CN106782858A - 数据线缆及其制造方法和设备以及数据连接线及其制造方法 - Google Patents

数据线缆及其制造方法和设备以及数据连接线及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种线缆,以及由此线缆制造的数据线,以及相关制造方法和设备。其特征在于,建立在一种A型或B型鸭蹼状屏蔽芯线排的基础上,获得圆形或扁线线缆。这种鸭蹼状芯线排使用廉价的铝箔麦拉复合膜构筑所有的总线屏蔽和芯线屏蔽,满足了同轴线和差分线对的屏蔽结构要求。同时提出了线缆整体屏蔽的结构,通过芯线单元封套和鸭蹼系带中连续铝膜提供了跨越芯线的横向电连接,为线缆的整体屏蔽结构的实现创造了条件。由于在鸭蹼状芯线排内固化了芯线导体之间的次序和距离,为数据线制造的自动化加工作业创造了条件,可以满足复杂结构的USB3.1‑typeC、HDMI、LVDS数据线的性能要求和工艺要求。本发明的线缆和数据线具有极高的性价比。

Description

数据线缆及其制造方法和设备以及数据连接线及其制造方法
技术领域
本发明属于电子技术领域,涉及数据线缆及数据连接线制造,包括A型和B型鸭蹼状屏蔽芯线排构成的数据线线缆、由此线缆制造的数据线,以及线缆制造方法和设备。
背景技术
就数据线领域,事实上,除了通信协议标准制定外,所有的难点和成本集中在于线缆中的屏蔽技术,这包括屏蔽材料、屏蔽结构、屏蔽接地三个部分。还有就是在线缆和连接器接驳时,屏蔽的恢复和接地问题。数据线质量的好坏,传输速率的高低,完全制约于屏蔽技术的高低。受制于工艺水平和其它成本因素,做到实用化,就需要对屏蔽技术做必要的优化或折中处理。
现有的数据线制造技术,材料-结构-性能-工艺-成本之间还没有发现一个整体解决方案能够比较理想的解决上面一些相互制约的问题。
比如说,为了提升传输性能,比如达到5GbS时,线缆的屏蔽结构尤为关键,所以,在USB3.1数据线设计中使用极细同轴线,该线为芯线导体外包特氟龙,再外包铝麦拉,再外包编织网,芯线成本极高,而且,在和连接器连接时,接驳区域的屏蔽必须恢复,所有众多的屏蔽都必须有效接地,这些都导致接驳时的困难和巨大的人工成本。甚至无法使用机器生产,至少无法满足自动化设备生产。所以说,结构设计工程师采用了各种各样的屏蔽技术去增强和固化线缆性能,然而,很多环节是无法用机器去高速高质量制造的,都是依靠人工完成的,这又带来人工作业的质量离散型或人工成本居高不下。
再比如说,为了良好屏蔽,线缆外部的总线屏蔽都采用编织网和膜屏蔽结构,这些材料如何处理和接地,现有的技术方案就没有很好解决,现有的总线屏蔽的铝麦拉复合膜的绕包方式是铝膜面朝外接触金属编织网,依靠编织网接地实现铝麦拉接地,然而,编织网接地本身就存在处理起来繁琐和接地可靠性不高的问题,铝麦拉这样的布置,也无法采用激光切割破断和去除,然而采用人工和刀片方式去除效率十分低下。
再比如,为了实现芯线的屏蔽和屏蔽接地,线缆内部配置了多组数据通道时,各自都有自己的屏蔽和接地,出现了结构的冗余和制造成本的高企。
再比如,对于用户移动使用的数据线,比如手机充电和数据传输兼备的USB连接线,通常需要是柔软的线缆,而用户固定配置使用的数据线没有柔软性方面的要求,例如HDMI数据线,完全可以是采用扁线,因为扁线的最大特点就是芯线排布的规则性,从而使得制造工程和制造设备简单化。这就需要进行差异化设计,在用途-性能-成本之间寻找最优的解决方案。
现今USB协会推出的USB3.1方案,是一个终极的广泛兼容性的技术方案,既要具有圆线柔软性的一面,又要具备多个高速数据通道且小线径的高密度配线特性,再配合迷你的type-C连接器的约束,因此,USB3.1制造技术就凸显滞后的尴尬局面,要实现自动化生产是当前摆在数据线制造领域的工程课题,制造成本高企自然毋庸置疑。
还有,在现有技术中,对应于数据线圆线,无一例外的都还在进行着人工分拣和定置芯线,实现芯线焊端有序化,满足和对应的连接器焊脚装配焊接要求。尤其对于芯线数量较多的数据线,例如HDMI、DP、USB3.1,等等,有多达20条的芯线配置,而在数据线制造中,分排线这一个环节的人工成本占到了整个人工成本的近50%。
发明内容
概念和术语:
XYZ直角坐标系,为方便叙述和理解,需要统一概念,本文所有说明和附图统一使用一致的直角坐标系方向约定,其中X为线缆芯线轴线方向,Y为芯线排阵列方向,Z为芯线排叠层方向。
铝麦拉复合膜,也称铝箔麦拉,也称铝箔麦拉复合膜,是一种电磁屏蔽用商品带材,通常是由5-50微米厚的铝箔和5-50微米厚的麦拉膜复合贴附在一起形成的均质双层复合膜。
铝麦拉复合膜封套,也称复构屏蔽膜封套,是指,由铝膜层和麦拉层复合在一起形成的双层均质铝箔麦拉绕包带、或者由绕包带复构形成特殊性能的复构绕包带,绕包带或复构绕包带通过螺旋绕包在一个实体几何上后,形成金属膜闭合截面的筒状膜结构,这种封套的内外两面之间可能电连通,也可能电绝缘。
总线屏蔽,总线是指线缆中所有的导体集中在一起形成的芯线集合,总线屏蔽就是指位于总线总线集合外部的屏蔽结构。
整体屏蔽,通过屏蔽结构的改进,在线缆内部实现总线复构屏蔽膜封套和芯线或芯线排复构屏蔽膜封套通过封套外表面的径向接触能够相互电导通,从而获得整个线缆屏蔽的一体化结构,达到可以简化屏蔽接地结构的目的。
本发明的目的,就是提供一种高性价比的数据连接线,就是要从线缆的结构入手,结合线缆制造方法和数据线制造方法,瞻前顾后、统筹考虑,寻找性价比较高的数据线制造的整体解决方案。
涉及优化就这离不开现有的材料水平和工艺技术水平的基础背景,包括人工成本的节约和设备投资付出之间的平衡。从方法论上讲,自动化制造的过程,要求从原料初始状态到每个工序直至最后成品的有序化、规则化。据此指导思想出发,我们来设计创造全新的线缆结构和数据线结构,最大限度满足自动化生产需要。为了解决上述技术问题,需要在兼顾数据线屏蔽性能和制造工艺性方面进行突破。
本发明针对性的解决以下问题:
1)线缆芯线的规则化排布,免除数据线制造中的人工分拣和排线工序,简化芯线线端处理的装置和步骤;
2)重构芯线的屏蔽膜结构,寻找一种能够自动化连续生产的包膜技术方案,而且,达到或接近同轴线的效果,但回避现有同轴线结构高贵的造价;
3)充分考虑现有屏蔽中使用的高效廉价的屏蔽膜材料为铝麦拉复合膜,切割去除此麦拉的方法就是高效廉价的CO2激光器切割;
4)优化或简化现有数据线中繁琐冗余的屏蔽接地结构和工艺。
在线缆芯线和连接器接驳时,芯线焊端的屏蔽必然被解除,但屏蔽空缺长度应该尽可能的小,越小越好。
在优化结构工艺性的同时,改进的结构还有充分考虑满足线缆的弯曲柔软性和弯曲变形时屏蔽膜的抗龟裂性。
为此,本发明从线缆的芯线和芯线屏蔽结构入手,提出了一种鸭蹼状屏蔽芯线排概念,并构建了线缆,以及由此线缆构建的数据线。
这种鸭蹼状屏蔽芯线排具备:芯线排序和定位、能够密实集成包容在圆线线缆内、有良好铝麦拉屏蔽和屏蔽接地方案,现有的CO2激光器屏蔽膜切割脱除机能够顺利脱除。做到了这些,就做到了保持高效屏蔽性的前提下实现了线缆的物美价廉。
这种鸭蹼状屏蔽芯线排具有如下的一些重要技术特征:
是一个由鸭蹼系带联结芯线线包构成的线排,芯线线包之间有预设的和充足距离的间隔,故可以方便成型线排和成型数据线,而且在线缆中可以折叠后容置。鸭蹼状屏蔽芯线排处于展平状态时,所有的芯线处于同一个XY平面内平行阵列成为一个芯线排,芯线之间有预设的间隔,通过贴附于芯线排两个侧面的铝麦拉复构屏蔽膜的对夹、包裹、封合芯线线包,构成各个芯线线包的复构屏蔽膜封套以及芯线线包之间的鸭蹼系带;鸭蹼状屏蔽芯线排每个侧面的屏蔽膜中的导电铝膜有Y方向跨越整个芯线排并接触每一根芯线的外表面的连续铝膜面;单个鸭蹼状屏蔽芯线排具有以下A或B两种配置结构,A型鸭蹼状屏蔽芯线排:芯线排中所有的芯线线包单元都是单根芯线置于一个封闭的复构屏蔽膜封套内形成同轴线特征的屏蔽结构;当A型鸭蹼状屏蔽芯线排被折叠收拢集成在线缆内规则化集束定置后,单个鸭蹼状屏蔽芯线排是沿Y方向收拢折叠变形成Z方向上有两个芯线层,在鸭蹼系带联结状态下,相邻芯线分列在不同芯线层内,两层芯线呈现圆木堆垛状交错叠置;B型鸭蹼状屏蔽芯线排:在展平状态下,位于鸭蹼状屏蔽芯线排两个侧边的芯线线包单元可以是单根芯线或两根芯线置于一个封闭的复构屏蔽膜封套内、而位于中间的芯线线包单元都是两根芯线置于一个封闭复构屏蔽膜封套内;当B型鸭蹼状屏蔽芯线排被折叠收拢集成在线缆内规则化集束定置后,鸭蹼状屏蔽芯线排是沿Y方向收拢折叠变形成Z方向两个芯线层,在鸭蹼系带联结状态下,位于不同封闭复构屏蔽膜封套内的相邻芯线分列在同一芯线层内,而位于同一封闭复构屏蔽膜封套内的相邻芯线分列在不同芯线层内;当线缆中Z方向上有两个鸭蹼状屏蔽芯线排时,两个鸭蹼状屏蔽芯线排可以是A型鸭蹼状屏蔽芯线排和B型鸭蹼状屏蔽芯线排的任何组合;鸭蹼状屏蔽芯线排中的每个芯线,是,芯线A,单根金属线裸导体,或者是,芯线A1,单根金属线导体外包绝缘,或者是,芯线B,多根金属线合股加捻的裸导体,或者是,芯线B1,多根细金属线合股加捻的裸导体外包绝缘,或者是,芯线C,配位占空用的塑料线;所述A型或B型鸭蹼状屏蔽芯线排中的全部芯线,是芯线A、芯线A1、芯线B、芯线B1、芯线C五者的任何组合;所述XYZ为直角坐标系,X为芯线轴线方向,Y为鸭蹼状屏蔽芯线排的芯线排列方向,Z为鸭蹼状屏蔽芯线排叠置方向。
进一步地,鸭蹼状屏蔽芯线排结构中的所有的芯线线包复构屏蔽膜封套,是铝麦拉复合结构,其中铝麦拉复合膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通;所有复构屏蔽膜封套具有最大麦拉膜面积的一面朝向线缆的外表面。
进一步地,所述的芯线线包复构屏蔽膜封套是一种铝麦拉复合膜带构筑的搭接包裹结构,最小搭接量要满足在芯线线包随线缆弯曲变形时导致的搭接处错层滑移时仍然有铝膜层的重叠。
由此可见,当鸭蹼状屏蔽芯线排结构中,芯线线包全部具有铝麦拉复构屏蔽膜封套时,并且每个线包封套中只有一个芯线时,就是USB3.1中涉及的同轴线的结构,当每个线包封套中只两根芯线时,就是USB3.0、HDMI、DP,或LVDS等的差分线对儿结构;
当芯线包的复构屏蔽膜封套有内外面电导通的复合膜构造时,而且,鸭蹼状屏蔽芯线排中的鸭蹼系带有横向跨越芯线线包封套的导电膜条,所有芯线屏蔽接地问题就简单了,可以简化接地线工程量,并且可以和总线屏蔽的接地线一体汇总接地,这样总线屏蔽就可以通过芯线连接连接器的接地端子而接地;而且鸭蹼状屏蔽芯线排中的复构屏蔽膜封套和鸭蹼系带可以CO2激光切割,不会增加芯线线包屏蔽膜的脱除困难;而且,当芯线线包屏蔽膜采用绕包方法搭接包封时,在线缆弯曲变形时导致的搭接处错层滑移时仍然有铝膜层的重叠,错层滑移机制不会导致屏蔽层受力,因而避免复合膜中铝膜出现银纹龟裂导致的屏蔽失效。
所有上述这些特征和功能的构建,基本具备了数据线制造过程的全自动化生产要求的基础条件。
由鸭蹼状屏蔽芯线排结构可以构建新的数据线线缆,要满足数据线线缆圆形、柔软性、密实的要求,本发明提出,采用螺旋结构降解刚度的方法,这包括芯线的金属导体采用合股加捻的螺旋结构,以及此鸭蹼状屏蔽芯线排在线缆中沿线缆长度处于螺旋换位状态。
要最大限度实现芯线排整体在线缆中呈现圆形截面,有两种可行的方案,一种是,在芯线数量较少的情况下,例如USB2.0,USB3.0,由折叠的单个鸭蹼状屏蔽芯线排构成,从截面看相当于Z方向有两个芯线层,另外一种是,在芯线数量较多的情况下,例如USB3.1,HDMI,由折叠的两个鸭蹼状屏蔽芯线排构成,从截面看相当于Z方向有四个芯线层。当然,对于像USB3.0有9根芯线的情况,所对应连接器有的是双排针脚焊盘,有的是单排针脚焊盘,需要根据实际情况考虑线缆是采用一个还是两个鸭蹼状屏蔽芯线排。圆线线缆其典型特征就是,芯线总线被分组成数个芯线排叠积在一起,使得叠积芯线排总体截面近似为正方形,边长比1:1,最大长宽比例小于2:1。这种圆线主要也是由线缆外被绝缘的填充获得的外轮廓圆形。
当然,这种总体截面为圆形的芯线排结构制成的线缆,在制造数据线时,上机后,设备可以自动将线缆内的芯线排有序的定置在模具或治具中成为展平状态。显然,定置鸭蹼状屏蔽芯线排要比现有技术中人工分拣和定置每一根芯线容易和快捷的多。而且不会出现pin位差错。
当然,对于直接为扁线的线缆结构,鸭蹼状屏蔽芯线排以平面状态填充线缆,使得叠积芯线排总体截面为矩形,或者说长方形,边长比大于等于1:1,最大长宽比例为小于50:1,这已经足够宽了。允许有充分宽度的扁线结构,可以做成单鸭蹼状排芯线,排面弯曲更加柔软,最重要的是加工工艺和设备简单多了。
本发明涉及线缆中的鸭蹼状屏蔽芯线排,以最简单的方式实现了两种信道结构,一种是同轴线的信道结构,一种是差分线对儿芯线结构。;另外,这种结构实际上提供了一种总线结构的通用性和可编程性,比如说在有足够多的芯线通道时,大电流的电源线可以采用两根芯线并联方式,根据需要增减屏蔽地线或电源地线等,根据需要增减信号控制线,根据需要增减用户保密性要求的个性化信道。当然,这也提供了一种信道配置的混杂设计的可行性。比如,在一些高速数据通道,可以完全是同轴线结构,中速的可以是差分线对儿双线结构。当需要柔软的则使用多股金属线合股扭绞芯线,需要廉价的使用单芯导体,需要占位填充的pin位可以采用假导体芯线代换,即塑料线填充。
当然,芯线线包是两根线缆时候,不限于一定是差分线对儿,也可能是两根电源线或其它。
线缆结构总是要有位于线缆外被内侧的总线屏蔽结构的,所谓总线屏蔽就是对线缆内部全体芯线构成的总线进行屏蔽,总线屏蔽通常采用【金属编织网+金属膜】优化配置结构,总线屏蔽必须要有效接地,本发明涉及的线缆总线屏蔽接地结构,是通过鸭蹼状屏蔽芯线排中的屏蔽接地线和连接器对应屏蔽接地焊脚连接接地的,其中,线缆中总线屏蔽中的金属编织网、屏蔽膜和鸭蹼状屏蔽芯线排中的屏蔽膜、地线相互接触电连接导通。这就要求总线屏蔽中的金属膜为铝麦拉复合膜,而且这个复合膜构筑的复构屏蔽膜封套要内外表面之间导电连通,在芯线接驳连接器时,为了能够采用CO2激光器切割脱除总线屏蔽的冗余铝麦拉封套,同样需要总线复构屏蔽膜封套具有最大麦拉膜面积的一面朝向线缆的外表面。
综上,线缆中总线复构屏蔽膜封套以及型鸭蹼状屏蔽芯线排中的复构屏蔽膜封套,封套结构可以相同或不同,可以是,由铝箔麦拉双层复合膜搭接绕包几何实体构成的封套,封套的内侧全部为铝膜面,外侧全部为麦拉面;或者,还可以是,由铝箔麦拉双层复合膜或者特制的铝麦拉复合膜通过复构形成的绕包带,绕包带搭接绕包几何实体构成的封套,复构屏蔽膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通,复构屏蔽膜封套的外表面具有最大面积的麦拉膜;或者,还可以是,由铝箔麦拉双层复合膜或者特制的铝麦拉复合膜通过复构形成的绕包带,绕包带搭接绕包几何实体构成的封套,复构屏蔽膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通,复构屏蔽膜封套的外表面具有最大面积的麦拉膜,复构屏蔽膜封套的内侧面有可热熔塑料膜条区域,用于将芯线排两侧面的铝麦拉复合膜带在芯线线包之间的空间位置扣合、熔接、固定在一起,形成各个芯线线包独立的封闭的复构屏蔽膜封套。
进一步地,线缆中总线复构屏蔽膜封套以及鸭蹼状屏蔽芯线排中的复构屏蔽膜封套,封套结构可以相同或不同,分别可以是,由铝箔麦拉双层复合膜搭接绕包几何实体构成的A型封套,A型复构屏蔽膜封套的内侧全部为铝膜面,外侧全部为麦拉面;或者,还可以是,由铝箔麦拉双层复合膜或者特制的铝麦拉复合膜通过复构形成的绕包带,绕包带搭接绕包几何实体构成的B型封套,B型复构屏蔽膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通,复构屏蔽膜封套的外表面具有最大面积的麦拉膜;或者,还可以是,由铝箔麦拉双层复合膜或者特制的铝麦拉复合膜通过复构形成的绕包带,绕包带搭接绕包几何实体构成的C型封套,C型复构屏蔽膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通,复构屏蔽膜封套的外表面具有最大面积的麦拉膜,复构屏蔽膜封套的内侧面有可热熔塑料膜条区域,用于将芯线排两侧面的铝麦拉复合膜带在芯线线包之间的空间位置扣合、熔接、固定在一起,形成各个芯线线包独立的封闭的复构屏蔽膜封套。
这里可以提出几种中间过程使用的绕包带结构,如果将现有市售的铝箔麦拉双层复合膜绕包带称为F1型绕包带,本发明提出一种构筑一个侧面具有铝膜和麦拉膜,另一侧面只有铝膜的F2型绕包带,方法是,采用F1的带子,一个侧边向麦拉面翻折一个小的折边。这样折边后的膜结构,在大面积麦拉膜侧面有外露小面积铝膜折边;另一种办法是采用特制的三层膜结构,如铝膜-麦拉膜-铝膜结构,这种带子自身的两个侧面的铝箔不电导通,但是在绕包搭接后,可以导致封套的内外表面电导通。
本发明进一步提出一种构筑两个表面均有铝膜区域和两面均有麦拉区域的F3型复构绕包带的方法,所述F3型复构绕包带,是指使用F1绕包带通过折边的方式构筑的带子,使得带子的两个表观侧面均有导电区域且导电区域相互电导通,而且两个表观侧面均有麦拉区域;所述构造方法是,采用一侧为均质麦拉膜另一侧为均质铝膜的铝箔麦拉双层复合膜通用商品材绕包带为基础材料,当采用一张均质铝麦拉复合料带复构时,铝麦拉复合料带的两个长边分别向铝膜面和麦拉膜面翻折折边,这样折边后的膜结构,在大面积麦拉膜侧面有外露小面积铝膜折边,在大面积铝膜侧面有外露小面积麦拉膜折边;或者,当采用两张均质铝麦拉复合料带拼接制造时,其中一个铝麦拉复合料带的一个长边向麦拉侧翻折折边,另外一个铝麦拉复合料带的一个长边向铝膜侧翻折折边,将这两种单边折边的料带再搭接式拼接后形成新的复构绕包带,在大面积麦拉膜侧面有外露小面积铝膜折边,在大面积铝膜侧面有外露小面积麦拉膜折边;另外一种构筑两个表面均有铝膜区域和两面均有麦拉区域的F3型复构绕包带的方法,是指通过特制铝麦拉复合膜料带以无折边方式构筑的带子,使得带子的两个表观侧面均有导电区域且导电区域相互电导通的带状铝麦拉复合膜,而且两个表观侧面均有麦拉区域;方法是,特制带子是三层膜结构,中间为铝膜层,一个侧面大面积覆膜麦拉膜,留存少许面积为裸露铝膜,另一个侧面小面积覆膜至少一条麦拉膜,留存大部分面积为裸露铝膜,这种带子是麦拉膜-铝膜-麦拉膜结构,带子的两个侧面是通过中间的铝箔直接导通的。这种带子不需要通过绕包搭接导致封套的内外表面电导通。
进一步地,本发明提出一种用于成型鸭蹼状屏蔽芯线排中复构屏蔽膜封套的F4型斜纹包覆带,由F1以及F3绕包带再次加工形成的如下特征的屏蔽膜包覆带:A:所述斜纹包覆带的一个侧面有大面积覆膜麦拉膜,留存小面积为裸露铝膜,该裸露铝膜作为导电线条存在,而另一个侧面有大部分面积裸露铝膜,留存小面积麦拉膜,该麦拉膜作为熔接线条存在;B:所述斜纹膜包覆带的一侧面有平行的斜纹的裸露铝膜导电线条,以及另外一侧面有平行的斜纹的麦拉膜熔接膜条,所述裸露铝膜导电线条或者所述麦拉膜熔接膜条,均和所述斜纹包覆带的纵向长度方向成一定的角度,夹角大于45°,小于90°,所述裸露铝膜导电线条或者所述麦拉膜熔接线条间距均大于1mm,小于100mm。
包覆带可以预制,有机会成为一种通用的商品带材,用于直线铺放在芯线排的两个表面,对夹包裹芯线排,形成鸭蹼状屏蔽芯线排,这样可以简化抽线设备。
进一步地,由以上所述具有鸭蹼状屏蔽芯线排的线缆,在线缆两端配置两个连接器,二者通过线缆芯线排和连接器对应针排的接驳并锡焊电连接,以及,在线缆芯线和连接器的接驳处构筑的外部总线屏蔽,这样就构成了完整的数据连接线。这种数据连接线包括数据通道和电源通道,总称数据线。
采用鸭蹼状屏蔽芯线排构筑的数据线,除了能够自动化生产外,最大的对提升传输性能方面的贡献就是,在线缆芯线和连接器焊端接驳焊接后,介于芯线复构屏蔽膜封套的端部边缘和连接器焊盘之间的无屏蔽区段长度小于2mm,通常可以达到1mm的水平,显然这个值越小越好,而现有技术人工分线时这个值通常在5-10mm水平。屏蔽断点对传输性能的影响就类似磁路中的空气间隙导致的磁阻或者电流回路中断点或半导体造成的电阻一样,这个瓶颈因素直接决定了总体性能。
线缆中总线屏蔽接地,以及芯线屏蔽接地,都是通过鸭蹼状屏蔽芯线排中的屏蔽接地线和连接器对应屏蔽接地焊脚连接接地的,其中,线缆中总线屏蔽中的金属编织网、屏蔽膜和鸭蹼状屏蔽芯线排中的屏蔽膜、地线相互接触电连接导通。
作为数据线自然离不开其数据通信协议,由此协议也决定了数据线的配置结构。当所述线缆内部总线配置和连接器均符合USB通信协议进行配置时,构成USB数据连接线;当所述线缆内部总线配置和连接器均符合HDMI通信协议进行配置时,构成HDMI数据连接线;当所述线缆内部总线配置和连接器均符合DP通信协议进行配置时,构成DP数据连接线;当所述线缆内部总线配置和连接器均符合LVD S通信协议进行配置时,构成LVDS数据连接线;当所述线缆内部总线配置和连接器均符合VGA通信协议进行配置时,构成VGA数据连接线;当所述线缆内部总线配置和连接器均符合DVI通信协议进行配置时,构成DVI数据连接线。
以上发明的线缆和数据线,兼顾性能、工艺、成本。其中核心的是鸭蹼状屏蔽芯线排的制造和获得。这是解决所有问题的根基。
最简单的鸭蹼状屏蔽芯线排的制造方法是,鸭蹼状屏蔽芯线排是通过芯线排两侧的屏蔽膜对夹包裹芯线线排制成,在芯线线包之间施加塑料熔接膜条,通过热熔该塑料熔接膜条粘接两个屏蔽膜带定型芯线线包的复构屏蔽膜封套;或者通过屏蔽膜带自带的麦拉熔接膜条热熔粘接两个屏蔽膜形成芯线线包的复构屏蔽膜封套。这种熔接是一种线熔合或线段熔合,都可以满足芯线线包空间定位的要求。这是一种比较最理想的技术方案。胶粘的方法屏蔽膜带粘接固定也可以使用,但容易导致胶水渗透进入芯线封套内和芯线粘接,引起屏蔽膜的脱除困难,而且结构胶固化也需要时间,无法快速生产,故不推荐使用。不干胶带不能胜任,因为,时间长了,芯线线包相对于不干胶带会出现滑移导致定位误差。
鸭蹼状屏蔽芯线排制造方法,是通过芯线排两侧的屏蔽膜对夹包裹芯线线排制成,在芯线线包之间施加塑料熔接膜条,通过热熔该塑料熔接膜条粘接两个屏蔽膜带定型芯线线包的复构屏蔽膜封套,有如下的步骤:步骤S1:选配芯线和塑料熔接膜条,根据设计要求选配使用芯线的品种规格和数量以及塑料熔接膜条材料、规格,并确定芯线排列次序和间距;步骤S2:定置芯线线包成为芯线线排,芯线线包之间居中纵向放置塑料熔接膜条,方法是,所有芯线组成线包,和塑料熔接膜条一起,按照要求的间距和次序阵列在一个平面内,通过一个适配的定位模板容置并径向定位,芯线和熔接膜条在定位模板内可以轴线方向连续出入,芯线线包至少一根芯线最多两根芯线;步骤S3:沿纵向连续铺放屏蔽膜包覆带覆盖芯线排,采用A方法是,围绕芯线排搭接绕包屏蔽膜带;或者采用B方法是,于芯线排两个侧面纵向直线铺覆两条屏蔽膜带;方法A或B中,屏蔽膜带具有最大麦拉面积的一侧朝向芯线阵列排的外侧面;步骤S4:屏蔽膜带连续包封芯线线包,方法是,沿垂直膜面方向挤压芯线排两侧面的屏蔽膜包覆带向中间芯线靠拢,并使得位于芯线线包间隔处的屏蔽膜带贴合在一起,位于芯线投影面上的屏蔽膜带将芯线围拢包裹,形成芯线线包的复构屏蔽膜封套;步骤S5:连续热熔塑料熔接膜条定型芯线线包复构屏蔽膜封套,方法是,在步骤S4连续形成的复构屏蔽膜封套、并且和复构屏蔽膜封套内芯线一起连续移动过程中,连续加热芯线线包间隔处贴合在一起的屏蔽膜包覆带,使得两个屏蔽膜带之间的塑料熔接膜条热熔,将两个屏蔽膜带粘合在一起,熔合过程中要施加压力使得塑料熔接膜条熔化流动后能够将两个屏蔽膜带中的铝膜接触在一起,形成铝膜面围绕芯线线包的闭合。
或者,另外一种鸭蹼状屏蔽芯线排制造方法,是通过芯线排两侧的屏蔽膜对夹包裹芯线线排制成,通过F3或F4屏蔽膜带自带的麦拉熔接膜条热熔粘接两个屏蔽膜带形成芯线线包的复构屏蔽膜封套,有如下的步骤:步骤S1:选配芯线,根据设计要求选配使用芯线的品种规格和数量,并确定排列次序和间距;步骤S2:定置芯线线包成为芯线线排,方法是,所有芯线组成线包,按照要求的间距阵列在一个平面内,通过一个适配的定位模板容置并径向定位,芯线在定位模板内可以轴线方向连续出入,芯线线包至少一根芯线最多两根芯线;步骤S3:沿纵向连续铺放自带麦拉熔接膜条的屏蔽膜包覆带覆盖芯线排,方法A是,围绕芯线排绕包自带麦拉熔接膜条的屏蔽膜带,或者方法B是,于芯线排两个侧面纵向直线铺覆两条预制的自带麦拉熔接膜条的屏蔽膜包覆带;其方法A和方法B中,预制的自带麦拉熔接膜条的屏蔽膜包覆带具有最大麦拉面积的一侧朝向芯线阵列排的外侧面,屏蔽膜包覆带具有小面积麦拉膜熔接线一侧贴附芯线阵列排芯线表面;步骤S4:屏蔽膜带连续包封芯线线包,方法是,沿垂直膜面方向挤压芯线排两侧面的屏蔽膜包覆带向中间芯线靠拢,并使得位于芯线间隔处的屏蔽膜包覆带贴合在一起,位于芯线投影面上的屏蔽膜包覆带将芯线围拢包裹,形成芯线线包的复构屏蔽膜封套;步骤S5:连续热熔定型芯线线包复构屏蔽膜封套,方法是,在步骤S4连续形成的封套、并且和封套内芯线一起连续移动过程中,连续加热芯线间隔处贴合在一起的屏蔽膜包覆带,两个屏蔽膜包覆带之间有麦拉膜熔接膜条的区位熔接粘合在一起,熔合过程中要施加压力使得麦拉膜熔接膜条熔化流动后能够将两个屏蔽膜带中的铝膜接触在一起,形成铝膜面围绕芯线线包的闭合。
一种预制用于鸭蹼状屏蔽芯线排中作屏蔽封套的F4斜纹包覆带的方法,其特征在于,通过以下材料配置方案和作业步骤,形成新的复合结构的斜纹包覆带,步骤S1:基础绕包带的材料配置,根据鸭蹼状屏蔽芯线排中的屏蔽膜结构设计需求的不同,选择使用不同的铝麦拉复合膜,可以是通用的商品材铝箔麦拉双层复合膜,或者是F1型或F3型复构绕包带;步骤S2:螺旋绕包,在一个静止的扁平芯模上绕包步骤S1中选配的基础绕包带,绕包动作是绕包带围绕扁平芯模的中心轴回转,绕包带从料盘上连续退绕后卷绕到芯模上,落料到芯模表面上的料带会被沿芯模轴线连续挪移抽走,这样的两个运动的合成就形成一种螺旋绕包的效果,螺旋绕包上去的料带相邻匝之间有预设的重叠量,搭接重叠的区域有麦拉膜和铝膜的接触;步骤S3:贴合热压,采用热辊从扁平芯模的两个扁平侧面碾压绕包的料带,将步骤S2绕包搭接位置的麦拉膜和铝膜热压熔接;熔接后,绕包带在屏蔽芯模上形成一个纵向热熔固接在一起的封套;步骤S4:引拔和脱模,芯模静止,在牵引装置的作用下,将贴合热压成筒状的包覆带封套从扁平芯模上连续拉拔移动,直至脱出;其中,步骤S2的绕包和步骤S4的脱出相关联,速度合成,满足搭接式螺旋绕包的要求;步骤S5:分切,将连续脱出的筒状的包覆带沿纵向分切成需要宽度的条带;步骤S6:收卷,将分切好的包覆带收卷待用。
采用预制屏蔽膜包覆带制造鸭蹼状屏蔽芯线排的方法和现场绕包屏蔽膜制造鸭蹼状屏蔽芯线排的方法比较,预制的方法,可以简化流水线,方便作业管理,但是预制的带子,难以构造搭接式拼接处为自由错层滑移的效果。
总结以上思路和基础,本发明提出一种新的数据线线缆的制造方法,是通过以下步骤完成:步骤S1: 鸭蹼状屏蔽芯线排的预制或现场制造,设计和布置芯线线排,通过绕包或铺放的方式布置芯线排两侧的屏蔽膜,是通过芯线排两侧的屏蔽膜对夹包裹芯线线排制成,其中所有的芯线排列在一个平面内,芯线线包之间要求有预设的间隔;步骤S2;鸭蹼状屏蔽芯线排集成在一起,对鸭蹼状屏蔽芯线排进行折叠压缩,变形构造成具有圆线截面配置或扁线截面配置;步骤S3:必要时,对集成在一起的鸭蹼状屏蔽芯线排进行螺旋扭绞;步骤S4: 包封总线屏蔽;步骤S5:包封外被绝缘. 这其中,对于柔软圆线制造时,最简单的情况是芯线排在线缆中不扭绞换位,比如对芯线是多金属线合股的线缆情况就不需要芯线排扭绞,但对于单芯导体的线缆,推荐螺旋扭绞。要实现比较理想的大捻度的螺旋换位,就需要步骤S1、步骤S2中全部的芯线能够围绕X轴单方向旋转,但这样的旋转装置显然复杂很多。
实际生产过程中,因为预制的鸭蹼状芯线线排总是处于有限的长度,在连续成型时如果不能解决快速拼接问题就无法胜任,当然这可以停机从容的完成拼接再启动运行,更可行的是,建立在更大规模上的连续生产制造方法就是上面的方法中步骤S1优选现场制造。
制造方法的不同,也就相应派生出不同的设备,设备应该兼容圆线和扁线制造,应该是一种自动化连续抽线的设备。
型设备:差异化特征是,使用芯线和屏蔽带现场制造鸭蹼状屏蔽芯线排,并集束成型线缆;
B型设备:差异化特征是,使用预制的鸭蹼状屏蔽芯线排集束成型线缆;
所述A型设备,是一种线缆的自动化连续抽线设备,具有兼容兼容圆形线缆和扁线制造的装置,可以兼容圆形线缆和扁线制造,包括有以下装置或模块:
1)鸭蹼状屏蔽芯线排连续成型装置,是一种以上任意一种成型鸭蹼状屏蔽芯线排方法构成的装置,通过屏蔽膜包裹芯线线排制成鸭蹼状屏蔽芯线排,保持芯线线包之间有预设的间隔;
2)全部鸭蹼状屏蔽芯线排连续集中装置,用于将多个鸭蹼状屏蔽芯线排集中在一起,组成近似正方形或长方形总体芯线截面;
3)线缆中芯线总截面连续扭转装置,适用于圆形线缆,用于将集束的芯线排,绕X轴旋转,实现芯线截面中芯线的YZ坐标换位,对于扁线情况,本装置静止不转;所述的线缆中芯线总截面连续扭转装置,是将鸭蹼状屏蔽芯线排连续成型装置、全部鸭蹼状屏蔽芯线排连续集中装置两部分集成在一个回转机构上,该回转机构绕X轴连续旋转,同芯线排的X方向运动合成,构筑起一个芯线排的纵向螺旋扭绞装置;
4)总线屏蔽膜连续绕包装置,用于将总线屏蔽膜螺旋绕包在集束的芯部总线外表,形成总线的膜复构屏蔽膜封套;
5)总线屏蔽金属编织网连续绕编装置,用于制作总线屏蔽中的金属编织网,对成型有金属编织网的线缆时启用;
6)线缆外被注连续塑成型装置,有适配线缆外轮廓的口模,用于注塑芯线外部的绝缘保护;
7)总牵引装置模块,用于提供连续抽线成型的牵引动力;
8)连续收卷装置,用于将成型完成的线缆收盘;
9)电气控制系统模块,用于总体的电气传动和速度合成控制。
所述B型设备,就是A型设备中去除鸭蹼状芯线排制造部分的设备。
基于本发明的线缆和衍生品数据连接线,数据线制造当然离不开线缆和连接器,以及二者之间的连接关系,关联制造成本和质量,本发明提出以下的数据线制造方法:
进一步地,本发明提出一种数据连接线制造方法,包括连接器和所述数据线线缆的接驳,以及接驳处屏蔽结构的构建,其特征在于,贯穿于整个工艺过程是以鸭蹼状屏蔽芯线排作为作业对象进行工艺组织和设备构建的,包括线缆芯线定义和配置以及连接器针脚的定义和配置、鸭蹼状屏蔽芯线排在治具中展平和约束定位、芯线焊端的预处理、芯线焊端矫正以及和连接器的对位装配、芯线焊端和连接器焊端的预锡和锡焊连接、芯线和连接器接驳处的总线屏蔽构建六个核心部分的构建和工艺;所述线缆芯线定义和配置以及连接器针脚的定义和配置,是指完成符合数据线通讯协议标准的芯线配置工作,这包括芯线数量、芯线规格和芯线位置关系,将这些芯线设计安置在所述的数据线缆的鸭蹼状屏蔽芯线排内,在Z方向上鸭蹼状屏蔽芯线排至少一排最多两排;与此同时,连接器配置对应一致的通道针脚,连接器的焊端针脚也是至少一排最多两排;连接器可以是插pin式连接器或者插pin式连接器附加PCB转接板的连接器;所述鸭蹼状屏蔽芯线排在治具中展平和约束定位,是指,所有芯线在鸭蹼状屏蔽膜规则化次序和位置限定作用下,归化到至少一个最多两个最终的可加工的芯线排面,并通过一个展平和定位机构,展平后,定位约束在一个治具中;所述的芯线焊端的预处理,包括脱除线缆外被和焊端总线屏蔽、激光切割并机械脱除鸭蹼状屏蔽芯线排的屏蔽、芯线焊端绝缘皮的脱除3个工艺环节,这其中最为典型的工艺特征就是各个芯线位置次序已经被鸭蹼状屏蔽膜规则化限定,而且能够将折叠的鸭蹼状屏蔽芯线排展平成为一个芯线层进行加工处理,以及在一个芯线层内芯线之间分离和并拢的操作实现各个工艺环节对芯线间距的动态调整;所述芯线焊端矫正以及和连接器的对位装配,是基于治具和鸭蹼状屏蔽芯线排的共同作用使得芯线排在展平状态下的规则排列,必要时,增加一个芯线焊端Y坐标矫正机构做进一步间距微调,调整后,芯线焊端能够和连接器焊端直接X方向对位插接,实现焊端搭接装配;所述芯线焊端和连接器焊端的预锡和锡焊连接,是通过预制锡点的芯线焊端和没有预锡的连接器焊端装配焊接,或者,是通过预浸锡的芯线焊端和预锡的连接器焊端装配焊接,熔锡焊接过程是,针对连接器焊端是PCB板情况的采用HOTBAR快速脉冲加热导热熔锡焊接,针对连接器焊端是插pin的针排焊端时,采用高频感应加热熔锡焊接;所述芯线和连接器接驳处的总线屏蔽构建,是在覆盖芯线和连接器的接驳区域,配置一个金属外壳,将线缆的总线屏蔽和连接器的总线屏蔽金属外壳桥接起来且电连接,而且形成封套式金属壳屏蔽。
至此,一个完整的,从鸭蹼状屏蔽芯线排,到构筑的线缆,再到构筑的最终产品数据连接线,都一揽子发明出来了。并提出了获得这些产品的配套方法和设备。
附图说明和具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是A型鸭蹼状屏蔽芯线排结构示意图
图1b是B型鸭蹼状屏蔽芯线排结构示意图
图1c是A型鸭蹼状屏蔽芯线排折叠收缩状态
图1d是B型鸭蹼状屏蔽芯线排折叠收缩状态
图1a-图1d中, 10-鸭蹼系带,11-复构屏蔽膜封套,13-芯线线包,101-芯线导体,102-芯线绝缘,103-接地裸导体,104-屏蔽膜熔接线
图2a是单个鸭蹼状屏蔽芯线排构造的圆线线缆截面示意图
图2b是两个鸭蹼状屏蔽芯线排构造的圆线线缆截面示意图
图2c是单个鸭蹼状屏蔽芯线排构造的扁线线缆截面示意图
图2d是两个鸭蹼状屏蔽芯线排构造的扁线线缆截面示意图
图2e是鸭蹼状屏蔽芯线排构造的圆线螺旋扭绞示意图
图2a-图2e中,10-鸭蹼系带,11-复构屏蔽膜封套,13-芯线线包,21-鸭蹼状芯线排,22-总线屏蔽,23-外被绝缘。
图3a是由双层均质铝麦拉复合膜构造的A型复构屏蔽膜封套
图3b是由双层均质铝麦拉单折边复构的B型复构屏蔽膜封套
图3c1是由双层均质铝麦拉双折边复构的C型复构屏蔽膜封套
图3c2是由两张双层均质铝麦拉单折边复构的绕包带可形成C型复构屏蔽膜封套
图3c3是由三层均质铝麦拉复合膜无折边复构的绕包带可形成C型复构屏蔽膜封套
图3a-图3c中,11-复构屏蔽膜封套,13-芯线线包,31-复构屏蔽膜绕包带,301-麦拉层,302-铝箔层,303-绕包搭接。
图4a是复构屏蔽膜封套扁平对夹包裹芯线排形成芯线线包屏蔽封套示意图
图4b是复构屏蔽膜封套扁平对夹包裹芯线排形成芯线线包屏蔽封套后芯线线包间的塑料热熔膜条熔接闭合复构屏蔽膜封套状态示意图
图4a-图4b中,11-复构屏蔽膜封套,13-芯线线包,101-芯线导体,102-芯线绝缘,104-屏蔽膜熔接线,301-麦拉层,302-铝箔层
图5a是从芯线开始的连续抽线方式制造本发明所述线缆的自动化生产线组成结构示意图图5b是从鸭蹼状屏蔽芯线排开始的连续抽线方式制造本发明所述线缆的自动化生产线组成结构示意图
图5a-图5b中, 13-芯线线包,21-鸭蹼状屏蔽芯线排,31-复构屏蔽膜绕包带,32-芯线线包集排机构,33-芯线排屏蔽包夹机构,34-鸭蹼状屏蔽芯线排熔接成型装置,35-鸭蹼状屏蔽芯线排汇总叠积收容装置,36-芯线排螺旋扭绞装置,37-总线屏蔽膜绕包装置,38-总线屏蔽金属网绕编装置,39-连续注塑外被绝缘装置,40-总拉拔牵引装置,41-线缆收卷装置,42-电气控制系统, 371-总线屏蔽膜带原材料,381-总线屏蔽金属线原材料,391-外被绝缘原材料。
鉴于专利附图都是方便表达和理解的结构示意图,所有本发明附图中的各个零件单元之间的空隙,在实际中通常是接触状态,有些空间可能是材料填充状态。
图1a示意的是A型鸭蹼状屏蔽芯线排在展开状态下的结构示意图,芯线排中所有的芯线线包单元13都是单根芯线置于一个封闭的复构屏蔽膜封套内形成同轴线特征的屏蔽结构;当A型鸭蹼状屏蔽芯线排被折叠收拢集成在线缆内规则化集束定置后,成为如图1c揭示的状态,单个鸭蹼状屏蔽芯线排是沿Y方向收拢折叠变形成Z方向上有两个芯线层,在鸭蹼系带10联结状态下,相邻芯线分列在不同芯线层内,两层芯线呈现圆木堆垛状交错叠置。
图1b示意的是B型鸭蹼状屏蔽芯线排结构在展开状态下的结构示意图,在展平状态下,位于鸭蹼状屏蔽芯线排两个侧边的芯线线包单元13可以是单根芯线或两根芯线置于一个封闭的复构屏蔽膜封套内、而位于中间的芯线线包单元13都是两根芯线置于一个封闭复构屏蔽膜封套内;当B型鸭蹼状屏蔽芯线排被折叠收拢集成在线缆内规则化集束定置后,成为如图1d揭示的状态,鸭蹼状屏蔽芯线排是沿Y方向收拢折叠变形成Z方向两个芯线层,在鸭蹼系带10的联结状态下,位于不同封闭复构屏蔽膜封套内的相邻芯线分列在同一芯线层内,而位于同一封闭复构屏蔽膜封套内的相邻芯线分列在不同芯线层内。图1a和图1b中示例的芯线线包单元13中的芯线,有三种组织状态,一种是单根无绝缘导体,做屏蔽地线用,一种是单根带绝缘皮芯线,做同轴线用,一种是两根均各自绝缘的芯线,构成差分对儿线;其中的导体101,可以是单芯的或合股的金属导线,必要时采用塑料线假导体占位。屏蔽膜熔接线104位于芯线排两侧的屏蔽膜之间,起熔封线包作用。复构屏蔽膜封套11就是屏蔽膜对夹包裹芯线线包单元13后并熔封对接边后形成的封套,鸭蹼系带10就是屏蔽膜对夹包裹芯线线包单元13后并熔封对接边后形成的封套之间的屏蔽膜连接带。
由A型或B型鸭蹼状屏蔽芯线排可以折叠组建线缆,从使用的角度区分,线缆分为圆线和扁线之分。图2a是单个鸭蹼状屏蔽芯线排构造的圆线线缆截面示意图,图2b是两个鸭蹼状屏蔽芯线排构造的圆线线缆截面示意图,图2c是单个鸭蹼状屏蔽芯线排构造的扁线线缆截面示意图,图2d是两个鸭蹼状屏蔽芯线排构造的扁线线缆截面示意图。所有这些构建或组合基于两类线缆,圆线或扁线,组建圆线时,芯线排折叠后要近似正方形截面,还要兼顾配套连接器焊盘是单排还是双排结构。这里指出,不限于例举的附图,在Z方向上只能是至少一个最多两个折叠芯线排,但在Y方向上并列变换并没有限制,对于扁线更是如此。虽说Z方向上的两个芯线排可以是A型或B型鸭蹼状屏蔽芯线排的任意选择,但方便工艺制作时,还是同一为好。在Z方向上是至少一个最多两个折叠芯线排,是出于对自动化制造工艺的制约导致的,现有技术的加工设备为只有单面加工或双面加工两种,多排是无法自动化加工的。
实际应用中,应该是总线中全部的芯线位于鸭蹼状屏蔽芯线排中,这样是方便自动化生产,因为本发明的目的就是要自动化设备将鸭蹼状屏蔽芯线排做为作业对象进行自动化加工的,额外的独立处理某些单列的芯线是麻烦的事情。
图2e是鸭蹼状屏蔽芯线排构造的圆线螺旋扭绞示意图,这只是考虑某些需要柔软圆线时,考虑对芯线螺旋加捻会增强线缆屏蔽在弯曲和受力情况下的屏蔽可靠性,焊点也不易在线缆弯曲变形时被拉拔脱焊或断裂。这对于高端质量的线缆或数据线时,芯线扭绞是必要的。
图1a和图1b的鸭蹼状屏蔽芯线排,还创造了一种芯线整体屏蔽和线缆整体屏蔽的可行性。当屏蔽膜的内侧面有跨越芯线线包的连续铝膜时,必然是这个芯线排的屏蔽成为一体化,并同时兼顾了每个芯线线包的独立屏蔽。当的鸭蹼状屏蔽芯线排的屏蔽膜外表面有跨越芯线线包的连续铝膜时,能够和总线屏蔽的屏蔽膜接触,实现整个线缆屏蔽的整体屏蔽。整体屏蔽可以减少屏蔽地线的使用,提升结构效率和降低成本。
图1a和图1b中,为了能够使用CO2激光器激光切割去除焊端冗余的芯线线包复构屏蔽膜封套(以及总线复构屏蔽膜封套),那么,复构屏蔽膜封套11外侧面必须是具有最大面积麦拉面,该外侧面仅仅是有小面积的铝膜条而已;并且折叠状态的鸭蹼状屏蔽芯线排需要在展开状态进行激光切割。
图3a-图3c是以不同的方式组构的屏蔽膜带,实现不同的屏蔽封套的性能要求。图3a是由双层均质铝麦拉复合膜F1型绕包带构造的A型复构屏蔽膜封套,图中示意出下图的封套11是由上图的F1型绕包带31螺旋绕包获得的,并局部放大显示绕包搭接截面303状态。这种A型封套,F1型绕包带31就是市售的双层均质铝麦拉复合膜。搭接绕包构筑的这种封套,封套的内外表面是被麦拉绝缘开来不导电。这是一种传统的屏蔽结构。封套的内表面全部是铝膜面302,外表面全部是麦拉面301,由于是搭接绕包,封套自然是金属膜全封闭的。
图3b是由双层均质铝麦拉单折边复构的F2型绕包带构筑的B型复构屏蔽膜封套,图中示意出下图的封套11是由上图的绕包带31螺旋绕包获得的,并局部放大显示绕包搭接截面303状态。这种B型封套,绕包带31就是用市售的双层均质铝麦拉复合膜单折边复构的绕包带,折边方式是带子的一个边向麦拉面翻折,在麦拉面形成一个铝膜条带的翻边。搭接绕包构筑的这种封套,封套的内表面全部是铝膜面302,外表面有最大面积的麦拉膜301、少许的铝膜条带302。内外表面是电导通的。由于是搭接绕包,封套自然是金属膜全封闭的。
图3c1是由双层均质铝麦拉双折边复构的C型复构屏蔽膜封套,图中示意出下图的封套11是由上图的F3型绕包带31螺旋绕包获得的,并局部放大显示绕包搭接截面303状态。这种C型封套,绕包带31就是用市售的双层均质铝麦拉复合膜双折边复构的绕包带,折边方式是F1带子的一个边向麦拉面翻折,在麦拉面形成一个铝膜条带的翻边,F1带子的另外一个边向铝膜面翻折,在铝膜面形成一个麦拉膜条带的翻边。搭接绕包构筑的这种C型封套,封套的内表面大面积是铝膜面302,存留一个小面积的麦拉膜条带301,外表面有最大面积的麦拉膜301、留存少许的铝膜条带302。封套内外表面是电导通的。由于是搭接绕包,封套自然是金属膜全封闭的。封套内表面的麦拉膜条带301可以用于屏蔽膜的熔接粘贴。
图3c2是由两张双层均质铝麦拉单折边复构的绕包带可形成C型复构屏蔽膜封套,简化起见,只绘出另外一种F3型绕包带31,没有画图示意绕包成型的封套。这种C型封套,绕包带31就是用两张市售的双层均质铝麦拉复合膜F1通过折边复构的绕包带,折边方式是一个带子的一个边向麦拉面翻折,在麦拉面形成一个铝膜条带的翻边,另一个带子的一个边向铝膜侧翻折,在铝膜面形成一个麦拉膜条带的翻边。两个带子搭接在一起拼接为一个F3型绕包带,绕包后形成的封套的结构就是C型屏蔽封套。
图3c3是由三层均质铝麦拉复合膜复构的无折边绕包带F3型绕包带,可形成C型复构屏蔽膜封套,其三层结构分别是,第一层为麦拉膜面,留空少许铝膜面,第二层为全铝箔面,第三层为窄条的麦拉面。这种三层膜带子,螺旋搭接绕包后形成的封套,自然也是C型封套,封套的内表面大面积是铝膜面302,存留一个小面积的麦拉膜条带301,外表面有大面积的麦拉膜301、留存少许的铝膜条带302。封套内外表面是电导通的。由于是搭接绕包,封套自然是金属膜全封闭的。封套内表面的麦拉膜条带301可以用于屏蔽膜的熔接粘贴。这种F3型绕包带缺点是需要特制,优点是使用方便且效果好。
当然,可能还有其他方式的绕包结构的实施例,不再例举。
由以上构筑的A、B、C型复构屏蔽膜封套,套封在芯线排外围,然后对夹合拢,就可以形成芯线线包的分割和独立包围。图4a是复构屏蔽膜封套扁平对夹包裹芯线排形成芯线线包屏蔽封套示意图,图4a中例举使用的是C型复构屏蔽膜封套,外表面有斜纹的铝膜条,内表面有斜纹的麦拉膜条,实际上,这可以是由预制的F4斜纹包覆带直线铺放生成。
当然要固定这个封合面就有两种不同的工艺,一种是在芯线线包之间增加屏蔽膜熔接线104,另外一种是,使用自带塑料熔接膜条的绕包带来完成封套。图4b是复构屏蔽膜封套扁平对夹包裹芯线排形成芯线线包屏蔽封套后芯线线包间的塑料热熔膜条熔接闭合复构屏蔽膜封套状态示意图,图中,铝箔层302在对夹熔接后压封合在一起,形成屏蔽膜的环形封闭,塑料熔接膜条104熔化后挤压流延到一个三角区域存留。由此,图4b示意的是一个完整屏蔽的独立芯线线包和复构屏蔽膜封套11以及鸭蹼系带10。当芯线线包中是两根芯线时,也是相同的屏蔽封合方法实现同样的封合结构。
芯线线包复构屏蔽膜封套11通常是采用铝麦拉复合膜带螺旋绕包形成的,绕包时有一定的搭接量,保证在使用过程中不会出现屏蔽留空,最小搭接量要满足在芯线线包随线缆弯曲变形时导致的搭接处错层滑移时仍然有铝膜层的重叠。另外,虽然绕包后形成几何上的金属膜闭合的封套,但搭接错层处最好不要熔接固连在一起,当封套随芯线弯曲变形时,错层的滑移可以避免屏蔽膜内产生应力,从而避免金属膜出现银纹或龟裂,保证良好的屏蔽性能。
所有B型或C型芯线线包复构屏蔽膜封套11,所有折边成型的带子,带子的折边都是一个小小的折边,折边宽度尺寸通常都小于带子宽度的1/10,因此,带子保留了有最大可能的大面积复合膜麦拉面区域,这个具有最大麦拉面积的表面绕包时位于包封封套的外侧,便于以后加工时的激光切割。绕包时会形成绕包搭接错层303,这个搭接重叠量不能太大也不能太小,大了影响激光切割,小了容易出现屏蔽裂缝。此处注意图中的XYZ坐标系,XY平面平行于屏蔽膜平面,Z垂直于膜面,线缆纵向X并不和带子的纵向长边平行,这实际是表示绕包时有一个螺旋角。这种状态下,外侧面的铝膜条带,因为跨域芯线线包,有凸起的外表,可以接触其他鸭蹼状屏蔽芯线排或总线屏蔽封套形成电连接。顺便指出,总线复构屏蔽膜封套可以和芯线复构屏蔽膜封套采用同样的屏蔽结构。这样,甚至可以在一个加工设备上采用CO2激光器完成总线复构屏蔽膜封套和芯线复构屏蔽膜封套的激光切割和机械脱除。
由A型或B型鸭蹼状屏蔽芯线排,经过组合集成,就可以组建线缆的内部总线。线缆内部总线,可以是全部芯线均处于鸭蹼状屏蔽芯线排内,也可以是部分芯线处于鸭蹼状屏蔽芯线排内。作为实现本发明的目标,自然是全部芯线均处于鸭蹼状屏蔽芯线排中方便加工。
以上所有例举的此种线缆的结构中,共同的特征就是,线缆从内向外依次有:芯部总线、总线屏蔽、线缆外被绝缘,芯部总线至少有一个鸭蹼状屏蔽芯线排。在制造数据连接线时,需要把所有的芯部鸭蹼状屏蔽芯线排展开为至少一排最多两排,就可以进行自动化加工处理,包括自动化去除屏蔽结构和绝缘结构,包括对位焊接等等。当包括总线屏蔽和芯线屏蔽中所有的复构屏蔽膜封套都有内外表面电导通特性时,线缆内的全部屏蔽就可以通过一个接地线接地,优化或简化了现有线缆的屏蔽接地结构,这种结构称之为整体屏蔽结构。当总线屏蔽和芯线屏蔽中的复构屏蔽膜封套的麦拉面朝外设置时,就可以用CO2激光器进行切割后机械去除。
图5a示意构造出一种制造本发明所述线缆的连续抽线设备。事实上,这个设备也是根据本发明所述线缆制造方法构造的。
首先,芯线线包13 经过芯线线包集排机构32集成为一个芯线线排,芯线线包可能为单根芯线或2根芯线,然后由芯线排屏蔽膜包夹机构33包覆复构屏蔽膜绕包带31到芯线排形成复构屏蔽膜封套,然后,由鸭蹼状屏蔽芯线排熔接成型装置34封合固定屏蔽膜,形成完整的鸭蹼状屏蔽芯线排。这个过程固化了芯线在线包中的次序、位置、间距。
然后,通过鸭蹼状屏蔽芯线排汇总叠积收容装置35,所有鸭蹼状屏蔽芯线排集成汇总到一起,经过一个适配的模具和机构,约束芯线排成为图2a-图2d所示的线缆总线的典型截面状态。
然后,有一个芯线排螺旋扭绞装置36,对芯线截面连续螺旋扭绞,获得如图2e示意的芯线换位状态。
然后,有一个总线屏蔽膜绕包装置37,对集束的芯线线排绕包总线复构屏蔽膜封套。
然后,有一个总线屏蔽金属网绕编装置38,对集束的芯线绕编金属网,形成总线屏蔽的编织网加强结构。
然后,完成总线屏蔽的中间态线缆经过一个连续注塑外被绝缘装置39,完成外被绝缘包封。
成型完成的线缆,在总拉拔牵引装置40的拖动作用下,连续的从注塑机中引拔脱出。此引拔动力,也是前叙机构中芯线连续行进的动力,牵引的速度也是前叙机构中芯线连续行进的速度。总拉拔牵引装置40用于夹持从注塑机口模吐出并冷却定型的线缆并提供连续抽线成型的牵引动力。
最后,有一个线缆收卷装置41,将线缆收卷包装。
其中有一套电气控制系统42,支撑整个生产线的动作和动力,并提供每个绕包工序中直线和回转运动的合成控制。
这条连续生产线的原材料输入有:芯线13,复构屏蔽膜绕包带31,总线屏蔽膜带371,总线屏蔽金属线381,外被绝缘391。产出物为成品线缆。
结合所述线缆成型方法,本设备中,兼容扁线和圆线的制造。当制造扁线时,或者某些不需要截面扭绞换位的线缆,设备中的芯线排螺旋扭绞装置36是静止不转的。另外,对有鸭蹼状屏蔽芯线排预制的情况,只需要将相应工站装置去除即可。
实施对芯线排横截面扭绞并不简单,需要将上游工序的全部芯线都收置在一个回转架上才可以,况且,这些芯线都是连着在线的工站加工装置的,还包括芯线料盘,意味着这些装置需要一同的旋转。退一步来看,如果只是使用预制完成的鸭蹼状屏蔽芯线排作为加工设备的起始点,设备会简单很多。其缺点是,因为鸭蹼状线排的长度是有限的必然面临有线缆的接驳问题,要整体接驳鸭蹼状屏蔽芯线排是比较困难的。根据用户需要和生产计划,制造定长的线缆可以考虑这种方案的设备,这就演化为如图5b示意的简化的定长线缆连续抽线生产线,和图5a的设备比较,区别在于缺省了前导的预制工序。
图5b这条连续生产线的原材料输入有:鸭蹼状屏蔽芯线排21,总线屏蔽膜带371,总线屏蔽金属线381,外被绝缘391。产出物为成品线缆。
以上所有附图中画出的有限的芯线数量、芯线线包数量、复构屏蔽膜绕包带带结构、复构屏蔽膜封套结构、鸭蹼状屏蔽芯线排数量种类等等都不构成对实施例的限制,也不构成对发明方案的限制。
综上所述,在建立在一种鸭蹼状芯线线排的基础上,可以获得圆形或扁线线缆和相应的数据线。这种鸭蹼状屏蔽芯线排最大限度包容了现有芯线屏蔽技术,并进一步实现了线缆整体屏蔽技术。使用廉价的铝箔麦拉复合膜构筑所有的总线屏蔽和芯线屏蔽,满足了同轴线和差分线对儿的屏蔽结构要求。由于在鸭蹼状屏蔽芯线排内固化了芯线导体之间的次序和距离,为数据线制造的自动化加工作业创造了条件,可以满足复杂结构的USB3.1-typeC以及HDMI数据线的性能要求和工艺要求。本发明的线缆和数据线具有极高的性价比。
以上的实施方式,并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,例如本发明涉及使用的铝麦拉复合膜,还可以是等效的其它的金属箔和其它塑料膜复合的薄膜,均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种数据线线缆,包括芯部数据总线、总线屏蔽、绝缘外被,其特征在于,所述芯部数据总线是,Z方向上有至少一个、最多两个处于折叠状态的、于XY平面内排列布线的鸭蹼状屏蔽芯线排(21);
所述单个鸭蹼状屏蔽芯线排(21)结构是,由鸭蹼系带(10)联结芯线线包(13)构成的线排,鸭蹼状屏蔽芯线排处于展平状态时,所有的芯线处于同一个XY平面内平行阵列成为一个芯线排,芯线之间有预设的间隔,通过贴附于芯线排两个侧面的铝麦拉复构屏蔽膜的对夹、包裹、封合芯线线包,构成各个芯线线包的复构屏蔽膜封套(11)以及芯线线包(13)之间的鸭蹼系带(10);鸭蹼状屏蔽芯线排每个侧面的屏蔽膜中的导电铝膜有Y方向跨越整个芯线排并接触每一根芯线的外表面的连续铝膜面; 单个鸭蹼状屏蔽芯线排具有以下A型或B型两种配置结构,
A型鸭蹼状屏蔽芯线排:芯线排中所有的芯线线包单元(13)都是单根芯线置于一个封闭的复构屏蔽膜封套内形成同轴线特征的屏蔽结构;当A型鸭蹼状屏蔽芯线排被折叠收拢集成在线缆内规则化集束定置后,单个鸭蹼状屏蔽芯线排是沿Y方向收拢折叠变形成Z方向上有两个芯线层,在鸭蹼系带联结状态下,相邻芯线分列在不同芯线层内,两层芯线呈现圆木堆垛状交错叠置;
B型鸭蹼状屏蔽芯线排:在展平状态下,位于鸭蹼状屏蔽芯线排两个侧边的芯线线包单元可以是单根芯线或两根芯线置于一个封闭的复构屏蔽膜封套内、而位于中间的芯线线包单元都是两根芯线置于一个封闭复构屏蔽膜封套内;当B型鸭蹼状屏蔽芯线排被折叠收拢集成在线缆内规则化集束定置后,鸭蹼状屏蔽芯线排是沿Y方向收拢折叠变形成Z方向两个芯线层,在鸭蹼系带联结状态下,位于不同复构屏蔽膜封套内的相邻芯线分列在同一芯线层内,而位于同一复构屏蔽膜封套内的相邻芯线分列在不同芯线层内;
当线缆中Z方向上有两个鸭蹼状屏蔽芯线排时,两个鸭蹼状屏蔽芯线排可以是A型鸭蹼状屏蔽芯线排和B型鸭蹼状屏蔽芯线排的任何组合;
鸭蹼状屏蔽芯线排中的每个芯线是, 芯线A,单根金属线裸导体,或者是, 芯线A1,单根金属线导体外包绝缘,或者是, 芯线B,多根金属线合股加捻的裸导体,或者是, 芯线B1,多根细金属线合股加捻的裸导体外包绝缘,或者是, 芯线C,配位占空用的塑料线;所述A型或B型鸭蹼状屏蔽芯线排中的全部芯线,是芯线A、芯线A1、芯线B、芯线B1、芯线C五者的任何组合;
所述XYZ为直角坐标系,X为芯线轴线方向,Y为鸭蹼状屏蔽芯线排的芯线排列方向,Z为鸭蹼状屏蔽芯线排叠置方向。
2.根据权利要求1所述的数据线线缆,其特征在于,包括总线屏蔽的接地线在内、所有芯线均置于鸭蹼状屏蔽芯线排内,线缆的屏蔽是一种整体屏蔽结构,总线屏蔽封套和鸭蹼状屏蔽芯线排的各个线包屏蔽封套之间,通过封套表面的导电区域的径向接触电连通,并通过鸭蹼状屏蔽芯线排中的屏蔽地线接地。
3.根据权利要求1所述的数据线线缆,其特征在于,线缆是圆形,通过外被绝缘的包封和填充获得的圆形线缆,线缆芯部的鸭蹼状屏蔽芯线排截面轮廓尽可能配置为接近正方形,长宽比例大于等于1:1,小于2:1。
4.根据权利要求1所述的数据线线缆,其特征在于,线缆是扁线,线缆芯部的鸭蹼状屏蔽芯线排截面轮廓为矩形,长宽比例大于等于1:1,小于50:1。
5.根据权利要求1或3所述的数据线线缆,其特征在于,沿线缆长度方向上,鸭蹼状屏蔽芯线排截面绕X轴旋转获得芯线的YZ坐标换位,芯线排截面形状以及芯线之间的相对位置关系保持不变。
6.根据权利要求1所述的数据线线缆,其特征在于,线缆中总线复构屏蔽膜封套以及鸭蹼状屏蔽芯线排中的复构屏蔽膜封套,封套结构可以相同或不同,分别可以是,
由铝箔麦拉双层复合膜F1型绕包带搭接绕包几何实体构成的A型封套,A型复构屏蔽膜封套的内侧全部为铝膜面,外侧全部为麦拉面;或者,还可以是,
由折边铝箔麦拉双层复合膜或者特制的三层铝麦拉复合膜通过复构形成的F2型绕包带,F2绕包带搭接绕包几何实体构成的B型封套,B型复构屏蔽膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通,复构屏蔽膜封套的外表面具有最大面积的麦拉膜、内表面具有最大面积的铝膜;或者,还可以是,
由折边铝箔麦拉双层复合膜或者特制的三层铝麦拉复合膜通过复构形成的F3型绕包带,F3绕包带搭接绕包几何实体构成的C型封套,C型复构屏蔽膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通,复构屏蔽膜封套的外表面具有最大面积的麦拉膜、内表面具有最大面积的铝膜,复构屏蔽膜封套的内侧面有可热熔塑料膜条区域,用于将芯线排两侧面的铝麦拉复合膜带在芯线线包之间的空间位置扣合、熔接、固定在一起,形成各个芯线线包独立的封闭的复构屏蔽膜封套。
7.根据权利要求1所述的数据线线缆,其特征在于,所述A型或B型鸭蹼状屏蔽芯线排中的复构屏蔽膜封套是一种铝麦拉复合膜带构筑的搭接绕包形成的包裹结构,最小搭接量要满足在芯线线包随线缆弯曲变形时导致的搭接处错层滑移时仍然有铝膜层的重叠。
8.根据权利要求1所述的数据线线缆,其特征在于,所述线缆的总线屏蔽结构为,从外向内依次有金属编织网和铝麦拉复合膜封套,其中铝麦拉复合膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通。
9.一种数据连接线,其特征在于,包括如权利要求项1-8任意一项所述的的线缆,以及,两个连接器,二者通过线缆芯线排和连接器对应针排的锡焊电连接,两个连接器焊接在线缆的两端; 以及在连接器和线缆芯线接驳处构筑的外部总线屏蔽。
10.根据权利要求9所述数据连接线,其特征在于,线缆总线屏蔽接地,是通过鸭蹼状屏蔽芯线排中的屏蔽接地线和连接器对应屏蔽接地焊脚连接接地的,其中,线缆中总线屏蔽中的金属编织网、屏蔽膜和鸭蹼状屏蔽芯线排中的屏蔽膜、地线相互接触电连接导通。
11.根据权利要求9所述数据连接线,其特征在于,在线缆芯线和连接器焊端接驳焊接后,介于芯线线包复构屏蔽膜封套的端部边缘和连接器焊盘之间的无屏蔽区段长度小于2mm,越小越好。
12.根据权利要求9所述数据连接线,其特征在于,
当所述线缆内部总线配置和连接器均符合USB通信协议进行配置时,构成USB数据连接线;
当所述线缆内部总线配置和连接器均符合HDMI通信协议进行配置时,构成HDMI数据连接线;
当所述线缆内部总线配置和连接器均符合DP通信协议进行配置时,构成DP数据连接线;
当所述线缆内部总线配置和连接器均符合LVDS通信协议进行配置时,构成LVDS数据连接线;
当所述线缆内部总线配置和连接器均符合VGA通信协议进行配置时,构成VGA数据连接线;
当所述线缆内部总线配置和连接器均符合DVI通信协议进行配置时,构成DVI数据连接线。
13.一种鸭蹼状屏蔽芯线排的制造方法,其特征在于,鸭蹼状屏蔽芯线排是通过芯线排两侧的屏蔽膜对夹包裹芯线线排制成,在芯线线包之间施加塑料熔接膜条,通过热熔该塑料熔接膜条粘接两个屏蔽膜带、定型芯线线包的复构屏蔽膜封套,有如下的步骤:
步骤S1:选配芯线和塑料熔接膜条,根据设计要求选配使用芯线的品种规格和数量以及塑料熔接膜条材料、规格,并确定芯线排列次序和间距;
步骤S2:定置芯线线包成为芯线线排,芯线线包之间居中纵向放置塑料熔接膜条,方法是,所有芯线组成线包,和塑料熔接膜条一起,按照要求的间距和次序、通过一个适配的定位模板容置并径向定位、阵列在一个平面内,芯线和熔接膜条在定位模板内可以轴线方向连续出入,芯线线包至少一根芯线最多两根芯线;
步骤S3:沿纵向连续铺放屏蔽膜包覆带覆盖芯线排,采用A方法是,围绕芯线排搭接绕包屏蔽膜带;或者采用B方法是,于芯线排两个侧面纵向直线铺覆两条屏蔽膜带;方法A或B中,屏蔽膜带具有最大麦拉面积的一侧朝向芯线阵列排的外侧面;
步骤S4:屏蔽膜带连续包封芯线线包,方法是,沿垂直膜面方向挤压芯线排两侧面的屏蔽膜包覆带向中间芯线靠拢,并使得位于芯线线包间隔处的屏蔽膜带贴合在一起,位于芯线投影面上的屏蔽膜带将芯线围拢包裹,形成芯线线包的复构屏蔽膜封套;
步骤S5:连续热熔塑料熔接膜条定型芯线线包复构屏蔽膜封套,方法是,在步骤S4连续形成的复构屏蔽膜封套、并且和复构屏蔽膜封套内芯线一起连续移动过程中,连续加热芯线线包间隔处贴合在一起的屏蔽膜包覆带,使得两个屏蔽膜带之间的塑料熔接膜条热熔,将两个屏蔽膜带粘合在一起,熔合过程中要施加压力使得塑料熔接膜条熔化流动后能够将两个屏蔽膜带中的铝膜接触在一起,形成铝膜面围绕芯线线包的闭合。
14.一种鸭蹼状屏蔽芯线排的制造方法,其特征在于,鸭蹼状屏蔽芯线排是通过芯线排两侧的屏蔽膜对夹包裹芯线线排制成,通过屏蔽膜包覆带自带的麦拉熔接膜条热熔粘接两个屏蔽膜包覆带形成芯线线包的复构屏蔽膜封套,有如下的步骤:
步骤S1:选配芯线,根据设计要求选配使用芯线的品种规格和数量,并确定排列次序和间距;
步骤S2:定置芯线线包成为芯线线排,方法是,所有芯线组成线包,按照要求的间距阵列在一个平面内,通过一个适配的定位模板容置并径向定位,芯线在定位模板内可以轴线方向连续出入,芯线线包至少一根芯线最多两根芯线;
步骤S3:沿纵向连续铺放自带麦拉熔接膜条的屏蔽膜包覆带覆盖芯线排,方法A是,围绕芯线排绕包自带麦拉熔接膜条的屏蔽膜带,或者方法B是,于芯线排两个侧面纵向直线铺覆两条预制的自带麦拉熔接膜条的屏蔽膜包覆带;其方法A和方法B中,预制的自带麦拉熔接膜条的屏蔽膜包覆带具有最大麦拉面积的一侧朝向芯线阵列排的外侧面,屏蔽膜包覆带具有小面积麦拉膜熔接线一侧贴附芯线阵列排芯线表面;
步骤S4:屏蔽膜带连续包封芯线线包,方法是,沿垂直膜面方向挤压芯线排两侧面的屏蔽膜包覆带向中间芯线靠拢,并使得位于芯线间隔处的屏蔽膜包覆带贴合在一起,位于芯线投影面上的屏蔽膜包覆带将芯线围拢包裹,形成芯线线包的复构屏蔽膜封套;
步骤S5:连续热熔定型芯线线包复构屏蔽膜封套,方法是,在步骤S4连续形成的封套、并且和封套内芯线一起连续移动过程中,连续加热芯线间隔处贴合在一起的屏蔽膜包覆带,两个屏蔽膜包覆带之间有麦拉膜熔接膜条的区位熔接粘合在一起,熔合过程中要施加压力使得麦拉膜熔接膜条熔化流动后能够将两个屏蔽膜带中的铝膜接触在一起,形成铝膜面围绕芯线线包的闭合。
15.一种用于成型鸭蹼状屏蔽芯线排中作复构屏蔽膜封套的F4型斜纹包覆带,其特征在于,由F1绕包带以及F3绕包带再次加工形成的如下特征的屏蔽膜包覆带:
特征A:所述斜纹包覆带的一个侧面有大面积覆膜麦拉膜,留存小面积为裸露铝膜,该裸露铝膜作为导电线条存在,而另一个侧面有大部分面积裸露铝膜,留存小面积麦拉膜,该麦拉膜作为熔接线条存在;
特征B:所述斜纹膜包覆带的一侧面有平行的斜纹的裸露铝膜导电线条,以及另外一侧面有平行的斜纹的麦拉膜熔接膜条,所述裸露铝膜导电线条或者所述麦拉膜熔接膜条,均和所述斜纹包覆带的纵向长度方向成一定的角度,夹角大于45°,小于90°,所述裸露铝膜导电线条或者所述麦拉膜熔接线条间距均大于1mm,小于100mm。
16.一种预制用于鸭蹼状屏蔽芯线排中作屏蔽封套的F4型斜纹包覆带的方法,其特征在于,通过以下材料配置方案和作业步骤,形成新的复合结构的斜纹包覆带,
步骤S1:基础绕包带的材料配置,根据鸭蹼状屏蔽芯线排中的屏蔽膜结构设计需求的不同,选择使用不同的铝麦拉复合膜,可以是通用的商品材铝箔麦拉双层复合膜F1绕包带、或者F3型复构绕包带;
步骤S2:螺旋绕包,在一个静止的扁平芯模上绕包步骤S1中选配的基础绕包带,绕包动作是绕包带围绕扁平芯模的中心轴回转,绕包带从料盘上连续退绕后卷绕到芯模上,落料到芯模表面上的料带会被沿芯模轴线连续挪移抽走,这样的两个运动的合成就形成一种螺旋绕包的效果,螺旋绕包上去的料带相邻匝之间有预设的重叠量,搭接重叠的区域有麦拉膜和铝膜的接触;
步骤S3:贴合热压,采用热辊从扁平芯模的两个扁平侧面碾压绕包的料带,将步骤S2绕包搭接位置的麦拉膜和铝膜热压熔接;熔接后,绕包带在屏蔽芯模上形成一个纵向热熔固接在一起的封套;
步骤S4:引拔和脱模,芯模静止,在牵引装置的作用下,将贴合热压成筒状的包覆带封套从扁平芯模上连续拉拔移动,直至脱出; 其中,步骤S2的绕包和步骤S4的脱出相关联,速度合成,满足搭接式螺旋绕包的要求;
步骤S5:分切,将连续脱出的筒状的包覆带沿纵向分切成需要宽度的条带; 步骤S6:收卷,将分切好的包覆带收卷待用。
17.一种基于权利要求1所述数据线线缆的连续抽线成型设备,其特征在于,有兼容圆形线缆和扁线制造的装置,输入原材料为芯线线包(13),复构屏蔽膜绕包带(31),总线屏蔽膜带(371),总线屏蔽金属线(381),外被绝缘(391),产出物为所述成品数据线缆;设备包括有以下装置或系统模块,
鸭蹼状屏蔽芯线排连续成型装置,是一种基于权利要求13或14任意一种成型鸭蹼状屏蔽芯线排方法构成的装置,通过屏蔽膜包裹芯线线排制成鸭蹼状屏蔽芯线排,保持芯线线包之间有预设的间隔;
全部鸭蹼状屏蔽芯线排连续集中装置,用于将多个鸭蹼状屏蔽芯线排集中在一起,组成近似正方形或长方形总体芯线截面;
线缆中芯线总截面连续扭转装置,适用于圆形线缆,用于将集束的芯线排,绕X轴旋转,实现芯线截面中芯线的YZ坐标换位,对于扁线情况,本装置静止不转;所述的线缆中芯线总截面连续扭转装置,是将鸭蹼状屏蔽芯线排连续成型装置、全部鸭蹼状屏蔽芯线排连续集中装置两部分集成在一个回转机构上,该回转机构绕X轴连续旋转,同芯线排的X方向运动合成,构筑起一个芯线排的纵向螺旋扭绞装置;
总线屏蔽膜连续绕包装置,用于将总线屏蔽膜螺旋绕包在集束的芯部总线外表,形成总线的膜复构屏蔽膜封套;
总线屏蔽金属编织网连续绕编装置,用于制作总线屏蔽中的金属编织网,对成型有金属编织网的线缆时启用;
线缆外被注连续塑成型装置,有适配线缆外轮廓的口模,用于注塑芯线外部的绝缘保护;
总牵引装置模块,用于提供连续抽线成型的牵引动力;
连续收卷装置,用于将成型完成的线缆收盘;
电气控制系统模块,用于总体的电气传动和速度合成控制。
18.一种基于权利要求1所述数据线线缆的连续抽线成型设备,其特征在于,有兼容圆形线缆和扁线制造的装置,输入原材料为鸭蹼状屏蔽芯线排(21),总线屏蔽膜带(371),总线屏蔽金属线(381),外被绝缘(391),产出物为所述成品数据线缆;设备包括有以下装置或系统模块,
预制的鸭蹼状屏蔽芯线排连续集中装置,用于将多个鸭蹼状屏蔽芯线排集中在一起,组成近似正方形、矩形、或涡旋形总体芯线截面;
线缆中芯线总截面连续扭转装置,适用于圆形线缆,用于将集束的芯线排绕X轴旋转,实现芯线截面中芯线的YZ坐标换位,对于扁线情况,本装置静止不转;是将预制的鸭蹼状屏蔽芯线排和鸭蹼状屏蔽芯线排连续集中装置集成在一个回转机构上,该回转机构绕X轴连续旋转,同芯线排的X方向运动合成,构筑起一个芯线排的纵向螺旋扭绞装置;
总线屏蔽膜连续绕包装置,用于将总线屏蔽膜螺旋绕包在集束的芯部总线外表,形成总线的膜复构屏蔽膜封套;
总线屏蔽金属编织网连续绕编装置,用于制作总线屏蔽中的金属编织网,对成型有金属编织网的线缆时启用;
线缆外被注连续塑成型装置,有适配线缆外轮廓的口模,用于注塑芯线外部的绝缘保护;
总牵引装置模块,用于提供连续抽线成型的牵引动力;
连续收卷装置,用于将成型完成的线缆收盘;
电气控制系统模块,用于总体的电气传动和速度合成控制。
19.一种数据连接线制造方法,包括连接器和权项要求1所述数据线线缆的接驳,以及接驳处屏蔽结构的构建,其特征在于,贯穿于整个工艺过程是以鸭蹼状屏蔽芯线排作为作业对象进行工艺组织和设备构建的,包括线缆芯线定义和配置以及连接器针脚的定义和配置、鸭蹼状屏蔽芯线排在治具中展平和约束定位、芯线焊端的预处理、芯线焊端矫正以及和连接器的对位装配、芯线焊端和连接器焊端的预锡和锡焊连接、芯线和连接器接驳处的总线屏蔽构建六个核心部分的构建和工艺;
所述线缆芯线定义和配置以及连接器针脚的定义和配置,是指完成符合数据线通讯协议标准的芯线配置工作,这包括芯线数量、芯线规格和芯线位置关系,将这些芯线设计安置在如权利要求1所述的数据线缆的鸭蹼状屏蔽芯线排内,在Z方向上鸭蹼状屏蔽芯线排至少一排最多两排;与此同时,连接器配置对应一致的通道针脚,连接器的焊端针脚也是至少一排最多两排;连接器可以是插pin式连接器或者插pin式连接器附加PCB转接板的连接器;
所述鸭蹼状屏蔽芯线排在治具中展平和约束定位,是指,所有芯线在鸭蹼状屏蔽膜规则化次序和位置限定作用下,归化到至少一个最多两个最终的可加工的芯线排面,并通过一个展平和定位机构,展平后,定位约束在一个治具中;
所述的芯线焊端的预处理,包括脱除线缆外被和焊端总线屏蔽、激光切割并机械脱除鸭蹼状屏蔽芯线排的屏蔽、芯线焊端绝缘皮的脱除3个工艺环节,这其中最为典型的工艺特征就是各个芯线位置次序已经被鸭蹼状屏蔽膜规则化限定,而且能够将折叠的鸭蹼状屏蔽芯线排展平成为一个芯线层进行加工处理,以及在一个芯线层内芯线之间分离和并拢的操作实现各个工艺环节对芯线间距的动态调整;
所述芯线焊端矫正以及和连接器的对位装配,是基于治具和鸭蹼状屏蔽芯线排的共同作用使得芯线排在展平状态下的规则排列,必要时,增加一个芯线焊端Y坐标矫正机构做进一步间距微调,调整后,芯线焊端能够和连接器焊端直接X方向对位插接,实现焊端搭接装配;
所述芯线焊端和连接器焊端的预锡和锡焊连接,是通过预制锡点的芯线焊端和没有预锡的连接器焊端装配焊接,或者,是通过预浸锡的芯线焊端和预锡的连接器焊端装配焊接,熔锡焊接过程是,针对连接器焊端是PCB板情况的采用HOTBAR快速脉冲加热导热熔锡焊接,针对连接器焊端是插pin的针排焊端时,采用高频感应加热熔锡焊接;
所述芯线和连接器接驳处的总线屏蔽构建,是在覆盖芯线和连接器的接驳区域,配置一个金属外壳,将线缆的总线屏蔽和连接器的总线屏蔽金属外壳桥接起来且电连接,而且形成封套式金属壳屏蔽。
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