(57)【要約】 【課題】屈曲性の向上を図りつつ、高速伝送特性の向上を図ることができるフレキシブル配線部材を有した電子機器を提供する。【解決手段】一つの実施形態によれば、フレキシブル配線部材は、絶縁層と、第１導体線路と、第２導体線路と、シールド層とを有する。前記第１導体線路は、前記絶縁層の第１面に設けられている。前記第２導体線路は、前記絶縁層の第１面に設けられ、前記第１導体線路とは逆位相の信号が流れる、またはグラウンドに電気的に接続されている。前記シールド層は、前記絶縁層の第２面に設けられ、前記第１導体線路よりも電気抵抗率が大きい。前記第１導体線路の幅をｗ、前記第１導体線路と前記第２導体線路との間の距離をｓ、前記第１導体線路の厚みをｔ、前記第１導体線路と前記シールド層との間の距離をｈとしたとき、ｔｈ／ｗｓ≧０．２２５である。【選択図】図２
2014060367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に収容されたフレキシブル配線部材と、を備え、
前記フレキシブル配線部材は、
第１面と該第１面とは反対側に位置した第２面とを含む絶縁層と、
前記絶縁層の第１面に設けられ、信号が流れる第１導体線路と、
前記絶縁層の第１面に設けられ、前記第１導体線路とは逆位相の信号が流れる、またはグラウンドに電気的に接続された第２導体線路と、
前記絶縁層の第２面に設けられ、前記第１導体線路とは異なる導電材料を含み、前記第１導体線路よりも電気抵抗率が大きなシールド層と、
を有し、
前記第１導体線路の幅をｗ、前記第１導体線路と前記第２導体線路との間の距離をｓ、前記第１導体線路の厚みをｔ、前記第１導体線路と前記シールド層との間の距離をｈとしたとき、
ｔｈ／ｗｓ≧０．２２５
である電子機器。
【請求項２】
請求項１の記載において、
前記第１導体線路及び前記第２導体線路は、差動信号が流れる電子機器。
【請求項３】
請求項１または請求項２の記載において、
前記第１導体線路と前記シールド層との間の距離は、前記第１導体線路と前記第２導体線路との間の距離よりも小さい電子機器。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかの記載において、
前記第１導体線路と前記シールド層との間の距離は、前記第１導体線路の幅よりも小さい電子機器。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかの記載において、
前記第１導体線路と前記第２導体線路との間の距離は、前記第１導体線路の幅よりも小さい電子機器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかの記載において、
前記シールド層は、導電性接着剤または導電性ペーストで形成された電子機器。
【請求項７】
第１面と該第１面とは反対側に位置した第２面とを含む絶縁層と、
前記絶縁層の第１面に設けられ、信号が流れる第１導体線路と、
前記絶縁層の第１面に設けられ、前記第１導体線路とは逆位相の信号が流れる、またはグラウンドに電気的に接続された第２導体線路と、
前記絶縁層の第２面に設けられ、前記第１導体線路とは異なる導電材料を含み、前記第１導体線路よりも電気抵抗率が大きなシールド層と、
を有し、
前記第１導体線路の幅をｗ、前記第１導体線路と前記第２導体線路との間の距離をｓ、前記第１導体線路の厚みをｔ、前記第１導体線路と前記シールド層との間の距離をｈとしたとき、
ｔｈ／ｗｓ≧０．２２５
であるフレキシブル配線部材。
【請求項８】
請求項７の記載において、
前記第１導体線路及び前記第２導体線路は、差動信号が流れるフレキシブル配線部材。
【請求項９】
請求項７または請求項８の記載において、
前記第１導体線路と前記シールド層との間の距離は、前記第１導体線路と前記第２導体線路との間の距離よりも小さいフレキシブル配線部材。
【請求項１０】
請求項７乃至請求項９のいずれかの記載において、
前記第１導体線路と前記シールド層との間の距離は、前記第１導体線路の幅よりも小さいフレキシブル配線部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、フレキシブル配線部材、及びフレキシブル配線部材を有した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
絶縁層と、該絶縁層に設けられた導体線路と、前記絶縁層を間に挟んで前記導体線路とは反対側に設けられたグラウンド層とを有したプリント基板が提案されている。前記導体線路及び前記グラウンド層は、同じ材料（例えば銅）で形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１６５４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の高速デジタル機器に用いられるフレキシブル配線部材は、ＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）の向上に加え、屈曲性の向上と、高速伝送特性の向上とが要望されている。
【０００５】
ここで、屈曲性を向上させるため、銅のグラウンド層に代えて、銅よりも柔らかい材料でシールド層を形成することが考えられる。しかしながら、銅よりも柔らかい材料は、一般的に銅よりも電気抵抗率が大きい。このため、銅よりも柔らかい材料でシールド層を形成すると、導体線路を流れる信号が大きく減衰し、高速伝送特性を向上させることが難しくなる。
【０００６】
本発明の目的は、屈曲性の向上を図りつつ、高速伝送特性の向上を図ることができるフレキシブル配線部材及び電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一つの実施形態によれば、電子機器は、筐体と、前記筐体に収容されたフレキシブル配線部材とを備える。前記フレキシブル配線部材は、絶縁層と、第１導体線路と、第２導体線路と、シールド層とを有する。前記絶縁層は、第１面と、該第１面とは反対側に位置した第２面とを含む。前記第１導体線路は、前記絶縁層の第１面に設けられ、信号が流れる。前記第２導体線路は、前記絶縁層の第１面に設けられ、前記第１導体線路とは逆位相の信号が流れる、またはグラウンドに電気的に接続されている。前記シールド層は、前記絶縁層の第２面に設けられ、前記第１導体線路とは異なる導電材料を含み、前記第１導体線路よりも電気抵抗率が大きい。前記第１導体線路の幅をｗ、前記第１導体線路と前記第２導体線路との間の距離をｓ、前記第１導体線路の厚みをｔ、前記第１導体線路と前記シールド層との間の距離をｈとしたとき、ｔｈ／ｗｓ≧０．２２５である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一つの実施形態に係る電子機器の斜視図。
【図２】図１中に示されたフレキシブル配線部材の断面図。
【図３】図１中に示されたフレキシブル配線部材の内部の結合間係を模式的に示す図。
【図４】図１中に示されたフレキシブル配線部材の伝送線路の減衰率を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書では、いくつかの要素に複数の表現の例を付している。なおこれら表現の例はあくまで例示であり、上記要素が他の表現で表現されることを否定するものではない。また、複数の表現が付されていない要素についても、別の表現で表現されてもよい。
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。  
図１乃至図４は、一つの実施形態に係る電子機器１について示す。図１に示すように、本実施形態に係る電子機器１は、タブレット型ポータブルコンピュータ（タブレット端末、スレートＰＣ）である。なお、本実施形態が適用可能な電子機器は、上記例に限られない。本実施形態は、例えばノートブック型ポータブルコンピュータや、テレビジョン受像機、携帯電話（スマートフォンを含む）、ゲーム機など種々の電子機器に広く適用可能である。
【００１１】
図１に示すように、電子機器１は、例えば扁平な筐体２を有する。筐体２には、表示装置３（第１モジュール、第１デバイス、第１ユニット）と、回路基板４（第２モジュール、第２デバイス、第２ユニット）とが収容されている。電子機器１は、さらに、表示装置３と回路基板４との間に設けられたフレキシブル配線部材５を有する。
【００１２】
フレキシブル配線部材５は、例えばフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）、またはフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）である。フレキシブル配線部材５は、屈曲性（柔軟性、可撓性）を有した平状の接続部材である。フレキシブル配線部材５の第１端部は、表示装置３に接続される。フレキシブル配線部材５の第２端部は、回路基板４に接続される。これにより、フレキシブル配線部材５は、表示装置３と回路基板４とを電気的に接続する。
【００１３】
次に、図２乃至図４を参照して、本実施形態に係るフレキシブル配線部材５について説明する。フレキシブル配線部材５は、例えばシールド付ＦＰＣである。図２に示すように、フレキシブル配線部材５は、第１絶縁層１１（ベース）、第１導体線路１２、第２導体線路１３、第２絶縁層１４（カバー）、及びシールド層１５を有する。
【００１４】
第１絶縁層１１は、フレキシブル配線部材５の全長に亘って設けられ、該フレキシブル配線部材５の本体を形成する。第１絶縁層１１は、第１面１１ａと、該第１面１１ａとは反対側に位置した第２面１１ｂとを有する。第１面１１ａ及び第２面１１ｂは、フレキシブル配線部材５の延伸方向に広がる。すなわち、第１面１１ａ及び第２面１１ｂは、フレキシブル配線部材５の厚さ方向とは交差した方向に広がる。第１絶縁層１１の材料は、例えばポリイミドであるが、これに限定されない。
【００１５】
図２に示すように、第１導体線路１２及び第２導体線路１３は、第１絶縁層１１の第１面１１ａに設けられている。第１導体線路１２及び第２導体線路１３は、フレキシブル配線部材５の延伸方向（紙面奥行き方向）に線状に延びている。第１導体線路１２及び第２導体線路１３は、互いに平行に延びている。第１導体線路１２及び第２導体線路１３は、例えば銅で形成されている。第１導体線路１２及び第２導体線路１３は、例えば同じ厚みを有する。
【００１６】
本実施形態に係る第１導体線路１２及び第２導体線路１３は、ディファレンシャルモード（差動モード）で使用される一対の信号線路である。すなわち、第１導体線路１２及び第２導体線路１３は、差動信号が流れる伝送線路を構成する。つまり、第１導体線路１２及び第２導体線路１３には、互いに逆位相の信号が流れる。
【００１７】
なお、本実施形態の一つの変形例では、第２導体線路１３は、グラウンドに電気的に接続されてもよい。すなわち、第１導体線路１２及び第２導体線路１３は、シングルエンド伝送に使用される信号線路でもよい。
【００１８】
図２に示すように、第１絶縁層１１の第１面１１ａには、第２絶縁層１４が積層される。第２絶縁層１４は、第１導体線路１２及び第２導体線路１３を覆う。これにより、第１導体線路１２及び第２導体線路１３は、外部から保護される。
【００１９】
図２に示すように、第１絶縁層１１の第２面１１ｂには、シールド層１５（グラウンド層）が設けられている。シールド層１５は、例えばフレキシブル配線部材５の略全幅に設けられている。シールド層１５は、第１絶縁層１１を間に挟み、第１導体線路１２及び第２導体線路１３に向かい合う。すなわち、シールド層１５は、第１絶縁層１１を間に挟み、第１導体線路１２及び第２導体線路１３を覆っている。
【００２０】
シールド層１５は、グラウンドに電気的に接続されている。シールド層１５は、第１導体線路１２及び第２導体線路１３から放射される不要輻射（ノイズ）を抑制するシールドとして機能する。
【００２１】
シールド層１５は、第１導体線路１２及び第２導体線路１３とは異なる導電材料を含む。シールド層１５は、第１導体線路１２及び第２導体線路１３の材料よりも柔らかい導電材料で形成されている。シールド層１５は、例えば銅よりも柔らかい導電材料で形成されている。銅よりも柔らかい材料でシールド層１５が形成されることで、フレキシブル配線部材５は、大きな屈曲性（高い柔軟性）を有する。
【００２２】
本実施形態では、シールド層１５は、例えば異方性導電体を含む接着剤（導電性接着剤）、または導電性ペースト（例えば銀ペースト）が硬化されることで形成されている。なお、シールド層１５は、スパッタリングで形成されてもよい。また、シールド層１５は、例えば上記接着剤やペーストの上にスパッタリングが施されてもよい。また、シールド層１５は、上述の複数の材料が積層されて形成されてもよい。また、シールド層１５は、上記以外の材料で形成されてもよい。
【００２３】
一方で、上記のような材料で構成されたシールド層１５は、銅のグラウンド層に比べて、電気抵抗率（導電性）で劣る。すなわち、上記シールド層１５は、第１導体線路１２及び第２導体線路１３よりも大きな電気抵抗率を有する。このため、第１導体線路１２及び第２導体線路１３を流れる信号は、シールド層１５の影響を受けて減衰される。換言すれば、シールド層１５は、第１導体線路１２及び第２導体線路１３を流れる信号に対して減衰器となる。信号が減衰すると、高速伝送特性に良くない影響を及ぼす。
【００２４】
そこで本実施形態では、上記減衰を小さくするため、各構成要素の寸法が下記の式（１）に基づいて調整されている。
【００２５】
すなわち、図２に示すように、第１導体線路１２の幅（線路幅、配線幅）をｗ、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離（スペース間隔）をｓ、第１導体線路１２の厚みをｔ、第１導体線路１２とシールド層１５との間の距離（第１絶縁層１１の厚み）をｈとしたとき、下記の式（１）が満たされる。  
ｔｈ／ｗｓ≧０．２２５    …（１）
また図２に示すように、本実施形態では、第１導体線路１２とシールド層１５との間の距離ｈ（第１絶縁層１１の厚みｈ）は、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓよりも小さい。さらに、第１導体線路１２とシールド層１５との間の距離ｈ（第１絶縁層１１の厚みｈ）は、第１導体線路１２の幅ｗよりも小さい。また、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓは、第１導体線路１２の幅ｗよりも小さい。
【００２６】
次に、式（１）の技術的意味について説明する。  
上述したように、第１導体線路１２を流れる信号が減衰するのは、第１導体線路１２が比較的大きな電気抵抗率を有したシールド層１５と結合しているためである。
【００２７】
そのため、信号の減衰を抑制するためには、第１導体線路１２とシールド層１５との間の距離ｈ（第１絶縁層１１の厚みｈ）を大きくすることが考えられる。しかしながら、第１絶縁層１１の厚みｈを大きくすると、フレキシブル配線部材５の屈曲性が低下する。屈曲性を向上させるためには、第１絶縁層１１の厚みｈを薄くしなければならない。すなわち、屈曲性の向上と、高速伝送特性の向上とは、互いに相反する条件を必要とする。
【００２８】
そこで本発明者らは、結合比率Ｒ（＝ｔｈ／ｗｓ）という新しい概念を導入し、屈曲性の向上と、高速伝送特性の向上とを同時に実現可能な範囲を求めた。  
具体的には、図３に示すように、結合をコンデンサの容量と考えると、信号とシールドとの間の結合度の大きさは、ｗ／ｈで表すことができる。一方で、信号間の結合度の大きさは、ｔ／ｓで表すことができる。そのため、信号とシールドとの結合度に対する信号間の結合度の結合比率Ｒは、下記の式（２）のように表すことができる。  
Ｒ＝（ｔ／ｓ）／（ｗ／ｈ）＝ｔｈ／ｗｓ    …（２）
そして、結合比率Ｒが大きくなれば、信号とシールドとの結合が相対的に小さく、信号間の結合が相対的に大きいことを意味する。すなわち、第１絶縁層１１の厚みｈを薄くする場合であっても、結合比率Ｒが十分に大きくなるように、第１導体線路１２の幅ｗ、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓ、及び第１導体線路１２の厚みｔなどを調整することで、高速伝送特性を向上させることができることを本発明者らは見出した。
【００２９】
そこで本発明者らは、種々の条件で実験を行い、信号の減衰が十分に小さくなる結合比率Ｒの範囲を求めた。なお、減衰が十分に小さいと見做せる判断基準は、ＦＰＣ分野において高速伝送特性の目安とされる「１０ｃｍ当たりの帯域が１Ｇｂｐｓ以上」とした。
【００３０】
上記実験の結果の一部を表１に示す。  
【表１】
2014060367.tif 000003
【００３１】
なお、表１中の「配線幅ｗ」は、第１導体線路１２の幅ｗに、「配線間隔ｓ」は、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓに、「絶縁層厚ｈ」は、第１導体線路１２とシールド層１５との間の距離ｈに、「信号導体厚ｔ」は、第１導体線路１２の厚みｔに、それぞれ対応する。
【００３２】
表１に示すように、結合比率Ｒ≧０．２２５の範囲では、配線幅ｗ、配線間隔ｓ、及び絶縁層厚ｈの大小に関わらず、１Ｇｂｐｓ以上の帯域が確保される。すなわち、屈曲性を向上させるために第１絶縁層１１の厚みｈを薄くする場合であっても、結合比率Ｒが上記範囲に入るように他の構成要素の寸法を調整することで、高速伝送特性を同時に確保することができる。一方で、結合比率Ｒが上記条件に調整されていないフレキシブル配線部材は、十分な帯域を安定して確保することが難しく、高速回路には向かないことが分かる。
【００３３】
なお、図４は、表１での条件Ａと条件Ｄでの減衰率のグラフを示す。図４に示すように、結合比率Ｒに関して所定の調整がされた条件Ａの伝送経路と、所定の調整がされていない条件Ｄの伝送経路では、特性差において倍程度の違いが生じることが分かる。
【００３４】
なお、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓがあまりに小さいと、近接効果によって高速伝送特性が逆に悪くなる可能性がある。そのため、上記結合比率Ｒは、ｓ≧２５μｍの範囲で調整されるとさらに好ましい。また、屈曲性と高速伝送特性とを同時にさらに向上させるためには、結合比率Ｒは、２５μｍ≦ｓ≦４０μｍの範囲で調整されるとより好ましい。
【００３５】
このような構成のフレキシブル配線部材５によれば、屈曲性の向上を図りつつ、高速伝送特性の向上を図ることができる。すなわち、本実施形態に係るフレキシブル配線部材５は、絶縁層１１と、第１導体線路１２と、第２導体線路１３と、シールド層１５とを有する。第１導体線路１２は、第１絶縁層１１の第１面１１ａに設けられている。第２導体線路１３は、絶縁層１１の第１面１１ａに設けられ、第１導体線路１２とは逆位相の信号が流れる。シールド層１５は、絶縁層１１の第２面１１ｂに設けられ、第１導体線路１２とは異なる導電材料を含み、第１導体線路１２よりも電気抵抗率が大きい。
【００３６】
本実施形態では、シールド層１５は、第１導体線路１２の材料よりも柔らかい材料で形成されている。このため、本実施形態に係るフレキシブル配線部材５は、屈曲性に優れる。また、シールド層１５を有することで、良好なＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility）が確保されている。
【００３７】
一方で、本実施形態に係るフレキシブル配線部材５のシールド層１５は、第１導体線路１２に比べて大きな電気抵抗率を有する。このため、フレキシブル配線部材５を流れる信号は、シールド層１５の影響を受けて減衰が大きくなる可能性がある。
【００３８】
しかしながら、本実施形態に係るフレキシブル配線部材５は、結合比率Ｒという新しい概念のパラメータによって各部の寸法が調整されている。すなわち、本実施形態に係るフレキシブル配線部材５は、結合比率Ｒ≧０．２２５の条件が満たされるように、第１導体線路１２の幅ｗ、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓ、第１導体線路１２の厚みｔ、第１導体線路１２とシールド層１５との間の距離ｈ（第１絶縁層１１の厚みｈ）が調整されている。
【００３９】
結合比率Ｒの上記条件が満たされる範囲であれば、各部の寸法を種々に設定しても、大きな減衰がなく、十分に大きな帯域を確保することができる。これにより、屈曲性の向上を図りつつ、高速伝送特性の向上を図ることができる。本実施形態に係るフレキシブル配線部材５は、例えばＵＳＢ２．０（４８０Ｍｂｐｓ）以上の高速回路を有するデジタルプロダクツ機器に好適である。
【００４０】
ここで比較のため、第１導体線路１２及び第２導体線路１３の２線路がシングルエンド伝送で使用される場合を考える。この場合、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓを小さくしようとすると、２線路間のクロストークが大きくなり、ノイズの原因となる。このため、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓを小さくすることは難しい。
【００４１】
また、第１導体線路１２及び第２導体線路１３の２線路がシングルエンド伝送で使用される場合は、リターン電流がシールド層１５を通ることになるので、伝送特性が悪くなる。これは、第１導体線路１２と第２導体線路１３とがコモンモードで使用される場合も同様である。
【００４２】
一方で、本実施形態に係る第１導体線路１２と第２導体線路１３は、ディファレンシャルモードで使用される。この場合、２線路間の結合を強くすると、リターン電流は、シールド層１５を通らずに、相手側の線路を通る（正確には打ち消し合う）ように流れる。このため、伝送特性を向上させることができる。同様に、２線路のうちの一方の線路がグラウンドに電気的に接続されたシングルエンド伝送の場合でも、リターン電流は、シールド層１５を通らずに、相手側の線路を通る。このため、伝送特性を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態では、第１導体線路１２とシールド層１５との間の距離ｈは、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓよりも小さい。このような構成によれば、絶縁層１１の厚みｈを十分に薄くすることができるので、高速伝送特性の向上を図りつつ、フレキシブル配線部材５の屈曲性をさらに向上させることができる。
【００４４】
本実施形態では、第１導体線路１２とシールド層１５との間の距離ｈは、第１導体線路１２の幅ｗよりも小さい。このような構成によれば、絶縁層１１の厚みｈを十分に薄くすることができるので、高速伝送特性の向上を図りつつ、フレキシブル配線部材５の屈曲性をさらに向上させることができる。
【００４５】
本実施形態では、第１導体線路１２と第２導体線路１３との間の距離ｓは、第１導体線路１２の幅ｗよりも小さい。このような構成よれば、結合比率Ｒを比較的高く設定しやすいので、フレキシブル配線部材５の屈曲性と、高速伝送特性とをさらに向上させることができる。
【００４６】
本実施形態では、シールド層１５は、導電性接着剤または導電性ペーストで形成されている。このような構成によれば、シールド層１５が十分に柔らかいので、フレキシブル配線部材５の屈曲性をさらに向上させることができる。
【００４７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４８】
例えば、表１の実験結果では、第１導体線路１２の厚みｔは一定であるが、上記実施形態はこれに限られるものではない。第１導体線路１２の厚みｔは、他の構成要素の寸法と同様に、任意に変更してもよい。また、結合比率Ｒが上記条件を満たす限り、各構成要素の寸法の大小間係は、上述の例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４９】
１…電子機器、２…筐体、５…フレキシブル配線部材、１１…絶縁層、１１ａ…第１面、１１ｂ…第２面、１２…導体線路、１３…導体線路、１４…絶縁層、１５…シールド層。
【図１】
2014060367.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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