JP5239304B2 - Coaxial cable and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、高周波信号の伝送路に使用される同軸ケーブル及びその製造方法に係り、特に、携帯電話などの電子機器、超音波検査装置などの医療機器など、省スペース化が重要視される用途での同軸ケーブル及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a coaxial cable used for a transmission path of a high-frequency signal and a method for manufacturing the same, and in particular, an application in which space saving is regarded as important, such as an electronic device such as a mobile phone and a medical device such as an ultrasonic inspection apparatus. The present invention relates to a coaxial cable and a manufacturing method thereof.
一般的な図4に示す同軸ケーブル41は、内部導体42、内部絶縁体43、外部導体44および外部絶縁体45から構成される。内部導体42は、Cuを主体とする金属の単線または単線を撚り合わせた撚り線が使用される。内部絶縁体43は、高周波信号の伝送における損失を低くする目的から、比誘電率が低いフッ素樹脂が一般的に使用される。外部導体44は、複数の単線を内部絶縁体43の周囲に横巻した構造が広く使用されている。外部絶縁体45は、用途に応じて様々な材料が使用されるが、絶縁性および耐熱性に優れたフッ素系樹脂が多く使われている。
A general
近年、電子機器や医療機器の小型化、軽量化および高機能化が進み、それらに使用される同軸ケーブルの細径化が強く要求されるようになった。そのため、同軸ケーブルの各構成要素について、細径化のための技術開発が進められてきた。例えば、外部導体44については、横巻に使用する単線として直径が約13μmと細い銅線が量産されている。
In recent years, electronic devices and medical devices have been reduced in size, weight, and functionality, and the coaxial cables used for them have been strongly demanded to have a smaller diameter. Therefore, technological development for reducing the diameter of each component of the coaxial cable has been advanced. For example, as for the
一方、高周波信号の伝送の面では、外部導体の厚さを数μmまで薄くすることが可能である。そのため、外部導体を薄い金属層で構成する技術が検討され、既に公開されている。 On the other hand, in terms of high-frequency signal transmission, it is possible to reduce the thickness of the outer conductor to several μm. Therefore, a technique for configuring the outer conductor with a thin metal layer has been studied and has already been published.
例えば、特許文献1では、内部絶縁体の周囲にスパッタ法により金属薄膜を形成し、その上に電気めっき法により金属層を形成する技術が提案されている。 For example, Patent Document 1 proposes a technique in which a metal thin film is formed around an internal insulator by a sputtering method and a metal layer is formed thereon by an electroplating method.
また、特許文献2では、内部絶縁体の表面を金属ナトリウム−ナフタレン錯体溶液などで粗面化処理した後、めっき触媒を付与させ、無電解めっき法と電解めっき法により、金属層を形成する技術が提案されている。
Moreover, in
さらに、特許文献3では、粗面化処理した内部絶縁体表面に、金属ナノ粒子と金属粉末を含むペーストを付着させ、温度170〜230℃で焼成することにより外部導体を形成する技術が提案されている。
Furthermore,
しかしながら、電子機器や医療機器に使われる同軸ケーブルには、細径化の他に、屈曲寿命が長いことが要求される。 However, coaxial cables used in electronic devices and medical devices are required to have a long bending life in addition to a reduction in diameter.
例えば、携帯電話においては、表示部と操作部を分離させた折りたたみ式が既に主流になっており、最近では表示部が回転可能なものも普及してきている。特に、後者の表示部と操作部の信号伝送路には、細径の同軸ケーブルが多用されている。また、医療用の超音波検査装置においては、センサ部と本体間をつなぐプローブケーブルに同軸ケーブルが使われていて、実際の検査時には、プローブケーブルの屈曲動作が頻繁に繰り返される。 For example, in mobile phones, a folding type in which a display unit and an operation unit are separated has already become mainstream, and recently, a mobile phone that can rotate a display unit has become widespread. In particular, a thin coaxial cable is frequently used for the signal transmission path of the latter display unit and operation unit. Further, in a medical ultrasonic inspection apparatus, a coaxial cable is used as a probe cable connecting the sensor unit and the main body, and the bending operation of the probe cable is frequently repeated during the actual inspection.
したがって、携帯電話や超音波検査装置に使用される同軸ケーブルには、屈曲寿命が長いこともきわめて重要である。さらに、各機器の普及に伴い、同軸ケーブルの低価格化も強く要求されている。 Therefore, it is very important that the coaxial cable used for the mobile phone or the ultrasonic inspection apparatus has a long bending life. Furthermore, with the widespread use of each device, there is a strong demand for lowering the cost of coaxial cables.
外部導体の形成方法としてスパッタ法などの乾式成膜法を用いる場合は、大型の真空装置が必要となるため製造装置の価格が高くなること、および細径のケーブル表面に金属層を形成する際の原料の利用効率が極めて低いことなどにより、同軸ケーブルの製造コストが極めて高くなるという問題があった。 When using a dry film-forming method such as sputtering as a method of forming the outer conductor, a large vacuum device is required, which increases the cost of the manufacturing equipment, and when forming a metal layer on the surface of a thin cable There is a problem that the manufacturing cost of the coaxial cable becomes extremely high due to the extremely low utilization efficiency of the raw materials.
従来の無電解めっき法と電気めっき法の組み合わせにより外部導体を形成する技術、および金属ナノ粒子と金属粉末を含むペーストを用いて外部導体を形成する技術においては、作製した同軸ケーブルの屈曲寿命が図4の横巻外部導体タイプの同軸ケーブル41と比べて極めて短いという問題があった。
In the conventional technology for forming an outer conductor by a combination of electroless plating and electroplating, and the technology for forming an outer conductor using a paste containing metal nanoparticles and metal powder, the flex life of the produced coaxial cable is limited. There is a problem that it is extremely short compared to the
ここで述べる屈曲寿命とは、中心導体や絶縁体が破断するまでの寿命ではなく、外部導体に亀裂、破断などが生じるまでの寿命である。 The bending life described here is not the life until the center conductor or the insulator breaks but the life until the outer conductor is cracked or broken.
屈曲寿命が短いことの要因としては、外部導体と内部絶縁体との密着強度が低いことが第1に挙げられる。外部導体と内部絶縁体との密着強度が低い同軸ケーブルにおいては、屈曲動作が繰り返されると、外部導体が部分的に内部絶縁体から剥離する。その状態でさらに屈曲動作が繰り返されると、剥離した外部導体に亀裂や破断が発生する。外部導体に亀裂や破断が発生した同軸ケーブルは、高周波信号の伝送損失が大幅に増加する。 The first reason for the short flex life is low adhesion strength between the outer conductor and the inner insulator. In a coaxial cable having low adhesion strength between the outer conductor and the inner insulator, when the bending operation is repeated, the outer conductor partially peels from the inner insulator. If the bending operation is further repeated in this state, the peeled outer conductor is cracked or broken. A coaxial cable with an outer conductor cracked or broken significantly increases the transmission loss of high-frequency signals.
このような従来技術の問題により、外部導体を金属層で構成した同軸ケーブルを屈曲寿命が要求される用途に応用することが困難であった。 Due to such a problem of the prior art, it has been difficult to apply a coaxial cable having an outer conductor made of a metal layer to an application requiring a bending life.
そこで、本発明の目的は、屈曲寿命が長い高信頼の細径同軸ケーブルを安価に提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a highly reliable small-diameter coaxial cable having a long bending life at a low cost.
また、本発明の他の目的は、外部導体が金属層で構成される同軸ケーブルを携帯電話などの電子機器や、超音波検査装置などの医療機器に応用することを可能にし、機器の小型化、軽量化および高機能化に貢献することにある。 Another object of the present invention is to make it possible to apply a coaxial cable having an outer conductor made of a metal layer to an electronic device such as a mobile phone or a medical device such as an ultrasonic inspection device, thereby reducing the size of the device. , Contributing to weight reduction and higher functionality.
本発明は前記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、中心導体、その中心導体の外周に形成されたフッ素樹脂からなる内部絶縁体、その内部絶縁体の周囲に形成された外部導体、および外部導体の周囲に形成された外部絶縁体を有する同軸ケーブルにおいて、
前記外部導体が、平均粒径100nm以下の金属ナノ粒子が互いに融着して形成された金属ナノ粒子層を含み、該金属ナノ粒子層はその内表面が表面から内部に向かって開口面積が増加する坪型形状の凹部を含む平均粗さが1μm以下の凹凸構造を有し、その凹凸構造の凹部に前記内部絶縁体の樹脂が入り込んでいる同軸ケーブルである。
The present invention has been devised to achieve the above object, and the invention of claim 1 includes a central conductor, an internal insulator made of a fluororesin formed on the outer periphery of the central conductor, and the periphery of the internal insulator. A coaxial cable having an outer conductor formed on the outer conductor and an outer insulator formed around the outer conductor;
Said outer conductor, see containing the metal nano-particle layer formed by fusing the following metal nano particles having an average particle size of 100nm from each other, the metal nanoparticle layer opening area from the surface toward the inside the inner surface thereof The coaxial cable has a concavo-convex structure with an average roughness of 1 μm or less including an increasing basal-shaped concave portion, and the resin of the internal insulator enters the concave portion of the concavo-convex structure .
請求項2の発明は、前記金属ナノ粒子が、Agナノ粒子とCuナノ粒子からなり、前記金属ナノ粒子層のCuまたはAgの重量比が0.1〜10wt%の範囲である請求項1記載の同軸ケーブルである。
The invention according to
請求項3の発明は、前記金属ナノ粒子層は、厚さが0.1〜10μmである請求項1または2記載の同軸ケーブルである。 A third aspect of the present invention is the coaxial cable according to the first or second aspect, wherein the metal nanoparticle layer has a thickness of 0.1 to 10 μm.
請求項4の発明は、前記外部導体は、前記金属ナノ粒子層の周囲に形成された電気めっきCu層を含む請求項1〜3いずれかに記載の同軸ケーブルである。
The invention of
請求項5の発明は、前記外部導体が、前記金属ナノ粒子層の周囲に形成された無電解めっきCu層と、その周囲に形成された電気めっきCu層を備え、前記金属ナノ粒子層はAgナノ粒子とPdナノ粒子からなり、その金属ナノ粒子層におけるPdの重量比が0.01〜2wt%の範囲である請求項1記載の同軸ケーブルである。
The invention of
請求項6の発明は、前記金属ナノ粒子層は、厚さが0.01〜0.1μmである請求項5記載の同軸ケーブルである。 A sixth aspect of the present invention is the coaxial cable according to the fifth aspect, wherein the metal nanoparticle layer has a thickness of 0.01 to 0.1 μm.
請求項7の発明は、中心導体、その中心導体の外周に形成されたPFAからなる内部絶縁体、その内部絶縁体の周囲に形成された外部導体、および外部導体の周囲に形成された外部絶縁体を有する同軸ケーブルの製造方法において、外部導体を形成するための工程が、平均粒径100nm以下の金属ナノ粒子を分散液中に分散させた液状物質を前記内部絶縁体の周囲に被着させる工程と、前記液状物質が被着されたケーブルを200℃以上で、前記PFAの融点よりも5℃低い温度で加熱して前記金属ナノ粒子同士を融着させて金属ナノ粒子層を形成する第1加熱工程と、誘導加熱により295〜330℃の範囲で前記金属ナノ粒子層を優先的に加熱して前記PFAを前記金属ナノ粒子層の内表面の凹部に入り込ませる第2加熱工程とを含む同軸ケーブルの製造方法である。
The invention of
請求項8の発明は、中心導体、その中心導体の外周に形成されたPTFEからなる内部絶縁体、その内部絶縁体の周囲に形成された外部導体、および外部導体の周囲に形成された外部絶縁体を有する同軸ケーブルの製造方法において、外部導体を形成するための工程が、平均粒径100nm以下の金属ナノ粒子を分散液中に分散させた液状物質を前記内部絶縁体の周囲に被着させる工程と、前記液状物質が被着されたケーブルを200℃以上で、前記PTFEの融点よりも5℃低い温度で加熱して前記金属ナノ粒子同士を融着させて金属ナノ粒子層を形成する第1加熱工程と、誘導加熱により320〜349℃の範囲で前記金属ナノ粒子層を優先的に加熱して前記PTFEを前記金属ナノ粒子層の内表面の凹部に入り込ませる第2加熱工程とを含む同軸ケーブルの製造方法である。 The invention according to claim 8 is a center conductor, an inner insulator made of PTFE formed on the outer periphery of the center conductor, an outer conductor formed around the inner insulator, and an outer insulation formed around the outer conductor. In the method of manufacturing a coaxial cable having a body, a step for forming an outer conductor is to deposit a liquid material in which metal nanoparticles having an average particle size of 100 nm or less are dispersed in a dispersion liquid around the inner insulator. a step, in the liquid substance or 200 ° C. the deposition is cable, the 5 ° C. than the melting point of PTFE is heated at a lower temperature to fuse the metal nanoparticles to each other to form a metal nanoparticle layer A first heating step, and a second heating step of preferentially heating the metal nanoparticle layer in a range of 320 to 349 ° C. by induction heating to allow the PTFE to enter the recesses on the inner surface of the metal nanoparticle layer; The manufacturing method of the coaxial cable containing this.
請求項9の発明は、中心導体、その中心導体の外周に形成されたETFEからなる内部絶縁体、その内部絶縁体の周囲に形成された外部導体、および外部導体の周囲に形成された外部絶縁体を有する同軸ケーブルの製造方法において、外部導体を形成するための工程が、平均粒径100nm以下の金属ナノ粒子を分散液中に分散させた液状物質を前記内部絶縁体の周囲に被着させる工程と、前記液状物質が被着されたケーブルを200℃以上で、前記ETFEの融点よりも5℃低い温度で加熱して前記金属ナノ粒子同士を融着させて金属ナノ粒子層を形成する第1加熱工程と、誘導加熱により261〜297℃の範囲で前記金属ナノ粒子層を優先的に加熱して前記ETFEを前記金属ナノ粒子層の内表面の凹部に入り込ませる第2加熱工程とを含む同軸ケーブルの製造方法である。請求項10の発明は、前記外部導体を形成するための工程が、前記金属ナノ粒子層の周囲に電気めっきCu層と無電解めっきCu層の少なくとも一方を施す工程を含む請求項7乃至9のいずれかに記載の同軸ケーブルの製造方法である。
The invention according to claim 9 is a center conductor, an inner insulator made of ETFE formed on the outer periphery of the center conductor, an outer conductor formed around the inner insulator, and an outer insulation formed around the outer conductor. In the method of manufacturing a coaxial cable having a body, a step for forming an outer conductor is to deposit a liquid material in which metal nanoparticles having an average particle size of 100 nm or less are dispersed in a dispersion liquid around the inner insulator. a step, in the liquid substance or 200 ° C. the deposition is cable, to form a metal nanoparticle layer by fusing the metal nanoparticles to each other 5 ° C. by heating at a lower temperature than the melting point of the ETFE A first heating step, and a second heating step in which the metal nanoparticle layer is preferentially heated by induction heating in the range of 261 to 297 ° C. to allow the ETFE to enter the recesses on the inner surface of the metal nanoparticle layer; The manufacturing method of the coaxial cable containing this. In a tenth aspect of the present invention, the step for forming the outer conductor includes a step of applying at least one of an electroplated Cu layer and an electroless plated Cu layer around the metal nanoparticle layer. It is a manufacturing method of the coaxial cable in any one.
本発明によれば、外部導体の金属層の構造、およびその形成方法を適正化することにより、同軸ケーブルの細径化と屈曲寿命の大幅な向上を図ることができる。 According to the present invention, by optimizing the structure of the metal layer of the outer conductor and the method of forming the metal layer, it is possible to reduce the diameter of the coaxial cable and greatly improve the bending life.
本発明者は、主に電子機器や医療機器に使用される同軸ケーブルにおいて、特に、外部導体が金属層で構成される場合に、細径化と屈曲寿命の長寿命化を両立させるため、外部導体の金属層の構造、およびその形成方法を検討し、鋭意研究の結果、これらを適正化することにより、同軸ケーブルの屈曲寿命を向上した本発明を完成した。 The present inventor mainly uses coaxial cables mainly used in electronic devices and medical devices, particularly when the outer conductor is composed of a metal layer, in order to achieve both a reduction in diameter and a longer bending life. The structure of the metal layer of the conductor and the formation method thereof were studied, and as a result of intensive studies, the present invention with an improved bending life of the coaxial cable was completed by optimizing these.
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の好適な第1の実施形態を示す同軸ケーブルの構造の概要を示す横断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline of the structure of a coaxial cable showing a preferred first embodiment of the present invention.
図1に示すように、第1の実施形態に係る同軸ケーブル1は、中心導体2と、その中心導体2の外周に形成されたフッ素樹脂からなる内部絶縁体3と、その内部絶縁体3の周囲に形成された外部導体4と、その外部導体4の周囲に形成された外部絶縁体5とで構成される。
As shown in FIG. 1, the coaxial cable 1 according to the first embodiment includes a
中心導体2は、単線を複数本撚り合わせた構造である。第1の実施形態では、CuとAgの合金からなる単線を用い、撚り線の単線数は7とした。
The
内部絶縁体3の材質としては、押し出し法で形成する際の被覆厚さの均一性の観点から、PFA(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体)が適しているが、これに限定されるものではなく、PTFA(ポリテトラフルオロエチレン)、ETFE(テトラフルオロエチレン・エチレン共重体)などのフッ素系樹脂も適用することができる。
As a material of the
さて、外部導体4は、内側の金属ナノ粒子層4nと、その外側に電気めっき法により形成された電気めっき金属層4pとからなる。金属ナノ粒子層4nは、平均粒径100nm以下、好ましくは50nm以下、さらに好ましくは10nm以下のAgナノ粒子、Cuナノ粒子などの金属ナノ粒子が互いに融着して形成されてなる。第1の実施形態では、金属ナノ粒子層4nとして、Agナノ粒子とCuナノ粒子からなるものを用いた。
The
金属ナノ粒子の平均粒径は、動的光散乱法を用いた粒度測定装置により計測した値である。粒度測定装置としては、例えば、日機装株式会社製の9340UPAが市販されていて、3nm程度からμmオーダーの平均粒径の計測が可能である。 The average particle diameter of the metal nanoparticles is a value measured by a particle size measuring apparatus using a dynamic light scattering method. As a particle size measuring device, for example, 9340UPA manufactured by Nikkiso Co., Ltd. is commercially available, and an average particle size of about 3 nm to μm order can be measured.
金属ナノ粒子層4nの抵抗率は、平均粒径100nm以下であればバルク金属の2倍程度と極めて低く抑えられる。しかし、平均粒径が100nmを超えると、金属ナノ粒子同士の融着の進行が阻害され、抵抗率が急激に上昇する。
The resistivity of the
金属ナノ粒子層4nのCuの重量比は0.1〜10wt%の範囲、またはAgの重量比は0.1〜10wt%の範囲である。これらの合金組成の範囲では、Ag−Cu合金の抵抗率として純Cuの85%以上の値が得られ、低抵抗でかつ耐屈曲性に優れた外部導体4の形成が可能になるからである。前記の組成以外では、抵抗率が急激に高くなる。
The weight ratio of Cu in the
金属ナノ粒子層4nは、厚さ(膜厚)が0.1〜10μm、好ましくは0.1〜7μm、さらに好ましくは0.1〜1μmの範囲が適切である。厚さが0.1μmよりも薄い場合は、電気抵抗の上昇により、電気めっき金属層4pの形成が困難になる。また、厚さが10μmを超えると、前述した従来の同軸ケーブルに比べれば屈曲寿命が大幅に向上するが、金属ナノ粒子層のみで外部導体を構成した場合と同等の屈曲寿命となる。
The
電気めっき金属層4pは、主に、外部導体4を半田付けする際の、耐半田性を向上させる目的のものである。電気めっき金属層4pには、CuやAgと密着性が高い金属を用いるとよい。さらに、耐食性が高く、延性が大きい金属であることが望ましい。
The electroplated
電気めっき金属層4pの材料としてはNiが望ましいが、この材料に限定されるものではなく、例えば、Sn、Sn−Zn合金およびSn−Bi合金も適用可能である。電気めっき金属層4pの平均的な厚さは、0.1〜0.3μmの範囲とすることが望ましい。厚さが0.1μmよりも薄い場合は、外部導体4の半田耐性が低下する。一方、厚さが0.3μmを超えると、高周波信号の伝送特性が低下する。
Ni is desirable as the material of the
第1の実施形態では、電気めっき金属層4pの材料としてNiを用いた。外部絶縁体5には、内部絶縁体3の材質と同じものを用いる。
In the first embodiment, Ni is used as the material of the
なお、携帯電話などの電子機器、超音波検査装置などの医療機器などの用途を考慮すると、同軸ケーブル1の外径はφ0.6mm以下が望ましい。 In consideration of applications such as electronic devices such as mobile phones and medical devices such as ultrasonic inspection apparatuses, the outer diameter of the coaxial cable 1 is desirably φ0.6 mm or less.
次に、同軸ケーブル1の製造方法を説明する。中心導体2に内部絶縁体3を被覆するまでの製造方法は、従来と同様なので省略する。
Next, a method for manufacturing the coaxial cable 1 will be described. Since the manufacturing method until the
内部絶縁体3の材質であるフッ素系樹脂は、化学的に極めて安定であり、フッ素系樹脂上に金属層を形成した場合、フッ素樹脂と金属層の界面における化学的な結合は期待できない。そのため、フッ素系樹脂と金属層の密着強度を高めるべく、予めフッ素系樹脂の表面を粗面化処理するのが一般的である。一般的な粗面化の手段としては、金属ナトリウム−ナフタレン錯体溶液を用いた湿式処理法や、Arの逆スパッタなどの乾式処理法がある。しかし、それらの方法で形成される凹凸構造は、フッ素系樹脂の表面から見て概略逆ピラミッド状となるケースがほとんどであり、金属層との充分な密着強度を得ることは難しかった。
The fluororesin which is the material of the
同軸ケーブル1の外部導体4には金属ナノ粒子を用いているため、本発明者は、金属ナノ粒子層4nの形成条件、特に加熱条件を仔細に検討することにより、フッ素系樹脂と金属ナノ粒子層4nの密着強度の向上を図った本実施形態に係る製造方法を完成した。
Since metal nanoparticles are used for the
まず、金属ナノ粒子の周囲に、金属ナノ粒子を保護して融着を抑制するオクチルアミンなどの有機保護剤を被着させ、これを有機溶媒(例えば、デカノールなど)などの分散液中に分散させ、液状物質を作製する。 First, an organic protective agent such as octylamine that protects metal nanoparticles and suppresses fusion is deposited around the metal nanoparticles, and this is dispersed in a dispersion such as an organic solvent (eg, decanol). To produce a liquid substance.
有機保護剤としては、アミノ基を有する炭素数8の有機物であるオクチルアミンに限らず、他の有機保護剤も適用可能である。例えば、アミノ基の代わりに、アルコール基、カルボキシル基、カルボニル基、アルデヒド基、スルファニル基を含む有機物も有機保護剤として用いることが可能である。それらの有機保護剤を用いることにより、液状物質から金属ナノ粒子層4nを得る際の熱処理工程において、金属ナノ粒子表面の酸化を効果的に抑制することが可能となる。
The organic protective agent is not limited to octylamine, which is an organic substance having 8 carbon atoms having an amino group, and other organic protective agents are also applicable. For example, an organic substance containing an alcohol group, a carboxyl group, a carbonyl group, an aldehyde group, or a sulfanyl group instead of an amino group can be used as the organic protective agent. By using these organic protective agents, it becomes possible to effectively suppress oxidation of the surface of the metal nanoparticles in the heat treatment step when obtaining the
有機保護剤の炭素数は8〜20の範囲が望ましい。炭素数が7以下の場合は、常温においても液状物質中の金属ナノ粒子間の融着が見られる。一方、炭素数が20を超えると、熱処理工程が終了した後にも、有機物成分が金属ナノ粒子層4nに残存し、抵抗率の低い金属ナノ粒子層4nの形成が困難になる。
As for carbon number of an organic protective agent, the range of 8-20 is desirable. When the number of carbon atoms is 7 or less, fusion between metal nanoparticles in the liquid material is observed even at room temperature. On the other hand, if the number of carbon atoms exceeds 20, the organic component remains in the
内部絶縁体3を形成したケーブル(第1プレケーブル)の周囲に液状物質を被着させる(被着工程)。そのケーブルを加熱する(加熱工程)ことにより、内部絶縁体3の周囲に導電性を有する金属ナノ粒子層4nを形成する。
A liquid material is deposited around the cable (first pre-cable) on which the
より詳細には、加熱工程は、被着した液状物質を加熱して金属ナノ粒子層4nを形成する第1加熱工程(第1熱処理工程)と、高周波電力を利用した誘導加熱で外部導体4を加熱する第2加熱工程(第2熱処理工程)とを含む。
More specifically, the heating process includes a first heating process (first heat treatment process) in which the deposited liquid substance is heated to form the
第1加熱工程の際、加熱条件を適宜制御することにより、金属ナノ粒子層4nの表面に平均粗さ(Ra)が1μm以下の微細な凹凸構造を形成する。凹凸構造中には、単純な逆ピラミッド形状のみではなく、表面から内部に向かって開口面積が増加する多数の坪型の形状も形成される。そのような凹凸構造は、金属ナノ粒子層4nの内部絶縁体3側の表面にも形成される。
In the first heating step, a fine uneven structure having an average roughness (Ra) of 1 μm or less is formed on the surface of the
ここで、平均粗さ(Ra)とは、触針式の表面粗さ測定装置で計測した算術平均粗さである。ケーブル表面は曲面であり平均粗さの測定は難しいため、内部絶縁体と同じ材料を用いて成形した板状基板の表面に金属ナノ粒子層を形成し、平均粗さを計測する。本発明者は、さらに、走査型電子顕微鏡を用いて表面および断面の形状を計測することにより、ケーブルと板状基板の表面にほぼ同等の微細凹凸構造を有する金属ナノ粒子層が形成されていることを確認した。 Here, the average roughness (Ra) is an arithmetic average roughness measured by a stylus type surface roughness measuring device. Since the cable surface is a curved surface and it is difficult to measure the average roughness, a metal nanoparticle layer is formed on the surface of a plate-like substrate formed using the same material as the internal insulator, and the average roughness is measured. The inventor further measures the shape of the surface and cross-section using a scanning electron microscope, thereby forming a metal nanoparticle layer having a substantially equivalent fine concavo-convex structure on the surface of the cable and the plate-like substrate. It was confirmed.
金属ナノ粒子を含む液状物質から金属ナノ粒子層4nを形成する際のケーブルの加熱温度の上限は、内部絶縁体3を構成するフッ素系樹脂の融点よりも5℃程度低くする。その温度よりもケーブルの加熱温度を高くすると、内部絶縁体3に変形が発生し、同軸ケーブル製造歩留りが低下する。一方、下限温度は、200℃以上にする。その温度よりも低い場合は、金属ナノ粒子層4nの電気抵抗率が大幅に高くなる。
The upper limit of the heating temperature of the cable at the time of forming the
第1加熱工程に続く第2加熱工程では、高周波電力を利用した誘導加熱法により、金属ナノ粒子を優先的に加熱する。その際の加熱温度は、フッ素系樹脂の融点付近とすることが望ましい。金属ナノ粒子層4nの温度がフッ素系樹脂の融点付近まで上昇すると、内部絶縁体3の表面部のみが軟化し、軟化した樹脂が金属ナノ粒子の表面凹凸構造の凹部に入り込む。特に、坪型の凹部に樹脂が入り込み固化することにより、アンカー効果が得られ、内部絶縁体3と金属ナノ粒子層4nの密着強度が大幅に向上する。
In the second heating step subsequent to the first heating step, the metal nanoparticles are preferentially heated by an induction heating method using high-frequency power. The heating temperature at that time is preferably near the melting point of the fluororesin. When the temperature of the
例えば、内部絶縁体3にPFA(公称の融点302〜310℃)を用いた場合、誘導加熱法による金属ナノ粒子層4nの加熱温度を295〜330℃の範囲とすることにより、良好な密着強度が得られる。加熱温度が295℃よりも低い場合は、密着強度が低下し、同軸ケーブルの屈曲寿命が著しく低下する。一方、加熱温度が330℃よりも高くなると、内部絶縁体3に変形が発生し、同軸ケーブルの製造歩留りが著しく低下する。
For example, when PFA (nominal melting point 302 to 310 ° C.) is used for the
内部絶縁体3にPTFE(公称の融点327℃)を用いる場合は、誘導加熱法による金属ナノ粒子層4nの加熱温度を320〜349℃の範囲とすることにより、良好な密着強度が得られる。同様に、ETFE(公称の融点270℃)を用いた場合は、261〜297℃の範囲で良好な密着強度が得られる。
When PTFE (nominal melting point 327 ° C.) is used for the
金属ナノ粒子層4nを形成した後、その周囲に電気めっき法により電気めっき金属層4pを形成し、その周囲に内部絶縁体3と同様にして外部絶縁体5を形成すると、図1に示した同軸ケーブル1が得られる。
After forming the
第1の実施形態の作用を説明する。 The operation of the first embodiment will be described.
同軸ケーブル1は、外部導体4が平均粒径100nm以下のAgナノ粒子、Cuナノ粒子などの金属ナノ粒子が互いに融着して形成された金属ナノ粒子層4nを含む。
In the coaxial cable 1, the
金属粒子は、粒径がナノオーダーまで小さくなると、融点が低下し、低温で融着が起こることが知られている。その融着は、常温でも進行する。そのため、金属ナノ粒子を扱う際は、金属ナノ粒子の周囲を有機物で保護し、それを有機溶媒中に分散させ、液状にしたものを扱うのが便利である。金属ナノ粒子を分散させた液状物質を加熱すると、有機溶媒および保護用有機物が蒸発、分解する。同時に、金属ナノ粒子が融着し、金属ナノ粒子層4nが得られる。この金属ナノ粒子層4n中には、平均粒径が100nmを超える金属粒子は含まれない。
It is known that when the particle size of the metal particle is reduced to the nano order, the melting point is lowered and fusion occurs at a low temperature. The fusion proceeds even at room temperature. Therefore, when handling metal nanoparticles, it is convenient to protect the metal nanoparticles around them with an organic substance, disperse it in an organic solvent and make it liquid. When the liquid material in which the metal nanoparticles are dispersed is heated, the organic solvent and the protective organic material are evaporated and decomposed. At the same time, the metal nanoparticles are fused, and the
同軸ケーブル1では、金属ナノ粒子の平均粒径を100nm以下とすることにより、金属ナノ粒子間の融着を充分に進行させることができ、外部導体4として低電気抵抗の金属ナノ粒子層4nを形成することが可能になる。
In the coaxial cable 1, by setting the average particle size of the metal nanoparticles to 100 nm or less, the fusion between the metal nanoparticles can be sufficiently advanced, and the
特に、同軸ケーブル1では、金属ナノ粒子材料として、Agナノ粒子とCuナノ粒子を混合させた材料を用いることにより、AgとCuの合金からなる金属ナノ粒子層4nを得ることができる。Ag−Cu合金を外部導体4に応用した同軸ケーブル1においては、Agナノ粒子層単独(Ag単一材料)またはCuナノ粒子層単独(Cu単一材料)で外部導体を構成した場合に比べて、屈曲寿命の改善が大幅に向上する。これは、金属ナノ粒子層4nを構成するAg−Cu合金により、AgやCuに比べて引張り強度などの機械的特性が向上するためである。
In particular, in the coaxial cable 1, the
さらに、同軸ケーブル1は、外部導体4が金属ナノ粒子からなる金属ナノ粒子層4nを含むため、従来の乾式成膜法や無電解めっき法と電気めっき法の組み合わせで外部導体を形成する場合に比べ、製造が簡単であり、製造コストも低い。しかも、従来の金属ナノ粒子と金属粉末を含むペーストにより外部導体を形成する場合に比べ、金属ナノ粒子層4nが緻密な構造なので、ケーブルを細径化してもケーブルの屈曲寿命を大幅に向上できる。
Further, since the coaxial cable 1 includes the
したがって、同軸ケーブル1によれば、外部導体4の金属層の構造、およびその形成方法を適正化することにより、ケーブルの細径化と屈曲寿命の大幅な向上を図ることができ、同軸ケーブルを安価に提供できる。
Therefore, according to the coaxial cable 1, by optimizing the structure of the metal layer of the
また、同軸ケーブル1によれば、外部導体が金属層で構成される同軸ケーブルを携帯電話などの電子機器や、超音波検査装置などの医療機器に応用することが可能であり、機器の小型化、軽量化および高機能化を図ることも可能である。 Moreover, according to the coaxial cable 1, it is possible to apply the coaxial cable in which the outer conductor is formed of a metal layer to an electronic device such as a mobile phone or a medical device such as an ultrasonic inspection apparatus, and downsizing the device. It is also possible to reduce the weight and increase the functionality.
同軸ケーブル1は、金属ナノ粒子層4nに加え、さらに電気めっき金属層4pを用いて外部導体4を構成している。このため、同軸ケーブル1では、金属ナノ粒子層4nのみで外部導体を構成する場合と比べれば、ケーブルの屈曲寿命をより向上できる。これは、金属ナノ粒子層4nに比べて、電気めっき金属層4pの方が緻密な構造であるため、屈曲寿命が改善したと考えられる。
The coaxial cable 1 constitutes the
また、同軸ケーブル1は、金属ナノ粒子層4nの周囲に電気めっき金属層4pを形成しているため、金属ナノ粒子層4nと電気めっき金属層4pの密着強度も高い。
Further, since the coaxial cable 1 has the electroplated
同軸ケーブル1は、金属ナノ粒子層4nのCuの重量比が0.1〜10wt%の範囲、またはAgの重量比が0.1〜10wt%の範囲であるため、Ag−Cu合金からなる金属ナノ粒子層4nの電気抵抗率を低くすることができ、電気抵抗が低く、かつ屈曲寿命の長い外部導体4の形成が可能になる。
The coaxial cable 1 is a metal made of an Ag—Cu alloy because the weight ratio of Cu in the
また、本実施形態に係る同軸ケーブル1の製造方法は、平均粒径100nm以下の金属ナノ粒子を有機溶媒などの分散液中に分散させた液状物質を内部絶縁体に被着させる工程と、その後に行う加熱工程とを含む。このため、本実施形態に係る製造方法によれば、フッ素樹脂からなる内部絶縁体3と金属ナノ粒子層4nの密着強度を大幅に向上でき、外部導体4の屈曲寿命を大幅に向上した高信頼の同軸ケーブル1を簡単に製造できる。
Moreover, the manufacturing method of the coaxial cable 1 according to the present embodiment includes a step of depositing a liquid substance in which metal nanoparticles having an average particle size of 100 nm or less are dispersed in a dispersion liquid such as an organic solvent on an internal insulator, and thereafter Heating step. For this reason, according to the manufacturing method according to the present embodiment, the adhesion strength between the
第2の実施形態を説明する。 A second embodiment will be described.
図2に示すように、第2の実施形態に係る同軸ケーブル21は、外部導体24を、最内層である金属ナノ粒子層24nと、その周囲に電気めっき法により形成された電気めっきCu層24pと、最外層である電気めっき法により形成された電気めっき金属層4pとからなる3層構造としたものである。
As shown in FIG. 2, the
第2の実施形態では、図1の金属ナノ粒子層4nの外側の一部を、金属ナノ粒子層24nよりも厚い電気めっきCu層24pとした。金属ナノ粒子層4nの厚さと、金属ナノ粒子層24nと電気めっき金属層4pの合計厚さは同じである。同軸ケーブル21のその他の構成は、図1の同軸ケーブルと同じである。
In the second embodiment, a part of the outside of the
同軸ケーブル21では、外部導体24の主要部分を金属ナノ粒子層24nと電気めっきCu層24pとで構成することにより、電気めっき金属層4pよりも軟らかい電気めっきCu層24pがケーブルの屈曲性を向上させるため、同軸ケーブル1に比べれば屈曲寿命がより向上する。
In the
第3の実施形態を説明する。 A third embodiment will be described.
図3に示すように、第3の実施形態に係る同軸ケーブル31は、外部導体34を、最内層である金属ナノ粒子層34nと、その周囲に無電解めっき法により形成された無電解めっきCu層34Lと、その周囲に電気めっき法により形成された電気めっきCu層24pと、最外層である電気めっき法により形成された電気めっき金属層4pとからなる4層構造としたものである。
As shown in FIG. 3, the
金属ナノ粒子層34nは、上述した各金属ナノ粒子層と同様にして形成されるが、Agナノ粒子とPdナノ粒子からなり、金属ナノ粒子層34nにおけるPdの重量比(Ag−Pd合金のPdの重量比)が0.01〜2wt%の範囲である。 The metal nanoparticle layer 34n is formed in the same manner as each of the metal nanoparticle layers described above, and is composed of Ag nanoparticles and Pd nanoparticles, and the weight ratio of Pd in the metal nanoparticle layer 34n (Pd of Ag—Pd alloy). Weight ratio) is in the range of 0.01 to 2 wt%.
この組成範囲では、Agナノ粒子層のみで金属ナノ粒子層を構成する場合と比べて、無電解めっき法による無電解めっきCu層34Lの形成速度が1.5〜2倍に向上するからである。0.01wt%より低い組成では、電気めっきCu層24pの形成速度がAgナノ粒子層のみで金属ナノ粒子層を構成する場合と同等になる。また、2wt%よりも高い組成では、同軸ケーブルの屈曲寿命が著しく低下する。
This is because, in this composition range, the formation rate of the electroless
金属ナノ粒子層34nの平均的な厚さとしては、0.01〜0.1μmの範囲が適切である。厚さが0.01μmよりも薄い場合は、無電解めっき法による無電解めっきCu層34Lの形成速度が著しく低下する。また、厚さが0.1μmを超えると、同軸ケーブルの屈曲寿命が、金属ナノ粒子層および電解めっきCu層により外部導体を構成した場合と同等になる。
The average thickness of the metal nanoparticle layer 34n is appropriately in the range of 0.01 to 0.1 μm. When the thickness is less than 0.01 μm, the formation rate of the electroless
同軸ケーブル31では、外部導体34の主要部分を金属ナノ粒子層34nと、無電解めっきCu層34Lと、電気めっきCu層24pとで構成することにより、金属ナノ粒子層34nや電気めっきCu層24pと密着性がよい無電解めっきCu層34Lがいわばバッファ層となってケーブルの屈曲性を向上させる。このため、同軸ケーブル31では、外部導体24の主要部分を金属ナノ粒子層24nと電気めっきCu層24pとで構成する図2の同軸ケーブル21に比べれば、屈曲寿命がより向上する。
In the
上記実施形態では、電気めっきCu層を含む外部導体の例で説明したが、金属ナノ粒子層のみからなる外部導体を用いる場合にも、同軸ケーブルの屈曲寿命を従来に比べて大幅に向上できる。 In the above embodiment, an example of an outer conductor including an electroplated Cu layer has been described. However, even when an outer conductor made of only a metal nanoparticle layer is used, the bending life of the coaxial cable can be significantly improved as compared with the conventional case.
また、外部導体を構成するための各金属ナノ粒子層の材質としては、上述したAg、Cu、Pdの他にAu、Pt、Niなどでもよいが、抵抗率などの電気的特性、および材料価格を考慮すると、Agのみ、Cuのみ、あるいは上述したようにそれらの合金が最も望ましい。 Further, the material of each metal nanoparticle layer for constituting the outer conductor may be Au, Pt, Ni, etc. in addition to the above-mentioned Ag, Cu, Pd, but the electrical characteristics such as resistivity, and the material price , Ag alone, Cu alone, or alloys thereof as described above are most desirable.
(実施例1)
内部絶縁体3は、CuとAgの合金からなる外径が13μmの単線を撚り合わせた構造のものを用いた。撚り線の単線数は7とし、撚り線の外径は約40μmとした。内部絶縁体3は、材質としてPFAを用い、平均的な厚さを約25μmとした。外部導体4は、金属ナノ粒子層4nと電気めっき金属層4pより構成した。金属ナノ粒子層4nは、平均粒径が約8nmのAgナノ粒子を融着させて形成したもので、平均的な厚さを約6μmにした。電気めっき金属層4pは、材質をNiとし、平均的な厚さを約0.2μmにした。外部絶縁体5は、材質としてPFAを用い、平均的な厚さを約20μmとした。
Example 1
The
同軸ケーブル1の製造方法は、まず、中心導体2を構成する撚り線の周囲に、内部絶縁体3としてPFAを押し出し法により形成した後、Agナノ粒子を分散させた液状物質を内部絶縁体3の周囲に被着させた。
In the manufacturing method of the coaxial cable 1, first, PFA is formed as an
液状物質を平均粒径が約8nmのAgナノ粒子、Agナノ粒子の周囲に被着させた有機保護剤、溶媒により構成した。有機保護剤にはオクチルアミン、溶媒にはデカノールをそれぞれ用いた。液状物質中のAgナノ粒子の重量比は約80%とした。ここで、液状物質中のAgナノ粒子の重量比とは、Agナノ粒子の重量と、Agナノ粒子を含む液状物質の重量の比を百分率で表したものである。液状物質を被着させたケーブルを管状ヒータの内部を通過させることにより、第1の熱処理工程を実施した。 The liquid material was composed of Ag nanoparticles having an average particle diameter of about 8 nm, an organic protective agent deposited around the Ag nanoparticles, and a solvent. Octylamine was used as the organic protective agent, and decanol was used as the solvent. The weight ratio of Ag nanoparticles in the liquid material was about 80%. Here, the weight ratio of Ag nanoparticles in a liquid substance is a ratio of the weight of Ag nanoparticles and the weight of a liquid substance containing Ag nanoparticles expressed in percentage. The first heat treatment step was performed by passing the cable coated with the liquid substance through the inside of the tubular heater.
管状ヒータは、管状の耐熱部材に抵抗発熱体を埋め込んだ構造であり、管状ヒータへの投入電力、管状ヒータの長さ、およびケーブルの通過速度を適正化することにより、ケーブルの加熱温度(最高到達温度)を制御した。第1の熱処理工程を大気中で実施し、加熱温度を約280℃とした。 The tubular heater has a structure in which a resistance heating element is embedded in a tubular heat-resistant member, and the heating temperature of the cable (maximum) is optimized by optimizing the input power to the tubular heater, the length of the tubular heater, and the passing speed of the cable. Reached temperature). The first heat treatment step was performed in the air, and the heating temperature was about 280 ° C.
第1の熱処理工程を経ることにより、内部絶縁体3の周囲に、導電性を有する金属ナノ粒子層4nを形成した。第1の熱処理工程が終了した後、ケーブルを誘導コイルの内部を通過させることにより、第2の熱処理工程を実施した。
Through the first heat treatment step, a conductive
第2の熱処理工程においては、主に、誘導コイルに投入する電力および周波数を適正化することにより、金属ナノ粒子層4nの加熱温度(最高到達温度)を制御した。第2の熱処理工程は大気中で実施し、加熱温度を約320℃、高周波電力の周波数を約350kHzとした。
In the second heat treatment step, the heating temperature (maximum temperature reached) of the
第2の熱処理工程が終了した後、金属ナノ粒子層4nの周囲に、電気めっき金属層4pとして、電気めっき法によりNi層を約0.2μmの厚さで形成した。電気めっき金属層4pの形成が終了した後、外部絶縁体5として、PFAを押し出し法により形成した。
After the second heat treatment step was completed, an Ni layer having a thickness of about 0.2 μm was formed as an
以上の工程を経て、外部導体4の主要部分が金属ナノ粒子層4nで構成され、外径が約143μmと細径の図1に示した同軸ケーブル1を作製した。
Through the above steps, the coaxial cable 1 shown in FIG. 1 having the main part of the
実施例1の同軸ケーブル1について、高周波信号の伝送特性を図4に示した従来の同軸ケーブル41と比較した。その結果、周波数10MHzにおける特性インピーダンスおよび信号減衰量について、同等の特性が得られた。ここで、従来の同軸ケーブル41は、外部導体44の構成が実施例1とは異なり、外径が約16μmのCu線を横巻して外部導体44を構成したものである。
About the coaxial cable 1 of Example 1, the transmission characteristic of the high frequency signal was compared with the conventional
実施例1の同軸ケーブル1に対して、さらに、左右屈曲試験を実施した。試験条件は、屈曲角度が左右±90°、屈曲速度が毎分30回、曲げ歪が約3%であり、荷重は、同軸ケーブルの平均的な破断荷重の約20%とした。 A left / right bending test was further performed on the coaxial cable 1 of Example 1. The test conditions were a bending angle of ± 90 ° left and right, a bending speed of 30 times per minute, a bending strain of about 3%, and a load of about 20% of the average breaking load of the coaxial cable.
比較のため、図1に示した実施例1の同軸ケーブル1における金属ナノ粒子層4nの代わりに無電解めっき法と電気めっき法により形成したAg層を用いた同軸ケーブル、および金属ナノ粒子層4nの代わりに無電解めっき法と電気めっき法により形成したCu層を用いた同軸ケーブルについても左右屈曲試験を実施した。比較用に作製した同軸ケーブルは、内部絶縁体を形成した後、その表面を金属ナトリウム−ナフタレン錯体溶液などで粗面化処理した後、めっき触媒を付与させ、無電解めっき法と電気めっき法により金属層を形成したものである。めっき金属層の合計の厚さは、金属ナノ粒子層4nとほぼ同じになるようにした。
For comparison, a coaxial cable using an Ag layer formed by electroless plating and electroplating instead of the
左右屈曲試験を実施した結果、金属ナノ粒子層の代わりにめっき金属層を用いた比較用の同軸ケーブルにおいては、金属層の材質がAg、Cuのいずれの場合も屈曲回数が50回以下で外部導体に破断が生じた。一方、実施例1の同軸ケーブル1では、屈曲回数が500回まで外部導体の破断は発生しなかった。 As a result of the left / right bending test, in the comparative coaxial cable using the plated metal layer instead of the metal nanoparticle layer, the number of times of bending is 50 times or less when the material of the metal layer is Ag or Cu. A break occurred in the conductor. On the other hand, in the coaxial cable 1 of Example 1, the outer conductor did not break until the number of bendings was 500.
左右屈曲試験の結果から、実施例1の同軸ケーブル1においては、屈曲寿命が大幅に向上することがわかった。 From the result of the left / right bending test, it was found that the bending life of the coaxial cable 1 of Example 1 was significantly improved.
実施例1に記した同軸ケーブルの製造方法において、液状物質中の金属ナノ粒子の重量比は50〜90%の範囲とすることが望ましい。金属ナノ粒子層4nは、前述したように、金属ナノ粒子を含む液状物質を内部絶縁体3の周囲に被着させ、さらに熱処理工程を経て形成する。その際、金属ナノ粒子層4nの厚さは、液状物質中の金属ナノ粒子の重量比と、液状物質を構成する溶媒の粘度により制御が可能であるが、特に、金属ナノ粒子の重量比が重要である。
In the manufacturing method of the coaxial cable described in Example 1, it is desirable that the weight ratio of the metal nanoparticles in the liquid material is in the range of 50 to 90%. As described above, the
実施例1において、金属ナノ粒子層4nは、外部導体4の主要部分を構成し、外部導体としての機能面から、金属ナノ粒子層4nの厚さは、通常2〜10μmの厚さの範囲に設計される。また、液状物質中の金属ナノ粒子の重量比が50%以下では、2μm以上の厚さを有する金属ナノ粒子層4nの形成が困難であった。また、金属ナノ粒子の重量比が90%を超えると、液状物質の流動性が著しく低下し、均一な厚さを有する金属ナノ粒子層4nの形成が困難であった。
In Example 1, the
(実施例2)
実施例2の同軸ケーブル1は、実施例1と金属ナノ粒子層4nの材質のみが異なっており、それ以外は同じ構造である。実施例2においては、金属ナノ粒子層4nの材質として、Cuの重量比が約2wt%のAg−Cu合金を用いた。金属ナノ粒子層4nを形成するための液状物質を作製する際に、Agナノ粒子とCuナノ粒子を前記の重量比で混合させることにより、Ag−Cu合金からなる金属ナノ粒子層4nを形成した。Cuナノ粒子の平均粒径は約30nmであり、有機保護剤はAgナノ粒子と同じものを用いた。実施例2の同軸ケーブル1の製造方法も実施例1と同じである。
(Example 2)
The coaxial cable 1 of Example 2 differs from Example 1 only in the material of the
実施例2の同軸ケーブル1について、周波数10MHzの高周波信号の伝送特性を評価した結果、屈曲回数900回まで外部導体4に破断は見られなかった。したがって、金属ナノ粒子層4nをAg−Cu合金(Cuの重量比2wt%)で構成することによりさらに屈曲寿命が向上した。
As a result of evaluating the transmission characteristic of the high-frequency signal having a frequency of 10 MHz with respect to the coaxial cable 1 of Example 2, the
(実施例2の変形例1)
実施例2では、金属ナノ粒子層4nをAgの重量比が高いAg−Cu合金で構成したが、Cuの重量比が高いAg−Cu合金で構成することも可能である。例えば、金属ナノ粒子層4nをAgの重量比が2wt%のAg−Cu合金で構成した場合も、伝送特性および屈曲寿命において、実施例2と同等の良好な効果が得られた。
(Modification 1 of Example 2)
In Example 2, the
その場合の製造方法においては、第2の熱処理工程を還元ガス雰囲気中で実施した。還元ガスとして、窒素と水素の混合ガスを用い、混合ガスにおける水素ガスの体積比を2vol%とした。 In the manufacturing method in that case, the second heat treatment step was performed in a reducing gas atmosphere. As the reducing gas, a mixed gas of nitrogen and hydrogen was used, and the volume ratio of hydrogen gas in the mixed gas was set to 2 vol%.
(実施例2の変形例2)
本変形例と実施例2との違いは、金属ナノ粒子層4nを形成するための金属ナノ粒子の平均粒径が約80nmのAgナノ粒子と、平均粒径が約90nmのCuナノ粒子を用いた点である。本変形例による同軸ケーブル1の伝送特性および屈曲寿命を評価した結果、実施例2と同等の良好な効果が得られた。
(
The difference between this modification and Example 2 is that Ag nanoparticles having an average particle diameter of about 80 nm and Cu nanoparticles having an average particle diameter of about 90 nm are used to form the
本変形例による同軸ケーブル1の試作においては、金属ナノ粒子の平均粒径をさらに大きくした場合の伝送特性および屈曲寿命への影響を調べるため、平均粒径がいずれも約120nmのAgナノ粒子およびCuナノ粒子を用いて金属ナノ粒子層を構成した比較試験用の同軸ケーブルにおいては、所望の伝送特性が得られないという問題が生じた他、屈曲寿命が50回以下と著しく低下した。比較試験用の同軸ケーブルの特性が低下した要因としては、金属ナノ粒子の平均粒径を約120nmまで大きくしたことにより、金属ナノ粒子が充分融着しなかったことが挙げられる。 In the trial production of the coaxial cable 1 according to this modification, in order to investigate the influence on the transmission characteristics and the bending life when the average particle size of the metal nanoparticles is further increased, Ag nanoparticles having an average particle size of about 120 nm and In the coaxial cable for the comparative test in which the metal nanoparticle layer is configured using Cu nanoparticles, the problem that the desired transmission characteristics cannot be obtained occurred and the flexing life was remarkably reduced to 50 times or less. The reason for the deterioration of the characteristics of the coaxial cable for the comparative test is that the metal nanoparticles were not sufficiently fused by increasing the average particle size of the metal nanoparticles to about 120 nm.
(実施例3)
実施例3は、図2に示した同軸ケーブル21であり、外部導体24を、金属ナノ粒子層24n、電気めっきCu層24p、および電気めっき金属層4pからなる3層構造としたものである。以下、実施例2との相違点を中心に説明する。
(Example 3)
Example 3 is the
金属ナノ粒子層24nの材質としては、Cuの重量比が約2wt%のAg−Cu合金を用い、平均的な厚さを約0.3μmとした。電気めっきCu層24pは、金属ナノ粒子層24nの周囲に電気めっき法により形成したCu層であり、平均的な厚さを約6μmとした。
As a material of the metal nanoparticle layer 24n, an Ag—Cu alloy with a Cu weight ratio of about 2 wt% was used, and the average thickness was about 0.3 μm. The
製造方法においては、金属ナノ粒子層24nを形成するための液状物質中の金属ナノ粒子重量比は、約30%とした。 In the manufacturing method, the weight ratio of metal nanoparticles in the liquid material for forming the metal nanoparticle layer 24n was about 30%.
実施例3の同軸ケーブル21について、周波数10MHzの高周波信号の伝送特性を評価した結果、実施例1とほぼ同じ伝送特性が得られた。また、左右屈曲試験を実施したところ、屈曲回数1200回まで外部導体に破断は見られなかった。外部導体24の主要部分を金属ナノ粒子層24nと電気めっきCu層4pで構成することにより、実施例2の同軸ケーブル1と比べて、屈曲寿命にさらなる改善が見られた。
About the
実施例3において、金属ナノ粒子層24pは、外部導体24の主要部分を構成すると共に、電気めっきCu層24pを形成するためのめっきシード層、および内部絶縁体3と外部導体24の密着強度を向上させるための密着層としても機能する。
In Example 3, the
前述したように、金属ナノ粒子層4nの平均的な厚さとして、0.1〜1μmの範囲が適切である。厚さが0.1μmよりも薄い場合は、電気抵抗の上昇により、電気めっきCu層24pの形成が困難であった。また、膜厚が1μmを超えると、金属ナノ粒子層4nのみで外部導体4の主要部分を構成した実施例2と同等の屈曲寿命になった。
As described above, the average thickness of the
金属ナノ粒子層24nの厚さの制御においては、金属ナノ粒子を含む液状物質中の金属ナノ粒子の重量比が重要であるが、実施例3の製造方法においては、液状物質中の金属ナノ粒子の重量比を10〜50wt%の範囲とすることが望ましい。その範囲の重量比の金属ナノ粒子を含む液状物質を用いることにより、金属ナノ粒子層24nの厚さを0.1〜1μmの範囲で制御することが可能になった。 In controlling the thickness of the metal nanoparticle layer 24n, the weight ratio of the metal nanoparticles in the liquid material containing the metal nanoparticles is important. In the manufacturing method of Example 3, the metal nanoparticles in the liquid material are used. The weight ratio is preferably in the range of 10 to 50 wt%. By using a liquid substance containing metal nanoparticles with a weight ratio in that range, the thickness of the metal nanoparticle layer 24n can be controlled in the range of 0.1 to 1 μm.
(実施例4)
実施例4は、図3に示した同軸ケーブル31であり、外部導体34を、金属ナノ粒子層34n、無電解めっきCu層34L、電気めっきCu層24p、および電気めっき金属層4pからなる4層構造としたものである。以下、実施例3との相違点を中心に説明する。
Example 4
Example 4 is the
金属ナノ粒子層34nの材質としては、Pdの重量比が0.2wt%のAg−Pd合金を用い、平均的な厚さを約0.05μmとした。無電解めっきCu層34Lは、金属ナノ粒子層34nの周囲に無電解めっき法により形成したCu層であり、平均的な厚さを約0.3μmとした。
As a material of the metal nanoparticle layer 34n, an Ag—Pd alloy having a Pd weight ratio of 0.2 wt% was used, and an average thickness was about 0.05 μm. The electroless
製造方法においては、金属ナノ粒子層34nを形成するための液状物質中の金属ナノ粒子重量比は約3%とした。 In the manufacturing method, the weight ratio of the metal nanoparticles in the liquid material for forming the metal nanoparticle layer 34n was about 3%.
実施例4の同軸ケーブル31について、周波数10MHzの高周波信号の伝送特性を評価した結果、実施例1とほぼ同じ伝送特性が得られた。また、左右屈曲試験を実施したところ、屈曲回数1600回まで外部導体に破断は見られなかった。外部導体34の主要部分を金属ナノ粒子層34n、無電解めっきCu層34L、および電気めっきCu層24pで構成することにより、実施例3の同軸ケーブル21と比べて、屈曲寿命をさらに向上させることができた。
About the
実施例4において、金属ナノ粒子層34nは、主に、無電解めっきCu層34Lを形成するためのめっき触媒層、および内部絶縁体3と外部導体34の密着強度を向上させるための密着層としても機能する。また、無電解めっきCu層34Lは、外部導体34の主要部分を構成すると共に、電気めっきCu層24pを形成するためのめっきシード層としても機能する。
In Example 4, the metal nanoparticle layer 34n is mainly used as a plating catalyst layer for forming the electroless
電気めっきCu層24pを形成する代わりに、無電解めっきCu層34Lを6μm程度の厚さに形成しても、前記と同等の伝送特性および屈曲寿命を得ることが可能であるが、無電解めっき法は、電気めっき法と比べて、Cuの形成速度が遅いため、電気めっき法を併用した方が、同軸ケーブルの製造コストを低減できる。
Even if the electroless
前述したように、金属ナノ粒子層34nを構成するAgとPd合金のPdの重量比は、0.01〜2wt%の範囲が適している。この組成範囲では、例えば、金属ナノ粒子層34nをAgナノ粒子で構成した場合と比べて無電解めっき法によるCu層の形成速度が、1.5〜2倍に向上した。0.01wt%より低い組成では、無電解めっき法による無電解めっきCu層34Lの形成速度がAgナノ粒子層の場合と同等になった。また、2wt%よりも高い組成では、同軸ケーブルの屈曲寿命が著しく低下した。
As described above, the weight ratio of Ag constituting the metal nanoparticle layer 34n and Pd of the Pd alloy is suitably in the range of 0.01 to 2 wt%. In this composition range, for example, the formation rate of the Cu layer by the electroless plating method is improved by 1.5 to 2 times compared to the case where the metal nanoparticle layer 34n is composed of Ag nanoparticles. With a composition lower than 0.01 wt%, the formation rate of the electroless
やはり前述したように、金属ナノ粒子層34nの平均的な厚さとしては、0.01〜0.1μmの範囲が適切である。厚さが0.01μmより薄い場合は、無電解めっき法による無電解めっきCu層34Lの形成速度が著しく低下した。また、膜厚が0.1μmを超えると、金属ナノ粒子層34nおよび電気めっきCu層24pにより外部導体の主要部分を構成した実施例3と屈曲寿命が同等になった。
As described above, the average thickness of the metal nanoparticle layer 34n is suitably in the range of 0.01 to 0.1 μm. When the thickness was less than 0.01 μm, the formation rate of the electroless
金属ナノ粒子層34nの厚さ制御においては、金属ナノ粒子を含む液状物質中の金属ナノ粒子の重量比が重要であるが、実施例4の製造方法においては、液状物質中の金属ナノ粒子の重量比は、0.1〜10wt%の範囲とすることが望ましい。その範囲の重量比の金属ナノ粒子を含む液状物質を用いることにより、金属ナノ粒子層34nの厚さを0.01〜0.1μmの範囲で制御することが可能になった。 In controlling the thickness of the metal nanoparticle layer 34n, the weight ratio of the metal nanoparticles in the liquid material containing the metal nanoparticles is important. In the manufacturing method of Example 4, the metal nanoparticles in the liquid material The weight ratio is desirably in the range of 0.1 to 10 wt%. By using a liquid substance containing metal nanoparticles with a weight ratio in the range, the thickness of the metal nanoparticle layer 34n can be controlled in the range of 0.01 to 0.1 μm.
1 同軸ケーブル
2 中心導体
3 内部絶縁体
4 外部導体
4n 金属ナノ粒子層
5 外部絶縁体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
前記外部導体が、平均粒径100nm以下の金属ナノ粒子が互いに融着して形成された金属ナノ粒子層を含み、該金属ナノ粒子層はその内表面が表面から内部に向かって開口面積が増加する坪型形状の凹部を含む平均粗さが1μm以下の凹凸構造を有し、その凹凸構造の凹部に前記内部絶縁体の樹脂が入り込んでいることを特徴とする同軸ケーブル。 A coaxial cable having a central conductor, an internal insulator made of fluororesin formed on the outer periphery of the central conductor, an external conductor formed around the internal insulator, and an external insulator formed around the external conductor ,
The outer conductor includes a metal nanoparticle layer formed by fusing metal nanoparticles having an average particle size of 100 nm or less, and the metal nanoparticle layer has an opening area increasing from the surface toward the inside. A coaxial cable having a concavo-convex structure with an average roughness of 1 μm or less including a basal-shaped concave portion, and the resin of the internal insulator entering the concave portion of the concavo-convex structure.
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