JP3645170B2 - 電気ケーブル端部構造および電気ケーブル端部処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電気ケーブル端部構造および電気ケーブル端部処理方法に関し、特に高速信号伝送（高速デジタル差動伝送）用の電気ケーブル端部構造および電気ケーブル端部処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電気ケーブル（以下、単にケーブルという）の端部構造の一例として、特開平１０−２２３０５１号に開示されたシールド電線の端末処理構造および特公昭５６−２４４４７号に開示された同軸ケーブルの端末部形成方法が知られている。前者の端末処理構造は、２つのシート状シールド電線の中間部分がテープ又は熱収縮チューブで結束されて１本にまとめられ、分岐するために露出した両端部を各電線の自らのシールド層でシールドした構造となっている。
【０００３】
後者の端末部形成方法は、コルデル紐絶縁体が巻回された同軸ケーブルの端部に接栓固定金具を取付けるとき、このコルデル紐絶縁体を剥離し、露出した内部導体に熱収縮性プラスチックチューブを密着被覆して誘電体層とするものである。この誘電体層は、内部導体の特性インピーダンスを調整するために、その長さおよび厚さが任意に決定されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前者即ち特開平１０−２２３０５１号に開示されたシールド電線の端末処理構造においては、シールド電線の中間部分が熱収縮チューブで結束されることが開示されているものの、シールド電線の端部は、単にシールドされているのみであり、インピーダンスの整合を維持することができない。
【０００５】
また、後者即ち特公昭５６−２４４４７号に開示された同軸ケーブルの端末部形成方法においては、特性インピーダンスの整合を熱収縮チューブで行うことが開示されているものの、差動伝送信号線の場合については言及されていない。
【０００６】
このように、従来、シールド被覆が剥離された個々の差動伝送信号線とドレイン線は、バラバラの状態即ちそれらの電線の位置関係が維持されない状態で、対応する基板等に接続されるのが一般的であり、例えば、シールド被覆の端部部分と、この端部から露出したドレイン線の部分に個別に熱収縮チューブを密着被覆するということが行われていた。従って、露出した差動伝送信号線の特性インピーダンスが整合されず、信号の反射、信号のずれ等が生じるという問題があった。また、端部処理の工数、コストもかかっていた。
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、２本の差動伝送信号線およびドレイン線間の差動インピーダンスの整合（バランス）を維持し、信号の反射が少なく、２本の信号線間のスキュー（伝搬遅延時間差即ち信号のずれ）をなくすことにより伝送特性の劣化を防止し、高速信号伝送に適した電気ケーブル端部構造および電気ケーブル端部処理方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
本発明の他の目的は、インピーダンスの整合を工数をかけずに容易に行うことができる低コストな電気ケーブル端部構造および電気ケーブル端部処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電気ケーブル端部構造は、各々心線が絶縁被覆された２本の差動伝送信号線と、この差動伝送信号線に隣接して各差動伝送信号線から等距離に配置された１本のドレイン線と、これらを包囲するシールド被覆とを有する電気ケーブルの端部構造において、電気ケーブルの端部でシールド被覆が剥離されて露出された２本の差動伝送信号線およびドレイン線の周囲が、露出された差動伝送信号線およびドレイン線の前端部を除き、ケーブル内での互いの距離を維持するように、シールド被覆の端部と共に熱収縮チューブにより被覆されていることを特徴とするものである。
【００１０】
ここで、「差動伝送信号線」とは、２本の伝送線に位相が逆になった電圧を入力して信号を伝送するようにした信号線をいう。
【００１１】
「等距離」とは、完全に同じ距離をいう場合の他、電線の寸法誤差、製造誤差或いは電線の変形等により距離が僅かに異なる場合も含む。
【００１２】
「一本のドレイン線」とは、複数の銅線が撚られて全体として１本となっている電線も含む。
【００１３】
さらに、本発明の電気ケーブル端部処理方法は、各々心線が絶縁被覆された２本の差動伝送信号線と、この差動伝送信号線に隣接して各差動伝送信号線から等距離に配置された１本のドレイン線と、これらを包囲するシールド被覆とを有する電気ケーブルの端部処理方法において、電気ケーブルの端部でシールド被覆を剥離して２本の差動伝送信号線およびドレイン線を露出する工程と、露出された２本の差動伝送信号線およびドレイン線の周囲を、露出された差動伝送信号線およびドレイン線の前端部を除き、ケーブル内での互いの距離を維持するように、シールド被覆の端部と共に熱収縮チューブにより被覆する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の電気ケーブル端部構造および電気ケーブル端部処理方法は、電気ケーブルの端部でシールド被覆が剥離されて露出された２本の差動伝送信号線および１本のドレイン線の周囲が、露出された差動伝送信号線およびドレイン線の前端部を除き、ケーブル内での互いの距離を維持するように、シールド被覆の端部と共に熱収縮チューブにより被覆されているので、２本の差動伝送信号線およびドレイン線間の差動インピーダンスの整合（バランス）を維持し、信号の反射が少なく、２本の信号線間のスキュー（信号のずれ）をなくすことにより伝送特性の劣化を防止し、高速信号伝送に適したものとすることができる。
【００１５】
さらに、インピーダンスの整合を工数をかけずに容易に行うことができ、且つ低コストとすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のケーブル端部構造および電気ケーブル端部処理方法の好ましい実施の形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明のケーブル端部構造が適用される電気ケーブル（以下、単にケーブルという）の端部の斜視図であり、シールド被覆を部分的に剥離したところを示す。図２は、図１に示すケーブル端部を２−２線に沿って切断した断面を示すケーブルの２−２断面図である。図３は、図１に示すケーブル端部に熱収縮チューブを密着被覆した図１と同様な斜視図である。
【００１８】
以下、図１乃至図３を参照して説明する。図１に示すようにケーブル１は、一般的には、高速デジタル差動伝送用に好適なシールデッド・ツイステッド・ペア・ケーブルと称されるタイプのものである。図１から明らかなように、このケーブル１は、シールド被覆３と、このシールド被覆３の内側に配置された３本の電線Ｗを有する。図１ではシールド被覆３の端部が剥離されて、電線Ｗの端部１０即ち信号線４、６およびドレイン線８の端部１０が露出している。ケーブル１のシールド被覆３を剥離する際に、ケーブル１の端部１０を、図示しない保持具で保持する必要があるため、ある程度の長さに亘って露出させることとなる。従って信号線４、６は、露出した端部１０と、シールド被覆３内の信号線４、６とのインピーダンスが整合されなくなってしまうが、本発明の重要な、このインピーダンスを調整する方法については後述する。
【００１９】
このケーブル１の構造について図２を参照して更に詳細に説明する。シールド被覆３は、ポリエステルフィルムからなる絶縁性の外被３aと、その内面を覆うアルミ箔（接地導体）３ｂを有する。このアルミ箔３ｂの内側に配置された３本の電線Ｗは、信号線（差動伝送信号線）４、６及びドレイン線８から構成され、これら３本の電線Ｗは互いに捩られてケーブル１のシールド被覆３内に配置されている。信号線４と、信号線６は、夫々、心線４a、６aを有すると共に、これらの心線４a、６aを被覆する、例えば、ポリオレフィン系樹脂等の絶縁性の外被４b、６bを有する。
【００２０】
ドレイン線８は裸電線であり、信号線４および６に近接し、且つ信号線４と信号線６の各々から等距離に位置する。３本の電線Ｗは、シールド被覆３内で互いの距離が一定に維持されている。即ちドレイン線８は信号線４、６の心線４ａ、６ａから、この心線４ａ、６ａを覆う概ね外被４ｂ、６ｂの厚さに相当する距離だけ離隔した位置にある。図２に示す断面図は、理論的に考えられる形状を示したものであり、実際は、部材の寸法誤差、製造誤差、或いは変形等により位置関係は正確に一定ではない。また、ドレイン線８は、アルミ箔３ｂに接触した状態で収容されている。信号線４と信号線６は、任意の断面において、電圧の大きさが等しく接地点に対して逆極性であるように電圧が負荷される、所謂平衡線を構成している。
【００２１】
図１で説明した如く、ケーブル１の露出した端部１０は、ケーブル１のシールド被覆３内の信号線４，６とインピーダンスがミスマッチとなる。このため、図３に示すように、プラスチックの熱収縮（ヒートシュリンク）チューブ１２が、端部１０の前端部１４を除いて、即ち前端部１４を露出させてドレイン線８が信号線４、６の各々から等距離を維持するように端部１０とシールド被覆３に密着される。これによって、熱収縮チューブ１２は、差動インピーダンスの不整合（ミスマッチ）を防止乃至緩和し、電線Ｗ間のバランスを維持し、信号線４、６間のスキュー即ち信号のずれをなくすことができる。また、インピーダンスのミスマッチが最小限に押さえられるので反射が少なくなる。
【００２２】
このケーブル端部を電気部品即ち回路基板に接続した場合について、図４および図５を参照して説明する。図４は、信号線４、６を基板１６の一側２０の導体パッド１８、１８に接続した状態を示す斜視図である。図５は、ドレイン線８を基板１６の他側２２の導体パッド２４に接続した状態を示す、図４と同様な斜視図である。図４および図５に示すように、露出した信号線４、６の前端部１４は、基板１６の一側即ち上側２０に配置し、ドレイン線８は他側即ち裏側２２に配置される。この時、信号線４、６とドレイン線８は可撓性があるので、基板１６の上下に振り分けることができる。そしてドレイン線８と、前端部１４の外被４ｂ、６ｂが剥離されて露出した心線４ａ、６ａが夫々導体パッド２４、１８、１８上にはんだ付により固定される。導体パッド２４の位置は基板１６の反対側で導体パッド１８、１８の中間に位置している。図４、図５では、説明のため一本のケーブル１のみ示しているが、実際は複数のケーブルが、信号線４、６とドレイン線８の接続部を一側２０と他側２２で交互に並設される。隣接するケーブル１は、各ケーブル間で同じ極性（同相）が互いに隣接するように、導体パッド１８に接続される。これによって、クロストーク防止が可能となる。
【００２３】
この本発明の具体的な応用例を図６に示す。図６は、このようにケーブル１を配設した基板１６を有する雄コネクタ（プラグコネクタ）の正面図である。図６において、雄コネクタ３０のハウジング３２には矩形の開口３４が後方に向けて形成されている。この開口３４の内面には、雄コネクタ３０の挿抜方向に直交する方向に開口３４の全幅に亘って延びる１対のリブ３６、３６が、対向するように突設されて、その間に開口３４の全幅に延びるスロット３８が形成されている。スロット３８には、多数のコンタクト４０を配設した基板１６が挿入保持される。これらのコンタクト４０は前述の導体パッド１８、１８、２４と電気的に導通するものであればよい。従って、基板１６の両面には前述の位置関係でコンタクト４０が配設されている。コンタクト４０の先端部は開口３４内に露出して、嵌合する他のコネクタ（図示せず）のコンタクトとの接触部となる。
【００２４】
しかしケーブル１の配置は、この他にも種々考えられ、例えば、基板の同じ側に導体パッド１８、１８、２４を設けて、それらに３本の電線Ｗを接続しても勿論よい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のケーブル端部構造が適用される電気ケーブルの端部の斜視図であり、シールド被覆を部分的に剥離したところを示す。
【図２】図１に示すケーブル端部を２−２線に沿って切断した断面を示すケーブルの２−２断面図
【図３】図１に示すケーブル端部に熱収縮チューブを密着被覆した図１と同様な斜視図
【図４】信号線を基板の一側の導体パッドに接続した状態を示す斜視図
【図５】ドレイン線を基板の他側の導体パッドに接続した状態を示す、図４と同様な斜視図
【図６】本発明の具体例応用例である雄コネクタの正面図
【符号の説明】
１ 電気ケーブル
３ シールド被覆
４、６ 差動伝送信号線
４ａ、６ａ 心線
４ｂ、６ｂ 外被
８ ドレイン線
１０ 端部
１２ 熱収縮チューブ
１４ 前端部

Claims (2)

1. 各々心線が絶縁被覆された２本の差動伝送信号線と、該差動伝送信号線に隣接して各前記差動伝送信号線から等距離に配置された１本のドレイン線と、これらを包囲するシールド被覆とを有する電気ケーブルの端部構造において、
   前記電気ケーブルの端部で前記シールド被覆が剥離されて露出された前記２本の差動伝送信号線および前記ドレイン線の周囲が、露出された前記差動伝送信号線および前記ドレイン線の前端部を除き、前記ケーブル内での互いの距離を維持するように、前記シールド被覆の端部と共に熱収縮チューブにより被覆されていることを特徴とする電気ケーブル端部構造。
2. 各々心線が絶縁被覆された２本の差動伝送信号線と、該差動伝送信号線に隣接して各前記差動伝送信号線から等距離に配置された１本のドレイン線と、これらを包囲するシールド被覆とを有する電気ケーブルの端部処理方法において、
   前記電気ケーブルの端部で前記シールド被覆を剥離して前記２本の差動伝送信号線および前記ドレイン線を露出する工程と、
   露出された前記２本の差動伝送信号線および前記ドレイン線の周囲を、露出された前記差動伝送信号線および前記ドレイン線の前端部を除き、前記ケーブル内での互いの距離を維持するように、前記シールド被覆の端部と共に熱収縮チューブにより被覆する工程とを含むことを特徴とする電気ケーブル端部処理方法。

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