JP2015046396A

JP2015046396A - 差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネス

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Publication number: JP2015046396A
Application number: JP2014208946A
Authority: JP
Inventors: 得天黄; Tokuten Ko; 考信渡部; Takanobu Watabe; 誉司藤枝; Yoshiji Fujieda; 中村　雄一; Yuichi Nakamura; 雄一中村; 規之今井; Noriyuki Imai
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2015-03-12

Abstract

【課題】対をなす導体が位置ずれしたり、反転したりすることを防止して、対をなす導体の導体間の距離が均一で特性インピーダンスのばらつきが小さい差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネスを提供する。【解決手段】導体１１を絶縁層１２で被覆した２本のコア１３，１３を平行に配置してなる２芯コア１４と、２芯コア１４の周囲に充実により設けられて、２芯コア１４を一括して被覆すると共に２本のコア１３，１３の配置を固定する固定層１５と、固定層１５の外側に設けられたシールド１６と、シールド１６の外側を被覆するジャケット１７と、を備え、固定層１５は、非発泡樹脂からなるものである。【選択図】図１

Description

本発明は、電子ブック、ノートパソコン、携帯電話、液晶テレビ、プリンタ等の電子機器内に配線される差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネスに関するものである。

電子ブック、ノートパソコン、携帯電話、液晶テレビ、プリンタ等の電子機器において、電子機器間又は電子機器内の基板（回路基板）間の信号伝送には差動信号による伝送が用いられる。

差動信号とは、位相を１８０°反転させた信号を対をなす２本の導体で伝送し、受信側で受信した各信号の差分を合成・出力するものである。１対の導体に流れる電流は互いに逆方向を向いて流れるため、伝送線路から放射される電磁波が小さいという利点がある。また、外部から受けたノイズは、１対の導体に等しく重畳するので、受信側で差分を合成出力することで、ノイズによる影響を打ち消すことができる。

図６に示すように、差動信号による伝送に用いられる差動信号伝送用ケーブル６０として、導体６１を絶縁層６２で被覆した２本のコア６３，６３を平行に配置し、その周囲に２重横巻シールドからなるシールド６４を設け、更に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープの内面に金属層を有するシールドテープ６５をその金属層がシールド６４に接触するように巻き付け、その周囲をジャケット６６で被覆したものがある（例えば、特許文献１）。

また、特許文献２には、平行に延びる一対以上の内部導体を発泡絶縁体で一括被覆すると共にその発泡絶縁体の周囲に外部導体を備え、更にその外部導体を発泡絶縁体と共に絶縁ジャケットで隙間なく被覆する差動信号伝送用ケーブルが提案されている。

更に、特許文献３には、互いに間隔を置いて平行に配列された導体を発泡ポリエチレン絶縁層によって一括被覆した線心の周囲に、テープ状のポリエチレン発泡体を巻き付け、この上にシールド層と外部被覆層を順次形成する差動信号伝送用ケーブルが提案されている。

特開２００３−３６７４０号公報特開２００１−３５２７０号公報特開２０００−４０４２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の差動信号伝送用ケーブル６０では、互いに独立したコア６３，６３をシールド６４で一括してまとめて、これらコア６３，６３の配置を固定するようにしているため、シールド６４の巻き付け方向に力が加わり、この方向に２本のコア６３，６３が捩れてしまうことがある。その結果、対をなす導体６１，６１がケーブル周方向に位置ずれしたり、最悪の場合、対をなす導体６１，６１の位置が反転したりして特性インピーダンスのばらつきを招く虞がある。

また、差動信号伝送用ケーブル６０の端部において、ジャケット６６をストリップし、シールド６４にグランドバーを半田付けし、接地する際、半田がシールド６４とコア６３との間の隙間６７に入り込み、コア６３の絶縁層６２に接触して絶縁層６２を損傷し、絶縁不良を起こす可能性がある。

更に、差動信号伝送用ケーブル６０の端部において、ジャケット６６、シールドテープ６５、及びシールド６４をストリップする際、コア６３，６３が互いに独立しているため、各々のコア６３，６３が単独にケーブル長手方向に位置ずれし、導体６１，６１の線路長に差が生じ、導体間にスキューが発生する問題もある。

一方、特許文献２、及び特許文献３に記載の差動信号伝送用ケーブルでは、スキューの発生を防止することができるとされており、更に、特許文献３に記載された差動信号伝送用ケーブルでは、シールドとコアとの間に隙間が生じず、半田が隙間へ入り込むことによる絶縁不良の発生を防止することができるとされている。

ところが、導体の周囲に絶縁層を押出被覆する際には、導体を送り出しながらその周囲に絶縁層の材料を押し出し、これをダイスに通過させて所定形状の絶縁層を形成するため、ダイス内で導体の位置ずれが生じ、対をなす導体の導体間の距離がケーブル長手方向に沿って不均一になり、特性インピーダンスのばらつきが発生してしまう場合がある。

そこで、本発明の目的は、対をなす導体が位置ずれしたり、反転したりすることを防止して、対をなす導体の導体間の距離が均一で特性インピーダンスのばらつきが小さい差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネスを提供することにある。

この目的を達成するために創案された本発明は、導体を絶縁層で被覆した２本のコアを平行に配置してなる２芯コアと、前記２芯コアの周囲に充実により設けられて、前記２芯コアを一括して被覆すると共に前記２本のコアの配置を固定する固定層と、前記固定層の外側に設けられたシールドと、前記シールドの外側を被覆するジャケットと、を備え、前記固定層は、非発泡樹脂からなる差動信号伝送用ケーブルである。

前記絶縁層と前記固定層がフッ素樹脂からなり、前記固定層を構成するフッ素樹脂の融点が前記絶縁層を構成するフッ素樹脂の融点以下であると良い。

前記絶縁層を構成するフッ素樹脂が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（ＰＦＡ）であり、前記固定層を構成するフッ素樹脂が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）であると良い。

前記シールドは、前記固定層の一方の平坦面上に前記２芯コアの長手方向に沿って設けられた金属条で構成されると良い。

前記２本のコアは、互いに接触して配置されると良い。

前記２芯コアの導体間の距離は、コネクタの端子間の距離と等しいと良い。

また本発明は、前記差動信号伝送用ケーブルと、前記差動信号伝送用ケーブルの端部に接続されたコネクタと、を備えるハーネスである。

本発明によれば、対をなす導体が位置ずれしたり、反転したりすることを防止して、対をなす導体の導体間の距離が均一で特性インピーダンスのばらつきが小さい差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネスを提供することができる。

本発明の実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。本発明の実施の形態の変形例に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。本発明の実施の形態の変形例に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。本発明の実施の形態の変形例に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。本発明の実施の形態の変形例に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。従来の差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の好適な実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブル１０は、導体１１を絶縁層１２で被覆した２本のコア１３，１３を平行に配置してなる２芯コア１４と、２芯コア１４の周囲を一括して被覆すると共に２本のコア１３，１３の配置を固定する固定層１５と、固定層１５の外側に設けられたシールド１６と、シールド１６の外側を被覆するジャケット１７と、を備える。

導体１１は、複数（例えば、７本）の素線１８を撚り合わせたＡＷＧ（ＡｍｅｒｉｃａｎＷｉｒｅＧａｕｇｅ）３８〜４２番程度の撚り線からなる。それぞれの素線１８は、導電性に優れた金属、例えば、銅や銅合金からなる。なお、導体１１は単線からなっても良いが、可撓性の観点からは撚り線からなることが望ましい。

絶縁層１２は、低誘電率のフッ素樹脂、例えば、誘電率が２．１の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（ＰＦＡ）からなる。このように、絶縁層１２を低誘電率の材料で構成することにより信号の高速化が図れる。

コア１３は、導体１１の外周に絶縁層１２を押出被覆することにより形成される。具体的には、導体１１を送り出しながらその周囲に絶縁層１２の材料を押し出し、これをダイスに通過させて所定径の絶縁層１２を形成する。

２本のコア１３，１３は、互いに接触して配置されて２芯コア１４とされる。このとき、２芯コア１４の導体間幅（導体１１，１１との距離）が、差動信号伝送用ケーブル１０の端部に接続されるコネクタの端子間の距離（例えば、０．３〜０．５ｍｍ）と等しくなるように、コア１３の製造時に絶縁層１２の外径が調整されることが好ましい。

固定層１５は、低誘電率のフッ素樹脂、例えば、誘電率が２．１の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）からなる。前述した絶縁層１２と同様に、固定層１５を低誘電率の材料で構成することにより信号の高速化が図れる。

また、固定層１５を構成するフッ素樹脂の融点が絶縁層１２を構成するフッ素樹脂の融点以下であることが好ましい。これにより、２芯コア１４の周囲に固定層１５を一括して被覆する際に、固定層１５を構成するフッ素樹脂の熱により、絶縁層１２が融けて固定層１５の寸法にばらつきが生じ、規定の範囲に入らなくなることを防ぐことができる。なお、ＰＦＡとＦＥＰの融点は、製品のグレードによっても異なるが、ＰＦＡが３００〜３１０℃、ＦＥＰが２８０〜２９０℃である。

この固定層１５は、従来の差動信号伝送用ケーブル６０において、コア６３とシールド６４との間に生じていた隙間６７を埋め、その部分が平坦面１５ａとなるように被覆される。具体的には、２本のコア１３，１３を接触させた状態で送り出しながらその周囲に固定層１５の材料を充実により押し出し、これをダイスに通過させて所定形状の固定層１５を形成する。

シールド１６は、固定層１５の外周に素線を２重に横巻して巻き付けた２重横巻シールドで構成される。シールド１６の外周には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープの内面に０．１〜１０μｍ程度の厚さの金属層を有するシールドテープ１９が巻き付けられる。このシールドテープ１９は、その金属層がシールド１６に接触するようにシールド１６の外周に螺旋状に巻き付けられる。

ジャケット１７は、シールドテープ１９の上からＰＥＴテープを巻き付けるか、或いはＰＦＡ、ＦＥＰ、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等のフッ素樹脂をシールドテープ１９の上に押出被覆して形成される。

このような構造の差動信号伝送用ケーブル１０によれば、導体１１を絶縁層１２で被覆した２本のコア１３，１３を平行に配置してなる２芯コア１４と、２芯コア１４の周囲に充実により設けられ、２芯コア１４を一括して被覆すると共に２本のコア１３，１３の配置を固定する固定層１５と、固定層１５の外側に設けられたシールド１６と、シールド１６の外側を被覆するジャケット１７と、を備えることにより、２本のコア１３，１３が固定層１５によって一体的に固定されるため、対をなす導体１１，１１の位置ずれや反転、及び線路長の差に起因するスキューの発生を防止することができる。また、シールド１６とコア１３との間の隙間が固定層１５によって埋められているため、半田が隙間へ入り込むことによる絶縁不良の発生を防止することができる。

更に、導体１１を絶縁層１２で被覆した２本のコア１３，１３の周囲を一括して固定層１５で被覆することにより、対をなす導体１１の周囲を直接に固定層１５で被覆する場合に比べて、ダイス径に対する被覆対象の外径が大きくなり、ダイス内での被覆対象の位置ずれを小さくすることができる。その結果、導体１１の位置ずれを小さくすることができ、対をなす導体１１，１１の導体間の距離をケーブル長手方向に亘って均一により近づけることができる。よって、差動信号伝送用ケーブル１０によれば、ケーブル長手方向に亘って特性インピーダンスのばらつきを低減することができる。

また、従来はダイス内で被覆対象、即ち、導体が位置ずれした際、場合によっては導体間の距離が極端に狭くなり、対をなす導体に電流を流したときに導体間における絶縁を十分に保てず、絶縁破壊に至る虞があった。これに対し、差動信号伝送用ケーブル１０では、導体１１が絶縁層１２で絶縁された２本のコア１３，１３の周囲を充実により一括して固定層１５で被覆するため、たとえ、固定層１５の被覆時にコア１３が位置ずれを起こしたとしても、導体間の距離が絶縁層１２の外径よりも狭くなることはなく、導体間における絶縁を十分に保つことができる。

また、従来の差動信号伝送用ケーブルでは、差動信号伝送用ケーブルの導体をコネクタの端子に接続する際、対をなす導体をコネクタの端子間の距離まで広げて接続するため、シールドと導体との間の距離が広がり、この間のインピーダンスが増大し、端末でのインピーダンス不整合が起こっていた。これに対し、差動信号伝送用ケーブル１０では、２芯コア１４の導体間の距離がコネクタの端子間の距離と等しくなるように、コア１３の絶縁層１２の外径が調整されるため、コネクタの端子に合わせて導体を広げる必要がなく、端末でのインピーダンスの増大、及び不整合を防止することができる。

なお、本発明は前述した形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、差動信号伝送用ケーブル１０では、シールド１６を２重横巻シールドで構成したが、２重横巻シールド以外にも、製品に要求されるシールド特性等に応じて、１重横巻シールド１６ａ（図２の差動信号伝送用ケーブル２０参照）、編組１６ｂ（図３の差動信号伝送用ケーブル３０参照）、金属条１６ｃ（図４の差動信号伝送用ケーブル４０参照）のいずれかで構成しても良い。特に、金属条１６ｃで構成する際には、図４に示すように、固定層１５の一方の平坦面１５ａに断面が丸い素線を圧延加工して得られた断面が平角状の金属条１６ｃ（例えば、厚さ０．０３〜０．０８ｍｍ、幅０．４〜１．０ｍｍ）を縦添えし、その外周にシールドテープ１９を巻き付けて固定層１５の一方の平坦面１５ａに金属条１６ｃを固定するようにすると良い。この差動信号伝送用ケーブル４０では、金属条１６ｃが縦添えされた部分に被覆されたジャケット１７が盛り上がるため、差動信号伝送用ケーブル４０の表裏が目視で判別でき、ひいては差動信号伝送用ケーブル４０の両端におけるコア１３，１３の配列位置を区別することができる。

また、差動信号伝送用ケーブル１０では、２芯コア１４の導体間の距離がコネクタの端子間の距離と等しくなるように、コア１３の絶縁層１２の外径を調整したが、図５の差動信号伝送用ケーブル５０のように、２芯コア１４の導体間の距離Ｌがコネクタの端子間の距離と等しくなるように、コア１３，１３の離間距離を調整しても良い。差動信号伝送用ケーブル１０では、コネクタの端子間の距離が広い場合には絶縁層１２の外径を大きくする必要があり、これに伴って差動信号伝送用ケーブルの厚み（平坦面１５ａ，１５ａ間の距離）を増大させることになるが、差動信号伝送用ケーブル５０では、コア１３，１３の離間距離を調整することにより、差動信号伝送用ケーブルの厚みを増大させることなく、導体間の距離を調整することが可能となる。

また、差動信号伝送用ケーブル１０，２０，３０，５０では、シールド１６の外周にシールドテープ１９が設けられる構成で説明したが、シールドテープ１９を設けない構成であっても構わない。

更に、これら差動信号伝送用ケーブル１０，２０，３０，４０，５０の端部にコネクタを接続してハーネスとすることで、特性インピーダンスのばらつきを低減するハーネスを得ることができる。

従って、本発明によれば、対をなす導体１１，１１が位置ずれしたり、反転したりすることを防止し、対をなす導体１１，１１の導体間の距離が均一で特性インピーダンスのばらつきが小さい差動信号伝送用ケーブル１０，２０，３０，４０，５０及びそれを用いたハーネスを提供することができる。

１０差動信号伝送用ケーブル
１１導体
１２絶縁層
１３コア
１４２芯コア
１５固定層
１６シールド
１７ジャケット
１８素線
１９シールドテープ

Claims

導体を絶縁層で被覆した２本のコアを平行に配置してなる２芯コアと、
前記２芯コアの周囲に充実により設けられて、前記２芯コアを一括して被覆すると共に前記２本のコアの配置を固定する固定層と、
前記固定層の外側に設けられたシールドと、
前記シールドの外側を被覆するジャケットと、
を備え、
前記固定層は、非発泡樹脂からなることを特徴とする差動信号伝送用ケーブル。
前記絶縁層と前記固定層がフッ素樹脂からなり、前記固定層を構成するフッ素樹脂の融点が前記絶縁層を構成するフッ素樹脂の融点以下である請求項１に記載の差動信号伝送用ケーブル。
前記絶縁層を構成するフッ素樹脂が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（ＰＦＡ）であり、前記固定層を構成するフッ素樹脂が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）である請求項２に記載の差動信号伝送用ケーブル。
前記シールドは、前記固定層の一方の平坦面上に前記２芯コアの長手方向に沿って設けられた金属条で構成される請求項１〜３のいずれかに記載の差動信号伝送用ケーブル。
前記２本のコアは、互いに接触して配置される請求項１〜４のいずれかに記載の差動信号伝送用ケーブル。
前記２芯コアの導体間の距離は、コネクタの端子間の距離と等しい請求項１〜５のいずれかに記載の差動信号伝送用ケーブル。
請求項１〜６のいずれかに記載の差動信号伝送用ケーブルと、
前記差動信号伝送用ケーブルの端部に接続されたコネクタと、
を備えることを特徴とするハーネス。