はじめに

近年、デジタル家電の高性能化・多機能化により扱う情報量も飛躍的に増加してきている。そのためデジタル信号の高速化も顕著となり、スマートフォンに代表される移動体通信機器やデジタルスチルカメラなどのモバイル機器においても、データ伝送の高速化および大容量化が目覚しい。
ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit)コネクタは、液晶ディスプレイ等の機器内ユニットと基板間をさまざまな形態で接続できることから多くの電子機器に採用されている。これまでＦＰＣケーブルにおいては、高速伝送特性ではなくシールド特性の向上を目的とした製品が開発されてきた。多層ＦＰＣや銀あるいは銅ペーストを印刷したＦＰＣケーブルといったものであるが、ノイズに対する効果はあるもののデジタル信号の高速化に伴う高速伝送特性という観点からは満足のいくレベルには至っていない。
また、伝送線路としてはＦＰＣケーブルだけでなく、接続されるコネクタも伝送線路となるため、ＦＰＣケーブルとコネクタが一体となった高速伝送特性の向上が必要となってきている。
本稿では、デジタル信号の高速伝送が可能なＦＰＣコネクタを開発、販売を開始した「ＥＮシリーズ」について、その製品概要と伝送特性の一部について紹介する。

製品概要

今回開発した「ＥＮシリーズ」の主な特徴は以下の通り。主にスマートフォンを含む携帯電話、デジタルスチルカメラ、モバイルＰＣでのデジタル信号の高速伝送に貢献している。
（１）高速伝送対応ＦＰＣコネクタ　レパートリー（図１）
ＥＮ－３１・・・０．３ｍｍピッチ／実装高さ１．２ｍｍ
ＥＮ－３２・・・０．３ｍｍピッチ／実装高さ０．８ｍｍ
ＥＮ－４３・・・０．４ｍｍピッチ／実装高さ０．８ｍｍ
（２）金属シールド採用によりＥＭＩを強化
（３）ＦＰＣ挿入のワンアクション接続によりＦＰＣ結線作業が容易

【図１　高速伝送対応コネクタ】

EN-31	EN-32	EN-43

製品コンセプト

本コネクタを開発するにあたり、ＦＰＣケーブルによるデジタル信号の高速伝送が可能なこと、またＦＰＣケーブルの結線作業をこれまで以上に簡素化することを開発ターゲットした。
１.高速伝送対応
デジタル信号の高速化により、信号の伝送損失や反射による波形ひずみなどの問題が懸念される。そこで伝送特性要因のひとつである特性インピーダンスを整合（マッチング）させることが特に重要となるため、次のような検討を実施した。
（１）コンタクト断面の均一化
ＦＰＣケーブルと接続するコネクタのコンタクトにおいても伝送線路となるため、特性インピーダンスのマッチングが重要である。そこで、コンタクトのどの部位においてもインピーダンスのミスマッチがおきないように、コンタクトの断面積が均一となるような構造が必要となる。今回はコンタクトをベローズ形状とすることで、コネクタに必要なバネ性能を確保しつつ、伝送特性に必要な断面積の均一化を図った。
（２）コネクタ材料
一般的なＦＰＣコネクタでは、信号線となるコンタクトとそのコンタクトの保持および隣接ピン間の絶縁の目的でエンジニアリングプラスチック製のインシュレーターとで構成される。特性インピーダンスのマッチングにおいてはインシュレーター材の誘電率も重要な要因となるため、コネクタに必要な流動性や耐熱性などの諸性能を満足しつつ、特性インピーダンスに最適な材料の選定を行った。
（３）ＦＰＣパターンの最適化
デジタル信号の高速化を図るためにはシリアル信号による伝送が必須であり、ＬＶＤＳ（Low Voltage Diffrential Signaling：図２）をはじめとした高速伝送規格を想定し、差動信号によるインピーダンスマッチングを検討することとした。
ＦＰＣケーブルにおいては、後で述べるＥＭＩ特性も考慮し両面ＦＰＣケーブルを採用することとした。両面ＦＰＣケーブルの構成としては片面を信号線として使用し、その裏面側をグランド用の銅線ベタあるいはメッシュ構造とした。これはいわゆるマイクロストリップ伝送線路であり、比較的容易にインピーダンスマッチングを行うことができる。
これらの項目を検討した結果に対して、最終的にはＦＰＣケーブルを含めた伝送シミュレーション（電磁界解析）を実施し、最適な構造を決定している。
【図２　LVDS（Low Voltage Differential Signaling)】

2.EMI対策
（１）シールドプレートの採用
コネクタ構成として、インシュレーターとコンタクトという構成に加えて、ＥＭＩ対策を施すために今回は更にシールドプレートを採用することとした。（図３）　シールドプレートは基板と半田付け接続させることでグランド接地が可能となる。また、シールドプレートは両面ＦＰＣケーブルのグランド面と接続させる構造とすることにより、ＦＰＣケーブルとコネクタが一体となってグランド化できる伝送線路構造となる。
そのほか、シールドプレートの剛性により、コネクタの小型化・低背化においてもコネクタの堅牢化に貢献できるという利点もある。
（２）グランドの強化
先に述べたシールドプレートは、さらにコンタクトリード部の間にも半田付けされグランド接地させる構造とした。
本構造により、コネクタ信号線間にも複数ポイントでグランド接地させることができ、よりノイズに対する耐性が強化されることにより十分なＥＭＩ特性を得ることが可能となる。