JP6551013B2 - ケーブルハーネス装置、および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブルハーネス装置、および当該ケーブルハーネス装置を備えた電子機器に関する。

電子機器を構成する複数の回路基板または電子機器間同士でデジタル信号を高速に伝送する方式として、例えばＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）が知られており、伝送路としては差動信号ライン対を使用している。この作動信号ライン対としては、回路基板上では２本の信号ライン対とグランドパターンとにより、特定の伝送路インピーダンスとなるように構成して伝送させている。また、回路基板間および電子機器間の伝送については、２本の信号ライン対をリード線として引き出し、ツイスト構造のケーブルハーネス部材として伝送させている。

このツイスト構造のケーブルハーネス部材以外にも、廉価な部材として、例えば、絶縁材料で複数の導電ラインを支持した構造のＦＦＣ（Flexible Flat Cable）を使って、特許文献１や特許文献２に開示されているように、差動信号ライン対をそのままＦＦＣに形成して差動信号の送受信を行う方式が知られていた。
また、ツイスト構造のケーブルハーネス部材を用いた差動信号の伝送については、例えば特許文献３のように、流れる電流による不要輻射を低減するために、差動信号ライン対の入力側および出力側の両方において、差動信号ライン対とそれぞれ電気的に接続された配線同士が、抵抗器を介して電気的に接続された差動信号伝送方法が知られていた。

特開２０１０−１４３１５４号公報 特開２０１３−４５０６号公報 特開２００５−０７３０７３号公報

上記のような差動信号ラインを扱う場合、まず信号を送信する電子デバイス側の信号の差動出力インピーダンスと、信号を受信する電子デバイス側に設定される終端側のインピーダンスとを一致させる必要がある。これは、送受信する信号の反射損失を低減させるためであり、所謂インピーダンス整合設計である。さらに、送受信する電子デバイス間の信号の伝送路に関しては、特に１０ＭＨｚを超える高周波信号では、信号伝送路においても伝送路のインピーダンスを、信号を送信する側の電子デバイスの出力インピーダンスに合わせる必要がある。このようなインピーダンス整合設計を採用しなければ、信号源の入力部と信号伝送路との接続箇所、および信号伝送路と負荷となる終端部との接続箇所の、それぞれにおいて反射を抑制することが難しくなる。

そのため従来技術では、信号を送信する側の電子デバイスの差動出力インピーダンスを１００Ωとし、実装基板上では差動インピーダンスが１００Ωとなるように差動伝送路を設計していた。そして、回路基板間を電気的に接続するケーブルハーネス部材についても、差動信号ラインのインピーダンスが１００Ωとなる部材を選択し、受信する側の電子デバイスでは差動負荷となる終端抵抗を１００Ωとする整合設計を行っていた。

しかしながら、従来のケーブルハーネス部材では、差動信号ラインに関して上記の構成でインピーダンス制御された市販部材を購入することになるため、製造する電子機器の部品構成上、複雑で高価な部材となり易かった。またＬＶＤＳなどの構成では、クロックライン用、多チャンネルのデータライン用など、複数の差動信号ライン対を使用するため、個別仕様のケーブルハーネス部材が必要となる場合が多く、さらに高価な部材となり易かった。

また、同一電子機器内における実装基板間の信号の送受信に、上記のようなケーブルハーネス部材を適用する場合、該電子機器の余剰空間または隙間などにケーブルハーネス部材を収納する必要があるので、可撓性を有したケーブルハーネス部材を用いて、該ケーブルハーネス部材を折り畳むなどして収納させることになる。このとき、信号ラインのインピーダンスが５０Ω、１００Ωといった値に制御されたケーブルハーネス部材は、折り畳みなどの外的形状変化により信号ラインのインピーダンスが変化し易く、このインピーダンス変化により伝送する信号の波形品質を劣化させる懸念があった。

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電子機器間および電子機器内の実装基板間を電気的に接続するケーブルハーネス装置に関して、簡易な構成によって、伝送する信号の波形品質を維持しつつ、且つケーブルハーネス装置に起因する不要輻射を低減させる、より安価なケーブルハーネス装置を提供することである。

［適用例１］第１の回路基板と第２の回路基板と第１の回路基板および第２の回路基板を電気的に接続する複数の導電ラインとを含んだケーブルハーネス装置であって、複数の導電ラインは、第１の信号ラインと第２の信号ラインとにより差動信号を伝送する差動信号ライン対を有し、第１の回路基板上で差動信号ライン対をなす第１の配線パターンおよび第２の配線パターンは、第１の信号ラインおよび第２の信号ラインの一方の端部とそれぞれ電気的に接続し、第１の配線パターンと第２の配線パターンとが、第１の抵抗体を介して電気的に接続され、第２の回路基板上で差動信号ライン対をなす第３の配線パターンおよび第４の配線パターンは、第１の信号ラインおよび第２の信号ラインの他方の端部とそれぞれ電気的に接続し、第３の配線パターンと第４の配線パターンとが、第２の抵抗体を介して電気的に接続され、第１の抵抗体と第２の抵抗体とを並列接続したときの合成抵抗値を、第１の信号ラインおよび第２の信号ラインに差動信号を供給する、第１の回路基板上に実装され、第１の配線パターンおよび第２の配線パターンに差動信号を出力する電子デバイスの差動信号出力インピーダンス値の±２０％以内に設定したことを特徴とする。

本適用例によれば、簡易な構成により、回路基板間を送受信する信号の波形品質を維持し、ケーブルハーネス装置に起因する不要輻射を低減させる、より安価なケーブルハーネス装置を提供できる。詳しくは、上記の構成によれば、電子デバイスの差動信号出力インピーダンスとケーブルハーネス装置が接続された負荷側のインピーダンスとが、インピーダンス整合状態となる。これにより、実装基板間で送受信する信号の波形品質を保持できると共に、ケーブルハーネス装置に起因する不要輻射を低減することができる。

［適用例２］上記適用例に記載のケーブルハーネス装置は、第１の回路基板と第２の回路基板との間における信号の送受信の関係が、第１の回路基板側が送信側であり、第２の回路基板側が受信側であって、第２の抵抗体の抵抗値を、第１の信号ラインと第２の信号ラインとの間の差動伝送路インピーダンス値の±２０％以内に設定することが好ましい。

本適用例によれば、一般に市販されているケーブルハーネス部材を用いても、第１の信号ラインおよび第２の信号ラインの間の伝送路インピーダンスと、第２の抵抗体とがインピーダンス整合設計される。これにより、伝送される差動信号において第２の抵抗体によって反射される成分が低減され、実装基板間で送受信する信号の波形品質を保持できると共に、ケーブルハーネス装置に起因する不要輻射を低減させる、より安価なケーブルハーネス装置を提供できる。

［適用例３］上記適用例に記載のケーブルハーネス装置は、ケーブルハーネス装置におけるケーブルハーネス部材の長さが、ケーブルハーネス部材の長さに由来する、伝送する信号の伝達時間Ｔ、および伝送する信号となる波形の電圧レベル状態の遷移時間ｔに関して、Ｔ＞ｔとなる関係式を満たすことが好ましい。

本適用例によれば、電子機器の差動信号ライン対において、特に立ち上がり時間の早い高周波の信号波形を、長いケーブルハーネス装置で伝送する場合においても、信号波形の品質を維持すると共に、不要輻射のノイズを低減できる。

［適用例４］上記適用例に記載のケーブルハーネス装置は、第１の回路基板と第２の回路基板とが、異なる電子機器にそれぞれ実装され、異なる電子機器間で信号の送受信を行うことが好ましい。

本適用例によれば、電子機器間において送受信する信号の波形品質を維持し、ケーブルハーネス装置に起因する不要輻射を低減させる、より安価なケーブルハーネス装置を提供できる。

［適用例５］上記適用例に記載のケーブルハーネス装置は、第１の回路基板と第２の回路基板とが同一の電子機器内に実装され、電子機器内で信号の送受信を行うことが好ましい。

本適用例によれば、同一の電子機器の筐体内において、実装された回路基板間で送受信する信号の波形品質を維持し、ケーブルハーネス装置に起因する不要輻射を低減させる、より安価なケーブルハーネス装置を提供でき、さらに電子機器の小型化設計にも貢献できる。

［適用例６］上記適用例に記載のケーブルハーネス装置は、複数の差動信号ライン対を有することが好ましい。

本適用例によれば、製造する電子機器に対してケーブルハーネス装置を集約することが可能となり、安価なケーブルハーネス装置を提供できる。

［適用例７］上記適用例に記載のケーブルハーネス装置は、ケーブルハーネス部材が、テープ状で可撓性を有する絶縁材料上に、複数の導電ラインをケーブルハーネス部材の長手方向に並列させることが好ましい。

本適用例によれば、製造する電子機器に対して小型化設計に貢献するケーブルハーネス装置を提供できる。

［適用例８］上記適用例に記載の電子機器は、上記のケーブルハーネス装置を備えることが好ましい。

本適用例によれば、簡易な構成により、基板間を送受信する信号の波形品質を維持し、ケーブルハーネスに起因する不要輻射を低減させる、より安価なケーブルハーネス装置を備えた電子機器を提供できる。

実施形態１に係わるケーブルハーネス装置の概略構成図。 差動信号の波形品質をシミュレーションするためのモデル図。 ＦＦＣの概略構成図。 波形品質のシミュレーション結果を示した図。 波形品質のシミュレーション結果を示した図。 不要輻射の傾向を示した図。 屈曲させたＦＦＣの波形品質をシミュレーションするためのモデル図。 屈曲させたＦＦＣの屈曲状態を示す拡大図。 屈曲させたＦＦＣの波形品質のシミュレーション結果を示した図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係わるケーブルハーネス装置の原理を説明した概略構成図である。まず、本実施形態に係わるケーブルハーネス装置の概略構成について、図１を参照して説明する。本実施形態では、ケーブルハーネス装置を用いて、二つの回路基板を接続した例について述べる。

図１に示したケーブルハーネス装置７０は、第１の回路基板１００と第２の回路基板２００とを電気的に接続している。図１において一点鎖線で囲んだ部分が、ケーブルハーネス装置７０である。このケーブルハーネス装置７０は、ケーブルハーネス部材１０、第１の回路基板１００上の抵抗体１５０、第２の回路基板２００上の抵抗体２５０などを備えている。

ケーブルハーネス部材１０は複数の導電ラインを有している。複数の導電ラインは、グランドライン３、第１の信号ライン、第２の信号ラインを備えている。第１の信号ラインは差動対ライン１であり、第２の信号ラインは差動対ライン２である。この差動対ライン１と差動対ライン２とは差動信号ライン対を形成している。

差動対ライン１，２の一方の端部は、回路基板１００上において、第１の配線パターンとしての配線パターン１０１、および第２の配線パターンとしての配線パターン１０２に、それぞれ接続されている。この配線パターン１０１，１０２は、回路基板１００上の差動信号の送信側である、電子デバイスとしてのＩＣ（Integrated Circuit）１１０の差動信号の出力端１１１，１１２に、それぞれ電気的に接続され、差動対を形成している。また、差動対をなす配線パターン１０１と配線パターン１０２とは、第１の抵抗体としての抵抗体１５０を介して電気的に接続されている。

差動対ライン１，２の他方の端部は、回路基板２００上において第３の配線パターンとしての配線パターン２０１、および第４の配線パターンとしての配線パターン２０２に、それぞれ電気的に接続されている。この配線パターン２０１，２０２は、回路基板２００上の差動信号の受信側である、ＩＣ２１０の差動信号の入力端２１１，２１２に、それぞれ電気的に接続され、差動対を形成している。また、差動対をなす配線パターン２０１と配線パターン２０２とは、第２の抵抗体としての抵抗体２５０を介して電気的に接続されている。

さらに、デジタルの差動信号を送受信する際に必要なグランド電位として、第１の回路基板１００内のグランド配線パターン１０３は、ケーブルハーネス部材１０のグランドライン３により、第２の回路基板２００内のグランド配線パターン２０３に接続されている。

このとき、抵抗体２５０の抵抗値（Ｒ２とする）は、ケーブルハーネス部材１０の差動対ライン１，２およびグランドライン３により設定される差動インピーダンスに等しい値とすることが好ましい。但し、抵抗体２５０は通常のチップ部品などにより設定されるので、Ｅ２４系（ＪＩＳ Ｃ ５０６３）の中で上記差動インピーダンス値に比較的近い選択とすることになる。目安としては、上記差動インピーダンス値（Ｚ０とする）に対してＺ０±２０％以内で、実際の電気特性を見ながら選択することが好ましい。これは、発明者らのシミュレーション結果に基づくものである。そもそも、上記差動インピーダンス値は伝送路の断面構造から計算する方法や、デジタイジングオシロスコープなどの測定により得ることもできる。しかし、実際には周波数特性を有することがあるので、得られた上記差動インピーダンス値Ｚ０に対して±２０％程度の幅を設けることが実際的である。

上述した構成により、差動対ライン１，２とその終端抵抗となる抵抗体２５０とが、インピーダンス整合の状態となる。これによって、差動対ライン１，２を伝送する信号は、抵抗体２５０で反射される成分を極めて小さくすることができる。

次に、抵抗体１５０の抵抗値（Ｒ１とする）については次のように設定する。ＩＣ１１０の信号の出力インピーダンス値（Ｚ１とする）に対して、出力負荷側のインピーダンス値が等しくなるように設定する必要があるので、下記の（式１）を満足するように抵抗体１５０の抵抗値を設定すればよい。
１／Ｚ１＝１／Ｒ１＋１／Ｒ２ ・・・（式１）

即ち、負荷側の抵抗体１５０および抵抗体２５０の並列接続の合成抵抗値と、ＩＣ１１０の信号の出力インピーダンス値とが等しくなるので、ＩＣ１１０の出力信号は全て負荷側に送信することが可能となる。（式１）の両辺を変形して、
Ｚ１＝Ｒ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２） ・・・（式２）
とするとき、（式２）の右辺（抵抗体１５０と抵抗体２５０の合成抵抗値）は左辺Ｚ１（ＩＣ１１０の信号の出力インピーダンス）に対して±２０％の幅を持たせて設計することが好ましい。これは、発明者らのシミュレーション結果に基づくものである。即ち、Ｒ１，Ｒ２の抵抗値は、Ｅ２４系などの定数値のチップ抵抗部品から設定されることになるので、上記Ｚ１の±２０％以内に入るように設定することになる。

これにより、ＩＣ１１０より出力される信号の電圧振幅を、受信側のＩＣ２１０側へ信号の電圧振幅での損失を最小にして伝送することができる。

なお、図１におけるＩＣ１１０，ＩＣ２１０については、送受信の関係が上記と逆の関係でもよく、また、ＩＣ１１０，ＩＣ２１０のそれぞれが送受信を兼用しているものでもよい。

図２に、本発明に係わるケーブルハーネス装置５００をプリンターに実装した構成を示す。ケーブルハーネス装置５００を電子機器に実装した場合に、伝送される差動信号の波形品質の状況を検討するため、電磁界シミュレーションを行った。この電磁界シミュレーションでは、電子機器としてプリンターを例に用いた。
ここで、プリンター８００は、主として電磁気的に影響がある金属部分を抽出したモデルとなっており、第１の回路基板としてのメイン基板３００（プリンターの機能を実現する回路）と第２の回路基板としてのサブ基板６００（ＬＣＤ：Liquid Crystal Displayなどの表示体を実装）を有している。また、ケーブルハーネス装置５００は、メイン基板３００とサブ基板６００との間を電気的に接続するために実装されている。

図２のモデルにおける空間１０００は計算する領域であり、各部位の寸法については、メイン基板３００が外形（概略形状）で幅方向１４１ｍｍ、高さ方向６４ｍｍ、厚さ方向１．２ｍｍであり、モデルの単純化のために銅単体で構成している。ここで、プリンター８００において、幅方向をＸ方向、高さ方向をＹ方向、奥行き（厚さ）方向をＺ方向と定義する。
同じくサブ基板６００の外形は、Ｘ方向１８６ｍｍ、Ｙ方向５５ｍｍ、Ｚ方向１．６ｍｍであり、モデルの単純化のために銅単体で構成している。メイン基板３００は、鋼板からなる金属フレーム４００（外形：Ｘ方向３８０ｍｍ、Ｙ方向７４ｍｍ、Ｚ方向１１２ｍｍ）に装着されており、ねじ止め３０１，３０２，３０３により電気的に金属フレーム４００と接続されている。また、ケーブルハーネス装置５００は、一方の端部がメイン基板３００のコネクター部３０５に接続され、他方の端部はサブ基板６００のコネクター部６０５に接続している。

ここで、ケーブルハーネス装置５００のケーブルハーネス部材として、図３に示したＦＦＣ５０を用いた。図３に示すように、ＦＦＣ５０は銅製の複数の導電ライン、絶縁材料５７を有している。この複数の導電ラインとして、ライン状配線５１，５２，５３，５４が配列されている。ライン状配線５１からライン状配線５４は、幅方向の断面形状に関して、厚み０．０３５ｍｍ、幅０．７ｍｍで、ライン状配線間のスペースを０．３ｍｍとする、所謂１ｍｍピッチで構成されている。また、各ライン状配線を支持する絶縁材料５７は比誘電率が３．５で、各ライン状配線を厚み方向でそれぞれ０．０５ｍｍ被覆している。なお、本実施形態ではケーブルハーネス部材としてＦＦＣを用いたが、これに限定されない。例えば、ツイスト構造のケーブルハーネスを用いてもよい。

また、ＦＦＣ５０の長手方向の長さは２３６ｍｍとしている。ここで、ライン状配線５３，５４は、メイン基板３００及びサブ基板６００のそれぞれのグランド配線パターンに接続するグランドラインであり、メイン基板３００及びサブ基板６００に直接接続した構成となっている。また、ライン状配線５１，５２は、メイン基板３００とサブ基板６００との間で差動信号を伝送するための差動対ラインとしている。

＜波形品質の検討＞
以上の構成について、先ずＦＦＣ５０を伝送する信号の波形品質を検討するため、ＦＦＣ５０のライン状配線５１，５２の各両端部とメイン基板３００とサブ基板６００のそれぞれのグランド配線パターンとの間に、直流から１ＧＨｚのＳパラメーターを取得する計４個のポートを設定して電磁界シミュレーションを行った。

上記の電磁界シミュレーションにより、ケーブルハーネス装置５００のケーブルハーネス部材となるＦＦＣ５０の４ポートのＳパラメーターが得られる。これをＳＰＩＣＥ（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）などの回路シミュレーションを行うための回路モデルに変換し、図１に示した回路構成の回路シミュレーションに適用する。ここで、ＦＦＣ５０の回路モデルはケーブルハーネス装置７０のケーブルハーネス部材１０（図１）とした。

また、ＦＦＣ５０において、ライン状配線５３，５４をグランドラインとし、ライン状配線５１，５２を差動対ラインとした。ここで、図１のケーブルハーネス装置７０ではグランドラインを１本としたが、ＦＦＣ５０（ケーブルハーネス装置５００）では２本としている。これは、ケーブルハーネス装置７０を単純化した構成で説明したためであり、実際はＦＦＣ５０のように、グランドライン間に差動信号ライン対が配列された構成がより好ましい。また、複数の差動信号ライン対を備える場合は、複数のグランドラインを設けて、それぞれの差動信号ライン対がグランドライン間に配列される構成が好ましい。

上述した構成の差動インピーダンスは、ＦＦＣ５０の幅方向の断面構造に対する電磁界シミュレーションにより算出することができ、約１３５Ωとなる。従って、図１における抵抗体２５０の抵抗値（Ｒ２）を１３５Ωとすると、ＦＦＣ５０の差動インピーダンスと抵抗体２５０は完全なインピーダンス整合になるが、実際はチップ抵抗部品から抵抗体２５０を選択するため、Ｒ２＝１３０（Ω）とすることになる。

次に、図１における、送信側となるＩＣ１１０の差動信号の出力の回路モデルは、半導体ベンダーなどから提供される回路モデルを適用する。具体的には、差動信号の出力インピーダンス値（Ｚ１）は通常１００Ωとなっているため、抵抗体１５０の抵抗値（Ｒ１）はＲ１＝４３０（Ω）とすると（式１）を略満足することができる。また、受信側となるＩＣ２１０の差動信号の入力の回路モデルも、半導体ベンダーなどから提供される回路モデルを適用することができる。なお、抵抗値Ｒ１，Ｒ２は、先ず（式２）の左辺（Ｚ１）に対し±２０％以内の範囲となるように、また、抵抗値Ｒ２は差動ラインのインピーダンス値に対し±２０％以内の範囲となるように、それぞれチップ抵抗部品として選択されることが好ましい。これは、発明者らのシミュレーション結果に基づくものである。

上述した回路モデルの構成により、信号波形のシミュレーションを行った。扱う信号としては、送信側のＩＣ１１０より電圧振幅±０．３５Ｖの差動信号を５００Ｍｂｐｓで送信した。このときの受信側ＩＣ２１０の差動信号の入力端２１１，２１２における、差動電圧の状況を特定期間で電圧波形を重ね書きした、所謂アイパターンを図４に示す。比較のために、従来の構成として、抵抗体１５０を省き、抵抗体２５０を１００Ωとしたときの、差動信号の入力端２１１，２１２の差動電圧のアイパターンを図５に示す。ここで、図４および図５において、横軸は特定期間０ｎｓから４ｎｓ（単位：ナノ秒）、縦軸は差動電圧（単位：Ｖ）としている。

このアイパターンでの検証は、さまざまなＢｉｔ列に対する矩形波波形を重ね書き表示することにより、信号品質の良否を判定することが可能である。即ち、矩形波の重なり度合いが高い程、波形の中央部の領域が広がり（アイが開く）、受信した信号品質がよいことを意味し、逆に矩形波の重なり具合が低い程、波形の中央部の領域が狭く（アイが閉じる）なり、受信した信号品質が悪いことを意味する。

図４および図５を比較すると、ケーブルハーネス装置５００のアイパターン（図４）の方が電圧で±０．０５Ｖ程度開いていることが分かる。即ち、従来の構成（図５）に対して、受信される信号波形品質が向上している。さらに受信側の最大電圧振幅に関しても、差動電圧±０．３５Ｖにおいて、従来の構成（図５）では±０．５５Ｖ以上が出ているのに対して、本実施形態の構成（図４）では±０．４５Ｖ以下となっており、最大電圧振幅が抑えられ改善されている。また、従来の構成では最大電圧振幅が大きく、受信側の入力端の許容電圧レベルを超える可能性があることが分かる。

以上のことから、ケーブルハーネス装置５００は、伝送する信号波形の品質を維持することができる。

また、上述したようにＦＦＣ５０の長さは２３６ｍｍとした。このＦＦＣ５０の信号ラインにおける伝送する信号の伝達時間Ｔ（信号ラインの一方の端部から入力した信号が他方の端部に到達する時間）は、ＦＦＣ５０の構成により１ｎｓ程度になる。このとき、入力した信号の波形における電圧レベルの遷移時間（立ち上がり時間：電圧レベル値変化１０％から９０％までの時間）（ｔ）は、図４および図５から約０．７ｎｓであり、
Ｔ＞ｔ ・・・（式３）
となる関係になっている。即ち伝送する信号は、ＦＦＣ５０の伝送路中に矩形波の電圧レベルの状態遷移が完了する状態であり、ＦＦＣ５０の長さの範囲内で信号の波長による電位分布が存在することを意味している。そのため、伝送路の終端部でインピーダンス不整合が生じると、終端部における電圧が設計値よりも高くなったり、低くなったりする現象が顕著になる。このような現象を解消するため、高周波回路設計の考え方として、信号の伝送路の特性インピーダンスと伝送する信号源のインピーダンスとを同一にすると共に、該伝送路終端の抵抗（負荷）も同一のインピーダンスとする、所謂インピーダンス整合を採用することが信号波形品質を維持する上で必要となる。

本発明のケーブルハーネス装置によれば、上述したインピーダンス整合を実現することができるため、長いケーブルハーネス装置（Ｔが大）であっても、高速なデータ転送による信号波形（ｔが小）の品質を維持することができる。

＜不要輻射の検討＞
次に、本発明のケーブルハーネス装置を実装したプリンターにおいて、不要輻射の状況についてシミュレーション検討を行った。検討したシミュレーションモデルは図２と略同じであるが、ケーブルハーネス装置５００のメイン基板３００上のコネクター部３０５において、ＦＦＣ５０の差動対の各信号ラインにそれぞれ信号源（各信号源インピーダンスは５０Ω）の一方を接続し、各信号源の他方をメイン基板３００上（グランド配線パターン）で接地接続させ、且つ該信号源間の信号の位相差が１８０度となるようにした。これにより、差動信号源としての信号の出力インピーダンスを１００Ωとすることができる。さらに、本発明に合致するケーブルハーネス装置の構成とするために、コネクター部３０５付近において、ＦＦＣ５０の差動対の信号ライン間に４３０Ωの抵抗体（Ｒ１）を電気的に接続させた。

また、サブ基板６００上のコネクター部６０５付近では、本発明に合致するケーブルハーネス装置とすべく、ＦＦＣ５０の差動対となる信号ライン間に１３０Ωの抵抗体（Ｒ２）を電気的に接続させた。なお、ＦＦＣ５０の差動対となる各信号ラインは、サブ基板６００上（グランド配線パターン）においてそれぞれ３ｐＦの負荷容量で接地接続させて、ＩＣ素子の擬似負荷を付けた状態にした。

上述したシミュレーションモデルについて、信号源の動作時における、プリンター８００からの放射電磁界を不要輻射として評価した。また、従来のケーブルハーネス装置を実装したシミュレーションモデルの場合と比較した。具体的には、上述したシミュレーションモデルに対して、上記４３０Ωの抵抗体を省き、上記１３０Ωの抵抗体の抵抗値を１００Ωに換装したものを、従来のケーブルハーネス装置とした。次に、本発明のケーブルハーネス装置を適用したシミュレーションモデルにおける不要輻射量（Ｘ）と、従来のケーブルハーネス装置を適用した場合の不要輻射量（Ｙ）との比較を行った。その結果を図６に示す。

図６は、入力された各周波数の信号源に対して、プリンター８００から放射された不要輻射量の最大値を示している。ここで、横軸は入力された信号源の周波数（単位：ＭＨｚ）である。縦軸は、放射された不要輻射量について、不要輻射量（Ｘ）から不要輻射量（Ｙ）を引いた数値、つまり電界強度の差（単位：ｄＢ）としている。従って、電界強度の差が０ｄＢより低い値（負の値）では、ケーブルハーネス装置５００の適用によって、不要輻射のレベルが従来から改善（低減）されることを示している。図６に示したように、ケーブルハーネス装置５００の構成によれば、従来の構成に比べて不要輻射が改善される傾向であることが分かる。
これは、ＦＦＣ５０の差動対の信号ラインに生じる定在波の電圧振幅レベルが、ケーブルハーネス装置５００の構成により低減されたためである。その傾向は、図５に対して図４の信号波形におけるリンギングのレベルの低減からも確認できる。

以上に述べたように、本実施形態のケーブルハーネス装置５００によれば、以下の効果を得ることができる。即ち、簡易、且つ安価な構成で、基板間を送受信する信号の波形品質を維持し、不要輻射の発生を低減させるケーブルハーネス装置を提供することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例１）
上記実施形態（図２参照）では、メイン基板３００とサブ基板６００とを電気的に接続するＦＦＣ５０を略直線状に配置した構成として説明したが、この構成に限定するものではなく、ＦＦＣは屈曲や湾曲を有していても良い。以下、変形例１に係わるケーブルハーネス装置５０１として、屈曲を有するＦＦＣ５９について説明する。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。

図７は、ケーブルハーネス装置５０１を実装した、プリンター８０１のモデル図である。プリンター８０１は、ケーブルハーネス装置５０１によって、メイン基板３００とサブ基板６００とが電気的に接続されている。このプリンター８０１は、ケーブルハーネス装置５０１を用いている以外は、プリンター８００と同様な構成としている。ここで、上述したプリンター８００（図２）にて定義したＸＹＺ方向を、プリンター８０１にも適用して説明する。即ち、メイン基板３００とサブ基板６００とはＺ方向において対向しており、その間をケーブルハーネス装置５０１（ＦＦＣ５９）が、略Ｚ方向に延伸して実装されている。

図８は、ケーブルハーネス装置５０１における、ＦＦＣ５９の屈曲（折り畳み）の状態を示すモデル図であり、図７のケーブルハーネス装置５０１の中央部Ａを拡大している。図８に示すように、ＦＦＣ５９は二箇所の鉤の手状の折り畳み５０４，５０５を有している。

この折り畳み５０４，５０５について、メイン基板３００からサブ基板６００に向って屈曲状態を説明する。ここでＸ方向（プリンター８０１の幅方向）において、プリンター８０１の外側に向う方向を右方、逆の方向を左方とする。まず、ＦＦＣ５９の略中央に折り畳み５０４が設けられている。折り畳み５０４は左方に約９０度の屈曲を有している。この折り畳み５０４により、ＦＦＣ５９の延伸方向は、Ｚ方向からＸ方向（プリンター８０１の内部へ向かう方向）へ、一旦向きが変えられている。次に、折り畳み５０４から６０ｍｍ進んだ位置に折り畳み５０５が設けられている。折り畳み５０５は、再びＺ方向のサブ基板６００に向かって約９０度の屈曲を有している。この折り畳み５０５により、ＦＦＣ５９は、延伸方向がＸ方向から再びＺ方向に向きを変えられ、サブ基板６００に到達して接続されている。なお、ＦＦＣ５９は折り畳み５０４，５０５を有する以外は、上述したＦＦＣ５０と同様の構成としている。

以上に説明した、屈曲を有するＦＦＣ５９を含むケーブルハーネス装置５０１について、上記実施形態と同様に、伝送する差動信号の波形品質の検討を行った。その結果を図９に示す。
図９は、ケーブルハーネス装置５０１における、伝送する差動信号のアイパターンを示した図である。ケーブルハーネス装置５００におけるアイパターン（図４）と比較して、信号の劣化が小さいことが分かる。また、従来の構成である図５に対しては、依然良好なレベルが保たれている。以上に述べたように、本変形例に係わるケーブルハーネス装置５０１によれば、上記実施形態での効果に加えて以下の効果を得ることができる。
ケーブルハーネス装置を収容、設置する空間が限られ、ケーブルハーネス部材（ＦＦＣ）を屈曲または湾曲させて実装しても、伝送する信号波形の品質が維持可能な電子機器を提供することができる。

（変形例２）
上記実施形態の電子機器はプリンターを例に説明したが、本発明のケーブルハーネス装置は、筐体内に複数の回路基板を有する電子機器、または回路基板を有する複数の電子機器において、それら基板間の差動信号の伝送に適用できる。従って、例えばスキャナー、プロジェクター、ＨＭＤ（Head Mounted Display）などのウェアラブル端末、携帯電話、小型情報端末、ゲーム機、ＡＶ（Audio Visual）機器、撮影機器などにも、上記実施形態および変形例のケーブルハーネス装置を用いることが可能であり、同様の作用効果を得ることができる。
以上により、本変形例によれば上記実施形態での効果、即ち簡素、且つ安価な構成で、伝送する信号の波形品質を維持すると共に、不要輻射ノイズを低減する効果を備えた、多種多様な電子機器を提供することができる。

１，２…差動対ライン、３…グランドライン、１０…ケーブルハーネス部材、５０，５９…ＦＦＣ、７０，５００，５０１…ケーブルハーネス装置、１００…第１の回路基板、１０１，１０２，２０１，２０２…配線パターン、１５０，２５０…抵抗体、２００…第２の回路基板、８００，８０１…プリンター。

Claims (8)

1. 第１の回路基板と、第２の回路基板と、前記第１の回路基板および前記第２の回路基板を電気的に接続する複数の導電ラインと、を含んだケーブルハーネス装置であって、
   前記複数の導電ラインは、第１の信号ラインと第２の信号ラインとにより差動信号を伝送する差動信号ライン対を有し、
   前記第１の回路基板上で差動信号ライン対をなす第１の配線パターンおよび第２の配線パターンは、前記第１の信号ラインおよび前記第２の信号ラインの一方の端部とそれぞれ電気的に接続し、
   前記第１の配線パターンと前記第２の配線パターンとが、第１の抵抗体を介して電気的に接続され、
   前記第２の回路基板上で差動信号ライン対をなす第３の配線パターンおよび第４の配線パターンは、前記第１の信号ラインおよび前記第２の信号ラインの他方の端部とそれぞれ電気的に接続し、
   前記第３の配線パターンと前記第４の配線パターンとが、第２の抵抗体を介して電気的に接続され、
   前記第１の抵抗体と前記第２の抵抗体とを並列接続したときの合成抵抗値を、前記第１の信号ラインおよび前記第２の信号ラインに差動信号を供給する、前記第１の回路基板上に実装され、前記第１の配線パターンおよび前記第２の配線パターンに差動信号を出力する電子デバイスの差動信号出力インピーダンス値の±２０％以内に設定したことを特徴とする、ケーブルハーネス装置。
2. 前記第１の回路基板と前記第２の回路基板との間における信号の送受信の関係が、前記第１の回路基板側が送信側であり、前記第２の回路基板側が受信側であって、
   前記第２の抵抗体の抵抗値を、前記第１の信号ラインと前記第２の信号ラインとの間の差動伝送路インピーダンス値の±２０％以内に設定したことを特徴とする、請求項１に記載のケーブルハーネス装置。
3. 前記ケーブルハーネス装置におけるケーブルハーネス部材の長さが、前記ケーブルハーネス部材の長さに由来する、伝送する信号の伝達時間Ｔ、および、前記伝送する信号となる波形の電圧レベル状態の遷移時間ｔに関して、Ｔ＞ｔとなる関係式を満たすことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のケーブルハーネス装置。
4. 前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とが、異なる電子機器にそれぞれ実装され、異なる電子機器間で信号の送受信を行うことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のケーブルハーネス装置。
5. 前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とが、同一の電子機器内に実装され、前記電子機器内で信号の送受信を行うことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のケーブルハーネス装置。
6. 複数の前記差動信号ライン対を有することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のケーブルハーネス装置。
7. 前記ケーブルハーネス部材が、テープ状で可撓性を有する絶縁材料上に、前記複数の導電ラインを前記ケーブルハーネス部材の長手方向に並列させることを特徴とする、請求項３または請求項３を引用する請求項４から請求項６のいずれか一項に記載のケーブルハーネス装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の、ケーブルハーネス装置を備えることを特徴とする電子機器。

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