JP2015115437A - フレキシブル配線基板、及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】差動信号線が配線される中空構造のフレキシブル配線基板を用いた場合でも、良好なインピーダンスコントロールができ、かつ効率の良い配線が可能になるとともに、輻射ノイズを抑えることができる仕組みを提供する。【解決手段】フレキシブル配線基板３は、略直角に屈曲して配置されるフレキシブル部３ｅを有する。フレキシブル部３ｅは、差動信号線が配線されるパターン形成層３ｅ１と、パターン形成層３ｅ１に対して空隙部Ｅ１を介して対向配置され、差動信号線のインピーダンスをコントロールするグランドパターンが配線されるパターン形成層３ｅ２とを備える。グランドパターンには、複数の開口部を有するメッシュ形状部が設けられ、メッシュ形状部は、パターン形成層３ｅ１とパターン形成層３ｅ２との距離が大きくなるにつれて複数の開口部の開口量が段階的に小さく形成される。【選択図】図３

Description

本発明は、差動信号線が配線されるフレキシブル配線基板、及びフレキシブル配線基板を備える例えばデジタルカメラや携帯端末等の電子機器に関する。

近年、電子機器の機能向上に伴い、より高速なデジタルデータ伝送が求められており、その伝送方式としてＬＶＤＳ（Low voltage Differential signaling）やＵＳＢ（Ｕniversal Serial Bus）規格などがある。ＬＶＤＳは、回路やプロトコルを比較的自由に設計できる高速（数百ＭＢＰＳ）の伝送規格であり、デジタルカメラや携帯電話などの撮像部や液晶表示装置の信号伝送に広く用いられている。差動伝送路においては、対となる差動伝送路の特性インピーダンスを規格により定められた値で均一にする必要がある。

図８（ａ）はＬＶＤＳ伝送路を有する従来の撮像装置の内部構造を示す斜視図、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す撮像装置を背面側から見た一部を分解した斜視図である。

図８において、リジッドフレキシブル配線基板７０３は、撮像素子７０２が実装されるリジッド部７０３ａと、カードコネクタ７０４が実装されるリジッド部７０３ｂと、コネクタ７０６が実装されたリジッド部７０３ｃとを有する。フレキシブル部７０３ｄ，７０３ｅは、それぞれのリジッド部７０３ａ〜７０３ｃを電気的に接続する。

コネクタ７０６は、画像エンジンが実装されたメイン配線基板７０５と電気的に接続される。また、撮像素子７０２は、レンズ鏡筒７１１の入射光軸に対して直交する装置本体の側面に配置されている。

レンズ鏡筒７１１は、屈曲光学系を有し、レンズ鏡筒７１１に入射した光束は、不図示のミラーにより直角に曲げられてローパスフィルタ７０８を介して撮像素子７０２に導かれる。撮像素子７０２は、センサプレート７０７に接着等で固定され、センサプレート７０７の３箇所のビス止め部７０７ａ〜７０７ｃの締め代を調整することにより、撮像素子７０２のあおり調整がなされる。撮像素子７０２から出力された映像信号は、ＬＶＤＳでリジッドフレキシブル配線基板７０３からコネクタ７０６を介してメイン配線基板７０５に伝送され、メイン配線基板７０５に実装された画像エンジンで処理される。

図９（ａ）はフレキシブル部７０３ｅの差動ラインのパターンを示す図、図９（ｂ）はフレキシブル部７０３ｅのグランドパターンを示す図である。図１０は、撮像素子７０２の実装部における図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

ＬＶＤＳで伝送される信号線は、撮像素子の仕様により異なるが、複数のペアからなる。図９（ａ）においては、フレキシブル部７０３ｅの一方面に、３ペアの差動信号線群７０１が配線されており、その周囲がグランドパターン７０２で囲まれている。フレキシブル部７０３ｅの他方面には、図９（ｂ）に示すように、グランドパターン７１０が配線されている。差動信号線の線幅、線間クリアランス、差動信号線の両サイドのクリアランス、及びグランドパターン７１０のメッシュの粗密をコントロールすることにより差動インピーダンスが１００Ωになるように調整されている。

しかし、このような構成では、リジッドフレキシブル配線基板７０３のフレキシブル部７０３ｅに多くのパターンが配線されるため、フレキシブル部７０３ｅの剛性が増して変形時の反力が大きくなる。そのため、撮像素子７０２のあおり調整時にリジッド部７０３ａに作用する負荷が大きくなり、調整が困難になる可能性がある。また、落下等の衝撃時にフレキシブル部７０３ｅで衝撃を吸収しきれず、メイン配線基板７０５に接続されているコネクタ７０６が外れてしまう等の問題もある。

そこで、パターン形成層間の接着剤層をなくした中空構造のフレキシブル部とすることで、リジッド部を接続するフレキシブル部の柔軟性を確保して変形時の反力を抑制することが行われている。例えば、図９に示すように、インピーダンスコントロールのために、フレキシブル部７０３ｅの１層目のパターン形成層７０３ｅ１にコプレーナ配線を行い、２層目のパターン形成層７０３ｅ２にグランドパターンを配線する技術が提案されている（特許文献１）。

特開平２００８−２８８５１６号公報

しかし、図１０に示すように、リジッド部７０３ａに対してリジッド部７０３ｂが略直交配置される場合、フレキシブル部７０３ｅのパターン形成層７０３ｅ１，７０３ｅ２の経路の違いによって良好なインピーダンスコントロールができないという問題がある。即ち、内側のパターン形成層７０３ｅ１と外側のパターン形成層７０３ｅ２との経路の違いからパターン形成層７０３ｅ１，７０３ｅ２間の隙間間隔が変動し、インピーダンスにばらつきが生じる。また、グランドパターンを用いずに片面のみでインピーダンスコントロールをしようとすると、差動信号線の線幅を太くする必要があるほか、輻射ノイズの影響が懸念される。

そこで、本発明は、差動信号線が配線される中空構造のフレキシブル配線基板を用いた場合でも、良好なインピーダンスコントロールができ、かつ効率の良い配線が可能になるとともに、輻射ノイズを抑えることができる仕組みを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、屈曲して配置されるフレキシブル部を有するフレキシブル配線基板であって、前記フレキシブル部は、差動信号線が配線される第１のパターン形成層と、前記第１のパターン形成層に対して空隙部を介して対向配置されグランドパターンが配線される第２のパターン形成層と、を備え、前記グランドパターンには、複数の開口部を有するメッシュ形状部が設けられ、前記メッシュ形状部は、前記第１のパターン形成層と前記第２のパターン形成層との距離が大きくなるにつれて前記複数の開口部の開口量が段階的に小さく形成されることを特徴とする。

本発明によれば、差動信号線が配線される中空構造のフレキシブル配線基板を用いた場合でも、良好なインピーダンスコントロールができ、かつ効率の良い配線が可能になるとともに、輻射ノイズを抑えることができる。

（ａ）は本発明のフレキシブル配線基板の第１の実施形態であるリジッドフレキシブル配線基板を備える電子機器の一例としてのデジタルカメラの内部構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すデジタルカメラを背面側から見た一部を分解した斜視図である。 リジッドフレキシブル配線基板の層構成を示す断面図である。 撮像素子の実装部における図１のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）はリジッドフレキシブル配線基板の１層目の差動信号線の配線パターンを示す図、（ｂ）はリジッドフレキシブル配線基板の２層目の差動信号線の配線パターンを示す図である。 （ａ）はリジッドフレキシブル配線基板の３層目の差動信号線の配線パターンを示す図、（ｂ）はリジッドフレキシブル配線基板の４層目の差動信号線の配線パターンを示す図である。 （ａ）は図４（ｂ）の部分拡大図、（ｂ）は図５（ａ）の部分拡大図である。 本発明のフレキシブル配線基板の第２の実施形態であるリジッドフレキシブル配線基板を備える電子機器の一例としてのデジタルカメラにおける撮像素子の実装部の要部断面図である。 （ａ）はＬＶＤＳ伝送路を有する従来の撮像装置の内部構造を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す撮像装置を背面側から見た一部を分解した斜視図である。 （ａ）はフレキシブル部の差動ラインのパターンを示す図、（ｂ）はフレキシブル部のグランドパターンを示す図である。 撮像素子の実装部における図８（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

(第１の実施形態）
図１（ａ）は、本発明のフレキシブル配線基板の第１の実施形態であるリジッドフレキシブル配線基板を備える電子機器の一例としてのデジタルカメラの内部構造を示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すデジタルカメラを背面側から見た一部を分解した斜視図である。

図１に示すデジタルカメラは、ＬＶＤＳの配線構造のリジッドフレキシブル配線基板３を備える。リジッドフレキシブル配線基板３は、撮像素子２が実装されるリジッド部３ａと、カードコネクタ４が実装されるリジッド部３ｂと、コネクタ６が実装されたリジッド部３ｃとを有する。

コネクタ６は、画像エンジンが実装されたメイン配線基板５に電気的に接続されて、メイン配線基板５に信号を伝送する。撮像素子２は、カメラを正面側(被写体側）から見て左側の側面に配置されている。また、リジッド部３ａとリジッド部３ｂとは、フレキシブル部３ｅにより電気的に接続され、リジッド部３ｂとリジッド部３ｃとは、フレキシブル部３ｄにより電気的に接続される。ここで、リジッド部３ａは、本発明の第１のリジッド部の一例に相当し、リジッド部３ｂは、本発明の第２のリジッド部の一例に相当する。

レンズ鏡筒１は、カメラの正面側に配置され、屈曲光学系を有する。レンズ鏡筒１に入射した光束は、不図示のミラーにより直角に曲げられてローパスフィルタ８を介して撮像素子２に導かれる。

撮像素子２は、センサプレート７に接着等で固定され、センサプレート７の３箇所のビス止め部７ａ〜７ｃの締め代を調整することにより、撮像素子２のあおり調整がなされる。ビス止め部７ａ〜７ｃには、撮像素子２の遮光及びごみの進入を防ぐゴムブッシュ９が設けられる。撮像素子２から出力された映像信号は、ＬＶＤＳでリジッドフレキシブル配線基板３からコネクタ６を介してメイン配線基板５に伝送され、メイン配線基板５に実装された画像エンジンで処理される。

図２は、リジッドフレキシブル配線基板３の層構成を示す断面図である。なお、図２では、リジッド部３ａ，３ｂ、及びリジッド部３ａとリジッド部３ｂとを電気的に接続するフレキシブル部３ｅを例に採って説明する。

図２に示すように、リジッド部３ａ，３ｂは、１層目の導体層Ｐ１から４層目の導体層Ｐ４までの４層構造であり、両面フレキシブル配線基板を２枚貼り合わせた層構成となっている。

導体層Ｐ１は、ポリイミド等からなるベース材Ｂ１２の表面側（図の上面側）に貼り付けられ、導体層Ｐ２は、ベース材Ｂ１２の裏面側（図の下面側）に貼り付けられている。導体層Ｐ１の表面側には、ソルダーレジストＲ１が塗布されている。導体層Ｐ２の裏面側には、ポリイミド等からなるカバーレイフィルムＣ２が貼り付けられている。

同様に、導体層Ｐ３は、ポリイミド等からなるベース材Ｂ３４の表面側に貼り付けられ、導体層Ｐ４は、ベース材Ｂ３４の裏面側に貼り付けられている。導体層Ｐ３の表面側には、ポリイミド等からなるカバーレイフィルムＣ３が貼り付けられ、導体層Ｐ４の裏面側には、ソルダーレジストＲ４が塗布されている。導体層Ｐ４側には、撮像素子２が実装される。

カバーレイフィルムＣ２とカバーレイフィルムＣ３との間には、ガラスエポキシ樹脂Ｆ１が配置される。ガラスエポキシ樹脂Ｆ１は、接着剤Ａ２を介してカバーレイフィルムＣ２に接着固定されるとともに、接着剤Ａ３を介してカバーレイフィルムＣ３に接着固定されている。また、リジッド部３ａ，３ｂの層間の接続は、スルーホールＴＨ２，ＴＨ１により行われる。

フレキシブル部３ｅは、リジッド部３ａ，３ｂの２層目及び３層目から引き出されて、リジッド部３ａ，３ｂと電気的に接続されている。即ち、フレキシブル部３ｅは、導体層Ｐ２、ベース材Ｂ１２及びカバーレイフィルムＣ２を有するパターン形成層３ｅ１と、導体層Ｐ３、ベース材Ｂ３４及びカバーレイフィルムＣ３を有するパターン形成層３ｅ２とで構成される。

パターン形成層３ｅ２は、パターン形成層３ｅ１に対向配置され、パターン形成層３ｅ１のカバーレイフィルムＣ２とパターン形成層３ｅ２のカバーレイフィルムＣ３との間には、接着剤層はなく、空隙部Ｅ１が形成される。

このように空隙部Ｅ１を設けた中空構造のフレキシブル部３ｅとすることで、フレキシブル部３ｅの柔軟性を確保して変形時の反力を抑制する。これにより、フレキシブル部３ｅの屈曲性を向上させて、撮像素子２が実装されるリジッド部３ａやメイン配線基板５に接続されるコネクタ６にかかる負荷を軽減させている。ここで、パターン形成層３ｅ１は、本発明の第１のパターン形成層の一例に相当し、パターン形成層３ｅ２は、本発明の第２のパターン形成層の一例に相当する。

図３は、撮像素子２の実装部における図１のＡ−Ａ線断面図である。図３に示すように、リジッドフレキシブル配線基板３のリジッド部３ａとリジッド部３ｂとは、互いに略直角になるように配置されている。従って、リジッド部３ａとリジッド部３ｂとを接続するフレキシブル部３ｅは、略直角に屈曲して配置される。

そして、略直角に折り曲げられたフレキシブル部３ｅの外側となるパターン形成層３ｅ１と内側になるパターン形成層３ｅ２との経路の違いにより、内側になるパターン形成層３ｅ２がパターン形成層３ｅ１から離れる方向に湾曲する。

ここで、本実施形態では、スペーサ１０をパターン形成層３ｅ１とパターン形成層３ｅ２との間に差し込むように取り付けることで、パターン形成層３ｅ１とパターン形成層３ｅ２との間隔Ｔ１が特定の値に規制されている。

図４（ａ）はリジッドフレキシブル配線基板３の１層目の差動信号線の配線パターンを示す図、図４（ｂ）はリジッドフレキシブル配線基板３の２層目の差動信号線の配線パターンを示す図である。図５（ａ）はリジッドフレキシブル配線基板３の３層目の差動信号線の配線パターンを示す図、図５（ｂ）はリジッドフレキシブル配線基板３の４層目の差動信号線の配線パターンを示す図である。図６（ａ）は図４（ｂ）の部分拡大図、図６（ｂ）は図５（ａ）の部分拡大図である。

図４に示すように、リジッドフレキシブル配線基板３には、差動信号線群４０１が撮像素子２からコネクタ６まで配線されている。差動信号は、一つの信号に対して１ペアの差動信号線を用い、本実施形態では、３ペアの差動信号線４０２ｐ，４０２ｎ、差動信号線４０３ｐ，４０３ｎ、及び差動信号線４０４ｐ，４０４ｎにより差動信号線群４０１を構成している(図６（ａ）参照）。各ペアの差動信号線は、それぞれ逆位相の信号を有し、その差に基づき差動信号を検出する。また、差動信号の差動インピーダンスは、１００Ωになるようにコントロールされる。

差動信号線群４０１は、配線する層によりグラウンドパターンとの距離や基板の誘電率等が異なるため、配線パターンが異なる。リジッド部３ａ，３ｂの１層目の導体層Ｐ１（図２）に差動信号線群４０１を配線する場合には、直下の２層目の導体層Ｐ２に全面グランドパターンを配線する。また、リジッド部３ａ，３ｂの２層目の導体層Ｐ２に差動信号線群４０１を配線する場合には、１層目の導体層Ｐ１に全面グランドパターンを配線し、３層目の導体層Ｐ３には、配線せず、４層目の導体層Ｐ４に全面グランドパターンを配線する。

フレキシブル部３ｅのパターン形成層３ｅ１の導体層Ｐ２に差動信号線群４０１を配線する場合には、パターン形成層３ｅ２の導体層Ｐ３に全面グランドパターンを配線すると、空隙部Ｅ１を設けたことで差動インピーダンスが小さくなる。このため、本実施形態では、全面グランドパターンに複数の開口部を有するメッシュ形状部を複数種設けることで、インピーダンスをコントロールしている。

具体的には、図６（ｂ）に示すように、フレキシブル部３ｅのパターン形成層３ｅ２の導体層Ｐ３の全面グランドパターンには、３種類のメッシュ形状部４０５ａ，４０５ｅ、メッシュ形状部４０５ｂ，４０５ｄ、及びメッシュ形状部４０５ｃが設けられている。

メッシュ形状部４０５ａは、リジッド部３ａに隣接して配置され、メッシュ形状部４０５ｅは、リジッド部３ｂに隣接して配置される。メッシュ形状部４０５ｃは、フレキシブル部３ｅの中間部に配置される。メッシュ形状部４０５ｂは、メッシュ形状部４０５ａとメッシュ形状部４０５ｃとの間に配置され、メッシュ形状部４０５ｄは、メッシュ形状部４０５ｅとメッシュ形状部４０５ｃとの間に配置される。

そして、メッシュ形状部４０５ａ，４０５ｅの複数の開口部の開口量が最も大きく、メッシュ形状部４０５ｂ，４０５ｄ、及びメッシュ形状部４０５ｃの順に複数の開口部の開口量が小さくなっている。

フレキシブル部３ｅのパターン形成層３ｅ１とパターン形成層３ｅ２との間に隙間がない場合に、メッシュ形状部４０５ａ，４０５ｅの複数の開口部の開口量で差動インピーダンスが１００Ωになるように設定されている。

図３で説明したように、フレキシブル部３ｅが折り曲げられて屈曲配置されると、差動信号線群４０１が配線されたパターン形成層３ｅ１に対してパターン形成層３ｅ２がパターン形成層３ｅ１から離れる方向に湾曲する。差動信号線群４０１とグランドパターンとの距離が離れると差動インピーダンスが上がることになる。

このため、パターン形成層３ｅ２がパターン形成層３ｅ１から離れるにつれてメッシュ形状部４０５ｂ，４０５ｄ、及びメッシュ形状部４０５ｃの複数の開口部の開口量を段階的に小さくして差動インピーダンスが下がるようにしている。即ち、パターン形成層３ｅ２とパターン形成層３ｅ１との距離が大きくなるにつれてメッシュ形状部の複数の開口部の開口量を段階的に小さくしている。

また、本実施形態では、上述したように、スペーサ１０をパターン形成層３ｅ１とパターン形成層３ｅ２との間に差し込んでパターン形成層３ｅ１とパターン形成層３ｅ２との間隔Ｔ１を特定の値に規制している。

このため、間隔Ｔ１に合せてメッシュ形状部４０５ａ〜４０５ｅの複数の開口部の開口量を段階的に変更することで、パターン形成層３ｅ２がパターン形成層３ｅ１から離れる方向に湾曲しても容易に差動インピーダンスをコントロールすることが可能になる。

また、メッシュ形状部４０５ａ〜４０５ｅの複数の開口部の開口量を段階的に変更することで、差動インピーダンスの変化を小さくすることができるため、輻射ノイズの放出を抑えることができる。なお、スペーサ１０は、必ずしもフレキシブル部３ｅの幅方向の全域に差し込む必要はなく、差動信号線が配線されている領域に差し込まれていればよい。

フレキシブル部３ｅは、複数の開口部の開口量が最も大きいメッシュ形状部４０５ｅで略直角に折り曲げられるため、通常の全面グランドパターンと比較して曲げやすくなる。このため、リジッド部３ｂに対する負荷を小さくすることができる。また、組立時においてもメッシュ形状部４０５ｅの箇所が曲がりやすいため組み立てやすく、折り曲げ指標として使用することが可能である。

以上説明したように、本実施形態では、中空構造のリジッドフレキシブル配線基板３を用いた場合でも、良好なインピーダンスコントロールができ、かつ効率の良い配線が可能になるとともに、輻射ノイズを抑えることができる。

なお、本実施形態では、メッシュ形状部の開口形状を矩形状としているが、これに限定されず、円形やひし形等の開口形状でもよく、また、複数の開口部の開口形状が互いに異なっていてもよい。

（第２の実施形態）
次に、図７を参照して、本発明のフレキシブル配線基板の第２の実施形態であるリジッドフレキシブル配線基板を備える電子機器の一例としてのデジタルカメラについて説明する。図７は、撮像素子２の実装部の要部断面図である。なお、上記第１の実施形態と重複する部分については、図に同一符号を付して相違点についてのみ説明する。

上記第１の実施形態では、スペーサ１０を用いてパターン形成層３ｅ１とパターン形成層３ｅ２との間隔Ｔ１を特定の値に規制している。

これに対し、本実施形態では、撮像素子２が固定されるセンサプレート７を延長してセンサプレート７に湾曲するパターン形成層３ｅ２を当接させることで、パターン形成層３ｅ１とパターン形成層３ｅ２との間隔Ｔ２を特定の値に規制している。センサプレート７は、金属を用いると差動信号のインピーダンスに影響を与えるため、樹脂材料などの金属より誘電率の低い材料で形成される。これにより、組立時の部品点数を削減することができる。その他の構成、及び作用効果は、上記第１の実施形態と同様である。

なお、本発明の構成は、上記各実施形態に例示したものに限定されるものではなく、材質、形状、寸法、形態、数、配置箇所等は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

３ リジッドフレキシブル配線基板
３ａ，３ｂ リジッド部
３ｅ フレキシブル部
３ｅ１，３ｅ２ パターン形成層
７ センサプレート
１０ スペーサ
４０１ 差動信号線群
４０５ａ〜４０５ｅ グランドパターン
Ｅ１ 空隙部

Claims (8)

1. 屈曲して配置されるフレキシブル部を有するフレキシブル配線基板であって、
   前記フレキシブル部は、差動信号線が配線される第１のパターン形成層と、前記第１のパターン形成層に対して空隙部を介して対向配置されるグランドパターンが配線される第２のパターン形成層と、を備え、
   前記グランドパターンには、複数の開口部を有するメッシュ形状部が設けられ、
   前記メッシュ形状部は、前記第１のパターン形成層と前記第２のパターン形成層との距離が大きくなるにつれて前記複数の開口部の開口量が段階的に小さく形成されることを特徴とするフレキシブル配線基板。
2. 前記フレキシブル部により互いに電気的に接続される第１のリジッド部及び第２のリジッド部を備えることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
3. 請求項１又は２に記載のフレキシブル配線基板を備えることを特徴とする電子機器。
4. 請求項２に記載のフレキシブル配線基板を備え、前記第１のリジッド部と前記第２のリジッド部とは、略直角に配置されることを特徴とする電子機器。
5. 前記フレキシブル部が屈曲して配置された際に、前記第１のパターン形成層と前記第２のパターン形成層との距離を規制する規制手段を備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の電子機器。
6. 前記規制手段は、少なくとも前記差動信号線が配線された領域に配置されることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
7. 前記規制手段は、撮像素子が固定されるセンサプレートであることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。
8. 前記センサプレートは、樹脂材料で形成されることを特徴とする請求項７に記載の電子機器。