WO2009130859A1 - 高速シールド形フラットケーブル - Google Patents

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WO2009130859A1
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ground
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Inventor
中村政宣
長谷川茂巳
岩淵昌広
Original Assignee
沖電線株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08Flat or ribbon cables
    • H01B7/0861Flat or ribbon cables comprising one or more screens

Definitions

  • the present invention relates to a high-speed shielded flat cable that enables high-speed transmission.
  • Flat cables include FPC (Flexible Printed Circuit) and FFC (Flexible Flat Cable).
  • FPC Flexible Printed Circuit
  • FFC Flexible Flat Cable
  • FIG. 10 is a structural sectional view of a conventional shielded flat cable 1 ′.
  • the conventional shielded flat cable 1 ' has a structure in which the outer side of the shield material 7' is covered with an insulating sheath 9 '. It has to be removed, and the terminal processing work takes time, and there is a drawback that it takes processing man-hours.
  • the conventional shielded flat cable 1 ' is provided with the outer peripheral shield 7' and the ground wire is not electrically connected to the shield 7 ', the electrical connection processing between the ground wire and the shield 7' is performed.
  • the shield 7 ' since it is not connected to the shield 7 'via the ground line, each balanced pair shield and pseudo-coaxial cannot be formed, and there is a problem that the high frequency characteristics are inferior.
  • the conventional shield flat cable 1 ' does not use conductive resin for the ground line, the upper and lower shield members 7' and the ground line are not electrically connected via the ground line, Since the wire was not covered with the shield 7 ', there were problems with characteristic impedance matching, characteristic impedance variation, line-to-line / interlayer crosstalk, and radiation noise.
  • problems such as characteristic impedance matching, characteristic impedance variation, terminal processability, line-to-line / interlayer crosstalk, and radiation noise must be solved. There was a problem that it could not be used.
  • an object of the present invention is to provide a high-speed shielded flat cable in which the above problems are solved, the sheath is omitted, and the flat cable is insulated only by a shield material.
  • the high-speed shielded flat cable according to claim 1 is a flat cable configured by planarly connecting at least one signal line whose outer periphery of a conductor is covered with an outer peripheral insulator and a plurality of ground lines, A shield material in close contact with the top and bottom of the flat cable, wherein the ground wire is formed by coating the outer periphery of the conductor with a conductive resin, and the ground wire is formed on both sides of the flat cable in the width direction. They are respectively arranged and electrically connected to the upper and lower shield materials.
  • the flat cable of the high-speed shielded flat cable according to claim 1 has two signal lines (referred to as SS) arranged at the center for balanced transmission.
  • the ground lines (denoted as G) are arranged on both sides of each other to form a basic unit GSSG, the basic units are arranged in parallel one or more times, and the peripheral insulators of the adjacent signal lines are The structure is bonded or fused.
  • the high-speed shielded flat cable according to claim 3 is provided on both sides of one signal line (denoted as S) arranged in the center for unbalanced transmission.
  • Each of the ground lines (denoted as G) is arranged to form a basic unit GSG, the basic units are arranged one or more times in parallel, and the peripheral insulators of adjacent signal lines are bonded or fused together. It is the structure that is worn.
  • a high-speed shielded flat cable according to the first aspect wherein the flat cable of the high-speed shielded flat cable according to the first aspect has two signal lines arranged side by side at the center for balanced transmission.
  • Each of the lines is arranged to form a basic unit, the basic units are arranged in parallel a plurality of times, and adjacent basic units are connected to one common ground line (G1K and the common basic unit).
  • the basic unit is configured such that the peripheral insulators of the adjacent signal lines are bonded or fused together.
  • the high-speed shielded flat cable according to claim 5 is a flat cable of the high-speed shield-type flat cable according to claim 1, wherein the ground line is provided on both sides of one signal line disposed in the center for unbalanced transmission.
  • the basic units Arranged to form a basic unit, the basic units are arranged in parallel a plurality of times, and adjacent basic units are connected by a common ground line (G1K) common to the adjacent basic units.
  • G1K common ground line
  • the high-speed shielded flat cable according to claim 6 is the end of the high-speed shielded flat cable according to claim 2 or 3, wherein the upper and lower shield members are stripped of a necessary amount, and the flat cable includes the flat cable.
  • the outer peripheral insulators of the ground wires adjacent to each other in the basic unit are torn and branched in the longitudinal direction, and a pressure contact type connector is collectively pressure contacted to the branched end portion.
  • the high-speed shielded flat cable according to claim 7 is configured such that the signal line of the high-speed shielded flat cable according to any one of claims 1 to 6 is disposed between the conductor and the outer peripheral insulator.
  • the insulator has a configuration in which an intermediate insulator for adjusting characteristic impedances having different dielectric constants is formed.
  • the ground wires on both sides of the flat cable are electrically connected to the upper and lower shield materials, the top and bottom and the left and right are insulated from external noise. Is insulated. Therefore, it is possible to omit an insulating sheath that covers the flat cable as compared with the conventional case. Further, since the sheath is not provided, it is only necessary to peel off the necessary amount of the shielding material above and below the end portion when the pressure contact type connector is processed on the flat cable. In addition, since the outer cable and sheath are applied to the end of the conventional cable, the cable needs to be shielded by stripping the sheath and removing the outer shield. However, since the present invention is connected to the shield via the ground line, it is not necessary to electrically connect the ground line and the shield material, and thus it is easy to handle. Work time can be shortened.
  • the upper and lower shield materials are connected via the ground line by parallelizing in the arrangement of the basic units GSSG. Therefore, each balanced pair shielded wire can be easily configured.
  • the upper and lower shield materials are arranged via the ground line by parallelizing in the arrangement of the basic units GSG. Therefore, the pseudo coaxial line can be easily configured.
  • the use of the common ground line makes it possible to reduce the number of cores constituting the conductor.
  • the pressure contact type connector when processed into a flat cable, it may be connected to the portion split by tearing with the pressure contact type connector.
  • it since it is not necessary to electrically connect both the ground wire and shield material in the remaining part, it is easier to handle and can reduce the work time compared to conventional cables, and is an integral multiple of the basic unit.
  • a cable can be branched and used in units.
  • the characteristic impedance can be adjusted more than the conventional shielded flat cable, and the change of the characteristic impedance can be freely set. Therefore, it becomes possible to cope with high-speed transmission.
  • FIG. 1 is a structural sectional view of a high-speed shielded flat cable according to a first embodiment of the present invention.
  • the common features are at least one signal line S1 in which the outer periphery of the conductor 2 is covered with the outer peripheral insulator 4, and the conductor 2.
  • the high-speed shielded flat cable of the present invention is such that the ground lines G1 and G1 on both sides of the flat cable 6 are electrically connected to the upper and lower shield materials, so Since the top, bottom, left and right are insulated, the flat cable 6 is insulated only by the shield materials 7, 7. Therefore, it is possible to omit an insulating sheath that covers the flat cable as compared with the conventional case. Further, since there is no sheath, it is only necessary to peel off the necessary amounts of the upper and lower shield members 7 and 7 at the end portion when the pressure contact type connector is processed on the flat cable 6. Furthermore, since the electrical connection processing between the ground line G1 and the shield material 7 is not required, the handling is easier and the working time can be shortened as compared with the conventional cable.
  • the high-speed shielded flat cable 1 ⁇ / b> A includes a signal line S ⁇ b> 1 in which the outer periphery of the conductor 2 is covered with the outer peripheral insulator 4, and the outer periphery of the conductor 2 is covered with the conductive resin 5.
  • Ground signal line G1 and for balanced transmission, two signal lines S1 and S1 are arranged side by side in the center, and ground lines G1 and G1 are arranged side by side on both sides of the signal line. Units (G1, S1, S1, G1) are configured.
  • the basic units are arranged one or more times in parallel, and the outer peripheral insulators 4 of the adjacent signal lines S1 and S1 are bonded or fused together to form a flat cable 6.
  • Shield materials 7 and 7 are provided on and under the flat cable 6 and are in close contact with each other so that the ground lines G1 and G1 on both sides are electrically connected to the upper and lower shield materials 7 and 7, respectively.
  • balanced transmission uses a pair of two equal signal lines for one signal line, and sends a signal as a potential difference between the pair of signal lines.
  • the signal is a differential signal (differential signal). ). Therefore, balanced transmission is widely used as an interface for high-speed, long-distance or harsh electromagnetic environments.
  • FIG. 2 is a structural cross-sectional view of a high-speed shielded flat cable according to the second embodiment of the present invention.
  • the high-speed shielded flat cable 1B according to the second embodiment uses the signal line S1 and the ground line G1 having the same structure as that of the first embodiment.
  • Two signal lines S1 and S1 are arranged side by side, and ground lines G1 and G1 are arranged side by side on both sides thereof to constitute a basic unit.
  • the outer peripheral insulators 4 of the adjacent signal lines S1 and S1 are bonded or fused together to form a flat cable 6.
  • Shield materials 7 and 7 are provided on and under the flat cable 6 and are in close contact with each other so that the ground lines G1 and G1 on both sides are electrically connected to the upper and lower shield materials 7 and 7, respectively.
  • the basic units adjacent to each other are further connected by one common ground line G1K common to the adjacent basic units. Is different. As described above, the use of the common ground line G1K can reduce the number of hearts as an actual problem, and shows a preferable result.
  • typical examples of the conductive resin 5 include conductive PVC (polyvinyl chloride), conductive elastomer, and the like, and generally refer to those having a resistance of 10 7 ⁇ ⁇ cm or less.
  • conductive PVC polyvinyl chloride
  • Typical examples of the shielding material 7 include copper, aluminum, silver, nickel, and the like, but in the present invention, a copper tape is used.
  • the outer peripheral insulator 4 generally has a dielectric constant ⁇ of about 3.0, and varies greatly depending on the composition of the compound.
  • Table 1 The configuration table of the high-speed shielded flat cable 1 of the present invention is shown in Table 1 below.
  • FIG. 3 is a structural sectional view of a high-speed shielded flat cable according to a third embodiment of the present invention.
  • the high-speed shielded flat cable 1 ⁇ / b> C according to the third embodiment includes a signal line S ⁇ b> 1 in which the outer periphery of the conductor 2 is covered with the outer insulator 4, and the outer periphery of the conductor 2 is covered with the conductive resin 5.
  • the ground lines G1 and G1 are arranged side by side on both sides of the signal line S1 arranged at the center for unbalanced transmission, and the basic units (G1, S1, G1) are provided. ) Is configured.
  • the basic units are arranged one or more times in parallel, and the outer peripheral insulators 4 of the adjacent signal lines S1 and S1 are bonded or fused together to form a flat cable 6.
  • the outer peripheral insulators 4 of the adjacent signal lines S1 and S1 are bonded or fused together to form a flat cable 6.
  • ground lines G1 and G1 on both sides are electrically connected to the upper and lower shield materials 7 and 7, respectively.
  • unbalanced transmission uses a single signal line for each signal and sends the signal as a voltage with respect to the ground of the signal, and the signal is called a single end signal.
  • the high-speed shielded flat cable 1D uses the signal line S1 and the ground line G1 having the same structure as that of the third embodiment.
  • Ground lines G1 and G1 are arranged side by side on both sides of the arranged signal line S1 to constitute a basic unit. Further, the basic units are arranged in parallel a plurality of times, and the outer peripheral insulators 4 of the adjacent signal lines S1 and S1 are bonded or fused together to form a flat cable 6.
  • the shield material is formed above and below the flat cable 6. 7 and 7 are provided and are in close contact with each other so that the ground lines G1 and G1 on both sides are electrically connected to the upper and lower shield members 7 and 7, respectively.
  • the basic units adjacent to each other are further connected by one common ground line G1K common to the adjacent basic units. Is different.
  • the use of the common ground line G1K is an actual problem, and it is possible to reduce the number of hearts, and a preferable result is shown.
  • PVC was used as the outer peripheral insulator 4 as in the first embodiment.
  • the transmission mode (G1S1S1G1 or G1S1G1) combination in the first to fourth embodiments can be parallelized in any way by a combination of parallel cores (G1 line or S1 line), so it is free according to the transmission mode. Can be set.
  • FIG. 4 is a structural sectional view of a high-speed shielded flat cable according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the high-speed shielded flat cable 1E according to the fourth embodiment is similar to the second embodiment in the arrangement of signal lines and ground lines of the flat cable, but the structure of the signal lines is different from that in the second embodiment.
  • the signal line S2 in the fifth embodiment is formed by forming an intermediate insulator 3 having a dielectric constant different from that of the outer peripheral insulator 4 between the conductor 2 and the outer peripheral insulator 4.
  • the intermediate insulator 3 is for adjusting the characteristic impedance.
  • typical examples of the low dielectric constant intermediate insulator 3 having a dielectric constant different from that of the outer peripheral insulator 4 include foamed PE (polyethylene) and PTFE resin (tetrafluoroethylene).
  • Examples of the high dielectric constant insulator include PVDF (polyvinylidene fluoride).
  • PTFE resin is used for the low dielectric constant insulator
  • PVDF is used for the high dielectric constant insulator. It was used.
  • the conductor diameter and signal pitch are determined by the restriction of the pressure contact type connector connected to the end of the flat cable.
  • the characteristic impedance is represented by (L / C) 1/2 .
  • L is substantially constant as the conductor diameter. Therefore, the only way to adjust the characteristic impedance is to adjust the value of C. For this reason, it is necessary to be able to combine the dielectric constants of the insulators.
  • an intermediate insulator 3 having a dielectric constant different from that of the outer peripheral insulator 4 is applied on the conductor 2, and a normal insulator such as PVC is coated thereon as the outer peripheral insulator 4.
  • FIG. 5 is a structural sectional view of a high-speed shielded flat cable according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the high-speed shielded flat cable 1F according to the sixth embodiment has the same arrangement of the signal lines and the ground lines of the flat cable as in the third embodiment, but the structure of the signal lines is the third. This is different from the embodiment.
  • the signal line S2 in the fifth embodiment is formed by forming an intermediate insulator 3 having a dielectric constant different from that of the outer insulator 4 between the conductor 2 and the outer insulator 4. .
  • the intermediate insulator 3 is for adjusting the characteristic impedance.
  • the shield material 7 in order to bring the shield material 7 into close contact, it is preferable that the shield material 7 is adhered by a hot roll, but other vacuuming methods may be used. Since the contact (adhesion and evacuation as well as fusion is possible) is performed by such a method, the shield material 7 can be easily peeled off by pulling the shield material 7.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram when the terminal of the high-speed shielded flat cable of the first embodiment is processed. Since the present invention has such a structure, as shown in FIG. 6, when the high-speed shielded flat cable 1A is subjected to terminal processing, the shielding material 7 is peeled off and bonded or fused adjacent to each basic unit.
  • the outer peripheral insulator 4 can be torn and branched in the longitudinal direction, and the existing flat cable 6 can be collectively pressure-welded with a pressure-contact connector.
  • a cable can be branched and used in an integral multiple of the unit. In the case of the example shown in FIG. 6, each basic unit is branched, and each basic unit is connected by a pressure contact type connector.
  • the pressure contact type connector for example, conventionally known connectors such as those disclosed in Japanese Patent Publication No. 1-50078, Japanese Patent No. 3005813, Japanese Patent Laid-Open No. 11-288749 and the like can be used.
  • the high-speed shielded flat cable of the present invention has a structure covered with the ground wire G1 using the conductive resin on both sides of the basic unit GSSG or the basic unit GSG and the upper and lower shield materials 7 and 7. Therefore, the necessary amount of shielding material can be easily stripped off compared to the conventional case. Furthermore, since the electrical connection processing between the ground wire G1 and the shielding materials 7 and 7 is not required, handling is easier compared to conventional cables. In addition, since it is possible to press-connect to an existing flat cable with a pressure-connecting connector, it is possible to greatly reduce the time required for terminal processing work, and to greatly improve high-frequency characteristics.
  • the basic unit G1S1S1G1 or the basic unit G1S1G1 is connected to the upper and lower shield members via the ground wire using the conductive resin, so that a plurality of shields 2 cores or coaxial Lines can be easily configured.
  • the upper and lower shield materials 7, 7 are connected in the longitudinal direction via the ground wire, the necessary amount of the shield material 7 can be easily peeled off and can be easily pressed. become.
  • the differential impedance between the high-speed shielded flat cable of the present invention and the conventional unshielded flat cable was compared and examined.
  • the variation in differential impedance of the high-speed shielded flat cable of the present invention is 4.6 ⁇
  • the conventional unshielded cable shown in FIG. 7B is 12.6 ⁇ .
  • FIG. 9 shows the results of a comparative study on the eye pattern (1 m 1 Gbps) of the high-speed shielded flat cable of the present invention and the conventional unshielded flat cable.
  • the high-speed shielded flat cable of the present invention has an eye pattern waveform with less jitter as compared with the conventional unshielded flat cable shown in FIG. all right.
  • a modification having two or more layers may be used as a modification.
  • a method of bonding or fusing adjacent insulators a method of heat fusion is common, but a method of adhesion may be used and is not limited thereto.
  • the present invention includes various modifications.
  • the high-speed shielded flat cable of the present invention can be applied to a wide range of applications besides this.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)

Abstract

 高速シールド形フラットケーブルは、導体の外周が外周絶縁体で被覆された少なくとも1つの信号線と、導体の外周が導電性樹脂で被覆された複数のグラウンド線とが平面的に連接されて構成されたフラットケーブルと、フラットケーブルの上下に密着されたシールド材と、備えている。フラットケーブルの幅方向両側にグラウンド線がそれぞれ配置され、かつ上下のシールド材と電気的に接続されている。フラットケーブルは、両側のグラウンド線が上下のシールド材に電気的に接続されることで外部ノイズに対して上下左右が絶縁されるため、シースを用いずにシールド材のみでフラットケーブルが絶縁される。

Description

高速シールド形フラットケーブル
 本発明は、高速伝送への対応を可能にする高速シールド形フラットケーブルに関する。
 現在、画像装置の機器内の高速配線用に多心で短尺・高速の配線材としてフラットケーブルの適用が増加している。フラットケーブルとしては、FPC(フレキシブル プリンテッド サーキット)やFFC(フレキシブル フラット ケーブル)があるが、分岐や端末加工を考慮した取り扱いの容易性、コネクタ部の信頼性、価格面から従来のフラットケーブルの適用について検討がされている。従来のシールド形フラットケーブルとしては、例えば、実開平5-11217号公報に開示されているものがある。
 図10は、従来のシールド形フラットケーブル1′の構造断面図である。図10に示すように、従来のシールド形フラットケーブル1′は、シールド材7′の外側に絶縁性のシース9′で被覆された構造であるので、圧接型コネクタを取り付ける際、シース9′を取り除かなければならず、端末処理作業に時間がかかり、加工工数がかかるという欠点があった。
 また、従来のシールドフラットケーブル1′は、外周シールド7′が施されていることとグラウンド線がシールド7′と電気的に接続されていないので、グラウンド線とシールド7′との電気的接続加工の面で、端末加工性に難がある。また、グラウンド線を介してシールド7′と接続されていないため、各平衡対シールドおよび擬似同軸を構成できないので、高周波特性が劣るという問題があった。
 さらに、従来のシールドフラットケーブル1′は、グラウンド線に導電性樹脂を使用していないため、グラウンド線を介して上下のシールド材7′とグラウンド線とが電気的に接続されておらず、信号線をシールド7′で覆った構造ではないので、特性インピーダンス整合、特性インピーダンスのバラツキ、線間・層間漏話、放射ノイズに問題があった。このように、従来のフラットケーブル1′をそのまま高速領域で適用するには、特性インピーダンス整合、特性インピーダンスのバラツキ、端末加工性、線間・層間漏話、放射ノイズのなどの問題を解決しなければ、使用できないという課題があった。
 そこで、本発明は上記問題を解消し、シースを省いて、シールド材のみでフラットケーブルが絶縁される高速シールド形フラットケーブルを提供することを目的とする。
 請求項1に係る高速シールド形フラットケーブルは、導体の外周が外周絶縁体で被覆された少なくとも1つの信号線と、複数のグラウンド線とが平面的に連接されて構成されたフラットケーブルと、前記フラットケーブルの上下に密着されたシールド材と、を備えたものであって、前記グラウンド線は導体の外周が導電性樹脂で被覆されて形成され、前記フラットケーブルの幅方向両側に前記グラウンド線がそれぞれ配置され、かつ前記上下のシールド材と電気的に接続されている、ことを特徴とするものである。
 請求項2に係る高速シールド形フラットケーブルは、請求項1に係る高速シールド形フラットケーブルのフラットケーブルが、平衡伝送用として、中央部に2つの信号線(SSと記す)が並べて配置され、これらの両側に前記グラウンド線(Gと記す)がそれぞれ配置されて基本ユニットGSSGが構成され、前記基本ユニットが1回ないし複数回並列に並べて配置され、かつ隣接する前記信号線の外周絶縁体同士が接着または融着されている構成としたものである。
 請求項3に係る高速シールド形フラットケーブルは、請求項1に係る高速シールド形フラットケーブルのフラットケーブルが、不平衡伝送用として、中央部に配置した1つの信号線(Sと記す)の両側にそれぞれ前記グラウンド線(Gと記す)が配置されて基本ユニットGSGが構成され、前記基本ユニットが1回ないし複数回並列に並べて配置され、かつ隣接する前記信号線の外周絶縁体同士が接着または融着されている構成としたものである。
 請求項4に係る高速シールド形フラットケーブルは、請求項1に係る高速シールド形フラットケーブルのフラットケーブルが、平衡伝送用として、中央部に2つの信号線が並べて配置され、これらの両側に前記グラウンド線がそれぞれ配置されて基本ユニットが構成され、前記基本ユニットが複数回並列に並べて配置され、かつ互いに隣接する基本ユニット同士は、前記互いに隣接する基本ユニットに共通する1つの共通グラウンド線(G1Kと記す)で連結され、前記基本ユニットは、隣接する前記信号線の外周絶縁体同士が接着または融着されている構成としたものである。
 請求項5に係る高速シールド形フラットケーブルは、請求項1に係る高速シールド形フラットケーブルのフラットケーブルが、不平衡伝送用として、中央部に配置した1つの信号線の両側にそれぞれ前記グラウンド線が配置されて基本ユニットが構成され、前記基本ユニットが複数回並列に並べて配置され、かつ互いに隣接する基本ユニット同士は、前記互いに隣接する基本ユニットに共通する1つの共通グラウンド線(G1K)で連結され、前記基本ユニットは、隣接する前記信号線の外周絶縁体同士が接着または融着されている構成としたものである。
 請求項6に係る高速シールド形フラットケーブルは、請求項2又は3に係る高速シールド形フラットケーブルの末端部が、前記上下のシールド材が必要量を剥ぎ取られ、かつ内在する前記フラットケーブルの前記基本ユニットの隣接する前記グラウンド線の前記外周絶縁体同士が長手方向に引き裂かれて分岐され、前記分岐された末端部に圧接型コネクタが一括圧接接続された構成としたものである。
 請求項7に係る高速シールド形フラットケーブルは、請求項1乃至6のうちのいずれか1つに係る高速シールド形フラットケーブルの信号線が、前記導体と前記外周絶縁体との間に、前記外周絶縁体とは誘電率が異なる特性インピーダンスを調整するための中間絶縁体が形成された構成としたものである。
 請求項1に係る発明によれば、フラットケーブルの両側のグラウンド線が上下のシールド材に電気的に接続されることで外部ノイズに対して上下左右が絶縁されるため、シールド材のみでフラットケーブルが絶縁される。従って、従来に比べてフラットケーブルを外覆していた絶縁性のシースを省くことができる。また、シースを設けていないので、フラットケーブルに圧接型コネクタを端末加工する際、末端部分の上下のシールド材の必要量を剥ぎ取るだけでよい。また、従来のケーブルは、圧接型コネクタと端末加工をする際、外周シールドとシースが施されているので、シースを剥ぎ取り、外周シールドを剥ぐなどのシールド処理をする必要があり、端末加工性に難があるのに対して、本発明は、グラウンド線を介してシールドと接続されているので、グラウンド線とシールド材との電気的接続加工をしなくて済むので、取り扱いが容易であって作業時間を短縮できる。
 請求項2に係る発明によれば、請求項1に係る発明が奏する効果に加えて、平衡伝送用の場合、基本ユニットGSSGの配列で並列化することにより、グラウンド線を介して上下のシールド材が接続するので、各平衡対シールド線を容易に構成することができる。
 請求項3に係る発明によれば、請求項1に係る発明が奏する効果に加えて、不平衡伝送用の場合、基本ユニットGSGの配列で並列化ことにより、グラウンド線を介して上下のシールド材が接続するので、擬似同軸線を容易に構成することができる。
 請求項4乃至5に係る発明によれば、共通グラウンド線を使用したことにより、導体を構成する心数を減らすことが可能となる。
 請求項6に係る発明によれば、フラットケーブルに圧接型コネクタを端末加工する際、引き裂いて分岐した部分に圧接型コネクタで接続すればよい。また、残された部分の両方のグラウンド線とシールド材の電気的接続加工をしなくて済むので、従来のケーブルに比べて、取り扱いが容易であって作業時間を短縮でき、基本ユニットの整数倍単位でケーブルを分岐して利用することができる。
 請求項7に係る発明によれば、請求項1乃至6に係る発明が奏する効果に加えて、従来のシールドフラットケーブルよりも特性インピーダンスを調整することができ、特性インピーダンスの変更を自由に設定することが可能になるので、高速伝送に対応が可能となる。
本発明の高速シールド形フラットケーブルの第1実施形態の構造断面図である。 本発明の高速シールド形フラットケーブルの第2実施形態の構造断面図である。 本発明の高速シールド形フラットケーブルの第3実施形態の構造断面図である。 本発明の高速シールド形フラットケーブルの第4実施形態の構造断面図である。 本発明の高速シールド形フラットケーブルの第5実施形態の構造断面図である。 本発明の高速シールド形フラットケーブルの第6実施形態の構造断面図である。 本発明の第1実施形態の高速シールド形フラットケーブルを端末加工する際、シールド材を剥き出し、基本ユニット毎に分岐して内在するフラットケーブルを圧接型コネクタで一括圧接接続する場合の説明図である。 本発明の差動インピーダンスを示す図である。 従来の差動インピーダンスを示す図である。 本発明と従来品のクロストーク比較結果を示す図である。 本発明のアイパターン(1m 1Gbps)を示す図である。 従来のアイパターン(1m 1Gbps)を示す図である。 従来のシールド形フラットケーブルの構造を示す断面図である。
 以下、本発明の高速シールド形フラットケーブルの実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
 図1は、本発明の第1実施形態に係る高速シールド形フラットケーブルの構造断面図である。なお、以下に説明する本発明の高速シールド形フラットケーブルに係る各実施形態において、共通する特徴部分は、導体2の外周が外周絶縁体4で被覆された少なくとも1つの信号線S1と、導体2の外周が導電性樹脂5で被覆されて形成された複数のグラウンド線G1とが平面的に連接されて構成されたフラットケーブル6と、フラットケーブル6の上下に密着されたシールド材7、7とを備え、フラットケーブル7の幅方向両側にグラウンド線G1、G1がそれぞれ配置され、かつグラウンド線G1、G1が上下のシールド材7、7と電気的に接続されている構成を備えている点にある。
 上記特徴部分の構成により、本発明の高速シールド形フラットケーブルは、フラットケーブル6の両側のグラウンド線G1、G1が上下のシールド材に電気的に接続されることで外部ノイズに対してフラットケーブルの上下左右が絶縁されるため、シールド材7、7のみでフラットケーブル6が絶縁される。従って、従来に比べてフラットケーブルを外覆していた絶縁性のシースを省くことができる。また、シースがないので、フラットケーブル6に圧接型コネクタを端末加工する際、末端部分の上下のシールド材7、7の必要量を剥ぎ取るだけでよい。さらに、グラウンド線G1とシールド材7との電気的接続加工が不要であるから、従来のケーブルに比べて、取り扱いが容易であって作業時間を短縮できる。
 [第1実施形態]
 図1に示すように、第1実施形態に係る高速シールド形フラットケーブル1Aは、導体2の外周が外周絶縁体4で被覆された信号線S1と、導体2の外周が導電性樹脂5で被覆されたグラウンド線G1とを有し、平衡伝送(balanced transmission)用として、中央部に2つの信号線S1、S1が並べて配置され、これらの両側にグラウンド線G1、G1がそれぞれ並べて配置されて基本ユニット(G1、S1、S1、G1)が構成されている。さらに、前記基本ユニットが1回ないし複数回並列に並べて配置されると共に、隣接する信号線S1、S1の外周絶縁体4同士が接着または融着されてフラットケーブル6が形成されている。そして、フラットケーブル6の上下にシールド材7、7がそれぞれ設けられ、かつ密着されて両側のグラウンド線G1、G1が上下のシールド材7、7と電気的に接続されている。
 なお、平衡伝送は、1本の信号線に対して2本の対等な信号線のペアを用いて、信号をその信号線ペアの間の電位差として送り、その信号は、差動信号(differential signal)と呼ばれる。従って、平衡伝送は、高速で、長距離あるいは厳しい電磁環境のためのインターフェースとして、広く多用されている。
 [第2実施形態]
 図2は、本発明の第2実施形態に係る高速シールド形フラットケーブルの構造断面図である。図2に示すように、第2実施形態に係る高速シールド形フラットケーブル1Bは、第1実施形態と同じ構造の信号線S1及びグラウンド線G1を用いており、平衡伝送用として、中央部に2つの信号線S1、S1が並べて配置され、これらの両側にグラウンド線G1、G1がそれぞれ並べて配置されて基本ユニットが構成されている。前記基本ユニットは、隣接する信号線S1、S1の外周絶縁体4同士が接着または融着されてフラットケーブル6が形成されている。そして、フラットケーブル6の上下にシールド材7、7がそれぞれ設けられ、かつ密着されて両側のグラウンド線G1、G1が上下のシールド材7、7と電気的に接続されている。
 第2実施形態に係る高速シールド形フラットケーブル1Bでは、さらに、互いに隣接する基本ユニット同士は、互いに隣接する基本ユニットに共通する1つの共通グラウンド線G1Kで連結されている点が、第1実施形態と異なっている。このように、共通グラウンド線G1Kを使用した方が実際問題として、心数を減らすことが可能になり、好ましい結果を示した。
 ここで、導電性樹脂5としては、代表的なものとしては導電性PVC(ポリ塩化ビニル)や導電性エラストマなどが挙げられ、一般的に、10Ω・cm以下のものをいう。本発明では導電性PVCを使用した。シールド材7としては、代表的な例として、銅、アルミ、銀、ニッケルなどが挙げられるが、本発明では、銅テープを使用した。更に、外周絶縁体4としては、一般的には、通常誘電率εが3.0程度のもので、コンパウンドの組成により、大きく変わるが、代表的な例として、PVCを使用して行った。なお、本発明の高速シールド形フラットケーブル1の構成表を下記の表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 [第3実施形態]
 図3は、本発明の第3実施形態に係る高速シールド形フラットケーブルの構造断面図である。図3Aに示すように、第3実施形態に係る高速シールド形フラットケーブル1Cは、導体2の外周が外周絶縁体4で被覆された信号線S1と、導体2の外周が導電性樹脂5で被覆されたグラウンド線G1とを有し、不平衡伝送(unbalanced transmission)用として、中央部に配置した信号線S1の両側にそれぞれ並べてグラウンド線G1、G1が配置されて基本ユニット(G1、S1、G1)が構成されている。さらに、前記基本ユニットが1回ないし複数回並列に並べて配置され、かつ隣接する信号線S1、S1の外周絶縁体4同士が接着または融着されてフラットケーブル6が形成され、フラットケーブル6の上下にシールド材7、7が設けられ、かつ密着されて両側のグラウンド線G1、G1が上下のシールド材7、7と電気的に接続されている。
 なお、不平衡伝送は、それぞれの信号に対して1本の信号線を用いて、信号をその信号のグラウンドに対する電圧として送り、その信号は、シングルエンド(single end)信号と呼ばれる。
 [第4実施形態]
 図3Bに示すように、第4実施形態に係る高速シールド形フラットケーブル1Dは、第3実施形態と同じ構造の信号線S1及びグラウンド線G1を用いており、不平衡伝送用として、中央部に配置した信号線S1の両側にそれぞれ並べてグラウンド線G1、G1が配置されて基本ユニットが構成されている。さらに、前記基本ユニットが複数回並列に並べて配置され、かつ隣接する信号線S1、S1の外周絶縁体4同士が接着または融着されてフラットケーブル6が形成され、フラットケーブル6の上下にシールド材7、7が設けられ、かつ密着されて両側のグラウンド線G1、G1が上下のシールド材7、7と電気的に接続されている。
 第4実施形態に係る高速シールド形フラットケーブル1Dでは、さらに、互いに隣接する基本ユニット同士は、互いに隣接する基本ユニットに共通する1つの共通グラウンド線G1Kで連結されている点が、第3実施形態と異なっている。先に説明した第2実施形態と同様、共通グラウンド線G1Kを使用した方が実際問題として、心数を減らすことが可能になり、好ましい結果を示した。ここで、外周絶縁体4としては、第1実施形態と同様、PVCを使用した。
 第1~第4実施形態における伝送モード(G1S1S1G1またはG1S1G1)の組み合わせは、並列のコア(G1線またはS1線)の組み合わせで如何様にも並列化が可能であるので、伝送モードに応じて自由に設定が可能になる。
 [第5実施形態]
 図4は、本発明の第5実施形態に係る高速シールド形フラットケーブルの構造断面図である。第4実施形態に係る高速シールド形フラットケーブル1Eは、フラットケーブルの信号線とグランド線の配列は、第2実施形態と同様であるが、信号線の構造が第2実施形態と異なっている。第5実施形態における信号線S2は、導体2と外周絶縁体4との間に、外周絶縁体4とは誘電率が異なる中間絶縁体3が形成されたものである。中間絶縁体3は特性インピーダンスを調整するためのものである。
 ここで、外周絶縁体4とは異なる誘電率の低誘電率の中間絶縁体3としては、代表的な例として、発泡PE(ポリエチレン)やPTFE樹脂(4フッ化エチレン)などが挙げられ、また、高誘電率絶縁体としては、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)などが挙げられるが、本発明では、低誘電率絶縁体の場合は、PTFE樹脂を使用し、高誘電率絶縁体の場合は、PVDFを使用した。
 なお、フラットケーブルの末端に接続する圧接型コネクタの制約から導体径と信号ピッチが決められている。このような、制約条件で、特性インピーダンスは、(L/C)1/2で表される。ここで、Lは、導体径でほぼ一定である。従って、特性インピーダンスを調整するには、Cの値を調整するしかない。このために絶縁体の誘電率の組み合わせができることが必要になる。
 第5実施形態では、信号線として、導体2の上に外周絶縁体4とは誘電率の異なる中間絶縁体3を施し、その上に外周絶縁体4としてPVCなどの通常の絶縁体を被覆した構造とすることにより、個々のコアを接着または融着により接続したフラットケーブルを製造することが可能になる。これにより、従来のシールドフラットケーブルよりも特性インピーダンスを調整することができ、特性インピーダンスの変更を自由に設定することが可能になるので、高速伝送に対応が可能になる。
 [第6実施形態]
 図5は、本発明の第6実施形態に係る高速シールド形フラットケーブルの構造断面図である。第6実施形態に係る高速シールド形フラットケーブル1Fは、図5に示すように、フラットケーブルの信号線とグランド線の配列は、第3実施形態と同様であるが、信号線の構造が第3実施形態と異なっている。第5実施形態における信号線S2は、第5実施形態と同じく、導体2と外周絶縁体4との間に、外周絶縁体4とは誘電率が異なる中間絶縁体3が形成されたものである。中間絶縁体3は特性インピーダンスを調整するためのものである。
 次に、第1実施形態から第6実施形態において、シールド材7を密着させるには、熱ロールで接着させた場合の方が好ましいが、それ以外の真空引きによる方法でも構わない。このような方法で密着(接着や真空引きだけでなく、融着も可)させているため、シールド材7を引っ張ることにより、シールド材7を容易に剥ぎ取ることが可能になる。
 図6は、第1実施形態の高速シールド形フラットケーブルを端末加工する場合の説明図である。本発明は、このような構造であるので、図6に示すように、高速シールド形フラットケーブル1Aを端末加工する際、シールド材7を剥ぎ取り、基本ユニット毎に隣接して接着または融着している外周絶縁体4を長手方向に引き裂いて分岐し、内在するフラットケーブル6を圧接型コネクタで一括圧接接続することが可能になる。
 フラットケーブル6に圧接型コネクタを端末加工する際、引き裂いて分岐した部分に圧接型コネクタで接続すればよい。また、残された部分の両方のグラウンド線G1とシールド材7、7の電気的接続加工をしなくて済むので、従来のケーブルに比べて、取り扱いが容易であって作業時間を短縮でき、基本ユニットの整数倍単位でケーブルを分岐して利用することができる。なお、図6に示す例の場合、基本ユニット毎に分岐し、基本ユニット毎に圧接型コネクタで接続する。
 なお、圧接型コネクタとしては、例えば、特公平1-50078号公報、特許第3005813号公報、特開平11-288749号公報等に開示されているような従来公知のものを使用することができる。
 本発明の高速シールド形フラットケーブルは、図6から明らかなように、基本ユニットGSSGまたは基本ユニットGSGの両側の導電性樹脂を使用したグラウンド線G1と上下のシールド材7、7で覆った構造であるので、従来よりもシールド材の必要量が容易に剥き出せ更に、グラウンド線G1とシールド材7,7との電気的接続加工が不要になるので、従来のケーブルに比べて、取り扱いが容易であるだけでなく、内在するフラットケーブルに圧接型コネクタで一括圧接接続できるので、端末処理作業に要する時間を大幅に削減することが可能となり、高周波特性も大幅に改善される。
 以上に説明したように、基本ユニットG1S1S1G1または基本ユニットG1S1G1の各基本ユニットを上下の2枚のシールド材を導電性樹脂を使用したグラウンド線を介して接続することで、複数のシールド2心または同軸線を容易に構成できる。なお、従来では、このような複数のシールド2心または同軸線をコネクタ付けする際には、各々のシールドを剥くなどのシールド処理をしてから、コネクタ付けをする必要があったが、本発明のフラットケーブルはグラウンド線を介して長手方向に上下のシールド材7、7が接続されているので、シールド材7の必要量を容易に剥き出すことが可能になり、容易に圧接することが可能になる。
 なお、図2並びに図3Bに示すように隣接する基本ユニット同士を共通グラウンド線G1Kで連結させた場合、これも心数によって変わるが、心数が多数の場合には、分岐して圧接型コネクタに接続し、適当な心数の場合には、分岐せずに圧接型コネクタに一括圧接する方法も可能である。
 次に、本発明の高速シールド形フラットケーブルと従来のシールドなしフラットケーブルについて、差動インピーダンスについて、比較検討を行った。図7Aに示すように、本発明の高速シールド形フラットケーブルの差動インピーダンスのばらつきは、4.6Ωであるのに対して、図7Bに示すように従来のシールドなしケーブルは、12.6Ωで、本発明の差動インピーダンスのばらつきが小さく、従来に比べて良好な結果が得られていることがわかった。
 次に、本発明の高速シールド形フラットケーブルと、従来のシールドなしフラットケーブルと、従来のシールドなしケーブルにシールドを施した従来のシールドありフラットケーブルとの3種類について、クロストークの比較検討結果を図8に示す。本発明の高速シールド形フラットケーブルは、従来のシールドなしケーブルや従来のシールドありケーブルに比較して、特に、低周波数の領域で良好な結果を示していることがわかった。
 最後に、本発明の高速シールド形フラットケーブルと従来のシールドなしフラットケーブルのアイパターン(1m 1Gbps)についての比較検討を行った結果を図9に示す。図9Aに示すように、本発明の高速シールド形フラットケーブルは、図9Bに示す従来のシールドなしフラットケーブルと比較して、ジッタの少ないアイパターン波形であり、良好な結果を示していることがわかった。
 本発明の場合、代表的なケーブル構造として、例えば、導体の外周に外周絶縁体とは異なる誘電率の絶縁体を施し、さらにその周囲に外周絶縁体を被覆して2層構造とした信号線で説明したが、変形例として2層以上の構造にしたものでも構わない。また、隣接する絶縁体同士を接着または融着する方法としては、熱融着による方法が一般的であるが、接着による方法でも構わず、これに限るものではない。このように本発明は各種の変形を含むものであることはいうまでもない。
 本発明の高速シールド形フラットケーブルは、これ以外にも幅広い応用展開が可能になる。

Claims (7)

  1.  導体の外周が外周絶縁体で被覆された少なくとも1つの信号線と、複数のグラウンド線とが平面的に連接されて構成されたフラットケーブルと、
    前記フラットケーブルの上下に密着されたシールド材と、
    を備えた高速シールド形フラットケーブルにおいて、
    前記グラウンド線は、導体の外周が導電性樹脂で被覆されて形成され、
    前記フラットケーブルの幅方向両側に前記グラウンド線がそれぞれ配置され、かつ前記上下のシールド材と電気的に接続されている、
    ことを特徴とする高速シールド形フラットケーブル。
  2.  前記フラットケーブルは、平衡伝送用として、中央部に2つの信号線が並べて配置され、これらの両側に前記グラウンド線がそれぞれ配置されて基本ユニットが構成され、
    前記基本ユニットが1回ないし複数回並列に並べて配置され、かつ隣接する前記信号線の外周絶縁体同士が接着または融着されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の高速シールド形フラットケーブル。
  3.  前記フラットケーブルは、不平衡伝送用として、中央部に配置した1つの信号線の両側にそれぞれ前記グラウンド線が配置されて基本ユニットが構成され、
    前記基本ユニットが1回ないし複数回並列に並べて配置され、かつ隣接する前記信号線の外周絶縁体同士が接着または融着されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の高速シールド形フラットケーブル。
  4.  前記フラットケーブルは、平衡伝送用として、中央部に2つの信号線が並べて配置され、これらの両側に前記グラウンド線がそれぞれ配置されて基本ユニットが構成され、
    前記基本ユニットが複数回並列に並べて配置され、かつ互いに隣接する基本ユニット同士は、前記互いに隣接する基本ユニットに共通する1つの共通グラウンド線で連結され、前記基本ユニットは、隣接する前記信号線の外周絶縁体同士が接着または融着されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の高速シールド形フラットケーブル。
  5.  前記フラットケーブルは、不平衡伝送用として、中央部に配置した1つの信号線の両側にそれぞれ前記グラウンド線が配置されて基本ユニットが構成され、
    前記基本ユニットが複数回並列に並べて配置され、かつ互いに隣接する基本ユニット同士は、前記互いに隣接する基本ユニットに共通する1つの共通グラウンド線で連結され、前記基本ユニットは、隣接する前記信号線の外周絶縁体同士が接着または融着されている、
    ことを特徴とする請求項1に記載の高速シールド形フラットケーブル。
  6.  前記フラットケーブルの末端部は、前記上下のシールド材が必要量を剥ぎ取られ、かつ内在する前記フラットケーブルの前記基本ユニットの隣接する前記グラウンド線の前記外周絶縁体同士が長手方向に引き裂かれて分岐され、前記分岐された末端部に圧接型コネクタが一括圧接接続された、
    ことを特徴とする請求項2又は3に記載の高速シールド形フラットケーブル。
  7.  前記信号線は、前記導体と前記外周絶縁体との間に、前記外周絶縁体とは誘電率が異なる特性インピーダンスを調整するための中間絶縁体が形成された、
    ことを特徴とする請求項1乃至6のうちのいずれか1つに記載された高速シールド形フラットケーブル。
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