JP2011222262A - シールドケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】複数本の信号線を金属箔樹脂テープの螺旋巻きにより一括してシールドし、高周波域での急激な信号減衰のないシールドケーブルを提供する。
【解決手段】複数本の信号線４の周囲に一括して金属箔樹脂テープ５を螺旋状に巻き付けてなるシールド導体６を備えたシールドケーブル１であって、金属箔樹脂テープ５の巻き付けの重なり部分６ａで、上下の金属箔９ａが互いに電気的に接触している。なお、金属箔樹脂テープ５は一方のエッジ部が、金属箔９ａを外側にして折り返されて形成されている。また、金属箔樹脂テープ５の巻き付けの重なり幅は、テープ幅Ｗの１／４〜１／２である。
【選択図】図２

Description

本発明は、２本以上の信号線の周囲に一括してシールド用の金属箔樹脂テープを螺旋状に巻き付けてなるシールドケーブルに関する。

複数本、例えば２本の信号線を対にしたシールドケーブルは、デジタル信号を差動伝送方式で信号を伝送するのに用いられるケーブルとして知られている。この差動信号伝送方式は、例えば、位相を１８０度反転させた信号を１対の信号線に同時に入力して送信し、受信側で差分合成することで信号出力を２倍にすることができる。また、送信から受信に至る伝送系路途中で受けたノイズ信号は、１対の信号線に等しく加えられているので、受信側で差動信号として出力したときにキャンセルされ、ノイズが除去されるという機能を有している。

このケーブルは、例えば、特許文献１に開示されるように、中心導体（信号導体）を絶縁体で絶縁した２本の心線（信号線）を対にして、ポリエステルテープにアルミ箔を貼り付けてなるシールド導体で覆っている。そして、このシールド導体と心線との間に、シールド導体の導電面と接触するようにドレインワイヤを縦添して、グランドに接続するようにしている。シールド導体の外面は、樹脂材の押出し成型または樹脂テープの巻き付けによる外被で被覆されている。

特開２００１−２８３６４９号公報

上述したシールドケーブルで、金属箔を用いたシールド導体は、通常、金属箔のみでは切れやすく強度が十分でないため、樹脂製のテープに金属箔を貼り付けたものが用いられる。そして、このシールド用の金属箔樹脂テープは、信号線の外周に螺旋状に重ね巻きで巻き付けられため、重なり部分は電気的に接触されていない。また、信号線と金属箔樹脂テープの間に金属箔と接触するようにドレイン線を縦添えして、グランド接続させるようにしている。しかしながら、係る構成のシールドケーブルは、３ＧＨｚ以上の高周波域では、サックアウト現象（信号減衰の急激な落ち込み）が生じることがあり、信号レベルが低下するという問題がある。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、複数本の信号線を金属箔樹脂テープの螺旋巻きにより一括してシールドし、高周波域での急激な信号減衰のないシールドケーブルを提供することを目的とする。

本発明によるシールドケーブルは、複数本の信号線の周囲に一括して金属箔樹脂テープを螺旋状に巻き付けてなるシールド導体を備えたシールドケーブルであって、金属箔樹脂テープの巻き付けの重なり部分で、上下の金属箔が互いに電気的に接触していることを特徴とする。なお、前記の金属箔樹脂テープは一方のエッジ部が、金属箔を外側にして折り返されて形成されている。また、金属箔樹脂テープの巻き付けの重なり幅は、テープ幅の１／４〜１／２であることが好ましい。

本発明のシールドケーブルによれば、金属箔樹脂テープの重ね巻きで、重なり部分の金属箔が上下で互いに電気的に接触され、この結果、高周波域での急激な信号の減衰をなくすことができる。

本発明によるシールドケーブルの概略を説明する図である。 図１の金属箔樹脂テープの巻き付け形態を説明する図である。 本発明に用いる金属箔樹脂テープの製造例を説明する図である。 本発明に用いる金属箔樹脂テープの他の例を説明する図である。 本発明によるシールドケーブルの信号減衰の検証結果を示す図である。

図１，２により本発明のシールドケーブルの概略とその実施形態を説明する。図において、１はシールドケーブル、２は信号導体、３は絶縁体、４は信号線、５は金属箔樹脂テープ、５ａは折り重ね部、６はシールド導体、６ａは重なり部分、７は外被、８はドレイン線、９ａは金属箔、９ｂは樹脂テープを示す。

本発明によるシールドケーブル１は、図１（Ａ）に示すように、単心線または撚線からなる信号導体２を所定の誘電率を有する絶縁体３で被覆した信号線（又は心線）４を、例えば、２本を平行に並べるか又は撚り合わせた対ケーブルで形成する。また、４本の信号線をからなるカッドケーブルとしてもよい。なお、信号線４として、この他に、絶縁体３の外側に外部導体として、金属素線を編組、横巻き、または金属箔樹脂テープの巻き付けで形成した同軸線を用いることもできる。

対にされた２本の信号線４の外周には、金属箔樹脂テープ５を螺旋巻きしてシールド導体６とし、２本の信号線４は一括してシールドされる。金属箔樹脂テープ５は、後述するように金属箔が外側または内側になるように重ね巻きで巻き付けられ、その重なり部分６ａでは、金属箔同士が互いに電気的に接触される。シールド導体６の外側には、巻き付けられた金属箔樹脂テープ５を電気的に絶縁すると共に、汚染を防ぎ、ケーブルとしての耐水性を持たせるために外被７で被覆されることがある。

本発明のシールドケーブル１は、図１（Ａ）に示すようにドレイン線を用いない構成であってもよいが、従来と同様に信号線４とシールド導体６との間にドレイン線８を縦添えして構成することもできる。なお、シールド導体６の金属面が外側になるように巻き付けられている場合は、図１（Ｂ）に示すように、ドレイン線８は、シールド導体６と外被７との間に縦添えで配される。

本発明のシールドケーブルにおける信号導体２は、銅やアルミ等の電気良導体、またはこれらの電気良導体に錫メッキ等を施した単心線または撚線で形成され、例えば、ＡＷＧ１８〜４６相当の線材が用いられる。信号導体２を電気的に絶縁する絶縁体３としては、できるだけ誘電率の小さいものが用いられ、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、フッ素樹脂等が用いられる。これらの線材と絶縁樹脂により形成される信号線４の外径は、３.０ｍｍ〜０.１５ｍｍで、例えば、ＡＷＧ２６の線材を用いた場合の信号線４の外径は、１.２ｍｍ程度となる。

シールド導体６を形成する金属箔樹脂テープ５は、アルミまたは銅などの金属箔をポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のプラスチック基材（樹脂テープ）にラミネートしたものが用いられる。なお、金属箔の厚さは３μｍ〜３０μｍで、プラスチック基材の厚さは３μｍ〜５０μｍで、金属箔樹脂テープ５の厚さは６μｍ〜８０μｍである。
シールド導体６の外周には、ケーブル保護のための外被７が施される。この外被７は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂の押出し成形で形成してもよく、樹脂テープの巻付けで形成してもよい。

金属箔樹脂テープ５は、図２（Ａ）に示すような形態で、対にされた信号線４の外周に螺旋状に重ね巻きで巻き付けて、シールド導体６とされる。金属箔樹脂テープ５の重ね巻き付け角度θは、ケーブル長手方向に直交する軸Ｘ−Ｘに対して、８°〜７０°で巻き付ける。巻き付けの重なり部分６ａにおいては、下側と上側の金属箔が互いに電気的に接触するようにされる。

図２（Ｂ）〜図２（Ｄ）に、上記のシールド導体を形成するための金属箔樹脂テープと、その巻き付け例を示す。
図２（Ｂ）は、金属箔９ａと樹脂テープ９ｂがラミネートされた金属箔樹脂テープ５の一方のエッジ部を、金属箔９ａが外側になるように折り返して折り重ね部５ａとする。この金属箔樹脂テープ５は、金属箔９ａが内側になるように信号線４の外周に巻き付ける。このとき、折り重ね部５ａの金属箔９ａは、巻き付けの外側に露出され、次の巻き付けターンの金属箔樹脂テープの折り重ね部を有しない他方のエッジ部の金属箔９ａが重なり、電気的に接触する。

シールド導体６の重なり部分６ａの金属箔樹脂テープの折り返し幅Ｌは、金属箔樹脂テープ５のテープ幅Ｗの１／４〜１／２程度とするのが好ましい。重なり部分６ａの重ね幅は、金属箔樹脂テープ５の折り重ね部５ａの折り返し幅Ｌとほぼ同程度、または少し長めであるのが好ましい。例えば、１０ｍｍ幅の金属箔樹脂テープの一方のエッジを２ｍｍ折り返し、テープ幅Ｗを８ｍｍとする。そして、信号線４上への巻き付けの重ね幅を２〜２.３ｍｍにして巻付ける。折り返し幅が小さいと重ね部分での金属箔の導通が十分でなくなることがあり、折り返し幅は大きすぎると金属箔樹脂テープが無駄になり、また巻きが乱れることもある。なお、金属箔樹脂テープ５の巻き付けピッチＰは、３ｍｍ〜５０ｍｍ程度とする。

図２（Ｃ）は、図２（Ｂ）における金属箔樹脂テープ５を、金属箔９ａが外側になるように信号線４の外周に巻き付けた例である。この場合、折り重ね部５ａの金属箔９ａは、巻き付けの内側となって、前の巻き付けターンの金属箔樹脂テープの折り重ね部を有しないエッジ部の金属箔９ａ上に重なり、電気的に接触する。なお、シールド導体６の重なり部分６ａの重ね幅、金属箔樹脂テープの折り返し幅Ｌ、金属箔樹脂テープ５のテープ幅Ｗ、金属箔樹脂テープ５の巻き付けピッチＰ等は、図２（Ｂ）の例と同じにすることができる。

図２（Ｄ）は、金属箔樹脂テープ５の一方のエッジ部を折り返す代わりに、予めエッジ部の樹脂テープ９ｂが除かれて金属箔９ａが上下面で露出した露出箔部５ｂを有するものを用いる例である。図２（Ｄ）では、金属箔樹脂テープ５は、金属箔９ａが内側になるように信号線４の外周に巻き付けられ、前の巻き付けターンの露出箔部５ｂ上に、次の巻き付けターンの他方のエッジ部の金属箔９ａが重ねられて、電気的に接触する。なお、この形状の金属箔樹脂テープ５は、図２（Ｃ）と同様に金属箔９ａが外側になるように信号線４の外周に巻き付けるようにしてもよい。

図３は、図２（Ｂ），（Ｃ）に示した金属箔樹脂テープ５の折り重ね部５ａの形成例を示す図で、符号１０で示すようなフォーミング治具を用いることにより、容易に形成することができる。フォーミング治具１０は、テープ導入部１０ａ、テープ加工部１０ｂ、テープ導出部１０ｃとからなる。テープ導入部１０ａは、加工前の幅広の金属箔樹脂テープを治具内に案内するために拡開形状で形成される。テープ加工部１０ｂは、直線状のガイド壁１０ｄと、テープ導入部１０ａからテープ導出部１０ｃに向けて、ガイド壁１０ｄとの距離を徐々に狭め、且つ底壁に対して平行になるように徐々に折り返すようにしたフォーミング壁１０ｅで形成される。

加工前の金属箔樹脂テープは、図３（Ｂ）に示すように幅広で、金属箔９ａと樹脂テープ９ｂが同じ幅でラミネートされていて、テープ導入部１０ａからテープ加工部１０ｂに送り込まれる。テープ加工部１０ｂでは、金属箔樹脂テープの一方のエッジ部をフォーミング壁１０ｅによって折り曲げ、金属箔９ａが外側になるようにテープ導出部１０ｃ側に至るにしたがって折り重ねるように加工される。そして、テープ導出部１０ｃでは、図３（Ｃ）に示すように、一方のエッジ部に折り重ね部５ａがフォーミングされた金属箔樹脂テープ５となる。

図４は、図２（Ｄ）に示した金属箔樹脂テープ５の一例を示す図で、金属箔９ａの幅より狭い幅の樹脂テープ９ｂをラミネートすることにより、一方のエッジ部の金属箔９ａの内面が露出するようにする。この金属箔樹脂テープ５は、露出箔部５ｂが樹脂テープ９ｂとラミネートされている部分より、強度が弱く破断されすいので、金属箔９ａに比較的に厚さのあるものを用いているような場合に適している。また、図２（Ｄ）で示したように、金属箔を内側にして巻付ける場合に適している。

図５は、本発明によるシールドケーブルの検証結果を示す図である。なお、シールドケーブルは、２心平行の信号線に金属箔樹脂テープを螺旋状に巻き付けたツイナックスケーブルを用いて検証した。図５（Ａ）は、通常の金属箔樹脂テープの巻きピッチを用いた時の信号減衰状態を示し、図５（Ｂ）は、本発明による図２（Ｃ）の金属箔が外側になるように金属箔樹脂テープを巻き付けた時の信号減衰状態を示す。なお、金属箔樹脂テープの上からさらにＰＥＴテープを巻き、金属箔を絶縁すると同時に保護した。

図５（Ａ）の通常の金属箔樹脂テープを巻き付けた場合は、金属箔樹脂テープの巻きピッチを１５ｍｍとしたとき、７ＧＨｚ付近で信号の落ち込みが発生した。なお、２心平行のツイナックスケーブルでは、金属箔樹脂テープの巻きピッチにより異なるが、５ＧＨｚを越えるとサックアウトが生じる。また、２心対撚りのツイストペアケーブルでは、３ＧＨｚを越えるとサックアウトが生じる。

これに対し、図５（Ｂ）の本発明による金属箔樹脂テープの巻き付けでは、信号減衰はなだらかで金属箔樹脂テープの巻きピッチを変えてもサックアウトは生じないことが確認された。この理由は明らかではないが、通常の金属箔樹脂テープの巻き付けでは、巻き付けターン間の重なり部分で、上下の金属箔は樹脂層で電気的に絶縁されているため、シールド電流は信号線の周りを螺旋状に流れる。一方、本発明では、巻き付けターン間の重なり部分で上下の金属箔は電気的に接触され導通しているため、シールド電流は信号線と平行に直線状に流れ、金属箔樹脂テープ巻きピッチによる信号減衰の状態に影響がない結果、サックアウト現象の発生を無くすことができたと考えられる。

１…シールドケーブル、２…信号導体、３…絶縁体、４…信号線、５…金属箔樹脂テープ、５ａ…折り重ね部、５ｂ…露出箔部、６…シールド導体、６ａ…重なり部分、７…外被、８…ドレイン線、９…金属箔、９ｂ…樹脂テープ、１０…フォーミング治具。

Claims (3)

1. 複数本の信号線の周囲に一括して金属箔樹脂テープを螺旋状に巻き付けてなるシールド導体を備えたシールドケーブルであって、
   前記金属箔樹脂テープの巻き付けの重なり部分で、上下の金属箔が互いに電気的に接触していることを特徴とするシールドケーブル。
2. 前記金属箔樹脂テープの一方のエッジ部が、金属箔を外側にして折り返されていることを特徴とする請求項１に記載のシールドケーブル。
3. 前記金属箔樹脂テープの巻き付けの重なり幅は、テープ幅の１／４〜１／２であることを特徴とする請求項１または２に記載のシールドケーブル。