JP2018067435A - 二芯平行ケーブル - Google Patents
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Abstract
【課題】差動信号の伝送において、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくできると共に、高周波信号領域での急激な信号減衰（ディップ）の発生を抑えることができる二芯平行ケーブルを提供する。【解決手段】一定の間隔を開けて平行に並べられた一対の金属線２と、一対の金属線２を一体的に被覆し、横断面の断面形状が長円である絶縁樹脂３と、絶縁樹脂３の外周に設けられたシールド層４とを備え、シールド層４は、絶縁樹脂３の外周面上に金属がメッキまたは蒸着されて形成された層である。【選択図】図１
Description
本発明は、二芯平行ケーブルに関する。
特許文献１には、離れて平行に並んだ一対の導線と、一対の導線を被覆し、短手方向の断面の外周形状が曲率半径が異なる複数の曲線を組み合わせた形状となる絶縁体と、絶縁体に巻き付けて設けられた金属箔テープと、を備えて構成された差動信号伝送用ケーブルが開示されている。
上記特許文献１に開示された差動信号伝送用ケーブルは、金属箔テープの巻きが緩んだり、巻き皺が発生するおそれがある。このため、金属箔テープが動いて、信号線（一対の導線）に対するシールド効果が不安定になり、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）が大きくなることがある。また、高周波信号領域での急激な信号減衰（ディップ）が発生するおそれがある。
本発明は、差動信号の伝送において、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくできると共に、高周波信号領域での急激な信号減衰（ディップ）の発生を抑えることができる二芯平行ケーブルを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る二芯平行ケーブルは、
一定の間隔を開けて平行に並べられた一対の金属線と、
前記一対の金属線を一体的に被覆し、横断面の断面形状が長円である絶縁樹脂と、
前記絶縁樹脂の外周に設けられたシールド層と、を備え、
前記シールド層は、前記絶縁樹脂の外周面上に金属がメッキまたは蒸着されて形成された層である。
一定の間隔を開けて平行に並べられた一対の金属線と、
前記一対の金属線を一体的に被覆し、横断面の断面形状が長円である絶縁樹脂と、
前記絶縁樹脂の外周に設けられたシールド層と、を備え、
前記シールド層は、前記絶縁樹脂の外周面上に金属がメッキまたは蒸着されて形成された層である。
上記発明によれば、差動信号の伝送において、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくできると共に、高周波信号領域での急激な信号減衰（ディップ）の発生を抑えることができる。
（本発明の実施形態の説明）
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る二芯平行ケーブルは、
（１）一定の間隔を開けて平行に並べられた一対の金属線と、
前記一対の金属線を一体的に被覆し、横断面の断面形状が長円である絶縁樹脂と、
前記絶縁樹脂の外周に設けられたシールド層と、を備え、
前記シールド層は、前記絶縁樹脂の外周面上に金属がメッキまたは蒸着されて形成された層である。
上記構成によれば、シールド層は、絶縁樹脂の外周面上に金属がメッキまたは蒸着されて形成された層であるので、金属箔テープのように、巻きが緩んだり、巻き皺が発生するおそれがない。これにより、差動信号の伝送において、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくできると共に、高周波信号領域での急激な信号減衰（ディップ）の発生を抑えることができる。
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る二芯平行ケーブルは、
（１）一定の間隔を開けて平行に並べられた一対の金属線と、
前記一対の金属線を一体的に被覆し、横断面の断面形状が長円である絶縁樹脂と、
前記絶縁樹脂の外周に設けられたシールド層と、を備え、
前記シールド層は、前記絶縁樹脂の外周面上に金属がメッキまたは蒸着されて形成された層である。
上記構成によれば、シールド層は、絶縁樹脂の外周面上に金属がメッキまたは蒸着されて形成された層であるので、金属箔テープのように、巻きが緩んだり、巻き皺が発生するおそれがない。これにより、差動信号の伝送において、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくできると共に、高周波信号領域での急激な信号減衰（ディップ）の発生を抑えることができる。
（２）前記シールド層の周囲に設けられた絶縁性のジャケット層を有する。
絶縁性のジャケット層を設けることにより、シールド層の絶縁が可能になると共に、外部からの汚染を防ぎ、また、耐水性のあるケーブルとすることができる。
絶縁性のジャケット層を設けることにより、シールド層の絶縁が可能になると共に、外部からの汚染を防ぎ、また、耐水性のあるケーブルとすることができる。
（本発明の実施形態の詳細）
本発明の実施形態に係る二芯平行ケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の実施形態に係る二芯平行ケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
図１，図２に示すように、二芯平行ケーブル１は、一定の間隔を空けて平行に並べられた一対の金属線２と、一対の金属線２を一体的に被覆する絶縁樹脂３とを備えている。また、二芯平行ケーブル１は、絶縁樹脂３の外周に設けられているシールド層４と、シールド層４の周囲に設けられているジャケット層５とを備えている。
金属線２は、例えば銅やアルミニウム、またはそれらを主として含む合金などの導体、錫や銀などでメッキされた導体等で形成された単線または撚り線である。金属線２に用いられる上記導体の寸法は、ＡＷＧ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｗｉｒｅ Ｇａｕｇｅ）の規格において、例えばＡＷＧ３８〜ＡＷＧ２２である。一対の金属線２における金属線２同士の中心間距離は、導体径の０．５倍〜５倍が好ましい。
絶縁樹脂３は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポロプロピレン（ＰＰ）等の誘電率が低い熱可塑性の樹脂で構成されている。絶縁樹脂３は、例えば押出機から供給されて一対の金属線２に一括被覆される。絶縁樹脂３の形状は、横断面視において、例えば長円形状に形成されている。絶縁樹脂３の縦横の比率は縦１に対して横１．２〜２．５が好ましい。なお、絶縁樹脂３は、例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を用いて一括押出被覆されたものであっても良い。絶縁樹脂３は充実層とすることができる。または絶縁樹脂３は発泡層とすることもできる。発泡層は充実層よりも誘電率が低い点で好ましい。発泡層の場合は、１ｋｇの荷重を３０分間かけたときの絶縁電線の潰れ残り率（絶縁体に外力を加えた場合における変形後の絶縁電線の潰れ方向の径を、変形前の絶縁電線の径で除して得られた値）が８０％以上９９％以下であることが好ましい。
なお、本明細書において「横断面」とは、二芯平行ケーブルの長手方向から見た断面を意味する。また、「長円」とは、楕円形状、円形を扁平にした小判型形状、および二本の平行線を円弧状の曲線でつないだ形状等を含む形状を意味する。
シールド層４は、絶縁樹脂３の外周面上にメッキまたは蒸着により形成された金属層である。シールド層４は、接着剤や樹脂テープなどの他の部材を介することなく、絶縁樹脂３に直接的に付着するようにメッキまたは蒸着されている。シールド層４を構成する金属としては、例えば銅、アルミニウム、銀、ニッケル等が用いられる。
金属をメッキする方法としては、無電解メッキ法等が用いられる。無電解メッキでは、被メッキ材質に応じて、パラジウム触媒等を使用するようにしてもよい。また、金属を蒸着する方法としては、真空蒸着法などの物理的蒸着法、あるいは、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、プラズマＣＶＤ法などの化学的蒸着法等がある。
シールド層４の厚さは、０．１μｍ以上１０μｍとするのがよい。一般に金属層の厚さが薄い（例えば１μｍ以下の）場合、当該金属層は蒸着により得られ、金属層の厚さが厚い場合は当該金属層はメッキにより得られる。二芯平行ケーブル１の用途に応じて、シールド層４の望ましい厚さを決め、メッキ法または蒸着法を適宜選択することが好ましい。
ジャケット層５は、シールド層４を被覆する絶縁性の層であり、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の樹脂テープで形成されている。ジャケット層５を構成する樹脂テープは、シールド層４の周囲に例えば螺旋状（横巻き）に巻かれていることが好ましい。図１，図２に示す例では、ジャケット層５は、一枚の樹脂テープを巻き付けたもので形成されているが、複数枚の樹脂テープを巻き付けたものでもよい。図２ではテープの重なりの部分を省略して図示している。例えば二枚の樹脂テープにより二重に巻き付けられたものでもよい。二枚の樹脂テープで巻き付ける場合、巻き付けられる方向は、同じ向き或いは互いに逆向きとしてもよい。ジャケット層５のテープを同じ向きに巻くとケーブルの柔軟性が良好であり、逆向きに巻くとケーブルに捻れ癖が付きにくい。なお、ジャケット層５は、例えばポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を押し出し成形により形成するようにしてもよい。
また、図３に示す本実施形態の変形例の二芯平行ケーブル１Ａのように、ジャケット層５とシールド層４の間にドレイン線６（銅線等の金属線）を配置すると、当該ドレイン線６を基板やコネクタの接地端子に接続することでシールド層４の接地ができる。これにより、二芯平行ケーブルの接続加工時に加工が容易である。図３の例では、二本の金属線２とドレイン線６とが横並びになるように配置されているが、ドレイン線６は、ジャケット層５とシールド層４の間であれば、どの位置に配置してもよい（例えば、金属線２の上方や下方の位置などでもよい）。また、ドレイン線６の本数は１本または複数本のいずれも適宜選択できる。
次に、二芯平行ケーブル１の製造方法について説明する。
先ず、二本の金属線２を一定の間隔を空けて平行に配置する。続いて、例えば発泡ポリエチレンを用いて押し出し成形により、上記平行に配置された一対の金属線２を一体的に被覆し、その横断面の形状が長円となる絶縁樹脂３を形成する。
続いて、絶縁樹脂３の外周面上に金属メッキまたは金属蒸着を施すことにより、例えば銅、アルミニウム、銀、ニッケル等の金属からなるシールド層４を形成する。続いて、シールド層４の周囲に樹脂テープを螺旋状に巻き付けて絶縁性のジャケット層５を形成する。これにより、絶縁樹脂３と一体的に設けられた金属層（シールド層４）を有する二芯平行ケーブル１が製造される。
先ず、二本の金属線２を一定の間隔を空けて平行に配置する。続いて、例えば発泡ポリエチレンを用いて押し出し成形により、上記平行に配置された一対の金属線２を一体的に被覆し、その横断面の形状が長円となる絶縁樹脂３を形成する。
続いて、絶縁樹脂３の外周面上に金属メッキまたは金属蒸着を施すことにより、例えば銅、アルミニウム、銀、ニッケル等の金属からなるシールド層４を形成する。続いて、シールド層４の周囲に樹脂テープを螺旋状に巻き付けて絶縁性のジャケット層５を形成する。これにより、絶縁樹脂３と一体的に設けられた金属層（シールド層４）を有する二芯平行ケーブル１が製造される。
このような構成の二芯平行ケーブル１によれば、シールド層４は、絶縁樹脂３の外周面上に金属がメッキまたは蒸着されて形成される金属層であるので、例えば金属箔テープが絶縁樹脂３の外周に巻かれる場合のような、巻きの緩み、あるいは巻き皺が発生するおそれがない。これにより、差動信号の伝送において、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくできるととともに、高周波信号領域での急激な信号減衰（ディップ）の発生を抑えることができる。
また、シールド層４の周囲に絶縁性のジャケット層５が設けられているので、シールド層４を絶縁することができるとともに、外部からの汚染を防ぎ、また、耐水性のある二芯平行ケーブル１とすることができる。ジャケット層５が複数枚の樹脂テープで形成されている場合、例えば、二枚の樹脂テープを互いに逆向きで螺旋状に巻き付けて形成されている場合などは、シールド層４の絶縁性，二芯平行ケーブル１の耐水性等をさらに高めることができる。
実施例および比較例の二芯平行ケーブルにおけるモード変換量（Ｓｃｄ２１）およびディップ（サックアウト現象）の測定結果について説明する。
なお、Ｓｃｄ２１は、ポート１からポート２における差動モードからコモンモードへの変換量のことであり、ミックスモードＳパラメータの１つである。ＵＳＢケーブル（例えばＵＳＢ３．０）のコンプライアンス・テストでは−２０ｄＢ／ｍ以下と設定されている。また、ディップは、２０ＧＨｚ付近の周波数帯域で信号減衰量の周波数特性が急激に減少することである。
以下の測定では、長さ３ｍの二芯平行ケーブルに２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送した場合において、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍ以下のものを良好、−２５ｄＢ／ｍ以下のものを優秀と判定した。また、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍより大きいものを不良と判定した。また、ディップの発生の有無を検証した。
なお、Ｓｃｄ２１は、ポート１からポート２における差動モードからコモンモードへの変換量のことであり、ミックスモードＳパラメータの１つである。ＵＳＢケーブル（例えばＵＳＢ３．０）のコンプライアンス・テストでは−２０ｄＢ／ｍ以下と設定されている。また、ディップは、２０ＧＨｚ付近の周波数帯域で信号減衰量の周波数特性が急激に減少することである。
以下の測定では、長さ３ｍの二芯平行ケーブルに２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送した場合において、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍ以下のものを良好、−２５ｄＢ／ｍ以下のものを優秀と判定した。また、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍより大きいものを不良と判定した。また、ディップの発生の有無を検証した。
（実施例１）
実施例１の二芯平行ケーブルの構成は、図１，図２に示した構成であり、下記のようにして作成した。
ＡＷＧ３０の金属線２（外径０．２９ｍｍ）を二本１．２ｍｍ間隔で平行に並べ、その周囲を発泡ポリエチレン（絶縁樹脂３）で押し出し成形より一体被覆した。絶縁樹脂３は、その横断面形状が小判型となるように形成した。絶縁樹脂３の外周面上には、真空蒸着法を用いて銅を蒸着すことにより厚さ１μｍのシールド層４を形成した。図１，図２では、ジャケット層５は、一枚の樹脂テープで示しているが、本実施例では、二枚の樹脂テープを互いに逆向きに螺旋状に巻き付けてジャケット層５を形成した。
上記構成の実施例１の二芯平行ケーブルを長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送し、Ｓｃｄ２１およびディップに対する測定を行った。
測定の結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２５ｄＢ／ｍ以下であり、実施例１の二芯平行ケーブルの品質は優秀と判定された。また、２５ＧＨｚの周波数帯域までディップは発生しなかった。
実施例１の二芯平行ケーブルの構成は、図１，図２に示した構成であり、下記のようにして作成した。
ＡＷＧ３０の金属線２（外径０．２９ｍｍ）を二本１．２ｍｍ間隔で平行に並べ、その周囲を発泡ポリエチレン（絶縁樹脂３）で押し出し成形より一体被覆した。絶縁樹脂３は、その横断面形状が小判型となるように形成した。絶縁樹脂３の外周面上には、真空蒸着法を用いて銅を蒸着すことにより厚さ１μｍのシールド層４を形成した。図１，図２では、ジャケット層５は、一枚の樹脂テープで示しているが、本実施例では、二枚の樹脂テープを互いに逆向きに螺旋状に巻き付けてジャケット層５を形成した。
上記構成の実施例１の二芯平行ケーブルを長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送し、Ｓｃｄ２１およびディップに対する測定を行った。
測定の結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２５ｄＢ／ｍ以下であり、実施例１の二芯平行ケーブルの品質は優秀と判定された。また、２５ＧＨｚの周波数帯域までディップは発生しなかった。
（比較例１）
銅の金属層が面上に設けられているＰＥＴテープ（金属箔テープ）を、絶縁樹脂の周囲に螺旋状に巻き付けてシールド層を形成した。銅の金属層の厚さは６μｍ、ＰＥＴテープの厚さは９μｍとした。その他の構成は、上記実施例１と同様の構成とした。
上記構成の比較例１の二芯平行ケーブルを長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送し、Ｓｃｄ２１およびディップに対する測定を行った。
測定の結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍより大きく、比較例１の二芯平行ケーブルの品質は不良と判定された。また、２０〜２５ＧＨｚの周波数帯域でディップが発生した。絶縁樹脂の周囲に螺旋巻きした金属箔テープに緩みが生じたり、巻き皺が発生したことに起因すると考えられる。
銅の金属層が面上に設けられているＰＥＴテープ（金属箔テープ）を、絶縁樹脂の周囲に螺旋状に巻き付けてシールド層を形成した。銅の金属層の厚さは６μｍ、ＰＥＴテープの厚さは９μｍとした。その他の構成は、上記実施例１と同様の構成とした。
上記構成の比較例１の二芯平行ケーブルを長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送し、Ｓｃｄ２１およびディップに対する測定を行った。
測定の結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍより大きく、比較例１の二芯平行ケーブルの品質は不良と判定された。また、２０〜２５ＧＨｚの周波数帯域でディップが発生した。絶縁樹脂の周囲に螺旋巻きした金属箔テープに緩みが生じたり、巻き皺が発生したことに起因すると考えられる。
（比較例２）
銅の金属層が面上に設けられているＰＥＴテープ（金属箔テープ）を、絶縁樹脂の周囲に縦添えに巻き付けてシールド層を形成した。銅の金属層の厚さは６μｍ、ＰＥＴテープの厚さは９μｍとした。その他の構成は、上記実施例１と同様の構成とした。
上記構成の比較例２の二芯平行ケーブルを長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送し、Ｓｃｄ２１およびディップに対する測定を行った。
測定の結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍより大きく、比較例２の二芯平行ケーブルの品質は良好と判定された。また、２０〜２５ＧＨｚの周波数帯域でディップが発生した。絶縁樹脂の周囲に縦添え巻きした金属箔テープに緩みが生じたり、巻き皺が発生したことに起因すると考えられる。
銅の金属層が面上に設けられているＰＥＴテープ（金属箔テープ）を、絶縁樹脂の周囲に縦添えに巻き付けてシールド層を形成した。銅の金属層の厚さは６μｍ、ＰＥＴテープの厚さは９μｍとした。その他の構成は、上記実施例１と同様の構成とした。
上記構成の比較例２の二芯平行ケーブルを長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波信号を伝送し、Ｓｃｄ２１およびディップに対する測定を行った。
測定の結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍより大きく、比較例２の二芯平行ケーブルの品質は良好と判定された。また、２０〜２５ＧＨｚの周波数帯域でディップが発生した。絶縁樹脂の周囲に縦添え巻きした金属箔テープに緩みが生じたり、巻き皺が発生したことに起因すると考えられる。
以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。
１、１Ａ 二芯平行ケーブル
２ 金属線
３ 絶縁樹脂
４ シールド層
５ ジャケット層
６ ドレイン線
２ 金属線
３ 絶縁樹脂
４ シールド層
５ ジャケット層
６ ドレイン線
Claims (2)
- 一定の間隔を開けて平行に並べられた一対の金属線と、
前記一対の金属線を一体的に被覆し、横断面の断面形状が長円である絶縁樹脂と、
前記絶縁樹脂の外周に設けられたシールド層と、を備え、
前記シールド層は、前記絶縁樹脂の外周面上に金属がメッキまたは蒸着されて形成された層である、
二芯平行ケーブル。 - 前記シールド層の周囲に設けられた絶縁性のジャケット層を有する、請求項１に記載の二芯平行ケーブル。
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