CN112447325B - 同轴线缆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供即使以弯曲的状态进行配线也能够抑制高速信号的衰减的同轴线缆。该同轴线缆具备：内部导体；绝缘体，其覆盖内部导体的周围；屏蔽层，其覆盖绝缘体的周围；以及护套，其覆盖屏蔽层的周围，内部导体以截面形状成为圆形状的方式将第一金属裸线捻合而构成，屏蔽层具有：横绕屏蔽层，其在绝缘体的周围以螺旋状卷绕多个第二金属裸线而构成；以及屏蔽带层，其将在树脂带的一方的面形成有金属层的屏蔽带以使金属层与横绕屏蔽层接触的方式以螺旋状卷绕于横绕屏蔽层的周围而构成，横绕屏蔽层在周向上相邻的第二金属裸线间的至少一处具有空隙，在垂直于长度方向的截面上，隔着空隙相邻的第二金属裸线间的距离w的合计值为第二金属裸线的外径d以下。
Description
技术领域
本发明涉及同轴线缆。
背景技术
作为自动驾驶等使用的拍摄装置用的信号线缆、笔记本电脑、智能手机、平板终端等电子设备的设备内配线，使用细径的同轴线缆(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6164844号公报
发明内容
发明所要解决的课题
近年来的电子设备等中，信号传送速度的高速化在推进，例如，期望具有即使在传送70GHz以上的非常高速的信号的情况下，也具有难以产生信号衰减的高的传送特性的同轴线缆。特别是在用作设备内配线的同轴线缆中，大多情况下以弯曲的状态进行配线，期望即使以弯曲的状态进行配线，高速信号的衰减量也小的同轴线缆。
因此，本发明的目的在于提供即使以弯曲的状态进行配线也能够抑制高速信号的衰减的同轴线缆。
用于解决课题的方案
本发明以解决上述课题为目的，提供一种同轴线缆，其具备：内部导体；绝缘体，其覆盖上述内部导体的周围；屏蔽层，其覆盖上述绝缘体的周围；以及护套，其覆盖上述屏蔽层的周围，上述内部导体以截面形状成为圆形状的方式将第一金属裸线捻合而构成，上述屏蔽层具有：横绕屏蔽层，其在上述绝缘体的周围以螺旋状卷绕多个第二金属裸线而构成；以及屏蔽带层，其将在树脂带的一方的面形成有金属层的屏蔽带以使上述金属层与上述横绕屏蔽层接触的方式以螺旋状卷绕于上述横绕屏蔽层的周围而构成，上述横绕屏蔽层在周向上相邻的上述第二金属裸线间的至少一处具有空隙，在垂直于长度方向的截面上，隔着上述空隙相邻的上述第二金属裸线间的距离w的合计值为上述第二金属裸线的外径d以下。
发明的效果
根据本发明，能够提供即使以弯曲的状态进行配线，也能够抑制高速信号的衰减的同轴线缆。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的同轴线缆的垂直于长度方向的截面的剖视图。
图2是说明在现有例中因弯曲而在绝缘体与横绕屏蔽层间产生间隙的说明图。
图3是说明在本发明中不会因弯曲而在绝缘体与横绕屏蔽层间产生间隙的说明图。
图4是屏蔽带的剖视图。
图中：1—同轴线缆，2—内部导体，21—金属裸线，3—绝缘体，4—屏蔽层，41—横绕屏蔽层，41a—第一金属裸线，42—屏蔽带层，421—屏蔽带，421a—树脂带，421b—金属层，5—护套，6—空隙。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的同轴线缆的垂直于长度方向的截面的剖视图。如图1所示，同轴线缆1具备内部导体2、覆盖内部导体2的周围的绝缘体3、覆盖绝缘体3的周围的屏蔽层4以及覆盖屏蔽层4的周围的护套5。同轴线缆1例如用作自动驾驶等使用的拍摄装置用的信号线缆、笔记本电脑、智能手机、平板终端等电子设备的设备内配线，其外径为2mm以下，优选为1.5mm以下。
(内部导体2)
为了得到良好的传送特性，期望内部导体2的导电率为99％IACS以上。为了提高内部导体2的导电率，考虑使用单线导体，但该情况下，在施加反复弯曲时容易断线，另外，在使用激光进行终端加工时，容易对内部导体2产生损伤而导致断线。另外，若单纯地仅将多根裸线捻合，则难以使导电率成为99％IACS以上。
因此，在本实施方式中，以使截面形状成为圆形状的方式将第一金属裸线21无间隙地捻合而构成内部导体2。更详细而言，作为内部导体2，使用将多个第一金属裸线21捻合且以使垂直于线缆长度方向的截面形状成为圆形状的方式进行了压缩加工的压缩绞线导体。通过使用压缩绞线导体作为内部导体2，第一金属裸线21彼此贴紧，第一金属裸线21间的间隙消失，因此导电率提高，可得到良好的传送特性，并且也能够维持弯曲容易度。另外，压缩绞线导体相比单线导体在弯曲时难以断线。此外，将第一金属裸线21无间隙地捻合是指，相邻的第一金属裸线21的外表面通过面接触等互相相接，且在相互接触的第一金属裸线21彼此之间无间隙的状态下捻合。但是，也可以具有不影响本发明的效果的范围的间隙。
为了实现高的导电率，作为内部导体2使用的第一金属裸线21，可以使用由未实施镀敷的纯铜构成的软铜线。但是，如果是导电率99％IACS以上的镀敷，也可以实施，例如，可以将由实施了镀银的纯铜构成软铜线用作第一金属裸线21。此外，在压缩绞线导体中，在压缩工序中对第一金属裸线21施加应力，导致导电率降低，但是，通过之后进行加热处理(退火处理)，能够去除应力，实现99％IACS以上的导电率。
(绝缘体3)
作为绝缘体3，为了提高高频信号的传送特性(更详细而言，例如在传送70MHz～100GHz的频带的高频信号时难以衰减)，期望尽可能使用介电常数低的绝缘体。另外，作为绝缘体3，考虑电子设备等的使用状况，期望为在-40℃以上且80℃以下的温度下稳定的介电常数。因此，为了满足这些特性，在本实施方式中，作为绝缘体3使用由氟树脂构成的绝缘体。作为绝缘体3使用的氟树脂，可以列举PFA(全氟烷氧基烷烃)、FEP(四氟乙烯六氟丙烯共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)等。通过使用氟树脂作为绝缘体3，绝缘体3的表面容易变得光滑，因此在将同轴线缆1弯曲时，构成后述的横绕屏蔽层41的第二金属裸线41a容易在线缆长度方向上移动，可以进一步抑制在横绕屏蔽层41与绝缘体3之间产生间隙。
此外，也考虑使用泡沫树脂作为绝缘体3，但同轴线缆1的外径为2mm以下的细径，因此绝缘体3的厚度也非常薄。由于难以稳定地制造薄的泡沫树脂，因此，在本实施方式中，使用介电常数较低的氟树脂作为绝缘体3。
(护套5)
在绝缘体3的周围设有屏蔽层4，且以覆盖其周围的方式设有护套5。在本实施方式中，护套5与绝缘体3同样地由氟树脂构成。作为护套5使用的氟树脂，可以列举PFA、FEP、PTFE等。护套5的外径为2.0mm以下，更优选为1.5mm以下。
(屏蔽层4)
本实施方式中，屏蔽层4具有：在绝缘体3的周围以螺旋状卷绕(横绕)多个第二金属裸线41a而构成的横绕屏蔽层41；以及在横绕屏蔽层41的周围以螺旋状卷绕屏蔽带421而构成的屏蔽带层42。
为了得到良好的传送特性，期望横绕屏蔽层41的导电率尽可能高。因此，作为第二金属裸线41a，与上述的第一金属裸线21同样地使用由未实施镀敷的纯铜构成的软铜线即可。但是，如果是导电率99％IACS以上的镀敷，则也可以实施，例如，也可以将由实施了镀银的纯铜构成的软铜线用作第二金属裸线41a。作为第二金属裸线41a，可以使用比内部导体2使用的第一金属裸线21细径的裸线。在此，使用外径d为0.05mm的第二金属裸线41a。此外，在图1中将第二金属裸线41a的横截面形状示出为圆形状，但第二金属裸线41a的横截面形状也可以是椭圆形状。
通过横绕第二金属裸线41a，例如，与使用了编织金属裸线而成的编织屏蔽的情况相比，能够使同轴线缆1更容易弯曲，可以得到在设备内的狭小的空间等容易进行配线的同轴线缆1。
在此，对同轴线缆弯曲了时的第二金属裸线41a的变动进行探讨。如图2所示，在将第二金属裸线41a无间隙地卷绕的情况下，在将同轴线缆弯曲了时，在弯曲的内侧(图2中的下侧)，第二金属裸线41a的退避场所消失，第二金属裸线41a从绝缘体3浮起。也就是，在将第二金属裸线41a无间隙地卷绕的情况下，在同轴线缆弯曲了时，在弯曲的内侧，在绝缘体3与横绕屏蔽层41之间产生间隙10。
同轴线缆1的特性阻抗大幅地依赖于内部导体2与屏蔽层4的距离、以及内部导体2与屏蔽层4之间的介电常数。因此，由于产生间隙10，从而产生了间隙10的部分、即将同轴线缆1弯曲了的部分的特性阻抗相对于其它部分的特性阻抗大幅地变化。其结果，反射损耗增加，信号衰减增大，特别是在传送高速信号的情况下，其影响非常大。为了抑制产生间隙10，只要在弯曲的内侧设置能够供第二金属裸线41a退避的空间，即使将同轴线缆1弯曲了时也使第二金属裸线41a追随绝缘体3的动作即可。
因此，在本实施方式的同轴线缆1中，在横绕屏蔽层41中，在轴向上相邻的第二金属裸线41a间的至少一处形成空隙(空间、或者间隙)6，而且在垂直于长度方向的截面中，将隔着空隙6相邻的第二金属裸线41a间的距离w(以下，称为空隙6的宽度w)的合计值设为第二金属裸线41a的外径d以下。空隙6以螺旋状存在，因此即使在平行于长度方向的截面中，在相邻的第二金属裸线41a间也变得存在空隙6。由此，如图3所示，将同轴线缆1弯曲了时，在弯曲的内侧第二金属裸线41a可以向空隙6退避(以使空隙6变小的方式向空隙6侧移动)，可以维持第二金属裸线41a与绝缘体3紧贴的状态。其结果，能够抑制将同轴线缆1弯曲的部分的特性阻抗的变化，可以抑制信号衰减。此外，在图2及图3中，省略屏蔽带层42和护套5而表示。
在本实施方式中示出了仅在周向上相邻的第二金属裸线41a间的一处形成有空隙6的情况，但不限于此，也可以分散到两处以上形成空隙6。另外，在长度方向上，形成有空隙6的位置也可以变化。
更优选的是，空隙6的宽度w的合计值为第二金属裸线41a的外径d的0.5倍以上且1.0倍以下。通过将空隙6的宽度w的合计值设为第二金属裸线41a的外径d的0.5倍以上，弯曲时难以产生上述的间隙10。另外，通过将空隙6的宽度w的合计值设为第二金属裸线41a的外径d的1.0倍以下，能够抑制以下情况：空隙6变得过大使电场分布失衡而导致传送特性劣化。此外，在此所谓的“空隙6的宽度w的合计值”表示将同轴线缆1不弯曲而为直线状的状态下的空隙6的宽度w的合计值。
若将绝缘体3的外径设为D，则第二金属裸线41a的穿过中心的圆的圆周表达为π(D+d)。将其除以第二金属裸线41a的外径d得到的值、即通过下式(1)得到的n为可配置于绝缘体3的外周的第二金属裸线41a的根数。
n＝{π(D+d)/d}···(1)
通过微调整绝缘体的外径D来调整根数n的值，另外考虑第二金属裸线41a向绝缘体3的陷入，使用比得到的根数n少0.6～1.5根左右的较少的根数的第二金属裸线41a形成横绕屏蔽层41，由此能够使空隙6的宽度w为第二金属裸线41a的外径d的0.5倍以上且1.0倍以下。
在横绕屏蔽层41中，最初弯曲时等在第二金属裸线41a间容易产生间隙。屏蔽带层42用于堵塞这样的间隙(包括上述的空隙6)，提高遮蔽性能。如图4所示地，屏蔽带层42使用在树脂带421a的一方的面形成有金属层421b的屏蔽带421构成。树脂带421a由例如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)构成。金属层421b由例如铜构成。屏蔽带层42以使金属层421b与横绕屏蔽层41的各第二金属裸线41a接触的方式以金属层421b为径向内侧呈螺旋状卷绕于横绕屏蔽层41的周围而构成。另外，屏蔽带层42以屏蔽带421的宽度方向上的一部分重叠的方式呈螺旋状错边卷绕(重叠卷绕)屏蔽带421而构成。
横绕屏蔽层41的第二金属裸线41a的卷绕方向和屏蔽带层42的屏蔽带421的卷绕方向期望为相同的方向。通过使第二金属裸线41a的卷绕方向和屏蔽带421的卷绕方向为相同的方向，从而能够使屏蔽带421容易追随第二金属裸线41a的运动，能够抑制在横绕屏蔽层41与屏蔽带层42间产生间隙而使传送特性劣化。另外，通过使第二金属裸线41a的卷绕方向和屏蔽带421的卷绕方向相同，屏蔽带421追随第二金属裸线41a的运动，因此容易弯曲同轴线缆1。例如，在第二金属裸线41a的卷绕方向和屏蔽带421的卷绕方向为反方向的情况下，第二金属裸线41a和屏蔽带421彼此阻碍运动，难以使同轴线缆1弯曲，该状态下，在将同轴线缆1强制地弯曲的情况下，屏蔽带421产生皱纹，产生传送特性劣化的问题。
进一步地，通过使第二金属裸线41a的卷绕方向和屏蔽带421的卷绕方向为相同方向，能够在终端处理时容易地去除护套5和屏蔽带层42。例如，在第二金属裸线41a的卷绕方向和屏蔽带421的卷绕方向为反方向的情况下，屏蔽带421与第二金属裸线41a关联而难以脱落。进一步地，若在该状态下强制地拔出屏蔽带421，则导致第二金属裸线41a散开而散乱，在同轴线缆1的端部产生传送特性大幅劣化的问题。根据本实施方式，能够沿第二金属裸线41a容易地拔出屏蔽带421，抑制第二金属裸线41a的散乱，可以抑制同轴线缆1的端部的传送特性的劣化。
此外，第二金属裸线41a的卷绕方向是指，在从同轴线缆1的一端观察时，第二金属裸线41a从另一端侧到一端侧旋转的方向。另外，屏蔽带421的卷绕方向是指，在从同轴线缆1的一端观察时，屏蔽带421从另一端侧到一端侧旋转的方向。
若屏蔽带421过厚，则难以追随横绕屏蔽层41的运动，另外，因屏蔽带421重叠的部分的台阶而引起的间隙变大，存在传送特性劣化的问题，因此，期望屏蔽带421尽可能薄。更具体地，期望屏蔽带421的厚度d3为第二金属裸线41a的外径d的1/10以下。通过使厚度d3为第二金属裸线41a的外径d的1/10以下，从而能够抑制以下情况：无法追随横绕屏蔽层41的运动，或者因屏蔽带421重叠的部分的台阶而引起的间隙变大，使传送特性劣化。
另外，屏蔽带421的金属层421b的厚度d2可以为0.1μm以上且0.5μm以下。通过使厚度d2为0.1μm以上，可得到充分的遮蔽效果，通过使厚度d2为0.5μm以下，能够抑制屏蔽带421变硬而无法追随横绕屏蔽层41的运动。
若树脂带421a过厚，则屏蔽带421变硬，难以追随横绕屏蔽层41的运动，因此，期望树脂带421a的厚度d1也尽可能薄。具体而言，树脂带421a的厚度d1与金属层421b的厚度d2的比率、即d1/d2可以低于3/40。通过使d1/d2为小于3/40，从而能够抑制屏蔽带421变硬而难以追随横绕屏蔽层41的运动。
另外，屏蔽带421的卷绕间距期望尽可能与第二金属裸线41a的卷绕间距接近。更具体地，期望屏蔽带421的卷绕间距为第二金属裸线41a的卷绕间距的2倍以下。这是因为，若屏蔽带421的卷绕间距过大，则难以追随横绕屏蔽层41的运动。
此外，例如，也考虑将屏蔽带层42设于绝缘体3与横绕屏蔽层41之间，但这样的构造导致传送特性的劣化，因此不推荐。传送高速信号时，由于表皮效果，在屏蔽层41的径向内方的缘部流动的电流的比例变多。若在大量的电流流动的屏蔽层41的径向内方的缘部设置屏蔽带层42，则屏蔽带层42成为在长度方向上周期地存在导体(金属层421b)和绝缘体(树脂带421a)的构造，存在产生在特定的频率下产生大的衰减的称为吸出的现象的问题。为了抑制这样的吸出，屏蔽带层42设于横绕屏蔽层41的外周。
(实施方式的作用及效果)
如以上说明地，在本实施方式的同轴线缆1中，内部导体2以截面形状成为圆形状的方式将第一金属裸线21无间隙地捻合而构成，而且横绕屏蔽层41在周向上相邻的第二金属裸线41a间的至少一处具有空隙6。
通过以截面形状成为圆形状的方式将第一金属裸线21无间隙地捻合而构成内部导体2，从而即使施加反复弯曲，内部导体2也难以断线，而且提高导电率，能够提高传送高速信号时的传送特性。而且，在第二金属裸线41a间设有空隙6，隔着空隙6相邻的第二金属裸线41a间的距离w的合计值为第二金属裸线41a的外径d以下，从而即使在同轴线缆1弯曲的部分，在横绕屏蔽层41与绝缘体3之间也难以产生间隙10，因此，能够使弯曲的部分的内部导体2与屏蔽层4的距离与未弯曲的部分的内部导体2与屏蔽层4的距离相同。其结果，能够抑制弯曲的部分的特性阻抗的变化，提高传送高速信号时的传送特性。
也就是，根据本发明，能够实现即使以弯曲的状态进行配线也可以抑制高速信号的衰减的同轴线缆1。更具体而言，即使在弯曲配线的情况下，也能够使特性阻抗的误差为1％左右(例如，50Ω±0.5Ω)，能够实现适用于70GHz以上的先进的高速传送的非常高的传送特性。
(实施方式的总结)
接下来，引用实施方式中的符号等记载根据以上说明的实施方式可掌握的技术性思想。但是，以下的记载中的各符号等不是将所要包括的范围的结构要素限定于在实施方式中具体示出的部件等。
[1]一种同轴线缆1，其中，具备：
内部导体2；
绝缘体3，其覆盖上述内部导体2的周围；
屏蔽层4，其覆盖上述绝缘体3的周围；以及
护套5，其覆盖上述屏蔽层4的周围，
上述内部导体2以截面形状成为圆形状的方式将第一金属裸线21捻合而构成，
上述屏蔽层4具有：
横绕屏蔽层41，其在上述绝缘体3的周围以螺旋状卷绕多个第二金属裸线41a而构成；以及
屏蔽带层42，其将在树脂带421a的一方的面形成有金属层421b的屏蔽带421以使上述金属层421b与上述横绕屏蔽层41接触的方式以螺旋状卷绕于上述横绕屏蔽层41的周围而构成，
上述横绕屏蔽层41在周向上相邻的上述第二金属裸线间41a的至少一处具有空隙6，
在垂直于长度方向的截面上，隔着上述空隙6相邻的上述第二金属裸线41a间的距离w的合计值为上述第二金属裸线41a的外径d以下。
[2]根据[1]记载的同轴线缆1，其中，
在垂直于长度方向的截面中，隔着上述空隙6相邻的上述第二金属裸线41a间的距离w的合计值为上述第二金属裸线41a的外径d的0.5倍以上且1.0倍以下。
[3]根据[1]或[2]记载的同轴线缆1，其中，
上述横绕屏蔽层41的上述第二金属裸线41a的卷绕方向与上述屏蔽带层42的上述屏蔽带421的卷绕方向为相同方向。
[4]根据[1]～[3]中任一项记载的同轴线缆1，其中，
上述第二金属裸线41a由纯铜或在表面实施了镀银的纯铜构成。
[5]根据[1]～[4]中任一项记载的同轴线缆1，其中，
上述屏蔽带421的上述金属层421b的厚度为0.1μm以上且0.5μm以下。
[6]根据[5]记载的同轴线缆1，其中，
在将上述屏蔽带421的上述树脂带421a的厚度设为d1、且将上述金属层421b的厚度设为d2时，d1/d2小于3/40。
[7]根据[1]～[6]中任一项记载的同轴线缆1，其中，
上述屏蔽带421的厚度为上述第二金属裸线41a的外径的1/10以下。
[8]根据[1]～[7]中任一项记载的同轴线缆1，其中，
上述绝缘体3由氟树脂构成。
以上，说明了本发明的实施方式，但上述记载的实施方式不限定所要保护的范围的发明。另外，应当注意，不限定于用于解决本发明的课题的方案必须为实施方式中说明的特征的组合的全部。另外，本发明可以在不脱离其主旨的范围内适当变形实施。
Claims (9)
1.一种同轴线缆，其特征在于，具备：
内部导体；
绝缘体，其覆盖上述内部导体的周围；
屏蔽层，其覆盖上述绝缘体的周围；以及
护套，其覆盖上述屏蔽层的周围，
上述内部导体以截面形状成为圆形状的方式将第一金属裸线捻合而构成，
上述屏蔽层具有：横绕屏蔽层，其在上述绝缘体的周围以螺旋状卷绕多个第二金属裸线而构成；以及屏蔽带层，其将在树脂带的一方的面形成有金属层的屏蔽带以使上述金属层与上述横绕屏蔽层接触的方式以螺旋状卷绕于上述横绕屏蔽层的周围而构成，
上述横绕屏蔽层在周向上相邻的上述第二金属裸线间的至少一处具有空隙，
在垂直于长度方向的截面上，隔着上述空隙相邻的上述第二金属裸线间的距离w的合计值为上述第二金属裸线的外径d以下，
隔着上述空隙相邻的上述第二金属裸线间的距离w的合计值表示将上述同轴线缆不弯曲而为直线状的状态下的上述空隙的宽度的合计值。
2.根据权利要求1所述的同轴线缆，其特征在于，
在垂直于长度方向的截面中，隔着上述空隙相邻的上述第二金属裸线间的距离w的合计值为上述第二金属裸线的外径d的0.5倍以上且1.0倍以下。
3.根据权利要求1所述的同轴线缆，其特征在于，
上述横绕屏蔽层的上述第二金属裸线的卷绕方向与上述屏蔽带层的上述屏蔽带的卷绕方向为相同方向。
4.根据权利要求2所述的同轴线缆，其特征在于，
上述横绕屏蔽层的上述第二金属裸线的卷绕方向与上述屏蔽带层的上述屏蔽带的卷绕方向为相同方向。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的同轴线缆，其特征在于，
上述第二金属裸线由纯铜或在表面实施了镀银的纯铜构成。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的同轴线缆，其特征在于，
上述屏蔽带的上述金属层的厚度为0.1μm以上且0.5μm以下。
7.根据权利要求6所述的同轴线缆，其特征在于，
在将上述屏蔽带的上述树脂带的厚度设为d1、且将上述金属层的厚度设为d2时，d1/d2小于3/40。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的同轴线缆，其特征在于，
上述屏蔽带的厚度为上述第二金属裸线的外径的1/10以下。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的同轴线缆，其特征在于，
上述绝缘体由氟树脂构成。
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