CN112614618A - 通信用电线 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种在确保必要大小的特性阻抗值的同时细径化的通信用电线。通信用电线(1)具有由一对绝缘电线(11、11)构成的通信线(10),各绝缘电线由导体截面积小于0.22mm2的导体(12)和包覆该导体(12)的外周的绝缘包覆层(13)构成,通信用电线的特性阻抗在100±10Ω的范围内,构成通信线(10)的绝缘电线的静电容量之差为25pF/m以下。
Description
本申请是申请日为2018年2月1日、申请号为201880007236.4、发明名称为“通信用电线”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及通信用电线,更详细而言,涉及在汽车等中能够用于高速通信的通信用电线。
背景技术
在汽车等领域中,高速通信的需求增加。在用于高速通信的电线中,需要严格管理特性阻抗等传输特性。例如,在用于以太网通信的电线中,需要将特性阻抗管理在100±10Ω等规定的范围。
通信用电线的特性阻抗根据导体以及绝缘包覆层的种类、尺寸、形状等通信用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,其具备:双绞线,使具备导体和包覆该导体的绝缘体的一对绝缘线芯绞合而成;屏蔽用的金属箔屏蔽件,包覆该双绞线;接地用电线,相对于该金属箔屏蔽件导通;以及护套,包覆上述整体,并且,所述通信用屏蔽电线构成为特性阻抗值成为100±10Ω。在此,作为绝缘线芯,使用导体直径为0.55mm的绝缘线芯,包覆导体的绝缘体的厚度为0.35~0.45mm。
现有技术文献
专利文献
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
在用于汽车等的通信用电线中,对于细径化的需求大。为了满足该需求,需要在满足特性阻抗等传输特性的同时,实现通信用电线的细径化。作为使具有双绞线的通信用电线细径化的方法,考虑使构成双绞线的绝缘电线的绝缘包覆层变薄。但是,根据本发明人的试验,在专利文献1所记载的通信用电线中,若使绝缘体的厚度小于0.35mm,则特性阻抗比90Ω小,会脱离在以太网通信中要求的100±10Ω的范围。
本发明的课题在于提供在确保必要大小的特性阻抗值的同时细径化的通信用电线。
用于解决课题的技术方案
为了解决上述课题,本发明的通信用电线具有由一对绝缘电线构成的通信线,各绝缘电线由导体截面积小于0.22mm2的导体和包覆该导体的外周的绝缘包覆层构成,所述通信用电线的特性阻抗在100±10Ω的范围内,构成所述通信线的各绝缘电线的静电容量之差为25pF/m以下。
在此,可以是,所述通信线是绞合所述一对绝缘电线而成的双绞线。
可以是,所述通信用电线具有包覆所述通信线的外周的由绝缘材料构成的护套,在所述护套与构成所述通信线的所述绝缘电线之间存在空隙。可以是,在与所述通信用电线的轴交叉的截面中,由所述护套的外周缘包围的区域的面积中的所述空隙所占的面积的比例为8%以上。可以是,在与所述通信用电线的轴交叉的截面中,由所述护套的外周缘包围的区域的面积中的所述空隙所占的面积的比例为30%以下。
可以是,所述护套相对于所述绝缘电线的密着力为4N以上。可以是,所述护套的介质损耗角正切为0.0001以上。可以是,所述护套的介质损耗角正切比所述绝缘包覆层的介质损耗角正切大。可以是,所述绝缘包覆层的介质损耗角正切为0.001以下。
可以是,所述绝缘电线的导体的拉伸强度为380MPa以上。另外,可以是,所述绝缘电线的绝缘包覆层的厚度为0.30mm以下。可以是,所述绝缘电线的外径为1.05mm以下。
可以是,所述通信线是绞合所述一对绝缘电线而成的双绞线,所述双绞线的绞合间距为所述绝缘电线的外径的45倍以下。可以是,所述绝缘电线的导体的断裂伸长率为7%以上。在该情况下,可以是,所述通信线是绞合所述一对绝缘电线而成的双绞线,所述双绞线的绞合间距为所述绝缘电线的外径的15倍以上。或者可以是,所述通信线是绞合所述一对绝缘电线而成的双绞线,所述绝缘电线的导体的断裂伸长率小于7%,所述双绞线的绞合间距为所述绝缘电线的外径的25倍以下。
可以是,所述绝缘电线的导体是包括由第一铜合金构成的线材或由第二铜合金构成的线材的绞线,所述第一铜合金含有0.05质量%以上且2.0质量%以下的Fe、0.02质量%以上且1.0质量%以下的Ti、0质量%以上且0.6质量%以下的Mg,余量由Cu及不可避免的杂质构成,所述第二铜合金含有0.1质量%以上且0.8质量%以下的Fe、0.03质量%以上且0.3质量%以下的P、0.1质量%以上且0.4质量%以下的Sn,余量由Cu及不可避免的杂质构成。
发明效果
在上述发明的通信用电线中,构成通信线的绝缘电线的导体具有小于0.22mm2的小的导体截面积。这作为在通信用电线中构成通信线的绝缘电线的导体截面积来说是小的,导体直径被抑制为较小的值。这样一来,通过减小构成通信线的两根导体之间的距离,能够提高通信用电线的特性阻抗。其结果是,即使为了通信用电线的细径化而使绝缘电线的绝缘包覆层变薄,也能够确保特性阻抗不小于100±10Ω的范围。另外,导体的粗细本身也对通信用电线的细径化具有效果。
而且,通过构成通信线的各绝缘电线的静电容量之差为25pF/m以下,能够将由通信用电线传递的信号的波形的变化、来自外部的噪声的影响抑制得小。由此,能够有助于提高通信用电线的传输特性。
在此,在通信线是绞合所述一对绝缘电线而成的双绞线的情况下,在通过通信线传递差模信号时,能够降低来自外部的噪声的影响。
在通信用电线具有包覆通信线的外周的由绝缘材料构成的护套且在护套与构成通信线的绝缘电线之间存在空隙的情况下,通过在通信线的周围存在空气层,从而与以实心状态形成护套的情况相比,能够提高通信用电线的特性阻抗。因此,即使减小绝缘电线的绝缘包覆层的厚度,作为通信用电线的特性阻抗也容易维持足够高的值。如果能够减小绝缘电线的绝缘包覆层的厚度,则能够有助于减小通信用电线整体的外径。
在与通信用电线的轴交叉的截面中,在由护套的外周缘包围的区域的面积中的空隙所占的面积的比例为8%以上的情况下,通过提高通信用电线的特性阻抗,从而减小通信用电线的外径的效果特别优异。
在与通信用电线的轴交叉的截面中,在由护套的外周缘包围的区域的面积中的空隙所占的面积的比例为30%以下的情况下,容易防止由于空隙过大,在护套的内部空间中通信线的位置不确定,通信用电线的特性阻抗等各种传输特性产生偏差或随时间变化。
在护套相对于绝缘电线的密着力为4N以上的情况下,能够防止通信线相对于护套的位置的偏移、通信线为双绞线时的双绞线的绞合构造的松弛,容易防止由于它们的影响而通信用电线的特性阻抗等各种传输特性产生偏差或随时间变化。
在护套的介质损耗角正切为0.0001以上的情况下,作为护套的介质损耗角正切的大小的效果,能够通过护套的介质损耗而有效地使在通信用电线的周围的接地电位与通信线之间产生的结合衰减。其结果是,能够将透过模式转换的值设为46dB以上那样的较高的水准。
在护套的介质损耗角正切大于绝缘包覆层的介质损耗角正切的情况下,在通信用电线中,容易兼顾与接地电位的结合的减少和信号衰减的抑制。
在绝缘包覆层的介质损耗角正切为0.001以下的情况下,能够将通信线中的信号衰减的影响抑制得小。
在绝缘电线的导体的拉伸强度为380MPa以上的情况下,在确保作为电线所需的强度的同时,容易减小导体直径。这样一来,容易进行通过使绝缘包覆层变薄而实现的通信用电线的细径化。
另外,在绝缘电线的绝缘包覆层的厚度为0.30mm以下的情况下,通过使绝缘电线充分细径化,容易使通信用电线整体细径化。
在绝缘电线的外径为1.05mm以下的情况下,也容易使通信用电线整体细径化。
通信线是将一对绝缘电线绞合而成的双绞线,在双绞线的绞合间距为绝缘电线的外径的45倍以下的情况下,双绞线的绞合构造不易发生松弛,容易防止因绞合构造的松弛而导致通信用电线的特性阻抗等各种传输特性产生偏差或随时间变化。
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,容易耐受通信用电线向线束的加工时、线束的组装时等施加于导体的冲击。
在该情况下,若通信线是将一对绝缘电线绞合而成的双绞线且双绞线的绞合间距为绝缘电线的外径的15倍以上,则由于绝缘电线的断裂伸长率高,因此,即使这样增大双绞线的绞合间距,也能够将绝缘电线之间的间隙维持得小,使通信用电线的特性阻抗相对于所要求的范围不会过度上升,并且稳定地维持通信用电线的特性阻抗。
或者,在通信线是将一对绝缘电线绞合而成的双绞线,绝缘电线的导体的断裂伸长率小于7%,且双绞线的绞合间距为绝缘电线的外径的25倍以下的情况下,通过这样减小双绞线的绞合间距,能够弥补导体的断裂伸长率低,能够将双绞线的绞合构造稳定地维持在绝缘电线之间的间隙小的状态。其结果是,能够使通信用电线的特性阻抗相对于所要求的范围不会过度上升,并且稳定地维持通信用电线的特性阻抗。
在所述绝缘电线的导体是包括由第一铜合金构成的线材或由第二铜合金构成的线材的绞线,第一铜合金含有0.05质量%以上且2.0质量%以下的Fe、0.02质量%以上且1.0质量%以下的Ti、0质量%以上且0.6质量%以下的Mg,余量由Cu及不可避免的杂质构成,第二铜合金含有0.1质量%以上且0.8质量%以下的Fe、0.03质量%以上且0.3质量%以下的P、0.1质量%以上且0.4质量%以下的Sn,余量由Cu及不可避免的杂质构成的情况下,这些合金容易表现出非常高的拉伸强度,由此在保持导体强度的状态下容易使导体细径化。其结果是,即使减薄绝缘电线的绝缘包覆层,也容易将特性阻抗确保为不小于100±10Ω的范围。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式的通信用电线的剖视图,护套设置为松套。
图2是示出护套设置为实心套的通信用电线的剖视图。
图3是说明双绞线的两种绞合构造的图,(a)示出第一绞合构造(无扭转),(b)示出第二绞合构造(有扭转)。图中,虚线是沿着绝缘电线的轴示出以绝缘电线的轴为中心而相当于相同位置的部位的引导。
图4是示出护套为松套的情况和为实心套的情况下的绝缘电线的绝缘包覆层的厚度与特性阻抗的关系的图。也同时示出了不设置护套的情况下的模拟结果。
具体实施方式
以下,使用附图对本发明的一实施方式的通信用电线进行详细说明。在本说明书中,在静电容量、介电常数、介质损耗角正切等依存于测定频率和/或测定环境的各种材料特性没有特别说明的情况下,是相对于应用通信用电线的通信频率、例如1~50MHz的频带而规定的,另外,是在室温、大气中测定的值。
[通信用电线的结构]
图1表示本发明的一个实施方式的通信用电线1的剖视图。
通信用电线1具有将一对绝缘电线11、11绞合而成的双绞线10作为通信线。各绝缘电线11具有导体12和包覆导体12的外周的绝缘包覆层13。并且,通信用电线1具有包覆双绞线10整体的外周并由绝缘材料构成的护套30。护套30将一根双绞线10的外周在以长度方向轴为中心的整周上连续地包围。需要说明的是,以下,从利用绞合构造带来的噪声降低的效果的观点出发,说明通信线10为双绞线的情况,但通信线10只要由一对绝缘电线11、11构成并能够传递差模的信号即可,不限于双绞线,例如,也可以是不将两根绝缘电线11、11绞合而使其并行的结构。
通信用电线1优选具有100±10Ω范围的特性阻抗。100±10Ω的特性阻抗是在以太网通信用的电线中代表性地要求的值。通信用电线1通过具有这样的特性阻抗,能够在汽车等中适合用于高速通信。
通信用电线1主要适合用于1~100MHz的频带的信号传递,能够发挥优异的传输特性。但是,也能够用于1GHz以上等GHz带的信号传递。
(1)绝缘电线的结构
(1-1)导体
构成双绞线10的绝缘电线11的导体12的导体截面积优选小于0.22mm2,更优选为0.15mm2以下、0.13mm2以下。作为导体12的外径,优选为0.55mm以下,更优选为0.50mm以下、0.45mm以下。通过这样使导体12细径化,构成双绞线10的两根导体12、12之间的距离(连结导体12、12的中心的距离)变近,通信用电线1的特性阻抗变大。即,即使减小包覆导体12的外周的绝缘包覆层13的厚度,通过导体12的细径化的效果,也能够确保通信用电线1所要求的大小的特性阻抗(例如100±10Ω)。
作为具体例,在通信用电线1中,在导体12具有小于0.22mm2的小的导体截面积的情况下,即使将包覆导体12的外周的绝缘包覆层13的厚度减薄至例如0.30mm以下,也容易确保100±10Ω的特性阻抗。需要说明的是,若使导体12过度细径化,则难以维持强度,并且通信用电线1的特性阻抗变得过大,因此导体截面积优选为0.08mm2以上。
构成双绞线10的绝缘电线11的导体12优选由具有380MPa以上的拉伸强度的金属线材构成。导体12具有较高的拉伸强度,因此即使细径化,也能够维持作为电线而要求的拉伸强度。即,导体12越具有高的拉伸强度,则导体12的细径化变得越容易。如上所述,通过使导体12细径化,从而即使减小包覆导体12的外周的绝缘包覆层13的厚度,也能够通过导体12的细径化的效果,确保通信用电线1所要求的大小的特性阻抗(例如100±10Ω)。
通过使用具有380MPa以上的拉伸强度的导体12,容易使导体12细径化至导体截面积小于0.22mm2的水准。其结果是,与使用存在难以细径化的情况的拉伸强度低的导体的情况相比,即使减小绝缘包覆层13的厚度,也容易确保同等或比其高的特性阻抗。
作为能够赋予380MPa以上的拉伸强度的具体的金属线材,能够例示下面说明的含有Fe及Ti的第一铜合金线和含有Fe及P、Sn的第二铜合金线。导体12的拉伸强度优选为400MPa以上、440MPa以上,更优选为480MPa以上。
导体12优选具有7%以上、更优选10%以上的断裂伸长率。一般而言,拉伸强度高的导体大多情况下韧性低,施加急剧的力时的耐冲击性低。但是,如上所述,在具有380MPa以上甚至400MPa以上那样的高拉伸强度的导体12中,只要具有7%以上的断裂伸长率,则在从通信用电线1组装线束的工序和该线束的组装的工序中,即使对导体12施加冲击,导体12也能够发挥高的耐冲击性。
另外,导体12具有7%以上那样高的断裂伸长率,从而绝缘电线11柔软,在将两根绝缘电线11绞合而构成双绞线10时,在两根绝缘电线11之间难以产生间隙。另外,能够稳定地维持双绞线10的绞合构造。如果两根绝缘电线11之间的间隙变大,则通信用电线1的特性阻抗容易变高,但通过在间隙小的状态下稳定地维持绞合构造,能够防止特性阻抗的值过度变高,另外,容易将特性阻抗以偏差小的状态稳定地维持在所要求的值的范围内。
在导体12中,导体电阻越小,越能通过细的导体12提供信号传输所需的导电性,因此容易实现细径化、轻量化。例如,使导体电阻为210mΩ/m以下即可。另一方面,导体电阻越大,则通信用电线1的模式转换特性越高。例如,可以使导体电阻为150mΩ/m以上。
构成绝缘电线11的导体12可以由任何金属线材构成,但优选包含铜线或铜合金线。作为铜合金线,可以使用各种软铜线或硬铜线。作为软铜线,能够例示以下列举的含有Fe及Ti的铜合金线(以下,设为第一铜合金线),另外,能够例示含有Fe及P、Sn的铜合金线(以下,设为第二铜合金线)。作为硬铜线,能够例示含有0.1~1.7质量%的Sn的公知的Cu-Sn合金线。
第一铜合金线具有以下的成分组成。
·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(也包括不含有Mg的形态)
·余量由Cu及不可避免的杂质构成。
具有上述组成的第一铜合金线具有非常高的拉伸强度。其中,在Fe的含量为0.8质量%以上的情况下,另外,在Ti的含量为0.2质量%以上的情况下,能够实现特别高的拉伸强度。特别是通过提高拉丝加工度、使线径变细、拉丝后进行热处理,能够提高拉伸强度,例如能够得到具有380MPa以上、甚至400MPa以上那样的高拉伸强度的导体12。
另外,第二铜合金线具有以下的成分组成。
·Fe:0.1质量%以上且0.8质量%以下
·P:0.03质量%以上且0.3质量%以下
·Sn:0.1质量%以上且0.4质量%以下
·余量由Cu及不可避免的杂质构成。
具有上述组成的第二铜合金线具有非常高的拉伸强度。其中,在Fe的含量为0.4质量%以上的情况下,另外,在P的含量为0.1质量%以上的情况下,能够实现特别高的拉伸强度。特别是通过提高拉丝加工度、使线径变细、拉丝后进行热处理,能够提高拉伸强度,例如能够得到具有380MPa以上、甚至400MPa以上那样的高拉伸强度的导体12。
通过对铜合金线施加热处理,能够调整拉伸强度、断裂伸长率,例如,通过对上述的第一及第二铜合金线等软铜线实施热处理,能够得到7%以上那样的高断裂伸长率。通常,若提高对铜合金施加的热处理的温度,则有断裂伸长率提高而另一方面拉伸强度降低的倾向,但上述第一及第二铜合金线经过热处理,能够兼顾7%以上的断裂伸长率和380MPa以上的拉伸强度。
导体12可以由单线构成,但从提高弯曲性等的观点出发,优选由多根线材(例如七根七根)绞合而成的绞线构成。在该情况下,也可以在将线材绞合之后进行压缩成形,制成压缩绞线。通过压缩成形,能够缩小导体12的外径。另外,通过压缩成形,能够增大导体12的外周的表面积,因此能够在集肤效应的影响下将由导体12传输的信号中的衰减抑制得小。
在导体12由绞线构成的情况下,可以全部由相同的线材构成,也可以由两种以上的线材构成。作为使用两种以上的线材的形态,能够例示使用第一及第二铜合金线等软铜线、Cu-Sn合金线等硬铜线那样的由铜合金构成的线材和由SUS等铜合金以外的金属材料构成的线材的情况。另外,作为铜合金线,可以使用仅由一种构成的线材,也可以组合两种以上的线材。
(1-2)绝缘包覆层
绝缘电线11的绝缘包覆层13可以由任何绝缘性的聚合物材料制成。从确保规定的高的值作为特性阻抗的观点出发,绝缘包覆层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,可以举出聚乙烯、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。另外,绝缘包覆层13除了聚合物材料以外,还可以适当含有阻燃剂等添加剂。
从减小绝缘包覆层13的介电常数的观点出发,特别是从避免在车载环境等暴露于高温时介电常数过度上升的观点出发,作为构成绝缘包覆层13的聚合物材料,优选使用分子极性低的材料。例如,在上述列举中,优选使用作为非极性的聚合物材料的聚烯烃。
另外,从将双绞线10中的信号衰减的影响抑制得小的观点、使绝缘电线11细径化以及轻量化的观点出发,优选绝缘包覆层13的介质损耗角正切小。例如,优选将介质损耗角正切设为0.001以下,更优选设为0.0006以下。并且,如后面详细叙述的那样,构成绝缘包覆层13的材料的介质损耗角正切优选为构成护套30的材料的介质损耗角正切以下,更优选小于构成护套30的材料的介质损耗角正切。
构成绝缘包覆层13的聚合物材料可以发泡,也可以不发泡。从减小绝缘包覆层13的介电常数来使绝缘电线11细径化的观点以及使绝缘包覆层13轻量化的观点出发,优选发泡,从使通信用电线1的传输特性稳定的观点以及简化绝缘包覆层13的制造工序的观点出发,优选不发泡。在使绝缘包覆层13发泡的情况下,其发泡度优选设为15~85%。而且,构成绝缘包覆层13的聚合物材料可以交联,也可以不交联。通过交联,能够特别提高绝缘包覆层13的耐热性。
绝缘包覆层13可以由多个层构成,但从结构的简化的观点出发,优选由一层构成。在绝缘包覆层13由一层构成的情况下,优选其一层具有如上所述的各特性。另一方面,在绝缘包覆层13由多层构成的情况下,各个层优选具有如上所述的各特性。
在通信用电线1中,使导体12细径化,通过因导体12、12间的接近而使特性阻抗上升的效果,能够减小为了确保规定的特性阻抗所需要的绝缘包覆层13的厚度。例如,绝缘包覆层13的厚度优选为0.30mm以下,更优选为0.25mm以下、0.20mm以下。需要说明的是,若使绝缘包覆层13过薄,则难以确保必要大小的特性阻抗,因此绝缘包覆层13的厚度优选为0.15mm以上。
通过导体12的细径化以及绝缘包覆层13的薄层化,绝缘电线11整体被细径化。例如,能够使绝缘电线11的外径为1.05mm以下,进一步为0.95mm以下,然后为0.85mm以下。通过使绝缘电线11细径化,能够使通信用电线1整体细径化。
在绝缘电线11中,优选在导体12的整周上绝缘包覆层13的厚度(绝缘厚度)的均匀性高。即,优选壁厚不均小。这样一来,导体12的偏芯小,在构成双绞线10时,导体12在双绞线10中所占的位置的对称性变高。其结果是,能够提高通信用电线1的传输特性,特别是模式转换特性。例如,优选将各绝缘电线11的偏芯率设为65%以上,更优选设为75%以上。这里,将偏芯率作为[最小绝缘厚度]/[最大绝缘厚度]×100%来计算。
绝缘电线11的表面优选由具有凹凸的平滑度低的面构成。由此,在双绞线10中,在两根绝缘电线11之间难以产生由滑动引起的位置的偏移,容易维持双绞线10的绞合构造。其结果是,即使在通信用电线1受到振动时等,也难以对双绞线10的绞合结构产生影响,能够稳定地维持传输特性。例如,使构成绝缘包覆层13的绝缘材料相互摩擦时的动摩擦系数可以为0.1以上。例如,通过在绝缘包覆层13的表面上形成凹凸构造而导致的摩擦系数的上升可以通过调整绝缘包覆层13的挤压温度来进行。
(2)双绞线的结构
(2-1)静电容量
在本实施方式中,构成双绞线10的各绝缘电线11的静电容量(电容)之差为25pF/m以下。静电容量之差更优选为15pF/m以下。在此,各绝缘电线11的静电容量是以与双绞线10的使用环境对应的接地电位为基准来测量的。
各绝缘电线11的静电容量的差越小,越能够将由双绞线10传输的信号的波形中的变化抑制得小。另外,能够抑制来自外部的噪声对在双绞线10中传输的信号的影响。其结果是,能够提高通信用电线1的模式转换特性。这里,模式转换特性是透过模式转换特性(LCTL)及反射模式转换特性(LCL),尤其是透过模式转换特性,通过使各绝缘电线11的静电容量之差为25pF/m以下,容易得到满足LCTL≧46.0dB(50MHz)、LCL≧46.0dB(50MHz)这样的水准的、模式转换特性优异的通信用电线1。如果将静电容量之差设为15pF/m以下,则更容易提高模式转换特性。
绝缘包覆层13越薄,则绝缘电线11的静电容量的值越大。但是,通过将各绝缘电线11的静电容量之差抑制在所述水准以下,在将通信用电线1用于汽车用等时,能够在波形的变化、噪声的影响充分少的状态下进行信号的传递。
绝缘电线11的静电容量在通信用电线1的轴线方向各部中,其变动范围优选为12%以内,更优选为7%以内。其原因在于,若静电容量在轴线方向上变动,则通信用电线1的传输特性容易变得不稳定。
(2-2)双绞线的绞合构造
双绞线10能够通过将两根绝缘电线11绞合而形成,绞合间距能够根据绝缘电线11的外径等来设定。但是,通过使绞合间距为绝缘电线11的外径的60倍以下、优选为45倍以下、更优选为30倍以下,能够有效地抑制绞合构造的松弛。绞合构造的松弛能够与通信用电线1的特性阻抗等各种传输特性的偏差、随时间变化相关联。特别是如后所述,在使护套30为松套型的情况下,优选通过在护套30与双绞线10之间存在空隙G,从而与设为实心套型的情况相比较,在双绞线10中使绞合构造松开那样的力起作用时,有时难以通过护套30抑制该情况,但通过选择上述那样的绞合间距,即使在使用松套型的护套30的情况下,也能够有效地抑制绞合构造的松弛。通过抑制绞合构造的松弛,能够在间距内的各部位将构成双绞线10的两根绝缘电线11之间的距离(线间距离)维持为小的值,例如实质上为0mm,得到稳定的传输特性。线间距离优选为绝缘电线11的外径的20%以下。
另一方面,如果双绞线10的绞合间距过小,则双绞线10的生产率降低,制造成本上升,因此绞合间距优选为绝缘电线11的外径的8倍以上,更优选为12倍以上、15倍以上。例如,在导体12具有7%以上的断裂伸长率的情况下,即使将双绞线10的绞合间距增大为绝缘电线11的外径的15倍以上,也能够将绝缘电线11之间的间隙维持得小,使通信用电线1的特性阻抗相对于100±10Ω那样的所要求的范围不会过度上升,并且能够稳定地维持。
相反地,在构成绝缘电线11的导体12的断裂伸长率低的情况下,通过减小双绞线10的绞合间距,能够弥补断裂伸长率的低,将双绞线10的绞合构造稳定地维持在绝缘电线11之间的间隙小的状态。例如,在导体12的断裂伸长率小于7%的情况下,通过将双绞线的绞合间距减小为绝缘电线11的外径的25倍以下、进一步为20倍以下、15倍以下,能够使通信用电线1的特性阻抗相对于100±10Ω那样的所要求的范围不会过度上升,并且能够稳定地维持。
需要说明的是,以上记载的线间距离被定义为两根绝缘电线11之间的空隙的大小,但线间距离为绝缘电线11的外径的20%以下的状态大致对应于两根绝缘电线11的中心间的距离为绝缘电线11的外径的120%以下的状态。如上所述,在使绝缘电线11的外径为1.05mm以下的情况下,作为绝缘电线11的中心间的距离,优选约为1.26mm以下的状态。通过将绝缘电线11的中心间的距离抑制为1.26mm以下,能够得到稳定的传输特性,同时能够实现作为通信用电线1整体的细径化。
在双绞线10中,作为两根绝缘电线11的绞合构造,能够例示以下的两个构造。在第一绞合构造中,如图3的(a)所示,不对各绝缘电线11施加以绞合轴为中心的扭转构造,以绝缘电线11自身的轴为中心的绝缘电线11的各部分的相对的上下左右的方向不沿着绞合轴变化。即,以绝缘电线11的轴为中心而相当于相同位置的部位在绞合构造的整个区域始终朝向例如上方等相同方向。在图中,将以绝缘电线11的轴为中心而相当于相同位置的部位沿着绝缘电线11的轴以虚线表示,与未施加扭转构造对应,该虚线始终在纸面近前的中心可见。需要说明的是,在图3的(a)、(b)中,为了容易观察,在松开双绞线10的绞合构造的状态下进行显示。
另一方面,在第二绞合构造中,如图3的(b)所示,对各绝缘电线11施加以绞合轴为中心的扭转构造,以绝缘电线11自身的轴为中心的绝缘电线11的各部分的相对的上下左右的方向沿着绞合轴变化。即,以绝缘电线11的轴为中心而相当于相同位置的部位在绞合构造中,使朝向的方向上下左右地变化。在图中,将以绝缘电线11的轴为中心而相当于相同位置的部位沿着绝缘电线11的轴以虚线表示,与施加扭转构造对应,该虚线在纸面近前只在绞合构造的一个间距内的一部分区域中看到,在绞合构造的一个间距内相对于纸面在前后使其位置连续地变化。
在上述两个绞合构造中,优选采用第一绞合构造。这是因为,在绞合构造的一个间距内,第一绞合构造的两根绝缘电线11的线间距离的变化小。特别是,在本实施方式的通信用电线1中,由于将绝缘电线11细径化,因此,在扭转的影响下,线间距离容易变化,但通过采用第一绞合构造,能够将其影响抑制得小。当线间距离变化时,以静电容量为代表的各种参数在通信用电线1的轴线方向各部分产生偏差,由此,通信用电线1的传输特性容易变得不稳定。如上所述,绝缘电线11之间的线间距离优选为绝缘电线11的外径的20%以下。
在构成各绝缘电线11的导体12由多根单线绞合而成的情况下,双绞线10中的两根绝缘电线11的绞合方向可以与构成各绝缘电线11的导体12中的线材的绞合方向相同,也可以相反。但是,通过使双绞线10中的两根绝缘电线11的绞合方向与构成两根绝缘电线11双方的导体12中的线材的绞合方向相同,即使在受到弯曲等时,也难以引起构成导体12的线材的绞合构造的消除,能够提高双绞线10整体的耐弯曲性。
优选构成双绞线10的两根绝缘电线11的长度的差(线长差)小。在双绞线10中,能够提高两根绝缘电线11的对称性,能够提高传输特性、特别是模式转换特性。例如,如果将每1m的双绞线的线长差抑制在5mm以下,更优选抑制在3mm以下,则容易将线长差的影响抑制得小。
在双绞线10中,两根绝缘电线11只要相互绞合,则各绝缘电线11的绝缘包覆层13也可以在长度方向上的整体或一部分相互熔接或粘接。通过熔接或粘接,两根绝缘电线11的平衡稳定,能够提高通信用电线1的传输特性。
(3)护套的概略
在本实施方式中,护套30不是必须设置的,在设置的情况下,护套30用于双绞线10的保护、绞合构造的保持等目的。特别是在通信用电线1用于汽车的情况下,要求保护通信用电线1不受水的影响,护套30还起到防止与水的接触对特性阻抗等通信用电线1的各种特性造成影响的作用。
在图1的实施方式中,护套30设置为松套,在成形为中空筒状的空间中收容双绞线10。护套30仅在一部分区域沿着内周面的周向与构成双绞线10的绝缘电线11接触,在除此以外的区域中,在护套30与绝缘电线11之间存在空隙G,形成有空气层。护套30的详细结构将在后面叙述。
需要说明的是,在评价护套30与绝缘电线11之间的空隙G的有无以及后述的空隙G的比例等通信用电线1的截面的状态时,优选将通信用电线1整体包埋在丙烯酸等树脂中,在使该树脂浸透至护套30的内部的空间的状态下进行固定之后,进行切断操作,以防止由于用于形成截面的切断操作而导致护套30、双绞线10变形从而妨碍准确的评价。在切断面中,存在丙烯酸树脂的区域本来是空隙G的区域。
在本实施方式的通信用电线1中,与专利文献1的情况不同,在护套30的内侧不设置包围双绞线10的由导电性材料构成的屏蔽件,护套30直接包围双绞线10的外周。屏蔽件发挥对双绞线10屏蔽来自外部的噪声的侵入以及向外部的噪声的放出的作用,但假设本实施方式的通信用电线1在噪声的影响不严重的条件下使用,未设置屏蔽件。在本实施方式的通信用电线1中,从有效地实现基于结构的简化所带来的细径化和低成本化的观点出发,优选在护套30与双绞线10之间不具有护套以外的其他部件,护套30经由空隙G直接包覆双绞线10的外周。
但是,在想要特别降低噪声的影响的情况下等,在通信用电线1中,也可以在护套30的内侧设置包围双绞线10的由导电性材料构成的屏蔽件。需要说明的是,在设置屏蔽件的情况下,不能对护套30与双绞线10之间的空隙G的有无、大小、护套30相对于绝缘电线11的密着性等进行讨论,因此在下述内容中,关于它们的记载不适用。
(4)通信用电线整体的特性
如上所述,在本通信用电线1中,构成双绞线10的绝缘电线11的导体12具有小的导体截面积。通过使导体12细径化,构成双绞线10的两根导体12、12之间的距离变近。如果两根导体12、12之间的距离变近,则通信用电线1的特性阻抗变高。如果构成双绞线10的绝缘电线11的绝缘包覆层13的层变薄,则特性阻抗变小,但在本通信用电线1中,通过伴随导体12、12的细径化的接近的效果,即使减小绝缘包覆层13的厚度,也容易确保对通信用电线1要求的大小的特性阻抗。例如,通过将导体12的导体截面积减小到小于0.22mm2,从而即使将绝缘包覆层13的厚度减小到0.30mm以下,在通信用电线1中也容易确保100±10Ω这样的特性阻抗。导体12中的导体截面积的减少例如容易通过使用具有高拉伸强度的电线导体来实现。
通过使绝缘电线11的绝缘包覆层13变薄,能够使作为通信用电线1整体的线径(完成直径)变细。例如,能够使通信用电线1的线径为2.9mm以下,更优选为2.7mm以下、2.5mm以下。通过在保持规定的特性阻抗值的同时,使通信用电线1细径化,能够将通信用电线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。
构成绝缘电线11的导体12的细径化以及绝缘包覆层13的薄壁化不仅对通信用电线1的细径化具有效果,而且对通信用电线1的轻量化也具有效果。通过使通信用电线1轻量化,例如在将通信用电线1用于汽车内的通信时,能够使车辆整体轻量化,导致车辆的低油耗化。
另外,在构成绝缘电线11的导体12具有高的拉伸强度的情况下,通信用电线1具有高断裂强度。例如,断裂强度优选为100N以上,更优选为140N以上。由于通信用电线1具有较高的断裂强度,因此在末端能够对端子等显示较高的把持力。即,容易防止在末端安装端子的部位处的通信用电线1的断裂。在使导体12的拉伸强度为380MPa以上、进一步为400MPa以上的情况下,容易达到100N以上、进而140N以上那样的高断裂强度。
而且,在通信用电线中,除了具有100±10Ω这样的足够大小的特性阻抗以外,特性阻抗以外的传输特性,即透过损耗(IL)、反射损耗(RL)、透过模式转换(LCTL)、反射模式转换(LCL)那样的传输特性也优选满足规定的水准。在护套30具有松套型结构的本实施方式的通信用电线1中,即使将绝缘电线11的绝缘包覆层13设为小于0.25mm、进一步设为0.15mm以下,也容易满足IL≦0.68dB/m(66MHz)、RL≧20.0dB(20MHz)、LCTL≧46.0dB(50MHz)、LCL≧46.0dB(50MHz)的水准。
需要说明的是,如上所述,对于导体12的拉伸强度,通过导体12的细径化而能够有助于特性阻抗等通信用电线1的电特性,但只要能够使用规定的直径的导体12构成通信用电线1,实质上不会引起导体12的拉伸强度本身对通信用电线1的电特性造成影响。例如,如后面的实施例(试验[11])所示,通信用电线1的特性阻抗或模式转换特性不取决于导体12的拉伸强度。
而且,在本实施方式的通信用电线1中,作为导体具有高的拉伸强度等所带来的效果,即使在从外部施加了物理负荷的状态下,也容易维持高的传输特性。作为这样的物理负荷,能够例示侧压。
[护套的详细结构]
(1)护套的构成材料
护套30以聚合物材料为主要成分。构成护套30的聚合物材料可以是任意材料。作为具体的聚合物材料,可以举出聚乙烯、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。另外,护套30除了聚合物材料以外,还可以适当含有阻燃剂等添加剂。
护套30优选由介质损耗角正切为0.0001以上的绝缘材料构成。构成护套30的材料越具有大的介质损耗角正切,则护套30中的介电损失越大,能够衰减由双绞线10与在通信用电线1的外部存在的接地电位之间的结合引起的共模噪声。其结果是,能够提高通信用电线1的模式转换特性。如上所述,模式转换特性是透过模式转换特性(LCTL)及反射模式转换特性(LCL),尤其是透过模式转换特性。模式转换特性是表示在通信用电线1中传输的信号中的差模与共模之间的转换程度的指标,值(绝对值)越大,越难以产生模式间的转换。
通过使护套30的介质损耗角正切为0.0001以上,容易得到满足LCTL≧46.0dB(50MHz)、LCL≧46.0dB(50MHz)这样的水准的、模式转换特性优异的通信用电线1。如果将介质损耗角正切设为0.0006以上、0.001以上,则更容易提高模式转换特性。例如在通信用电线1在汽车中使用的情况下,在通信用电线1的附近存在车辆车身等有助于接地电位的部件的情况较多,通过增大护套30的介质损耗角正切而实现噪声降低是有效的。
另一方面,使构成护套30的材料的介质损耗角正切过大,由双绞线10传输的差模信号的衰减也变大,有可能导致通信不良。例如,通过使护套30的介质损耗角正切为0.08以下、进一步为0.01以下、0.001以下,能够将信号衰减的影响抑制得小。
护套30中的介质损耗角正切可以通过构成护套30的聚合物材料、阻燃剂等添加剂的种类、添加剂的添加量等来调整。例如,通过使用分子极性高的材料作为聚合物材料,能够增大护套30的介质损耗角正切。这是因为通常,分子极性高且具有高介电常数的聚合物材料的介质损耗角正切也大。另外,通过添加极性高的添加剂,也能够增大护套30的介质损耗角正切。并且,通过增多这种添加剂的含量,能够进一步增大介质损耗角正切。
另外,在这种通信用电线1中,若要通过绝缘电线11的细径化、护套30的薄壁化来实现通信用电线1整体的细径化,则有时难以确保100±10Ω那样的所要求的大小的特性阻抗。因此,考虑通过减小由下述的式(1)定义的通信用电线1的有效介电常数来提高特性阻抗。从该观点出发,作为构成护套30的聚合物材料,优选使用分子极性低且赋予低介电常数的材料。
[式1]
这里,εeff是有效介电常数,d是导体直径,D是电线外径,η0是常数。
而且,在车载环境等中通信用电线1有时暴露于高温,构成护套30的聚合物材料的分子极性越低,则从容易避免在高温下护套30的介电常数大幅上升而导致通信用电线1的特性阻抗下降这样的事态的观点出发,也是优选的。作为分子极性低的聚合物材料,特别优选使用非极性的聚合物材料。在上述列举的各种聚合物材料中,作为非极性的聚合物材料,可以列举聚烯烃。
这样,在护套30中,期望具有聚合物材料的分子极性越高则越大的倾向的参数即介质损耗角正切大,同时从其他观点考虑,期望构成护套30的聚合物材料的分子极性低。因此,通过在聚烯烃等无分子极性或分子极性低的聚合物材料中添加使介质损耗角正切上升那样的极性的添加剂,能够增大护套30的构成材料整体的介质损耗角正切。
而且,构成护套30的材料优选具有构成绝缘电线11的绝缘包覆层13的材料的介质损耗角正切以上,甚至比绝缘包覆层13的介质损耗角正切大的介质损耗角正切。如上所述,从提高模式转换特性的观点出发,优选护套30具有大的介质损耗角正切,与此相对,从将在双绞线10中传输的差模信号的衰减抑制得小等的观点出发,优选在绝缘包覆层13中介质损耗角正切小。例如,可以例示护套30的介质损耗角正切为绝缘包覆层13的介质损耗角正切的1.5倍以上、进一步为2倍以上、5倍以上的形态。护套30的相对介电常数优选为6.0以下。
构成护套30的聚合物材料可以发泡,也可以不发泡。作为在发泡部保持空气所带来的效果,从减小护套30的介电常数来增大通信用电线1的特性阻抗并使护套30轻量化等观点出发,优选发泡。例如,优选使发泡度为20%以上。另一方面,从抑制因发泡度的偏差而导致通信用电线1的传输特性产生偏差来使传输特性稳定的观点出发,优选不发泡。另外,即使在发泡的情况下,也优选使发泡度为85%以下。另外,关于护套30的制造性,从能够省略发泡的工序的观点出发,使护套30不发泡的方法更简便,但从即使不设置空隙G(即,即使作为与后述的实心型套相当的结构)或者减小空隙G也能够减小护套30的介电常数的观点出发,使护套30发泡更简便。而且,构成护套30的聚合物材料可以交联,也可以不交联。通过交联,能够特别提高护套30的耐热性。
护套30可以由与绝缘包覆层13相同种类的聚合物材料构成,也可以由不同种类的聚合物材料构成。从简化通信用电线1整体的结构及制造工序的观点出发,优选由同种材料构成,从相对于护套30及绝缘包覆层13分别以高自由度选择介电常数、介质损耗角正切等物性的观点出发,优选由不同种材料构成。
护套30优选由基于加热等的环境的变化、长期使用而导致的收缩率小的材料构成。这是因为,容易抑制因由护套30的收缩引起的护套30自身的物性的变化、护套30的内部空间中的双绞线10的位置及保持状态的变化带来通信用电线1的传输特性发生变化。例如,优选在150℃放置3小时时的护套30的收缩率为3%以下。在此,护套30的收缩率可以定义为材料的表面积的减少率。而且,从有效地抑制与水的接触对通信用电线1的各种特性造成影响的观点出发,构成护套30的材料优选具有防水性。
(2)护套的形状
如上所述,在本实施方式中,护套30设置为松套,在护套30与构成双绞线10的绝缘电线11之间存在空隙G。但是,护套30的形状没有特别指定,并不一定必须使护套30为松套型并设置空隙G。即,如图2所示,也可以考虑将护套30’设置为实心套的形态的通信用电线1’。在该情况下,护套30’与构成双绞线10的绝缘电线11接触或至紧挨着其附近的位置地形成为实心状,在护套30’与绝缘电线11之间,除了制造上不可避免地形成的空隙之外,实质上不存在空隙。
从将特性阻抗保持为规定的高水准并使通信用电线1细径化的观点出发,与护套30为实心套的情况相比,优选为松套的情况。通信用电线1的特性阻抗在双绞线10由介电常数低的材料包围的情况下更高(参照式(1)),在双绞线10的周围存在空气层的松套的结构与紧挨着双绞线10的外侧存在电介质的实心套的情况相比,能够提高特性阻抗。因此,在松套的情况下,即使使各绝缘电线11的绝缘包覆层13变薄,也能够确保100±10Ω等所要求的大小的特性阻抗。通过使绝缘包覆层13变薄,能够使绝缘电线11细径化,也能够减小通信用电线1整体的外径。
作为一例,如上所述,使用导体截面积小于0.22mm2的导体作为绝缘电线11的导体12,在使用松套型的护套作为护套30的情况下,即使将绝缘电线11的绝缘包覆层13的厚度设为小于0.25mm、进一步设为0.20mm以下,也能够在通信用电线1中确保100±10Ω的特性阻抗。在该情况下,能够使通信用电线1整体的外径为2.5mm以下。
另外,在使用松套时,作为护套30使用的材料的量少,由此,与使用实心套的情况相比,也能够减小通信用电线1的每单位长度的质量。通过这样使护套30轻量化,与上述那样的导体12的细径化以及绝缘包覆层13的薄壁化的效果相结合,能够有助于作为通信用电线1整体的轻量化,并且有助于在用于汽车时的低油耗化。
而且,由于护套30为松套型,在与绝缘电线11之间具有空隙G,因此在护套30成形时等,能够抑制在护套30与绝缘电线11的绝缘包覆层13之间发生熔接。其结果是,在进行通信用电线1的末端的加工时等,容易进行护套30的去除。护套30与绝缘包覆层13之间的熔接在构成护套30的聚合物材料和构成绝缘包覆层13的聚合物材料为同种的情况下,特别容易成为问题。
需要说明的是,在使用松套型的护套30的情况下,由于护套30为中空筒形状,作为通信用电线1整体容易受到意外的挠曲、弯曲的影响,但在使用拉伸强度为380MPa以上、进一步为400MPa以上这样的高强度的导体作为导体12的情况下,能够弥补该点。
护套30与绝缘电线11之间的空隙G越大,有效介电常数(参照式(1))越小,通信用电线1的特性阻抗越大。在与通信用电线1的轴大致垂直地交叉的截面中,若使由护套30的外周缘包围的整个区域的面积、即包含至护套30的厚度的截面积中的、空隙G所占的面积的比例(外周面积率)为8%以上,则充分的空气层存在于双绞线10的周围,容易确保100±10Ω等所要求的大小的特性阻抗。空隙G的外周面积率更优选为15%以上。另一方面,空隙G所占的面积的比例过大,也容易产生护套30的内部空间中的双绞线10的位置偏移、双绞线10的绞合构造的松弛。这些现象与通信用电线1的特性阻抗等各种传输特性的偏差、随时间变化有关。从抑制它们的观点出发,优选将空隙G的外周面积率抑制在30%以下,更优选抑制在23%以下。
作为表示空隙G的比例的指标,在与通信用电线1的轴大致垂直地交叉的截面中,也能够使用由护套30的内周缘包围的区域的面积、即不包含护套30的厚度的截面积中的、空隙G所占的面积的比例(内周面积率)来代替上述外周面积率。出于与在上文中关于外周面积率记载的理由相同的理由,空隙G的内周面积率可以为26%以上,更优选为39%以上。另一方面,内周面积率可以抑制在56%以下,更优选抑制在50%以下。护套30的厚度也对通信用电线1的有效介电常数以及特性阻抗造成影响,因此作为用于确保充分的特性阻抗的指标,与内周面积率相比,优选以外周面积率作为指标来设定空隙G。但是,特别是在护套30较厚的情况下,护套30的厚度对通信用电线1的特性阻抗造成的影响变小,因此内周面积率也成为良好的指标。
截面中的空隙G的比例有时在双绞线10的一个间距内的各部位不恒定。在这样的情况下,优选空隙G的外周面积率及内周面积率作为双绞线10的一个间距量的长度区域的平均值满足上述那样的条件,更优选在一个间距量的长度区域的整个区域满足上述那样的条件。或者,在这样的情况下,可以将空隙G的比例以双绞线10的一个间距量的长度区域中的体积作为指标进行评价。即,在双绞线10的一个间距量的长度区域中,使由护套30的外周面包围的区域的体积中的、空隙G所占的体积的比例(外周体积率)为7%以上,更优选为14%以上。另外,可以使外周体积率为29%以下,更优选为22%以下。或者,在双绞线10的一个间距量的长度区域中,使由护套30的内周面包围的区域的体积中的、空隙G所占的体积的比例(内周体积率)为25%以上,更优选为38%以上。另外,内周体积率优选为55%以下,更优选为49%以下。
另外,如上所述,护套30与绝缘电线11之间的空隙G越大,式(1)的有效介电常数越小。有效介电常数不仅取决于空隙G的大小,还取决于护套30的材质及厚度等参数,通过以有效介电常数为7.0以下、更有选为6.0以下的方式选择空隙G的大小及其他参数,容易将通信用电线1的特性阻抗提高到100±10Ω等所要求的区域。另一方面,从通信用电线1的制造性、电线可靠性的观点和确保一定以上的绝缘包覆层厚度的观点出发,优选有效介电常数为1.5以上,更优选为2.0以上。空隙G的大小可以通过挤压成型制作护套30时的条件(模具/点形状、挤压温度等)来控制。
如图1所示,护套30在内周面的一部分区域与绝缘电线11接触。在这些区域中,如果护套30与绝缘电线11牢固地密着,则通过利用护套30压住双绞线10,能够抑制护套30的内部空间中的双绞线10的位置偏移、双绞线10的绞合构造的松动这样的现象。若护套30相对于绝缘电线11的密着力为4N以上,更优选为7N以上、进一步优选8N以上,则能抑制这些现象,将两根绝缘电线11的线间距离设为较小的值、例如绝缘电线11的外径的20%以下、甚至实质上维持为0mm,由此能够有效地抑制特性阻抗等各种传输特性的偏差、随时间变化。另一方面,使护套30的密着力过大,则由于通信用电线1的加工性变差,因此也将密着力抑制在70N以下。护套30相对于绝缘电线11的密着性能够通过在利用树脂材料的挤压将护套30形成于双绞线10的外周时改变树脂材料的挤压温度来调整。密着力例如能够作为在全长150mm的通信用电线1中,在从一端去除了30mm的护套30的状态下,拉伸双绞线10,到双绞线10脱离为止的强度进行评价。
另外,绝缘电线11与护套30的内周面接触的区域的面积越大,越容易抑制护套30的内部空间中的双绞线10的位置偏移、双绞线10的绞合构造的松动这样的现象。在与通信用电线1的轴大致垂直地交叉的截面中,若使护套30的内周缘的全长中的与绝缘电线11接触的部位的长度(接触率)为0.5%以上,更优选为2.5%以上,则能够有效地抑制这些现象。另一方面,如果使接触率为80%以下、更优选为50%以下,则容易确保空隙G。接触率作为双绞线10的一个间距量的长度区域的平均值,优选满足上述那样的条件,更优选在一个间距量的长度区域的整个区域满足上述那样的条件。
护套30的厚度可以适当选择。例如,从降低来自通信用电线1的外部的噪声的影响、例如降低将通信用电线1与其他电线一起以线束等的状态使用时的来自其他电线的影响的观点和确保耐磨损性、耐冲击性等护套30的机械特性的观点出发,使护套的厚度为0.20mm以上、更优选为0.30mm以上。另一方面,若考虑将有效介电常数抑制得小并使通信用电线1整体细径化,则使护套30的厚度为1.0mm以下,更优选为0.7mm以下。
如上所述,从通信用电线1的细径化的观点出发,优选使用松套型的护套30,但在细径化的要求不太大的情况下等,也可以如图2那样选择实心套型的护套30’。实心型套30’能够通过护套30’牢固地固定双绞线10,容易防止双绞线10相对于护套30’的位置偏移、绞合构造的松弛等现象,进而,容易防止以由它们引起的双绞线10的静电容量为代表的传输特性的偏差。其结果是,容易防止由于这些现象而导致在通信用电线1的特性阻抗等各种传输特性上产生随时间变化或偏差。
松套型的护套30和实心套型的护套30’中的任一种或各自的情况下的护套30、30’的厚度可以通过利用挤压成型制作护套时的条件(模具/点形状、挤压温度等)来控制。需要说明的是,在双绞线10的保护、绞合构造的保持中不产生问题的状况下,能够省略护套30、30’,并非必须设置于通信用电线。
护套30可以由多个层构成,也可以仅由一层构成。从基于结构的简化的通信用电线1的细径化和低成本化的观点出发,优选护套30仅由一层构成。需要说明的是,如上所述,护套的介质损耗角正切优选为0.0001以上,但在护套30由多层构成的情况下,只要至少一层具有0.0001以上的介质损耗角正切即可。若将各层的介质损耗角正切的值以各自的厚度加权平均而得到的值为0.0001以上,则更优选,若全部层具有0.0001以上的介质损耗角正切,则更优选。
作为由护套30包围的区域的通信用电线1的整体,作为与轴线垂直的截面,既可以具有实质上能够近似于正圆的截面,也可以具有从正圆脱离的扁平的截面。从电缆的加工性的观点出发,优选截面接近正圆,例如扁平率优选为1.15以下。另一方面,从电缆的细径化、省空间化的观点出发,优选截面具有扁平形状,例如扁平率优选为1.3以上。在此,扁平率将横穿通信用电线1的截面的最长的直线的长度作为长径并将与该直线在中央正交的直线作为短径而以[长径]/[短径]表示。另外,在通信用电线1的截面为扁平形状的情况下,相对于长径与短径的平均定义通信用电线1的外径,相对于与设计值的位移定义偏芯率。
在护套30的内周面,也可以适当地配置滑石粉末等润滑剂。特别是在设为实心套型的护套30’的情况下,通过在内周面配置润滑剂,在进行通信用电线1的末端的加工时等,容易进行护套30’的剥离及去除。通过使用润滑剂,护套相对于绝缘包覆层13的密着性降低,特别是在实心套型护套30’的情况下,能够通过其形状的效果将双绞线10牢固地保持在内部,因此即使在使用润滑剂的情况下,也容易实现双绞线10的充分的保持。
实施例
以下示出本发明的实施例。需要说明的是,本发明并不由这些实施例限定。需要说明的是,在本实施例中,只要没有特别记载,各种评价在室温、大气中进行。
[1]与导体截面积相关的验证
验证了由导体截面积的选择引起的通信用电线的细径化的效果。另外,验证了导体的拉伸强度对导体截面积的影响。
[试样的制作]
(1)导体的制作
制作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的各元素的母合金投入到高纯度碳制坩埚中,使其真空熔解,制成混合熔液。在此,在混合熔液中,含有1.0质量%的Fe、0.4质量%的Ti。对得到的混合熔液进行连续铸造,制造φ12.5mm的铸造材料。对得到的铸造材料进行挤压加工、轧制,直至φ8mm,然后,进行拉丝直至φ0.165mm。使用七根得到的线材,在绞合间距14mm下进行绞线加工,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。
对于这样得到的铜合金导体,按照JIS Z2241,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,拉伸强度为490MPa,断裂伸长率为8%。
关于试样A1~A5,使用上述制作的铜合金线作为导体。另一方面,关于试样A6~A8,作为导体,使用以往一般的纯铜制的绞线。与上述同样地评价的拉伸强度、断裂伸长率、导体截面积及外径在表1中示出。需要说明的是,在此采用的导体截面积及外径被视为在能够作为电线使用的纯铜线中由强度上的限制规定的实质的下限。
(2)绝缘电线的制作
在上述制作的铜合金导体及纯铜线的外周,通过聚乙烯树脂的挤压形成绝缘包覆层,制作绝缘电线。各试样中的绝缘包覆层的厚度如表1所示。绝缘电线的偏芯率为80%。所使用的聚乙烯树脂的介质损耗角正切为0.0002。
(3)通信用电线的制作
将两根上述制作的绝缘电线以绞合间距25mm绞合,制成双绞线。双绞线的绞合构造设为第一绞合构造(无扭转)。然后,以包围该双绞线的外周的方式,通过聚乙烯树脂的挤压而形成护套。所使用的聚乙烯树脂的介质损耗角正切为0.0002。护套为松套型,护套的厚度为0.4mm。护套与绝缘电线之间的空隙的大小以外周面积率计为23%,护套相对于绝缘电线的密着力为15N。这样,得到试样A1~A8的通信用电线。
[评价]
(完成外径)
为了评价是否能够实现通信用电线的细径化,对得到的通信用电线的外径进行了测量。
(特性阻抗)
对得到的通信用电线测量特性阻抗。使用LCR测量仪,通过开路/短路法来进行测量。
[结果]
关于试样A1~A8,将通信用电线的结构及评价结果在表1中示出。
[表1]
观察表1所示的评价结果,若将导体截面积比0.22mm2小的试样A1~A3分别与导体截面积为0.22mm2的试样A6~A8进行比较,则尽管绝缘包覆层的厚度相同,但试样A1~A3的情况下的特性阻抗的值变大。在试样A1~A3中,均进入由以太网通信代表性地要求的100±10Ω这样的范围,相对于此,特别是在试样A7~A8中偏离100±10Ω的范围而降低。
上述特性阻抗的举动可以被解释为,在使用铜合金线作为导体的情况下,与使用纯铜线的情况相比能够减小导体截面积,导体间的距离接近的结果。作为其结果,在使用铜合金导体的情况下,能够在维持100±10Ω的特性阻抗的同时,使绝缘包覆层的厚度小于0.30mm,在最薄的情况下,能够设为0.18mm。这样,通过使绝缘包覆层变薄,能够与使导体细径化本身的效果一致地减小通信用电线的完成外径。
例如,在使用导体截面积小于0.22mm2的导体作为导体的试样A3和使用导体截面积为0.22mm2的导体作为导体的试样A6中,得到大致相同值的特性阻抗。但是,若比较两者的完成外径,则导体截面积小于0.22mm2的试样A3能够实现导体的细线化,由此通信用电线的完成外径减小约20%。
但是,即使导体截面积小于0.22mm2,如试样A5那样,若绝缘包覆层过薄,则特性阻抗偏离100±10Ω的范围。即,在使用铜合金使导体细径化的基础上,通过适当地选择绝缘包覆层的厚度,能够得到100±10Ω范围的特性阻抗。
[2]与绝缘电线间的静电容量的差相关的验证
接着,对构成双绞线的各绝缘电线的静电容量的差对模式转换特性造成的影响进行了验证。
[试样的制作]
与上述[1]的试验中的试样A1~A4同样地制作试样A9~A13的通信用电线。各绝缘电线的导体截面积为0.13mm2,绝缘包覆层的厚度为0.20mm。另外,绝缘电线的偏芯率为80%,双绞线的绞合构造为第一绞合构造(无扭转)。在试样A9~A13中,通过变更绝缘挤压时的制造条件,如表2所示,使各绝缘电线的静电容量的差(静电容量差)在5~35pF/m之间变化。
[评价]
对上述制作的试样A9~A13的通信用电线确认了静电容量差的大小。在23℃的环境下,在测定频率10MHz下,使用LCR测量仪,测量以各绝缘电线的接地电位为基准的静电容量,并计算它们的差分来进行确认。而且,相对于各通信用电线,使用网络分析仪在测定频率10MHz下进行透过模式转换特性(LCTL)、反射模式转换特性(LCL)的各传输特性的评价。
[结果]
将静电容量差与模式转换特性的关系汇总在下面的表2中。
[表2]
根据表2,静电容量差越小,透过模式转换及反射模式转换的值越大,模式转换特性越高。在静电容量差超过25pF/m的试样A9、A10中,透过模式转换、反射模式转换均低于45dB。相对于此,在静电容量差为25pF/m以下的试样A11~A13中,透过模式转换、反射模式转换均为45dB以上。这被认为是通过将静电容量差设为25pF/m以下,能够将由通信用电线传递的信号的波形的变化、来自外部的噪声的影响抑制得小的结果。
[3]与护套的形态有关的验证
接着,对基于护套的形态的通信用电线的细径化的可能性进行了验证。
[试样的制作]
与上述[1]的试验中的试样A1~A4同样地制作了通信用电线。绝缘电线的偏芯率为80%,双绞线的绞合构造为第一绞合构造(无扭转)。此时,准备了护套为图1那样的松套型的结构和图2那样的实心套型的结构这两种。在任一情况下,护套均由聚丙烯树脂(介质损耗角正切:0.0001)形成。护套的厚度根据所使用的模具/点形状来决定,在松套型的情况下为0.4mm,在实心型的情况下最薄的地方为0.5mm。松套型的护套与绝缘电线之间的空隙的大小以外周面积率计为23%,护套相对于绝缘电线的密着力为15N。另外,对于各自的情况,制作了变更绝缘电线的绝缘包覆层的厚度的多个试样。
[评价]
对于上述制作的各试样,与上述[1]的试验同样地测量特性阻抗。另外,对一部分试样测量通信用电线的外径(完成外径)和每单位长度的质量。
需要说明的是,对于一部分试样,使用网络分析仪进行IL、RL、LCTL、LCL的各传输特性的评价。
[结果]
在图4中,分别针对护套为松套型的情况和实心套型的情况,将绝缘电线的绝缘包覆层的厚度(绝缘厚度)与测量出的特性阻抗的关系表示为描绘点。图4还一并示出了在未设置护套的情况下通过作为具有双绞线的通信用电线的特性阻抗的理论式已知的式(1)得到的、绝缘厚度与特性阻抗的关系的模拟结果(geff=2.6)。对于具有各护套的情况下的测量结果,也示出基于式(1)的近似曲线。另外,图中的虚线示出特性阻抗为100±10Ω的范围。
根据图4的结果,通过设置护套,与有效介电常数变大对应地,绝缘厚度相同的情况下的特性阻抗降低。但是,与将护套设为实心套型的情况相比,在设为松套型的情况下,其降低的程度小,得到了大的特性阻抗。换言之,在设为松套型的情况下,为了得到相同的特性阻抗所需的绝缘厚度较小即可。
根据图4,在松套型的情况下,在绝缘厚度为0.20mm时特性阻抗为100Ω,在实心套型的情况下,在绝缘厚度为0.25mm时特性阻抗为100Ω。关于这些情况,将绝缘厚度和通信用电线的外径及质量汇总在下面的表3中。
[表3]
试料B1 | 试料B2 | |
套形态 | 松套 | 实心套 |
绝缘厚度 | 0.20mm | 0.25mm |
外径 | 2.5mm | 2.7mm |
质量 | 7.3g/m | 10.0g/m |
如表3所示,与实心套型的情况相比,在松套型的情况下,绝缘厚度为25%,通信用电线的外径为7.4%,质量分别减少27%。即,验证了:通过使用松套型的护套,即使减小构成双绞线的绝缘电线的绝缘厚度,也能够得到足够大小的特性阻抗,其结果是,作为通信用电线整体,能够减小外径,进而能够减小质量。
另外,对于上述的绝缘厚度为0.20mm的松套型的通信用电线(试样B1),对各传输特性进行评价,结果确认均满足IL≦0.68dB/m(66MHz)、RL≧20.0dB(20MHz)、LCTL≧46.0dB(50MHz)、LCL≧46.0dB(50MHz)的水准。
[4]与空隙的大小相关的验证
接着,对护套与绝缘电线之间的空隙的大小与特性阻抗的关系进行了验证。
[试样的制作]
与上述[1]的试验中的试样A1~A4同样地制作试样C1~C6的通信用电线。此时,护套设为由聚丙烯树脂(介质损耗角正切:0.0001)构成的松套型,通过调整模具和点的形状,使护套与绝缘电线之间的空隙的大小变化。绝缘电线的导体截面积为0.13mm2,绝缘包覆层的厚度为0.20mm,护套的厚度为0.40mm,偏芯率为80%。另外,护套相对于绝缘电线的密着力为15N,双绞线的绞合构造为第一绞合构造(无扭转)。
[评价]
对上述制作的各试样测量空隙的大小。此时,将各试样的通信用电线包埋固定在丙烯酸树脂中,然后进行切断,由此得到截面。并且,在截面中,将空隙的大小作为相对于截面积的比例进行测量。所得到的空隙的大小,作为上述定义的外周面积率及内周面积率在表4中示出。另外,对于各试样,与上述[1]的试验同样地测量特性阻抗。在表4中,用范围表示特性阻抗的值是由于测量中的值的偏差而产生的。
[结果]
将空隙的大小与特性阻抗的关系汇总于表4。
[表4]
如表4所示,在以外周面积率计空隙的大小为8%以上且30%以下的试样C2~C5中,稳定地得到了100±10Ω范围的特性阻抗。相对于此,在外周面积率小于8%的试样C1中,由于空隙过小,所以有效介电常数过大,特性阻抗未达到100±10Ω的范围。另一方面,在外周面积率超过30%的试样C6中,特性阻抗在高的一侧超过了100±10Ω的范围。这被解释为,由于空隙过大,不仅特性阻抗的中央值变大,而且容易产生护套内的双绞线的位置偏移或绞合构造的松弛,特性阻抗的偏差变大。
[5]与护套的密着力相关的验证
接着,对护套相对于绝缘电线的密着力和特性阻抗的随时间变化的关系进行了验证。
[试样的制作]
与上述[1]的试验中的试样A1~A4同样地制作试样D1~D4的通信用电线。护套设为由聚丙烯树脂(介质损耗角正切:0.0001)构成的松套型,使护套相对于绝缘电线的密着力如表5所示那样变化。此时,密着力通过调整树脂材料的挤压温度而变化。在此,护套与绝缘电线之间的空隙的大小以外周面积率计为23%。在绝缘电线中,导体截面积为0.13mm2,绝缘包覆层的厚度为0.20mm,护套的厚度为0.40mm。另外,绝缘电线的偏芯率为80%。双绞线的绞合构造为第一绞合构造(无扭转),绞合间距为绝缘电线的外径的8倍。
[评价]
对上述制作的各试样测量护套的密着力。对于护套的密着力,作为在全长150mm的试样中,在从一端去除了30mm的护套的状态下,拉伸绝缘电线,到绝缘电线脱离为止的强度进行评价。另外,在模拟随时间使用的条件下,进行特性阻抗的变化的测定。具体而言,使各试样的通信用电线沿着外径φ25mm的芯棒以角度90°弯曲200次之后,测定弯曲部位的特性阻抗,记录从弯曲前开始的变化量。
[结果]
将护套的密着力与特性阻抗变化量的关系汇总于表5。
[表5]
根据表5所示的结果,在护套的密着力为4N以上的试样D1~D3中,特性阻抗的变化量被抑制在3Ω以内,成为难以受到由使用芯棒的弯曲所模拟的随时间使用的变化的结果。另一方面,在护套的密着力小于4N的试样D4中,特性阻抗的变化量也达到7Ω。
[6]与护套的厚度相关的验证
接着,对护套的厚度与对传输特性的来自外部的影响之间的关系进行了验证。
[试样的制作]
与上述[1]的试验中的试样A1~A4同样地制作试样E1~E6的通信用电线。护套设为由聚丙烯树脂(介质损耗角正切:0.0001)构成的松套型,关于试样E2~E6,使护套的厚度如表6所示变化。关于试样E1,未设置护套。护套与绝缘电线之间的空隙的大小以外周面积率计为23%。护套的密着力设为15N。在绝缘电线中,导体截面积为0.13mm2,绝缘包覆层的厚度为0.20mm。另外,绝缘电线的偏芯率为80%。双绞线的绞合构造为第一绞合构造(无扭转),绞合间距为绝缘电线的外径的24倍。
[评价]
对于上述制作的各试样的通信用电线,评价了由其他电线的影响引起的特性阻抗的变化。具体而言,首先,对于各试样的通信用电线,测定了独立的单线的状态下的特性阻抗。另外,即使在抱入有其他电线的状态下,也测定了特性阻抗。在此,作为抱入有其他电线的状态,准备如下结构:使六根其他电线(外径2.6mm的PVC电线)与试样电线的外周接触地以试样电线为中心配置为大致中心对象,卷绕PVC带并固定。并且,以单线的状态下的特性阻抗的值为基准,记录抱入有其他电线的状态下的特性阻抗的变化量。
[结果]
将护套的厚度与特性阻抗变化量的关系汇总于表6。
[表6]
根据表6的结果,在护套的厚度为0.20mm以上的试样E3~E6中,由其他电线的影响引起的特性阻抗的变化量被抑制在4Ω以下。相对于此,在不具有护套、或者护套的厚度小于0.20mm的试样E1、E2中,特性阻抗的变化量增大到8Ω以上。在将这种通信用电线在与线束等其他电线接近的状态下用于汽车的情况下,优选将基于其他电线的影响的特性阻抗的变化量抑制在5Ω以下。
[7]与绝缘电线的偏芯率相关的验证
接着,进行了绝缘电线的偏芯率与传输特性的关系的验证。
[试样的制作]
与上述[1]的试验中的试样A1~A4同样地制作试样F1~F6的通信用电线。此时,通过调整绝缘包覆层形成时的条件,使绝缘电线的偏芯率如表7所示那样变化。在绝缘电线中,导体截面积为0.13mm2,绝缘包覆层的厚度(平均值)为0.20mm。护套设为由聚丙烯树脂(介质损耗角正切:0.0001)构成的松套型,护套的厚度为0.40mm,护套与绝缘电线之间的空隙的大小以外周面积率计为23%,护套的密着力为15N。双绞线的绞合构造为第一绞合构造(无扭转),绞合间距为绝缘电线的外径的24倍。
[评价]
对于上述制作的各试样的通信用电线,与上述[2]及[3]的试验同样地测量透过模式转换特性(LCTL)及反射模式转换特性(LCL)。测定以1~50MHz的频率进行。
[结果]
在表7中示出偏芯率和各模式转换特性的测定结果。作为各模式转换的值,以绝对值示出在1~50MHz的范围内成为最小的值。
[表7]
根据表7,在偏芯率为65%以上的试样F2~F6中,透过模式转换、反射模式转换均满足46dB以上的水准。相对于此,在偏芯率为60%的试样F1中,透过模式转换、反射模式转换均不满足这些水准。
[8]与双绞线的绞合间距相关的验证
接着,对双绞线的绞合间距与特性阻抗的随时间变化的关系进行了验证。
[试样的制作]
与上述[5]的试验中的试样D1~D4同样地制作试样G1~G4的通信用电线。此时,使双绞线的绞合间距如表8所示那样变化。护套相对于绝缘电线的密着力为70N。
[评价]
对于上述制作的各试样,与上述[5]的试验同样地对由使用芯棒的弯曲引起的特性阻抗的变化量进行了评价。
[结果]
将双绞线的绞合间距与特性阻抗变化量的关系汇总于表8。在表8中,双绞线的绞合间距由以绝缘电线的外径(0.85mm)为基准的值、即绝缘电线的外径的几倍来表示。
[表8]
根据表8的结果,在将绞合间距设为绝缘电线的外径的45倍以下的试样G1~G3中,特性阻抗的变化量被抑制在4Ω以下。相对于此,在绞合间距超过45倍的试样G4中,特性阻抗的变化量达到8Ω。
[9]与双绞线的绞合构造有关的验证
接着,对双绞线的绞合构造的种类与特性阻抗的偏差的关系进行了验证。
[试样的制作]
与上述[5]的试验中的试样D1~D4同样地制作试样H1及H2的通信用电线。此时,作为双绞线的绞合构造,关于试样H1,采用上述说明的第一绞合构造(无扭转),关于试样H2,采用第二绞合构造(有扭转)。双绞线的绞合间距均为绝缘电线的外径的20倍。护套相对于绝缘电线的密着力为30N。
[评价]
对上述制作的各试样进行了特性阻抗的测定。进行3次测定,记录3次测定中的特性阻抗的变动幅度。
[结果]
表9示出绞合构造的种类与特性阻抗的变动幅度的关系。
[表9]
根据表9的结果可知,在未对各绝缘电线施加扭转的试样H1中,特性阻抗的变动幅度被抑制得小。这被解释为,为了能够避免因扭转而有可能产生的线间距离的变动的影响。
[10]与护套的介质损耗角正切相关的验证
接着,对护套的介质损耗角正切与模式转换特性的关系进行了验证。
[试样的制作]
(1)绝缘材料的调制
作为构成通信用电线的护套及绝缘电线的绝缘包覆层的材料,混炼下面的表10所示的成分,调制绝缘材料A~D。在此,所使用的阻燃剂为氢氧化镁,抗氧化剂为受阻酚系抗氧化剂。
(2)通信用电线的制作
在与上述[1]的试验同样地制作的铜合金导体(导体截面积为0.13mm2)的外周,通过挤压形成绝缘包覆层,制作分别用于试样I1~I10的绝缘电线。作为构成绝缘包覆层的绝缘材料,在试样I1~I4中使用了绝缘材料B。另一方面,在试样I5~I10中,使用了表12所示的各绝缘材料。绝缘包覆层的厚度为0.20mm。绝缘电线的偏芯率为80%。
将两根上述制作的绝缘电线以绝缘电线的外径的24倍的绞合间距绞合,制成双绞线。双绞线的绞合构造设为第一绞合构造(无扭转)。然后,以包围得到的双绞线的外周的方式挤压绝缘材料,形成护套。
作为构成护套的绝缘材料,关于试样I1~I4,如表11所示从绝缘材料A~D中选择规定的材料,关于试样I5~I10,如表12所示从绝缘材料A~D中选择规定的材料。在得到的通信用电线中,试样I1~I4的绝缘电线的绝缘包覆层全部由绝缘材料B构成,护套分别由绝缘材料A~D构成。另一方面,试样I5~I10的绝缘电线的绝缘包覆层及护套由绝缘材料B~D的各种组合构成。
在此,护套设为松套型,护套的厚度为0.4mm。护套与绝缘电线之间的空隙的大小以外周面积率计为23%,护套相对于绝缘电线的密着力为15N。这样,得到试样I1~I4及试样I5~I10的通信用电线。
关于试样I1~I10的通信用电线,通过使用LCR测量仪的开路/短路法来确认特性阻抗,结果确认了在全部试样I1~I10中特性阻抗在100±10Ω的范围内。
[评价]
首先,测量绝缘材料A~D各自的介质损耗角正切。测量通过阻抗分析仪来进行。
接着,通过使构成护套的材料不同,对护套的介质损耗角正切的大小不同的试样I1~I4进行透过模式转换特性(LCTL)的评价。测定使用网络分析仪在频率50MHz下进行。
而且,通过使护套与绝缘包覆层的材料的组合不同,对于护套与绝缘包覆层的介质损耗角正切的组合不同的试样I5~I10,也同样地进行透过模式转换特性的评价。
[结果]
在表10中与材料的配合一起示出针对绝缘材料A~D的介质损耗角正切的测定结果。
[表10]
根据表10可知,填料的添加量越多,介质损耗角正切越大。
接着,关于分别使用所述绝缘材料A~D形成护套的试样I1~I4的通信用电线,将透过模式转换特性的测定结果汇总于表11。
[表11]
根据表11,通过使护套的介质损耗角正切为0.0001以上,实现了满足46dB以上的水准的透过模式转换。而且,护套的介质损耗角正切越大,透过模式转换的值越大。
最后,对于通过护套与绝缘包覆层的材料的组合不同而护套与绝缘包覆层的介质损耗角正切的组合不同的试样I5~I10,在表12中汇总透过模式转换特性的测定结果。
[表12]
根据表12的结果,在护套的介质损耗角正切比绝缘包覆层的介质损耗角正切小的试样I7及试样I9中,透过模式转换的值低于46dB的基准。相对于此,在护套的介质损耗角正切与绝缘包覆层的介质损耗角正切相同的试样I5及试样I10中,透过模式转换的值为46dB以上。并且,在护套的介质损耗角正切大于绝缘包覆层的介质损耗角正切的试样I6及试样I8中,透过模式转换的值超过50dB并进一步变大。若比较试样I6及试样I8,则在护套与绝缘包覆层的介质损耗角正切之差大的试样I6中,透过模式转换的值更大。
[11]导体的拉伸强度对传输特性的影响
接着,验证构成绝缘电线的导体的拉伸强度如何影响通信用电线的特性阻抗、模式转换特性。
[试样的制作]
与上述试验[10]同样地制作试样J1~J3的通信用电线。但是,导体的成分组成中的Fe及Ti的含量如下述表13所示按照每个试样而变化。另外,作为导体的绝缘包覆层,使用上述试验[10]绝缘材料B,作为护套,使用所述绝缘材料D。试样J1与上述试验[10]的试样I6相同。
[评价]
对试样J1~J3的通信用电线进行透过模式转换特性(LCTL)的评价。测定使用网络分析仪在频率为50MHz下进行。
另外,对于各试样的铜合金导体,按照JIS Z2241,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。而且,通过使用LCR测量仪的开路/短路法确认通信用电线的特性阻抗,结果确认了在全部试样J1~J3中特性阻抗处于100±10Ω的范围。
[结果]
在表13中与各电线导体的成分组成及特性一起示出对试样J1~J3测定透过模式转换的结果。
[表13]
根据表13,通过使导体的成分组成变化,拉伸强度发生变化。具体而言,通过增加Ti的含量,能够在维持断裂伸长率的状态下提高拉伸强度。但是,即使拉伸强度变化,透过模式转换的值也几乎没有变化。
由此,即使导体的拉伸强度发生变化,只要能够使导体截面积等结构一致来制作通信用电线,就能够确认导体的拉伸强度不会对以特性阻抗或模式转换特性为代表的通信用电线的电特性造成影响。
[12]导体的断裂伸长率与绞合间距的关系
接着,对导体的断裂伸长率与双绞线的绞合间距的关系性进行了验证。
[试样的制作]
(1)绝缘材料的调制
作为构成通信用电线的护套的材料,在聚丙烯树脂100质量份中添加60质量份的由氢氧化镁构成的阻燃剂,进行混炼。该材料的介质损耗角正切为0.0002。另外,作为构成绝缘电线的绝缘包覆层的材料,在聚丙烯树脂100质量份中添加120质量份的由氢氧化镁构成的阻燃剂,进行混炼。该材料的介质损耗角正切为0.0006。
(2)导体的制作
在该试验中,准备两种导体。即,对于K1~K3组的试样,作为软铜线,准备由Cu-Fe-P-Sn合金线构成的导体。具体而言,将纯度99.99%以上的电解铜和含有Fe、P及Sn的各元素的母合金投入到高纯度碳制坩埚中,使其真空熔解,制成混合熔液。在此,在混合熔液中,含有0.61质量%的Fe、0.12质量%的P、0.26质量%的Sn。对得到的混合熔液进行连续铸造,制造φ12.5mm的铸造材料。对得到的铸造材料进行挤压加工、轧制,直至φ8mm,然后,进行拉丝直至φ0.165mm。使用七根得到的线材,在绞合间距14mm下进行绞线加工,并且进行压缩成形。然后,进行热处理。热处理条件为热处理温度480℃、保持时间4小时。得到的导体的导体截面积为0.13mm2,外径为0.45mm。该导体的断裂伸长率为7%。
另一方面,对于L1~L3组的试样,准备由Cu-Sn合金线构成的导体作为硬铜线。Cu-Sn合金含有0.24质量%的Sn,余量由Cu及不可避免的杂质构成。导体与上述Cu-Fe-P-Sn合金的情况同样地将七根φ0.165mm的线材在绞合间距14mm下绞合并压缩成形而得到。导体的导体截面积为0.13mm2,外径为0.45mm。该导体的断裂伸长率为2%。
(3)绝缘电线的制作
与试验[10]同样地,通过在两种铜合金导体的外周挤压上述调制的绝缘材料,形成厚度0.20mm的绝缘包覆层,制作在K1~K3组及L1~L3组的各个试样中使用的绝缘电线。绝缘电线的外径在任一情况下都为0.85mm。
(4)通信用电线的制作
将两根上述制作的绝缘电线绞合而制成双绞线。此时的绞合间距如表14所示的三种。另外,在绞合时,不对各绝缘电线施加以绞合轴为中心的扭转构造。
然后,与上述试验[10]同样地,将上述调制的绝缘材料挤压,形成护套。在此,护套为松套型,护套的厚度为0.4mm。这样,得到K1~K3组及L1~L3组的通信用电线。
K1~K3组的通信用电线的导体由软铜线构成,L1~L3组的通信用电线的导体由硬铜线构成。并且,双绞线的绞合间距以绝缘电线的外径为基准,在K1组及L1组中为18倍,在K2组及L2组中为24倍,在K3组及L3组中为29倍。
[评价]
对得到的通信用电线测量特性阻抗。使用LCR测量仪,通过开路/短路法来进行测量。在此,针对K1~K3及L1~L3的各组,制作五个个体的通信用电线(试样编号#1~#5),针对各个通信用电线测定特性阻抗,并评价其偏差。
[结果]
在表14中示出对K1~K3及L1~L3的各组的通信用电线的特性阻抗的测定结果。并且,还示出了五个个体的特性阻抗的平均值、以及作为最大值与最小值之差而计算出的分布宽度。在表中,双绞线的绞合间距作为绝缘电线的外径的倍数来表示。
[表14]
根据表14,在任意的绞合间距中,与使用断裂伸长率低的硬铜线作为导体的情况相比,在使用断裂伸长率高的软铜线作为导体的情况下,特性阻抗的平均值被抑制得低,另外,分布宽度变小。即,稳定地得到特性阻抗不过度变高的状态。这被解释为是由于导体的断裂伸长率高而将两根绝缘电线以小的间隙稳定地绞合的结果。
在使用软铜线作为导体的情况下,即使是比绝缘电线的外径的29倍大的绞合间距,特性阻抗的偏差也在100±10Ω的范围内具有富余地收敛。另一方面,即使在使用硬铜线作为导体的情况下,如果绞合间距比绝缘电线的外径的24倍小,则解释为能够得到100±10Ω的范围的特性阻抗。
以上,对本发明的实施方式进行了详细说明,但本发明不受上述实施方式任何限定,能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种改变。
另外,如上所述,包覆双绞线的外周的护套根据通信用电线的细径化的要求的程度,不限于松套型,也可以设置为实心型。或者,不仅是将松套型及实心型那样的形成为中空筒状的护套,也可以将带子、绳、带等长条状且具有挠性的绝缘体卷绕在双绞线的外周而构成护套。另外,也可以在护套的内侧设置屏蔽件。而且,也可以采用不设置护套的结构。在这些实施方式中,绝缘包覆层的材质及厚度、介质损耗角正切、导体的成分组成及拉伸强度、断裂伸长率、导体电阻、绝缘电线的外径及偏芯率、摩擦系数、静电容量差、绞合构造及绞合间距,护套的有无、形态、材质及厚度、密着力、介质损耗角正切、收缩率、通信用电线的外径及断裂强度等能够应用于通信用电线的各部分的优选结构与上述相同。另外,具有由导体截面积小于0.22mm2的导体和包覆该导体的外周的绝缘包覆层构成的一对绝缘电线绞合而成的双绞线,将特性阻抗设为进入100±10Ω的范围的通信用电线,并且,对该结构适当地组合能够应用于上述那样的通信用电线的各部分的优选结构,由此能够得到如下通信用电线:在兼顾必要大小的特性阻抗值的确保和细径化的同时,具备能够通过各结构赋予的特性。
需要说明的是,在通信用电线的细径化的要求不太大的情况下,考虑使用导体截面积为0.22mm2以上的导体。另外,作为特性阻抗,也有时要求100±10Ω的范围以外的值。在这些情况下,从提供传输特性优异的通信用电线的观点出发,设为具有将由导体和包覆该导体的外周的绝缘包覆层构成的一对绝缘电线绞合而成的双绞线的通信用电线,并且,能够将绝缘包覆层的材质及厚度、介质损耗角正切、导体的成分组成及拉伸强度、断裂伸长率、导体电阻,绝缘电线的外径及偏芯率、摩擦系数、静电容量差、绞合构造及绞合间距、护套的有无、形态、材质及厚度、密着力、介质损耗角正切、收缩率、通信用电线的外径及断裂强度等关于通信用电线的各部分而在上述叙述的优选的构成单独或适当组合应用于该结构。由此,能够实现根据所采用的结构来提供传输特性优异的通信用电线的目的。
而且,在本说明书中,以传递信号的两根绝缘电线由相互绞合的双绞线构成的情况为中心进行了说明,如上所述,在不对两根绝缘电线进行绞合而使其并行的情况下,另外,在使四根等两根以外的数量的绝缘电线绞合的情况下,也能够同样应用关于通信用电线的各部分而在上述说明的优选的结构。
标号说明
1 通信用电线;
10:双绞线(通信线);
11:绝缘电线;
12:导体;
13:绝缘包覆层;
30、30’:护套。
Claims (18)
1.一种通信用电线,其特征在于,
具有由一对绝缘电线构成的通信线,各绝缘电线由导体截面积小于0.22mm2的导体和包覆该导体的外周的绝缘包覆层构成,
构成所述通信线的各绝缘电线的静电容量之差为25pF/m以下,
所述通信用电线不具有包围所述通信线的由导电性材料构成的屏蔽件。
2.根据权利要求1所述的通信用电线,其特征在于,
所述绝缘包覆层的厚度为0.30mm以下。
3.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述通信用电线的特性阻抗在100±10Ω的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述通信线是绞合所述一对绝缘电线而成的双绞线,所述一对绝缘电线以不对所述绝缘电线的各绝缘电线施加以绞合轴为中心的扭转构造的方式绞合。
5.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述通信用电线具有包覆所述通信线的外周的由绝缘材料构成的护套,在所述护套与构成所述通信线的所述绝缘电线之间存在空隙。
6.根据权利要求5所述的通信用电线,其特征在于,
在与所述通信用电线的轴交叉的截面中,由所述护套的外周缘包围的区域的面积中的所述空隙所占的面积的比例为8%以上。
7.根据权利要求5或6所述的通信用电线,其特征在于,
在与所述通信用电线的轴交叉的截面中,由所述护套的外周缘包围的区域的面积中的所述空隙所占的面积的比例为30%以下。
8.根据权利要求5或6所述的通信用电线,其特征在于,
所述护套相对于所述绝缘电线的密着力为4N以上。
9.根据权利要求5或6所述的通信用电线,其特征在于,
所述护套的介质损耗角正切为0.0001以上。
10.根据权利要求5或6所述的通信用电线,其特征在于,
所述护套的介质损耗角正切比所述绝缘包覆层的介质损耗角正切大。
11.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述绝缘包覆层的介质损耗角正切为0.001以下。
12.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述绝缘电线的导体的拉伸强度为380MPa以上。
13.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述绝缘电线的外径为1.05mm以下。
14.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述通信线是绞合所述一对绝缘电线而成的双绞线,
所述双绞线的绞合间距为所述绝缘电线的外径的45倍以下。
15.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述绝缘电线的导体的断裂伸长率为7%以上。
16.根据权利要求15所述的通信用电线,其特征在于,
所述通信线是绞合所述一对绝缘电线而成的双绞线,
所述双绞线的绞合间距为所述绝缘电线的外径的15倍以上。
17.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述通信线是绞合所述一对绝缘电线而成的双绞线,
所述绝缘电线的导体的断裂伸长率小于7%,
所述双绞线的绞合间距为所述绝缘电线的外径的25倍以下。
18.根据权利要求1或2所述的通信用电线,其特征在于,
所述绝缘电线的导体是包括由第一铜合金构成的线材或由第二铜合金构成的线材的绞线,所述第一铜合金含有0.05质量%以上且2.0质量%以下的Fe、0.02质量%以上且1.0质量%以下的Ti、0质量%以上且0.6质量%以下的Mg,余量由Cu及不可避免的杂质构成,所述第二铜合金含有0.1质量%以上且0.8质量%以下的Fe、0.03质量%以上且0.3质量%以下的P、0.1质量%以上且0.4质量%以下的Sn,余量由Cu及不可避免的杂质构成,
其中,所述第一铜合金也包括不含有Mg的形态。
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