(57)【要約】【課題】フレキシブルプリント配線板の信号配線の特性インピーダンスの変動を抑える。【解決手段】フレキシブルプリント配線板１のグラウンド配線１０及び信号配線１１、１２、１３は、いずれも筐体２に対して幅の方向が垂直になるように配置される。筐体２との対抗面積が小さいことから、各信号配線１１、１２、１３の特性インピーダンスはグラウンド配線１０との位置関係が支配的となる。そこで、特性インピーダンスが一定になるように、各信号配線１１、１２、１３の幅、グラウンド配線１０との距離及び絶縁体３の比誘電率を調整することで、伝送する信号の品質を保つ。【選択図】図１
2008311380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を伝送するためのフレキシブルプリント配線板であって、
基準電位配線と、
前記基準電位配線に対して配線幅方向が平行である複数の信号配線と、
前記基準電位配線及び前記複数の信号配線を絶縁する絶縁体と、を有し、
前記複数の信号配線は、前記基準電位配線と各信号配線との間の距離と、各信号配線の幅と、前記絶縁体の比誘電率と、に基づく各信号配線の特性インピーダンスが一定になるように、前記基準電位配線に対向して配置されていることを特徴とするフレキシブルプリント配線板。
【請求項２】
前記フレキシブルプリント配線板は、１層のフレキシブルプリント配線板をジグザグに折ることで構成されていることを特徴とする請求項１記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項３】
前記フレキシブルプリント配線板は、１層のフレキシブルプリント配線板を、前記基準電位配線を中心として巻き付けて構成されていることを特徴とする請求項１記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項４】
前記基準電位配線は、グラウンド配線又は電源配線であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のフレキシブルプリント配線板。
【請求項５】
筐体と、複数のプリント回路板と、前記複数のプリント回路板の間を接続し、前記筐体に沿って信号を伝送するためのフレキシブルプリント配線板と、を備えた電子機器において、
前記フレキシブルプリント配線板は、
前記筐体に対して配線幅方向が垂直である基準電位配線と、
前記筐体に対して配線幅方向が垂直である複数の信号配線と、
前記基準電位配線及び前記複数の信号配線を絶縁する絶縁体と、を有し、
前記複数の信号配線は、前記基準電位配線と各信号配線との間の距離と、各信号配線の幅と、前記絶縁体の比誘電率と、に基づく各信号配線の特性インピーダンスが一定になるように、前記基準電位配線に対向して配置されていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の複数のプリント回路板間で信号を伝送するためのフレキシブルプリント配線板及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の多機能化・小型化・デジタル化が進行してきている。それに伴い、電子機器は、機能毎に回路を分割し、複数のプリント回路板で構成されることが多くなってきている。そして、その電子機器の心臓部に当たる高機能な部分は、半導体装置の高集積化により、多数の信号配線を配線する必要性から、多層のプリント回路板が使用される。また、電源のように信号配線の少ない回路部分には、２層といったプリント回路板が使用される。それによって、電子機器全体における低価格化を行うことができる。また、機能を分割することで、小型化や、プリント回路板の設計期間の短縮といったことも可能となる。この時、電子機器内の複数のプリント回路板をケーブルやコネクタによって接続する必要がある。ケーブルには、様々なものが存在するが、特に高速な信号をプリント回路板間に伝送する必要がある場合は、フレキシブルプリント配線板のようなフラットなケーブルや同軸ケーブルを用いている。
【０００３】
一方、電子機器には、筐体が存在する。筐体は、電子機器の骨格をなすものであると同時に、電気的なグラウンドの基準としている。電子機器内のプリント回路板は、それぞれ筐体とネジ等によって電気的に接続され、電子機器を構成する回路の電気的な基準のグラウンドとしている。筐体を電気的な基準のグラウンドとすることについては、フレキシブルプリント配線板も同様である。フレキシブルプリント配線板を伝送する信号は、電子機器内の複数のプリント回路板を接続している。一方のプリント回路板からの信号は、フレキシブルプリント配線板を通り他方のプリント回路板に届く。そのリターン電流は、フレキシブルプリント配線板の中のグラウンド配線や、筐体を流れることになる。そのため、フレキシブルプリント配線板が筐体に極力近い状態に保つことで、リターン電流の経路を小さく形成する。筐体とフレキシブルプリント配線板の距離が大きくなったりすると、リターン電流の経路が大きくなり、そこから不要輻射ノイズが発生したり、信号の波形の品質が損なわれたりすることになる。フレキシブルプリント配線板と筐体との距離を近づけることで、不要輻射ノイズの発生は低減できる。また、フレキシブルプリント配線板と筐体との距離によって、信号配線の特性インピーダンスは影響される。
【０００４】
図７は一従来例を示すもので、１層のフレキシブルプリント配線板１０１と、筐体１０２と、を備え、フレキシブルプリント配線板１０１と筐体１０２は距離ｄだけ離間して配置されている。フレキシブルプリント配線板１０１は、グラウンド配線１１０と、第１の信号配線１１１と、第２の信号配線１１２と、第３の信号配線１１３とを備える。
【０００５】
このように、フレキシブルプリント配線板１０１は、グラウンド配線１１０や、信号配線群１１１、１１２、１１３を有し、電子機器のプリント回路板（図示せず）と接続され、電気的な信号伝送が行われる。フレキシブルプリント配線板１０１は、絶縁体１０３によって被覆が行われ、信号配線群１１１、１１２、１１３と筐体１０２との接触回避や断線等の保護を行っている。絶縁体１０３は、例えば接着剤やポリイミド系の材料が用いられる。フレキシブルプリント配線板１０１は屈曲可能であることから、フレキシブルプリント配線板１０１と筐体１０２との距離ｄが、電子機器のプリント回路板の間の接続において変動する。
【０００６】
図８は、図７のフレキシブルプリント配線板１０１と筐体１０２の距離ｄによる特性インピーダンスの変化を示すグラフである。このグラフにおいて、黒三角の点は、以下の条件で第１の信号配線１１１の特性インピーダンスＺ０を計算した時の結果例である。
【０００７】
グラウンド配線１１０：幅１００μｍ、導体厚１８μｍ
信号配線１１１：幅１００μｍ、導体厚１８μｍ
グラウンド配線１１０と信号配線１１１との間の距離：１００μｍ
フレキシブルプリント配線板１０１：厚さ１３８μｍ、比誘電率３．８
フレキシブルプリント配線板１０１と筐体１０２の距離ｄ：０〜１０００μｍ
【０００８】
この計算の結果例では、フレキシブルプリント配線板１０１と筐体１０２との距離ｄが０μｍの時、信号配線１１１の特性インピーダンスＺ０は約４５Ωである。また、フレキシブルプリント配線板１０１と筐体１０２との距離ｄが１０００μｍの時、信号配線１１１の特性インピーダンスＺ０は約１０５Ωである。このように、第１の信号配線１１１の特性インピーダンスＺ０は、フレキシブルプリント配線板１０１と筐体１０２との距離ｄによって、約６０Ωの変動が発生することになる。フレキシブルプリント配線板１０１と筐体１０２との距離ｄが１０００μｍ以上となった場合においては、信号配線１１１の特性インピーダンスＺ０はほぼ飽和していることから、変動もほぼ飽和していることが分かる。ここで、信号配線１１１の特性インピーダンスＺ０が約６０Ωも変動することは、信号配線１１１を伝送する信号の品質を大きく損ねることになる。
【０００９】
第２の信号配線１１２や第３の信号配線１１３は、グラウンド配線１１０からの距離が遠い。このため、特性インピーダンスに対するグラウンド配線１１０の影響が少なくなり、第１の信号配線１１１に比べて、筐体１０２の影響による特性インピーダンスの変動がより大きくなる。
【００１０】
伝送する信号の品質を良くする方法としては、同軸のケーブルを用いる方法がある。また、特許文献１に記載されているように、シールド層を持つ多層のフレキシブルプリント配線板を用いる方法もある。これらによって、信号配線群の特性インピーダンスを一定とし、伝送する信号の品質を保つことができる。
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−７７８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記従来の技術によれば、１層のフレキシブルプリント配線板においては、信号配線の特性インピーダンスが筐体との距離によって変動し、信号の伝送の品質を損ねるという問題がある。また、特許文献１に開示された構成は、多層のフレキシブルプリント配線板を使用することから、高コストとなる。
【００１３】
本発明は、簡単かつ低コストな構成を用いて、筐体との距離による特性インピーダンスの変動を小さくすることができるフレキシブルプリント配線板及び電子機器を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のフレキシブルプリント配線板は、信号を伝送するためのフレキシブルプリント配線板であって、基準電位配線と、前記基準電位配線に対して配線幅方向が平行である複数の信号配線と、前記基準電位配線及び前記複数の信号配線を絶縁する絶縁体と、を有し、前記複数の信号配線は、前記基準電位配線と各信号配線との間の距離と、各信号配線の幅と、前記絶縁体の比誘電率と、に基づく各信号配線の特性インピーダンスが一定になるように、前記基準電位配線に対向して配置されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の電子機器は、筐体と、複数のプリント回路板と、前記複数のプリント回路板の間を接続し、前記筐体に沿って信号を伝送するためのフレキシブルプリント配線板と、を備えた電子機器において、前記フレキシブルプリント配線板は、前記筐体に対して配線幅方向が垂直である基準電位配線と、前記筐体に対して配線幅方向が垂直である複数の信号配線と、前記基準電位配線及び前記複数の信号配線を絶縁する絶縁体と、を有し、前記複数の信号配線は、前記基準電位配線と各信号配線との間の距離と、各信号配線の幅と、前記絶縁体の比誘電率と、に基づく各信号配線の特性インピーダンスが一定になるように、前記基準電位配線に対向して配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
各信号配線の特性インピーダンスを、基準電位配線との位置関係から計算し、算出された特性インピーダンスが一定になるように、各信号配線の幅や、基準電位配線に対する位置を調整する。
【００１７】
また、各配線の配線幅方向が筐体に対して垂直になるように配置することで、フレキシブルプリント配線板と筐体の距離による特性インピーダンスの変動を小さく抑えることができる。
【００１８】
上記構成は、１層のフレキシブルプリント配線板をジグザグに折ることで、安価に実現することが可能である。
【００１９】
ジグザグに折る代わりに、１層のフレキシブルプリント配線板をグラウンド配線等を中心として巻き付けることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、一実施形態による電子機器の主要部を示すもので、フレキシブルプリント配線板１と、筐体２と、を備え、フレキシブルプリント配線板１と筐体２は距離ｄだけ離間して配置されている。フレキシブルプリント配線板１は、グラウンド配線（基準電位配線）１０と、第１の信号配線１１と、第２の信号配線１２と、第３の信号配線１３とを備える。
【００２２】
このようにフレキシブルプリント配線板１は、グラウンド配線１０や、信号配線群１１、１２、１３を有し、電子機器のプリント回路板（図示せず）と接続され、電気的な信号伝送が行われる。フレキシブルプリント配線板１は、絶縁体３によって被覆が行われ、各信号配線１１、１２、１３と筐体２との接触回避や断線等の保護を行っている。絶縁体３は、例えば接着剤やポリイミド系の材料が用いられる。
【００２３】
グラウンド配線１０は、筐体２に対して、幅の方向（配線幅方向）が垂直になるように構成されている。第１の信号配線１１も筐体２に対して、幅の方向が垂直になるように構成されている。信号配線１１は、筐体２との対向面積が小さいことから、信号配線１１の特性インピーダンスは、グラウンド配線１０との位置関係が支配的である。同様に、第２の信号配線１２は筐体２に対して幅の方向が垂直に構成され、筐体２との対向面積が小さいことから、信号配線１２の特性インピーダンスは、グラウンド配線１０との位置関係が支配的である。同様に、第３の信号配線１３は筐体２に対して幅の方向が垂直に構成され、筐体２との対向面積が小さいことから、信号配線１３の特性インピーダンスは、グラウンド配線１０との位置関係が支配的である。
【００２４】
このことから、各信号配線１１、１２、１３の特性インピーダンスは、グラウンド配線１０との位置関係から計算することができる。なおかつ、フレキシブルプリント配線板１と筐体２の距離ｄによって、特性インピーダンスは変動を小さく抑えることができる。
【００２５】
本実施形態によれば、信号を伝送するためのフレキシブルプリント配線板は、基準電位配線に対してそれぞれの配線幅方向が平行になるように対向して配置された複数の信号配線を備える。そして、基準電位配線と各信号配線との間の距離と、各信号配線の幅と、絶縁体の比誘電率と、に基づいて算出された各信号配線の特性インピーダンスが一定になるように配置することで、伝送される信号の品質を保つことができる。
【００２６】
このようなフレキシブルプリント配線板は、例えば１層のフレキシブルプリント配線板をジグザグに折ることで構成される。
【実施例１】
【００２７】
図１の構成において、信号配線１１、１２、１３の特性インピーダンスを以下の条件で計算する。
【００２８】
グラウンド配線１０：幅９００μｍ、厚さ２０μｍ
第１の信号配線１１：幅１００μｍ、厚さ２０μｍ
第２の信号配線１２：幅２５０μｍ、厚さ２０μｍ
第３の信号配線１３：幅５５０μｍ、厚さ２０μｍ
絶縁体３の比誘電率：３．８
グラウンド配線１０と信号配線１１の距離：１００μｍ
グラウンド配線１０と信号配線１２の距離：２２０μｍ
グラウンド配線１０と信号配線１３の距離：３４０μｍ
【００２９】
上記の条件で、各信号配線の特性インピーダンスは、約６５Ωとすることができる。計算する手段は、伝送線路シミュレータ等によって可能である。このように、信号配線とグラウンド配線との距離が異なった場合においても、信号配線の幅によって特性インピーダンスを一定にすることができる。
【００３０】
図２は、実施例１におけるフレキシブルプリント配線板と筐体の距離ｄによる特性インピーダンスＺ０の変化を、図８の従来例と比較して示すグラフである。
【００３１】
フレキシブルプリント配線板と筐体の距離ｄが０μｍのとき、特性インピーダンスＺ０は約５０Ωである。フレキシブルプリント配線板と筐体の距離ｄが１０００μｍのとき、特性インピーダンスＺ０は約７５Ωである。従来例においては、特性インピーダンスＺ０の変動は、約６０Ωであったのに対し、本実施例によれば、特性インピーダンスＺ０の変動は、約２５Ωとなる。フレキシブルプリント配線板と筐体の距離が変動したとしても、特性インピーダンスＺ０の変動が半分以下となっており、従来例に比べて、信号配線を伝送する信号の品質を向上させることができる。
【００３２】
本実施例によれば、各信号配線の特性インピーダンスは、グラウンド配線との位置関係から計算することができる。なおかつ、フレキシブルプリント配線板と筐体の距離によって、特性インピーダンスは変動を小さく抑えることができる。
【００３３】
なお、実施例１においては、グラウンド配線を基準として特性インピーダンスを計算したが、電源配線であっても同様の考え方で行うことができる。グラウンドや電源といった信号のリターン経路となりうる配線を基準として特性インピーダンスを計算するからである。
【００３４】
また、実施例１においては、信号配線群の特性インピーダンスを約６５Ωに揃える例を示したが、信号配線に対して必要な特性インピーダンスを、信号配線の幅や、グラウンド配線と信号配線群の距離によってそれぞれ計算によって求めることができる。また、絶縁体の比誘電率を変更することによっても可能である。
【００３５】
実施例１においては、グラウンド配線が１つであるが、複数あってもよいし、電源配線とグラウンド配線の組み合わせでもよい。それぞれの形態に則して特性インピーダンスを計算することができる。
【実施例２】
【００３６】
図３及び図４は、実施例２を示す。図３は、フレキシブルプリント配線板１を展開して示す断面図であり、図４は、ジグザグに折ったフレキシブルプリント配線板１と筐体２を示す模式図である。
【００３７】
ジグザグ折ったフレキシブルプリント配線板１は、接合面４において接合されている。
【００３８】
図３に示す１層のフレキシブルプリント配線板１をジグザグに折ることで、信号配線１１、１２、１３は、図４に示すようにグラウンド配線１０に対向する位置となる。すなわち、信号配線１１については、図３におけるグラウンド配線１０との横方向の距離によって調整することができる。信号配線１２については、図３における信号配線１１との横方向の距離によって調整し、信号配線１３については、信号配線１２との横方向の距離によって調整することができる。
【００３９】
図４において、グラウンド配線１０と各信号配線１１、１２、１３の対向する面の間の距離は、絶縁体３の厚さと、接合面４の厚さによって決まる。フレキシブルプリント配線板１の接合面４は、１層のフレキシブルプリント配線板をジグザグに折って構成されるときの接合部であり、接着剤や両面テープ等で形状を固定するためのものである。これらの厚さから、各信号配線１１、１２、１３の幅を、計算によって求めた特性インピーダンスが一定となるよう調整することができる。
【００４０】
本実施例によれば、図３に示す１層のフレキシブルプリント配線板をジグザグに折ることで、図４に示す構成を安価に実現することができる。このような安価な構成において、信号配線群の特性インピーダンスを、グラウンド配線との位置関係から計算し、なおかつ、フレキシブルプリント配線板と筐体の距離によって、特性インピーダンスの変動を小さく抑えることができる。
【実施例３】
【００４１】
図５及び図６は、実施例３を示す。図５は、フレキシブルプリント配線板１を展開して示す断面図であり、図６は、巻き付けたフレキシブルプリント配線板１及び筐体２を示す模式図である。
【００４２】
フレキシブルプリント配線板１は、グラウンド配線１０と、第１の信号配線２１と、第２の信号配線２２と、第３の信号配線２３と、第４の信号配線２４とを有する。
【００４３】
図５に示す１層のフレキシブルプリント配線板１をグラウンド配線１０を中心として巻き付けることで、信号配線２１、２２、２３、２４は、図６に示す位置となる。すなわち、信号配線２１については、図５におけるグラウンド配線１０との横方向の距離によって調整することができる。信号配線２２については、図５における信号配線２１との横方向の距離によって調整し、信号配線２３については、信号配線２２との横方向の距離によって調整し、信号配線２４については、信号配線２３との横方向の距離によって調整することができる。
【００４４】
図６において、グラウンド配線１０と各信号配線２１、２２、２３、２４の対向する面の間の距離は、絶縁体３の厚さと、接合面４の厚さによって決まる。フレキシブルプリント配線板１の接合面４は、１層のフレキシブルプリント配線板を巻き付けたときの接合部であり、接着剤や両面テープ等で形状を固定するためのものである。これらの厚さから、各信号配線２１、２２、２３、２４の幅を、計算によって求めた特性インピーダンスが一定となるよう調整することができる。
【００４５】
なお、実施例３においては、グラウンド配線を中心として巻き付けたが、特にこれに限定されるわけではなく、信号配線を中心として巻き付けてよいし、電源配線を中心としても同様に構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例１を示す模式図である。
【図２】実施例１のフレキシブルプリント配線板と筐体の距離による特性インピーダンスの変化を示すグラフである。
【図３】実施例２によるフレキシブルプリント配線板を展開して示す断面図である。
【図４】実施例２によるフレキシブルプリント配線板及び筐体を示す模式図である。
【図５】実施例３によるフレキシブルプリント配線板を展開して示す断面図である。
【図６】実施例３によるフレキシブルプリント配線板及び筐体を示す模式図である。
【図７】一従来例によるフレキシブルプリント配線板を展開して示す断面図である。
【図８】図７のフレキシブルプリント配線板と筐体の距離による特性インピーダンスの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１    フレキシブルプリント配線板
２    筐体
３    絶縁体
４    接合面
１０    グラウンド配線
１１〜１３、２１〜２４    信号配線
【図１】
2008311380.tif 000003
【図２】
2008311380.tif 000004
【図３】
2008311380.tif 000005
【図４】
2008311380.tif 000006
【図５】
2008311380.tif 000007
【図６】
2008311380.tif 000008
【図７】
2008311380.tif 000009
【図８】
2008311380.tif 000010