JP2016201273A - 差動信号伝送ケーブル及び多芯差動信号伝送ケーブル - Google Patents

Abstract

【課題】屈曲された際にもシールドテープ導体と絶縁電線との間、及びシールドテープ導体同士の重なり部において隙間が生じにくく、かつ信号のスキューやサックアウトを抑制することができる差動信号伝送ケーブル、及びこの差動信号伝送ケーブルを複数本備えた多芯差動信号伝送ケーブルを提供する
【解決手段】差動信号伝送ケーブル１０は、互いに平行に延在して差動信号を伝送する一対の信号線導体２１１，２２１、及び一対の信号線導体２１１，２２１を被覆する絶縁体２２１，２２２を有する絶縁電線部２と、帯状の金属箔からなり、その幅方向の一部が重なり合うように絶縁電線部２の周囲に螺旋巻きされたシールド導体３とを備え、シールド導体２は、破断が生じることなく長手方向に伸長可能な伸び率である許容伸び率が常温で２％以上である。
【選択図】図３

Description

本発明は、差動信号を伝送する差動信号伝送ケーブル、及びこの差動信号伝送ケーブルを複数本備えた多芯差動信号伝送ケーブルに関する。

従来、差動信号を伝送する一対の信号線導体を有する差動信号伝送ケーブルが、例えば情報処理装置間の通信等に用いられている。

この種の差動信号伝送ケーブルには、例えば１０Ｇｂｐｓ以上の高速伝送を行う際に問題となる、一対の信号線導体間の伝播時間差であるスキューや、特定の周波数帯域における信号の減衰量の急激な増加であるサックアウトを抑制するため、一対の信号線導体を絶縁体で被覆してなる絶縁電線を覆うシールド導体に工夫を施したものがある（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１に記載の差動信号伝送ケーブルは、シールド導体がプラスチックテープの一方の面に金属箔を貼り合せた金属箔付きテープからなり、この金属箔付きテープを金属箔が設けられた側の面が外側となるように折り曲げ、この折り曲げによって折り返された折り返し部の少なくとも一部が重なるように絶縁電線に螺旋巻きされている。

また、特許文献２に記載の差動信号伝送ケーブルは、シールド導体が樹脂層の一方の表面に導電性の金属層を積層して構成されたシールドテープ導体からなり、その長手方向が絶縁電線と平行となるように縦添え巻きされている。また、このシールドテープ導体は、幅方向の両端部が重なり合い、その外周側に第１及び第２の樹脂テープが押え巻きされている。

特開２０１２−１３３９９１号公報 特開２０１４−３８８０２号公報

特許文献１に記載の差動信号伝送ケーブルでは、金属箔付きテープを折り返さなければならないので、作業工程が複雑化していた。また、特許文献２に記載の差動信号伝送ケーブルは、シールドテープ導体を縦添え巻きすることでスキューやサックアウトの発生を抑制しているが、シールドテープ導体を縦添え巻きすると、差動信号伝送ケーブルが屈曲された際に、シールドテープ導体と絶縁電線との間、及びシールドテープ導体同士の重なり部において隙間が生じやすい。そして、このような隙間が生じると、一対の信号線導体における信号伝搬特性の対称性が損なわれ、スキューが発生しやすくなったり、シールド性能が低下するといった問題が発生するおそれがある。すなわち、特許文献１，２に記載の差動信号伝送ケーブルは、これらの点において、なお改善の余地があった。

そこで、本発明は、屈曲された際にもシールドテープ導体と絶縁電線との間、及びシールドテープ導体同士の重なり部において隙間が生じにくく、かつ信号のスキューやサックアウトを抑制することができる差動信号伝送ケーブル、及びこの差動信号伝送ケーブルを複数本備えた多芯差動信号伝送ケーブルを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決することを目的として、互いに平行に延在して差動信号を伝送する一対の信号線導体、及び前記一対の信号線導体を被覆する絶縁体を有する絶縁電線部と、帯状の金属箔からなり、その幅方向の一部が重なり合うように前記絶縁電線部の周囲に螺旋巻きされたシールド導体とを備え、前記シールド導体は、破断が生じることなく長手方向に伸長可能な伸び率である許容伸び率が常温で２％以上である差動信号伝送ケーブルを提供する。

また、本発明は、上記課題を解決することを目的として、上記の差動信号伝送ケーブルを複数本備え、前記複数本の前記差動信号伝送ケーブルを一括してシールドしてなる多芯差動信号伝送ケーブルを提供する。

本発明に係る差動信号伝送ケーブル及び多芯差動信号伝送ケーブルによれば、屈曲された際にもシールドテープ導体と絶縁電線との間、及びシールドテープ導体同士の重なり部において隙間が生じにくく、かつ信号のスキューやサックアウトを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る差動信号伝送ケーブル、及びこの差動信号伝送ケーブルを複数本備えた多芯差動信号伝送ケーブルの断面構造を示す断面図である。 １本の差動信号伝送ケーブルの構成を示す断面図である。 製造過程における差動信号伝送ケーブルをその延伸方向に対して斜め方向から見た斜視図である。 （ａ）は、絶縁電線部に巻き回されたシールド導体を絶縁電線部の延伸方向及び第１及び第２の絶縁電線の並び方向に対して直交する方向から見た差動信号伝送ケーブルの側面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 変形例に係る差動信号伝送ケーブルを示す断面図である。

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る差動信号伝送ケーブル、及びこの差動信号伝送ケーブルを複数本備えた多芯差動信号伝送ケーブルの断面構造を示す断面図である。

多芯差動信号伝送ケーブル１は、差動信号伝送ケーブル１０を複数本（図１に示す例では８本）束ね、この束ねられた複数の差動信号伝送ケーブル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の外周囲をさらに編組線１３によって覆い、これら複数の差動信号伝送ケーブル１０、シールド導体１２、及び編組線１３を絶縁体からなる可撓性のジャケット１４に収容して構成されている。

また、図１に示す例では、多芯差動信号伝送ケーブル１の中心部に２本の差動信号伝送ケーブル１０が配置され、この２本の差動信号伝送ケーブル１０が撚糸や発泡ポリオレフィン等からなる筒状の介在１１に収容されている。また、他の６本の差動信号伝送ケーブル１０は、介在１１の外側に略等間隔に配置されている。

（差動信号伝送ケーブル１０の構成）
図２は、１本の差動信号伝送ケーブル１０の構成を示す断面図である。図３は、製造過程における差動信号伝送ケーブル１０をその延伸方向に対して斜め方向から見た斜視図である。

差動信号伝送ケーブル１０は、互いに平行に延在する一対の信号線導体２１１，２２１、及び一対の信号線導体２１１，２２１を被覆する絶縁体２１２，２２２を有する絶縁電線部２と、帯状の金属箔からなり、その幅方向の一部が重なり合うように絶縁電線部２の周囲に螺旋巻きされたシールド導体３と、シールド導体３の外周側に巻き回され、シールド導体３を絶縁電線部２に押え付ける押え巻きテープ４とを備えている。シールド導体３及び押え巻きテープ４は、所定の張力を付与された状態で、互いに逆方向に螺旋巻きされる。なお、図３では、重なり合った内側（絶縁電線部２側）のシールド導体３の幅方向の端部を破線で図示している。

一対の信号線導体２１１，２２１は、例えば１０Ｇｂｐｓ以上の高周波帯域における差動信号を伝送する。つまり、この差動信号伝送ケーブル１０を用いた通信では、送信側において一対の信号線導体２１１，２２１に互いに逆位相となる信号を出力し、受信側において一対の信号線導体２１１，２２１の電位差に基づいて送信された信号を復号する。

本実施の形態では、絶縁電線部２が、第１の絶縁電線２１及び第２の絶縁電線２２によって構成されている。第１の絶縁電線２１は、一対の信号線導体２１１，２２１のうち一方の信号線導体２１１を断面円形状の絶縁体２１２で被覆してなり、第２の絶縁電線２２は、一対の信号線導体２１１，２２１のうち他方の信号線導体２２１を断面円形状の絶縁体２２２で被覆してなる。

信号線導体２１１，２２１は、例えば銅等の良導電性の金属からなる単線又は撚線である。絶縁体２１２，２２２は、例えば発泡または非発泡のポリエチレンからなる。また、絶縁体２１２，２２２を発泡テフロン（登録商標）によって形成してもよい。

また、本実施の形態では、シールド導体３が銅を主成分とする導電性の金属箔（銅箔）からなり、補強のための樹脂層等は有していない。つまり、従来の一般的な差動信号伝送ケーブルでは、ポリエステル等の可撓性を有する絶縁性の樹脂からなる樹脂層と、この樹脂層の一方の表面に設けられた銅やアルミニウム等の良導電性の金属からなる金属層とを有するシールド導体が用いられていたが、本実施の形態では、シールド導体３が導電性の金属のみからなる。なお、銅箔に替えてシールド導体３をアルミ箔によって形成してもよい。

シールド導体３は、破断が生じることなく長手方向に伸長可能な伸び率である許容伸び率が常温（２５℃）で２％以上である。つまり、常温においてシールド導体３に対して長手方向の引っ張り応力を加えた場合、弾性変形によって伸長する長さが元の長さの２％以上である。また、シールド導体３は、長手方向の伸び率が１％のときの引っ張り応力が３００ＭＰａ以下である。この引っ張り応力は、オリエンテック製テンシロンＲＴＡ−５００を用いて、常温において１０ｍｍ／秒の引っ張り速度で引っ張り試験を行った結果である。

このようなシールド導体３は、例えば軟銅材を厚みが１０μｍ以下となるように圧延し、その後に焼きなましを行って内部歪みを除去することにより得ることができる。また、電磁波を遮蔽するシールド効果を適切に発揮するためには、シールド導体３の厚みが７μｍ以上であることが望ましい。本実施の形態では、シールド導体３が圧延銅箔からなり、その厚みが７μｍ以上かつ１０μｍ以下である。図１乃至図３ならびに後述する図４では、説明の明確化のため、シールド導体３の厚みを誇張して示している。

なお、シールド導体３を電界銅箔によって形成してもよい。電界銅箔は、電着ドラムに銅を電着させて箔状としたものであり、圧延銅箔に比較して高い許容伸び率を得ることができ、例えば１０％以上の許容伸び率を得ることができる。

シールド導体３は、第１及び第２の絶縁電線２１，２２を一括して覆うように絶縁電線部２の周囲に螺旋状に巻き回され、その幅方向の一部が重なり合って二重になっている。押え巻きテープ４は、シールド導体３の螺旋巻きの方向とは反対方向に巻き回される。

図４（ａ）は、絶縁電線部２に巻き回されたシールド導体３を、絶縁電線部２の延伸方向及び第１及び第２の絶縁電線２１，２２の並び方向に対して直交する方向から見た差動信号伝送ケーブル１０の側面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図４（ａ）及び（ｂ）では、押え巻きテープ４の図示を省略している。

図４（ａ）に示すように、シールド導体３の全幅（長手方向に直交する短手方向の全体長）をW_１とし、シールド導体３が重なり合った重なり部３０の幅方向の寸法をＷ_２とすると、Ｗ_２はＷ_１の３０％以上かつ５０％未満である。

この割合が３０％未満であると、差動信号伝送ケーブル１０が屈曲された場合に、絶縁電線部２の一部にシールド導体３に覆われない領域が発生するおそれがあり、シールド性能を十分に確保する上で好ましくない。また、この割合が５０％以上であると、シールド導体３が、その幅方向の一部において三重巻きとなり、皺折れが発生しやすくなるので好ましくない。なお、シールド導体３が一部において三重巻きとなる場合に皺折れが発生しやすくなるのは、シールド導体３を巻き回す際の厚み方向の段差が大きくなるためと考えられる。

また、シールド導体３が三重巻きになると、この重なり部分における第１乃至第３層のシールド導体３のうち、最も内側（絶縁電線部２側）から２番目の第２層のシールド導体３の幅方向の端部に当接するその外側の第３層のシールド導体３の当接部に応力が集中しやすくなり、例えば差動信号伝送ケーブル１０が屈曲された際に亀裂が生じやすくなる。この点からも、重なり部３０の幅（Ｗ_２）をシールド導体３の全体の幅（Ｗ_１）の５０％未満とし、シールド導体３が三重巻きとならないようにすることが望ましい。

図４（ａ）に示すように、絶縁電線部２における一対の信号線導体２１１，２２１の延在方向に対するシールド導体３の巻き付け方向の傾斜角である巻き付け角度をθとすると、この巻き付け角度θは、３０°以上６０°以下である。巻き付け角度θが３０°未満であると、絶縁電線部２に巻き付けられたシールド導体３の幅方向における応力分布のばらつきが大きくなるので好ましくない。また、巻き付け角度が６０°以上であると、絶縁電線部２の単位長さあたりのシールド導体３の巻き数が多くなり、差動信号伝送ケーブル１０の製造に要する時間が長くなってしまうので好ましくない。

また、シールド導体３の幅（Ｗ_１）は、第１及び第２の絶縁電線２１，２２のそれぞれの外径Ｄ_１，Ｄ_２（図２参照）の６倍以上かつ８倍以下であることが望ましい。なお、本実施の形態では、第１の絶縁電線２１の外径Ｄ_１と第２の絶縁電線２２の外径Ｄ_２とが同じである。

図４（ｂ）に示すように、シールド導体３の重なり部３０では、シールド導体３の外面３ａと内面３ｂとが接触し、電気的に導通している。また、シールド導体３の内面３ｂは、重なり部３０以外の部位において、第１及び第２の絶縁電線２１，２２の絶縁体２１２，２２２のそれぞれの外周面２１２ａ，２２２ａ（図３参照）に接触する。これにより、シールド導体３には、絶縁電線部２における一対の信号線導体２１１，２２１の延在方向に沿って、直線状に電流を流すことができる。

（実施の形態の効果）
以上説明した本実施の形態によれば、シールド導体３が帯状の金属箔からなり、幅方向の一部が重なり部３０において重なり合うように絶縁電線部２の周囲に螺旋巻きされているので、この重なり部３０においてシールド導体３の外面３ａと内面３ｂとが接触する。これにより、シールド導体３に、一対の信号線導体２１１，２２１の延在方向に沿った方向の電流を流すことができる。つまり、例えばシールド導体を樹脂層と金属層とを積層して形成し、これを螺旋巻きした場合には、樹脂層によって電流の流れが制限されてしまうが、本実施の形態では、このような樹脂層を有していないため、シールド効果を十分に発揮することができる。

また、シールド導体を単に金属箔のみによって形成した場合には、差動信号伝送ケーブルの屈曲時等にシールド導体が破断しやすくなるが、本実施の形態では、シールド導体３の許容伸び率が常温で２％以上であるので、屈曲時にはシールド導体２３が弾性的に伸長し、シールド導体３の破断が抑制される。

また、シールド導体３の許容伸び率が常温で２％以上であることから、所定の張力を付与してシールド導体３を螺旋巻きすることで、シールド導体３と絶縁電線部２との間、及び重なり部３０におけるシールド導体３同士の間における隙間の発生を抑制することができる。すなわち、シールド導体３を絶縁電線部２の外周面（第１及び第２の絶縁電線２１，２２における絶縁体２１２，２２２の外周面２１２ａ，２２２ａ）に広い範囲で密着させることができ、スキューやサックアウトの発生を抑制することができる。

またさらに、シールド導体３の外周側に押え巻きテープ４が巻き回されるので、押え巻きテープ４の押し付け力によってシールド導体３が絶縁電線部２の外周面に押し付けられ、スキューやサックアウトの発生をより確実に抑制することができる。

（変形例）
次に、上記説明した差動信号伝送ケーブル１０を変形した変形例に係る差動信号伝送ケーブル１０Ａについて、図５を参照して説明する。

図５は、変形例に係る差動信号伝送ケーブル１０Ａを示す断面図である。この差動信号伝送ケーブル１０Ａは、図２等を参照して説明した差動信号伝送ケーブル１０と同様に、絶縁電線部２の周囲にシールド導体３が幅方向の一部において重なり合うように螺旋巻きされ、さらにシールド導体３の外周側に押え巻きテープ４が螺旋巻きされているが、絶縁電線部２の構成が、図２等に図示したものとは異なっている。

なお、シールド導体３の材質及び厚さ、ならびに巻き付け角度θやシールド導体３の全幅W_１及び重なり部３０の幅方向の寸法Ｗ_２は、図４等を参照して説明した前述のものと同じである。

この変形例に係る差動信号伝送ケーブル１０Ａでは、絶縁電線部２が、一対の信号線導体２１１，２２１を絶縁体２０で一括して被覆した絶縁電線からなる。一対の信号線導体２１１，２２１の延在方向に対して直交する断面における絶縁体２０の外縁は、図５に示すように長円形をなしている。この断面における絶縁体２０の長径（一対の信号線導体２１１，２２１の並び方向における幅）をＤ_Ｌとし、短径（長径の垂直二等分線方向における幅）をＤ_Ｓとすると、シールド導体３の幅（Ｗ_１）は、絶縁体２０の短径Ｄ_Ｓの６倍以上かつ８倍以下である。

この変形例に係る差動信号伝送ケーブル１０Ａによっても、上記説明したものと同様の効果が得られる。

（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。

［１］互いに平行に延在して差動信号を伝送する一対の信号線導体（２１１，２２１）、及び前記一対の信号線導体（２１１，２２１）を被覆する絶縁体（２１２，２２２／２０）を有する絶縁電線部（２）と、帯状の金属箔からなり、その幅方向の一部が重なり合うように前記絶縁電線部（２）の周囲に螺旋巻きされたシールド導体（３）とを備え、前記シールド導体（３）は、破断が生じることなく長手方向に伸長可能な伸び率である許容伸び率が常温で２％以上である、差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）。

［２］前記シールド導体（３）の厚さが７μｍ以上かつ１０μｍ以下である、前記［１］に記載の差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）。

［３］前記シールド導体（３）は、長手方向の伸び率が１％のときの引っ張り応力が３００ＭＰａ以下である、前記［１］又は［２］に記載の差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）。

［４］前記絶縁電線部（２）は、前記一対の信号線導体（２１１，２２１）のうち一方の信号線導体（２１１）を絶縁体（２１２）で被覆してなる第１の絶縁電線（２１）と、前記一対の信号線導体（２１１，２２１）のうち他方の信号線導体（２１２）を絶縁体（２２２）で被覆してなる第２の絶縁電線（２２）とを有し、前記シールド導体（３）の幅は、前記第１及び第２の絶縁電線（２１，２２）のそれぞれの外径（Ｄ_１，Ｄ_２）の６倍以上かつ８倍以下である、前記［１］乃至［３］の何れか１項に記載の差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）。

［５］前記絶縁電線部（２）は、前記一対の信号線導体（２１１，２２１）を前記絶縁体（２０）で一括して被覆した絶縁電線からなり、前記一対の信号線導体（２１１，２２１）の延在方向に対して直交する断面における前記絶縁体（２０）の外縁が長円形をなし、前記シールド導体（３）の幅は、前記断面における前記絶縁体（２０）の外縁の短径（Ｄ_Ｓ）の６倍以上かつ８倍以下である、前記［１］乃至［３］の何れか１項に記載の差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）。

［６］前記シールド導体（３）は、その全幅（Ｗ_１）に対する前記重なり合う部分（３０）の幅方向寸法（Ｗ_２）が、３０％以上かつ５０％未満である、前記［１］乃至［５］の何れか１つに記載の差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）。

［７］前記一対の信号線導体（２１１，２２１）の延在方向に対する前記シールド導体（３）の巻き付け方向の傾斜角である巻き付け角度（θ）が３０°以上６０°以下である、前記［１］乃至［６］の何れか１つに記載の差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）。

［８］前記シールド導体（３）の外周側に巻き回され、前記シールド導体（３）を前記絶縁電線部に押え付ける押え巻きテープ（４）をさらに備えた、前記［１］乃至［７］の何れか１つに記載の差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）。

［９］前記［１］乃至［８］の何れか１つに記載の差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）を複数本備え、前記複数本の前記差動信号伝送ケーブル（１０，１０Ａ）を一括してシールドしてなる、多芯差動信号伝送ケーブル（１）。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１…多芯差動信号伝送ケーブル
１０，１０Ａ…差動信号伝送ケーブル
２…絶縁電線部
２０…絶縁体
２１…第１の絶縁電線
２２…第２の絶縁電線
２１１，２２１…信号線導体
２１２，２２２…絶縁体
３…シールド導体
３０…重なり部
４…押え巻きテープ

Claims (9)

1. 互いに平行に延在して差動信号を伝送する一対の信号線導体、及び前記一対の信号線導体を被覆する絶縁体を有する絶縁電線部と、
   帯状の金属箔からなり、その幅方向の一部が重なり合うように前記絶縁電線部の周囲に螺旋巻きされたシールド導体とを備え、
   前記シールド導体は、破断が生じることなく長手方向に伸長可能な伸び率である許容伸び率が常温で２％以上である、
   差動信号伝送ケーブル。
2. 前記シールド導体の厚さが７μｍ以上かつ１０μｍ以下である、
   請求項１に記載の差動信号伝送ケーブル。
3. 前記シールド導体は、長手方向の伸び率が１％のときの引っ張り応力が３００ＭＰａ以下である、
   請求項１又は２に記載の差動信号伝送ケーブル。
4. 前記絶縁電線部は、前記一対の信号線導体のうち一方の信号線導体を絶縁体で被覆してなる第１の絶縁電線と、前記一対の信号線導体のうち他方の信号線導体を絶縁体で被覆してなる第２の絶縁電線とを有し、
   前記シールド導体の幅は、前記第１及び第２の絶縁電線のそれぞれの外径の６倍以上かつ８倍以下である、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の差動信号伝送ケーブル。
5. 前記絶縁電線部は、前記一対の信号線導体を前記絶縁体で一括して被覆した絶縁電線からなり、前記一対の信号線導体の延在方向に対して直交する断面における前記絶縁体の外縁が長円形をなし、
   前記シールド導体の幅は、前記断面における前記絶縁体の外縁の短径の６倍以上かつ８倍以下である、
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の差動信号伝送ケーブル。
6. 前記シールド導体は、その全幅に対する前記重なり合う部分の幅方向寸法が、３０％以上かつ５０％未満である、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載の差動信号伝送ケーブル。
7. 前記一対の信号線導体の延在方向に対する前記シールド導体の巻き付け方向の傾斜角である巻き付け角度が３０°以上６０°以下である、
   請求項１乃至６の何れか１項に記載の差動信号伝送ケーブル。
8. 前記シールド導体の外周側に巻き回され、前記シールド導体を前記絶縁電線部に押え付ける押え巻きテープをさらに備えた、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載の差動信号伝送ケーブル。
9. 請求項１乃至８の何れか１項に記載の差動信号伝送ケーブルを複数本備え、前記複数本の前記差動信号伝送ケーブルを一括してシールドしてなる、
   多芯差動信号伝送ケーブル。
   

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