JP2010182576A - シールド付きフラットケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】所望のインピーダンスを制御しつつ、屈曲性を確保し、さらに高速伝送に優れたＦＦＣ構造を提供する。
【解決手段】シールド付きフラットケーブル１は、ほぼ平行に並列した複数本の導体３を両側から絶縁体５で挟んでラミネートしたケーブル部７を有し、このケーブル部７の両端部に前記複数本の導体３を露出させた端子部を設け、前記ケーブル部７の両側の絶縁体５の表面を導電性シートで被覆している。さらに、前記ケーブル部７は、前記導体３の間を前記導体３とほぼ平行なスリットで区切られた分割ケーブル部７Aと、各分割ケーブル部７Aごとに覆ったシールド１７でなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、シールド付きフラットケーブル（ＦＦＣやＦＰＣ）に関し、特にインピーダンスの制御と伝送特性及び屈曲特性の向上を両立させたシールド付きフラットケーブルに関する。

近年、家庭用家電に代表されるような薄型テレビなどの電子機器では、高機能化が進み、高細線度の表示が可能になってきた。それに伴って伝送速度も高速化が進み、高速伝送可能なケーブルが必要になってきている。つまり、伝送容量及び伝送速度の増大により伝送周波数は高周波化されてきているために、ケーブルの特性インピーダンス制御が大変重要になっている。このインピーダンスをある値に整合させるインピーダンス制御は、シールドと導体間の距離や、導体とシールド間の誘電率や、導体寸法の調整により可能である。

しかも、上記の電子機器は、小型・軽量化、薄型化が急速に進展しているので、屈曲性を有するフレキシブルフラットケーブル（以下、「ＦＦＣ」という）が多く用いられている。

ＦＦＣとは、主に電子機器の内部で使用するために、高い屈曲性が求められることと、コネクタと接続させる必要から、平行に並ベた複数の導体の両側から樹脂シート等の絶縁体で挟み込んでテープ状にしたフレキシブルなケーブルである。

図５（Ａ）〜（Ｃ）を参照するに、例えば、ＦＦＣ１０１は、ほぼ平行に並列した複数本の平角導体１０３を両側から絶縁テープ１０５（絶縁体）で挟み込んでラミネートしている。このラミネートしたケーブルの両端部には前記絶縁体１０５を剥離して前記複数本の平角導体１０３を露出した端子部１０７が設けられている。前記端子部１０７には、コネクタに差し込むために必要な端末厚さを規定するとともに端末を補強するための補強板１０９が設けられている。

また、シールド付きＦＦＣ１１１は、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示されているように機器内部における電気信号のノイズを防ぐために、図５（Ａ）〜（Ｃ）と同様のＦＦＣ１０１の絶縁体１０５の表面に金属箔のテープによるシールド１１３を貼り合わせている。さらにこのシールド付きＦＦＣ１１１では、平角導体１０３のうちの１本をＧＮＤ線とし、ＧＮＤ線とシールド１１３は電気的に接続されている。それ以外は図５（Ａ）〜（Ｃ）と同じである。このシールド付きＦＦＣ１１１は、例えば特許文献１、２が該当する。なお、図６（Ｃ）では、特許文献２にあるようなＧＮＤ線上の絶縁テープ１０５を除去し、導電性接着剤１１５でシールド１１３とＧＮＤ線を電気的に接続した様子が図示されている。

インピーダンス制御は、前述したようにシールド１１３と平角導体１０３の間の距離、誘電率、平角導体１０３の寸法を調整する必要があるが、平角導体１０３の寸法はコネクタと嵌合させなければならないために調整することはできない。したがって、コネクタとの嵌合問題により、調整可能な項目は、シールド１１３と平角導体１０３の間の距離と、平角導体１０３とシールド１１３の間の誘電率である。

シールド１１３と平角導体１０３の間を広げるか、もしくは誘電率を下げるとインピーダンスは上がる。逆に、シールド１１３と平角導体１０３の間を縮めるか、もしくは誘電率を上げるとインピーダンスは下がる。具体的には、例えば絶縁体１０５の厚みを増したり、あるいは、特許文献２に示されているように、絶縁体１０５の表面に発泡樹脂の絶縁体１０５を覆うことで、誘電率を下げる方法がある。

例えば、差動インピーダンスを１００Ωにするためには、０．０３５×０．３ｍｍの平角導体１０３を０．５ｍｍの間隔で並べたシールド付きＦＦＣ１１１では、誘電率２．４の絶縁テープ１０５の厚さを０．４３ｍｍ以上にする必要がある。通常のＦＦＣ１０１の絶縁テープ１０５（絶縁体）が０．０６ｍｍであることを考えると、インピーダンスを整合させたシールド付きＦＦＣ１１１は、ケーブル総厚が厚くなり、硬くなることが容易に予想される。

また、特許文献３では、図５（Ａ）〜（Ｃ）のＦＦＣ１０１と同様のＦＦＣの複数の平角導体の間に前記平角導体に平行して図示しないスリットを入れて、ケーブルの屈曲性を増している。

また、特許文献４では、図５（Ａ）〜（Ｃ）のＦＦＣ１０１と同様のＦＦＣの屈曲部だけの平角導体の厚さを偏平化加工して両端の端子部よりも薄くすることで、屈曲特性を向上させている。

特開平０４−２７２６１７号公報 特開２００３−３１０３３号公報 特開２００３−２２７１３号公報 特許第３０３７４４４号公報

ところで、従来のシールド付きＦＦＣ１１１においては、インピーダンスの制御を行うために絶縁体１０５の厚みを増した場合、絶縁体１０５は厚みが増すと硬くなってしまうために屈曲性が損なわれるという問題がある。

シールド付きＦＦＣ１１１の柔軟性を向上させるためには、ＦＦＣ１１１の材料自体が柔らかいものを使用するか、ＦＦＣ１１１自体を柔らかい構造にする必要がある。

ＦＦＣ１１１の材料自体を柔らかくするには、平角導体１０３以外のもので絶縁テープ１０５（絶縁体）の発泡度を上げることが考えられる。しかしながら、絶縁テープ１０５（絶縁体）の機械的強度を考慮すると発泡度を上げるには限界がある。特許文献２のように絶縁体１０５の表面に発泡樹脂の絶縁体１０５を覆う場合も同様である。

一方、柔軟性ならびに屈曲性の向上を図るために、特許文献３ではスリットを入れるという方法であり、特許文献４では屈曲部だけの平角導体１０３の厚さを偏平化加工して両端の端子部よりも薄くする方法であるが、いずれの場合もインピーダンスの整合や伝送特性については考慮されていない。

この発明は、所望のインピーダンスを制御しつつ、屈曲性を確保し、さらに高速伝送に優れたＦＦＣ構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、この発明のシールド付きフラットケーブルは、ほぼ平行に並列した複数本の導体を両側から絶縁体で挟んでラミネートしたケーブル部を有し、このケーブル部の両端部に前記複数本の導体を露出させた端子部を設け、前記ケーブル部の両側の絶縁体の表面をシールドで被覆したシールド付きフラットケーブルにおいて、
前記ケーブル部は、前記導体の間を前記導体とほぼ平行なスリットで区切られた分割ケーブル部と、各分割ケーブル部ごとに覆ったシールドとからなることを特徴とするものである。

また、この発明のシールド付きフラットケーブルは、前記シールド付きフラットケーブルにおいて、前記各分割ケーブル部に、対となる２本の導体が配線されていることが好ましい。

また、この発明のシールド付きフラットケーブルは、前記シールド付きフラットケーブルにおいて、前記各分割ケーブル部に、対となる２本の導体と、グランド線が配線されていることが好ましい。

また、この発明のシールド付きフラットケーブルは、前記シールド付きフラットケーブルにおいて、前記グランド線はシールドと電気的に接続していることが好ましい。

また、この発明のシールド付きフラットケーブルは、前記シールド付きフラットケーブルにおいて、各分割ケーブル部は、前記端子部における導体の配列方向に対してほぼ９０°捻った状態で積層集合されていることが好ましい。

以上のごとき課題を解決するための手段から理解されるように、この発明によれば、各分割ケーブル部は互いに他の分割ケーブル部の信号線とシールドで分離されているので、外部からの影響を受けなくなる。その結果、所望のインピーダンスを制御しつつ、屈曲性を確保し、さらに高速伝送に優れたシールド付きＦＦＣを提供できた。

この発明の第１の実施の形態のシールド付きＦＦＣを示すもので、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は（Ａ）の矢視ＩＢ−ＩＢ線の断面図で、（Ｃ）は（Ａ）の矢視ＩＣ−ＩＣ線の断面図である。 この発明の第２の実施の形態のシールド付きＦＦＣを示すもので、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は（Ａ）の矢視ＩＩＢ−ＩＩＢ線の断面図で、（Ｃ）は（Ａ）の矢視ＩＩＣ−ＩＩＣ線の断面図である。 この発明の第３の実施の形態のシールド付きＦＦＣを示す平面図である。 図３のシールド付きＦＦＣの複数の分割ケーブル部を９０°捻じって重ね合わせた状態を示す平面図である。 従来の一般的なＦＦＣを示すもので、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は（Ａ）の矢視ＶＢ−ＶＢ線の断面図で、（Ｃ）は（Ａ）の矢視ＶＣ−ＶＣ線の断面図である。 従来のシールド付きＦＦＣを示すもので、（Ａ）は平面図で、（Ｂ）は（Ａ）の矢視ＶＩＢ−ＶＩＢ線の断面図で、（Ｃ）は（Ａ）の矢視ＶＩＣ−ＶＩＣ線の断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１（Ａ）〜（Ｃ）を参照するに、第１の実施の形態に係るシールド付きフレキシブルフラットケーブル１（以下、単に「シールド付きＦＦＣ」という）は、平行に並んで配列された複数の導体としての例えば平角導体３を両面側から絶縁体５でラミネートしたケーブル部７を有している。このケーブル部７の両端部には前記絶縁体５を剥離して前記複数本の平角導体３を露出した第１，第２端子部９、１１が設けられている。前記第１，第２端子部９、１１には、コネクタに差し込むために必要な端末厚さを規定するとともに端末を補強するための補強板１３が設けられている。なお、上記の複数の導体は、上述した平角導体３に限定されず、断面が円形状の導体であっても、あるいは他の断面形状であっても良い。

さらに、上記のケーブル部７は、第１，第２端子部９、１１及び補強板１３を除く部分で、前記平角導体３の間に前記平角導体３とほぼ平行なスリット１５で区切ることにより、複数の分割ケーブル部７Ａを形成している。各分割ケーブル部７Ａはそれぞれ絶縁体５の表面がシールドとしての例えば導電性シート１７で貼り合わされてシールド被覆されている。ここで、導電性シート１７は金属シートの一方の面に絶縁樹脂層、他方の面に接着剤層を備えたシートである。

なお、上記のシールド付きＦＦＣ１では、伝送特性を向上させるべく差動伝送を行うために、前記各分割ケーブル部７Ａに、対となる２本の導体としての例えば信号線が配線されている。すなわち、各分割ケーブル部７Ａは、信号線・信号線が対にして組み合わされて配線されるようにケーブル部７をスリット１５で区切って形成されている。

したがって、各分割ケーブル部７Ａは互いに独立して他の分割ケーブル部７Ａの信号線や電源線と導電性シート１７で分離されているので、それぞれの差動信号の対が独立して外部からの影響を受けなくなる。信号線３同士をスリット１５で区切ることにより、低速の信号や電源ラインも一枚のＦＦＣに混在してもノイズがのりにくくなり、高速信号に適したシールド付きＦＦＣ１となる。柔軟性においても、平角導体３に平行にスリット１５を入れているので、各分割ケーブル部７Ａがそれぞれ独立した構造となり、この独立した構造の各分割ケーブル部７Ａの幅も狭くなるので柔軟性も向上する。

次に、この発明の第２の実施の形態に係るシールド付きＦＦＣ１９について図面を参照して説明する。なお、前述した第１の実施の形態のシールド付きＦＦＣ１と同様の部材は同符号を付して詳しい説明は省略する。

図２（Ａ）〜（Ｃ）を参照するに、第２の実施の形態のシールド付きＦＦＣ１９は、スリット１５の位置と、各分割ケーブル部７Ａに配線される構成が前述したシールド付きＦＦＣ１と異なる点である。

すなわち、シールド付きＦＦＣ１９は、伝送特性を向上させるべく差動伝送を行うために、各分割ケーブル部７Ａに、対となる導体３としての例えば２本の信号線と、２本のグランド線２１が配線されている。換言すれば、各分割ケーブル部７Ａは、グランド線２１・信号線３・信号線３・グランド線２１の順で組み合わされて配線されるようにケーブル部７をスリット１５で区切って形成されている。なお、各分割ケーブル部７Ａはそれぞれ絶縁体５の表面が導電性シート１７で貼り合わされてシールド被覆されている。

その作用および効果は前述した第１の実施の形態のシールド付きＦＦＣ１と同様である。さらに、導電性シート１７はＧＮＤ線２１と電気的に接続しており、シールドの効果を高めている。例えば図２（Ｃ）では、導電性シート１７の金属シートの一方の面に絶縁樹脂層、他方の面に接着剤層を備えたシートにおいて、接着剤層に導電性樹脂を用い、上部の絶縁層が取り除かれたＧＮＤ線２１と導電性の接着剤２２を介して前記金属シートがＧＮＤ線２１と電気的に接続することによってシールドとしての効果を高めている。

次に、この発明の第３の実施の形態に係るシールド付きＦＦＣ２３について図面を参照して説明する。なお、前述した第１の実施の形態のシールド付きＦＦＣ１と同様の部材は同符号を付して詳しい説明は省略する。

図３及び図４を参照するに、第３の実施の形態のシールド付きＦＦＣ２３は、伝送特性を向上させるべく差動伝送を行うために、各分割ケーブル部７Ａは、それぞれに対となる平角導体３が信号線・信号線として組み合わされて配線されるようにケーブル部７をスリット１５で区切って形成されている。各分割ケーブル部７Ａはそれぞれ絶縁体５の表面が導電性シート１７で巻きつけられてシールド被覆されている。ここでは、３枚の各分割ケーブル部７Ａが形成される。

次いで、図４に示されているように３枚の各分割ケーブル部７Ａをそれぞれ第１，第２端子部９、１１における平角導体３の配列方向に対してほぼ９０°捻って回転させた状態で、３つの分割ケーブル部７Ａが重なるように積層集合せしめて（束ねて）粘着テープ等の固定具２５で固定することで、積層集合部２７が形成される。

これにより、積層集合部２７の幅方向が２．２５ｍｍで、積層の高さ方向が１．５ｍｍとなる。したがって、シールド付きＦＦＣ２３の分割ケーブル部７Ａの幅（つまり、積層集合部２７の幅）は狭くなる。このように、ケーブル部７にスリット１５を入れることにより、シールド付きＦＦＣ２３の形を柔軟に変えることができるので、省スペースでの配線も可能となる。従来ではＦＦＣの幅が広いために通せなかった狭い場所でも通せるようになる。

例えば、図３では８本分の平角導体３の幅が４０ｍｍ（スリット１５を入れるため２本抜いている）で、差動インピーダンスを１００Ωにするために厚さが０．７５ｍｍにしている。

なお、第３の実施の形態では、ケーブル部７における複数本の平角導体３の列を３分割し、各分割ケーブル部７Ａに対となる２本の平角導体３が信号線３・信号線３として配線するようにしているが、第２の実施の形態のように各分割ケーブル部７Ａに対となる２本の信号線３・信号線３と、２本のグランド線２１を配線するようにしても適用できる。

以上のことから、ケーブル部７にスリット１５を入れて複数の分割ケーブル部７Ａを形成することで、所望のインピーダンスを制御しつつ、屈曲性（柔軟性）を確保することができた。しかも、信号線が対となるように平角導体３を配置し、差動信号の対となる平角導体３ごとにスリット１５を入れることで、隣り合う他の分割ケーブル部７Ａの導体３からのノイズを抑えることができ、高速伝送に優れたＦＦＣ構造を提供することができた。

なお、前述したように実施の形態ではシールド付きＦＦＣについて説明したが、シールド付きＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）にも同様に適応可能である。

１ シールド付きＦＦＣ
（シールド付きフレキシブルフラットケーブル）
３ 平角導体（導体、信号線）
５ 絶縁体
７ ケーブル部
７Ａ 分割ケーブル部
９ 第１端子部
１１ 第２端子部
１３ 補強板
１７ 導電性シート（シールド）
１９ シールド付きＦＦＣ（第２の実施の形態の）
２１ グランド線
２３ シールド付きＦＦＣ（第３の実施の形態の）
２５ 固定具
２７ 積層集合部

Claims (5)

1. ほぼ平行に並列した複数本の導体を両側から絶縁体で挟んでラミネートしたケーブル部を有し、このケーブル部の両端部に前記複数本の導体を露出させた端子部を設け、前記ケーブル部の両側の絶縁体の表面をシールドで被覆したシールド付きフラットケーブルにおいて、
   前記ケーブル部は、前記導体の間を前記導体とほぼ平行なスリットで区切られた分割ケーブル部と、各分割ケーブル部ごとに覆ったシールドとからなることを特徴とするシールド付きフラットケーブル。
2. 前記各分割ケーブル部に、対となる２本の導体が配線されていることを特徴とする請求項１記載のシールド付きフラットケーブル。
3. 前記各分割ケーブル部に、対となる２本の導体と、グランド線が配線されていることを特徴とする請求項１記載のシールド付きフラットケーブル。
4. 前記グランド線はシールドと電気的に接続していることを特徴とする請求項３記載のシールド付きフラットケーブル。
5. 各分割ケーブル部は、前記端子部における導体の配列方向に対してほぼ９０°捻った状態で積層集合されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のシールド付きフラットケーブル。

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