JP2017084530A - シールドケーブルおよびシールドケーブルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波信号の伝送を行うシールドケーブルにおいて、高周波帯域でのサックアウト現象を抑制するとともに、シールドテープの巻き付けを良好に行うことを可能にする。【解決手段】複数本の電線と、複数本の電線の周囲に螺旋状に重ね巻きされたシールドテープと、を備え、シールドテープは、金属層を有する帯状体が帯幅方向に二つ折りにされて構成されており、二つ折りの折り目部が帯状体同士の重なり部分の外周側に位置し、かつ、重なり部分で金属層が四重となるように重ね巻きされている。【選択図】図４

Description

本発明は、シールドケーブルおよびシールドケーブルの製造方法に関する。

近年、情報処理機器の高性能化に伴って、機器間配線の大容量・高速化が欠かせないものとなっている。大容量・高速化に対応するものとしては、例えば、差動信号伝送用のシールドケーブルがある。

差動信号伝送用のシールドケーブルとしては、差動信号を伝送するために並列配置された二本の絶縁電線（信号線）と、二本の絶縁電線の双方に接触するように配置されたドレイン線とを備え、これらの周囲にシールドテープが螺旋状に巻き付けられて構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、シールドケーブルを構成するシールドテープとしては、金属（例えば銅箔）からなる層と樹脂からなる層が積層された金属箔樹脂テープが用いられる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１３０７０７号公報

最近では、情報処理機器の信号周波数が増加しつつあり、一部の情報処理機器では２０〜２５ＧＨｚまでの帯域での安定した信号伝送が要求されている。しかしながら、上述した従来のシールドケーブルでは、例えば１３ＧＨｚ以上の高周波帯域に現れる急激な減衰域である「サックアウト現象」が生じてしまい、高周波帯域での安定した信号伝送が行えないおそれがある。

サックアウト現象を抑制するためには、シールドテープ（金属箔樹脂テープ）の表面で導通不良（電気的な分断）を生じさせないことが有効と考えられる。ただし、そのために、シールドテープの巻き付けが良好に行えなかったり、テープ巻き付け後のシールドケーブルの柔軟性（可撓性）が失われたりすることは、避けるべきである。

本発明は、高周波帯域でのサックアウト現象を抑制するとともに、シールドテープの巻き付けを良好に行うことを可能にするシールドケーブルおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
複数本の電線と、
前記複数本の電線の周囲に螺旋状に重ね巻きされたシールドテープと、を備え、
前記シールドテープは、金属層を有する帯状体が帯幅方向に二つ折りにされて構成されており、前記二つ折りの折り目部が前記帯状体同士の重なり部分の外周側に位置し、かつ、前記重なり部分で前記金属層が四重となるように重ね巻きされている
シールドケーブルが提供される。

本発明によれば、シールドケーブルについて、高周波帯域でのサックアウト現象を抑制するとともに、シールドテープの巻き付けを良好に行うことが可能になる。

本発明の第一実施形態に係るシールドケーブルの概略構成例を示す断面図である。 本発明の第一実施形態に係るシールドテープの構成例を示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係るシールドテープの巻き付け態様の一例を示す説明図である。 本発明の第一実施形態に係るシールドケーブルの製造方法の一工程の例を示す説明図である。 本発明の第二実施形態に係るシールドテープの構成例を示す説明図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

＜本発明の第一実施形態＞
先ず、本発明の第一実施形態について説明する。ここでは、シールドケーブルとしてＬＶＤＳ（Ｌｏｗ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ）ケーブルを例に挙げる。ＬＶＤＳケーブルは、差動信号伝送用のシールドケーブルとして用いられるものである。

（１）シールドケーブルの構成
図１は、第一実施形態に係るシールドケーブルの概略構成例を示す断面図である。
図例のように、シールドケーブル１は、複数本の電線を備えている。複数本の電線としては、差動信号を伝送するために並列配置された二本の絶縁電線（信号線）１０と、二本の絶縁電線１０の双方に接触するように配置されたドレイン線２０と、がある。さらに、シールドケーブル１は、絶縁電線１０およびドレイン線２０の周囲に巻き付けられたシールドテープ３０を備えている。

（絶縁電線）
絶縁電線１０は、信号線導体１１と、信号線導体１１の周囲に形成された充実絶縁層１２と、を有している。

信号線導体１１は、例えば、７本の信号線素線が撚り合わされて形成された撚線からなる。これにより、信号線導体１１が単線からなる場合と比較して、耐屈曲性を向上させることができ、また表面積を増加させて高周波信号の伝送による表皮効果の影響を軽減することが可能となる。

充実絶縁層１２の材料としては、例えば、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）、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）、またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂が挙げられる。

なお、発泡絶縁層は、ドレイン線２０に押し潰されて変形し易いことから、絶縁電線１０の絶縁層としては、変形し難い充実絶縁層を採用するほうが好ましい。

（ドレイン線）
ドレイン線２０は、複数（例えば、七本）のグランド線素線が撚り合わさって形成されてなることが好ましい。これにより、ドレイン線２０と絶縁電線１０との間の摩擦力を増加させることができ、ドレイン線２０が所定の位置からズレることを防止することが可能となる。

（シールドテープ）
シールドテープ３０は、絶縁電線１０およびドレイン線２０を電気的に遮蔽するために、これらの周囲に巻き付けられたものである。つまり、絶縁電線１０およびドレイン線２０は、シールド用導体であるシールドテープ３０によって囲われている。

シールドテープ３０は、シールド用導体として機能するために、金属層を有して構成されている。具体的には、シールドテープ３０は、例えば、金属層を形成する銅圧延箔を用いて構成されている。銅圧延箔を用いるのは、銅が電気伝導度および展延性が高い金属だからである。ただし、金属層は、必ずしも銅圧延箔に限られることはなく、アルミニウム、ニッケル、銅等の金属材料またはこれらを含む合金材料によって形成されたものであってもよい。また、必ずしも単層である必要はなく、複数の金属材料が積層されたものであってもよい。

本実施形態において、シールドテープ３０は、銅圧延箔のみを用いて構成されている。つまり、本実施形態におけるシールドテープ３０は、金属層のみから構成されているのである。

ここで、シールドテープ３０の構成について、さらに詳しく説明する。
図２は、第一実施形態に係るシールドテープの構成例を示す説明図である。

図２（ａ）に示すように、シールドテープ３０は、例えば、銅圧延箔からなる帯状体３１を用いて構成されている。そして、シールドテープ３０は、図２（ｂ）および（ｃ）に示すように、かかる帯状体３１を帯幅方向に二つ折りにして構成されている。

「帯幅方向に二つ折り」とは、折り目部３２が帯状体３１の帯幅方向の略中央付近に位置するように、すなわち折り目部３２が帯状体３１の長手方向（帯幅方向と直交する方向）に延びるように、帯状体３１を二つに折り曲げた状態にすることをいう。

したがって、帯状体３１を帯幅方向に二つ折りにした後においては、図２（ｃ）に示すように、その長手方向に沿って延びる両端縁のうち、一方の側に二つ折りの折り目部３２が位置するとともに、他方の側に帯状体端縁３３が位置することになる。なお、帯状体端縁３３は、二つ折りにする前の帯状体３１の端縁によって形成されるものであってもよいし、二つ折りにした後に銅圧延箔の切断によって形成されたものであってもよい。

このように、銅圧延箔からなる帯状体３１を帯幅方向に二つ折りにして構成されたシールドテープ３０については、その二つ折りによって対向する面同士が接着されていることが好ましい。なお、面同士の接着手法については、特に限定されるものではなく、公知の手法を用いて行えばよい。

また、以上のような構成のシールドテープ３０は、絶縁電線１０およびドレイン線２０の周囲に螺旋状に重ね巻きされて、シールドケーブル１を構成する。

「螺旋状に重ね巻き」とは、帯状体３１によって構成されたシールドテープ３０同士が互いに重なり合う部分を有するように、当該シールドテープ３０を螺旋状に巻き付けた状態にすることをいう。

ここで、シールドテープ３０を巻き付けた状態について、さらに詳しく説明する。
図３は、第一実施形態に係るシールドテープの巻き付け態様の一例を示す説明図である。

図例のように、シールドテープ３０は、そのシールドテープ３０を構成する帯状体３１同士の重なり部分３４を有し、かつ、その重なり部分３４では二つ折りの折り目部３２が外周側に位置するように、絶縁電線１０およびドレイン線２０の周囲に巻き付けられている。したがって、重なり部分３４では、帯状体３１を形成する銅圧延箔（すなわち金属層）が四重となるように重なり合うことになる。このように、重なり部分３４で金属層同士が重なり合えば、互いの間の導通が確保されることになるので、サックアウトの発生周波数帯域を高周波数側にずらすことが可能になる。

なお、シールドテープ３０を重ね巻きした際の巻き付けピッチ、重なり部分３４の幅方向寸法、シールドテープ３０自体の幅方向寸法、シールドテープ３０を構成する帯状体３１の厚さ（銅圧延箔の厚さ）等については、特に限定されるものではなく、シールドケーブル１のケーブル長、ケーブル径、可撓性（柔軟性）等を考慮して適宜設定されたものであればよい。

（２）シールドケーブルの製造方法
上述した構成のシールドケーブル１は、以下に述べる手順で製造される。
図４は、第一実施形態に係るシールドケーブルの製造方法の一工程の例を示す説明図である。

シールドケーブル１の製造にあたっては、シールドテープ３０として、銅圧延箔からなる帯状体３１が帯幅方向に二つ折りにされて構成されたものを用意する。このように、帯状体３１を二つ折りにしてシールドテープ３０を構成すれば、折り目部３２がない場合（単層構造の場合）に比べて強度向上が図れる。また、帯状体３１を二つ折りにすればよいので、帯幅方向の一部分のみを折り返す場合とは異なり、帯状体３１が薄い銅圧延箔からなる場合であっても容易に構成し得るようになる。なお、帯状体３１を二つ折りにする手法については、特に限定されるものではなく、公知の手法を利用して行えばよい。

その後は、二本の絶縁電線１０を並列配置するとともに、これらの双方に接触するようにドレイン線２０を配置した状態で、これらの周囲にシールドテープ３０を螺旋状に重ね巻きする。このとき、シールドテープ３０の巻き付けは、そのシールドテープ３０における二つ折りの折り目部３２の側に張力を与えつつ（図中矢印参照）、その折り目部３２がシールドテープ３０を構成する帯状体３１同士の重なり部分３４の外周側に位置するようにして行う。つまり、シールドテープ３０の長手方向に沿って延びる両端縁のうち、帯状体端縁３３が位置することになる側ではなく、二つ折りの折り目部３２が位置する側に張力を与えつつ、シールドテープ３０の巻き付けを行うようにする。

帯状体端縁３３は、当該端縁を形成する際の切断処理等の影響により微小クラックが存在している場合がある。そのため、帯状体端縁３３の側に張力を与えると、当該張力に起因して微小クラックから亀裂が生じ、シールドテープ３０が破損してしまうおそれがある。これに対して、二つ折りの折り目部３２の側に張力を与えた場合であれば、微小クラックから亀裂が生じてしまうおそれがなく、しかも折り目部３２による強度向上が図れているので、シールドテープ３０の巻き付けを良好に行い得るようになる。

（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態においては、銅圧延箔（金属層）を有する帯状体３１によってシールドテープ３０を構成している。そのため、シールドテープ３０を絶縁電線１０およびドレイン線２０の周囲に螺旋状に重ね巻きした際に、金属層同士が重なり合うようにすることが可能となり、サックアウトの発生周波数帯域を高周波数側にずらすことができる。

（ｂ）また、本実施形態においては、帯状体３１を二つ折りにしてシールドテープ３０を構成している。そのため、折り目部３２がない場合（単層構造の場合）に比べて、シールドテープ３０の強度向上が図れる。さらには、帯状体３１を二つ折りにすればよいので、帯幅方向の一部分のみを折り返す場合とは異なり、例えば帯状体３１が薄い銅圧延箔からなる場合であっても、シールドテープ３０を容易に構成することができる。

（ｃ）また、本実施形態においては、二つ折りの折り目部３２が重なり部分３４の外周側に位置するので、主として帯状体端縁３３の側ではなく折り目部３２の側に張力を与えつつシールドテープ３０を巻き付けることになる。しかも、重なり部分３４では帯状体３１を形成する銅圧延箔（すなわち金属層）が四重であることから、シールドテープ３０の幅方向の全域にわたって金属層が二重となった状態（すなわち帯状体を二つ折りにして構成された状態）にてシールドテープ３０を巻き付けることになる。したがって、シールドテープ３０を巻き付ける際に、例えば帯状体端縁３３の側に張力を与える場合のように当該張力に起因して当該シールドテープ３０が破損してしまうといったことがなく、また折り目部３２がない場合（単層構造の場合）や一部分のみを折り返す場合等に比べて強度向上が図れるので、シールドテープ３０の巻き付けを良好に行うことができる。

（ｄ）また、本実施形態においては、シールドテープ３０を構成する帯状体３１が銅圧延箔（金属層）のみから構成されている。そのため、帯状体３１を二つ折りにしても、帯状体３１同士を重ね合わせるようにしても、確実に導通が確保されることになり、サックアウトの発生周波数帯域を後述するように例えば２５ＧＨｚ以上にずらすことができる。

（ｅ）また、本実施形態で説明したように、シールドテープ３０の二つ折りによって対向する面同士を接着した場合には、面同士がずれてしまうことがなくなるので、シールドテープ３０の巻き付けを良好に行い得るようになる。

＜本発明の第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について説明する。ここでは、主として上述した第一実施形態との相違点を説明し、第一実施形態と同様の箇所については説明を省略する。

（４）シールドテープの構成
本実施形態では、シールドテープ３０の構成が上述した第一実施形態の場合とは異なる。
図５は、第二実施形態に係るシールドテープの構成例を示す説明図である。

本実施形態におけるシールドテープ３０は、シールド用導体として機能するために金属層を有して構成されたものであるが、第一実施形態のような金属層のみから構成されたものではなく、図５（ａ）に示すような積層体３５を用いて構成されている。積層体３５は、金属層３５ａと絶縁層３５ｂとが積層されて帯状体を構成する。

金属層３５ａは、例えば、銅圧延箔によって形成され、その銅圧延箔が絶縁層３５ｂに貼り付けられたものである。ただし、金属層３５ａは、必ずしも銅圧延箔に限られることはなく、アルミニウム、ニッケル、銅等の金属材料またはこれらを含む合金材料によって形成されたものであってもよい。また、必ずしも箔状のものが貼り付けられたものである必要はなく、蒸着層やめっき層等によって形成されたものであってもよい。また、必ずしも単層である必要はなく、複数の金属材料が積層されたものであってもよい。

絶縁層３５ｂは、例えば、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のフィルム状樹脂材料を基材として形成されたものである。

このような積層体３５による帯状体は、図５（ｂ）および（ｃ）に示すように、帯幅方向に二つ折りにされてシールドテープ３０を構成する。このとき、積層体３５による帯状体は、絶縁層３５ｂが内側に位置するように二つ折りにされる。これにより、積層体３５による帯状体を二つ折りにした後においては、図５（ｃ）に示すように、金属層３５ａが表面に露出することになる。

以上のように構成されたシールドテープ３０を絶縁電線１０およびドレイン線２０の周囲に螺旋状に重ね巻きすると、その重ね巻きの重なり部分３４では、金属層３５ａ同士が接するように積層体（帯状体）３５が重なり合うとともに、絶縁層３５ｂを間に挟んで金属層３５ａが四重となるように重なり合うことになる。

（５）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、上述した第一実施形態における効果に加えて、以下に示す効果を奏する。

（ｆ）本実施形態においては、積層体（帯状体）３５が金属層３５ａに加えて絶縁層３５ｂを有しているので、その積層体（帯状体）３５を用いて構成されたシールドテープ３０の強度向上が図れ、シールドテープ３０の巻き付けを良好に行うことができる。しかも、絶縁層３５ｂが二つ折りの内側に位置するので、金属層３５ａが二つ折りの外側（表面側）に位置することになり、シールドテープ３０を螺旋状に重ね巻きした場合に、金属層３５ａ同士が重なり合うことになる。そのため、帯状体３１を二つ折りにしても、帯状体３１同士を重ね合わせるようにしても、確実に導通が確保されることになり、サックアウトの発生周波数帯域を後述するように例えば２０ＧＨｚ以上にずらすことができる。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例の内容に限定されるものではない。

（実施例１）
先ず、上述した第一実施形態に対応する実施例１について説明する。
実施例１では、厚さ０．００５〜０．００８ｍｍの銅圧延箔を帯幅方向に二つ折りにして、幅方向寸法が５〜１０ｍｍのシールドテープを形成した。つまり、１００％金属からなるシールドテープを形成した。このように、銅圧延箔を二つ折りにしてシールドテープを形成することで、テープ自体の柔軟性（可撓性）を損なうことなく強度向上が図れ、しかも帯幅方向の一部分のみを折り返す場合に比べて容易に形成し得ることを確認した。

そして、ドレインワイヤを有するツイナックスケーブル（すなわち第一実施形態における二本の絶縁電線１０およびドレイン線２０）の周囲に、形成したシールドテープを螺旋状に重ね巻きして、ＬＶＤＳケーブルを構成した。このとき、二つ折りの折り目部の側に張力を与えつつ、その折り目部の側が重なり部分の外周側に位置するように巻き付けることで、シールドテープの巻き付けを良好に行えることを確認した。

このように構成したＬＶＤＳケーブルは、ケーブル全長に渡って１００％金属からなるシールドテープ同士が重なり合っており、かつ、シールドテープがドレインワイヤと接触している。このような構成により、サックアウトの発生周波数帯域を２５ＧＨｚ以上にずらせることを確認した。つまり、２５ＧＨｚまでの高周波数帯域でサックアウトが生じないＬＶＤＳケーブルが得られることを確認した。

（実施例２）
続いて、上述した第二実施形態に対応する実施例２について説明する。
実施例２では、厚さ０．００２〜０．００５ｍｍのフィルム状ＰＥＴ材の一面に厚さ０．００１〜０．００８ｍｍの銅薄膜を形成してなる帯状積層体を、帯幅方向に二つ折りにして、幅方向寸法が５〜１０ｍｍのシールドテープを形成した。このとき、フィルム状ＰＥＴ材が内側に位置するように帯状積層体を二つ折りにすることで、全表面が銅薄膜によって構成されるシールドテープを形成した。このように、フィルム状ＰＥＴ材を含む帯状積層体を用いてシールドテープを形成することで、１００％金属からなる場合に比べて、引っ張り強さ等の強度を向上させ得ることを確認した。また、帯状積層体を二つ折りにしてシールドテープを形成することで、テープ自体の柔軟性（可撓性）を損なうことなく強度向上が図れ、しかも帯幅方向の一部分のみを折り返す場合に比べて容易に形成し得ることを確認した。

そして、形成したシールドテープを、実施例１の場合と同様に、ドレインワイヤを有するツイナックスケーブルの周囲に螺旋状に重ね巻きして、ＬＶＤＳケーブルを構成した。このとき、二つ折りの折り目部の側に張力を与えつつ、その折り目部の側が重なり部分の外周側に位置するように巻き付けることで、シールドテープの巻き付けを良好に行えることを確認した。

このように構成したＬＶＤＳケーブルは、ケーブル全長に渡ってテープ表面に露出したが銅薄膜同士が重なり合っており、かつ、銅薄膜がドレインワイヤと接触している。このような構成により、サックアウトの発生周波数帯域を２０ＧＨｚ以上にずらせることを確認した。つまり、２０ＧＨｚまでの高周波数帯域でサックアウトが生じないＬＶＤＳケーブルが得られることを確認した。

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

［付記１］
本発明の一態様によれば、
複数本の電線と、
前記複数本の電線の周囲に螺旋状に重ね巻きされたシールドテープと、を備え、
前記シールドテープは、金属層を有する帯状体が帯幅方向に二つ折りにされて構成されており、前記二つ折りの折り目部が前記帯状体同士の重なり部分の外周側に位置し、かつ、前記重なり部分で前記金属層が四重となるように重ね巻きされている
シールドケーブルが提供される。

［付記２］
付記１のシールドケーブルであって、好ましくは、
前記帯状体は、前記金属層のみから構成されている。

［付記３］
付記１のシールドケーブルであって、好ましくは、
前記帯状体は、前記金属層と絶縁層との積層体によって構成されているとともに、前記絶縁層が前記二つ折りの内側に位置するように構成されている。

［付記４］
付記１から３のいずれかのシールドケーブルであって、好ましくは、
前記シールドテープは、前記二つ折りによって対向する面同士が接着されている。

［付記５］
本発明の他の一態様によれば、
複数本の電線の周囲にシールドテープが螺旋状に重ね巻きされてなるシールドケーブルの製造方法であって、
前記シールドテープとして金属層を有する帯状体が帯幅方向に二つ折りにされて構成されたものを用意し、
前記シールドテープにおける前記二つ折りの折り目側の端縁の側に張力を与えつつ、前記二つ折りの折り目側の端縁が前記帯状体同士の重なり部分の外周側に位置するように、前記シールドテープを前記複数本の電線の周囲に螺旋状に重ね巻きする
シールドケーブルの製造方法が提供される。

［付記６］
付記５に記載のシールドケーブルの製造方法であって、好ましくは、
前記帯状体は、前記金属層のみから構成されている。

［付記７］
付記５に記載のシールドケーブルの製造方法であって、好ましくは、
前記帯状体は、前記金属層と絶縁層との積層体によって構成されているとともに、前記絶縁層が前記二つ折りの内側に位置するように構成されている。

１…シールドケーブル、１０…絶縁電線（信号線）、２０…ドレイン線、３０…シールドテープ、３１…帯状体、３２…折り目部、３３…帯状体端縁、３４…重なり部分、３５…積層体（帯状体）、３５ａ…金属層、３５ｂ…絶縁層

Claims (5)

1. 複数本の電線と、
   前記複数本の電線の周囲に螺旋状に重ね巻きされたシールドテープと、を備え、
   前記シールドテープは、金属層を有する帯状体が帯幅方向に二つ折りにされて構成されており、前記二つ折りの折り目部が前記帯状体同士の重なり部分の外周側に位置し、かつ、前記重なり部分で前記金属層が四重となるように重ね巻きされている
   シールドケーブル。
2. 前記帯状体は、前記金属層のみから構成されている
   請求項１に記載のシールドケーブル。
3. 前記帯状体は、前記金属層と絶縁層との積層体によって構成されているとともに、前記絶縁層が前記二つ折りの内側に位置するように構成されている
   請求項１に記載のシールドケーブル。
4. 前記シールドテープは、前記二つ折りによって対向する面同士が接着されている
   請求項１から３のいずれかに記載のシールドケーブル。
5. 複数本の電線の周囲にシールドテープが螺旋状に重ね巻きされてなるシールドケーブルの製造方法であって、
   前記シールドテープとして金属層を有する帯状体が帯幅方向に二つ折りにされて構成されたものを用意し、
   前記シールドテープにおける前記二つ折りの折り目部の側に張力を与えつつ、前記折り目部が前記帯状体同士の重なり部分の外周側に位置するように、前記シールドテープを前記複数本の電線の周囲に螺旋状に重ね巻きする
   シールドケーブルの製造方法。

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