JP2012234761A - ケーブルの製造方法およびケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】発泡樹脂からなる絶縁体の局所的な潰れを抑制して、外部導体をグランドバーで挟んで圧力と熱で半田固定することが可能なケーブルの製造方法および該製造方法によるケーブルを提供する。
【解決手段】グランドバーがベース部片１１ａの両端に第１の折り重ね部片１１ｂと第２の折り重ね部片１２ｂを有し、ベース部片１１ａと第１の折り重ね部片１１ｂとの間で、平面状に配列された同軸電線１ａ，１ｂの発泡樹脂からなる絶縁体３を挟持する。第１と第２の折り重ね部片で、第１の折り重ね部片１１ｂ上に折り返された外部導体４を挟持し、一括して半田固定する。外部導体４の半田付け時に、第１の折り重ね部片１１ｂと絶縁体３との間にスペーサ部材を挟み込み、半田付け時の圧力と熱が絶縁体３に及ぶのを軽減させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数本の同軸電線を少なくとも端部で平面状に配列し、端末部の外部導体をグランドバーで一括して半田固定したケーブルの製造方法および、該製造方法により製造されたケーブルに関する。

携帯電話、医療用の小型の電子機器などの配線に、極細の同軸電線（同軸ケーブルともいう）の複数本を、端部で平面状に配列したフラットケーブル（フラットハーネスともいう）が用いられている。このフラットケーブルは、ケーブル端末部の外部導体を露出させてグランドバーにより挟み、一括して半田材等により固定し接地接続可能なようにされ、中心導体は、先端を露出させて電気コネクタや回路基板の信号導体に接続可能にされている。（例えば、特許文献１参照）

特開２００６−１９６４１８号公報

同軸電線は、例えば、図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、中心導体２、絶縁体３、外部導体４、外被５を同軸的に配して構成される。同軸電線の細径化を図るために、中心導体２と外部導体４との間の絶縁体３の誘電率を小さくして絶縁体の厚さを薄くするようにしている。絶縁体３には、比較的に誘電率が小さいフッ素樹脂を用いられるが、これを発泡させて微小な気泡を多数形成して、誘電率をさらに下げている。
しかしながら、絶縁体に発泡樹脂を用いて、特許文献１に開示のように、グランドバーで絶縁体と外部導体を上下から挟み、圧力と熱を加えて半田固定を行うと、絶縁体が局所的に潰れて所定の絶縁抵抗値または耐電圧が得られないことがある。

本発明は、上述した実状に鑑みてなされたもので、発泡樹脂からなる絶縁体の局所的な潰れを抑制して、外部導体をグランドバーで挟んで圧力と熱で半田固定することが可能なケーブルの製造方法および該製造方法による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の製造方法は、複数本の同軸電線を少なくとも端部で平面状に配列し、端末部の外部導体をグランドバーで挟んで一括して半田固定したケーブルの製造方法で、以下の第１〜第１１の工程を備えている。
・絶縁体が発泡樹脂からなる複数本の同軸電線を一列に並べて整列保持する第１の工程
・複数本の同軸電線の端末部の外被を除去して外部導体を露出させる第２の工程、
・露出された外部導体を電線配列上面側に集めてフラット状にし、絶縁体を露出させる第３の工程、
・ベース部片の両端にフォーミングされた折り曲げ部を介して第１の折り重ね部片と第２の折り重ね部片を有するグランドバーを準備する第４の工程、
・ベース部片上に電線配列下面側の露出された絶縁体の根元部分を載せ、電線配列上面側に露出している絶縁体および外部導体上にスペーサ部材を重ねる第５の工程、
・スペーサ部材の上に第１の折り重ね部片を折り重ねて、スペーサ部材と同軸電線の絶縁体を挟持する第６の工程、
・折り重ねた第１の折り重ね部片上を跨いで、電線配列上面側に集めてフラット状にされた状態の外部導体を折り返す第７の工程、
・折り返された外部導体部分の上に、半田材を挟んで第２の折り重ね部片を折り重ね、第１の折り重ね部片と第２の折り重ね部片で、折り返された外部導体部分を挟持する第８の工程、
・グランドバーを加熱して、第１の折り重ね部片と第２の折り重ね部片で、折り返された外部導体部分を半田付け固定する第９の工程、
・スペーサ部材を引き抜く第１０の工程、
・折り返された外部導体部分の第１の折り重ね部片と第２の折り重ね部片での挟持部からはみ出る余分な部分を除去する第１１の工程。

上記の製造方法で、第３の工程と第５の工程の間で、中心導体を露出させ整列保持する工程を備えるようにしてもよい。また、第４の工程で、グランドバーのベース部を、実装する回路基板のグランド導体に半田付け固定した状態で、以後の工程を実施するようにしてもよい。

また、本発明によるケーブルは、上記の工程を経ての製造されたケーブルであって、グランドバーがベース部片の両端にフォーミングされた折り曲げ部を介して第１の折り重ね部片と第２の折り重ね部片を有し、少なくとも３つに折り重ねることが可能な形状で、ベース部片と第１の折り重ね部片との間で、平面状に配列された同軸電線の発泡樹脂からなる絶縁体を挟持し、第１と第２の折り重ね部片で、第１の折り重ね部片を跨ぐように折り返された外部導体を挟持し一括して半田固定されている。

本発明によれば、発泡樹脂からなる絶縁体は、スペーサ部材によりグランドバーのベース部片と第１の折り重ね部片との間で、上方からの圧力と熱が抑制される形態となる。このため、絶縁体に悪影響を与えることなく、グランドバーの第１と第２の折り重ね部片間で、折り返された外部導体に圧力と熱を加えて一括して半田固定することが可能となる。この結果、絶縁体の局所的な潰れを低減することができ、絶縁体の絶縁抵抗値を所定の値に維持することができる。

本発明で用いる同軸電線の一例を示す図である。 本発明によるケーブルの一例を説明する図である。 本発明のケーブルの製造工程の概略を示すフロー図である。 本発明の第１の工程を説明する図である。 本発明の第２の工程を説明する図である。 本発明の第３の工程を説明する図である。 本発明の第４の工程を説明する図である。 本発明の中心導体を露出させる工程を説明する図である。 本発明の第５の工程を説明する図である。 本発明の第６の工程を説明する図である。 本発明の第７の工程を説明する図である。 本発明の第８の工程を説明する図である。 本発明の第９〜１１の工程を説明する図である。

図により本発明の実施の形態を説明する。本発明のケーブルは、図１に示すような低容量の同軸電線（同軸ケーブルともいう）１ａまたは１ｂの複数本を、各同軸電線の端部で一列に並ぶ平面状に配列してなる。図１（Ａ）に示す低容量の同軸電線１ａは、中心導体２、発泡樹脂からなる絶縁体３、外部導体４を同軸状に配し、その外周を外被５で覆った形状で、外被外径が、例えば、０.５ｍｍ以下の極細で形成されているものが対象とされる。各同軸電線は、少なくとも端部でフラットに配列されている。端部以外では、各電線が束ねられていわゆる丸ケーブルとされていてもよい。全長に亘ってフラットに配列されているフラットケーブルでもよい。

同軸電線１ａの中心導体２は、銅または銀もしくは錫メッキ銅合金線からなる撚り線（例えば、７本の素線）が用いられ、絶縁体３は、フッ素樹脂等を発泡させて微小な空泡を有する発泡樹脂で、外径が０.２〜０.３３ｍｍで成形される。外部導体４は、中心導体２に用いた素線と同様な導線を螺旋状に巻付けて（横巻きという）形成され、外被５は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のテープ巻き、または、フッ素樹脂の押出被覆で形成される。なお、テープ巻きの場合は、成形と比べて被覆厚さを薄くすることができる。また、図示していないが外部導体が導線を編組したものであってもよい。

図１（Ｂ）に示す低容量の同軸電線１ｂは、図１（Ａ）と同様な構成であるが、中心導体２に単線を用い、絶縁体３に発泡フッ素樹脂テープを巻付けて形成した例である。発泡フッ素樹脂テープの巻付けによる絶縁体３の形成は、押出し成形で厚さの薄い発泡絶縁体を形成することが難しい場合に、有効で実現しやすい。しかし、発泡フッ素樹脂テープは、中心導体２との接着性が悪いため、絶縁体３の外周に押え巻として接着ＰＥＴテープ３’を巻付けておくのが好ましい。また、この接着ＰＥＴテープ３’は、絶縁体３および外部導体４から分離しやすいように接着剤が付与されていない面を内側にして巻付ける必要があることから、２層で巻付けるのが好ましい。また、外部導体４および外被５の形成は、図１（Ａ）の場合と同様である。

図２は、本発明によるケーブルの一例を示し、図２（Ａ）はグランドバーの取付け状態を示す斜視図、図２（Ｂ）は正面図、図２（Ｃ）は側面の断面図で、回路基板に接続した状態で示してある。
ケーブル１０は、図１で説明したような同軸電線１ａ，１ｂの複数本を、一列で平面状に配列し、その少なくとも一方の端末部で外部導体４をグランドバー１１で挟んで一括して半田１２で固定して構成される。

グランドバー１１は、帯状の導電金属板からなり、ベース部片１１ａの両端に第１の折り重ね部片１１ｂと第２の折り重ね部片１１ｃを有し、少なくとも３つに折り重ねることが可能なように形成される。ベース部片１１ａと第１の折り重ね部片１１ｂの間で、同軸電線の露出された発泡樹脂からなる絶縁体３を挟持する。露出された外部導体４は、第１の折り重ね部片１１ｂの外面を跨ぐようにして折り返され、その折り返し部分４ａを一括して第１の折り重ね部片１１ｂと第２の折り重ね部片１１ｃとで挟み、半田１２で固定される。

上記のケーブル１０は、例えば、図２（Ｃ）に示すように、回路基板２０に接続することができる。回路基板２０の実装面には、接地導体２１や信号導体２２等が配置されていて、接地導体２１上にはグランドバー１１のベース部片１１ａが半田等により接続固定され、同軸電線の外部導体４が一括して接地接続される。また、同軸電線の中心導体２は、信号導体２２上にそれぞれ接続される。

図３〜図１３は、本発明によるケーブルの製造方法を説明する図で、図３は、製造工程の概略を示すフロー図である。以下、図３のフローにしたがって、それぞれの製造工程について説明する。

第１の製造工程Ｓ１は、複数本の同軸電線を整列保持させる工程で、図４にその実施形態を示す。同軸電線１ａ，１ｂは、図１で説明した絶縁体３が発泡樹脂からなる電線が用いられ、所定長さの複数本の同軸電線１ａ，１ｂを平行一列にして平面状に配列し、例えば、ポリイミドテープ１３（例えば、「カプトン（米国デュポン社の登録商標）」テープ）を貼り付けて、同軸電線の配列状態を保持する。なお、このポリイミドテープ１３は、外被５を除去する位置より０〜１ｍｍ程度離れた位置で貼り付けるのが望ましい。

第２の製造工程Ｓ２は、同軸電線の先端部分の外被を除去して外部導体を露出させる工程で、図４〜図５にその実施形態を示す。まず、外被５に貼り付けたポリイミドテープ１３をマスクとして、炭酸ガスレーザ等で同軸電線１ａ，１ｂの外被５に切込み５ａを入れ、先端部分の外被５ｂを除去可能な状態にする。なお、炭酸ガスレーザによる切込みは、絶縁体３にダメージを与えないようにパワーを下げて行い、その操作回数も１回とするのが望ましい。次いで、図５に示すように、切込まれた先端部分の外被５ｂを除去して外部導体４を露出させる。なお、外被５ｂの除去には、被覆セミストリップ装置を用い、端末の折れ曲がり等に注意する。

第３の製造工程Ｓ３は、露出された外部導体４を電線配列面の上面側に集めてフラット状にし、絶縁体３を露出させる工程で、図６にその実施形態を示す。前工程で露出された外部導体４は、絶縁体３の下面側および側面側を含めて、電線配列面の上面側（ポリイミドテープ１３の貼り付け面とする）に垂直状に引き出してまとめる。そして、これらの外部導体４をフラット形状に揃え、テープ材１４を貼り付けて形状を保持する。なお、外部導体４は、ケーブル幅以下にまとめる必要はなく、なるべくムラのない均一なフラット形状とするのが望ましい。
また、露出された絶縁体３には、接着テープ１５を貼り付けて、露出された先端部分の折れ曲がり等を保護しておく。

第４の製造工程Ｓ４は、グランドバーを準備する工程で、図７にその実施形態を示す。グランドバー１１は、図２で説明したように、帯状の導電金属板からなり、ベース部片１１ａの両端に第１の折り重ね部片１１ｂと第２の折り重ね部片１１ｃを有し、少なくとも３つに折り重ねることが可能に形成される。ベース部片１１ａの両端の折り曲げ部１１ｄは、第１の折り重ね部片１１ｂと第２の折り重ね部片１１ｃが、所定の位置から精度良く曲げられるように予めフォーミングしておくのが好ましい。
なお、グランドバー１１は、ケーブルが実装される回路基板２０等の接地導体２１に、ベース部片１１ａを半田付けした状態で準備するようにしてもよい。

また、前記の第３の工程と第４の工程との間、または第４の工程の次に、絶縁体３の一部を除去して中心導体２を露出させる製造工程Ｓｎを入れることができる。この工程は、図８（Ａ）の実施形態で示すように、絶縁体３の先端部分を除去して中心導体２を、所定の長さで露出させるものである。絶縁体３の除去には、図６の接着テープ１５を貼った状態のままで、レーザ等により切込みを入れ、次いで、接着テープ１５と共に切込まれた絶縁体の小片を被覆セミストリップ装置で剥ぎとり、露出された中心導体２を半田処理する。
なお、この後、図８（Ｂ）に示すように、中心導体２が回路基板やコネクタ端子に接続までの間、保護テープ１６を貼って保護しておくことが望ましい。

なお、中心導体２が露出された後、前記の第４の工程でグランドバー１１が、回路基板に固定される場合は、保護テープ１６を剥ぎとって、回路基板上の信号導体に中心導体２を半田付けで電気接続する。グランドバー１１が回路基板等に固定されない製造では、保護テープ１６で保護した状態で、以下の製造工程で端末部を形成するようにしてもよい。また、中心導体２の露出は、別途行うこともでき、この場合は図８の工程は行わず、絶縁体３で覆ったままとしてもよい。

第５の製造工程Ｓ５は、グランドバーのベース部片上に同軸電線を載せ、同軸電線の上にスペーサ部材を当てて入れる工程で、図９にその実施形態を示す。この工程では、図６あるいは図８の状態にある同軸電線１ａ，１ｂを、その電線配列下面側の露出された絶縁体３の根元部分が、グランドバーのベース部片１１ａ上に接するように載置する。そして、電線配列上面側には、垂直に引き出してフラット状になっている外部導体４および絶縁体３の根元部分に重なるように、スペーサ部材１７を入れる。スペーサ部材１７は、金属板または硬質の樹脂板からなり、先端部分の厚さが０.１４ｍｍ程度のヘラ形状のものが用いられる。

第６の製造工程Ｓ６は、グランドバーの第１の折り重ね部片をスペーサ部材上に折り重ねて、同軸電線を挟持する工程で、図１０にその実施形態を示す。第１の折り重ね部片１１ｂは、フォーミング治具またはペンチ等で軽く曲げる。このとき、折り曲げ部１１ｄは、端の同軸電線に潰れが生じないように直角に近い形でコ字状に曲げる。また、直線部分も、途中に曲げが生じないようにしてスペーサ部材１７上に折り重ねる。

第７の製造工程Ｓ７は、第１の折り重ね部片上に電線配列上面側に集めてフラット状にとなっている外部導体を折り返す工程で、図１１にその実施形態を示す。外部導体４をフラット状に保持しているテープ材１４を取り除いて、第１の折り重ね部片１１ｂを跨ぐようにして折り返す。このとき、第１の折り重ね部片１１ｂが動いて位置ズレが生じないようにして、第１の折り重ね部片１１ｂのエッジに外部導体４が直角に当たるようにしっかりと曲げる。また、この時点で、折り曲げられている第１の折り重ね部片１１ｂの長さが長い場合は、ニッパ等で切断する。

第８の製造工程Ｓ８は、折り返された状態の外部導体の上に第２の折り重ね部片を折り重ねて外部導体を挟持する工程で、図１２にその実施形態を示す。第２の折り重ね部片１１ｃは、第１の折り重ね部片１１ｂを曲げる時と同様にフォーミング治具またはペンチ等で軽く曲げる。折り曲げ部１１ｄは、同軸電線に潰れが生じないように直角に近い形でコ字状に曲げ、外部導体４の折り返し部分４ａを、第１の折り重ね部片１１ｂと第２の折り重ね部片１１ｃで挟持する。このとき、リボン状の半田材１２（図１１参照）を外部導体の折り返し部分４ａと第２の折り重ね部片１１ｃとの間に挟みこみ、第２の折り重ね部片１１ｃの余長をカットする。そして、第２の折り重ね部片１１ｃの自由端１１ｅに半田ゴテを当てて、仮固定しておくのが望ましい。ここまでの工程で、グランドバー１１の組み付けは、横断面で示すと、図１２（Ｂ）のようになる。

第９の製造工程Ｓ９は、グランドバーを加熱して、第１の折り重ね部片と第２の折り重ね部片で、外部導体を半田付け固定する工程で、図１３（Ａ）にその実施形態を示す。図１２の仮固定された状態で、半田材１２の部分にフラックスを塗布し、例えば、パルスヒート装置によりグランドバーを加熱する。半田材１８の溶融状態を足踏みスイッチ等で調節しながら半田付けを行い、グランドバーの第１の折り重ね部片１１ｂと第２の折り重ね部片１１ｃとの間に、外部導体４の折り返し部分４ａを半田固定する。

この工程で、第１の折り重ね部片１１ｂと第２の折り重ね部片１１ｃとに圧力が加えられる状態となるが、スペーサ部材１７により、同軸電線の絶縁体３に圧力および熱が加わるのを緩和することができる。このため、発泡樹脂からなる絶縁体３が局所的に潰れるのを軽減することができる。

第１０の製造工程Ｓ１０は、スペーサ部材を除去する工程で、図１３（Ｂ）にその実施形態を示す。外部導体４の折り返し部分４ａをグランドバーに半田固定した後は、スペーサ部材１７は、引き抜いて除去する。スペーサ部材１７の除去により、第１の折り重ね部片１１ｂと絶縁体３との間に多少空隙が生じるが、絶縁体３は多少圧縮を受けた状態になっているので、スペーサ部材１７の除去で圧縮から解放されて弾性復帰し、静電容量、耐電圧についても所定値に保つことができる。

第１１の製造工程Ｓ１１は、第１の折り重ね部片と第２の折り重ね部片での挟持部からはみ出る外部導体の折り返し部分の余分な部分を除去する工程で、図１３（Ｃ）にその実施形態を示す。グランドバーで挟持した折り返し部分のはみ出し部分４ｂは、最終的は除去しておくのが好ましい。はみ出し部分４ｂは、根元部分が半田の浸み出しにより一体化されているので、ニッパ等で摘まんで２〜３個所を折り曲げることで容易に破断することができる。また、複数本の同軸電線を整列保持したポリイミドテープ１３も除去する。

上述した工程を経て製造されたケーブルは、その端末部におけるグランドバーの接続による絶縁体への圧力と熱を緩和することができる。このため、絶縁体に発泡樹脂を用いても局所的な潰れを軽減することができ、絶縁体の絶縁抵抗値を所定の値に維持することができる。また、絶縁体に発泡樹脂を用いることで、誘電率を下げて絶縁体の厚さを薄くすることができ、細径化を可能とする。また、半田材の浸み出しをグランドバーの第１と第２の折り重ね部片間の近傍に限定することができ、同軸電線の曲げによる外部導体の破断も軽減することができる。

上記の例では、同軸電線が単線であるものを示した。本発明では、同軸電線が二本のコアを共通シールドしたいわゆるツイナックス電線でもよい。ツイナックス電線の外部導体は横巻または編組いずれでもよい。またドレイン線が外部導体に添わされているものでもよい。

１ａ，１ｂ…同軸電線、２…中心導体、３…絶縁体、４…外部導体、４ａ…折り返し部分、５…外被、１０…ケーブル、１１…グランドバー、１１ａ…ベース部片、１１ｂ…第１の折り重ね部片、１１ｃ…第２の折り重ね部片、１１ｄ…折り曲げ部、１２…半田材、１３…ポリイミドテープ、１４…テープ材、１５…接着テープ、１６…保護テープ、１７…スペーサ部材。

Claims (4)

1. 複数本の同軸電線を少なくとも端部で平面状に配列し、端末部の外部導体をグランドバーで挟んで一括して半田固定するケーブルの製造方法であって、
   絶縁体が発泡樹脂からなる前記複数本の同軸電線を一列に並べて整列保持する第１の工程
   前記複数本の同軸電線の端末部の外被を除去して外部導体を露出させる第２の工程、
   露出された前記外部導体を電線配列上面側に集めてフラット状にし、前記絶縁体を露出させる第３の工程、
   ベース部片の両端にフォーミングされた折り曲げ部を介して第１の折り重ね部片と第２の折り重ね部片を有するグランドバーを準備する第４の工程、
   前記ベース部片上に電線配列下面側の露出された前記絶縁体の根元部分を載せ、前記電線配列上面側に露出している前記絶縁体および外部導体上にスペーサ部材を重ねる第５の工程、
   前記スペーサ部材の上に前記第１の折り重ね部片を折り重ねて、前記スペーサ部材と前記同軸電線の絶縁体を挟持する第６の工程、
   折り重ねた前記第１の折り重ね部片上を跨いで、前記電線配列上面側に集めてフラット状にされた状態の外部導体を折り返す第７の工程、
   前記折り返された外部導体部分の上に、半田材を挟んで前記第２の折り重ね部片を折り重ねて、前記第１の折り重ね部片と前記第２の折り重ね部片で、前記折り返された外部導体部分を挟持する第８の工程、
   前記グランドバーを加熱して、前記第１の折り重ね部片と前記第２の折り重ね部片間で、前記折り返された外部導体部分を半田付け固定する第９の工程、
   前記スペーサ部材を引き抜く第１０の工程、
   前記折り返された外部導体部分の前記第１の折り重ね部片と前記第２の折り重ね部片間からはみ出る余分な部分を除去する第１１の工程、
   を備えていることを特徴とするケーブルの製造方法。
2. 前記第３の工程と第５の工程の間で、中心導体を露出させ整列保持する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載のケーブルの製造方法。
3. 前記第４の工程で、前記グランドバーのベース部を、実装する回路基板のグランド導体に半田付け固定することを特徴とする請求項２に記載のケーブルの製造方法。
4. 前記請求項１〜３のいずれか１項に記載のケーブルの製造方法により製造されたケーブルであって、
   グランドバーは、ベース部片の両端にフォーミングされた折り曲げ部を介して第１の折り重ね部片と第２の折り重ね部片を有し、少なくとも３つに折り重ねることが可能な形状で、前記ベース部片と前記第１の折り重ね部片との間で、平面状に配列された同軸電線の発泡樹脂からなる絶縁体を挟持し、前記第１の折り重ね部片と前記第２の折り重ね部片で、前記第１の折り重ね部片を跨ぐように折り返された外部導体を挟持し一括して半田固定されていることを特徴とするケーブル。

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