JP2007048719A - 同軸ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】 メッキ膜厚が均一でしかも誘電体層との密着力が改善された電解金属メッキ層をシールド層とする同軸ケーブルを安全且つ効率的に提供する。
【解決手段】 内部導体（１）を被覆するフッ素樹脂誘電体層（２）の外周に電解金属メッキ層（５）をシールド層として配した同軸ケーブルにおいて、該電解金属メッキ層（５）のメッキ媒体層として、導電金属薄膜（４）を析出させたポリイミド皮膜（３）を採用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に優れた高周波特性が要求される情報通信機器、通信端末機器、更には計測機器等の高周波部品の信号伝達線路として用いられる同軸ケーブルに関する。

近年、情報通信機器や通信端末機器はますます小型化され、それに伴い使用される同軸ケーブルにも細径化が要求されている。そこで、該ケーブルのシールド層として常用されてきた金属編組層あるいは金属蒸着テープ層上の横巻層に代えて、より薄膜化できる金属メッキ層を採用することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この提案では、フッ素樹脂からなる誘電体層の表面を予め粗面化してから金属メッキ層を配するもので、言わば、物理的なアンカー効果を利用したものである。
しかしながら、フッ素樹脂には元々、金属メッキ層が付着しにくいという固有の性質がある。そのため、金属メッキ層の膜厚が不均一になり易いばかりか、上記のアンカー効果だけでは、両者の密着力が依然として弱く、耐久性に劣るという同軸ケーブル品質上の問題があった。

上記の問題を解決するため、誘電体層上にＡＢＳ樹脂被覆層を形成し、更に、このＡＢＳ樹脂被覆層上に、無電解金属メッキ層、次いで電解金属メッキ層を設ける提案もなされている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、この提案においても、ＡＢＳ樹脂被覆層と無電解メッキ層との密着性を向上させるために、ABS樹脂層表面をエッチングしてアンカー層を形成する必要がある。その場合、金属メッキ下地に不可避的に凹凸が生じ、メッキ膜厚が不均一になる。更に、時間の掛かる無電解金属メッキ工程が必要なため、処理時間が長引く不利益がある。又、この提案では、無電解メッキ処理時に有害なクロム系処理液を使用せざるを得ない事情があり、廃液の処理等の面で環境的にも問題がある。

実開昭６２−３３１１７号公報全文 特開２０００−１３８０１４号公報

したがって、本発明の課題は、メッキ膜厚が均一でしかも誘電体層との密着力が改善された電解金属メッキ層をシールド層とする同軸ケーブルを安全且つ効率的に提供することにある。

本発明者は、メッキ媒体層として、誘電体層との接着性に優れ且つ導電金属、特に電解金属メッキ用金属の析出に適したポリアミド酸に着目した結果、上記の課題を一挙に解決するに至った。

本発明の同軸ケーブルにあっては、以下のような顕著な効果が奏される。
（１） 誘電体層と、ポリアミド酸皮膜から転化したポリイミド皮膜との界面接着強度が改善され、且つ該皮膜表面には、金属析出現象特有の均一な厚みの導電金属薄膜が形成される。
（２） 電解金属メッキ層は該導電金属薄膜上に形成されるので、メッキの付着力が格段に向上する。
（３） 無電解金属メッキ工程が割愛されることでメッキ工程の時間が大幅に削減されるので、生産性が大幅に向上する。
（４） 無電解金属メッキ工程で使用していた、環境に有害なクロム系のメッキ処理液が不要となり、廃棄物の処理の手間、処理費用が軽減できるるとともに、環境ヘの悪影響が防止できる。

以下、本発明の同軸ケーブルについて、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る同軸ケーブルの一例を示す側面図である。
図１において、（１）は内部導体、（２）は内部導体（１）上に押出被覆された誘電体層、（３）は誘電体層（２）上に、ポリアミド酸皮膜から転化されて形成されたポリイミド皮膜、（４）はポリイミド皮膜（３）上に形成された導電金属薄膜、（５）は導電金属薄膜（４）上に形成された電解金属メッキ層である。

本発明の同軸ケーブルに特徴的なことは、ポリアミド酸皮膜から転化されたポリイミド皮膜（３）が、誘電体層（２）と導電金属薄膜（４）の双方に親和性を呈し、もって双方向的接着媒体として機能していること、及び、ポリイミド皮膜（３）とその上に析出した導電金属薄膜（４）とがメッキ媒体層として、電解金属メッキ層（５）の付着性を格段に向上させていることにある。
こうすることにより、誘電体層（２）、ポリイミド皮膜（３）、導電金属薄膜（４）及び電解金属メッキ層（５）とが一体的に結合される。その結果、ポリイミド皮膜（３）や導電金属薄膜（４）の厚さを可及的に低減でき、併せて電解金属メッキ層（５）の厚みも安定化し、高品質で耐久性に優れた極薄メッキ層が得られる。更に、誘電体層（２）の誘電率も低下することがないので、高周波特性及びシールド特性に優れた極細同軸ケーブルが実現される。

更に、本発明のメッキ媒体層について、請求項１に記載した工程にしたがって詳述する。

工程ａ．該誘電体層上に、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の皮膜を形成する工程：
この工程で、誘電体層（２）上に当初適用するポリアミド酸は、テトラカルボン酸とジアミノジフェニール化合物との縮重合体であり、例えば、「U−ワニス」（宇部興産（株）製）、「トレニース」（東レ（株）製）などの商品名で流通しているので、容易に入手し得る。通常、ポリアミド酸はその濃度が４０％〜５５％(重量)のN−メチル−２−ピロリドン（NMP）溶液、２５％〜４５％のジメチルアセトアミド溶液、あるいは５％〜１５％の芳香族炭化水素系溶媒の溶液を用いてスプレーコーティングや浸漬処理により、誘電体層（２）上に適用すればよい。勿論、これらの溶媒は単独のみならず混合溶媒の形で供してもよい。その後、皮膜表面を風乾又は３０℃〜１６０℃で加熱して乾燥させる。

工程ｂ．該皮膜表層部にアルカリ金属イオンを導入する工程：
この工程では、ポリアミド酸皮膜の表層部を、例えば、アルカリ金属水溶液で処理して、ポリアミド酸中のカルボキシル基の活性水素をアルカリ金属イオンで置換する。具体的には、工程ａで得たケーブルをアルカリ金属水溶液（濃度０．５モル％〜１０モル％）からなる前処理剤槽に１分〜３０分間浸漬すればよい。アルカリ金属水溶液としては、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水溶液を使用すればよい。

工程ｃ．該アルカリ金属イオンを、電解金属メッキ用の金属のイオンで置換する工程：
この工程では、上記のアルカリ金属イオンを電解金属メッキに供される金属イオンで置換（イオン交換）する。このためには、工程ｂで得られたケーブルを硫酸銅水溶液や酢酸銅水溶液（濃度：０．０５モル％〜５モル％）に１分〜３０分間浸漬すればよい。

工程ｄ．該電解金属メッキ用金属イオンを還元処理して、ポリアミド酸の皮膜表面に導電金属薄膜として析出させる工程：
この工程では、上記の金属イオンを還元処理することにより、ポリアミド酸皮膜上に導電金属薄膜（４）として析出させる。還元剤としては、ジメチルアミンボラン、次亜リン酸、ヒドラジン、ホルムアルデヒド、更には水素還元ガスが使用される。析出させる導電金属薄膜（４）の膜厚としては、電解金属メッキ層（５）との十分な結合力を確保しながらも電気特性に配慮して、１０オングストローム〜１５０オングストロームとするのが好ましい。
本発明では、上述の導電金属薄膜（４）が従来の無電解メッキ層（特許文献２）に相当する役割を果たしている。従って、時間の掛かる無電解メッキ工程を省略でき、生産性が向上する。しかも、この無電解メッキ工程の省略に伴い、環境に有害なクロム系のメッキ処理液が不要となり、廃棄物の処理の手間、処理費用が軽減できるるとともに、環境ヘの悪影響も解消される。

工程ｅ．ポリアミド酸の皮膜を脱水化処理してポリイミド皮膜に転化する工程：
この工程では、工程ａで形成されたポリアミド酸の皮膜が初めてポリイミド皮膜（３）に転化される。脱水処理時の加熱温度は１５０〜３００℃、加熱時間は１〜６０分程度であればよい。このポリイミド皮膜（３）は、誘電体層（２）と導電金属薄膜（４）の双方に対して接着性を維持しながら、ケーブルの部材として必要な変形ないし応力追従性を発揮する。このときの皮膜の伸びは５０〜３００％であるのが好ましい。又、強度の面からは、引張強度が５０ＭＰａ以上のものは特に好ましい。そして、このような皮膜の膜厚の下限値は、誘電体層（２）との十分な接着力を得るため０．０１μｍ以上であるのが好ましく他方、その上限値は誘電率の低下に配慮して１００μｍ以下とするのが好ましい。
なお、上記の伸びは、以下の手順で測定した値である。ポリイミド皮膜形成後のケーブルを引張試験機にて伸張して２０刻みで伸張してから、拡大鏡にてポリイミド膜の破断の有無を確認する。例えば、１００％で破断が認められず、１２０％で破断が認められた場合は、伸びは１００％とする。

以上のようにして得られたメッキ媒体層の導電金属薄膜（４）の上には、硫酸銅電気メッキ等の通常のメッキ処方で電解金属メッキ層（５）が形成される。電解金属メッキの条件は、メッキ液温度２０℃〜３５℃、電流密度０．１Ａ／ｄｍ^２〜２Ａ／ｄｍ^２、通電時間３０秒〜３０分の範囲にあればよい。得られる電解金属メッキ層（５）の層厚の下限値は、十分なシールド特性を確保するためには０．５μｍ以上が必要であり他方、その上限値は、同軸ケーブルの外径や可撓性を考慮して、３０μｍ以下とするのが好ましい。

上記の電解金属メッキ層（５）上には、必要に応じて、シース層（保護層）が被覆される。シース層としては熱可塑性樹脂を配すればよい。このシース層は、フッ素樹脂、例えば、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）を溶融押出し成型して被覆することが好ましい。

更に、本発明のその余の構成について触れると、内部導体（１）としては、直径がφ０．０１〜０．２ｍｍ程度の単線あるいは撚り線の軟銅線や銅被鋼線等にスズや銀のメッキを施したものが使用される。この内部導体（１）に被覆される誘電体層（２）を構成するフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン（ＦＥＰ）やテトラフルオロエチレン／パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）等が挙げられる。

上記の態様において、電解金属メッキ層（５）を設けた後、更に、アニール処理することにより。メッキの固着性が更に改善される。アニール処理の条件としては加熱温度が５０℃〜２００℃、加熱時間が１０分〜２４時間程度であればよい。

以下、極細同軸ケーブル（ＡＷＧ４２）の製造を例にとって、本発明を具体的に説明する。
素線径０．０２５ｍｍの錫メッキ銅合金線を７本撚って得た、外径が０．０７５ｍｍの内部導体（１）上に誘電体層（２）としてテトラフルオロエチレン／パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）を被覆厚さ５２．５μｍで押出し被覆した。この誘電体層（２）上に、ポリアミド酸（「トレニース」東レ（株）製）の４５％NMP溶液を誘電体層（２）上にスプレーコーティングして１μ厚の皮膜を形成し、更に加熱温度５０℃、加熱時間５分で乾燥処理を施した。
上記ポリアミド酸皮膜が形成されたケーブルを、液温が５０℃で濃度が５モル％の水酸化カリウム水溶液に３分間浸漬し、該皮膜表層部にカリウムイオンを導入した。その後、上記ケ−ブルを、液温が２０℃で濃度が０．１モル％の硫酸銅溶液に２分間浸漬し、カリウムイオンを銅イオンで置換（イオン交換）した。
次いで、上記銅イオンが導入されたケーブルを、液温が５０℃で濃度が０．０５モル％のジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ）水溶液に５分浸漬して銅イオンを還元して、ポリアミド酸の皮膜表面に金属銅薄膜として析出させた。得られた金属銅薄膜（４）の膜厚は厚さ５０Åであった。
この時点で、最初に形成したポリアミド酸の皮膜を、加熱温度２００℃、加熱時間２０分で脱水化処理して、伸びが９５％で膜厚が１μのポリイミド皮膜（３）に転化した。
更に、金属銅薄膜（４）の上に厚さ３μｍの電解金属メッキ層（５）を上乗せした。このときの電解液は、０．１モル％の硫酸銅液で、電流密度は１．５Ａ／ｄｍ^２ 、通電時間は２０分とした。
その後、ＰＦＡ樹脂をシースとして膜厚０．０９ｍｍで押出し被覆して、外径が０．３ｍｍの極細同軸ケーブルが完成した。
この極細同軸ケーブルにつき、電解金属メッキ層（５）の剥離試験を行なった所、十分な密着力を有していた。又、シールド特性試験器により、シールド特性を測定した所、十分なシールド特性が得られていることも確認された。

本発明の同軸ケーブルは、容易に細径化されながらも優れた高周波特性及びシールド特性を呈するので、情報通信機器、通信端末機器、計測機器のみならず、小型電子機器用にも有用である。

本発明に係る同軸ケーブルの一例を示す側面図である。

符号の説明

１ 内部導体
２ 誘電体層
３ ポリイミド皮膜
４ 金属薄膜
５ 電解金属メッキ層

Claims (6)

1. 内部導体を被覆するフッ素樹脂誘電体層の外周に、メッキ媒体層を介して電解金属メッキ層をシールド層として配した同軸ケーブルにおいて、該メッキ媒体層が、以下のａ〜ｅの工程を経て得られたものであることを特徴とする同軸ケーブル。
   ａ．該誘電体層上に、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸の皮膜を形成する工程、
   ｂ．該皮膜表層部にアルカリ金属イオンを導入する工程、
   ｃ．該アルカリ金属イオンを、電解金属メッキ用の金属イオンで置換する工程、
   ｄ．該電解金属メッキ用の金属イオンを還元処理して、該皮膜表面に導電金属薄膜として析出させる工程、及び
   ｅ．該ポリアミド酸の皮膜を脱水化処理してポリイミド皮膜に転化する工程。
2. 該ポリイミド皮膜が５０％〜３００％の伸びを有する請求項１に記載の同軸ケーブル。
3. 該ポリイミド皮膜の厚さが０．０１μｍ〜１００μｍである請求項１又は２に記載の同軸ケーブル。
4. 該導電金属薄膜が金属銅薄膜である請求項１〜３のいずれかに記載の同軸ケーブル。
5. 該金属銅薄膜の膜厚が１０オングストローム〜１５０オングストロームである請求項４に記載の同軸ケーブル。
6. 該電解金属メッキ層が金属銅メッキ層である請求項１〜５のいずれかに記載の同軸ケーブル。
   

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