扁平电缆

摘要

本发明是提供一种柔性扁平电缆，由于其带状结构，该电缆可以在不损失优质的电气特性同时薄型化，并具备优质的柔韧性和耐曲折性，从而提高了其性价比。柔性扁平电缆(1)具有：空气含有层，该空气含有层具有与电缆本体(10)的传输路径的宽度大约相同的宽度，该电缆本体(10)包含以预定间距排列的多根导体(11)，所述该空气含有层作为绝缘材料从两侧夹住该电缆本体(10)；屏蔽材料(23)、(24)，覆盖所述空气含有层的表面，并且与电缆本体(10)的两端的终端的接地层相连接；所述空气含有层由无纺布(14)、(15)构成，该无纺布被切割成具有与电缆本体(10)的传输路径的宽度大约相同的宽度。

权利要求

1.一种扁平电缆，其特征在于，具有：

空气含有层，该空气含有层具有与电缆本体的传输路径的宽度相同的宽度，该电缆本体包含以预定间距排列的多根导体，所述该空气含有层作为绝缘材料从两侧夹住该电缆本体；

屏蔽材料，覆盖所述空气含有层的表面，并且与电缆本体的两端的终端的接地层相连接；

所述空气含有层由无纺布构成，该无纺布被切割成具有与电缆本体的传输路径的宽度相同的宽度。

2.根据权利要求1所述的扁平电缆，其特征在于：所述无纺布具有阻燃性。

3.根据权利要求2所述的扁平电缆，其特征在于：所述无纺布是使阻燃剂含浸的纤维素系的和芳香族聚醯胺系的材料。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的扁平电缆，其特征在于：所述屏蔽材料构成为：在金属镀膜屏蔽材料下方设置有导电性粘附层，该金属镀膜屏蔽材料作为屏蔽层的金属层镀在基础薄膜上；通过所述导电性粘附层，所述屏蔽材料与所述接地层相连接地粘着在一起。

5.根据权利要求4所述的扁平电缆，其特征在于：所述金属层是银层。

6.根据权利要求1至3中的任一项所述的扁平电缆，其特征在于：所述接地层是将接地用金属层与粘附层叠加构成的，通过所述粘附层，使所述接地层粘接于从所述无纺布的端部到所述电缆本体的终端。

7.根据权利要求6所述的扁平电缆，其特征在于：所述接地用金属层是铝层。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的扁平电缆，其特征在于：所述多根导体分别是通过指定的金属镀金进行了表面处理的软铜制材料。

说明书

扁平电缆

技术领域

[0001] 本发明涉及用于作为被配备于各类电子仪器产品内部的各种部件的传输电缆的一种扁平电缆。

背景技术

[0002] 以往例如PC、薄型电视、打印机、扫描仪等各类电子制品内部，作为被配备于内部的各类部件的中继电缆，扁平电缆被广泛使用。提到扁平电缆，其一般就是通过对软性印刷电路进行刻蚀法处理而得到的产品，在费用高昂的同时，由于受生产线状况的影响，现阶段生产的电缆的长度只能在1000mm以下，从而很难适应于持续大型化发展的薄型电视。

[0003] 因此，使用所谓的碾压法而制造的柔性扁平电缆，作为软性印刷电路型的扁平电缆的替代品而被广泛关注。由于柔性扁平电缆具备优越的柔韧性，所以其可被用于可动部位，同时其廉价的制造成本、低廉的产品单价也使得它逐渐在广泛的领域中被使用。

[0004] 但是，由于一直没有要求柔性扁平电缆要具备特性阻抗等电气的特性。因此如图8中所示，柔性扁平电缆是通过使用聚乙烯对苯二酸盐(polyethylene terephthalate)等制造的，并且其附着有指定粘附层102的基材薄膜103，将中心导体101从两侧夹装在内部，而后通过碾压法将基材薄膜103两侧粘附，最后得到所需要的形态。

[0005] 对此，近年来随着笔记本电脑和薄型电视等要求高画质的电子产品的发展，信号的高速化传输被不断的要求。此外，即使是其他电子产品，也随着数码化而不断发展，信号的高速传输也被作为非常必要的技术性课题。

[0006] 为了达到信号的高速传输，特性阻抗的控制就变得非常必要。像这样可控制特性阻抗的阻抗控制电缆，不仅对性能提高上有所期待，同时也期待其低廉的价格。

[0007] 在这里，作为可控阻抗电缆的扁平电缆的一种，如图9所示，将作为传送途径的导体201和电介体202的单面和基底203相接构成微型带状体。另一种如图10所示，将作为传送途径的导体301和电介体302的两面和基底303相接构成带状体。这些微型带状结构以及带状结构的可控阻抗电缆已经进入市场，尤其是微型带状结构的可控阻抗电缆，被用于部分薄型电视。

[0008] 具有如此可控特性阻抗的柔性扁平电缆，作为如图11所示的使用电介体402包裹中心导体401，进而在402上再包裹外部导体403以得到的高性能型极细同轴电缆的替代品被广泛关注，同时从低成本的角度上也是有所期待的。

[0009] 另外，对于柔性扁平电缆，其可控特性阻抗的试行技术在专利文献1中也有记载。

[0010] 专利文献1：专利公开2003-31033号公报

[0011] 具体如下：将多根导体平行排列以制作成导体列，而后用被碾压法加工过的带有粘附层的发泡绝缘体从两侧将导体列夹在中间，进而，在这之上再用带有导电性粘附层的金属层从两侧夹盖住，从而得到专利文献1中所述的柔性扁平电缆。这样的柔性扁平电缆，通过对从两侧夹盖了发泡绝缘体的导体列进行碾压处理后，使发泡绝缘体的电容率和空气的电容率叠加，这样的叠加电容率比以往的无发泡绝缘体的电容率要低，从而控制作为特性阻抗要因的静电容量，使得特性阻抗可以达到50Ω。此时的柔性扁平电缆由于发泡绝缘体有150μm到250μm的厚度而显得相对较大。另外，带有导电性粘附层的金属层使用的是铝箔和基底薄膜的层叠复合物。

[0012] 一般来说提高信号传输速度就会使得耐噪音性下降，但用于信号传输的电缆也被要求可以适应于高速传输。但是，关于电缆随着信号传输速度的高速化，多余的辐射就会成为问题。也就是说，随着信号频率的增加，就不能无视多余的辐射噪音(电波)的泄漏，噪音进入到相邻的电缆等，从而导致误操作或传输损失等恶劣后果。

[0013] 到目前为止，考虑了使用金属膜将噪音源包裹起来，以防止噪音的泄漏。从这个观点来看，只在传输路径的单面安装有上述的接地层203的微型带状结构的柔性扁平电缆，会使得如图12中所示的安装有接地层203面的相对面无法达到预期的辐射抑制。因此，就此微型带状结构的柔性扁平电缆来说，在实际商品的安装上仍存在将辐射问题撇开而继续采用这种电缆的案例。

[0014] 对此，如图13所示的带状结构的柔性扁平电缆，其两侧的接地层303的作用相当于屏蔽层，且适合于抑制辐射，但这种屏蔽层却无法控制电器特性。换句话说，由于这种柔性扁平电缆的接地层303位于两侧而导致传输路径和接地层303的结合更加牢固进而带来阻抗降低的问题。因此，这种电缆通过使用传输路径的宽度纤细化；电介体的低电容率；加厚电介体的厚度而使得接地层和传输路径之间的间隙扩大化的方法，来防止阻抗的降低。

[0015] 在此，作为带状结构柔性扁平电缆的防止阻抗降低的方法，由于可以实际达到的传输路径的宽度和电容率都是有极限的，所以实际上还是主要采用加大传输路径和接地层之间的间隙的方法。但依靠这种方法得到的柔性扁平电缆的厚度是加厚的，但却带来柔韧性低下的问题，而使得电子仪器内部实际安装时，配线无法达到柔韧性的问题现实化。另外，从柔性扁平电缆在受到曲折时的负荷的观点来看，也不建议其很薄。像这样的问题也正是带状结构所存在的问题，各个制造公司都在努力去解决，却无法制造出可以满足所需特性的柔性扁平电缆。另外，还担心制造方法的过于复杂而带来的成本升高。

发明内容

[0016] 本发明是在鉴于这些实际情况的基础上制造出来的扁平电缆，是一种根据其带状结构可以在不损失优质的电气特性的同时，将其薄型化从而实现优质的柔韧性以及耐曲折性，进而能够提高性价比的扁平电缆。

[0017] 本发明提到的扁平电缆是在着眼于绝缘材料的厚度以及其电容率对特性阻抗的影响上，通过独自的提案而发现了在控制电气特性的同时实现优质的柔韧性和耐曲折性的最合适材料。

[0018] 也就是说，可以达到上述目的的本发明的扁平电缆具有：空气含有层，该空气含有层具有与电缆本体的传输路径的宽度大约相同的宽度，该电缆本体包含以预定间距排列的多根导体，所述该空气含有层作为绝缘材料从两侧夹住该电缆本体；屏蔽材料，覆盖所述空气含有层的表面，并且与电缆本体的两端的终端的接地层相连接；所述空气含有层由无纺布构成，该无纺布被切割成具有与电缆本体的传输路径的宽度大约相同的宽度。

[0019] 本发明提到的扁平电缆，使用无纺布来制作起到作为绝缘材料功能的空气含有层，比使用树脂制作的绝缘材料更能达到电缆厚度的薄型化，同时还可以实现优质的柔韧性和耐曲折性。

[0020] 另外，本发明提到的扁平电缆还可以通过导体宽度以及无纺布厚度的变化，来任意的控制电容率，从而可以控制特性阻抗。

[0021] 进而，本发明提到的扁平电缆，推荐使用具有阻燃特性无纺布。

[0022] 本发明可以使用廉价的材料通过现有的生产流程而制造出的扁平电缆，该扁平电缆不会损失由带状结构带来的优质的电气特性，同时还实现了由薄型化而优化的柔韧性和耐曲折性。附图的简要说明

[0023] [图1]是说明作为本发明实施例的关于柔性扁平电缆构成的平面图。[图2]是说明作为本发明实施例的关于柔性扁平电缆构成的截面图。是图1中的A-A的截面图。[图3]是说明作为本发明实施例在设计柔性扁平电缆时，第1接地箔和第2接地箔构成的截面图。[图4]是说明作为本发明实施例在设计柔性扁平电缆时，第1屏蔽材料和第2屏蔽材料构成的截面图。[图5]是说明作为本发明实施例的柔性扁平电缆试制品的构成的平面图。[图6]是作为第1实施例的使用已制作的柔性扁平电缆进行差分阻抗测试的结果说明图。[图7]是作为第2实施例的使用已制作的柔性扁平电缆进行差分阻抗测试的结果说明图。[图8]是说明已有柔性扁平电缆的截面图。[图9]是说明微型带状结构柔性扁平电缆的构成的截面图。[图10]是说明带状结构柔性扁平电缆的构成的截面图。[图11]是说明极细同轴电缆的构成的截面图[图12]是说明微型带状结构柔性扁平电缆的构成的截面图，是用于说明这种电缆问题所在的图。[图13]是说明带状结构柔性扁平电缆的截面图，是用于说明这种电缆问题所在的图。发明实施的最佳形态

[0024] 以下参照示意图对适用于本发明的具体实施例进行详细的说明。

[0025] 这里的实施例是针对在各种电器制品中作为传输电缆被使用的柔性扁平电缆(Flexible Flat Cable；FFC)。特别是这种柔性扁平电缆利用带状结构在解决柔韧性问题的同时，利用在传输路径和电介体上设置空气含有层，从而可以随意的调整电容率以及对特性阻抗进行控制的产品。

[0026] 如图1所示的平面图，以及作为图1中A-A的截面图的图2所示，柔性扁平电缆1是以预定的间距将多根导体11平行排列，再使用第1绝缘材料12和第2绝缘材料13从两侧将导体11加装在里面，并进行碾压加工以制作电缆本体10。即，电缆本体10是种带状结构的电缆。作为导体11，例如可以是使用进行锡镀层表面处理后的软铜制品。另外，作为第1绝缘材料12和第2绝缘材料13，可以分别是使用在含缺孔的聚乙烯酞酸酯的低感电材料上层叠有指定的绝缘粘附层的材料。另外，所用的粘附层可以使用环氧树脂、丙烯酸树脂、密胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等封面树脂。特别是从强粘着度和容易取得的观点来看，这里推荐采用环氧树脂或者丙烯酸树脂作为封面树脂来使用。

[0027] 对于此电缆本体10，被作为空气含有层具有与该电缆本体10的传输路径的宽度有大致相同宽度的第1无纺布14和第2无纺布15从两侧加装起来。此第1无纺布14和第2无纺布15在分别与双面胶等指定的双面粘附层16、17相粘合的状态下，被切割成与电缆本体10的传输路径的宽度大致相同的宽度，最后通过双面粘附层16、17和电缆本体10相粘合起来，从而起到其绝缘材料的功能。另外，为了解决由于为达到柔性扁平电缆的电子制品的回路的密度而引起的发热量增大，进而导致自燃的问题，第1无纺布14和第2无纺布15分别推荐采用耐热性能优越，并具有实用阻燃性的制品。这里作为第1无纺布41和第2无纺布42，可以采用浸含有阻燃剂的纯纤维、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺等纤维材料。特别是从耐热性和阻燃性的观点上来看，推荐采用浸含有阻燃剂的纯纤维系或者是芳香族聚酰胺系的材料。

[0028] 而且，柔性扁平电缆1的电缆本体10两端的终端的接地层设计，是使用第1接地箔18和第2接地箔19来构成的。这里提到的第1接地箔18和第2接地箔19分别如图3所示的，包含有金属层20和丙烯酸系粘附层21的层叠结构，再将粘附层21的最下层通过和剥离纸22相粘结来使用。从而，作为金属层，除了金、银、铜、铅以外，只要是导电性良好的金属都是可以使用的，特别是从电气特性和容易取得的观点上来看，推荐使用铜或者铝。另外，在丙烯酸系粘附层上所使用的丙烯酸酯可以采用单一官能丙烯酸酯、双官能丙烯酸酯、3官能丙烯酸酯以上的多官能丙烯酸酯等，在这里单独或者2种以上的混合使用都是可以的。这里提到的第1接地箔18和第2接地箔19，分别通过剥离纸22进行剥离后露出的丙烯酸系粘附层21，将第1无纺布14和第2无纺布15的两端和电缆本体10的接线柱相粘结起来。

[0029] 另外在此基础上，柔性扁平电缆1还被设计为，在第1无纺布14和第2无纺布15之上分别包裹覆盖了第1屏蔽材料23和第2屏蔽材料24。这里提到的第1屏蔽材料23和第2屏蔽材料24分别如图4中所示：在基础薄膜的聚乙烯酞酸酯25上镀有作为屏蔽层的银层
26的银镀气层屏蔽材料的下层，设置有各向异性导电接着薄膜(AnisotropicConductive Film；ACF)和各向异性导电粘附胶(Anisotropic Conductive Paste；ACP)等导电粘附层
27。这里提到的第1屏蔽层23和第2屏蔽层24，分别通过导电性粘附层27与第1接地箔
18和第2接地箔19相粘接，以相导通。这样第1屏蔽层23和第2屏蔽层24就具有接地层的功能了。另外，这里作为镀有银层26的镀气屏蔽材料的第1屏蔽层23和第2屏蔽层24使用的金属，除了金、银、铜、铅以外，只要是导电性好的金属都可以被使用，特别是从电气特性和容易取得的观点上来看，推荐使用银或者铝。另外，作为导电粘附层27，其可以使用环氧树脂、丙烯酸树脂、密胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺树脂等封面树脂。特别是从强黏着度和容易取得的观点来看，这里推荐采用环氧树脂或者丙烯酸树脂作为封面树脂来使用。

[0030] 根据上述的柔性扁平电缆1，由于使用了作为绝缘材料的第1无纺布14和第2无纺布15，所以与使用树脂制的绝缘材料相比，其能够使电缆的厚度更薄，从而能够实现优良的可弯曲性。

[0031] 柔性扁平电缆1由于没有使用树脂制绝缘体，而使用了作为绝缘材料的第1无纺布14和第2无纺布15，其可以大幅度提高在屈曲时的负荷的耐性。

[0032] 柔性扁平电缆1由于可以改变导体11的厚度和宽度以及第1无纺布14和第2无纺布15的厚度，所以能够任意调整介电常数，进行特性阻抗的控制，、不会损失因传输损耗、图形显示面(eye pattern)孔径比、非辐射(Electromagnetic Interference；EMI)等、带材结构而带来的优良的电气特性。

[0033] 柔性扁平电缆1由于使用了具有阻燃阻燃性的第1无纺布14和第2无纺布15，所以能够提高阻燃阻燃性。

[0034] 另外，柔性扁平电缆1可以与以往的制造流程相同地使用热碾压法来制造。以往使用树脂作为绝缘材料，但由于其属性导致其很难使用热碾压法进行加工，而必须使用热压片法进行制作。由于所需的热压片法需要逐个进行操作，所以从生产力和成本上都受到影响，并存在不适宜市场需求的问题。对此，柔性扁平电缆1由于可以使用热碾压法进行制造，所以可有计划的提高生产力以及使制造成本更便宜。另外，由于柔韧扁平电缆1可以使用热碾压法进行制造，所以可以很容易的达到例如1.5m的长度，从而实现很高的成品率。

[0035] 柔性扁平电缆1是能够使用低廉的材料、依据现有的制造工艺进行制造，因此由于现有的设备可以低廉的制造，所以可以提高性价比。

[0036] 根据上述的柔性扁平电缆1，其是例如像被要求进行高精细的画像转送的笔记本电脑和薄型电视那样，非常适用于被要求高速信号传送的各种电子机器制品。

[0037] 本发明并不是只局限于上述的实施例，只要其不偏离主旨的范围，其可以有适当的变化。具体实施例下面依据实验结果对本发明的柔性扁平电缆的实施例进行说明。

[0038] 本申请的发明人使用如下的表1和表2所规定了规格的上述的导体11、第1绝缘材料12和第2绝缘材料13、第1无纺布14和第2无纺布15、第1接地箔18和第2接地箔19以及第1屏蔽材料23和第2屏蔽材料24，作为图5所示的柔性扁平电缆。

[0039] [表1]

[0040] [表2]

[0041] 具体的说，依据上述表1所表示的规格，第1实施例所制作的柔性扁平电缆是使用具有使阻燃剂包含浸渍纤维素系的无纺布作为第1无纺布14和第2无纺布15。另外，根据上述表2所表示的规格，第2实施例所制作的柔性扁平电缆的构成是使用芳香族聚醯胺的无纺布作为第1无纺布14和第2无纺布15。

[0042] 更具体的说，关于第1实施例所制作的柔性扁平电缆，其导体11使用宽0.25mm×厚0.040mm，且被锡镀金进行了表面处理的软铜制材料，并被平行的排列在0.5mm的平面上。第1绝缘材料12和第2绝缘材料13分别使用的是，在含有厚23μm缺孔的聚乙烯对苯二酸盐的低介电常数材料，在其上被叠加有厚41μm的绝缘性粘附层的总厚度为64μm的索尼化学&信息部件株式会社所生产的绝缘材料[F2100]。第1无纺布14和第2无纺布15是使用厚0.45mm、AMBIC社生产的Himelon(注册商标)ULA-E系列的[N9592E]。第1接地箔18和第2接地箔19分别使用的是，如图3所示的，叠加了厚30μm的铝的金属层
20和厚10μm的丙烯系粘附层21的，且总厚度为40μm的索尼化学&信息部件株式会社生产的接地箔片[AL7080]。第1屏蔽材料23和第2屏蔽材料24分别使用的是，如图4所示的，总厚度为29.1μm的日本拓自达电子制品株式会社生产的[SF-FC700]，其中厚0.1μm的银层26被真空镀膜在厚度为9μm的聚乙烯对苯二酸盐薄膜25上的银真空镀膜屏蔽材料与设计在其下层的厚20μm的导电性粘附层27的中间。从而通过使用上述规格的材料制作了pin数为20、电缆长度为500mm的柔性扁平电缆。

[0043] 第1无纺布14和第2无纺布15使用的Himelon(注册商标)ULA-E系列的[N9592E]，是依据被美国Underwriters Laboratories公司所制定的UL规格中最严格的阻燃规格[UL94]所设定的垂直燃烧试验法的基准V-0而认定的，也就是RoHS指令(6种物质)所适用的无纺布，而且其是在具备加工性、透气性、缓冲性、步骤安定性优质的环境规定严格的产业资源材料领域内也可以使用的素材。ULA-E系列的[N9592E]的规格是每单位2
面积的重量为100g/m、拉力强度为MD方向85N/5cm、CD方向70N/5cm。

[0044] 第2实施例所制作的柔性扁平电缆，其导体11、第1绝缘材料12和第2绝缘材料13、第1接地箔18和第2接地箔19、以及第1屏蔽材料23和第2屏蔽材料24是使用了与第1实施例中制作的柔性扁平电缆所使用的相同的材料。第1无纺布14和第2无纺布15使用的是厚0.185mm的帝国纤维株式会社生产的NOMEX(注册商标)[NX411]。从而通过使用上述规格的材料制作了针(pin)数为21、电缆长度为500mm的柔性扁平电缆。

[0045] 第1无纺布14和第2无纺布15使用的帝国纤维株式会社生产的NOMEX(注册商标)是通过间苯二胺(m-phenylenediamine)和异酞酸氯化物的缩聚而取得的间芳香族聚醯胺(meta aramid)纤维的无纺布，是具有优质的耐炎性和耐热性的素材。NOMEX(注册商标)的类型411是从芳香族聚合物(aramid polymer)被制作的短纤维和合成纸浆使其分散在水中、用抄纸机制造出的，而且是UL规格中最严格的阻燃规格[UL94]设定的垂直燃烧试验法的基准V-0所认定NOMEX(注册商标)的类型411的规格是每单位面积的重量为2
0.51kg/cm、拉力强度为MD方向5.0kg/15mm、CD方向2.9kg/15mm。

[0046] 上述第1实施例和第2实施例所制作的柔性扁平电缆是依据以下工艺制作的。

[0047] 第1无纺布14和第2无纺布15使用的Himelon(注册商标)ULA-E系列的[N9592E]和NOMEX(注册商标)[NX411]使用滚轧机(roller)将作为两面粘附层16、17的双面胶带粘合在一起，并在120℃温度下使其碾压成薄板。将碾压成薄板的无纺布/双面胶带材料切断成与电缆本体10的传输路径的宽度大略相同的宽度。电缆本体10是使用上述规格的导体11以及第1绝缘材料12和第2绝缘材料13制作的。

[0048] 接下来，使用滚轧机将切断的无纺布/双面胶带材料粘在电缆本体10的两面上，在120℃温度下使其碾压成薄板。使用滚轧机将上述规格的第1接地箔片18和第2接地箔19粘在被碾压成薄板的电缆本体10的两端的终端上。

[0049] 具有接地箔片的电缆本体10的两面，被上述规格的第1屏蔽材料23和第2屏蔽材料24所覆盖。此时，由于临时粘着时使用了熨烫(iron)，所以能够取得脱气效果。

[0050] 因此，在通过使用抗皱夹具在120℃温度下使具有屏蔽材料的电缆本体10被碾压成薄板之后，再在120℃温度下碾压，从而制作成柔性扁平电缆。

[0051] 使用本申请说明书的发明者，按上述实施方法制作的2种柔性扁平电缆，通过TDR(Time Domain Reflectometry)法测定差分阻抗。TDR法是测定从1MHz到30GHz的频率带宽的电磁波，使其波形表现在时间轴上的一种方法。测定是使用tekutoronikusu生产的TDR测定器(型号：TDS8000B)和同一公司生产的TDR模块(型号：80E04)而进行的。作为目标的差分阻抗是100Ω±15％。图6表示的是第1实施例制作的柔性扁平电缆的测定结果。图7表示的是第2实施例制作的柔性扁平电缆的测定结果。

[0052] 第1实施例制作的柔性扁平电缆如图6中A所示，输入2系统的信号ch1，ch2时的差分阻抗是104Ω，能够达到目标值100Ω±15％。

[0053] 第2实施例制作的柔性扁平电缆如图7中A所示，输入2系统的信号ch1，ch2时的差分阻抗是101Ω，能够达到目标值100Ω±15％。

[0054] 柔性扁平电缆是通过使导体11的宽度和厚度以及第1无纺布14和第2无纺布15的厚度进行适当的变化，从而能够实现任意调整介电常数、达到期望的特征阻抗和差分阻抗。使用本专利申请说明书的发明人制作的柔性扁平电缆，施行[UL96]设定的燃烧水平试验的结果达到了基准HB。