JP5119898B2 - シールドフラットケーブル - Google Patents

Description

本発明は、低電圧差動信号伝送に用いられ、電磁シールド機能を備えたシールドフラットケーブルに関する。

近年、液晶ディスプレイ等への配線で、配線数を減らし信号を差動小振幅で伝送する方式ＬＶＤＳ（低電圧差動伝送： Low Voltage Differential Signaling ）による伝送システムが用いられつつある。この伝送システムでは、特性インピーダンスが１００Ω程度に設定され、電子機器内の配線に用いられるシールドフラットケーブルが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、シールドフラットケーブルの各信号線に対して特性インピーダンスを一定にするために、複数の信号線に対して共通のグランド部を設けることも知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、複数の平角導体の上下に絶縁接着層と絶縁層で絶縁したシールドフラットケーブルを、金属層を有するシールド被覆テープで覆い、金属層を絶縁層に設けた開口を通して所定の接地用の平角導体に電気的に導通させて、電磁シールド機能を備えたシールドフラットケーブルとすることが知られている（例えば＜特許文献３参照）。
特開２００６−３２００３号公報 実用新案登録第３０９６３９５号公報 特開２００５−９３１７８号公報

上述した特許文献１〜３に開示の技術等に基づいて、シールドフラットケーブルの特性インピーダンスを一定にし、且つ、シールド機能を持たせるとすると、図５に示すような構成のシールドフラットケーブル１が想定される。
すなわち、図５（Ａ）に示すように、複数本の平形導体（又は平角導体）３は、上下から絶縁樹脂フィルム４で挟んで絶縁被覆し、その端部で絶縁樹脂フィルム４の上側フィルム４ａを除去して、平形導体３の端子となる部分を露出させ、ケーブル端末部２とされる。また、このケーブル端末部２で除去されてない下側フィルム４ｂには、補強テープ６が貼り付けられて電気コネクタへの挿入接続が可能な形態とされる。

絶縁樹脂フィルム４の上側フィルム４ａには、接地接続用のグランドテープ５を平形導体３と電気短絡が生じないような後方位置で貼り付け、接地用とされた平形導体の何れかに特許文献２または３に開示の方法で電気的に導通（図示省略）する。次いで、シールドフィルム７（例えば、絶縁層、金属層、導電接着層の３層形状からなるフィルム）を用いて、グランドテープ５に電気的に接続されるように一部が重なるように巻き付け、ケーブル外面をシールドする。また、絶縁樹脂フィルム４の比誘電率や厚さ等を変えることにより、所定の特性インピーダンス（例えば、１００Ω程度）とする。

しかしながら、ケーブル端末部２では、電気コネクタへの挿入接続のため、平形導体４が露出されていて、グランドテープ５から先は、接地された導体面がなくなるため、平形導体（信号線）との間のキャパシタンスが変化しインピーダンスが不定になる。ケーブル端末部２が電気コネクタに挿入された状態では、図５（Ｂ）に示すように、電気コネクタに挿入された先端部とグランドテープ５の間でインピーダンスが低下する。このような、インピーダンスの変化が信号伝送経路中に存在すると、伝送信号の反射が生じて伝送損失となる恐れがある。

なお、上述した特許文献１には、シールドフラットケーブルの特性インピーダンスを所定の値（１００Ω）とすることについては記載されているが、その端末部の構成が明らかでなく、ケーブル端末部近傍でのインピーダンスまでの解明はなされていない。また、特許文献１ではＥＭＩ防止金属カップリングを付加することが開示されているが、シールド層がないため、特性インピーダンスとの関係、またＥＭＩをどのように防止するのかは明らかない。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、ケーブル全長に亘ってシールドされ、且つ、ケーブル端末部でのインピーダンスの変化が少ないシールドフラットケーブルの提供を目的とする。

本発明によるシールドフラットケーブルは、複数本の平形導体が所定の間隔で配列され、上下から絶縁樹脂フィルムで挟まれて絶縁被覆され、少なくとも一方の端部で、絶縁樹脂フィルムの一方の側が除去されて平形導体が露出され、他方の側の絶縁樹脂フィルムの外面に補強テープが貼り付けられてケーブル端末部とされ、絶縁樹脂フィルムの外面をシールドフィルムで覆い、特性インピーダンスが所定値に設定されているシールドフラットケーブルである。そして、前記のケーブル端末部の露出された平形導体側の絶縁樹脂フィルム上に、絶縁樹脂フィルムの端部から所定の距離を隔てて第１のグランドテープが貼り付けられ、且つ、補強テープ側にも補強テープの先端から所定の距離を隔てて第２のグランドテープが貼り付けられ、第１および第２のグランドテープは、シールドフィルムとは重なり部分で電気的に接続されている。

また、前記の第１のグランドテープと第２のグランドテープは一体に形成され、折り曲げ部で折り返して、絶縁樹脂フィルムの両面に貼り付けるようにしてもよい。さらに、前記のシールドフィルムは、ケーブル長手方向の両側縁を包み込むように折り曲げて貼り付けるようにしてもよい。また、シールドフィルムと絶縁樹脂フィルムとの間に、比誘電率が２.２〜３.２の誘電体フィルムを配して、インピーダンスが所定値に調整するようにしてもよい。

本発明によれば、電磁干渉とノイズを低減させるシールド機能を備えるシールドフラットケーブルで、ケーブル端末部での特性インピーダンスが変化するのを低減し、良好な信号伝送を実現することができる。

図１により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）はケーブル端部の概略を説明する斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のａ−ａ矢視による断面を示す図である。図中、１１はシールドフラットケーブル、１２はケーブル端末部、１３は平形導体、１４は絶縁樹脂フィルム、１４ａは上側フィルム、１４ｂは下側フィルム、１５ａ，１５ｂはグランドテープ、１６は補強テープ、１７ａ，１７ｂはシールドフィルム、１８ａ，１８ｂは低誘電体フィルム、２０は耳部、２１は絶縁層、２２は接着剤層、２３は導電層、２４は接着剤層、２５は樹脂層、２６はシールド層、２７は導電接着層を示す。

本発明によるシールドフラットケーブル１１は、図５で説明したのと同様な構成で、複数本の平形導体１３を、上下から絶縁樹脂フィルム１４の上側フィルム１４ａと下側フィルム１４ｂで挟んで絶縁被覆する。そして、その少なくとも一方の端部で、絶縁樹脂フィルム１４の上側フィルム１４ａを除去し、平形導体１３の接続端子となる部分が露出されて、ケーブル端末部１２とされる。また、このケーブル端末部１２で、平形導体１３が露出されていない下側フィルム１４ｂには、補強テープ１６を貼り付けて強度を補強し、電気コネクタ（図示せず）への挿入接続が可能な形状とされる。

絶縁樹脂フィルム１４の上側フィルム１４ａには、接地接続用のグランドテープ１５ａ（第１のグランドテープ）が貼り付けられる。この第１のグランドテープ１５ａは、上側フィルム１４ａの先端近くで、露出している平形導体３と電気的に短絡が生じない程度（例えば、３ｍｍ〜４ｍｍ）の絶縁距離を隔てて貼り付けられる。なお、後述するように、この第１のグランドテープ１５ａは、平形導体１３のいずれかと電気的に導通されて接地接続される。

本発明では、反対側の下側フィルム１４ｂに貼り付けられている補強テープ１６の外面にも同様なグランドテープ１５ｂ（第２のグランドテープ）が貼り付けられる。このため補強テープ１６は、第１のグランドテープ１５ａと重なる位置まで延びるように設けられていることが望ましい。下側の第２のグランドテープ１５ｂは、補強テープ１６の先端から電気コネクタに挿入接続された際に、コネクタ接触子間を電気的に短絡しない程度の絶縁距離を隔てて貼り付けられる。

また、この補強テープ１６側に貼り付けられた第２のグランドテープ１５ｂは、上側の第１のグランドテープ１５ａの貼り付け位置より、距離Ｔで示すように多少端部側に延びるように設けられる。このグランドテープ１５ｂを設けることにより、図５で説明した電気コネクタとグランドテープ間で、キャパシタンスが大きく変化するのを補償し、特性インピーダンスが大きく変化するのを抑制することができる。

シールドフィルム１７ａ，１７ｂは、上記のグランドテープ１５ａ，１５ｂと部分的に重なるようにして、ほぼケーブル全長に亘ってケーブルを上下から挟んで貼り付けられ、両側縁の耳部２０を互いに接着して閉じられる。このシールドフィルム１７ａ，１７ｂは、グランドテープ１５ａ，１５ｂを介して接地接続され、ケーブルにシールド機能を持たせることができる。また、シールドフィルム１７ａ，１７ｂは、信号線として動作する複数本の平形導体１３との間で、端末近傍を除くケーブル領域で均一なキャパシタンス（コンデンサ容量）を形成し、均一なインピーダンスとすることができる。

特性インピーダンスは、信号線となる平形導体１３とシールドフィルム１７ａ，１７ｂ間に分布されるコンデンサ容量によって決定される。このコンデンサ容量は、絶縁樹脂フィルム１４の比誘電率やフィルム厚さを変えることにより、所定の値にすることが可能である。しかし、絶縁樹脂フィルム１４のみでは、所定の特性インピーダンス（例えば、ＬＶＤＳ用の１００Ω）を得ることが難しい場合は、絶縁樹脂フィルム１４とシールドフィルム１７ａ，１７ｂの間に、低誘電率の低誘電体フィルム１８ａ，１８ｂを配することにより、特性インピーダンスを高めることができる。

図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のフレキシブルドフラットケーブル１のａ-ａ矢視断面を示し、ケーブル構造の概略を説明する図である。平形導体１３は、例えば、銅箔、錫メッキ軟銅箔等の導電性金属箔からなり、信号伝送の電流値によるが、ケーブルの摺動性等を考慮すると１２μｍ〜５０μｍで、幅０.３ｍｍ程度で、０.５ｍｍ間隔で配列される。

絶縁樹脂フィルム１４の上下側フィルム１４ａ，１４ｂは、絶縁層２１と接着剤層２２の２層からなる。絶縁層２１は、柔軟性に優れた樹脂材料が使用され、例えば、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂等の汎用性のある樹脂フィルムを用いることができる。この樹脂フィルムの厚さとしては、９μｍ〜５０μｍのものが用いられる。ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリブチレンナフタレート樹脂等の樹脂材料が挙げられる。なお、これらの樹脂フィルムのうち、電気的特性、機械的特性、コスト等の観点からは、ポリエチレンテレフタレート樹脂の使用が好ましい。また、ポリイミドやポリフェニレンサルファイドからなる樹脂フィルムを使用することにより、ＵＬ規格を満たす耐熱性を持たせることが可能となる。

接着剤層２２は、樹脂材料からなるものが使用され、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を添加した接着剤などが挙げられる。この接着剤層としては、２０μｍ〜５０μｍで形成される。この絶縁樹脂フィルムの上側フィルム１４ａと下側フィルム１４ｂは、平形導体１３を挟んで接着剤層２２を向き合わせて加熱ローラで熱を加えながら接合することにより、貼り合わされ一体化される。

第１および第２のグランドテープ１５ａ，１５ｂは、導電層２３と接着剤層２４からなり、導電層２３は、例えば、厚みが１８μｍ〜３５μｍ程度の錫メッキ銅箔等が用いられ、屈曲耐性を考慮して圧延銅箔を用いるのが好ましい。接着剤層２４は、例えば、アクリル系の接着層、樹脂基材、接着層の順で積層され、導電層２３と合わせて全体の厚みはコネクタの寸法に合わせて８５μｍ〜１２５μｍ程度となるものが用いられる。このグランドテープ１５ａ，１５ｂは、テープ状のものを所定の長さに切って貼り付ける。

シールドフィルム１７ａ，１７ｂは、例えば、樹脂層２５とシールド層２６と導電接着層２７の３層構造のものが使用される。樹脂層２５はフィルム基材であり、シールド層９の剥離や腐食を防止し、ケーブルの信頼性維持を図るものである。この樹脂層２５にはポリエチレンテレフタレート等の厚さ９μｍ程度の樹脂フィルムが用いられる。シールド層２６は、例えば、樹脂層２５の樹脂フィルムの裏面に銀等の導電性金属を蒸着して形成される。

導電接着層２７は、絶縁樹脂フィルム１４への貼り付けの他に、グランドテープ１５ａ，１５ｂとの電気的導通を得てシールド機能を生じさせるもので、シールド層２６の銀蒸着面に、例えば、銀ペースト等を塗布して形成される。このシールドフィルム１７ａ，１７ｂは、全体の厚みが３０μｍ程度で、上下に分けて絶縁樹脂フィルム１４の外面、または低誘電体フィルム１８ａ，１８ｂを介して貼り付けられる。

低誘電体フィルム１８ａ，１８ｂは、絶縁樹脂フィルム１４だけでは所定の特性インピーダンスが得られない場合に用いられるが、低誘電性を有するとともに、柔軟性、加工性に優れた樹脂材料を主成分とするものが用いられる。例えば、低誘電性と柔軟性を有するものとしては、ポリオレフィン系の樹脂で、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、酸変性ポリエチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンエチルアクリレート等が挙げられる。また、低誘電性と加工性に優れたものとしては、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）が挙げられる。

この低誘電体フィルム１８ａ，１８ｂは、例えば、比誘電率が２.２〜３.２、厚さ１００μｍ〜３５０μｍ程度のものを、絶縁樹脂フィルム１４に重ねて用いることで、シールドフラットケーブルの特性インピーダンスを、５０Ω〜１１０Ωの範囲で、任意の値に設定することが可能となる。

図２〜図４は他の実施形態を説明する図である。なお、図中の符号は、図１で用いたのと同じ符号を用いることにより、説明を簡略にする。
図２は、図１で説明した上側の第１のグランドテープと下側の第２のグランドテープを一体に形成した例である。その他の構成は、図１で説明したのと同じであるので説明を省略する。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、第１のグランドテープ１５ａと第２のグランドテープ１５ｂを折り曲げ部１５ｃを介して一体に形成し、１枚のグランドテープ１５としたものである。なお、グランドテープ１５は、例えば、第２のグランドテープ１５ｂ側は、第１のグランドテープ１５ａより幅を大きくし（図１の距離Ｔの相当分）、図１で説明したように、第２のグランドテープ１５ｂは、第１のグランドテープ１５ａの貼り付け位置より多少端部側に延びるようにしている。

この１枚のグランドテープ１５は、図２（Ａ）に示すように、第１のグランドテープ１５ａを平形導体１３が露出された側の上側フィルム１４ａに貼り付けられ、次いで、折り曲げ部１５ｃで折り返されて、第２のグランドテープ１５ｂを下側の補強テープ１６の外面に貼り付けられる。
この構成のグランドテープ１５は、第１のグランドテープ１５ａと第２のグランドテープ１５ｂをそれぞれ接地接続用に設定された平形導体との導通をとる必要がない。また、第１のグランドテープ１５ａと第２のグランドテープ１５ｂは、１枚のグランドテープ１５でセットとして管理できるので、部品数が少なく管理しやすくなる。

図３は、図１で説明した上側のシールドフィルムと下側のシールドフィルムを一体に形成した例である。その他の構成は、図１で説明したのと同じであるので、説明を省略する。すなわち、図３（Ｂ）に示すように、例えば、中央部に下側（補強テープ側）に貼り付けられるシールドフィルム１７ｂを有し、その両側部に折り曲げ部１７ｃを介して上側に貼り付けられるシールドフィルム１７ａを有するように、１枚のシールドフィルム１７としたものである。

このシールドフィルム１７は、図３（Ａ）に示すように、中央側のシールドフィルム１７ｂは、補強テープ側に貼り付けられている第２のシールドテープ１５ｂに部分的に重なりを持つようにして貼り付けられる。次いで、両側のシールドフィルム１７ａの部分は、折り曲げ部１７ｃでケーブル側縁を包み込むように曲げて貼り付けられる。そして、両側のシールドフィルム１７ａは、ケーブル上面の中方部分で長手方向に沿って、重なりを持つように貼り付けて、閉じられる。

この構成によるシールドフィルム１７は、図１で説明したような上下２枚のシールドフィルム１７ａ，１７ｂを用いる場合に生じる耳部２０が生じない。この結果、耳部２０に露出するシールド層の導電体で、配線機器内に電気的短絡を起こすというような問題を、回避することができる。また、シールドフィルム１７の先端をグランドテープの形状に合わせて多少異形とする以外に、テープ状のフィルムに格別の加工を施すことなく容易に実施することができ、１枚のシールドフィルムで管理できるので、部品数が少なく管理しやすくなる。

図４は、低誘電体フィルムをケーブル端末部の際まで、可能な範囲で近接させて設けた例である。低誘電体フィルム１８ａ，１８ｂは、絶縁樹脂フィルム１４と積層されて、信号線の平形導体１３と接地されるシールドフィルム１７ａ，１７ｂ間に形成されるコンデンサ容量（キャパシタンス）を変え、所定の特性インピーダンスとなるようにされる。低誘電体フィルム１８ａ，１８ｂは、その誘電率を小さくすることで特性インピーダンスを大きくし、また、その厚さを増加することで、特性インピーダンスを大きくすることができる。したがって、シールドフラットケーブルで、ケーブル端末部１２での特性インピーダンスの変化を軽減するには、ケーブル端末部の際まで、できるだけ均一な絶縁体（誘電体）が存在していることが望ましい。

図４（Ａ）は、図１の実施形態で、低誘電体フィルム１８ａを平形導体の露出際まで近づけて設けた例である。この構成では、上側のグランドテープ１５ａは、低誘電体フィルム１８ａの上面に貼り付けられる。下側では、補強テープ１６が絶縁体として機能する。このため、低誘電体フィルム１８ｂを補強テープ１６の外面に積層させなくてもよいが、積層させる構成としてもよい。
図４（Ｂ）は、図３の実施形態で、低誘電体フィルム１８ａを平形導体１３の露出際まで近づけて設けた例である。この場合も、シールドフィルム１７の形状が異なる以外は、図４（Ａ）の例と同様である。

上記のように、低誘電体フィルム１８ａ，１８ｂを、支障のない範囲でケーブル端末部１２の際まで設けることにより、ケーブル全長にわたって、均一に分布するコンデンサ容量とすることができる。そして、上述したように、ケーブル端末部でのグランドテープを、補強テープ側にも設けることにより、安定した所定の特性インチ-ダンスを持つシールドフラットケーブルとすることができる。

本発明の実施形態を説明する図である。 本発明の他の実施形態を説明する図である。 本発明の他の実施形態を説明する図である。 本発明のその他の実施形態を説明する図である。 従来技術の課題を説明する図である。

符号の説明

１１…シールドフラットケーブル、１２…ケーブル端末部、１３…平形導体、１４…絶縁樹脂フィルム、１４ａ…上側フィルム、１４ｂ…下側フィルム、１５，１５ａ，１５ｂ…グランドテープ、１５ｃ…折り曲げ部、１６…補強テープ、１７，１７ａ，１７ｂ…シールドフィルム、１７ｃ…折り曲げ部、１８ａ，１８ｂ…低誘電体フィルム、２０…耳部、２１…絶縁層、２２…接着剤層、２３…導電層、２４…接着剤層、２５…樹脂層、２６…シールド層、２７…導電接着層。

Claims (4)

1. 複数本の平形導体が所定の間隔で配列され、上下から絶縁樹脂フィルムで挟まれて絶縁被覆され、少なくとも一方の端部で、前記絶縁樹脂フィルムの一方の側が除去されて前記平形導体が露出され、他方の側の前記絶縁樹脂フィルムの外面に補強テープが貼り付けられてケーブル端末部とされ、前記絶縁樹脂フィルムの外面をシールドフィルムで覆い、インピーダンスが所定値に設定されているシールドフラットケーブルであって、
   前記ケーブル端末部の露出された前記平形導体側の前記絶縁樹脂フィルム上に、前記絶縁樹脂フィルムの端部から所定の距離を隔てて第１のグランドテープが貼り付けられ、且つ、補強テープ側にも前記補強テープの先端から所定の距離を隔てて第２のグランドテープが貼り付けられ、
   前記第１および第２のグランドテープは、前記シールドフィルムとは重なり部分で電気的に接続されていることを特徴するシールドフラットケーブル。
2. 前記第１のグランドテープと前記第２のグランドテープは一体に形成され、折り曲げ部で折り返して、両面に貼り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のシールドフラットケーブル。
3. 前記シールドフィルムは、ケーブル長手方向の両側縁を包み込むようにして貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールドフラットケーブル。
4. 前記シールドフィルムと前記絶縁樹脂フィルムとの間に、比誘電率が２.２〜３.２の誘電体フィルムを配して、インピーダンスが所定値に調整されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシールドフラットケーブル。

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