TWI357085B - Flat cable - Google Patents

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TWI357085B
TWI357085B TW097110487A TW97110487A TWI357085B TW I357085 B TWI357085 B TW I357085B TW 097110487 A TW097110487 A TW 097110487A TW 97110487 A TW97110487 A TW 97110487A TW I357085 B TWI357085 B TW I357085B
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Tetsuji Kojima
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Description

File:TW4426F 九、發明說明·. 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種 為各種電子機器製0 線(排線’ ^’其使用作 1°°内部所配設的各種零件的中繼纜線。 【先前技術】 一直以來，在個人 等各種電子機”品^腦、薄型電視、列印機'掃瞒器 所配設之各種零件的φ大部分使用平面、纜線’做為其内部 法所製作的可撓式。平面纜線有使賴謂钱刻 者，但是它的價位/電路基板（flexible print eircuit)式 、阿’而且在製造基礎架構上，纜線長度 無法在1000mm以~ττ 卜’這是目前的現狀。這要因應加速大 型化的薄型電視是困難的。 在此所明使用積層法製作町撓式平面纜線⑴exible flat cable)來取代可撓印刷基板变的平面瘦線 ，是備受關注 的β可：式平面纜線因為其優異的可撓性’所以可以使用 在可動而且與可撓印刷基板ί相較，從其製作成本較 5且且衣口。單仏也便宜觀點來看’可以應用到很廣泛的領 域0 名♦技術並沒要求排線的特栈阻抗等的電性特性。因 走只排線例如第8圖所示—般通過附有預^黏著層 =二甲酸醋膜等的基讨膜1〇3 ’從兩侧挾持住 一 ，再將其透過積層方式來黏著兩侧的基材膜 1〇3 ’错此可以滿足所需要的規格。 1357085
File:TW4426F 對此，近年來，隨著實現筆記型個人電腦與薄型電視 的畫質高精細度的各種電子機器製品的開發，訊號傳送的 高速化也被要求。另外，在其他電子機器製品中，隨著數 位化的進展，訊號傳送的高速化也是不可或缺的技術課 題。 在謀求這種訊號傳送的高速化上，特性阻抗的控制是 必須的。控制這種特性阻抗的阻抗控制鏡線（impedance control cable)在其性能提升上是當然的，而低價也是被期 望的。 因此，做為平面型阻抗控制纜線，有如第9圖所示一 般之接地203位在構成傳送路徑的導體201和介電體202 的單一表面上的微帶（microstrip)構造，以及如第10圖所 示一般之接地303位在構成傳送路徑的導體301和介電體 302的兩表面上的帶（strip)構造。這種微帶或帶構造的阻抗 控制纜線已經導入市場，特別是微帶構造被採用在一部分 的薄型電視中。 這種可控制特性阻抗的可撓式平面纜線頗受矚目，其 例如第11圖所示一般，通過以介電體402覆蓋中心導体 401的周圍並且更以外部導體403覆蓋其周圍，來形成的 Hi-End模型之極細同軸纜《線的替代品，而從低成本觀點來 看也備受期待。 此外，在可撓式平面纜線方面，有如專利文件1所記 載之做為嘗試特性阻抗之控制的技術。 專利文件1:日本特開2003-31033號公報 7 1357085
File:TW4426F ”體來况此專利文件揭示—種可撓式平面纜線其 具備多數個導體平行排列的導體列、從兩側挟住導體列後 、.進行積層加X的具轉層發泡絕緣體以及從兩側挟住具 黏者層發泡絕緣體的具導電性黏著層金屬層。如此，此可 換式平面料因為是在以發泡絕緣體從兩側挾持住導體 歹J後進行積層加工’藉以將發泡絕緣體的介電常數和空氣 的介電常數加以組合，而能夠讓組合介電常數低於沒有發 鲁 A之習知絕緣體的介電常數，故可控制特性阻抗的因子， 即靜電谷夏，而將特性阻抗控制在5〇Ω。另外，這種可撓 j平面纜線中，發泡絕緣體的厚度為15〇μιη到25〇μ範圍 這麼大。另外，使用以鋁箔和基材膜的積層體做為具導電 性黏著層金屬層。 一一般來說’訊號傳送用的纜線因為在訊號傳送速度變 高時會產生抗雜訊度降低等的問題，所以因應高速傳送的 條件也被要求。但是’在這種纜線中，隨著訊號傳送速度 _ 的向速化’會有電磁干擾（electromagnetic interference，ΕΜΙ) 的問題。換句話說’在訊號傳送中，隨著訊號變成高頻， 電礙干擾雜訊（電波）的洩漏是無法忽視的，雜訊會進洩漏 到鄰近的纜線中，而導致錯誤動作與傳送損失等影響。 因此’思及的方法有利用以金屬膜封住雜訊產生源， 來防止雜訊的洩漏。從此觀點來看，如第12圖所示，上 迷接地203僅設置在傳送路徑的單一表面上的微帶結構的 1撓式平面纜線是無法期待與接地203設置面相對向的表 面的輻射抑制。因此，在微帶構造的可撓式平面纜線中， 1357085
File:TW4426F 於該輕射問題考量上，在裝配到商品時，也產生採用這種 纜線的外殼。 相對的，如第13圖所示的帶構造的可挽式平面境線 因為雙面的接地303發揮遮蔽層的作用，故適合於輕射控 制，但是這種遮蔽層並不是控制電性特性。以前在這種可 撓式平面欖線中’因為接地3〇3位在傳送路徑兩面上，傳 ，與接地303的搞合變強’而導錄抗降低的問題。 Z此’在這種纜線中’藉由利用傳送路徑寬度的狹窄化、 =體的低介電常數化、介電體厚度的增加等，使傳送路 〇地之間的間隙變大等的方法，來防止阻抗的降低。 做為^帶構造之可撓式平面纜線之防正阻抗降低的 Γ故2在可實！的傳送路徑寬度和介電常數上有其限 *上主要加寬傳送路徑和接地之間的間隙的 厚声匕’在這種可挽式平面纔線中，有可能導致它的 可繞性降低’而有使封裝在電子機器内部的 線：，、=軟地進行的問題。另外’在這種 受到的應力的觀點來看，厚度也希望3 所。這種問題是帶構造的問題，式各製造公司 :努力解決的問題’但是滿足 線無法製造，而且隨著f造方aj似十面纜 涨，這是目前的現I方法的複雜化，成本也隨著高 【發明内容】 面纜線，其不損 本發明有鏗於上述實情，提供一種平 1357085
File:TW4426F 及帶構造的優異電性特性，也可實現薄型化優異的可撓性 和耐彎曲性，且可以提升成本效能。 本發明的平面纜線是藉由集中於絕緣材料的厚度以 及介電常數對特性阻抗的影響，找出實現控制電性特性和 優異考撓性與而ί彎曲性的最佳材料，而獨自地提出。 換句話說，達成上述問題的本發明平面纜線具備含空 氣層以及遮蔽層。含空氣層的寬度大致上與包含以預定間 距排列的多數個導體的纜線本體的傳送路徑寬度相等，且 含空氣層是設置成從兩側挾持上述纜線本體以做為絕緣 材料。遮蔽層覆蓋含空氣層的表面，而且設置成與位在纜 線本體兩端之端子部的接地層導通。含空氣層是以與上述 纜線本體之傳送路徑約略相同的寬度而切斷的不織布所 構成。 本發明的平面纜線藉由使用不織布做為絕緣材料功 能的含空氣層，與使用樹脂製絕緣材料的場合相比，纜線 厚度可以薄型化，並且可以實現優異的可撓性與耐彎曲 性。 另外，本發明的平面纜線藉由改變導体的寬度以及不 織布的厚度，可以任意地調整介電常數而進行特性阻抗的 控制。 其次，本發明的平面纜線較佳是使用具有難燃性的材 料作為不織布。 本發明可以使用價廉的材料以及既有的製程來製造 平面纜線，其不損及帶構造的優異電性特性，也可實現薄 1357085
File:TW4426F 法來製造，可以很容易地達到例如1.5m左右的長度，故 可以實現高產能。 因此，可撓式平面纜線1是藉由使用價廉的材料並且 以既存的製程來加以製造，故可以既有設備且廉價地來製 造，且其成本效能也更提升。 這種可撓式平面纜線1極為適用於要求訊號高速傳 送的各種電子機器製品，例如要求進行高細緻影像傳送的 筆記型個人電腦、薄型電視等。 另外，本發明並不限定於上述的實施例，在不脫離其 旨趣的範圍内，都可以進行適當的變更。 [實施例] 接著，基於實驗結果來說明應用本發明之可撓式平面 纜線的具體實施例。 本案發明人使用下面的表一與表二所示的式樣規格 來做為上述的導體11、第一絕緣層12與第二絕緣層13、 第一不織布14與第二不織布15、第一接地箔18與第二接 地箔19、以及第一遮蔽層23與第二遮蔽層24，試作出如 第5圖所示的可撓式平面纜線。 表一 材料 式 樣 導体 軟銅錫電鍍 寬 0.25mm X 厚度 0.040mm 絕緣層 Sony comical & information device 公司製 F2100 聚乙烯對苯二甲酸酯/絕緣性黏著層=厚度23μηι/厚度41μιη 不織布 AMBIC 公司製 HIMERON® Ν9592Ε 15 1357085
File:TW4426F 厚度0.45mm 接地箔 Sony comical & information device 公司製 AL7080 鋁層/丙烯酸系黏著層=厚度30μηι/厚度ΙΟμηι 遮蔽層 TATSUTA SYSTEM ELECTRONICS 公司製作 SF-FC700 聚乙烯對笨二甲酸酯/銀層/導電性黏著層 =厚度9μιη/厚度Ο.ίμηι/厚度20μιη 導體間距 0.5mm 接腳數 20腳 缓線長度 500mm 表二 材料 式 樣 導体 軟銅錫電鍍 寬 0.25mm X 厚度 0.040mm 絕緣層 Sony comical & information device 公司製 F2100 聚乙烯對笨二甲酸酯/絕緣性黏著層=厚度23μηι/厚度41μηι 不織布 帝國纖維公司製作ΝΟΜΕΧ®ΝΧ411 厚度 0.185mm 接地箔 Sony comical & information device 公司製 AL7080 铭層/丙稀酸系黏著層=厚度30μηι/厚度1〇μπι 遮蔽層 TATSUTA SYSTEM ELECTRONICS 公司製作 SF-FC700 聚乙烯對苯二曱酸酯/銀層/導電性黏著層 =厚度9μηι/厚度Ο.ίμιη/厚度20μηι 導體間距 0.5mm 接腳數 21腳 纜線長度 500mm
具體來說，依據上述表一所示的規格式樣製作為第一 實施例的可撓式平面纜線，是使用以浸泡難燃劑的纖維素 系的不織布做為第一不織布14與第二不織布15。另外， 依據上述表二所示的規格式樣製作為第二實施例的可撓 式平面纜線，是使用芳香族聚醯胺的不織布做為第一不織 布14與第二不織布15。 更具體的來說’在製作做為第一貫施例的可撓式平面 纜線中，導體11是由寬度0.25mm X厚度〇.〇4〇mm所構 成，利用錫電鍍進行表面處理的軟銅製品，並且以〇.5mm 16 1357085 » i
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的間距平行排列。另外，第一絕緣層12與第二絕緣層13 分別使用Sony comical & information device公司製的絕緣 材料F2100,其在含有厚度23μιη之空洞的聚乙烯對笨二 甲酸酯所構成的低介電材料上，積層疊合厚度41 μιη的絕 緣性黏著層’其總厚度為64μιη。另外，第一不織布14與 第二不織布15是使用厚度〇.45mm構成之AMBIC公司製 作的HIMERON® (商標名稱)ULA-E系列的N9592E。另 外’第一接地箔18與第二接地箔19分別如前面第3圖所 • 示’使用總厚度 40μηι 之 Sony comical & information device 公司製的接地AL7080 ’其將厚度3〇μιη之紹所構成的 金屬層20以及厚度ΙΟμιη的丙烯酸系黏著劑21加以積層 疊合而成。另外’第一遮蔽層23與第二遮蔽層24分別如 先前第4圖所示一般’使用總厚度29 1μιη的TATSUTA SYSTEM ELECTRONICS公司製作SF-FC700,其在銀蒸鍍 遮蔽層的下層設置厚度20μηι的導電性黏著劑27，而銀蒸 修 鍍遮蔽層是在厚度9μιη之聚乙烯對苯二甲酸酯膜上蒸鍍 厚度0.1 μιη的銀層26。如此，使用這種是樣的材料，製作 出接腳數為20 ’鏡線長度為5 00mm的可撓式平面繞線。 另外，第一不織布14與第二不織布15所使用的 HIMERON® (商標名稱）ULA-E系列是被認定為美國 Underwriters Laboratories公司所評估之ul規格中最嚴格 的規格「UL94」所訂定的垂直燃燒試驗法中的基準v_〇， 而且是對應所謂RoHS指令（6物質）的不織布，其對於在加 工性、通氣性、緩衝性、尺寸穩定性之環境規章嚴格的產 17 1357085 « «
File:TW4426F 業資源領威中也可以使用的資材。此ULA-E系列的 N9592E式樣式單位面積重量為100g/m2，牽引強度在MD 方向為85N/5cm，CD方向為70N/5cm。 • 另一方面’在第二實施例的可撓式平面纜線中，導體 11、第一絕緣層12與第二絕緣層13、第一接地箔18與第 二接地箔19以及第一遮蔽層23與第二遮蔽層24,是使用 與第一實施例製作的可撓式平面纜線中所使用的相同製 品。另外’第一不織布14與第二不織布15是使用厚度 • 〇.185mm之帝國纖維的NOMEX® (商標名稱）NX4U。之 後，使用此式樣規格之材料，製作出接腳數21且繞線長 度500mm的可撓式平面纜線。 另外’第一不織布14與第二不織布15所使用的 NOMEX⑧（商標名稱）是由m_鄰苯二胺基和氣化異對苯二 甲酯所共縮合而得到的曱基系芳香族聚醯胺纖維的不織 布’為抗火性、抗熱性優異的材料。NOMEX® (商標名） 的型號411是將芳香族聚醯胺聚合物所製作之氯化（短纖 鲁 維）和長纖維(合成黏聚）擴散於水中’再以抄紙機所製作的 物品’其被認定為UL規格中最嚴格的難燃規格「ul94」 所定的垂直燃燒試驗法的基準V-0。此NOMEX® (商標名 稱）的型號411(厚度25〇em)的規格是每單位面積的重量 為0.51kg/cm2’牵引強度在MD方向為5.0kg/15mm，在 XD 方向為 2.9 kg/15mm。 上述第一與第二實施例的可撓式平面纜線是因循下 述的步驟製作而得的。 1357085 \ «
File:TW4426F 首先，將做為第一不織布l4 Λ ^ 4與第二不織布15的 HIMERON® (商標名稱）ULA-B έ 「 /、「 糸列的「Ν9592Ε」或 Ν〇ΜΕΧ@ (商標名稱）NX4U」、做為雙面黏著層16、17 的雙面膠帶，以滚輪加以黏貼，並在l2〇()c進行積層疊合。 之後，將積層的不織布/雙面膠帶 Λ ^ , n 命層切斷成與纜線本體10 之傳送路徑寬度與略相同的寬度。μ* w 、法ΛΛ 此外，纜線本體10是 使用以上述式樣之導體η、第一絶 6緣層12與第二絕緣層 13預先製作的製品。
接著，使用滚輪將切斷的不敏士 按有 +織布/雙面膠帶層黏貼到 鏡線本體1G的兩表面上’並將卩加以積層疊合。 之後’在積層⑽線本體的兩端的端子部上，使用滾 輪黏貼上述樣式的第一接地箱18和第二接地箔19〇 其次，設置接地镇的境線本體1〇的兩表面以上述的 第一遮蔽層23和第二遮蔽層24覆蓋。此時，在臨時黏著 時使用熨斗可以獲得排氣效果。 因此，在使用防皺工具以120oC加以積層疊合之設置 有遮蔽材的纜線本體10上，更進一步在12〇°C進行積層 程序以製作出可撓式平面纜線。 本案發明人使用以上述製作的2種可撓式平面纜 線，利用所謂的時間領域反射計測法（time domain
reflectometry ’ TDR)來測量差動阻抗。另外，所謂的TDR 法是測量在1MHz至30GHz之高頻頻帶的電磁波，而得以 將其波形在時間軸上表示的方法。測量是使用tech_tr〇nics 公司製的TDR測量器（型號：tds8〇〇〇b)來進行的。目標 1357085 » *
File:TW4426F 的差動阻抗是1〇〇Ω±15%。第一實施例所製作的可撓式平 面纜線的測量結果是如第6圖所示，第二實施例所製作的 可撓式平面纜線的測量結果是如第7圖所示。 ' 首先，如第6圖中之Α所示一般，關於做為第一實 施例所製作的可撓式平面纜線，當輸入2系統的訊號ch卜 ch2時的差動阻抗為104Ω，確認滿足目標的100Ω±15%。 另一方面，如第7圖中之Α所示一般，關於做為第 一實施例所製作的可撓式平面纜線，當輸入2系統的訊號 春 chi、ch2時的差動阻抗為101Ω，確認滿足目標的 100Ω±15%。 如此一般，可撓式平面纜線藉由適當地改變導體11 - 之寬度和厚度以及第一不織布14、第二不織布15之厚度， 可以任意地調整介電常數而實現所需要的特性阻抗以及 差動阻抗。另外，本案發明人使用製作的可撓式平面纜線 進行「UL94」所規定的水平燃燒試驗的結果，確認該結果 滿足基準ΗΒ。 ^ 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上， 然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通 常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍内，當可作各種 之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請 專利範圍所界定者為準。 20 1357085 1
File:TW4426F 【圖式簡單說明】 的平面第圖1圖為制本發明實補之可撓式平H線結構 第2圖為朗本發明實施例之可撓式平 的剖面圖，且為第丨圖中的A_A剖面圖。 線、、。構 第3圖為說明本發明實施例之可撓式平面 設置的斤第-接地搭以及第二接地落的結構剖面圖:斤 第4圖為說明本發明實施例之可撓式平面 設置的第-遮蔽層以及第二遮蔽層的結構剖面圖:、 第5圖為說明本發明實施例試作的可撓式平 的結構說明圖。 印、，見線 第6圖為說明㈣本發明第—實施例製作 平面纜線來測定差動阻抗結果的圖。 稅式 第7圖為說明使用本發明第二實施例製作的 平面纜線來測定差動阻抗結果的圖。 〜工 第8圖為說明習知之可撓式平面纜線的 第= 說明微帶構造之可挽式平面觀的剖=: 說明帶構造之可撓式平面觀的剖面圖。 弟圖為說明極細同軸纜線的結構的剖面圖。 圖，:：=帶二==*_構的剖面 < B ) 21 1357085
File:TW4426F 【主要元件符號說明】 1 :可撓式平面纜線 ' 10 :纜線本體 . 11 :導体 12 :第一絕緣層 13 :第二絕緣層 14 :第一不織布 15 :第二不織布 • 16 :雙面黏著層 17 :雙面黏著層 18 :第一接地箔 19 :第二接地箔 20 :金屬層 21 :丙烯酸系黏著劑 22 :剝離紙 23 :第一遮蔽層 • 24 :第二遮蔽層 25 :基材（聚乙烯對苯二曱酸酯膜) 26 :遮蔽層（銀層） 27 :導電性黏著層 101 :中心導體 102 :黏著層 103 :基材膜 201、301、401 :導體 22

Claims (1)

1357085 100年10月20日修正替換頁 十、申請專利範圍： 1. 一種平面纜>線，包括： 含空氣層，含空氣層的寬度大致上與一纜線本體的一 傳送路徑寬度相等，該纜線本體包含以預定間距排列的多 數個導體，並且該含空氣層是設置成從兩側挾持該纜線本 體以做為絕緣材料；以及 遮蔽層，覆蓋含該含空氣層的表面，而且設置成與位 在該纜線本體兩端之端子部的接地層導通； 其中該含空氣層是以與該纜線本體之該傳送路徑大 致相同的寬度而切斷的一不織布所構成，該接地層是將接 地用金屬層與黏著層加以積層疊合而構成，並且通過該黏 著層，從該不織布的端部到該纜線本體的端子部為止加以 黏貼。 2. 如_請專利範圍第1項所述之平面纜線，其中該 不織布具有難燃性。 3. 如申請專利範圍第2項所述之平面纜線，其中該 不織布是浸泡難燃劑之纖維素系或芳香族聚醯胺系。 4. 如申請專利範圍第1項至第3項中之任一項所述 之平面纜線，其中該遮蔽層是在一金屬蒸鑛遮蔽層的下 層，設置一導電性黏著層，而該金屬蒸鐘遮蔽層是在一基 材膜上蒸鍍做為遮蔽層的一金屬層，並且通過該導電性黏 著層，黏貼成與該接地層導通。 5. 如f請專利範圍第4項所述之平面纜線，其中該 金屬層為一銀層。 S 24 1357085 6. 如申請專利範圍第5項所过之；1。。年1。月2。曰修正_ 接地層是將接地用金制與轉^之平面觀，其中該 成，並且通過該黏著層，從該不^ ^層疊合而構 的端子部為止加轉貼。 ，、_部到該麗線本體 7. 如申請專利範圍第6項所述之 接地用金屬層為一鋁層。 、’見線，其中該 8. 如中請專利範圍第7項所述之平面 些導體分別是利用預定金屬 ：八中“ 製品。 延仃表面處理的軟銅製 -導專利範圍第6項所述之平面境線，其中該 2別疋利用預定金屬電鍍進行表面處理的軟_ 10.如申請專利範圍第4項所述之平 # =地層是將接地用金屬層與黏著層加以積層疊合而構“ 、:亚且通過姉著層，從該不織布的端部到該 的端子部為止加以黏貼。 ^見V、本體 如申請專利範圍帛10項所述之平面 該接地用金屬層為一鋁層。 、'· /、中 12. 如申請專利範圍第u項所述之平面纜 ΪΪ!體分别是利用預定金屬電鑛進行表面處理的軟銅 13. 如申請專利範圍第10項所述之平面雙綠， :!體分別是利用預定金屬電鏟進行表面處理的軟銅 25 1357085 100年10月20日修正^頁 14· ”請專職圍第丨項所述之平 接地用金屬層為一鋁層。 /、T逵 15.如申明專利16圍帛14項所述之平面纜線，JL中 體分別是利用預定金屬電鑛進行表面處理的軟銅 16·如申請專利範圍第丨項所述之平面_，其” =體分別是利㈣定金屬電㈣行表面處理的軟銅製Λ 表品。 17. 如申請專利範圍第5項所述之平面觀， =體分暇利用預定金屬電㈣行表面處理的軟銅製/ 製品。 18. 如申凊專利範圍第4項所述之平面纜線，談 些導體分別是利㈣定金屬麵進行表面處理銅。/ 製品。 衣 19. 如申請專利範圍第i項至第3項中之任—項所 之平面镜線，其中該些導體分別是利用預定 表面處理的軟銅製製品。 喝电鍍進仃 26
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