フレキシブルケーブル
【課題】インピーダンスの異なる２つの装置を接続するフレキシブルケーブルにおいて、サイズダウンおよびシグナルインテグリティを両立する。
【解決手段】フレキシブルケーブルの、高いインピーダンスを持たせたい方の端部において、シールド層の導体に、配線に対応して分離した複数の枝部を設ける。さらに、これら複数の枝部を、根元が太く先端が細いテーパー形状にする。その結果、枝部の先端側のインピーダンスを高めることが可能となる。
【解決手段】フレキシブルケーブルの、高いインピーダンスを持たせたい方の端部において、シールド層の導体に、配線に対応して分離した複数の枝部を設ける。さらに、これら複数の枝部を、根元が太く先端が細いテーパー形状にする。その結果、枝部の先端側のインピーダンスを高めることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルケーブルに係り、特に、複数の配線を含むフレキシブルケーブルに係る。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣＥ（Ｉｎ−Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｕｌａｔｏｒ：インサーキットエミュレータ）と、ターゲットシステムとは、複数の端子で接続する必要がある。この接続を簡便化するために、一般的には、複数の配線が平行に配置された帯状のフレキシブルケーブルが用いられる。
【０００３】
ＩＣＥおよびターゲットシステムの小型化に伴い、両者を接続するフレキシブルケーブルも小型化され、また、薄型化されている。すなわち、フレキシブルケーブルにおいて、配線同士の間隔は狭くなり、配線の層およびシールド導体の層との間に積層された絶縁体の層の厚みは薄くなる。その結果、各配線のインピーダンスが低くなり、シグナルインテグリティの問題が発生する。このため、シグナルインテグリティを考慮したフレキシブルケーブルの必要性が高まっている。
【０００４】
上記に関連して、特許文献１（特開２００８−２４３６６５号公報）には、シールドフレキシブルフラットケーブルに係る記載が開示されている。図１は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す図群である。図１（ａ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す上面図である。図１（ｂ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す下面図である。図１（ｃ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す断面図である。
【０００５】
図１のシールドフレキシブルフラットケーブルは、積層構造になっており、合計５つの層を具備している。これら５つの層は、第１の絶縁層１０と、配線層２０と、第２の絶縁層３０と、シールド層４０ａと、第３の絶縁層５０であり、図１（ｃ）に示すように、上からこの順に積層されている。
【０００６】
第１の絶縁層１０は、第１の絶縁フィルム１１を具備している。配線層２０は、平行に、かつ、帯状に配置された、複数の配線２１を具備している。第２の絶縁層３０は、第２の絶縁フィルム３１を具備している。シールド層４０ａは、面状のシールド導体４１ａと、このシールド導体を厚さの方向に貫通する複数の穴部４２とを具備している。これら複数の穴部４２における、それぞれの大きさや、シールド導体４１ａの単位面積あたりの密度などを変えることで、配線２１のインピーダンスを調節することが可能である。第３の絶縁層５０は、第３の絶縁フィルム５１を具備している。
【０００７】
図１のシールドフレキシブルフラットケーブルは、第１の接続部６０と、第２の接続部７０とを具備している。シールドフレキシブルフラットケーブルを使用する際には、例えば、第１の接続部６０をＩＣＥの出力部に接続し、第２の接続部７０をターゲットシステムの入力部に接続する。第１の接続部６０では、複数の配線２１のそれぞれおよびシールド導体４１ａにおける一方の端部が、第１および第３の絶縁フィルム１１、５１から露出している。同様に、第２の接続部７０では、複数の配線２１のそれぞれおよびシールド導体４１ａにおける他方の端部が、第１および第３の絶縁フィルム１１、５１から露出している。
【０００８】
ターゲットシステムの入力部では、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）レベルやＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｌｏｇｉｃ）レベルの信号が求められ、したがって入力インピーダンスが高い場合が多い。特許文献１では、シールド層に複数の穴部４２を設けることで、シールドフレキシブルフラットケーブルのインピーダンスを、ターゲットシステムの入力インピーダンスとマッチングするように高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２４３６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
フレキシブルケーブルのインピーダンスが高くなると、フレキシブルケーブル内で隣接する配線の間でクロストークが増加する。このようなクロストークは、ＩＣＥおよびターゲットシステムにおける誤動作の原因となる場合がある。また、フレキシブルケーブルのインピーダンスを高くすると、ＩＣＥに搭載された出力デバイスとのインピーダンスマッチングが取れなくなる場合がある。これは、一般的に、ＩＣＥに搭載された出力デバイスの出力インピーダンスがターゲットシステムにおける入力インピーダンスよりも低いからである。その結果、ＩＣＥとフレキシブルケーブルとの接続において信号の反射が発生し、シグナルインテグリティが低下する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明によるフレキシブルケーブルは、配線層（２０）と、シールド層（４０）と、絶縁層（３０）とを具備する。ここで、配線層（２０）は、複数の配線（２１）を有する。シールド層（４０）は、配線層（２０）に積層されて、面状導体（４１）を含む。絶縁層（３０）は、配線層（２０）およびシールド層（４０）の間に積層されて、面状絶縁体（３１）を含む。シールド層（４０）は、共通部（４３）と、複数の枝部（４４）とを具備する。ここで、共通部（４３）は、複数の配線（２１）にまたがる幅を有する。複数の枝部（４４）は、絶縁層（３０）を介して複数の配線（２１）にそれぞれ対面して分離している。複数の枝部（４４）のそれぞれは、一方の端部と、他方の端部と、テーパー形状とを具備する。ここで、一方の端部は、共通部（４３）に接続されている。他方の端部は、一方の端部よりも幅が狭い。テーパー形状は、一方の端部から他方の端部にかけて幅が連続的に変化する。配線層（２０）およびシールド層（４０）の間のインピーダンスは、共通部（４３）よりも他方の端部の方が高い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のフレキシブルケーブルによれば、両端で異なるインピーダンスを実現するとともに、隣接する配線間のクロストークを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す図群である。図１（ａ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す上面図である。図１（ｂ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す下面図である。図１（ｃ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す図群である。図２（ａ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す上面図である。図２（ｂ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す下面図である。図２（ｃ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、配線の幅ｄ４の変化に対するインピーダンスの変化を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、インピーダンスの変化に対するクロストークの変化のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、シールド導体の幅ｄ７の変化に対するインピーダンスの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図面を参照して、本発明によるフレキシブルケーブルを実施するための形態を以下に説明する。
【００１６】
（実施形態）
図２は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す図群である。図２（ａ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す上面図である。図２（ｂ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す下面図である。図２（ｃ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す断面図である。
【００１７】
図２のフレキシブルケーブルの構成について説明する。図２のフレキシブルケーブルは、積層構造になっており、合計５つの層を具備している。これら５つの層は、第１の絶縁層１０と、配線層２０と、第２の絶縁層３０と、シールド層４０と、第３の絶縁層５０とを具備しており、図２（ｃ）に示すように、上からこの順に積層されている。
【００１８】
第１の絶縁層１０は、第１の絶縁フィルム１１を具備している。配線層２０は、平行に、かつ、帯状に配置された、複数の配線２１を具備している。第２の絶縁層３０は、第２の絶縁フィルム３１を具備している。シールド層４０ａは、面状のシールド導体４１を具備している。第３の絶縁層５０は、第３の絶縁フィルム５１を具備している。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、フレキシブルケーブルの長さをｄ１と置く。複数の配線２１、第２の絶縁フィルム３１およびシールド導体４１の長さは、同じくｄ１である。第１および第３の絶縁フィルム１１、５１の長さは、ｄ１よりも短い。そのため、フレキシブルケーブルの両端において、複数の配線２１およびシールド導体４１は第１および第３の絶縁フィルム１１、５１から露出している。露出しているこれらの部分は、フレキシブルケーブルの両端を、ＩＣＥやターゲットシステムなど任意の装置に接続するために用いられるので、以降、第１および第２の接続部６０、７０と呼ぶ。
【００２０】
シールド導体４１は、共通部４３と、複数の枝部４４とを具備している。共通部４３は、第１の接続部６０側に配置されており、フレキシブルケーブルと同じ幅、乃至、全ての配線２１にまたがる幅を有する。複数の枝部４４のそれぞれは、第２の接続部７０側に配置されており、第３の絶縁フィルム３１に保護されて共通部４３に接続された一方の端部と、第３の絶縁フィルム３１から露出している他方の端部とを具備している。それぞれの枝部４４は、全体的にテーパー形状を具備しており、他方の端部は一方の端部よりも細い。すなわち、枝部４４の幅は、一方の端部から他方の端部にかけて、連続的に変化している。したがって、それぞれの枝部４４は、共通部４３を介する以外には、他の枝部４４から分離されている。
【００２１】
複数の枝部４４の総数は、複数の配線２１の総数と同じである。また、複数の枝部４４は、第２の絶縁フィルム３１を介して、複数の配線２１にそれぞれ対面して配置されている。
【００２２】
なお、この例において、第１の接続部６０において、複数の配線２１は、ＩＣＥの出力部における複数の出力端子に、それぞれ接続される。このとき、第１の接続部６０において、シールド導体４１も、ＩＣＥの出力端子に接続される。同様に、第２の接続部７０において、複数の配線２１は、ターゲットシステムの入力部における複数の入力端子に、それぞれ接続される。このとき、第２の接続部７０において、複数の枝部４４の他方の端部も、ターゲットシステムの入力端子に接続される。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、共通部４３の長さをｄ２と置き、それぞれの枝部４４の長さをｄ３と置く。ここで、ｄ１＝ｄ２＋ｄ３が成り立つ。図２（ａ）に示すように、各配線２１の幅をｄ４と置き、隣接する２本の配線２１の間隔をｄ５と置く。図２（ｃ）に示すように、第２の絶縁層３０の厚さをｄ６と置く。図２（ｂ）に示すように、枝部４４の他方の端部の幅をｄ７と置く。
【００２４】
上記に説明した形状により、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルは、第１の接続部６０におけるインピーダンスよりも、第２の接続部７０のインピーダンスの方が高い。したがって、第１の接続部６０はインピーダンスのより低い接続先に、第２の接続部７０はインピーダンスのより高い接続先に、それぞれ接続することが好ましい。例えば、一般的なＩＣＥの出力インピーダンスより、一般的なターゲットシステムの入力インピーダンスの方が高いので、これらを本発明のフレキシブルケーブルで接続する場合は、第１の接続部６０をＩＣＥに、第２の接続部７０をターゲットシステムに、それぞれ接続することが好ましい。
【００２５】
言い換えれば、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルは、インピーダンス変換装置としても機能する。これらの接続部６０、７０におけるインピーダンスは、上記に列挙したサイズｄ１〜ｄ７や、第１〜第３の絶縁フィルムの比誘電率などを変更することによって、それぞれ独立に調整可能である。
【００２６】
一般的に、ＩＣＥの出力部は、ＣＭＯＳレベルまたはＴＴＬレベルとの互換性を有する信号を出力する。具体例として、ＩＣＥの出力部における出力インピーダンスが１０Ωであり、ターゲットシステムの入力部における入力インピーダンスが１００Ωであるものとして説明を続ける。本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルでは、配線２１の幅ｄ４およびシールド導体４１の幅ｄ７を適宜に設計することで、第１および第２の接続部６０、７０におけるインピーダンスを１０Ω〜１００Ωを含む範囲で調節可能である。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、配線２１の幅ｄ４の変化に対するインピーダンスの変化を示すグラフである。ここで、横軸は配線２１の幅ｄ４をＬｏｇ表示で示し、縦軸はインピーダンスを示す。他の条件としては、フレキシブルケーブルの長さｄ１を８．３ｃｍとし、シールド導体４１の共通部４３の長さｄ２を７．６ｃｍとし、同じく枝部４４の長さｄ３を７ｍｍとし、隣接する配線２１の間隔ｄ５を５１μｍとし、第２の絶縁層３０の厚さｄ６を２５４μｍとしてある。この条件において、配線２１の幅ｄ４が７６μｍから３８００μｍまで上昇する中で、インピーダンスは約１００Ωから約１０Ωまで減少している。
【００２８】
したがって、第１の接続部６０と、ＩＣＥの出力端子とのインピーダンスマッチングを取るには、本実施形態では、配線２１の幅ｄ４を３８００μｍに設計すれば良いことが分かる。こうすることで、第１の接続部６０における信号反射を抑制することが出来る。
【００２９】
ＩＣＥの出力端子から出力された信号は、第１の接続部６０を介し、複数の配線２１に伝達される。長さｄ２の共通部４３に対面した部分において、隣接する配線２１の間でクロストークが発生する。しかし、この領域におけるインピーダンスが１０Ωと比較的低いため、図４に示すようにクロストークは弱くて済む。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、インピーダンスの変化に対するクロストークの変化のシミュレーション結果を示すグラフである。ここで、横軸はインピーダンスをＬｏｇ表示で示し、縦軸はクロストークを示す。図４におけるインピーダンスの変化は、図３におけるインピーダンスの変化と同じ条件で得られるものである。この条件において、インピーダンスが１０Ωのとき、クロストークは３０ｍＶとなる。ＩＣＥから出力された信号の振幅が、一般的な１．５Ｖであれば、この程度のクロストークで誤動作は発生しない。
【００３１】
ＩＣＥから出力された信号は、第１の接続部６０と、配線２１の共通部４３に対面する部分とを通った後、配線２１の枝部４４に対面する部分を通る。このとき、枝部４４のインピーダンスは、そのテーパー形状により連続的に変化する。最終的に、信号が枝部４４の先端にまで到達するときの、すなわち本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの第２の接続部７０におけるインピーダンスは、シールド導体４１の幅ｄ７を適宜に設計することで、ターゲットシステムの入力部と同じ値に調節可能である。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、シールド導体４１の幅ｄ７の変化に対するインピーダンスの変化を示すグラフである。ここで、横軸はシールド導体４１の幅ｄ７をＬｏｇ表示で示し、縦軸はインピーダンスを示す。他の条件としては、シールド導体４１の枝部４４の長さｄ３を７ｍｍとし、隣接する配線２１の間隔ｄ５を５１μｍとし、第２の絶縁層３０の厚さｄ６を２５４μｍとし、配線２１の幅ｄ４を３８００μｍとしてある。この条件において、シールド導体４１の幅ｄ７が７６μｍから３８００μｍまで上昇する中で、インピーダンスは約１００Ωから約１０Ωまで減少している。
【００３３】
したがって、第２の接続部７０と、ターゲットシステムの入力部とのインピーダンスマッチングを取るためには、本実施形態では、シールド導体４１の幅ｄ７を７６μｍに設定すれば良いことが分かる。こうすることで、第２の接続部７０における信号反射を抑制することが出来る。
【００３４】
また、このとき、第２の接続部７０におけるクロストークは、図４では１２０ｍＶと読み取れるが、これはｄ２＝７．６ｃｍの長さを有する共通部４３の場合である。枝部４４の長さはｄ３＝７ｍｍ、すなわち共通部４３の長さの１／１０弱なので、クロストークも１／１０弱の１２ｍＶ弱となる。ターゲットシステムに供給される信号の振幅が、一般的な１．５Ｖであれば、この程度のクロストークで誤動作は発生しない。
【００３５】
以上に説明したように、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルは、小型薄型化しても、シールド導体４１の一部にテーバー状の枝部４４を設けることで、第１の接続部６０では低いインピーダンスを、第２の接続部７０では高いインピーダンスを、それぞれ実現することが出来る。ここで、インピーダンスが低い共通部４３がフレキシブルケーブルの大部分を占め、かつ、インピーダンスが高い枝部４４の長さを短くすることで、配線２１間のクロストークを抑圧している。その結果、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルでは、インピーダンスのそれぞれ異なる装置を第１および第２の接続部６０、７０に接続しても、その両方でインピーダンスマッチングを取ることが出来、かつ、シグナルインテグリティも向上させることが出来る。
【００３６】
本発明の実施形態では、フレキシブルケーブルの全長に亘って配線２１の幅を一様とした上で、第１および第２の接続部６０、７０におけるシールド導体の幅に差を設けることで、インピーダンスが両端で異なるフレキシブルケーブルを実現した。しかし、図３から明らかなとおり、配線２１の幅に、第１および第２の接続部６０、７０で差を設けることでも、インピーダンスが両端で異なるフレキシブルケーブルを実現することが可能である。このとき、配線２１は、全体的にテーパー形状であっても良いし、一部だけテーパー形状で残り部分の幅が均一であっても構わない。また、シールド導体４１は、実施形態と同様に共通部４３および枝部４４を具備する形状であっても良いし、枝部４４の無い単なる長方形であっても構わない。
【符号の説明】
【００３７】
１０ （第１の）絶縁層
１１ （第１の）絶縁フィルム
２０ 配線層
２１ 配線
３０ （第２の）絶縁層
３１ （第２の）絶縁フィルム
４０ａ （従来技術の）シールド層
４１ａ （従来技術の）シールド導体
４２ 穴部
４０ （本発明の）シールド層
４１ （本発明の）シールド導体
４３ 共通部
４４ 枝部
５０ （第３の）絶縁層
５１ （第３の）絶縁フィルム
６０ （第１の）接続部
７０ （第２の）接続部
ｄ１ フレキシブルケーブルの長さ
ｄ２ 共通部の長さ
ｄ３ 枝部の長さ
ｄ４ 配線の幅
ｄ５ 隣接する配線間の幅
ｄ６ 絶縁層の厚さ
ｄ７ シールド導体（共通部、枝部）の幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルケーブルに係り、特に、複数の配線を含むフレキシブルケーブルに係る。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣＥ（Ｉｎ−Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｕｌａｔｏｒ：インサーキットエミュレータ）と、ターゲットシステムとは、複数の端子で接続する必要がある。この接続を簡便化するために、一般的には、複数の配線が平行に配置された帯状のフレキシブルケーブルが用いられる。
【０００３】
ＩＣＥおよびターゲットシステムの小型化に伴い、両者を接続するフレキシブルケーブルも小型化され、また、薄型化されている。すなわち、フレキシブルケーブルにおいて、配線同士の間隔は狭くなり、配線の層およびシールド導体の層との間に積層された絶縁体の層の厚みは薄くなる。その結果、各配線のインピーダンスが低くなり、シグナルインテグリティの問題が発生する。このため、シグナルインテグリティを考慮したフレキシブルケーブルの必要性が高まっている。
【０００４】
上記に関連して、特許文献１（特開２００８−２４３６６５号公報）には、シールドフレキシブルフラットケーブルに係る記載が開示されている。図１は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す図群である。図１（ａ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す上面図である。図１（ｂ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す下面図である。図１（ｃ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す断面図である。
【０００５】
図１のシールドフレキシブルフラットケーブルは、積層構造になっており、合計５つの層を具備している。これら５つの層は、第１の絶縁層１０と、配線層２０と、第２の絶縁層３０と、シールド層４０ａと、第３の絶縁層５０であり、図１（ｃ）に示すように、上からこの順に積層されている。
【０００６】
第１の絶縁層１０は、第１の絶縁フィルム１１を具備している。配線層２０は、平行に、かつ、帯状に配置された、複数の配線２１を具備している。第２の絶縁層３０は、第２の絶縁フィルム３１を具備している。シールド層４０ａは、面状のシールド導体４１ａと、このシールド導体を厚さの方向に貫通する複数の穴部４２とを具備している。これら複数の穴部４２における、それぞれの大きさや、シールド導体４１ａの単位面積あたりの密度などを変えることで、配線２１のインピーダンスを調節することが可能である。第３の絶縁層５０は、第３の絶縁フィルム５１を具備している。
【０００７】
図１のシールドフレキシブルフラットケーブルは、第１の接続部６０と、第２の接続部７０とを具備している。シールドフレキシブルフラットケーブルを使用する際には、例えば、第１の接続部６０をＩＣＥの出力部に接続し、第２の接続部７０をターゲットシステムの入力部に接続する。第１の接続部６０では、複数の配線２１のそれぞれおよびシールド導体４１ａにおける一方の端部が、第１および第３の絶縁フィルム１１、５１から露出している。同様に、第２の接続部７０では、複数の配線２１のそれぞれおよびシールド導体４１ａにおける他方の端部が、第１および第３の絶縁フィルム１１、５１から露出している。
【０００８】
ターゲットシステムの入力部では、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）レベルやＴＴＬ（Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−Ｌｏｇｉｃ）レベルの信号が求められ、したがって入力インピーダンスが高い場合が多い。特許文献１では、シールド層に複数の穴部４２を設けることで、シールドフレキシブルフラットケーブルのインピーダンスを、ターゲットシステムの入力インピーダンスとマッチングするように高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００８−２４３６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
フレキシブルケーブルのインピーダンスが高くなると、フレキシブルケーブル内で隣接する配線の間でクロストークが増加する。このようなクロストークは、ＩＣＥおよびターゲットシステムにおける誤動作の原因となる場合がある。また、フレキシブルケーブルのインピーダンスを高くすると、ＩＣＥに搭載された出力デバイスとのインピーダンスマッチングが取れなくなる場合がある。これは、一般的に、ＩＣＥに搭載された出力デバイスの出力インピーダンスがターゲットシステムにおける入力インピーダンスよりも低いからである。その結果、ＩＣＥとフレキシブルケーブルとの接続において信号の反射が発生し、シグナルインテグリティが低下する場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、（発明を実施するための形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明によるフレキシブルケーブルは、配線層（２０）と、シールド層（４０）と、絶縁層（３０）とを具備する。ここで、配線層（２０）は、複数の配線（２１）を有する。シールド層（４０）は、配線層（２０）に積層されて、面状導体（４１）を含む。絶縁層（３０）は、配線層（２０）およびシールド層（４０）の間に積層されて、面状絶縁体（３１）を含む。シールド層（４０）は、共通部（４３）と、複数の枝部（４４）とを具備する。ここで、共通部（４３）は、複数の配線（２１）にまたがる幅を有する。複数の枝部（４４）は、絶縁層（３０）を介して複数の配線（２１）にそれぞれ対面して分離している。複数の枝部（４４）のそれぞれは、一方の端部と、他方の端部と、テーパー形状とを具備する。ここで、一方の端部は、共通部（４３）に接続されている。他方の端部は、一方の端部よりも幅が狭い。テーパー形状は、一方の端部から他方の端部にかけて幅が連続的に変化する。配線層（２０）およびシールド層（４０）の間のインピーダンスは、共通部（４３）よりも他方の端部の方が高い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のフレキシブルケーブルによれば、両端で異なるインピーダンスを実現するとともに、隣接する配線間のクロストークを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す図群である。図１（ａ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す上面図である。図１（ｂ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す下面図である。図１（ｃ）は、特許文献１に記載のシールドフレキシブルフラットケーブルの構成を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す図群である。図２（ａ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す上面図である。図２（ｂ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す下面図である。図２（ｃ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、配線の幅ｄ４の変化に対するインピーダンスの変化を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、インピーダンスの変化に対するクロストークの変化のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、シールド導体の幅ｄ７の変化に対するインピーダンスの変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
添付図面を参照して、本発明によるフレキシブルケーブルを実施するための形態を以下に説明する。
【００１６】
（実施形態）
図２は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す図群である。図２（ａ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す上面図である。図２（ｂ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す下面図である。図２（ｃ）は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの構成を示す断面図である。
【００１７】
図２のフレキシブルケーブルの構成について説明する。図２のフレキシブルケーブルは、積層構造になっており、合計５つの層を具備している。これら５つの層は、第１の絶縁層１０と、配線層２０と、第２の絶縁層３０と、シールド層４０と、第３の絶縁層５０とを具備しており、図２（ｃ）に示すように、上からこの順に積層されている。
【００１８】
第１の絶縁層１０は、第１の絶縁フィルム１１を具備している。配線層２０は、平行に、かつ、帯状に配置された、複数の配線２１を具備している。第２の絶縁層３０は、第２の絶縁フィルム３１を具備している。シールド層４０ａは、面状のシールド導体４１を具備している。第３の絶縁層５０は、第３の絶縁フィルム５１を具備している。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、フレキシブルケーブルの長さをｄ１と置く。複数の配線２１、第２の絶縁フィルム３１およびシールド導体４１の長さは、同じくｄ１である。第１および第３の絶縁フィルム１１、５１の長さは、ｄ１よりも短い。そのため、フレキシブルケーブルの両端において、複数の配線２１およびシールド導体４１は第１および第３の絶縁フィルム１１、５１から露出している。露出しているこれらの部分は、フレキシブルケーブルの両端を、ＩＣＥやターゲットシステムなど任意の装置に接続するために用いられるので、以降、第１および第２の接続部６０、７０と呼ぶ。
【００２０】
シールド導体４１は、共通部４３と、複数の枝部４４とを具備している。共通部４３は、第１の接続部６０側に配置されており、フレキシブルケーブルと同じ幅、乃至、全ての配線２１にまたがる幅を有する。複数の枝部４４のそれぞれは、第２の接続部７０側に配置されており、第３の絶縁フィルム３１に保護されて共通部４３に接続された一方の端部と、第３の絶縁フィルム３１から露出している他方の端部とを具備している。それぞれの枝部４４は、全体的にテーパー形状を具備しており、他方の端部は一方の端部よりも細い。すなわち、枝部４４の幅は、一方の端部から他方の端部にかけて、連続的に変化している。したがって、それぞれの枝部４４は、共通部４３を介する以外には、他の枝部４４から分離されている。
【００２１】
複数の枝部４４の総数は、複数の配線２１の総数と同じである。また、複数の枝部４４は、第２の絶縁フィルム３１を介して、複数の配線２１にそれぞれ対面して配置されている。
【００２２】
なお、この例において、第１の接続部６０において、複数の配線２１は、ＩＣＥの出力部における複数の出力端子に、それぞれ接続される。このとき、第１の接続部６０において、シールド導体４１も、ＩＣＥの出力端子に接続される。同様に、第２の接続部７０において、複数の配線２１は、ターゲットシステムの入力部における複数の入力端子に、それぞれ接続される。このとき、第２の接続部７０において、複数の枝部４４の他方の端部も、ターゲットシステムの入力端子に接続される。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、共通部４３の長さをｄ２と置き、それぞれの枝部４４の長さをｄ３と置く。ここで、ｄ１＝ｄ２＋ｄ３が成り立つ。図２（ａ）に示すように、各配線２１の幅をｄ４と置き、隣接する２本の配線２１の間隔をｄ５と置く。図２（ｃ）に示すように、第２の絶縁層３０の厚さをｄ６と置く。図２（ｂ）に示すように、枝部４４の他方の端部の幅をｄ７と置く。
【００２４】
上記に説明した形状により、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルは、第１の接続部６０におけるインピーダンスよりも、第２の接続部７０のインピーダンスの方が高い。したがって、第１の接続部６０はインピーダンスのより低い接続先に、第２の接続部７０はインピーダンスのより高い接続先に、それぞれ接続することが好ましい。例えば、一般的なＩＣＥの出力インピーダンスより、一般的なターゲットシステムの入力インピーダンスの方が高いので、これらを本発明のフレキシブルケーブルで接続する場合は、第１の接続部６０をＩＣＥに、第２の接続部７０をターゲットシステムに、それぞれ接続することが好ましい。
【００２５】
言い換えれば、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルは、インピーダンス変換装置としても機能する。これらの接続部６０、７０におけるインピーダンスは、上記に列挙したサイズｄ１〜ｄ７や、第１〜第３の絶縁フィルムの比誘電率などを変更することによって、それぞれ独立に調整可能である。
【００２６】
一般的に、ＩＣＥの出力部は、ＣＭＯＳレベルまたはＴＴＬレベルとの互換性を有する信号を出力する。具体例として、ＩＣＥの出力部における出力インピーダンスが１０Ωであり、ターゲットシステムの入力部における入力インピーダンスが１００Ωであるものとして説明を続ける。本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルでは、配線２１の幅ｄ４およびシールド導体４１の幅ｄ７を適宜に設計することで、第１および第２の接続部６０、７０におけるインピーダンスを１０Ω〜１００Ωを含む範囲で調節可能である。
【００２７】
図３は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、配線２１の幅ｄ４の変化に対するインピーダンスの変化を示すグラフである。ここで、横軸は配線２１の幅ｄ４をＬｏｇ表示で示し、縦軸はインピーダンスを示す。他の条件としては、フレキシブルケーブルの長さｄ１を８．３ｃｍとし、シールド導体４１の共通部４３の長さｄ２を７．６ｃｍとし、同じく枝部４４の長さｄ３を７ｍｍとし、隣接する配線２１の間隔ｄ５を５１μｍとし、第２の絶縁層３０の厚さｄ６を２５４μｍとしてある。この条件において、配線２１の幅ｄ４が７６μｍから３８００μｍまで上昇する中で、インピーダンスは約１００Ωから約１０Ωまで減少している。
【００２８】
したがって、第１の接続部６０と、ＩＣＥの出力端子とのインピーダンスマッチングを取るには、本実施形態では、配線２１の幅ｄ４を３８００μｍに設計すれば良いことが分かる。こうすることで、第１の接続部６０における信号反射を抑制することが出来る。
【００２９】
ＩＣＥの出力端子から出力された信号は、第１の接続部６０を介し、複数の配線２１に伝達される。長さｄ２の共通部４３に対面した部分において、隣接する配線２１の間でクロストークが発生する。しかし、この領域におけるインピーダンスが１０Ωと比較的低いため、図４に示すようにクロストークは弱くて済む。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、インピーダンスの変化に対するクロストークの変化のシミュレーション結果を示すグラフである。ここで、横軸はインピーダンスをＬｏｇ表示で示し、縦軸はクロストークを示す。図４におけるインピーダンスの変化は、図３におけるインピーダンスの変化と同じ条件で得られるものである。この条件において、インピーダンスが１０Ωのとき、クロストークは３０ｍＶとなる。ＩＣＥから出力された信号の振幅が、一般的な１．５Ｖであれば、この程度のクロストークで誤動作は発生しない。
【００３１】
ＩＣＥから出力された信号は、第１の接続部６０と、配線２１の共通部４３に対面する部分とを通った後、配線２１の枝部４４に対面する部分を通る。このとき、枝部４４のインピーダンスは、そのテーパー形状により連続的に変化する。最終的に、信号が枝部４４の先端にまで到達するときの、すなわち本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの第２の接続部７０におけるインピーダンスは、シールド導体４１の幅ｄ７を適宜に設計することで、ターゲットシステムの入力部と同じ値に調節可能である。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルの、シールド導体４１の幅ｄ７の変化に対するインピーダンスの変化を示すグラフである。ここで、横軸はシールド導体４１の幅ｄ７をＬｏｇ表示で示し、縦軸はインピーダンスを示す。他の条件としては、シールド導体４１の枝部４４の長さｄ３を７ｍｍとし、隣接する配線２１の間隔ｄ５を５１μｍとし、第２の絶縁層３０の厚さｄ６を２５４μｍとし、配線２１の幅ｄ４を３８００μｍとしてある。この条件において、シールド導体４１の幅ｄ７が７６μｍから３８００μｍまで上昇する中で、インピーダンスは約１００Ωから約１０Ωまで減少している。
【００３３】
したがって、第２の接続部７０と、ターゲットシステムの入力部とのインピーダンスマッチングを取るためには、本実施形態では、シールド導体４１の幅ｄ７を７６μｍに設定すれば良いことが分かる。こうすることで、第２の接続部７０における信号反射を抑制することが出来る。
【００３４】
また、このとき、第２の接続部７０におけるクロストークは、図４では１２０ｍＶと読み取れるが、これはｄ２＝７．６ｃｍの長さを有する共通部４３の場合である。枝部４４の長さはｄ３＝７ｍｍ、すなわち共通部４３の長さの１／１０弱なので、クロストークも１／１０弱の１２ｍＶ弱となる。ターゲットシステムに供給される信号の振幅が、一般的な１．５Ｖであれば、この程度のクロストークで誤動作は発生しない。
【００３５】
以上に説明したように、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルは、小型薄型化しても、シールド導体４１の一部にテーバー状の枝部４４を設けることで、第１の接続部６０では低いインピーダンスを、第２の接続部７０では高いインピーダンスを、それぞれ実現することが出来る。ここで、インピーダンスが低い共通部４３がフレキシブルケーブルの大部分を占め、かつ、インピーダンスが高い枝部４４の長さを短くすることで、配線２１間のクロストークを抑圧している。その結果、本発明の実施形態によるフレキシブルケーブルでは、インピーダンスのそれぞれ異なる装置を第１および第２の接続部６０、７０に接続しても、その両方でインピーダンスマッチングを取ることが出来、かつ、シグナルインテグリティも向上させることが出来る。
【００３６】
本発明の実施形態では、フレキシブルケーブルの全長に亘って配線２１の幅を一様とした上で、第１および第２の接続部６０、７０におけるシールド導体の幅に差を設けることで、インピーダンスが両端で異なるフレキシブルケーブルを実現した。しかし、図３から明らかなとおり、配線２１の幅に、第１および第２の接続部６０、７０で差を設けることでも、インピーダンスが両端で異なるフレキシブルケーブルを実現することが可能である。このとき、配線２１は、全体的にテーパー形状であっても良いし、一部だけテーパー形状で残り部分の幅が均一であっても構わない。また、シールド導体４１は、実施形態と同様に共通部４３および枝部４４を具備する形状であっても良いし、枝部４４の無い単なる長方形であっても構わない。
【符号の説明】
【００３７】
１０ （第１の）絶縁層
１１ （第１の）絶縁フィルム
２０ 配線層
２１ 配線
３０ （第２の）絶縁層
３１ （第２の）絶縁フィルム
４０ａ （従来技術の）シールド層
４１ａ （従来技術の）シールド導体
４２ 穴部
４０ （本発明の）シールド層
４１ （本発明の）シールド導体
４３ 共通部
４４ 枝部
５０ （第３の）絶縁層
５１ （第３の）絶縁フィルム
６０ （第１の）接続部
７０ （第２の）接続部
ｄ１ フレキシブルケーブルの長さ
ｄ２ 共通部の長さ
ｄ３ 枝部の長さ
ｄ４ 配線の幅
ｄ５ 隣接する配線間の幅
ｄ６ 絶縁層の厚さ
ｄ７ シールド導体（共通部、枝部）の幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線を有する配線層と、
前記配線層に積層されて、面状導体を含むシールド層と、
前記配線層および前記シールド層の間に積層されて、面状絶縁体を含む絶縁層と
を具備し、
前記シールド層は、
前記複数の配線にまたがる幅を有する共通部と、
前記絶縁層を介して前記複数の配線にそれぞれ対面して分離した複数の枝部と
を具備し、
前記複数の枝部のそれぞれは、
前記共通部に接続された一方の端部と、
前記一方の端部よりも幅が狭い他方の端部と、
前記一方の端部から前記他方の端部にかけて前記幅が連続的に変化するテーパー形状と
を具備し、
前記配線層および前記シールド層の間のインピーダンスは、前記共通部よりも前記他方の端部の方が高い
フレキシブルケーブル。
【請求項２】
請求項１に記載のフレキシブルケーブルにおいて、
前記配線層の、前記絶縁層とは反対の面に積層された第１の絶縁フィルムと、
前記シールド層の、前記絶縁層とは反対の面に積層された第２の絶縁フィルムと、 前記共通部側で、前記第１および前記第２の絶縁フィルムから露出した第１の接続部と、
前記他方の端部側で、前記第１および前記第２の絶縁フィルムから露出した第２の接続部と
をさらに具備する
フレキシブルケーブル。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフレキシブルケーブルにおいて、
前記複数の配線のそれぞれは、
前記枝部のそれぞれと同じ方向に幅が変化するテーパー形状
を具備する
フレキシブルケーブル。
【請求項１】
複数の配線を有する配線層と、
前記配線層に積層されて、面状導体を含むシールド層と、
前記配線層および前記シールド層の間に積層されて、面状絶縁体を含む絶縁層と
を具備し、
前記シールド層は、
前記複数の配線にまたがる幅を有する共通部と、
前記絶縁層を介して前記複数の配線にそれぞれ対面して分離した複数の枝部と
を具備し、
前記複数の枝部のそれぞれは、
前記共通部に接続された一方の端部と、
前記一方の端部よりも幅が狭い他方の端部と、
前記一方の端部から前記他方の端部にかけて前記幅が連続的に変化するテーパー形状と
を具備し、
前記配線層および前記シールド層の間のインピーダンスは、前記共通部よりも前記他方の端部の方が高い
フレキシブルケーブル。
【請求項２】
請求項１に記載のフレキシブルケーブルにおいて、
前記配線層の、前記絶縁層とは反対の面に積層された第１の絶縁フィルムと、
前記シールド層の、前記絶縁層とは反対の面に積層された第２の絶縁フィルムと、 前記共通部側で、前記第１および前記第２の絶縁フィルムから露出した第１の接続部と、
前記他方の端部側で、前記第１および前記第２の絶縁フィルムから露出した第２の接続部と
をさらに具備する
フレキシブルケーブル。
【請求項３】
請求項１または２に記載のフレキシブルケーブルにおいて、
前記複数の配線のそれぞれは、
前記枝部のそれぞれと同じ方向に幅が変化するテーパー形状
を具備する
フレキシブルケーブル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１９８６４３（Ｐ２０１１−１９８６４３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６４８０８（Ｐ２０１０−６４８０８）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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