CN106992039A - 差动传输用电缆以及多对差动传输用电缆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种差动传输用电缆以及多对差动传输用电缆，其具有如下的电特性：在100MHz以上20GHz以下的使用频带中，差动损耗不产生频带空段，而同相损耗产生频带空段。差动传输用电缆(10)具备一对信号线(11)、将一对信号线(11)被覆的绝缘体(12)、以及通过螺旋缠绕而缠绕在绝缘体(12)的周围的屏蔽带(13)，屏蔽带(13)具有导体(13a)、以及在导体(13a)的一面上形成的厚度为10nm以上且小于1μm的氧化膜(13b)。多对差动传输用电缆(50)通过利用屏蔽带(52)和编织线(53)将多根差动传输用电缆(10)一并屏蔽而成。

Description

差动传输用电缆以及多对差动传输用电缆

技术领域

本发明涉及将差动信号进行传输的差动传输用电缆以及多对差动传输用电缆。

背景技术

作为以往的差动传输用电缆，已知有如下电缆，即，将屏蔽用的金属箔树脂带在一对信号线的周围一并螺旋缠绕(也称为“横向缠绕”)而得到的差动传输用电缆(例如参照专利文献1)、以及一并纵包缠绕而得到的差动传输用电缆(例如参照专利文献2)。

专利文献1中记载的差动传输用电缆中，为了抑制在将铜等金属箔与树脂带叠合而成的金属箔树脂带进行螺旋缠绕时有可能产生的频带空段(suckout)现象(信号衰减的急剧下跌)，通过将金属箔树脂带的一个边缘部向外侧折回，从而在金属箔树脂带的重叠部分使金属箔彼此电气接触。

专利文献2中记载的差动传输用电缆中，因金属箔树脂带中产生的涡流而导致导体电阻恶化，为了抑制由其导致的信号劣化，将导体的厚度设为1μm以上且10μm以下。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-222262号公报

专利文献2：日本特开2003-234025号公报

发明内容

发明想要解决的课题

在将差动信号进行传输的差动传输用电缆中，需要在根据传输的通信速度(波特率)而确定的一定的频带内，充分减小差动损耗(Sdd21的绝对值)和差动同相转换量(Scd21)。

差动损耗(Sdd21的绝对值)是决定信号能量的损耗和信号失真的大小的参数，作为主要的发生原因，有构成电缆的材料的损耗(导体损耗、介电损耗)、以及由屏蔽的方式导致的附加损耗。已知由屏蔽的方式导致的附加损耗根据屏蔽的结构而不同。已知例如在纵包屏蔽中，屏蔽的附加损耗小，相对于此，在横向缠绕屏蔽中，在特定的频率下屏蔽的附加损耗变大(横向缠绕屏蔽的频带空段)。

为了扩大差动传输频带，最好减小使用频带内的屏蔽的附加损耗，为此，优选避免横向缠绕屏蔽的频带空段发生在使用频带内。

另一方面，差动同相转换量Scd21是决定信号能量的损耗和噪声的混入量的参数，作为主要的发生原因，有2根芯线与包围该2根芯线的绝缘体材料的电特性非对称性。关于2根芯的电特性非对称性，除了在制造时产生之外，在将电缆强力弯曲或者在严酷的环境中长期使用时也会产生。

如果屏蔽中存在附加损耗，则所产生的同相信号(噪声信号)衰减，因而如果使屏蔽的附加损耗变大，则即使2根芯的电特性具有非对称性，也能够使差动同相转换量Scd21变小。即，通过使屏蔽的附加损耗变大，能够使差动同相转换量Scd21变小，且能够提高对变形、环境变化的鲁棒性(强韧性)。

因此，对于屏蔽的附加损耗，存在如下所示的相反的要求。

(1)为了扩大差动传输频带，需要使使用频带内的差动损耗Sdd21变小，因此优选使屏蔽的附加损耗变小。即，最好没有频带空段。

(2)为了使差动同相转换量Scd21变小并提高鲁棒性，优选使屏蔽的附加损耗变大。即，最好具有频带空段。

因此，如果能够实现在对于差动损耗没有频带空段、而对于同相损耗具有频带空段的屏蔽结构，就能够兼顾上述(1)和(2)的要求。

然而，历来，尚未知晓具有这样的特性的屏蔽结构，就专利文献1的横向缠绕屏蔽而言，存在差动传输频带窄这样的问题，而就专利文献2的纵包屏蔽而言，存在虽然差动传输频带宽，但缺乏鲁棒性这样的问题。

因此，以往的技术中，特别是在制造用于超过25Gbaud这样的高速传输的差动传输用电缆时，为了扩大差动传输频带，需要采用纵包屏蔽，而为了在采用纵包屏蔽的情况下仍然实现高鲁棒性，需要采用二芯一并结构那样的、对称性特别良好的芯结构。

因此，本发明的目的在于提供一种差动传输用电缆以及多对差动传输用电缆，其具有如下的电特性：在100MHz以上20GHz以下的使用频带中，一边抑制差动损耗中的频带空段，一边在同相损耗中产生频带空段。

用于解决问题的方案

本发明为了实现上述目的，提供一种差动传输用电缆，其具备一对信号线、将前述一对信号线被覆的绝缘体、以及通过螺旋缠绕而缠绕在前述绝缘体的周围的屏蔽带，前述屏蔽带具有导体、以及在前述导体的一面上形成的厚度为10nm以上且小于1μm的绝缘体层。

另外，本发明为了实现上述目的，提供一种多对差动传输用电缆，其具备多根上述差动传输用电缆，通过将多根前述差动传输用电缆一并屏蔽而成。

发明的效果

根据本发明，可以具有如下的电特性：在100MHz以上20GHz以下的使用频带中，一边抑制差动损耗中的频带空段，一边在同相损耗中产生频带空段。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的多对差动传输用电缆的概略结构例的截面图。

图2是表示本发明实施方式的差动传输用电缆的概略结构例的立体图。

图3是屏蔽带的截面图。

图4表示铜箔的氧化膜的厚度的测定结果的一个例子，(a)为整体图，(b)为(a)的部分放大图。

图5表示对于本实施例的差动传输用电缆的试验品测定电特性而得到的结果，(a)是表示差动损耗Sdd21的测定结果的图，(b)是表示同相损耗Scc21的测定结果的图，(c)是表示差动同相转换量Scd21的测定结果的图。

图6表示对于比较例的差动传输用电缆的试验品测定电特性而得到的结果，(a)是表示差动损耗Sdd21的测定结果的图，(b)是表示同相损耗Scc21的测定结果的图，(c)是表示差动同相转换量Scd21的测定结果的图。

符号说明

10差动传输用电缆；11信号线；12绝缘体；13屏蔽带；13a导体；13b氧化膜(绝缘体层)；50多对差动传输用电缆

具体实施方式

[实施方式]

图1是表示本发明实施方式的多对差动传输用电缆的概略结构例的截面图。

多对差动传输用电缆50具有：捆在一起多根差动传输用电缆10、一并缠绕在多根差动传输用电缆10的周围的屏蔽带52、将屏蔽带52的周围被覆的编织线53、以及将编织线53被覆的护套54。多根差动传输用电缆10由屏蔽带52和编织线53一并屏蔽。

关于差动传输用电缆10的根数，在图1所示的例子中是8根，但没有特别限定，例如，也可以是2根、8根、24根等。在图1所示的例子中，在多对差动传输用电缆50的截面中央处配置2根差动传输用电缆10，隔着介在物51在其周围以几乎相同的间隔配置有6根差动传输用电缆10。

作为屏蔽带52、编织线53、以及护套54的各自的材料，可使用在一般的电缆中使用的材料。关于介在物51，例如包含纸、纱线、或发泡体。发泡体例如为发泡聚丙烯、发泡聚乙烯等发泡聚烯烃。

图2是表示本发明实施方式的差动传输用电缆10的概略结构例的立体图。

差动传输用电缆10具有：一对信号线11、将一对信号线11被覆的绝缘体12、通过螺旋缠绕而缠绕在绝缘体12的周围的屏蔽带13、通过螺旋缠绕而缠绕在屏蔽带13的周围并将屏蔽带13被覆的外层带15。

一对信号线11是包含铜等的导体线，将差动信号进行传输。如图2所示，一对信号线11可由一个绝缘体12一并被覆，也可以各个信号线11由独立的绝缘体12所被覆。

绝缘体12包含聚乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)等绝缘材料。另外，作为绝缘体12，可使用发泡聚乙烯等发泡的绝缘材料。

图3为屏蔽带13的截面图。屏蔽带13具有带状的导体13a和氧化膜13b。关于该屏蔽带13，例如，使用铜箔、铝箔等具有导电性的带状金属箔，使其一面氧化而形成氧化膜13b。金属箔中没有被氧化的部分成为导体13a。

关于屏蔽胶带13，为了将差动传输用电缆10与设置在基板上的连接器等连接时使导体13a容易与基板的地线连接，按照氧化膜13b处于内侧、导体13a处于外侧的方式将屏蔽带13缠绕于绝缘体12的周围。予以说明的是，差动传输用电缆10在屏蔽带13的内部包含漏极线的情况下，按照导体13a朝向内侧的方式缠绕屏蔽带13。氧化膜13b是本发明的绝缘体层的一个例子。

氧化膜13b的厚度为10nm以上且小于1μm。通过将氧化膜13b的厚度设为小于1μm，从而差动损耗的频带空段得以消失。另外，如果使氧化膜13b的厚度小于10nm，则同相损耗的频带空段得以消失，但如果使氧化膜13b的厚度为10nm以上且小于200nm，则仅发生同相损耗的频带空段。因此，如果将氧化膜13b的厚度设为10nm以上且小于1μm，则能够实现没有差动损耗的频带空段却具有同相损耗的频带空段的屏蔽。氧化膜13b的厚度的更期望的范围为10nm以上且小于200nm。

外层带15由具有可挠性的带状构件形成，例如具有如下结构，即将PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等具有可挠性的绝缘性树脂层与包含粘接剂的粘接层层叠而成的结构。另外，关于外层带15，按照粘接层处于内侧、树脂层处于外侧的方式以螺旋状缠绕在屏蔽带13的周围。通过缠绕外层带15，能够防止屏蔽带13从绝缘体12的剥落。

(实施方式的作用以及效果)

根据本实施方式，在电缆的制造时、电缆被弯曲时，即使在2根信号线11和包围它们的绝缘体12的材料的电特性产生非对称性，也能够利用由屏蔽带的螺旋缠绕而导致的同相损耗的增加来抑制非对称性所导致的差动同相转换量的增加，因而与差动传输频带宽且屏蔽带的绝缘层为1μm以上的以往的电缆相比，电特性的鲁棒性变高。即，可以具有如下的电特性：在100MHz以上20GHz以下的使用频带中，在差动损耗中不产生频带空段，而在同相损耗中产生频带空段。另外，如果将氧化膜13b的厚度设为10nm以上且小于200nm，则上述电特性变得更加显著。

另外，即使将电缆强力弯曲，差动同相转换量Scd21也不易劣化，因而能够合适地应用于扁平电缆、背板、配线板等。另外进一步，电缆的环境耐受性提高，因而能够改善系统的环境耐受性。

(实施例)

图4表示在构成屏蔽带13的铜箔形成的氧化膜13b的厚度的测定结果的一个例子，(a)为整体图，(b)为(a)的部分放大图。纵轴表示元素组成比(单位：At％)，横轴表示距离最表面的蚀刻深度(单位：nm)。图4(a)中，纵轴表示0～100At％，图4(b)中，纵轴表示0～10At％。

自屏蔽带13的氧化膜13b的表面起，一边通过Ar+离子蚀刻以每步5nm削除表面，一边进行XPS(光电子分光分析)来测定元素组成比。关于氧化膜13b的厚度，将利用XPS求出的氧O的组成比为OAt％时的距离最表面的蚀刻深度设为氧化膜的厚度时，在图4(a)、(b)的情况下为85nm。

图5表示对于本实施例的差动传输用电缆的试验品测定电特性而得到的结果，(a)为表示差动损耗Sdd21的测定结果的图，(b)为表示同相损耗Scc21的测定结果的图，(c)为表示差动同相转换量Scd21的测定结果的图。

在该测定时，使用厚度8μm的铜箔作为屏蔽带13，在表面形成了厚度85nm的氧化膜13b。将该屏蔽带13通过螺旋缠绕而缠绕在被覆2根信号线11而形成的绝缘体12的周围，从而制作2根试验品10a、10b作为实施例。

图6表示对于比较例中的差动传输用电缆的试验品测定电特性而得到的结果，(a)是表示差动损耗Sdd21的测定结果的图，(b)是表示同相损耗Scc21的测定结果的图，(c)是示出差动同相转换量Scd21的测定结果的图。

在该测定时，使用与实施例相同厚度的铜箔作为屏蔽带，在表面没有形成氧化膜13b。将该屏蔽带通过螺旋缠绕而缠绕在被覆2根信号线11而形成的绝缘体12的周围，从而制作2根试验品10c、10d作为比较例。

根据图5和图6可知，关于差动损耗，在图5(实施例)与比较例(图6)中观察不到大的差异。关于同相损耗，将实施例与比较例进行对比时，比较例中在25GHz附近产生了频带空段，而实施例中在1GHz附近产生了频带空段，频带空段进入了使用频带的100MHz～20GHz。关于差动同相转换量，将实施例与比较例进行对比时，比较例中为-22～-26dB，而实施例中大幅地改善为-37～-38dB。

如图5(a)所示，在作为绝缘体层的氧化膜13b的厚度为85nm的实验数据中，完全没有观察到差动损耗的增加，因而进一步可推测，直到就接触电阻而言为2位数的情况、就绝缘体层的厚度而言为厚度85nm的2～3倍程度的情况为止，不会产生差动频带空段。因此，根据绝缘体层的厚度85nm的实验数据，可期待在10nm以上且小于200nm的范围时，不产生差动损耗中的频带空段。另外，即使在氧化膜13b的厚度为10nm以上且小于1μm的范围时，与比较例的情况相比，也可以期待一边减小差动同相转换量一边提高对变形、环境变化的鲁棒性的效果。

予以说明的是，本发明的实施方式不限定于上述实施方式，可采用各种实施方式，例如可采用以下的变形例。

(变形例)

关于屏蔽带13，也可以将例如厚度为10nm以上且小于200nm的包含聚酯等的树脂膜粘接于导体13a作为绝缘体层。另外，关于屏蔽带13，也可以例如在包含铜的带状金属箔即铜箔带的表面上涂布由树脂形成的厚度10nm以上且小于200nm的绝缘体。

Claims (4)

1.一种差动传输用电缆，其具备一对信号线、将所述一对信号线被覆的绝缘体、以及通过螺旋缠绕而缠绕在所述绝缘体的周围的屏蔽带，

所述屏蔽带具有导体、以及在所述导体的一面上形成的厚度为10nm以上且小于1μm的绝缘体层。

2.根据权利要求1所述的差动传输用电缆，其中，所述屏蔽带中，所述绝缘体层的厚度为10nm以上且小于200nm。

3.根据权利要求1或2所述的差动传输用电缆，其中，所述绝缘体层是在所述导体的所述一面上形成的氧化膜。

4.一种多对差动传输用电缆，其具备多根权利要求1至3中任一项所述的差动传输用电缆，通过将多根所述差动传输用电缆一并屏蔽而成。