JP2017033837A - フラットケーブルおよびコネクタ付フラットケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】ケーブル内に収容される丸型電線がケーブル外部からのノイズの影響を受けにくく高速信号伝送が可能であり、かつ、ケーブルから外部に対するノイズも発生しにくいフラットケーブルおよびコネクタ付フラットケーブルを提供する。【解決手段】フラットケーブル１は、同一平面上に並列された複数本の丸型電線１０，２０と、並列された複数本の丸型電線１０，２０の周囲に配置された金属樹脂テープあるいは金属テープにより複数本の丸型電線１０，２０を一括シールドしたシールド層３０と、シールド層３０の周囲に配置されたシース４０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数本の電線が並列されて一体化されたフラットケーブルおよびコネクタ付フラットケーブルに関する。

特許文献１は、複数本の平角導体を平行一列に並べて絶縁体で一体に被覆したフラットケーブルの両面に接地接続用の金属箔テープが接着されて構成されたシールドフラットケーブルを開示している。

特開２０１０−１６５５６１号公報

このようなシールドフラットケーブルにおいては、ケーブル外部からのノイズが当該ケーブル内に収容された導体に悪影響を与えないとともに、当該ケーブル外部に対してもノイズが発生するなどの悪影響を及ぼさないことが要求されている。

本発明は、ケーブル内に収容される丸型電線がケーブル外部からのノイズの影響を受けにくく高速信号伝送が可能であり、かつ、ケーブル外部に対してノイズが発生しにくいフラットケーブルおよびコネクタ付フラットケーブルの提供を目的とする。

本発明によるフラットケーブルは、
同一平面上に並列された複数本の丸型電線と、
並列された前記複数本の丸型電線の周囲に配置された金属樹脂テープあるいは金属テープにより前記複数本の丸型電線を一括シールドしたシールド層と、
前記シールド層の周囲に配置されたシースと、を備えている。

本発明にかかるコネクタ付フラットケーブルは、
上記のフラットケーブルの長手方向における端部にコネクタが接続されたコネクタ付フラットケーブルであって、
前記シールド層は、前記コネクタの接地端子に接続されている。

本発明によれば、ケーブル内に収容される丸型電線がケーブル外部からのノイズの影響を受けにくく高速信号伝送が可能であり、かつ、ケーブル外部に対するノイズも発生しにくいフラットケーブルおよびコネクタ付フラットケーブルを提供することができる。

本発明によるフラットケーブルの一例を示す断面図である。 図１のフラットケーブルのシールド層の被覆方法の一例を示す断面斜視図である。 図１のフラットケーブルのシールド層の被覆方法の別の一例を示す断面斜視図である。 本発明によるコネクタ付フラットケーブルの一例を示す平面図である。 本発明の変形例１に係るフラットケーブルを示す断面斜視図である。 本発明の変形例２に係るフラットケーブルを示す断面斜視図である。 図６の変形例２の別の例を示す断面図である。 本発明の変形例３に係るフラットケーブルを示す断面図である。

[本発明の実施形態の概要]
最初に本発明の実施形態の概要を説明する。
本発明にかかるフラットケーブルの一実施形態は、
（１）同一平面上に並列された複数本の丸型電線と、
並列された前記複数本の丸型電線の周囲に配置された金属樹脂テープあるいは金属テープにより前記複数本の丸型電線を一括シールドしたシールド層と、
前記シールド層の周囲に配置されたシースと、を備えている。
この構成によれば、ケーブル内に収容される丸型電線がケーブル外部からのノイズの影響を受けにくく高速信号伝送が可能となり、かつ、ケーブル外部に対するノイズも発生しにくいフラットケーブルを提供することができる。

（２）前記複数本の丸型電線のうち最も大径の電線の径が最も小径の電線の径の１．０倍以上１．２倍以下であることが好ましい。
フラットケーブルに含まれる複数本の丸型電線の外径の差を上記範囲内に収めることで、並列された複数本の丸型電線の並列面の凹凸を抑制することができる。そのため、並列された丸型電線の周囲に金属樹脂テープあるいは金属テープを配置する際に当該テープがずれたり、皺が寄ったりすることを防止することができる。

（３）前記シールド層を構成する前記金属テープあるいは前記金属樹脂テープは、並列された前記複数本の丸型電線の並列面の上下から貼り合わされていることが好ましい。
この構成によれば、並列された複数本の丸型電線の配列を乱すことなく、複数本の丸型電線の周囲に金属樹脂テープあるいは金属テープを容易に貼り付けることができる。

（４）ドレイン線をさらに備え、
前記ドレイン線は、並列された前記複数本の丸型電線と同一平面上に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、ドレイン線を介してシールド層を容易に接地することができる。

（５）前記ドレイン線は、前記複数本の丸型電線の並列方向において端部に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、金属樹脂テープあるいは金属テープとドレイン線とにより複数本の丸型電線の周囲が覆われることでシールド層が形成されるため、ドレイン線の内側に配置される丸型電線のシールド効果を向上させることができる。

（６）前記複数本の丸型電線は、
中心導体、前記中心導体の周囲に配置された内部絶縁体、前記内部絶縁体の周囲に配置された外部導体、および前記外部導体の周囲に配置された外被を備えた同軸電線と、
中心導体、および前記中心導体の周囲に配置された外被を備えた絶縁電線と、を含み、
前記同軸電線は２本一対で設けられるとともに、対となる前記同軸電線は隣り合って配置されていることが好ましい。
この構成によれば、高速信号伝送を実現可能であるとともに、同軸電線間のスキューやクロストークが抑制され信頼性に優れたフラットケーブルを提供することができる。

（７）前記複数本の丸型電線は、中心導体および前記中心導体の周囲に配置された外被を備えた絶縁電線が２本平行に並列されて一括シールドされた二心平行電線を少なくとも１本含むことが好ましい。

本発明にかかるフラットケーブルの一実施形態は、
（８）上記の（１）から（７）のいずれかに記載のフラットケーブルの長手方向における端部にコネクタが接続されたコネクタ付フラットケーブルであって、
前記シールド層は、前記コネクタの接地端子に接続されている。
シールド層をコネクタの接地端子に接続することでシールド層を接地させることができるため、複数本の丸型電線をコネクタのピン端子の配列に適合した配列順で配列させておくだけでフラットケーブルをコネクタに直接接続させることができ、簡便な構成のコネクタ付フラットケーブルを提供することができる。

[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明に係るフラットケーブルおよびコネクタ付フラットケーブルの実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るフラットケーブル１は、丸型電線である複数本の同軸電線１０および絶縁電線２０を並列して一体化することにより形成され、例えば機器間接続に用いられるケーブルである。フラットケーブル１は、最外層であるシース４０の内側に、高速信号伝送用の複数本の同軸電線１０と、電力供給用あるいは接地用の絶縁電線２０とを有している。また、絶縁電線２０としては、例えば低速信号伝送用電線を含めることもできる。

このフラットケーブル１は、差動伝送用途に適したものとするために、同軸電線１０が２本一対で収容されている。図１に示されるように、フラットケーブル１内には、一対の同軸電線１０から構成される例えば３対の同軸電線対１０Ａ〜１０Ｃが収容されている。それぞれの対となった同軸電線１０同士（例えば同軸電線対１０Ａの同軸電線１０同士）は隣り合って配置されている。なお、一対を構成する同軸電線１０同士は撚られていないことが好ましい。同軸電線１０同士を隣り合って配置することにより、その２本の同軸電線１０間でのスキューやクロストークを小さくすることができる。

各同軸電線１０は、中心導体１２が内部絶縁体１４で覆われ、内部絶縁体１４の外周に外部導体１６が配され、外部導体１６の周囲が外被１８で覆われた同軸構造を有している。同軸電線１０は、高速デジタル伝送を行うために、ＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｗｉｒｅ Ｇａｕｇｅ）２８番より細いものであることが好ましく、本例では、例えばＡＷＧ２８番〜４０番の細径同軸電線を用いている。

中心導体１２としては、例えば、錫メッキ軟銅線あるいは錫メッキ銅合金線が用いられ、複数本の素線を撚り合わせた撚線、あるいは単線として構成される。本例においては、中心導体１２として、長手方向に直交する断面の面積が０．００４ｍｍ^２〜０．０９８ｍｍ^２であるものが用いられる。

内部絶縁体１４には、例えば、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（ＦＥＰ）あるいはテトラフルオロエチレン−パーフロオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂やポリエチレンが用いられる。内部絶縁体１４を構成するフッ素樹脂としては、例えば末端基をフッ素化（−ＣＦ３）した耐熱性の高いフッ素樹脂を用いることが好適である。内部絶縁体１４は、このフッ素樹脂を中心導体１２の周囲に押出被覆成形することにより形成される。内部絶縁体１４の外径は、例えば０．２ｍｍ〜１．０ｍｍである。フッ素樹脂は、薄肉加工性が良好であって電線の細径化に適しているとともに、動摩擦係数が低いため耐屈曲性が良好である。

外部導体１６は、例えば、複数本の金属細線を内部絶縁体１４の外周に横巻きで配して（螺旋状に巻き付けて）形成される。外部導体１６として、金属細線を編組したものを用いてもよい。金属細線としては、軟銅線や合金線が使用できる。また金属細線はメッキされていてもよい。さらに、シールド機能を向上させるために金属箔を併設する構造としてもよい。

また、外被１８は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる樹脂テープを外部導体１６の外周に巻き付けて形成されている。または、ポリエチレンやポリ塩化ビニルやフッ素樹脂等の樹脂材料を外部導体１６の外周に押出成形することにより外被１８を形成してもよい。外被１８の外径は、例えば０．３ｍｍ〜１．２ｍｍである。

また、フラットケーブル１には、例えば２本の絶縁電線２０が収容されている。絶縁電線２０は、並列された複数本の同軸電線１０の並列方向に沿って配置されている。絶縁電線２０は、中心導体２２を外被２４によって覆った電線である。
絶縁電線２０の中心導体２２としては、例えば、軟銅線あるいは銅合金線が用いられ、メッキされたものであってもよい。中心導体は、複数本の素線を撚り合わせた撚線、あるいは単線として構成される。

図１に示されるように、同軸電線１０および絶縁電線２０の径は、適宜変更可能であるが、本実施形態においてはフラットケーブル１に含まれる同軸電線１０および絶縁電線２０のうち最も大径の電線の径が最も小径の電線の径の１．０倍以上１．２倍以下であるようにこれらの外径が設定されている。同軸電線１０および絶縁電線２０の外径の差が１．２倍よりも大きいと、並列された同軸電線１０および絶縁電線２０の並列面に大きな凹凸が発生し、同軸電線１０および絶縁電線２０の周囲に後述のシールド層３０を適切に形成することが難しくなる。本実施形態では、同軸電線１０および絶縁電線２０の外径の差を上記範囲内に収めることで、並列された同軸電線１０および絶縁電線２０の並列面の凹凸を抑制し、シールド層３０を形成するために同軸電線１０および絶縁電線２０の周囲に金属（樹脂）テープを配置する際に、金属（樹脂）テープがずれたり、金属（樹脂）テープに皺が寄ったりすることを防止することができる。

本実施形態のフラットケーブル１においては、複数本の同軸電線１０（同軸電線対１０Ａ〜１０Ｃ）と複数本の絶縁電線２０とが同一平面上に並列され、このように配列された複数本の同軸電線１０および絶縁電線２０の周囲がシールド層３０により覆われて一括してシールドされている。そして、シールド層３０のさらに外周がシース４０により覆われて、フラットケーブル１が構成されている。本実施形態では、並列された同軸電線１０および絶縁電線２０をシールド層３０で覆うことで、フラットケーブル１内に収容される同軸電線１０および絶縁電線２０がケーブル外部からのノイズの影響を受けにくくなり、高速信号伝送が可能である。また、フラットケーブル１から外部に対するノイズの発生を低減し、外部回路への悪影響を防止することができる。これにより、信頼性に優れたフラットケーブル１を提供することができる。

シールド層３０としては、例えば、所定の厚さを有するフィルム状の金属樹脂テープあるいは金属テープが用いられている。
金属樹脂テープとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂テープに銅箔またはアルミニウム箔などの金属箔が設けられたもの（Ｃｕ−ＰＥＴテープやＡｌ−ＰＥＴテープ）が用いられている。金属箔および樹脂テープのそれぞれの厚さは数μｍから十数μｍ程度とされている。なお、金属樹脂テープとしては、樹脂テープに金属を蒸着させたものを用いても良い。
金属テープとしては、銅箔やアルミニウム箔等の金属のみから構成されるテープ、例えば錫メッキした銅テープが用いられる。

シース４０は、ＰＥ、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）やエチレンアクリル酸エチル共重合体やエチレンアクリル酸メチルなどの極性を有するオレフィン樹脂、ポリウレタン等の樹脂を用いて押出成形によりシールド層３０の周囲に被覆されている。シース４０の厚さは、０．４ｍｍ〜１．０ｍｍである。シース４０の厚さが０．４ｍｍよりも薄いと、複数本の同軸電線１０および絶縁電線２０が並列された形状を維持するのが難しく、耐久性にも劣る。また、シース４０の厚さが１．０ｍｍよりも厚いと、柔軟性が低下し取扱い性に劣る。

図２は、図１のフラットケーブル１のシールド層３０の被覆方法の一例を示す断面斜視図である。図２においては、図面の簡略化のため、２本の同軸電線１０と２本の絶縁電線２０とが同一平面上に並列されてその周囲にシールド層３０が形成される例としてフラットケーブル２を示している。なお、シールド層３０の周囲を被覆するシース４０の図示は省略している。
図２に示されるように、フラットケーブル２においては、シールド層３０を構成する金属樹脂テープあるいは金属テープ（以下、金属（樹脂）テープとする。）は、並列された同軸電線１０および絶縁電線２０の並列面の上下から貼り合わされる。金属（樹脂）テープを同軸電線１０および絶縁電線２０の並列面の上下から貼り合わせた後で、同軸電線１０および絶縁電線２０の並列方向の両端部における上下の金属（樹脂）テープの貼り合わせ部分がなるべく小さくなるように、当該貼り合わせ部分を切り取ってもよい。

なお、図３に示されるフラットケーブル３のように、シールド層３０を構成する金属（樹脂）テープは、並列された同軸電線１０および絶縁電線２０の周囲にいわゆる煙草巻である縦添えにより巻き付けられる構成としてもよい。

このように構成された本実施形態のフラットケーブル１を製造するには、まず、２本一対で各同軸電線対１０Ａ〜１０Ｃを構成する同軸電線１０をそれぞれの対となった同軸電線１０同士（例えば同軸電線対１０Ａの同軸電線１０同士）が隣り合うように同一平面上に並列させる。そして、絶縁電線２０を同軸電線１０の並列面と同一平面上に並列させる。次に、このようにして並列された同軸電線１０および絶縁電線２０の周囲に金属（樹脂）テープを上下から貼り合わせる、あるいは煙草巻により縦添えすることで、シールド層３０を形成する。最後に、シールド層３０の外周に、シース４０を押出成形により被覆する。このようにして、本実施形態に係るフラットケーブル１が得られる。

図４は、本実施形態に係るコネクタ付フラットケーブル１００の構成例を示す図である。
コネクタ付フラットケーブル１００は、図１に示すフラットケーブル１の両端にコネクタ１０１を取り付けたものとして提供される。フラットケーブル１の両端部においては、同軸電線１０の先端部から中心導体１２、内部絶縁体１４および外部導体１６が段階的に所定長さずつ露出されるとともに、絶縁電線２０の先端部において中心導体２２を所定長さ露出される。そして、コネクタ１０１の接点であるピン端子（図示省略）に中心導体１２、２２をそれぞれ半田付けする。複数のピン端子は、フラットケーブル１内に収容される複数本の同軸電線１０および絶縁電線２０の配列に対応する位置に設けられている。なお、同軸電線１０の外部導体１６は、グランドバー（図示省略）等に半田付け等で固定される構成としてもよい。

フラットケーブル１のシールド層３０は、コネクタ１０１の外部筐体である金属製のシールドシェル１０２（接地端子の一例）と接続される。シールドシェル１０２は、コネクタ１０１の内部に収容されるピン端子の周囲を覆っている。シールドシェル１０２は、グランド電流の経路として、および遮蔽材としても機能する。フラットケーブル１がコネクタ１０１に挿入されると、シールド層３０がシールドシェル１０２を介して接地され、良好なシールド効果を得ることができる。

なお、フラットケーブル１の同軸電線１０および絶縁電線２０の配列と、コネクタ１０１内のピン端子の配列とが異なる場合は、中継基板等を介することにより電線の配列をコネクタ１０１のピン端子の配列に合わせることができる。シールドシェル１０２ではなくコネクタ１０１に別途設けられるグランド端子等にフラットケーブル１のシールド層３０が接続されることにより、シールド層３０がグランド端子を介して接地される構成としてもよい。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

（変形例１）
図５は、変形例１に係るフラットケーブル４を示す断面斜視図である。図５においては、図２と同様に図面の簡略化のため、２本の同軸電線１０と２本の絶縁電線２０とが同一平面上に並列されてその周囲にシールド層３０が形成される例を示すとともに、シールド層３０の周囲を被覆するシース４０の図示は省略している。

図５に示されるように、フラットケーブル４は、シース４０の内部に収容される電線として、同軸電線１０および絶縁電線２０の他に、被覆されていない金属導体からなるドレイン線５０をさらに備えている。ドレイン線５０は、並列された同軸電線１０および絶縁電線２０と同一平面上であって、これらの電線１０，２０の並列方向における両端部に配置されている。そして、このように並列された同軸電線１０、絶縁電線２０およびドレイン線５０の並列面の上下から金属（樹脂）テープが貼り付けられてシールド層３０が形成されている。金属（樹脂）テープとドレイン線５０とからシールド層３０が形成されることとなり、ドレイン線５０が電線１０，２０の並列方向のシールド材として機能する。ドレイン線５０を介してシールド層３０を容易に接地することができる。

（変形例２）
図６は、変形例２に係るフラットケーブル５を示す断面斜視図である。図６においては、図２と同様に図面の簡略化のため、シールド層３０の周囲を被覆するシース４０の図示は省略している。
図６に示されるように、フラットケーブル５の内部には、差動信号伝送用（高速信号伝送）の電線対として、上記の実施形態に係るフラットケーブル１の同軸電線１０（図１参照）の代わりとして、二芯平行ケーブル（ツイナックスケーブル）６０が絶縁電線２０と並列されて収容されている。二芯平行ケーブル６０は、２本の絶縁電線２０を撚らずに並列させた状態で対にしてその周囲に金属テープ（樹脂に金属が貼られたまたは蒸着されたテープでもよい）からなるシールドテープ６２を巻き付けてシールドさせたものである。シールドテープ６２が露出しないようにその外周を樹脂テープ６４で覆ってもよい。
図７に示すように、フラットケーブル５Ａに含まれる電線対に、２本の絶縁電線２０を撚り合せることで対にしてその周囲をシールド層７０によりシールドしたＳＴＰ（Ｓｈｉｅｌｄｅｄ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｐａｉｒ）と呼ばれるツイストペアケーブル６０Ａを用いてもよい。
電線対としてこれらのケーブルを用いた場合でも、上記実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

（変形例３）
図８は、変形例３に係るフラットケーブル６を示す断面斜視図である。
図８に示される変形例３に係るフラットケーブル６のように、並列された同軸電線１０および絶縁電線２０の並列方向の両端部にドレイン線５０を並列させるとともに、これらの電線１０，２０，５０の周囲を金属（樹脂）テープにより覆ってシールド層３０を形成し、さらにシールド層３０の外周にシース４０を押し出し被覆する構成としてもよい。

１：フラットケーブル
１０：同軸電線
１２：中心導体
１４：内部絶縁体
１６：外部導体
１８：外被
２０：絶縁電線
２２：中心導体
２４：外被
３０：シールド層
４０：シース
５０：ドレイン線
６０：二芯平行（ツイナックス）ケーブル
６２：シールドテープ
６４：樹脂テープ
１００：コネクタ付フラットケーブル
１０１：コネクタ
１０２：シールドシェル（接地端子の一例）

Claims (8)

1. 同一平面上に並列された複数本の丸型電線と、
   並列された前記複数本の丸型電線の周囲に配置された金属樹脂テープあるいは金属テープにより前記複数本の丸型電線を一括シールドしたシールド層と、
   前記シールド層の周囲に配置されたシースと、を備えている、フラットケーブル。
2. 前記複数本の丸型電線のうち最も大径の電線の径が最も小径の電線の径の１．０倍以上１．２倍以下である、請求項１に記載のフラットケーブル。
3. 前記シールド層を構成する前記金属樹脂テープあるいは前記金属テープは、並列された前記複数本の丸型電線の並列面の上下から貼り合わされている、請求項１または請求項２に記載のフラットケーブル。
4. ドレイン線をさらに備え、
   前記ドレイン線は、並列された前記複数本の丸型電線と同一平面上に配置されている、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のフラットケーブル。
5. 前記ドレイン線は、前記複数本の丸型電線の並列方向において端部に配置されている、請求項４に記載のフラットケーブル。
6. 前記複数本の丸型電線は、
   中心導体、前記中心導体の周囲に配置された内部絶縁体、前記内部絶縁体の周囲に配置された外部導体、および前記外部導体の周囲に配置された外被を備えた同軸電線と、
   中心導体、および前記中心導体の周囲に配置された外被を備えた絶縁電線と、を含み、
   前記同軸電線は２本一対で設けられるとともに、対となる前記同軸電線は隣り合って配置されている、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のフラットケーブル。
7. 前記複数本の丸型電線は、中心導体および前記中心導体の周囲に配置された外被を備えた絶縁電線が２本平行に並列されて一括シールドされた二心平行電線を少なくとも１本含む、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のフラットケーブル。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のフラットケーブルの長手方向における端部にコネクタが接続されたコネクタ付フラットケーブルであって、
   前記シールド層は、前記コネクタの接地端子に接続されている、コネクタ付フラットケーブル。

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