JP5141276B2 - アダプタ構造，高周波ケーブルおよび接続構造体 - Google Patents

Description

本発明は、高周波ケーブルを各種配線板に接続するためのアダプタ構造，高周波ケーブル及び接続構造体に関する。

近年、液晶テレビやプラズマディスプレイ，Blu-rayHddレコーダー，サーバ，複写機，プリンタ，イメージスキャナ機能を有する複合機など、各種電子機器における基板，配線板間の信号の送受信は、データ量の増大につれて、高速伝送性が要求されている。このような高速伝送の要求に応えるものとして、丸型の中心導体の周囲に誘電体層を挟んで外側導体を設けた高周波ケーブル、たとえば同軸ケーブルがある。

上記同軸ケーブルを基板などに接続するためのコネクタ構造として、たとえば、特許文献１に開示されるように、互いに挿抜自在なプラグとリセプタクルを用いたものがある。すなわち、リセプタクルを基板等に半田等で接続し、プラグに電線を半田等で接続することにより、同軸ケーブルを基板等に電気的に接続したり、取り外すことが自在となる。

特開平７−７３９３２号公報

しかしながら、上記構造の場合、プラグ，リセプタクル共に部品点数が多くなり、非常に高価につくという不具合がある。

本発明の目的は、高周波ケーブルの接続部に補助的に用いることで、インピーダンス整合を維持しうる低コストのアダプタ構造を提供することにある。

本発明のアダプタ構造は、平板状誘電体層の上に、高周波ケーブルのグランド線、及び１対の差動信号線を交互に配置してなる複数の中心導体に接続される複数の線路導体を設けると共に、平板状誘電体層を挟んで線路導体に対向するように、高周波ケーブルのドレイン線に接続されるグランドプレーンを設けたものである。
また複数の線路導体とグランドプレーンとが平板状誘電体層の一方の面にて、コネクタの対応する接続用部材と接続されるものである。
高周波ケーブルとしては、各種フラットケーブル、多芯同軸ケーブルなどがある。

これにより、アダプタ構造に設けられたマイクロストリップ線路において、線路導体および誘電体層の材質，厚みを適宜設計することにより、高周波ケーブルのインピーダンスと、アダプタ構造のインピーダンスとの整合を維持し、高い伝達効率で、つまり、高周波信号の減衰率の小さい，低損失の信号接続を行うことができる。しかも、アダプタ構造は、きわめて簡素な構造であるので、コストの削減を図ることができる。

そして、このようなアダプタ構造は、配線板に設けられたコネクタに挿抜可能に設けることが容易であるので、ＺＩＦコネクタなどのコネクタに適合するアダプタとなる。したがって、フレキシブルプリント配線板や、リジッドプリント配線板などと、高周波ケーブルとを接続するコネクタの補助部材として、安価で利用性の高いものとなる。

本発明のアダプタ構造を使用することにより、断面が丸型の導体を用いたフラットケーブルであっても、導体の断面がフラットなフレキシブルプリント配線板と同様にコネクタを介して配線板に接続することができ、伝送特性が優れた安価な伝送路を構成することができる。

上記アダプタ構造が付設された高周波ケーブルは、各種配線板への接続が容易な高周波ケーブルであり、高周波ケーブルのアダプタ構造を、配線板に付設されたコネクタに挿入することにより、接続のやり直しが容易な接続構造体を構成することができる。

本発明のアダプタ構造，高周波ケーブルまたは接続構造体によると、インピーダンス整合が容易で、低コストのアダプタ構造，高周波ケーブル及び接続構造体を提供することができる。

（実施の形態）
−アダプタの構造−
図１は、本発明の実施の形態に係るアダプタＡの構造を示す断面図である。図２は、図１に示すII-II線におけるアダプタＡの断面図である。図２に示すように、アダプタAは、平板状の誘電体層１０と、誘電体層１０の上面上に、接着剤層１１を挟んで形成された線路導体である配線１２と、接着剤層１３を挟んで配線１２の一部を覆うカバーレイ１４と、誘電体層１０の下面上に接着剤層１６を挟んで形成されたグランドプレーン１７と、接着剤層１８を挟んでグランドプレーン１７を覆うカバーレイ１９とを備えている。
図中カバーレイ１４の右方に示される領域Ｒｂは、後述する丸型フラットケーブルＢが取り付けられる領域であり、左方に示される領域Ｒｃは、後述するコネクタＣに接続される領域である。

図１に示すように、配線１２は、フラットケーブルのドレイン線に接続されるドレイン配線１２ｄと、混信防止用のグランド配線１２ｇと、各々差動信号が伝送される第１信号配線１２ｐ及び第２信号配線１２ｎとを含んでいる。ドレイン配線１２ｄは、スルーホール１５を介してグランドプレーン１７に電気的に接続されている。そして、グランド配線１２ｇ，第１信号配線１２ｐ及び第２信号配線１２ｎの３本の配線が１つの群として、交互に繰り返して配置されている。

本実施の形態のアダプタＡの各部材は、以下の材料および寸法を有しているが、これは一例であって、本発明のアダプタＡは、以下の材料に限定されるものではない。
誘電体層１０は、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）等の樹脂からなり、厚みが１５０μｍ〜３００μｍ程度である。配線１２は、幅が０．１５ｍｍ〜０．４ｍｍで、厚さが１０μｍ〜３０μｍ程度の銅箔等の金属箔を用いて形成されている。グランドプレーン１７は、厚みが１０μｍ〜３０μｍ程度の銅箔等の金属箔を用いて形成されている。カバーレイ１４，１９は、ＰＩ樹脂等の樹脂からなり、厚みは１５μｍ〜３０μｍ程度である。接着剤層１３，１６，１８は、エポキシ樹脂等の樹脂からなり、厚みは１０μｍ〜１２μｍ程度である。アダプタＡ全体の厚みは０．２５ｍｍ〜０．４ｍｍ程度で、幅は１０ｍｍ〜１４ｍｍ程度、長さは８ｍｍ〜１４ｍｍ程度である。

本実施の形態のアダプタＡは、導体層であるグランドプレーン１７の上方に、誘電体層１０を挟んで線路導体である配線１２を配置したマイクロストリップ線路を構成している。
マイクロストリップ線路は、配線１２の幅及び厚み，誘電体層１０の厚みおよび比誘電率などに応じた、所定のインピーダンス特性を有している。すなわち、上記要素を適宜設計することにより、所望のインピーダンス特性を得ることができる。これにより、接続される高周波ケーブルとのインピーダンス整合を図り、高周波ケーブルから各種配線板や電子部品に、高周波信号を高効率で、つまり、低損失（低減衰率）で伝達する構成となっている。

−アダプタと高周波ケーブルとの接続構造−
図３は、本実施の形態に係るアダプタＡとフラットケーブルＢとの接続状態を示す斜視図である。図４は、図３に示すIV-IV線におけるフラットケーブルの縦断面図である。図５は、図３に示すV-V線における縦断面図である。

図４に示すように、フラットケーブルＢは、誘電体層２０を挟んで複数の中心導体２２の周囲を覆うシールド２７と、シールド２７に接触しながら延びるドレイン線２５と、シールド２７およびドレイン線２５を被覆する外装膜２９とを備えている。

そして、図３及び図５に示すように、アダプタＡの領域Ｒｂにおいて、中心導体２２は配線１２の上に載置され、半田層３０により、中心導体２２と配線２２とが接合されている。なお、図３においては、見やすくするために、半田層３０の図示が省略されている。また、補強のために、図３の破線に示す補強樹脂膜３１を設けてもよい。

中心導体２２は、錫めっき付き軟鋼銅等の金属からなり、径は０．１ｍｍ〜０．３mm程度である。誘電体層２０は、低損失オレフィン樹脂などの樹脂からなり、全体の厚みは０．４ｍｍ〜０．６mmである。シールド２７は、Ａｌ貼りＰＥＴなどの金属によって構成されている。ドレイン線２５は、径が０．７ｍｍ〜０．９ｍｍ程度の７本の錫めっき付き軟鋼線等の金属線によって構成されている。外装膜２９は、ＰＶＣ樹脂等の難燃性樹脂からなる。
そして、フラットケーブルＢ全体の厚みは、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ程度であり、幅は１０ｍｍ〜１２ｍｍ程度である。

ここで、中心導体２２は、図中左方から順に、ピッチ０．４ｍｍ〜０．６ｍｍ程度で配置された、グランド線２２ｇと、各々差動信号が伝送される第１信号線２２ｐ及び第２信号線２２ｎとを含んでいる。そして、グランド線２２ｇ，第１信号線２２ｐ及び第２信号線２２ｎの３本の中心導体が１つの群として、交互に繰り返し、最終端部にはグランド線２２ｇが配置されている。つまり、第１信号線２２ｐと第２信号線２２ｎとを両側のグランド線２２ｇによって挟むことにより、第１信号線２２ｐと第２信号線２２ｎとのクロストークを逃す構成となっている。
なお、中心導体２２の断面形状は、必ずしも丸型である必要はなく、平型であってもよい。

フラットケーブルも、誘電体層２０を挟んで中心導体２２（線路）とシールド２７が対向している構造であり、マイクロストリップ線路を構成している。そして、中心導体２２の材質及び径と、誘電体層２０の材質及び厚みを適宜設計することにより、減衰率が極小となるようにインピーダンスを調整することができる。

ただし、アダプタＡの領域Ｒｂに接続可能な高周波ケーブルは、本実施の形態に係るフラットケーブルに限定されるものではなく、ＦＦＣ（フレキシブルフラットケーブル）などフラットケーブル全般、多芯同軸ケーブルなどが含まれる。

−コネクタとの接続−
図６は、図３に示すアダプタＡ−フラットケーブルＢの接続体を既存のコネクタに接続する例を示す斜視図である。

同図に示すように、ＦＰＣ（フレキシブルプリント配線板），ＰＣＢ（リジッドプリント配線板）等の配線板Ｄの上には、ＺＩＦコネクタ等の汎用のコネクタＣが搭載されている。そして、アダプタＡの領域ＲｃをコネクタＣに挿入して蓋を閉じることにより、アダプタＡの配線と、コネクタＣの対応する接続用部材とが接続される。また、コネクタＣの蓋を開放することにより、アダプタＡを簡単に取り外すことができる。すなわち、アダプタＡは、コネクタＣに挿抜可能な構造となっている。
コネクタＣが搭載される部材は、各種配線板に限らず、電子部品そのもの、特に、マイクロストリップ回路を有するものなど、であってもよい。

本実施の形態のアダプタＡによると、高周波ケーブルＢの端末に接続することで、配線板や電子部品に配設されたコネクタに接続容易な構造を実現することができる。しかも、マイクロストリップ線路を利用することによって、高周波ケーブルとのインピーダンス整合を図ることができ、高周波信号を高効率で、つまり、低損失で、配線板や電子部品に伝送することが可能となる。

ＦＰＣの種類によっては、高周波信号の伝送に適合した種類のものもあるが、ＦＰＣの製造には、長さが異なる種類毎に高価な型を準備する必要がある。それに対し、押し出し成型で製造できるフラットケーブルであれば、押し出し成型用の型さえあれば、任意の長さに対応することができ、コストの削減を図ることができる。
しかし、ＦＰＣのごとく汎用のコネクタを利用することができないフラットケーブルをＦＰＣなどに接続するために、端末で半田付け等を行うのでは、接続のやり直しが困難である。
そこで、本発明のアダプタＡをフラットケーブル等の高周波ケーブルの端末として利用することにより、インピーダンス整合を図りつつ、ＦＰＣ等の配線板や電子部品との接続を円滑に行うことができる。

したがって、コネクタＣとしては、ＺＩＦコネクタに限らず、汎用のＦＦＣ／ＦＰＣコネクタなどを用いることができる。また、端部の配線２２が丸型ではなくフラットな配線１２に変換されていることにより、異方導電性フィルム（ＡＣＦ）等を用いた接続も可能である。

（その他の実施の形態）
誘電体層１０は、上記実施の形態におけるＰＩ樹脂に限定されるものではない。絶縁体は誘電体でもあるので、他の樹脂、無機絶縁材料など各種絶縁材料を用いることができる。

上記開示された本発明の実施の形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明は、携帯電話機の他、デジタルカメラ，ビデオカメラ等のカメラ、ポータブルオーディオプレーヤ、ポータブルＤＶＤプレーヤ、ポータブルノートパソコンなどの電子機器内の信号伝達に利用することができる。

本発明の実施の形態に係るアダプタの構造を示す断面図である。 図１に示すII-II線におけるアダプタの断面図である。 実施の形態に係るアダプタとフラットケーブルとの接続状態を示す斜視図である。 図３に示すIV-IV線におけるフラットケーブルの縦断面図である。 図３に示すV-V線における縦断面図である。 図３に示すアダプタ−フラットケーブルの接続体を既存のコネクタに接続する例を示す斜視図である。

符号の説明

Ａ アダプタ
Ｂ フラットケーブル
Ｃ コネクタ
Ｄ 配線板
１０ 誘電体層
１１ 接着剤層
１２ 配線（線路導体）
１２ｄ ドレイン配線
１２ｇ グランド配線
１２ｐ 第１信号配線
１２ｎ 第２信号配線
１３ 接着剤層
１４ カバーレイ
１５ スルーホール
１６ 接着剤層
１７ グランドプレーン
１８ 接着剤層
１９ カバーレイ
２０ 誘電体層
２２ 中心導体
２２ｄ ドレイン線
２２ｇ グランド線
２２ｐ 第１信号線
２２ｎ 第２信号線
２５ ドレイン線
２７ シールド
２９ 外装膜
３０ 半田層
３１ 補強樹脂膜
Ｒｂ，Ｒｃ 領域

Claims (4)

1. グランド線、及び１対の差動信号線を交互に配置してなる複数の中心導体と、該各中心導体に誘電体層を挟んで設けられた外側導体と、該外側導体に導通するドレイン線を有する高周波ケーブルの端部に接続されるアダプタ構造であって、
   平板状誘電体層と、
   上記平板状誘電体層の上に形成され、前記グランド線、及び１対の差動信号線を交互に配置してなる複数の中心導体に接続される複数の線路導体と、
   前記ドレイン線に接続され、前記平板状誘電体層を挟んで前記各線路導体に対向するグランドプレーンと、を備え、
   前記複数の線路導体と前記グランドプレーンとが前記平板状誘電体層の一方の面にて、コネクタの対応する接続用部材と接続されるアダプタ構造。
2. 請求項１記載のアダプタ構造において、
   前記高周波ケーブルは、断面が丸型の導体を用いたフラットケーブルである、アダプタ構造。
3. 請求項１又は２に記載のアダプタ構造が付設された高周波ケーブル。
4. 請求項１又は２に記載のアダプタ構造が付設された高周波ケーブルと、
   コネクタが配置された配線板と、を有する接続構造体であって、
   前記コネクタに前記アダプタ構造が挿入されている、接続構造体。

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