基板10上に印刷、塗布又は転写した導電性ペーストを熱硬化させたり、UV硬化させることにより電極25としてもよい。さらに、固定端子電極25にはめっき処理が施される。めっき処理は下地めっきを含めて複数層に形成することも可能である。なお、固定端子電極25を形成する工程は後述する。
【0026】
外部端子15は、導電性薄板材を絞り加工等によって円筒形状に成形し、穴部16、脚部17及び切欠き18を設けたもので、絶縁基板10の上面に脚部17,17で挟み込むように取り付けられている。また、切欠き18は可動端子20及び固定端子電極25との接触を回避するために形成されている。外部端子15はグランド端子として機能するもので、その上縁部は、プローブ30が装着されたとき(図6(B)参照)、外部導体33の先端部と電気的に接触するプローブ接触面19とされている。
【0027】
可動端子20は、ばね性を有する導電性薄板からなり、図3に示すように、はんだ付け部20aと、絶縁基板10の表面への合わせ面部20bと、絶縁基板10へ取り付けるための位置決め部20c及びかしめ部20dと、ばね可動部20eと、てこ支点部20fと、プローブ30の装着時に中心コンタクトの先端が接触するプローブ接触部20gと、固定端子電極25と接離する接点部20hとを備えている。
【0028】
はんだ付け部20aは同軸コネクタ1が図示しない基板上に実装される際に基板上のランドにはんだ付けされる部分であり、合わせ面部20bから90°下方に曲げられており、絶縁基板10の側面に露出している。
【0029】
合わせ面部20bは絶縁基板10の表面に密着する部分である。位置決め部20c及びかしめ部20dは合わせ面部20bから下方に曲げられており、位置決め部20cは絶縁基板10の穴11の側面に圧接することで可動端子20の絶縁基板10上での位置決めを行う。かしめ部20dは絶縁基板10の裏面側にかしめられることで穴11の他の側面に圧接すると共に絶縁基板10の裏面に圧接し、可動端子20を絶縁基板10上に固定する。
【0030】
ばね可動部20eは合わせ面部20bから略U字形状に湾曲して延在している。このばね可動部20eの先端部分からプローブ接触部20gが合わせ面部20b側に延在し、プローブ接触部20gは上方に傾斜した状態にて曲げられている。この曲げ部分がてこ支点部20fとされている。また、ばね可動部20eの先端部分は合わせ面部20bと反対側で90°下方に曲げられ、その先端が固定端子電極25に対する接点部20hとされている。
【0031】
可動端子20が絶縁基板10に取り付けられた状態は図4、図5に示すとおりであり、合わせ面部20bとプローブ接触部20gとてこ支点部20fと接点部20hとが直線A上に位置している。このとき(プローブ30の非装着時)、図6(A)に示すように、可動端子20は接点部20hが固定端子電極25上に位置し、ばね可動部20eの撓みによって合わせ面部20bが絶縁基板10の表面に密着すると共に接点部20hが固定端子電極25に圧接する。また、てこ支点部20fは絶縁基板10の表面からは浮いた状態に保持されている。
【0032】
次に、以上の構成からなるスイッチ付き同軸コネクタ1の動作について説明する。プローブ30の非装着時において、可動端子20は前述したように図6(A)に示す状態にあり、接点部20hが固定端子電極25に接触している。この場合、信号経路は可動端子20から固定端子電極25へと通じている。
【0033】
一方、プローブ30が装着されると、図6(B)に示すように、中心コンタクト31が外部端子15の穴部16から絶縁基板10上に進入し、中心コンタクト31の先端が可動端子20のプローブ接触部20gを押圧し、該接触部20gが下方に変位すると共にこの変位方向とは逆方向にばね可動部20eがてこ支点部20fを支点として反転し、接点部20hが固定端子電極25から解離する。即ち、信号経路が固定端子電極25から中心コンタクト31に切り換わる。
【0034】
より詳しくは、中心コンタクト31の先端からの押圧力によってプローブ接触部20gが下方への変位を開始し(図7(A)参照)、てこ支点部20fも該変位と同方向に変位して絶縁基板10の表面に当接する(図7(B)参照)。プローブ接触部20g及びてこ支点部20fが下方に変位し始めてからてこ支点部20fが絶縁基板10の表面に当接するまではばね可動部20eが反転することはない。
【0035】
てこ支点部20fが絶縁基板10の表面に当接すると共にばね可動部20eがてこ支点部20fを支点としてプローブ接触部20gとは逆方向の上方に反転し、接点部20hが固定端子電極25との接触を解除する。
【0036】
以上の構成及び動作を備えたスイッチ付き同軸コネクタ1にあっては、プローブ30の非装着時において、ばね可動部20eの撓みによって接点部20hが固定端子電極25に圧接するため、ばね可動部20eのストロークの多少にかかわらず必要な接点圧が確保され、接触信頼性が良好である。また、プローブ30の装着時には、中心コンタクト31の先端が接触部20gが変位すると共に、ばね可動部20eがてこ支点部20fを支点として該変位方向とは逆方向に反転して接点部20hが固定端子電極25との接触を解除するため、接点部20hは接触部20gのストロークが小さくとも比較的大きくかつ瞬間的に変位し、確実に固定端子電極25から解離する。従って、スイッチ付き同軸コネクタ1のスイッチング素子の接触信頼性は極めて高いものとなる。
【0037】
また、プローブ30の非装着時において、てこ支点部20fは絶縁基板10の表面から浮いた状態に保持され、プローブ30の装着時において、中心コンタクト31が接触部20gを押圧し始めてからてこ支点部20fが絶縁基板10の表面に当接するまではばね可動部20eが反転すること(接点部20hが解離すること)はないので、プローブ30がコネクタ1に完全に装着されない段階で電気的導通状態が切り換わってしまう不具合が防止される。
【0038】
さらに、本実施形態にあっては、ばね可動部20eがU字形状に湾曲しているため、ばね可動部20eが実質的に長くなり、ばね特性が安定する。さらに、合わせ面部20bと接触部20gとの距離が小さくなる利点も有する。合わせ面部20bと接触部20gとの距離を小さくすると、小型のコネクタであっても接触部20gを中心コンタクト31に対応するコネクタ1の中央部に配置することができ、使い勝手のよいバランスのとれたコネクタを実現できる。
【0039】
また、合わせ面部20bと接触部20gとてこ支点部20fと接点部20hとが一直線上に位置しているため、接点部20hの固定端子電極25に対する接離動作が安定する。さらに、ばね可動部20eには加工精度のばらつきの大きい曲げ加工を施していないため、ばね特性のばらつきや変動を抑えることができる。
【0040】
(固定端子電極の形成方法、図8参照)
次に、絶縁基板10上に固定端子電極25を形成する方法の一例について説明する。
【0041】
絶縁基板10は、図8に示すマザー基板10’から一点鎖線で示す分割線X、Yにて分割されて1単位ずつカットされる。カットはダイサー等による切断、切れ目を入れて折り取る等の種々の方法を採用することができる。
【0042】
固定端子電極25はマザー基板10’の段階で形成される。即ち、マザー基板10’には前記穴11に加えて、分割線X上にスリット13を形成する。このマザー基板10’の表面にスクリーンマスクを重ねて導電性ペーストを所定の位置に印刷し、裏面にも同様の手順で導電性ペーストを所定の位置に印刷する。このとき、導電性ペーストの一部はスリット13に入り込み、その側面にも付着する。その後、焼付け処理することにより固定端子電極25が形成される。該電極25上にはめっき処理を施してもよい。なお、マザー基板10’に導電性ペーストを付与する方法はスクリーン印刷以外に種々の方法を採用することができる
【0043】
以上の如く、固定端子を膜状の電極25として絶縁基板10上に形成すれば、金属端子部品が1点少なくなり、組立工数も減少することになり、製作コストの低減が達成される。また、固定端子電極25は金属端子と比較して極めて薄く、コネクタ1の低背化にも寄与する。特に、固定端子電極25をマザー基板10’の段階で形成するようにすれば、いわゆるバッチ処理にて電極付き絶縁基板10を量産することができ、生産効率が向上する。
【0044】
(通信装置の実施形態、図9参照)
次に、本発明のいま一つの実施形態である通信装置について説明する。図9は携帯電話の高周波回路120を示し、該高周波回路120は、アンテナ素子122を備えると共に、デュプレクサ123、切換えスイッチ125、送信側アイソレータ131、送信側増幅器132、送信側段間用バンドパスフィルタ133、送信側ミキサ134、受信側増幅器135、受信側段間バンドパスフィルタ136、受信側ミキサ137、電圧制御発振器(VCO)138及びローカル用バンドパスフィルタ139によって構成されている。
【0045】
ここに、切換えスイッチ125として、前記スイッチ付き同軸コネクタ1を使用することができる。これにより、例えば、セットメーカでの携帯電話の組立て工程において、高周波回路120の電気特性をチェックする場合、測定器に接続されたプローブ30を前述の如くスイッチ付き同軸コネクタ1に装着すれば、高周波回路120からアンテナ素子122への信号経路を測定器側に切り換えることができる。
【0046】
(他の実施形態)
なお、本発明に係るスイッチ付き同軸コネクタ及び通信装置は、前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
【0047】
例えば、スイッチ付き同軸コネクタの構成部品である絶縁基板、外部端子、可動端子及び固定端子の細部の構造は任意である。特に、絶縁基板はケース状であってもよい。また、スイッチ付き同軸コネクタは携帯電話以外にも種々の通信装置に組み込むことができる。
【0048】
また、固定端子は前記実施形態においては膜状の電極25として示したが、可動端子20と同様に金属端子であってもよい。但し、膜状の電極とすることにより、前述の種々の利点を奏する。
【0049】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るスイッチ付き同軸コネクタによれば、可動端子の接点部の変位方向をプローブの中心コンタクトの当接によるプローブ接触部の変位方向とは逆方向となるようにしたため、良好な接点圧を保持でき、かつ、解離動作が確実であって、可動端子の固定端子に対する接触信頼性が向上する。
【0050】
また、本発明に係る通信装置は前述の効果を有するスイッチ付き同軸コネクタを備えることにより、信頼性の向上した通信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態であるスイッチ付き同軸コネクタを示す斜視図である。
【図2】前記スイッチ付き同軸コネクタを示す分解斜視図である。
【図3】前記スイッチ付き同軸コネクタの可動端子を示し、(A)は平面図、(B)は正面図である。
【図4】前記可動端子を絶縁基板に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図5】前記可動端子を絶縁基板に取り付けた状態を示す平面図である。
【図6】前記スイッチ付き同軸コネクタとプローブとの関係を示し、(A)は未装着時を示す断面図、(B)は装着時を示す断面図である。
【図7】前記可動端子の動作説明図である。
【図8】固定端子電極を形成した状態でのマザー基板を示す斜視図である。
【図9】本発明の他の実施形態である通信装置(携帯電話)の高周波回路を示すブロック図である。
【図10】従来のスイッチ付き同軸コネクタとプローブを示す未装着時の断面図である。
【符号の説明】
1…スイッチ付き同軸コネクタ
10…絶縁基板
15…外部端子
19…プローブ接触面
20…可動端子
20b…合わせ面部
20c…位置決め部
20d…かしめ部
20e…ばね可動部
20f…てこ支点部
20g…プローブ接触部
20h…接点部
25…固定端子電極
30…プローブ
31…中心コンタクト
33…外部導体
120…高周波回路
125…切換えスイッチ(スイッチ付き同軸コネクタ)
Claims (6)
- 中心コンタクト及び外部導体を有するプローブの装着、離脱に基づいて信号経路の切換えを行うスイッチ付き同軸コネクタにおいて、
絶縁基板と、
前記プローブの外部導体と電気的に接触するプローブ接触面を有し、前記絶縁基板に取り付けられた外部端子と、
前記絶縁基板に設けた固定端子と、
前記絶縁基板に取り付けられ、前記プローブの離脱時には前記固定端子と接触し、プローブの装着時には中心コンタクトによって変位して固定端子から解離する可動端子と、を備え、
前記可動端子は、1枚のばね性金属材からなり、少なくとも、ばね可動部と、前記プローブの装着時に中心コンタクトの先端が接触するプローブ接触部と、前記絶縁基板への取付け部と、該取付け部に接続されており、絶縁基板の表面への合わせ面部と、てこ支点部と、前記固定端子への接点部とを備え、
プローブの非装着時において、前記ばね可動部が前記合わせ面部から前記接点部にいくにしたがって前記絶縁基板の表面から離れるように撓むことによって、接点部が固定端子に圧接し、
プローブの装着時において、可動端子は中心コンタクトの進入によってプローブ接触部が、前記てこ支点部を中心として回転することにより、前記てこ支点部に接続されている接点部が、回転して、固定端子との接触を解除すること、
を特徴とするスイッチ付き同軸コネクタ。 - プローブの非装着時において、可動端子のてこ支点部は絶縁基板の表面から浮いた状態であり、
プローブの装着時において、中心コンタクトの進入によるプローブ接触部の変位に基づいててこ支点部が該変位と同方向に変位して絶縁基板の表面に当接し、該当接と共にプローブ接触部及び接点部が回転して接点部が固定端子との接触を解除すること、
を特徴とする請求項1記載のスイッチ付き同軸コネクタ。 - 前記可動端子は、ばね可動部が合わせ面部から略U字形状に湾曲して延在し、該ばね可動部の先端部分においてプローブ接触部が合わせ面部側に延在し、かつ、接点部が合わせ面部と反対側に設けられていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載のスイッチ付き同軸コネクタ。
- 前記可動端子の合わせ面部とプローブ接触部とてこ支点部と接点部とが一直線上に位置していることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載のスイッチ付き同軸コネクタ。
- 前記固定端子は前記絶縁基板の表面に形成された膜状の固定端子電極であることを特徴とする請求項1、請求項2、請求項3又は請求項4記載のスイッチ付き同軸コネクタ。
- 請求項1、請求項2、請求項3、請求項4又は請求項5記載のスイッチ付き同軸コネクタを備えたことを特徴とする通信装置。
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