CN108780681B - 通信用屏蔽电线 - Google Patents

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Abstract

提供一种确保所需大小的特性阻抗值并细径化的通信用屏蔽电线。通信用屏蔽电线(1)具有：将由拉伸强度为400MPa以上的导体(12)及覆盖该导体(12)的外周的绝缘被覆(13)构成的一对绝缘电线(11、11)捻合而成的双绞线(10)；及由包围双绞线(10)的外周的导电性材料构成的屏蔽件(20)，通信用屏蔽电线(1)的特性阻抗处于100±10Ω的范围内。

Description

通信用屏蔽电线
技术领域
本发明涉及一种通信用屏蔽电线，更详细地说，涉及一种在汽车等中能够用于高速通信的通信用屏蔽电线。
背景技术
在汽车等领域中，高速通信的需求正在增加。在用于高速通信的电线中，需要严格地管理特性阻抗等传送特性。例如，在用于以太网通信的电线中，需要以使特性阻抗为100±10Ω的方式进行管理。
电线的特性阻抗取决于导体直径、绝缘被覆的种类、厚度等电线的具体结构来确定。例如，在专利文献1中，公开了一种通信用屏蔽电线，构成为具备：将具备导体和覆盖该导体的绝缘体的一对绝缘线芯捻合而成的对绞线；覆盖该对绞线的屏蔽用的金属箔屏蔽件；对该金属箔屏蔽件导通的接地用电线；及将它们整个覆盖的护皮，并且，特性阻抗值为100±10Ω。在此，作为绝缘线芯，使用导体直径为0.55mm的绝缘线芯，覆盖导体的绝缘体的厚度为0.35～0.45mm。
现有技术文献
专利文献1：日本特开2005-32583号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在汽车等所使用的通信用电线中，对于细径化的需求较大。为了满足该需求，需要在满足特性阻抗等传送特性的同时，实现通信用屏蔽电线的细径化。作为使具有双绞线的通信用屏蔽电线细径化的方法，能够想到使构成双绞线的绝缘电线的绝缘被覆变薄。但是，根据本发明者的试验，在专利文献1所记载的通信用屏蔽电线中，当使绝缘体的厚度小于0.35mm时，特性阻抗小于90Ω，处于以太网通信所要求的100±10Ω的范围外。
本发明的课题在于，提供一种在确保所需大小的特性阻抗值并细径化的通信用屏蔽电线。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题，本发明涉及一种通信用屏蔽电线，具有：将由拉伸强度为400MPa以上的导体和覆盖该导体的外周的绝缘被覆构成的一对绝缘电线捻合而成的双绞线；及由包围上述双绞线的外周的导电性材料构成的屏蔽件，上述通信用屏蔽电线的特性阻抗处于100±10Ω的范围内。
在此，优选的是，上述绝缘电线的导体截面积小于0.22mm2。另外，优选的是，上述绝缘电线的绝缘被覆的厚度为0.35mm以下。优选的是，上述绝缘电线的外径为1.15mm以下。优选的是，上述绝缘电线的导体的断裂伸长率为7％以上。
优选的是，上述屏蔽件由编织屏蔽件构成。或者，优选的是，上述屏蔽件由金属箔屏蔽件构成，上述通信用屏蔽电线在被上述屏蔽件包围的区域中还具有由导线构成的接地线，上述导线与上述屏蔽件之间导通。
发明效果
在上述发明的通信用屏蔽电线中，构成双绞线的绝缘电线的导体具有400MPa以上的高的拉伸强度，因此能够确保作为电线所需的强度并能够减小导体直径。于是，能够通过使构成双绞线的两根导体之间的距离变小，而提高通信用屏蔽电线的特性阻抗。其结果是，即使为了实现通信用屏蔽电线的细径化而使绝缘电线的绝缘被覆变薄，也能够确保特性阻抗不比100±10Ω的范围小。
在此，在绝缘电线的导体截面积小于0.22mm2的情况下，由于构成双绞线的两根绝缘电线之间的距离变近的效果，特性阻抗变高，因此容易在维持所需的特性阻抗的同时，通过使绝缘被覆变薄而实现通信用屏蔽电线的细径化。另外，导体的粗细度自身也对通信用屏蔽电线的细径化具有效果。
另外，在绝缘电线的绝缘被覆的厚度为0.35mm以下的情况下，使绝缘电线充分地细径化，从而容易使通信用屏蔽电线整体细径化。
在绝缘电线的外径为1.15mm以下的情况下，也容易使通信用屏蔽电线整体细径化。
在绝缘电线的导体的断裂伸长率为7％以上的情况下，导体的耐冲击性变高，在进行从通信用屏蔽电线向线束的加工时或线束的安装时等，容易经受住向导体施加的冲击。
在屏蔽件由编织屏蔽件构成的情况下，能够使编织屏蔽件直接接地，因此不需要设置接地线。因此，通信用屏蔽电线的构造变得简单，容易细径化。
在屏蔽件由金属箔屏蔽件构成，并且通信用屏蔽电线在被屏蔽件包围的区域中还具有由导线构成的接地线，其中上述导线与屏蔽件之间导通的情况下，由于金属箔屏蔽件较薄，特别容易使通信用屏蔽电线细径化。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式的通信用屏蔽电线的剖视图。
图2是示出本发明的第二实施方式的通信用屏蔽电线的剖视图。
具体实施方式
下面，使用附图来详细说明本发明的实施方式的通信用屏蔽电线。
[第一实施方式]
图1示出本发明的第一实施方式的通信用屏蔽电线1的剖视图。
通信用屏蔽电线1具有将一对绝缘电线11、11捻合而成的双绞线10。各绝缘电线11具有导体12及覆盖导体12的外周的绝缘被覆13。并且，通信用屏蔽电线1具有编织屏蔽件20，作为由包围双绞线10的外周的导电性材料构成的屏蔽件。此外，通信用屏蔽电线1具有由覆盖编织屏蔽件20的外周的绝缘材料构成的护皮30。
通信用屏蔽电线1具有100±10Ω的范围的特性阻抗。100±10Ω的特性阻抗是以太网通信用的电线所要求的值。通信用屏蔽电线1通过具有这样的特性阻抗，而能够在汽车等中适当地用于高速通信。
构成双绞线10的绝缘电线11的导体12由具有400MPa以上的拉伸强度的金属线材构成。作为具体的金属线材，能够例示出在后面说明的含有Fe及Ti的铜合金线。导体12的拉伸强度优选为440MPa以上，如果进一步是480MPa以上则更优选。
导体12通过具有400MPa以上的拉伸强度，从而即使细径化，也能够维持作为电线而要求的拉伸强度。通过使导体12细径化，而构成双绞线10的两根导体12、12之间的距离(连接导体12、12的中心的距离)变近，通信用屏蔽电线1的特性阻抗变大。例如，能够使导体12细径化至导体截面积小于0.22mm2、进一步地成为0.15mm2以下、0.13mm2以下的程度。作为导体12的外径，能够设为0.50mm以下。另外，当使导体12过度地细径化时，难以维持强度，并且通信用屏蔽电线1的特性阻抗变得过大，因此导体截面积优选设为0.08mm2以上。
在导体12具有小于0.22mm2的较小的导体截面积的情况下，即使使覆盖导体12的外周的绝缘被覆13的厚度薄到例如0.35mm以下，在通信用屏蔽电线1中，也容易确保100±10Ω的特性阻抗。另外，在以往的一般的铜电线的情况下，由于拉伸强度低，难以使导体截面积小于0.22mm2来使用。
导体12优选具有7％以上的断裂伸长率。一般来说，很多情况下，拉伸强度较高的导体的韧性较低，在急剧地施加力时的耐冲击性较低。但是，如上所述，在具有400MPa以上的较高的拉伸强度的导体12中，如果具有7％以上的断裂伸长率，则在由通信用屏蔽电线1组装线束的工序及该线束的安装的工序中，即使对导体12施加了冲击，导体12也能够发挥较高的耐冲击性。
导体12也可以由单线构成，但从提高弯曲性等观点来看，优选由将多个线料捻合而成的绞线构成。在该情况下，也可以在将线料捻合之后，进行压缩成形，做成压缩绞线。通过压缩成形，能够缩小导体12的外径。另外，在导体12由绞线构成的情况下，如果作为导体12整体而具有400MPa以上的拉伸强度，则既可以全部由相同的线料构成，也可以由两种以上的线料构成。作为使用两种以上的线料的方式，能够例示出使用后面说明的由含有Fe及Ti的铜合金构成的线料、由SUS等铜合金以外的金属材料构成的线料的情况。
绝缘电线11的绝缘被覆13可以由任何绝缘性的聚合物材料构成。从作为特性阻抗而确保预定的高的值的观点来看，绝缘被覆13优选具有4.0以下的相对介电常数。作为这样的聚合物材料，能够列举聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚等。绝缘电线11除了聚合物材料之外，还可以适当地含有阻燃剂等添加剂。
在通信用屏蔽电线1中，由于通过使导体12细径化而导体12、12间的接近从而使特性阻抗上升的效果，能够减小确保预定的特性阻抗所需的绝缘被覆13的厚度。例如，优选将绝缘被覆13的厚度设为0.35mm以下，进一步地设为0.30mm以下、0.25mm以下。另外，当使绝缘被覆13过薄时，难以确保所需的特性阻抗，因此绝缘被覆13的厚度优选设为0.20mm以上。
通过导体12的细径化及绝缘被覆13的薄壁化，而绝缘电线11整体细径化。例如，能够将绝缘电线11的外径设为1.15mm以下，进一步地设为1.05mm以下。通过使绝缘电线11细径化，从而能够使通信用屏蔽电线1整体细径化。
编织屏蔽件20是对由铜、铜合金、铝、铝合金等金属材料或者在它们的表面实施了镀敷的材料构成的较细的金属线料进行编织而成形为中空筒状的结构。编织屏蔽件20对于双绞线10起到遮蔽噪声从外部侵入及噪声向外部放出的作用。编织屏蔽件20的结构(打数、股数、间距等)根据期望的屏蔽性而适当选择即可。
护皮30与绝缘电线11的绝缘被覆13相同地，可以由任何聚合物材料构成。作为聚合物材料，能够列举聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚苯硫醚等。护皮30除了聚合物材料之外，还可以适当地含有阻燃剂等添加剂。护皮30是出于保护编织屏蔽件20和保持双绞线的扭绞构造等目的而设置的，但当在这些方面没有特别问题的情况等下能够省略，在通信用屏蔽电线1中并非必须设置。
如以上那样，在本通信用屏蔽电线1中，构成双绞线10的绝缘电线11的导体12具有400MPa以上的拉伸强度，从而即使使导体12细径化，也容易维持作为汽车用电线而足够的强度。通过使导体12细径化，从而构成双绞线10的两根导体12、12之间的距离变近。当两根导体12、12之间的距离变近时，通信用屏蔽电线1的特性阻抗变高。当构成双绞线10的绝缘电线11的绝缘被覆13的层变薄时，特性阻抗变小，但在本通信用屏蔽电线1中，利用导体12、12的伴随着细径化的接近的效果，即使使绝缘被覆13的厚度减小到例如0.35mm以下，在通信用屏蔽电线1中，也能够确保100±10Ω这样的特性阻抗。
能够通过使绝缘电线11的绝缘被覆13变薄，而使作为通信用屏蔽电线1整体的线径(成品直径)变细。通过使通信用屏蔽电线1在保持预定的特性阻抗值并细径化，而能够将通信用屏蔽电线1适当地用于汽车内等空间有限的场所的高速通信的用途。
在接下来说明的第二实施方式中，作为由导电性材料构成的屏蔽件，不使用编织屏蔽件20，而使用金属箔屏蔽件40，但在如本第一实施方式那样使用编织屏蔽件20的情况下，屏蔽件的厚度更容易变大。但是，编织屏蔽件20具有伸缩性，能够直接进行接地，与此相对，在使用金属箔屏蔽件40的情况下，无法直接进行接地，需要设置接地线50。在使用编织屏蔽件20的情况下，不需要设置接地线50，因此通信用屏蔽电线1整体变得简单，利用该简单性的效果，能够实现作为通信用屏蔽电线1整体的细径化。
[第二实施方式]
图2示出本发明的第二实施方式的通信用屏蔽电线2的剖视图。
在第二实施方式的通信用屏蔽电线2中，代替上述第一实施方式的通信用屏蔽电线1的编织屏蔽件20，而具有金属箔屏蔽件40作为屏蔽件。另外，在由金属箔屏蔽件40包围的区域中，除了双绞线10之外，还设置有接地线50。除此以外的结构与第一实施方式的通信用屏蔽电线1相同，省略说明。
金属箔屏蔽件40是由铜、铜合金、铝、铝合金等构成的箔状体，将双绞线10及接地线50的外周一并包围。金属箔屏蔽件40的厚度根据期望的屏蔽性而适当选择即可。
接地线50由导线构成，与一对绝缘电线11、11一起捻合在双绞线10中。或者，也可以与双绞线10并行。作为构成接地线50的材料，能够例示出铜、铜合金、铝、铝合金或者对这些金属实施了镀锡等而得到的线材。接地线50也可以由单线构成，但从确保强度等观点来看，优选由捻合多个线料而成的绞线构成。
接地线50与金属箔屏蔽件40接触，在与金属箔屏蔽件40之间具有导通性。由此，在使用通信用屏蔽电线2时，使用接地线50来进行接地，从而能够使金属箔屏蔽件40接地。
金属箔屏蔽件40比在第一实施方式的通信用屏蔽电线1中使用的编织屏蔽件20薄，另外，能够使其紧贴于双绞线10，因此通过使用金属箔屏蔽件40，与使用编织屏蔽件20的情况相比，更容易达成通信用屏蔽电线2整体的细径化。另外，金属箔屏蔽件40与编织屏蔽件20相比能够更廉价地进行利用。
[导体的材料]
在此，说明在上述第一实施方式及第二实施方式中的通信用屏蔽电线1、2中作为绝缘电线11的导体12的具体例的铜合金线。
在此列举的铜合金线具有如下的成分组成。
·Fe：0.05质量％以上且2.0质量％以下
·Ti：0.02质量％以上且1.0质量％以下
·Mg：0质量％以上且0.6质量％以下(还包括不含有Mg的方式)
·剩余部分由Cu及无法避免的杂质构成。
具有上述组成的铜合金线具有非常高的拉伸强度。其中，在Fe的含量为质量的0.8％以上的情况下，并且在Ti的含量为质量的0.2％以上的情况下，能够达成特别高的拉伸强度。特别是，通过提高拉丝加工度、使线径变细和在拉丝后进行热处理，能够提高拉伸强度，能够得到具有400MPa以上的拉伸强度的导体11。
实施例
下面，示出本发明的实施例。此外，本发明不受这些实施例限定。
[样品的制作]
(1)导体的制作
首先，制作在各实施例中构成绝缘电线的导体。即，将纯度99.99％以上的电解铜和含有Fe及Ti各元素的母合金投入到高纯度碳制坩埚中，并使其真空熔化，而制作出混合熔液。在此，在混合熔液中，设为Fe包含1.0质量％、Ti包含0.4质量％。对得到的混合熔液进行连续铸造，制造出φ12.5mm的铸造件。对得到的铸造件进行挤压加工、轧制直至φ8mm为止，然后进行拉丝直至φ0.165mm为止。使用七根得到的线料，按扭绞间距14mm进行绞线加工，并且进行压缩成形。然后，进行热处理。热处理条件设为热处理温度500℃、保持时间8小时。得到的导体的导体截面积为0.13mm2、外径为0.45mm。
针对这样得到的铜合金线，依照JIS Z 2241，评价拉伸强度及断裂伸长率。此时，将评价点间距离设为250mm，将拉伸速度设为50mm/min。评价的结果是，拉伸强度是490MPa，断裂伸长率是8％。
在各比较例中，作为导体，使用以往的一般的纯铜制的绞线。在表1、2中示出与上述相同地评价的拉伸强度和断裂伸长率及导体截面积、外径。另外，在此采用的导体截面积及外径在能够用作电线的纯铜线中，视为由于强度上的制约而规定的实质的下限。
(2)绝缘电线的制作
通过聚乙烯的挤压，而在上述制作出的铜合金线及纯铜线的外周形成绝缘被覆，来制作出绝缘电线。各实施例及比较例中的绝缘被覆的厚度如表1、2所示。
(3)具有编织屏蔽件的通信用屏蔽电线的制作
在实施例A1～A4及比较例A1、A2中，将上述制作出的两根绝缘电线按扭绞间距25mm进行捻合，做成双绞线。并且，以包围该双绞线的外周的方式配置编织屏蔽件。在编织屏蔽件的制作中，使用φ0.12mm的镀锡软铜线(0.12TA)，如表1所示地选择打数、股数、间距。此外，在编织屏蔽件的外周，通过聚乙烯的挤压来形成护皮。护皮的厚度设为0.4mm。通过这样，得到实施例A1～A4及比较例A1、A2的通信用屏蔽电线。
(4)具有金属箔屏蔽件的通信用屏蔽电线的制作
在实施例B1～B4及比较例B1、B2中，作为接地线，准备有将九根φ0.18mm的镀锡铜线料捻合而成的导线。并且，将上述制作出的两根绝缘电线与一根接地线按扭绞间距25mm进行捻合，做成双绞线。并且，以包围该双绞线的外周的方式，用金属箔屏蔽件进行包裹。作为金属箔屏蔽件，使用厚度为0.05mm的铝箔屏蔽件。此外，在金属箔屏蔽件的外周，通过聚乙烯的挤压来形成护皮。护皮的厚度设为0.4mm。通过这样，得到实施例B1～B4及比较例B1、B2的通信用屏蔽电线。
[评价]
(成品外径)
为了评价能否达成通信用屏蔽电线的细径化，计测得到的通信用屏蔽电线的外径。
(特性阻抗)
针对得到的通信用屏蔽电线计测特性阻抗。计测是使用LCR仪表、通过开路/短路法来进行的。
[结果]
关于与具有编织屏蔽件的通信用屏蔽电线相关的实施例A1～A4及比较例A1、A2，在表1中示出电线的结构及评价结果。另外，关于与具有金属箔屏蔽件的通信用屏蔽电线相关的实施例B1～B4及比较例B1、B2，在表2中示出电线的结构及评价结果。
[表1]
Figure BDA0001794298410000111
[表2]
Figure BDA0001794298410000112
观察表1所示的使用编织屏蔽件的情况下的结果，当对将铜合金线用作导体且使导体截面积小于0.22mm2的实施例A1、A2与将纯铜线用作导体且将导体截面积设为0.22mm2的比较例A1、A2分别进行比较时，尽管绝缘被膜的厚度相同，但在实施例A1、A2的情况下，特性阻抗的值较大。在实施例A1、A2中，处于以太网通信所要求的100±10Ω的范围内，与此相对，在比较例A1、A2中，处于100±10Ω的范围外且变低。在实施例A3、A4中，即使进一步地使绝缘被覆变薄，特性阻抗也维持在100±10Ω的范围中。
上述特性阻抗的举动被解释为是在将铜合金线用作导体的情况下与使用纯铜线的情况相比能够使导体细径化、导体间的距离接近的结果。其结果是，在使用铜合金线的情况下，能够维持100±10Ω的特性阻抗并将绝缘被覆的厚度设为0.35mm以下，在最薄的情况下，能够将绝缘被覆的厚度设为0.20mm。通过这样使绝缘被覆变薄，而与使导体细径化自身的效果一起，能够减小通信用屏蔽电线的成品外径。
关于表2所示的使用金属箔屏蔽件的情况，当对实施例B1～B4与比较例B1、B2的结果进行比较时，也得到与在使用上述编织屏蔽件的情况下在实施例A1～A4与比较例A1、A2的比较中得到的结果相同的倾向。在使用金属箔屏蔽件的情况下，成品外径稍微变小，这是因为与编织屏蔽件相比金属箔屏蔽件较薄、能够紧贴于双绞线。
在此，在将铜合金线用作导体的实施例B4和使用纯铜线的比较例B1中，得到相同的值的特性阻抗。当对两者的成品外径进行比较时，使用铜合金线的实施例B4由于能够达成导体的细线化，从而通信用屏蔽电线的成品外径小约24％。
以上，详细说明了本发明的实施方式，但本发明不受上述实施方式的任何限定，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改变。
附图标记说明
1、2 通信用屏蔽电线
10 双绞线
11 绝缘电线
12 导体
13 绝缘被覆
20 编织屏蔽件
30 护皮
40 金属箔屏蔽件
50 接地线。

Claims (11)

1.一种通信用屏蔽电线，其特征在于，具有：
将由导体和覆盖该导体的外周的绝缘被覆构成的一对绝缘电线捻合而成的双绞线，所述导体的拉伸强度为400MPa以上；及
由包围所述双绞线的外周的导电性材料构成的屏蔽件，
所述通信用屏蔽电线的特性阻抗处于100±10Ω的范围内，
所述绝缘电线的绝缘被覆的厚度为0.30mm以上且0.35mm以下。
2.根据权利要求1所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述绝缘电线的导体截面积小于0.22mm2。
3.根据权利要求1或2所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述绝缘电线的外径为1.15mm以下。
4.根据权利要求1或2所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述绝缘电线的导体的断裂伸长率为7％以上。
5.根据权利要求3所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述绝缘电线的导体的断裂伸长率为7％以上。
6.根据权利要求1、2、5中任一项所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述屏蔽件由编织屏蔽件构成。
7.根据权利要求3所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述屏蔽件由编织屏蔽件构成。
8.根据权利要求4所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述屏蔽件由编织屏蔽件构成。
9.根据权利要求1、2、5中任一项所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述屏蔽件由金属箔屏蔽件构成，
所述通信用屏蔽电线在被所述屏蔽件包围的区域中还具有由导线构成的接地线，所述导线与所述屏蔽件之间导通。
10.根据权利要求3所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述屏蔽件由金属箔屏蔽件构成，
所述通信用屏蔽电线在被所述屏蔽件包围的区域中还具有由导线构成的接地线，所述导线与所述屏蔽件之间导通。
11.根据权利要求4所述的通信用屏蔽电线，其特征在于，
所述屏蔽件由金属箔屏蔽件构成，
所述通信用屏蔽电线在被所述屏蔽件包围的区域中还具有由导线构成的接地线，所述导线与所述屏蔽件之间导通。
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