JP4496663B2

JP4496663B2 - 同軸コネクタ及び通信装置

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Publication number: JP4496663B2
Application number: JP2001128380A
Authority: JP
Inventors: 力浦谷
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: JP2002324635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同軸コネクタ及び通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等の移動用の通信装置の中には、信号経路を切換える機構を有する表面実装タイプの同軸コネクタを使ったものがある。従来、この種の同軸コネクタとしては、例えば、樹脂製絶縁性ケースと固定接点部材及びばね部分を有する可動接点部材とをインサートモールドにより一体成形したものが知られている。
【０００３】
この従来の同軸コネクタは、ばね部分の弾性力で可動接点部材を固定接点部材に接触させて電気的に接続しており、相手側コンタクトプローブ等で可動接点部材のばね部分を変位させて固定接点部材から電気的に解離させることによって信号経路の切換えを行っている。つまり、ばね部分を変位させることにより、可動接点部材が固定接点部材に接離して信号経路を切換えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、携帯電話等の移動用の通信装置の小型化に伴い、それに使用されている同軸コネクタも小型低背化が求められている。しかし、従来の同軸コネクタでは、微小ばね等の使用によりばね部分はすでに小型化されているため、さらなるばね部分の小型化は、設計の難度が高くなる。また、ばね部分に使用する材料が特殊となるので、コストの問題が発生する。また、ばね部分の小型化に伴って、ばね部分に作用する繰り返し応力が相対的に大きくなるので、ばね部分の寿命の劣化防止対策が必要となる。
【０００５】
また、ばね部分を小型化にすると、ばね部分の変位量がわずかになり、同軸コネクタに可動接点部材と固定接点部材を組み込む際の位置ずれによって、接点不良が発生し易い。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、小型で優れた信号経路を切換える機構を有した同軸コネクタ及び通信装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る同軸コネクタは、
（ａ）相手側コンタクトプローブが挿入される開口部を設けた外部端子と、
（ｂ）前記外部端子内に配置され、相手側コンタクトプローブの中心コンタクトが接触する中心電極パターン及び該中心電極パターンに電気的に接続された信号切換用電極パターンを設けた可動接点部材と、
（ｃ）前記外部端子に組み付けられ、前記信号切換用電極パターンに摺接する共通用電極パターン及び接離用電極パターンを設けた固定接点部材と、
（ｄ）前記相手側コンタクトプローブが挿入される開口部を設け、前記外部端子と前記可動接点部材の間に配置され、前記可動接点部材を前記固定接点部材に圧接する弾性部材とを備え、
（ｅ）前記相手側コンタクトプローブの装着と共に、前記可動接点部材が回転摺動して前記信号切換用電極パターンが前記接離用電極パターンから解離するように構成されていること、
を特徴とする。
【０００８】
以上の構成により、相手側コンタクトプローブの非装着時には、弾性部材の弾性力によって確実に、可動接点部材の信号切換用電極パターンと固定接点部材の共通用電極パターン及び接離用電極パターンとが摺接し、かつ、電気的に接続している。一方、相手側コンタクトプローブの装着時には、中心コンタクトが中心電極パターンに接触すると共に、可動接点部材が回転摺動して信号切換用電極パターンが接離用電極パターンから解離し、信号経路が切り換わる。
【０００９】
ここに、相手側コンタクトプローブの先端部に回転用部材を取り付けると共に、可動接点部材に回転用部材を嵌合させるための凹部を設け、この凹部に中心電極パターンを配設し、回転用部材の回転と共に可動接点部材が回転摺動するように構成されていることが好ましい。さらに、可動接点部材を一定の回転角度で係止できる回転係止手段を有していることが好ましい。これにより、相手側コンタクトプローブへの信号経路の切換えがより確実に行われる。
【００１０】
また、本発明に係る通信装置は、前述の特徴を有する同軸コネクタを備えることにより、小型化及び低コスト化を図るとともに、信頼性を高くすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る同軸コネクタ及び通信装置の実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１２】
［第１実施形態、図１〜図８］
本発明に係る同軸コネクタの一実施形態の分解斜視図を図１に示す。同軸コネクタ１は外部端子１０と弾性部材３０と可動接点部材５０と固定接点部材７０から構成されている。図２は図１に示した弾性部材３０の下面図、図３は図１に示した可動接点部材５０の下面図、図４は図１に示した同軸コネクタ１の組立完成後の外観斜視図、図５は図４に示した同軸コネクタ１の上面図、図６は図４に示した同軸コネクタ１のＶＩ−ＶＩ断面図をそれぞれ示す。
【００１３】
図１に示すように、導電性金属からなる外部端子１０は、円筒形状の上面中央に相手側コンタクトプローブ９０の先端部を挿入するための開口部１２が形成されている。外部端子１０の内径は、弾性部材３０の外径より若干大きく設定されている。外部端子１０の下部には、固定接点部材支持部１８と弾性体固定用支持部１７が形成されている。弾性体固定用支持部１７は、外部端子１０の周縁部に対向して二つ形成されている。固定接点部材支持部１８は、弾性体固定用支持部１７の間に二つ形成されている。固定接点部材支持部１８の先端内側には、固定接点部材７０の窪み７６と係止するための凸部１９が形成されている。本第１実施形態では、固定接点部材支持部１８と弾性体固定用支持部１７は、略９０度間隔で交互に配置されている。
【００１４】
弾性部材３０は略円板形状を有し、上面３１の略中央に相手側コンタクトプローブ９０の先端部を挿入するための開口部３５が形成されている。外周面３３の対向する位置には、二つの切り欠き部３４が形成されている。弾性部材３０の下面３２には、図２に示すように、可動接点部材位置決め用凹部３７が形成されている。位置決め用凹部３７は六つの側面３６を有しており、それぞれの側面３６の中央部が、弾性部材３０の中心に向かって凸状に張り出している。位置決め用凹部３７の深さは寸法は、可動接点部材５０の位置決めが確実にできるだけの寸法があればよい。弾性部材３０の材料としては、弾性体、例えば、ゴム等が用いられる。
【００１５】
図１に示すように、セラミックや樹脂材料からなる可動接点部材５０は、略正六角形状を有し、上面５１の略中央には、相手側コンタクトプローブ９０の先端部と嵌合することができる凹部５４が形成されている。本第１実施形態では、凹部５４の横断面形状と相手側コンタクトプローブ９０の先端部の中心コンタクト９４の外周に取り付けられた回転用部材９２の横断面形状とを十字形状に設定した（図４参照）。これにより、凹部５４は、回転用部材９２を回転させることにより発生する回転力を可動接点部材５０に伝授できる。凹部５４の底部の中央には略円形状の中心電極パターン６１が形成されている（図５参照）。可動接点部材５０は抜き加工やダイシングカット加工等の方法により形成される。特に、ダイシングカット加工の場合は、可動接点部材５０の外形が正六角形状であるので、母基板から可動接点部材５０をハニカム状（蜂の巣状）に切り出すことができ、材料取りを有効に行うことができる。
【００１６】
図３に示すように、可動接点部材５０の下面５２には信号切換用電極パターン６６が形成されている。そして、上面５１の中心電極パターン６１と下面５２の信号切換用電極パターン６６とは、可動接点部材５０の中央で電気的に接続されている。信号切換用電極パターン６６は、短尺電極部６７と長尺電極部６８とが交互に、かつ、略６０度の角度で中心から放射状にそれぞれ三つ延在した形状を有している。短尺電極部６７は、可動接点部材５０の中心から端部まで長さＬ１を有し、長尺電極部６８は、可動接点部材５０の中心から端部まで長さＬ２を有している。短尺電極部６７の長さＬ１は、固定接点部材７０の中心からの距離Ｌ３より長く、かつ、距離Ｌ４より短くした。長尺電極部６８の長さＬ２は距離Ｌ４より長くした。つまり、信号切換用電極パターン６６の長尺電極部６８は、共通用電極パターン８４及び接離用電極パターン８５のいずれにも接触するだけの長さに設定されている。一方、短尺電極部６７は、共通用電極パターン８４には接触するが、接離用電極パターン８５には接触しない長さに設定されている。
【００１７】
セラミックや樹脂材料からなる固定接点部材７０は、略矩形状を有し、その上面７１には、共通用電極パターン８４と接離用電極パターン８５が形成されている。共通用電極パターン８４は、外周縁部近傍から固定接点部材７０の中心に向かって、中心から距離Ｌ３の位置まで延在している。同様に、接離用電極パターン８５は、共通用電極パターン８４と対向する側の外周縁部近傍から中心に向かって、中心から距離Ｌ４の位置まで延在している。本第１実施形態では、距離Ｌ３より距離Ｌ４が長くなるように設定した。さらに、電極パターン８４，８５は、それぞれ固定接点部材７０に形成されたスルーホール８６を介して、下面７２に形成されている共通用外部電極パターン８７及び接離用外部電極パターン８８とそれぞれ電気的に接続している。
【００１８】
固定接点部材７０の下面７２の外周縁部には、二つの溝７５が対向して形成されている。それぞれの溝７５の中央には、窪み７６が形成されている。本第１実施形態では、電極パターン８４，８５と溝７５は、それぞれ互いに略９０度間隔で配置されている。信号切換用電極パターン６６との摺動動作による電極の摩耗を抑えるために、固定接点部材７０に形成されている電極パターン８４，８５等の表面にＮｉめっきを施し、さらに耐腐食を考慮してその表面にＡｕめっき又はＡｇめっきを施すことが好ましい。
【００１９】
以上の構成部品を以下のように組み立てる。外部端子１０内に弾性部材３０及び可動接点部材５０を順に収容する。このとき、弾性部材３０の切り欠き部３４に外部端子１０の弾性体固定用支持部１７が係合し、外部端子１０と弾性部材３０との相対的な回転を防止する。
【００２０】
可動接点部材５０の上面５１を弾性部材３０側に向けて、可動接点部材５０を位置決め用凹部３７に収容する。このとき、弾性部材３０の下面３２から可動接点部材５０の下面５２が若干突出する。可動接点部材５０の側面５３は、位置決め用凹部３７の側面３６の凸部に接している。
【００２１】
次に、固定接点部材７０と外部端子１０を組み合わせる。このとき、弾性部材３０の下面３２から可動接点部材５０の下面５２が突出しているので、可動接点部材５０の下面５２に形成されている信号切換用電極パターン６６の短尺電極部６７が共通用電極パターン８４に、長尺電極部６８が接離用電極パターン８５に、それぞれ確実に接触する。そして、固定接点部材支持部１８を固定接点部材７０の溝７５内に収まるように折り曲げて外部端子１０を固定する。このとき、固定接点部材支持部１８の先端に形成されている凸部１９と溝７５の中央に形成されている窪み７６とが係合するので、固定接点部材７０を確実に支持する。一方、可動接点部材５０は、弾性部材３０の弾性力によって固定接点部材７０に圧接された状態で、外部端子１０内において回転摺動が可能である。
【００２２】
可動接点部材５０は非導体材料から形成されているので、可動接点部材５０に形成された電極パターン６１，６６はそれぞれ外部端子１０に対して電気的に絶縁状態である。こうして、図４及び図５に示すような同軸コネクタ１が得られる。
【００２３】
次に、図５〜図８を参照して、この同軸コネクタ１の信号経路を切換える機構の説明をする。
【００２４】
図５及び図６に示すように、同軸コネクタ１は、印刷配線板９５上に実装される。同軸コネクタ１の固定接点部材支持部１８は印刷配線板９５に設けたグランドパターン（図示せず）にはんだ付けされ、共通用外部電極パターン８７は信号パターン９７にはんだ付けされ、接離用外部電極パターン８８は信号パターン９８にはんだ付けされる。つまり、外部電極パターン８７，８８は、それぞれ同軸コネクタ１の入出力端子として機能している。
【００２５】
相手側コンタクトプローブ９０が装着されていないとき、図５に示すように、同軸コネクタ１は、通常、長尺電極部６８と接離用電極パターン８５及び短尺電極部６７と共通用電極パターン８４が接続するように、可動接点部材５０が配置される。従って、図６に示すように、信号パターン９７−共通用外部電極パターン８７−スルーホール８６−共通用電極パターン８４−信号切換用電極パターン６６−接離用電極パターン８５−スルーホール８６−接離用外部電極パターン８８−信号パターン９８の信号経路を形成している。このとき、電極パターン８４，８５と電極部６７，６８の電気的接続状態は、弾性部材３０の弾性力によって確実に維持される。
【００２６】
次に、相手側コンタクトプローブ９０を装着する場合には、図７及び図８に示すように、相手側コンタクトプローブ９０の先端部に取り付けた回転用部材９２を、外部端子１０の開口部１２から挿入して可動接点部材５０の凹部５４に差し込む。このとき、相手側コンタクトプローブ９０の中心コンタクト９４は中心電極パターン６１に電気的に接続する。そして、回転用部材９２を凹部５４内に差し込んだ状態で相手側コンタクトプローブ９０を６０度回転させると、これに伴って、可動接点部材５０が回転摺動する。つまり、可動接点部材５０の側面５３は、位置決め用凹部３７の側面３６を一時的に押し広げ、隣の側面３６に再び接する。
【００２７】
図７に示すように、信号切換用電極パターン６６は６０度回転し、長尺電極部６８と共通用電極パターン８４が接続し、短尺電極部６７と接離用電極パターン８５が解離（切断）する。つまり、可動接点部材５０の中心から接離用電極パターン８５までの距離Ｌ４は、短尺電極部６７の長さＬ１より長いので、接離用電極パターン８５と短尺電極部６７は解離（切断）状態になる。他方、可動接点部材５０の中心から共通用電極パターン８４までの距離Ｌ３は、長尺電極部６８の長さＬ２より短いので、共通用電極パターン８４と長尺電極部６８は接続状態になる。
【００２８】
従って、図８に示すように、信号経路は、信号パターン９７−共通用外部電極パターン８７−スルーホール８６−共通用電極パターン８４−信号切換用電極パターン６６−中心電極パターン６１−中心コンタクト９４に切り換えられる。このとき、可動接点部材５０の側面５３は、弾性部材３０の位置決め用凹部３７の側面３６によってガイドされ、可動接点部材５０は一定の回転角度（本第１実施形態では可動接点部材５０の外形が正六角形状であるので略６０度）で係止される。この結果、外部端子１０に対して可動接点部材５０の正確な位置決めができる。そして、作業者は、可動接点部材５０と位置決め用凹部３７が係合するロック感を得ることができるので、確実に信号経路切り換え作業をすることができる。また、可動接点部材５０を固定接点部材７０に圧接させる力として、可動接点部材５０を覆うように配置されている弾性部材３０の弾性力を利用しているため、従来の微小ばねを利用した場合と比較して、接触安定性を高くすることができる。
【００２９】
相手側コンタクトプローブ９０を同軸コネクタ１から外す場合には、相手側コンタクトプローブ９０を凹部５４に差し込んだ状態で、回転用部材９２を６０度回転させた後、相手側コンタクトプローブ９０を外す。これにより、可動接点部材５０が再び回転摺動し、信号パターン９７−共通用外部電極パターン８７−スルーホール８６−共通用電極パターン８４−信号切換用電極パターン６６−接離用電極パターン８５−スルーホール８６−接離用外部電極パターン８８−信号パターン９８の信号経路に復帰する。このように、相手側コンタクトプローブ９０を用いて可動接点部材５０を回転摺動させることで、信号経路を簡単に、かつ、信頼性高く切り換えることができる。
【００３０】
以上の同軸コネクタ１は、可動接点部材５０及び固定接点部材７０を重ね合わせ、可動接点部材５０を弾性部材３０の位置決め用凹部３７によってガイドさせながら回転摺動させて、互いの電極パターン６６，８４，８５を接触させたり離させたりしているので、同軸コネクタ１内部の信号経路を簡単に構成することができる。また、可動接点部材５０や固定接点部材７０の表面に直接に電極パターン６６，８４，８５を形成するので、電極パターン６６，８４，８５の配置位置が安定し、同軸コネクタ１を組み立てた際に生じる仕上がり精度のばらつきが小さくなる。また、相手側コンタクトプローブ９０の回転用部材９２の回転を利用して可動接点部材５０を回転させるので、同軸コネクタ１内に回転力を与える機構を備える必要がなく、簡素なものになる。
【００３１】
さらに、電極パターン６６，８４，８５同士は摺動接触するため、電極パターン６６，８４，８５の表面に汚れや異物の付着があっても、摺動動作により、これらの汚れや異物が除去されるので、電極パターン６６，８４，８５同士の電気的接続状態の信頼性が向上する。
【００３２】
［第２実施形態、図９］
第２実施形態は、本発明に係る通信装置を携帯電話に適用した例について説明する。
【００３３】
図９は、携帯電話１２０の高周波回路部の電気回路ブロック図である。図９において、１２２はアンテナ素子、１２３はデュプレクサ、１２５は切換スイッチ、１３１は送信側アイソレータ、１３２は送信側増幅器、１３３は送信側段間用バンドパスフィルタ、１３４は送信側ミキサ、１３５は受信側増幅器、１３６は受信側段間用バンドパスフィルタ、１３７は受信側ミキサ、１３８は電圧制御発振器（ＶＣＯ），１３９はローカル用バンドパスフィルタである。
【００３４】
ここに、切換スイッチ１２５として、前記第１実施形態の同軸コネクタ１を使用することができる。これにより、例えば、セットメーカが携帯電話１２０の製造工程において、高周波回路部の電気特性をチェックする場合、測定器に接続された測定用プローブ（相手側コンタクトプローブ）９０を同軸コネクタ１に嵌合の後に回転させれば、高周波回路部からアンテナ素子１２２への信号経路を、高周波回路部から測定器への信号経路に切換えることができる。測定用プローブ９０を再び回転させた後に同軸コネクタ１から外すと、再び高周波回路部からアンテナ素子１２２への信号経路に戻る。そして、この同軸コネクタ１を実装することにより、小型で信頼性が高く、かつ、低コストな携帯電話１２０を実現することができる。
【００３５】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の構成に変更することができる。例えば、同軸コネクタの構成部品であるケース、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、可動接点部材５０の信号切換用電極パターン６６の角度は任意であり、直交状態であってもよい。また、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。
【００３６】
また、前記第１実施形態の相手側コンタクトプローブ９０の先端部に取り付けられた回転用部材９２は、自身に回転機能がなく、外部から回転力を与える必要があるが、例えば、回転用部材９２の先端部が同軸コネクタ１の凹部５４に差し込まれて、先端部に圧力がかかると、回転用部材９２が自動的に所定の角度だけ回転するような機構にしてもよい。
【００３７】
また、相手側コンタクトプローブは、図１０に示すように、プローブ本体の外側にシールド用外部導体９３を有したものであってもよい。この相手側コンタクトプローブ９１が、図１１に示すように、同軸コネクタ１に装着されると、中心コンタクト９４と中心電極パターン６１が電気的に接続されると同時に、シールド用外部導体９３が外部端子１０に嵌合して、シールド用外部導体９３も外部端子１０と電気的に接続される。これにより、同軸コネクタ１を実装した装置の電気特性を、外界からの電磁界の影響を受けないで測定することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、同軸コネクタは、可動接点部材及び固定接点部材を重ね合わせ、可動接点部材を弾性部材の弾性力によって固定接点部材に圧接させた状態で回転摺動させて、互いの信号切換用電極パターン、共通用電極パターン及び接離用電極パターンを接触させたり離させたりしているので、同軸コネクタ内部の信号経路を簡単に構成することができる。また、可動接点部材や固定接点部材の表面に直接に信号切換用電極パターン、共通用電極パターン及び接離用電極パターンを形成するので、信号切換用電極パターン、共通用電極パターン及び接離用電極パターンの配置位置が安定し、同軸コネクタを組み立てた際に生じる仕上がり精度のばらつきを小さくすることができる。また、相手側コンタクトプローブの回転用部材の回転を利用して可動接点部材を回転させるので、同軸コネクタ内に回転力を与える機構を備える必要がなく、簡素なものにすることができる。
【００３９】
さらに、信号切換用電極パターン、共通用電極パターン及び接離用電極パターン同士は摺動接触するため、信号切換用電極パターン、共通用電極パターン及び接離用電極パターンの表面に汚れや異物の付着があっても、摺動動作により、これらの汚れや異物が除去され、信号切換用電極パターン、共通用電極パターン及び接離用電極パターン同士の電気的接続状態の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る同軸コネクタの一実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示した弾性部材の底面図。
【図３】図１に示した可動接点部材の底面図。
【図４】図１に示した同軸コネクタの組立完成後の外観斜視図。
【図５】図４に示した同軸コネクタの上面図。
【図６】図４に示した同軸コネクタのＶＩ−ＶＩ断面図。
【図７】図４に示した同軸コネクタの信号経路の切換え後の状態を説明をするための上面図。
【図８】図７に示した同軸コネクタのＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図。
【図９】本発明に係る通信装置の一実施形態を示す電気回路ブロック図。
【図１０】相手側コンタクトプローブの変形例を示す垂直断面図。
【図１１】図１０に示した相手側コンタクトプローブを同軸コネクタに装着した状態を示す垂直断面図。
【符号の説明】
１…同軸コネクタ
１０…外部端子
１２…開口部
３０…弾性部材
３５…開口部
３７…可動接点部材位置決め用凹部（回転係止手段）
５０…可動接点部材
５４…凹部
６１…中心電極パターン
６６…信号切換用電極パターン
６７…短尺電極部
６８…長尺電極部
７０…固定接点部材
８４…共通用電極パターン
８５…接離用電極パターン
１２０…携帯電話（通信装置）

Claims

相手側コンタクトプローブが挿入される開口部を設けた外部端子と、
前記外部端子内に配置され、相手側コンタクトプローブの中心コンタクトが接触する中心電極パターン及び該中心電極パターンに電気的に接続された信号切換用電極パターンを設けた可動接点部材と、
前記外部端子に組み付けられ、前記信号切換用電極パターンに摺接する共通用電極パターン及び接離用電極パターンを設けた固定接点部材と、
前記相手側コンタクトプローブが挿入される開口部を設け、前記外部端子と前記可動接点部材の間に配置され、前記可動接点部材を前記固定接点部材に圧接する弾性部材とを備え、
前記相手側コンタクトプローブの装着と共に、前記可動接点部材が回転摺動して前記信号切換用電極パターンが前記接離用電極パターンから解離するように構成されていること、
を特徴とする同軸コネクタ。
前記相手側コンタクトプローブの先端部に回転用部材を取り付けると共に、前記可動接点部材に前記回転用部材を嵌合させるための凹部を設け、該凹部に前記中心電極パターンを配設し、前記回転用部材の回転と共に前記可動接点部材が回転摺動することを特徴とする請求項１記載の同軸コネクタ。
前記可動接点部材を一定の回転角度で係止できる回転係止手段を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか一つに記載の同軸コネクタ。
請求項１〜請求項３の少なくともいずれか一つに記載の同軸コネクタを備えたことを特徴とする通信装置。