JP2011119198A

JP2011119198A - 信号伝送用フラットケーブル

Info

Publication number: JP2011119198A
Application number: JP2009293334A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Ichige; 敏明市毛
Original assignee: TECHNO CORE KK; Techno Core Corp
Current assignee: TECHNO CORE KK; Techno Core Corp
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】ケーブルの形崩れを防止でき、しかも接地導体と金属層との間の電気的接触状態が不安定となることに起因する、信号伝送用フラットケーブルの高周波周波数帯域における信号伝送損失の悪化に伴う信号伝送特性の低下を抑止する。
【解決手段】上部電気絶縁薄膜層４は、外面側に位置する第１電気絶縁薄膜４ａと内面側に位置する第２電気絶縁薄膜４ｂとからなり、第２電気絶縁薄膜４ｂの下部電気絶縁薄膜層５側に、信号導体１および前記接地導体２、３が積層形成されている。第２電気絶縁薄膜４ｂは、そのケーブル幅方向寸法が、折り曲げ部２ｂ、３ｂの寸法を含めたケーブル幅方向寸法とほぼ等しく形成されている。第２電気絶縁薄膜４ｂのケーブル幅方向の両端部は接地導体２、３のケーブル幅方向外側端部２ａ、３ａと一体となってケーブル厚さ方向に向けて折り曲げられることにより折り曲げ部１２，１３が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型でかつ優れた電気特性を有する信号伝送用フラットケーブル、特に、携帯電話やノートパソコン等の内部配線に適した信号伝送用フラットケーブルに関するものである。

携帯電話やノートパソコンのような高密度配線電子機器に使用される信号伝送用フラットケーブルには、狭い空間での配線を可能とするために薄型でかつ高周波帯域での伝送損失が小さいことが要求される。

このような信号伝送用フラットケーブルとして、図３に示すように、金属薄膜からなる信号導体５１と、信号導体のケーブル幅方向の両側に配置され、金属薄膜からなる接地導体５２、５３と、信号導体５１および接地導体５２、５３をケーブル厚さ方向の上下から被覆する上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５と、金属層５６の一方面に電気絶縁プラスチック層５７が積層され、電気絶縁プラスチック層５７が外面側となるようにして上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５の直接外周に設けられた保護遮蔽層５８とを備え、保護遮蔽層５８は、ケーブル横断面において上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５を一括包囲すると共に、ケーブル長手方向において一方の端縁部５９が他方の端縁部６０の外側に重ね合わせたものが知られている（特許文献１）。

特開２００８−３００３４３（段落００３３、図３）

特許文献１に記載された信号伝送用フラットケーブルは、上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５と保護遮蔽層５８との間の導電性接着層を省略して上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５の直接外周に保護遮蔽層５８を設け、しかも保護遮蔽層５８はケーブル横断面において上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５を一括包囲する構成としたため、高周波信号の伝送損失を抑制して低損失化をはかることができるものである。

しかしながら、この信号伝送用フラットケーブルでは、上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５と保護遮蔽層５８とは接着されて無いため、保護遮蔽層５８が上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５から剥離してケーブルの形崩れが発生しやすい。

このため、上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５を加熱によって溶融接着可能な熱可塑性樹脂材料により形成し、保護遮蔽層５８の外部から加熱、加圧して上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５と金属層５６とを接着させることにより保護遮蔽層５８の上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５からの剥離を防止してケーブルの形崩れの発生を防止することが考えられる。

しかし、この場合、保護遮蔽層５８の外部からの加熱、加圧により上部電気絶縁薄膜層５４および下部電気絶縁薄膜層５５がケーブル幅方向に延びるように変形し、図４に示すように、接地導体５２の幅方向外側端部５２ａと金属層５６との間および接地導体５３の幅方向外側端部５３ａと金属層５６との間に隙間６１、６２が発生し、接地導体５２の幅方向外側端部５２ａと金属層５６との電気的接触状態および接地導体５３の幅方向外側端部５３ａと金属層５６との電気的接触状態がより不安定になり、信号伝送用フラットケーブルの高周波周波数帯域における信号伝送損失が増大することにより信号伝送特性が低下することが明らかになった。

そこで、本発明は、ケーブルの形崩れを防止でき、しかも接地導体と金属層との間の電気的接触状態が不安定となることに起因する、信号伝送用フラットケーブルの高周波周波数帯域における信号伝送損失の悪化に伴う信号伝送特性の低下を抑止することができる信号伝送用フラットケーブルを提供することを課題とする。

前記課題を達成するため、請求項１の発明は、金属薄膜からなる信号導体と、前記信号導体のケーブル幅方向の両側に配置され、金属薄膜からなる接地導体と、前記信号導体および前記接地導体をケーブル厚さ方向の上下から被覆する上部電気絶縁薄膜層および下部電気絶縁薄膜層と、金属層の一方面に電気絶縁プラスチック層が積層され、前記電気絶縁プラスチック層が外面側に位置して前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層の直接外周に形成される保護遮蔽層とを備え、
前記保護遮蔽層は、ケーブル横断面において前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層を一括包囲するとともに、ケーブル長手方向において一方の端縁部が他方の端縁部の外側に重ね合わせて形成され、かつ前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層と前記金属層とは、前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層を溶融させることにより接着されており、
前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層の少なくとも一方は、外面側に位置する第１電気絶縁薄膜と内面側に位置する第２電気絶縁薄膜とからなると共に、前記上部電気絶縁薄膜層が前記第１電気絶縁薄膜および前記第２電気絶縁薄膜からなるときは前記第２電気絶縁薄膜の前記下部電気絶縁薄膜層側に、前記下部電気絶縁薄膜層が前記第１電気絶縁薄膜および前記第２電気絶縁薄膜からなるときは前記第２電気絶縁薄膜の前記上部電気絶縁薄膜層側に、前記信号導体および前記接地導体が積層形成されており、
前記信号導体のケーブル幅方向の両側に配置された前記接地導体のケーブル幅方向端部には、前記接地導体と前記金属層との接触面積を確保するための折り曲げ部が、前記接地導体と前記第２電気絶縁薄膜とが一体となってケーブル厚さ方向に向けて形成されている信号伝送用フラットケーブルを特徴としている。

請求項１の発明は、保護遮蔽層は、ケーブル横断面において上部電気絶縁薄膜層および下部電気絶縁薄膜層を一括包囲するとともに、ケーブル長手方向において一方の端縁部が他方の端縁部の外側に重ね合わせて形成され、かつ上部電気絶縁薄膜層および下部電気絶縁薄膜層と金属層とは、上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層を溶融させることにより接着されており、ケーブルの形崩れを防止できる。

上部電気絶縁薄膜層および下部電気絶縁薄膜層の少なくとも一方は、外面側に位置する第１電気絶縁薄膜と内面側に位置する第２電気絶縁薄膜とからなると共に、上部電気絶縁薄膜層が第１電気絶縁薄膜および第２電気絶縁薄膜からなるときは第２電気絶縁薄膜の下部電気絶縁薄膜層側に、下部電気絶縁薄膜層が第１電気絶縁薄膜および第２電気絶縁薄膜からなるときは第２電気絶縁薄膜の前記上部電気絶縁薄膜層側に、信号導体および接地導体が積層形成されており、金属薄膜からなる信号導体および接地導体が第２電気絶縁薄膜で補強されているので取扱いが容易となる。また、市販の銅張積層版を購入して第２電気絶縁薄膜に信号導体および接地導体を形成することができるので、安価に製造することが可能となる。

信号導体のケーブル幅方向の両側に配置された接地導体のケーブル幅方向端部には、接地導体と金属層との接触面積を確保するための折り曲げ部が、接地導体と第２電気絶縁薄膜とが一体となってケーブル厚さ方向に向けて形成されており、信号伝送用フラットケーブルの高周波周波数帯域における信号伝送損失の悪化に伴う信号伝送特性の低下を抑止することができる。

「本発明の実施形態の信号伝送用フラットケーブルの横断面図である。」（ａ）〜（ｄ）「本発明の実施形態の信号伝送用フラットケーブルの製造方法を説明する横断面図である。」「従来の信号伝送用フラットケーブルの横断面図である。」「従来の信号伝送用フラットケーブルの横断面図である。」

図１は本発明の第１実施形態の信号伝送用フラットケーブルの横断面図であり、金属薄膜からなる信号導体１と、信号導体のケーブル幅方向の両側に配置され、金属薄膜からなる接地導体２、３と、信号導体１および接地導体２、３をケーブル厚さ方向の上下から被覆する上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５と、金属層６の一方面に電気絶縁プラスチック層７が積層され、電気絶縁プラスチック層７が外面側となるようにして上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５の直接外周に設けられた保護遮蔽層８とを備え、保護遮蔽層８は、ケーブル横断面において上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５を一括包囲すると共に、ケーブル長手方向において一方の端縁部９が他方の端縁部１０の外側に重ね合わせることにより重ね合わせ部１１が形成されている。

金属層６と電気絶縁プラスチック層７とを積層一体化した保護遮蔽層８を上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５の外周に被覆形成した状態で、保護遮蔽層８の上下方向から加熱加圧（ホットプレス）を施すことにより、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５が軟化溶融されて金属層６と接着され、さらに、端縁部９、１０の重ね合わせ部１１において電気絶縁プラスチック層７が軟化溶融されて金属層６と電気絶縁プラスチック層７とが接着される。これによって、保護遮蔽層８の形崩れを防止できるとともに、端縁部９、１０の重ね合わせ部１１における開口の発生を防止できる。

上部電気絶縁薄膜層４は、外面側に位置する第１電気絶縁薄膜４ａと内面側に位置する第２電気絶縁薄膜４ｂとからなり、第２電気絶縁薄膜４ｂの下部電気絶縁薄膜層５側に、信号導体１および前記接地導体２、３が積層形成されている。

第２電気絶縁薄膜４ｂは、そのケーブル幅方向寸法が信号導体１および接地導体２、３が配置されたケーブル幅方向寸法であって接地導体２、３の幅方向外側端部２ａ、３ａに形成された折り曲げ部２ｂ、３ｂの寸法を含めたケーブル幅方向寸法とほぼ等しく形成されている。そして、第２電気絶縁薄膜４ｂのケーブル幅方向の両端部は接地導体２、３のケーブル幅方向外側端部２ａ、３ａと一体となってケーブル厚さ方向に向けて折り曲げられることにより折り曲げ部１２，１３が形成されている。

この場合、折り曲げ部１２、１３は接地導体２、３の外側端部２ａ、３ａを金属層６側に位置させて形成されており、接地導体２、３と金属層６とは安定した電気的接触がなされるようになり、信号伝送用フラットケーブルの高周波周波数帯域における信号伝送損失の増大を抑止できる。

信号導体１および接地導体２、３は、共に良導電性の金属で形成されており、具体的には、産業的に良導電性金属として一般的である銅（導電率：５．７６×１０^７ジーメンス／ｍ）を箔状に加工したものを電気絶縁薄膜層４ｂに積層することにより、または銅を電気絶縁薄膜層４ｂに蒸着あるいはめっきを施すことにより形成することができ、銅以外の金属としてはアルミニウム（導電率：３．９６×１０^７ジーメンス／ｍ）をあげることができる。

なお、携帯電話やノートパソコンのように２ＧＨｚを越えるような高周波信号が伝送される電子機器では、所謂表皮効果と呼ばれる現象によって数ミクロンの表面層に電流が集中するので、導電率が銅やアルミニウムより小さいニッケルのようなめっき層は伝送損失を増大させることから、このようなめっき層を信号導体１や接地導体２、３の表面に形成しないようにする必要がある。

保護遮蔽層８を形成する金属層６は、信号導体１や接地導体２、３と同様に、銅またはアルミニウムのような良導電性の金属で形成することが好ましい。なお、従来の信号伝送用フラットケーブルにおいては金属層６の表面に導電性接着層を形成して上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５と金属層６とを接着させていたが、導電性接着層は、前述したように、２ＧＨｚを越えるような高周波信号が伝送される電子機器では伝送損失を増大させるので、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５と金属層６との間には導電性接着層は形成しないようにする必要がある。

上部電気絶縁薄膜層４と下部電気絶縁薄膜層５とは、いずれも、例えば０．１２５ｍｍの同じ厚さとすることにより、特性インピーダンスが５０Ωの丸型同軸ケーブルと同様の信号伝送特性を有する信号伝送用フラットケーブルを実現できる。本実施形態では、第１電気絶縁薄膜の厚さを０．１００ｍｍとし、第２電気絶縁薄膜の厚さを０．０２５ｍｍとすることにより上部電気絶縁層４の厚さを０．１２５ｍｍとしている。このように、厚さ０．０２５ｍｍの電気絶縁薄膜に銅箔を積層した銅張積層板は市販品を使用することにより、信号伝送用フラットケーブルのコストダウンをはかることができる。

上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５は、加熱によって溶融接着する性質を有する熱可塑性樹脂材料からなっており、保護遮蔽層８の外側から加えられる熱によって上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５と金属層６とが溶融接着されることにより、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５と保護遮蔽層８とが剥離されにくくなり、保護遮蔽層８の形崩れを防止でき、また、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５と金属層６とは伝送損失の増加要因となる接着剤の介在なしに直接接着されているので、低損失での伝送が可能である。

電気絶縁プラスチック層７は、加熱によって溶融瀬着する性質を有する熱可塑性プラスチック材料からなっている。このため、保護遮蔽層８は、金属層６を内側、電気絶縁プラスチック層７を外側にして両者を接着剤等の介在物なしで直接積層形成した状態でケーブル横断面において上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５を一括包囲している。すなわち、保護遮蔽層８は、接着剤等の介在物なしで金属層６と電気絶縁プラスチック層７とを積層したものであり、接着剤が存在しない分だけ薄く形成することができ、薄型の信号伝送用フラットケーブルを実現できる。

また、保護遮蔽層８は、ケーブル長手方向において一方の端縁部９が他方の端縁部１０の外側に重ね合わせて形成されている。しかも、端縁部９、１０の重ね合わせ部１１において金属層６と電気絶縁プラスチック層７とが電気絶縁プラスチック層７の加熱による溶融によって接着されており、重ね合わせ部１１において開口が発生しにくくなり、遮蔽効果の低下を抑止することができる。

なお、保護遮蔽層８を上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５の外周に被覆形成した状態で、保護遮蔽層８の上下方向からホットプレスを行う場合、ホットプレスによって電気絶縁プラスチック層７が変形しないようにするため、または変形しにくくするため、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５と電気絶縁プラスチック層７とは同種の材料を使用すること、または、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５の方が電気絶縁プラスチック層７よりも低温で熱軟化する材料を選択して使用することが好ましい。

上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５は加熱によって溶融接着する性質を有し、かつ、２ＧＨｚを越えるような高周波帯域での誘電率および誘電正接が小さい材料であることが好ましく、このような材料としては、液晶ポリマーやポリテトラフルオロエチレンをあげることができる。

液晶ポリマーは、溶融時に光学的異方性を示す熱可塑性樹脂であり、具体的には、全芳香族系もしくは半芳香族系のポリエステル、ポリエステルイミド、ポリエステルアミド、あるいはこれらを含有する樹脂組成物があげられ、なかでも（Ａ）液晶ポリエステルを連続相とし（Ｂ）液晶ポリエステルと反応性を有する官能基を有する共重合体を分散相とする液晶ポリエステル樹脂組成物が好ましい。

電気絶縁プラスチック層７は、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５と同様に加熱によって溶融接着する性質を有し、かつ、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５と金属層６とを加熱により接着させるときに加えられる熱よっては変形しないまたは変形しにくい性質を有する必要があり、このような材料としては、電気絶縁薄膜層４を液晶ポリマーで形成したときは、液晶ポリマーあるいは極性有機溶媒可溶性ポリアミドイミド樹脂とフッ素系樹脂とを含有するプラスチック組成物をあげることができる。

極性有機溶媒可溶性ポリアミドイミド樹脂単独で形成した被膜の誘電率は３．５以上、誘電正接は０．０１２以上（誘電率、誘電正接はいずれも空洞共振器摂動により周波数１ＧＨｚで測定）であるが、極性有機溶媒可溶性ポリアミドイミド樹脂とフッ素系樹脂とを含有するプラスチック組成物で形成した被膜（電気絶縁プラスチック層７）は、誘電率が３．２０以下、誘電正接が０．０１以下（誘電率、誘電正接はいずれも空洞共振器摂動により周波数１ＧＨｚで測定）となり、電気特性が著しく向上する。

フッ素系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体及びテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体等から選ばれた１種又は２種以上が使用される。

本実施形態の信号伝送用フラットケーブルの製造方法を図２に基づいて説明すると、第２電気絶縁薄膜４ｂの下面に第２電気絶縁薄膜４ｂと等しい横幅寸法を有する銅箔Ｃを積層した銅張積層板を用意し（図２（ａ））、銅箔Ｃをエッチングすることにより信号導体１および接地導体２、３を形成する（図２（ｂ））。次に、第２電気絶縁薄膜４ｂの上部に第１電気絶縁薄膜４ａを積層して上部電気絶縁薄膜層４を形成すると共に、信号導体１および接地導体２、３の下部に下部電気絶縁薄膜層５を設け（図２（ｃ））、第２電気絶縁薄膜４ｂのケーブル幅方向の両端部を接地導体２、３のケーブル幅方向外側端部２ａ、３ａと一体に折り曲げることにより折り曲げ部１２、１３を形成する（図２（ｄ））。

続いて、図１に示すように、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５の外周に保護遮蔽層８を被覆形成し、保護遮蔽層８の上下方向から加熱加圧（ホットプレス）を施すことにより、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５が軟化溶融されて金属層６と接着され、さらに、端縁部９、１０の重ね合わせ部１１において電気絶縁プラスチック層７が軟化溶融されて金属層６と電気絶縁プラスチック層７とが接着され、信号伝送用フラットケーブルが作成される。

本実施形態の信号伝送用フラットケーブルは、第２電気絶縁薄膜４ｂが金属薄膜である信号導体１および接地導体２、３を補強する役目を担っており、第２電気絶縁薄膜４ｂと銅箔Ｃとを積層した銅張積層板の使用は、上部電気絶縁薄膜層４および下部電気絶縁薄膜層５よりも横幅が大なる接地導体２、３の取り扱い性を大幅に改善しており、これによって、折り曲げ部１３、１４の形成が容易化される。

産業状の利用可能性

本発明によれば、電気絶縁薄膜層と保護遮蔽層との間の剥離発生に起因する保護遮蔽層の形崩れの防止をはかることができるとともに、接地導体と金属遮蔽層との電気的接触が安定化された信号伝送用フラットケーブルを実現でき、携帯電話やノートパソコン等のように高密度配線電子機器の内部配線への適用が期待される。

１：信号導体
２、３：接地導体
２ａ、３ａ：幅方向外側端部
２ｂ、３ｂ：折り曲げ部
４：上部電気絶縁薄膜層
４ａ：第１電気絶縁薄膜
４ｂ：第２電気絶縁薄膜
５：下部電気絶縁薄膜層
６：金属層
７：電気絶縁プラスチック層
８：保護遮蔽層
１１：重ね合わせ部
１２、１３：折り曲げ部

Claims

金属薄膜からなる信号導体と、前記信号導体のケーブル幅方向の両側に配置され、金属薄膜からなる接地導体と、前記信号導体および前記接地導体をケーブル厚さ方向の上下から被覆する上部電気絶縁薄膜層および下部電気絶縁薄膜層と、金属層の一方面に電気絶縁プラスチック層が積層され、前記電気絶縁プラスチック層が外面側に位置して前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層の直接外周に形成される保護遮蔽層とを備え、
前記保護遮蔽層は、ケーブル横断面において前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層を一括包囲するとともに、ケーブル長手方向において一方の端縁部が他方の端縁部の外側に重ね合わせて形成され、かつ前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層と前記金属層とは、前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層を溶融させることにより接着されており、
前記上部電気絶縁薄膜層および前記下部電気絶縁薄膜層の少なくとも一方は、外面側に位置する第１電気絶縁薄膜と内面側に位置する第２電気絶縁薄膜とからなると共に、前記上部電気絶縁薄膜層が前記第１電気絶縁薄膜および前記第２電気絶縁薄膜からなるときは前記第２電気絶縁薄膜の前記下部電気絶縁薄膜層側に、前記下部電気絶縁薄膜層が前記第１電気絶縁薄膜および前記第２電気絶縁薄膜からなるときは前記第２電気絶縁薄膜の前記上部電気絶縁薄膜層側に、前記信号導体および前記接地導体が積層形成されており、
前記信号導体のケーブル幅方向の両側に配置された前記接地導体のケーブル幅方向端部には、前記接地導体と前記金属層との接触面積を確保するための折り曲げ部が、前記接地導体と前記第２電気絶縁薄膜とが一体となってケーブル厚さ方向に向けて形成されていることを特徴とする信号伝送用フラットケーブル。