DE68925679T2

DE68925679T2 - Isolierte Leitung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE68925679T2
Application number: DE68925679T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Kakuta; Akinori Mori; Toru Yamanishi
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1988-12-13
Filing date: 1989-11-23
Publication date: 1996-06-27
Anticipated expiration: 2009-11-24
Also published as: EP0373400A2; KR920001934B1; FI895760A0; KR900010804A; EP0373400A3; DE68925679D1; EP0373400B1; CA2005286A1; FI96803C; FI96803B; US5115103A; CA2005286C

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine isolierte Leitung von geringem Durchmesser und mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante sowie ein Verfahren zur Herstellung von dieser.

Technischer Hintercrrund der Erfindung

Eine Aufschäumungs- und Extrudierungs-Technik, wie sie in der Japanischen Patent-Nachprüfungs-Veröffentlichung Nr. 57-30253 beschrieben ist, ist als eine Technik des Standes der Technik zur Bildung einer isolierenden Dtinnfilmschicht auf einem Leiter bekannt. Im allgemeinen kann entsprechend der Technik eine isolierende Schicht, die eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist, mit einer großen Porenzahl hergestellt werden, die durch Aufschäumen eines Polyolefinharzes unter Verwendung irgendeines von verschiedenen chemischen Aufschäummitteln, wie Azodicarbonamid und dergleichen, Inertgasen, wie Stickstoffgas, Argongas und dergleichen, und Gas-ähnlichen oder Flüssigkeits-ähnlichen Kohlenwasserstoffen oder Fluorkohlenstoffen erzielt wird.
Andererseits gibt es ein bekanntes Verfahren, wie es in US-Patent Nr. 3 953 566 und US-Patent Nr. 4 187 390 beschrieben ist, bei dem eine isolierende Schicht durch Aufwickeln eines Fluorharz-Bandes, das eine große Porenzahl aufweist, beim Erstrecken auf einen Leiter gebildet wird. Entsprechend dem Verfahren kann eine Stabilität von der Dielektrizitätskonstante von der isolierenden Schicht im Vergleich mit der Aufschäumungs- und Extrudierungstechnik einfacher beibehalten werden, weil ein Bandmaterial, das eine bekannte Dielektrizitätskonstante aufweist, auf einen Leiter gewickelt wird. Ferner kann gemäß dem Verfahren eine isolierende Dünnfilm- und Hochporenzahl-Isolationsschicht in die praktische Verwendung gebracht werden.
Weiterhin werden in den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen (OPI) Nr. 56-43564 und Nr. 57-39006 ein Verfahren zum Verschmelzen und Extrudieren von Mikrosphären oder Schaummikrosphären, die aus einem anorganischen Material, wie Glas, Aluminiumoxid oder dergleichen, hergestellt sind, einen Teilchendurchmesser von einigen Mikrometern bis einige Millimeter aufweisen und mit einem thermoplastischen Harz beschichtet sind, und ein Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters vorgeschlagen, das die Schritte umfaßt: Auflösung eines thermoplastischen Harzes, wie Polyethylen, Polyvinylchlorid oder dergleichen, in einem Lösungsmittel, wie Xylen oder dergleichen; Zuführung der sich ergebenden Lösung auf einen Leiter; und Trocknen der sich ergebenden Lösung.
In jüngster Zeit hat sich ein Bedarf nach einer Signalübertragungsleitung, die einen geringen Durchmesser, jedoch eine hohe Dichte aufweist, auf dem medizinischen Gebiet, dem Computermeßgebiet und anderen Gebieten vergrößert. Daher hat sich die Entwicklung eines isolierten Leiters niedrigen Durchmessers, der durch Zuführung einer dünnen Beschichtung auf einen Leiter niedrigen Durchmessers gebildet wird und eine niedrige Dielektrizitätskonstante aufweist, beschleunigt.
Unter den oben genannten Techniken aus dem Stand der Technik besitzt das Verfahren, da in der Japanischen Patent-Nachprüfungs-Veröffentlichung Nr. 57-30253 beschrieben ist, einen Nachteil dahingehend, das die Dicke von der Beschichtungsschicht auf nicht weniger als 200µm begrenzt ist, weil ein Verschmelzen von einem Polyolefinharz, dessen Aufschäumen und dessen Zuführung auf einen Leiter gleichzeitig durch einen Schneckenextruder ausgeführt werden, wodurch es schwierig gemacht wird, eine hohe Aufschäumrate in der isolierenden Dünnfilm-Schicht zu erzielen. Ferner bildet das Verfahren einen Nachteil dahingehend, daß die Aufschäumrate nicht einfach gesteuert werden kann.
Andererseits besitzt das Verfahren, das jeweils in den US-Patenten Nr. 3 953 566 und Nr. 4 187 390 beschrieben ist, ein Problem dahingehend, daß eine teilweise ungleichmäßigkeit von der Oberfläche von der isolierenden Schicht nicht vermieden werden kann, und die Herstellungs-Lineargeschwindigkeit sehr gering ist.
Die Verfahren, die in den japanischen ungeprüften Patentveröffentlichungen (OPI) Nr. 56-43564 und Nr. 57-39006 beschrieben sind, weisen die folgenden Nachteile auf, obwohl die Aufschäumrate einfach gesteuert werden kann.
Bei dem ersteren Verfahren zum Extrudieren und Zuführen von Hohl- oder Schaumkugeln, die mit einem thermoplastischen Harz beschichtet sind, wird der thermoplastische Harz, der die Oberfläche von jeder Mikrosphäre abdeckt, verschmolzen, dem Leiter zugeführt und dann abgekühlt, um die Mikrosphäre zu verbinden. Dementsprechend werden, weil die thermoplastische Harzschicht zum Zweck der Erzielung einer hohen Porenzahl verdünnt wird, die mechanische Festigkeit, insbesondere die Dehnungsrate, von der isolierenden Schicht, die auf dem Leiter gebildet ist, beträchtlich gesenkt. Wenn die thermoplastische Harzschicht von der Mikrosphäre verdickt wird, um die mechanische Festigkeit von der isolierenden Schicht zu erhalten, verringert sich die Porenzahl, so daß die Dielektrizitätskonstante von der isolierten Leitung steigt. Ferner ist, weil eine Temperatur von mindestens 150ºC und hoher Druck innerhalb des Extruders erforderlich sind, das Material, welches für die Mikrosphäre verwendet wird, auf anorganische Materialien, wie Glas, Aluminiumoxid und dergleichen beschränkt. Da jedes der Materialien für die Mikrosphäre eine derart hohe intrinsische Dielektrizitätskonstante aufweist, kann außerdem ein Kabel mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante und einem niedrigen Verlust nicht hergestellt werden.
Das letztere Verfahren zur Erzeugung eines isolierten Leiters umfaßt die Schritte: Auflösen eines thermoplastischen Harzes, wie Poylethylen, Polyvinylchlorid oder dergleichen, und von Mikrosphären aus anorganischem Material in einem Lösungsmittel, wie Xylen oder dergleichen; Zuführen der sich ergebenden Lösung auf einen Leiter; und Trocknen der sich ergebenden Lösung mit einer Erwärmung, die, ähnlich zu dem ersteren Verfahren, zum Trocknen erforderlich ist. Weil das Material, welches für die Mikrosphäre verwendet wird, auch beschränkt ist, ist es, wie bei dem ersteren Verfahren, schwierig, ein Kabel mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante und niedrigem Verlust zu erzeugen. Ferner ist die Herstellungsgeschwindigkeit sehr gering, da das Lösungsmittel in der zugeführten Flüssigkeitsähnlichen Zusammensetzung verdampft wird.
Es ist daher eine Aufgabe von der vorliegenden Erfindung, einen isolierten Leiter bereitzustellen, der hervorragende elektrische Kennwerte, insbesondere eine niedrige Dielektrizitätskonstante, aufweist, und der vorzugsweise einen geringen Durchmesser von nicht mehr als 200µm besitzt, welcher dadurch die Nachteile im Stand der Technik beseitigt.

Zusammenfassung der Erfindung

Als ein Ergebnis von Forschungen und Bemühungen, um die oben genannte Aufgabe zu erreichen, haben die Anmelder herausgefunden, daß ein isolierter Leiter, der einen geringen Durchmesser und eine niedrige Kapazität aufweist, eine Kombination, die nicht im Stand der Technik realisiert ist, durch einen neuen Beschichtungsaufbau, der die vorliegende Erfindung darstellt, zur praktischen Verwendung gebracht werden kann.
Die vorliegende Erfindung erzielt die Aufgabe durch Bereitstellung eines isolierten Leiters, der die Merkmale umfaßt, welche in Anspruch 1 ausgeführt sind.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt die isolierende Schicht, welche den Leiter abdeckt, eine Mischung aus einer mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harzzusammensetzung und Mikrosphären. Der isolierte Leiter ist dahingehend hervorragend, daß trotz der Dünnfilmbeschichtung eine niedrige Kapazität erhalten werden kann, Schwankungen der Kapazität aufgrund des Herstellungsverfahrens niedrig sind, die Beschichtungsschicht glatt ist und eine Hochgeschwindigkeits-Herstellung möglich ist. Die Mikrosphären, die darin verwendet werden, können sämtlich den gleichen mittleren Durchmesser oder mindestens zwei verschiedene mittlere Durchmesser aufweisen.
Weiterhin wird der oben genannte isolierte Leiter gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Erzeugung eines isolierten Leiters verkörpert, das die Schritte umfaßt, welche in den entsprechenden unabhängigen Ansprüchen 9, 11 und 17 ausgeführt sind. Grundsätzlich enthält das Verfahren entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Mischen von Mikrosphären in eine mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung, um eine Beschichtungs-Harzzusammensetzung vorzubereiten; Zuführen der Beschichtungs-Harzzusammensetzung auf die äußere Oberfläche von einem Leiter; und Aushärten der Beschichtungs- Harzzusammensetzung durch Energiebestrahlung, um dadurch eine Beschichtungsschicht zu bilden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht von einer ersten Ausführungsform von dem isolierten Leiter entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittansicht von einer zweiten Ausführungsform von dem isolierten Leiter entsprechend der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 eine schematische Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung des isolierten Leiters entsprechend der vorliegenden Erfindung darstellt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Die mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise eine mit Ultraviolettstrahlen aushärtbare Harzzusammensetzung. Die Beschichtungs-Harzzusammensetzung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist eine mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung oder eine Mischung aus einer mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harzzusammensetzung und Mikrosphären, die darin enthalten sind.
Die Mikrosphären, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, enthalten jeweils Luft oder ein anderes Gas, wie Stickstoffgas, Argongas, Isobutangas oder dergleichen; und besitzen einen Schalenbereich, der aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt ist, welches aus thermoplastischen Harzen, wie einem Vinylidenchlorid-Acrylonitril-Copolymer, Polyethylen, Fluoroharz und dergleichen; mit Wärme aushärtbare Harze, wie Epoxidharz, Phenolharz, Karbamidharz und dergleichen; und anorganischen Materialien, wie Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Kohlenstoff, Zirkoniumoxid, Modifikationen von diesen und dergleichen, ausgewählt ist.
In dem Fall, wenn die Mikrosphären aus einem anorganischen Material hergestellt sind, können die Oberflächen von den Mikrosphären mit einem Siliziumwasserstoff-Kopplungsmittel oder dergleichen behandelt sein. Ein Vinylidenchlorid-Acrylonitril- Copolymer oder dergleichen wird aus Sicht der Absenkung seiner Dielektrizitätskontante, verglichen mit Siliziumdioxid, bevorzugt verwendet.
Die Mikrosphären weisen vorzugsweise mittlere Durchmesser innerhalb eines Bereiches von 1 bis 100µm und Schalendicken auf, die nicht größer als 0,5µm sind, um eine Beschichtungsschicht mit einer niedrigen Dielektrizitätskonstante und einer Dicke zu erzielen, die nicht größer als 200µm ist. Dies gilt, weil die Porenzahl durch Mischung der Mikrosphären ohne eine Absenkung der Glattheit von der Beschichtungsschicht vergrößert wird.
Um die Wirkung von der vorliegenden Erfindung weiter zu verbessern, können mindestens zwei Arten von Mikrosphären, die verschiedene mittlere Durchmesser aufweisen, aus Mikrosphären ausgewählt werden, die mittlere Durchmesser innerhalb eines Bereiches von 1 bis 100µm und eine Schalendicke aufweisen, die nicht größer als 0,5µm ist. Dies macht es möglich, die Porenzahl durch Mischung der Mikrosphären ohne eine Verringerung der Glattheit von der Beschichtungsschicht zu steigern. Die Mikrosphären, die sich im mittleren Durchmesser unterscheiden, können aus denselben oder verschiedenen Materialien hergestellt sein. Es wird jedoch bevorzugt, daß die Dielektrizitätskonstante von dem Material für die Mikrosphären mit kleinerem mittleren Durchmesser nicht höher ist als die Dielektrizitätskontante von dem Material für die Mikrosphären mit dem größeren mittleren Durchmesser.
Beispiele von der mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harzzusammensetzung, die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, enthalten einen mit Wärme aushärtbaren Harz, einen mit Ultraviolettstrahlen aushärtbaren Harz und einen mit Elektronenstrahlen aushärtbaren Harz. Aus Sicht der schnellen Bildung einer Beschichtung wird ein mit Ultraviolettstrahlen aushärtbarer Harz bevorzugt.
Beispiele der mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harze, die hierbei verwendet werden, enthalten Silikonharz, Epoxidharz, Urethanharz, Polyesterharz, Epoxidacrylat, Urethanacrylat, Fluoracrylat, Silikonacrylat, Polyesteracrylat und dergleichen.
Um die Kapazität der Beschichtung zu reduzieren, wird bevorzugt, daß die dielektrische Konstante von der mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harzzusammensetzung niedrig ist. Dementsprechend sollte die Dielektrizitätskonstante von dem mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harz nicht größer als 4,0, vorzugsweise nicht größer als 3,0, sein.
Um die Dielektrizitätskonstante von dem mit Energiebestrahlung einstellbaren Harz zu verringern, ist es insbesondere bevorzugt, daß der Harz aus einem Silikonharz, Fluoracrylat, Sihkonacrylat und dergleichen ausgewählt ist.
Im allgemeinen sind Zusätze, wie Aufschäummittel, Oxydationsinhibitoren, Lichtstabilisatoren, Harzkupplungsmittel, Oberflächenbehandlungsmittel, Teilchendispersionsmittel und dergleichen, wenn sie dem Beschichtungsharz von diesem Typ isolierten Leiters zugesetzt werden, bei der Verbesserung der niedrigen Kapazität in dem Beschichtungsharz wirksam, während auch die Stabilität, die mechanischen Kennwerte, die funktionellen Kennwerte und dergleichen verbessert werden.
Die Mikrosphären und der mit Energiebestrahlung aushärtbare Harz werden in einem Volumenverhältnis von nicht weniger als 1:1 gemischt. Dies gilt, weil, wenn das Volumenverhältnis geringer als 1 ist, die Porenzahl von dem Beschichtungsharz, der durch die Mischung der Mikrosphären erzeugt wird, geringer als 40% ist, wodurch unmöglich gemacht wird, eine Beschichtungsschicht mit niedriger Kapazität und niedriger Dielektrizitätskonstante zu erhalten.
Weiterhin ist, wenn eine Beschichtungsschicht verwendet wird, die durch eine Harzzusammensetzung erzeugt worden ist, welche durch Mischung von sich im mittleren Durchmesser unterscheidenden Mikrosphären gebildet worden ist, der bevorzugte Bereich des Durchmessers von den Mikrosphären, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, der folgende. Wenn z. B. zwei Arten von sich im mittleren Durchmesser unterscheidenden Mikrosphären verwendet werden, erfüllen die zwei Arten vorzugsweise die Beziehung r&sub2;/r&sub1;≤0.224, worin r&sub1; den mittleren Durchmesser von einer Art von Mikrosphären, 1, darstellt und r&sub2; den mittleren Durchmesser von der anderen Art von Mikrosphären, 2, darstellt. Wenn z. B. n Arten von Mikrosphären verwendet werden, so werden die n Arten vorzugsweise ausgewählt, um die Beziehung
r(i+1)/r≤0.224
zu erfüllen, wobei i=1, 2, 3...n
r(i+1)≤r(i) gilt.
Ferner wird bevorzugt, daß der Bereich von der Viskosität von der Beschichtungs-Harzzusammensetzung nach Mischung der Mikrosphären und des mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harzes von 100 bis 100.000 cps beträgt. Um insbesondere die Zuführung von der Beschichtungs-Harzzusammensetzung einfach zu machen, beträgt der Bereich von der Viskosität vorzugsweise von 1.00 bis 10.000 cps. Daher ist unter den mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harzen ein mit Ultraviolettstrahlen aushärtbarer Harz geeignet, um die Beschichtungs-Harzzusammensetzung von 1.000 bis 10.000 cps vorzubereiten, weil dessen Viskosität frei wählbar ist.
Obwohl die Beschichtungsdicke nicht im einzelnen beschränkt ist, sollte die bevorzugte Dicke nicht größer als 500µm betragen, um den mit Energiebestrahlung einstellbaren Harz genügend zu härten.
Der Leiter gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht im einzelnen beschränkt. Ein bekannter elektrischer Leiter, z. B. Kupfer, Aluminium, Legierungen aus diesen, oder Leiter, die mit den oben erwähnten Metallen plattiert sind, oder dergleichen können verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird mit mehr Einzelheiten unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 ist eine Schnittansicht von einer ersten Ausführungsform des isolierten Leiters gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Figur 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Leiter, und 2 bezeichnet eine isolierende Schicht, die eine Beschichtung aus einer Mischung aus Mikrosphären und einem mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harz ist.
Figur 2 ist eine Schnittansicht von einer zweiten Ausführungsform von dem isolierten Leiter gemäß der vorliegenden Erfindung. In Figur 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Leiter, 20 bezeichnet eine isolierende Schicht, die eine Beschichtung aus einer Mischung von Mikrosphären und einem mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harz ist, 20a bezeichnet Mikrosphären großen Durchmessers und 20b bezeichnet Mikrosphären kleinen Durchmessers.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des isolierten Leiters entsprechend der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf eine Ausführungsform von der Erfindung, die in Figur 3 gezeigt ist, beschrieben.
Eine Beschichtungs-Harzzusammensetzung, die eine Mischung aus Mikrosphären desselben mittleren Durchmessers und einem mit Energiebestrahlung einstellbaren Harz oder eine Mischung von mindestens zwei Arten von sich im mittleren Durchmesser unterscheidenden Mikrosphären und einem mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harz umfaßt, wird der äußeren Oberfläche von dem Leiter 4 zugesetzt, der aus einem Zuführmittel herausgeführt wird, das in Figur 3 mit dem Bezugszeichen 3 bezeichnet ist. Die Beschichtungs-Harzzusammensetzung, die so zugeführt worden ist, wird einer Bestrahlung von Energie, wie Wärme, Ultraviolettstrahlen, einem Elektronenstrahl oder dergleichen ausgesetzt, welche von einem Harzhärtungsmittel 6 geliefert wird, so daß die Beschichtungs-Harzzusammensetzung gehärtet wird, um eine Beschichtung auf dem Leiter 4 zu bilden, um dadurch einen isolierten Leiter 7 entsprechend der vorliegenden Erfindung zu fertigen. Das Bezugszeichen 8 bezeichnet ein Aufnahmemittel. Das Harzbeschichtungsgerät 5 ist das Mittel, durch das die Beschichtungs-Harzzusammensetzung, die Mikrosphären enthält und eine relativ hohe Viskosität aufweist, gleichförmig zugeführt werden kann. Bekannte Techniken, wie eine Beschichtungstechnik durch die Verwendung einer Druckdüse, eine Tauchtechnik unter Verwendung einer offenen Düse und dergleichen können als das Harzbeschichtungsgerät 5 verwendet werden.
Wie ein solcher isolierter Leiter, der einen geringen Durchmesser und eine niedrige Kapazität aufweist und der im Stand der Technik nicht realisiert werden konnte, durch die vorliegende Erfindung realisiert werden kann, wird erklärt.
Um die Vorgehensweise von der vorliegenden Erfindung zu erklären, wird die Beziehung von der Porenzahl und der Dielektrizitätskonstante beschrieben. Die Porenzahl V wird durch ein Dichteverfahren gemessen und durch die folgende Gleichung (1) berechnet.
( o- ) / o X 100 (%) ..... (1)
Po stellt die Dichte des Basisharzes dar und stellt die Dichte des Mikrosphären enthaltenden Harzes dar.
Es ist gut bekannt, daß die Dielektrizitätskonstante &epsi; einer Mikrosphären enthaltenden Harzzusammensetzung durch die Dielektrizitätskonstante &epsi;&sub1; des Basisharzes, die Dielektrizitätskonstante &epsi;&sub2; von einem Gas, das in der Mikrosphäre enthalten ist, und die Porenzahl V bestimmt wird, die durch das Mischen der Mikrosphären in dem Basisharz erzeugt wird, und daß die Dielektrizitätskonstante &epsi; durch die folgende Gleichung (2) dargestellt wird, wenn die Schalendicke von der Mikrosphäre sehr dünn und die Dielektrizitätskonstante von dem Schalenmaterial vernachlässigbar ist.
Entsprechend können gewünschte Poren stabil in der Beschichtungsschicht durch Auswahl jeweils des Materials zur Bildung der Mikrosphären, deren Porenzahl, den Gehalt von den Mikrosphären in der Harzzusammensetzung und das Material für die Harzzusammensetzung gebildet werden, und es ist daher möglich, eine isolierende Schicht zu bilden, die eine gewünschte Dielektrizitätskonstante aufweist.
Um die Dielektrizitätskonstante &epsi; auf einen niedrigen Wert einzustellen, der nicht größer als 1,60 ist, was ein Ziel der vorliegenden Erfindung darstellt, muß die Dielektrizitätskonstante &epsi;&sub1; von dem Basisharz ausgewählt werden, um so die Porenzahl auf einen Wert zu erhöhen, der größer als 40% ist, weil die niedrigste Dielektrizitätskonstante von sämtlichen Harzen, die ein Fluorkohlenstoffharz besitzt, 2 beträgt.
In dem Fall, wenn für den Basisharz erforderlich ist, zum Härten einer hohen Temperatur ausgesetzt zu werden, besteht eine Gefahr, daß das Gas, welches in den Mikrosphären enthalten ist, sich ausdehnen und zusammenziehen kann, und daß die Mikrosphären mit dem Ergebnis deformiert werden können, daß die Porenzahl nicht beibehalten werden kann. Dazu im Gegensatz können, wenn ein mit Ultraviolettstrahlen aushärtbarer Harz bei der vorliegenden Erfindung als der mit Energiebestrahlung aushärtbare Harz verwendet wird, die Mikrosphären, die helfen, dem Harz eine niedrige Dielektrizitätskonstante zu geben, verwendet werden, weil es nicht notwendig ist, den mit Ultraviolettstrahlen aushärtbaren Harz zu erwärmen, um ihn auszuhärten. Ein zusätzlicher weg zur Erzielung einer sehr niedrigen Dielektrizitätskonstante in dem Harz besteht auch darin, daß ein Harz mit einer intrinsisch niedrigen Dielektrizitätskonstante als der mit Energiebestrahlung aushärtbare Harz ausgewählt wird.
Weil die Mikrosphären einen mittleren Durchmesser innerhalb eines Bereiches von ungefähr 1 bis ungefähr 100µm und eine Schalendicke aufweisen, die nicht größer als 0,5µm ist, können Poren sicher gebildet werden, selbst wenn die Beschichtung aus einem dünnen Film hergestellt wird. Dementsprechend ist es möglich, einen isolierten Leiter herzustellen, der zu einer Hochgeschwindigkeitsübertragung in der Lage ist, in dem die Kapazität in der isolierenden Schicht nicht größer als 1,60 ist, was bei den Erzeugnissen gemäß dem Stand der Technik nicht mzglich gewesen wäre, selbst wenn die Dicke von der isolierenden Schicht nicht größer als 200µm ist.
Weiterhin wird entsprechend der vorliegenden Erfindung eine mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung, die Mikrosphären enthält, zugeführt, und dann durch Energiebestrahlung, wie Wärme, Ultraviolettstrahlen, Elektronenstrahlen oder dergleichen ausgehärtet. Dementsprechend kann die Herstellungsgeschwindigkeit im Vergleich mit den Mitteln des Standes der Technik entweder zum Aufschäumen eines thermoplastischen Harzes oder zum Aufwickeln eines Bandes stark verbessert werden.
Da die isolierende Schicht aus einer Beschichtung aus einer Harzzusammensetzung gebildet wird, die eine Dielektrizitätskonstante aufweist, welche durch Auswahl des Gehalts von den Mikrosphären in der Harzzusammensetzung und des Materials für die Harzzusammensetzung, wie es oben beschrieben wurde, vorbestimmt ist, ist es möglich, Schwankungen der Kapazität wegen einer Instabilität des Herstellungsverfahrens zu vermeiden. Dementsprechend ist es möglich, einfach isolierte Leiter mit stabiler Qualität herzustellen.
Da die Harzzusammensetzung entweder Mikrosphären, die sämtlich im mittleren Durchmesser gleich sind, oder Mikrosphären von mindestens zwei unterschiedlichen mittleren Durchmessern enthält, von denen beide aus Mikrosphären ausgewählt sind, welche einen Teilchendurchmesser von 1 bis 100µm aufweisen, besitzt die vorliegende Erfindung ferner einen weiteren Vorteil dahingehend, daß die Oberfläche von der isolierenden Schicht im Vergleich mit dem Stand der Technik viel glatter gemacht werden kann.

Beispiel 1

Isobutangas enthaltende Vinylidenchlorid-Acrylonitril-Copolymer-Harzmikrosphären, die einen Durchmesser von 40µm und eine Schalendicke von 0,05µm (hergestellt von EXPANCELL Co.) aufweisen, und ein mit Ultraviolettstrahlen aushärtbarer Harz (Dielektrizitätskonstante: 2,50), der hauptsächlich Fluoracrylate mit einer Viskosität von 500 cps enthält, wurden mit dem Volumenverhältnis 3:1 gemischt und durch Rühren dispergiert, um dadurch eine Beschichtungs-Harzzusammensetzung vorzubereiten, die eine Viskosität von 8500 cps aufweist.
Die äußere Oberfläche eines silberplattierten Kupferdrahtes, der einen äußeren Durchmesser von 150µm aufweist, wurde mit der vorbereiteten Beschichtungs-Harzzusammensetzung unter Verwendung einer Druckdüsen-Beschichtungsvorrichtung beschichtet, und dann wurde die Beschichtung mit Strahlung unter Verwendung einer Ultraviolettstrahlen-Aushärtungsvorrichtung ausgehärtet, die aus einer Quecksilberlampe besteht, um dadurch einen isolierten Leiter entsprechend der vorliegenden Erfindung herzustellen, der eine Beschichtungsdicke von 100µm und einen äußeren Durchmesser von 350µm aufweist.
Wenn das Porenverhältnis von der isolierenden Schicht des isolierten Leiters durch ein Dichteverfahren gemessen wurde, betrug es 70%. Wenn dessen Dielektrizitätskonstante bei einer Frequenz von 1MHz gemessen wurde, betrug sie 1,38. Wenn die Bruchdehnung von der isolierenden Beschichtung von dem isolierten Leiter gemessen wurde, betrug sie 50%. Obwohl der isolierte Leiter auf einen Dorn mit 1mm Durchmesser gewickelt wurde, wurde die Beschichtung nicht gebrochen. Kurz gesagt, der isolierte Leiter war für praktische Verwendungen flexibel genug.

Beispiel 2

Luft enthaltende Phenolharz-Mikrosphären, die einen mittleren Durchmesser von 20µm und eine Schalendicke von 0,1µm aufweisen, und ein mit Ultraviolettstrahlen einstellbarer Harz (Dielektrizitätskonstante: 3,45), der hauptsächlich Urethanacrylat mit einer Viskosität von 700 cps aufweist, wurden mit dem Volumenverhältnis 3:1 gemischt und durch Rühren dispergiert, um dadurch eine Beschichtungs-Harzzusammensetzung vorzubereiten, die eine Viskosität von 9000 cps aufweist.
Die äußere Oberfläche von einem silberplattierten Kupferdraht, der einen äußeren Durchmesser von 150µm aufweist, wurde mit der vorbereiteten Beschichtungs-Harzzusammensetzung unter Verwendung einer Druckdüsen-Beschichtungsvorrichtung beschichtet und dann mit Bestrahlung unter Verwendung einer Ultraviolettstrahlen-Aushärtungsvorrichtung mit einer Quecksilberlampe ausgehärtet, um dadurch einen isolierten Leiter entsprechend der vorliegenden Erfindung herzustellen, der eine Beschichtungsdicke von 150µm und einen äußeren Durchmesser von 550µm aufweist. Die Porenzahl von der isolierenden Schicht des isolierten Leiters betrug 70%. Dessen Dielektrizitätskonstante betrug 1,60 (bei einer Frequenz von 1MHz).
Wenn die Bruchdehnung von der isolierenden Beschichtung von dem isolierten Leiter gemessen wurde, betrug sie 50%. Selbst wenn der isolierte Leiter auf einen Dorn von lmm Durchmesser gewickelt wurde, wurde die Beschichtung nicht gebrochen. Kurz gesagt, der isolierte Leiter war für praktische Verwendungen flexibel genug.

Beispiel 3

Luft enthaltende Glas-Mikrosphären, die einen mittleren Durchmesser von 10µm und eine Schalendicke von 0,1µm aufweisen, und ein mit Wärme aushärtbarer Harz (Dielektrizitätskonstante: 2,70), der hauptsächlich Silikonharz mit einer Viskosität von 1000 cps enthält, wurden mit dem Volumenverhältnis 2:1 gemischt und durch Rühren dispergiert, um dadurch eine Beschichtungs-Harzzusammensetzung vorzubereiten, die eine Viskosität von 1200 cps aufweist.
Die äußere Oberfläche eines zinnplattierten Kupferdrahtes, der einen äußeren Durchmesser von 200µm aufweist, wurde mit der vorbereiteten Beschichtungs-Harzzusammensetzung unter Verwendung einer Druckdüsen-Beschichtungsvorrichtung beschichtet und dann unter Verwendung eines Wärme-Aushärtofens mit von 300 bis 400ºC ausgehärtet, um dadurch einen isolierten Leiter entsprechend der vorliegenden Erfindung herzustellen, der eine Beschichtungsdicke von 150µm und einen äußeren Durchmesser von 550µm aufweist. Die Porenzahl von der isolierenden Schicht des isolierten Leiters betrug 60%. Dessen Dielektrizitätskonstante betrug 1,59 (bei einer Frequenz von 1MHz).
Wenn die Bruchdehnung von der isolierenden Schicht von dem isolierten Leiter gemessen wurde, betrug sie 10%. Selbst wenn der isolierte Leiter auf einen Dorn mit 5mm Durchmesser gewikkelt wurde, wurde die Beschichtung nicht gebrochen. Kurz gesagt, der isolierte Leiter war für praktische Verwendungen flexibel genug.

Beispiel 4

Isobutangas enthaltende Vinylidenchlorid-Acrylonitril-copolymer-Harzmikrosphären, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 40µm (0,05µm Schalendicke) aufweisen, Isobutangas enthaltende Vinylidenchlorid-Acrylonitril-Copolymer-Harzmikrosphären, die einen mittleren Teilchendurchmesser von 8µm (0,05µm Schalendicke) aufweisen, und ein mit Ultraviolettstrahlen einstellbarer Harz (Dielektrizitätskonstante: 3,45), der hauptsächlich Silikonacrylat mit einer Viskosität von 500 cps aufweist, wurden mit dem Volumenverhältnis 2,2:0,8:1 gemischt und durch Rühren dispergiert, um dadurch eine Beschichtungs-Harzzusammensetzung vorzubereiten, die eine Viskosität von 9000 cps aufweist.
Die äußere Oberfläche von silberplattiertem Kupferdraht, der einen äußeren Durchmesser von 200µm aufweist, wurde mit der vorbereiteten Beschichtungs-Harzzusammensetzung unter Verwendung einer Druckdüsen-Beschichtungsvorrichtung beschichtet und dann mit Bestrahlung unter Verwendung einer Ultraviolettstrahlen-Aushärtungsvorrichtung ausgehärtet, die aus einer Quecksilberlampe besteht, um dadurch einen isolierten Leiter entsprechend der vorliegenden Erfindung herzustellen, der eine Beschichtungsdicke von 100µm und einen äußeren Durchmesser von 400µm aufweist. Wenn die Porenzahl von der isolierenden Schicht von dem isolierten Leiter durch ein Dichteverfahren gemessen wurde, betrug sie 71%. Wenn dessen Dielektrizitätskonstante bei einer Frequenz von 1MHz gemessen wurde, wurde ein sehr niedriger Wert von 1,55 erhalten.

Veraleichsbeispiel

Eine Art von Isobutangas enthaltenden vinylidenchlorid-Acrylonitril-copolymer-Harzmikrosphären, die einen Durchmesser von 40µm (0,05µm Schalendicke) aufweisen, und ein mit Ultraviolettstrahlen aushärtbarer Harz (Dielektrizitätskonstante: 3,45), der hauptsächlich Silikonacrylat mit einer Viskosität von 500 cps aufweist, wurden mit dem Volumenverhältnis 3:1 gemischt und durch Rühren dispergiert, um dadurch eine Beschichtungs-Harzzusammensetzung vorzubereiten, die eine Viskosität von 9500 cps aufweist.
Ähnlich zu Beispiel 1 wird die äußere Oberfläche von silberplattiertem Kupferdraht, der einen äußeren Durchmesser von 200µm aufweist, mit der Beschichtungs-Harzzusammensetzung beschichtet, die so durch Dispersion von den Mikrosphären verbreitet wurde, die einen gleichförmigen Teilchendurchmesser aufweisen, und dann unter Verwendung einer Ultraviolettstrahlen-Aushärtungsvorrichtung ausgehärtet, um dadurch einen isolierten Leiter (Vergleichserzeugnis) herzustellen, der eine Beschichtungsdicke von 100µm und einen äußeren Durchmesser von 400µm aufweist.
Die Porenzahl von der isolierenden Schicht von dem isolierten Leiter betrug 65%, und dessen Dielektrizitätskonstante betrug 1,80. Kurz gesagt, der isolierende Leiter besitzt, verglichen mit dem von Beispiel 4, eine relativ geringe Porenzahl und eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante.
Wie oben beschrieben wurde, kann entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Dünnfilm-beschichteter isolierter Leiter, der im Durchmesser gering, jedoch niedrig in der Kapazität ist, stabil ohne Schwankungen der Kapazität wegen des Herstellungsverfahrens und mit einer Geschwindigkeit hergestellt werden, die höher als die des Standes der Technik ist. Der sich ergebende isolierte Leiter besitzt eine Kapazität von einem berechneten Wert und eine glatte Beschichtungsschichtoberfläche.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein isolierter Leiter von geringem Durchmesser, jedoch niedriger Kapazität, bei dem die Dielektrizitätskonstante von der Beschichtungsschicht nicht größer als 1,60 ist, wenn die Dicke von der isolierenden Schicht vorzugsweise nicht mehr als 200µm beträgt, in praktische Verwendung gebracht werden, während ein solcher isolierter Leiter nicht im Stand der Technik erhalten werden konnte.
Dementsprechend kann der Bereich seiner Verwendung als ein isolierter Hochgeschwindigkeits-Übertragungs-Leiter merklich vergrößert werden, der für eine Hochdichte-Signalübertragungsleitung in medizinischen Meßgeräten, computermeßgeräten und dergleichen erforderlich ist.

Claims

1. Isolierter Leiter, in dem ein Leiter (1) auf seiner äußeren Oberfläche mit einer isolierenden Schicht (2) beschichtet ist, welche isolierende Schicht eine Mischung aus einer mit Energiebestrahlung aushärtbaren Harzzusammensetzung und Mikrosphären umfaßt, wobei das Volumenverhältnis von den Mikrosphären zu dem Harz nicht niedriger als 1:1 und die Porenzahl größer als 40% sein sollte, um eine Dielektrizitätskonstante zu erhalten, die, gemessen bei einer Frequenz von 1MHz, nicht größer als 1,6 ist.

2. Isolierter Leiter gemäß Anspruch 1, bei dem die mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung eine mit Ultraviolettstrahlen aushärtbare Harzzusammensetzung ist.

3. Isolierter Leiter gemäß Anspruch 1, bei dem die Mikrosphären eine monomodale Teilchengrößenverteilung umfassen.

4. Isolierter Leiter gemäß Anspruch 1, bei dem die Mikrosphären eine bimodale oder polymodale Teilchengrößenverteilung umfassen.

5. Isolierter Leiter gemäß Anspruch 1, bei dem die Mikrosphären mit einem Gas gefüllt sind, das aus der Gruppe von Gasen ausgewählt ist, die Stickstoff, Argon und Isobutan enthält.

6. Isolierter Leiter gemäß Anspruch 1, bei dem die Mikrosphären mit Luft gefüllt sind.

7. Isolierter Leiter gemäß Anspruch 1, bei dem die Mikrosphären einen Schalenbereich aufweisen, der aus einem Vinylidenchlorid-Acrylonitril-copolymer hergestellt ist.

8. Isolierter Leiter gemäß Anspruch 2, bei dem der mit Energiebestrahlung aushärtbare Harz aus einem Harz besteht, der aus der Gruppe von Harzen ausgewählt ist, die Silikon, Silikonacrylat, Fluoroacrylat und Phenol enthält.

9. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters, wie er in Anspruch 1 beansprucht ist, das die Schritte umfaßt: Mischen von Mikrosphären in eine mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung in einem Volumenverhältnis, das nicht geringer als 1:1 ist, so daß eine Porenprozentzahl größer als 40% gebildet wird, um so eine Beschichtungs-Harzzusammensetzung vorzubereiten; Zuführen der Beschichtungs-Harzzusammensetzung auf die äußere Oberfläche eines Leiters; und Aushärten der Beschichtungs- Harzzusammensetzung durch Energiebestrahlung, um eine Beschichtungsschicht zu bilden.

10. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters gemäß Anspruch 9, bei dem die mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung eine mit Ultraviolettstrahlen aushärtbare Harzzusammensetzung ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters, wie er in Anspruch 1 beansprucht ist, das die Schritte umfaßt: Mischen von Mikrosphären, die eine bimodale oder polymodale Teilchengrößenverteilung aufweisen, in eine mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung in einem Volumenverhältnis, das nicht geringer als 1:1 ist, so daß eine Porenprozentzahl größer als 40% gebildet wird, um so eine Beschichtungs-Harzzusammensetzung vorzubereiten; Zuführen der Beschichtungs-Harzzusammensetzung zu der äußeren Oberfläche von dem Leiter; und Aushärten der Beschichtungs-Harzzusammensetzung durch Energiebestrahlung, um eine Beschichtungsschicht zu bilden.

12. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters gemäß Anspruch 11, bei der die mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung eine mit Ultraviolettstrahlen aushärtbare Harz zusammensetzung ist.

13. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters gemäß Anspruch 10 oder 12, bei der der mit Ultraviolettstrahlen aushärtbare Harz einen Harz umfaßt, der aus der Gruppe von Harzen ausgewählt ist, die Silikon, Silikonacrylat, Fluoroacrylat und Phenol enthält.

14. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters gemäß Anspruch 9, bei dem die Mikrosphären mit einem Gas gefüllt sind, das aus der Gruppe von Gasen ausgewählt ist, die Stickstoff, Argon und Isobutan enthält.

15. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters gemäß Anspruch 9, bei dem die Mikrosphären mit Luft gefüllt sind.

16. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters gemäß Anspruch 9, bei dem die Mikrosphären einen Schalenbereich aufweisen, der aus einem Vinylidenchlorid-Acrylonitril-Copolymer hergestellt ist.

17. Verfahren zur Herstellung eines isolierten Leiters, wie er in Anspruch 1 beansprucht ist, das die Schritte umfaßt:

a) Bildung einer Beschichtungszusammensetzung, die eine Mischung aus Mikrosphären und eine mit Energiebestrahlung aushärtbare Harzzusammensetzung in einem Volumenverhältis von nicht weniger als 1:1 derart umfaßt, daß eine Porenprozentzahl von mehr als 40% gebildet wird;

b) Zuführung der Harzbeschichtungszusammensetzung auf einen Leiter;

c) Aussetzen der Harzbeschichtungszusammensetzung, die auf den Leiter aufgetragen ist, zu einer Bestrahlungsenergie von genügender Energie und Zeitdauer, um ein Aushärten von der Beschichtungszusammensetzung zu veranlassen, um somit eine Beschichtungsschicht auf dem Leiter zu bilden.