JP2011204503A - フレキシブルフラットケーブル - Google Patents

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新也 児玉
Nobuhito Tsui
信仁 堆
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Abstract

【課題】機器側との特性インピーダンスの整合ができ、かつ、従来よりも可とう性を向上させたフレキシブルフラットケーブルを提供する。
【解決手段】所定の間隔を有して並列に配置された複数の導体と、前記導体の両面を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外面に設けられた不織布層と、前記不織布層の外面に設けられたシールド層と、を備えるフレキシブルフラットケーブルにおいて、前記不織布層は、所定の外径を有する第1の繊維糸と、前記第1の繊維糸よりも外径が大きい第2の繊維糸と、で形成された層を有する不織布からなり、前記不織布は、目付けが50〜90g/m2であることを特徴とするフレキシブルフラットケーブル。
【選択図】図1

Description

本発明は、フレキシブルフラットケーブルに係り、特に、AV機器やOA機器などの電気、電子機器の配線材に使用されるシールド層付きのフレキシブルフラットケーブルに関するものである。
フレキシブルフラットケーブルは、一般的に、その柔軟性(可とう性)を活かして種々の電気・電子機器における回路間のジャンパ線(固定配線)、あるいはフレキシブルプリント配線板の代替として電気・電子機器の可動部に配線される配線材として広範に用いられている。特に近年では、パソコン用インクジェット型プリンタの印字ヘッド部分や、CD−ROMドライブ、カーナビゲーション、DVD(デジタル多用途ディスク)プレーヤのピックアップ部分などへ配線する配線材としての適用も進んでいる。
図7、図8は、従来のフレキシブルフラットケーブルの一例を示す断面模式図である。図7に示すように、従来のフレキシブルフラットケーブル100は、例えば、信号線となる導体101を単数本、あるいは複数本並列に配置した導体群を、接着剤102が表面に付着した2枚の絶縁フィルム103で挟み、熱圧着などの加工を施すことにより製造される。なお、このフレキシブルフラットケーブル100の両端部には、図8に示すように、露出する各導体を裏打ちするための補強板104が設けられることもある。
一方、VTR、CDプレーヤ、DVDプレーヤなどのAV機器やコピー機、スキャナ、プリンタなどのOA機器などの電気・電子機器において、磁気シールドの観点から、図7に示すフレキシブルフラットケーブル100の絶縁フィルム103上にシールド材を被覆したシールド層付きのフレキシブルフラットケーブルが適用される。このシールド材としては、例えば、導電性を有する接着剤と導電性を有する金属材料と絶縁性を有する絶縁フィルムを積層した構造から成るものである。また、導電性を有する接着剤は、接着剤にNiやカーボンなどの導電性フィラーと呼ばれる導電性の微粒子を添加したものが一般的である。
さらに最近では、液晶テレビやプラズマテレビなどのデジタル機器の普及に伴い、高速かつ大容量の伝送が可能な配線材が求められている。そのため、デジタル機器側の特性インピーダンスと整合が可能なシールド層付きのフレキシブルフラットケーブルの要求が高まってきている。このような特性インピーダンスの整合が可能なシールド層付きのフレキシブルフラットケーブルとしては、例えば、導体の幅や各導体の間隔などを特定の構造にしたもの(例えば、特許文献1参照)、絶縁フィルムを発泡絶縁体で形成したもの、あるいは絶縁フィルムの外面に不織布からなる空気含有層を設けたもの(例えば、特許文献2、3、4参照)などがある。
特開2002−184245号公報 特開2003− 31033号公報 特開2005−339833号公報 特開2008−277254号公報
先行技術文献等に記載された従来のフレキシブルフラットケーブルでは、断面が四角形状(平角形状)の導体の幅と各導体間の距離の制御や、低誘電率である発泡絶縁体などの適用が特性インピーダンスを整合するために有効な手法である。しかしながら、これらの手法ではフレキシブルフラットケーブルの可とう性が不十分となるおそれがあるため、最近の電気・電子機器の小型化、省スペース化などに伴うフレキシブルフラットケーブルへの要求を満足することができるとは必ずしも言えない。
例えば、近年では、電気・電子機器の小型化、省スペース化などに伴い、電気・電子機器にフレキシブルフラットケーブルを配線する際、フレキシブルフラットケーブルを180度折り曲げた状態での形状を保持して配線することがある。しかしながら、従来のフレキシブルフラットケーブルでは、180度折り曲げた状態での形状を保持するのに十分な可とう性を有しておらず、折り曲げても折り曲げ後の形状を保持できないという問題がある。特に、シールド層付きのフレキシブルフラットケーブルでは、シールド層が可とう性の低下の要因となってしまうことが懸念される。
したがって、本発明の目的は、上記課題を解決し、機器側との特性インピーダンスの整合ができ、かつ、従来よりも可とう性を向上させたフレキシブルフラットケーブルを提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、所定の間隔を有して並列に配置された複数の導体と、前記導体の両面を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外面に設けられた不織布層と、前記不織布層の外面に設けられたシールド層と、を備えるフレキシブルフラットケーブルにおいて、前記不織布層は、所定の外径を有する第1の繊維糸と、前記第1の繊維糸よりも外径が大きい第2の繊維糸と、で形成された層を有する不織布からなり、前記不織布は、目付けが50〜90g/m2であることを特徴とするフレキシブルフラットケーブルを提供する。
また、本発明は、上記目的を達成するため、上記の本発明に係るフレキシブルフラットケーブルにおいて、以下のような改良や変更を加えることができる。
(1)前記不織布は、前記第1の繊維糸で形成された第1の層と、前記第1の層の両面側に設けられて前記第2の繊維糸で形成された第2の層と、前記第1の層および前記第2の層の間に設けられて前記第1の繊維糸および前記第2の繊維糸で形成された第3の層と、を有する。
(2)前記不織布は、空隙量が170〜280cm3/m2である。
(3)前記シールド層は、金属箔を有するシールド材を前記不織布層の周囲に巻きつけて形成されている。
(4)前記絶縁層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイドのうちのいずれかからなる絶縁フィルムの表面に、絶縁性と難燃性を共有する接着剤を塗布したものからなる。
本発明によれば、機器側との特性インピーダンスの整合ができ、かつ、従来よりも可とう性を向上させたフレキシブルフラットケーブルを提供することができる。
本実施の形態に係るフレキシブルフラットケーブルを示す平面模式図である。 図1中のA−A断面図である。 図2中のB方向から見たときの拡大断面図である。 本実施の形態に係るフレキシブルフラットケーブルを構成する不織布の拡大断面図である。 フレキシブルフラットケーブルの端末に測定用プラグを接続した状態を示す図である。 図5中のC方向から見たときの拡大断面図である。 従来のフレキシブルフラットケーブルの一例を示す断面模式図である。 従来のフレキシブルフラットケーブルの一例を示す断面模式図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。ただし、本発明はここで取り上げた実施の形態に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。
本発明者らは鋭意検討を進めた結果、本発明の目的である特性インピーダンスの整合と可とう性向上を達成する上で、フレキシブルフラットケーブルにおける不織布層が低誘電率の材質からなると共にその材質の密度等が重要であることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、所定の間隔を有して並列に配置された複数の導体と、導体の両面を被覆する絶縁層と、絶縁層の外面に設けられた不織布層と、不織布層の外面に設けられたシールド層と、を備えるフレキシブルフラットケーブルにおいて、不織布層を所定の外径を有する第1の繊維糸と、前記第1の繊維糸よりも外径が大きい第2の繊維糸と、で形成された層を有する不織布で構成し、不織布の目付けが50〜90g/m2であるフレキシブルフラットケーブルを提供するものである。
図1は、本実施の形態に係るフレキシブルフラットケーブルを示す平面模式図であり、図2は、図1中のA−A断面図であり、図3は、図2中のB方向から見たときの拡大断面図である。
本実施の形態に係るフレキシブルフラットケーブル1は、図1、2に示すように、信号線や接地線として用いられる導体2が複数本並列に配置されており、この導体2の両面に、該導体2を被覆するように絶縁層3が設けられている。また、絶縁層3の外面には、不織布層4が設けられており、不織布層4の外面にシールド層5が設けられている。
(絶縁層)
絶縁層3は、プラスチックからなる絶縁フィルム31の表面上に接着剤32を付着させた接着剤付き絶縁フィルムから構成されてなる。図3に示すように、この接着剤付き絶縁フィルムを接着剤32が導体2に付着するように導体2の両側(図3では上下方向)から挟むことで絶縁層3が形成される。絶縁フィルム31の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)などが挙げられ、これらのうちのいずれか1種を用いるのが望ましい。また、接着剤32としては、例えば、絶縁性と難燃性を共有する接着剤を用いることが望ましい。例えば、ポリエステル系樹脂やポリオレフィン系樹脂に難燃剤などの添加剤を添加した接着剤を用いることが望ましい。
(シールド層)
シールド層5は、図3に示すように、プラスチックからなる絶縁フィルム51の表面上に金属箔52が設けられており、この金属箔52の表面上に接着剤53が設けられているシールド材から構成される。シールド層5は、例えば、シールド材の接着剤53が不織布層4に接すると共に絶縁フィルム51が最外層となるように、シールド材を不織布層4の表面に巻きつけることによって形成される。絶縁フィルム51としては、絶縁層3を構成する絶縁フィルム31の材質と同様、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイドなどが挙げられ、これらのうちのいずれか1種を用いるのが望ましい。また、接着剤53としては、絶縁層3を構成する接着剤32と同様、例えば、ポリエステル系樹脂やポリオレフィン系樹脂に難燃剤などの添加剤を添加した接着剤など、絶縁性と難燃性を共有する接着剤を用いることが望ましい。なお、シールド材を巻き付ける際、フレキシブルフラットケーブル1が、その端末でグランド用金属層に接地する構造を採用する場合は、接着材53として導電性を有する接着剤を用いることが望ましい。
金属箔52の材質としては、特に高周波帯域おける減衰量の増大を抑制するためにはアルミ箔が好適である。アルミ箔以外からなるシールド材を使用した場合、高周波帯域における減衰量が大きくなる可能性があるので、高周波帯域、特に1〜5GHz帯域で使用されるフレキシブルフラットケーブルでは、アルミ箔からなる金属箔52をシールド材として採用することが好ましい。なお、金属箔以外のシールド材としては、絶縁フィルム51上にアルミ、又は銀を蒸着させた金属蒸着層を形成したシールド材も用いることができる。
金属箔52の厚みは、可とう性の向上の面から20μm以下が好ましい。特に、価格面等も考慮すると7μm以下とするのがより好ましい。
(不織布層)
不織布層4は、図3に示すように、不織布41の表面上に接着剤42が設けられているものからなる。接着剤42としては、例えば、ポリエステル系樹脂やポリオレフィン系樹脂に難燃剤などの添加剤を添加した接着剤など、絶縁性と難燃性を共有する接着剤を用いることが望ましい。この接着剤42を絶縁層3に付着させるようにして不織布層4を形成する。また、不織布41は、所定の外径を有する第1の繊維糸と、第1の繊維糸よりも外径が大きい第2の繊維糸とで形成された層を有する。第1の繊維糸、第2の繊維糸は、例えば、ポリエステル系繊維などからなる。
図4は、不織布41の構成を説明する拡大断面図である。
不織布41は、図4に示すように、第1の繊維糸で形成された第1の層411が不織布41の中央部分に設けられている。また、第1の層411の両面側であって、第1の層411に接しない部分に第2の層412が設けられている。この第2の層412は、第1の繊維糸の外径よりも大きい外径を有する第2の繊維糸で構成され、不織布41の表面(外面)を形成する層となる。さらに、不織布41は、図4に示すように、第1の層411と第2の層412の間に、第1の繊維糸および第2の繊維糸が混合されて形成された第3の層413が設けられている。このような不織布41を用いることにより、不織布41の誘電率と密度とを効率良く調整することができるため、フレキシブルフラットケーブル1の特性インピーダンスの整合と可とう性の向上とを同時に達成することができる。
第1の層411、第3の層413を構成する第1の繊維糸の外径(繊径)は、0.001mm以上、0.010mm以下が望ましい。また、第2の層412、第3の層413を構成する第2の繊維糸の外径(繊径)は、0.011mm以上、0.040mm以下が望ましい。
また、不織布41は、特性インピーダンス整合と可とう性を向上させるために、50〜90g/m2の目付けを有することが望ましい。不織布41の目付けが50g/m2未満の場合、不織布41の厚さが薄くできることに起因して可とう性の向上が図れる反面、特性インピーダンスが100±10Ωの範囲を外れてしまう可能性があるため、機器側との特性インピーダンスの整合を図ることが難しくなる。一方、不織布41が目付けが100g/m2を超える場合、特性インピーダンスが100±10Ωの範囲内に収まり易くなるものの、目付けの増加に伴い不織布41の厚さが厚くなってしまうため、可とう性が低下してしまう。なお、ここでいう目付けとは、平方メートルあたりの第1の繊維糸の質量と第2の繊維糸の質量とを合計した質量を示すものである。
また、不織布41は、170〜280cm3/m2の空隙量を有することが望ましい。これにより、不織布41の誘電率を1.4〜1.7の範囲とすることができる。その結果、不織布41が50〜90g/m2の目付けである場合において、誘電率が1.4〜1.7の範囲内であると、フレキシブルフラットケーブル1の特性インピーダンスの値を100±10Ωの範囲内に再現性よく収めることができる。なお、不織布の空隙量とは,平方メートルあたりの不織布に含まれる隙間の度合いであり、不織布の全容積に対する不織布に含まれる隙間の容積の割合を示したものである。
なお、フレキシブルフラットケーブルにて一般に用いられている不織布は、微小な空隙を有しているため、不織布の表面に液状物(例えば水、接着剤など)や細かい粒子状の粉などが付着すると、不織布の内部へ浸透し、液状物などが付着した表面と対向する面側まで達してしまう可能性がある。このような場合、不織布の誘電率が変化して所望の特性インピーダンスが得られないなどという問題が危惧される。これに対して、本実施の形態では、不織布41を図4に示すような構造としたことにより、液状物などが不織布41の表面(第3の層413の表面)に付着した場合であっても、不織布41の中間部付近に形成された第1の層や第3の層が液状物などの浸透を効果的にブロックすることができるため、反対側の第3の層413まで液状物などが達することを防止することができる。
以下、本発明の実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例1〜3、および比較例1〜3におけるフレキシブルフラットケーブルの構成、寸法を後述する表1に示した。
(実施例1〜3、比較例1、2の作製)
導体として厚さ0.035mm、幅0.3mmの錫めっき平角軟銅線を51本用意し、これら導体を0.5mmの導体ピッチ(各導体の間隔)で並列に配置した後、ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁フィルム上に接着剤が付着した厚さ0.06mmの接着剤付き絶縁フィルムを2枚用いて、接着剤同士が接着するように並列に配置した導体を挟んで絶縁層を形成し、所望の目付け、空隙量を有する不織布を2枚用いて、不織布の表面に付着した接着剤側が絶縁層と接するように絶縁層の両側から挟んで不織布層を形成し、その後、シールド材(接着剤/アルミ箔/絶縁フィルム=0.01mm/0.007mm/0.009mm)を不織布層の周囲に螺旋状に巻きつけることでシールド層を形成してケーブル長が約300mmのフレキシブルフラットケーブルを作製した。
なお、実施例1〜3、および比較例1、2の不織布層には、図4に示すような構造を有する不織布を用いた。具体的には、中心に0.001mm〜0.010mmの外径を有する第1の繊維糸で形成された第1の層が設けられており、第1の層の両側で最外層となる部分に0.011mm〜0.040mmの外径を有する第2の繊維糸で形成された第2の層が設けられており、これら第1の層と第2の層との間に、第1の繊維糸と第2の繊維糸とが混合した状態で形成された第3の層が設けられている不織布を用いた。第1の繊維糸、第2の繊維糸はともにポリエステル系の繊維糸からなる。また、絶縁体層を構成する接着剤には、UL規格のVW−1試験を満たすための難燃剤等を添加した。
(比較例3の作製)
導体として厚さ0.035mm、幅0.5mmの錫めっき平角軟銅線を51本用意し、これら導体を1.0mmの導体ピッチで並列に配置した後、発泡絶縁体からなる絶縁フィルム上に接着剤が付着した厚さ0.18mmの接着剤付き絶縁フィルムを2枚用いて、接着剤同士が接着するように並列に配置した導体を挟んで絶縁層を形成し、その後、シールド材(接着剤/アルミ箔/絶縁フィルム=0.01mm/0.007mm/0.009mm)を不織布層の周囲に螺旋状に巻きつけることでシールド層を形成してケーブル長が約300mmのフレキシブルフラットケーブルを作製した。なお、絶縁体層を構成する接着剤には、UL規格のVW−1試験を満たすための難燃剤等を添加した。
上記のように作製したフレキシブルフラットケーブル(実施例1〜3、および比較例1〜3)に対して、次のような測定および試験を行った。
(特性インピーダンス測定)
特性インピーダンスの測定は、作製したフレキシブルフラットケーブルの両端末に、図5に示すようなグランド用金属層6を貼り付けた後、図5、6に示すように測定用プラグ7(ヒロセ電機株式会社製 FX16M1/51)をグランド用金属層6と電気的に接続するように接続した。その後、フレキシブルフラットケーブルを2つの評価用基板の間に挿入し接続して、オシロスコープ(アジレントテクノロジー社製 DCA86100B)にてディファレンシャルモードの特性インピーダンスを測定した。このとき、測定して得られた特性インピーダンスの値が100±10Ωの範囲であるものを合格とした。
(折り曲げ応力試験)
折り曲げ応力試験は、作製したフレキシブルフラットケーブルを180度折り曲げ、この折り曲げた状態を開放したときにフレキシブルフラットケーブルに発生する応力を、プッシュプルスケールにて測定した。このとき、測定して得られた応力の値が260gf/FFC幅未満であるものを合格とした。なお、FFC幅とは、フレキシブルフラットケーブルの幅方向(図1で上下方向)の大きさである。
実施例1〜3、および比較例1〜3のフレキシブルフラットケーブルの構造、寸法、および測定評価結果を表1に示す。なお、表1中の判定において、「◎:優秀」、「○:合格」、「×:不合格」を示した。
Figure 2011204503
表1に示すように、図4に示した構造からなる不織布を用い、目付けが50〜90g/m2、空隙量が170〜280cm3/m2である実施例1〜3では、特性インピーダンスおよび折り曲げ応力がともに目標値を満たしていることが判る。
これに対して、不織布の目付けが50g/m2未満であり、空隙量が170cm3/m2未満である比較例1では、誘電率が1.4〜1.7の範囲から外れており、特性インピーダンスの値が目標値を満たしていないことが判る。また、不織布の目付けが90g/m2超であり、空隙量が280cm3/m2超である比較例2、および不織布層を設けていない比較例3では、折り曲げ応力が目標値を満たしていないことが判る。
以上のことから、本発明に係る実施例1〜3のフレキシブルフラットケーブルは、機器側との特性インピーダンスの整合ができ、かつ、従来よりも優れた可とう性を有していることが実証された。
1 フレキシブルフラットケーブル
2 導体
3 絶縁層
4 不織布層
5 シールド層
6 グランド用金属層
7 測定用プラグ
31、51 絶縁フィルム
32、42、53 接着剤
41 不織布
52 金属箔

Claims (5)

  1. 所定の間隔を有して並列に配置された複数の導体と、前記導体の両面を被覆する絶縁層と、前記絶縁層の外面に設けられた不織布層と、前記不織布層の外面に設けられたシールド層と、を備えるフレキシブルフラットケーブルにおいて、
    前記不織布層は、所定の外径を有する第1の繊維糸と、前記第1の繊維糸よりも外径が大きい第2の繊維糸と、で形成された層を有する不織布からなり、前記不織布は、目付けが50〜90g/m2であることを特徴とするフレキシブルフラットケーブル。
  2. 前記不織布は、前記第1の繊維糸で形成された第1の層と、前記第1の層の両面側に設けられて前記第2の繊維糸で形成された第2の層と、前記第1の層および前記第2の層の間に設けられて前記第1の繊維糸および前記第2の繊維糸で形成された第3の層と、を有する請求項1記載のフレキシブルフラットケーブル。
  3. 前記不織布は、空隙量が170〜280cm3/m2である請求項1または2に記載のフレキシブルフラットケーブル。
  4. 前記シールド層は、金属箔を有するシールド材を前記不織布層の周囲に巻きつけて形成されている請求項1〜3のいずれかに記載のフレキシブルフラットケーブル。
  5. 前記絶縁層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイドのうちのいずれかからなる絶縁フィルムの表面に、絶縁性と難燃性を共有する接着剤を塗布したものからなる請求項1〜4のいずれかに記載のフレキシブルフラットケーブル。
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