(57)【要約】【課題】  光ディスク記録装置など、２つの回路基板の相対的な位置が変化する機構を備えた電子機器において、２つの回路基板間を電気的に接続するフレキシブルプリント基板が形状変化することにより、筐体などの金属と接触して起こる伝送特性変動を抑え、安定した信号伝送を提供する。【解決手段】  フレキシブルプリント基板１は少なくとも１つ以上の差動線路と、少なくとも1箇所以上を筐体に固定された固定部２と、2つの筐体の相対的な位置により形状が変化する可動部３と、を具備する。前記差動線路に隣接する線路は、接地面であり、前記フレキシブルプリント基板１は、前記固定部２の線路間距離よりも、前記可動部３の線路間距離を狭く形成されていることを特徴とする。【選択図】  図１
2011113575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の基板として用いられる形状可変に構成されたフレキシブルプリント基板であって、
前記電子機器の第一の筐体及び前記第一の筐体との相対的な位置が変化するように構成された第二の筐体の少なくとも一方に固定される固定部と、
前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置の変化により形状が変化する可動部と
を備えて成り、
前記固定部および前記可動部はそれぞれ少なくとも一つ以上の差動線路を備え、
前記可動部の差動線路の線路間距離は前記固定部の差動線路の線路間距離よりも狭い
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項２】
請求項１において、
前記固定部および前記可動部の差動線路の差動特性インピーダンスは、伝送する差動信号の規格および仕様の少なくとも一方で定められた差動特性インピーダンスあるいは差動信号伝送系の入力側及び出力側回路のいずれか一方の入力または出力差動インピーダンスを基準インピーダンスとして、前記固定部は前記基準インピーダンスから±10％の範囲内の値であり、前記可動部は前記第一および第二の筐体と接触しない状態で前記基準インピーダンスの-10〜＋30％の範囲内の値である
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項３】
請求項１において、
前記固定部および前記可動部の差動線路の差動特性インピーダンスは、前記固定部は90〜110Ωの範囲内の値であり、前記可動部は前記第一及び第二の筐体と接触しない状態で90〜130Ωの範囲内の値である
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項４】
請求項１において、
前記固定部および前記可動部の差動線路の線路間距離は、前記固定部で100〜500umの範囲内の値であり、かつ、前記可動部で50〜130umの範囲内の値である
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項５】
請求項１において、
前記フレキシブルプリント基板における前記線路間距離が変化する境界位置は、前記固定部と前記可動部との境界からフレキシブルプリント基板全体の長さの±10％以内の範囲内の位置である
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項６】
請求項１において、
前記可動部における任意の部分の差動線路の線路幅は、前記可動部における他の部分よりも狭く、
前記可動部の前記線路幅は、少なくとも２種類以上で構成される
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項７】
請求項６において、
前記任意の部分の位置は、前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置の変化に伴い前記可動部が該第一及び第二の筐体のうち少なくとも一方に接触する位置である
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項８】
請求項１において、
前記可動部における任意の部分の前記線路間距離は、前記可動部における他の部分よりも狭く、
前記可動部の前記線路間距離は、少なくとも２種類以上で構成される
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項９】
請求項８において、
前記任意の部分の位置は、前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置の変化に伴い前記可動部が該第一及び第二の筐体のうち少なくとも一方に接触する位置である
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項１０】
請求項１において、
前記差動線路に隣接する線路が接地面および電源配線の少なくとも一方を含む低インピーダンス線路である
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記差動線路と前記低インピーダンス線路との線路間距離は、前記固定部で100〜500umの範囲内の値であり、かつ、前記可動部で50〜130umの範囲内の値である
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記差動線路と前記低インピーダンス線路との線路間距離は、前記差動線路の線路間距離と等しい
ことを特徴とするフレキシブルプリント基板。
【請求項１３】
第一の回路基板を備えた第一の筐体と、
第二の回路基板を備えた第二の筐体と、
前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置を変化させる機構と、
前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とを電気的に接続する形状可変に構成されたフレキシブルプリント基板と
を備えて成る電子機器であって、
前記フレキシブルプリント基板は、
前記第一及び第二の筐体の少なくとも一方に固定された固定部と、
前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置の変化により形状が変化する可動部と
を備えて成り、
前記固定部および前記可動部はそれぞれ少なくとも一つ以上の差動線路を備え、
前記可動部の差動線路の線路間距離は前記固定部の差動線路の線路間距離よりも狭い
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記固定部および前記可動部の差動線路の差動特性インピーダンスは、伝送する差動信号の規格および仕様の少なくとも一方で定められた差動特性インピーダンスあるいは差動信号伝送系の入力側及び出力側回路のいずれか一方の入力または出力差動インピーダンスを基準インピーダンスとして、前記固定部は前記基準インピーダンスから±10％の範囲内の値であり、前記可動部は前記第一および第二の筐体と接触しない状態で前記基準インピーダンスの-10〜＋30％の範囲内の値である
ことを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
レーザ光を用いて光ディスクのデータ記録およびデータ再生の少なくとも一方を行う機構を備えた光ディスク記録装置であって、
第一の回路基板を備えた第一の筐体と、
第二の回路基板および前記光ディスクを装着するディスクトレイを備えた第二の筐体と、
前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置を変化させる機構と、
前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とを電気的に接続する形状可変に構成されたフレキシブルプリント基板と
を備え、
前記第一の回路基板は、外部インタフェース規格であるSATA(Serial Advanced Technology Attachment)用コネクタを備え、
前記第二の回路基板は、前記SATAで規格化された外部インタフェース信号であるSATA信号を処理する信号処理集積回路を備え、
前記フレキシブルプリント基板は、
前記第一及び第二の筐体の少なくとも一方に固定された固定部と、
前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置の変化により形状が変化する可動部と
を備えて成り、
前記固定部および前記可動部はそれぞれSATA信号を伝送するための少なくとも一つ以上の差動線路を備え、
前記可動部の差動線路の線路間距離は前記固定部の差動線路の線路間距離よりも狭い
ことを特徴とする光ディスク記録装置。
【請求項１６】
請求項１５において、
前記固定部および前記可動部の差動線路の差動特性インピーダンスは、前記固定部は90〜110Ωの範囲内の値であり、前記可動部は前記第一及び第二の筐体と接触しない状態で90〜130Ωの範囲内の値である
ことを特徴とする光ディスク記録装置。
【請求項１７】
請求項１５において、
前記固定部および前記可動部の差動線路の線路間距離は、前記固定部で100〜500umの範囲内の値であり、かつ、前記可動部で50〜130umの範囲内の値である
ことを特徴とする光ディスク記録装置。
【請求項１８】
請求項１５において、
前記フレキシブルプリント基板における前記線路間距離が変化する境界位置は、前記固定部と前記可動部の境界からフレキシブルプリント基板全体の長さの±10％以内の範囲内の位置である
ことを特徴とする光ディスク記録装置。
【請求項１９】
請求項１５において、
前記可動部における任意の部分の差動線路の線路幅は、前記可動部における他の部分よりも狭く、
前記可動部の前記線路幅は、少なくとも２種類以上で構成される
ことを特徴とする光ディスク記録装置。
【請求項２０】
請求項１９において、
前記任意の部分の位置は、前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置の変化に伴い前記可動部が該第一及び第二の筐体のうち少なくとも一方に接触する位置である
ことを特徴とする光ディスク記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルプリント基板(FPC：Flexible Printed Circuit)の線路構成、並びにそれを用いた電子機器および光ディスク記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、FPCに関する技術として、接着テープ等により筐体に固定されている部分と、ディスクトレイの引き出し位置により形状が変化する部分とを含むものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、従来、光ディスク記録装置の構造に関する技術として、第一の回路基板に搭載された外部インタフェース用コネクタから第二の回路基板に搭載された信号処理集積回路(DSP：Digital Signal Processor)まで、インタフェース信号であるPATA(Parallel Advanced Technology Attachment)の信号を伝送する第一の構成と、第一の回路基板に搭載された外部インタフェース用コネクタから、第一の回路基板上に搭載されたDSPまで、PATAの信号を伝送する第二の構成とがあった（例えば、特許文献２および３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３０９５９号公報
【特許文献２】特開２００１−０３５１４４号公報
【特許文献３】特開２００５−０４４４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
２つの回路基板の相対的な位置関係が変化する機構を備えた電子機器における、回路基板間の電気的接続配線として、耐久性や柔軟性を備えたFPCが一般に使用されている。
【０００６】
例えば、ノートPC等に搭載されるディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置においては、筐体に固定された第一の回路基板と、ディスクトレイ側に固定された第二の回路基板、との間にFPCが使用されている。FPCは、接着テープ等により筐体に固定されている部分(以下、固定部と呼ぶ)と、ディスクトレイの引き出し位置により形状が変化する部分(以下、可動部と呼ぶ)と、を備えており、FPCに関連する文献として特許文献１などが挙げられる。
【０００７】
上記タイプの光ディスク記録装置は主に、図４に記載の構成、すなわち第一の回路基板17に搭載された外部インタフェース用コネクタ19から第二の回路基板18に搭載された信号処理集積回路(DSP：Digital Signal Processor)15まで、インタフェース信号であるPATA(Parallel Advanced Technology Attachment)の信号を伝送する第一の構成と、図５に記載の構成、すなわち第一の回路基板17に搭載された外部インタフェース用コネクタ19から、該第一の回路基板上に搭載されたDSP15まで、PATAの信号を伝送する第二の構成、があり、現在製品化されている。これら光ディスク記録装置の構造に関して、例えば特許文献２、３などが開示されている。
【０００８】
上記第一・第二の構成のFPC1に伝送される信号の伝送速度は、第一の構成ではPATAの信号速度である33Mbps、第二の構成では記録信号を伝送する線路で最大400Mbps程度となっている。特に第二の構成ではDSPから光ピックアップまでの線路のインピーダンス不整合や伝送損失、及びディスクトレイ14を収納した場合に、FPC1の可動部３が筐体やディスクトレイ裏の金属板などの周囲の金属と接触して起こる容量結合による伝送特性劣化、などが直接記録品質へと影響するため、これらを考慮に入れてFPC1の線路を設計することが重要となっている。
【０００９】
上記のように、FPCに高速信号を伝送する要求は着実に増加している。光ディスク記録装置に代表される電子機器でも、外部インタフェースの高速化が進んでおり、PATAからSATA（Serial Advanced Technology Attachment）への移行が進んでいる。上記光ディスク記録装置の第二の構成は、外部インタフェース用コネクタからDSPまでの距離が数cm以内と短く、線路の反射や伝送損失が少ないため線路設計は容易で、既にSATAに対応した装置が製品化されている。
【００１０】
しかし、第一の構成でSATAの信号を伝送する場合（以下、これを第三の構成と呼び、構成を図６Ａ、６Ｂに示す）、1.5〜3.0Gbpsの差動信号を、第一の回路基板のコネクタ１９から、約20cmのFPC１、第一及び第二の回路基板上に搭載されたコネクタ２０、２１を介して第二の回路基板１８上のDSP１５まで伝送することが要求され、上記伝送路での反射や伝送損失が大きいとSATAの通信規格を満足しなくなる可能性がある。
【００１１】
更に、SATAは外部インタフェース信号であるため、SATAの伝送路は、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂのように、ディスク着脱に伴うディスクトレイ１４の位置変動があっても、常にホスト側と通信を行い続けることが要求される。例えば図９に示すように、ディスクトレイ１４の位置変動に伴い、FPCの可動部３と周囲の金属（筐体１３や筐体カバー２２、トレイ裏金属板２３）とが接触する場合においても、FPC１はSATAの規格を満たす伝送特性でなくてはならない。しかし、このときのFPC１の差動線路４は、周囲の金属と接触する部分で容量結合するため、FPC１の伝送特性が変動してしまう。これにより、ディスクトレイ１４の位置によっては、FPC１はSATAの規格を満足出来なくなる可能性が考えられる。
【００１２】
上記第一及び第二の構成を成すディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置におけるFPC１では、従来、固定部２と可動部３とで、線路幅１０及び線路間距離９のパラメータが同じ設計、すなわち、固定部２と可動部３の境界付近は図１９に示すような線路パターンを適用していた。また、第二の構成でSATAのような高速信号を伝送する場合、なるべく伝送損失を低減するため、第一の回路基板上では線路幅１０を広げ、線路間距離９も広げることで差動100Ω系を設計していた。
【００１３】
上記のように、固定部２と可動部３で線路間距離９が一定の設計で差動100Ω系のFPC１を作成すると、図２０に示すように、可動部３には線路幅の広い差動線路を配線することになる。これによって可動部の差動線路４と周囲の金属が容量結合し易くなり、伝送特性が劣化することが懸念される。
【００１４】
本発明の目的は、上記ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置に代表される電子機器のように、固定部と可動部を備えたFPCにおいて、ディスクトレイの位置が変動した場合でも、可動部と周囲の金属の接触による伝送特性変化を抑え、可動部の形状に関わらず安定した信号伝送を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の代表的なものの一例を示せば以下の通りである。
【００１６】
すなわち、本発明のフレキシブルプリント基板は、電子機器の基板として用いられる形状可変に構成されたフレキシブルプリント基板であって、前記電子機器の第一の筐体及び前記第一の筐体との相対的な位置が変化するように構成された第二の筐体の少なくとも一方に固定される固定部と、前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置の変化により形状が変化する可動部とを備えて成り、前記固定部および前記可動部はそれぞれ少なくとも一つ以上の差動線路を備え、前記可動部の差動線路の線路間距離は前記固定部の差動線路の線路間距離よりも狭いことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の電子機器は、第一の回路基板を備えた第一の筐体と、第二の回路基板を備えた第二の筐体と、前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置を変化させる機構と、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とを電気的に接続する形状可変に構成されたフレキシブルプリント基板とを備えて成る電子機器であって、前記フレキシブルプリント基板は、前記第一及び第二の筐体の少なくとも一方に固定された固定部と、前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置の変化により形状が変化する可動部とを備えて成り、前記固定部および前記可動部はそれぞれ少なくとも一つ以上の差動線路を備え、前記可動部の差動線路の線路間距離は前記固定部の差動線路の線路間距離よりも狭いことを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明の光ディスク記録装置は、レーザ光を用いて光ディスクのデータ記録およびデータ再生の少なくとも一方を行う機構を備えた光ディスク記録装置であって、第一の回路基板を備えた第一の筐体と、第二の回路基板および前記光ディスクを装着するディスクトレイを備えた第二の筐体と、前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置を変化させる機構と、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板とを電気的に接続する形状可変に構成されたフレキシブルプリント基板とを備え、前記第一の回路基板は、外部インタフェース規格であるSATA(Serial Advanced Technology Attachment)用コネクタを備え、前記第二の回路基板は、前記SATAで規格化された外部インタフェース信号であるSATA信号を処理する信号処理集積回路を備え、前記フレキシブルプリント基板は、前記第一及び第二の筐体の少なくとも一方に固定された固定部と、前記第一の筐体と前記第二の筐体との相対的な位置の変化により形状が変化する可動部とを備えて成り、前記固定部および前記可動部はそれぞれSATA信号を伝送するための少なくとも一つ以上の差動線路を備え、前記可動部の差動線路の線路間距離は前記固定部の差動線路の線路間距離よりも狭いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、2つの回路基板の相対的な位置が変化する機構と、これらの回路基板を電気的に接続するFPCと、固定部と可動部を備えた前記FPCとを備えた電子機器において、回路基板の位置が変化しても、安定した伝送特性が実現できるフレキシブルプリント基板、並びにそれを用いた電子機器及び光ディスク記録装置を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明におけるフレキシブルプリント基板の固定部と可動部近傍の、差動線路の配線パターンであり、差動線路に隣接してGNDや電源などの低インピーダンス線路が配線されている場合を示す図である。
【図２】本発明におけるフレキシブルプリント基板の固定部と可動部近傍の、差動線路の配線パターンであり、差動線路に隣接してGNDや電源などの低インピーダンス線路が配線されており、可動部において周囲の金属と接触する部分の線路幅が狭くなっている状態の例を示す図である。
【図３】本発明におけるフレキシブルプリント基板の固定部と可動部近傍の、差動線路の配線パターンを示す図であり、差動線路に隣接してGNDや電源などの低インピーダンス線路が配線されており、可動部において周囲の金属と接触する部分の線路間距離が狭くなっている状態の例を示す図である。
【図４】ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置における第一の構成の平面図である。
【図５】ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置における第二の構成の平面図である。
【図６Ａ】ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置における第三の構成で、ディスクトレイを完全に引き出した状態の平面図である。
【図６Ｂ】ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置における第三の構成で、ディスクトレイを完全に引き出した状態の側面図である。
【図７Ａ】ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置における第三の構成で、ディスクトレイをある程度収納した状態の平面図である。
【図７Ｂ】ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置における第三の構成で、ディスクトレイをある程度収納した状態の側面図である。
【図８Ａ】ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置における第三の構成で、ディスクトレイを完全に収納した状態の平面図である。
【図８Ｂ】ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置における第三の構成で、ディスクトレイを完全に収納した状態の側面図である。
【図９】ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置における第三の構成で、ディスクトレイをある程度収納した状態の、フレキシブルプリント基板近傍の側面拡大図である。
【図１０Ａ】差動線路の線路間距離と、周囲の金属の影響によるインピーダンス変化  の関係を計算するために使用した線路モデルであって、周囲に金属が無い場合、すなわちディスクトレイを完全に引き出した場合の可動部のモデルを示す図である。
【図１０Ｂ】差動線路の線路間距離と、周囲の金属の影響によるインピーダンス変化  の関係を計算するために使用した線路モデルであって、周囲に金属が接近した場合、すなわちディスクトレイを収納した場合の可動部のモデルを示す図である。
【図１１】周囲の金属の有無、および差動線路の線路間距離ごとの、差動線路の線路幅と差動特性インピーダンスの関係を比較した図である。
【図１２】FPCの可動部と固定部における、差動線路の差動特性インピーダンスが100Ωのときの、線路幅と線路間距離との関係、ならびに、線路幅と線路間距離とが前記関係を満たす場合の、差動線路長が20cmのときの3GHzにおける伝送損失と線路間距離との関係を示す図である。
【図１３Ａ】FPCの固定部および可動部のインピーダンスをTDR(Time Domain Reflectometry)によって測定した結果を示すグラフであって、FPCの線路間距離が150umである場合のグラフを表す図である。
【図１３Ｂ】FPCの固定部および可動部のインピーダンスをTDRによって測定した結果を示すグラフであって、FPCの線路間距離が100umである場合のグラフを表す図である。
【図１４Ａ】図１３ＡのFPCを、図６Ａおよび６Ｂの第三の構成の光ディスク記録装置に実装したときの、外部インタフェース用コネクタからDSPまでの差動線路の差動透過特性の実測値を示したグラフを表す図である。
【図１４Ｂ】図１３ＢのFPCを、図６Ａおよび６Ｂの第三の構成の光ディスク記録装置に実装したときの、外部インタフェース用コネクタからDSPまでの差動線路の差動透過特性の実測値を示したグラフを表す図である。
【図１５Ａ】図１３ＡのFPCを、図６Ａおよび６Ｂの第三の構成の光ディスク記録装置に実装したときの、外部インタフェース用コネクタからの差動線路の差動リターンロスの実測値を示したグラフを表す図である。
【図１５Ｂ】図１３ＢのFPCを、図６Ａおよび６Ｂの第三の構成の光ディスク記録装置に実装したときの、外部インタフェース用コネクタからの差動線路の差動リターンロスの実測値を示したグラフを表す図である。
【図１６】本発明におけるフレキシブルプリント基板の固定部および可動部近傍の、差動線路の配線パターンを示す図である。
【図１７】本発明におけるフレキシブルプリント基板の固定部および可動部近傍の、差動線路の配線パターンを示す図であって、可動部において周囲の金属と接触する部分の線路幅が狭くなっている状態の例を示す図である。
【図１８】本発明におけるフレキシブルプリント基板の固定部および可動部近傍の、差動線路の配線パターンを示す図であって、可動部において周囲の金属と接触する部分の線路間距離が狭くなっている状態の例を示す図である。
【図１９】フレキシブルプリント基板の固定部および可動部近傍の、差動線路の従来構造の配線パターンを示す図であって、固定部と可動部とで線路間距離及び線路幅が一定であり、差動線路と隣接して接地面が配線されている構成を示す図である。
【図２０】フレキシブルプリント基板の固定部および可動部近傍の、差動線路の従来構造の配線パターンを示す図であって、固定部と可動部とで線路間距離が一定であり、差動線路と隣接して接地面が配線されている構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明のフレキシブルプリント基板は、第一の回路基板を備えた第一の筐体と、第二の回路基板を備えた第二の筐体と、第一の筐体と第二の筐体との相対的な位置を変化させる機構とを備えた電子機器における、第一及び第二の回路基板を電気的に接続するフレキシブルプリント基板であって、そのフレキシブルプリント基板は、第一及び第二の筐体の少なくとも一方に固定された固定部と、筐体の相対的な位置の変化により形状が変化する可動部と、少なくとも一つ以上の差動線路とを備え、可動部の線路間距離は固定部の線路間距離よりも狭い。
【００２２】
より具体的には、本発明のフレキシブルプリント基板は、電子機器の基板として用いられる形状可変に構成されたフレキシブルプリント基板であって、電子機器の第一の筐体及びその第一の筐体との相対的な位置が変化するように構成された第二の筐体の少なくとも一方に固定される固定部と、第一の筐体と第二の筐体との相対的な位置の変化により形状が変化する可動部とを備えて成る。固定部および可動部はそれぞれ少なくとも一つ以上の差動線路を備え、可動部の差動線路の線路間距離は固定部の差動線路の線路間距離よりも狭い。
【００２３】
固定部および可動部の差動線路の差動特性インピーダンスは、伝送する差動信号の規格および仕様の少なくとも一方で定められた差動特性インピーダンスあるいは差動信号伝送系の入力側及び出力側回路のいずれか一方の入力または出力差動インピーダンスを基準インピーダンスとして、固定部はその基準インピーダンスから±10％の範囲内の値であり、可動部は第一および第二の筐体と接触しない状態でその基準インピーダンスの-10〜＋30％の範囲内の値であるようにすれば好適である。あるいは、固定部は90〜110Ωの範囲内の値であり、可動部は第一及び第二の筐体と接触しない状態で90〜130Ωの範囲内の値であるようにしても好適である。
【００２４】
固定部および可動部の差動線路の線路間距離は、固定部で100〜500umの範囲内の値であり、かつ、可動部で50〜130umの範囲内の値であるようにすれば好適である。
【００２５】
フレキシブルプリント基板における線路間距離が変化する境界位置は、固定部と可動部との境界からフレキシブルプリント基板全体の長さの±10％以内の範囲内の位置であるようにすれば好適である。
【００２６】
可動部における任意の部分の差動線路の線路幅が可動部における他の部分よりも狭く、可動部の線路幅が少なくとも２種類以上で構成されるようにすれば好適である。その場合、その任意の部分の位置は、第一の筐体と第二の筐体との相対的な位置の変化に伴い可動部が第一及び第二の筐体のうち少なくとも一方に接触する位置であるようにすればなお好適である。
【００２７】
あるいは、可動部における任意の部分の線路間距離が可動部における他の部分よりも狭く、可動部の線路間距離が少なくとも２種類以上で構成されるようにしても好適である。その場合も、その任意の部分の位置は、第一の筐体と第二の筐体との相対的な位置の変化に伴い可動部が第一及び第二の筐体のうち少なくとも一方に接触する位置であるようにすればなお好適である。
【００２８】
本発明のフレキシブルプリント基板においては、差動線路に隣接する線路が接地面および電源配線の少なくとも一方を含む低インピーダンス線路であるようにすれば好適である。その場合、差動線路と低インピーダンス線路との線路間距離は、固定部で100〜500umの範囲内の値であり、かつ、可動部で50〜130umの範囲内の値であるようにすればなお好適である。その場合、差動線路と低インピーダンス線路との線路間距離が差動線路の線路間距離と等しくなるようにすればさらに好適である。
【００２９】
一方、本発明の電子機器は、第一の回路基板を備えた第一の筐体と、第二の回路基板を備えた第二の筐体と、第一の筐体と第二の筐体との相対的な位置を変化させる機構と、第一の回路基板と第二の回路基板とを電気的に接続する形状可変に構成されたフレキシブルプリント基板とを備えて成る電子機器であって、フレキシブルプリント基板が上述のいずれかの特徴を有するものである。
【００３０】
本発明の電子機器においては、固定部および可動部の差動線路の差動特性インピーダンスは、伝送する差動信号の規格および仕様の少なくとも一方で定められた差動特性インピーダンスあるいは差動信号伝送系の入力側及び出力側回路のいずれか一方の入力または出力差動インピーダンスを基準インピーダンスとして、固定部はその基準インピーダンスから±10％の範囲内の値であり、可動部は第一および第二の筐体と接触しない状態でその基準インピーダンスの-10〜＋30％の範囲内の値であるようにすれば好適である。
【００３１】
また、本発明の光ディスク記録装置は、レーザ光を用いて光ディスクのデータ記録およびデータ再生の少なくとも一方を行う機構を備えた光ディスク記録装置であって、第一の回路基板を備えた第一の筐体と、第二の回路基板および光ディスクを装着するディスクトレイを備えた第二の筐体と、第一の筐体と第二の筐体との相対的な位置を変化させる機構と、第一の回路基板と第二の回路基板とを電気的に接続する形状可変に構成されたフレキシブルプリント基板とを備え、そのフレキシブルプリント基板が上述のいずれかの特徴を有するものである。特に、第一の回路基板は、外部インタフェース規格であるSATA(Serial Advanced Technology Attachment)用コネクタを備え、第二の回路基板は、SATAで規格化された外部インタフェース信号であるSATA信号を処理する信号処理集積回路を備え、固定部および可動部が備える少なくとも一つ以上の差動線路は、それぞれSATA信号を伝送するための差動線路となる。
【００３２】
本発明の光ディスク記録装置においては、固定部および可動部の差動線路の差動特性インピーダンスは、固定部で90〜110Ωの範囲内の値であり、可動部で第一及び第二の筐体と接触しない状態で90〜130Ωの範囲内の値であるようにすれば好適である。
【００３３】
以下、本発明を実施するための形態を各実施例として、図面を参照しながら示す。なお、図面では本発明に関する部分は模式的に明示されているが、例えば光ディスク記録装置の光ピックアップやその他の回路素子など、本発明に関係しない部分は省略されており、また、図示する形状及び寸法に関する情報は概略を示したものとなっている。
【実施例１】
【００３４】
図１は本発明における第１の実施例である実施例１のFPC配線パターンを示すものであり、FPC１の固定部２と可動部３の境界付近における差動線路の線路間距離９、差動線路の線路幅１０、及び差動線路４とGND間の距離１１について模式的に示したものである。
【００３５】
上記FPC１を、図６Ａ、６Ｂの光ディスク記録装置に適用した場合について以下に説明する。
【００３６】
外部インタフェース用コネクタ１９から入力されたSATAの差動信号を、第一の回路基板１７から第二の回路基板１８まで伝送するためにFPC１が接続されており、FPC１は、接着テープ（図には表記なし）により筐体１３に固定されたFPCの固定部２と、ディスクトレイ１４の位置変動により形状が変化するFPCの可動部３から構成されている。
【００３７】
固定部２では、伝送損失を低減させるために差動線路の線路間距離９を広く設計するとともに、前記接着テープの厚みを考慮して、差動特性インピーダンスが100Ωになるように差動線路の線路幅１０が設計される。一方、FPCの可動部３は、FPCの固定部２よりも差動線路の線路間距離１０を狭めて、差動特性インピーダンスが100Ωに設計されている。
【００３８】
なお、本実施例で用いたSATAの信号伝送路は、送信用と受信用の２ペアの差動線路を持つが、図１には片方の差動線路のみが表記されており、本発明は上記2ペアのいずれの差動線路においても適用可能である。また、各差動線路ペアに隣接して接地面(GND)が配線されているが、電源供給用線路のような低インピーダンス線路でも良い。その際、差動線路４のバランスを崩さないために、隣接する線路のインピーダンスは等しいことが好ましい。更に、SATAの入出力インピーダンスは差動で100Ωと規定されており、差動線路４の特性インピーダンスを100Ωに合わせることで、最も効率良くSATAの信号を伝送出来る。
【００３９】
本実施例の上記構成によれば、従来構造よりも可動部３の差動線路の間に電磁界が集中するため、可動部３に周囲の金属が接触しても、差動特性インピーダンスの変化を抑えることが出来る。
【００４０】
このときの線路間距離９と線路幅１０、及び周囲の金属の影響と、差動特性インピーダンスの関係を明らかにするため、可動部３を図１０Ａ、１０Ｂに示すような簡単なモデルで置き換え、このモデルの3次元電磁界解析を行うことで差動特性インピーダンスを計算した。また、固定部２についても同様の計算を行った（固定部のモデルの図は記載なし）。なお、以下の計算で使用した寸法及び材質は一例に過ぎず、計算結果はあくまでも上記パラメータと差動特性インピーダンスの相互関係を確認するためのものである。
【００４１】
図１０Ａは周囲に金属がない場合、図１０Ｂは金属板２６がFPCカバー２４の表面から50umの距離にある場合、を示した図面である。図１０Ａ、１０Ｂともに、差動線路４と、その両脇に接地面(GND)５の銅線パターンが配線されており、線路の厚さはいずれも18umである。また、FPCカバーは厚さ62.5um、誘電率3.5のポリイミドで、差動線路４の線路間距離９と線路幅１０のパラメータを振って差動特性インピーダンスを計算した。なお、ここでは線路間距離９と差動線路とGND間の距離１１は同じ値で計算した。
【００４２】
図１１は上記図６Ａ、６Ｂの条件において、線路間距離を100um、150umのときの差動特性インピーダンスを計算した結果を示すもので、線路間距離が狭いほど、周囲の金属による差動インピーダンスの変化が小さいことがわかる。
【００４３】
また、固定部と可動部における差動線路の、差動特性インピーダンスが100Ωになるための線路間距離９と線路幅１０の関係、及びそのときの差動線路の長さが20cmのときの3GHzにおける伝送損失を図１２に示す。これより、一定の差動特性インピーダンスをターゲットとしたとき、線路間距離９が狭いほど線路幅１０も狭くしなければならず、それに従って伝送損失も増加する、ということが言える。
【００４４】
すなわち、図６Ａ、６Ｂのような伝送系に高速信号を伝送する場合、周囲の金属との接触度合いが変化しない固定部２では、線路間距離９を広く、かつ線路幅１０を太くすることで伝送損失を減らし、可動部３では周囲の金属との接触の影響を低減するために線路間距離９を狭く、かつ線路幅１０を狭くすることが有効な手段であると言える。
【００４５】
次に、本実施例の上記効果を確認するため、発明者らが独自に実施した実験の結果に基づき、線路間距離９、及び線路幅１０の値について、具体的な例を以って説明する。なお、ここで示す数値及び材質はあくまでも一例であって、本発明は必ずしもこれに限定されない。
【００４６】
図６Ａ、６Ｂに示すように、筐体１３に固定された第一の回路基板１７と、ディスクトレイ１４に固定された第二の回路基板１８とを電気的に接続するFPC１と、第一の回路基板上に外部インタフェースであるSATA用コネクタと、FPC１との電気的接続を行う第一のコネクタ２０と、第二の回路基板上にDSP１５とFPC１との電気的接続を行う第二のコネクタ２１と、を備えた、ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置を用意する。これに、従来構造のFPCと、本発明を適用したFPCを実装したときの伝送特性を比較し、その効果を確認する。
【００４７】
まず、図２０に示す線路は従来構造であって、FPC１の固定部２と可動部３で線路間距離９が等しく、その距離は150umとなっており、線路幅１０は固定部２で265um、可動部３で570umとなっている。これを実装したときの、ディスクトレイ１４の位置による差動特性インピーダンス、差動リターンロス、及び差動透過特性の測定結果を図１３Ａ、図１４Ａ、図１５Ａに示す。ディスクトレイ１４の位置は(1)完全に収納された状態、(2)1／4だけ引き出した状態、(3)1／2だけ引き出した状態、(4)3／4だけ引き出した状態、(5)完全に引き出した状態、の５パターンで測定を行った。
【００４８】
図６Ａ、６Ｂに示すようなディスクトレイ１４を完全に引き出した状態、すなわち前記(5)の可動部３が筐体１３などの周囲の金属と接触していない状態では、図１５Ａの(5)に示すように反射損失が少なくSATAの通信規格を満たしており、図１４Ａの(5)のように透過特性の3dB帯域が最も良くなっている。これは、FPCの可動部３が周囲の金属の影響を受けておらず。差動線路の差動インピーダンスが100Ω系に近い状態であるためと考えられる。
【００４９】
しかし、前記(1)〜(4)のようにディスクトレイを収納するに伴い、図１３Ａに示すように、可動部３の差動線路の差動特性インピーダンスは、110Ωから67Ωまで低下し、図１４Ａに示す差動リターンロスはSATAの通信規格を満足しない条件があり、更に、図１５Ａに示す差動透過特性の3dB帯域は2.33GHzから1.25GHzまで変化している。このように、ディスクトレイ位置による伝送特性の大幅な変動は、SATAの通信規格やSATAの信号伝送速度が3.0Gbpsであることを考慮すると、無視できない現象と言える。
【００５０】
一方、本実施例を適用したFPCでは、固定部の線路間距離を150um、線路幅を265um、可動部の線路間距離を100um、線路幅を245umとした。このときの差動特性インピーダンス、差動リターンロス、差動透過特性の測定結果を図１３Ｂ、図１４Ｂ、図１５Ｂに示す。ディスクトレイ位置が(5)のとき、すなわち完全に引き出したときの差動特性インピーダンスは従来構成のものとほぼ同等であるにもかかわらず、ディスクトレイ位置による各特性の変動が従来構成のものよりも抑えられていることが確認できる。
【００５１】
以上より、本実施例によれば、ディスクトレイ１４の位置によるFPC１の可動部３の伝送特性変動を抑制し、安定したSATA通信を実現出来るという効果がある。
【００５２】
ただし、線路間距離９を500um以上広げても伝送損失の改善はほとんど見込めない上に、100Ω前後の線路を設計するには差動線路の線路幅１０を広げなければならず、FPCの面積増加、線路長の増加などにつながる。逆に、線路間距離９を50umより狭くすると、線路幅１０を急激に狭くしなければならず、伝送損失が大幅に増加してしまう。
【００５３】
従って、本実施例における固定部２の線路間距離９は100〜500umの範囲内の値、可動部３の線路間距離９は50〜130umの範囲内の値とすることが好ましいと言える。
【００５４】
なお、線路間距離９、線路幅１０が変化する境界線は、固定部２と可動部３の境界に限らず、FPC全体の長さに対して10％程度は前後しても構わない。その場合もインピーダンス不整合や変動の影響を受けて伝送特性が劣化するため、注意が必要である。
【００５５】
また、本実施例で使用するFPC１は略U字型をしているが、その形状に制限は無く、例えばディスクトレイ１４収納時に固定部２と可動部３が重なる構造となるストレートタイプのFPCで上記構成を取っても同様の効果が得られる。更に、FPC１の代わりに、フレキシブルフラットケーブル（FFC : Flexible Flat Cable）を用い、固定部２、可動部３について上記構成を取っても、同様の効果が得られる。
【００５６】
更に、図１における固定部２の線路幅１０は、可動部３よりも広く表記されているが、筐体１３にFPC１を固定するための接着テープないしそれと同様の役割を果たす材質の種類及び厚さ、と固定部２の線路間距離９、によっては可動部３の線路幅１０よりも細くなる場合もある。
【００５７】
更に、本実施例で使用するFPC１は、差動線路４の層の上下いずれかにに少なくとも1つ以上のGND線路層あるいは電源線路層を備える構造、すなわち2層以上で構成されるFPCでも良いが、FPCの柔軟性や耐久性が大きく低下するため、差動線路４の層のみで構成される1層FPCであることが好ましい。
【実施例２】
【００５８】
本発明における第２の実施例である実施例２を図２に示す。
【００５９】
図２は、図１と同様FPC１の固定部２と可動部３を示しており、このうち可動部３は、任意の位置で線路幅１０を更に狭めて設計されており、その他の構成は図１に示す第一の実施例と同じである。
【００６０】
第二の実施例では、第一の実施例と同様、可動部３の線路間距離が固定部２よりも狭くなっているため、周囲の金属の影響による伝送特性変動を抑えることが出来、安定した伝送特性を得られる効果がある。また、この効果が得られる理由についても、第一の実施例と同様である。更に、可動部３において線路幅がより狭くなっている部分では、差動特性インピーダンスが高くなるものの、実施例１よりも効果的に伝送特性の変動が抑えられる。
【００６１】
なお、線路幅が狭くなる部分は段階的に変化させてよく、その段数及び場所は任意で良いが、可動部３が周囲の金属に接触しやすいと予想される場所の近傍が好ましい。
【００６２】
従って、本実施例によれば、固定部と可動部を備えたFPCにおいて、可動部が形状変化しても、伝送特性変動を抑制し、安定した伝送特性を得られる効果がある。
【実施例３】
【００６３】
本発明における第３の実施例である実施例３を図３に示す。
【００６４】
図３は、図１と同様FPC１の固定部２と可動部３を示しており、このうち可動部３は、任意の位置において、他の位置の線路間距離９よりも更に狭め、かつ、線路幅１０も狭めることで差動インピーダンスを可動部で均一とし、周囲の金属との容量結合を抑制するよう設計されており、その他の構成は図１に示す第一の実施例と同じである。
【００６５】
第三の実施例では、第一、第二の実施例と同様に、可動部３の線路間距離９が狭くなっているため、周囲の金属との接触による伝送特性変動を抑えることが出来、安定した伝送特性を提供できるという効果がある。また、この効果が得られる理由についても、第一、第二の実施例と同様である。更に、可動部３で線路間距離９と線路幅１０が狭くなっている部分では、実施例１よりも伝送特性変動が抑えられる。また、差動特性インピーダンスに関しても大きくなることはないので、実施例２のように周囲の金属が無い場合での整合も取りやすいという利点がある。
【００６６】
従って、本実施例によれば、固定部と可動部を備えたFPCにおいて、可動部が形状変化しても、伝送特性変動を抑制し、安定した伝送特性を得られる効果がある。
【実施例４】
【００６７】
本発明における第４の実施例である実施例４を図１６に示す。
【００６８】
図１６は、図１と同様FPC１の固定部２と可動部３を示しており、差動線路４の両隣に接地面(GND)５あるいは電源線路などの低インピーダンス線路が無い場合であり、その他の構成は図１に示す第一の実施例と同じである。ただし、差動線路のバランスを崩さないためには、差動線路４と隣接する線路との距離は500um以上離すことが好ましい。
【００６９】
本実施例によれば、第一の実施例と同様に、可動部３の線路間距離９が狭くなっているため、FPC１と周囲の金属との接触による伝送特性変動を抑えることが出来、安定した信号伝送を提供できるという効果がある。また、この効果が得られる理由についても、第一の実施例と同様である。
【実施例５】
【００７０】
本発明における第５の実施例である実施例５を図１７に示す。
【００７１】
図１７は、図２と同様FPC１の固定部２と可動部３を示しており、差動線路４の両隣に接地面(GND)５あるいは電源線路などの低インピーダンス線路が無い場合であり、その他の構成は図２に示す第二の実施例と同じである。ただし、差動線路のバランスを崩さないためには、差動線路４と隣接する線路との距離は500um以上離す必要がある。
【００７２】
本実施例によれば、第二の実施例と同様に、可動部３の線路間距離９が狭くなっているため、FPC１と周囲の金属との接触による伝送特性変動を抑えることが出来、安定した信号伝送を提供できるという効果がある。また、この効果が得られる理由についても、第二の実施例と同様である。
【実施例６】
【００７３】
本発明における第６の実施例である実施例６を図１８に示す。
【００７４】
図１８は、図３と同様FPC１の固定部２と可動部３を示しており、差動線路４の両隣に接地面(GND)４あるいは電源線路などの低インピーダンス線路が無い場合であり、その他の構成は図３に示す第三の実施例と同じである。ただし、差動線路４のバランスを崩さないためには、差動線路４と隣接する線路との距離は500um以上離す必要がある。
【００７５】
本実施例によれば、第三の実施例と同様に、可動部３の線路間距離９が狭くなっているため、FPC１と周囲の金属との接触による伝送特性変動を抑えることが出来、安定した信号伝送を提供できるという効果がある。また、この効果が得られる理由についても、第三の実施例と同様である。
【００７６】
以上、本発明の上記各実施例によれば、2つの回路基板の相対的な位置が変化する機構と、これらの回路基板を電気的に接続するFPCと、固定部と可動部を備えた前記FPCとを備えた電子機器において、回路基板の位置が変化しても、安定した伝送特性が実現できるフレキシブルプリント基板、並びにそれを用いた電子機器及び光ディスク記録装置を提供可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
1  FPC(Flexible Printed Circuit)、
2  FPCの固定部、
3  FPCの可動部、
4  差動線路、
5  接地(GND)線路、
6  差動線路間のギャップ、
7  差動線路と接地(GND)線路とのギャップ、
8  筐体や金属板と接しやすい部分、
9  差動線路の線路間距離、
10  差動線路の線路幅、
11  差動線路と接地(GND)線路間の距離、
12  ディスクトレイ引き出し型の光ディスク記録装置、
13  筐体、
14  ディスクトレイ、
15  信号処理集積回路(DSP)、
16  ディスクモータ部、
17  第一の回路基板、
18  第二の回路基板、
19  外部インタフェース用コネクタ、
20  第一のコネクタ、
21  第二のコネクタ、
22  筐体カバー、
23  トレイ裏金属板、
24  FPCカバー部、
25  空気、
26  ステンレス板、
27  外部インタフェース用コネクタからDSPまでの差動透過特性の、ディスクトレイ位置変動による3dB帯域の変化量、
28  可動部における差動線路の差動特性インピーダンスが100Ωのときの、線路間距離と線路幅の関係、
29  可動部における差動線路の差動特性インピーダンスが100Ωのときの、線路幅と、FPCの長さが20cmのときの3GHzにおける伝送損失、との関係、
30  固定部における差動線路の差動特性インピーダンスが100Ωのときの、線路間距離と線路幅の関係、
31  固定部における差動線路の差動特性インピーダンスが100Ωのときの、線路幅と、FPCの長さが20cmのときの3GHzにおける伝送損失、との関係。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2011113575.tif 000007
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１９】
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【図２０】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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