JP2016015255A - 差動信号伝送用ケーブル及びその製造方法並びに多芯差動信号伝送用ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】高密度ポリエチレンを絶縁層の樹脂として使用した場合においても、信号用導体と樹脂（絶縁層）との間の剥離が生じにくい差動信号伝送用ケーブル及びその製造方法並びに多芯差動信号伝送用ケーブルを提供する。
【解決手段】差動信号伝送用ケーブル１０は、平行に配置された一対の信号用導体１と、一対の信号用導体１の外周に樹脂組成物を被覆して形成された絶縁層２とを有する絶縁電線１０Ａを備え、前記樹脂組成物は、密度０．９４０〜０．９６５の高密度ポリエチレン１００質量部と、接着性ポリマー３〜１５質量部とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、差動信号伝送用ケーブル及びその製造方法並びに多芯差動信号伝送用ケーブルに関する。

差動信号伝送用ケーブルにおいて、数Ｇｂｐｓ以上の高速信号を伝送するためには、２本の信号用導体における２つの信号の伝搬時間の差を小さくする必要がある（例えば特許文献１の段落〔００１２〕参照）。そのためには２本の信号用導体周囲の絶縁体の誘電率や厚さの違いを小さくする必要があり、これを静電容量の差で評価することが多い。

当該差動信号伝送用ケーブルの絶縁層を構成する樹脂として、高密度ポリエチレンを用いることが知られている（例えば特許文献２の段落〔００２７〕参照）。

特開２０１１−８６４５８号公報（段落〔００１２〕） 特開２０１３−２１４４９９号公報（段落〔００２７〕）

しかしながら、高密度ポリエチレンは高周波特性が良好であるものの、結晶性が高いために、硬化収縮が大きく、信号用導体と樹脂（絶縁層）との間の剥離が生じやすいという問題がある。剥離が生じ、導体と樹脂（絶縁層）との間に隙間（空間）が生じると、僅か数ミクロンの大きさでも特性に大きな悪影響を与える。

そこで、本発明の目的は、高密度ポリエチレンを絶縁層の樹脂として使用した場合においても、信号用導体と樹脂（絶縁層）との間の剥離が生じにくい差動信号伝送用ケーブル及びその製造方法並びに多芯差動信号伝送用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、下記の差動信号伝送用ケーブル及びその製造方法並びに多芯差動信号伝送用ケーブルを提供する。

［１］平行に配置された一対の信号用導体と、前記一対の信号用導体の外周に樹脂組成物を被覆して形成された絶縁層とを有する絶縁電線を備え、前記樹脂組成物は、密度０．９４０〜０．９６５の高密度ポリエチレン１００質量部と、接着性ポリマー３〜１５質量部とを含むことを特徴とする差動信号伝送用ケーブル。
［２］前記接着性ポリマーは、ポリオレフィン系接着性ポリマーであることを特徴とする前記［１］に記載の差動信号伝送用ケーブル。
［３］前記樹脂組成物は、前記接着性ポリマーを１０〜１５質量部含むことを特徴とする前記［１］又は前記［２］に記載の差動信号伝送用ケーブル。
［４］前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の差動信号伝送用ケーブルの製造方法であって、前記樹脂組成物を被覆する際の押出速度が２０〜７０ｍ／分であることを特徴とする差動信号伝送用ケーブルの製造方法。
［５］前記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の差動信号伝送用ケーブルを複数本備えることを特徴とする多芯差動信号伝送用ケーブル。

本発明によれば、高密度ポリエチレンを絶縁層の樹脂として使用した場合においても、信号用導体と樹脂（絶縁層）との間の剥離が生じにくい差動信号伝送用ケーブル及びその製造方法並びに多芯差動信号伝送用ケーブル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の一例を示す横断面図である。 本発明の実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブルの一例を示す横断面図である。 実施例及び比較例における押出速度と剥離発生率の関係を示すグラフである。 実施例及び比較例における押出速度と静電容量差の関係を示すグラフである。

〔差動信号伝送用ケーブル〕
図１は、本発明の実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブルの一例を示す横断面図である。
本発明の実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブル１０は、平行に配置された一対の信号用導体１と、一対の信号用導体１の外周に樹脂組成物を被覆して形成された絶縁層２とを有する絶縁電線１０Ａを備え、前記樹脂組成物は、密度０．９４０〜０．９６５の高密度ポリエチレン１００質量部と、接着性ポリマー３〜１５質量部とを含む。絶縁層２の外周には、シールド用の導電層３が設けられ、導電層３の外周には、ケーブル保護用のジャケット４が設けられている。絶縁層２と導電層３との間にさらに別の絶縁層（図示せず）が設けられていてもよい。また、絶縁層２と導電層３との間、又は導電層３とジャケット４との間にドレイン線（図示せず）を配置してもよい。

（信号用導体１）
絶縁電線１０Ａを構成する一対（２本）の信号用導体１は、例えば銅からなる単芯線又は撚線からなり、一定の間隔をあけて互いに平行に配置されている。銅等の電気良導体のほか、電気良導体にニッケル、金、銀等のメッキを施したものを用いてもよい。銅は、軟銅等を使用できる。

（絶縁層２）
絶縁電線１０Ａを構成する絶縁層２は、一対の信号用導体１の外周に樹脂組成物を被覆して形成される。図１の実施形態においては、一対の信号用導体１を一括して樹脂組成物により被覆して絶縁層２が形成されているが、２本の信号用導体１の外周にそれぞれ別々に樹脂組成物を被覆したものを並列させた実施形態としても良い。絶縁体の誘電率や厚みの差を低減する観点から、一対の信号用導体１を一括して樹脂組成物により被覆して絶縁層２を形成することが好ましい。

一括被覆した実施形態の場合、絶縁層２の断面形状を２本の信号用導体１の並び方向に長い楕円形状としてもよいし、２本の信号用導体１の並び方向に対して平行な平坦部を有する扁平楕円形状としてもよく、特に限定されるものではない。

絶縁層２の材料として使用される樹脂組成物は、密度０．９４０〜０．９６５の高密度ポリエチレン１００質量部と、接着性ポリマー３〜１５質量部とを含む。

本実施形態に使用される高密度ポリエチレンの密度は０．９４０〜０．９６５であるが、０．９４３〜０．９５９であることがケーブル可とう性、押出外観の点で好ましい。

本実施形態に使用される接着性ポリマーとしては、ポリオレフィン系接着性ポリマーが好ましい。ポリオレフィン系接着性ポリマーとしては、無水マレイン酸やカルボン酸、水酸基、グリシジル基などの極性モノマーをポリオレフィン分子鎖にグラフト又は共重合したものが挙げられる。例えば、三菱化学（株）製モディックＨ、Ｌ、Ｍ、Ｐシリーズ、ポリテールＨ、三井化学（株）製アドマーＨＥ040、アドマーＮＥ065、アドマーＮＥ090、アドマーＸＥ070、東ソー（株）メルセンＨシリーズ、住友化学（株）製ボンドファースト２Ｃ、Ｅ、ＣＧシリーズ、日本ポリエチレン（株）製アドテックスＬシリーズ、三井デュポンポリケミカル(株)製ニュクレルＮシリーズ、ケムチュラ製ポリボンド3000シリーズ、デュポン製フサボンドＮ、Ｍ、Ｐ、Ｅシリーズ等を使用できる。

接着性ポリマーの樹脂組成物への配合量は、高密度ポリエチレン１００質量部に対して、３〜１５質量部である。５〜１５質量部であることが好ましく、８〜１５質量部であることがより好ましく、１０〜１５質量部であることがさらに好ましい。３質量部未満では効果が不足し、１５質量部を超えると導体１と絶縁体２の密着が過剰となるため端末加工性が低下する。

上記樹脂組成物は、本発明の効果を奏する限り、上記以外のその他の一般的に使用される樹脂を含有していてもよい。例えば、各種のフッ素樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ)、低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等をブレンドすることができる。

また、上記樹脂組成物には、適宜、難燃剤、充填剤、架橋剤、架橋助剤、滑剤、酸化防止剤、可塑剤などを添加してもよい。

絶縁電線１０Ａは、例えば、２芯一括押出しにより製造できる。上記樹脂組成物を被覆層に用いることにより、高速での製造が可能となり、上記樹脂組成物を一対の信号用導体１の周囲に被覆する際の押出速度を、例えば、２０〜７０ｍ／分とすることができる。接着性ポリマーの樹脂組成物への配合量が５質量部以下の場合には、押出速度は４０ｍ／分以下であることが好ましく、３０ｍ／分以下であることがより好ましく、２０ｍ／分以下であることがさらに好ましい。接着性ポリマーの配合量が１０質量部以下の場合には、押出速度は５５ｍ／分以下であることが好ましく、４５ｍ／分以下であることがより好ましく、３５ｍ／分以下であることがさらに好ましい。また、接着性ポリマーの配合量が１５質量部以下の場合には、押出速度は７０ｍ／分以下であることが好ましく、６０ｍ／分以下であることがより好ましく、５０ｍ／分以下であることがさらに好ましい。

（導電層３）
導電層３は、例えば銅やアルミニウム等の導電性の金属層を有する帯状部材からなる。金属箔テープを巻き付けて形成するほか、編組状の金属素線等により構成されていてもよい。

（ジャケット４）
ジャケット４は、特に制限はないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン、フッ素樹脂、軟質塩化ビニル樹脂等を用いて形成することができる。

〔多芯差動信号伝送用ケーブル〕
図２は、本発明の実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブルの一例を示す横断面図である。
本発明の実施の形態に係る多芯差動信号伝送用ケーブル１００は、上記の本発明の実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブル１０を複数本備えることを特徴とする。

具体的には、図２に示されるように、多芯差動信号伝送用ケーブル１００は、差動信号伝送用ケーブル１０を複数本（図２に示す例では８本）束ね、この束ねられた複数本の差動信号伝送用ケーブル１０を一括してシールド導体１２によってシールドし、シールド導体１２の外周を編組線１３によって覆い、さらに編組線１３の外周を電気絶縁性を有する可撓性のジャケット１４により被覆することにより構成されている。図２に示す例では、多芯差動信号伝送用ケーブル１００の中心部に２本の差動信号伝送用ケーブル１０が配置され、この２本の差動信号伝送用ケーブル１０の外周に、撚糸や発泡ポリオレフィン等からなる筒状の介在１１を介して、６本の差動信号伝送用ケーブル１０が略等間隔に配置されている。

〔用途〕
本実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブル１０及び多芯差動信号伝送用ケーブル１００は、数Ｇｂｐｓ以上の大容量の高速伝送に適しており、１０Ｇｂｐｓクラスや２５Ｇｂｐｓクラスの信号伝送にも好適に使用できる。例えば、ボード間、ラック間、サーバー間を接続する各ケーブルに使用できる。

〔本発明の実施の形態の効果〕
本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）高密度ポリエチレンを絶縁層の樹脂として使用した場合においても、接着性ポリマーの作用で、信号用導体と樹脂（絶縁層）との間の密着力が増し、剥離が生じにくい差動信号伝送用ケーブル及びその製造方法並びに多芯差動信号伝送用ケーブルを提供することができる。これにより、スキューが低減される（例えば、１０ＧＨｚにおいて５ｐｓ／３ｍ）。

（２）信号用導体と樹脂（絶縁層）との間の密着力が高いため、製造時の急激な冷却にも耐えることができるので、従来よりも高速での製造（押出被覆）が可能となる。例えば、押出速度を、２０〜７０ｍ／分とすることができる。

以下に、本発明を実施例に基づいて更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１の構造の差動信号伝送用ケーブル１０を構成する絶縁電線を下記の通りの方法で製造し、評価を行なった。

(樹脂組成物の作製)
高密度ポリエチレン（密度：０．９５１）１００質量部と、接着性ポリマー０、５、１０、１５質量部とをニーダーを用いて溶融混練し、実施例（接着性ポリマー５、１０、１５質量部配合）及び比較例（接着性ポリマー０質量部配合）の樹脂組成物を作製した。用いた材料は、下記の通りである。
・高密度ポリエチレン（プライムポリマー社製、商品名：ハイゼックス５３０５Ｅ）
・接着性ポリマー（三菱化学社製、商品名：モディックＬ５０２）

(絶縁電線の製造・評価)
次に、作製した樹脂組成物を４０ｍｍ押出機（Ｌ／Ｄ＝２０）(〔設定温度〕シリンダー：２２０℃、ヘッド：２４０℃、ダイス：２４０℃)を用い、２本の外径０．２５ｍｍの錫めっき銅撚線導体上に２芯一括で押出被覆した。空冷距離は５ｍ、水冷距離は０．５ｍとした。

押出速度を徐々に早めて、各速度における断面観察を行ない、導体と絶縁層との間の剥離の発生率を求めた。また、２心の導体周囲の絶縁体の誘電率や厚みの差を示す指標として静電容量の差を用いた。静電容量を評価するための装置として、ｎＦ製ＬＣＲメーター（ZM2372）とテストリード（2326A）を使用し、水中静電容量を２心それぞれで測定してその差を求めた。

図３は、実施例及び比較例における押出速度と剥離発生率の関係を示すグラフであり、図４は、そのときの静電容量差の関係を示したグラフである。

比較例（接着性ポリマー０質量部配合）では、押出速度２０ｍ／分で約４０％の剥離発生率であったが、実施例（接着性ポリマー５、１０、１５質量部配合）ではいずれも押出速度２０ｍ／分で剥離発生率は０％であった。

実施例１（接着性ポリマー５質量部配合）では、押出速度３５ｍ／分でも剥離発生率は約１７％であった。一方、比較例（接着性ポリマー０質量部配合）では、押出速度３５ｍ／分で剥離発生率は１００％であった。

実施例２（接着性ポリマー１０質量部配合）では、押出速度５０ｍ／分でも剥離発生率は約２３％であった。

実施例３（接着性ポリマー１５質量部配合）では、押出速度６５ｍ／分でも剥離発生率は約２４％であった。

図４で示すように、実施例にて作製した作動伝送ケーブルの絶縁電線は、高速で押出し、生産しても、剥離の発生確率が低く、静電容量差も小さくできる。すなわち高性能なケーブルを効率よく生産できることを示唆している。

なお、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されず種々に変形実施が可能である。

１：導体、２：絶縁層、３：導電層、４：ジャケット、１０Ａ：絶縁電線
１０：差動信号伝送用ケーブル
１１：介在、１２：シールド導体、１３：編組線、１４：シース
１００：多芯差動信号伝送用ケーブル

Claims (5)

1. 平行に配置された一対の信号用導体と、前記一対の信号用導体の外周に樹脂組成物を被覆して形成された絶縁層とを有する絶縁電線を備え、
   前記樹脂組成物は、密度０．９４０〜０．９６５の高密度ポリエチレン１００質量部と、接着性ポリマー３〜１５質量部とを含むことを特徴とする差動信号伝送用ケーブル。
2. 前記接着性ポリマーは、ポリオレフィン系接着性ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の差動信号伝送用ケーブル。
3. 前記樹脂組成物は、前記接着性ポリマーを１０〜１５質量部含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の差動信号伝送用ケーブル。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の差動信号伝送用ケーブルの製造方法であって、
   前記樹脂組成物を被覆する際の押出速度が２０〜７０ｍ／分であることを特徴とする差動信号伝送用ケーブルの製造方法。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の差動信号伝送用ケーブルを複数本備えることを特徴とする多芯差動信号伝送用ケーブル。

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