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WO2005114676A1 - フレキシブルフラットケーブル - Google Patents

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Publication number
WO2005114676A1
WO2005114676A1 PCT/JP2005/007623 JP2005007623W WO2005114676A1 WO 2005114676 A1 WO2005114676 A1 WO 2005114676A1 JP 2005007623 W JP2005007623 W JP 2005007623W WO 2005114676 A1 WO2005114676 A1 WO 2005114676A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
conductors
insulating material
ffc
flat cable
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/007623
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yoshifumi Ueno
Hiroshi Takamatsu
Noriaki Kudo
Original Assignee
Sony Chemicals Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Chemicals Corporation filed Critical Sony Chemicals Corporation
Priority to EP05734647A priority Critical patent/EP1758133A4/en
Priority to US11/569,490 priority patent/US7399929B2/en
Publication of WO2005114676A1 publication Critical patent/WO2005114676A1/ja

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08—Flat or ribbon cables
    • H01B7/0861—Flat or ribbon cables comprising one or more screens

Definitions

  • the present invention relates to a flexible flat cable used as a relay cable for various components disposed inside various electronic device products.
  • FFC Flexible Flat Cable
  • FPC Flexible Print Circuit
  • the FFC sandwiches the center conductor 101 from both sides with a base film 103 made of polyethylene terephthalate or the like to which a predetermined adhesive layer 102 is attached, and laminates the center conductor 101 on both sides. It was possible to satisfy the required specifications only by bonding the base film 103.
  • EMI Electromagnetic Interference
  • the above-mentioned shield layer is considered as one of the factors causing such reflection. That is, in a cable, a metal plate or a metal film must be used as a shielding plate in order to prevent noise from leaking to the outside.
  • This method is effective as a measure against unwanted radiation, but from the viewpoint of electrical characteristics, the presence of a metal body near the signal transmission conductor increases the capacitance and lowers the characteristic impedance. This causes a problem.
  • electrical measures such as reducing the conductor cross-sectional area, increasing the pitch between conductors, and increasing the distance between the conductor and the metal body are considered effective. However, none of them greatly affects the product specifications and cannot be changed easily.
  • the FFC since the FFC is required to be movable, it is desirable that the FFC be formed thin from the viewpoint of the stress applied during bending when the thickness is severely restricted. Of course, in the FFC, it is premature to simply remove the shield layer, which is a factor that may cause a drop in impedance, because it is likely to be affected by force noise.
  • the shield layer provided as a noise countermeasure is a factor that degrades the electrical characteristics, and it is extremely difficult to make the FFC compatible with high-speed transmission. It was.
  • Patent Document 1 JP 2003-31033 A
  • Patent Document 1 discloses a conductor row in which a plurality of conductors are arranged in parallel, a foamed insulator with an adhesive layer laminated after sandwiching the conductor row from both sides, There is disclosed a flexible flat cable including a foamed insulator with an adhesive layer and a metal layer with a conductive adhesive layer sandwiching the foamed insulator from both sides.
  • this flexible flat cable is made by laminating a conductor array with foamed insulators from both sides and then laminating the foamed insulator so that the dielectric constant of the foamed insulator is combined with the dielectric constant of air, and the composite dielectric constant is foamed.
  • the dielectric constant can be made lower than the dielectric constant of conventional insulators, the capacitance, which is a factor of the characteristic impedance, can be controlled to make the characteristic impedance 50 ⁇ .
  • the foam insulator has a relatively large thickness of 150/1111 to 250/1111, and an aluminum foil and a base film are laminated as a metal layer with a conductive adhesive layer. We used what we did.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to maintain the shielding effect without deteriorating the electrical characteristics, to cope with existing connectors, and to use an existing manufacturing process. It is an object of the present invention to provide a flexible flat cable that can match electrical characteristics and that can arbitrarily set the number of wiring poles, the length of a cape, and the wiring arrangement.
  • the flexible flat cable according to the present invention was originally devised by paying attention to the fact that the thickness and the dielectric constant of the insulating material and the material of the shield layer affect the impedance.
  • the flexible flat cable according to the present invention that achieves the above-described object has a plurality of conductors arranged to include at least one ground line and a signal line, and sandwiches the plurality of conductors from both sides.
  • the shield material is a conductive adhesive layer made of the conductive adhesive from the side where the first insulating material is adhered.
  • a shield layer consisting of a polymer-based conductive layer with a thickness of 20 ⁇ m or less in which conductive particles are uniformly dispersed in a predetermined resin formed in a state containing air, and a base film It is characterized by being.
  • Such a flexible flat cable working on the present invention is used as a first insulating material.
  • a void-containing polyethylene terephthalate having a void-containing layer having a thickness of / im is used.
  • a conductive resin is uniformly dispersed in a predetermined resin formed in a state containing air.
  • the shield layer desirably has a thickness of 10 zm, whereby the differential impedance is 100 ⁇ .
  • the above-mentioned shielding material has a surface resistivity of 10 ⁇ / port or less.
  • the above-mentioned void-containing layer has a void-content ratio of about 22%. It is desirable to use.
  • conductive carbon may be used as the conductive particles forming the shield layer
  • butylene rubber, polyester, urethane, or the like may be used as the resin forming the shield layer. Can be.
  • the second insulating material a material obtained by laminating a base film and an insulating adhesive layer from the side on which the reinforcing plate is adhered can be used.
  • the plurality of conductors those made of annealed copper, each of which has been subjected to a surface treatment with a predetermined metal plating such as tin, can be used.
  • the reinforcing plate a reinforcing plate in which an insulating adhesive layer and a base film are laminated from the surface to be attached to the second insulating material can be used.
  • the use of an insulating material having a low dielectric constant and a shielding material having a polymer-based conductive layer makes it possible to control the capacitance, and as a result, the differential impedance Can be reduced to a desired value of 100 ⁇ . Therefore, the present invention can prevent the electrical characteristics from being impaired while maintaining the shielding effect.
  • the present invention can be applied to existing connectors and can use existing manufacturing processes. As a result, the electrical characteristics can be matched, so that the device can be manufactured at a low cost and the number of wiring poles, the cable length, and the wiring arrangement can be set arbitrarily.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional FFC.
  • FIG. 2 (a) is a perspective view illustrating a configuration of a conventional FFC in which a noise generation source is sealed with a metal film by providing a shield layer around a product.
  • FIG. 2 (b) is a plan view illustrating the configuration of the conventional FFC shown in FIG. 2 (a).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a prototype FFC manufactured using a silver-deposited shield material as a shield material.
  • FIG. 4 is an exploded cross-sectional view for explaining a detailed configuration of the FFC shown in FIG. 3.
  • FIG. 5 is a plan view illustrating the configuration of the FFC shown in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a polymer-based shielding material.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a prototype FFC using a polymer-based shielding material as a shielding material.
  • FIG. 8 is an exploded cross-sectional view for explaining a detailed configuration of the FFC shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating the configuration of the FFC shown in FIG. 7.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating the configuration of the FFC shown in FIG. 7.
  • FIG. 11 (a) This is a diagram showing the measurement results of the eye pattern measured using the prototype FFC, and the eye pattern measurement results for the FFC using a silver-evaporated shielding material as the shielding material.
  • FIG. 11 (a) This is a diagram showing the measurement results of the eye pattern measured using the prototype FFC, and the eye pattern measurement results for the FFC using a silver-evaporated shielding material as the shielding material.
  • FIG. 11 (b) This is a diagram showing the measurement results of the eye pattern measured using the prototype FFC, and showing the measurement results of the eye pattern of the FFC using an aluminum-deposited shielding material as the shielding material. It is.
  • FIG. 11 (c) is a diagram showing the measurement results of the eye pattern measured using the prototype FFC, and the measurement of the eye pattern for the FFC shown in Fig. 7 using a polymer-based shielding material as the shielding material It is a figure showing a result.
  • FIG. 12 is a graph showing the results of measuring the attenuation factor in the electric field of the shielding material used alone in the prototype FFC.
  • FIG. 13 (a) is a diagram showing a measurement result of an eye pattern measured using a prototype FFC, and is a diagram showing a measurement result of an eye pattern according to Example 1.
  • FIG. 13 (b) is a diagram showing a measurement result of an eye pattern measured using a prototype FFC, and is a diagram showing a measurement result of an eye pattern in Comparative Example 1.
  • This embodiment is a flexible flat cable (Flexible Flat Cable; hereinafter, referred to as FFC) used as a relay cable for various components provided inside various electronic device products.
  • FFC Flexible Flat Cable
  • this FFC is compatible with high frequencies, and as a result of the applicant's intensive research and selection of the configuration and materials, it is possible to obtain the effect that the electrical characteristics are not impaired while maintaining the shielding effect. It was something that could be done.
  • the applicant of the present application has constructed an FFC using a porosity-containing polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) as an insulating material and a silver-deposited shielding material to which a conductive adhesive is applied as a shielding material. And tried to match the electrical characteristics.
  • PET porosity-containing polyethylene terephthalate
  • the FFC 10 has a structure in which a plurality of conductors 11 are arranged in parallel at a pitch of 0.5 ( ⁇ 0.05) mm, and these conductors 11 are provided with a first insulating material provided with an adhesive. Laminating is performed by sandwiching the insulating material 12 from both sides with the second insulating material 13, and a shielding material 14 is attached to the surface of the first insulating material 12 opposite to the conductor 11 side, A predetermined reinforcing plate 15 is adhered to the surface of the insulating material 13 on the side opposite to the conductor 11 side, and the conductor serving as the ground line among the plurality of conductors 11 and the shielding material 14 are electrically conductively bonded. It is configured to conduct through the agent 16.
  • the conductor 11 was made of soft copper having a width of 0.3 ( ⁇ 0.03) mm and a thickness of 0.35 mm, and surface-treated with tin plating.
  • the first insulating material 12 is a PET film 21, 34 zm, which is a base film having a thickness of 4 xm from the side on which the shielding material 14 is adhered, as a low dielectric material.
  • the second insulating material 13 is a PET film 24 as a base film having a thickness of 12 ⁇ m and a PET film 24 having a thickness of 25 ⁇ m from the side on which the reinforcing plate 15 is adhered.
  • the insulating adhesive layer 25 was used.
  • the shielding material 14 is composed of a conductive adhesive layer 16 having a thickness of 20 ⁇ , a vapor deposition layer 26 having a thickness of 0.1 ⁇ , and a A total of 29.1 ⁇ m thick silver vapor-shielded material laminated with a PET film 27 as a 9 ⁇ m-thick base film was used. As shown in FIG.
  • the FFC 10 connects a plurality of conductors 11 to a ground line (G), a signal line (S), a signal line (S), a ground line (G), a signal line (S), a signal line (S).
  • This is a wiring arrangement suitable for differential transmission, arranged to include at least one ground line and signal line, such as line (S),.
  • the characteristic impedance and the differential impedance were measured by a Reflectometry method.
  • the measurement was performed using three predetermined points on the transmission line as measurement points, and the average value of the measurement results at these measurement points was obtained.
  • Table 2 shows the measurement results.
  • the TDR method is a method that can measure electromagnetic waves in a high frequency band from 1 MHz to 30 GHz and display the waveform on a time axis.
  • the FFC 10 can have a characteristic impedance of 50 ⁇ by using the vacancy-containing PET as the first insulating material 12 and using the silver-deposited shielding material as the shielding material 14. The characteristic can be matched. Since such an FFC10 can be manufactured by an existing manufacturing process, it can be manufactured at low cost with existing equipment.
  • the applicant of the present application has further attempted to improve the FFC 10 to obtain a characteristic impedance larger than that for bringing the differential impedance close to 100 ⁇ .
  • the applicant used a porosity-containing PET as the insulating material as in the case of FFC10, and used a polymer-based shielding material.
  • the polymer-based shield material has a three-layer structure in which a PET film 31 as a base film, a polymer-based conductive layer 32 as a shield layer, and a conductive adhesive layer 33 are laminated.
  • the polymer-based conductive layer 32 is formed by uniformly dispersing conductive particles such as conductive carbon into a predetermined resin such as butylene rubber, polyester, or urethane.
  • a material in which a shield layer is formed in a film shape is generally used.
  • a polymer-based shield material is not a material in which a shield layer is formed in a film shape.
  • the polymer-based shielding material has anisotropy due to the presence of the shielding layer together with air that is not a uniform film, and the distance between the conductor and the shielding material, which is a deposited metal material, is wider. This is advantageous in controlling electrical characteristics, unlike a simple metal layer.
  • the applicant of the present application has been able to control the electrical characteristics by the structure in which the conductive particles are appropriately dispersed and use a polymer-based shielding material capable of obtaining a shielding effect. Tried to increase the characteristic impedance.
  • the applicant uses conductors, insulating materials, and reinforcing plates according to the specifications shown in Table 3 below, and uses shielding materials according to the specifications shown in Table 4 below, as shown in Figure 7.
  • FFC50 was prototyped.
  • the FFC 50 has a structure in which a plurality of conductors 51 are arranged in parallel at a pitch of 0.5 mm ( ⁇ 0.05) mm, and these conductors 51 are provided with a first insulating material provided with an adhesive.
  • the laminate is sandwiched between both sides of the first insulating material 52 and the second insulating material 53, and a laminating process is performed.
  • a shield material 54 is attached to a surface of the first insulating material 52 opposite to the conductor 51 side, and
  • a predetermined reinforcing plate 55 is attached to the surface of the insulating material 53 opposite to the conductor 51 side, and the It is configured such that a conductor serving as a ground line and a shield material 54 are conducted through a conductive adhesive 56.
  • the conductor 51 similarly to the conductor 11 in the FFC 10, the conductor 51 has a thickness of 0.3 ( ⁇ 0.03) mm width X O. 035 mm thickness, and is made of an anodized copper surface-treated with tin plating.
  • the first insulating material 52 is a PET film 61, which is a 4 xm thick base film, and a 34 zm thick, as shown in FIG.
  • the second insulating material 53 is composed of a 35 xm thick PET film 64 as a base film and a 25 ⁇ m thick insulating film from the side where the reinforcing plate 55 is adhered.
  • the laminated adhesive layer 65 was used.
  • the reinforcing plate 55 is formed by laminating an insulating adhesive layer 66 having a thickness of 40 xm and a PET film 67 having a thickness of 188 zm from the side to be bonded to the second insulating material 53. What was used was used.
  • the FFC 50 includes a plurality of conductors 51 connected to a ground line (G), a signal line (S), a signal line (S), a ground line (G), a signal line (G). S), signal lines (S),..., And so on, are arranged so as to include at least one ground line and signal line and suitable for differential transmission.
  • the applicant of the present invention has laminated a 20 ⁇ m-thick conductive adhesive layer and a 0.1 ⁇ m-thick PET film of 9 ⁇ m-thickness deposited with silver as a shielding material.
  • An FFC using a laminated aluminum shield material with a total thickness of 37.06 ⁇ m and an FFC without a shield material were prototyped.
  • the applicant of the present application measured the characteristic impedance and the differential impedance, the capacitance, and the eye pattern using the FFC 50 and an FFC prototyped for comparison.
  • the characteristic impedance and the differential impedance are measured at three predetermined points in the transmission line, and are measured using a sampling oscilloscope (model: HP54750A) manufactured by Hyred's Packard and a TDR module (model: HP54754) manufactured by the company. The measurement was performed by the TDR method, and the average value of the measurement results at these measurement points was obtained.
  • the capacitance was measured using an impedance analyzer (Model: 4291B) manufactured by Agilent Technologies, with the frequency swept from 1 MHz to 1.8 GHz, and the value at 1 MHz was measured. Was determined as the measured value.
  • the eye pattern was measured by the differential transmission method using a sampling oscilloscope (model: 86100A) manufactured by Agilent Technologies and a pulse generator (model: 81133A) manufactured by Agilent Technologies. At the same time, the waveform obtained with the rise of 2.5 ns was obtained.
  • Table 5 shows the measurement results of the characteristic impedance, the differential impedance, and the capacitance.
  • 11 (a) to 11 (c) show the measurement results of the eye pattern.
  • Fig. 11 (a) shows the eye pattern measurement results for the FFC using a silver-evaporated shielding material as the shielding material
  • Fig. 11 (b) shows the aluminum evaporation shielding material as the shielding material
  • Fig. 11 (c) shows the eye pattern measurement results for the FFC using a polymer-based shielding material as the shielding material. And show.
  • the FFC50 using the polymer-based shielding material as the shielding material has less jitter than the other FFCs, has a clear eye pattern, and is suitable for signal transmission at 400MHz. It turns out that it can respond enough.
  • the applicant of the present application determined that the measurement frequency band was 2.5 GHz, and the eye pattern was also measured for a waveform captured with a rise of 400 ps.In this case, the FFC50 using a polymer-based shielding material as the shielding material was used. Although not shown in the figure, although the jitter slightly increases, the eye pattern is not obscure and cannot be visually recognized. It is confirmed that it can be used for signal transmission of about 2.5 GHz.
  • the FFC50 using a polymer-based shielding material as the shielding material has a characteristic impedance of approximately 30 ⁇ larger than other FFCs and a differential impedance of approximately 45 ⁇ . The results were also large. Since this FFC50 is made of the same material as the other FFCs except for the shielding material, it is effective for avoiding a drop in impedance and taking measures against unnecessary electromagnetic interference (EMI). There is power S that there is.
  • EMI unnecessary electromagnetic interference
  • the capacitance is increased by forming the plate-shaped shield layer on the transmission path surface. Force that can be applied In this case, a stress force S is applied to the mesh layer in terms of mobility, which may cause peeling or a short circuit between adjacent conductors.
  • the FFC50 uses a polymer shield material as the seenored material, so that it is possible to control the electrical characteristics while avoiding such a problem, to take measures against unnecessary radiation, and to have good mobility. It is possible to maintain the quality.
  • FIG. 12 shows the results of measuring the attenuation factor in the electric field of the shielding material used alone for the prototype FFC.
  • the horizontal axis indicates the frequency (1 MHz to 1 GHz), and the vertical axis indicates the attenuation rate.
  • the polymer-based shielding material has a smaller attenuation rate in the electric field than the film-shaped shielding material made of other aluminum-deposited shielding material and silver-deposited shielding material. This is due to the fact that conductive particles such as conductive carbon are dispersed and mixed in resin such as butylene rubber in the polymer conductive layer. This is a result that can be proved to have. It should be noted that it is known that a good effect can be obtained by using a multi-layer shield in order to provide a shielding effect. By using a multi-layer shield, the electrical characteristics may be impaired.
  • the applicant of the present application further improved such FFC50, and reduced the thickness of the polymer-based conductive layer.
  • the impedance was accurately controlled by specifying the material by adjustment, and an FFC capable of obtaining a differential impedance of 100 ⁇ as an embodiment of the present invention was obtained.
  • the applicant used the conductor and the reinforcing plate according to the specifications shown in Table 6 below, and used the insulating materials according to the specifications shown in Table 7 below.
  • the applicant of the present application has two types of polymer-based conductive layer having a thickness of 10 ⁇ m and a thickness of 20 ⁇ m as a shield layer in which conductive carbon is dispersed as conductive particles.
  • a polymer-based shield material, a silver-deposited shield material with a 0.1- ⁇ m-thick deposited layer, and a copper-foil shield material with a 9- ⁇ m-thick copper foil layer were used as shield materials, respectively.
  • FFC was prototyped.
  • the shielding material and the insulating material those having the combinations shown in the following Table 9 were referred to as Examples 1 and 2, and those having the combinations shown in the following Table 10 were used as Comparative Examples 1 to 5. It was set to 8.
  • the hole-containing layer in the hole-containing PET used had a hole-containing ratio of about 22%, and the polymer-based shielding material used had a surface resistivity of less than or equal to its power / port.
  • the applicant of the present application has measured the differential impedance and the eye pattern using such an FFC.
  • the differential impedance is measured at three predetermined points in the transmission path, using a sampling oscilloscope (model: HP54750A) manufactured by Hyred Packard and a TDR module (model: HP54754) manufactured by the company.
  • the measurement was performed by the TDR method using a measurement probe (model: ACP40 series GS500ZSG500) manufactured by Cascade Microtec, and the average value of the measurement results at these measurement points was obtained.
  • a sampling oscilloscope manufactured by Agilent Technologies (model: 8610 OA) and the company's pulse generator (model: 81133A) were measured by the differential transmission method.
  • the differential impedance measurement results for all the examples and comparative examples are shown in Tables 9 and 10 above. 13 (a) and 13 (b) show the eye pattern measurement results for Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
  • Example 1 and Example 2 where a porosity-containing PET was used as an insulating material and a polymer-based shielding material in which conductive carbon was dispersed as a shielding material, a differential impedance was obtained. Is approximately 100 ⁇ .
  • Example 1 in which the thickness of the polymer-based conductive layer was 10 ⁇ m gave better results than Example 2.
  • Comparative Examples 1 and 2 the porosity-containing PET was used as the insulating material, and the silver-deposited shielding material and the copper foil shielding material were used as the force shielding material. It can be seen that the differential impedance decreases.
  • Example 1 the jitter is small, and the eye pattern is clear, and it can sufficiently cope with high-speed transmission.
  • Comparative Example 1 the eye pattern becomes unclear due to the lack of impedance matching, and it can be seen that signal reflection occurs on the transmission path. Note that, also in Comparative Examples 2 to 8, although not particularly shown, a result was obtained in which the eye pattern was unclear due to the impedance mismatch.
  • the impedance is affected by the thickness of the insulating material, its dielectric constant, and the material of the shield layer.
  • Void-containing PET is a composite material of the dielectric constant of the insulating material and the dielectric constant of the air contained in the porosity-containing layer. And the dielectric constant becomes lower. Therefore, in FFCs using porosity-containing PET as the insulating material, the lowering of the dielectric constant makes it possible to control the capacitance that determines the differential impedance, making the differential impedance 100 ⁇ . be able to.
  • the material of the shield material laminated on the insulating material is also an important factor in controlling the capacitance.
  • the FFC for example, when controlling the differential impedance after fixing the material of the shield material to a predetermined material, as described above, the change of the conductor cross-sectional area, the change of the pitch between the conductors, and the Conductor and shield layer by changing thickness Physical measures such as changing the distance of the vehicle.
  • the conductor cross-sectional area or the conductor pitch is changed, the compatibility with the conventional FFC will be lost, and it will be necessary to use a dedicated connection form with the terminal connector.
  • the cable itself is hardened, which causes a problem during mounting. Therefore, in FFC, by using a polymer-based shielding material in which conductive carbon is uniformly dispersed in resin as a shielding material, it is possible to cope with existing connectors compared to a film-shaped or foil-shaped shielding material.
  • the capacitance generated between the conductor and the shield layer can be controlled to be low while maintaining good mobility, and as a result, the differential impedance can be set to 100 ⁇ .
  • the combination of the thickness of the insulating material and its dielectric constant, which are important for controlling the impedance, and the material of the shielding material are made appropriate.
  • a void-containing PET with a layer thickness of 34 zm is used, and the shield layer in which conductive carbon is dispersed as conductive particles as a shield material has a thickness of 20 / im or less, more preferably 10 / im. Only when a certain polymer-based shielding material is used, a differential impedance of 100 ⁇ can be realized.
  • the FFC by using a configuration in which the insulating material and the shielding material are reinforced, special terminal processing for connection with the terminal connector is not required, and the existing connector can be supported. Furthermore, in FFC, electrical characteristics can be matched by the existing manufacturing process, and since the existing manufacturing process can be used, there is no initial cost, and it can be manufactured at low cost. Furthermore, in the FFC, it is possible to arbitrarily set the wiring arrangement including the number of wiring poles, the cable length, and the setting of the ground line for conducting with the shield layer.
  • Such an FFC is suitable for application to various electronic equipment products that require high-speed signal transmission, such as a liquid crystal monitor system that requires high-definition image transmission. While maintaining the effect, it is possible to avoid damaging the electrical characteristics, and it is also possible to reduce the size of the electronic device product in terms of its excellent physical characteristics.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, but departs from the spirit thereof. Needless to say, it can be appropriately changed within a range not to be performed.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Communication Cables (AREA)

Abstract

　ＦＦＣ（５０）は、０．５（±０．０５）ｍｍのピッチで平行に配列された導体幅０．３（±０．０３）ｍｍの複数の導体（５１）と、これら導体（５１）を両側から挟装する第１の絶縁材（５２）及び第２の絶縁材（５３）と、シールド材（５４）と、補強板（５５）とを備える。第１の絶縁材（５２）は、厚みが３４μｍである空孔含有層（６２）を有する空孔含有ＰＥＴであり、シールド材（５４）は、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（６９）からなるシールド層を有するポリマ系シールド材である。これにより、ＦＦＣ（５０）は、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。

Description

明 細 書 技術分野
[0001] 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。
背景技術
[0002] 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 ブノレ（Flexible Flat Cable ;以下、 FFCとレヽう。）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レ、う観点から、幅広レ、分野に用いられてレ、る。
[0003] 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 力つた。そのため、 FFCは、例えば図 1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。
[0004] 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 レ、、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。
[0005] 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 力 ながら、力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レ、、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。
[0006] 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 2(a)及び図 2(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 (G)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。し力 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。
[0007] 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 レ、ことによる伝送損失の影響を無視することができなレ、。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。
[0008] 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 属板ゃ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 置が有効とされてレ、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、厚みの制限が厳しぐ屈 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 れる力 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。
[0009] 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つ た。
[0010] なお、 FFCにおレ、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。
[0011] 特許文献 1 :特開 2003— 31033号公報
[0012] 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 一ブルは、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 50 Ω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 150 /1 111乃至250 /1 111と比較的大きぐまた、導電性接着層付き金属層として、アル ミニゥム箔と基材フィルムとを積層したものを用いている。
[0013] 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、レ、くつか市販されているも のもある力 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 ための特殊な端末力卩ェ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 線工数が多ぐ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 50 Ω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 レ、。
[0014] 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。
発明の開示
[0015] 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、ケープノレ 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。
[0016] 本発明に力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。
[0017] すなわち、上述した目的を達成する本発明に力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. 05 mm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 34 x m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 20 μ m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。
[0018] このような本発明に力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、 34
/i m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、本発明に力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。
[0019] また、本発明に力、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 力 ¾0 II m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。
[0020] ここで、上記シールド層は、厚みが 10 z mであるのが望ましぐこれにより、差動イン ピーダンスは、 100 Ωとなる。
[0021] また、上記シールド材は、その表面抵抗率が 10 Ω /口以下のものを用いるのが望 ましぐさらに、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。
[0022] 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 ること力 S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。
[0023] 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。
[0024] 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ツキによって 表面処理を施した軟銅製のものを用いることができる。
[0025] 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。
[0026] 以上のような本発明は、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、 100 Ω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。 図面の簡単な説明
[図 1]従来の FFCの構成を説明する断面図である。
[図 2(a)]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 2(b)]図 2(a)に示す従来の FFCの構成を説明する平面図である。
[図 3]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 4]図 3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]図 3に示す FFCの構成を説明する平面図である。
[図 6]ポリマ系シールド材の構成を説明する断面図である。
[図 7]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 8]図 7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 9]図 7に示す FFCの構成を説明する斜視図である。
[図 10]図 7に示す FFCの構成を説明する平面図である。
[図 11(a)]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カ、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。
[図 11(b)]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。
[図 11(c)]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 7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。
[図 12]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。 [図 13(a)]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につレ、てのアイパターン測定結果を示す図である。
[図 13(b)]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につレ、てのアイパターン測定結果を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0028] 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。
[0029] 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プ 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 を損なわないとレ、う効果を得ることができたものである。
[0030] まず、本発明を明確化すべぐ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。
[0031] 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とレヽ 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。
[0032] 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 フトが少なぐ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 用レ、、図 3に示すような FFC10を試作した。
[0033] [表 1]
Figure imgf000009_0001
[0034] 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。
[0035] より具体的には、導体 11は、 0. 3(±0. 03)mm幅 XO. 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 4に示すように、シールド材 14が貼着される面側から、 4 xm厚の基 材フィルムである PETフィルム 21、 34 zm厚の空孔含有層 22、及び 30 μ m厚の絶 縁性接着層 23が積層した総厚 68 μ m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、 12β m厚の基材フィルムである PETフィルム 24、及び 25 μ m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、 20 μΐη厚の導電性接着層 16、 0. Ιμΐη厚の蒸着層 26、及 び 9 μ m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. 1 μ m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 5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。
[0036] 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 3 OGHz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。
[0037] [表 2] 瞧
Figure imgf000011_0001
[0038] 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 50 Ω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。
[0039] 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 100 Ω に近付けるベぐ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。
[0040] ポリマ系シールド材は、例えば図 6に示すように、基材フィルムである PETフィルム 3 1、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、シーノレド材としては、一般に膜状にシールド層が形成されたもの が用いられる力 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 ぐポリマ系導電層 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ぐ空気とともに存在することにより 、異方性を有し、蒸着した金属体力 なるシールド材よりも導体との間の距離が広が ること力ら、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。
[0041] 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 7に示すような FFC5 0を試作した。
[表 3]
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000012_0002
[0043] [表 4]
4 t作シ ド材《3.：
Figure imgf000012_0003
[0044] 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。
[0045] 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) m m幅 X O. 035mm厚からなり、錫メツ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 8に示すように、シールド材 54 が貼着される面側から、 4 x m厚の基材フィルムである PETフィルム 61、 34 z m厚の 空孔含有層 62、 30 μ m厚の絶縁性接着層 63が積層した総厚 68 μ mの空孔含有 Ρ ET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、 35 x m厚の基材フィルムである PETフィルム 64、及び 25 μ m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、 40 x m厚の絶縁性接着層 66、及 び 188 z m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、 35 / m厚の導電性接 着層 56、 22 μ m厚のポリマ系導電層 68、及び 25 μ m厚の基材フィルムである PET フィルム 69が積層した総厚 82 μ m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 9及び図 10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)、…とレ、つた 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。
[0046] なお、本願出願人は、比較のため、シールド材として、 20 μ m厚の導電接着層及 び 0. 1 μ m厚の銀が蒸着された 9 μ m厚の PETフィルムが積層した総厚 29. 1 μ m の銀蒸着シールド材からなるものを用いた FFCと、 25 z m厚の導電接着層及び 0. 0 6 μ m厚のアルミニウムが蒸着された 12 μ m厚の PETフィルムが積層した総厚 37. 0 6 μ m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 なレ、 FFCとを、あわせて試作した。
[0047] 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、特性ィ 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つ た。 [0048] 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、ヒユーレッド'パッカード社製のサンプリングオシロスコープ（型式： HP54750 A)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 行レ、、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 1 MHzから 1. 8GHzまで掃引させて測定を行レ、、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ォ 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。
[0049] 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 11(a)乃至図 11(c)に示す。な お、図 11(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 11(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 11(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 レ、てのアイパターンの測定結果を示してレ、る。
[0050] [表 5]
Figure imgf000014_0001
[0051] 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、これにともなレ、、インピーダンスの低下 が回避されてレ、ること力 Sわ力^)。
[0052] 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ぐまた、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力 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ぐ 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レ、る。
[0053] ここで、差動信号を伝送する特性インピーダンス Z力 0 Ωである 2つの導体を十分
0
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 X Z = 100 Ωとなるが
0
、 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。
[0054] 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) m m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、 P 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。
[0055] 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、その特性ィ ンピーダンスが他の FFCよりも約 30 Ω大きぐ差動インピーダンスについては約 45 Ω 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力 S できる。
[0056] 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つ 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 ることもできる力 この場合、可動性の面でメッシュ層にストレス力 S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、シーノレド材と 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。
[0057] 図 12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。
[0058] 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 力 S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力 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ぐ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 つても、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。
[0059] 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 100 Ωの差動インピーダンスを得ることができる FFCを得た。
[0060] 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力 S 10 μ m厚及び 20 μ m厚である 2種類のポリマ系シ 一ルド材と、 0. 1 μ m厚の蒸着層を有する銀蒸着シールド材と、 9 μ m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 力 /口以下のものを用いた。
[0061] [表 6]
Figure imgf000017_0001
[0062] [表 7]
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0002
[0063] [表 8]
表 S 試 シ^ド材
Figure imgf000018_0003
[0064] [表 9]
¾ 9 実旌俩
Figure imgf000019_0001
[0065] [表 10] 表 1 0 賺倒
Figure imgf000019_0002
[0066] 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。
[0067] 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 ユーレッド.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 GS500ZSG500)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： 8610 OA)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 る測定を行レ、、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 一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 13(a)及び図 13(b)に示す。
[0068] 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 100 Ωとなることがわかる。特に、ポリマ系導電層の 厚みが 10 μ m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 る力 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。
[0069] 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、ジッタが少なぐまた、 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。
[0070] 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 FF C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 100 Ωとすることができる。
[0071] 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。し力 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 100 Ωとすることが できる。
[0072] 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 34 z mである空孔含有 PETを用いるとともに、シ 一ルド材として、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 20 /i m以下、より望ましくは 10 /i mであるポリマ系シールド材を用いたときにのみ、 1 00 Ωの差動インピーダンスを実現することができる。
[0073] また、 FFCにおいては、絶縁材及びシールド材を力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 一ブル長、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。
[0074] 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。
[0075] 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ぐその趣旨を逸脱 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。

Claims

請求の範囲
[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. 05 mm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 34 μ ΐη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 20 μ m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
[2] 上記シールド層は、厚みが 10 μ m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 10 Ω /口以下であること
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、所定の金属メツ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。
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