JP2008181817A

JP2008181817A - 多心ケーブル、コネクタ付き多心ケーブル及び多心ケーブルの接続構造

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Publication number: JP2008181817A
Application number: JP2007015578A
Authority: JP
Inventors: Kenki Ishimoto; 健輝石元; Hiroyuki Senba; 弘之仙波
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2007-01-25
Filing date: 2007-01-25
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: JP4910721B2

Abstract

【課題】極細ケーブルであっても信号用ケーブルと電源用ケーブルの性能を満足し、端末部分のコネクタ端子等への接続を容易かつ正確に行なうことのできる多心ケーブル、コネクタ付き多心ケーブル及び多心ケーブルの接続構造を提供する。
【解決手段】多心ケーブル１０は、中心導体１５、内部絶縁体１４、外部導体１３、及び外被１２を有する、複数の信号用同軸ケーブル１１と、中心導体４１及び外被４２を有する、電源用絶縁ケーブル４０と、が並列に配置されており、同軸ケーブル１１の外部導体１３の部分の径と絶縁ケーブル４０の外被４２の外径が略同等であり、同軸ケーブル１１の外部導体１３の露出部分及び絶縁ケーブル４０の外被４２が共通のグランドバー２０，３０に挟まれて固定され、外部導体１３の露出部分がグランドバー２０，３０に導電接続されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、並列に配置した複数の信号用同軸ケーブルと電源用の絶縁ケーブルを有し、同軸ケーブルの外部導体がグランドされた多心ケーブル、コネクタ付き多心ケーブル及び多心ケーブルの接続構造に関する。

近年、携帯電話機、小型ビデオカメラなどの普及により、これら電子機器の小型・軽量化の他に、高速・高画質化が求められている。これらに対応するために、機器本体と液晶表示部との接続や機器内の配線などに、極めて細い同軸ケーブルが用いられ、また、配線の容易性から、複数本の同軸ケーブルを集合一体化させた多心ケーブルが用いられている。

多心ケーブルに使用される同軸ケーブルは、内側から中心導体、内部絶縁体、外部導体、外被を順次同軸状に配設して構成される。中心導体は、例えば銅合金線を７本撚って形成され、その外面を例えばテフロン（登録商標）樹脂などの絶縁材で被覆して内部絶縁体を形成する。

内部絶縁体の外周面に配設される外部導体は、例えば銅合金線を横巻きで螺旋状に巻き付けて形成し、その外面に例えばポリエステルテープを２枚重ね巻きして互いに融着して外被としている。なお、外部導体の外面に銅蒸着テープを銅蒸着面を内側にして巻き付けてもよく、また、外部導体は、銅合金線の巻方向を反対にして２層に巻き付けた構造であってもよく、この他、編組構造であっても良い。

このような多心ケーブルには種々の形態のものが提案されているが、例えば、複数の信号伝送用同軸ケーブルと複数の電力伝送用（電源用）ケーブルとを熱融着や接着剤によりリボン状に接着して形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、例えば、信号用同軸ケーブルと電源用同軸ケーブルを所定のピッチで並列に並べ、これらの両面に接着層を有したテープを貼着することによって一体化した多心ケーブルも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開昭６２−８６６１１号公報特開２０００−３２２９４３号公報

ところで、上記のように、携帯電話機、小型ビデオカメラなどの電子機器は、一層の高性能化が図られており、それにより処理する情報量も増大している。その一方で、小型・軽量化の要求もあるため、このような電子機器に用いられる多心ケーブルも高密度実装が要求され、極めて細い同軸ケーブル（極細同軸ケーブル）によって多心ケーブルを構成する傾向にある。同軸ケーブルは中心導体、内部絶縁体、外部導体、外被を有する構成であるため、中心導体の断面積が小さく、特許文献２のケーブルのように電源用ケーブルとして同軸ケーブルを用いると、何本もの同軸ケーブルを使用しないと電源用ケーブルとしての性能を満足しにくい。

また、多心ケーブルは、その端末部分が、所定ピッチのコネクタ端子や基板等へ半田付け等の導電接着で接続固定されて使用される。そのため、多心ケーブルを構成する全てのケーブルを所定のピッチで整列させて端子上に配置することが要求される。特に、ケーブルが極細径であると、各ケーブルの配列ピッチも小さく、サブミリ単位の位置ずれも問題となりやすい。

したがって、多心ケーブルを構成する各ケーブルが高精度に配列することが要求されることとなる。そこで、グランドバーに各ケーブルを所定のピッチで固定することが重要である。

また、上記特許文献１，２以外の多心ケーブルとして、信号用ケーブルと電源用ケーブルが分かれて配列され、信号用ケーブルのみがグランドバーに接続されて固定されているものもあるが、その場合、端末部分の接続作業を行う際に信号用ケーブルと電源用ケーブルでそれぞれ位置決めを行なう必要が生じ、作業性が良くなかった。

そこで本発明は、極細ケーブルであっても信号用ケーブルと電源用ケーブルの性能を満足し、端末部分のコネクタ端子等への接続を容易かつ正確に行なうことのできる多心ケーブル、コネクタ付き多心ケーブル及び多心ケーブルの接続構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決することのできる本発明に係る多心ケーブルは、中心導体、前記中心導体の外周に配設された内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に配設された外部導体、及び前記外部導体の外周に配設された外被を有する、複数の同軸ケーブルと、中心導体、前記中心導体の外周に配設された外被を有する、絶縁ケーブルと、が並列に配置されており、前記同軸ケーブルの外部導体の露出部分及び前記絶縁ケーブルの外被が共通のグランドバーに挟まれて固定され、前記露出部分が前記グランドバーに導電接続されていることを特徴とする。

本発明に係る多心ケーブルにおいて、前記絶縁ケーブルの中心導体の断面積が前記同軸ケーブルの中心導体の断面積より大きく、前記同軸ケーブルの外部導体部分の径と前記絶縁ケーブルの外被の外径が略同等であることが好ましい。
なお、本発明において、前記の略同等とは、外径差が±１０％以内のことを指す。

また、上記課題を解決することのできる本発明に係るコネクタ付き多心ケーブルは、上記本発明に係る多心ケーブルを備え、前記同軸ケーブルの各中心導体と前記絶縁ケーブルの中心導体が、コネクタの接続端子に接続されていることを特徴とする。

また、上記課題を解決することのできる本発明に係る多心ケーブルの接続構造は、上記本発明に係る多心ケーブルを備え、前記同軸ケーブルの各中心導体と前記絶縁ケーブルの中心導体が、接続端子に接続されていることを特徴とする。
なお、この多心ケーブルの接続構造は、例えばプリント基板（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuit、ＰＷＢ；Printed Wire Board 等）に対する接続構造である。

本発明の多心ケーブルは、中心導体、内部絶縁体、外部導体、外被を中心から外側に向かって順に備えた複数の同軸ケーブルと、中心導体とその外周に配設された外被を有する絶縁ケーブルとが並列に配置されている。絶縁ケーブルは中心導体と外被からなるため、中心導体の断面積を大きく確保し易い構造であり、極細径のケーブルであっても電源用ケーブルとしての性能を満足することができる。

また、同軸ケーブルの外部導体及び絶縁ケーブルの外被がグランドバーに挟まれ固定されているため、端末部分をコネクタ端子等へ接続するときに各ケーブルの配列状態を乱すことがない。

さらに、本発明の多心ケーブルを備えたコネクタ付き多心ケーブルは、同軸ケーブルの中心導体と絶縁ケーブルの各中心導体が、コネクタの接続端子に接続されており、信号用同軸ケーブル及び電源用絶縁ケーブルが高精度に接続され、信号伝送性能及び電源供給性能に優れた信頼性の高いコネクタ付き多心ケーブルとなっている。また、本発明の多心ケーブルとプリント基板などが接続された多心ケーブルの接続構造も同様の効果を奏する。

以下、本発明に係る多心ケーブル、コネクタ付き多心ケーブル及び多心ケーブルの接続構造の実施形態の例について説明する。
図１は本発明に係る多心ケーブルの例を示す図であり、（Ａ）は多心ケーブルの平面図、（Ｂ）は（Ａ）中Ｆ方向から見た端面図である。なお、図１（Ａ）では、図面を簡明にするため、後述する第２グランドバー３０の図示を省略している。また、図５は、図１の矢視Ｖ付近の拡大断面図を示すものである。

図１に示すように、多心ケーブル１０は、複数本（本実施形態では３７本）の信号用同軸ケーブル（以下、同軸ケーブルと呼ぶ）１１と、少なくとも１本の電源用絶縁ケーブル（以下、絶縁ケーブルと呼ぶ）４０を有しており、これらが並列に配置されている。

同軸ケーブル１１は信号伝送用の信号ケーブルであり、本実施形態では３７本設けられている。
図２に示すように、同軸ケーブル１１は、中心導体１５と、中心導体１５の外周に配設された内部絶縁体１４と、内部絶縁体１４の外周に配設された外部導体１３と、外部導体１３の外周に配設された絶縁性の外被１２と、を有しており、これらを同軸状に配設して構成される。

同軸ケーブル１１は、例えば、ＡＷＧ（ＡｍｅｒｉｃａｎＷｉｒｅＧａｇｅ）の規格によるＡＷＧ４４に該当するケーブルが用いられている。ＡＷＧ４４の同軸ケーブル１１は、中心導体１５が、例えば外径０．０２０ｍｍの銀メッキ銅合金の素線１５ａを７本撚って形成されている。また、内部絶縁体１４は、中心導体１５の外周面を被覆する例えばＰＦＡ等のフッ素樹脂からなり押し出し被覆により厚さ０．０４ｍｍに形成されている。さらに、外部導体１３は、例えば錫メッキ銅合金の素線１３ａを内部絶縁体１４の外周面に横巻きで螺旋状に巻き付けることで外径０．２１ｍｍに形成されている。加えて、外被１２は外部導体１３の外周面を被覆する例えばＰＦＡ等のフッ素樹脂からなり、ＡＷＧ４４の場合は外径０．２６ｍｍに形成されている。

同軸ケーブル１１の端部は、口出し処理されており、先端側から順に、中心導体１５、内部絶縁体１４及び外部導体１３がそれぞれ段階的に所定長さ露出している。

また、絶縁ケーブル４０は、本実施形態では３本設けられている。
絶縁ケーブル４０は、図３に示すように、中心導体４１及びその外周に配設された絶縁性の外被４２を有しており、これらを同軸状に配設して構成される。

絶縁ケーブル４０は、例えば、同軸ケーブル１１がＡＷＧ４４に該当する寸法のものである場合、ＡＷＧの規格によるＡＷＧ３８に該当するケーブルが用いられており、中心導体４１は、例えば錫メッキ銅合金の素線４１ａを７本撚って形成され、外被４２は、中心導体４１の外周面を被覆する例えばＰＦＡ等のフッ素樹脂からなり、外径０．２１ｍｍに形成されている。中心導体４１の部分の径は０．１１ｍｍであり、外被４２の厚さは０．０５ｍｍである。外被４２の厚さは、ＡＷＧ４４の同軸ケーブル１１の内部絶縁体１４の厚さよりも厚い。

この絶縁ケーブル４０は、電源供給用として用いられるケーブルであり、中心導体４１の断面積が、同軸ケーブル１１の中心導体１５の断面積より大きいものである。絶縁ケーブル４０は、中心導体４１と外被４２からなる構造である為、同軸ケーブル１１より中心導体４１の断面積を大きく確保し易い。

絶縁ケーブル４０の外被４２は、同軸ケーブル１１の外部導体１３とともに２つのグランドバー２０，３０により挟持されて固定されるため、同軸ケーブル１１の外部導体１３の層と同等の外径に形成されている。また、この外被４２は、グランドバー２０，３０を同軸ケーブル１１及び絶縁ケーブル４０に固定する際の熱に対して、外被４２が溶融して絶縁特性が維持できなくなることがないよう、十分な厚さを有している。

また、絶縁ケーブル４０の端部も口出し処理されており、長さ方向において端側に中心導体４１が所定長さ（例えば、同軸ケーブル１１の中心導体１５と同等の長さ）露出している。

図１に示すように、多心ケーブル１０は、すべての同軸ケーブル１１及び絶縁ケーブル４０が、中心導体１５及び中心導体４１を所定のピッチで揃えて並列に配置された状態で、位置を合わせた外部導体１３及び外被４２が、それぞれに共通の２つのグランドバー２０，３０に挟持され、固定されている。

これらグランドバー２０，３０は、互いに接触するかまたは所定の間隔をあけて並列されたすべての同軸ケーブル１１の外部導体１５と絶縁ケーブル１２の中心導体４１とにわたって当接可能な長さであって一定厚さの四角板状に形成されたもので、例えば、銅板などの導電性の金属板から形成されている。

また、図４に示すように、グランドバー２０，３０の対向する面には、予め接合部材２４が設けられており、この接合部材２４によってグランドバー２０，３０と各ケーブル１１，４０とが固定される（図５参照）。接合部材２４としては、例えば、板半田を用いることができるが、板半田の他に異方性導電フィルム（ＡＣＦ）、非導電性フィルム（ＮＣＦ）等を用いることもできる。これらの接合部材２４により、グランドバー２０，３０と同軸ケーブル１１の外部導体１３とが固着されると同時に電気的に接続される。なお、接合部材２４に非導電性フィルムを用いた場合でも、図５に示すように、接合部材２４がグランドバー２０，３０と各ケーブル１１，４０の隙間を埋めるように移動するため、外部導体１３の周方向の一部でグランドバー２０，３０に対して直接的に接触する箇所が生じ、グランドバー２０，３０と外部導体１３の電気的導通が図られる。このように、各外部導体１３は一括してグランドバー２０，３０に共通してグランドすることができる。

また、絶縁ケーブル４０の外被４２に対して接合部材２４は固着しないが、接合部材２４が外被４２の周囲を埋めるように移動して固化するため、絶縁ケーブル４０をその軸方向に直交する方向の移動を妨げることになる。すなわち、絶縁ケーブル４０はグランドバー２０，３０及び接合部材２４により、少なくとも軸方向に直交する方向において固定される。

なお、同軸ケーブル１１及び絶縁ケーブル４０の双方に対して半田を使用する形態、同軸ケーブル１１に対して半田を使用し絶縁ケーブル４０に対してＡＣＦまたはＮＣＦを使用する形態、同軸ケーブル１１及び絶縁ケーブル４０の双方に対してＡＣＦまたはＮＣＦを使用する形態、を採り得ることができるが、半田を使用する何れの形態であっても接合部材（半田）２４を熱溶融させる際はグランドバー２０，３０をパルスヒート等で一度加熱すればよい。

また、同軸ケーブル１１の外部導体１３の部分の外径と絶縁ケーブル４０の外被４２の外径が略同等（±１０％以内）であるのが好ましい。これにより、グランドバー２０，３０との隙間が揃うので接合しやすく、かつ、同軸ケーブル１１、絶縁ケーブル４０ともに正確なピッチでしっかり固定することができる。

次に、上記多心ケーブル１０の製造方法について説明する。
まず、多心ケーブル１０を構成する全てのケーブル１１，４０を並列に配置して治具あるいはラミネートテープ等で保持する。各ケーブル１１，４０の配置は、例えば、図１に示したように、１番心（図１の上端位置）から３番心を電源用絶縁ケーブル４０とし、４番心から４０番心（図１の下端位置）を信号用同軸ケーブル１１とする。また、全てのケーブル１１，４０の端部の位置を合わせる。

そして、全てのケーブル１１，４０の端部を口出し処理する。この口出し処理は、ＹＡＧレーザあるいはＣＯ_２レーザ等のレーザ加工機を用いて行うもので、まず、ＣＯ_２レーザの波長や強度を調整して同軸ケーブル１１の外被１２を、端部から所定の距離離れた位置で切断し、端部側を引き抜いて除去する。なお、ＣＯ_２レーザを当てる際には、絶縁ケーブル４０に当たらないよう、端部から所定長さを湾曲させて退避させておく。

次に、ＹＡＧレーザの波長や強度を調整して同軸ケーブル１１の外部導体１３を外被切断位置より所定長さ端部に寄った位置で切断し、端部側の外部導体１３を引き抜いて除去する。このときは、絶縁ケーブル４０を退避させてもさせなくても良い。

さらに、ＣＯ_２レーザの波長や強度を調整して同軸ケーブル１１の内部絶縁体１４と絶縁ケーブル４０の外被４２を、さらに端部寄りの位置で切断し、端部側の内部絶縁体１４及び外被４２を引き抜いて除去する。このように、全てのケーブル１１，４０を一緒に加工するため、口出し処理を効率的に行うことができる。

そして、上記口出し処理を行ったら、外部導体１３及び外被４２をグランドバー２０，３０間に挟み込んで所定ピッチに位置決めし、グランドバー２０，３０と外部導体１３及び外被４２を接合部材２４で固定する。接合部材２４が半田である場合は、グランドバー２０，３０をパルスヒート等で加熱して、半田を熱溶融させて固定する。なお、半田の代わりにＡＣＦまたはＮＣＦ等を用いた場合には、半田付けに比べて加熱温度が低いので、加熱による絶縁層への熱影響を少なくすることができる。外被４２が、同軸ケーブル１１の外部導体１３の部分までの径とほぼ等しくされると、外被４２の厚さは同軸ケーブル１１の内部絶縁体１４の厚さよりも厚いので、半田を溶融させる際の熱に対して十分な厚さを有しているため、絶縁ケーブル４０の絶縁特性は良好に保たれる。

以上説明したように、上記実施形態の多心ケーブル１０は、中心導体１５、内部絶縁体１４、外部導体１３、外被１２を中心から外側に向かって順に備えた複数の信号用同軸ケーブル１１と、中心導体４１とその外周に配設された外被４２を有する電源用絶縁ケーブル４０とが並列に配置されている。そして、絶縁ケーブル４０は中心導体４１と外被４２からなるため、中心導体４１の断面積を大きく確保し易い構造であり、上記のように極細ケーブルであっても電源用ケーブルとしての性能を満足することができる。

また、同軸ケーブル１１の外部導体１３及び絶縁ケーブル４０の外被４２がグランドバー２０，３０に挟まれ固定されているため、多心ケーブル１０を構成する全てのケーブル１１，４０の整列を高精度に行なうことができ、またその配列状態を乱すことがない。したがって、多心ケーブル１０の端末部分のコネクタ端子等への接続を正確に行なうことができる。また、絶縁ケーブル４０の中心導体４１の断面積を大きく確保するとともに絶縁特性も良好に維持されており、電源用ケーブルとしての性能が極めて良好である。
なお、上記実施形態における各種ケーブルの本数及び配置は一例を示したものであり、適宜変更可能である。

特に、同軸ケーブル１１の外部導体１３の部分の径と絶縁ケーブル４０の外径が略同等であれば、グランドバー２０，３０に固定される箇所で両者が寸法上等価に扱うことができ、配線の自由度が高い。

上記実施形態の多心ケーブル１０は、両端側にコネクタ付けされる場合や、一端側のみコネクタ付けで他端側は基板に接続される場合など、様々な形態を採り得る。次に、多心ケーブル１０の端部にコネクタを取り付けたコネクタ付き多心ケーブルについて説明する。

図６に、コネクタ付き多心ケーブルの一端側の概略平面図を示す。また、図７に、グランドケーブルの接続位置に該当する図６中の矢視VII−VII位置の断面図を示す。
図６及び図７に示すように、コネクタ付き多心ケーブル５０は、多心ケーブル１０の端部の各中心導体１５，４１が、コネクタハウジング５１に一体的に設けられている接続端子５２に各々独立して接続されている。中心導体１５，４１は、例えばパルスヒートによる一括半田付けによって接続端子５２に接続することができる。

図７に示すように、多心ケーブル１０の端末部分では、コネクタハウジング５１の上に載置された各ケーブル１１，４０（図７では同軸ケーブル１１を図示）を覆うように、シェル５３がコネクタハウジング５１に取り付けられており、このシェル５３は半田やＡＣＦを介してグランドバー３０と電気的に接続されている。なお、シェル５３とグランドバー３０との接続は、例えば、シェル５３のグランドバー３０に面する箇所の一部に開口部５３ａを設けておき、グランドバー３０の上にシェル５３を被せた後、開口部５３ａから半田やＡＣＦを導入してシェル５３の下面とグランドバー３０の上面との間（符号５４の箇所）に充填させ、相互の導電接着を図ることによって行なうことができる。

このように構成されたコネクタ付き多心ケーブル５０は、レセプタクルに接続されると、シェル５３の長手方向両端部付近でグランド回路に接続される。シェル５３がグランド回路に接続されると、同軸ケーブル１１の外部導体１３はグランドバー２０，３０がシェル５３を介してグランドされることになる。

また、接続端子５２に接続する前の多心ケーブル１０において、同軸ケーブル１１の外部導体１３及び絶縁ケーブル４０の外被４２がグランドバー２０，３０に挟まれ固定されているため、多心ケーブル１０を構成する全てのケーブル１１，４０が高精度に整列されており、その配列を乱すことなく各接続端子５２に対して高精度に位置決めすることができる。また、上記のように絶縁ケーブル４０の電源用ケーブルとしての性能が極めて良好である。
したがって、本発明に係る多心ケーブル１０を備えたコネクタ付き多心ケーブル５０は、信号用同軸ケーブル１１及び電源用絶縁ケーブル４０が各接続端子５２に対して高精度に接続され、信号伝送性能及び電源供給性能に優れた信頼性の高いものとなっている。

また、本発明に係る多心ケーブル１０をＦＰＣやＰＷＢの接続端子に接続する構造も可能である。ＦＰＣを介してさらに機器本体の回路に接続することもできる。

本発明に係る多心ケーブルの例を示す図であり、（Ａ）は多心ケーブルの平面図、（Ｂ）は（Ａ）中Ｆ方向から見た端面図である。図１に示した多心ケーブルに用いられる同軸ケーブルの例を示す断面図である。図１に示した多心ケーブルに用いられる絶縁ケーブルの例を示す断面図である。図１に示したグランドバーを各ケーブルに接合する例を示す分解斜視図である。図１の矢視Ｖ付近の拡大断面図である。本発明に係るコネクタ付き多心ケーブルの一端側の概略平面図である。同軸ケーブルの接続位置に該当する図６中の矢視VII−VII位置の断面図を示す。

符号の説明

１０多心ケーブル
１１信号用同軸ケーブル
１２同軸ケーブルの外被
１３同軸ケーブルの外部導体
１４同軸ケーブルの内部絶縁体
１５同軸ケーブルの中心導体
２０，３０グランドバー
４０電源用絶縁ケーブル
４１絶縁ケーブルの中心導体
４２絶縁ケーブルの外被
５０コネクタ付き多心ケーブル
５１コネクタハウジング
５２接続端子
５３シェル

Claims

中心導体、前記中心導体の外周に配設された内部絶縁体、前記内部絶縁体の外周に配設された外部導体、及び前記外部導体の外周に配設された外被を有する、複数の同軸ケーブルと、
中心導体、前記中心導体の外周に配設された外被を有する、絶縁ケーブルと、が並列に配置されており、
前記同軸ケーブルの外部導体の露出部分及び前記絶縁ケーブルの外被が共通のグランドバーに挟まれて固定され、前記露出部分が前記グランドバーに導電接続されていることを特徴とする多心ケーブル。
請求項１に記載の多心ケーブルであって、
前記絶縁ケーブルの中心導体の断面積が前記同軸ケーブルの中心導体の断面積より大きく、
前記同軸ケーブルの外部導体部分の径と前記絶縁ケーブルの外被の外径が略同等であることを特徴とする多心ケーブル。
請求項１または２に記載の多心ケーブルを備え、
前記同軸ケーブルの各中心導体と前記絶縁ケーブルの中心導体が、コネクタの接続端子に接続されていることを特徴とするコネクタ付き多心ケーブル。
請求項１または２に記載の多心ケーブルを備え、
前記同軸ケーブルの各中心導体と前記絶縁ケーブルの中心導体が、接続端子に接続されていることを特徴とする多心ケーブルの接続構造。