JP2010003504A - ハーネスアセンブリ及びその製造方法並びにｌｓｉケーブルアセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】伝送品質の劣化を低減すると共に省スペースに寄与するハーネスアセンブリ及びその製造方法並びにＬＳＩケーブルアセンブリを提供する。
【解決手段】中心導体の外周に少なくとも絶縁体と外部導体とが順次形成される複数本の同軸ケーブル１２をほぼ並列に配列させた同軸ケーブルアレイ８と、開口部６が形成されると共に、開口部６に向けて複数本のインナーリード３が敷設されるＴＡＢテープ５とを電気的に接続してなるハーネスアセンブリであって、同軸ケーブルアレイ８の端面がＴＡＢテープ５の開口部６に臨み、インナーリード３の各々が同軸ケーブル１２の中心導体７及び外部導体９の各々と電気的に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、伝送品質の劣化を低減すると共に省スペースに寄与するハーネスアセンブリ及びその製造方法並びにＬＳＩケーブルアセンブリに関する。

従来、複数のＬＳＩが搭載されたプリント配線板（以下、基板という）において、ＬＳＩ同士を電気的に接続する配線には、基板材料上に形成された銅からなる配線パターンが用いられている。しかし、従来の配線パターンでは基板材料の誘電特性に依存して伝送特性が劣化し、また、配線間のクロストーク（漏話）の問題もあり、伝送速度に限界がある。そこで、高速伝送を必要とする場合には、ＬＳＩ同士をコネクタを介してケーブルで電気的に接続するものがある。

詳しく述べると、図９に示されるように、基板１００には、ＬＳＩ１０１の直近にコネクタ１０２を実装するためのランドパターン（図示せず）があり、そのランドパターンとＬＳＩ１０１との間の短い距離は配線パターンで電気的に接続されている。ＬＳＩ同士を電気的に接続するケーブルは、細径同軸ケーブルを複数本並べてなる同軸ケーブルアレイ１０３である。この同軸ケーブルアレイ１０３の両端末にそれぞれコネクタ１０２が取り付けられている。同軸ケーブルアレイ１０３のコネクタ１０２を基板に実装することにより、２つのＬＳＩ１０１間を導通させることができる。

このような配線構造は、携帯電話などの高速信号を処理する機器に採用されている。

特開平４−３１２７７２号公報

図９に示した従来の配線構造には、コネクタ１０２が使用される。このため、コネクタ１０２と基板１００との接続部、コネクタ１０２内部、同軸ケーブルアレイ１０３の端末などにおいて、接続損失、反射損失、ノイズ放射などが生じ、伝送特性の劣化、信号品質の劣化が引き起こされる。

また、基板１００には、コネクタ１０２を実装するためのスペースが必要となるため、機器の小型化の障害となる。すなわち、コネクタ１０２は、同軸ケーブルアレイ１０３における細径同軸ケーブルの配列間隔と同じピン間隔には形成できず、ピン間隔が広くなるため、コネクタ１０２の幅は同軸ケーブルアレイ１０３の幅よりかなり大きくなる。また、ＬＳＩ１０１とコネクタ１０２間の距離も十分に大きく確保する必要がある。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、伝送品質の劣化を低減すると共に省スペースに寄与するハーネスアセンブリ及びその製造方法並びにＬＳＩケーブルアセンブリを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明のハーネスアセンブリは、中心導体の外周に少なくとも絶縁体と外部導体とが順次形成される複数本の同軸ケーブルをほぼ並列に配列させた同軸ケーブルアレイと、開口部が形成されると共に、該開口部に向けて複数本のインナーリードが敷設されるＴＡＢテープとを電気的に接続してなるハーネスアセンブリであって、上記同軸ケーブルアレイの端面が上記ＴＡＢテープの上記開口部に臨み、上記インナーリードの各々が上記同軸ケーブルの上記中心導体及び上記外部導体の各々と電気的に接続されているものである。

上記開口部に臨む上記同軸ケーブルアレイの端末部が樹脂モールドにより固められていてもよい。

上記開口部に樹脂からなる補強材が充填され、上記ＴＡＢテープと上記同軸ケーブルアレイとが接着されていてもよい。

また、本発明のハーネスアセンブリの製造方法は、中心導体の外周に少なくとも絶縁体と外部導体とが順次形成される複数本の同軸ケーブルをほぼ並列に配列させた同軸ケーブルアレイと、開口部が形成されると共に、該開口部に向けて複数本のインナーリードが敷設されるＴＡＢテープとを電気的に接続してなるハーネスアセンブリの製造方法であって、上記同軸ケーブルアレイの端面を上記ＴＡＢテープの上記開口部に臨ませ、上記インナーリードをインナーリードボンディング装置の加熱加圧ヘッドによって上記同軸ケーブルアレイの端面側に押し付け、上記インナーリードの各々を上記同軸ケーブルの上記中心導体及び上記外部導体の各々と電気的に接続するものである。

また、本発明のＬＳＩケーブルアセンブリは、請求項１〜３いずれか記載のハーネスアセンブリの上記ＴＡＢテープ上にＬＳＩが実装されたＬＳＩケーブルアセンブリであって、上記ＬＳＩは信号端子とグランド端子とを有し、上記同軸ケーブルの上記中心導体と上記信号端子が電気的に接続され、上記同軸ケーブルの上記中心導体と上記グランド端子が電気的に接続されているものである。

本発明は次の如き優れた効果を発揮する。

（１）伝送品質の劣化を低減する。

（２）省スペースに寄与する。

以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１（ａ）〜図１（ｃ）に示されるように、本発明のＬＳＩケーブルアセンブリ１は、所定の間隔で信号端子とグランド端子とが交互に配列されたＬＳＩ２と、該ＬＳＩ２が実装され、上記信号端子及びグランド端子に電気的に接続されたインナーリード３（信号用インナーリード３ｓ及びアース用インナーリード３ｅ）がテープ基台４に上記信号端子及びグランド端子と同じ間隔で配列されたＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープ５と、該ＴＡＢテープ５のテープ基台４にインナーリード３を残して開けられた開口部６と、隣接するインナーリード３の間隔と同じ間隔で中心導体７及び外部導体９が配列された同軸ケーブルアレイ８とを備え、開口部６に同軸ケーブルアレイ８の端面が臨み、インナーリード３が同軸ケーブルアレイ８の端面に露出した中心導体７と外部導体９にそれぞれ接合されて電気的に接続されているものである。

本実施形態のＬＳＩケーブルアセンブリ１は、同軸ケーブルアレイ８の両端にそれぞれＬＳＩ２がアセンブルされている。同軸ケーブルアレイ８の片端のみにＬＳＩ２がアセンブルされている場合も本発明に属する。

以下、本発明のＬＳＩ２とケーブル（同軸ケーブルアレイ８）のアセンブル方法を工程順に説明する。

ＬＳＩ２は、半導体チップ（図示せず）がプラスチックやセラミックのパッケージに封入され、半導体チップに導通する端子（図示せず）がパッケージの外に出ている。本発明では、同軸ケーブルアレイ８で伝送する信号に関しては、パッケージの一辺に所定の間隔で全ての信号端子とグランド端子とが交互に配列される。他の信号に関しては端子配置は任意である。

図２（ａ）に示されるように、ＬＳＩ２は、ＴＡＢテープ５に実装された状態で供給される。ＴＡＢテープ５は、インナーリード３と呼ばれる導体線又は導体膜が可撓性及び電気的絶縁性を有するテープ基台４の表面に設けられたものである（図４（ｂ）参照）。インナーリード３は、ＬＳＩ２の信号端子及びグランド端子と同じ間隔で配列されている。ＬＳＩ２の１つ１つの端子が１本ずつインナーリード３に電気的に接続されるようにして、ＬＳＩ２がＴＡＢテープ５に実装されている。

図２（ａ）に示されるように、ＴＡＢテープ５は、ＬＳＩ２が実装されない余白１０を形成するように、長手方向及び幅方向にそれぞれ所定の間隔で複数のＬＳＩ２が並べて実装されている。インナーリード３は、ＬＳＩ２の端子に導通する位置からＬＳＩ２間の余白１０の途中まで適宜な長さ延出されている。その余白１０内に開口部６が形成されている。開口部６は、テープ基台４のみを長方形にくり貫いて開けたものであり、インナーリード３は、開口部６の一辺側から対向する一辺側まで向くようにして形成されている。なお、インナーリード３は、開口部６の両辺を接続するように形成されていてもよく（図４（ｂ）参照）、開口部６の一辺側から開口部６の途中まで形成されていてもよい。

本発明では、このような複数のＬＳＩ２が縦横に配列実装されたＴＡＢテープ５を切断してＬＳＩ個別に分離する。このとき、ＬＳＩ２の一辺から開口部６が含まれる所定の長さまで余白１０を残しておく。図２（ｂ）に示されるように、個別に分離されたＬＳＩ２は、ＬＳＩ２より一回り大きいＴＡＢテープ５と一体化されている。ＬＳＩ２の同軸ケーブルアレイ８で伝送する信号のための信号端子とグランド端子が配列された一辺に近接して、ＴＡＢテープ５に開口部６が設けられている。

一方、図３（ａ）に示されるように、同軸ケーブルアレイ８は、インナーリード３の間隔と同じ径の細径同軸ケーブル１２をＬＳＩ２の信号端子数と同じ本数平行に互いに密着させて一体化させたものである。これにより、図１（ｂ）に示されるように、細径同軸ケーブル１２の中心に位置する中心導体７は、ＬＳＩ２の信号端子に電気的に接続されるインナーリード３Ｓの間隔と同じ間隔で配列されている。また、中心導体７に対して絶縁体を介して同心円上に位置する外部導体９は、ＬＳＩ２のグランド端子に電気的に接続されるインナーリード３ｅと同じ間隔で配列されている。中心導体７や外部導体９は、銅からなる細線に金めっきを施したものが好ましい。

同軸ケーブルアレイ８は、開口部６に臨ませたい端末部８ｔを樹脂モールド１３により固めておく。樹脂モールド１３は、直方体状とする。樹脂モールド１３は、同軸ケーブルアレイ８の端末部８ｔに形成した後、切断、切削、あるいは研磨することにより、細径同軸ケーブル１２の端面を揃えると共に同軸ケーブルアレイ８の端面を露出させておく。これにより、図１（ｂ）に示されるように、各細径同軸ケーブル１２の端面が整然と並んだ状態で一平面に中心導体７及び外部導体９が整列する。これにより、以下に説明する同軸ケーブルアレイ８とＴＡＢテープ５との接続工程が容易となる。

ここで、図３（ｂ）に示されるように、同軸ケーブルアレイ８の端末部８ｔを直角に折り曲げた状態で樹脂モールド１３を形成すると、同軸ケーブルアレイ８の端面は同軸ケーブルアレイ８の長手方向に対して直角に向く。また、図３（ｃ）に示されるように、同軸ケーブルアレイ８の端末部８ｔを真っ直ぐにした状態で樹脂モールド１３を形成すると、同軸ケーブルアレイ８の端面は同軸ケーブルアレイ８の長手方向に向く。

次に、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、同軸ケーブルアレイ８の端面をＴＡＢテープ５のＬＳＩ２が実装されている面の方から開口部６に臨ませる。このとき、開口部６を渡っているインナーリード３は、同軸ケーブルアレイ８の端面に露出している中心導体７及び外部導体９に接する。ＬＳＩ２の信号端子に導通している信号用インナーリード３ｓは中心導体７に接し、ＬＳＩ２のグランド端子に導通しているアース用インナーリード３ｅは外部導体９に接する。なお、図４（ｂ）は、インナーリード３と中心導体７及び外部導体９が未だ接合されていないという意味で、わずかに隙間を開けて示してある。

この状態で、図４（ｃ）に示されるように、開口部６の反対面からインナーリードボンディング装置の加熱加圧ヘッド１４をアクセスさせ、インナーリード３に押し付ける。インナーリード３と中心導体７、及びインナーリード３と外部導体９が加熱加圧されることにより、インナーリード３を構成する金属あるいはその表面にめっきされた金属と中心導体７や外部導体９を構成する金属あるいはその表面にめっきされた金属とが融解し、インナーリード３と中心導体７、及びインナーリード３と外部導体９とが接合され、電気的に接続される。

図４（ｄ）に示されるように、開口部６に樹脂からなる補強材１５を充填する。補強材１５は、ＴＡＢテープ５に接着すると共に樹脂モールド１３に接着することにより、接合の機械的強度が向上する。

以上の工程により、図１（ａ）に示した本発明のＬＳＩケーブルアセンブリ１が完成する。図５に示されるように、このＬＳＩケーブルアセンブリ１をＴＡＢテープ５の反対面に設置されているはんだボール１１（図４（ｂ）参照）により、基板１６に実装する。

本発明のＬＳＩケーブルアセンブリ１にあっては、従来のように基板１００にコネクタ１０２を実装する必要がなくなる。また、同軸ケーブルアレイ８の端末を固めている樹脂モールド１３は、同軸ケーブル同士が分離しないように固定するためのものであり、簡素な構造にできるため、コネクタ１０２に比べて非常に小さく、ＬＳＩ２と同軸ケーブルアレイ８との接続に要するスペースが縮小される。

本発明のＬＳＩケーブルアセンブリ１にあっては、ＬＳＩ２と同軸ケーブルアレイ８との接続に必要な電気接続点が、ＬＳＩ２の端子とインナーリード３との電気接続点、インナーリード３と同軸ケーブルアレイ８の中心導体７及び外部導体９との電気接続点の２箇所である。これに対して、図９に示す従来の方法では、同軸ケーブルアレイ１０３とこの同軸ケーブルアレイが接続され固定されるための接続用基板（図示せず）との電気接続点、この接続用基板とコネクタ１０２との電気接続点及び基板１００とＬＳＩ１０１の電気接続点の４箇所である。従って、本発明の方法は、従来に比べて電気接続点が減っているため、接続損失、反射損失、ノイズ放射などが抑制され、伝送特性の劣化や信号品質の劣化の要因が低減される。

本発明にあっては、ＬＳＩ２から同軸ケーブルアレイ８が直接引き出されたのと同等のＬＳＩケーブルアセンブリ１が形成される。ＬＳＩケーブルアセンブリ１は、同軸ケーブルの断面構造をそのまま有する接続となるため、インピーダンスの変化（乱れ）が少ない接続となる。従って、ＬＳＩ２から同軸ケーブルアレイ８が直接引き出されたＬＳＩケーブルアセンブリ１は、高速伝送に適している。

また、本発明にあっては、ＬＳＩ２の端子配列において、信号端子とグランド端子は交互に並ぶことになる。このため、ＬＳＩ２から入出力される信号のグランドをしっかり確保することができる。また、信号ラインには同軸ケーブルを用いて信号を伝送し、パワーラインにはプリント配線などの基板に設けられた配線を用いてパワーを伝送することにより、信号ラインとパワーラインとを異なる経路にすることができる。これにより、信号ラインとパワーライン間の電磁的干渉による伝送品質低下を防止することができる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。

図６に示されるように、ＬＳＩケーブルアセンブリ６１は、図４（ｄ）のＬＳＩケーブルアセンブリ１に加えて、樹脂からなる周辺補強材１７を設けたものである。周辺補強材１７は、開口部６に充填された補強材１５のさらに周辺に充填され、また、樹脂モールド１３とＬＳＩ２の間にも充填される。樹脂モールド１３とＴＡＢテープ５及びＬＳＩ２を周辺補強材１７で接合することで、ＬＳＩ２と同軸ケーブルアレイ８の接合の機械的強度がよりいっそう向上する。

図７（ａ）に示されるように、開口部６に臨ませた同軸ケーブルアレイ８の端面に、はんだボール１８を設ける。はんだボール１８は、中心導体７及び外部導体９に載せる。開口部６を渡っているインナーリード３にはんだボール１８が接している状態で、図７（ｂ）に示されるように、開口部６の反対面からインナーリードボンディング装置の加熱加圧ヘッド１４をアクセスさせ、インナーリード３に押し付ける。インナーリード３と中心導体７及びインナーリード３と外部導体９の間のはんだボール１８が融解し、インナーリード３と中心導体７及びインナーリード３と外部導体９とが接合され電気的に接続される。この実施形態では、前記したインナーリード３を構成する金属あるいはその表面にめっきされた金属、例えば、銅を融解させて接続する方法と比較して、はんだの融点での接続が可能となるため、加熱加圧ヘッド１４の加熱温度を低く設定することができる。

次に、ＬＳＩが実装されていないＴＡＢテープと同軸ケーブルアレイ８とを組み立てたハーネスアセンブリについて説明する。

図８（ａ）に示されるように、ＬＳＩが実装されていないＴＡＢテープ１９を用いる。ＴＡＢテープ１９は、テープ基台４の表面にインナーリード３（図８（ｂ）参照）とはんだボール２０が配置されると共に開口部６が設けられたものであり、ＬＳＩが実装されていないほかはこれまで説明したＴＡＢテープ５と同じである。このＴＡＢテープ１９に同軸ケーブルアレイ８が接合され電気的に接続されている。接合部の構造は、図８（ｂ）に示した通りであり、図４（ｄ）からＬＳＩ２を除外した構造である。

図８（ｃ）に示されるように、同軸ケーブルアレイ８の両端にＴＡＢテープ１９が設けられたハーネスアセンブリ８１が形成される。ハーネスアセンブリ８１は、基板（例えば、図５の基板１６）に対してはんだボール２０により実装することにより、基板上の任意箇所から他の任意箇所あるいは他の基板に配線を施すことができる。この場合でも、従来のように同軸ケーブルアレイの両端にコネクタを設けたハーネスアセンブリと比較すると、基板上に占めるスペースが小さくなり、電気接続点が減って伝送品質が向上する。

なお、図８（ｃ）に示したように、同軸ケーブルアレイの両端部でＴＡＢテープと接続してもよいし、片方のみをＴＡＢテープと接続してもよい。

本発明の一実施形態を示す図であり、（ａ）はＬＳＩケーブルアセンブリの斜視図、（ｂ）はＬＳＩケーブルアセンブリの開口部を反対側から見た拡大平面図、（ｃ）はＬＳＩケーブルアセンブリの開口部を反対側から見た斜視図である。 （ａ）は複数のＬＳＩが縦横に配列して実装されたＴＡＢテープの平面図、（ｂ）はＬＳＩ個別に分離したＴＡＢテープの平面図である。 （ａ）は端末を樹脂モールドで加工した同軸ケーブルアレイの斜視図、（ｂ）はその同軸ケーブルアレイの端末の断面図、（ｃ）は他の実施形態による同軸ケーブルアレイの端末の断面図である。 （ａ）は同軸ケーブルアレイとＴＡＢテープのアクセスを示す斜視図、（ｂ）はその時の要部断面図、（ｃ）は加熱加工時の要部断面図、（ｄ）は補強材充填後の要部断面図である。 本発明のＬＳＩケーブルアセンブリを基板に実装した斜視図である。 本発明の他の実施形態における要部断面図である。 本発明の他の実施形態を示す図であり、（ａ）は同軸ケーブルアレイとＴＡＢテープのアクセス時の要部断面図、（ｂ）は加熱加工時の要部断面図である。 本発明の他の実施形態を示す図であり、（ａ）は同軸ケーブルアレイとＴＡＢテープのアクセスを示す斜視図、（ｂ）は補強材充填後の要部断面図、（ｃ）はハーネスアセンブリの完成時斜視図である。 従来の同軸ケーブルアレイ配線を施した基板の斜視図である。

符号の説明

１ ＬＳＩケーブルアセンブリ
２ ＬＳＩ
３ インナーリード
４ テープ基台
５ ＴＡＢテープ
６ 開口部
７ 中心導体
８ 同軸ケーブルアレイ
９ 外部導体
１０ 余白
１１ はんだボール
１２ 細径同軸ケーブル
１３ 樹脂モールド

Claims (5)

1. 中心導体の外周に少なくとも絶縁体と外部導体とが順次形成される複数本の同軸ケーブルをほぼ並列に配列させた同軸ケーブルアレイと、
   開口部が形成されると共に、該開口部に向けて複数本のインナーリードが敷設されるＴＡＢテープとを電気的に接続してなるハーネスアセンブリであって、
   上記同軸ケーブルアレイの端面が上記ＴＡＢテープの上記開口部に臨み、
   上記インナーリードの各々が上記同軸ケーブルの上記中心導体及び上記外部導体の各々と電気的に接続されていることを特徴とするハーネスアセンブリ。
2. 上記開口部に臨む上記同軸ケーブルアレイの端末部が樹脂モールドにより固められていることを特徴とする請求項１記載のハーネスアセンブリ。
3. 上記開口部に樹脂からなる補強材が充填され、上記ＴＡＢテープと上記同軸ケーブルアレイとが接着されていることを特徴とする請求項１又は２記載のハーネスアセンブリ。
4. 中心導体の外周に少なくとも絶縁体と外部導体とが順次形成される複数本の同軸ケーブルをほぼ並列に配列させた同軸ケーブルアレイと、開口部が形成されると共に、該開口部に向けて複数本のインナーリードが敷設されるＴＡＢテープとを電気的に接続してなるハーネスアセンブリの製造方法であって、
   上記同軸ケーブルアレイの端面を上記ＴＡＢテープの上記開口部に臨ませ、
   上記インナーリードをインナーリードボンディング装置の加熱加圧ヘッドによって上記同軸ケーブルアレイの端面側に押し付け、
   上記インナーリードの各々を上記同軸ケーブルの上記中心導体及び上記外部導体の各々と電気的に接続することを特徴とするハーネスアセンブリの製造方法。
5. 請求項１〜３いずれか記載のハーネスアセンブリの上記ＴＡＢテープ上にＬＳＩが実装されたＬＳＩケーブルアセンブリであって、
   上記ＬＳＩは信号端子とグランド端子とを有し、
   上記同軸ケーブルの上記中心導体と上記信号端子が電気的に接続され、
   上記同軸ケーブルの上記中心導体と上記グランド端子が電気的に接続されていることを特徴とするＬＳＩケーブルアセンブリ。

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