JP2012146409A - 多心信号ケーブルとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中心導体と絶縁体との間の隙間を小さくして、ケーブル長手方向でのスキューの変動が低減された多心信号ケーブルをその製造方法を提供する。
【解決手段】撚線からなる中心導体１０を絶縁体１１で被覆した同軸ケーブル２ａ〜５ｂを、複数本収納した多心信号ケーブルであって、同軸ケーブルの中心導体１０と絶縁体１１との密着力（引抜力／導体断面積）が、１２０×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２ ） 以上とする。なお、中心導体１０は、ＡＷＧ３４相当以上の細い撚線であり、絶縁体１１はフッ素樹脂である。また、複数本の同軸ケーブルで、差動伝送の対となる同軸ケーブル同士は隣接して配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速デジタル信号等の信号伝送に用いられる多心信号ケーブルとその製造方法に関する。

情報通信技術の進展により、通信ケーブルの使用周波数帯域が、ＧＨｚ帯域まで広がっている。また、コンピュータとディスプレイを接続するインターフェイス規格用に適合させたＤＶＩケーブル等では、２本のケーブルを用いての差動信号伝送が主流となっている。この差動信号伝送は、位相を１８０°異ならせた信号を２本のケーブルに同時に入力して送信し、受信側で差分合成するもので出力を高めることができるとともにノイズ除去機能も有している。

しかし、２本のケーブルでの信号伝送の遅延時間差（スキュー）による信号劣化の問題がある。このため、例えば、特許文献１には、断面形状と長さが同一の２本の同軸ケーブルを対にして使用すること、それぞれの同軸ケーブルは同一のケーブルから切り出すなどによりスキューを低減することが開示されている。また、特許文献２には、被覆電線の製造で、絶縁体にフッ素樹脂を用いること、そして導体に絶縁体を被覆するときの引落バランス（ＤＲＢ）は、１.０程度とすることが開示されている。

特開２００４−１１９０６０号公報 国際公開第２００５／０５２０１５号公報

ケーブルのスキューは、ケーブルの物理長、ケーブルの絶縁体の誘電率で決まり、これらが対となる２本のケーブルで同一なら、スキューは低減される。しかしながら、ケーブルの製造で、導体（同軸ケーブルの中心導体）の周りを絶縁体で被覆する際に、特に中心導体が撚線からなる場合に、中心導体と絶縁体との間に隙間が生じる。この隙間は、ケーブルの長手方向で一定ではなく誘電率にバラツキが生じる。このため、ケーブル長手方向でスキューが変動するという問題があった。

本発明は、上述した実状に鑑みてなされたもので、中心導体と絶縁体との間の隙間を小さくして、ケーブル長手方向でのスキューの変動が低減された多心信号ケーブルとその製造方法の提供を目的とする。

本発明による多心信号ケーブルは、撚線からなる中心導体を絶縁体で被覆した同軸ケーブルを、複数本収納した多心信号ケーブルであって、同軸ケーブルの中心導体と絶縁体との密着力（引抜力／導体断面積）が、１２０×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２） 以上であることを特徴とする。なお、中心導体は、ＡＷＧ３４相当以上の細い撚線であり、絶縁体はフッ素樹脂である。また、複数本の同軸ケーブルで、差動伝送の対となる同軸ケーブル同士は隣接して配置されていることが好ましい。
また、本発明による多心信号ケーブルの製造方法は、撚線からなる中心導体を絶縁体で被覆する際に、引落バランスが１.２以上となるように引き落し、中心導体と絶縁体との密着力（引抜力／導体断面積）が、１２０×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２）以上となるようにする。

本発明によれば、中心導体と絶縁体との隙間を小さくすることができ、この結果、ケーブル長手方向での誘電率のバラツキを低減して、スキューの変動を４０ｐｓ／ｍ以下に抑えることができる。

本発明の対象とする多心信号ケーブルの一例を説明する図である。 本発明における同軸ケーブルの引抜力の測定方法を説明する図である。 本発明による多心信号ケーブルの評価結果を示す図である。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の対象とする多心信号ケーブルを示す図である。図中、１は多心信号ケーブル、２ａ〜５ｂは同軸ケーブル、６は電源用のケーブル、７は制御信号用のケーブル、８はシールド導体、９はシース、１０は中心導体、１１は絶縁体、１２は外部導体、１３は外被を示す。

本発明の多心信号ケーブルとは、高速デジタル信号等を伝送する複数本の同軸ケーブル２ａ〜５ｂを集合一括し、共通のシールド導体８でシールドし、その外側をシース９で覆ってなる多心ケーブルである。なお、同軸ケーブル２ａ〜５ｂの他に、他のケーブル、例えば、電源用のケーブル６あるいは制御信号用のケーブル７等も含めた複合ケーブルとして構成されていてもよい。

同軸ケーブル２ａ〜５ｂは、例えば、撚線からなる中心導体１０を絶縁体１１で覆い、絶縁体１１の外周に外部導体１２を配し、その外側を外被１３で被覆した構成のものが用いられる。中心導体１０は、例えば、錫メッキ軟銅線が用いられ、外径０.０５ｍｍの素線７本を撚り合わせて、外径０.１５ｍｍ（０.０１３７ｍｍ^２ ＡＷＧ＃３６相当）の中心導体とし、あるいは、外径０.０３ｍｍの素線７本を撚り合わせて、外径０.０９ｍｍ（０.００４９ｍｍ^２ ＡＷＧ＃４０相当）の中心導体とする。

絶縁体１１には、フッ素樹脂、例えば、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）を用いることができる。絶縁体１１の厚さおよび外径は、所定の特性インピーダンス（５０Ω）を得るためには、中心導体外径０.１５ｍｍの場合は、０.１３ｍｍ厚、絶縁体外径０.４１ｍｍとされ、中心導体外径０.０９ｍｍの場合は、０.０７５ｍｍ厚、絶縁体外径０.２４ｍｍとされる。

外部導体１２は、中心導体１０に用いた素線導体と同程度の太さの裸銅線（軟銅線または銅合金線）または銀メッキもしくは錫メッキ軟銅線ないしは銅合金線を、絶縁体１１の外周に横巻きまたは編組構造で配して形成される。さらに、シールド機能を向上させるために、金属箔テープを併設する構造としてもよい。外被１３は、フッ素樹脂等の樹脂材を押出し成形するか、または、ポリエステルテープなどの樹脂テープを巻き付けて形成される。

共通のシールド導体８は、樹脂フィルムにアルミまたは銅を蒸着した導体箔テープを用いることができる。この導体箔テープは、重なり部分がテープ幅の１／８〜２／３で螺旋状に巻きつけられ、その巻ピッチは３ｍｍ〜６０ｍｍ位である。
シース９は、押出し成形により形成され、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリウレタンなどの樹脂を用いることができる。

本発明は、上述した多心信号ケーブルにおいて、信号伝送用の同軸ケーブル２ａ〜５ｂの撚線からなる中心導体１０と絶縁体１１との密着力が、１２０×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２）以上であることを特徴としている。密着力が大きいということは、中心導体１０と絶縁体１１との接触状態が密であり、すなわち、中心導体１０と絶縁体１１との間の隙間Ｇが少ない。中心導体１０と絶縁体１１との間の隙間Ｇが少ないと、ケーブルの長手方向での誘電率の変動も少なくなる。この結果、複数本の同軸ケーブル間でのスキューを小さくすることができる。なお、本発明における密着力は、中心導体面積（ｍｍ^２）に対して、絶縁体１１から中心導体１０を引き抜くのに要する力（Ｎ）で表すことができる。

絶縁体１１は、中心導体１０の外周に押出し成形で引き落として形成されるが、例えば、引き落とし時の引落バランス（ＤＲＢ）を大きくすることにより、中心導体１０と絶縁体１１との間の隙間Ｇを少なくして、密着力を高めることができる。反対に、ＤＲＢを小さくすると、中心導体１０と絶縁体１１との間の隙間Ｇが多くなり、密着力が低下する。
なお、ＤＲＢは、押出機のダイス径をＤ１、ニップル外径をＤ２、絶縁体径をｄ１、中心導体径をｄ２としたとき、ＤＲＢ＝（Ｄ１／Ｄ２）／（ｄ２／ｄ１）で表される。本発明においては、このＤＲＢが１.２以上となるように絶縁体１１の引き落としを行うようにしている。

また、本発明においては、同軸ケーブルの中心導体１０には、ＡＷＧ４３以上の細径の導体素線を撚った導体を用い、絶縁体１１には、難燃性を有し誘電率が比較的小さいフッソ樹脂系のものを用いている。
また、差動伝送を行う対となる同軸ケーブル同士（図においては、２ａと２ｂ、３ａと３ｂ、４ａと４ｂ、５ａと５ｂ）は、互いに隣接して配置するようにする。なお、対となる同軸ケーブルを撚り合わせてもよいが、単に平行に添わす方が絶縁体に変形を与えないので、スキュー増加の抑制には有利である。

図２は、上述した中心導体１０と絶縁体１１との密着力（引抜力／中心導体面積）における引抜力の測定方法を説明する図で、以下のようにして測定する。
（１）同軸ケーブル１のシース９と外部導体８を除去して、絶縁体１１を５０ｍｍ剥き出す。
（２）露出された絶縁体１１のうち４０ｍｍを除去して中心導体１０を４０ｍｍ剥き出す。そして、中心導体１０の先端から５０ｍｍの位置で絶縁体１１と中心導体１０を同軸ケーブル１から切り離す。絶縁体１１は１０ｍｍ剥き出しになる。
（３）中心導体１０の径よりも大きくかつ絶縁体１１の径よりも小さな径の穴のダイス１４を用意する。このダイス１４に中心導体１０を通す。

次に、中心導体１０をクランプ部材１５で把持し、ダイス１４をクランプ部材１６で把持し、ダイス１４は移動しないように固定し、中心導体１０が絶縁体１１から引き抜かれるように中心導体１０を１００ｍｍ／分の速度で１０ｍｍ引っ張る。このとき、中心導体１０を引き抜く力（Ｎ）を測定し、その平均値を中心導体の断面積で割った値を密着力とする。
中心導体１０と絶縁体１１との密着力が大きいということは、図２（Ｂ）に示すように、絶縁体１１の内径が円形状から中心導体１０の隙間Ｇに落ち込んでいるということである。中心導体１０と絶縁体１１との間の隙間Ｇが小さくなるので、静電容量が多少大きくなるが、ケーブル長手方向での変動量は少なくなる。

図３に、本発明による多心信号ケーブルの評価結果を示す。本発明品として、中心導体がＡＷＧ３６相当の、外径０.０５ｍｍの素線７本を撚って外径０.１５ｍｍの導体（導体断面積０.０１３７ｍｍ^２）を用いた。これに絶縁体をダイス径７ｍｍとニップル径２ｍｍのクロスヘッドを用いて外径０.４１ｍｍになるように成形し、これに外部導体と外被を施して同軸ケーブルとした。この同軸ケーブルのＤＲＢは１.２８で、その引抜力は１.６４６×１０^−３（Ｎ）で、密着力は１２０×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２）であった。

また、本発明品として、中心導体がＡＷＧ４０相当の、外径０.０３ｍｍの素線７本を撚って外径０.０９ｍｍの導体（導体断面積０.００４９ｍｍ^２）を用いた。これに絶縁体をダイス径６.５ｍｍとニップル外径２ｍｍのクロスヘッドを用いて、外径が０.２４ｍｍになるように成形し、これに外部導体と外被を施して同軸ケーブルとした。この同軸ケーブルのＤＲＢは１.２２で、その引抜力は０.６７６×１０^−３（Ｎ）で、密着力は１３６×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２）であった。

本発明の比較例品として、中心導体がＡＷＧ３６相当の、外径０.０５ｍｍの素線７本を撚って外径０.１５ｍｍの導体（導体断面積０.０１３７ｍｍ^２）を用いた。これに絶縁体をダイス径７ｍｍとニップル外径２.５ｍｍのクロスヘッドを用いて、外径が０.４０ｍｍになるように成形し、これに外部導体と外被を施して同軸ケーブルとした。この同軸ケーブルのＤＲＢは１.０５で、その引抜力は１.４２１×１０^−３（Ｎ）で、密着力は１０３×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２）であった。

本発明の比較例品として、中心導体がＡＷＧ４０相当の、外径０.０３ｍｍの素線７本を撚って外径０.００９ｍｍの導体（導体断面積０.００４９ｍｍ^２）を用いた。これに絶縁体をダイス径６ｍｍとニップル外径２.５ｍｍのクロスヘッドを用いて、外径が０.２３ｍｍになるように成形し、これに外部導体と外被を施して同軸ケーブルとした。この同軸ケーブルのＤＲＢは０.９４で、その引抜力は０.５０９×１０^−３（Ｎ）で、密着力は１０３×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２）であった。

また、比較例品として、中心導体がＡＷＧ４２相当の、外径０.０２５ｍｍの素線７本を撚って外径０.０７５ｍｍの導体（導体断面積０.００３４ｍｍ^２ ）を用いた。これに絶縁体をダイス径６.０ｍｍとニップル外径２.５ｍｍのクロスヘッドを用いて、外径が０.１７５ｍｍになるように成形し、これに外部導体と外被を施して同軸ケーブルとした。この同軸ケーブルのＤＲＢは１.０３で、その引抜力は０.０４×１０^−３（Ｎ）で、密着力は１１４×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２）であった。

上記の同軸ケーブルの２本を平行に密接して、そのスキューを測定した結果、本発明品においては、いずれも４０（ｐｓ／ｍ）以下に低減されていた。一方、比較例品においても同様にスキューを測定した結果、いずれも４０（ｐｓ／ｍ）を超え８０（ｐｓ／ｍ）以下であった。
以上の結果から、撚線からなる中心導体と絶縁体との密着力が１２０×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２）以上であれば、スキューが４０（ｐｓ／ｍ）以下とする要求を満たすことが可能となる。また、この場合、ＤＲＧが１.２以上となるように、中心導体上に絶縁体を引き落として成形することが好ましい。

１…多心信号ケーブル、２ａ〜５ｂ…同軸ケーブル、６…電源用のケーブル、７…制御用のケーブル、８…シールド導体、９…シース、１０…中心導体、１１…絶縁体、１２…外部導体、１３…外被。

Claims (4)

1. 撚線からなる中心導体を絶縁体で被覆した同軸ケーブルを、複数本収納した多心信号ケーブルであって、
   前記同軸ケーブルの中心導体と絶縁体との密着力（引抜力／導体断面積）が、１２０×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２ ）以上であることを特徴とする多心信号ケーブル。
2. 前記中心導体は、ＡＷＧ３４相当以上の細い撚線であり、前記絶縁体はフッ素樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の多心信号ケーブル。
3. 前記複数本の同軸ケーブルで、差動伝送の対となる同軸ケーブル同士は隣接して配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多心信号ケーブル。
4. 撚線からなる中心導体を絶縁体で被覆した同軸ケーブルを、複数本収納した多心信号ケーブルの製造方法であって、
   前記中心導体に前記絶縁体を引落バランスが１.２以上で引き落し、前記同軸ケーブルの中心導体と絶縁体との密着力（引抜力／導体断面積）を、１２０×１０^−３（Ｎ／ｍｍ^２ ）以上とすることを特徴とする多心信号ケーブルの製造方法。

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