JP2007036515A - 同軸ケーブル接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲性に関わる機械的信頼性と、インピーダンスマッチング及びＥＭＩ特性の電気的特性との両方を両立する。
【解決手段】２枚の基板２１，２２は矢印Ｍ方向にスライドする。そして基板間配線２３は、これらの基板２１，２２を相互に電気的に接続し、基板２１，２２のスライド動作に追従してその信頼性を確保する。この基板間配線２３は、複数本の同軸ケーブルで構成され、これらの同軸ケーブルは、その両端部で束ねられ、中間部の束ねられていない領域が余長として基板２１，２２間に収納されている。この場合、中間部の同軸ケーブルは束ねられていないので、個々の同軸ケーブルが自由に屈曲することができ、基板間配線２３の機械的信頼性を確保できる。また同軸ケーブルを使用することにより、インピーダンスマッチングやＥＭＩ特性の電気的特性を満足させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、互いに相対移動できるように連結された二つの基板を有し、同軸ケーブルを用いてこれら基板を電気的に接続するようにした同軸ケーブル接続構造に関する。

例えば携帯電話において、装置の小型化・軽量化に加えて、データの高速伝送、高密度化が求められている。そしてこのような要求に応えるために、携帯電話を互いにスライド可能に連結された二つの筐体で構成し、携帯電話の使用状況に応じてこれら二つの筐体をスライドさせて伸張させたり、二つに筐体をコンパクトに重ねた形態とすることを可能としている。

上記の二つの筐体には、それぞれの機能を実現するための各種回路や素子を配設する基板が設けられ、さらにこれら基板間を電気的に接続するための配線構造が設けられる。二つの筐体に配設された各基板は、各筐体の動作に従って互いにスライドして変位するため、これら基板間を電気接続する配線構造には、屈曲可能なフレキシブル基板（ＦＰＣ）が一般に用いられている。

ＦＰＣを用いた配線構造において、低抵抗のグランド導体の確保とＥＭＩ対策を考慮して、ＦＰＣの一方の面側のほぼ全面をグランド導体層とするベタグランド構造のものが知られている。しかしながら、このようなベタグランドの配線構造は、基板の相対変位に応じた屈曲性を確保することができず、屈曲部分で割れが生じて断線するおそれがある。

上記のようなベタグランドのＦＰＣの屈曲性に関する問題を解決するために、例えば特許文献１では、屈曲部のグランド導体部分にスリットを入れて、グランド部を部分的に削除したり、あるいは信号導体とグランド導体とを千鳥状に交互に配列し、グランド導体面積を削減して屈曲性を改善するようにした構成が開示されている。

しかしながら、屈曲性を改善するためにベタグランド導体を削減すると、グランド導体の抵抗値が増加してグランド電位が上がり、また、信号のインピーダンス不整合やＥＭＩ特性等の電気的特性が悪化する等の問題が生じる。
すなわち上記のように、ＦＰＣを用いた配線方式では、屈曲性に関わる機械的信頼性と、インピーダンスマッチング及びＥＭＩ特性に関わる電気的特性との両立を可能とする有効な解決手段が得られていないのが実情である。

一方特許文献２には、極細同軸ケーブルを用いた多心ケーブルが開示されている。この多心ケーブルは、複数の同軸ケーブルユニットを撚って構成したもので、各同軸ケーブルユニットは、複数本の極細同軸ケーブルを束ねて構成されている。そして各同軸ケーブルにおいて複数本の極細同軸ケーブルを束ねて、その長手方向に平行固着部と非固着部とを所定ピッチで交互に形成することで、多心ケーブルを構成する各極細同軸ケーブルの識別が容易となっている。
特開２００４―８８０２０号公報 特開２００３−２２９０３０号公報

上記のように、ＦＰＣを用いた配線構造においては、ベタグランドによる機械的信頼性の問題があり、またベタグランドを排除した場合には、インピーダンスマッチングやＥＭＩ特性が悪化するという問題があった。
また上記特許文献２のような多心ケーブルは、複数本の極細同軸ケーブルを束ねた同軸ケーブルユニットを複数用い、これら複数の同軸ケーブルを撚って、その周囲にシールド及びシースを被覆したものである。従ってこの多心ケーブルでは、インピーダンスマッチングやＥＭＩ特性に関わる電気的特性については十分な性能が得られるが、上記の屈曲性に関しては、満足できる性能が得られない。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、互いに相対移動できるように連結された二つの基板間を電気的に接続する接続構造において、フレキシブルプリント基板を用いることなく極細同軸ケーブルを使用することで、屈曲性に関わる機械的信頼性と、インピーダンスマッチング及びＥＭＩ特性に関わる電気的特性との両方を両立できるようにした同軸ケーブルの接続構造を提供することを課題とする。

本発明による同軸ケーブル接続構造は、互いにスライドする２枚の基板間を、信号伝送用に各心がシールドされた同軸ケーブルを複数本使用して接続してなる同軸ケーブル接続構造であって、複数本の同軸ケーブルを両端部で各ケーブルが平面上に配置されるように束ね、同軸ケーブルの中間部の束ねられていない領域を余長として保持させる。

また本発明よる同軸ケーブル接続構造は、上記の同軸ケーブルの全長が、２枚の基板が対向する対向面の間で収納される。さらに余長として保持された同軸ケーブルは、円状に保持される。円状の形状は、例えば、α形状、もしくはΩ形状により実現される。

また本発明による同軸ケーブル接続構造は、同軸ケーブルの終端が、コネクタまたはＦＰＣを介して基板に接続され、または基板に対して直付けで接続されている。

本発明によれば、互いに相対移動できるように連結された二つの基板間を電気的に接続する接続構造において、複数本の同軸ケーブルを両端部で束ね、同軸ケーブルの中間部の束ねられていない領域を余長として保持させることにより、屈曲性に関わる機械的信頼性と、インピーダンスマッチング及びＥＭＩ特性に関わる電気的特性との両方を両立できるようにした同軸ケーブルの接続構造が得られる。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明を適用可能なスライド式携帯電話の外観を示す斜視概略図で、図１（Ａ）はスライド式携帯電話機の各筐体を伸張した状態を示す図で、図１（Ｂ）はスライド式携帯電話機の各筐体を重ね合わせた状態を示す図である。図中、１０は携帯電話、１１は第１の筐体、１２は第２の筐体である。

スライド式の携帯電話１０は、第１の筐体１１と第２の筐体１２とが互いにスライド可能に連結されている。第１の筐体１１には、各種情報を表示する液晶表示部やファンクションキー、通信相手からの送話を出力するスピーカなどが配置され、第２の筐体１２にはテンキーなどの操作部や、話者の送話を入力するマイクなどが配置されている。これら第１の筐体１１と第２の筐体１２には、それぞれの機能を実現するための各種回路や素子を配設する基板が設けられる。そしてこれらの基板間には、基板同士を電気的に接続するための配線構造が設けられる。

図２は、二つの基板とその基板間の配線構造とを模式的に示す図で、図２（Ａ）は基板同士が重ね合わされたときの基板間配線の状態を説明する図、図２（Ｂ）は基板がスライドして伸張したときの基板間配線の状態を説明する図である。図２において、２１，２２は基板、２３は基板間配線である。

上記互いにスライドする二つの筐体にそれぞれ備えられた基板２１，２２は、筐体の動きに伴って矢印Ｍの方向にスライドする動作が行われる。そして基板間配線２３は、これらの基板２１，２２を相互に電気的に接続し、基板２１，２２のスライド動作に屈曲しながら追従してその信頼性を確保する。ここでは、基板間配線２３は、二つの基板２１，２２が対向する対向面の間で収納されている。

図２の例では、基板間配線２３がα型に配設される。この場合、基板２１，２２間で同軸ケーブルが１回または２回以上巻かれてループが形成されその部分が同軸ケーブルの余長部分となり、基板間のスライド動作に応じてその余長部分が伸張することにより、上記スライド動作に基板間配線２３を追従させることができる。この構造であれば同軸ケーブルの余長部分が２−３ｍｍという極狭い空間にも収容可能であり、かつその空間に収容された基板間配線が前記スライド動作に追従可能である。

図３は、二つの基板とその基板間の配線構造の他の例を模式的に示す図で、図３（Ａ）は基板同士が重ね合わされたときの基板間配線の状態を説明する図、図３（Ｂ）は基板がスライドして伸張したときの基板間配線の状態を説明する図である。
図３の例では、基板間配線２３がΩ型に配設される。この場合、基板２１，２２間で同軸ケーブルがΩ字形状となり、その部分が余長部分となり、基板間のスライド動作に応じてその余長部分が伸張することにより、上記スライド動作に基板間配線２３を追従させることができる。Ω字形状の余長部分を薄いフィルムで挟んで、各同軸ケーブルの配列の乱れを防止することができる。

図４は、本発明に適用可能な極細同軸ケーブルの構成例を説明する図で、図４（Ａ）は中心導体に単心線を用いる例を示し、図４（Ｂ）は中心導体に撚り線を用いる例を示してある。図中、３０ａ，３０ｂは同軸ケーブル、３１ａ，３１ｂは同軸ケーブル素線、３２ａは中心導体（単心線）、３２ｂは中心導体（撚り線）、３３は絶縁体、３４ａは外部導体（リボン導体）、３４ｂは外部導体（丸線）、３５は外被、である。

図４（Ａ）に示す同軸ケーブル３０ａは、単心線からなる中心導体３２ａ、絶縁体３３、外部導体３４ａ、及び外皮３５によって構成されている。この同軸ケーブル３０ａは、まず単心線からなる中心導体３２ａの外周を絶縁体３３で覆い、その外側に外部導体３４ａを同軸状に配して同軸ケーブル素線３１ａを形成し、その同軸ケーブル素線３１ａの外部導体３４ａの外側を外被３５で覆うことにより形成されたものである。この場合、外部導体３４ａとして偏平なリボン導体を用い、そのリボン導体を絶縁体３３の外周に所定の螺旋ピッチで均一に巻きつけて構成している。

また図４（Ｂ）に示す同軸ケーブル３０ｂは、撚り線からなる中心導体３２ｂ，絶縁体３３，外部導体３４ｂ，及び外皮３５によって構成されている。この同軸ケーブル３０ｂは、まず撚り線からなる中心導体３２ｂの外周を絶縁体３３で覆い、その外側に外部導体３４ｂを同軸状に配して同軸ケーブル素線３１ｂを形成し、その同軸ケーブル素線３１ｂの外側を外被３５で覆うことにより形成されたものである。この場合、外部導体３４ｂとして丸線状の金属線を用い、その金属線を絶縁体３３の外周に横巻または網組構造で配している。

上記のような同軸ケーブルを用いて、上記図２ないし図３に示すようなスライド動作を行う二つの基板２１，２２間を電気的に接続する基板間配線２３を構成する。なお本発明に用いる同軸ケーブルは上記構成に限定されるものではなく、各心がシールドされた構成であれば適宜最適な形態の同軸ケーブルを適用することができる。

本発明に使用する基板間配線は、複数の同軸ケーブルが両端で各ケーブルが平面上に配置されるように束ねられ、同軸ケーブルの中間部には束ねられていない領域があり、その束ねられていない領域が基板間に余長として収納されるようになっている。また余長として保持された同軸ケーブルは基板間で円状に収納されている。
以下に同軸ケーブルを用いた基板間配線の構成例を説明する。

図５は、同軸ケーブルを複数本用いて構成した基板間配線を説明するための要部概略図である。図中、３０は同軸ケーブル、４１は接続端末である。
図５に示す基板間配線２３は、基板のコンタクトに対して電気接続しやすい形態となるように、接続端末４１を用いて複数の同軸ケーブル３０を所定ピッチで配列して固定してある。各同軸ケーブルは接続端末により平面上に配置されるように束ねられている。この接続端末４１は同軸ケーブル３０の両端に形成される。この場合、接続端末４１間の同軸ケーブル３０は束ねられていないので、個々の同軸ケーブル３０が自由に屈曲することができ、基板間配線２３の屈曲性を阻害することがない。

図６は、同軸ケーブルを複数本用いて構成した基板間配線の他の例を説明するための要部概略図で、図中、４２は電気コネクタである。図６に示す基板間配線２３は、上記の接続端末４１に代えて、同軸ケーブル３０の先端に電気コネクタ４２を接続して、電気コネクタ付きの多心同軸ケーブルとして構成されたものである。各同軸ケーブルは電気コネクタにより平面上に配置されるように束ねられている。この場合にも、電気コネクタ４２間の同軸ケーブル３０は束ねられていないので、個々の同軸ケーブル３０が自由に屈曲することができ、基板間配線２３の屈曲性を阻害することがない。

また上記図５及び図６に示すような構成の他、同軸ケーブル３０の終端にＦＰＣを配置して、ＦＰＣと基板コンタクトとを接続する構成としてもよく、また複数の同軸ケーブルを固定する他の部材を用いてもよい。

図７は、同軸ケーブルを複数本用いて構成した基板間配線の更に他の例を説明するための要部概略図で、図中、４３は結束部材である。図７の例では上記接続端末４１のさらに内側で、結束部材４３を用いて複数の同軸ケーブル３０を束ねるようにしている。この場合にも、結束部材４３間の同軸ケーブルは自由に屈曲することができ、基板間配線２３の屈曲性を阻害することがない。またこの場合、上記図６に示したような電気コネクタ４２を配設した同軸ケーブルを結束して束ねるようにしてもよい。

（実施例）
図４（Ｂ）に示すような同軸ケーブル３０ｂの構成で、０.００２５ｍｍφの撚り線を７本用いて外形０.０７５ｍｍφの中心導体３２ｂを作成した。そしてこの中心導体３２ｂの周囲に絶縁体３３を被覆して、このときの外形を０.１８ｍｍφとした。そしてさらに絶縁体３３の周囲に外部導体を横巻きしてその外径を０.２４ｍｍとした。さらにその外周に外被３５を被覆して、外形を０.３０ｍｍφとした。
上記の同軸ケーブルを用いて、基板との接続部における同軸ケーブルの配線ピッチを０.３〜０.４ｍｍとして基板間配線２３を作成した。この基板間配線２３を基板２１，２２間に配置し、図２のようにα状に１回ターンさせ、ターン（屈曲）部分の半径を１〜４ｍｍとした。
上記の構成でスライド動作時の機械的信頼性を確認したところ、従来のＦＰＣの数倍にあたる十数万回のスライド動作を行っても損傷がなく、高い信頼性が確保できた。また、インピーダンスマッチング及びＥＭＩ特性は同軸ケーブルならではの高い性能であり、高い屈曲性と高い電気特性を満たす。

本発明を適用可能なスライド式携帯電話の外観を示す斜視概略図である。 二つの基板とその基板間の配線構造とを模式的に示す図である。 二つの基板とその基板間の配線構造の他の例を模式的に示す図である。 本発明に適用可能な極細同軸ケーブルの構成例を説明する図である。 同軸ケーブルを複数本用いて構成した基板間配線を説明するための要部概略図である。 同軸ケーブルを複数本用いて構成した基板間配線の他の例を説明するための要部概略図である。 同軸ケーブルを複数本用いて構成した基板間配線の更に他の例を説明するための要部概略図である。

符号の説明

１０…携帯電話、１１…第１の筐体、１２…第２の筐体、２１，２２…基板、２３…基板間配線、３０ａ，３０ｂ…同軸ケーブル、３１ａ，３１ｂ…同軸ケーブル素線、３２ａ…中心導体（単心線）、３２ｂ…中心導体（撚り線）、３３…絶縁体、３４ａ…外部導体（リボン導体）、３４ｂ…外部導体（丸線）、３５…外被、４１…接続端末、４２…電気コネクタ、４３…結束部材。

Claims (4)

1. 互いにスライドする２枚の基板間を、信号伝送用に各心がシールドされた同軸ケーブルを複数本使用して接続してなる同軸ケーブル接続構造であって、前記複数本の同軸ケーブルは両端部で各ケーブルが平面上に配置されるように束ねられ、前記同軸ケーブルの中間部の束ねられていない領域が余長として保持されていることを特徴とする同軸ケーブル接続構造。
2. 前記同軸ケーブルの全長が、前記２枚の基板が対向する対向面の間で収納されていることを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル接続構造。
3. 前記余長として保持された同軸ケーブルは、円状に保持されていることを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル接続構造。
4. 前記同軸ケーブルの終端は、コネクタまたはＦＰＣを介して前記基板に接続され、または前記基板に対して直付けで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル接続構造。

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