JP2009272209A - ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】細線化に対応し、かつ、ケーブルからのノイズ発生を抑制して、電力の伝搬特性を良好に維持したケーブルを提供する。
【解決手段】 ケーブル１００ａは、中心導体１と、中心導体１を被覆する絶縁体２と、絶縁体２を覆うシールド体１０とを備え、シールド体１０は、第１基体上５２に第１金属層５１を有すると共に絶縁体に巻かれる第１シールドテープ５と、第２基体上８２に第２金属層８１を有すると共に第１シールドテープ５に巻かれる第２シールドテープ８とから成り、第１金属層５１の表面と前記第２金属層８１の表面とが対向して接していることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、細線化とノイズ抑制に適したケーブルに関するものである。

従来より電子機器の高周波数化により、機器に用いられるケーブルから発生するノイズ、及び、このケーブルが拾うノイズが問題となっていた。そのため、中心導体とこの中心導体を被覆した絶縁体から成るコア部の周りに金属層を有するシールドテープを巻いてノイズ抑制をしていた。

しかし、更なるノイズ抑制の要請により、ケーブルには複数層のシールドが用いられるようになった。具体的には、コア部の周りを金属編組で覆い、さらにその金属編組の周りに金属層を有するシールドテープを巻くというものであった（特許文献１参照）。あるいは、このコア部の周りに金属層を有するシールドテープを巻き、そのシールドテープの周りを金属編組で覆うというものであった（特許文献２参照）。
特開２００１−１９５９２４号公報 特開２００３−０３１０４５号公報

近年、電子機器内の部品が高密度に実装されることに伴い、電子機器に用いられるケーブルは、細線化が求められている。さらに、機器の高周波化に伴い、上述した従来のケーブルと遜色のないシールド特性を併せ持つ必要がある。

しかし、金属編組は金属線を編み込んだ構造となっているため、金属編組自体を薄くすることができず、このため金属編組を用いると、ケーブルの細線化対応が困難になるという問題がある。そこで、シールド特性を維持するためコア部の外周に樹脂からなる基体上に金属層が設けられた一般的なシールドテープを巻き、さらにそのシールドテープの外周に、他の一般的なシールドテープを重ねて巻くことも考えられる。しかし、このように一般的なシールドテープを単純に重ねて巻くと、内側のシールドテープと外側のシールドテープの各金属層の間にシールドテープの基体が挟まれる構造となり、キャパシタが形成されることになる。このため、このキャパシタ成分によって、信号を減衰させるので、ケーブルの信号伝搬特性が悪くなる傾向にある。特に信号が高周波である場合には、その傾向が顕著となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、細線化に対応し、かつ、ケーブルから発生するノイズ、及び、ケーブルが拾うノイズを抑制して、ケーブルの信号伝搬特性が良好なケーブルを提供することを目的とする。

本発明によるケーブルは、中心導体と、その中心導体を被覆する絶縁体と、前記絶縁体を覆うシールド体とを備え、前記シールド体は、第１基体上に第１金属層を有するとともに前記絶縁体に巻かれる第１シールドテープと、第２基体上に第２金属層を有するとともに前記第１シールドテープに巻かれる第２シールドテープとから成り、前記第１金属層の表面と前記第２金属層の表面が対向し接していることを特徴とするものである。

このような構成のケーブルは、第１シールドテープの周りに第２シールドテープを巻いてシールド体を形成しているため、金属編組の周りにシールドテープを巻いている場合や、シールドテープの周りに金属編組を設けている場合に比べて、シールド体を薄くできる。このためケーブルの細線化対応が可能となる。そして、２つのシールドテープの金属層の表面が対向して接する構造としているために、第１シールドテープの金属層と第２シールドテープの金属層との間にシールドテープの基体が入り込まなく、第１金属層と第２金属層とを対向電極としたキャパシタが形成されることを抑制できる。これによりケーブルの細線化に対応しつつも、ケーブルから発生するノイズ、及び、ケーブルが拾うノイズを抑制でき、ケーブルの信号伝搬特性を良好とすることができる。

また、本発明においては、前記第１シールドテープ及び第２シールドテープの少なくとも一方は、オーバーラップ部が形成されるように巻かれている構成とすれば好適である。このような構成のケーブルは、シールド体が、コア部を完全に覆うことが可能となる。このため、高いシールド効果を発揮でき、ケーブルから発生するノイズ、及び、ケーブルが拾うノイズを抑制でき、ケーブルの信号伝搬特性をさらに良好とすることができる。

例えば、シールドテープがオーバーラップ部を形成するように縦添えに巻かれる縦添え巻きの場合は、シールドテープの幅に設計公差を有していても、オーバーラップ部が公差を吸収してコア部を完全に覆って巻くことができる。また、シールドテープがオーバーラップ部を形成するように螺旋状に巻かれるラップ巻きである場合は、シールドテープの幅及び巻き角度に公差がある場合でも、オーバーラップ部が公差を吸収してコア部を完全に覆って巻くことができる。

このようにシールドテープが、オーバーラップ部を形成するように縦添えや螺旋状に巻かれる場合、前述のような利点がある。ところが、オーバーラップ部において、シールドテープの金属層の間に基体が介在するため、キャパシタが形成されてしまう。しかし、本発明の構成によれば、一方のシールドテープがオーバーラップ部を形成するように巻かれ、オーバーラップ部にキャパシタを生じる場合でも、このキャパシタの電極となる金属層同士が、他方のシールドテープの金属層を介して短絡する。このため、オーバーラップ部を有しているにもかかわらず、キャパシタ成分の低減化が可能である。

さらに本発明においては、前記第１シールドテープ及び第２シールドテープの少なくとも一方は、螺旋状に巻かれていても良い。このような構成のケーブルは、シールドテープが縦添えに巻かれた場合に比べ、ケーブルのねじれに強く、使用に際して良好である。

さらに本発明においては、前記第１シールドテープおよび前記第２シールドテープの双方は、オーバーラップが形成されるように同一方向の螺旋状に巻かれており、前記第２シールドテープのオーバーラップ部は、前記第１シールドテープの互いに隣接するオーバーラップ部の間に位置していれば、さらに好適である。このような構成のケーブルは、第１シールドテープ及び第２シールドテープが、それぞれオーバーラップ部を形成するようにラップ巻きにされているために各シールドテープがコア部を完全に覆い、さらに高いシールド効果を発揮でき、ケーブルからのノイズ発生を抑制できる。そして、螺旋状に形成され、互いに隣接する第１シールドテープの複数のオーバーラップ部の間に第２シールドテープのオーバーラップ部が形成されているため、第１シールドテープのオーバーラップ部と第２シールドテープのオーバーラップ部がケーブルの径方向に重なる箇所がないので細線化に寄与する。

また、前記第１シールドテープ及び第２シールドテープの少なくとも一方は、縦添えに巻かれている構成としても良い。このような構成のケーブルは、製造に際し簡易である。

本発明にかかるケーブルによれば、細線化に対応し、かつ、ケーブルが発生するノイズ、及び、ケーブルが拾うノイズを抑制して、ケーブルの信号伝搬特性を良好とすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るケーブルを示した図であり、図２は、図１に示したケーブルの断面図である。図１及び図２に示すように本実施形態のケーブル１００ａは、コア部が一つの同軸ケーブルである。

図１及び図２において、ケーブル１００ａは、中心導体１及びこの中心導体１を被覆した絶縁体２から成るコア部と、このコア部を覆うシールド体１０と、シールド体１０を覆うジャケット１５とを備えている。このシールド体１０は、第１シールドテープ５及び第２シールドテープ８から成っている。

中心導体１は、例えば、銅等の導線からなる単線あるいは撚り線等から成っている。絶縁体２は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等の材料が用いられ、中心導体１を被覆するように、押し出し成型で均一の厚さに形成されている。

第１シールドテープ５は、絶縁体２の外周に第１シールドテープ５の側端部同士が接触して、隙間が生じないように螺旋状に巻かれている。第２シールドテープ８は、第１シールドテープ５の外周に直接接触しながら、第２シールドテープ８の側端部同士が接触して、隙間が生じないように螺旋状に巻かれている。

図２に示すように、第１シールドテープ５は、絶縁性樹脂からなる第１基体５２と、第１基体５２上に設けられた第１金属層５１とで構成されている。第２シールドテープ８も第１シールドテープ５と同様に、絶縁性樹脂からなる第２基体８２と、第２基体８２上に設けられた第２金属層８１とで構成されている。

第１シールドテープ５は、第１基体５２が絶縁体２側を向き、第１金属層５１が第２シールドテープ８側を向いて巻かれている。第２シールドテープ８は、第２金属層８１が第１シールドテープ５側を向き、第２基体８２がジャケット１５側を向いて巻かれている。

従って、第１金属層５１及び第２金属層８１の表面同士は、対向して接している。このため、第１基体５２または第２基体８２は、第１金属層５１と第２金属層８１との間に入り込まず、第１金属層５１と第２金属層８１とを対向電極としたキャパシタの形成が抑制されている。

本実施形態のケーブル１００ａによれば、シールド体１０が、金属編組とシールドテープとの組み合わせではなく、第１のシールドテープ５の外周に第２シールドテープ８を巻いた構成となっているので、シールド体１０を薄く出来る。よって、ケーブル１００ａは、細線化に対応することができる。

また、ケーブル１００ａによれば、第１金属層５１と第２金属層８１とを対向電極としたキャパシタの形成が抑制されている。このため、シールド体１０は、ケーブルが発生するノイズ、及び、ケーブルが拾うノイズを抑制して、キャパシタ成分によりケーブル１００ａが伝搬する信号の減衰を抑制することが可能となる。よって、ケーブル１００ａは、信号の伝搬特性を良好に維持することができる。

なお、図１に示すように、第２シールドテープ８は、第１シールドテープ５と互いに異なる周回方向に螺旋状に巻かれている。このためケーブル１００ａにねじれる力がかかった場合でも、次に示すようにねじれが抑制される。

即ち、ケーブル１００ａを実装する場合や、使用する場合にケーブル１００ａにねじれる力がかかる場合がある。ケーブル１００ａに対して、第１シールドテープ５を緩める方向にねじれる力がかかる場合、ケーブル１００ａは、第２シールドテープ８が伸びる方向にねじれようとする。このため、ケーブル１００ａのねじれは、第２シールドテープ８の張力により抑制される。逆に、ケーブル１００ａに対して、第２シールドテープ８を緩める方向にねじれる力がかかる場合、ケーブル１００ａは、第１シールドテープ５が伸びる方向にねじれようとする。このため、ケーブル１００ａのねじれは、第１シールドテープ５の張力により抑制される。このように第１シールドテープ５と第２シールドテープ８とを互いに異なる周回方向に螺旋状に巻くことで、ケーブル１００ａをねじる力の方向に左右されずケーブル１００ａのねじれが抑制される。したがって、第１シールドテープ５、第２シールドテープ８は、緩みが抑制される。これにより、シールド体１０がコア部から浮いたり、変形したりしづらくなり、ケーブル１００ａは、安定した導電特性を発揮することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態に係るケーブルを示した図である。なお、本実施形態の説明に当たり、第１の実施形態と同一または同等の構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態のケーブル１００ｂにおいて、第１シールドテープ５は、ラップ巻き、すなわちオーバーラップ部５ｗが形成されるように螺旋状に巻かれており、第２シールドテープ８は、オーバーラップ部８ｗが形成されるように螺旋状に巻かれている。この点で、本実施形態のケーブル１００ｂは、第１の実施形態で説明したケーブル１００ａと異なる。

本実施形態のケーブル１００ｂによれば、第１シールドテープ５及び第２シールドテープ８は、コア部を完全に覆って巻かれることが可能である。具体的には、第１の実施形態において、シールドテープの幅や巻き角度に公差が生じると、シールドテープは、ギャップ部が形成されて巻かれてしまうことがある。しかし、本実施形態においては、第１シールドテープ５及び第２シールドテープ８は、第１及び第２シールドテープ５，８の幅及び巻き角度に公差が生じた場合でも、この公差をオーバーラップ部５ｗ，８ｗが吸収してコア部を完全に覆って巻かれることができる。このためより高いシールド効果が得られ、ケーブル１００ｂは、信号の伝搬特性をさらに良好に維持する。

なお、本実施形態のケーブル１００ｂにおいては、上述のような作用効果があるが、オーバーラップ部５ｗ及びオーバーラップ部８ｗにおいて、キャパシタが形成されてしまう。しかし、本実施形態のケーブル１００ｂにおいては、このキャパシタ成分を著しく低減している。以下、その説明を行う。

まず、オーバーラップ部５ｗにおけるキャパシタの形成と、そのキャパシタ成分の低減について説明する。

図４は、図３に示したケーブル１００ｂの断面図である。図５は、図４の領域Ａの拡大図であり、図６は、図３に示したケーブル１００ｂのオーバーラップ部５ｗにおけるキャパシタ成分の低減を原理的に表した図である。

なお、説明の容易のため、図４では、各シールドテープの金属層を省略しており、図５では、絶縁体２とジャケット１５は省略している。また、図６では、第１シールドテープ５の第１金属層５１を実線で表し、絶縁体２を破線で表している。

図４に示すように、領域Ａにおいて、第１シールドテープ５の縁部が、ケーブル１００ｂの径方向に重なり合い、オーバーラップ部５ｗを形成している。

そして、図５に示すように、オーバーラップ部５ｗでは、内側の第１金属層の縁部５１ａと外側の第１金属層の縁部５１ｂとが、第１基体５２を挟んで対向している。このため、対向した内側の第１金属層の縁部５１ａと外側の第１金属層の縁部５１ｂとによって、キャパシタが形成されている。

しかし、外側の第１金属層５１の縁部５１ｂと第２金属層８１とは、オーバーラップ部５ｗで対向して接している。さらに第２金属層８１と内側の第１金属層５１の縁部５１ａとは、オーバーラップ部５ｗから僅かに外れた接点Ｓにおいて接している。このため外側の第１金属層５１の縁部５１ｂと内側の第１金属層５１の縁部５１ａとは、接点Ｓにて、第２金属層８１を介して電気的に接続されている。このようにオーバーラップ部５ｗにおけるキャパシタ成分は、キャパシタを形成している内側の第１金属層５１の縁部５１ａと外側の第１金属層５１の縁部５１ｂが短絡するため、著しく低減されている。

このオーバーラップ部５ｗにおけるキャパシタの形成とキャパシタ成分の低減とをケーブル１００ｂ全体でみると図６のようになる。図６に示すように、第１シールドテープ５が、絶縁体２にオーバーラップ部５ｗが形成されるように螺旋状に巻かれると、オーバーラップ部５では、上述のように内側の第１金属層５１の縁部５１ａと外側の第１金属層５１の縁部５１ｂを電極とした一連のキャパシタが形成される。図６においても図５における内側の第１金属層５１の縁部５１ａと外側の第１金属層５１の縁部５１ｂを対向電極として、キャパシタを表している。そして、キャパシタの電極同士は、上述のように接点Ｓを介して接続されることで短絡する。従ってキャパシタ成分が大きく低減する。

また、オーバーラップ部８ｗにおいても、キャパシタ成分の低減について同様の説明をすることが出来る。図７は、図４における領域Ｂの拡大図である。図７においても、絶縁体２とジャケット１５は省略している。領域Ｂにおいて、第２シールドテープ８の縁部が、ケーブル１００ｂの径方向に重なり合い、オーバーラップ部８ｗを形成している。図７に示すように、第２シールドテープ８のオーバーラップ部８ｗでは、内側の第２金属層８１の縁部８１ａと外側の第２金属層８１の縁部８１ｂとが、第２基体８２を挟んで対向している。このため、対向した内側の第２金属層８１の縁部８１ａと外側の第２金属層８１の縁部８１ｂとによって、キャパシタが形成されている。

しかし、内側の第２金属層８１の縁部８１ａと第１金属層５１とは、オーバーラップ部８ｗで対向して接している。さらに第１金属層５１と外側の第２金属層８１の縁部８１ｂとは、オーバーラップ部８ｗから僅かに外れた接点Ｓにおいて接している。このため内側の第２金属層８１の縁部８１ａと外側の第２金属層８１の縁部８１ｂとは、接点Ｓにて、第１金属層５１を介して電気的に接続される。このように、オーバーラップ部５ｗにおいて説明したのと同様に、オーバーラップ部８ｗにおけるキャパシタ成分は、キャパシタを形成している内側の第２金属層８１の縁部８１ａと外側の第２金属層８１の縁部８１ｂが短絡するため、著しく低減されている。

なお、オーバーラップ部５ｗの幅は、第１シールドテープ５の幅の半分より小さく設定されており、オーバーラップ部８ｗの幅は、第２シールドテープ８の幅の半分より小さく設定されている。このように設定することで、第１シールドテープ５及び第２シールドテープ８は、それぞれ３重にオーバーラップされて巻かれることを防止される。

さらに、オーバーラップ部５ｗの幅は、第１シールドテープ５の幅の１０％以下に設定されることがより好ましい。オーバーラップ部５ｗの幅が第１シールドテープ５の幅の１０％以下であれば、ケーブルの伝搬する信号の減衰特性に現れる影響が非常に少なくなる。

また、オーバーラップ部８ｗの幅は、第２シールドテープ８の幅の２５％以下に設定されることがより好ましい。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態であるケーブルを示した図である。本実施形態の説明に当たり、第１の実施形態、第２の実施形態と同一または同等の構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

ケーブル１００ｃは、第２シールドテープ８が、オーバーラップ部８ｗが形成されるように、第１シールドテープ５と同じ周回方向に巻かれている点で、第２の実施形態のケーブル１００ｂとは異なる。

そして、第１シールドテープ５のオーバーラップ部５ｗと第２シールドテープ８のオーバーラップ部８ｗとは、互いに重ならない構成となっている。つまり、第２シールドテープ８のオーバーラップ部８ｗは、互いに隣接する第１シールドテープ５のオーバーラップ部５ｗの間に形成されている。従って、オーバーラップ部５ｗとオーバーラップ部８ｗとは、ケーブル１００ｃの径方向に重なるところがない。

本実施形態のケーブル１００ｃによれば、第１シールドテープ５及び第２シールドテープ８のオーバーラップ部同士が重なる箇所をなくすことが可能である。このため、ケーブル１００ｃは、シールド体１０が薄く形成されるため、細線化に対応している。

（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係るケーブルを示した図である。本実施形態の説明に当たり、既に説明した実施形態と同一または同等の構成要素は、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

ケーブル１００ｄは、第１シールドテープ５が、ギャップ巻き、すなわちギャップ部５ｇを有するように螺旋状に巻かれている点で第２の実施形態のケーブル１００ｂと異なる。第１シールドテープ５の外周には、第２シールドテープ８が第２の実施形態と同様にラップ巻きに巻かれている。

本実施形態によれば、ケーブル１００ｄが屈曲した際、ギャップ部５ｇが、ギャップ部５ｇを挟んでケーブルの長手方向に隣り合う第１シールドテープ５の側端部同士の距離の変化を吸収する。このため、ケーブル１００ｄは、良好な屈曲性を有する。

なお、ギャップ部５ｇには、絶縁体２の表面と第２シールドテープ８の表面により画定される空間が形成される。この空間により、ギャップ部５ｇを挟んでケーブル１００ｄの長手方向に隣り合う第１シールドテープ５の側端部と第１シールドテープ５の側端部との距離が変化を、ギャップ部が吸収し易くなっている。

この空間は、第２シールドテープ８により、ケーブル１００ｄを組み立てる際、或いは、ケーブル１００ｄを使用する際に、シールド体１０に外力が加わっても保護され得る。例えば、ジャケット１５が、シールド体１０の外周に高加圧を伴って押し出し成型された場合でも、この空間は、シールドテープ８により保護され、空間を維持することが可能となる。また、例えば、ケーブル１００ｄを使用する際に、ケーブル１００ｄに押圧がかかった場合でも、この空間は、シールドテープ８により保護され、空間を維持することが可能となる。

（第５の実施形態）
図１０は、本発明の第５の実施形態であるケーブルを示した図である。本実施形態の説明に当たり、既に述べた実施形態と同じ部分は、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

ケーブル１００ｅは、第１シールドテープ５が、オーバーラップ部５ｗが形成されて縦添えに巻かれている点で、第２の実施形態のケーブル１００ｂと異なる。

本実施形態のケーブル１００ｅによれば、第１シールドテープ５がコア部を完全に覆って巻くことが可能である。具体的には、第１シールドテープ５は、第１シールドテープ５の幅に公差がある場合でも、この公差をオーバーラップ部５ｗが吸収してコア部を完全に覆うことが可能である。

なお、オーバーラップ部５ｗの幅は、シールドテープ５の幅の５０％以下であることが好ましく、さらに、２５％以下であればより好ましい。

以上、本発明の好適な実施形態を第１から第５の実施形態を用いて説明したが、本発明は、これに限らず種々の変形が可能である。

例えば、各実施形態について、１つのコア部から成る同軸ケーブルを例として説明したが、中心導体を絶縁体で被覆したコア部を複数本まとめて、このまとめられた複数本のコア部にシールド体１０が形成される構成としても良い。

さらに第２シールドテープ８は、螺旋状に巻かれているが、縦添えに巻かれても良い。第２シールドテープ８は、縦添えに巻かれた場合においても、オーバーラップ部が形成されるように巻かれる構成や、隙間が生じないように巻かれる構成とされることが可能である。

その他、中心導体１、絶縁体２、第１シールドテープ５、第２シールドテープ８、ジャケット１５等の各材料等は、本発明の課題を解決する範囲で種々変更が可能である。さらに、本発明は、コア部とシールド体１０の間に他の部材が介在することを排除せず、同様にシールド体１０とジャケットとの間に他の部材が介在することを排除するものではない。

本発明の第１の実施形態に係るケーブルを示した図である。 図１のケーブルの断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るケーブルを示した図である。 図３のケーブルの断面図である。 図４における領域Ａの拡大図である。 図３に示したケーブル１００ｂのオーバーラップ部５ｗにおけるキャパシタ成分の低減を原理的に表した図である。 図４における領域Ｂの拡大図である。 本発明の第３の実施形態に係るケーブルを示す図である。 本発明の第４の実施形態に係るケーブルを示す図である。 本発明の第５の実施形態に係るケーブルを示す図である。

符号の説明

１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ・・・ケーブル、１・・・中心導体、２・・・絶縁体、１０・・・シールド体、５・・・第１シールドテープ、８・・・第２シールドテープ、１５・・・ジャケット

Claims (5)

1. 中心導体と、
   前記中心導体を被覆する絶縁体と、
   前記絶縁体を覆うシールド体とを備え、
   前記シールド体は、第１基体上に第１金属層を有すると共に前記絶縁体に巻かれる第１シールドテープと、第２基体上に第２金属層を有すると共に前記第１シールドテープに巻かれる第２シールドテープと、から成り、
   前記第１金属層の表面と前記第２金属層の表面とが対向して接していること
   を特徴とするケーブル。
2. 前記第１シールドテープ及び前記第２シールドテープの少なくとも一方は、オーバーラップ部が形成されるように巻かれていることを特徴とする請求項１に記載のケーブル。
3. 前記第１シールドテープ及び前記第２シールドテープの少なくとも一方は、螺旋状に巻かれていることを特徴とする請求項２に記載のケーブル。
4. 前記第１シールドテープ及び前記第２シールドテープの双方は、オーバーラップ部が形成されるように同一方向の螺旋状に巻かれており、
   前記第２シールドテープのオーバーラップ部は、前記第１シールドテープの互いに隣接するオーバーラップ部の間に位置していることを特徴とする請求項３に記載のケーブル。
5. 前記第１シールドテープ及び前記第２シールドテープの少なくとも一方は、縦添えに巻かれていることを特徴とする請求項２に記載のケーブル。

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