JP2014154488A - 同軸ケーブルハーネスの接続構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の同軸ケーブルを並列させた並列同軸ケーブル群を複数段積層させた構成で、積層方向の厚さと幅方向の長さとを小さくし、絶縁特性や形状安定性を兼ね備えた小型でコンパクトな形状の同軸ケーブルハーネスの接続構造とその製造方法を提供する。
【解決手段】同軸ケーブルハーネス１は、中心導体１１の周囲に絶縁体１２、外部導体１３、及び外被１４が順に設けられた同軸ケーブル１０を複数本並列した並列同軸ケーブル群２０が複数段積層されている。そして全ての同軸ケーブルの外部導体１３がハンダにより一体化され、各同軸ケーブル１０の先端は、中心導体１１が所定長露出し、さらに、露出した中心導体１１と外部導体１３が一体化されたハンダとの間で絶縁体１２が露出する。積層された複数の並列同軸ケーブル群２０は、露出した絶縁体１２と中心導体１１との合計の長さが、積層した段ごとに積層方向の一方側から他方側に向けて順に長くなっている。
【選択図】図３

Description

本発明は、同軸ケーブルを複数本並列した並列同軸ケーブル群が、複数段積層された同軸ケーブルハーネスが基板等の被接続部材に接続された同軸ケーブルハーネスの接続構造及びその製造方法に関する。

医療用機器や各種の小型情報機器の配線に、極細の同軸ケーブルを複数本束ねたケ−ブルが用いられている。このケーブルは、制御機器等と電気接続するための端末基板等に接続するための同軸ケーブルハーネスとされる。この場合、同軸ケーブルハーネスの端末部には、回路基板が接続される。回路基板は、その幅方向に接点パッドを並べると共に、長さ方向にも多段に設定パッドが配列され、複数本の同軸ケーブルの中心導体が各接点パッドに接続される。

例えば、特許文献１には、中心導体と、中心導体の外側に順に設けられた内部絶縁層、外部導体、及びジャケットを有する同軸ケーブルが複数並んで配置された並列同軸ケーブル群と、並列同軸ケーブル群の端末部にて露出された複数の外部導体を挟むグランドバーと、グランドバーに接続される１つのグランドバー接続用端子と、中心導体とそれぞれ接続される中心導体接続用端子が列設された中心導体接続用端子群とが配された基板とを有する同軸ケーブルハーネスの接続構造が開示されている。

この同軸ケーブルハーネスは、複数の並列同軸ケーブル群が積み重ねられ、基板には、中心導体接続用端子群がグランドバー接続用端子から離間する方向に複数段設けられ、基板に近い１段目の並列同軸ケーブル群の中心導体が、グランドバー接続用端子に最も近い領域に形成された第１の中心導体接続用端子群と接続され、１段目の並列同軸ケーブル群に積み重ねられた２段目の並列同軸ケーブル群の中心導体が、第１の中心導体接続用端子群の次段側に設けられた中心導体接続用端子群と接続されている。

国際公開ＷＯ２０１０／０７０８５３号

図６は、特許文献１に記載された従来の同軸ケーブルハーネスの基板への接続構造の一例を示す図で、図６（Ａ）は、この従来の同軸ケーブルハーネスの接続構造に用いられる基板１００の平面図、図６（Ｂ）は、従来の同軸ケーブルハーネスの基板への接続構造の要部側面図、また、図６（Ｃ）は、従来の同軸ケーブルハーネスの基板への接続構造を示す平面図である。

この例の同軸ケーブルハーネスは、複数段（図示例では２段）の並列同軸ケーブル群１０２ａ，１０２ｂにそれぞれ接続された各グランドバー１０３ａ，１０３ｂが、基板１００に設けられた接地接続用の複数のグランドパッド１０１ａ，１０１ｂにそれぞれ接続される。並列同軸ケーブル群１０２ａ，１０２ｂの積層段数は、本例のように２段構成のものだけでなく３段以上の複数の積層段数をもつものがある。

従来の同軸ケーブルハーネスの接続構造に用いられる基板１００には、図６（Ａ）に示すように、接続する同軸ケーブルの軸方向の最端部に、同軸ケーブルの軸方向と直交する方向に第１のグランドパッド１０１ａが設けられ、その基板内側に隣接して、多数の中心導体接続用端子１０４ａが一列に並べられた第１の中心導体接続用端子群１０５が設けられている。

さらに、基板１００には、第１の中心導体接続用端子群１０５のさらに基板内側に、第２のグランドパッド１０１ｂと、多数の中心導体接続用端子１０４ｂが一列に並べられた第２の中心導体接続用端子群１０６とが順に設けられている。
上記のような従来の同軸ケーブルハーネスの接続構造では、１段目の並列同軸ケーブル群１０２ａに接続された第１のグランドバー１０３ａと、基板１００に設けられた第１のグランドパッド１０１ａとが電気的に接続され、かつ、１段目の並列同軸ケーブル群１０２ａの各中心導体１０７ａと、第１の中心導体接続用端子群１０５とがそれぞれ電気的に接続される。

また、２段目の並列同軸ケーブル群１０２ｂに接続された第２のグランドバー１０３ｂと、基板１００に設けられた第２のグランドパッド１０１ｂとが電気的に接続され、かつ、２段目の並列同軸ケーブル群１０２ｂの各中心導体１０７ｂと、第２の中心導体接続用端子群１０６とがそれぞれ電気的に接続される。上記の構成により、多種の同軸ケーブルハーネスを同一の基板１００に接続することができ、様々な種類の機器に適用するできるものとされている。

ここで同軸ケーブルハーネスを適用する情報機器等の機器の小型化、及び薄型化が進行する中で、これら情報機器等における配線構造の省スペース化が必要となり、同軸ケーブルハーネスにもコンパクトで小型の構成とすることが要求される。
しかしながら、上記のような従来構成の同軸ケーブルハーネスは、複数の並列同軸ケーブル群のそれぞれについてグランドバーが接続されるため、同軸ケーブルハーネスが嵩張り、その積層方向の厚さが厚くなる。また、グランドバーの両端部は、並列した同軸ケーブルの並列方向両端部から並列方向に突出することになるため、同軸ケーブルハーネスの幅がその分広くなってしまい、またこれに伴い基板のグランドパッドも大きくなって基板自体も大型化するという問題もある。さらには、グランドバーを並列同軸ケーブル群に接続するためのハンダや、グランドバーをグランドパッドに接続するためのハンダも必要となり、同軸ケーブルハーネスのアセンブリの大型化を招来する。

また、グランドバーに外部導体をハンダ付けによって接続する際に、ハンダ付け時の熱により同軸ケーブルの絶縁体が溶けて中心導体と外部導体とが導通してしまい、絶縁不良に繋がるおそれがある。あるいは、グランドバー自体は剛性のある固い材質であるため、基板から剥がれやすいという問題もある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、複数の同軸ケーブルを並列させた並列同軸ケーブル群を複数段積層させた構成で、積層方向の厚さと幅方向の長さとを小さくし、絶縁特性や形状安定性を兼ね備えた小型でコンパクトな形状の同軸ケーブルハーネスの接続構造とその製造方法の提供を目的とする。

本発明による同軸ケーブルハーネスは、中心導体の周囲に絶縁体、外部導体、及び外被が順に設けられた同軸ケーブルを複数本並列した並列同軸ケーブル群が複数段積層された同軸ケーブルハーネスが被接続部材に接続された同軸ケーブルハーネスの接続構造であって、全ての同軸ケーブルの外部導体がハンダにより同軸ケーブルハーネスの長さ方向の同じ位置で一体化され、各同軸ケーブルの先端は、中心導体が所定長露出し、さらに、露出した中心導体と外部導体が一体化されたハンダとの間で絶縁体が露出し、積層された複数の並列同軸ケーブル群は、露出した絶縁体と中心導体との合計の長さが、積層した段ごとに積層方向の下から上に向けて順に長くなることを特徴としている。

本発明による同軸ケーブルハーネスの製造方法は、中心導体の周囲に絶縁層、外部導体、及び外被が順に設けられた同軸ケーブルを複数本並列した並列同軸ケーブル群が複数段積層された同軸ケーブルハーネスを被接続部材に接続する同軸ケーブルハーネスの接続構造の製造方法であって、同軸ケーブルを複数本並列させ、並列させた同軸ケーブルの外被を先端から所定長さの位置で並列の方向に切断し、外被を切断した位置から同軸ケーブルの先端側に外部導体を露出させる工程と、露出させた各同軸ケーブルの外部導体の一部をハンダにより一体化させて並列同軸ケーブル群とする工程と、一体化させたハンダを並列の方向に切断し、ハンダを切断した位置から同軸ケーブルの先端側に絶縁体を露出させる工程と、各同軸ケーブルの先端の所定長で中心導体を露出させる工程と、並列同軸ケーブル群を、露出した絶縁体と露出した中心導体との合計の長さを違えて複数作成する工程と、露出した絶縁体と中心導体との合計の長さが最も短い並列同軸ケーブル群の中心導体を被接続部材の接点導体群に接続して、中心導体を接続した前記並列同軸ケーブル群の上に、露出した絶縁体と中心導体との合計の長さが次に長い並列同軸ケーブル群を積層して、積層した並列同軸ケーブル群の中心導体を被接続部材の接点導体群に接続する工程と、全ての並列同軸ケーブル群のハンダにより一体化した部分を同軸ケーブルハーネスの長さ方向の同じ位置で重ねてさらにハンダにより一体化する工程と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、複数の同軸ケーブルを並列させた並列同軸ケーブル群を複数段積層させた構成で、積層方向の厚さと幅方向の長さとを小さくし、絶縁特性や形状安定性を兼ね備えた小型でコンパクトな形状の同軸ケーブルハーネスの接続構造とその製造方法を提供することができる。

本発明による同軸ケーブルハーネスに適用する同軸ケーブルの構成を示す図である。 本発明の同軸ケーブルハーネスの接続構造を構成する並列同軸ケーブル群の作成工程を説明する図である。 本発明に係る同軸ケーブルハーネスを接続する被接続部材である基板の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る同軸ケーブルハーネスの接続構造を説明する図である。 積層された複数の並列同軸ケーブルのハンダまとめ部における断面構成を示す図である。 従来の同軸ケーブルハーネスの基板への接続構造の一例を示す図である。

図１は、本発明による同軸ケーブルハーネスに適用する同軸ケーブルの構成を示す図である。同軸ケーブル１０は、内側から中心導体１１、絶縁体１２、外部導体１３、外被（ジャケット）１４がこの順で積層されて同軸状に配されている。
中心導体１１には、例えばＡＷＧ４０（外径０.０８ｍｍ）より細いものが用いられるが、これに限定されるものではない。また、絶縁体１２は、発泡体である低静電容量のものであってもよい。

本発明の実施形態に係る同軸ケーブルハーネスは、同軸ケーブル１０を複数本並列した並列同軸ケーブル群２０が、複数段積層されて構成されている。ここではまず、各並列同軸ケーブル群２０を作成する。図２は、本発明の同軸ケーブルハーネスの接続構造を構成する並列同軸ケーブル群の作成工程を説明する図である。
まず、図２（Ａ）に示すように、同軸ケーブル１０を複数本並列させる。ここでは説明のために並列させる同軸ケーブル１０の数を５本としているが、実際には５本に限定されず、例えば８〜１６本程度並列させた構成とすることができる。また同軸ケーブル群には、導体を絶縁体で被覆した絶縁電線が含まれていてもよい。以下の例では、同軸ケーブル１０を５本並列させた構成を例として説明する。

並列させた同軸ケーブル１０の外被１４を先端から所定長さの位置で横方向（同軸ケーブル１０の並列方向）に切断する。外被１４の切断には、例えばＣＯ_２レーザを用いることができる。そして、外被１４を切断した位置から、外被１４を先端方向に引っ張ってずらすことにより、上記切断した位置から先端側に外部導体１３を露出させる。露出させる外部導体１３の長さは、同軸ケーブル１０の軸方向に例えば１〜１０ｍｍ程度とすることができる。

そして、図２（Ｂ）に示すように、露出させた外部導体１３をハンダ槽に浸漬させて、外部導体１３の周囲にハンダを付着させ、ハンダ部２１を形成する。このハンダ部２１によって、並列させた複数の同軸ケーブル１０が一体化され、各同軸ケーブル１０の外部導体１３はハンダ部２１と電気的に導通する。
上記外部導体１３をハンダ槽に浸漬させる際には、外部導体１３を露出させた部分より先端側の外被１４の部分に、ハンダの熱から保護するための保護フィルム３０を貼り合せておくとよい。

次に図２（Ｃ）に示すように、ハンダ部２１の途中の位置で、同軸ケーブル１０の並列方向に切れ目ｃを入れる。切れ目ｃは、例えばＹＡＧレーザを用いて入れることができる。そして図２（Ｄ）に示すように、その切れ目ｃから同軸ケーブル１０の先端側の外被１４及び外部導体１３を同軸ケーブル１０から引き抜く。これにより、切れ目より先端側では、外被１４と外部導体１３が除去されて、絶縁体１２が露出する。露出する絶縁体１２の長さは、例えば同軸ケーブル１０の軸方向に１〜３０ｍｍ程度とすることができる。そして図２（Ｅ）に示すように、最後に各同軸ケーブル１０の先端の絶縁体１２を所定長除去して、中心導体１１を露出させる。

そして図２（Ｅ）に示すような並列同軸ケーブル群２０を、露出した絶縁体１２と露出した中心導体１１との合計の長さを違えて複数作成する。この構成で、各同軸ケーブル１０の先端における中心導体１１の露出長さは、各同軸ケーブル１０で同じとされる。そして、ハンダ部２１から各同軸ケーブル１０の端部先端までの長さは、並列同軸ケーブル群２０ごとに異なっている。複数の並列同軸ケーブル群２０は、この後、被接続部材である基板上に積層されて固定される。

図３は、本発明に係る同軸ケーブルハーネスを接続する被接続部材である基板の構成例を示す図である。長手矩形形状の基板４０の長手方向の一端部側には、グランドパッド４２が設けられる。このグランドパッド４２には、各同軸ケーブル１０の外部導体１３が接地接続される。

グランドパッド４２に対して、基板１００の他方の端部側には、所定の間隔で複数段（この例では４段）の接点導体群４１が設けられる。接点導体群４１の段数は、同軸ケーブルハーネス１が有する複数の並列同軸ケーブル群２０の数に対応している。そして、各段の接点導体群４１は、１つの並列同軸ケーブル群２０が有する同軸ケーブル１０の数に対応した数（この例では５つ）の接点導体を含み、これらの接点導体が所定のピッチで基板幅方向に一列に配置している。

図４は、本発明の実施形態に係る同軸ケーブルハーネスの接続構造を説明する図である。ここでは、各並列同軸ケーブル群２０の同軸ケーブル１０の中心導体１１が、基板４０の接点導体群４１にハンダもしくは溶接により接続される。複数段の接点導体群４１は、並列同軸ケーブル群２０のハンダ部２１を接続するためのグランドパッド４２からの距離がそれぞれ異なっている。また、各並列同軸ケーブル群２０は、ハンダ部２１から先端までの長さがそれぞれ異なっている。

この場合、まずハンダ部２１から先端までの長さが最も短い並列同軸ケーブル群２０の中心導体１１が、最もグランドパッド４２からの距離が短い接点導体群４１に接続され、並列同軸ケーブル群２０のハンダ部２１から先端までの長さが長くなるに従って、順にグランドパッド４２からの距離が長い接点導体群４１にその中心導体１１が接続される。
すなわち、基板側に配置されるべき並列同軸ケーブル群（図４では最下段）２０から、基板側と反対側に配置されるべき並列同軸ケーブル群（図４では最上段）２０に向かうに従って、ハンダ部２１から各同軸ケーブル１０の端部先端までの長さが順に長くなるように複数の並列同軸ケーブル群２０が順次積層され、これら各並列同軸ケーブル群２０の中心導体１１が複数段の接点導体群４１にそれぞれ接続される。つまり、積層された複数の並列同軸ケーブル群２０は、露出した絶縁体１２と中心導体１１との合計の長さが、積層した段ごとに積層方向の下から上に向けて順に長くなるように同軸ケーブルハーネス１が構成されている。

上記の積層構造により、各並列同軸ケーブル群２０に形成されているハンダ部２１が並列同軸ケーブル群２０の長さ方向の同じ位置で重ねられる。そして、全ての並列同軸ケーブル群２０のハンダ部２１が、さらにハンダ槽でハンダを付着させることによって一括してまとめられ、グランドパッド４２に接続される。このハンダ部２１をさらにハンダにより一体化した部分をハンダまとめ部２２とする。ハンダまとめ部２２は、全ての並列同軸ケーブル群２０の全ての同軸ケーブル１０の外部導体１３がグランドパッド４２に導通している部分となる。ハンダまとめ部２２はまとめ用のハンダを追加してもよく、すでに各並列同軸ケーブル群２０に含まれるハンダ部２１を再度溶融して一体化させたものでもよい。

図５は、積層された複数の並列同軸ケーブルのハンダまとめ部における断面構成を示す図である。ハンダまとめ部２２は、図５にその長さ方向に垂直な断面を示すように、並列同軸ケーブル群２０の全ての同軸ケーブル１０の外部導体１３が導通している部分となる。

本発明に係る実施形態の構成により、複数の並列同軸ケーブル群２０のすべての同軸ケーブル１０の外部導体１３を、１か所のハンダまとめ部２２で一括して一体的に接続することができる。そしてこのハンダまとめ部２２を基板４０のグランドパッド４２に接続することで、１か所のグランドパッド４２によって全ての同軸ケーブル１０の外部導体１３を接地させることができる。この構成により、本発明に係る実施形態の同軸ケーブルハーネスの接続構造は、グランドバーを用いないことから、部品点数を減らせるとともに、積層方向の高さを抑えることができ、また、同軸ケーブル１０の並列方向の幅を小さくすることでコンパクトな形態とすることができる。

また、グランドバーを使用しないことから、グランドバーを並列同軸ケーブル群に接続するためのハンダや、グランドバーをグランドパッドに接続するためのハンダも不必要となり、例えばグランドバーに外部導体をハンダ付けによって接続する際に、ハンダ付け時の熱により同軸ケーブルの絶縁体が溶けて中心導体と外部導体とが導通する絶縁不良を回避することができる。あるいは、グランドバーが基板から剥がれるという問題が生じないようにすることができる。

１…同軸ケーブルハーネス、１０…同軸ケーブル、１１…中心導体、１２…絶縁体、１３…外部導体、１４…外被、２０…並列同軸ケーブル群、２１…ハンダ部、２２…ハンダまとめ部、３０…保護フィルム、４０…基板、４１…接点導体群、４２…グランドパッド、１００…基板、１０１ａ，１０１ｂ…グランドパッド、１０２ａ，１０２ｂ…並列同軸ケーブル群、１０３ａ，１０３ｂ…グランドバー、１０４ａ，１０４ｂ…中心導体接続用端子、１０５…中心導体接続用端子群、１０６…中心導体接続用端子群、１０７ａ，１０７ｂ…中心導体。

Claims (2)

1. 中心導体の周囲に絶縁体、外部導体、及び外被が順に設けられた同軸ケーブルを複数本並列した並列同軸ケーブル群が複数段積層された同軸ケーブルハーネスが被接続部材に接続された同軸ケーブルハーネスの接続構造であって、
   全ての前記同軸ケーブルの外部導体がハンダにより前記同軸ケーブルハーネスの長さ方向の同じ位置で一体化され、
   各前記同軸ケーブルの先端は、前記中心導体が所定長露出し、さらに、前記露出した中心導体と前記外部導体が一体化されたハンダとの間で前記絶縁体が露出し、
   積層された複数の前記並列同軸ケーブル群は、前記露出した前記絶縁体と前記中心導体との合計の長さが、前記積層した段ごとに積層方向の下から上に向けて順に長くなることを特徴とする同軸ケーブルハーネスの接続構造。
2. 中心導体の周囲に絶縁層、外部導体、及び外被が順に設けられた同軸ケーブルを複数本並列した並列同軸ケーブル群が複数段積層された同軸ケーブルハーネスを被接続部材に接続する同軸ケーブルハーネスの接続構造の製造方法であって、
   前記同軸ケーブルを複数本並列させ、並列させた前記同軸ケーブルの前記外被を先端から所定長さの位置で前記並列の方向に切断し、前記外被を切断した位置から前記同軸ケーブルの先端側に前記外部導体を露出させる工程と、
   前記露出させた各同軸ケーブルの外部導体の一部をハンダにより一体化させて並列同軸ケーブル群とする工程と、
   前記一体化させたハンダを前記並列の方向に切断し、前記ハンダを切断した位置から前記同軸ケーブルの先端側に前記絶縁体を露出させる工程と、
   各前記同軸ケーブルの先端の所定長で前記中心導体を露出させる工程と、
   前記並列同軸ケーブル群を、露出した前記絶縁体と露出した前記中心導体との合計の長さを違えて複数作成する工程と、
   露出した前記絶縁体と前記中心導体との合計の長さが最も短い前記並列同軸ケーブル群の前記中心導体を前記被接続部材の接点導体群に接続して、前記中心導体を接続した前記並列同軸ケーブル群の上に、露出した前記絶縁体と前記中心導体との合計の長さが次に長い前記並列同軸ケーブル群を積層して、積層した前記並列同軸ケーブル群の中心導体を前記被接続部材の接点導体群に接続する工程と、
   全ての前記並列同軸ケーブル群の前記ハンダにより一体化した部分を前記同軸ケーブルハーネスの長さ方向の同じ位置で重ねてさらにハンダにより一体化する工程と、
   を有することを特徴とする同軸ケーブルハーネスの接続構造の製造方法。

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