JP2013037840A

JP2013037840A - シールドケーブル、多心ケーブル、シールドケーブルの端末形成方法、及び多心ケーブルの端末形成方法

Info

Publication number: JP2013037840A
Application number: JP2011171687A
Authority: JP
Inventors: Masato Tanaka; 正人田中
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2011-08-05
Filing date: 2011-08-05
Publication date: 2013-02-21
Also published as: KR200470224Y1; KR20130001063U; CN202838993U

Abstract

【課題】安価且つ簡単な構造で、外部導体を直接レーザで溶融切断しても電気的絶縁特性を維持できるシールドケーブルを提供する。
【解決手段】シールドケーブル１は、内部導体２の外周に内部絶縁体３、外部導体４、外被５を同軸状に順次形成し、内部絶縁体３は、発泡フッ素樹脂層と、その最外層に巻き付けられたポリエステルテープ３ａとからなり、ポリエステルテープ３ａに、５８０〜７５０ｎｍの波長の光を選択的に反射する色が付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内部導体の外周に内部絶縁体、外部導体、外被を同軸状に順次形成したシールドケーブル、多心ケーブル、シールドケーブルの端末形成方法、及び多心ケーブルの端末形成方法に関する。

複数本のシールドケーブルをフラット状に配列した多心ケーブルの外部導体を同時に除去する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。図４は、従来の多心ケーブルの外部導体を同時に除去する方法の概略を示す図である。

図４に示す多心ケーブルＷは、少なくともその端末部分が複数本のシールドケーブル１を所定のピッチで配列し、接着テープ７を用いて接着一体化して形成される。シールドケーブル１自体は、内部導体（図示せず）の外周に内部絶縁体３と外部導体４の層が同軸状に配され、その外側を外被５で覆って構成される。

上記のように構成された多心ケーブルＷは、図４（Ａ）に示すように、その端部から所定の距離の位置のＣＯ_２レーザでスリットを入れ、切断された接着テープ７ａと外被５とを一括してａ方向にずらして、外部導体４を露出させる。次いで、図４（Ｂ）に示すように露出した外部導体４の部分を、半田浴槽に浸漬させて、半田材８で一括するようにして覆う。次に、半田材８で一括された部分の中央部にＹＡＧレーザで加工溝９を入れる。加工溝９は外部導体４が存在する部分では外部導体４が露出し、外部導体４がない心線間では貫通孔となる形状で形成される。

次いで、加工溝９を支点として、半田材８で一括した部分を上下方向に屈曲させて外部導体４を切断する。この後、図４（Ｃ）に示すように、半田付けされた外部導体４とずらされた状態にある接着テープ７ａとを一括して引っ張って除去し、内部絶縁体３を露出させる。次いで、露出された内部絶縁体３を両面に絶縁フィルムを貼り付けて配列保持を維持させ、図４（Ａ）と同様な方法で、ＣＯ_２レーザでスリットを入れて内部導体を露出させている。

また、例えば、特許文献２には、フッ素樹脂からなる内部絶縁体に、カーボンブラック０．０２５ｗｔ％〜０．１４ｗｔ％を添加して着色されたシールドケーブルが記載されている。この構造により、外部導体の内側に耐熱性の被覆層を追加したり、外部導体を半田材により固定したりすることなく、外部導体を直接レーザ加工で溶融切断しても電気的絶縁特性を維持することができる。

特開２０００−２４５０２６号公報特許第４３５２９３５号明細書

しかしながら、内部絶縁体にカーボンブラックを添加する場合、その分コスト高となり、また、カーボンブラックの添加量の調整が難しかった。

本発明は、安価且つ簡単な構造で、外部導体を直接レーザで溶融切断しても電気的絶縁特性を維持できるシールドケーブル、多心ケーブル、シールドケーブルの端末形成方法、及び多心ケーブルの端末形成方法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、内部導体の外周に内部絶縁体、外部導体、外被を同軸状に順次形成したシールドケーブルであって、内部絶縁体は、発泡フッ素樹脂層と、その最外層に巻き付けられたポリエステルテープとからなり、ポリエステルテープに、５８０〜７５０ｎｍの波長の光を選択的に反射する色が付けられている。この色は、黄色、赤色のいずれかであることが好ましい。

また、本発明による多心ケーブルは、上記のシールドケーブルが複数本集められてその端部で並列され、長さ方向に同位置で各シールドケーブルの外部導体が露出され、外部導体の部分が導電部材で一体とされ、外部導体より端部の部分で内部絶縁体が露出されている。

また、本発明によるシールドケーブルの端末形成方法は、上記のシールドケーブルの端部分の外被を所定長さ剥ぎ取って外部導体を露出させ、外部導体にＹＡＧレーザで切り込みを入れて剥ぎ取り、ポリエステルテープが巻き付けられた内部絶縁体を露出させる。

また、本発明による多心ケーブルの端末形成方法は、上記のシールドケーブルが複数本集められてその端部で所定ピッチでフラット状に配列され、外被を所定長さ剥ぎ取って外部導体を露出させ、外部導体にＹＡＧレーザで切り込みを入れて剥ぎ取り、内部絶縁体を露出させ、外部導体の部分を導電部材で一体とする。

本発明によれば、内部絶縁体の最外層に巻き付けられたポリエステルテープに、５８０〜７５０ｎｍの波長の光を選択的に反射する色を付けることで、安価且つ簡単な構造で、外部導体を直接レーザで溶融切断しても電気的絶縁特性を維持することができる。

本発明によるシールドケーブルの構造例を説明する図である。ポリエステルテープの色を変え、外部導体をＹＡＧレーザで切断したときの外観の状態と外部導体にグランドバーを溶接したときの絶縁溶融の状態を検証した結果を示す図である。図２の検証に用いた多心ケーブルの試料を示す図である。従来の多心ケーブルの外部導体を同時に除去する方法の概略を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明のシールドケーブル、多心ケーブル、シールドケーブルの端末形成方法、及び多心ケーブルの端末形成方法に係る好適な実施の形態について説明する。

図１は、本発明によるシールドケーブルの構造例を説明する図である。本発明によるシールドケーブル１は、内部導体２の外周に内部絶縁体３、外部導体４、外被５を同軸状に順次形成し、内部絶縁体３の最外層には、ポリエステルテープ３ａが巻き付けられ、ポリエステルテープ３ａに、５８０〜７５０ｎｍの波長の光を選択的に反射する色が付けられている。この色は、例えば、黄色（波長５８０−５９５ｎｍ）、赤色（波長６１０−７５０ｎｍ）のいずれかである。

内部導体２は、例えば、外径約０．０２５ｍｍの錫メッキされた銅合金線を７本撚って形成され、その外面を例えば発泡フッ素樹脂からなる絶縁材で厚さ０．０４ｍｍ〜０．０５５ｍｍ程度に被覆して内部絶縁体３としている。内部絶縁体３は発泡フッ素樹脂テープを巻き付けて形成することができる。この内部絶縁体３の最外層にはポリエステルテープ３ａが巻き付けられている。ポリエステルテープ３ａの厚みは、顔料を含む基材層が２．５〜５．０μｍ、接着層込みで４．５〜７．５μｍ程度とすることが望ましい。そして、内部絶縁体３の外周面に配する外部導体４は、例えば、外径約０．０３ｍｍの複数本の銅合金線を横巻で巻きつけて形成し、その外面に厚さ約０．００４ｍｍ程度のポリエステルテープを２枚重ね巻きして互いに融着して外被５とし、外径が約０．４ｍｍ以下の同軸状のシールドケーブル１が得られるように形成される。

なお、外部導体４の外面に銅蒸着テープ（図示せず）を、銅蒸着面を内側にして巻きつけてもよく、また、外部導体４は、銅合金線の巻方向を反対にして２層に巻付けた構造であってもよく、この他、編組構造であってもよい。

このようなシールドケーブル１の端末を形成する場合、シールドケーブル１の端部分の外被５を所定長さ剥ぎ取って外部導体４を露出させ、外部導体４にＹＡＧレーザで切り込みを入れて剥ぎ取り、ポリエステルテープ３ａが巻き付けられた内部絶縁体３を露出させる。

本発明の発明者によって、外部導体４をレーザ照射で切断する際に、内部絶縁体３の最外層に巻き付けられたポリエステルテープ３ａに、５８０〜７５０ｎｍの波長の光を選択的に反射する色（例えば、黄色、赤色のいずれか）を付けることで、内部絶縁体３の絶縁特性の劣化を抑制できることが明らかにされた。特に、外部導体４の材質が銅の場合、ＹＡＧレーザの波長は第２高調波（５３２ｎｍ）が用いられるが、赤色（波長６１０−７５０ｎｍ）、黄色（５８０−５９５ｎｍ）では、ＹＡＧレーザを吸収し難いことが明らかにされた。なお、赤色、黄色の着色層の主成分は、例えば、ベンズイミダゾロン（有機系顔料）であり、このベンズイミダゾロンの分光スペクトルの最大吸収波長は、４００ｎｍ以上４２０ｎｍ未満である。

図２は、ポリエステルテープ３ａの色を変え、外部導体４をＹＡＧレーザで切断したときの外観の状態と外部導体４にグランドバー（本発明の導電部材に相当）を溶接したときの絶縁溶融の状態を検証した結果を示す図である。また、図３は、図２の検証に用いた多心ケーブルの試料を示す図である。

図３（Ａ）に示すように、シールドケーブル１が複数本集められ、その端部で所定ピッチでフラット状に配列させ、テープ等で仮固定される。そして、ＣＯ_２レーザを用いて切断位置ｋ１で外被５を切断し、切断位置ｋ１から端までの所定長の外被５を除去する。これにより外部導体４を露出させる。次に、図３（Ｂ）に示すように、ＹＡＧレーザを用いて切断位置ｋ２で切り込みを入れて外部導体４を切断し、切断位置ｋ２から端までの外部導体４を除去し、これによりポリエステルテープ３ａが巻き付けられた内部絶縁体３を露出させる。また、露出した外部導体４にグランドバー１０を溶接して一体とされる。なお、ＹＡＧレーザには、キーエンス社製のＹＡＧレーザマーカ（型式：ＭＤ−Ｖ９６００）を用いた。また、グランドバー溶接には、日本アビオニクス社製のパルスヒート装置（交流式パルスヒート電源：型式ＰＨＵ−３５，パルスヒートヘッド：型式ＮＡ−６２Ｄ）と、石川金属社製のＰｂフリーペースト半田とを用いた。

上記より多心ケーブルは、シールドケーブル１が複数本集められてその端部で並列され、長さ方向に同位置で各シールドケーブル１の外部導体４が露出され、外部導体４の部分がグランドバー１０で一体とされ、外部導体４より端部の部分で内部絶縁体３が露出して構成される。多心ケーブルとしては、ポリエステルテープ３ａの色が異なる７種類のシールドケーブル１（試料１〜７）を、２０心、０．５ｍｍピッチで配列させたものを用いた。ポリエステルテープ３ａの色は、図２に示すように、試料１〜７の順に、桃色（薄赤）、青色、黒色、黄色、緑色、赤色、白色の７種類とした。そして、桃色のテープは厚さ６μｍ×幅３ｍｍ、青色のテープは厚さ４μｍ×幅３ｍｍ、黒色のテープは厚さ４μｍ×幅３ｍｍ、黄色のテープは厚さ４μｍ×幅３ｍｍ、緑色のテープは厚さ４μｍ×幅３ｍｍ、赤色のテープは厚さ４μｍ×幅２．５ｍｍ、白色のテープは厚さ４μｍ×幅２．５ｍｍとした。

また、「外観」の評価については、ＹＡＧレーザを外部導体４に照射し、外部導体４を除去した後のポリエステルテープ３ａのダメージ（損傷）の状態をＳＥＭ（電子顕微鏡）で観察した。そして、観察結果として、傷が浅く問題ない状態を「○」、傷がやや深いが内部絶縁体には達していない状態を「△」、傷が深く内部絶縁体に完全に達している状態を「×」で示した。

また、「絶縁溶融」の評価については、グランドバー１０を外部導体４に溶接する際の温度を２３０℃とし、この２３０℃における絶縁溶融の状態（すなわち、内部絶縁体３が露出しているか否か）を観察した。そして、観察結果として、２３０℃で絶縁溶融のない（内部絶縁体３が露出していない）状態を「○」、２３０℃で絶縁溶融のある（内部絶縁体３が露出した）状態を「×」で示した。

なお、内部絶縁体３を構成するフッ素樹脂としては、電気的特性、耐熱性に優れた四フッ化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（略称：ＰＦＡ）を用いることができるが、このＰＦＡの他に、四フッ化エチレン（略称：ＰＴＦＥ）や、四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体（略称：ＦＥＰ）を用いることができる。しかし、耐熱温度が高く、特に高周波特性に優れ、被覆成形性がよいＰＦＡが最も適している。さらに、外被及び内部絶縁体の切り込み形成には、ＣＯ_２レーザを用いるが、外部導体の切断には、微小エリアへの集光性がよく、高い出力を安定して得ることができるＹＡＧレーザを用いることが最も適している。

図２において、「外観」及び「絶縁溶融」共に、良好な結果を示したのは、試料１の桃色、試料４の黄色、そして、試料６の赤色であった。試料１の桃色の場合、ＹＡＧレーザによる損傷は、ポリエステルテープ３ａの表面に線として認められる程度であり、内部絶縁体３には達していないことが確認された。また、２３０℃でのグランドバー溶接による絶縁溶融は確認されなかった。

また、試料２の青色の場合、ＹＡＧレーザによる損傷は、ポリエステルテープ３ａの表面にやや深い傷が認められたが、内部絶縁体３には達していないことが確認された。また、２３０℃でのグランドバー溶接による絶縁溶融が確認された。

また、試料３の黒色の場合、ＹＡＧレーザによる損傷は、ポリエステルテープ３ａの表面にやや深い傷が認められたが、内部絶縁体３には達していないことが確認された。また、２３０℃でのグランドバー溶接による絶縁溶融が確認された。

また、試料４の黄色の場合、ＹＡＧレーザによる損傷は、ポリエステルテープ３ａの表面に僅かな傷が認められる程度であり、内部絶縁体３には達していないことが確認された。また、２３０℃でのグランドバー溶接による絶縁溶融は確認されなかった。

また、試料５の緑色の場合、ＹＡＧレーザによる損傷は、ポリエステルテープ３ａの表面にやや深い傷が認められたが、内部絶縁体３には達していないことが確認された。また、２３０℃でのグランドバー溶接による絶縁溶融が確認された。

また、試料６の赤色の場合、ＹＡＧレーザによる損傷は、ポリエステルテープ３ａの表面に僅かな傷が認められる程度であり、内部絶縁体３には達していないことが確認された。また、２３０℃でのグランドバー溶接による絶縁溶融は確認されなかった。

また、試料７の白色の場合、ＹＡＧレーザによる損傷は、ポリエステルテープ３ａの表面にかなり深い傷が認められ、内部絶縁体３に完全に達していることが確認された。また、２３０℃でのグランドバー溶接による絶縁溶融が確認された。

これらについてまとめると、ＹＡＧレーザによる損傷は、ダメージの少ないほうから、黄色（試料４）、赤色（試料６）、桃色（試料１）、黒色（試料３）、青色（試料２）、緑色（試料５）、白色（試料７）の順で、黄色（試料４）と赤色（試料６）は略同じレベルであった。また、グランドバー溶接による絶縁溶融は、黄色（試料４）、赤色（試料６）、桃色（試料１）で確認されなかったが、他の試料では溶融が確認された。

上記の結果から、ポリエステルテープ３ａの色を、試料１の桃色、試料４の黄色、試料６の赤色のいずれかにする、すなわち、ポリエステルテープ３ａに、５８０〜７５０ｎｍの波長の光を選択的に反射する色を付けることで、ＹＡＧレーザによる内部絶縁体３の損傷を軽減できるものと考えられる。なお、本発明によれば、単心のシールドケーブルの端末形成に限らず、複数本のシールドケーブルをフラット状に配列した多心ケーブルにおいても同様な方法で端末形成を実施することができる。

１…シールドケーブル、２…内部導体、３…内部絶縁体、３ａ…ポリエステルテープ、４…外部導体、５…外被、７，７ａ…接着テープ、８…半田材、９…加工溝、１０…グランドバー。

Claims

内部導体の外周に内部絶縁体、外部導体、外被を同軸状に順次形成したシールドケーブルであって、
前記内部絶縁体は、発泡フッ素樹脂層と、その最外層に巻き付けられたポリエステルテープとからなり、該ポリエステルテープに、５８０〜７５０ｎｍの波長の光を選択的に反射する色が付けられていることを特徴とするシールドケーブル。
前記色は、黄色、赤色のいずれかであ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。
請求項１又は２に記載のシールドケーブルが複数本集められてその端部で並列され、長さ方向に同位置で各シールドケーブルの外部導体が露出され、該外部導体の部分が導電部材で一体とされ、前記外部導体より端部の部分で内部絶縁体が露出されていることを特徴とする多心ケーブル。
請求項１又は２に記載のシールドケーブルの端部分の外被を所定長さ剥ぎ取って外部導体を露出させ、該外部導体にＹＡＧレーザで切り込みを入れて剥ぎ取り、ポリエステルテープが巻き付けられた内部絶縁体を露出させることを特徴とするシールドケーブルの端末形成方法。
請求項１又は２に記載のシールドケーブルが複数本集められてその端部で所定ピッチでフラット状に配列され、外被を所定長さ剥ぎ取って外部導体を露出させ、該外部導体にＹＡＧレーザで切り込みを入れて剥ぎ取り、内部絶縁体を露出させ、前記外部導体の部分を導電部材で一体とすることを特徴とする多心ケーブルの端末形成方法。