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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Differential-Übertragungs-Signalleitung sowie eine Verbundleitung, die die Differential-Übertragungs-Signalleitung enthält, welche dazu verwendet wird, digitale Daten und dergleichen zu übertragen.
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BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
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Als Differential-Übertragungs-Signalleitungen für die Übermittlung digitaler Daten und dergleichen offenbart die
JP-A-2002-135938 eine Leitung, die aus zwei Differential-Übertragungs-Signaldrähten, einem Ableitungsdraht sowie einer Abschirmungsabdeckung, die die Differential-Übertragungs-Signaldrähte und den Ableitungsdraht abdeckt, aufgebaut ist.
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Die
JP-A-9-213143 offenbart einen Übertragungsdraht, der mit einem Ableitungsdraht versehen ist. Um einen Leitungsanschluss automatisch oder halbautomatisch mit einem Drahtanschluss zu verbinden, weist der Ableitungsdraht einen Querschnitt auf, der ähnlich dem eines Signaldrahts ist, bei dem ein metallisches Leiterseil mit dem Zweck eines Ableitungsdrahts am Zentrum eines Mantels, der aus einem Halbleiter-Material gefertigt ist, angeordnet ist. Der Mantel des Ableitungsdrahts des oben beschriebenen Übertragungsdrahts besteht aus einem geeigneten Halbleiter-Material wie einem Polymer mit einem Füllstoff aus elektrisch leitfähigem oder halbleitfähigem Material wie einem metallischen Pulver oder Carbon-Black.
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Auf der anderen Seite gibt es bei einer Differential-Übertragungs-Signalleitung, welche mit einem Ableitungsdraht versehen ist, dessen Metall frei liegt, einige Möglichkeiten, dass dann, wenn eine Biegekraft auf die Differential-Übertragungs-Signalleitung aufgebracht wird, der Ableitungsdraht gegen den Signaldraht an einem Biegeabschnitt der Differential-Übertragungs-Signalleitung niedergedrückt wird, eine Isolationsschicht des Signaldrahts durch den niedergedrückten Ableitungsdraht beschädigt wird, so dass ein zentraler Leiter mit dem Ableitungsdraht kurzgeschlossen werden kann. Ebenso wird durch Verbindung der Differential-Übertragungs-Signalleitung mit einem Verbindungsstück auch dann, wenn der Ableitungsdraht mit dem Signaldraht am Leitungsanschluss gekreuzt wird, der Ableitungsdraht auf den Signaldraht hin niedergedrückt und somit wird der Signaldraht beschädigt, so dass der zentrale Leiter mit dem Ableitungsdraht kurzgeschlossen wird.
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In der
JP-A-9-213143 weist die Übertragungsleitung, obwohl das metallische Leiterseil von dem Mantel, der aus einem Halbleiter-Material gefertigt ist, bedeckt ist, einen solchen Zweck auf, dass da die Schnittebene des Ableitungsdrahts gleich der der Signalleitung gefertigt ist, der Leitungsanschluss automatisch oder halbautomatisch mit dem Drahtanschluss verbunden werden kann. Die Übertragungsleitung gemäß der
JP-A-9-213143 weist jedoch keine spezielle technische Idee auf, die in der Lage wäre, Schäden des Signaldrahts zu verhindern, welche durch den niedergedrückten Ableitungsdraht bewirkt würden.
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Aus
US 4,461,923 A ist eine Differential-Übertragungs-Signalleitung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt.
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US 4,424,403 A offenbart eine Anordnung mit einem abgeschirmten Kabel und einem Ableitungsdraht, die gemeinsam in einer isolierenden Ummantelung aufgenommen sind.
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US 6,677,518 B2 offenbart ein Datenübertragungskabel mit zwei Signalleitern und einem Ableitungsdraht.
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US 6,630,624 B2 beschreibt ein Kabel mit Gruppen von jeweils zwei Signalleitern sowie mehreren Ableitungsdrähten.
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DE 601 14 293 T2 beschreibt eine vernetzbare halbleitende Zusammensetzung und ein elektrisches Kabel mit einem halbleitenden Überzug.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Illustrative Aspekte der vorliegenden Erfindung stellen eine Differential-Übertragungs-Signalleitung mit hoher Zuverlässigkeit zur Verfügung, in der ein Signaldraht nicht von einem Ableitungsdraht beschädigt wird, sowie eine Verbundleitung, die mit der oben erläuterten Differential-Übertragungs-Signalleitung versehen ist.
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Gemäß der Erfindung wird eine Differential-Übertragungs-Signalleitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Umfang des äußeren Leiters von einer Mantelschicht bedeckt sein.
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Gemäß der Erfindung wird schließlich auch eine Verbundleitung geschaffen, die eine Vielzahl von Differential-Übertragungs-Signalleitungen gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen einer Differential-Übertragungs-Signalleitung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine Perspektivansicht zur Darstellung eines Leitungsanschlusses der Differential-Übertragungs-Signalleitung gemäß der exemplarischen Ausführungsform;
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3 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen eines Ableitungsdrahts, welcher die Differential-Übertragungs-Signalleitung aufbaut;
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4 ist eine Querschnittsansicht zum Zeigen einer Verbundleitung gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform, die eine Vielzahl von Differential-Übertragungs-Signalleitungen enthält; und
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5 ist eine Draufsicht zur Darstellung eines Verbindungsabschnitts eines Leitungsanschlusses der Differential-Übertragungs-Signalleitung in Bezug auf ein Verbindungsstück.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER EXEMPLARISCHEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die Beschreibung bezüglich einer exemplarischen Ausführungsform einer Differential-Übertragungs-Signalleitung sowie einer die Differential-Übertragungs-Signalleitung enthaltenden Verbundleitung wird unter Bezugnahme auf 1 bis 5 erfolgen.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, ist eine Differential-Übertragungs-Signalleitung 1 gemäß der exemplarischen Ausführungsform mit einem Paar von Signaldrähten 2, einem entlang der Signaldrähte 2 angeordneten Ableitungsdraht 3 und einem äußeren Leiter 4 versehen, welcher die Signaldrähte 2 und den Ableitungsdraht bedeckt.
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Die jeweiligen Signaldrähte 2 beinhalten einen zentralen Leiter 11, eine Dielektrikums-Schicht (Isolierungsschicht) 12 sowie eine Hautschicht 13. Im Signaldraht 2 ist der zentrale Leiter 11 von der Dielekrikums-Schicht 12 bedeckt und die Hautschicht 13 ist am äußeren Umfang der Dielektrikums-Schicht 12 vorgesehen. Dann sind zwei Signaldrähte 2 parallel derart angeordnet, dass die Signaldrähte 2 miteinander in Kontakt stehen. Ein Talabschnitt ”A” wird an einem Seitenabschnitt an Kontaktabschnitten der Signaldrähte 2 ausgebildet. Der Ableitungsdraht 3 ist im Talabschnitt ”A” entlang dessen Längsrichtung angeordnet.
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Dann wird ein äußerer Leiter 4, der aus einem metallischen Folienband gefertigt ist, auf die äußeren Umfänge der Signaldrähte 2 und des Ableitungsdrahts 3 herumgewickelt, während die oben beschriebene Anordnungsstruktur beibehalten wird. Zusätzlich wird eine Außenseite des äußeren Leiters 4 von einer Mantelschicht 14 abgedeckt.
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Obwohl die Signaldrähte 2 parallel zueinander in einer geraden Weise in der Differential-Übertragungs-Signalleitung 1 angeordnet sein können, kann die Differential-Übertragungs-Signalleitung 1 auch alternativ von einer Übertragungsleitung des Verwindungstyps realisiert werden, bei dem die Signaldrähte miteinander verwunden sind. In dem Falle, dass die Differential-Übertragungs-Signalleitung 1 in Verwindungsweise gefertigt ist, wird der Ableitungsdraht 3 in Kombination mit den Signaldrähten 2 verwunden. In einem solchen Fall, dass der Ableitungsdraht 3 in Kombination mit den Signaldrähten 2 verwunden ist, besteht ein höheres Risiko, dass der Ableitungsdraht 3 gegen die Signaldrähte 2 niedergedrückt wird, so dass die Isolierungsschichten der Signaldrähte 2 beschädigt werden können, verglichen mit einem solchen Fall, bei dem die Signaldrähte 2 parallel zueinander angeordnet sind.
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Es gibt einige Fälle, bei denen die Signaldrähte 2 keine Hautschicht 13 aufweisen.
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Als zentraler Leiter 11, der die Signaldrähte 2 aufbaut, kann beispielsweise entweder ein Litzendraht oder ein einzelner Draht verwendet werden. Der Litzendraht wird durch Verseilen oder Verwinden von 7 Stücken von Elementdrähten hergestellt werden. Als zentraler Leiter 11 können Drähte, deren Außendurchmesser von 0,16 mm (äquivalent zu AWG 32) bis 0,58 mm (äquivalent zu AWG 24) ausgewählt sind, verwendet werden. Als zentraler Leiter 11 kann ein geglühter Kupferdraht und eine Kupferlegierung verwendet werden, während diese Drähte entweder mit Zinn oder Silber plattiert sind. Die Dielektrikums-Schicht 12 wird durch Bedecken eines äußeren Umfangs des zentralen Leiters 11 mit Polyolefin, Polyester, Polyvinylchlorid, Fluorokarbon-Polymeren oder dergleichen hergestellt. Alternativ kann geschäumtes Polyolefin als Dielektrikums-Schicht 12 verwendet werden. Die Hautschicht 13 wird aus dem gleichen Harz wie dem für die Dielektrikums-Schicht 12 verwendeten ausgebildet. Sowohl die Hautschicht 13 als auch das Dielektrikum 12 können aus dem gleichen Harz gefertigt sein. Während die Dicken sowohl der Dielektrikums-Schicht 12 als auch der Hautschicht 13 basierend auf den erforderlichen elektrostatischen Kapazitäten festgelegt werden, kann die Gesamtdicke der Dielektrikums-Schicht 12 und der Hautschicht 13 bei etwa 0,1 mm bis etwa 0,5 mm definiert werden.
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Der äußere Leiter 4 wird durch Wickeln eines Metallbands oder dergleichen auf der Dielektrikums-Schicht 12 und der Hautschicht 13 in Spiralform ausgebildet. Das Metallband oder dergleichen kann Alternativ auf die Dielektrikums-Schicht 12 und die Hautschicht 13 auf eine solche Weise gewickelt werden, dass das Metallband längs hierauf so positioniert ist, dass es den äußeren Leiter 4 ausbildet. Das Metallband ist ein solches Band, das eine Metallfolie auf einem Harzband wie etwa PET anhaftet, während eine Kupferfolie oder eine Aluminiumfolie als Metallfolie verwendet werden kann. Die Dicke des Metallbands kann so ausgewählt sein, dass sie etwa 0,01 mm bis 0,1 mm beträgt. Die mechanische Festigkeit der Mantelschicht 14 kann so erhöht werden, dass sie sowohl den äußeren Leiter 4 als auch dessen innere Strukturkomponenten umfasst. Alternativ hierzu kann die oben beschriebene Mantelschicht 14 von der Differential-Übertragungs-Signalleitung 1 abhängig vom Verwendungsgebiet eliminiert werden. Die Mantelschicht 14 kann aus Polyolefin, Polyester, Polyvinylchlorid, Fluorokarbon-Polymeren und dergleichen ausgebildet sein, während die Dicke der Mantelschicht 14 so ausgewählt werden kann, dass sie 0,1 mm bis 1 mm beträgt. Beispielsweise kann die Dicke der Mantelschicht 14 auf 0,25 mm festgelegt werden. In einem Verwendungsgebiet, bei dem nicht brennbare Materialien für die Differential-Übertragungs-Signalleitung 1 erforderlich sind, können nicht brennbare Harze verwendet werden. Im Hinblick auf die Reduzierung der Umweltbelastungen können Harze der Polyolefin-Reihe, die kein Halogen enthalten, Harze der Polyurethan-Reihe, Copolymere wie etwa EVA und EEA, und dergleichen verwendet werden.
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der Ableitungsdraht 3 ist aus einer Drahtlitze durch Verseilen von 7 Stücken von Elementdrähten gefertigt, während der Umfang des Ableitungsdrahts 3 von einem Deckfilm 3b abgedeckt ist, wie dies in 3 gezeigt ist. Obwohl die Dicke des Ableitungsdrahts 3 basierend auf dem Design eines Verbindungsstücks festgelegt werden kann, wenn die Dicke des Ableitungsdrahts 3 sich extrem von der Dicke des zentralen Leiters 11 unterscheidet, ist dann die Dimension des Drahtanschlusses des Ableitungsdrahts 3 unterschiedlich zur Dimension des zentralen Leiters 11. Dementsprechend kann die Dicke der Drahtableitung 3 im Wesentlichen gleich der des zentralen Leiters 11 sein. Während eine Kupferlegierung in dem Ableitungsdraht 3 verwendet werden kann, kann eine mit Zinn, Silber oder dergleichen plattierte Kupferlegierung verwendet werden. Der Ableitungsdraht 3 kann Alternativ hierzu aus einem einzelnen Draht gefertigt sein.
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Ein Halbleiter-Material mit einer gewissen Flexibilität, welches einen elektrisch leitfähigen Füllstoff enthält, wird im Abdeckungsfilm 3b verwendet. Obwohl das oben erläuterte Halbleiter-Material eine elektrisch leitfähige Eigenschaft aufweist, korrespondiert das Halbleiter-Material mit einem solchen Material, bei dem dessen elektrische Leitfähigkeit verglichen mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften des Metalls oder von Kohlenstoff verringert ist. Das Halbleiter-Material impliziert ein solches Material, das in der Lage ist, eine elektrische Leitung zum äußeren Leiter 4 bereitzustellen. Das Biegemodul kann ein Index für die Flexibilität sein. Da das Biegemodul der Elastizität eines weichen Harzes, welcher die Dielektrikums-Schicht 12 des Signaldrahts 2 bildet, gleich 100 bis 600 MPa ist, wird bevorzugt, dass das Biegemodul der Elastizität des Halbleiter-Materials, welches den Deckfilm 3b aufbaut, nahezu gleich den oben beschriebenen Werten ist. Die Differenz zwischen dem Biegemodul der Elastizität des Harzes und dem Biegemodul der Elastizität des Halbleiter-Materials kann innerhalb 100 MPa festgelegt werden. Wenn die Differenz zwischen dem Biegemodul der Elastizität des Halbleiter-Materials und dem Biegemodul der Elastizität des Harzes, welches die Dielektrikums-Schicht 12 bildet, innerhalb des oben beschriebenen Bereichs vorliegt, ist es möglich, beide oben beschriebenen Materialien als äquivalent zueinander zu betrachten.
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Als Halbleiter-Material kann ein solches Material verwendet werden, bei dem ein elektrisch leitfähiges Füllmaterial und eine kleine Menge (nämlich kleiner als oder gleich einige Gew-%) eines Weichmachers im Harz eingearbeitet sind. In Bezug auf das elektrisch leitfähige Füllmaterial sind Carbon-Black (Pulver) sowie metallisches Pulver verwendbar. Wenn 25 oder weniger Gewichtsteile Carbon-Black in Bezug auf 100 Gewichtsteile Harz verwendet werden, bestehen einige Möglichkeiten dahingehend, dass die elektrische Leitfähigkeit nicht erreicht werden kann, was zu einer unzureichenden elektrischen Leitfähigkeit führt. Wenn jedoch die Menge an Carbon-Black 75 Gewichtsteile in Bezug auf 100 Gewichtsteile Harz übersteigt, kann das Carbon-Black kaum in das Harz eingearbeitet werden, und kann ebenso kaum unter stabilen Bedingungen extrudiert werden. Dementsprechend wird eine Menge von Carbon-Black mit 100 Gewichtsteilen Harz vermischt, die so ausgewählt ist, dass sie in einem Bereich von 25 bis 75 Gewichtsteilen liegt.
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Als zu verwendende Harze können Polyethylen mit niedriger Dichte (LDPE), Polypropylen (PP), Polyester-Elastomer, Polyphenylether (PPE) oder eine durch Vermischung der oben erläuterten chemischen Produkte miteinander hergestellte Mischung verwendet werden.
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Dann wird das Halbleiter-Material in Bezug auf die Drahtlitze 3a so extrusions-geformt, dass ein Ableitungsdraht 3, bei dem der Umfang der Drahtlitze 3a mit dem Deckfilm 3b abgedeckt ist, erhalten wird.
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Obwohl die Differential-Übertragungs-Signalleitung 1 gemäß der exemplarischen Ausführungsformen in der Form einer einzelnen Leitung verwendet werden kann, wie dies in 4 gezeigt ist, können eine Vielzahl von Differential-Übertragungs-Signalleitungen 1 miteinander als Verbundleitung 21 kombiniert werden.
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Die in 4 gezeigte Verbundleitung 21 beinhaltet eine Vielzahl von Stücken von Differential-Übertragungs-Signalleitungen 1 und anderen Leitungen 22. Die Vielzahl von Differential-Übertragungs-Signalleitungen 1 und anderen Leitungen 22 sind in Kombination mit Garn 23 durch Wickeln eines Bands 26, dessen äußerer Umfang mittels einer Hülle 25 über eine geflochtene Abschirmung 24 abgedeckt ist, gebündelt.
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Wenn ein Leitungsanschluss mit einem Verbindungsstück 31 verbunden wird, wie dies in 5 gezeigt ist, gibt es einige Fälle, bei denen der Ableitungsdraht 3 um die Außenseite des Signaldrahts 2 herum so gedreht wird, dass er mit dem Verbindungsstück 31 verbunden ist. In diesem Fall wird der Ableitungsdraht 3 in einen solchen Zustand überführt, bei dem der Ableitungsdraht 3 den Signaldraht 2 kreuzt und seitlich zum Signaldraht 2 angeordnet ist. Dann bestehen in diesem Fall einige Möglichkeiten, dass der Ableitungsdraht 3 gegen den Signaldraht 2 gedrückt wird.
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Darüber hinaus wird dann, wenn eine Biegekraft auf die Differential-Übertragungs-Signalleitung 1 aufgebracht wird, der Ableitungsdraht 3 in einen solchen Zustand überführt, dass der Ableitungsdraht 3 gegen den Signaldraht 2 an dessen Biegeabschnitt gedrückt werden kann.
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In Übereinstimmung mit der exemplarischen Ausführungsform ist es, da der Ableitungsdraht 3 vom Abdeckungsfilm 3b bedeckt wird, der aus einem flexiblen Halbleiter-Material gefertigt wurde, welches Kohlenstoff enthält, auch dann, wenn der Ableitungsdraht 3 gegen den Signaldraht 2 gedrückt wird, möglich, ein derartiges Problem zu verhindern, bei dem der Signaldraht 2 beschädigt werden kann. Darüber hinaus kann eine solche hohe Zuverlässigkeit aufrechterhalten werden, dass der zentrale Leiter 11 nicht mit dem Ableitungsdraht 3 kurzgeschlossen wird. Ebenso kann, da der Abdeckfilm 3b des Ableitungsdrahts 3, der den Erdungsdraht bildet, aus einem Halbleiter-Material gefertigt ist, eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit zwischen dem äußeren Leiter 4 und dem Abdeckfilm 3b ebenso sichergestellt werden.
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BEISPIELE
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Ein Test zur Überprüfung, ob ein schädlicher Einfluss gegeben war, wurde unter einer solchen Bedingung ausgeführt, dass ein Ableitungsdraht ohne Deckfilm und ein anderer Abdeckungsdraht mit einem Deckfilm jeweils gegen einen einzelnen Draht gedrückt wurde. Unter einer solchen Bedingung, dass ein Summer mit einem Anschluss des Signaldrahts und einem Anschluss des Ableitungsdrahts verbunden war, wurde der Ableitungsdraht über dem Signaldraht auf eine solche Weise positioniert, dass der Ableitungsdraht den Signaldraht senkrecht kreuzte, und der Ableitungsdraht wurde gegen den Signaldraht gedrückt, und im Anschluss daran wurde die Niederdrückkraft dann gemessen, wenn der Summer hörbar war, da der Ableitungsdraht durch sowohl die Hautschicht als auch die Dielektrikums-Schicht des Signaldrahts hindurchbrach, und somit mit dem zentralen Leiter kurzgeschlossen wurde.
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In Bezug auf den zentralen Leiter, der einen Signaldraht ausbildet, wurde eine Drahtlitze durch Verseilen von 7 Stücken von mit Zinn plattierten geglühten Kupferdrähten verwendet, deren Durchmesser 0,30 mm (nämlich AWG 30) betrug. Eine Dielektrikums-Schicht wurde von einer Polyethylen-Schicht mit einer Dicke von 0,25 mm hergestellt. Während die Polyethylen-Schicht in einer doppelschichtigen Struktur gefertigt war, wurde ein Pigment in die Hautschicht eingemischt, welche außerhalb der Polyethylen-Schicht vorgesehen war, um die Signaldrähte voneinander unterscheiden zu können. In Bezug auf die Ableitungsdrähte, die verwendet wurden, wurde eine Drahtlitze durch Verseilen von 7 Stücken von mit Zinn plattierten geglühten Kupferdrähten verwendet, deren Durchmesser 0,30 mm (nämlich AWG 30) betrug. Ein Ableitungsdraht, der nur aus der Drahtlitze gefertigt war, wurde als ”Ableitungsdraht ohne Deckfilm” bezeichnet, während ein anderer Ableitungsdraht, der mit einem Halbleiter-Material mit einer Dicke von 0,15 mm bedeckt war, als ”Ableitungsdraht mit einem Deckfilm” bezeichnet wurde. In Bezug auf das Halbleiter-Material wurde ein solches Material verwendet, welches durch Einarbeiten von 100 Gewichtsteilen eines Polyethylens mit niedriger Dichte, 55 Gewichtsteilen Carbon-Black und 0,5 Gewichtsteilen eines Weichmachers (Stearinsäure-Zink) miteinander hergestellt wurde. Der Biegemodul der Elastizität des Halbleiter-Materials betrug 148,5 MPa. Der Biegemodul der Elastizität des Polyethylens, welche die Dielektrikums-Schicht des Signaldrahts umfasste, betrug 152,6 MPa. Das bedeutet, dass der Biegemodul der Elastizität des Halbleiter-Materials dem Biegemodul der Elastizität der Dielektrikums-Schicht des Signaldrahts angenähert war. Die Differenz zwischen dem Biegemodul der Elastizität des Halbleiter-Materials und dem der Dielektrikums-Schicht des Signaldrahts betrug nur wenige MPa.
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Als Ergebnis hiervon betrug die Niederdrückkraft, die auf den Ableitungsdraht ohne Deckfilm ausgeübt wurde, 239 N, während die auf den Ableitungsdraht mit dem Deckfilm aufgebrachte Niederdrückkraft 1028 N betrug. In Übereinstimmung mit der Differential-Übertragungs-Signalleitung gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit dem Deckfilm des Halbleiter-Materials bedeckten Ableitungsdraht versehen war, konnte die Dauerfestigkeit in Bezug auf die Niederdrückkraft und dergleichen etwa um einen Faktor 4 oder höher verglichen mit einer konventionellen Differential-Übertragungs-Signalleitung erhöht werden. Wenn die Niederdrückkraft nahezu gleich 239 N ist, besteht ein Risiko dahingehend, dass eine Ableitungsleitung durch eine Isolierungsschicht des Signaldrahts dann durchbrechen kann, wenn die Leitung verwendet wird. In der Differential-Übertragungs-Signalleitung gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch die Isolierungsschicht des Signaldrahts bis zu einer Niederdrückkraft von 1028 N erhöht werden. Als Ergebnis hiervon besteht kein Risiko dahingehend, dass der Ableitungsdraht durch die Isolierungsschicht des Signaldrahts hindurchbricht, während die Differential-Übertragungs-Signalleitung verwendet wird, so dass das Auftreten eines Kurzschlusses zwischen dem zentralen Leiter und dem Ableitungsdraht verhindert werden kann.
