高周波・高速データ伝送性能

現代の小型コンシューマー向け電子機器(スマートフォン、タブレット、AR/VRデバイス、ウェアラブル機器など)において、フレキシブルプリント基板(FPC)は単なる配線や接続手段ではなく、インピーダンス制御された、高い柔軟性と低損失特性を持つ伝送媒体として機能しています。 高品質なFPCコネクタは、これらのインターコネクトを構成する重要な要素です。コネクタのコンタクト形状、コンタクトピッチ、グラウンド構造などは、寄生容量や寄生インダクタンスを含むコネクタのインピーダンスに影響を与えます。また、その特性は伝送路全体の信号品質やデータレートに大きく関係します。

 

I-PEXは、フラットフレキシブルケーブル(FFC)およびフレキシブルプリント基板(FPC)向けの高性能・高密度コネクタEVAFLEXを提供しています。EMIシールド構造に加え、コンタクトのめっき仕様、グラウンド形状、ピッチ、およびピン密度の最適化を行うことで、優れた伝送特性を実現しています。その結果、1レーンあたり最大20 Gbpsの高速データ伝送に対応することが可能です。 
高速FFC/FPCを用いた信号伝送は、ディスプレイやカメラ接続で幅広く使用されています。p主にMIPI C-PHY、MIPI D-PHY、およびEmbedded DisplayPort(eDP)のプロトコルが用いられ、一般的に最大8 Gbpsのデータレートで信号伝送が行われます。また、5Gミリ波アンテナモジュールにおいても、短距離の信号伝送のために短距離のFPC伝送が採用されることがあります。 

 

EVAFLEX® 5-HDは、EVAFLEXシリーズで一番速い1レーン当たり最大24 Gbpsに対応します。次いで、EVAFLEX® 5-VSシリーズは最大8 Gbps、EVAFLEX® 5-SE-G VTシリーズは最大4 Gbpsのデータレートに対応しています。また、EVAFLEX® 5-HDは独自の360°シールド構造「ZenShield®」を採用しており、優れたEMI遮蔽性能によりノイズ漏洩を抑制し、高速データ伝送に求められる高い信号インテグリティを実現します。

 

ZenShield®は、I-PEX独自の高性能EMCシールド技術です。コネクタ全周を覆う360°シールド構造により、接点部だけでなく基板実装部から発生する電磁ノイズの放射も効果的に抑制します。複数のグラウンド接点を配置することで、ノイズを効果的にグラウンドへ導き、高いEMI対策性能を実現しています。
シールド付きFFCとの組み合わせにおいて、EMIノイズの抑制と優れたインピーダンス整合を実現することで、高速データ伝送時でも優れた信号品質を維持します。

 

図1は、シールドFFCとEVAFLEX®を組み合わせた際の、4 Gbps信号のアイダイアグラム評価結果を示しています。EVAFLEX® 5-HD、EVAFLEX® 5-VS、およびEVAFLEX® 5-SE-G VTは、FFCのシールドと接触するグラウンドコンタクトを備えています。図2 EVAFLEX® 5-HDコネクタ断面図の黄色でハイライトされた部分がグラウンドコンタクトにあたります。

 

High-transmission-GIF
図1. シールドFFCとEVAFLEX®の組み合わせで4 Gbpsを伝送した際のアイ・パターン (アイ・ダイアグラム)
Cross Section of EVAFLEX® 5-HD Connector with highlighted GND path
図2. グラウンド (GND) 経路をハイライト表示したEVAFLEX® 5-HDの断面図

 

さらにチャネル損失バジェット、インピーダンス制御、およびクロストーク(NEXT、FEXT)もデータ伝送の性能を左右する重要な要因です。
EVAFLEX®シリーズは、独自のコンタクト設計とコネクタ構造により、優れた高速伝送性能を実現しています。インピーダンス整合の最適化、挿入損失・反射損失の低減、さらにNEXT/FEXTクロストークの抑制により、一般的なFPC/FFCコネクタを超える高速データレートに対応します。また、シールドFPCと非シールドFPCの両方に対応しアプリケーションに応じた柔軟な設計が可能です。

 

 

I-PEX FPC/FFCコネクタの特長と利点