JP2010027491A - 極細同軸ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド特性が安定し、かつ半田付けによる短絡作業が可能なシールド層を有し、さらに製造コストを抑制できる極細同軸ケーブルを提供する。
【解決手段】中心導体２の周囲に１次絶縁被覆層３を被覆して１次被覆線４を形成し、その１次被覆線４の外周にシールド層６、２次絶縁被覆層７を形成した極細同軸ケーブル１において、１次絶縁被覆層３の外周に、１本以上の金属単芯線５または極細芯線による撚線９を螺旋状に巻き付け、或いは縦添えし、その外周に、金属微粒子の焼結体からなるシールド層６を形成し、そのシールド層６の外周に２次絶縁被覆層７を形成したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、極細同軸ケーブルおよびその製造方法に係り、特に、シールド特性が安定し、かつ半田付けによる短絡作業が可能なシールド層を有し、さらに製造コストを抑制できる極細同軸ケーブルおよびその製造方法に関するものである。

近年、医療機器や携帯電話用として極細同軸ケーブルが広範に用いられている。既存の極細同軸ケーブルの構造の一例を図６、１０に示す。

図６、１０は、従来の極細同軸ケーブルの横断面図である。

図６に示すように、極細同軸ケーブル６０は、外径φ２０μｍの銀メッキ銅芯線６１を７本撚合わせた中心導体６２の外周に、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）からなる１次絶縁被覆層６３を被覆して１次被覆線６６を形成し、その１次被覆線６６の外周に、中心導体６２に用いたものと同様の銀メッキ銅芯線６１を２０本螺旋状に隙間なく巻いてシールド層６４を被覆し、そのシールド層６４の外周に、ＰＦＡからなる２次絶縁被覆層６５を形成して構成される。

一方、特許文献１では、図１０に示すように、金属微粒子を元に極細同軸ケーブルのシールド層を形成する技術が公開されており、この極細同軸ケーブル１００は、上述した１次被覆線６６の外周に、金属ナノ粒子の焼結体からなる膜厚１０μｍ未満のシールド層１０１を設けたものである。

先ず、図６の極細同軸ケーブル６０の製造方法を説明する。

図７は、１次絶縁被覆層を形成する１次被覆押出ラインの概略図であり、図８は、横巻きシールド層製造装置を示す概略図であり、図９は、２次絶縁被覆層を形成する２次被覆押出ラインの概略図である。

図７に示す１次被覆押出ライン７０により、中心導体６２の外周に１次絶縁被覆層６３を形成し、１次被覆線６６を形成する。その後、図８に示す横巻きシールド層製造装置８０により、１次被覆線６６の外周に、中心導体６２に用いたものと同様の銀メッキ銅芯線６１を２０本螺旋状に隙間なく巻き付けてシールド層６４を形成する。

そして、図９に示す２次被覆押出ライン９０により、シールド層６４が形成された１次被覆線６６の外周に、２次絶縁被覆層６５を形成し、極細同軸ケーブル６０を得る。

上述の装置の具体的な動作を説明する。

図７に示すように、１次被覆押出ライン７０では、銀メッキ銅芯線６１を撚合わされた中心導体６２をボビン（送出器）７１で５０ｍ／ｍｉｎの速度で送り出し、その外周にＰＦＡ樹脂を１次絶縁被覆層６３として約３２０℃で押出機７２で押し出し、これを水冷槽７３で冷却し、得られた１次被覆線６６をボビン（巻取機）７４で巻き取っている。

その後、図８に示すように、横巻きシールド層製造装置８０では、水平面内で６００ｒｐｍの速度で回転するボビン（送出器）７４で５ｍ／ｍｉｎの速度で１次被覆線６６を下方に送り出すと共に、一対の芯線固定リング８２，８２で１次被覆線６６を鉛直に送り出し、その芯線固定リング８２，８２の間の鉛直に送り出された１次被覆線６６の外周に、２０個の横巻芯線送出器８３で銀メッキ銅芯線６１を被覆し、上方のボビン８１と同期回転しているボビン（巻取機）８４でシールド層６４が形成された１次被覆線６６を巻き上げている。

２０個の横巻芯線送出器８３から送り出された銀メッキ銅芯線６１は、それぞれ芯線固定リング８２，８２の間に設けられた集合リング８５により集合され、１次被覆線６６の外周に銀メッキ銅芯線６１が隙間なく巻かれるようになっている。

そして、図９に示すように、２次被覆押出ライン９０では、図７の１次被覆押出ライン７０と同様に、シールド層６４が形成された１次被覆線６６を、ボビン（送出器）８４で５０ｍ／ｍｉｎの速度で送り出し、その外周にＰＦＡ樹脂を２次絶縁被覆層６５として約３２０℃で押出機９１で押し出し、これを水冷槽９２で冷却し、ボビン（巻取機）９３で巻き取り、極細同軸ケーブル６０を得る。

次に、図１０の極細同軸ケーブル１００の製造方法を説明する。

極細同軸ケーブル１００については、詳細な製造方法は明示されていないが、図７の１次被覆押出ライン７０により１次被覆線６６を形成し、その１次被覆線６６に金属微粒子を塗布し、これを焼結させてシールド層１０１を形成し、その後、シールド層１０１が形成された１次被覆線６６を図９の２次被覆押出ライン９０に導入して２次絶縁被覆層６５を形成すると考えられる。

この極細同軸ケーブル１００の構造では少なくともシールド層１０１形成のための横巻きライン（横巻きシールド層製造装置８０）は不要であり、全ての工程を連続的に行えるため、製造速度がアップして製品の低コスト化を図れる可能性が高い。

特開２００６−２９４５２８号公報 特開平８−６９７１７号公報 特開平８−１４８０４３号公報

先ず、横巻きのシールド層６４を有する通常の極細同軸ケーブル６０の問題点を以下に示す。

（１）横巻き工程のライン速度が遅いため製造コストが高い。

製造時の最大の問題点としては、横巻き工程のライン速度約５ｍ／ｍｉｎと、ＰＦＡ被覆の押出速度約５０ｍ／ｍｉｎに比べてはるかに遅いため、横巻き工程そのものの加工費が嵩むと共に、押出ライン上で同時に横巻き作業ができないので製造工程が増えることになる。

そのため現状では、１次絶縁被覆層６３を被覆した芯線（中心導体６２）を一旦巻き取り、その後撚合わせラインで横巻きを施している。そして再び別の押出ラインで２次絶縁被覆層６５を形成し、合計３工程で作業を行っている。

（２）ケーブル外径
現在実用化されている極細同軸ケーブルで最も細径なものは最外層の被覆外径が約φ２００μｍであるが、各方面から更なる細径化の要求がある。中心導体および１次絶縁被覆層、２次絶縁被覆層は導通抵抗、絶縁特性の面から細径化や薄膜化の余地はない。

シールド層は、特性を満たせば、薄膜化が可能である。具体的には、電気抵抗が従来の編組と同等であればよい。例えば、外径φ２０μｍ銀メッキ銅芯線６１を２０本組み合わせた図６の横巻きシールド層６４を銀ナノ粒子による焼結膜に置き換えた場合、厚みは約１０μｍに低減でき直径で約２０μｍの低減が可能になる。

つまり、特許文献１の技術を用いることで、上述のシールド層６４に関わる問題点は解決できる。しかしながら、極細同軸ケーブル１００では、以下に示す２点の問題点が新たに発生する。

（１）屈曲時のシールド層導通不良
極細同軸ケーブルは小径であるが故、屈曲を受ける頻度が高い。その際、屈曲部の外側ではシールド層に引張り歪みが発生する。一方、金属ナノ粒子の焼結体は一見するとバルクの金属と同じであるが、電子顕微鏡などで内部を観察すると粒子間の境界面（粒界）が無数に存在する。

そのため、引張り応力が付与される同材質のバルクより伸びずにクラックが発生してしまう。銀ナノ粒子の焼結体では、焼結温度条件などにもよるが１〜３％の伸び歪が加わるとクラックが発生してしまう。

ケーブル長手に関し直交方向に発生したクラックはシールド層の導通不良につながり、最終的にはシールド特性が劣化することになる。

（２）短絡接続が困難
同軸ケーブルは実際に使用される際、ほとんどの場合でシールド層を短絡（接地）処理する必要がある。横巻きシールド層を有する従来型の同軸ケーブルでは、シールド層の芯線部分だけを結束して半田付け或いは圧着接合により短絡処理するのが標準的な工法である。

ところが、金属微粒子によるシールド層の場合、端末で薄膜層のみを取り出して結束するのがほぼ不可能である。また、薄膜層のみを取り出したとしても、現在金属ナノ粒子として最も普及している銀の場合は、俗に言う半田食われが発生して短絡不良が発生してしまう。

このように、単にシールド層を金属微粒子の焼結体で構成した場合は短絡接続で問題が発生してしまう。

すなわち、図６の極細同軸ケーブル６０は、屈曲に強く、短絡接続もし易いが、製造コストが高く、ケーブル外径も大きくなってしまい、一方、図１０の極細同軸ケーブル１００は、製造コストが抑えられ、ケーブル外径も小さくできるが、屈曲に弱く、短絡もし難くなってしまうという相反する問題を抱えている。

そこで、本発明の目的は、上述の課題を解決し、シールド特性が安定し、かつ半田付けによる短絡作業が可能なシールド層を有し、さらに製造コストを抑制できる極細同軸ケーブルおよびその製造方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、中心導体の周囲に１次絶縁被覆層を被覆して１次被覆線を形成し、その１次被覆線の外周にシールド層、２次絶縁被覆層を形成する極細同軸ケーブルにおいて、前記１次絶縁被覆層の外周に、１本以上の金属単芯線または極細芯線による撚線を螺旋状に巻き付け或いは縦添えすると共に、金属微粒子の焼結体からなるシールド層を形成し、その外周に２次絶縁被覆層を形成した極細同軸ケーブルである。

請求項２の発明は、前記金属単芯線または前記撚線は、前記シールド層表面から露出するように巻き付け或いは縦添えされる請求項１に記載の極細同軸ケーブルである。

請求項３の発明は、前記金属単芯線または前記撚線は、前記シールド層内に埋設するように巻き付け或いは縦添えされる請求項１に記載の極細同軸ケーブルである。

請求項４の発明は、前記金属微粒子が、銀、銅もしくはその合金からなる請求項１〜３のいずれかに記載の極細同軸ケーブルである。

請求項５の発明は、中心導体の周囲に１次絶縁被覆層を被覆して１次被覆線を形成し、その１次被覆線の外周にシールド層、２次絶縁被覆層を形成する極細同軸ケーブルの製造方法において、前記１次絶縁被覆層の外周に、１本以上の金属単芯線または極細芯線による撚線を螺旋状に巻き付け或いは縦添えすると共に、金属微粒子の焼結体からなるシールド層を形成し、その外周に２次絶縁被覆層を形成する極細同軸ケーブルの製造方法である。

請求項６の発明は、前記金属単芯線または前記撚線は、前記シールド層表面から露出するように巻き付け或いは縦添えする請求項５に記載の極細同軸ケーブルの製造方法である。

請求項７の発明は、前記金属単芯線または前記撚線は、前記シールド層内に埋設するように巻き付け或いは縦添えする請求項５に記載の極細同軸ケーブルの製造方法である。

請求項８の発明は、前記シールド層は、スラリー化した金属微粒子を１次被覆線の外周に塗布し、これを管状の加熱炉で加熱焼成して形成する請求項５〜７のいずれかに記載の極細同軸ケーブルの製造方法である。

請求項９の発明は、前記シールド層の形成と、前記２次絶縁被覆層の形成とを同一ライン上で連続して行う請求項５〜８のいずれかに記載の極細同軸ケーブルの製造方法である。

本発明によれば、シールド特性が安定し、かつ半田付けによる短絡作業が可能なシールド層を有し、さらに製造コストを抑制できる極細同軸ケーブルを得られる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な一実施の形態を示す極細同軸ケーブルの横断面図である。

図１に示すように、本形態に係る極細同軸ケーブル１は、中心導体２の外周に１次絶縁被覆層３が形成された１次被覆線４と、その１次被覆線４の外周に螺旋状に巻き付けられた１本以上の金属単芯線５と、その外周に形成された金属微粒子の焼結体からなる厚さ（金属単芯線５が巻かれた部分以外の厚さ）１０μｍのシールド層６と、そのシールド層６の外周に形成された２次絶縁被覆層７とで構成される。

中心導体２は、例えば外径φ２０μｍの銀メッキ銅芯線８を７本撚合わせたものである。１次絶縁被覆層３および２次絶縁被覆層７は、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）からなる。シールド層６に用いる金属微粒子としては、銀、銅もしくはその合金を用いるとよい。

金属単芯線５は、シールド層６の表面から露出していてもよく、シールド層６に埋設されていてもよい。また、金属単芯線５は、例えばピッチ約１００ｍｍで螺旋状に巻き付けるとよい。

以上のような構成の極細同軸ケーブル１によれば、従来の横巻きのシールド層６４から、金属微粒子の焼結体からなる薄膜のシールド層６に変更することによりケーブル外径を小さくできる。

また、金属単芯線５をシールド層６に添わせることにより、金属薄膜のシールド層６でも容易に短絡（接地）接続が可能になると共に、万が一被覆層長手に直交するクラックが発生した場合でも電気的導通が確保できる。

この極細同軸ケーブル１の製造に用いる製造装置を説明する。

図３は、本発明に用いるシールド層および２次被覆押出ラインを示す概略図である。

シールド層および２次被覆押出ライン３０は、１次被覆線４を送り出す送出器３１と、送り出された直後の１次被覆線４の外周を回転しながら、１次被覆線４の外周に金属単芯線５を巻き付ける２個のボビン３２，３２と、金属単芯線５が巻き付けられた１次被覆線４の外周に金属微粒子ペーストを塗布するノズル内径が約０．２ｍｍのダイス３３と、金属微粒子ペーストを塗布した直後に焼成を行う横型管状炉３４と、シールド層６が形成された１次被覆線４の外周にＰＦＡ樹脂を２次絶縁被覆層７として押し出す押出機３５と、これを冷却する水冷槽３６と、完成した極細同軸ケーブル１を巻き取る巻取機３７とで構成される。

金属微粒子ペーストは、金属微粒子を有機溶剤で溶いたものであり、本実施の形態では、銀ナノ粒子（三ツ星ベルト社製Ｍ−ＤｏｔＳＳ）を有機溶剤であるデカノールで溶き、その粘度を予め１５００〜２０００ｍＰａ・ｓに調整したものを用いた。

横型管状炉３４は長さ約９ｍで１ｍ毎に温度を設定できる。入り口付近は約２００℃に設定され、ここでは溶剤を揮発させる。以後の区間から出口までは炉温度設定は２５０〜３２０℃まで段階的に上がっていき、そこで銀ナノ粒子は焼結される。

次に、シールド層および２次被覆押出ライン３０を用いた極細同軸ケーブル１の製造方法について説明する。

予め従来と同様の方法で製造した１次被覆線４をシールド層および２次被覆押出ライン３０の送出器３１にセットし、速度５０ｍ／ｍｉｎで送り出しながらボビン３２，３２により１次被覆線４の外周に金属単芯線５を巻き付ける。

その後、ダイス３３を通過させ、金属単芯線５が巻かれた１次被覆線４の外周に金属微粒子ペーストを塗布し、これを横型管状炉３４により焼成してシールド層６を形成し、その後押出機３５により５０ｍ／ｍｉｎで外周に２次絶縁被覆層７を形成し、これを冷却槽３６で冷却し、巻取機３７で巻き取ると極細同軸ケーブル１が得られる。

本発明の極細同軸ケーブル１の製造方法によれば、ＰＦＡ押出と同様にシールド層６の高速形成が可能であるため、シールド層６の形成と１次絶縁被覆層３および２次絶縁被覆層７の形成を１ラインで実施でき、低コスト化が図れる。

本発明の極細同軸ケーブル１の使用例として、極細同軸ケーブル１を多数本集合して図４、５に示すような多芯ケーブル化が考えられる。

図４は、極細同軸ケーブルを用いたフレキシブルフラットケーブルの横断面図であり、図５は、極細同軸ケーブルを用いた多芯同軸ケーブルの横断面図である。

図４に示すように、フレキシブルフラットケーブル４０は、図１、２の極細同軸ケーブル１，２０を任意の本数だけ平行配列し、上下から薄膜フィルム４１を接着した構造である。

図５に示すように、多芯同軸ケーブル５０は、図１の極細同軸ケーブル１を４本撚合わせ、押え巻き５１、シールド５２、シース５３を被覆して４芯ユニットケーブル５４とし、さらに、４芯ユニットケーブル５４を１６本抗張力鋼線５５の周囲に撚合わせて形成された最終外径７ｍｍの６４芯同軸ケーブルである。

このように、本発明の極細同軸ケーブル１をフレキシブルフラットケーブルや多芯同軸ケーブルに用いることにより、シールド特性が安定し、かつ半田付けによる短絡作業が可能なシールド層を有し、さらに製造コストを抑制できるフレキシブルフラットケーブル４０や多芯同軸ケーブル５０が得られる。

上述の実施の形態においては、１次被覆線４の外周に金属単芯線５を螺旋状に巻き付けるとしたが、１次被覆線４に金属単芯線５を縦添えしてもよい。

金属単芯線５の本数に関しては、螺旋状に巻き付ける場合は、１本でも差し支えないが、縦添えする場合は、ケーブル断面に関し対象な位置に２本以上添えるのが望ましい。

なぜなら、１本である場合や複数本が接近して偏って配置されている場合、曲げ易さの偏りが発生し、例えば金属単芯線５を外側にしては曲げ難い結果になるためである。

金属単芯線５を螺旋状に巻き付けるか、或いは縦添えにするかの選択については、最終的な極細同軸ケーブル１に可撓性の要求がある場合は、螺旋状に巻き付ける方が望ましく、可撓性がそれほど要求されない場合は、縦添えでよく、押出速度の高速化に際しては大きな装置の変更なく対応可能である。

また、上述の実施の形態では、金属単芯線５を用いたが、これに代えて図２に示す極細同軸ケーブル２０のように極細芯線による撚線（図２の極細同軸ケーブルでは、外径１３μｍの極細芯線７本による撚線）９を用いてもよい。これは、半田付けによる短絡作業において、金属単芯線５を用いた場合は断線すると導通が全く取れなくなるのに対して、撚線９を用いた場合では全芯が断線しない限り導通が確保できるためである。また、撚線９を用いることにより、半田付け面積が大きくなるため、接続の信頼性も金属単芯線５を用いた場合に比べるとより高くなる。

本発明の一実施の形態を示す極細同軸ケーブルの横断面図である。 本発明の一実施の形態を示す極細同軸ケーブルの横断面図である。 本発明の極細同軸ケーブルの製造に用いるシールド層および２次被覆押出ラインの概略図である。 本発明の極細同軸ケーブルを用いたフレキシブルフラットケーブルの横断面図である。 本発明の極細同軸ケーブルを用いた多芯同軸ケーブルの横断面図である。 従来の極細同軸ケーブルの横断面図である。 従来の１次絶縁被覆層を形成する１次被覆押出ラインの概略図である。 横巻きシールド層製造装置を示す概略図である。 従来の２次絶縁被覆層を形成する２次被覆押出ラインの概略図である。 金属微粒子の焼結体によりシールド層を形成した従来の極細同軸ケーブルの横断面図である。

符号の説明

１ 極細同軸ケーブル
２ 中心導体
３ １次絶縁被覆層
４ １次被覆線
５ 金属単芯線
６ シールド層
７ ２次絶縁被覆層
９ 極細芯線による撚線

Claims (9)

1. 中心導体の周囲に１次絶縁被覆層を被覆して１次被覆線を形成し、その１次被覆線の外周にシールド層、２次絶縁被覆層を形成する極細同軸ケーブルにおいて、
   前記１次絶縁被覆層の外周に、１本以上の金属単芯線または極細芯線による撚線を螺旋状に巻き付け或いは縦添えすると共に、金属微粒子の焼結体からなるシールド層を形成し、その外周に２次絶縁被覆層を形成したことを特徴とする極細同軸ケーブル。
2. 前記金属単芯線または前記撚線は、前記シールド層表面から露出するように巻き付け或いは縦添えされる請求項１に記載の極細同軸ケーブル。
3. 前記金属単芯線または前記撚線は、前記シールド層内に埋設するように巻き付け或いは縦添えされる請求項１に記載の極細同軸ケーブル。
4. 前記金属微粒子が、銀、銅もしくはその合金からなる請求項１〜３のいずれかに記載の極細同軸ケーブル。
5. 中心導体の周囲に１次絶縁被覆層を被覆して１次被覆線を形成し、その１次被覆線の外周にシールド層、２次絶縁被覆層を形成する極細同軸ケーブルの製造方法において、
   前記１次絶縁被覆層の外周に、１本以上の金属単芯線または極細芯線による撚線を螺旋状に巻き付け或いは縦添えすると共に、金属微粒子の焼結体からなるシールド層を形成し、その外周に２次絶縁被覆層を形成することを特徴とする極細同軸ケーブルの製造方法。
6. 前記金属単芯線または前記撚線は、前記シールド層表面から露出するように巻き付け或いは縦添えする請求項５に記載の極細同軸ケーブルの製造方法。
7. 前記金属単芯線または前記撚線は、前記シールド層内に埋設するように巻き付け或いは縦添えする請求項５に記載の極細同軸ケーブルの製造方法。
8. 前記シールド層は、スラリー化した金属微粒子を１次被覆線の外周に塗布し、これを管状の加熱炉で加熱焼成して形成する請求項５〜７のいずれかに記載の極細同軸ケーブルの製造方法。
9. 前記シールド層の形成と、前記２次絶縁被覆層の形成とを同一ライン上で連続して行う請求項５〜８のいずれかに記載の極細同軸ケーブルの製造方法。

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