JP2008004275A

JP2008004275A - ２芯平行同軸ケーブル

Info

Publication number: JP2008004275A
Application number: JP2006169762A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Komatsu; 隆宏小松; Takashi Serizawa; 岳志芹澤
Original assignee: Nissei Electric Co Ltd
Current assignee: Nissei Electric Co Ltd
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2008-01-10

Abstract

【課題】シールド性に優れ、しかも細径・軽量化された２芯平行同軸ケーブルを提供することにある。
更に、本発明の他の課題は、上記の２芯平行同軸ケーブルを利用したフラット同軸ケーブル並びに多対同軸ケーブルを提供することにある。
【解決手段】内部導体（３）上に絶縁体（４）を形成した電線の２本が互いに接触しながら平行に配置された状態で、媒体的接着能を有する接着性樹脂膜（５）を介して、導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）、ついで電解金属メッキ層（７）の順序で一括被覆する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パソコン等の電子機器の高速信号伝送に適した２芯平行同軸ケーブルに関する。取り分け、本発明は、シールド性に優れ、しかも細径・軽量化された極細の２芯平行同軸ケーブルに関する。

従来、高速信号伝送用２芯平行同軸ケーブルとしては、図５に示すように、(ａ)内部導体とこれを被覆する絶縁体とからなる電線（２）の２本を接触させながら平行に並べた状態で、それらの外周に金属編組層（１２）を一括被覆した構造、さらには、(ｂ)上記の（ａ）の構造に、さらに、金属テープを巻きつけて２層構造の外部導体とした構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ところが、前者の(ａ)のケースでは、編組固有の隙間の存在により、十分なシールド特性が得られないという問題がある。

一方、後者の(ｂ)のケースでは、外部導体を２層構造にしているため、ケーブル自体の外径がさらに増加するという問題がある。また、金属テープ層は不可避的に偏れ易く、この“偏れ”の進行に伴ってシールド特性が劣化し併せて、ケーブルの全長に亘ってインピーダンス整合性が均一に維持されないという問題もあった。

特開２００１−１９５９２４

したがって、本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消し、シールド性に優れ、しかも細径・軽量化された２芯平行同軸ケーブルを提供することにある。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、前述の平行状態にある電線を、媒体的接着能を有する接着性樹脂膜を介して、導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層、さらには、電解金属メッキ層の順序で一括被覆することに着目した。その結果、これらメッキ層の均一且つ極薄性を利用して、シールド性を改善しながら細径・軽量化された極細径の２芯平行同軸ケーブルを実現するに至った。ここに、“媒体的接着能を有する接着性樹脂膜”とは、該絶縁体と導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層との間に介在し、両者に対して同時に接着親和性を呈するような接着性樹脂膜を意味する。

本発明の２芯平行同軸ケーブルでは、従来と比較して以下の格別顕著な効果が奏される。
１．該媒体的接着能を有する接着性樹脂膜（以下、“接着性樹脂膜”と略記する）の外周に堅固に形成された導電性樹脂膜ないし無電解金属メッキ層に電解金属メッキが上乗せされるので、メッキの接着性が格段に向上する。
２．該導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層と電解金属メッキ層とが一体的に外部導体の機能を発揮するので、優れたシールド特性が得られる。
３．該外部導体の厚みを薄くできるので、２芯平行同軸ケーブルとしての細径化および軽量化が実現される。

以下、本発明の２芯平行同軸ケーブルについて、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の２芯平行同軸ケーブルの一例を示す横断面図である。
図２は、本発明の別の態様を示す横断面図である。
図３は、図１の２芯平行同軸ケーブルからなるフラット同軸ケーブルの横断面図である。
図４は、図１の２芯平行同軸ケーブルからなる多対同軸ケーブルの横断面図である。
図５は、従来の２芯平行同軸ケーブルの横断面図である。

図１において、（１）は２芯平行同軸ケーブル、（２）は内部導体（３）とこれを被覆する絶縁体（４）とからなる電線であり、この２本が対をなして互いに接触しながら平行に配置され、その際、絶縁体（４）同士の接触点（Ｐ）が固着されている。さらに、（５）は絶縁体（４）の外周（２本の電線の外周）に一括被覆で形成された接着性樹脂膜、（６）は接着性樹脂膜（５）の外周に一括被覆で形成された導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層、（７）は接着性樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）の外周に一括被覆で形成された電解金属メッキ層、そして、（８）は電解金属メッキ層（７）の外周に形成された被覆層である。

上記の態様で特徴的なことは、接触点（Ｐ）にて固着された一対の電線（２）が、接着性樹脂膜（５）を介して、導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）、さらには電解金属メッキ層（７）の３者を共有していることにある。この場合、接着性樹脂膜（５）、導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）、さらには電解金属メッキ層（７）は、従来の編組層あるいは横巻層等のシールド層とは異なって、共に極薄状で各電線の外周にほぼ完全被覆される。

その結果、得られる２芯平行同軸ケーブルは、後述の表１に示すように、その外径が大幅に縮小されて軽量化し、併せて、シールド特性も改善される。

以上に述べた２芯平行同軸ケーブルの製造にあたっては、絶縁体（４）の接触点（Ｐ）同士を熱接合により固着する。このためには、接触点（Ｐ）近傍をドライヤーあるいはヒータ線等の加熱器具により部分加熱すればよい。この際の加熱温度は、絶縁体（４）の物性に影響の無い加熱温度であり、汎用されているフッ素樹脂の場合には３００℃〜３５０℃程度である。接触点（Ｐ）は、電線（２）の長手方向に線接触している状態が好ましい。

つぎに、２本の電線（２）間に跨る絶縁体（４）の外周に接着性樹脂膜（５）を一括被覆で被覆する。この接着性樹脂膜（５）としては、絶縁体（４）と導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）の両者に対して化学的親和性と物理的（変形ないし応力）追随性を有するものを採用する。この例としては、樹脂接着剤用に開発された低融点の共重合（ないし変性）ナイロンあるいはポリアミドイミド樹脂が好ましい。具体的には、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、さらには、ナイロン６１０に第三成分を共重合することにより得られた、融点が１５０℃以下の接着性共重合体が挙げられる。このような共重合体の例としては、メトキシメチル基を導入してアルコール可溶としたものがあり、例えば、「ＡＱナイロン」（東レ株式会社製）が挙げられる。

接着性樹脂としては、フィブリル状に延展された膜を形成するものが特に好ましい。この理由については、「００１９」の項で述べる。また、上記の接着性樹脂からなる接着性樹脂膜（５）は、伸び率が２００％を越え、絶縁体として採用されるフッ素樹脂の伸び率（３００％前後）に接近している。したがって、同軸ケーブル（２）が屈曲されても、絶縁体（４）との界面、および導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）との界面での応力集中を吸収する機能を呈する。このような接着性樹脂膜（５）の厚さの下限値は、絶縁体（４）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上昇に配慮して３μｍ以下とするのが好ましい。接着性樹脂膜（５）を形成する手段としては、押出被覆、コーティング、更にはディッピング等があるが、工程の簡便なコーティングが好ましく採用される。このコーティング液としては、接着性樹脂の濃度を１０％〜２０％(重量)に調整した有機溶剤液、例えばメタノール溶剤溶液を用いればよい。

引き続き、接着性樹脂膜（５）の外周には、導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）が一括被覆される。

導電樹脂膜を形成する処理剤としては、導電樹脂の有機溶剤溶液に導電化促進剤、および金属触媒核を混合したものが好ましく用いられる。具体的には、導電樹脂としてピロール系、アニリン系、さらにはチオフェン系等が、導電化促進剤としてチオジグリコール酸等の硫化物が、触媒核としてパラジウム金属イオン錯体や塩化物、硫酸塩、酢酸塩などのパラジウム化合物が挙げられる。導電樹脂膜を形成するためには、接着性樹脂膜（５）で被覆された一対の電線（２）を導電処理剤槽に浸漬して、ディッピング処理後に乾燥・固化すればよい。このときの液温は２０℃〜３０℃、浸漬時間は２分〜５分程度であればよい。導電樹脂膜の膜厚としては、電解金属メッキ層（７）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、０．００１μｍ〜３μｍとするのが好ましい。

一方、無電解金属メッキ層（６）としては、その膜厚は０．５μｍ〜５μｍの銅メッキ層が好ましい。無電解金属メッキ層の形成に際しては、通常の処方に従って、金属、キレート剤及び還元剤を含むメッキ液を採用すればよい。この場合、キレート剤として、酒石酸の錯体を用いると、還元剤の使用量が極減するので、急激な還元反応を抑えられ、且つメッキ液のｐHが正確にコントロールされる。また、メッキ金属が銅イオンの場合、微量のNｉイオンを共存させて共析現象を利用すると、メッキ膜の応力追従性が向上する。さらに、酒石酸を含むメッキ液自体、難分解性有機金属錯体であるEDTA錯体を用いる場合と比較して廃液処理が格段に容易になる。

ここで、導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）と接着性樹脂膜（５）との界面接着状態は、後者の表面状態によって変わってくる。例えば、接着性樹脂膜（５）の表面が緻密で平坦な場合は、その表面で導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）が強固に接着される。他方、接着性樹脂膜（５）がフィブリル状にある場合は、このフィブリル間に導電樹脂液ないしメッキ液が入りこむので、該界面接着力は格段に向上する。

上記の導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）の外周には、さらに電解金属メッキ層（７）が一括被覆される。そのときの厚さは、十分なシールド特性の確保と剥離強度を考慮して、０．５μｍ〜３０μｍであることが好ましい。電解金属メッキ層（７）の金属としては、特に限定は無く、通常使用される、銅、スズ、銀、二ッケルあるいは銅合金等の金属から選択すればよい。電解金属メッキ工程は、通常の電解メッキ処方に従えばよい。条件的には、硫酸銅液等の電解メッキ液を使用する場合、メッキ液温度は２０℃〜３５℃、電流密度は０．１Ａ／ｄｍ^２〜５Ａ／ｄｍ^２、そして通電時間が１分〜２０分の範囲にあればよい。

電解金属メッキ層（７）には、さらにアニール処理を施すことにより、メッキの固着性が改善される。アニール処理の条件としては加熱温度５０℃〜２５０℃、加熱時間が１０分〜２４時間程度であればよい。

このようにして得られた２芯平行同軸ケーブルについて、より高い強度を確保したい場合には、電解金属メッキ層（７）の外周に、さらに、結束部材としての被覆層（８）を設けるのが好ましい。被覆層（８）は、ポリエステルテープ等のプラスチックテープの横巻き、縦添えのほかに、塩化ビニール、ポリオレフィン、あるいはフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂の押出し成型等により得られる。この被覆層（８）の厚みの低減、生産性あるいはコストの観点からすれば、テープ層の横巻が好ましい。この場合、より高いシールド特性を望む場合には、テープ基材上に金属層が形成された、金属蒸着テープを使用してもよい。これら被覆層（８）の厚さは０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍで十分である。

図２には、本発明の別の態様が示されている。ここでは、図１の電線（２）のそれぞれの外周に予め接着性樹脂膜（６）を被覆し、これらの２本が対をなして接触しながら平行に配置されている。（Ｑ）は、接着樹脂膜（６）同士の接触点である。接触点（Ｑ）の固着、その後の導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層（６）、および電解金属メッキ層（７）の一括被覆については、図１の場合と同様である。さらに、この図２の態様を発展させていくと、導電樹脂膜ないし無電解メッキ層（６）同士の接触点を固着してから、電解金属メッキ層（７）を一括被覆で設けることもあり得る。

ここで、電線（２）について、若干触れる。内部導体（３）としては、一般に軟銅線あるいは合金線の単線や撚り合せ体が使用される。該単線の外径は０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍであればよい。絶縁体（４）としては、絶縁機能を有する樹脂であれば制約はないが、ケーブルの要求特性の一つである優れた高周波特性を考慮した場合、フッ素樹脂が好ましく、しかもこれを押出し被覆した形で適用するのが最も好ましい。この絶縁体（４）の厚さは１０μｍ〜７００μｍの範囲にあるのが好ましい。その際、絶縁体（４）を発泡構造にすると、誘電率が低くなり、高周波特性が向上する。

本発明の２芯平行同軸ケーブル（１）は、さらにフラット同軸ケーブル（９）や多対同軸ケーブル（１１）へも展開される。図３にはフラット同軸ケーブル（９）の例が、また、図４には多対同軸ケーブル（１１）の例が示されている。

図３に示すフラット同軸ケーブル（９）は、図１の２芯平行同軸ケーブル（１）の複数組を平行に並べた状態で、上下から被覆材（１０）で固着したものである。被覆材（１０）としては、合成樹脂、特にポリエステルを基材とする粘着テープが好ましく採用される。また、固着に先立ち、隣接する電解金属メッキ層（７）同士の接触点（Ｒ）をはんだ付等により熱接合させておくと、固着力が遥に向上する。この熱接合を利用することで、使用する被覆材（１０）を設け、固着力を軽減でき、その分だけ薄くて安価な被覆材で済むので、コストダウンとなる。また、このような熱接合により、電解金属メッキ層（７）間が連続導通状態になるので、グランドバー等の一括アース部材も削減でき、構成が簡単になる。

図４に示す多対同軸ケーブル（１１）は、２芯平行同軸ケーブル（１）の複数組を円筒状に束ね、その外周を被覆材（１０）で固着したものである。被覆材（１０）としては、フラット同軸ケーブル（９）の場合と同様、合成樹脂特にポリエステルを基材とする粘着テープ、あるいは押し出し成型による熱可塑性樹脂被覆層が好ましく採用される。この場合も、隣接する電解金属メッキ層（７）の接点（Ｒ）をはんだ等により、予め熱接合しておくことにより、図３のフラット同軸ケーブル（９）と同様の固着効果が得られる。

このようなフラット同軸ケーブル（９）および多対同軸ケーブル（１１）においては、２芯平行同軸ケーブル（１）の複数本を平行に並べるかあるいは複数本を束ねた状態で、その外周に被覆材（１０）を固着するように構成したので、多信号を伝送する場合にも各２芯平行でのノイズ相殺効果により優れたシールド効果が奏される。

以下、極細同軸ケーブル（ＡＷＧ４２）の製造を例にとって、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
[実施例]

まず、内部導体（３）として、素線径０．０３ｍｍの錫メッキ銅合金線の７本を撚って、外径が０．０９ｍｍの撚糸束を得た。この内部導体（３）の外周に、絶縁体（３）としてＰＦＡを被覆厚さ６０μｍにて押出被覆して、外径０．２１ｍｍの電線（２）を作成した。この電線の２本を接触させながら平行に並べた状態で、その接触点（Ｐ）をヒータ線により３４０℃に加熱して熱融着した。

この状態で、絶縁体（４）の外周に、接着性樹脂液をスプレーコーティングして、膜厚が１μｍの接着性樹脂膜（５）を一括被覆で形成した。該接着性樹脂液としては、「ＡＱナイロン」（東レ株式会社製）を用いた。このときの接着性樹脂液の液温は２０℃とし、コーティング後の乾燥条件は乾燥温度８０℃、乾燥時間５分とした。

つぎに、上記の接着性樹脂膜（５）が形成されたケーブルを導電処理剤槽（槽温度３０℃）で５分間ディッピング処理してから乾燥・固化して、膜厚が０．１μｍの導電樹脂膜（６）を一括被覆で形成した。このとき、導電処理剤としては、ポリチオフェン（導電樹脂）２重量部、水９６．５重量部、チオジグリコールの硫化物（導電化促進剤）０．５重量部、および塩化パラジウム１重量部との混合液を用いた。

さらに、上記の導電樹脂膜（６）が形成されたケーブルに厚さ３μｍの電解金属メッキ層（７）を一括被覆で上乗せした。このときの処方としては、電解液は４％の硫酸銅液、電流密度は１．５Ａ／ｄｍ^２、そして通電時間は２０分とした。この段階で、短径が０．２２ｍｍ、長径が０．４４ｍｍの２芯平行同軸ケーブル（１）が完成した。

この２芯平行同軸ケーブル（１）の外周に、さらに、厚さ１５μｍ、幅２ｍｍのポリエステルテープを横巻きして被覆層（８）を形成した。この最終製品の短径は０．２５ｍｍ、長径は０．４７ｍｍ、そして重量が０．３ｇ/ｍとなった。
[比較例]

この態様は、図５に示されている。まず、上記の実施例で用いた電線（２）の２本を平行に並べた状態で、その外周に、外径０．０５ｍｍのスズメッキ軟銅線を打数１６、持数６本、編組ピッチ６．６ｍｍから７ｍｍで編組して金属編組層（１２）を設けた。この段階で、短径が０．３６ｍｍ、長径が０．５７ｍｍの２芯平行同軸ケーブルを得た。

この２芯平行同軸ケーブル（１）の外周に、実施例と同様に、さらに厚さ１５μｍ、幅２ｍｍのポリエステルテープを横巻きして被覆層（８）を形成した。この最終製品の短径は０．３９ｍｍ、長径は０．６ｍｍ、そして重量が０．９７ｇｍであった。

これら実施例および比較例の作成にあたっては、電線（２）の外径コアと被覆層（８）は共通とし、比較例の金属編組層については、現状で入手し得る最小径の素線を採用した。

最後に、上記の実施例および比較例で得られた最終製品の間のシールド特性を比較するため、ＣＩＳＰＲ２２（吸収クランプ法）に従って、３ＧＨｚ及び６ＧＨｚでのノイズの減衰量（ｄＢ）を測定した。結果を表１に示す。

表１からも明らかなように、比較例に比べて本発明のものは、遥に優れたシールド特性（減衰特性）を呈し、また、寸法についても３０％細径化され、さらに、重量に至っては３分の１と大幅に軽量化されている。

本発明の２芯平行同軸ケーブルは、シールド特性に優れるのみならず大幅に細径・軽量化されているので、通信機器用、映像機器用、医療用、あるいは自動車用ケーブルとして適している。これにともない、該２芯平行同軸ケーブルを含むフラット同軸ケーブルまたは多対同軸ケーブルも同様の機能と用途を有する。また、本発明の他の応用例として、２芯平行同軸ケーブル（１）と、従来の同軸ケーブルあるいは電源ケーブルとを組み合わせた複合同軸ケーブルも、当然考えられる。

本発明の２芯平行同軸ケーブルの一例を示す横断面図。本発明の別の態様を示す横断面図である。図１の２芯平行同軸ケーブルからなるフラット同軸ケーブルの横断面図図１の２芯平行同軸ケーブルからなる多対同軸ケーブルの横断面図。従来の２芯平行同軸ケーブルの横断面図。

符号の説明

１２芯平行同軸ケーブル
２電線
３
内部導体
４絶縁体
５接着性樹脂膜
６導電樹脂層ないし無電解金属メッキ層
７電解金属メッキ層
８
被覆層
９
フラット同軸ケーブル
１０被覆材
１１
多対同軸ケーブル
１２金属編組層
Ｐ隣接する絶縁体（４）同士の接点
Ｑ隣接する接着性樹脂膜（５）同士の接点
Ｒ隣接する電解金属メッキ（７）同士の接点

Claims

内部導体と該内部導体を被覆する絶縁体とからなる電線の２本が互いに接触しながら平行に配置された状態で、媒体的接着能を有する接着性樹脂膜を介して、導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層、ついで電解金属メッキ層の順序で一括被覆されていることを特徴とする２芯平行同軸ケーブル。
該絶縁体の接触点同士が固着された状態の電線の外周に、媒体的接着能を有する接着性樹脂膜、導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層、ついで電解金属メッキ層が、この順序で一括被覆されている請求項１に記載の２芯平行同軸ケーブル。
該電線の各々がさらに媒体的接着能を有する接着性樹脂膜で被覆され、両接着性樹脂膜の接触点同士が固着された状態の電線の外周に、導電樹脂膜ないし無電解金属メッキ層、ついで電解金属メッキ層の順序で一括被覆されている請求項１に記載の２芯平行同軸ケーブル。
該電解金属メッキ層の外周に被覆層を設けてなる請求項１〜３のいずれかに記載の２芯平行同軸ケーブル。
該被覆層がテープ層または金属蒸着テープ層である請求項４に記載の２芯平行同軸ケーブル。
該テープ層が横巻き層である請求項５に記載の２芯平行同軸ケーブル。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の２芯平行同軸ケーブルの複数本を並列させた状態で、隣接する電解金属メッキ層または被覆層の接触点同士を熱接合により固着するか、または該状態を被覆材で固着したことを特徴とするフラット同軸ケーブル。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の２芯平行同軸ケーブルを複数本束ねた状態で、隣接する金属電解メッキ層または被覆層の接触点同士を熱接合により固着するか、または該状態を被覆材で固着したことを特徴とする多対同軸ケーブル。
通信機器用、映像機器用、医療用、あるいは自動車用ケーブルとして有用な請求項１〜８のいずれかに記載の２芯平行同軸ケーブル、フラット同軸ケーブルまたは多対同軸ケーブル。