JP2015204195A - 差動信号ケーブル及びその製造方法、多対差動信号ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】導体ピッチの変動を抑制しケーブル長手方向における電気特性のばらつきを抑制することが可能な差動信号ケーブル及びその製造方法、多対差動信号ケーブルを提供する。【解決手段】離間して平行に配置された一対の信号用導体２と、一対の信号用導体２を一括して覆うように設けられた発泡絶縁体からなる発泡絶縁層３と、発泡絶縁層３を覆うように設けられたシールド用導体４と、を備えた差動信号ケーブルにおいて、一対の信号用導体２を一括して覆うように非発泡の絶縁体からなる非発泡絶縁層６を設け、非発泡絶縁層６の周囲に発泡絶縁層３を設けるようにしたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、差動信号ケーブル及びその製造方法、多対差動信号ケーブルに関するものである。

差動信号を伝送する差動信号ケーブルとして、離間して平行に配置された一対の信号用導体と、一対の信号用導体を一括して覆うように設けられた絶縁層と、絶縁層を覆うように設けられたシールド用導体と、を備えたものが知られている。

近年の通信速度の高速化に対応すべく、絶縁層に誘電率や誘電正接が小さい発泡絶縁体を用いた差動信号ケーブルが知られている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１がある。

米国特許第６４０３８８７号明細書

しかしながら、絶縁層に発泡絶縁体を用いた差動信号ケーブルでは、絶縁層を押出成型する際に、気泡成長の影響や信号用導体を加熱する温度の影響により、信号用導体の間隔（導体ピッチという）が変動し易く、ケーブル長手方向における電気特性の変動が発生し易いという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、導体ピッチの変動を抑制しケーブル長手方向における電気特性のばらつきを抑制することが可能な差動信号ケーブル及びその製造方法、多対差動信号ケーブルを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、離間して平行に配置された一対の信号用導体と、該一対の信号用導体を一括して覆うように設けられた発泡絶縁体からなる発泡絶縁層と、該発泡絶縁層を覆うように設けられたシールド用導体と、を備えた差動信号ケーブルにおいて、前記一対の信号用導体を一括して覆うように非発泡の絶縁体からなる非発泡絶縁層を設け、該非発泡絶縁層の周囲に前記発泡絶縁層を設けるようにした差動信号ケーブルである。

前記一対の信号用導体間の距離をＤ１、前記信号用導体の配列方向における前記信号用導体と前記発泡絶縁層の距離をＤ２、前記信号用導体と前記シールド用導体の距離をＤ３としたとき、Ｄ２≦Ｄ１＜Ｄ３の関係を満たしていてもよい。

前記発泡絶縁層の外周に、非発泡の絶縁体からなるスキン層を設け、該スキン層の周囲に前記シールド用導体を設けるようにしてもよい。

前記非発泡絶縁層を構成する絶縁体として、メルトフローレートが１９ｇ／１０ｍｉｎ以上のものを用いてもよい。

前記非発泡絶縁層を構成する絶縁体として、フッ素樹脂を用いてもよい。

また、本発明は、離間して平行に配置された一対の信号用導体と、該一対の信号用導体を一括して覆うように設けられた発泡絶縁体からなる発泡絶縁層と、該発泡絶縁層を覆うように設けられたシールド用導体と、を備えた差動信号ケーブルの製造方法において、前記一対の信号用導体を一括して覆うように非発泡の絶縁体からなる非発泡絶縁層を押出成型により設けると共に、該非発泡絶縁層の周囲に前記発泡絶縁層を押出成型により設けるようにした差動信号ケーブルの製造方法である。

前記非発泡絶縁層と、前記発泡絶縁層とを、一度の押出成型で一括して設けるようにしてもよい。

前記非発泡絶縁層と、前記発泡絶縁層と、前記発泡絶縁層の外周に設けられる非発泡の絶縁体からなるスキン層とを、一度の押出成型で一括して設けるようにしてもよい。

また、本発明は、複数の差動信号ケーブルを備えた多対差動信号ケーブルにおいて、前記複数の差動信号ケーブルのうち少なくとも１つが、本発明の差動信号ケーブルである多対差動信号ケーブルである。

本発明によれば、導体ピッチの変動を抑制しケーブル長手方向における電気特性のばらつきを抑制することが可能な差動信号ケーブル及びその製造方法、多対差動信号ケーブルを提供できる。

本発明の一実施形態に係る差動信号ケーブルの横断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。

図１は、本実施形態に係る差動信号ケーブルの横断面図である。

図１に示すように、差動信号ケーブル１は、離間して平行に配置された一対の信号用導体２と、一対の信号用導体２を一括して覆うように設けられた発泡絶縁体からなる発泡絶縁層３と、発泡絶縁層３を覆うように設けられたシールド用導体４と、を備えている。

差動信号ケーブル１は、例えば、ボード間、ラック間、サーバ間の接続に用いられ、電子機器間の接続または電子機器内の配線等に用いられるものであり、例えば１０Ｇｂｐｓ、２５Ｇｂｐｓの差動信号を伝送するものである。

信号用導体２としては、軟銅線、銀めっき軟銅線を用いることができる。

発泡絶縁層３の外周には、非発泡の絶縁体からなるスキン層５が設けられ、そのスキン層５の周囲にシールド用導体４が設けられている。スキン層５は、発泡絶縁層３と一括して押出成型されることで、発泡絶縁層３の発泡の度合いをコントロールし、差動信号ケーブル１の外形を所望の形状に保つ役割を果たすものである。発泡絶縁層３は、例えば、発泡のＰＥ（ポリエチレン）からなり、スキン層５は、例えば、非発泡のＰＥからなる。

シールド用導体４は、金属テープを横巻きまたは縦添え巻きして形成される。金属テープとしては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）テープの一方の面に銅層が設けられ、他方の面に接着層（アンカーコート層）が形成された銅箔テープを用いることができる。

さて、本実施形態に係る差動信号ケーブル１では、一対の信号用導体２を一括して覆うように非発泡の絶縁体からなる非発泡絶縁層６を設け、非発泡絶縁層６の周囲に発泡絶縁層３を設けるように構成されている。

つまり、差動信号ケーブル１では、一対の信号用導体２を一括して覆うように非発泡絶縁層６を設け、その非発泡絶縁層６の外周に、発泡絶縁層３、スキン層５、シールド用導体４を順次設けた構成となっている。

非発泡の絶縁体は、発泡絶縁体と比較して押出成型時の導体ピッチＬの変動を抑制することが可能であることから、非発泡絶縁層６の周囲に発泡絶縁層３を設けるように構成することで、気泡の成長の影響等による導体ピッチＬの変動を抑制することが可能になる。つまり、非発泡絶縁層６は、導体ピッチＬを、所望のピッチに維持した状態で信号用導体２を保持する役割を果たす。なお、導体ピッチＬとは、信号用導体２の中心同士間の距離である。

非発泡絶縁層６に用いる非発泡の絶縁体としてＭＦＲ（メルトフローレート）が小さいものを用いた場合には、押出成型時の樹脂の流れの影響により導体ピッチＬの変動が大きくなるおそれがあるため、非発泡絶縁層６に用いる絶縁体としては、なるべくＭＦＲが大きいものを用いることが望ましい。具体的には、非発泡絶縁層６を構成する絶縁体としては、ＭＦＲが１９ｇ／１０ｍｉｎ以上のものを用いることが望ましい。

また、差動信号ケーブル１では、信号用導体２の周囲の絶縁体が電気的特性に大きな影響を与えることになるため、非発泡絶縁層６に用いる絶縁体としては、なるべく誘電正接が小さいものを用いることが望ましい。

ＭＦＲが大きく誘電正接が小さい非発泡絶縁層６に好適な絶縁体としては、例えば、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂が挙げられる。フッ素樹脂としては、例えば、ＦＥＰ（Fluorinated Ethylene Propylene）が挙げられる。例えば、デュポン社製のＦＥＰ（型番：５１００−Ｊ）では、ＭＦＲは２２ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ−２１１６）、ダイキン工業株式会社製のＦＥＰ（型番：ＮＰ−１１０５）では、ＭＦＲは１９〜２６ｇ／１０ｍｉｎ（ＡＳＴＭ Ｄ−２１１６）である。なお、本実施形態で発泡絶縁層３やスキン層５に用いているＰＥについては、例えば、株式会社プライムポリマー社製のＰＥ（型番：５３０５Ｅ）では、ＭＦＲが０．８ｇ／１０ｍｉｎ（ＪＩＳ Ｋ ７２１０）と小さく、非発泡絶縁層６に用いる絶縁体としては好ましくないといえる。

また、ここでは、非発泡絶縁層６の断面形状を、平行な２本の直線とその直線の端部同士を接続する円弧とからなる形状（長円形状、小判形状）としているが、非発泡絶縁層６の断面形状は、例えば楕円形状であってもよく、発泡絶縁層３を押出成型する際に樹脂の流れを妨げない形状であれば特に限定されるものではない。

一対の信号用導体２間の距離Ｄ１は、信号用導体２とシールド用導体４の距離Ｄ３よりも小さいことが望ましい。これは、信号用導体２同士の電気的な結合を高めてシールド用導体４の電気特性への影響を小さくし、スキューの増大等の不具合を抑制するためである。

また、信号用導体２の配列方向における信号用導体２と発泡絶縁層３の距離（すなわち、非発泡絶縁層６の信号用導体２表面からの厚さ）Ｄ２は、信号用導体２間の距離Ｄ１以下であることが望ましい。これは、Ｄ２がＤ１よりも大きくなると、絶縁層全体（非発泡絶縁層６、発泡絶縁層３、スキン層５）のうち発泡絶縁層３が占める割合が小さくなり、発泡絶縁体を用いることによる効果が十分に得られなくなるためである。非発泡絶縁層６は、信号用導体２を保持するためのものであるから、できるだけ薄い（断面積が小さい）ことが好ましい。このように、差動信号ケーブル１では、Ｄ２≦Ｄ１＜Ｄ３の関係を満たすことが望ましい。

差動信号ケーブル１を製造する際には、一対の信号用導体２を一括して覆うように非発泡の絶縁体からなる非発泡絶縁層６を押出成型により設けると共に、非発泡絶縁層６の周囲に発泡絶縁層３を押出成型により設ける。

このとき、非発泡絶縁層６と発泡絶縁層３とを一度の押出成型で一括して設けるようにしてもよいし、先に非発泡絶縁層６を押出成型した後に、発泡絶縁層３を押出成型するようにしてもよい。

なお、発泡絶縁層３を押出成型する際には、外形を所望の形状とするために発泡絶縁層３とスキン層５とを一括して押出成型する必要がある。よって、差動信号ケーブル１を製造する際には、非発泡絶縁層６と発泡絶縁層３とスキン層５とを一度の押出成型で一括して設ける三層一括押出を行うか、あるいは、先に非発泡絶縁層６を押出成型した後に、発泡絶縁層３とスキン層５とを一度の押出成型で一括して設けることになる。

製造効率の観点からは、非発泡絶縁層６と発泡絶縁層３とスキン層５を一度の押出成型で設け、製造時間を短縮可能な三層一括押出を行うことが望ましい。押出機を複数回通すことで導体ピッチＬの変動が大きくなることも考えられるため、導体ピッチＬの変動を抑える観点からも、三層一括押出を行うことが望ましいといえる。ただし、技術的な困難性もあるので、安定した成型が難しい場合には、２回に分けて押出成型を行う方式を採用すればよい。

本実施形態に係る多対差動信号ケーブルは、本実施形態に係る差動信号ケーブル１を少なくとも１つ備えたものである。多対差動信号ケーブルは、複数の差動信号ケーブルを備えて構成されるが、そのうち少なくとも１本が差動信号ケーブル１であればよい。

以上説明したように、本実施形態に係る差動信号ケーブル１では、一対の信号用導体２を一括して覆うように非発泡の絶縁体からなる非発泡絶縁層６を設け、非発泡絶縁層６の周囲に発泡絶縁層３を設けるように構成している。

このように構成することで、気泡の成長等の導体ピッチＬへの影響を無くして、導体ピッチＬの変動を抑制することが可能となる。導体ピッチＬが安定することで、信号用導体２間の結合率が安定し、ケーブル長手方向における電気特性のばらつきを抑制することが可能になる。

なお、差動信号ケーブル１では、ケーブル長手方向における導体ピッチＬの変動が少ないために、もしケーブル長手方向における電気的特性のばらつきが発生した場合には、その原因が導体ピッチＬ以外にあると判断することができる。例えば、絶縁層（非発泡絶縁層６、発泡絶縁層３、スキン層５）が安定して製造できているにもかかわらず電気的特性のばらつきが発生する場合には、シールド用導体４に問題がある、といった判断を行うことが可能になる。この場合、ケーブル長手方向における電気的特性のばらつきから、シールド用導体４の製造ばらつきを検出できることになる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。

１ 差動信号ケーブル
２ 信号用導体
３ 発泡絶縁層
４ シールド用導体
５ スキン層
６ 非発泡絶縁層

Claims (9)

1. 離間して平行に配置された一対の信号用導体と、
   該一対の信号用導体を一括して覆うように設けられた発泡絶縁体からなる発泡絶縁層と、
   該発泡絶縁層を覆うように設けられたシールド用導体と、
   を備えた差動信号ケーブルにおいて、
   前記一対の信号用導体を一括して覆うように非発泡の絶縁体からなる非発泡絶縁層を設け、該非発泡絶縁層の周囲に前記発泡絶縁層を設けるようにした
   ことを特徴とする差動信号ケーブル。
2. 前記一対の信号用導体間の距離をＤ１、前記信号用導体の配列方向における前記信号用導体と前記発泡絶縁層の距離をＤ２、前記信号用導体と前記シールド用導体の距離をＤ３としたとき、Ｄ２≦Ｄ１＜Ｄ３の関係を満たしている
   請求項１記載の差動信号ケーブル。
3. 前記発泡絶縁層の外周に、非発泡の絶縁体からなるスキン層を設け、該スキン層の周囲に前記シールド用導体を設けるようにした
   請求項１または２記載の差動信号ケーブル。
4. 前記非発泡絶縁層を構成する絶縁体として、メルトフローレートが１９ｇ／１０ｍｉｎ以上のものを用いた
   請求項１〜３いずれかに記載の差動信号ケーブル。
5. 前記非発泡絶縁層を構成する絶縁体として、フッ素樹脂を用いた
   請求項１〜４いずれかに記載の差動信号ケーブル。
6. 離間して平行に配置された一対の信号用導体と、
   該一対の信号用導体を一括して覆うように設けられた発泡絶縁体からなる発泡絶縁層と、
   該発泡絶縁層を覆うように設けられたシールド用導体と、
   を備えた差動信号ケーブルの製造方法において、
   前記一対の信号用導体を一括して覆うように非発泡の絶縁体からなる非発泡絶縁層を押出成型により設けると共に、該非発泡絶縁層の周囲に前記発泡絶縁層を押出成型により設けるようにした
   ことを特徴とする差動信号ケーブルの製造方法。
7. 前記非発泡絶縁層と、前記発泡絶縁層とを、一度の押出成型で一括して設けるようにした
   請求項６記載の差動信号ケーブルの製造方法。
8. 前記非発泡絶縁層と、前記発泡絶縁層と、前記発泡絶縁層の外周に設けられる非発泡の絶縁体からなるスキン層とを、一度の押出成型で一括して設けるようにした
   請求項６または７記載の差動信号ケーブルの製造方法。
9. 複数の差動信号ケーブルを備えた多対差動信号ケーブルにおいて、
   前記複数の差動信号ケーブルのうち少なくとも１つが、請求項１〜５いずれかに記載の差動信号ケーブルである
   ことを特徴とする多対差動信号ケーブル。

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