CN107180671A - 一种小型化耐高低温循环高速电缆及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种小型化耐高低温循环高速电缆及制备方法，所述的电缆包括内设1对（2芯）~16对（32芯）平行或对绞对称轴芯线对，所述的每对芯线对的构造为：中心导线挤覆氟塑料形成绝缘芯线，2根绝缘芯线和1根镀锡铜地线经平行或对绞放置组成线对，线对外由金属箔、包括热融的与非热融的铝箔、铜箔纵包或绕包和聚酯带绕包形成单独屏蔽的芯线对；多对对称芯线对按截面的圆形成缆，并在外部绕包聚酯带和金属箔层，最后再经金属丝编织屏蔽网，形成总缆芯；总缆芯外挤覆聚氯乙烯或其它无卤热塑性材料、弹性体材料、聚氨酯材料制成塑料护套并构成电缆成品；它具有能提高传输频率，使之达到25GHz及以上，线材能在小弯曲半径场合使用，能在恶劣的环境温度变化条件下传输稳定性好等特点。

Description

一种小型化耐高低温循环高速电缆及制备方法

技术领域

本发明涉及的一种小型化耐高低温循环高速电缆及制备方法，属于数据高速传输用电缆及制备技术领域。

背景技术

常规平行传输电缆的研制起始于最近几年，到目前位置，其主要产品结构为1对（2芯）、2对（4芯）、4对（8芯）、8对（16芯）、12对（24芯）或16对（32芯），每2根芯线按平行对称形式组成线对，每对线对外采用铝箔绕包屏蔽，且导体规格和成品外径都是较大的，绝缘材料都是PE或者Foam PE，传输频率一般在10GHz以下；这种常规平行传输电缆主要应用于需要高速数据交换和存储的大型云计算数据中心，无线基站等的短距离传输。

目前全球市场传输电缆产品未解决的难点1：从产品的制造实际看，Foam PE材料押出工艺决定，其产品型号规格也受工艺条件限制，最小能做30AWG，再小就很难做出合格产品，所以其成品外径也会很大，弯曲半径很大，无法满足目前大型数据中心，未来无线基站对高密度，微小型化，小弯曲半径的产品应用的需求；难点2：常规高速平行传输电缆受到其本身结构及绝缘材料（Foam PE）的限制，理论最高传输频率在10GHz，且只能在-20℃~ +40℃温度条件下使用，而大型数据中心和未来无线基站需要更大的应用温度范围及一定冗余，一般在-40-+80℃范围去评价线缆产品。

传统PE和发泡PE绝缘材料由于其特性决定了在-40-80度温度循环条件下，材料性能变化很大，尤其重要的是：高频性能指标“衰减”变化非常很大，不能正常传输，达不到传输性能低延时和长期稳定的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能提高传输频率，使之达到25GHz及以上，线材能在小弯曲半径场合使用，能在恶劣的环境温度变化条件下传输稳定性好的小型化耐高低温循环高速电缆及制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，一种小型化耐高低温循环高速电缆，它包括内设1对（2芯）~16对（32芯）平行或对绞对称轴芯线对，所述的每对芯线对的构造为：中心导线挤覆氟塑料形成绝缘芯线，2根绝缘芯线和1根镀锡铜地线经平行或对绞放置组成线对，线对外由金属箔、包括热融的与非热融的铝箔、铜箔纵包或绕包和聚酯带绕包形成单独屏蔽的芯线对；多对对称芯线对按截面的圆形成缆，并在外部绕包聚酯带和金属箔层，最后再经金属丝编织屏蔽网，形成总缆芯；总缆芯外挤覆聚氯乙烯或其它无卤热塑性材料、弹性体材料、聚氨酯材料制成塑料护套并构成电缆成品。

作为优选：所述的中心导线采用0.08-0.29mm的裸铜、合金铜、镀层铜、镀层合金铜导体；所述中心导线挤覆氟塑料使用的是：高熔指氟塑料FEP、PFA或ETFE。

一种如上小型化耐高低温循环高速电缆的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

1）单线制作：选用0.08-0.29mm 中心导线挤覆氟塑料成绝缘单线，通过循环水冷却后进行单线的收线；

2）单对制作：单线放线，2根单线和1根地线组成线对，线对外用金属箔和聚酯带包裹形成单独屏蔽的芯线对，每对分别印字“1、2、3……8”，然后进行芯线对收线；

3）成缆制作：芯线对放线，单对芯线对按顺序截面的圆形成缆，单对芯线对外部绕包聚酯带和金属箔层，然后收线；

4）并丝编织：成缆放线，并在其外面用镀锡铜丝编织成屏蔽网，形成编织总缆芯并收线；

5）护套：编织总缆芯放线，在总缆芯外挤覆PVC塑料护套，构成电缆成品。

作为优选：所述的制备方法还进一步包括：

步骤1）中，选用0.102mm镀银铜导体挤覆FEP绝缘而成；

步骤3）中，采用8对单对芯线对按顺序截面的圆形成缆，其中在中间还单独包裹2对在中间呈方形对称布置的单对芯线，然后在外部绕包聚酯带和金属箔；

步骤5中，总缆芯外挤覆PVC塑料护套料，挤塑后用循环水冷却后吹干，构成电缆成品，成品外径3.8mm。

本发明将极细同轴电缆技术和氟塑料绝缘高温线缆技术应用于高速数据传输电缆中，结合twinax技术实现了大型云计算数据中心和未来无线基站对能应用于高低温循环环境下的高密度微小型线缆产品的应用，具体包括：

其一，减小导体、绝缘芯线物理尺寸，选用氟塑料绝缘，将产品整体外径从现有最小的30AWG减至38AWG线规，解决了电气性能要保持和大尺寸导体一样，及薄壁挤出工艺难题，成品标称外径从6.8mm减小至3.8mm，减小幅度约为45%，同时达到短米应用范围的电气性能要求，符合大型数据中心和无线基站等向高密度，微小型化发展的新要求；

其二选用氟塑料绝缘，满足在-40℃~+80℃条件下的正常使用，绝缘性能稳定，衰减变异小，且能满足IEEE802.3bj，Infiniband等国际目前通用的标准的要求，有利于将产品的传输频率提升至25G Hz及以上，并在长期高低温循环的工作环境下保持传输的稳定性。

本发明针对现有高速传输线缆产品的缺陷，主要解决了以下问题：一是提高传输频率，达到25GHz及以上；二是使线材在小弯曲半径场合使用；三是在更加恶劣的环境温度变化条件下传输稳定性等技术指标。

附图说明

图1是本发明的横截面结构示意图。

图2是本发明所述的制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明所述的一种小型化耐高低温循环高速电缆，它包括内设1对（2芯）~16对（32芯）平行或对绞对称轴芯线对，所述的每对芯线对的构造为：中心导线1挤覆氟塑料2形成绝缘芯线，2根绝缘芯线和1根镀锡铜地线3（又称排流线）经平行或对绞放置组成线对，线对外由金属箔、包括热融的与非热融的铝箔、铜箔纵包或绕包和聚酯带4绕包形成单独屏蔽的芯线对；多对对称芯线对按截面的圆形成缆，并在外部绕包聚酯带5和金属箔层6，最后再经金属丝编织屏蔽网7，形成总缆芯；总缆芯外挤覆聚氯乙烯或其它无卤热塑性材料、弹性体材料、聚氨酯材料制成塑料护套8并构成电缆成品。

本发明所述的中心导线1采用0.08-0.29mm的裸铜、合金铜、镀层铜、镀层合金铜导体；所述中心导线挤覆氟塑料使用的是：高熔指氟塑料FEP、PFA或ETFE。

图2所示，一种小型化耐高低温循环高速电缆的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

1）单线制作9：选用0.08-0.29mm 中心导线挤覆氟塑料成绝缘单线，通过循环水冷却后进行单线的收线；

2）单对制作10：单线放线，2根单线和1根地线组成线对，线对外用金属箔和聚酯带包裹形成单独屏蔽的芯线对，每对分别印字“1、2、3……8”，然后进行芯线对收线；

3）成缆制作11：芯线对放线，单对芯线对按顺序截面的圆形成缆，单对芯线对外部绕包聚酯带和金属箔层，然后收线；

4）并丝编织12：成缆放线，并在其外面用镀锡铜丝编织成屏蔽网，形成编织总缆芯并收线；

5）护套13：编织总缆芯放线，在总缆芯外挤覆PVC塑料护套，构成电缆成品。

本发明所述的所述的制备方法还进一步包括：

步骤1）中，选用0.102mm镀银铜导体挤覆FEP绝缘而成；

步骤3）中，采用8对单对芯线对按顺序截面的圆形成缆，其中在中间还单独包裹2对在中间呈方形对称布置的单对芯线，然后在外部绕包聚酯带和金属箔；

步骤5中，总缆芯外挤覆PVC塑料护套料，挤塑后用循环水冷却后吹干，构成电缆成品，成品外径3.8mm。

实施例：

1. 采用0.08-0.29mm的裸铜、合金铜、镀层铜、镀层合金铜导体挤出绝缘，为了达到电气性能的要求及恶劣环境正常使用，绝缘料使用高熔指氟塑料FEP、 PFA、 ETFE，线材内设1对（2芯）~16对（32芯）平行或对绞对称轴芯线对，每对芯线对的构造为：中心导线挤覆氟塑料形成绝缘芯线，2根绝缘芯线经平行或对绞放置组成线对，线对外由金属箔（包括热融的与非热融的铝箔、铜箔）纵包或绕包和聚酯带绕包形成单独屏蔽的芯线对，这样使电缆传输频率达到25GHz以上。多对对称芯线对按圆形（截面）成缆，并在外部绕包聚酯带和金属箔，最后再经金属丝编织屏蔽网，形成总缆芯。总缆芯外挤覆聚氯乙烯（或其它无卤热塑性材料、弹性体材料、聚氨酯材料等）塑料护套，构成电缆成品。

2. 采用0.08-0.29mm的小线径的设计，降低了购入成本和使用成本，更环保。环保角度：1）数据中心用大量这类产品，捆扎形式布线在机房里，小线径，减少了空间占用，加强了空气流动，易于散热。2） 材料耗用更少，成本低，更环保。

3. 由于全球各地温度气候条件相差很大，极冷极热，以及大型的数据中心库其本身大量数据处理运算会产生大量的热，所以对线材的抗冷热变化条件其本身的性能不能有较大变化，要求非常高。

本发明采用氟塑料应用在平行或对绞的高速电缆的绝缘材料中，实现超宽高低温循环下数据传输的稳定性和微小型化布线全新应用：

1）氟塑料其材料本身熔点达到304℃，耐高低温条件可到-80℃~+200度，超宽的耐温范围使得氟塑料其本身的结晶稳定性，影响电缆衰减的几项材料指标在一定的温度范围下不会随着温度变化而出现明显的变化，在较宽温度变化范围下比发泡PE材料的减小10%以上的衰减变化率更新能适应大型数据中心和未来无线基站在-40℃~+80℃环境下稳定的传输应用，从而保证数据及信号传输的稳定，甚至在一些-100~+200℃极端条件下也能短时间使用，能满足全球绝大部分地区环境条件使用。

2）选用氟塑料绝缘配合薄壁挤出技术，完全可以适应最小选用至38AWG线规导体的薄壁绝缘挤出要求，利用极细同轴技术设计的成品电缆在达到短米范围应用的的传输要求下电缆整体比30AWG缩小45%，充分体现了布线微小型化功能，从而保证了适应大型数据中心等高密度微小型布线需求。

本发明为小尺寸的多对对称轴电缆，其传输频率可以达到25GHz及以上，可支持多通道高速数据传输，其传输速率最高可达到100 Gbit/s，传输距离可达3米以上，并能满足-40-80℃高低温范围的循环使用；本发明主要用于通信传输、航空航天、信息服务等领域，满足超大容量的音频、视频、图像等数据信号的高速传输与交换。

Claims (4)

1.一种小型化耐高低温循环高速电缆，它包括内设1对（2芯）~16对（32芯）平行或对绞对称轴芯线对，其特征在于所述的每对芯线对的构造为：中心导线挤覆氟塑料形成绝缘芯线，2根绝缘芯线和1根镀锡铜地线经平行或对绞放置组成线对，线对外由金属箔、包括热融的与非热融的铝箔、铜箔纵包或绕包和聚酯带绕包形成单独屏蔽的芯线对；多对对称芯线对按截面的圆形成缆，并在外部绕包聚酯带和金属箔层，最后再经金属丝编织屏蔽网，形成总缆芯；总缆芯外挤覆聚氯乙烯或其它无卤热塑性材料、弹性体材料、聚氨酯材料制成塑料护套并构成电缆成品。

2.根据权利要求1所述的小型化耐高低温循环高速电缆，其特征在于所述的中心导线采用0.08-0.29mm的裸铜、合金铜、镀层铜、镀层合金铜导体；所述中心导线挤覆氟塑料使用的是：高熔指氟塑料FEP、PFA或ETFE。

3.一种如权利要求1或2所述小型化耐高低温循环高速电缆的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下步骤：

1）单线制作：选用0.08-0.29mm 中心导线挤覆氟塑料成绝缘单线，通过循环水冷却后进行单线的收线；

2）单对制作：单线放线，2根单线和1根地线组成线对，线对外用金属箔和聚酯带包裹形成单独屏蔽的芯线对，每对分别印字“1、2、3……8”，然后进行芯线对收线；

3）成缆制作：芯线对放线，单对芯线对按顺序截面的圆形成缆，单对芯线对外部绕包聚酯带和金属箔层，然后收线；

4）并丝编织：成缆放线，并在其外面用镀锡铜丝编织成屏蔽网，形成编织总缆芯并收线；

5）护套：编织总缆芯放线，在总缆芯外挤覆PVC塑料护套，构成电缆成品。

4.根据权利要求3所述小型化耐高低温循环高速电缆的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括如下步骤：

步骤1）中，选用0.102mm镀银铜导体挤覆FEP绝缘而成；

步骤3）中，采用8对单对芯线对按顺序截面的圆形成缆，其中在中间还单独包裹2对在中间呈方形对称布置的单对芯线，然后在外部绕包聚酯带和金属箔；

步骤5中，总缆芯外挤覆PVC塑料护套料，挤塑后用循环水冷却后吹干，构成电缆成品，成品外径3.8mm。