JP2012174635A - 同軸ケーブルとそれを用いたケーブルハーネス - Google Patents

Abstract

【課題】耐屈曲性や屈曲後の形状保持性などを向上させた同軸ケーブルとそれを用いたケーブルハーネスを提供する。
【解決手段】同軸ケーブル１は、内部導体２、絶縁層３、外部導体４（線材４ａ）、及び金属層５を備えている。金属層５は、断面形状が円以外の形状であり、線材４の外径よりも幅が大きく、かつ、線材４の外径よりも厚さが小さい金属線５ａからなる。金属線５ａは、外部導体４の周囲に所定のピッチで螺旋状に巻き付け形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、同軸ケーブルとそれを用いたケーブルハーネスに係り、特に、電子機器等の内部に配線するのに好適な同軸ケーブルとそれを用いたケーブルハーネスに関する。

従来、例えばノートパソコン、液晶テレビ、デジカメ、監視カメラ等の各種の電子機器においては、機器本体部と液晶ディスプレイ等の表示部とを繋ぐ連結部などに配線される配線材として、機器本体部の内部に異形状に配置可能なフラット状のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）が多用されている。

この種の配線材としては、電子機器内外からの不要幅射を防止するためのＥＭＩ対策が施されている。このＥＭＩ対策のため、ＦＰＣに替わる配線材の一例として、細径化された複数の極細同軸ケーブルに保護テープが施されたテープ被覆部に、保護テープがない非テープ被覆部の長さを設定した極細同軸ケーブルアセンブリ（例えば、特許文献１参照。）が提案されている。

その配線材の他の一例としては、内部導体の外周に、誘電体層、外部導体層、外部導体層と接触する面が粗面に形成された巻回帯層、及び保護被膜層を順に備えた横巻き同軸ケーブル（例えば、特許文献２参照。）、あるいは複数の同軸ケーブルをフラット状に配線したケーブルハーネスが提案されている。

特開２００７−１３４１３９号公報 特開２００９−２２４２８４号公報

電子機器内に配線されるケーブルハーネスからなる配線材は、電子機器内に配置された複数の電子部品と重ならないように、これらの電子部品同士の間に形成されたスペースに配線されることが多い。このため、電子機器内に配線される配線材は、直線状に配線されたり、あるいは配線材の長手方向の一部を折り曲げることで配線材の配線方向を変えて、非直線状に配線されたりする。

従来のケーブルハーネスでは、電線として用いられる同軸線の戻り癖（反発力）が強いため、複数本の電線の折り曲げ作業が困難である。複数本の電線を無理に折り曲げると、電線が反発し、配線スペースと同様な角度が得られず、配線スペースから飛び出したり、あるいは電子部品上に載ったりするため、止め具などで固定する必要がある。これにより、配線スペースの拡大が余儀なくなされるばかりでなく、止め具などの部品が必要になり、製作費等のコストも増加する。

従って、上記課題を解決するために、本発明の目的は、耐屈曲性や屈曲後の形状保持性などを向上させた同軸ケーブルとそれを用いたケーブルハーネスを提供することにある。

［１］本発明は、内部導体と、前記内部導体の周囲に設けられた絶縁層と、前記絶縁層の周囲に設けられた複数本の線材からなる外部導体と、前記外部導体の周囲に設けられた金属層とを備え、前記金属層は、断面形状が円以外の形状であり、前記線材の外径よりも幅が大きく、かつ、前記線材の外径よりも厚さが小さい金属線からなり、前記金属線が所定のピッチで螺旋状に巻き付けられて形成されたことを特徴とする同軸ケーブルにある。

［２］上記［１］記載の発明にあって、前記金属線は、圧延加工して形成され、圧延加工後の破断伸び及び破断強度が圧延加工前よりも大きいことを特徴とする。

［３］上記［１］又は［２］記載の発明にあって、前記金属線は、前記線材のピッチよりも小さいピッチで巻き付けられていることを特徴とする。

［４］上記［１］〜［３］のいずれかに記載の発明にあって、前記金属線は、圧延加工前の破断強度が３００ＭＰａ以上であり、圧延加工前の破断伸びが０．５０％以上であることを特徴とする。

［５］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の発明にあって、前記金属線は、圧延加工前の引張強度（σ_０）に対する圧延加工後の引張強度（σ_１）と圧延加工前の引張強度（σ_０）との差の割合｛１００×（σ_１−σ_０）／σ_０｝が、０％＜１００×（σ_１−σ_０）／σ_０≦５０％であることを特徴とする。

［６］上記［１］〜［４］のいずれかに記載の発明にあって、前記金属線は、圧延加工前の破断伸び（δ_０）に対する圧延加工後の破断伸び（δ_１）と圧延加工前の破断伸び（δ_０）との差の割合｛１００×（δ_１−δ_０）／δ_０｝が、１０％≦１００×（δ_１−δ_０）／δ_０≦６０％であることを特徴とする。

［７］本発明は更に、上記［１］〜［６］のいずれかに記載の複数本の同軸ケーブルを用いて形成されたケーブルハーネスが提供される。

本発明によれば、非直線状の小さい配線スペースに沿って容易に折り曲げることができるとともに、その折り曲げたままの形状を保持することを可能とし、端末加工に優れた同軸ケーブルとそれを用いたケーブルハーネスが効果的に得られる。

本発明の典型的な実施の形態である同軸ケーブルを模式的に示す横断面図である。 実施の形態に係る同軸ケーブルを模式的に示す一部切欠平面図である。 実施の形態に係る金属層に用いる金属線を説明するための図である。 実施の形態に係る同軸ケーブルを用いたケーブルハーネスを電子機器内に配線した状態を説明するための図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて具体的に説明する。

（同軸ケーブルの全体構成）
図１において、全体を示す符号１は、この実施の形態に係る典型的な同軸ケーブルの一構成例を示している。この同軸ケーブル１は、内部導体２と、内部導体２の周囲に設けられた絶縁層（絶縁体）３とにより構成された被覆線を備えている。この同軸ケーブル１は更に、絶縁層３の周囲に設けられた外部導体４と、外部導体４の周囲に設けられた金属層５とを備えている。

この同軸ケーブル１は、例えばノートパソコン、液晶テレビ、デジタルカメラ、携帯電話等の各種の小型電子機器に好適に用いられる。同軸ケーブル１の外径Ｄ_１としては、小型電子機器内の狭いスペースに配線されることから、０．５ｍｍ以下であることが好適である。

（内部導体の構成）
この内部導体２は、図１及び図２に示すように、複数の銅線又は複数の銅合金線を撚り合わせて形成されている。この銅線又は銅合金線としては、例えば携帯電話等の上部筐体及び下部筐体を折り畳み可能なヒンジ部となる極めて僅かな配線スペースなどに配線することを考慮すると、導体サイズとしては、４０ＡＷＧ（７／０．０２８〜０．０３２）〜４８ＡＷＧ（７／０．０１１〜０．０１５）が望ましい。なお、銅線、或いは銅合金線の表面には、銀などからなるめっきが施される場合もある。

（絶縁層の構成）
この絶縁層３の材質は、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（ＰＡＦ）樹脂、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（ＦＥＰ）樹脂やエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂などのフッ素樹脂からなる。

（外部導体の構成）
この外部導体４は、図１及び図２に示すように、円形の線材４ａからなる。この線材４ａとしては、例えば錫めっき銅線、銀めっき銅線、或いは銅合金線の単線や撚線が用いられる。この線材４ａは、同軸ケーブル１の細径化、耐屈曲性、及び屈曲後の形状保持性などを考慮すると、０．０１６ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下の範囲の外径Ｄ_２を有することが好適である。

この外部導体４は、図１及び図２に示すように、絶縁層３の周囲に複数本束の線材４ａ，…，４ａを並列に、かつ、螺旋状に巻き付けることで横巻シールドとして形成されている。図示例によると、この複数本束の線材４ａのそれぞれは、軸線Ｏ方向に直交する線分に対する所定の巻き角度θ_１と所定の巻きピッチＰ_１とをもって、絶縁層３の周囲に横巻きに巻き付けられている。なお、外部導体４の巻き付け形態については、図示例に限定されるものではない。

この線材４ａを巻き付けるときの巻きピッチＰ_１としては、金属層５を構成する金属線５ａを巻き付けるときの巻きピッチＰ_２よりも大きいことが屈曲後の形状保持の観点から好ましい。逆に言えば、金属線５ａを巻き付けるときの巻きピッチＰ_２は、線材４ａを巻き付けるときの巻きピッチＰ_１より小さいことが好ましい。線材４ａの巻きピッチＰ_１としては、例えば金属線５ａの巻きピッチＰ_２の１５倍以上であるとよい。

（金属層の構成）
この同軸ケーブル１の最も主要な構成は、図１〜図３に示すように、外部導体４の周囲に設けられた金属層５にある。この金属層５は、銅線、或いは銅合金線を圧延加工して得られた金属線５ａからなる。この金属線５ａは、圧延加工後の断面形状が長細い楕円形状、或いは角部の先が尖っていない略四角形状（略矩形状）などの円形以外の断面形状を有する。この金属線５ａは、軸線Ｏ方向に直交する線分に対する所定の巻き角度θ_２、及び所定の巻きピッチＰ_２をもって、外部導体４の周囲に螺旋状に巻き付けられる。金属線５ａの巻き角度θ_２としては、屈曲後の形状保持性や外部導体４を構成する線材４ａがほぐれてしまうのを防止することなどから、線材４ａの巻き角度θ_１の１／２以下に設定することが好適である。なお、銅線、或いは銅合金線の表面には、錫などからなるめっきが施される場合もある。

金属線５ａを巻き付けるときの巻きピッチＰ_２としては、例えば金属線５ａの幅に対して１．３倍以上２．０倍以下にすることが好ましい。これにより、非直線状の極めて僅かな配線スペースに沿って折り曲げて、その折り曲げたままの形状を保持して配線する作業を効果的に行うことが可能となる。また、金属線５ａは、外部導体４が巻き付けられている方向（巻き付け方向）と交差するように反対側の巻き付け方向に巻き付けられていることが好ましい。なお、金属線５ａの巻き付け形態については、図示例に限定されるものではない。

この金属線５ａは、図３に示すように、例えば外径が０．０３ｍｍの円形の銅線、或いは銅合金線を圧延加工することで、幅Ｗが０．１１ｍｍ程度、最小の厚さＴが０．００６ｍｍ程度に形成される。即ち、０．０１６ｍｍ以上０．０４０ｍｍ以下の外径Ｄ_２を有する外部導体４における線材４ａに対して、金属線５ａは、線材４ａの外径Ｄ_２より幅Ｗが大きく、かつ、線材４ａの外径Ｄ_２より厚さＴが小さくなるように、圧延等で加工される。

断面形状が円形以外の形状であり、外部導体４における線材４ａの外径Ｄ_２よりも幅Ｗが大きく、かつ、線材４ａの外径Ｄ_２よりも厚さＴが小さい金属線５ａを用いて金属層５を設けることにより、金属層５の曲げ応力を外部導体４などの曲げ応力よりも大きくすることができる。その結果、同軸ケーブル１を容易に折り曲げることができるとともに、同軸ケーブル１の形状を折り曲げたままの状態に保持することができるようになる。

この金属線５ａとしては、圧延加工前の外径が０．０３ｍｍ以上０．１ｍｍ以下であることが好ましく、圧延加工後に、厚さＴが０．００６ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下であり、幅Ｗが０．１０ｍｍ以上０．４０ｍｍ以下であることが好ましい。特に、金属層５は、折り曲げ（屈曲）や形状保持に対する同軸ケーブル１の全体の硬さや端末加工のときに施される半田付け接続の信頼性を考慮すると、厚さＴが外部導体４（線材４ａ）の外径Ｄ_２の１／１０以上１／３以下であり、幅Ｗが外部導体４（線材４ａ）の外径Ｄ_２の２倍以上である金属線５ａで形成されることが好適である。

この金属線５ａとしては更に、銅線又は銅合金線の引張強度（破断強度）σ、及び破断伸びδを規定している。この引張強度σ、及び破断伸びδは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｚ ２２４１「金属材料引張試験方法」）に準拠した試験方法によって得られる。

この銅線又は銅合金線の圧延加工後における引張強度をσ_１とし、銅線又は銅合金線の圧延加工前における引張強度をσ_０とすると、圧延加工後の引張強度σ_１は、圧延加工前の引張強度σ_０よりも大きいことが好適である。

銅線又は銅合金線の圧延加工前の引張強度σ_０に対する銅線又は銅合金線の圧延加工後の引張強度σ_１と銅線又は銅合金線の圧延加工前の引張強度σ_０との差の割合（加工による引張強度の増加率）を｛１００×（σ_１−σ_０）／σ_０｝とすると、加工による引張強度の増加率｛１００×（σ_１−σ_０）／σ_０｝は、０％より大きく５０％以下｛０％＜１００×（σ_１−σ_０）／σ_０≦５０％｝であることが望ましい。なお、銅線又は銅合金線の圧延加工前の引張強度σ_０は、３００ＭＰａ以上であるとよい。

この銅線又は銅合金線の圧延加工後における破断伸びをδ_１とし、銅線又は銅合金線の圧延加工前における破断伸びをδ_０とすると、圧延加工後のδ_１は、圧延加工前の破断伸びδ_０より大きいことが好適である。

銅線又は銅合金線の圧延加工前の破断伸びδ_０に対する銅線又は銅合金線の圧延加工後の破断伸びδ_１と銅線又は銅合金線の圧延加工前の破断伸びδ_０との差の割合（加工による破断伸びの増加率）を｛１００×（δ_１−δ_０）／δ_０｝とすると、加工による破断伸びの増加率｛１００×（δ_１−δ_０）／δ_０｝は、１０％以上６０％以下｛１０％≦１００×（δ_１−δ_０）／δ_０≦６０％｝であることが好ましい。更に好ましくは、加工による破断伸びの増加率が２０％以上５０％以下であることが望ましい。なお、銅線又は銅合金線の圧延加工前の破断伸びδ_０は、０．５０％以上であるとよい。

上記のように構成された引張強度σ、及び破断伸びδを有する金属線５ａを用いることにより、例えば金属線５ａに曲げを施すことで形状を変化（変形）させたとき、変形後の形状を維持することができる機能（特性）を付与することができる。それに加えて、維持していた変形後の形状を新たな形状へと変化させて、その新たな形状を維持することができる機能（特性）を付与することが可能となる。これにより、同軸ケーブル１を非直線状の小さい配線スペースに配線する場合は、同軸ケーブル１を折り曲げて、その折り曲げたままの形状を保持して配線することができる。

この実施の形態に係る同軸ケーブル１は、金属層５が金属線５ａで形成されているため、ジャケットがなくても、従来の横巻シールドのように、金属層５における金属線５ａや外部導体４における線材４ａがばらけることがなく、その形状が保持される。

必要に応じて、金属層５の周囲にはジャケットが設けられる。このジャケットは、金属層５の全長、或いは金属層５の長手方向の所定の部分のみに設けられる。このジャケットは、同軸ケーブル１の外径を薄くするとともに、曲げに強いという観点から、接着層付プラスチックテープを金属層５の周囲に巻き付けて形成されるか、或いはフッ素樹脂（例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ、又はＥＴＦＥ）を金属層５の周囲に押出成形によって被覆するように押出被覆して形成される。なお、接着層付きプラスチックテープは、ポリエステルなどのプラスチックテープの片面に接着剤が塗布されたものからなり、この接着剤が金属層５側に配置され、金属層５側に接着するように巻き付けられる。

（ケーブルハーネスの構成）
上記のように構成された複数の同軸ケーブル１を並列に配置することで集合一体化させ、同軸形状のケーブルハーネス１０として用いることができる。図４には、このケーブルハーネス１０が電子機器２０の内部に配線される配線材として示されている。このケーブルハーネス１０は、図４に示すように、電子機器２０内に配置された複数の電子部品２１，２１同士の間に形成された非直線状の小さい配線スペースに配線される。

同軸ケーブル１の金属層５（金属線５ａ）とコネクタ等の接続端末部材に設けられたグランド電極とを接続する際には、螺旋状に巻回されて巻き癖等が付いた金属層５であっても、その巻き癖等を容易に直すことができる。そのため、複数本の同軸ケーブル１の端末に、例えば接続端末部材を取り付けるための端末加工を施すことでケーブルハーネス１０を形成する場合でも、端末加工がし易くなる。同軸ケーブル１とグランド電極との接続スペース等を考慮した形状へ適宜に変化させ、その形状を維持させることで、グランド電極に金属線５ａを接続することができる。その結果、電子機器２０内の極僅かな配線スペースにおいても、接続作業や配線作業における手間、時間や労力を要することなく、金属層５の端末処理を容易に行うことができるようになる。

外部導体４と金属層５とが互いに接して設けられるので、外部導体４をグランド電極に接続しなくても、金属層５をグランド電極に接続するだけで、接続作業を行うことができる。

金属線５ａを丸めるなどして形状を変化させ、機器側や被覆線などに影響を及ぼさない配線スペース（例えば、同軸ケーブルの端末に接続されるコネクタ内部のスペース）に維持させておくことで、金属線５ａが内部導体２と絶縁層３とからなる被覆線に突き刺さるなどの問題を発生し難くすることができる。その結果、狭い配線スペースであっても、金属層５の端末処理が容易であり、接続作業時間を大幅に短縮することができる。

ケーブルハーネス１０を容易に折り曲げることができるとともに、折り曲げたままの形状を保持することができるので、ノートパソコン、液晶テレビ、デジタルカメラ、携帯電話等の各種の電子機器内における非直線状の極僅かな配線スペース内に配線することができる。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態に係る同軸ケーブル１とケーブルハーネス１０とによれば、上記効果に加えて、以下の効果が得られる。

金属層５が、外部導体４における線材４ａの周囲に、隣り合う金属線５ａの間に隙間を設けた状態で螺旋状に巻かれることで、小さい角度での折り曲げが容易になる。それに加えて、折り曲げた後の反発力も少なく、折り曲げたままの形状を維持することが可能になる。金属層５における金属線５ａの巻きピッチＰ_２を金属線５ａの幅Ｗの１．３〜２倍とし、外部導体４における線材４ａの巻きピッチＰ_１を金属線５ａの巻きピッチＰ_２の１５倍以上にすることで、非直線状の小さい配線スペースでも、容易に折り曲げることができるとともに、その折り曲げたままの形状を保持し、端未加工がしやすい同軸ケーブル１と、複数本の同軸ケーブル１を並列配置したケーブルハーネス１０とが効果的に得られる。

更に、並列配置された複数の同軸ケーブル１は、外径０．５ｍｍ以下であり、絶縁層３は、耐屈曲性に強いフッ素樹脂で形成されており、錫めっき銅線、或いは錫めっき銅合金線からなる線材４ａの周囲に、銅線、或いは銅合金線を圧延加工してなる横長い楕円型の金属線５ａを重ならないように（ラップしないように）螺旋状に巻くことで形成された同軸形状のケーブルハーネス１０とすることで、図４に示すように同軸ケーブル１を折り曲げた際に、金属層５が重ならないことで、金属線５ａの端部（側面）同士が擦れて金属粉を発生させるようなことがない。繰返し曲げ動作による配線作業でも、外部導体４と金属層５との間の滑りが良好となるので、高い断線寿命を保持することが可能となる。

以上の説明からも明らかなように、本発明の同軸ケーブル及びケーブルハーネスの代表的な構成例を、上記実施の形態、変形例、及び図示例を挙げて説明したが、上記実施の形態、変形例、及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。上記実施の形態、変形例、及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが本発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきであり、本発明の技術思想の範囲内において種々の構成が可能であることは勿論である。

１…同軸ケーブル、２…内部導体、３…絶縁層、４…外部導体、４ａ…線材、５…金属層、５ａ…金属線、１０…ケーブルハーネス、２０…電子機器、２１…電子部品、Ｄ_１，Ｄ_２…外径、Ｏ…軸線、Ｐ_１，Ｐ_２…巻きピッチ、Ｔ…厚さ、Ｗ…幅、θ_１，θ_２…巻き角度

Claims (7)

1. 内部導体と、
   前記内部導体の周囲に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層の周囲に設けられた複数本の線材からなる外部導体と、
   前記外部導体の周囲に設けられた金属層とを備え、
   前記金属層は、断面形状が円以外の形状であり、前記線材の外径よりも幅が大きく、かつ、前記線材の外径よりも厚さが小さい金属線からなり、
   前記金属線が所定のピッチで螺旋状に巻き付けられて形成されたことを特徴とする同軸ケーブル。
2. 前記金属線は、圧延加工して形成され、圧延加工後の破断伸び及び破断強度が圧延加工前よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の同軸ケーブル。
3. 前記金属線は、前記線材のピッチよりも小さいピッチで巻き付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の同軸ケーブル。
4. 前記金属線は、圧延加工前の破断強度が３００ＭＰａ以上であり、圧延加工前の破断伸びが０．５０％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の同軸ケーブル。
5. 前記金属線は、圧延加工前の引張強度（σ_０）に対する圧延加工後の引張強度（σ_１）と圧延加工前の引張強度（σ_０）との差の割合｛１００×（σ_１−σ_０）／σ_０｝が、０％＜１００×（σ_１−σ_０）／σ_０≦５０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の同軸ケーブル。
6. 前記金属線は、圧延加工前の破断伸び（δ_０）に対する圧延加工後の破断伸び（δ_１）と圧延加工前の破断伸び（δ_０）との差の割合｛１００×（δ_１−δ_０）／δ_０｝が、１０％≦１００×（δ_１−δ_０）／δ_０≦６０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の同軸ケーブル。
7. 上記請求項１〜６のいずれかに記載の複数本の同軸ケーブルを用いて形成されたケーブルハーネス。

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