JP4526115B2 - フレキシブルフラットケーブル - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器製品内部に配設される各種部品の中継ケーブルとして使用されるフレキシブルフラットケーブルに関する。

従来から、主にプリンタやスキャナといった各種電子機器製品においては、その内部に配設される各種部品の中継ケーブルとして、いわゆるフレキシブルフラットケーブル（Flexible Flat Cable；以下、ＦＦＣという。）が使用されることが多い。ＦＦＣは、その優れた可撓性から可動部にも使用することができ、また、いわゆるフレキシブルプリント基板（Flexible Print Circuit；ＦＰＣ）に比べて製造コストが安価であることから製品単価も安価であるという観点から、幅広い分野に用いられている。

ところで、ＦＦＣは、従来、特性インピーダンス等の電気的特性を要求されることはなかった。そのため、ＦＦＣは、例えば図１２に示すように、中心導体１０１を、所定の接着層１０２が付されたポリエチレンテレフタレート等の基材フィルム１０３によって両側から挟装し、これをラミネートすることによって両側の基材フィルム１０３を接着するのみで、必要な仕様を満たすことが可能とされていた。

これに対して、近年では、ノートブック型のパーソナルコンピュータやディジタルスキャナといった画質の高精細化を実現した各種電子機器製品が開発されたのにともない、信号伝送の高速化が要求されている。また、他の電子機器製品においても、ディジタル化が進むにつれ、信号伝送の高速化が必要不可欠な技術的課題とされている。

一般に、信号伝送用のケーブルは、信号伝送速度が高速になるとノイズに対する耐性の低下等が生じることから、高速伝送に対応したものが要求されることになる。しかしながら、かかるケーブルにおいては、信号伝送速度の高速化にともない、不要輻射（Electromagnetic Interference；ＥＭＩ）が問題となる。すなわち、信号伝送においては、信号が高い周波数になるのにともない、不要輻射ノイズ（電波）が漏洩しやすくなり、隣接するケーブル等にノイズが入り込み、誤動作や伝送損失といった悪影響を招来することが知られている。

これに対して、ノイズの発生源を金属膜で封じ込むことができればノイズは漏洩しないという考えから、例えば図１３(ａ)及び図１３(ｂ)に示すように、ＦＦＣの製品外周にシールド層１０５を設け、複数本並設した導体１０６のうち任意の導体を当該シールド層１０５と接続し、これをグラウンドに接続させてグラウンド線を設けることにより、対策をとることが一般的に行われている。しかしながら、このシールドは、電気的特性を制御するものではない。

すなわち、信号伝送用のケーブルにおいては、不要輻射対策としてシールド層を設けたことにより、ノイズによる問題は低減することができるものの、信号伝送速度の高速化を図る観点からは、当該ケーブル内のインピーダンスマッチングがとれていないことによる伝送損失の影響を無視することができない。かかるケーブルにおいては、インピーダンスマッチングがとれていないことにより、当該ケーブル内で反射が生じ、反射した信号がノイズとして当該ケーブル外へと放射されることになる。

上述したシールド層は、このような反射を引き起こす要因の１つとして考えられるものである。すなわち、ケーブルにおいては、ノイズを外部へと漏洩させないために金属板や金属膜等を遮蔽板として用いる必要がある。この方法は、不要輻射対策としては有効であるが、電気的特性の観点からは、信号伝送用の導体近辺に金属体が介在することにより、静電容量が増大し、特性インピーダンスが低下するという不具合を生じさせる。かかる静電容量を低下させる手段としては、導体断面積の縮小、導体間のピッチの拡大、及び導体と金属体との間の距離拡大といったように、物理的な措置が有効とされているものの、いずれも製品仕様に大きく影響し、簡便に変更できるものではない。また、ＦＦＣは、可動性を要求されることから、厚みの制限が厳しく、屈曲時に受けるストレスの観点からも薄く形成するのが望ましい。勿論、ＦＦＣにおいては、インピーダンスの低下を招来する要因であるシールド層を除去することも考えられるが、ノイズの影響を受けることになることから単純に除去するのは早計である。

このように、ケーブルにおいては、ノイズ対策として設けたシールド層が電気的特性を悪化させる要因となり、特に、ＦＦＣを高速伝送に対応させるのは極めて困難であった。

なお、ＦＦＣにおいて、特性インピーダンスの制御を試みた技術としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。

特開２００３−３１０３３号公報

具体的には、この特許文献１には、複数の導体が平行に配列された導体列と、この導体列を両側から挟んだ後にラミネート加工された接着層付き発泡絶縁体と、両接着層付き発泡絶縁体をさらに両側から挟んだ導電性接着層付き金属層とを備えたフレキシブルフラットケーブルが開示されている。このように、このフレキシブルフラットケーブルは、導体列を発泡絶縁体によって両側から挟んだ後にラミネート加工することにより、発泡絶縁体の誘電率を空気の誘電率と複合させ、複合誘電率を発泡していない従来の絶縁体の誘電率よりも低くすることができることから、特性インピーダンスのファクタである静電容量を制御し、特性インピーダンスを５０Ωとすることができるとしている。なお、このフレキシブルフラットケーブルにおいては、発泡絶縁体の厚みが１５０μｍ乃至２５０μｍと比較的大きく、また、導電性接着層付き金属層として、アルミニウム箔と基材フィルムとを積層したものを用いている。

ところで、上述したシールド効果及び電気的特性を考慮した高速伝送対応の高周波用ケーブルとしては、主に極細同軸ケーブルのように、いくつか市販されているものもあるが、高価であり、また、コネクタが専用品であるのに起因して、コネクタ接続のための特殊な端末加工をともなうものであることから、ＦＰＣのコネクタ接続と比べて配線工数が多く、作業性が悪く汎用的でなかった。また、高周波は、ＭＨｚ帯域とＧＨｚ帯域とに大別されるが、市販されている高周波用ケーブルは、ＧＨｚ帯域に使用可能な仕様となっている。そのため、ＭＨｚ帯域のみでの使用にもかかわらずＧＨｚ帯域で使用可能な高価なケーブルを使用することとなり、コスト負担が大きいのが実情である。また、上述した特許文献１に記載された技術は、一般的な高周波回路に適用可能な５０Ωの特性インピーダンスに制御することを目的としているため、他の特性インピーダンス及び差動インピーダンスを要求される機器には全く適用することができない。

したがって、ＦＦＣからなるケーブルにおいては、電気的特性の損失を招来することなく高いシールド効果を発揮することができ、所望の差動インピーダンスを実現することができるものが待望されている。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、シールド効果を保ちつつ電気的特性を損なわず、また、既存のコネクタに対応可能であるとともに、既存の製造プロセスによって電気的特性の整合をとることができ、さらには、配線極数、ケーブル長、及び配線配列を任意に設定することができるフレキシブルフラットケーブルを提供することを目的とする。

本発明にかかるフレキシブルフラットケーブルは、絶縁材の厚み及びその誘電率、並びにシールド層の材質がインピーダンスに影響することに着目して独自に考案されたものである。

すなわち、上述した目的を達成する本発明にかかるフレキシブルフラットケーブルは、少なくとも１本のグラウンド線及び信号線を含むように配列された複数の導体と、上記複数の導体を両側から挟装する第１の絶縁材及び第２の絶縁材と、上記第１の絶縁材における上記複数の導体側とは反対側の面に貼着され、上記複数の導体のうちグラウンド線となる導体と導電性接着剤を介して導通されたシールド材と、上記第２の絶縁材における上記複数の導体側とは反対側の面に貼着された補強板とを備え、上記複数の導体は、それぞれ、０．３±０．０３ｍｍの導体幅からなり、０．５±０．０５ｍｍのピッチで平行に配列され、上記第１の絶縁材は、上記シールド材が貼着される面側から、ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚みが３４μｍである空孔含有層、及び絶縁性接着層が積層した空孔含有ポリエチレンテレフタレートであり、上記シールド材は、上記第１の絶縁材と貼着する面側から、上記導電性接着剤からなる導電性接着層、空気を含んだ状態に形成された所定の樹脂に導電性粒子が均一に分散された厚みが２０μｍ以下であるポリマ系導電層からなるシールド層、及び基材フィルムが積層したものであることを特徴としている。

このような本発明にかかるフレキシブルフラットケーブルは、第１の絶縁材として、３４μｍの厚みを有する空孔含有層を有する空孔含有ポリエチレンテレフタレートを用いている。これにより、本発明にかかるフレキシブルフラットケーブルにおいては、絶縁材の誘電率と空孔含有層に含まれる空気の誘電率とが複合されることにより、空孔含有層を含まない絶縁材に比べて誘電率が低くなる。したがって、本発明にかかるフレキシブルフラットケーブルにおいては、誘電率が低くなることにより、差動インピーダンスを決定する静電容量を制御することが可能となる。

また、本発明にかかるフレキシブルフラットケーブルにおいては、シールド材として、空気を含んだ状態に形成された所定の樹脂に導電性粒子が均一に分散された厚みが２０μｍ以下であるポリマ系導電層を有するものを用いることにより、導体とシールド層との間に生じる静電容量を制御することができ、差動インピーダンスを制御することができる。

ここで、上記シールド層は、厚みが１０μｍであるのが望ましく、これにより、差動インピーダンスは、１００Ωとなる。

また、上記シールド材は、その表面抵抗率が１０Ω／□以下のものを用いるのが望ましく、さらに、上記空孔含有層は、その空孔含有倍率が約２２％のものを用いるのが望ましい。

また、上記シールド層を構成する上記導電性粒子としては、導電性カーボンを用いることができ、上記シールド層を構成する上記樹脂としては、ブチレンゴム、ポリエステル又はウレタン等を用いることができる。

さらに、上記第２の絶縁材としては、上記補強板が貼着される面側から、基材フィルム、及び絶縁性接着層が積層したものを用いることができる。

さらにまた、上記複数の導体としては、それぞれ、錫等の所定の金属メッキによって表面処理を施した軟銅製のものを用いることができる。

また、上記補強板としては、上記第２の絶縁材と貼着する面側から、絶縁性接着層、及び基材フィルムが積層したものを用いることができる。

本発明は、誘電率が低い絶縁材とポリマ系導電層を有するシールド材とを用いることから、静電容量を制御することが可能となり、結果として、差動インピーダンスの低下を回避して、１００Ωという所望の値とすることができる。したがって、本発明は、シールド効果を保ちながらも、電気的特性を損なうことを回避することができる。また、本発明は、既存のコネクタに対応可能であるとともに、既存の製造プロセスによって電気的特性の整合をとることができることから、安価に製造することができ、さらには、配線極数、ケーブル長、及び配線配列を任意に設定することができる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

この実施の形態は、各種電子機器製品内部に配設される各種部品の中継ケーブルとして使用されるフレキシブルフラットケーブル（Flexible Flat Cable；以下、ＦＦＣという。）である。特に、このＦＦＣは、高周波対応のものであり、本願出願人が鋭意研究を重ねて構成及び材料の選定を行った結果、シールド効果を保ちつつ電気的特性を損なわないという効果を得ることができたものである。

まず、本発明を明確化すべく、本願出願人が本発明に至るまでに独自に研究して得られたＦＦＣについて説明するものとする。

本願出願人は、絶縁材として空孔含有ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという。）を用いるとともに、シールド材として導電性接着剤が付された銀蒸着シールド材を用いてＦＦＣを構成し、電気的特性の整合をとることを試みた。

これは、シールド材として用いる導電性接着剤の導通抵抗が、温度変化によるドリフトが少なく、広帯域においても変化が少ないことに着目したものである。実際に、本願出願人は、導体、絶縁材、及びシールド材として、次表１に示す仕様によるものを用い、図１に示すようなＦＦＣ１０を試作した。

すなわち、このＦＦＣ１０は、複数の導体１１を０．５（±０．０５）ｍｍのピッチで平行に配列させた状態で、これら導体１１を接着剤が付された第１の絶縁材１２と第２の絶縁材１３とによって両側から挟装してラミネート加工を施し、第１の絶縁材１２における導体１１側とは反対側の面に、シールド材１４を貼着するとともに、第２の絶縁材１３における導体１１側とは反対側の面に、所定の補強板１５を貼着し、複数の導体１１のうちグラウンド線となる導体とシールド材１４とを、導電性接着剤１６を介して導通させて構成したものである。

より具体的には、導体１１は、０．３（±０．０３）ｍｍ幅×０．０３５ｍｍ厚からなり、錫メッキによって表面処理を施した軟銅製のものを用いた。また、第１の絶縁材１２は、低誘電材料として、図２に示すように、シールド材１４が貼着される面側から、４μｍ厚の基材フィルムであるＰＥＴフィルム２１、３４μｍ厚の空孔含有層２２、及び３０μｍ厚の絶縁性接着層２３が積層した総厚６８μｍの空孔含有ＰＥＴからなるものを用いた。さらに、第２の絶縁材１３は、同図に示すように、補強板１５が貼着される面側から、１２μｍ厚の基材フィルムであるＰＥＴフィルム２４、及び２５μｍ厚の絶縁性接着層２５が積層したものを用いた。さらにまた、シールド材１４は、同図に示すように、第１の絶縁材１２と貼着する面側から、２０μｍ厚の導電性接着層１６、０．１μｍ厚の蒸着層２６、及び９μｍ厚の基材フィルムであるＰＥＴフィルム２７が積層した総厚２９．１μｍの銀蒸着シールド材からなるものを用いた。そして、このＦＦＣ１０は、図３に示すように、複数の導体１１を、グラウンド線（Ｇ）、信号線（Ｓ）、信号線（Ｓ）、グラウンド線（Ｇ）、信号線（Ｓ）、信号線（Ｓ）、・・・といったように、少なくとも１本のグラウンド線及び信号線を含むように配列された差動伝送に適した配線配列としたものである。

本願出願人は、このようなＦＦＣ１０を用いて、いわゆるＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）法によって特性インピーダンス及び差動インピーダンスを測定した。測定は、伝送路における所定の３点を測定点として行い、これら測定点の測定結果の平均値を求めた。この測定結果を次表２に示す。なお、ＴＤＲ法とは、１ＭＨｚ乃至３０ＧＨｚまでの高周波帯域における電磁波を測定し、その波形を時間軸上で表示することができる手法である。

このように、ＦＦＣ１０は、空孔含有ＰＥＴを第１の絶縁材１２として用いるとともに、銀蒸着シールド材をシールド材１４として用いることにより、特性インピーダンスを５０Ωとすることができ、電気的特性の整合をとることができる。このようなＦＦＣ１０は、既存の製造プロセスによって製造することができることから、既存の設備で安価に製造することが可能である。

さらに、本願出願人は、このＦＦＣ１０をさらに改良し、差動インピーダンスを１００Ωに近付けるべく、より大きな特性インピーダンスを得ることを試みた。具体的には、本願出願人は、絶縁材としてはＦＦＣ１０と同様に空孔含有ＰＥＴを用いる一方で、シールド材としてポリマ系のものを用いた。

ポリマ系シールド材は、例えば図４に示すように、基材フィルムであるＰＥＴフィルム３１、シールド層としてのポリマ系導電層３２、及び導電性接着層３３が積層した３層構造を有するものであり、ポリマ系導電層３２として、ブチレンゴムやポリエステル、ウレタン等の所定の樹脂に導電性カーボン等の導電性粒子を均一に分散させて混入したものである。ここで、シールド材としては、一般に膜状にシールド層が形成されたものが用いられるが、ポリマ系シールド材は、膜状にシールド層が形成されたものではなく、ポリマ系導電層３２が空気を含んだ状態に形成され、これにより、電気的特性の観点から、金属メッシュ膜と同等の特性を得ることができるものである。換言すれば、ポリマ系シールド材は、シールド層が均一膜状ではなく、空気とともに存在することにより、異方性を有し、蒸着した金属体からなるシールド材よりも導体との間の距離が広がることから、単なる金属層とは異なり電気的特性を制御する上で優位となる。

本願出願人は、このように、適度に導電性粒子が分散されている構造によって電気的特性を制御することができ、且つシールド効果を得ることができるポリマ系シールド材を用いることにより、特性インピーダンスを大きくすることを試みた。実際に、本願出願人は、導体、絶縁材、及び補強板として、次表３に示す仕様によるものを用いるとともに、シールド材として、次表４に示す仕様によるものを用い、図５に示すようなＦＦＣ５０を試作した。

すなわち、このＦＦＣ５０は、複数の導体５１を０．５（±０．０５）ｍｍのピッチで平行に配列させた状態で、これら導体５１を接着剤が付された第１の絶縁材５２と第２の絶縁材５３とによって両側から挟装してラミネート加工を施し、第１の絶縁材５２における導体５１側とは反対側の面に、シールド材５４を貼着するとともに、第２の絶縁材５３における導体５１側とは反対側の面に、所定の補強板５５を貼着し、複数の導体５１のうちグラウンド線となる導体とシールド材５４とを、導電性接着剤５６を介して導通させて構成したものである。

より具体的には、導体５１は、ＦＦＣ１０における導体１１と同様に、０．３（±０．０３）ｍｍ幅×０．０３５ｍｍ厚からなり、錫メッキによって表面処理を施した軟銅製のものを用いた。また、第１の絶縁材５２は、低誘電材料として、図６に示すように、シールド材５４が貼着される面側から、４μｍ厚の基材フィルムであるＰＥＴフィルム６１、３４μｍ厚の空孔含有層６２、３０μｍ厚の絶縁性接着層６３が積層した総厚６８μｍの空孔含有ＰＥＴからなるものを用いた。さらに、第２の絶縁材５３は、同図に示すように、補強板５５が貼着される面側から、３５μｍ厚の基材フィルムであるＰＥＴフィルム６４、及び２５μｍ厚の絶縁性接着層６５が積層したものを用いた。さらにまた、補強板５５は、同図に示すように、第２の絶縁材５３と貼着する面側から、４０μｍ厚の絶縁性接着層６６、及び１８８μｍ厚のＰＥＴフィルム６７が積層したものを用いた。また、シールド材５４としては、同図に示すように、第１の絶縁材５２と貼着する面側から、３５μｍ厚の導電性接着層５６、２２μｍ厚のポリマ系導電層６８、及び２５μｍ厚の基材フィルムであるＰＥＴフィルム６９が積層した総厚８２μｍのポリマ系シールド材からなるものを用いた。そして、このＦＦＣ５０は、図７及び図８に示すように、複数の導体５１を、グラウンド線（Ｇ）、信号線（Ｓ）、信号線（Ｓ）、グラウンド線（Ｇ）、信号線（Ｓ）、信号線（Ｓ）、・・・といったように、少なくとも１本のグラウンド線及び信号線を含むように配列された差動伝送に適した配線配列としたものである。

なお、本願出願人は、比較のため、シールド材として、２０μｍ厚の導電接着層及び０．１μｍ厚の銀が蒸着された９μｍ厚のＰＥＴフィルムが積層した総厚２９．１μｍの銀蒸着シールド材からなるものを用いたＦＦＣと、２５μｍ厚の導電接着層及び０．０６μｍ厚のアルミニウムが蒸着された１２μｍ厚のＰＥＴフィルムが積層した総厚３７．０６μｍのアルミニウム蒸着シールド材からなるものを用いたＦＦＣと、シールド材を設けないＦＦＣとを、あわせて試作した。

本願出願人は、このようなＦＦＣ５０と、比較のため試作したＦＦＣとを用いて、特性インピーダンス及び差動インピーダンス、静電容量、並びにアイパターンの測定を行った。

特性インピーダンス及び差動インピーダンスは、伝送路における所定の３点を測定点とし、ヒューレッド・パッカード社製のサンプリングオシロスコープ（型式：ＨＰ５４７５０Ａ）及び同社製のＴＤＲモジュール（型式：ＨＰ５４７５４）を用いたＴＤＲ法による測定を行い、これら測定点の測定結果の平均値を求めた。また、静電容量は、アジレント・テクノロジーズ社製のインピーダンスアナライザ（型式：４２９１Ｂ）を用いて、周波数を１ＭＨｚから１．８ＧＨｚまで掃引させて測定を行い、このうち、１ＭＨｚでの値を測定値として求めた。さらに、アイパターンは、アジレント・テクノロジーズ社製のサンプリングオシロスコープ（型式：８６１００Ａ）及び同社製のパルスジェネレータ（型式：８１１３３Ａ）を用いた差動伝送方式による測定を行い、測定周波数帯域を４００ＭＨｚとするとともに、立ち上がりを２．５ｎｓとして取り込んだ波形について求めた。

特性インピーダンス及び差動インピーダンス、並びに静電容量についての測定結果を次表５に示す。また、アイパターンの測定結果を図９(ａ)乃至図９(ｃ)に示す。なお、図９(ａ)は、シールド材として銀蒸着シールド材からなるものを用いたＦＦＣについてのアイパターンの測定結果を示し、図９(ｂ)は、シールド材としてアルミニウム蒸着シールド材からなるものを用いたＦＦＣについてのアイパターンの測定結果を示し、図９(ｃ)は、シールド材としてポリマ系シールド材からなるものを用いたＦＦＣ５０についてのアイパターンの測定結果を示している。

この測定結果から、シールド材として銀蒸着シールド材及びアルミニウム蒸着シールド材からなるものを用いたＦＦＣにおいては、金属膜が介在することにより、静電容量が増加し、これに起因したインピーダンスの低下が生じていることがわかる。これに対して、シールド材としてポリマ系シールド材を用いたＦＦＣ５０においては、静電容量が他のＦＦＣに比べ、約８０ｐＦ／ｍほど低下し、これにともない、インピーダンスの低下が回避されていることがわかる。

また、アイパターンの測定結果からも、シールド材としてポリマ系シールド材を用いたＦＦＣ５０においては、他のＦＦＣに比べてジッタが少なく、また、アイパターンも明瞭で、４００ＭＨｚの信号伝送に十分対応可能であることがわかる。なお、本願出願人は、測定周波数帯域を２．５ＧＨｚとするとともに、立ち上がりを４００ｐｓとして取り込んだ波形についてもアイパターンの測定を行ったが、この場合、シールド材としてポリマ系シールド材を用いたＦＦＣ５０においては、特に図示しないが、ジッタは多少増加するものの、アイパターンが不明瞭で視認できなくなることはなく、２．５ＧＨｚ程度の信号伝送にも対応可能であることを確認している。

ここで、差動信号を伝送する特性インピーダンスＺ_０が５０Ωである２つの導体を十分に離隔して配設した場合には、その差動インピーダンスは、２×Ｚ_０＝１００Ωとなるが、２つの導体を近接させると電気的な結合が生じ、導体間の差動インピーダンスは、低下することが知られている。したがって、ＦＦＣにおいては、配線密度を高める等の理由から２つの導体を近接して配設した場合には、インピーダンスの低下が生じることになる。

この観点から、試作した各種ＦＦＣにおいては、導体間のピッチが０．５（±０．０５）ｍｍと近接していることから、差動伝送時に隣接する２つの導体間で電気的な結合が生じているものと考えられる。差動インピーダンスは、上述したように、特性インピーダンスに対して理論上は２倍となるが、上表５に示したように、約１．５倍乃至１．６倍程度の値にとどまっているのは、隣接する２つの導体間で生じた電気的な結合に起因する電気的損失の発生に起因するものと考えられる。

しかしながら、シールド材としてポリマ系シールド材を用いたＦＦＣ５０は、その特性インピーダンスが他のＦＦＣよりも約３０Ω大きく、差動インピーダンスについては約４５Ωも大きい結果が得られた。このようなＦＦＣ５０は、シールド材以外は他のＦＦＣと同一の材料を用いて構成されていることから、インピーダンスの低下を回避するとともに不要輻射（Electromagnetic Interference；ＥＭＩ）対策を図るのに有効であるということができる。

また、静電容量の観点からは、伝送路面に板状のシールド層を形成することによって静電容量が増加することから、シールド層をメッシュ状にして静電容量を低下させることもできるが、この場合、可動性の面でメッシュ層にストレスがかかり剥離や隣接導体間での短絡の原因となるおそれがある。これに対して、ＦＦＣ５０は、シールド材としてポリマ系シールド材を用いることにより、かかる不具合を回避しつつ電気的特性を制御することができ、不要輻射対策も可能であり、且つ良好な可動性を維持することが可能となる。

図１０に、試作したＦＦＣに用いたシールド材単体の電界における減衰率を測定した結果を示す。なお、同図においては、横軸に周波数（１ＭＨｚ乃至１ＧＨｚ）を示し、縦軸に減衰率を示している。

この測定結果から、ポリマ系シールド材は、他のアルミニウム蒸着シールド材及び銀蒸着シールド材からなる膜状シールド材に対して、電界における減衰率が小さいことがわかる。これは、ポリマ系導電層におけるブチレンゴム等の樹脂中に導電性カーボン等の導電性粒子が分散されて混入されていることによるものであり、シールド層がメッシュ状のシールド層と同等の性質を有していることを裏付けることができる結果である。なお、シールド効果をもたせるには多層シールドにすると良好な効果が得られることが知られているが、多層にすることによって電気的特性を損なわせることにもなる。ＦＦＣにおいては、シールド効果と電気的特性とを両立させることが理想であるが、導体の配線ピッチが狭く、ケーブルの厚みが薄い場合といったように配線が密集している場合には、相反する関係にあるこれらシールド効果と電気的特性とを互いに両立させることは困難であり、物理的及び電気的双方の観点からの良好な特性を両立して維持できる範囲も狭くなる。ポリマ系シールド材は、このような厳しい仕様であっても、メッシュ状の膜と同等の性質を有することから極めて有効である。

さて、本願出願人は、このようなＦＦＣ５０をさらに改良し、ポリマ系導電層の厚みを調整して材料を特定することによってインピーダンスの正確な制御を図り、本発明の実施の形態として示す１００Ωの差動インピーダンスを得ることができるＦＦＣを得た。

具体的には、本願出願人は、導体及び補強板として、次表６に示す仕様によるものを用いるとともに、絶縁材として、次表７に示す仕様によるものを用いた。また、本願出願人は、次表８に示すように、導電性粒子として導電性カーボンが分散されたシールド層としてのポリマ系導電層が１０μｍ厚及び２０μｍ厚である２種類のポリマ系シールド材と、０．１μｍ厚の蒸着層を有する銀蒸着シールド材と、９μｍ厚の銅箔層を有する銅箔シールド材とを、それぞれ、シールド材として用いてＦＦＣを試作した。なお、シールド材及び絶縁材としては、次表９に示すような組み合わせからなるものを実施例１及び実施例２とし、次表１０に示すような組み合わせからなるものを比較例１乃至比較例８とした。ここで、空孔含有ＰＥＴにおける空孔含有層は、その空孔含有倍率が約２２％であるものを用いるとともに、ポリマ系シールド材は、その表面抵抗率が１０Ω／□以下のものを用いた。

本願出願人は、このようなＦＦＣを用いて、差動インピーダンス及びアイパターンの測定を行った。

差動インピーダンスは、上述したように、伝送路における所定の３点を測定点とし、ヒューレッド・パッカード社製のサンプリングオシロスコープ（型式：ＨＰ５４７５０Ａ）、同社製のＴＤＲモジュール（型式：ＨＰ５４７５４）、カスケード・マイクロテック社製の測定プローブ（型式：ＡＣＰ４０シリーズＧＳ５００／ＳＧ５００）を用いたＴＤＲ法による測定を行い、これら測定点の測定結果の平均値を求めた。また、アイパターンについても、上述したように、アジレント・テクノロジーズ社製のサンプリングオシロスコープ（型式：８６１００Ａ）及び同社製のパルスジェネレータ（型式：８１１３３Ａ）を用いた差動伝送方式による測定を行い、測定周波数帯域を４００ＭＨｚとするとともに、立ち上がりを２．５ｎｓとして取り込んだ波形について求めた。全ての実施例及び比較例についての差動インピーダンス測定結果を上表９及び上表１０に示す。また、実施例１及び比較例１についてのアイパターン測定結果を、それぞれ、図１１(ａ)及び図１１(ｃ)に示す。

この測定結果から、絶縁材として空孔含有ＰＥＴを用いるとともに、シールド材として導電性カーボンが分散されたポリマ系シールド材を用いた実施例１及び実施例２において、差動インピーダンスが略１００Ωとなることがわかる。特に、ポリマ系導電層の厚みが１０μｍである実施例１の方が実施例２に比べて良好な結果が得られた。これに対して、比較例１及び比較例２においても、絶縁材として空孔含有ＰＥＴを用いているが、シールド材として銀蒸着シールド材及び銅箔シールド材を用いていることに起因して、差動インピーダンスが低下することがわかる。

また、アイパターンの測定結果からも、実施例１においては、ジッタが少なく、また、アイパターンも明瞭で、高速伝送に十分対応可能であることがわかる。これに対して、比較例１においては、インピーダンスマッチングがとれていないことに起因して、アイパターンが不明瞭となり、伝送路上で信号の反射が生じていることがわかる。なお、比較例２乃至比較例８についても、特に図示しないが、インピーダンスのミスマッチに起因して、アイパターンが不明瞭となる結果が得られている。

インピーダンスは、絶縁材の厚み及びその誘電率、並びにシールド層の材質が影響する。空孔含有ＰＥＴは、絶縁材の誘電率と空孔含有層に含まれる空気の誘電率とが複合されることにより、空孔含有層を含まない従来のＦＦＣに用いられている絶縁材に比べて誘電率が低くなる。したがって、絶縁材として空孔含有ＰＥＴを用いたＦＦＣにおいては、誘電率が低くなることにより、差動インピーダンスを決定する静電容量を制御することが可能となり、差動インピーダンスを１００Ωとすることができる。

また、絶縁材の上に積層されるシールド材の材質も、静電容量を制御する上で重要な要因である。ＦＦＣにおいては、例えばシールド材の材質を所定のものに固定した上で差動インピーダンスを制御する場合には、上述したように、導体断面積の変更、導体間ピッチの変更、及び絶縁材の厚みを変更することによる導体とシールド層との距離変更等の物理的な措置が必要となる。しかしながら、ＦＦＣにおいては、導体断面積や導体間ピッチを変更した場合には、従来のＦＦＣとの互換性がなくなり、端末コネクタとの接続形態を専用のものとする必要が生じ、また、絶縁材の厚みを大きくした場合には、ケーブルそのものが硬化し、実装時に問題が生じることになる。そこで、ＦＦＣにおいては、シールド材として、樹脂に導電性カーボンが均一に分散されたポリマ系シールド材を用いることにより、膜状又は箔状シールド材と比べて、既存のコネクタに対応可能で良好な可動性を維持しつつ導体とシールド層との間に生じる静電容量を低く制御することができ、結果として、差動インピーダンスを１００Ωとすることができる。

このように、ＦＦＣにおいては、インピーダンスを制御する上で重要である絶縁材の厚み及びその誘電率、並びにシールド材の材質の組み合わせを適切なものとし、絶縁材として、空孔含有層の厚みが３４μｍである空孔含有ＰＥＴを用いるとともに、シールド材として、導電性粒子として導電性カーボンが分散されたシールド層の厚みが２０μｍ以下、より望ましくは１０μｍであるポリマ系シールド材を用いたときにのみ、１００Ωの差動インピーダンスを実現することができる。

また、ＦＦＣにおいては、絶縁材及びシールド材をかかる構成とすることにより、端末コネクタとの接続のための特殊な端末処理が不要であり、既存のコネクタに対応可能である。さらに、ＦＦＣにおいては、既存の製造プロセスによって電気的特性の整合をとることができ、既存の製造プロセスが使用可能であることからイニシャルコストが発生せず、安価に製造することができる。さらにまた、ＦＦＣにおいては、配線極数、ケーブル長、及びシールド層と導通をとるグラウンド線の設定を含む配線配列を、任意に設定することも可能となる。

このようなＦＦＣは、例えば高精細な画像伝送を行うことが要求される液晶モニタシステムといったように、信号の高速伝送が要求される各種電子機器製品に適用して好適であり、シールド効果を保ちながらも、電気的特性を損なうことを回避することができるとともに、その優れた物理的特性の面から当該電子機器製品の小型化を図ることも可能となる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。

シールド材として銀蒸着シールド材からなるものを用いて試作したＦＦＣの構成を説明する断面図である。 図１に示すＦＦＣの詳細な構成を説明するための分解断面図である。 図１に示すＦＦＣの構成を説明する平面図である。 ポリマ系シールド材の構成を説明する断面図である。 シールド材としてポリマ系シールド材からなるものを用いて試作したＦＦＣの構成を説明する断面図である。 図５に示すＦＦＣの詳細な構成を説明するための分解断面図である。 図５に示すＦＦＣの構成を説明する斜視図である。 図５に示すＦＦＣの構成を説明する平面図である。 試作したＦＦＣを用いて測定したアイパターンの測定結果を示す図であり、シールド材として銀蒸着シールド材からなるものを用いたＦＦＣについてのアイパターンの測定結果を示す図である。 試作したＦＦＣを用いて測定したアイパターンの測定結果を示す図であり、シールド材としてアルミニウム蒸着シールド材からなるものを用いたＦＦＣについてのアイパターンの測定結果を示す図である。 試作したＦＦＣを用いて測定したアイパターンの測定結果を示す図であり、シールド材としてポリマ系シールド材からなるものを用いた図５に示すＦＦＣについてのアイパターンの測定結果を示す図である。 試作したＦＦＣに用いたシールド材単体の電界における減衰率を測定した結果を示す図である。 試作したＦＦＣを用いて測定したアイパターンの測定結果を示す図であり、実施例１についてのアイパターン測定結果を示す図である。 試作したＦＦＣを用いて測定したアイパターンの測定結果を示す図であり、比較例１についてのアイパターン測定結果を示す図である。 従来のＦＦＣの構成を説明する断面図である。 製品外周にシールド層を設けてノイズの発生源を金属膜で封じ込む従来のＦＦＣの構成を説明する斜視図である。 図１３(ａ)に示す従来のＦＦＣの構成を説明する平面図である。

符号の説明

１０，５０ ＦＦＣ
１１，５１ 導体
１２，５２ 第１の絶縁材
１３，５３ 第２の絶縁材
１４，５４ シールド材
１５，５５ 補強板
１６，３３，５６ 導電性接着剤
２１，２４，２７，３１，６１，６４，６７，６９ ＰＥＴフィルム
２２，６２ 空孔含有層
２３，２５，６３，６５，６６ 絶縁性接着層
２６ 蒸着層
３２，６８ ポリマ系導電層

Claims (9)

1. 少なくとも１本のグラウンド線及び信号線を含むように配列された複数の導体と、
   上記複数の導体を両側から挟装する第１の絶縁材及び第２の絶縁材と、
   上記第１の絶縁材における上記複数の導体側とは反対側の面に貼着され、上記複数の導体のうちグラウンド線となる導体と導電性接着剤を介して導通されたシールド材と、
   上記第２の絶縁材における上記複数の導体側とは反対側の面に貼着された補強板とを備え、
   上記複数の導体は、それぞれ、０．３±０．０３ｍｍの導体幅からなり、０．５±０．０５ｍｍのピッチで平行に配列され、
   上記第１の絶縁材は、上記シールド材が貼着される面側から、ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚みが３４μｍである空孔含有層、及び絶縁性接着層が積層した空孔含有ポリエチレンテレフタレートであり、
   上記シールド材は、上記第１の絶縁材と貼着する面側から、上記導電性接着剤からなる導電性接着層、空気を含んだ状態に形成された所定の樹脂に導電性粒子が均一に分散された厚みが２０μｍ以下であるポリマ系導電層からなるシールド層、及び基材フィルムが積層したものであること
   を特徴とするフレキシブルフラットケーブル。
2. 上記シールド層は、厚みが１０μｍであること
   を特徴とする請求項１記載のフレキシブルフラットケーブル。
3. 上記シールド材は、その表面抵抗率が１０Ω／□以下であること
   を特徴とする請求項１記載のフレキシブルフラットケーブル。
4. 上記空孔含有層は、その空孔含有倍率が約２２％であること
   を特徴とする請求項１記載のフレキシブルフラットケーブル。
5. 上記シールド層を構成する上記導電性粒子は、導電性カーボンであること
   を特徴とする請求項１記載のフレキシブルフラットケーブル。
6. 上記シールド層を構成する上記樹脂は、ブチレンゴム、ポリエステル又はウレタンであること
   を特徴とする請求項５記載のフレキシブルフラットケーブル。
7. 上記第２の絶縁材は、上記補強板が貼着される面側から、基材フィルム、及び絶縁性接着層が積層したものであること
   を特徴とする請求項１記載のフレキシブルフラットケーブル。
8. 上記複数の導体は、それぞれ、所定の金属メッキによって表面処理を施した軟銅製のものであること
   を特徴とする請求項１記載のフレキシブルフラットケーブル。
9. 上記補強板は、上記第２の絶縁材と貼着する面側から、絶縁性接着層、及び基材フィルムが積層したものであること
   を特徴とする請求項１記載のフレキシブルフラットケーブル。