JP2009124044A - フレキシブルプリント配線板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 絶縁性シート(5)と、絶縁性シート(5)上に複数列設けられた導体(1,2)と、複数列の導体(1,2)のうち信号線となる導体(1)の外周に間隙(A)を隔てて覆う導電性シート(6)とを有し、導電性シート(6)は絶縁性シート(5)の両面側にそれぞれ設けられると共に、複数列の導体(1,2)のうちグランド線となる導体(2)に電気的に接続され、且つ導電性シート(6)には、導体の長手方向に沿って所定の間隔にスリット(7)が形成されている構造であって、前記導電性シート(6)に設けられる導電性連結部(11)が、前記スリット(7)に掛け渡されるように形成されていることを特徴とするフレキシブルプリント配線板である。
【選択図】図3
Description
このような問題を回避する手段としては、高周波信号を伝送するフレキシブルプリント配線板の信号線の周囲に絶縁体を介して導電性ペーストを塗布したり、金属箔を貼り付けたりする方法で導電性のシールド層を形成し、このシールド層と、信号線に対して適切な位置に配置されたグランドとを電気的に接続する方法が従来から知られている。また、信号導体の上下・左右に絶縁体を介して接地導体を配置し、それら接地導体間を接続することにより、信号導体を接地導体で遮蔽する構造のフレキシブル並列多芯ケーブルが知られている(例えば、特許文献1参照)。
v=c/(εr)1/2 ……(1)
で表される。ここで、cは光速度、εrは絶縁層材料の比誘電率を示す。
(1)式に示されるように、伝搬速度vは絶縁層材料の比誘電率εrの平方根の逆数に比例するので、材料の比誘電率εrが小さいほど伝搬速度vは速くなる。また、比誘電率εrのばらつきは、パラレル信号伝送時の各信号間のスキューの原因となるので、誘電率の均一性も重要である。
更に、使用周波数がGHz帯になると絶縁層材料の誘電損失に起因する伝送損失が大きな問題となる。絶縁層材料の誘電損失LDは、
LD=k・f・(εr)1/2・tanδ ……(2)
で表される。ここで、kは定数、fは周波数、εrは比誘電率、tanδは誘電正接を示す
。(2)式に示されるように、高周波における伝送損失は比誘電率εrと誘電正接tanδ
が小さいほど少なくなる。
以上の理由より、GHz帯の高周波信号の伝送には、特に低誘電率な絶縁層材料が望まれる。
絶縁層部に発泡したポリオレフィンを用い、絶縁材料中に空気層を形成することによって
実効的な比誘電率を下げ、伝搬速度の低下の抑制、伝送損失の低減を図る構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
例えば、絶縁層の比誘電率による信号の伝搬速度の低下、伝送損失の増加の問題に関しては、比誘電率がポリイミドより小さな液晶ポリマーが開発されているが、現状では生産量が少なく価格が高い。一方、発泡した絶縁材料を絶縁層に用いる方法もあるが、絶縁材料の発泡を調節し絶縁層の比誘電率を均一にすることは困難である。特にパラレル信号伝送時には、絶縁層の加工精度の違いにより各信号線の比誘電率にばらつきが起こり、各信号間のスキュー発生が大きな問題となる。また高速伝送を重視する場合には、より比誘電率の小さい材料が必要となる。
本発明の第1の態様は、絶縁性シートと、前記絶縁性シート上に複数列設けられた導体と、前記複数列の導体のうち信号線となる前記導体の外周に間隙を隔てて覆う導電性シートとを有し、前記導電性シートは前記絶縁性シートの両面側にそれぞれ設けられると共に、前記複数列の導体のうちグランド線となる前記導体に電気的に接続され、且つ前記導電性シートには、前記導体の長手方向に沿って所定の間隔にスリットが形成されている構造であって、前記導電性シートに設けられる導電性連結部が、前記スリットに掛け渡されるように形成されていることを特徴とするフレキシブルプリント配線板である。
まず、本発明の実施形態の説明に先立って、本発明のフレキシブルプリント配線板の前提となる基本構造を述べる。図1及び図2には、この基本構造を有するフレキシブルプリント配線板を示す。図1はフレキシブルプリント配線板の斜視図であり、図2は図1の断面図である。
なお、図1及び図2において、グランド線2をポリイミドシート5の表面のみ、又は裏面のみに形成してもよい。また、信号線1をポリイミドシート5の一方の面と他方の面に交互に設けるようにしてもよい。
絶縁性シート及び導体の材料には、フレキシブル配線板に一般的に使用されて実績のある、ポリイミド、銅をそれぞれ選択した。
外部導体6のアーチ状部6aには、信号線1に沿って一定間隔でスリット7が設けられ、アーチ状部6aの可撓性が高められている。なお、平面状部6bにも同様に、スリットを設けるようにしても良い。
このように導電性シートに形成したスリット7が、フレキシブルプリント配線板の屈曲時において、あたかも蛇腹状に機能して、フレキシブルプリント配線板の可撓性が高まる。
なお、図1及び図2では、信号線1が2本のみ描かれているが、実際に製造されるフレキシブルプリント配線板では、より多くの本数の信号線1が形成され、また信号線1の長手方向も図示のものより長いが、便宜上、その分は図示省略している。
ポリイミドシート5及び銅配線1、2を作成する素材には、2層フレキシブル銅張積層板を使用する。この2層フレキシブル銅張積層板は、ポリイミドシート上に接着剤を用いず直接銅箔が貼り付けられたもの、又はポリイミドシート上に銅めっき層が形成されたものである。このような2層フレキシブル銅張積層板を用いることにより、接着剤を用いることなくポリイミドシート5上に銅配線1、2を形成でき、接着剤による誘電率の増加を防ぐことができる。ポリイミドシート5の厚さは、例えば、50μm、38μm、25μm、12.5μmなどがあり、銅配線1、2の厚さは、例えば、キャスト法(銅箔上にペ
ースト状のポリイミド樹脂を塗布する方法)で5〜70μm、めっき法(ポリイミドシート上に銅をめっき法で成長させる方法)で0.2〜20μmに形成される。
この2層フレキシブル銅張積層板の銅箔・銅めっき層をエッチングすることにより、銅配線1、2を複数列形成する。これら銅配線1、2は通常のフレキシブルプリント配線板のようにカバーレイで保護されないので、必要に応じて銅配線1、2の表面を金などでめっきして保護するようにしてもよい。
図3に、第1の実施形態のフレキシブルプリント配線板を示す。
第1の実施形態のフレキシブルプリント配線板は、上記図1及び図2に示したフレキシブルプリント配線板の基本構造を有するもので、図3に示すように、各スリット7に導電性連結部11が設けられている点が相違する。即ち、各スリット7には、信号線1と同程度の配線幅を有する導電性連結部11が、外部導体6の信号線1に沿ってスリット7に連結して掛け渡されており、スリット7の長さ方向の中央部を分断するように形成されている。導電性連結部11は、外部導体6であるリン青銅シートに、パンチング又はエッチングによりスリット7を形成する際に、導電性連結部11を残して形成すればよい。
幅を2.0mmとした。
このとき、導電性連結部11の幅を0.2mm、1.0mm、1.6mm、2.0mmとした場合の伝送特性をそれぞれ測定した。導電性連結部11の幅が0.2mm、1.0mm、1.6mm、2.0mmのときの伝送特性測定の結果を、図8A〜図8Dにそれぞれ示す。図8A〜図8Dに示すように、導電性連結部11の幅が大きくなるにつれてdipは浅くなり、導電性連結部11の幅が2.0mmの場合には、dipの発生はほとんど見られず
、外部導体6にスリット7が無い伝送線路の場合とほぼ同等の伝送特性を実現できた。よって、導電性連結部11の幅を、信号線1の幅と同程度にすることで、外部導体である導電性シートに発生したリターン電流の流れを妨げることなく、特性インピーダンスの増加を抑えることができることが分かった。
絶縁性シートの厚さは、導体の厚さに対して同等か若しくはそれよりも薄くするのが好ましい。また、上記実施形態において、絶縁性シートであるポリイミドシート5に、貫通孔を均一に分散して形成するようにしても良い。これにより、ポリイミドシート5の体積を減らし、実効的な誘電率を下げることになり、信号の伝搬速度の低下や伝送損失の増大を更に抑えることができる。
2.0mmの間隔で設けた場合を説明したが、スリットの幅、間隔はこれに限定されるも
のではない。スリットの幅、間隔は、フレキシブルプリント配線板に求められる可撓性を考慮して形成されると共に、外部からの電気ノイズが導電性シートにより遮蔽されるように形成される。
本実施形態では、信号線1をポリイミドシート5の一方の面(表面)に設けた例で説明をしたが、各信号線1の配置はこれに限定されるものではない。例えば、複数の信号線のうち特定の信号線を裏面に設ける構造としてもよく、各信号線1の配置は、接続相手となる基板等の構造(接続構造)により、適宜決定されればよい。
図4に、第2の実施形態のフレキシブルプリント配線板を示す。
第2の実施形態も、上記図1及び図2に示したフレキシブルプリント配線板の基本構造を有するが、図4に示すように、外部導体6のアーチ状部6aに導電性連結部材12が設けられている点が相違する。
導電性連結部材12は、外部導体6と同じリン青銅からなる薄い帯状・線状の部材であり、信号線1と同程度の配線幅を有する。導電性連結部材12は、導電性シートのアーチ状部6aに接するように、且つ信号線1に沿ってスリット7と交差させて設けられる。こ
のとき、導電性連結部材12とアーチ状部6a(外部導体6)とは、外部導体6に発生するリターン電流が、外部導体6から導電性連結部材12にロスすることなく伝搬(高周波伝搬)可能な程度に、近接して設けられる。
導電性連結部材12は、外部導体6のアーチ状部6aに接着せずに、アーチ状部6a上に直接のせて外側から絶縁材のジグ(図示せず)で固定した。なお、導電性連結部材12をアーチ状部6aの内側にジグなどで取り付けてもよい。また、導電性連結部材12を導電性ペーストで外部導体6に接着してもよい。
本実施形態のフレキシブルプリント配線板においても、図3に示す上記第1の実施形態よりも特性は若干劣るものの、図示省略したが良好な伝送特性の結果が得られた。
本実施形態では、導電性連結部材12の厚さを0.35mmとした。導電性連結部材の
厚さはこれに限定されるものではなく、フレキシブルプリント配線板の使用環境などにより適宜決定される。例えば、フレキシブル配線板に求められる変形量などを考慮して決定されればよい。
図5に、第3の実施形態のフレキシブルプリント配線板を示す。
この第3の実施形態は、上記第2実施形態における導電性連結部材12を、網目状構造の導電性連結部材13に変更したものである。
この網目状構造の導電性連結部材13もリン青銅からなり、信号線1と同程度の配線幅を有し、信号線1表面に対向するアーチ状部6aの部分に高周波が伝搬可能に接して、且つ信号線1に沿ってスリット7と交差させて設けられる。また、導電性連結部材13は、アーチ状部6a上に直接のせて外側から絶縁材のジグ(図示せず)で固定される。
導電性連結部材13の網目の間隔を、信号線1の幅に対して十分に小さくすることにより、上記第2の実施形態と同等の良好な特性が得られた。
また、導電性連結部材を導電性ペーストなどにより外部導体である導電性シート6に接着すれば、上述した第2、第3の実施例と比較し可撓性は劣るが、導電性連結部材と導電性シートとの接続信頼性は向上する。
図6に、第4の実施形態のフレキシブルプリント配線板を示す。
この第4の実施形態も、上記図1及び図2に示したフレキシブルプリント配線板の基本構造を有するが、図6に示すように、スリット7の隙間には、リン青銅製の外部導体6よりも弾性が大きい(弾性率の小さい)導電性材料14が充填されている点で相違する。
導電性材料14が、スリット7を遮蔽して設けられているので、スリット7を横切ってリターン電流が流れ、特性インピーダンスの増加を防止でき、特定の周波数での反射による遮断域を低減できる。また、導電性材料14は外部導体6よりも弾性が大きい(弾性率が小さい)材料、たとえば、導電性ポリマーからなるので、フレキシブルプリント配線板の可撓性の低下を抑制できる。
103[S/m]、1.0×104[S/m]、1.0×105[S/m]と変更した場合
の伝送特性を図9に示す。ここで、信号線1の形状・寸法、信号線1とグランド線2及び外部導体6との間隔、スリット7の幅、間隔は上記実施形態と同じである。
図9に示すように、電気伝導率が1.0×104[S/m]以上において、スリット7
が無い場合と比較し十分良好な伝送特性が得られた。よって、導電性材料14は、電気伝導率が1.0×104[S/m]以上の導電性ポリマーなどの材料が好ましい。
また導電性連結部は、求められる伝送特性を満たすことができれば、導電性シー卜の一方の面のみに設ける構造としてもよい。
また、外部導体6の周囲に、図示しない外部絶縁層、例えばポリイミドフィルムを設けてもよい。外部絶縁層の形成方法としては、外部導体6の周囲にポリイミドフィルムを貼り付けて形成される。これにより、上記第1〜3の実施形態においては、スリット7からのゴミの混入などを防ぐことができる。
2 グランド線(銅配線)
3 スルーホール
4 導電性ペースト
5 ポリイミドシート(絶縁性シート)
6 外部導体(導電性シート)
6a アーチ状部
6b 平面状部
7 スリット
11 導電性連結部
12 導電性連結部材
13 網目状の導電性連結部材
14 導電性材料
A 間隙(空隙)
Claims (4)
- 絶縁性シートと、前記絶縁性シート上に複数列設けられた導体と、前記複数列の導体のうち信号線となる前記導体の外周に間隙を隔てて覆う導電性シートとを有し、
前記導電性シートは前記絶縁性シートの両面側にそれぞれ設けられると共に、前記複数列の導体のうちグランド線となる前記導体に電気的に接続され、且つ前記導電性シートには、前記導体の長手方向に沿って所定の間隔にスリットが形成されている構造であって、
前記導電性シートに設けられる導電性連結部が、前記スリットに掛け渡されるように形成されていることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。 - 前記導電性連結部は、前記導電性シートと高周波伝搬が可能な程度に前記導電性シートに近接して設けられる導電性連結部材であることを特徴とする請求項1記載のフレキシブルプリント配線板。
- 前記導電性連結部材が、網目状構造であることを特徴とする請求項2に記載のフレキシブルプリント配線板。
- 絶縁性シートと、前記絶縁性シート上に複数列設けられた導体と、前記複数列の導体のうち信号線となる前記導体の外周に間隙を隔てて覆う導電性シートとを有し、
前記導電性シートは前記絶縁性シートの両面側にそれぞれ設けられると共に、前記複数列の導体のうちグランド線となる前記導体に電気的に接続され、且つ前記導電性シートには、前記導体の長手方向に沿って所定の間隔にスリットが形成されている構造であって、
前記スリットには、前記導電性シートよりも弾性率の小さい導電性材料が設けられることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
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