JP4262555B2 - 細径同軸ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、中心導体に多孔質、或いは発泡構造を有する絶縁被覆層を施した後、中空圧縮撚り線からなるシールド導体を設ける同軸ケーブルおよびその製造方法に関するものである。

情報量の増大化や高速伝送化の流れを受けて、携帯情報端末のアンテナ配線や、ＬＣＤとＣＰＵを結ぶ配線等に、最近同軸ケーブルが使われつつある。また、情報端末やノートパソコンの小型化、薄型化により、同軸ケーブルにも細径化が要求されている。

一般に良好な高周波特性（伝送損失が小さく、遅延時間が小さい）を持つ同軸ケーブルを得るためには、中心導体と外部シールド導体の間に形成される電気絶縁性の被覆層の誘電率をできるだけ小さくすることが重要である。

そのために、絶縁被覆層には、ふっ素樹脂やポリオレフィン樹脂などの低誘電率樹脂が用いられることが多く、また見掛けの誘電率を下げるために発泡化する場合も多い。

絶縁被覆層にふっ素樹脂を用いた場合でも、ポリテトラフルオロ樹脂の誘電率が２．１程度であって、誘電率をこれ以下にするには、多孔質構造、或いは、発泡構造など空気泡（空間部）を絶縁被覆層に導入する必要がある。

絶縁被覆層を多孔質化する方法としては、例えば、ポリテトラフルオロ樹脂では、多孔質化したテープを中心導体に巻き付ける方法があるが、巻き付けた後の外径に段差が生じる。発泡の場合には、特に、直径が細かくなると、発泡外径を均一にすることが困難になる。

同軸ケーブルでは、このような構造の絶縁被覆層上に、シールド導体を設けることになるが、これを、例えば、撚り線で構成して巻き付けると、シールド導体の外径が均一にならず、特性インピーダンスが変動する。

また、絶縁被覆層の誘電率を低くするためには、多孔質度、発泡度を高める必要があるが、これらを高（５０％以上）くすると、絶縁被覆層の強度が低下し、撚り線や編組線で構成したシールド導体を被覆すると、簡単に変形して、その結果、特性インピーダンスが変動する。

このような不具合を解消する方法としては、例えば、特許文献１には、絶縁被覆層を、絶縁層とスキン層との２層構造として、絶縁層だけを発泡形の樹脂で構成した同軸ケーブルが提案されている。

しかしながら、この特許文献１に開示されている同軸ケーブルには、以下に説明する技術的な課題があった。
特開２０００−４８６５３号公報

すなわち、特許文献１に開示されている同軸ケーブルでは、絶縁被覆層が二層構造となるため製造装置が複雑化して、コストアップを招くと共に、発泡させて誘電率を下げる効果が減少する。

また、一般に、同軸ケーブルにおけるシールド効果は、撚り線構造のシールド導体よりも編組構造のシールド導体の方が高い。ところが、この構造のシールド導体は、編組加工速度が遅くコストアップになるという問題があった。

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、製造装置の複雑化を排除しつつ、発泡効果の低減を防止して、コストの低減を図ることができる細径同軸ケーブルおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、中心導体と、前記中心導体の外周を覆う絶縁被覆層と、前記絶縁被覆層の外周を覆うシールド導体とを備えた細径同軸ケーブルにおいて、前記絶縁被覆層を発泡させたふっ素樹脂で構成し、前記シールド導体は、複数本の中実状素線を、相互に当接するようにして撚り掛けた中空状の圧縮撚り線により構成するようにした。

このように構成した細径同軸ケーブルによれば、発泡させたふっ素樹脂からなる絶縁被覆層は、２層構造とする必要がないので、製造装置の複雑化を回避することができ、発泡させて誘電率を下げる効果も犠牲にすることが殆どない。また、中空状の圧縮撚り線で構成したシールド導体は、通常の撚り線を得る工程に、圧縮ダイスを加えるだけなので、編み組構造のシールド導体のように加工速度が遅くならない。

前記ふっ素樹脂の発泡は、発泡後の多孔率を５０〜９０％とすることができる。

多孔率（発泡率）（空気の体積分率）が、５０％以下になると、誘電率の低下が小さくなるとともに、強度が大きくなって、中空状の圧縮撚り線をその外周に形成する際に、変形させることが難しくなり、シールド導体との密着性が阻害され、シールド効果が低減する。

一方、多孔率が９０％を越えると、強度低下が顕著になって、中空状の圧縮撚り線をその外周に形成する際に、供給が困難になるとともに、変形が大きくなり過ぎる。

前記シールド導体の外周に電気絶縁性の保護被覆層を設けることができる。

また、本発明は、中心導体と、前記中心導体の外周を覆う絶縁被覆層と、前記絶縁被覆層の外周を覆うシールド導体とを備えた細径同軸ケーブルの製造方法において、前記中心導体の外周に、発泡剤を含んだふっ素樹脂を押出して、所定の多孔率を備えた前記絶縁被覆層を形成した絶縁被覆導体を得る工程と、前記絶縁被覆導体の外周に、所定本数の金属線を隣接配置して、これを圧縮ダイスに通過させることで、前記金属線を、圧縮撚り線構造として前記シールド導体とする工程とで構成した。

ふっ素樹脂としては、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（以下、ＰＦＡと略す）や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（以下、ＦＥＰと略す）を用いることができ、これらに炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム等の無機系の発泡剤を添加して用いる。

前記シールド導体の外周には、電気絶縁性の保護被覆層を押出し成形することができる。

本発明にかかる細径同軸ケーブルおよびその製造方法よれば、絶縁被覆層を発泡させた単層のふっ素樹脂で構成し、シールド導体を中空状の圧縮撚り線により構成するので、製造装置の複雑化を排除しつつ、発泡効果の低減を防止して、コストの低減を図ることができる。

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。同図に示した細径同軸ケーブルは、中心導体１０と、絶縁被覆層１２と、シールド導体１４と、保護被覆層１６とを備えている。

中心導体１０は、銅などの金属線から構成され、本実施例の場合には、複数の金属線の撚り線から構成されている。絶縁被覆層１２は、中心導体１２の外周を覆うように形成されていて、本実施例の場合には、発泡させたふっ素樹脂から構成されている。

絶縁被覆層１２には、ＰＦＡや、ＦＥＰを用いることができ、これに無機系の発泡剤を添加して、所定の倍率に発泡させて、多孔化させる。この場合の多孔率は、５０〜９０％の範囲内が望ましい。

その理由は、多孔率（発泡率）（空気の体積分率）が、５０％以下になると、誘電率の低下が小さくなるとともに、強度が大きくなって、中空状の圧縮撚り線をその外周に形成する際に、変形させることが難しくなり、シールド導体との密着性が阻害され、シールド効果が低減する。一方、多孔率が９０％を越えると、強度低下が顕著になって、中空状の圧縮撚り線をその外周に形成する際に、供給が困難になるとともに、変形が大きくなり過ぎるので、多孔率を、５０〜９０％の範囲内に制限する。

シールド導体１４は、中空状の圧縮撚り線により構成されている。中空状の圧縮撚り線は、複数本の円形断面の素線１５を、相互に当接するようにして、同一円周上に配置し、各素線１５を一方向に撚り掛けながら、圧縮ダイスに挿通させて、各素線１５が相互に当接している部分を、部分的に変形させることで、その形状が崩れることなく維持されるものである。

本実施例の場合、このような圧縮撚り線構造からなるシールド導体１４は、多孔化された絶縁被覆層１２の外周に形成され、圧縮する際には、素線１５の内径が収縮するので、絶縁被覆層１２の外周縁は、一部が潰されるようにして、素線１５間の隙間に食込み、これにより絶縁被覆層１２の外周とシールド導体１４とが、良好に密着することになる。

保護被覆層１６は、シールド導体１４の外周を覆うようにして設けられているが、この保護被覆層１６は、必ずしも設ける必要はないが、これを設ける場合には、被覆層１４と同様に、例えば、ＦＥＰ、ＰＦＡ等の弗素系樹脂、或いはアモルファスポリオレフィン樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の合成樹脂を、シールド導体１６の外周に押し出し成形して、形成することができる。

以下に、本発明のより具体的な実施例を比較例とともに説明する。

具体的実施例１

０．１１２×７本撚りの中心導体１０（銀メッキ軟銅線）を、クロスヘッドダイスに導き丸形状のノズルを通過させながら、引き取り速度１１ｍ／ｍｉｎの速度で引き取りつつ３５０℃の押し出し温度にて発泡ＦＥＰ樹脂を押出して、絶縁被覆層１２を形成して、絶縁被覆導体を得た。絶縁被覆層１２の被覆径は、０．８１〜０．８７ｍｍ、発泡率は、６５％、絶縁被覆層１２の等価誘電率は、１．３８５であった。

更に得られた絶縁被覆導体に０．１５９ｍｍの銀メッキ銅線２１本を絶縁被覆層１２の円周上に配置し、更に１．１ｍｍの圧縮ダイスに１５ｍ／ｍｉｎの速度で通過させ、外部導体シールド１４となる銅線の圧縮撚り線成形を行った。この圧縮成型後の外径は、１．１ｍｍとなり、シールド導体１４内の絶縁被覆導体の外径は、０．７９ｍｍまで圧縮した。

更に得られたケーブルをクロスヘッドダイスに導き引き取り速度１０ｍ／ｍｉｎの速度で引き取りながら径３φのノズルを通過させ、ＦＥＰ樹脂を樹脂厚み０．０５ｍｍで押出し被覆して、保護被覆層１６を成形し、最終外径１．２ｍｍで、断面形状が図１に示すような形態の同軸ケーブルを得た。得られた同軸ケーブルは、長手方向の径が安定していた。

得られた同軸ケーブルの特性インピーダンスを測定した結果５０．５Ωであることがわかり、更にネットワークアナライザ（アジレント製８７２０ＥＳ）によるＳ２１伝送特性評価を行った結果、５ＧＨｚで−２．７ｄＢ、でありＳＷＲは１．１５であった。（１ｍサンプル）

比較例

０．１１２×７本撚りの中心導体１０ａ（銀メッキ軟銅線）をクロスヘッドダイスに導き、丸形状のノズルを通過させ引き取り速度１１ｍ／ｍｉｎの速度で引き取りながら３５０℃の押し出し温度にて発泡ＦＥＰ樹脂の押出絶縁被覆を行い、絶縁被覆層１２ａを形成した。被覆後の被覆径は、０．８１〜０．８７ｍｍ、発泡率は、６５％、被覆層１２ａの等価誘電率は、１．３８５であった。

更に得られた絶縁被覆導体に０．１４４ｍｍの銀メッキ銅線２１本を絶縁被覆層１２ａの円周上に配置し、更に１５ｍ／ｍｉｎの速度でシールド導体１４ａとなる銅線の撚り線加工を行った。この加工後のシールド導体１４ａの外径は、０．９５４〜１．０１４ｍｍと変動していた。

この理由は、シールド導体１４ａは、圧縮を加えない単なる撚り線加工のため、形状安定性に欠けて、外径が変動し、絶縁被覆層１２ａとの間の密着性も十分でなかった。

更に得られたケーブルをクロスヘッドダイスに導き引き取り速度１０ｍ／ｍｉｎの速度で引き取りながら径３φのノズルを通過させ、ＦＥＰ樹脂を樹脂厚み０．０５ｍｍで保護被覆層１６ａを成形し、最終外径１．０５４〜１．１１４ｍｍの同軸ケーブルを得た。得られた同軸ケーブルの断面を図２に示している。

得られた同時ケーブルは、長手方向で長径が変動していた。また、得られたケーブルの特性インピーダンスを測定した結果５１〜５４Ωと長手方向に変動していることが分かり、更にネットワークアナライザ（アジレント製８７２０ＥＳ）によるＳ２１伝送特性評価を行った結果、５ＧＨｚで−３．４ｄＢ、でありＳＷＲは１．２６であった。（１ｍサンプル）

本発明にかかる細径同軸ケーブルの一実施例を示す断面図である。 比較例にかかる同軸ケーブルの断面図である。

符号の説明

１０ 中心導体
１２ 絶縁被覆層
１４ シールド導体
１６ 保護被覆層

Claims (5)

1. 中心導体と、前記中心導体の外周を覆う絶縁被覆層と、前記絶縁被覆層の外周を覆うシールド導体とを備えた細径同軸ケーブルにおいて、
   前記絶縁被覆層を発泡させたふっ素樹脂で構成し、
   前記シールド導体は、複数本の中実状素線を、相互に当接するようにして撚り掛けた中空状の圧縮撚り線により構成することを特徴とする細径同軸ケーブル。
2. 前記ふっ素樹脂の発泡は、発泡後の多孔率を５０〜９０％とす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. 前記シールド導体の外周に電気絶縁性の保護被覆層を設け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. 中心導体と、前記中心導体の外周を覆う絶縁被覆層と、前記絶縁被覆層の外周を覆うシールド導体とを備えた細径同軸ケーブルの製造方法において、
   前記中心導体の外周に、発泡剤を含んだふっ素樹脂を押出して、所定の多孔率を備えた前記絶縁被覆層を形成した絶縁被覆導体を得る工程と、
   前記絶縁被覆導体の外周に、所定本数の金属線を隣接配置して、これを圧縮ダイスに通過させることで、前記金属線を、圧縮撚り線構造として前記シールド導体とする工程とを有することを特徴とする細径同軸ケーブルの製造方法。
5. 前記シールド導体の外周に電気絶縁性の保護被覆層を押出し成形することを特徴とする請求項４記載の細径同軸ケーブルの製造方法。

Images