JP2005093178A - 耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブル及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド被覆材の密着が良好で、屈曲時においても、接地導体とシールド被覆材との剥離を抑制することができるシールド被覆ＦＦＣ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】任意の離間距離をおいて配設された複数の平角導体１２の上下に絶縁性接着層１６を有する絶縁層１４が被覆されてフレキシブルフラットケーブル１０が形成され、該フレキシブルフラットケーブル１０の上下面が、最外層を絶縁層２２、中間層を金属層２４、最内層を絶縁性接着層２６としたシールド被覆テープ２０で被覆されたシールド被覆フレキシブルフラットケーブルであって、平角導体１２の任意の１本または複数本を接地導体１２ａとし、シールド被覆テープ２０の金属層２４と接地導体１２ａとが接合部２１で直接接合されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電子機器類の内部配線材として有用な電磁シールド機能を有するフレキシブルフラットケーブルの耐屈曲性向上に関するものである。

フレキシブルフラットケーブル（以下、ＦＦＣと記す）は、従来、ＶＴＲやＣＤ、ＤＶＤプレーヤなどＡＶ機器、コピー機、スキャナ、プリンタなどＯＡ機器、その他電子・電気機器類内部における省スペース化と簡便な接続を目的として、これら電子機器類のプリント基板間の配線等に使用されている。また、ＦＦＣには、ノイズ防止の観点からシールド被覆が施されることが多い。

このようなシールド被覆ＦＦＣの例として、特許文献１に示すものがある。
このシールド被覆ＦＦＣは、図９に示すように、複数本の平角導体５２が横一列に、互いに平行に、等ピッチで配置され、それらの上下両側が絶縁性接着層５６を有する絶縁層５４で被覆され、更に平角導体のうち左端部に配置された接地導体５２ａ上の絶縁層５４の被覆が剥がされ、金属層６４と接地導体５２ａとが導電性接着層（図示せず）を介して電気的に接続されているものである。シールド効果は、金属層６４と接合された接地導体５２ａをアースすることにより得られる。

このシールド被覆ＦＦＣの製造方法を、図１０（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。まず、複数本の平角導体５２を横一列に、互いに平行に、等ピッチで配置し（但し、左端部に配置されたものを接地導体５２ａとする）、それらの上下両側を絶縁性接着層５６を有する絶縁層５４で熱圧着することにより被覆したＦＦＣ５０と、最外層をＰＥＴなどの絶縁層６２（厚み数μｍ〜数十μｍ）、中層をＣｕやＡｌなどの金属層６４（厚み０．１μｍ〜数十μｍ）、最内層を導電性接着層６６（厚み数μｍ〜数十μｍ）で構成したシールド被覆テープ６０とを用意し、ＦＦＣ５０の左端部とシールド被覆テープ６０の左端部同士を合わせてＦＦＣ５０上にシールド被覆テープ６０を被覆する（図１０（ａ））。

次に、超音波ウェルダ７０により、接地導体５２ａ上部をスポット的または連続的に溶接して、シールド被覆テープ６０の金属層６４と、ＦＦＣ５０の接地導体５２ａとを導電性接着層６６を介して接続する（図１０（ｂ））。このとき、溶接箇所上の絶縁層６２は溶けて窓６８があき、その部分に金属層６４が露出する。

更に、シールド被覆テープ６０の右片側に長く伸びている部分を、ＦＦＣ５０に、「のり巻き」状に巻き付けて貼り付ける（図１０（ｃ））。その際、シールド被覆テープ６０の一方の側縁部７２（溶接箇所と反対側）が、上記の窓６８（溶接によって生じる）の上を覆うようにする。これにより、窓６８に露出している金属層６４を絶縁することができる。以上のようにして、図９に示すシールド被覆ＦＦＣが製造される。

このシールド被覆ＦＦＣは、金属層６４によりＦＦＣ５０の全周方向がシールドされ、かつ接地導体５２ａと接続しているので、接地導体５２ａをアースすることにより、良好なシールド効果を得ることができる。
特開昭６４−４８３１１号公報（第１図、第２図）

一方、ＦＦＣはその耐屈曲性を活かし、電気・電子機器回路の可動部（屈曲）配線に適用されることが多い。同様にシールド被覆ＦＦＣについても可動部に適用されるケースがある。しかしながら、上記シールド被覆ＦＦＣでは、図９に示された構造からも明らかなように、左側端部に配置された接地導体５２ａの上部にのみ、金属層６４との接合部が形成されているため、全体として左右非対称な構造となっている。更に、接地導体５２ａの上部のみに金属層６４が二重に形成されているため、上下方向にも非対称となっている。このため、シールドを貼り付けていない無垢のＦＦＣに比較して屈曲信頼性が著しく劣るものとなる。また、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、金属層６４と接地導体５２ａとは導電性接着層６６を介して接続されているが、この導電性接着層６６は、導電性を付与するため接着剤にＮｉなどの導電性を有する微粒子を添加している。この導電性接着層６６は、ＦＦＣ５０とシールド被覆テープ６０とを接着する役割も果たしているが、導電性を有する微粒子を添加しているため、接着剤本来の接着力よりも接着性が低下してしまい、このため、ＦＦＣ５０とシールド被覆テープ６０との接着が十分ではなく、屈曲時に金属層６４と接地導体５２ａとが構造上剥離し易いという問題があった。

従って、現状では信頼性の面からシールド被覆ＦＦＣはＡＶ機器やＯＡ機器、その他電子・電気機器の固定配線、および曲げ半径が大きくかつ要求屈曲回数が数万から数十万回程度のスキャナーやコピー機など、一部の機器にしか適用出来ていない。

従って、本発明の目的は、シールド被覆材の密着が良好で、屈曲時においても、接地導体とシールド被覆材との剥離を抑制することができるシールド被覆ＦＦＣ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブルは、任意の離間距離をおいて配設された複数の平角導体の上下に絶縁性接着層を有する絶縁層が被覆されてフレキシブルフラットケーブルが形成され、該フレキシブルフラットケーブルの上下面が、最外層を絶縁層、中間層を金属層、最内層を絶縁性接着層としたシールド被覆材で被覆されたシールド被覆フレキシブルフラットケーブルであって、前記平角導体の任意の１本または複数本を接地導体とし、前記シールド被覆材の金属層と前記接地導体とが所定の箇所で直接接合されていることを特徴とする。

前記所定箇所が、フレキシブルフラットケーブルの非可動部領域であることが好ましい。

また、本発明の耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブルの製造方法は、任意の離間距離をおいて配設した複数の平角導体の上下を絶縁性接着層を有する絶縁層で被覆してフレキシブルフラットケーブルを形成する工程と、該フレキシブルフラットケーブルの上下面に、最外層を絶縁層、中間層を金属層、最内層を絶縁性接着層としたシールド被覆材を被覆する工程とを有するシールド被覆フレキシブルフラットケーブルの製造方法であって、前記フレキシブルフラットケーブルを形成する工程前に、予め前記平角導体の任意の１本または複数本を接地導体とし、該接地導体の直上にあたる絶縁性接着層を有する絶縁層の一部に開口部を設ける工程と、該開口部に対応するシールド被覆材の絶縁性接着層の部分を除去して金属層を露出させる工程とを備え、更に、前記シールド被覆材を被覆する工程後、前記金属層と接地導体とを直接接合する工程とを備えることを特徴とする。

前記開口部を設ける工程を、前記フレキシブルフラットケーブルを形成する工程前に行う代わりに、前記フレキシブルフラットケーブル形成後であって前記シールド被覆材を被覆する工程前に行うこともできる。

前記フレキシブルフラットケーブル内の絶縁性接着層を有する絶縁層は、フレキシブルフラットケーブルの可動部領域に形成される第１の層と、フレキシブルフラットケーブルの非可動部領域に形成され、予め前記開口部が形成された第２の層とから構成することもできる。

前記金属層と接地導体とを直接接合する工程は、超音波接合、スポット溶接、またはレーザ溶接により行なうことができる。

本発明の耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブルによれば、シールド被覆材の金属層を絶縁性接着層を介さずに直接、接地導体と接合させているので、接合力に優れると共に、接合部の電気的特性等の信頼性を向上させることができる。また、金属層と接地導体とを直接接合させているため、従来技術のように絶縁性接着層に導電性のフィラーを添加して導電性接着剤とする必要がなくなる。このため、従来のように接着剤本来の接着力よりも接着性が低下することがなく、ＦＦＣとシールド被覆材との接着が不十分となり屈曲時にＦＦＣとシールド被覆材とが剥離し易いという従来技術の問題点を解決することができる。従って、シールド被覆材の密着が良好で、屈曲時においても、接地導体とシールド被覆材との剥離を抑制することができるため、ノイズ防止時間を従来よりも大幅に向上させることができる。

また、非可動部領域（非屈曲部領域）で金属層と接地導体１２を接合させることにより、屈曲時においても接合部に過大な応力がかかることがなく、屈曲時の信頼性にも優れたものとなる。

また、本発明の耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブルの製造方法によれば、上記構造の耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブルを確実に提供することが可能になる。

以下、本発明の耐屈曲性シールド被覆ＦＦＣの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施形態のシールド被覆ＦＦＣの平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線拡大断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

このシールド被覆ＦＦＣは、図２に示すように、複数本の平角導体１２が横一列に、互いに平行に、等ピッチで配置され、それらの上下両側が絶縁性接着層１６を有するプラスチックフィルムからなる絶縁層１４で被覆されてＦＦＣ１０とされ、該ＦＦＣ１０に、最外層をＰＥＴなどの絶縁層２２（厚み数μｍ〜数十μｍ）、中層をＣｕやＡｌなどの金属層２４（厚み０．１μｍ〜数十μｍ）、最内層を絶縁性接着層２６（厚み数μｍ〜数十μｍ）としたシールド被覆テープ２０が被覆されて構成されている。なお、本実施形態では、平角導体１２のうち、左右両端のものが、接地導体１２ａとされている。

更に、本実施形態のシールド被覆ＦＦＣは、図１に示すように、接地導体１２ａの上部位置であって可動部領域以外の場所に４箇所、接合部２１・・・が設けられている。この接合部２１・・・では、図３に示すように、シールド被覆テープ２０の金属層２４が絶縁性接着層２６を介さずに直接接地導体１２ａと接続されている。

このようなシールド被覆ＦＦＣの製造方法を図４〜図８を参照して説明する。
まず、予め、非可動部領域（非屈曲部領域）でかつ接地導体１２ａの直上にあたる部分の絶縁性接着層１６及び絶縁層１４を予め金型などで穴を開け、図４に示すように、開口部１８・・・を形成しておき、平角導体１２及び接地導体１２ａの上下両側を絶縁性接着層１６及び絶縁層１４で熱圧着することにより被覆してＦＦＣ１０を形成する。もしくは、平角導体１２及び接地導体１２ａと絶縁性接着層１６付き絶縁層１４との熱圧着によるＦＦＣ１０形成化後でシールド被覆テープ２０の被覆前に、ＦＦＣ１０としての非可動部領域（非屈曲部領域）で接地導体１２ａの直上にあたる絶縁性接着層１６及び絶縁層１４の部分をレーザ（エキシマ、ＹＡＧなど）等で予め穴を開けておくこともできる。

また、図５に示すように、ＦＦＣ１０の端子部分を大きくとり、絶縁性接着層付き絶縁層１４ａで平角導体１２及び接地導体１２ａを熱圧着した後、予め開口部１８・・・を設けておいた絶縁性接着層付き絶縁層１４ｂを開口部１８・・・がＦＦＣ１０としての非屈曲部領域でかつ接地導体１２ａの直上となる位置に合わせて熱圧着により貼り付けても良い。この手法は、ＦＦＣ１０が長い場合、平角導体１２及び接地導体１２ａのピッチが狭い場合、寸法精度が厳しく要求される場合などに有効である。

一方、本実施形態に用いられるシールド被覆テープ２０を図６乃至図８に示す。図６は、平面図、図７は、図６のＡ−Ａ線拡大断面図、図８は、図６のＢ−Ｂ線拡大断面図である。図７に示すように、シールド被覆テープ２０は、最外層をＰＥＴなどの絶縁層２２（厚み数μｍ〜数十μｍ）、中層をＣｕやＡｌなどの金属層２４（厚み０．１μｍ〜数十μｍ）、最内層を絶縁性接着層２６（厚み数μｍ〜数十μｍ）とした積層構造を有している。絶縁層はコスト面からＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が好ましく、シールド材に優れた難燃性や耐熱性が要求される場合にはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が好ましい。また、導電性金属はＣｕやＡｌなどの箔が好ましい。また、ＦＦＣ１０に貼り合わせた際にＦＦＣ１０の４つの開口部１８・・・の位置に対応するシールド被覆テープ２０の箇所は、図６に示すように、接合箇所２９・・・とされ、この箇所は、図８に示すように、絶縁性接着層２６が予めレーザ（エキシマ、ＹＡＧレーザやＣｏ₂レーザなど）やコテなどで除去されて、開口部２７が形成されている。

次に、図４または図５に示したＦＦＣ１０と図６に示したシールド被覆テープ２０とを重ね合わせ、熱圧着により貼り付ける。ここで、開口部１８の位置と接合箇所２９の位置とが一致するように貼り付ける。また、ＦＦＣ１０の裏面には、接合箇所２９を設けていないシールド被覆テープを熱圧着により貼り付ける。更に、ＦＦＣ１０の接地導体１２ａとシールド被覆テープ２０の金属層２４とを直接、超音波接合、スポット溶接あるいはレーザ溶接などで接合することにより、図１に示す構造のシールド被覆ＦＦＣを得ることができる。

本実施形態のシールド被覆ＦＦＣによると、以下の効果が得られる。
（１）シールド被覆テープ２０の金属層２４を絶縁性接着層２６を介さずに超音波接合、スポット溶接あるいはレーザ溶接などで直接、接地導体１２ａと接合しているので、接合力に優れると共に、接合部の電気的特性等の信頼性を向上させることができる。
（２）金属層２４と接地導体１２ａとを直接接合するため、従来技術のように絶縁性接着層２６に導電性のフィラーを添加して導電性接着剤とする必要がなくなる。このため、従来のように接着剤本来の接着力よりも接着性が低下することがなく、ＦＦＣ５０とシールド被覆テープ６０との接着が不十分となり屈曲時にＦＦＣ５０とシールド被覆テープ６０とが剥離し易いという従来技術の問題点を解決することができる。従って、シールド被覆テープ２０の密着が良好で、屈曲時においても、接地導体１２ａとシールド被覆テープ２０との剥離を抑制することができるため、ノイズ防止時間を従来よりも大幅に向上させることができる。
（３）金属層２４と接地導体１２ａとが超音波接合、スポット溶接あるいはレーザ溶接などで直接接合され、ＦＦＣ１０とシールド被覆テープ２０とが導電性のフィラーを含まない絶縁性接着層２６により強固に接合されているので、例えば高温高湿雰囲気においても、シールド被覆テープ２０の金属層２４と接地導体１２ａとが剥離することがなく、シールド特性を良好に維持することができる。
（４）可動部領域（屈曲部領域）以外の箇所で、金属層２４と接地導体１２ａとを接合しているため屈曲時においても接合部に過大な応力がかかることがなく、しかも、シールド被覆ＦＦＣ全体として対称な構造を有しているため、屈曲時の信頼性にも優れたものとなる。

なお、上記実施の形態においては、複数本設けた平角導体１２の左右両端部を接地導体１２ａとしたが、この形態のみならず、左端部のみ、右端部のみ、あるいは、内部の任意の１箇所ないしは２箇所にすることもできる。また、平角導体１２の本数は図面上便宜的に６本としたが、この本数だけでなく、任意の複数の本数とすることができる。更に、接合部２１、開口部１８、開口部２７、接合箇所２９の形状、位置、個数等は、非可動部領域に設けられる限り、適宜変更できることは勿論である。

本発明の効果を検証するため、以下の方法によりシールド被覆ＦＦＣを作製した。

まず、平角導体１２及び接地導体１２ａとして、幅０．７ｍｍ×厚み５０μｍのＴＰＣ（タフピッチ銅）平角軟銅線を用い、その上下両側を、厚み３５μｍ（アンカーコートの厚みを含む）の難燃性ポリエステル接着剤からなる絶縁性接着層１６及び厚み２５μｍのＰＥＴプラスチックフィルムからなる絶縁層１４で熱圧着し、図４に示す構造のＦＦＣ１０を準備した。なお、絶縁性接着層１６及び絶縁層１４は、熱圧着前に予め、図４に示す非可動部領域（非屈曲部領域）でかつ接地導体１２ａの直上にあたる部分を予め金型などで穴を開け、開口部１８・・・を形成した。また、平角導体１２の本数を１５本（接地導体１２ａを含む）、導体幅を１６ｍｍ、導体ピッチを１ｍｍとした。

一方、シールド被覆テープ２０は、最外層の絶縁層２２を厚み１２．５μｍのＰＥＴ製プラスチックフィルム、中層の金属層２４を厚み７μｍのＡｌ箔、最内層の絶縁性接着層２６を厚み３０μｍ（アンカーコートの厚みを含む)の難燃性ポリエステル接着剤とし、ＦＦＣ１０に貼り合わせた際にＦＦＣ１０の４つの開口部１８・・・の位置に対応するシールド被覆テープ２０の箇所を接合箇所２９として、絶縁性接着層２６を予めレーザで除去し、開口部２７を形成した。

次に、図４に示したＦＦＣ１０と図６に示したシールド被覆テープ２０とを、開口部１８の位置と接合箇所２９の位置とが一致するように重ね合わせ、熱圧着により貼り付けた。また、ＦＦＣの裏面には、接合箇所２９を設けていないシールド被覆テープを熱圧着により貼り付けた。更に、ＦＦＣ１０の接地導体１２ａとシールド被覆テープ２０の金属層２４とを直接、超音波接合で接合することにより、図１に示す構造のシールド被覆ＦＦＣを得た。

次に、このようにして製造したシールド被覆ＦＦＣの耐屈曲特性をＵ字摺動屈曲試験（ＪＩＳＣ５０１６に準ずる）により評価した。この試験は、シールド被覆ＦＦＣをＵ字状に曲げて設定し、その片端末を固定、さらにもう片端末を一定のストロークで繰返し摺動させることにより、導体が断線するまでの疲労寿命を評価するものである。屈曲寿命測定条件としては、屈曲速度Ｖ＝１５０回／分、ストロークＳ＝２５０ｍｍ、平行平板間距離Ｈ＝１６ｍｍ（曲げ半径Ｒ＝８ｍｍに相当）、環境温度Ｔ＝２３℃とし、屈曲寿命を２本の接地導体間の導体抵抗が初期の３倍以上となる時点とした。

上記試験により、本実施例のシールド被覆ＦＦＣは従来構造に比べて３．２倍屈曲寿命が伸びることが検証できた。さらに、本実施例のシールド被覆ＦＦＣについてその他各種信頼性試験（高温放置、低温放置、耐湿試験、ヒートサイクル、折り曲げ）を実施したが、すべて従来技術と同等もしくはそれ以上であることが確かめられた。特に、本実施例のシールド被覆ＦＦＣは従来に比べ耐折り曲げ性に優れることが分かった。以上のことより、ＦＦＣの屈曲時の信頼性を大幅に向上させることができた。

本発明の耐屈曲性シールド被覆ＦＦＣの一実施形態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図１のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 本実施形態に用いられるＦＦＣを示す平面図である。 別の実施形態に用いられるＦＦＣを示す平面図である。 本実施形態に用いられるシールド被覆テープを示す平面図である。 図６のＡ−Ａ線拡大断面図である。 図６のＢ−Ｂ線拡大断面図である。 従来シールド被覆ＦＦＣの断面図である。 従来シールド被覆ＦＦＣの製造方法を説明する図である。

符号の説明

１０ ＦＦＣ
１２ 平角導体
１２ａ 接地導体
１４ 絶縁層
１４ａ 絶縁層
１４ｂ 絶縁層
１６ 絶縁性接着層
０８ 開口部
２０ シールド被覆テープ
２１ 接合部
２２ 絶縁層
２４ 金属層
２６ 絶縁性接着層
２７ 開口部
２９ 接合箇所

Claims (6)

1. 任意の離間距離をおいて配設された複数の平角導体の上下に絶縁性接着層を有する絶縁層が被覆されてフレキシブルフラットケーブルが形成され、該フレキシブルフラットケーブルの上下面が、最外層を絶縁層、中間層を金属層、最内層を絶縁性接着層としたシールド被覆材で被覆されたシールド被覆フレキシブルフラットケーブルであって、前記平角導体の任意の１本または複数本を接地導体とし、前記シールド被覆材の金属層と前記接地導体とが所定の箇所で直接接合されていることを特徴とする耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブル。
2. 前記所定箇所が、フレキシブルフラットケーブルの非可動部領域であることを特徴とする請求項１記載の耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブル。
3. 任意の離間距離をおいて配設した複数の平角導体の上下を絶縁性接着層を有する絶縁層で被覆してフレキシブルフラットケーブルを形成する工程と、該フレキシブルフラットケーブルの上下面に、最外層を絶縁層、中間層を金属層、最内層を絶縁性接着層としたシールド被覆材を被覆する工程とを有するシールド被覆フレキシブルフラットケーブルの製造方法であって、前記フレキシブルフラットケーブルを形成する工程前に、予め前記平角導体の任意の１本または複数本を接地導体とし、該接地導体の直上にあたる絶縁性接着層を有する絶縁層の一部に開口部を設ける工程と、該開口部に対応するシールド被覆材の絶縁性接着層の部分を除去して金属層を露出させる工程とを備え、更に、前記シールド被覆材を被覆する工程後、前記金属層と接地導体とを直接接合する工程とを備えることを特徴とする耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブルの製造方法。
4. 前記開口部を設ける工程を、前記フレキシブルフラットケーブルを形成する工程前に行う代わりに、前記フレキシブルフラットケーブル形成後であって前記シールド被覆材を被覆する工程前に行うことを特徴とする請求項３記載の耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブルの製造方法。
5. 前記フレキシブルフラットケーブル内の絶縁性接着層を有する絶縁層は、フレキシブルフラットケーブルの可動部領域に形成される第１の層と、フレキシブルフラットケーブルの非可動部領域に形成され、予め前記開口部が形成された第２の層とからなることを特徴とする請求項３記載の耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブルの製造方法。
6. 前記金属層と接地導体とを直接接合する工程は、超音波接合、スポット溶接、またはレーザ溶接により行なうことを特徴とする請求項３記載の耐屈曲性シールド被覆フレキシブルフラットケーブルの製造方法。
   
   

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