CN107438886A - 线缆屏蔽组件以及制造线缆屏蔽组件的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了线缆屏蔽组件和制造线缆屏蔽组件的方法。线缆屏蔽组件(101)包括导体(107)和绕导体的至少一部分延伸的导电复合护罩(103)，导电复合护罩具有非导电基体和在非导电基体内的导电颗粒。导电复合护罩具有小于0.05ohm·cm的电阻率。制造线缆屏蔽组件的方法包括定位导电复合护罩。上述定位是至少部分地围绕导体、至少部分地围绕介电材料(109)、由护套材料(111)至少部分地包围，或上述各项的组合。

Description

线缆屏蔽组件以及制造线缆屏蔽组件的方法
技术领域
本发明涉及线缆屏蔽组件以及制造这种组件的方法。更特别地，本发明涉及具有导电复合护罩的线缆屏蔽组件。
背景技术
一般来说，线缆屏蔽材料可以是金属的或包括铁氧体。金属护罩以编织物、带、管状、螺旋形、具有塑料盖的编织线网、层压板、电镀的纱线及织物以及更多的布置的形式出现。这种护罩为低频应用提供屏蔽效果，但它们有几个缺点。例如，由于光学覆盖率低，编织物在高频范围内的屏蔽效能降低。金属护罩可能较重并且/或者需要昂贵且复杂的电镀工艺、以及编织和/或带包绕工艺。铁氧体磁珠用于高频噪声抑制，但它们受到特定类型的铁氧体所允许的频率范围的限制，并且不适合于高频信号设备。
在本领域中期望与现有技术相比显示出一种或多种改进的线缆屏蔽组件以及制造线缆屏蔽组件的方法。
发明内容
在实施例中，线缆屏蔽组件包括导体和绕导体的至少一部分延伸的导电复合护罩，导电复合护罩具有非导电基体和在非导电基体内的导电颗粒。导电复合护罩具有小于0.05ohm.cm的电阻率。
在另一实施例中，线缆屏蔽组件包括导体、绕导体的至少一部分延伸的介电材料，绕导体的至少一部分以及介电材料的至少一部分延伸的导电复合护罩，导电复合护罩具有非导电基体和在非导电基体内的导电颗粒，以及绕导电复合护罩的至少一部分延伸的护套材料。导电复合护罩具有小于0.05ohm·cm的电阻率。
在另一实施例中，一种制造线缆屏蔽组件的方法包括定位导电复合护罩，导电复合护罩具有非导电基体和在非导电基体内的导电颗粒。上述定位是至少部分地围绕导体、至少部分地围绕介电材料、由护套材料至少部分地包围，或上述各项的组合。导电复合护罩具有小于0.05ohm·cm的电阻率。
根据以下更详细的说明，结合通过示例的方式示出本发明的原理的附图，本发明的其它特征和优点将变得明显。
附图说明
图1是根据本公开内容的线缆屏蔽组件的实施例的示意图。
图2是根据本公开内容的线缆屏蔽组件的实施例与由编织物和金属带提供的屏蔽相比的从10MHz到67GHz的在y轴上示出、以dB为单位的屏蔽效能和在x轴上示出、以GHz为单位的频率的图示。
图3是根据本公开内容的如图2所示的线缆屏蔽组件的实施例与由编织物和金属带提供的屏蔽相比的从10MHz到10GHz的在y轴上示出、以dB为单位的屏蔽效能和在x轴上示出、以GHz为单位的频率的图示。
图4是根据本公开内容的实施例的y轴上以MPa为单位的拉伸强度相对于x轴上以百分比为单位的线缆屏蔽组件的非导电基体的聚合物基的拉伸率的图示。
在可能的情况下，在全部附图中使用相同的附图标记表示相同的部件。
具体实施方式
提供了线缆屏蔽组件和制造线缆屏蔽组件的方法。例如，与不包括本文公开的一个或多个特征的概念相比，本发明的实施例允许增加电子元件的屏蔽，允许增加在较高的频率范围内的屏蔽效能，允许具有灵活性，允许降低制造成本，允许减轻包括这种护罩而不是替代性的屏蔽机构的制品的重量，允许在不使用不利地增加电阻率的粘合剂的情况下固定可热恢复的材料，提供防电磁干扰的屏蔽，允许在不使用金属编织物的情况下进行端接和接地，允许其它合适的优势和差别，并允许上述各项的组合。
图1示出了线缆屏蔽组件101，其包括导体107和围绕导体107的至少一部分延伸的导电复合护罩103。导电复合护罩103具有非导电基体以及在非导电基体内的导电颗粒，例如，导电颗粒是具有一定密度范围(例如，介于3g/cc和5g/cc之间)、一定电阻率范围(例如，小于0.05ohm.cm、小于0.03ohm.cm、小于0.025ohm.cm，或更低)，和/或一定接触电阻范围(例如，500毫欧姆或更低)的可挤出热塑性混合物。本文所用的术语“电阻率”是指在挤压和/或完全恢复时确定的可测量的值，而不是指在膨胀状态下测量的值。在一个实施例中，线缆屏蔽组件101形成诸如线材、线缆或其组合的物品的一部分或整体。本文所用术语“屏蔽”意指独立结构或独立结构的一部分。它不应包括涂覆层或定位在另一结构上的这种层。该导电复合护罩103的合适的电阻率值包括小于0.025ohm.cm，例如，介于0.025ohm.cm和0.008ohm.cm之间。
导电复合护罩103的厚度为介于0.4mm到2mm之间，介于0.4mm到1.6mm之间、0.5mm、1mm、1.5mm、介于0.07mm到0.5mm之间、介于0.1mm到0.5mm之间、介于0.2mm到0.5mm之间、大于0.1mm、大于0.2mm、大于0.4mm，或其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围。
在一个实施例中，线缆屏蔽组件101包括由导电复合护罩103至少部分地包围的介电材料109、至少部分地包围导电复合护罩103的护套材料111，或其组合。在另一实施例中，介电材料109没有或基本上没有导电颗粒，并且包含与导电复合护罩103相同的聚合物基体材料或其它合适种类的聚合物基体材料。
线缆屏蔽组件101能够包括用于端接和/或接地的其它合适的结构。例如，在一个实施例中，导电复合护罩103在线缆屏蔽组件101中的直接可焊性允许线缆屏蔽组件101包括连接到导电复合护罩103的一个或多个排扰线(drain wires)113或金属带。例如，在一个实施例中，一个或更多排扰线(s)113或两个以上金属带通过焊料115电端接/电连接到导电复合护罩103，并被嵌入其中。可替代地或附加地，线缆屏蔽组件101的端接和接地能够通过卷曲(crimp)同轴连接器来实现。
在一个实施例中，非导电基体的材料根据拉伸强度和断裂时的伸长率(例如，根据ASTM D638、塑料伸长特性的标准试验方法)而选择。非导电基体的聚合物基影响断裂时的拉伸强度和断裂时的伸长率。
例如，在一个实施例中，PVDF在非导电基体中作为聚合物基，并且非导电基体的断裂时的拉伸强度介于10MPa到20MPa之间(例如，如图4的PVDF图402所示、介于12MPa到15MPa之间)并且/或者断裂时的伸长率介于100％到200％之间(例如，如图4所示，介于130％和160％之间)。
在一个实施例中，四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯(THV)在非导电基体中作为聚合物基，并且非导电基体的断裂时的拉伸强度介于4Mpa到8MPa之间(例如，如图4的THV图404所示、介于6MPa到7MPa之间)并且/或者断裂时的拉伸伸长率介于300％到400％之间(例如，如图4所示，介于320％到350％之间)。
在一个实施例中，茂金属聚乙烯(m-LLDPE)(metallocene-catalyzedpolyethylene)在非导电基体中作为聚合物基，并且非导电基体的断裂时的拉伸强度介于4MPa到10MPa(例如，如图4的m-LLDPE图406所示、介于6MPa到8MPa之间)并且/或者断裂时的拉伸伸长率介于400％到600％之间(例如，如图4所示，介于450％到500％之间)。
合适的非导电基体包括、但不限于、PVDF、偏氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)的共聚物、VDF、HFP和四氟乙烯(TFE)的三元共聚物、聚全氟乙丙烯、乙烯-四氟乙烯、聚四氟乙烯，与导电颗粒相容的其它合适的氟化基体、或上述各项的组合。其它合适的非导电基体包括、但不限于、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚酰胺、氯丁橡胶或上述各项的组合。
在一个实施例中，非导电基体具有在特定范围内的结晶度，例如，介于15％到65％之间、介于15％到35％之间、介于15％到20％之间、介于18％到19％之间、介于30％到35％之间、介于32％到34％之间，或其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围。
导电颗粒为或者包括铜颗粒、锡颗粒、镍颗粒、铝颗粒、碳颗粒、炭黑、碳纳米管、石墨烯，银包覆颗粒、镍包覆颗粒、与非导电基体相容的其它合适的导电颗粒、或上述各项的组合。导电颗粒的合适形态包括、但不限于、枝晶、薄片、纤维和球体。在一个实施例中，导电颗粒为或包含具有介于20微米到30微米之间的平均尺寸、处于介于40％到70％之间(例如、60％)的相对体积浓度的铜枝晶，和具有介于8微米到16微米之间的平均尺寸、处于介于30％到50％之间(例如、40％)的相对体积浓度的锡球。
在一个实施例中，非导电基体内的导电颗粒的浓度高于渗流阈值，半结晶聚合物的渗流阈值低于非晶态聚合物的渗流(percolation)阈值，因为半结晶聚合物在聚合物微晶周围包括更高效的填料网络形态。可替代地或附加地，在一个实施例中，导电颗粒在非导电基体中的浓度低于再结晶极限阈值。在本文中使用时，“再结晶极限阈值”一词指的是导电颗粒在非导电基体中的浓度，在这种浓度下，熔融混合后的冷却将不会允许晶体在非导电基体中实质上等效的重新形成。
非导电基体内的导电颗粒的合适体积浓度包括介于总负荷的20％到40％之间、介于总负荷的20％到35％之间、介于总负荷的25％到40％之间、介于总负荷的25％到35％之间、介于总负荷的28％到32％之间、介于总负荷的29％到31％之间、或其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围内。
除了非导电基体和导电颗粒之外，导电复合护罩103还包括任何其它合适的组分。例如，在一个实施例中，导电复合护罩103包括癸二酸盐型增塑剂。癸二酸盐型增塑剂的适宜浓度包括、但不限于、介于5％到10％之间(例如、7.5％)的体积浓度。在一个实施例中，复合护罩103包括用于促进填料分散和以均一或基本均一的方式增加加工性的加工助剂。可替代地或附加地，在其它实施例中，导电复合护罩103包括或不含有一种或更多种交联剂、一种或更多种抗氧化剂、一种或更多种阻燃剂、一种或更多种偶联剂或其它添加剂。
导体107、导电复合护罩103、介电材料109、护套材料111、一个或多个排扰线113、焊料115和/或线缆屏蔽组件101的任何其它部分能够通过共挤出、串联(tandem)挤出、增材(add-on)工艺或它们的组合而生产和/或应用。
参照图2和图3，在一个实施例中，在如图2和图3所示的至少遍及5GHz到67GHz、5GHz到30GHz、40GHz到67GHz、或其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围的频率范围内，导电复合护罩103(参见201)的屏蔽效能超过由编织物和金属带组成的双护罩(参见203)的屏蔽效能。在另一实施例中，在如图2和图3所示的至少遍及5GHz到7GHz、5GHz到12GHz、42GHz到67GHz、或其中任何合适的组合、子组合、范围或子范围的频率范围内，导电复合护罩103(参见201)的屏蔽效能与使用导电复合材料时的由编织物和金属带组成的双护罩(参见205)的屏蔽效能交搭(overlap)。具体而言，与本文进行比较的由编织物和金属带组成的双护罩是具有镀银铜带的镀银铜编织物，例如、如用于同轴线缆的生产中的那样，并具有分别为3.58毫米厚和3.25毫米厚的尺寸。
与均一的金属护罩不同，导电复合护罩的DC电阻率不能完全预测材料的屏蔽效能。这些导电复合材料通常具有比预期的情况大得多的屏蔽效能，特别是在大于1GHz的频率下。因而，与在1×10-6ohm·cm范围内的金属相比，高达0.05ohm·cm的电阻率仍然能够提供足够的屏蔽性能。此外，使用导电复合护罩加上金属编织的或包绕的护罩是协同作用的。金属护罩具有良好的低频屏蔽(即、在KHz到1GHz的范围内)，但在更高的频率下屏蔽效能降低。此处描述的导电复合护罩趋于具有相反的特性。此外，将金属编织物与导电复合护罩相结合允许使用常规的连接器和端接方法。
尽管参照一个或多个实施例对本发明进行了说明，本领域的技术人员将理解，在不偏离本发明的范围的情况下可以进行各种更改并且可以用等效元件替代其元件。此外，可以作出许多修改以使特定的情况或材料适应本发明的教示而不偏离其基本范围。因此，并非意在将本发明限于被公开为用于实施本发明的预期的最佳模式的特定实施例，而是本发明将包括落在随附的权利要求的范围内的所有实施例。此外，在详细的说明中确定的所有数值都应被解释为就像精确值和近似值都是明确确定的。

Claims (11)

1.一种线缆屏蔽组件，包括：
导体；以及
导电复合护罩，所述导电复合护罩绕所述导体的至少一部分延伸，所述导电复合护罩具有非导电基体和在所述非导电基体内的导电颗粒；
其中，所述导电复合护罩具有小于0.05ohm·cm的电阻率。
2.根据权利要求1所述的线缆屏蔽组件，进一步包括介电材料，所述介电材料绕所述导体的至少一部分延伸，其中，所述导电复合护罩绕所述介电材料的至少一部分延伸。
3.根据权利要求1所述的线缆屏蔽组件，进一步包括护套材料，所述护套材料绕所述导电复合护罩的至少一部分延伸。
4.根据权利要求3所述的线缆屏蔽组件，其中，所述护套材料和所述导电复合护罩至少部分地共挤出成型。
5.根据权利要求3所述的线缆屏蔽组件，进一步包括排扰线，所述排扰线嵌入在所述导电复合护罩与所述护套材料之间并电端接在所述导电复合护罩与所述护套材料之间，并且所述排扰线自所述线缆屏蔽组件延伸。
6.根据权利要求1所述的线缆屏蔽组件，其中，所述导电复合护罩具有介于0.008ohm·cm到0.025ohm·cm之间的电阻率。
7.根据权利要求1所述的线缆屏蔽组件，其中，所述导电复合护罩具有介于0.4mm到2mm之间的厚度，优选地，其中，所述导电复合护罩具有介于0.1mm到0.46mm之间的厚度。
8.根据权利要求1所述的线缆屏蔽组件，其中，在一频率范围内，所述导电复合护罩的屏蔽效能超过由编织物和金属带组成的双护罩的屏蔽效能，所述编织物是厚度为3.58毫米的镀银的铜编织物，并且所述金属带是厚度为3.25毫米的镀银的铜带，并且所述频率范围为以下频率范围中的一种：
(a)至少从5GHz到67GHz；
(b)至少从5GHz到30GHz；
(c)至少从40GHz到67GHz；
(d)至少从5GHz到7GHz；
(e)至少从5GHz到12GHz；以及
(f)至少从42GHz到67GHz。
9.根据权利要求1所述的线缆屏蔽组件，其中，所述非导电基体包括选自由以下各项组成的组中的材料，即，聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯(VDF)和六氟丙烯(HFP)两者的共聚物、VDF和HFP以及四氟乙烯(TFE)三者的三元共聚物、聚全氟乙丙烯、乙烯-四氟乙烯、聚四氟乙烯、与导电颗粒相容的氟化基体、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-乙酸乙烯酯、聚酰胺、氯丁橡胶或上述各项的组合。
10.根据权利要求1所述的线缆屏蔽组件，其中，所述导电颗粒包括选自由以下各项组成的组中的颗粒，即，铜颗粒、锡颗粒、镍颗粒、铝颗粒、碳颗粒、炭黑、碳纳米管、石墨烯、银包覆颗粒、镍包覆颗粒或上述各项的组合。
11.一种制造线缆屏蔽组件的方法，所述方法包括：
对导电复合护罩进行定位，所述导电复合护罩具有非导电基体和在所述非导电基体内的导电颗粒；
其中，对导电复合护罩进行定位包括使导电复合护罩至少部分地围绕导体、使导电复合护罩至少部分地围绕介电材料、由护套材料至少部分地包围导电复合护罩、或上述各项的组合；
其中，所述导电复合护罩具有小于0.05ohm·cm的电阻率。
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