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

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。

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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