JP5619747B2 - ケーブルにプレモールドを固着する方法、及びデータケーブル構造体 - Google Patents

Description

本発明は、ケーブル構造に関する。

（関連出願の説明）
本願は、２００８年９月１２日に出願された米国特許願１２／２０９５４３の優先権を主張する。

（関連連技術の解説）
データ通信における１つの関心事は、シグナル・インテグリティ（信号完全性）である。信号完全性に影響を及ぼす要因には、ケーブル設計並びにケーブル終結プロセスあるいは接続プロセスが含まれる。典型的には、ケーブルは、全体として非導電性外被（ジャケット）で覆われた誘電物および編組状の遮蔽保護物あるいはホイル状の遮蔽保護物によって被覆されているメッキ加工されている中央導線により製作される。プリント回路板（ＰＣＢ）あるいはコネクタのごときデバイス（装置）において編組部（ブレード）を終結させる技術は、ケーブルの性能に大きな影響を及ぼす。

ブレードを終結させる１つの方法は、ブレードの端部を剥がしてワイヤ（導線部）の端部をＰＣＢ／コネクタ端子にハンダ付けすることである。ワイヤをハンダパッド上にハンダ付けする１つの一般的な方法は、ホットバー・ハンダ付け（ホットバー・ソルダリング）である。この方法の１つの問題点は、大量の熱をハンダ付け作業中に導入しなければならないことである。この熱は、誘電物を溶解させ、やがて収縮させる。さらに、この方法は、しばしば長作業時間を要する。またハンダパッド、ＰＣＢあるいは接続材料は、ホットバー・ソルダリング時に燃焼することがある。

レーザを利用した終結は、ワイヤをＰＣＢ／コネクタにて終結させる別方法であるが、この技術もまた燃焼やエネルギー変動のごとき問題を含んでいる。さらにレーザパルスのタイミングは、非常に厳格な誤差内で実行される必要がある。

パラレルギャップ抵抗溶接は、ワイヤをＰＣＢ／コネクタにて終結させる別方法である。この抵抗溶接の１つの問題点は、２８ＡＷＧ以上のゲージサイズワイヤの抵抗溶接が困難であり、時に不可能なことである。これは、この太さのワイヤの溶接には、大量の熱が必要だからであり、その熱は、ＰＣＢのハンダパッドやコネクタ材料を燃焼させる可能性があるからである。

しかし、パラレルギャップ抵抗溶接は、ホットバー溶接に勝る点がある。すなわちパラレルギャップ抵抗溶接は、ケーブルの誘電物を縮小させず、溶接の完了までに必要な作業時間がハンダ付けに要する時間よりも大幅に短縮されることである。

ブレードを終結させる一般的な方法は、フェルールを使用することである。フェルールの使用における１つの大きな問題点は、フェルールを適用するためにワイヤをクリンプ処理するとケーブルの誘電物を破損する可能性があることである。ブレードを終結させる現存方法のもう１つの問題点は、それら方法は、ケーブルのジャケット内で差動対（ディファレンシャル・ペア）の配置を変更する可能性があることである。これら両方の問題点は、信号完全性に影響を及ぼすインピーダンスや他の電気パラメータに影響を及ぼす可能性がある。

本発明は、ケーブル構造体内でデータ転送を改善する方法とシステムを提供する。

本発明の一実施形態は、歪解放プレモールド（本明細書では、時にモールドとも呼称）をケーブルに適用することを含む。ここでは、プレモールドは、十分に硬質であり、ケーブル内の遮蔽導線対を変形から保護する。

本発明の別実施形態は、複数の遮蔽導線対を含んだケーブルを含む。このケーブルの周囲には、モールドが固定されており、モールド上には、クラムシェルが適用（固着）されている。モールドは、クラムシェルが適用される際にケーブルを変形から保護する。実施形態によっては、ケーブルは、１本の導線を含むだけである。

別実施例では、本発明は、プリント回路板にケーブルを取り付ける方法を含む。ここでは、２４ＡＷＧ以上の太さのワイヤまたはケーブルの導線の一部が変形され、変形後の導線の太さは、細い方のケーブルの径と実質的に同一となり、変形導線が抵抗溶接される。非限定的な例示として２４ＡＷＧ導線が本発明の方法で変形され、得られたケーブルの変形部の太さは、変形していない３０ＡＷＧケーブルの径と実質的に同一となる。

本発明のこれら、および他の特徴と利点は、図面と以下の詳細な説明により明確になるであろう。

図１は、本発明の実施例に関連するワイヤの１例である。 図２は、本発明の実施例によるワイヤの断面図の１例である。 図３は、本発明の実施例において使用できる単遮蔽導線対を図示する。 図３Ａは、本発明の実施例において使用できる単遮蔽導線対を図示する。 図４は、本発明のいくつかの特徴に従った単遮蔽導線対とプリント回路板との間に施された溶接の１例である。 図５は、本発明の実施例によるプレモールドの前の２本のケーブルの１例である。 図６は、本発明の実施例による歪解放プレモールドの１例を図示する。 図６Ａは、本発明の実施例によるプレモールドの一部の周囲に巻き付けられたケーブルジャケットの一部を図示する。 図６Ｂは、本発明の実施例によるプレモールドの一部に重ねて巻き付けられた銅テープを図示する。 図７は、ケーブルにプレモールドを適用する方法のフロー図である。

ケーブル１００が図１で図示されている。ケーブル１００は、ケーブルジャケット１１０、誘電物１２２および中央導線１２０を有している。ケーブルジャケット１１０は、例えば単層のブレード材料で構成されているか、外側ブレードと内側ブレードの２層で構成されている。ケーブル１００は、基端部１２５と遠位部１３０とを有している。ケーブル１００は、記憶デバイス、スイッチ、ルータ、プリント回路板（ＰＣＢ）、アナログ−デジタル変換装置、コネクタ、等々の間でデータ伝達する。様々な実施形態においては、ケーブル１００は、１００Ｍｂｐｓ以上のデータ転送速度をサポートできる。実施例によっては、ケーブル１００は、約４．２５Ｇｂｐｓから約２５Ｇｂｐｓまでのデータ転送速度をサポートし、非限定例としては、約４．２５Ｇｂｐｓ、約１０Ｇｂｐｓおよび約２５Ｇｂｐｓをサポートする。ケーブル１００は、それら以上または以下の値のデータ転送速度の場合であっても利用できる。

図２は、ケーブル１００の基端部１２５の断面図である。図２は、中央導線１２０を図示している。これは、実質的にケーブル１００の全長で延びている。場合によっては、ケーブルジャケット１１０を越えてケーブル１００の延長方向に延出している。

図３と図３Ａは、単遮蔽導線対を図示する。図３Ａでは、各遮蔽導線対は、１体の誘電物３３５によって分離されており、ブレード状態の銅製管（チューブ）３４０で包囲された平行導線３１０（３１０ａ、３１０ｂ）を有している。図３で示すように、いくつかの実施形態では、導線３１０は、絶縁物３２０によって包囲されている。導線３１０と絶縁物３２０は、実質的にケーブル全長で延びている。導線３１０は、基端部、遠位部または両方の端部で絶縁物３２０を越えて導線延長方向に延出している。

図４は、単遮蔽導線対１２０を図示しており、その導線３１０は、プリント回路板４２
０のＰＣＢトレースパッド４３０に溶接されている。実施例によっては、導線３１０は、
２４ＡＷＧである。導線３１０の基端部は、変形されている。実施例によっては、各導線
３１０が変形されている。実施例によっては、導線３１０の１本以上が変形されている。
導線３１０の基端部を変形する１つの方法は、基端部を平坦化することである。基端部を
変形部４１０となるように平坦化する１つの方法は、シュミット・プレスを利用すること
である。実施例によっては、変形部４１０の厚み（太さ）は、３０ＡＷＧ導線の径と実質
的に同じである。変形部４１０は、プリント回路板４２０のＰＣＢトレースパッド４３０
に抵抗溶接される。変形部４１０上の突起４４０は、ＰＣＢトレースパッド４３０に変形
部４１０を溶接することで形成できる。実施例によっては、変形部４１０は、遮蔽導線対
１２０をプリント回路板４２０にさらに確実に結合するためにその結合部に２度溶接される。導線３１０の基端部３１０は、好適にはＰＣＢトレースパッド４３０に、平坦部４１０がＰＣＢトレースパッド４３０の輪郭内に残るように溶接される。これでインピーダンスの問題の解消に役立つ。

図５は、モールドがケーブルに適用される前の２本のケーブル１００を図示する。実施例によっては、ケーブル１００は、特定長に切断される。遮蔽導線対１２０は、ケーブルジャケット１１０の基端部を越えて延び出す。遮蔽導電対は、ケーブル１００の基端部１２５から引き戻されている。遮蔽導線対１２０は、所定の取付部５１０内に入るように整合される。取付部５１０は、遮蔽導線対１２０を互いに実質平行にし、それらの基端部の近辺で実質的同面にする。

図６は、プレモールド６１０を図示する。プレモールド６１０は、ケーブル１００に適用されている。プレモールド６１０の遠位部は、チューブ状であり、ケーブルジャケット１１０の基端部を包囲する。プレモールド６１０の基端部は、遮蔽導線対１２０の基端部近辺で遮蔽導線対１２０を包囲する。しかし、遮蔽導線対１２０は、プレモールド６１０の基端部を越えて延び出ている。プレモールド６１０は、ケーブル１００の基端部周囲と、遮蔽導線対１２０の一部の周囲にそれらの基端部近辺で固定されている。

実施例によっては、プレモールド６１０は、剛質材料で製造される。非限定例であるがプレモールド６１０を作成する材料は、プラスチックおよびポリカーボネート等である。

図６Ａは、ケーブル１００の基端部から引き戻され、プレモールド６１０の一部の周囲に巻き付けられた後のケーブルジャケット１１０の一部を図示する。ケーブルジャケット１１０のその部分は、好適にはプレモールド６１０の遠位部周囲にて巻き付けられる。図６Ａで図示するようにプレモールド６１０の遠位部はチューブ状である。

ケーブルジャケット１１０の一部がプレモールド６１０の遠位部周囲で巻き付けられた後、その巻き付けられたケーブルジャケット１１０の部分に銅テープ６３０が適用され、図６Ｂで図示するようにプレモールド６１０の遠位部周囲に適用される。

図７は、ケーブル１００にプレモールド６１０を適用する方法の一実施例を示すフロー
図である。
ステップ７１０でケーブル１００は、特定長に切断される。
ステップ７２０でケーブルジャケット１１０は、ケーブル１００の基端部から引き戻さ
れる。
ステップ７３０で遮蔽導線対１２０は、所定の取付部５１０内に入るように整合される
。
ステップ７４０でプレモールド６１０は、ケーブル１００と遮蔽導線対１２０に適用さ
れ、遮蔽導線対１２０は、プレモールド６１０の基端部内に入るように整合される。
ステップ７５０でケーブル１００の基端部から引き戻されたケーブルジャケット１１０
の一部は、プレモールド６１０の一部周囲に巻き付けられる。別実施例では、ステップ７
５０は、省略される。ステップ７６０で銅テープ６３０がプレモールド６１０の一部周囲
に巻き付けられる。
ステップ７５０が実行されると、ステップ７６０の銅テープ６３０は、プレモールド６
１０の周囲に巻き付けられているケーブルジャケット１１０の少なくとも一部の周囲にも
巻き付けられる。
ステップ７７０でクラムシェルまたは他の形態のシェル（殻体）は、プレモールド６１
０に適用される。このクラムシェルは、好適には、機械力で適用される。ステップ７５０
が実行される場合には、この機械力は、ケーブルジャケット１１０の一部を形状崩壊させ
る。この機械力は、またクラムシェル内でプレモールド６１０の周囲に巻き付けられた銅
テープを形状崩壊させて固着させる。
ステップ７７０で適用されたこの形状崩壊力は、クラムシェルを銅テープ上でかしめて
プレモールド６１０の周囲で締め付ける。プレモールド６１０は、硬質であるため、クラ
ムシェルからの形状崩壊力は、プレモールド６１０を変形しない。プレモールド６１０は
、変形しないのでプレモールド６１０内のケーブル１００の部分も変形しない。
ステップ７８０で遮蔽導線対１２０は、切断されて剥がされる。
ステップ７９０で導線３１０は、前述のように、例えばシュミッツ・プレスで変形され
る。
他の実施例では、ステップ７８０及び／又はステップ７９０は省略される。
ステップ７９５で導線３１０は、プリント回路板４２０の適当なＰＣＢトレースパッド４３０に溶接される。実施例によっては、他の方法が利用されて導線３１０がＰＣＢトレースパッド４３０に取り付けられる。

以上、様々な実施例を例示として詳細に解説したが、そのような細部は、例示のみの目的であり、それらの変形例は、本発明の精神および範囲から逸脱せずに可能であることは理解されるべきである。

Claims (15)

1. ケーブルにプレモールドを固着する方法であって、
   複数の導線を含んだ複数の遮蔽導線対を有したケーブルを用意するステップと、
   該ケーブルに硬質プレモールドを固着するステップと、
   該硬質プレモールドの固着後に、該硬質プレモールドに変形可能材料を被覆するステップと、
   前記硬質プレモールドに被覆された前記変形可能材料にシェルを固着するステップであって、該シェルを該変形可能材料上に締め付け、該変形可能材料を前記硬質プレモールド周囲に押し潰す物理力を行使するステップと、
   を含んでおり、
   前記遮蔽導線対は、前記硬質プレモールド内で整合されており、
   該硬質プレモールドの硬さは、前記シェルを固着する際に前記ケーブルを変形から保護する程度の硬さであることを特徴とする方法。
2. ケーブルを切断するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 硬質プレモールドを固着する前に遮蔽導線対周囲のブレードの一部を剥離するステップと、
   該硬質プレモールドの一部を該ブレードの一部で巻き付けるステップと、をさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 硬質プレモールドは、プラスチック製またはポリカーボネート製であることを特徴とする請求項１記載の方法。
5. ケーブルを用意するステップは、ケーブル内で遮蔽導線対を取付部内に入るように整合させることを含んでいることを特徴とする請求項１記載の方法。
6. シェルは、クラムシェルであることを特徴とする請求項１記載の方法。
7. 変形可能材料は、銅テープであることを特徴とする請求項５記載の方法。
8. 遮蔽導線対を切断して剥ぐステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 遮蔽導線対内の導線をプリント回路板、アナログ−デジタル変換装置、またはコネクタに溶接するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項７記載の方法。
10. 複数の導線を溶接する前に複数の導線の少なくとも一本を変形するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 溶接は、抵抗溶接であることを特徴とする請求項９記載の方法。
12. データケーブル構造体であって、
    ケーブルと、
    該ケーブル内の複数の遮蔽導線対と、
    前記ケーブル周囲で固定される硬質プレモールドと、
    該硬質プレモールドに固着されるシェルと、
    を含んでおり、
    該シェルは、該シェルを前記硬質プレモールド上に締め付ける物理力が該シェルに適用されるように構成されており、
    前記硬質プレモールドの硬さは、前記シェルを固着する際に前記ケーブルを変形から保護する程度の硬さであることを特徴とする構造体。
13. 硬質プレモールドは、プラスチック製またはポリカーボネート製であることを特徴とする請求項１２記載の構造体。
14. シェルは、クラムシェルであることを特徴とする請求項１２記載の構造体。
15. 硬質プレモールドは、遮蔽導線対に対する整合を提供することを特徴とする請求項１２記載の構造体。

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