JP3934411B2 - 細径同軸ケーブル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、同軸ケーブルに関し、特に、良好な電気特性を備えた細径の同軸ケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
情報通信分野では、授受する情報量の増大化や、高速伝送化の流を受けて、携帯情報端末装置のアンテナ配線や、ＬＣＤ表示部とＣＰＵとの間を結ぶ配線材などに、ノイズの影響を受け難い同軸ケーブルが使われつつある。
【０００３】
一方で、このような分野に用いられる各種の電子部品は、小型化，薄型化の要請が極めて強く、同軸ケーブルにおいても同様に細径化が要求されている。同軸ケーブルの細径化を実現するためには、中心導体の細径化や、外部導体の薄膜化が有効であり、特に、外部導体をメッキ層として、薄膜化する手段は、その効果が顕著になる。
【０００４】
しかしながら、細径化し過ぎると、同軸ケーブル自体の抗張力が大きく低下し、取り扱い難くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、良好でかつ安定した電気的特性を有し、引張性能も向上させることができる細径同軸ケーブルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、横断面の中心に配置される細径な中心導体と、前記中心導体の外周に被覆形成される絶縁被覆層と、前記絶縁被覆層の外周面に被覆形成される外部導体層と、前記外部導体層の外周に被覆形成される保護層とを備えた細径同軸ケーブルにおいて、前記同軸ケーブルは、前記保護層は、その最外径を１ｍｍ以下に形成したものであり、前記絶縁被覆層は、前記中心導体の長手方向に沿って縦添えされた補強繊維と、前記補強繊維を結着する樹脂マトリックスとからなり、前記補強繊維は、鞘芯型複合繊維の芯部である高融点成分であり、前記樹脂マトリックスは、前記鞘芯型複合繊維を前記中心導体の外周に縦添えした状態で、溶融させて前記補強繊維を結着する前記鞘芯型複合繊維の鞘部である低融点成分で構成した。
【０００７】
前記樹脂マトリックスは、熱可塑性樹脂から構成することができる。
【０００９】
前記複合繊維は、鞘部と芯部とを備え、前記鞘部の融点が前記芯部の融点よりも２０℃以上低く、前記鞘部を前記芯部よりも早期に溶融させて、前記芯部に熱融着させることができる。
【００１０】
前記鞘芯型複合繊維は、前記鞘部と芯部とを構成する材料を、誘電率４．０以下のポリマーで構成することができる。
【００１１】
前記鞘芯型複合繊維は、前記鞘部と芯部とを構成する材料を、融点の異なるポリオレフィンで構成することができる。
【００１２】
前記絶縁被覆層は、当該絶縁被覆層の断面中に空隙が占める面積比を５％以上とすることができる。
【００１３】
前記空隙は、前記絶縁被覆層の外周部に到達していないようにすることができる。
【００１４】
前記外部導体をメッキにより形成することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２は、本発明にかかる細径同軸ケーブルの一実施例を示している。
【００１７】
図１は、本発明にかかる細径同軸ケーブル１０の被覆部分を段階的に除去した状態の斜視図であり、図２は、同細径ケーブル１０の横断面図であり、本実施例の細径同軸ケーブル１０は、中心導体１２と、絶縁被覆層１４と、外部導体層１６と、保護層１８とを備えている。
【００１８】
中心導体１２は、円形断面の細径な銅線などの電気良導体から構成され、同軸ケーブル１０の横断面の中心に配置される。絶縁被覆層１４は、中心導体１２の外周を、隙間なく覆うようにして、被覆形成され、中心導体１２の長手方向に沿って縦添えされた複数本の補強繊維１４ａと、この補強繊維１４ａを一体として結着する樹脂マトリックス１４ｂとを備えている。
【００１９】
外部導体層１６は、絶縁被覆層１４の外周面に被覆形成され、保護層１８は、外部導体層１６の外周に被覆形成される。樹脂マトリックス１４ｂは、ポリエチレンナフタレート，ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの熱可塑性樹脂から構成することができる。
【００２０】
補強繊維１４ａと樹脂マトリックス１４ｂは、補強繊維１４ａを高融点成分とし、樹脂マトリックス１４ｂを低融点成分とする鞘芯型複合繊維を用いる。
【００２１】
このような複合繊維を使用する場合には、複合繊維を中心導体１２の外周に縦添えした状態で、低融点成分を溶融させることで、補強繊維１４ａを樹脂マトリックス１４ｂで一体的に結着する。
【００２２】
また、このような複合繊維を使用する場合には、鞘部（低融点成分）と芯部（高融点成分）とを備えた鞘芯型複合繊維が、低融点の鞘部同士が相互に隣接芯部の補強繊維を比較的均一に配置できるのでより好ましく、鞘部の融点が芯部の融点よりも２０℃以上低いものを用いれば、鞘部を芯部よりも早期に溶融させて、芯部に熱融着させることができる。
【００２３】
この種の鞘芯型複合繊維としては、芯部がポリアリレートで、鞘部がポリエチレンナフタレート、芯部がポリプロピレンで、鞘部がポリエチレン、芯部がポリエチレンテレフタレートで、鞘部がポリエチレンまたはポリプロピレンなど、芯部がポリアリレートで、鞘部がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などが挙げられる。
【００２４】
さらに、鞘芯型複合繊維を用いる場合には、鞘部と芯部とを構成する材料を、誘電率４．０以下のポリマーで構成することが望ましい。また、鞘芯型複合繊維を用いる場合には、鞘部と芯部とを構成する材料を、融点の異なるポリオレフィンで構成することが望ましい。
【００２５】
また、鞘芯型複合繊維の芯部の引張弾性率の高いもの、例えば、５８８００Ｍｐａ以上のものを用いれば、より高強度の細径同軸ケーブルを得ることができ、かかる引張弾性率を有する芯部としては、ポリアリレートを例示することができる。
【００２６】
絶縁被覆層１４は、空隙が占める面積比を５％以上とすることが望ましく、この場合の空隙は、絶縁被覆層１４の外周部に到達していないようにすることが、より一層望ましい。外部導体１６は、例えば、無電解銅メッキ層の上に、電解銅メッキ層を設けることで形成する。保護層１８は、その最外径を１ｍｍ以下に形成することが望ましい。
【００２７】
以下に、本発明のより具体的な実施例および比較例について、その製造方法とともに説明する。
（実施例１）
中心導体１２（外径がφ０．０５ｍｍの銀メッキ銅線）の周囲に、芯部成分（補強繊維１４ａ）が比誘電率３．８で、融点が３１０℃のポリアリレートで、鞘部成分（樹脂マトリックス１４ｂ）が比誘電率２．９で、融点が２７０℃のＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）であって、芯部と鞘部の断面積比が、６４．５：３５．５で、３２本のフィラメントから構成されトータル繊度が２２０ｄｔｅｘの鞘芯型複合繊維（株式会社クラレ製；商品名ベックリー）２本を縦添えした後に、内径がφ０．２４ｍｍの加熱成形ノズルに導入して、鞘部を溶融させて、中心導体１２の外周を被覆する絶縁被覆層１４を形成し、外径がφ０．２３ｍｍの繊維強化熱可塑性被覆導体を得た。
【００２８】
次いで、得られた繊維強化熱可塑性被覆導体に対して、過マンガン酸ナトリウムＮａＯＨ水溶液に浸漬して粗面化処理を施し、引き続いて、アルコールにより洗浄して、金属ナトリウムを除去した後、湯洗，水洗を行い、二酸化第一錫を吸着させ、さらに、二酸化パラジウム溶液に浸漬して、パラジウムを絶縁被覆層１４の外周に還元析出させる。
【００２９】
しかる後に、無電解銅メッキ，電解銅メッキを施して、絶縁被覆層１４の外周に、厚さ５０μｍの外部導体層１６を形成した後に、保護被覆層１８として、厚さ０．１ｍｍのＰＶＣ被覆を施し、外径がφ０．５３ｍｍの細径同軸ケーブル１０を得た。
【００３０】
得られた細径同軸ケーブル１０の繊維強化熱可塑性樹脂製の絶縁被覆層１４の部分で切断して、その断面において空隙が占める割合を、比重瓶を使用して、見掛けの比重を測定して、算出したところ、これが１２．５％であり、特性インピーダンスは、５０Ωであった。
【００３１】
また、細径同軸ケーブル１０の引張性能をインストロン型万能試験機にて測定したところ、引張弾性率で６７６２０Ｍｐａであった。（弾性率は、絶縁被覆層１４までの断面積から算出した）
以上の説明から明らかなように、実施例１で得られた細径同軸ケーブル１０によれば、電気的特性は、特性インピーダンスが５０Ωで安定しているとともに、外径をφ０．５３ｍｍと非常に細くしても、引張弾性率が６７６２０Ｍｐａと大きな値を有していて、引張性能も向上させることができることが確認された。
（実施例２）中心導体１２（外径がφ０．０５ｍｍの銀メッキ銅線）の周囲に、芯部成分（補強繊維１４ａ）が比誘電率２．３で、融点が１６３℃のポリプロピレンで、鞘部成分（樹脂マトリックス１４ｂ）が比誘電率２．３で、融点が１３１℃のポリエチレンであって、芯部と鞘部の断面積比が、１：１で、５０本のフィラメントから構成されトータル繊度が５５ｄｔｅｘの鞘芯型複合繊維（宇部日東化成株式会社製）３本を縦添えした後に、内径がφ０．１８ｍｍの加熱成形ノズルに導入して、鞘部を溶融させて、中心導体１２の外周を被覆する絶縁被覆層１４を形成し、外径がφ０．１７５ｍｍの繊維強化熱可塑性樹脂被覆導体を得た。
【００３２】
次いで、得られた繊維強化熱可塑性樹脂被覆導体に対して、実施例１と同様にして粗面化処理およびパラジウムの還元析出を施し、無電解銅メッキ，電界銅メッキを施して、絶縁被覆層１４の外周に、厚さ５０μｍの外部導体層１６を形成した後に、保護被覆層１８として、厚さ０．１ｍｍのＰＶＣ被覆を施し、外径がφ０．４７５ｍｍの細径同軸ケーブル１０を得た。
【００３３】
なお、この場合の粗面化処理は、上記第１実施例と同じである。得られた細径同軸ケーブル１０の繊維強化熱可塑性樹脂製の絶縁被覆層１４の部分で切断して、その断面において空隙が占める割合を、比重瓶を使用して見掛けの比重を測定して、算出したところ、これが５．１％であり、特性インピーダンスは、５０Ωであった。
【００３４】
また、細径同軸ケーブル１０の引張性能をインストロン型万能試験機にて測定したところ、引張弾性率で８８２０Ｍｐａであった。（弾性率は、絶縁被覆層１４までの断面積から算出した）
以上の説明から明らかなように、実施例２で得られた細径同軸ケーブル１０によれば、電気的特性は、特性インピーダンスが５０Ωで安定しているとともに、外径をφ０．４７５ｍｍと、実施例１よりも一層細くしても、引張弾性率が８８２０Ｍｐａと大きな値を有していて、実用的な引張性能を確保できることが確認された。
（比較例１）
中心導体（外径がφ０．０５ｍｍの銀メッキ銅線）の周囲に、比誘電率が２．３のＨＤＰＥ樹脂（三井化学株式会社製；商品名Ｈｉｚｅｘ６３００Ｍ）を被覆して、φ０．１８ｍｍの被覆導体を得た。
【００３５】
次いで、得られた被覆導体に対して、実施例１と同様な粗面化処理を施し、無電解銅メッキ，電解銅メッキを施して、厚さ５０μｍの外部導体層を形成した後に、保護被覆層として、厚さ０．１ｍｍのＰＶＣ被覆を施し、外径がφ０．４８ｍｍの細径同軸ケーブルを得た。
【００３６】
なお、この場合の粗面化処理は、上記第１実施例と同じである。得られた細径同軸ケーブルの特性インピーダンスは、５０Ωで、細径同軸ケーブルの引張性能をインストロン型万能試験機にて測定したところ、引張弾性率で５７８２Ｍｐａであった。（弾性率は、絶縁被覆までの断面積から算出した）
この比較例１で得られた細径同軸ケーブルは、特性インピーダンスが５０Ωと安定しているものの、引張弾性率が５７８２Ｍｐａであって、実施例２よりもかなり劣る値であった。
（比較例２）
中心導体（外径がφ０．０５ｍｍの銀メッキ銅線）の周囲に、比誘電率が２．１の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（ダイキン化学工業学株式会社製；商品名ＮＰ−１２Ｘ）を被覆して、φ０．１７ｍｍの被覆導体を得た。
【００３７】
次いで、得られた被覆導体に対して、実施例１と同様な粗面化処理を施し、無電解銅メッキ，電解銅メッキを施して、厚さ５０μｍの外部導体層を形成した後に、保護被覆層として、厚さ０．１ｍｍのＰＶＣ被覆を施し、外径がφ０．４７ｍｍの細径同軸ケーブルを得た。
【００３８】
なお、この場合の粗面化処理は、上記第１実施例と同じである。得られた細径同軸ケーブルの特性インピーダンスは、５０Ωで、細径同軸ケーブルの引張性能をインストロン型万能試験機にて測定したところ、引張弾性率で６１７４Ｍｐａであった。（弾性率は、絶縁被覆までの断面積から算出した）
この比較例２で得られた細径同軸ケーブルは、特性インピーダンスが５０Ωと安定しているものの、引張弾性率が６１７４Ｍｐａであって、実施例２よりもかなり劣る値であった。
【００３９】
なお、上記実施例では、絶縁被覆層１４を形成する場合の鞘芯型複合繊維として、ポリアリレート（芯部）／ＰＥＮ（鞘部）、ポリプロピレン（芯部）／ポリエチレン（鞘部）の２種類を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、以下の樹脂の組み合わせでもよい。
ＰＥＴ（芯部）／ポリエチレン（鞘部）、ＰＥＴ（芯部）／ポリプロピレン（鞘部）、ポリアリレート（芯部）／ＰＰＳ（鞘部）
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる細径同軸ケーブルによれば、良好でかつ安定した電気的特性を有し、引張性能も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる細径同軸ケーブルの一実施例を示す斜視図である。
【図２】図１の横断面図である。
【符号の説明】
１０ 細径同軸ケーブル
１２ 中心導体
１４ 絶縁被覆層
１４ａ 補強繊維
１４ｂ マトリックス樹脂
１６ 外部導体層
１８ 保護層

Claims (8)

1. 横断面の中心に配置される細径な中心導体と、前記中心導体の外周に被覆形成される絶縁被覆層と、前記絶縁被覆層の外周面に被覆形成される外部導体層と、前記外部導体層の外周に被覆形成される保護層とを備えた細径同軸ケーブルにおいて、
   前記同軸ケーブルは、前記保護層は、その最外径を１ｍｍ以下に形成したものであり、
   前記絶縁被覆層は、前記中心導体の長手方向に沿って縦添えされた補強繊維と、前記補強繊維を結着する樹脂マトリックスとからなり、
   前記補強繊維は、鞘芯型複合繊維の芯部である高融点成分であり、
   前記樹脂マトリックスは、前記鞘芯型複合繊維を前記中心導体の外周に縦添えした状態で、溶融させて前記補強繊維を結着する前記鞘芯型複合繊維の鞘部である低融点成分で構成したことを特徴とする細径同軸ケーブル。
2. 前記樹脂マトリックスは、熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の細径同軸ケーブル。
3. 前記鞘芯型複合繊維は、鞘部と芯部とを備え、前記鞘部の融点が前記芯部の融点よりも２０℃以上低く、前記鞘部を前記芯部よりも早期に溶融させて、前記芯部に熱融着させることを特徴とする請求項１または２記載の細径同軸ケーブル。
4. 前記鞘芯型複合繊維は、前記鞘部と芯部とを構成する材料を、誘電率４．０以下のポリマーで構成することを特徴とする請求項３記載の細径同軸ケーブル。
5. 前記鞘芯型複合繊維は、前記鞘部と芯部とを構成する材料を、融点の異なるポリオレフィンで構成することを特徴とする請求項３または４記載の細径同軸ケーブル。
6. 前記絶縁被覆層は、当該絶縁被覆層の断面中に空隙が占める面積比を５％以上とすることを特徴とする請求項１ないしは５記載の細径同軸ケーブル。
7. 前記空隙は、前記絶縁被覆層の外周部に到達していないことを特徴とする請求項６記載の細径同軸ケーブル。
8. 前記外部導体をメッキにより形成することを特徴とする請求項１ないしは７記載の細径同軸ケーブル。

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