JP2003323824A - 高周波フレキシブル多芯同軸ケーブルの製造方法およびその応用電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速伝送が可能であり、優れた耐雑音特性を有
する低価格な角型高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル
の製造方法を提供する。 【解決手段】本発明では、信号が伝送される中心導体を
絶縁フィルムで挟み込み、その絶縁フィルムをさらに外
部導体で被覆した角型同軸構造のケーブルを形成した
後、それらを複数本並列に束ねることにより高速伝送と
耐雑音特性の向上を図る手段を提供している。また、本
発明によって作製された角型高周波フレキシブル多芯同
軸ケーブルは、従来のフレキシブルケーブルと同様な性
質を有するため、可撓性があり、且つ、安価に実現でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は電子機器、医療機器
等で使われる高周波フレキシブル多芯同軸ケーブルの製
造方法に係わり、特に、１ＧＨｚ以上の高周波特性を有
し、且つ、従来の大略１／２のコストで実現できるフレ
キシブル多芯角型同軸ケーブルの製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】最近、動画や高速・大容量の広帯域サー
ビスの要請が強まっており、パーソナルコンピュータ
（以降、パソコンと略す）、デジタルカメラ、８ミリカ
メラ、情報通信携帯端末等の電子機器や医療機器の高速
化が必須になっている。既に、これらの機器において
は、表示画面を提供する液晶ディスプレイと制御回路と
を接続するケーブルの信号授受速度が１GHｚを超えるも
のも出始めており、この高速化の傾向は今後も続くもの
と考えられている。ノートパソコン市場では、2000年度
の年間出荷台数は2400万台であり、それらの６０〜７０
％に細線同軸ケーブルが使用され、残りはフレキシブル
多芯ケーブルが使用されている。

【０００３】従来、これらの機器においては、表示画面
を提供する液晶ディスプレイと制御回路とを接続するケ
ーブルとして、フレキシブル多芯ケーブルやフレキシブ
ル多芯細線同軸ケーブル等が使用されてきた。図６に、
フレキシブル多芯ケーブルの従来構造例を示す。このケ
ーブルは、図６に示すようにポリイミドやエポキシ樹脂
などの絶縁フィルム１の上に信号を伝達するための中心
導体２を複数本並列配線し、その後、絶縁フィルム３で
中心導体２を被覆したマイクロストリップ構造をしてい
る。図７に、フレキシブル多芯細線同軸ケーブルの従来
構造例を示す。このケーブルは、信号を伝達する中心導
体５を第１の絶縁フィルム６で取囲み、さらに、その外
側を接地面となる外部導体７と第２の絶縁フィルム８で
覆った細線同軸ケーブルを複数本並列配線した構造９を
している。前者は絶縁フィルム１上に中心導体２を形成
する簡易な構造のため、安価であり、１００MHｚ以下の
信号授受速度を要する電子機器に多く用いられている。
後者は、主として、信号の授受速度が３００〜４００MH
ｚを要する医療機器のような電子機器のケーブル接続シ
ステムに使われており、高速の信号授受が可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した電子機器や医
療機器には、高速化と同時に小型・薄型化、低コスト化
も要求されており、これに伴い使用されるケーブルにも
細径・薄型化、コスト低減が必須となっている。しか
し、ケーブルの細径・薄型化は伝送路の伝播損失や帯域
劣化、伝送路間クロストークや外来雑音による伝送品質
劣化等を招来するので、高品質、且つ、高速伝送を実現
するには、これらの課題を克服することが必要不可欠と
なっている。図６に示すフレキシブル多芯ケーブルはマ
イクロストリップ構造をしているため、接地面と反対側
に形成される中心導体２が開放されているため、中心導
体間、即ち、信号伝送路間のクロストークや外来雑音の
影響を受け易い上に、ケーブルが屈曲するとインピーダ
ンスが変動するので、信号の伝送品質の劣化防止は難し
い。また、ノートパソコンのヒンジ部におけるケーブル
の可撓性が劣っており（半径2.5mmの屈曲試験にて、2,0
00回にて破断：目標の約十分の一）、伝送帯域として約
１００MHｚまでしか対応していない。図７に示す細線同
軸ケーブルは、図６のフレキシブルケーブル構造で問題
となった高速伝送や高い雑音耐性、ケーブル屈曲時に生
じるインピーダンス変動の抑圧を実現するために開発さ
れたもので、広帯域サービス対応のパソコンや医療機器
に広く用いられてきた。しかし、細線同軸ケーブルの価
格は、フレキシブルケーブルの価格の約４倍であり、非
常に高価であるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術および先行
技術の問題点を解決し、高速伝送が可能であり、且つ、
安価で耐雑音特性に優れ、ケーブル屈曲時のインピーダ
ンス変動の小さい高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル
の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】中心導体を二つの絶縁フ
ィルムで挟み込み、該絶縁フィルムをさらに外部導体で
被覆して角型同軸構造を有する基本ケーブルを形成し、
該基本ケーブルを複数本積層した後、プレスして上記ケ
ーブルを圧着することにより高周波フレキシブル多芯同
軸ケーブルを作製することを特徴とする高周波フレキシ
ブル多芯同軸ケーブルの製造方法。上記の高周波フレキ
シブル多芯同軸ケーブルの製造方法において、絶縁フィ
ルムの周囲を覆う外部導体の内、対を成す一側面にのみ
外部導体を被着することを特徴とする高周波フレキシブ
ル多芯同軸ケーブルの製造方法。上記の高周波フレキシ
ブル多芯同軸ケーブルを製造方法において、複数基本ケ
ーブルを積層、圧着する際に該基本ケーブルの各々に中
心導体の位置合わせを行うためのアライメントホールを
設けると共に、アライメント用ピンを少なくとも２箇所
以上具備することを特徴とする高周波フレキシブル多芯
同軸ケーブルの製造方法。表示画面を提供する液晶ディ
スプレイと制御回路とを接続するケーブルとの間を請求
項１の高周波フレキシブル多芯同軸ケーブルの製造方法
を用いて製造した高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル
で接続したことを特徴とする電子機器。本発明では、上
記目的を達成するために、先ず、第1の絶縁フィルムの
上に並列に形成された複数本の中心導体を第２の絶縁フ
ィルムで埋込み、その絶縁フィルムをさらに接地面とな
る外部導体で一括被覆した角型同軸構造を持つフレキシ
ブル多芯ケーブルの製造方法を提供する。その製造方法
は以下の通りである。最初に、上下面の全面を外部導体
で被覆された絶縁フィルムの上面導体のみをエッチング
により、信号が伝達される一定幅並びに間隙を有する複
数本の中心導体を一括形成する。この時、中心導体の幅
および間隙は使用されるケーブルの所定インピーダン
ス、例えば、５０Ωとなるように決められる。次に、外
部導体が形成されていない第２の絶縁フィルムを上記中
心導体が形成されている面に貼り合わせて、一層に相当
するフレキシケーブルを形成する。従って、この一層の
フレキシブルケーブルを多数積層した後、プレス機によ
って加圧し、各層を圧着してから縦方向にスライスすれ
ば、所望の角型高周波フレキシブル多芯同軸ケーブルを
得ることができる。この時点では、まだ、側面は絶縁フ
ィルムが剥き出しの状態であるので、次に鍍金等の手段
を用いて側面に外部導体を形成すれば角型のフレキシブ
ル多芯同軸ケーブルを実現できる。本発明が提供する手
段によるフレキシブル多芯同軸ケーブルは、従来の丸型
細線同軸ケーブルと基本的には同じ構造をしており、信
号が伝達される中心導体が接地面を形成する外部導体で
周囲を囲まれている。このため、任意の線路インピーダ
ンスを設定でき、高速伝送が可能あり、ケーブル屈曲時
のインピーダンス変動も小さく抑えることが可能とな
る。また、本発明は、外部導体により中心導体から放射
される電磁界を絶縁フィルム内に閉じ込められるので、
伝送路間のクロストークを防止できる、外部から飛び込
んで来る種々の雑音に対する影響を遮断できる等、耐雑
音特性の向上が可能となる。さらに、本発明は従来のフ
レキシブルケーブルと同様な性質を持つため、可撓性が
あり、且つ、従来の細線同軸ケーブルの約１／２の価格
で実現できることであり、安価な高周波フレキシブル多
芯ケーブルの実現手段の提供が可能となる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１に一実施例として、本発明の
製造方法による高周波フレキシブル多芯同軸ケーブルの
構造を、図２にその製造方法の基本フローを示す。本実
施例の高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル１５は図１
(ａ)に示すように、中心導体１０を絶縁フィルム１１で
埋込み、さらにその絶縁フィルム１１を外部導体１２で
被覆した角型同軸構造を持ち、それらを複数本並列に束
ねることにより形成される。この構造では、信号電流は
中心導体１０と接地面として機能する外部導体１２を介
して伝達される。本発明によるケーブルは、従来の同軸
ケーブルと基本的には同じシングルストリップライン構
造をしており、任意の線路インピーダンスを設定でき、
高速伝送が可能ある。例えば、伝送路の特性インピーダ
ンスＺoは図１(ｂ)に示す角型同軸ケーブルの基本的な
シングルストリップライン構造の断面図を使って、次式
で計算できる。 Ｚo＝６０／√εr＊ln{２*(２Ｈ＋Ｔ)／(０.８Ｗ＋Ｔ)} （１） ここで、εrは絶縁フィルム１１の比誘電率、Ｈは絶縁
フィルム１１の厚さ、ＴとＷは中心導体１０の厚さと幅
である。式(１)より、中心導体１０と絶縁フィルム１１
の幅や厚さ、比誘電率を適当に選べば、任意のインピー
ダンスを実現できることが分かる。ちなみに、Ｚoを５
０Ω、εrを３.４、Ｔを２５μｍ、Ｗを３０μｍとして
絶縁フィルム１１の厚さＨを求めると４７.５μｍとな
る。従って、外部導体１２の厚さを３０μｍとしてもケ
ーブル一本の幅を１５０μｍで構成できることになる。
この構造におけるシミュレーション結果によれば、線路
インピーダンス５０Ωにおいて、３ＧＨｚまで定在波比
１.１以下を実現できることを確認している。なお、図
１(ａ)で示されている外部被覆絶縁フィルム１３は同軸
ケーブルの保護のためのもので、高周波伝送特性には影
響しないため、本質的には無くても良い。

【０００８】次に、図２の実施例を用いて、本発明によ
る角型高周波フレキシブル多芯同軸ケーブルの製造方法
を説明する。最初に、図２(ａ)に示す素材として用意さ
れた第１の絶縁フィルム２３を覆っている上下面の外部
導体２１、２２の内、上面の外部導体２１のみをエッチ
ングによって、ケーブルの所定インピーダンスより決定
される一定幅並びに間隙を有する複数本並列配線された
中心導体２４を一括形成する。この時の加工断面を図２
(ｂ)に示すが、同図より角型高周波フレキシブル多芯同
軸ケーブルの基本部分２５を形成していることが分か
る。エッチング方法としては、ドライエッチング、若し
くは、ウエットエッチングの何れの方法を用いても良
い。また、中心導体２４の電極材料としては銅、或い
は、銅―ニッケル―金等を、絶縁フィルムとしてエポシ
キ系やポリイミド系フィルム等を用いることができる。
なお、中心導体２４と絶縁フィルム２３との接着力を強
化するために間に接着層を挟んでも良い。次に、図２
(ｃ)に示すように、作成された角型高周波フレキシブル
多芯同軸ケーブル基本部分２５を上面の外部導体を形成
するための第２の絶縁フィルム２６−１〜２６−５を挟
んで多段に積層し、最上部に外部導体２７を重ねて各々
の層を接着する。この状態で、図２(ｄ)に示すように、
プレスを用いて上下に加圧して各層間を圧着する。この
時、プレスが場所によって不均一になると気泡が混入す
るため、完全な同軸ケーブルを実現できなくなる。それ
故、気泡の混入を避けるには、真空ホットプレス技術の
導入などが有効である。また、プレスに要する時間や温
度等の最適化も重要なファクターとなる。次に、図２
(ｄ)の状態で、図２(ｅ)に示すように、スライサーなど
を用いて縦方向に切断すれば、多数の角型高周波フレキ
シブル多芯同軸ケーブル２８を切り出すことができる
が、まだ、この時点では、絶縁フィルム２３の側面が剥
き出しの状態である。従って、角型高周波フレキシブル
多芯同軸ケーブル２８の側面に鍍金等によって外部導体
２９−１、２９−２を形成すれば、図２(ｆ)で示す角型
高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル１５を実現でき
る。図２(ｇ)は、以上のように作製された角型高周波フ
レキシブル多芯同軸ケーブル２８を保護するために絶縁
フィルム３０で被覆したものであるが、絶縁フィルム３
０の被覆による高周波特性への影響はない。なお、図２
で説明した本発明の実施例では同軸構造の層数を５層と
したが、層数には制限が無いことは自明である。

【０００９】図３に角型高周波フレキシブル多芯同軸ケ
ーブル３１の一実施例を示す。同図は、図２(ｅ)におい
て作製された角型高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル
２８と同じ構造を持つ。式(１)で定義された絶縁フィル
ム３２、３３の厚さHが幅方向の約１／３になるような
場合には側面の外部導体を省いても良い。これは、中心
導体３４から放射される電磁界が外部導体３５で殆ど吸
収されるため、隣接する中心導体に与える影響、即ち、
クロストーク量を大きく軽減できることによる。また、
外部から飛来してくる外部雑音電波もその殆どが外部導
体３５に吸収されるので、信号伝送品質に与える影響は
小さい。図３の実施例におけるケーブルの寸法は、ちな
みに、中心導体３４と外部導体３５間の幅比を３倍に設
定したとすると厚さは３４５μｍとなり、従来の細線同
軸ケーブルの厚さの約７０％で実現できることになる。
なお、本実施例では側面の外部導体を被着する工程を省
略できるので、工程の簡略化による製造期間の短縮やコ
スト削減に有効となる。

【００１０】ところで、図２(ｃ)で、各層における中心
導体間の位置がずれると、図２(ｅ)の工程でケーブルを
切り出す時に中心導体が絶縁フィルム２３、２６の中心
よりずれるため、層によってインピーダンスが所定値と
は異なる値をとる。このため、各層によって伝送特性に
若干の差異を生じる。これを回避するために、本発明に
よって作製された角型高周波フレキシブル多芯同軸ケー
ブル１５の中心導体間位置合わせ方法の一実施例を図４
に示す。本発明では各層の中心導体２４間の位置合わせ
を行うために、各層毎に２〜４箇所程度のアライメント
ホールを形成して、その夫々に位置決めピン４１を立
て、中心導体２４間のアライメントを行いながらプレス
加工を行う。この方法を用いれば、数μｍオーダーの位
置合わせは可能である。

【００１１】図５に本発明により作製された角型高周波
フレキシブル多芯同軸ケーブルを搭載したパソコン５１
の一実施例を示す。パソコンはキーボード５２の叩打に
よって入力される情報に従ってデータの読み出し、書き
込み、演算、制御等を行う信号処理部５３とその処理結
果を表示する液晶ディスプレイ５４から成り、両者間を
接続し、多数の並列データの一括授受に本発明によるケ
ーブル５５が用いられる。なお、図５ではパソコンの例
を適用例として説明したが、液晶ディスプレイと信号処
理部、制御回路を具備する電子機器であれば、本発明を
適用できることは明らかである。

【００１２】

【発明の効果】本発明によるケーブル部は従来の同軸ケ
ーブルと基本的には同じ構造をしており、信号が伝送さ
れる中心導体が絶縁フィルムを挟んで接地面を形成する
外部導体で囲まれている。このため、任意の線路インピ
ーダンスを設定でき、高速伝送が可能ある上、ケーブル
屈曲時のインピーダンス変動を抑えることもできる。ま
た、中心導体から放射される電磁波は外部導体により絶
縁フィルム内に閉じ込めることができるので伝送路間の
クロストークの防止が可能となる上、外部から飛び込ん
で来る種々の雑音に対する影響を遮断できる等耐雑音特
性の向上が可能となる。さらに、本発明のもう一つの利
点は従来のフレキシブルケーブルと同様な性質を持つた
め、可撓性があり、且つ、安価に実現できることであ
る。それ故、高速化の要請が強まっているパソコン、デ
ジタルカメラ、ハンディカム、広帯域サービス対応の情
報通信携帯端末等の電子機器や医療機器に広く適用さ
れ、システムの高速化や小型化、低コスト化に寄与でき
る。また、本発明によれば、現在、高速伝送路として主
に使われている細線同軸ケーブルもコスト競争力の点
で、本発明による角型高周波フレキシブル多芯同軸ケー
ブルに置き換わって行くものと思われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって製造される高周波フレキシブル
多芯同軸ケーブルの基本構造の一実施例を示す図であ
る。

【図２】本発明における高周波フレキシブル多芯同軸ケ
ーブルの製造方法を示す基本製造フロー図である。

【図３】本発明の一実施例を示す図である。

【図４】本発明による高周波フレキシブル多芯同軸ケー
ブルの製造方法の内、中心導体間の位置をアライメント
する方法の一実施例を示す図である。

【図５】本発明を適用した電子機器の一実施例を示す図
である。

【図６】フレキシブル多芯ケーブルの従来例を示す図で
ある。

【図７】フレキシブル多芯ケーブルの他の従来例を示す
図である。

【符号の説明】

１、３、６、８：絶縁フィルム ２、５：中心導体 ７：外部導体 ９：高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル １０：中心導体 １１、１３：絶縁フィルム １２：外部導体 １５：角型高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル ２１、２２：外部導体 ２３：絶縁フィルム ２４：中心導体 ２５：角型高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル ２６−１〜２６−５：絶縁フィルム ２７：外部導体 ２８：角型高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル ２９−１、２９−２：外部導体 ３０：絶縁フィルム ３１：角型高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル ３２、３３：絶縁フィルム ３４：中心導体 ３５：外部導体 ４１：アライメントピン ５１：パソコン ５２：キーボード ５３：信号処理部 ５４：液晶ディスプレイ ５５：角型高周波フレキシブル多芯同軸ケーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心導体を二つの絶縁フィルムで挟み込
   み、該絶縁フィルムをさらに外部導体で被覆して角型同
   軸構造を有する基本ケーブルを形成し、該基本ケーブル
   を複数本積層した後、プレスして上記ケーブルを圧着す
   ることにより高周波フレキシブル多芯同軸ケーブルを作
   製することを特徴とする高周波フレキシブル多芯同軸ケ
   ーブルの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１の高周波フレキシブル多芯同軸
   ケーブルの製造方法において、絶縁フィルムの周囲を覆
   う外部導体の内、対を成す一側面にのみ外部導体を被着
   することを特徴とする高周波フレキシブル多芯同軸ケー
   ブルの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１の高周波フレキシブル多芯同軸
   ケーブルを製造方法において、複数基本ケーブルを積
   層、圧着する際に該基本ケーブルの各々に中心導体の位
   置合わせを行うためのアライメントホールを設けると共
   に、アライメント用ピンを少なくとも２箇所以上具備す
   ることを特徴とする高周波フレキシブル多芯同軸ケーブ
   ルの製造方法。
4. 【請求項４】 表示画面を提供する液晶ディスプレイと
   制御回路とを接続するケーブルとの間を請求項１の高周
   波フレキシブル多芯同軸ケーブルの製造方法を用いて製
   造した高周波フレキシブル多芯同軸ケーブルで接続した
   ことを特徴とする電子機器。