JP2010251554A - プリント基板およびハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタ嵌合部近傍で生じる近端クロストークを抑制できるプリント基板およびハーネスを提供する。
【解決手段】少なくとも相手側コネクタ３１との嵌合部において、信号用電極パターン１３と接地用電極パターン１４とが絶縁層１２を介して背中合わせの位置に形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、プリント基板およびハーネスに関するものである。

電子機器などに用いられるコネクタ嵌合部を有するプリント基板において、隣接する信号用電極パターンへのクロストーク（漏話）を防止するために、複数の信号用電極パターンの間に接地用電極パターンを混在させたものが提案されている（特許文献１）。

特開平７−１５１０６号公報

しかしながら、上記従来のプリント基板ではコネクタ嵌合部の近傍で生じる近端クロストークに対して効果的ではなかった。

本発明が解決しようとする課題は、コネクタ嵌合部近傍で生じる近端クロストークを抑制できるプリント基板およびハーネスを提供することである。

本発明は、少なくとも相手側コネクタとの嵌合部において、信号用電極パターンと接地用電極パターンとが絶縁層を介して背中合わせの位置に形成されていることを特徴とするプリント基板、またはこのプリント基板と当該プリント基板の信号用電極パターンの一端に接続された一又は複数の同軸ケーブルとを備えたハーネスによって、上記課題を解決する。

上記発明において、接地用電極パターンは、当該接地用電極パターンの面方向において、少なくともコネクタの端子との接点まで延在して形成することができる。

また上記発明において、接地用電極パターンは、網状パターン、信号用電極パターンと同じパターン、又は全面パターンのいずれかで構成することができる。

また上記発明において、接地用電極パターンの一方の背面側に第１の絶縁層を介して第１の信号用電極パターンを形成し、接地用電極パターンの他方の背面側に第２の絶縁層を介して第２の信号用電極パターンを形成することができる。

本発明によれば、少なくとも相手側コネクタとの嵌合部において、信号用電極パターンと接地用電極パターンとが絶縁層を介して背中合わせの位置に形成されているので、コネクタ嵌合部近傍で生じる近端クロストークを効果的に抑制することができる。

本発明の一実施の形態を適用したハーネスを示す平面図である。 図１のプリント基板を拡大して示す平面図である。 図２のプリント基板の裏面を透視して示す平面図である。 図２及び図３のIV-IV線に沿う断面図である。 図２のプリント基板をコネクタに嵌合した状態を示す断面図である。 本発明の他の実施の形態を適用したプリント基板を示す平面図である。 図６のプリント基板の接地用電極パターンを透視して示す平面図である。 図６のプリント基板の裏面を透視して示す平面図である。 図６〜図８のIX-IX線に沿う断面図である。

《第１実施形態》
図１は本発明の一実施の形態を適用したハーネス１を示す平面図であり、携帯電話やノート型パーソナルコンピュータのディスプレイと入力キーとを接続するハーネスなどに用いることができる。

本例のハーネス１は、たとえばディスプレイ側のコネクタに嵌合して接続されるプリント基板１１Ａと、たとえば入力キー側のコネクタに嵌合して接続されるプリント基板１１Ｂと、これら２つのプリント基板１１Ａ，１１Ｂの信号用電極パターンに接続された複数の同軸ケーブル２１とを備える。これら２つのプリント基板１１Ａ，１１Ｂは同じ構造であるため、以下、一方のプリント基板１１Ａを代表してその構成を説明する。

図２は図１のプリント基板１１Ａを拡大して示す平面図、図３はこのプリント基板１１Ａの裏面を表面側から透視して示す平面図である。また、図４は図２及び図３のIV-IV線に沿う断面図、図５はプリント基板１１Ａをコネクタに嵌合した状態を示す断面図である。

本例のプリント基板１１Ａは、図４の断面図に示すように、ポリイミド樹脂などからなる絶縁層としての基板１２と、この基板１２の一方の主面（以下、表面とも言う。）に形成された信号用電極パターン１３と、基板１２の他方の主面（以下、裏面とも言う。）に形成された接地用電極パターン１４と、を備える。

基板１２の表面の信号用電極パターン１３は、全面に銅箔が貼り付けられた基板１２に対しフォトリソグラフィ技術を用いたパターニング処理を施すことにより形成することができる。

信号用電極パターン１３は、図２に示すように送信すべき信号の電位を確保するために信号ライン１３Ｓと接地ライン１３Ｇとで構成されている。同図に示す例でいえば、左右両端から下端に至る範囲に形成された大きな信号用電極パターンは接地ライン１３Ｇとされ、その間に形成された細長い信号用電極パターンは左から信号ライン１３Ｓ、信号ライン１３Ｓ、接地ライン１３Ｇ、信号ライン１３Ｓ、信号ライン１３Ｓ、接地ライン１３Ｇ、信号ライン１３Ｓ、信号ライン１３Ｓ、接地ライン１３Ｇ、信号ライン１３Ｓ、信号ライン１３Ｓとされている。

そして、合計１３本の信号ライン１３Ｓおよび接地ライン１３Ｇの下端には同軸ケーブル２１の芯線（内部導体）２２が接続され、また基板１２の下端に形成された接地ライン１３Ｇには同軸ケーブル２１のシールド層（外部導体）２３が接続されている。

基板１２の裏面の接地用電極パターン１４も、信号用電極パターン１３と同様に、全面に銅箔が貼り付けられた基板１２に対しフォトリソグラフィ技術を用いたパターニング処理を施すことにより形成することができる。

本例の接地用電極パターン１４は、図３に示すように、全てが電気的に接続されたパターンに形成され、１つのスルーホール１５を介して表面の信号用電極パターン１３の接地ライン１３Ｇに接続されている。すなわち、基板１２の裏面に形成された接地用電極パターン１４の電位はゼロ（基準電位）とされている。

なお、一つの連続した接地用電極パターン１４とすることに代えて、複数の接地用電極パターン１４とし、それぞれにスルーホール１５を設けて表面の接地ライン１３Ｇに接続してもよい。

特に本例の接地用電極パターン１４は、基板１２の表面の信号用電極パターン１３に対し基板１２を介して背中合わせの位置になるように形成されている。ここでいう背中合わせの位置とは、信号用電極パターン１３と同じパターン又は信号用電極パターン１３を含む全面パターンのほか、信号用電極パターン１３の一部と背中合わせになるパターンも含む趣旨である。

たとえば、図２に示す信号用電極パターン１３に対する図３の接地用電極パターン１４の例で説明する。図２に示すように信号用電極パターン１３をＸ方向でＸ１，Ｘ２，Ｘ３に区分し、Ｙ方向でＹ１，Ｙ２，Ｙ３に区分し、Ｘ１の領域とＹ１の領域が重なった領域を領域Ｘ１−Ｙ１と表わすことにする。図３に示す領域Ｘ１〜Ｘ３およびＹ１〜Ｙ３は図２の同じ符号の領域に対応して示している。

まず図２の領域Ｘ２−Ｙ１の信号用電極パターン１３に対する接地用電極パターン１４は、図３の領域Ｘ２−Ｙ１に示すように信号用電極パターン１３と同じパターンとされ、同様に図２の領域Ｘ１〜Ｘ３−Ｙ３の信号用電極パターン１３に対する接地用電極パターン１４も、図３の領域Ｘ１〜Ｘ３−Ｙ３に示すように信号用電極パターン１３と同じパターンとされている。

また、図２の領域Ｘ２−Ｙ２の信号用電極パターン１３に対する接地用電極パターン１４は、図３の領域Ｘ２−Ｙ２に示すように信号用電極パターン１３と一部が背中合わせになる網状パターンとされている。

また、図２の領域Ｘ１−Ｙ２および領域Ｘ３−Ｙ２の信号用電極パターンに対する接地用電極パターン１４は、図３の領域Ｘ１−Ｙ２および領域Ｘ３−Ｙ２に示すように信号用電極パターンを含んだそれより大きいパターンとされている。

また、接地用電極パターン１４の先端部、すなわち図３において領域Ｘ２−Ｙ１の上端と両端については、同図のＸ−Ｙ平面において、少なくとも図５に示すコネクタ３１の端子３２との接点Ｐまで延在して形成されている。

図５は携帯電話やノート型ＰＣのディスプレイ側又は入力キー側に設けられるコネクタ３１を示す断面図であり、コネクタ３１にプリント基板１１Ａを嵌合した状態を示している。コネクタ３１には信号を入出力するための端子３２が、プリント基板１１Ａの複数の信号用電極パターン１３Ｓ，１３Ｇに対応して設けられ、プリント基板１１Ａをコネクタ３１に嵌合すると、端子３２と信号用電極パターン１３とが接触する。

本例の接地用電極パターン１４の領域Ｘ２−Ｙ１の上端は、少なくともこの接点Ｐまで形成され、また領域Ｘ２−Ｙ１の両端も、少なくともこの接点Ｐまで形成されている。したがって、領域Ｘ１−Ｙ１および領域Ｘ３−Ｙ１の信号用電極パターン１３に対する接地用電極パターン１４は、図３の領域Ｘ１−Ｙ１および領域Ｘ３−Ｙ１に示すように省略することができる。

なお本発明に係る接地用電極パターン１４は、基板１２の裏面の全面に全面パターンとして形成することもできる。

以上のように、本例のプリント基板１１Ａ，１１Ｂでは、信号用電極パターン１３に対して基板１２の裏面の背中合わせの位置に接地用電極パターン１４を形成したので、コネクタ３１の近傍で発生する近端クロストークを抑制することができる。

その結果、ノイズによる信号の乱れが低減されるので信号の送受信精度が向上する。また、ノイズの影響が少なくなるため、低電圧での送受信が可能となり、省電力化が期待できる。

なお、近端クロストークの抑制効果については実施例にて後述する。

《第２実施形態》
本発明のプリント基板は多層基板にも適用することができる。図６は本発明の他の実施の形態を適用したプリント基板１１Ｃを示す平面図、図７は図６のプリント基板１１Ｃの接地用電極パターン１４を表面側から透視して示す平面図、図８は図６のプリント基板１１Ｃの裏面を表面側から透視して示す平面図、図９は図６〜図８のIX-IX線に沿う断面図である。

本例のプリント基板１１Ｃは、図９の断面図に示すように、ポリイミド樹脂などからなる絶縁層としての基板１２と、この基板１２の一方の主面（以下、表面とも言う。）に形成された信号用電極パターン１３と、基板１２の他方の主面に形成された接地用電極パターン１４と、ポリイミド樹脂などからなる絶縁層としての基板１６と、基板１６の一方の主面（以下、裏面とも言う。）に形成された信号用電極パターン１７と、を備える。上述した第１実施形態に対して基板１６および信号用電極パターン１７が付加された多層基板とされている点が相違する。

本例の接地用電極パターン１４は基板１２と基板１６との間に設ければよく、いずれの基板１２，１６に形成してもよい。

裏面側の信号用電極パターン１７も、表面側の信号用電極パターン１３と同様に、図８に示すように送信すべき信号の電位を確保するために信号ライン１７Ｓと接地ライン１７Ｇとで構成されている。同図に示す例でいえば、左右両端から下端に至る範囲に形成された大きな信号用電極パターンは接地ライン１７Ｇとされ、その間に形成された細長い信号用電極パターンは左から信号ライン１７Ｓ、信号ライン１７Ｓ、接地ライン１７Ｇ、信号ライン１７Ｓ、信号ライン１７Ｓ、接地ライン１７Ｇ、信号ライン１７Ｓ、信号ライン１７Ｓ、接地ライン１７Ｇ、信号ライン１７Ｓ、信号ライン１７Ｓとされている。

そして、合計１３本の信号ライン１７Ｓおよび接地ライン１７Ｇの下端には、図９に示すように同軸ケーブル２１の芯線（内部導体）２２が接続され、また基板１７の下端に形成された接地ライン１７Ｇには同軸ケーブル２１のシールド層（外部導体）２３が接続されている。なお、図６〜図８において同軸ケーブル２１の図示は省略する。

本例の接地用電極パターン１４は、図７に示すように、全てが電気的に接続されたパターンに形成され、１つのスルーホール（図示省略）を介して表面の信号用電極パターン１３の接地ライン１３Ｇ又は裏面の信号用電極パターン１７の接地ライン１７Ｇに接続されている。すなわち、基板１２及び基板１６の間に形成された接地用電極パターン１４の電位はゼロ（基準電位）とされている。

なお、一つの連続した接地用電極パターン１４とすることに代えて、複数の接地用電極パターン１４とし、それぞれにスルーホールを設けて表面又は裏面の接地ライン１３Ｇ，１７Ｇに接続してもよい。

特に本例の接地用電極パターン１４は、基板１２の表面の信号用電極パターン１３及び裏面の信号用電極パターン１７に対し基板１２，１６を介して背中合わせの位置になるように形成されている。ここでいう背中合わせの位置とは、上述した第１実施形態と同様に、信号用電極パターン１３，１７と同じパターン又は信号用電極パターン１３，１７を含む全面パターンのほか、信号用電極パターン１３，１７の一部と背中合わせになるパターンも含む趣旨である。

たとえば、図６に示す信号用電極パターン１３及び図８に示す信号用電極パターン１７に対する図７の接地用電極パターン１４の例で説明すると、まず図６及び図８の領域Ｘ１−Ｙ２の信号用電極パターン１３，１７に対する接地用電極パターン１４は、図７の領域Ｘ１−Ｙ２に示すように信号用電極パターン１３，１７と同じパターンとされている。

また、図６及び図８の領域Ｘ１−Ｙ１の信号用電極パターン１３，１７に対する接地用電極パターン１４は、図７の領域Ｘ１−Ｙ１に示すように信号用電極パターン１３，１７と一部が背中合わせになる網状パターンとされている。そしてこの領域Ｘ１−Ｙ１の中でも裏面の信号用電極パターン１７が太く形成された領域Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４については、図７の領域Ｘ２〜Ｘ４−Ｙ１に示すように、当該太く形成された信号用電極パターン１７を含む連続したパターンとされている。

本例の多層プリント基板１１Ｃをコネクタ３１に嵌合した状態を図９に二点鎖線で示す。コネクタ３１には信号を入出力するための端子３２，３３が、プリント基板１１Ｃの複数の信号用電極パターン１３Ｓ，１３Ｇ，１７Ｓ，１７Ｇに対応して設けられ、プリント基板１１Ｃをコネクタ３１に嵌合すると、端子３２，３３と信号用電極パターン１３，１７とがそれぞれ接触する。

本例の接地用電極パターン１４の領域Ｘ１−Ｙ１の上端は、少なくともこの接点Ｐまで形成され、また領域Ｘ１−Ｙ１の両端も、少なくともこの接点Ｐまで形成されている。

なお本発明に係る接地用電極パターン１４は、基板１２と基板１６の間の全面に全面パターンとして形成することもできる。

以上のように、本例のプリント基板１１Ｃでは、信号用電極パターン１３，１７に対して基板１２，１６の裏面の背中合わせの位置に接地用電極パターン１４を形成したので、コネクタ３１の近傍で発生する近端クロストークを抑制することができる。

その結果、ノイズによる信号の乱れが低減されるので信号の送受信精度が向上する。また、ノイズの影響が少なくなるため、低電圧での送受信が可能となり、省電力化が期待できる。

なお、近端クロストークの抑制効果については実施例にて後述する。

＜実施例１＞
図２および図３に示す構造のプリント基板１１Ａ，１１Ｂと、同軸ケーブル２１を図１に示すように接続したハーネス１を作製した。このハーネス１をクロストーク特性測定用コネクタ３１，３１に接続し、一方のコネクタ３１から３００ＭＨｚ、１ＧＨｚ、１．５ＧＨｚの高周波信号を入力し、そのときの各コネクタで検出されるクロストーク特性（ノイズ，単位ｄＢ）を測定した。

高周波信号の入力側のコネクタで検出されるクロストーク特性を近端クロストーク、他方のコネクタで検出されるクロストーク特性を遠端クロストークとして、その結果を表１に示す。なお、クロストーク特性はその値が小さいほど漏話が少ない。

＜比較例１＞
実施例１に対し、図３に示す接地用電極パターン１４のうちコネクタ３１に嵌合する領域Ｘ１〜Ｘ３−Ｙ１の部分の接地用電極パターン１４を省略したプリント基板１１Ａ，１１Ｂを用いたこと以外は実施例１と同じ条件でハーネスを作製し、クロストーク特性（ノイズ，単位ｄＢ）を測定した。その結果を表１に示す。

＜考察１＞
表１の結果から、基板１２を介して信号用電極パターン１３と背中合わせの位置に接地用電極パターン１４を形成した実施例１のプリント基板を用いると、接地用電極パターン１４を形成していない比較例１のプリント基板に比べ、近端クロストーク特性が向上することが確認された。

これに対し、遠端クロストーク特性については接地用電極パターン１４の有無に拘らず差異がないことも確認された。

＜実施例２＞
図６〜図８に示す構造のプリント基板１１Ｃ，１１Ｃと、同軸ケーブル２１を図１に示すように接続したハーネス１を作製した。このハーネス１をクロストーク特性測定用コネクタ３１，３１に接続し、一方のコネクタ３１から３００ＭＨｚ、１ＧＨｚ、１．５ＧＨｚの高周波信号を入力し、そのときの各コネクタで検出されるクロストーク特性（ノイズ，ｄＢ）を測定した。

なお、実施例１のハーネスを同じクロストーク特性測定用コネクタ３１，３１に接続し、同じ条件でクロストーク特性（ノイズ，ｄＢ）を測定した。これら実施例１および実施例２の結果を表２に示す。

＜考察２＞
表２の結果から、信号用電極パターン１３，１７に対して背中合わせに形成する接地用電極パターン１４の形態は、信号用電極パターン１３，１７と同じ形状でなくてもクロストークの抑制効果があることが確認された。

１…ハーネス
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…プリント基板
１２…基板（絶縁層，第１の絶縁層）
１３…信号用電極パターン（第１の信号用電極パターン）
１３Ｓ…信号ライン
１３Ｇ…接地ライン
１４…接地用電極パターン
１５…スルーホール
１６…基板（第２の絶縁層）
１７…信号用電極パターン（第２の信号用電極パターン）
２１…同軸ケーブル
２２…芯線
２３…シールド層
３１…コネクタ
３２，３３…端子
Ｐ…端子と信号ラインとの接点

Claims (5)

1. 少なくとも相手側コネクタとの嵌合部において、信号用電極パターンと接地用電極パターンとが絶縁層を介して背中合わせの位置に形成されていることを特徴とするプリント基板。
2. 請求項１に記載のプリント基板において、
   前記接地用電極パターンは、当該接地用電極パターンの面方向において、少なくとも前記コネクタの端子との接点まで延在して形成されていることを特徴とするプリント基板。
3. 請求項１又は２に記載のプリント基板において、
   前記接地用電極パターンは、網状パターン、前記信号用電極パターンと同じパターン、又は全面パターンのいずれかであることを特徴とするプリント基板。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリント基板において、
   前記接地用電極パターンの一方の背面側に第１の絶縁層を介して第１の信号用電極パターンが形成され、前記接地用電極パターンの他方の背面側に第２の絶縁層を介して第２の信号用電極パターンが形成されていることを特徴とするプリント基板。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のプリント基板と、
   前記プリント基板の前記信号用電極パターンの一端に接続された一又は複数の同軸ケーブルと、を備えたことを特徴とするハーネス。

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