JP2013058448A

JP2013058448A - シールド付きフラットケーブル及びそれを用いたケーブルハーネス

Info

Publication number: JP2013058448A
Application number: JP2011197326A
Authority: JP
Inventors: Tokuten Ko; 得天黄; Takanobu Watabe; 考信渡部; Hiroshi Komuro; 浩小室
Original assignee: Hitachi Cable Fine Tech Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Fine Tech Ltd
Priority date: 2011-09-09
Filing date: 2011-09-09
Publication date: 2013-03-28
Also published as: CN103000274B; US8975521B2; CN103000274A; US20130062116A1

Abstract

【課題】限られた配線スペースに簡単に折り曲げて配線することができ、折り曲げた形状を維持することが可能なシールド付きフラットケーブル及びそれを用いたケーブルハーネスを提供する。
【解決手段】並列に配置された複数本の電線１１と、電線１１の並列方向に沿って複数本の電線１１間を縫うように織り込まれたポリウレタン弾性繊維からなる繊維部材１２と、繊維部材１２が織り込まれた複数本の電線１１の全周を、片面に接着層１３を有する導電部材１４で接着層１３が繊維部材１２と接するように被覆して形成されたシールド層１６と、を有するシールド付きフラットケーブル１０である。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯情報端末や携帯通信端末など、近年、更なる小型・薄型化が求められている小型電子機器内の限られた配線スペースに配線されるシールド付きフラットケーブル及びそれを用いたケーブルハーネスに関するものである。

携帯情報端末や携帯通信端末などの小型電子機器において、小型電子機器の操作などを行うための本体部と液晶ディスプレイなどの表示部とを繋ぐ連結部などに配線される信号伝送用の配線材には、従来、比較的可撓性があると共に、フラット状で薄型化された小型電子機器の内部に配置可能なフレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuit；ＦＰＣ）やフレキシブルフラットケーブル（Flexible Flat Cable；ＦＦＣ）などがよく用いられている。

一方、配線材として、複数本の細径化された電線（例えば、同軸ケーブル）をフラット状に並べ、このフラット状に並べられた複数本の電線の長手方向に対して略直交するようにポリエステル製の繊維部材を、複数本の電線間を縫うように織り込んだフラットケーブルもある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１０１９３４号公報

一方、最近の小型電子機器は、更なる小型化・薄型化が急速に求められており、これらの小型電子機器の内部に配線材を配線する際、配線スペースが今まで以上に制限される傾向にある。例えば、小型電子機器の小型化・薄型化に伴い、配線スペースの所定箇所において、配線スペースの幅や配線形状が一様でないなどの制限がある。そのため、配線材として、このような限られた配線スペースに配線することができるフラットケーブルが強く求められている。

このような限られた配線スペースにフラットケーブルからなる配線材を配線する際には、フラットケーブルを折り曲げて配線することが多い。しかし、このような限られた配線スペースにＦＰＣを折り曲げて配線しようとすると、折り曲げたときの応力に耐えきれずＦＰＣ自体が割れてしまうなどの問題が生じることがあった。また、ＦＦＣの場合には、折り曲げた形状を保持することができないので、折り曲げた形状を保持するための部材（例えば、アセトンテープなど）が必要であり、その分だけ折り曲げた部分の厚さが増加したり、ＦＦＣを配線する際の作業工程が増加したりするなどの問題が生じていた。さらに、特許文献１に記載のフラットケーブルの構造では、しなやかで、且つ溶剤に可溶な横糸を選定する必要があり、上述したような限られた配線スペースへ配線することが可能な構造に設計するうえでの制約事項となっていた。

また、同軸ケーブルからなる電線を使用したフラットケーブルは折り曲げて配線する際に、バネ性が強く、ＦＦＣと同様に折り曲げた形状を維持することができず、元の形状に戻ろうとする反発力で折り曲げた箇所が浮いてしまうため、折り曲げた形状を保持するための部材で固定する必要があり、その分だけフラットケーブルの厚さが増加したり、フラットケーブルを配線する際の作業工程が増加したりするなどの問題が生じていた。

更に、不要輻射を要因とする電磁波障害（Electro-Magnetic Interference；ＥＭＩ）対策が求められている小型電子機器では、配線材としてシールド層を形成したＦＰＣやＦＦＣが用いられる。しかし、シールド層を形成すると、その分だけ厚さが増加してしまうことや、フラットケーブル自体が硬くなってより一層曲げにくいものとなってしまう。なお、シールド層を薄くするとＥＭＩ対策が不十分となってしまう。

そこで、本発明の目的は、限られた配線スペースに簡単に折り曲げて配線することができ、折り曲げた形状を維持することが可能なシールド付きフラットケーブル及びそれを用いたケーブルハーネスを提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、並列に配置された複数本の電線と、前記電線の並列方向に沿って前記複数本の電線間を縫うように織り込まれたポリウレタン弾性繊維からなる繊維部材と、前記繊維部材が織り込まれた前記複数本の電線の全周を、片面に接着層を有する導電部材で前記接着層が前記繊維部材と接するように被覆して形成されたシールド層と、を有するシールド付きフラットケーブルである。

前記繊維部材は、前記電線間に織り込まれた状態で伸長すると良い。

前記繊維部材は、モノフィラメントからなると良い。

前記繊維部材は、初期モジュラスが５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であると良い。

前記シールド層は、前記繊維部材と熱融着によって接着されていると良い。

前記電線の内部導体は、伸びが１０％以上、引張強さが１６０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、導電率が９５％以上の軟質銅線からなると良い。

前記導電部材は、ポリエチレンテレフタレートテープと、前記ポリエチレンテレフタレートテープの片面に形成された金属箔層と、前記金属箔層の表面に形成された導電性の接着層と、からなると良い。

前記電線は、最外層がフッ素樹脂からなり、外径が０．２８ｍｍ以下であり、配線ピッチが０．３０ｍｍ以下であると良い。

また本発明は、前記シールド付きフラットケーブルと、前記シールド付きフラットケーブルの端末部分に接続されたコネクタと、を有するケーブルハーネスである。

本発明によれば、限られた配線スペースに簡単に折り曲げて配線することができ、折り曲げた形状を維持することが可能なシールド付きフラットケーブル及びそれを用いたケーブルハーネスを提供することができる。

本発明の一実施の形態に係るシールド付きフラットケーブルを示す斜視図である。フラットケーブル本体を示す平面図である。導電部材の一例を示す断面図である。図１のシールド付きフラットケーブルを用いたケーブルハーネスを示す平面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施の形態に係るシールド付きフラットケーブルを示す斜視図である。

図１に示すように、本実施の形態に係るシールド付きフラットケーブル１０は、並列に配置された複数本の電線１１と、電線１１の並列方向（電線１１の長手方向に対して略直交する方向）に沿って複数本の電線１１間を縫うように織り込まれたポリウレタン弾性繊維からなる繊維部材１２と、繊維部材１２が織り込まれた複数本の電線１１の全周を、片面に接着層１３を有する導電部材１４で接着層１３が繊維部材１２と接するように被覆して形成されたシールド層１６と、を有する。

電線１１は、内部導体１７と、内部導体１７の外周に設けられた絶縁体１８と、を少なくとも有する絶縁電線からなる。内部導体１７は、伸びが１０％以上、引張強さが１６０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、導電率が９５％以上の軟質銅線からなることが好ましい。このように伸びが高く、引張強さが低い柔らかい軟質銅線を使用することで、シールド付きフラットケーブル１０を折り曲げたときに折り曲げた形状を維持しやすくなるため、シールド付きフラットケーブル１０を配線スペースに合った形状で配線することに有効である。絶縁体１８は、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）などのフッ素樹脂を用いて形成されることが好ましい。このように耐熱性、耐電圧、耐曲げ特性などに優れたフッ素樹脂を用いることで、０．０３ｍｍ以上０．０７ｍｍ以下の厚さの薄肉な絶縁体１８とすることができ、その結果、シールド付きフラットケーブル１０の厚さを薄くすることに有効である。

また、電線１１は、絶縁体１８の外周に複数本の金属導体をスパイラル状に横巻きして形成された外部導体と、この外部導体の外周に設けられたジャケットと、を有する同軸ケーブルであっても良い。この場合、外部導体は、軟銅線などの金属線（表面がめっき処理されているものを含む）からなる導体（単線又は撚線）を用いて形成される。また、ジャケットは前述したようなフッ素樹脂を用いて形成される。このように電線１１の最外層は、耐熱性、耐電圧、耐曲げ特性、耐薬品性、化学的安定性に優れたフッ素樹脂からなることが好ましい。

電線１１の外径は、近年、更なる小型・薄型化が求められている小型電子機器内の限られた配線スペースに配線されることを考慮すると、０．２８ｍｍ以下であることが好ましい。

なお、フラットケーブル本体１９を形成するに際し、電線１１だけでなく、電線１１の並列方向の最も外側（片側又は両側）に導体１７と並んで金属線をドレインワイヤとして設けても良い。

図２に示すように、繊維部材１２は、複数本の電線１１間を長手方向の一端から他端（図示左側から右側）まで幅方向の一側から他側（図示下側から上側）へジグザグに往復しながら、複数本の電線１１を長手方向でフラット状に固定するように織り込まれる。以下、繊維部材１２が織り込まれた複数本の電線１１をフラットケーブル本体１９という。

このとき、繊維部材１２は、フラットケーブル本体１９の幅方向（電線１１の並列方向）の中央部において、１本の電線１１を１ユニットとして縫うように織り込まれると良い。なお、フラットケーブル本体１９の幅方向の中央部とは、フラットケーブル本体１９の中心軸上に限られず、その近傍も含まれる。

このような構成とすることにより、フラットケーブル本体１９の全ての電線１１が繊維部材１２に縛られ、複数本の電線１１が互いに寄せ合うことで均一な配線ピッチで配置され、フラットケーブル本体１９の幅を小さくすることができる。

繊維部材１２は、フラットケーブル本体１９の全長に亘って織り込まれるが、機器側と接続するためのコネクタの取り付けを容易にするために、フラットケーブル本体１９の長手方向の両端部の繊維部材１２は除去される。なお、繊維部材１２は、その先端部を引っ張ることのみで電線１１から分離することができる。このため、繊維部材１２を溶剤に溶解させるなどの作業をすることなしに除去することができ、コネクタの取り付けなどを手間をかけずに行うことができる。

このフラットケーブル本体１９は、複数本の電線１１を並列に配置し、複数本の電線１１間に繊維部材１２を縫うように織り込んで製造されるが、繊維部材１２として、ポリウレタン弾性繊維（例えば、旭化成せんい株式会社製のロイカ（登録商標））を用いる点が特徴の１つである。

このポリウレタン弾性繊維は、伸度が５００％以上９００％以下、３００％伸長時の伸長回復率が９０％以上、３００％伸長するための初期モジュラスが５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、伸度が非常に高く初期モジュラスが低い繊維であることが好ましい。また、シールド付きフラットケーブル１０自体の強度向上や小型・薄型化の点から、繊維部材１２はモノフィラメントからなることが好ましい。

なお、３００％伸長時の伸長回復率は、ＪＩＳＬ１０９６に準拠した測定方法により得られる。また、３００％伸長するための初期モジュラスは、引張試験機を用いて、温度２０℃、湿度６５％の条件下で、試料長５ｃｍの試験糸を５０ｃｍ／分の速度で伸長したときの３００％モジュラスにより得られる。

このような繊維部材１２にポリウレタン弾性繊維を用いることにより、電線１１間に繊維部材１２を織り込む際、繊度が非常に細い（例えば、１７〜４５ｄｔｅｘ程度）繊維を用い、当該繊維を伸長（例えば、３００％程度に伸長）させた状態（このときの繊維部材１２の外径は０．０４ｍｍ以下程度）で複数本の電線１１間を縫うように織り込むことが可能になる。また、繊維部材１２を電線１１間に織り込んだ後に、繊維の伸長が回復する（元に戻る）ときの力（伸長回復力）が複数本の電線１１を互いに寄り合わせるように作用する。このとき、電線１１の外径が小さくても、伸長回復力によって電線１１に小曲りなどが発生するようなストレスを与えることなく電線１１同士を互いに寄り合わせることができる。これにより、隣接する電線１１間の距離（配列ピッチ）を電線１１にストレスを与えることなく狭めることができ、シールド付きフラットケーブル１０の幅を従来よりも小さくすることができる。そのため、電線１１にうねりや断線を発生させることなく繊維部材１２を織り込むことが可能になる。

また、上述したポリウレタン弾性繊維を繊維部材１２に用いることで、繊維部材１２を織り込んだ後に繊維部材１２の収縮のみによって複数の電線１１同士が束ねられてケーブル自体の断面形状が自然と丸形状になってしまうことがなく、ケーブルを屈曲などさせるための力を外部から印加しない状態では、ケーブル自体の形状をフラット状に保持することができる。

更に、ポリウレタン弾性繊維からなる繊維部材１２は、織り込まれた後も電線１１の並列方向へ織り込まれた状態で伸長させることができるため、フラットケーブル本体１９をその幅方向に伸縮させる機能を付与することができる。これにより、シールド付きフラットケーブル１０を幅や配線形状が一様でない配線スペースに合わせて折り曲げることが可能となり、シールド付きフラットケーブル１０を限られた配線スペースに合わせた形状に適宜変形させて配線することができる。なお、シールド付きフラットケーブル１０は、長手方向の所望の部分のみ、または長手方向の全部を折り曲げることが可能である。また、シールド付きフラットケーブル１０の所望の部分を、所望の角度（例えば、０°より大きく１８０°以下）に折り曲げることも可能である。これらの変形は、シールド付きフラットケーブル１０の１箇所のみならず複数箇所で行うことが可能であり、また折り曲げなどの変形を１箇所で同時に行うことも可能である。

また、シールド付きフラットケーブル１０は、繊維部材１２にポリウレタン弾性繊維を用いたことにより、伸長されて外径が０．０４ｍｍ以下程度と非常に細くなった状態の繊維部材１２を織り込むことができ、また繊維部材１２は織り込まれた後もなお伸長しろを有しているので、たとえシールド層１６があっても、シールド付きフラットケーブル１０自体の厚さが薄く折り曲げが容易に行え、また繊維部材１２の優れた伸縮性により固定部材を用いなくても（作業工程の増加なしに）折り曲げた形状を保持することが可能である（図４参照）。

なお、繊維部材１２を３００％伸長するための初期モジュラスが５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下と低いことで、繊維部材１２を織り込むときに電線１１へ負荷をかけることなく織り込むことができる。

初期モジュラスが５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、繊維部材１２を織り込むときの電線１１を締め付ける力が弱くなり、綺麗な形状のフラットケーブル本体１９を製造することができなくなってしまい、繊維部材１２を織り込んだ後に繊維部材１２の形状を綺麗に整えるための工程を別途設ける必要が生じ、製造コストの上昇を招いてしまう。また、電線１１を締め付ける力が弱いと、電線１１の配線ピッチが広くなりやすいため、狭ピッチ化が困難になってしまう。

また、初期モジュラスが３０ｃＮ／ｄｔｅｘを超えると、繊維部材１２を織り込むときの電線１１を締め付ける力が強くなり、繊維部材１２を織り込む際に電線１１がうねるように変形したり断線したりしてしまい、電線１１の電気特性の低下を招いてしまう虞がある。

このような理由から、繊維部材１２を３００％伸長するための初期モジュラスが５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下と低いことが好ましい。

また、ポリウレタン弾性繊維からなる繊維部材１２は、摩擦係数が大きく、且つ３００％程度伸長された状態で複数本の電線１１間に織り込まれるため、電線１１を繊維部材１２でしっかりと拘束することができ、シールド付きフラットケーブル１０を折り曲げたときに電線１１が滑ることによる位置ズレが起こりにくい。従って、電線１１の配線ピッチが安定し、シールド付きフラットケーブル１０を曲げたときに複数本の電線１１同士の位置ズレが少ないため、電気特性も安定する。

図３に示すように、導電部材１４は、例えば、厚さが５μｍ以上１０μｍ以下のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープ２０と、ＰＥＴテープ２０の片面に形成された厚さが５μｍ以上１０μｍ以下の金属箔層２１と、金属箔層２１の表面に形成された５μｍ以上１５μｍ以下の導電性の接着層１３と、からなる。金属箔層２１は、銀やアルミニウムなどシールド性に優れた材質で形成される。接着層１３は、ホットメルト型であり、例えば、１１０℃以上に加熱することによって繊維部材１２と熱融着する。つまり、導電部材１４からなるシールド層１６は、繊維部材１２と熱融着によって接着されている。同様に、導電部材１４の付き合わされた端部１５同士も熱融着によって接着され、シールド層１６が形成される。これにより、化学的安定性に優れ、他の材料と結合しにくいフッ素樹脂からなる最外層を有する電線１１であっても、繊維部材１２を介することによりシールド層１６に対する位置を固定することができる。なお、導電部材１４としては、上述の構成に限定されず、例えば、片面に接着層１３を有する導電布などであっても良い。また、導電部材１４の端部１５は、図１に示すような電線１１の並列方向に位置して設けられる以外にもフラットケーブル本体１９の中央部などいずれの位置に存在しても構わない。

また、シールド層１６によってシールド付きフラットケーブル１０からの不要輻射を要因とするＥＭＩを抑制することができる。シールド付きフラットケーブル１０では、フラットケーブル本体１９が薄型化されているため、シールド層１６が設けられていても、シールド付きフラットケーブル１０を簡単に折り曲げて配線することができる。また薄型化されたシールド付きフラットケーブル１０は、たとえ電線１１として同軸ケーブルを用いたとしても、ＦＦＣや従来のフラットケーブルに比べて折り曲げた部分が元に戻ろうとする力が弱いため、折り曲げた形状を保持するための部材を用いることなく折り曲げた形状を維持することが可能である。

以上要するに、並列に配置された複数本の電線と、電線の並列方向に沿って複数本の電線間を縫うように織り込まれたポリウレタン弾性繊維からなる繊維部材と、繊維部材が織り込まれた複数本の電線の全周を、片面に接着層を有する導電部材で接着層が繊維部材と接するように被覆して形成されたシールド層と、を有するシールド付きフラットケーブルとすることにより、限られた配線スペースに簡単に折り曲げて配線することができ、折り曲げた形状を維持することが可能なシールド付きフラットケーブルを提供することができる。

更に、本実施の形態に係るシールド付きフラットケーブル１０では、繊維部材１２にポリウレタン弾性繊維を用いたことにより、伸長されて外径が０．０４ｍｍ以下程度と非常に細くなった状態の繊維部材１２を織り込むことができるため、電線１１の外径を極端に小さくすることなく、電線１１の配線ピッチを０．３０ｍｍ以下、シールド付きフラットケーブル１０の厚さを０．３０ｍｍ以下にするなどの更なる薄型化・小幅化を実現することが可能である。

なお、従来のフラットケーブルは、更なる薄型化・小幅化を実現するために電線の外径を極端に小さくする必要があった。しかし、電線の外径を極端に小さくすると、繊維部材を織り込む際の引っ張りによって電線にうねりや断線が発生し、電線の電気特性が劣化してしまう虞があった。

次に、シールド付きフラットケーブル１０を用いたハーネスについて説明する。

図４に示すように、シールド付きフラットケーブル１０の端末部分にコネクタ２２を接続することで、小型電子機器内の限られた配線スペースに簡単に折り曲げて配線することが可能なケーブルハーネス１００が得られる。

ケーブルハーネス１００では、前述したシールド付きフラットケーブル１０を用いているため、例えば、配線スペースの形状に合わせて９０度の折り曲げ部２３を形成し、この折り曲げ部２３の形状を固定部材なしに維持することが可能である。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１０シールド付きフラットケーブル
１１電線
１２繊維部材
１３接着層
１４導電部材
１５端部
１６シールド層
１７内部導体
１８絶縁体
１９フラットケーブル本体
２０ＰＥＴテープ
２１金属箔層
２２コネクタ
１００ケーブルハーネス

Claims

並列に配置された複数本の電線と、前記電線の並列方向に沿って前記複数本の電線間を縫うように織り込まれたポリウレタン弾性繊維からなる繊維部材と、前記繊維部材が織り込まれた前記複数本の電線の全周を、片面に接着層を有する導電部材で前記接着層が前記繊維部材と接するように被覆して形成されたシールド層と、を有することを特徴とするシールド付きフラットケーブル。
前記繊維部材は、前記電線間に織り込まれた状態で伸長する請求項１に記載のシールド付きフラットケーブル。
前記繊維部材は、モノフィラメントからなる請求項１又は２に記載のシールド付きフラットケーブル。
前記繊維部材は、初期モジュラスが５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のシールド付きフラットケーブル。
前記シールド層は、前記繊維部材と熱融着によって接着されている請求項１〜４のいずれかに記載のシールド付きフラットケーブル。
前記電線の内部導体は、伸びが１０％以上、引張強さが１６０ＭＰａ以上４００ＭＰａ以下、導電率が９５％以上の軟質銅線からなる請求項１〜５のいずれかに記載のシールド付きフラットケーブル。
前記導電部材は、ポリエチレンテレフタレートテープと、前記ポリエチレンテレフタレートテープの片面に形成された金属箔層と、前記金属箔層の表面に形成された導電性の接着層と、からなる請求項１〜６のいずれかに記載のシールド付きフラットケーブル。
前記電線は、最外層がフッ素樹脂からなり、外径が０．２８ｍｍ以下であり、配線ピッチが０．３０ｍｍ以下である請求項１〜７のいずれかに記載のシールド付きフラットケーブル。
請求項１〜８のいずれかに記載のシールド付きフラットケーブルと、前記シールド付きフラットケーブルの端末部分に接続されたコネクタと、を有することを特徴とするケーブルハーネス。