JP5314821B2 - 同軸ケーブル - Google Patents

Description

本発明は、同軸ケーブルに関し、特に内部導体の外周に、誘電体層、外部導体層、巻回帯層及び保護被膜層を当該順に備えた横巻きの同軸ケーブルに関する。

従来、同軸ケーブルの中には、シールド効果を向上させ、減衰量の低減を図ることを目的として、外部導体を同軸ケーブルの長手軸方向に対してある一定の角度で誘電体層に巻回した横巻きの同軸ケーブルがある。そして、本出願人は、外部導体として、絶縁テープにアルミニウム、若しくは銅等の金属を蒸着、またはこれらの箔を張り合わせた金属テープを使用した同軸ケーブル（特許文献１）と、外部導体として、複数本の導電性の素線を使用した同軸ケーブル（特許文献２）とを提案している。

特許文献１の同軸ケーブルは、外部導体となる金属テープを誘電体層の上から巻回しており、この金属テープを同軸ケーブルの長手軸方向に対して０度〜２５度の角度で巻回している。そして、所定の範囲内の角度で金属テープを巻くことによって、特許文献１の同軸ケーブルでは、充分なシールド効果を得て、更に減衰量の低減を図っている。
特許文献２の同軸ケーブルは、外部導体となる複数本の導電性の素線を誘電体の上から螺旋状に巻回しており、この複数本の導電性の素線を同軸ケーブルの長手軸方向に対して８度〜１９度の角度で巻回している。そして、所定の範囲内の角度で複数本の導電性の素線を巻くことによって、特許文献２の同軸ケーブルでは、シールド効果等の電気的特性の向上を図っている。

特開２０００−０５７８６３号公報 特開２００３−０９２０３１号公報

上述した同軸ケーブルでは、外部導体となる金属テープ、若しくは複数本の導電性の素線を、所定の角度で誘電体層に巻回することによって充分なシールド特性を得ており、減衰量の低減を図っている。これに対し、機器の高性能化が進む電子機器業界等からは、可撓性を有し、且つ、更に高いシールド特性を備え、減衰量の低減を図ることが可能で、減衰量変動の小さい同軸ケーブルを使用したいとの要望が強くなされている。そこで、本出願人は、外部導体と保護被膜との間に同軸ケーブルの長手軸方向に対して２５度〜５０度の角度で巻回した巻回帯を更に設けた同軸ケーブルを提案している。

この同軸ケーブルによれば、外部導体が巻回帯によって押え付けられることになるので、外部導体が締め付けられることになり、外部導体の密着度が向上してシールド特性が向上する。また、外部導体が締め付けられるので、同軸ケーブルを曲げた際に、外部導体に隙間が出来難くなり、シールド特性が向上した状態を安定的に維持することが可能となる。ところが、この同軸ケーブルの保護被膜として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、単にＦＥＰとする）もしくはエチレン−テトラフルオロエチレン（以下、単にＥＴＦＥとする）を用いた場合、温度サイクルが掛かると保護被膜の収縮が発生するという問題がある。

そこで、本出願人は、保護被膜として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、単にＰＦＡとする）を用いた同軸ケーブルを提案している。この同軸ケーブルによれば、少なくともＦＥＰやＥＴＦＥよりも粘着性の高いＰＦＡを保護被膜層としているので、該保護被膜層が巻回帯層を強固に押え付けることができる。そのため、温度サイクルによる巻回帯の巻付け緩みを抑制することができ、保護被膜層の収縮を低減させることができる。しかし、かかる同軸ケーブルは、例えばノート型パーソナルコンピュータに搭載されるブルートゥースのアンテナのリードに使用されるため、上記保護被膜が収縮して外部導体等が露出すると、アンテナ特性に悪影響を与えるおそれがあることから、保護被膜層の収縮を更に低減させた同軸ケーブルを使用したいとの要望が強くなされている。

本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、温度サイクルによる保護被膜層の収縮を大幅に低減させることができると共に、可撓性を有し、且つ、更に高いシールド特性を備え、減衰量を低減させると共に、その変動が小さい同軸ケーブルを提供することにある。

上記目的達成のため、本発明の同軸ケーブルでは、内部導体と、該内部導体の外周に設けられた誘電体層と、該誘電体層の外周に横巻きして設けられた外部導体層と、該外部導体層に長手軸方向に対して所定の角度で巻回する巻回帯からなる巻回帯層と、該巻回帯層の外周に設けられた保護被膜層とを備えた同軸ケーブルであって、前記外部導体層と接触する前記巻回帯層の面が、粗面に形成されていることを特徴としている。

これにより、本発明の同軸ケーブルでは、巻回帯層と外部導体層は粗面による楔効果を発揮して密着することになるため、温度サイクルによる巻回帯の巻付け緩みを抑制することができ、保護被膜層の収縮を大幅に低減させることができる。また、外部導体層が巻回帯によって押え付けられることになるので、外部導体層が締め付けられることになり、外部導体層の密着度が向上してシールド特性が向上する。また、外部導体層が締め付けられるので、同軸ケーブルを曲げた際に、外部導体層に隙間が出来難くなり、シールド特性が向上した状態を安定的に維持することが可能となる。

また、本発明の同軸ケーブルでは、前記巻回帯層は、前記外部導体層と接触する面が金属面である金属化テープにより形成され、当該金属面が粗面に形成されていることが好適である。これにより、金属化テープの製作過程において金属面を粗面に形成することは比較的容易に行えるため、かかる金属化テープを用いた同軸ケーブルのコストを低く抑えることができる。また、巻回帯層がシールド層となるので、外部導体層と巻回帯層との２つのシールドを備えることになり、シールド特性を更に向上させることが可能となる。また、巻回帯層と外部導体層と密着させてシールド特性が向上した状態を安定的に維持することも可能となる。

以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の成立に必須であるとは限らない。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の同軸ケーブルの実施形態の斜視図及び断面図である。
この同軸ケーブル１は、中心導体１１（内部導体）と、誘電体層１２と、外部導体層１３と、本発明の特徴的な部分である巻回帯層１４と、ジャケット１５（保護被膜層）とにより略構成されている。そして、この同軸ケーブル１は以下の手順により形成される。

先ず、複数本の導体１１ａを撚り合わせて中心導体１１を形成し、この中心導体１１の外周に押出機（図示せず）を用いて誘電体１２ａを押出し被覆して誘電体層１２を形成する。次に、この誘電体層１２の外周に複数本の導体素線１３ａを長手軸方向に対して８度〜１９度の角度で横巻きして外部導体層１３を形成する。そして、この外部導体層１３の外周に、例えば、導体素線１３ａの横巻き方向とは反対方向に、金属化テープである例えばＡＬＰＥＴ１４ａ（巻回帯）を螺旋状、即ち長手軸方向に対して２５度〜５０度の角度で巻回して巻回帯層１４を形成する。最後に、この巻回帯層１４の外周にジャケット１５を押出し被覆して形成することにより、同軸ケーブル１が完成する。

導線１１aには例えば銀めっき軟銅線、誘電体１２ａには例えばＦＥＰ、ＰＦＡもしくはＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、導体素線１３ａには例えば錫めっき軟銅線が使用可能である。また、ＡＬＰＥＴ１４ａは、アルミ箔とポリエチレンテフタレート（以下、単にＰＥＴとする）とを、ポリ塩化ビニル（以下、単にＰＶＣとする）を介して積層してテープ状に形成したものである。そして、このＡＬＰＥＴ１４ａの金属面であるＰＥＴと接合されていないアルミ箔の面は、粗面１４ａａに形成されている。即ち、アルミ箔は、例えば一面が粗面（艶消し面）とされ、他面が鏡面（艶面）とされたものであるが、かかるアルミ箔の鏡面側をＰＥＴと接合している。そして、このＡＬＰＥＴ１４ａは、アルミ箔の粗面１４ａａが外部導体層１３と接触する態様で、外部導体層１３の上から巻回される。また、ジャケット１５にはＦＥＰ、ＰＦＡもしくはＥＴＦＥ等のフッ素樹脂が使用可能である。なお、上記したアルミ箔において、両面が粗面化されていても良い。

このように、巻回帯層１４を構成するＡＬＰＥＴ１４ａのアルミ箔の粗面１４ａａと、外部導体層１３を構成する横巻きされた複数本の導体素線１３ａとが密着した際に、粗面１４ａａによる楔効果を発揮することになる。そのため、温度サイクルによるＡＬＰＥＴ１４ａの巻付け緩みを抑制することができ、ジャケット１５の収縮を低減させることができる。尚、金属化テープとしてアルミ箔の代わりに銅箔を用いても同様の効果を得ることができる。また、金属面を粗面にする手法は、金属箔を製作する際の圧延工程において行うものに限定されるものではなく、金属化テープを製作する際のラミネート工程において行ってもよく、あるいは金属箔や金属化テープを製作した後に金属面を粗面にする表面処理工程を追加してもよい。

また、外部導体層１３として導体素線１３ａを横巻きしており、この外部導体層１３の上から巻回帯層１４を形成するＡＬＰＥＴ１４ａを同軸ケーブル１の長手軸方向に対して２５度〜５０度の角度で螺旋状に巻回している。そのため、外部導体層１３は、この巻回帯層１４によって望ましい応力が加えられて締め付けられることになり、外部導体層１３の導体素線１３ａ同士の密着度が向上する。更に、複数本の導体素線１３ａが、巻回帯層１４によって締め付けられていることから、この巻回帯層１４によって、導体素線１３ａが密着した状態を維持されるようになっており、例え同軸ケーブル１が曲げられたとしても、その屈曲部分で導体素線１３ａ同士が離間することを抑制することも可能となっている。

以上のような構成の同軸ケーブル１によれば、温度サイクルによるＡＬＰＥＴ１４ａの巻付け緩みを抑制してジャケット１５の収縮を大幅に低減させることが可能となる。また、ＡＬＰＥＴ１４ａもシールド作用を有することから、外部導体層１３と巻回帯層１４の２つのシールド効果を持つ層を備えることになり、更に、外部導体層１３の導体素線１３ａが巻回帯層１４によって締め付けられるので、導体素線１３ａ同士の密着度を向上させ、更にその密着状態が維持されることになり、外部導体層１３のシールド効果をより高めることが可能となる。尚、ＡＬＰＥＴ１４ａを巻回する方向は、外部導体層１３として横巻きされた導体素線１３ａが締め付けられるならば、導体素線１３ａの横巻き方向と同方向であっても良い。

次に、本実施形態のアルミ箔の鏡面側をＰＥＴと接合したＡＬＰＥＴ１４ａの巻回帯層１４を有する同軸ケーブル１（アルミ箔の粗面側が外部導体層１３に密着している）及び比較のためにアルミ箔の粗面側をＰＥＴと接合したＡＬＰＥＴ４の巻回帯層を有する同軸ケーブル２−１、２−２、２−３（アルミ箔の鏡面側が外部導体層に密着している）を用いて温度サイクル試験を行ったので、この試験結果について図２を参照して説明する。
図２は、温度サイクル試験後の同軸ケーブルの両端のジャケットの収縮量を示す図である。温度サイクル試験の条件は、恒温恒湿槽内に本実施形態の同軸ケーブル１を浸漬し、温度範囲−５５°Ｃ〜＋１５０°Ｃ、保持時間６０分を１サイクルとして２５サイクル行う。このときの同軸ケーブル１の試験本数は１０本である。一方、恒温恒湿槽内に比較例の同軸ケーブル２−１、２−２、２−３を浸漬し、温度範囲−２０°Ｃ〜＋８５°Ｃ、保持時間３０分を１サイクルとして２５サイクル行う。このときの同軸ケーブル２−１、２−２、２−３の試験本数は５本である。

本実施形態の同軸ケーブル１は、以下の構成となっている。外径０．０７９ｍｍの銀めっき軟銅線を７本撚り合わせて中心導体１１を形成し、この中心導体１１の外周にＦＥＰを被覆して外径０．６９ｍｍとなるように誘電体層１２を形成する。そして、この誘電体層１２の外周に導体素線１３ａにあたる外径０．１０２ｍｍの錫めっき軟銅線を２３本、長手軸方向に対して９．６度の角度を与えて横巻きして外部導体層１３を形成する。そして、この外部導体層１３の外周に、厚さ７μｍのアルミ箔と厚さ４μｍのＰＥＴとを厚さ２〜３μｍのＰＶＣを介して積層してなるＡＬＰＥＴ１４ａを、アルミ箔の粗面化された面が密着するように、長手軸方向に対して２５度の角度を与えて螺旋状に巻回して巻回帯層１４を形成する。そして、この巻回帯層１４の外周に厚さ０．１０５ｍｍのＰＦＡからなるジャケット１５を押出し被覆して形成し、最終的にケーブル外径を１．１３ｍｍ、ケーブル長を３００ｍｍとする。一方、比較例の同軸ケーブル２−１、２−２、２−３は、上記ＡＬＰＥＴ１４ａの代わりに厚さ７μｍのアルミ箔と厚さ４μｍのＰＥＴとを厚さ２〜３μｍのＰＶＣを介して積層してなるＡＬＰＥＴ４を長手軸方向に対して２５度の角度を与えて螺旋状に巻回して巻回帯層１４を形成し、またＰＦＡに加えてＦＥＰ、ＥＴＦＥからなるジャケット５を押出し被覆して形成する。

図２から明らかなように、アルミ箔の鏡面側をＰＥＴと接合したＡＬＰＥＴ１４ａの巻回帯層１４を有する同軸ケーブル１は、アルミ箔の粗面側をＰＥＴと接合したＡＬＰＥＴ４の巻回帯層を有する同軸ケーブル２−１、２−２、２−３と比べて全体的に収縮量が大幅に低減されていることが判る。具体的には、本実施形態の同軸ケーブル１は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの収縮量であった。一方、比較例の同軸ケーブル２−１は、５．５ｍｍ〜７．０ｍｍの収縮量、同軸ケーブル２−２も、５．５ｍｍ〜７．０ｍｍの収縮量、同軸ケーブル２−３は、２．０ｍｍ〜４．０ｍｍの収縮量であった。

このように、アルミ箔の鏡面側をＰＥＴと接合したＡＬＰＥＴ１４ａの巻回帯層１４を有する同軸ケーブル１は、最大収縮量が１．０ｍｍ、最小収縮量が０．５ｍｍであったのに対し、アルミ箔の粗面側をＰＥＴと接合したＡＬＰＥＴ４の巻回帯層を有する同軸ケーブル２−１、２−２、２−３は、最大収縮量が７．０ｍｍ、最小収縮量が２．０ｍｍと大きく収縮しており、アルミ箔の粗面１４ａａが外部導体層１３と接触するようにＡＬＰＥＴ１４ａを巻回することにより温度サイクルによるジャケット１５の収縮を低減させることができる。

以上のように、本実施形態の同軸ケーブル１によれば、アルミ箔の粗面１４ａａによる楔効果を発揮するようにＡＬＰＥＴ１４ａを外部導体層１３に巻回しているので、温度サイクルによるＡＬＰＥＴ１４ａの巻付け緩みを抑制して、ジャケット１５の収縮を大幅に低減させることができる。また、外部導体層１３が、導体素線１３ａにより横巻き形成されているので、可撓性に富むと共に、従来の同軸ケーブルと比べて高いシールド効果を備えており、また減衰量も低減する。

尚、ＡＬＰＥＴ１４ａを巻回する角度を大きくすることにより、シールド効果をより向上させ、減衰量をより低減させることができる。これは、ＡＬＰＥＴ１４ａを巻回する角度を大きくするとその分ＡＬＰＥＴ１４ａによる外部導体層１３を締め付ける力が強くなるため、外部導体層１３の導体素線１３ａ同士の密着度がその分向上するためである。そして、導体素線１３ａ同士の密着度が向上すると、導体素線１３ａ同士の間に隙間が出来難くなるため、導体素線１３ａ同士の間に隙間が出来ることによるシールド効果の低減を防止することが可能となり、シールド効果が向上する。また、本実施形態の巻回帯層１４は、金属化テープであるＡＬＰＥＴ１４ａによって形成されていたが、これに限定されるものではなく、外部導体層１３との密着面が粗面を有するのであれば、どのようなものでも構わない。

本発明の同軸ケーブルは、どのような機器でも適用可能である。例えば、コンピュータ、計算機、携帯電話等の電子機器でも適用可能であり、更に、自動車、飛行機等の制御機器を狭小部に搭載する必要のある機械の制御回路にも適用可能である。

（ａ）、（ｂ）は、本発明の同軸ケーブルの実施形態の斜視図及び断面図である。 温度サイクル試験後の同軸ケーブルの両端の保護被膜層の収縮量を示す図である。

符号の説明

１ 同軸ケーブル、１１ 中心導体（内部導体）、１１ａ 導体、１２ 誘電体層、１２ａ 誘電体、１３ 外部導体層、１３ａ 導体素線、１４ 巻回帯層、１４ａ ＡＬＰＥＴ（巻回帯）、１４ａａ アルミ箔の粗面、１５ ジャケット（保護被膜層）

Claims (2)

1. 内部導体と、
   該内部導体の外周に設けられた誘電体層と、
   該誘電体層の外周に横巻きして設けられた外部導体層と、
   該外部導体層に長手軸方向に対して所定の角度で巻回する巻回帯からなる巻回帯層と、
   該巻回帯層の外周に設けられた保護被膜層とを備えた同軸ケーブルであって、
   前記外部導体層と接触する前記巻回帯層の面が、粗面に形成されていることを特徴とする同軸ケーブル。
2. 前記巻回帯層は、前記外部導体層と接触する面が金属面である金属化テープにより形成され、当該金属面が粗面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の同軸ケーブル。