JP2007287471A - フレキシブルフラットケーブルおよび配線回路 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、基板上のパターンの設計を容易にするとともに、その自由度を少ないスペースで可能にしたフレキシブルフラットケーブルおよび配線回路を提供する。
【解決手段】
差動信号を伝送する第１の信号線および第２の信号線と、第１の接地線および第２の接地線と、第１の信号線、第２の信号線、第１の接地線、第２の接地線を被覆する被覆部とを有し、断面形状において、第１の信号線および第２の信号線は、同一平面上に第１の距離離間して配設され、第１の接地線および第２の接地線は、第１の信号線および第２の信号線の外側に、それぞれ第２の距離離間して第１の信号線および第２の信号線と同一平面上に配設される。
【選択図】 図２

Description

この発明は、フレキシブルフラットケーブルおよび配線回路に関し、詳しくは、基板上のパターンの設計を容易にするとともに、その自由度を少ないスペースで可能にしたフレキシブルフラットケーブルおよび配線回路に関する。

近年、コンピュータや印刷装置等による処理の高速化が求められており、これに伴い、それらの装置に搭載される各種処理装置やＣＰＵ等のプリント配線基板で処理されるディジタル信号の周波数は年々高周波化している。

これらのディジタル信号はパルス信号で伝送されており、パルス伝送の基準クロック周波数は、数ＧＨｚのレベルまで達している。

高速に信号を送る方式として低振幅の差動伝送方式があり、この方式は、電磁的に密結合した２本の信号線を用いて、それぞれ非反転信号（例えば＋信号）と反転信号（例えば−信号）の２相の信号を伝送する方式である。

この差動伝送方式は、非反転信号と反転信号との信号電流と、その電流の経路にできるアンテナループ面積を零に近づけることができ、従来のシングルエンド伝送方式と比べて電磁放射ノイズが少なく、かつ信号を高速伝送することができる。

また、信号の検出は非反転信号と反転信号の差分で行われるので同相で重畳する外来のノイズに対する影響が少なく、伝送は低電圧振幅で十分であり、駆動する電流も小さくて済むという利点がある。

しかし、このような差動伝送方式の利点を得るためには、非反転信号と反転信号が完全な逆位相で、かつ、差動伝送線路の各信号線が等長で完全に平行な線路である必要があるが、実際のプリント配線基板では集積回路素子の配置やスルーホール、他の素子の迂回等、パターン配線を行う際に複雑な配慮が要求され、信号線を等長で完全平行に配線することが困難な場合がある。

また、これらの条件を忠実に反映して配線したとしても実際の仕上がった基板を動作させるまでは動作確認ができない。

そこで特許文献１には、差動信号を伝送する基板において、等長で電気的対称性を保つ配線を行い放射ノイズの増加を防ぐ伝送線路基板が提案されている。
特開平１１−１８６６７４号公報

上記特許文献１に示される伝送線路基板は、一方の電気信号路ともう一方の電気信号路を基板で線対称に配置するまたは一方の電気信号路ともう一方の電気信号路を線対称に配置して構成したものである。

しかし、特許文献１に示される伝送線路基板によると、基板は多層構成になり、複雑な配線が要求される。

そこで、本発明は、基板上のパターンの設計を容易にするとともに、その自由度を少ないスペースで可能にしたフレキシブルフラットケーブルおよび配線回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明のフレキシブルフラットケーブルは、断面形状において、同一平面上に第１の距離離間して配設され、差動信号を伝送する第１の信号線および第２の信号線と、前記第１の信号線および前記第２の信号線の外側に、それぞれ第２の距離離間して前記第１の信号線および前記第２の信号線と同一平面上に配設される第１の接地線および第２の接地線と、前記第１の信号線、前記第２の信号線、前記第１の接地線、前記第２の接地線を被覆する被覆部とを具備することを特徴とする。

また、請求項２の発明の配線回路は、断面形状において、同一平面上に第１の距離離間して配設され、差動信号を伝送する第１の信号線および第２の信号線と、前記第１の信号線および前記第２の信号線の外側に、それぞれ第２の距離離間して前記第１の信号線および前記第２の信号線と同一平面上に配設される第１の接地線および第２の接地線と、前記第１の信号線、前記第２の信号線、前記第１の接地線、前記第２の接地線を被覆する被覆部とを具備するフレキシブルフラットケーブルと、前記フレキシブルフラットケーブルの前記第１の信号線および第２の信号線の一端に接続された作動信号コネクタが配設される第１の基板と、前記フレキシブルフラットケーブルの前記第１の信号線および第２の信号線の他端に接続された作動信号を処理するデバイスが配設される第２の基板とを具備することを特徴とする。

本発明のフレキシブルフラットケーブルおよび配線回路によれば、非反転信号線と反転信号線及び各信号線のそれぞれの接地線が等長、かつ互いに平行な線路で形成されたフレキシブルフラットケーブルで作動信号コネクタとデバイスとが接続されるので基板上のパターン設計の複雑さとリスクを低減できる。

また、基板に対するコネクタ位置の制約が軽減されるという効果を奏する。

以下、本発明に係わるフレキシブルフラットケーブルおよび配線回路の一実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係わるフレキシブルフラットケーブル３０およびフレキシブルフラットケーブル３０で接続された配線回路１００の構成の一例を示す構成図である。

図１に示すように、本発明に係わる配線回路１００は、作動信号コネクタ１１が配設された基板１０と、差動信号を処理するデバイス２１が配設された基板２０とがフレキシブルフラットケーブル３０で接続されている。

作動信号コネクタ１１は、基板１０に配設された差動信号を出力する図示せぬ作動信号出力素子のコネクタであり、作動信号コネクタ１１にフレキシブルフラットケーブル３０が接続されることで作動信号出力素子から出力される差動信号がフレキシブルフラットケーブル３０を介してデバイス２１へ伝送される。

フレキシブルフラットケーブル３０は、差動信号の非反転信号と反転信号とを伝送する非反転信号線と反転信号線及び各信号線に対応したそれぞれの接地線を備えており、フレキシブルフラットケーブル３０の各信号線の一端が作動信号コネクタ１１の各端子１１０Ａ、端子１１０Ｂとそれぞれ半田等により接続され、各信号線の他方の端がデバイス２１の各端子２１０Ａ、端子２１０Ｂとそれぞれ半田等により接続されている。

なお、作動信号コネクタ１１とフレキシブルフラットケーブル３０との接続またはデバイス２１とフレキシブルフラットケーブル３０との接続は、フレキシブルフラットケーブル３０の端に各線に接続された接続端子を形成し、作動信号コネクタ１１またはデバイス２１のフレキシブルフラットケーブル３０の接続部にそれぞれ各線に接続された接続端子を形成し、フレキシブルフラットケーブル３０の接続端子と作動信号コネクタ１１またはデバイス２１の各接続端子とを挿脱可能に接続してもよい。

フレキシブルフラットケーブル３０は、任意に折り曲げ可能なことから基板１０および基板２０の配置位置に制限されることなく基板１０の作動信号コネクタ１１と基板２０のデバイス２１とが容易に接続でき、配線回路１００を形成することができる。

ところで、本発明に係わるフレキシブルフラットケーブル３０は、作動信号コネクタ１１から出力される非反転信号と反転信号との差動信号と、その電流の経路にできるアンテナループ面積を零に近づけるまたは電磁放射ノイズを少なくするまたは信号を高速伝送する等の差動伝送方式の利点が得られるように構成されている。

図２は、フレキシブルフラットケーブル３０の構成を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。

なお、図２（ｂ）に示すフレキシブルフラットケーブル３０の断面図は、図１で示したフレキシブルフラットケーブル３０のＡ−Ａ’における断面図である。

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、フレキシブルフラットケーブル３０には、差動信号の非反転信号を伝送する信号線３１（説明の便宜上、「非反転信号線３１」という。）と、非反転信号線３１に対応する接地線３２と、反転信号を伝送する信号線３３（説明の便宜上、「反転信号線３３」という。）と、反転信号線３３に対応する接地線３４とが配設されており、各線３１、３２、３３、３４がポリエステル等の被覆部３５で被覆されてフラットに形成されている。

また、図２（ａ）に示すように各線３１、３２、３３、３４は、等長Ｌで各線が互いに平行な線路で形成されており、非反転信号線３１と反転信号線３３とは中心線Ｃに対して線対称に形成されている。

なお、中心線Ｃは、非反転信号線３１の反転信号線３３側の端から反転信号線３３の非反転信号線３１側の端までの距離の中間点で形成される線である。

また、各線３１、３２、３３、３４は、図２（ｂ）に示すように非反転信号線３１および反転信号線３３が同一断面上に所定の距離Ｗ１、離間して配設され、接地線３２および接地線３４が同一断面上の非反転信号線３１および反転信号線３３の外側にそれぞれ各信号線３２、３３に対応して距離Ｗ２、離間して配設されている。

なお、フレキシブルフラットケーブル３０の非反転信号線３１と反転信号線３３との配置は、非反転信号線３１と反転信号線３３とを入れ替えた配置としてもよく、非反転信号線３１と反転信号線３３との配置に応じて各信号線３１、３３の接地線３２、３４の配置が入れ替わった配置構成となる。

また、各線３１、３２、３３、３４の幅、厚さ及び各線を被覆している被覆部３５の誘電率は、非反転信号線３１及び反転信号線３３の差動インピーダンスが一定となるように選択調整されている。

また、各線３１、３２、３３、３４及び被覆部３５の材質は、フレキシブルフラットケーブルとして適用可能な屈曲自在の公知の導線（各線）及び被覆材が適用される。

このように本発明に係わるフレキシブルフラットケーブル３０は、各信号線３１、３３の外側に接地線３２、３５が配置されているので各信号線３１、３３に及ぼすノイズを軽減するとともに単層構造で信号線と接地線とが形成されている。

図３（ａ）乃至図３（ｆ）は、基板１０と基板２０との配置に応じて基板１０と基板２０とがフレキシブルフラットケーブル３０で接続されて形成された配線回路の一例を示す図である。

図３（ａ）は基板１０と基板とが互いに直交する方向で配置された配線回路１０１の側面図であり、図３（ｂ）は配線回路１０１のフレキシブルフラットケーブル３０の形状を示す概略的な立体図である。

なお、図３（ｂ）、（ｄ）、（ｆ）においては、説明の便宜上、フレキシブルフラットケーブル３０の非反転信号線３１と反転信号線３３のみを示してある。

図３（ａ）に示すように、配線回路１０１は、基板１０と基板２０とが互いに直交する方向で配置されており、他の基板や素子等の配置の影響によりフレキシブルフラットケーブル３０がＬ字型に曲げられて基板１０上の作動信号コネクタ１１と基板２０上のデバイス２１とが接続されている。

フレキシブルフラットケーブル３０は、任意自在に曲げることが可能であることからフレキシブルフラットケーブル３０をＬ字型に曲げ、フレキシブルフラットケーブル３０の一端の各線を作動信号コネクタ１１と接続し、フレキシブルフラットケーブル３０の他端の各線をデバイス２１と接続して配線回路１０１を形成することは容易に行える。

しかし、このような接続の場合であってもフレキシブルフラットケーブル３０の差動インピーダンスを一定に保持するためには差動信号を伝送する非反転信号線３１と反転信号線３３とが等長、かつ互いに平行な線路を形成し、作動信号コネクタ１１とデバイス２１とを接続する必要がある。

フレキシブルフラットケーブル３０は、前述したように非反転信号線３１と反転信号線３３及び各信号線の接地線３２、３４が等長、かつ互いに平行な線路で形成され、各線の周りは被覆部３５で被覆されている（図２参照）のでフレキシブルフラットケーブル３０をＬ字型に曲げた場合であってもフレキシブルフラットケーブル３０は、図３（ｂ）に示すように、非反転信号線３１と反転信号線３３との長さが等長で、かつ非反転信号線３１と反転信号線３３との間の距離がＷ１離間された平行な線路が保持され、作動信号コネクタ１１とデバイス２１とを接続する。

また、各信号線３１、３３に対応する各接地線３２、３４も等長で各信号線３１、３３の外側にそれぞれ距離Ｗ２離間された平行な線路が保持される。

このように基板１０上の作動信号コネクタ１１と基板２０上のデバイス２１とがＬ字型に曲げられたフレキシブルフラットケーブル３０で接続されて形成された配線回路１０１は、フレキシブルフラットケーブル３０の各信号線３１、３３及びそれぞれの各接地線３２、３４が等長、かつ互いに平行な線路を形成して差動信号コネクタ１１とデバイス２１とを接続するので差動インピーダンスが一定に保持される。

図３（ｃ）は基板１０と基板２０とが互いに平行で段差を有するように配置された配線回路１０２の側面図であり、図３（ｄ）は配線回路１０２のフレキシブルフラットケーブル３０の形状を示す概略的な立体図である。

図３（ｃ）に示すように、配線回路１０２は、基板１０と基板２０とが互いに平行で段差を有して配置され、他の基板や素子等の配置の影響によりフレキシブルフラットケーブル３０がＺ字型に曲げられて基板１０上の作動信号コネクタ１１と基板２０上のデバイス２１とが接続されている。

この場合も前述の図３（ａ）と同様に、フレキシブルフラットケーブル３０をＺ字型に曲げ、フレキシブルフラットケーブル３０の一端の各線を作動信号コネクタ１１と接続し、フレキシブルフラットケーブル３０の他端の各線をデバイス２１と接続して配線回路１０２を形成することは容易に行える。

また、Ｚ字型に曲げられたフレキシブルフラットケーブル３０は、図３（ｄ）に示すように、非反転信号線３１と反転信号線３３との長さが等長で、かつ非反転信号線３１と反転信号線３３との間の距離がＷ１離間された平行な線路が保持され、作動信号コネクタ１１とデバイス２１とを接続する。

また、各信号線３１、３３に対応する各接地線３２、３４も等長で各信号線３１、３３の外側にそれぞれ距離Ｗ２離間された平行な線路が保持される。

このように基板１０上の作動信号コネクタ１１と基板２０上のデバイス２１とがＺ字型に曲げられたフレキシブルフラットケーブル３０で接続されて形成された配線回路１０２は、フレキシブルフラットケーブル３０の各信号線３１、３３及びそれぞれの各接地線３２、３４が等長、かつ互いに平行な線路を形成して差動信号コネクタ１１とデバイス２１とを接続するので差動インピーダンスが一定に保持される。

図３（ｅ）は基板１０の直下に基板２０が基板１０と平行に配置された配線回路１０３の側面図であり、図３（ｆ）は配線回路１０３のフレキシブルフラットケーブル３０の形状を示す概略的な立体図である。

図３（ｅ）に示すように、配線回路１０３は、基板２０が基板１０の直下に配置されていることからフレキシブルフラットケーブル３０がコ字型に曲げられて基板１０上の作動信号コネクタ１１と基板２０上のデバイス２１とが接続されている。

この場合も前述の図３（ａ）と同様に、フレキシブルフラットケーブル３０をコ字型に曲げ、フレキシブルフラットケーブル３０の一端の各線を作動信号コネクタ１１と接続し、フレキシブルフラットケーブル３０の他端の各線をデバイス２１と接続して配線回路１０３を形成することは容易に行える。

また、コ字型に曲げられたフレキシブルフラットケーブル３０は、図３（ｆ）に示すように、非反転信号線３１と反転信号線３３との長さが等長で、かつ非反転信号線３１と反転信号線３３との間の距離がＷ１離間された平行な線路が保持され、作動信号コネクタ１１とデバイス２１とを接続する。

また、各信号線３１、３３に対応する各接地線３２、３４も等長で各信号線３１、３３の外側にそれぞれ距離Ｗ２離間された平行な線路が保持される。

このように基板１０上の作動信号コネクタ１１と基板２０上のデバイス２１とがコ字型に曲げられたフレキシブルフラットケーブル３０で接続されて形成された配線回路１０３は、フレキシブルフラットケーブル３０の各信号線３１、３３及びそれぞれの各接地線３２、３４が等長、かつ互いに平行な線路を形成して差動信号コネクタ１１とデバイス２１とを接続するので差動インピーダンスが一定に保持される。

なお、前述した図３（ａ）、（ｃ）、（ｅ）の各基板１０、２０の配置に基づくフレキシブルフラットケーブル３０の形状は一例を示したものであり、この形状の限定されるものではない。

本発明に係わるフレキシブルフラットケーブル３０は、各基板１０、２０の配置に対応して任意形状に折り曲げ、基板１０上の差動信号コネクタ１１と基板２０上のデバイス２１とを接続してもフレキシブルフラットケーブル３０の各線は、等長、かつ、各線が互いに平行な線路が保持され、差動インピーダンスが一定に保たれる。

また、以上の説明では、フレキシブルフラットケーブル３０で基板１０上の差動信号コネクタ１１と基板２０上のデバイス２１とを接続する例を示したが、フレキシブルフラットケーブル３０は、差動信号コネクタ１１とデバイス２１とを接続することに限定されるものではなく、差動信号の伝送を行う全ての装置に適用可能である。

以上説明したように、本発明のフレキシブルフラットケーブルおよび配線回路によれば、基板上のパターン設計の複雑さとリスクを低減するとともに基板に対するコネクタ位置の制約が軽減される。

本発明に係わるフレキシブルフラットケーブル３０およびフレキシブルフラットケーブル３０で接続された配線回路１００の構成の一例を示す構成図である。 図２は、フレキシブルフラットケーブル３０の構成を示す平面図（ａ）と断面図（ｂ）である。 図３（ａ）乃至図３（ｆ）は、フレキシブルフラットケーブル３０で接続された基板１０及び基板２０の配置に応じた配線回路の一例を示す図である。

符号の説明

１０、２０ 基板
１１ 差動信号コネクタ
２１ デバイス
３０ フレキシブルフラットケーブル
３１ 非反転信号線
３２ 反転信号線
３３、３４ 接地線
３５ 被覆部
１００、１０１、１０２、１０３ 配線回路

Claims (2)

1. 断面形状において、同一平面上に第１の距離離間して配設され、差動信号を伝送する第１の信号線および第２の信号線と、
   前記第１の信号線および前記第２の信号線の外側に、それぞれ第２の距離離間して前記第１の信号線および前記第２の信号線と同一平面上に配設される第１の接地線および第２の接地線と、
   前記第１の信号線、前記第２の信号線、前記第１の接地線、前記第２の接地線を被覆する被覆部と
   を具備することを特徴とするフレキシブルフラットケーブル。
2. 断面形状において、同一平面上に第１の距離離間して配設され、差動信号を伝送する第１の信号線および第２の信号線と、前記第１の信号線および前記第２の信号線の外側に、それぞれ第２の距離離間して前記第１の信号線および前記第２の信号線と同一平面上に配設される第１の接地線および第２の接地線と、前記第１の信号線、前記第２の信号線、前記第１の接地線、前記第２の接地線を被覆する被覆部とを具備するフレキシブルフラットケーブルと、
   前記フレキシブルフラットケーブルの前記第１の信号線および第２の信号線の一端に接続された作動信号コネクタが配設される第１の基板と、
   前記フレキシブルフラットケーブルの前記第１の信号線および第２の信号線の他端に接続された作動信号を処理するデバイスが配設される第２の基板と
   を具備することを特徴とする配線回路。

Images