JP2017199498A

JP2017199498A - 差動信号伝送用ケーブル及びその製造方法

Info

Publication number: JP2017199498A
Application number: JP2016087881A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　秀幸; Hideyuki Suzuki; 秀幸鈴木; 雅文加賀; masafumi Kaga
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2017-11-02

Abstract

【課題】絶縁体とシールドテープとの間に生じる空隙に起因する差動信号伝送用ケーブルの特性劣化を防止する。
【解決手段】差動信号伝送用ケーブルは、一対の信号線導体２ａ，２ｂを被覆する絶縁体３と、絶縁体３の周囲に巻かれたシールドテープと、シールドテープの周囲に巻かれた第１樹脂テープ１１と、第１樹脂テープ１１の周囲に巻かれた第２樹脂テープ１２と、を有し、互いに対向する第１樹脂テープ１１の表面と第２樹脂テープ１２の裏面とが２液型接着剤によって接着されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、互いに位相が異なる２以上の信号を伝送するための差動信号伝送用ケーブルに関する。

数Gbit／s以上の高速デジタル信号を扱うサーバ，ルータ，ストレージなどの機器においては、差動インターフェース規格（例えば、LVDS(Low Voltage Differential Signal)）が採用され、各機器間あるいは機器内の各回路基板間では、差動信号伝送用ケーブルを用いて差動信号の伝送が行われている。差動信号伝送は、システム電源の低電圧化を実現しつつ外来ノイズに対する耐性が高いなどの利点を有する。

一般的な差動信号伝送用ケーブルは、平行に並べられた２本の信号線導体と、これら信号線導体を被覆する絶縁体と、絶縁体の周囲に巻かれたシールドテープと、を備えている。それぞれの信号線導体には、位相が１８０度反転したプラス側（ポジティブ）電気信号およびマイナス側（ネガティブ）電気信号がそれぞれ伝送される。これら２つの電気信号（プラス側信号およびマイナス側信号）の電位差が信号レベルとなって、例えば電位差がプラスであれば「High」，マイナスであれば「Low」として、当該信号レベルを受信側で認識できるようになっている。

上記のような差動信号伝送用ケーブルでは、絶縁体とシールドテープとの間に空隙が生じると特性が劣化する。例えば、絶縁体とシールドテープとの間に空隙が生じると、差動信号の到達時間差（スキュー）や差動同相変換量が増大する。ここで高周波電子回路や高周波電子部品の特性を表すために使用されるパラメータの１つにＳパラメータがある。このＳパラメータには、ポート１に差動信号を入力したときにポート２にあらわれる同相信号の割合を示す指標である「Ｓｃｄ２１」が含まれる。つまり、差動信号伝送用ケーブルでは、絶縁体とシールドテープとの間に空隙が生じると、「Ｓｃｄ２１」が増大する。

上記のような差動信号伝送用ケーブルの特性劣化は、絶縁体とシールドテープとの間の空隙が一対の信号線導体に対して非対称な位置にあるときにより顕著に表れる。

絶縁体とシールドテープとの間に空隙が生じる原因の一つにシールドテープの緩みがある。そこで、シールドテープを拘束して緩みを防止するために、シールドテープの周囲に「押え巻テープ」と呼ばれる樹脂テープが巻かれることがある。例えば、シールドテープの周囲に第１樹脂テープが螺旋状に巻かれた後に、この第１樹脂テープの周囲に第２樹脂テープが螺旋状に重ねて巻かれる。第１樹脂テープの表面および第２樹脂テープの裏面には、熱可塑性樹脂からなる接着層が形成されており、第１樹脂テープの周囲に第２樹脂テープが重ねて巻かれると、第１樹脂テープの表面に形成されている接着層と第２樹脂テープの裏面に形成されている接着層とが互いに当接する。互いに当接した第１樹脂テープの接着層と第２樹脂テープの接着層とは、その後に熱融着される。

特開２０１３−１５７３０９号公報

従来、第１樹脂テープの接着層と第２樹脂テープの接着層とを熱融着させるために加えられる熱によって絶縁体が膨張・収縮し、絶縁体とシールドテープとの間に空隙が生じることがあった。具体的には、第１樹脂テープの接着層と第２樹脂テープの接着層とを熱融着させるためには、これら接着層の表面温度が所定温度以上になるように、第１樹脂テープおよび第２樹脂テープが巻かれたコア（信号線導体および絶縁体）を加熱する必要があり、この加熱によって絶縁体が熱膨張する。

上記のようにして熱膨張した絶縁体はその後の温度低下に伴って収縮するが、既に互いの接着層同士が熱融着されている第１樹脂テープおよび第２樹脂テープは、絶縁体の収縮に追従することができない。このため、第１樹脂テープおよび第２樹脂テープのシールドテープに対する拘束力が低下する。この結果、シールドテープが緩み、絶縁体とシールドテープとの間に空隙が生じる。

本発明の目的は、絶縁体とシールドテープとの間に生じる空隙に起因する差動信号伝送用ケーブルの特性劣化を防止することである。

本発明の差動信号伝送用ケーブルは、一対の信号線導体を被覆する絶縁体と、前記絶縁体の周囲に巻かれたシールドテープと、前記シールドテープの周囲に巻かれた第１樹脂テープと、前記第１樹脂テープの周囲に巻かれた第２樹脂テープと、を有し、互いに対向する前記第１樹脂テープの表面と前記第２樹脂テープの裏面とが２液型接着剤によって接着されている。

本発明の差動信号伝送用ケーブルの一態様では、前記シールドテープが前記絶縁体の周囲に縦添え巻きされ、前記第１樹脂テープが前記シールドテープの周囲に横巻きされ、前記第２樹脂テープが前記第１樹脂テープの周囲に横巻きされる。

本発明の差動信号伝送用ケーブルの製造方法は、一対の信号線導体を被覆する絶縁体の周囲に巻かれたシールドテープの周囲に樹脂テープが巻かれている差動信号伝送用ケーブルの製造方法である。本発明の差動信号伝送用ケーブルの製造方法では、少なくとも一面に２液型接着剤の主剤が塗布または含浸された第１樹脂テープを前記一面が外側になるように前記シールドテープの周囲に巻き付け、少なくとも一面に２液型接着剤の硬化剤が塗布または含浸された第２樹脂テープを前記一面が内側になるように前記第１樹脂テープの周囲に巻き付けて、前記主剤と前記硬化剤とを接触させる。または、少なくとも一面に２液型接着剤の硬化剤が塗布または含浸された第１樹脂テープを前記一面が外側になるように前記シールドテープの周囲に巻き付け、少なくとも一面に２液型接着剤の主剤が塗布または含浸された第２樹脂テープを前記一面が内側になるように前記第１樹脂テープの周囲に巻き付けて、前記硬化剤と前記主剤とを接触させる。

本発明の差動信号伝送用ケーブルの製造方法の一態様では、前記シールドテープを前記絶縁体の周囲に縦添え巻きし、前記第１樹脂テープを前記シールドテープの周囲に横巻きし、前記第２樹脂テープを前記第１樹脂テープの周囲に横巻きする。

本発明によれば、絶縁体とシールドテープとの間に生じる空隙に起因する差動信号伝送用ケーブルの特性劣化が防止される。

本発明が適用された差動信号伝送用ケーブルの一例を示す断面図である。図１に示される差動信号伝送用ケーブルのコアを示す斜視図である。図１に示される差動信号伝送用ケーブルの製造方法の一工程を示す斜視図である。図１に示される差動信号伝送用ケーブルの製造方法の他の工程を示す斜視図である。図１に示される差動信号伝送用ケーブルの製造方法の他の工程を示す斜視図である。図１に示される差動信号伝送用ケーブルの製造方法の他の工程を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示されるように、本実施形態に係る差動信号伝送用ケーブル１は、一対の信号線導体２ａ，２ｂを備えている。一対の信号線導体２ａ，２ｂのいずれか一方にはプラス側（ポジティブ）信号が伝送され、一対の信号線導体２ａ，２ｂのいずれか他方にはマイナス側（ネガティブ）信号が伝送される。各信号線導体２ａ，２ｂは、例えば、その表面に銀めっきが施された円形断面の軟銅線（Silver Plated Copper Wire）によって形成されている。

一対の信号線導体２ａ，２ｂは共通の絶縁体３によって一括被覆されている。絶縁体３は、例えば、発泡ポリエチレン（Expanded Poly-Ethylene）によって形成されており、差動信号伝送用ケーブル１の長手方向と直交する断面（横断面）の形状は略楕円形である。以下の説明では、信号線導体２ａ，２ｂおよび絶縁体３を「コア」と総称する場合がある。

絶縁体３は、信号線導体２ａと信号線導体２ｂが所定間隔で平行に並ぶようにこれら信号線導体２ａ，２ｂを保持している。絶縁体３は、それぞれの信号線導体２ａ，２ｂの周囲における肉厚が略同等となるように形成されている。本実施形態では、絶縁体３の材料である発泡ポリエチレンの溶融温度は１１０[℃]〜１２０[℃]に設定されているが、絶縁体３は上記溶融温度よりも低い温度で熱膨張する。また、本実施形態では、信号線導体２ａと信号線導体２ｂとの結合率が０．１〜０．３に設定されている。

絶縁体３の周囲には、外来ノイズの影響や電磁波の漏出を抑制するためのシールドを形成するシールドテープ４が巻かれており、シールドテープ４の周囲には、シールドテープ４を拘束して緩みを防止するための樹脂テープ５が巻かれている。本実施形態におけるシールドテープ４は導電性テープであり、より詳細には金属箔（銅箔）テープであって、絶縁体３の周囲に縦添え巻きされている。また、本実施形態における樹脂テープ５は、シールドテープ４の周囲に螺旋状に巻き付けられている。つまり、本実施形態では、コアの周囲にシールドテープ４が縦添え巻きされ、シールドテープ４の周囲に樹脂テープ５が横巻きされている。

次に、差動信号伝送用ケーブル１の製造方法について説明する。図２に示されるように、一対の信号線導体２ａ，２ｂが共通の絶縁体３によって一括被覆されたコアを用意する。

次に、図３に示されるように、コアの周囲にシールドテープ４を縦添え巻きする。この際、シールドテープ４の巻き付け方向における端部同士を互いに重ね合わせる。

その後、図４、図５に示されるように、シールドテープ４の周囲に第１樹脂テープ１１を横巻きする。ここで、第１樹脂テープ１１の一面（シールドテープ４と対向する面と反対側の面）には、エポキシ系の２液型接着剤の主剤１１ａが予め塗布されている。以下の説明では、２液型接着剤の主剤１１ａが塗布されている第１樹脂テープ１１の一面を「表面」と呼び、表面と反対側の一面を「裏面」と呼ぶ。換言すれば、主剤１１ａが塗布されている表面が外側となり、裏面が内側となるようにして、第１樹脂テープ１１をシールドテープ４の周囲に横巻きする。尚、図５ではシールドテープ４の図示は省略されている。

次に、図６に示されるように、第１樹脂テープ１１の周囲に、第２樹脂テープ１２を横巻きする。ここで、第２樹脂テープ１２の一面（第１樹脂テープ１１の表面と対向する面）には、エポキシ系の２液型接着剤の硬化剤１２ａが予め塗布されている。以下の説明では、２液型接着剤の硬化剤１２ａが塗布されている第２樹脂テープ１２の一面を「裏面」と呼び、裏面と反対側の一面を「表面」と呼ぶ。換言すれば、硬化剤１２ａが塗布されている裏面が内側となり、表面が外側となるようにして、第２樹脂テープ１２を第１樹脂テープ１１の周囲に横巻きする。

上記のように、第１樹脂テープ１１の表面には２液型接着剤の主剤１１ａが予め塗布されており、第２樹脂テープ１２の裏面には２液型接着剤の硬化剤１２ａが予め塗布されている。そして、第１樹脂テープ１１は、主剤１１ａが塗布されている表面が外側になるようにしてシールドテープ４の周囲に横巻きされ、第２樹脂テープ１２は、硬化剤１２ａが塗布されている裏面が内側になるようにして第１樹脂テープ１１の周囲に巻かれる。よって、第１樹脂テープ１１の周囲に第２樹脂テープ１２が巻かれると、第１樹脂テープ１１の表面に塗布されている主剤１１ａと、第２樹脂テープ１２の裏面に塗布されている硬化剤１２ａと、が接触する。すると、２液型接着剤の主剤１１ａと硬化剤１２ａとが反応し、第１樹脂テープ１１と第２樹脂テープ１２とが接着される。主剤１１ａと硬化剤１２ａとは室温において十分に反応する。つまり、第１樹脂テープ１１と第２樹脂テープ１２とは室温において十分に接着されるので、これらを接着するために熱を加える必要はない。

以上のように、本実施形態では、シールドテープ４を拘束してその緩みを防止するために、シールドテープ４の周囲に樹脂テープ５（第１樹脂テープ１１，第２樹脂テープ１２）が二重に横巻きされている。さらに、内側の樹脂テープ５（第１樹脂テープ１１）と外側の樹脂テープ５（第２樹脂テープ１２）とは、２液型接着剤によって接着されている。つまり、第１樹脂テープ１１と第２樹脂テープ１２とを接着させるために熱を加える必要はない。換言すれば、第１樹脂テープ１１と第２樹脂テープ１２とを接着させるために加えられる熱によって絶縁体３が熱膨張することはなく、膨張した絶縁体３がその後の温度低下によって収縮することもない。よって、絶縁体３の膨張と収縮によってシールドテープ４が緩み、絶縁体３とシールドテープ４との間に空隙が生じることもない。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明の実施形態には、シールドテープ４が縦添え巻きではなく、横巻きされた実施形態も含まれる。上記実施形態では、第１樹脂テープ１１および第２樹脂テープ１２は、同一方向に同一ピッチで横巻きされていた。しかし、第１樹脂テープ１１の巻き付け方向と第２樹脂テープ１２の巻き付け方向とが異なる実施形態もある。また、第１樹脂テープ１１の巻き付けピッチと第２樹脂テープ１２の巻き付けピッチとが異なる実施形態もある。

上記実施形態では、第１樹脂テープ１１と第２樹脂テープ１２とを接着する２液型接着剤としてエポキシ系２液型接着剤が用いられていた。しかし、第１樹脂テープ１１と第２樹脂テープ１２とを接着する２液型接着剤はエポキシ系２液型接着剤に限られるものではなく、例えばアクリル系２液型接着剤やシリコーンゴム系２液型接着剤などを用いてもよい。もっとも、ケーブルの屈曲性の観点からは、硬化後に弾性を有する２液型接着剤を用いることが好ましい。

上記実施形態では、第１樹脂テープ１１に主剤１１ａが塗布され、第２樹脂テープ１２に硬化剤１２ａが塗布されていたが、第１樹脂テープ１１に硬化剤１２ａが塗布され、第２樹脂テープ１２に主剤１１ａが塗布されている実施形態もある。また、第１樹脂テープ１１に主剤１１ａまたは硬化剤１２ａが含浸され、第２樹脂テープ１２に硬化剤１２ａまたは主剤１１ａが含浸されている実施形態もある。さらに、塗布または含浸されている主剤１１ａや硬化剤１２ａが剥離紙で覆われている第１樹脂テープ１１や第２樹脂テープ１２が用いられる実施形態もある。この場合には、第１樹脂テープ１１や第２樹脂テープ１２を巻き付ける前の好適なタイミングで剥離紙が剥がされる。

２液型接着剤は室温において十分に硬化するが、硬化時間の短縮その他の必要がある場合には、絶縁体３を熱膨張させない温度で加熱することは排除されない。

信号線導体２ａ，２ｂが表面に銅めっきが施された円形断面の軟銅線（Tinned Annealed Copper Wire）である実施形態もある。また、絶縁体３の材料は発泡樹脂に限られるものではなく、絶縁体３が非発泡樹脂やその他の絶縁材料によって形成される実施形態もある。

１差動信号伝送用ケーブル
２ａ，２ｂ信号線導体
３絶縁体
４シールドテープ
５樹脂テープ
１１第１樹脂テープ
１１ａ主剤
１２第２樹脂テープ
１２ａ硬化剤

Claims

一対の信号線導体を被覆する絶縁体と、
前記絶縁体の周囲に巻かれたシールドテープと、
前記シールドテープの周囲に巻かれた第１樹脂テープと、
前記第１樹脂テープの周囲に巻かれた第２樹脂テープと、を有し、
互いに対向する前記第１樹脂テープの表面と前記第２樹脂テープの裏面とが２液型接着剤によって接着されている、
差動信号伝送用ケーブル。
請求項１に記載の差動信号伝送用ケーブルにおいて、
前記シールドテープが前記絶縁体の周囲に縦添え巻きされ、
前記第１樹脂テープが前記シールドテープの周囲に横巻きされ、
前記第２樹脂テープが前記第１樹脂テープの周囲に横巻きされている、
差動信号伝送用ケーブル。
一対の信号線導体を被覆する絶縁体の周囲に巻かれたシールドテープの周囲に樹脂テープが巻かれている差動信号伝送用ケーブルの製造方法において、
少なくとも一面に２液型接着剤の主剤が塗布または含浸された第１樹脂テープを前記一面が外側になるように前記シールドテープの周囲に巻き付け、
少なくとも一面に２液型接着剤の硬化剤が塗布または含浸された第２樹脂テープを前記一面が内側になるように前記第１樹脂テープの周囲に巻き付けて、前記主剤と前記硬化剤とを接触させる、
差動信号伝送用ケーブルの製造方法。
一対の信号線導体を被覆する絶縁体の周囲に巻かれたシールドテープの周囲に樹脂テープが巻かれている差動信号伝送用ケーブルの製造方法において、
少なくとも一面に２液型接着剤の硬化剤が塗布または含浸された第１樹脂テープを前記一面が外側になるように前記シールドテープの周囲に巻き付け、
少なくとも一面に２液型接着剤の主剤が塗布または含浸された第２樹脂テープを前記一面が内側になるように前記第１樹脂テープの周囲に巻き付けて、前記硬化剤と前記主剤とを接触させる、
差動信号伝送用ケーブルの製造方法。
請求項３又は４に記載の差動信号伝送用ケーブルの製造方法において、
前記シールドテープを前記絶縁体の周囲に縦添え巻きし、
前記第１樹脂テープを前記シールドテープの周囲に横巻きし、
前記第２樹脂テープを前記第１樹脂テープの周囲に横巻きする、
差動信号伝送用ケーブルの製造方法。