JP6834742B2

JP6834742B2 - 二芯平行ケーブル

Info

Publication number: JP6834742B2
Application number: JP2017083772A
Authority: JP
Inventors: 優斗小林
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2017-04-20
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-04-20
Also published as: JP2018049812A

Description

本発明は、二芯平行ケーブルに関する。

平行に並べられた一対の絶縁電線の周囲に巻き付けられた導電性のシールドテープと、シールドテープの外側に巻かれた絶縁テープと、を備えた二芯平行ケーブルが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００２−３１９３１９号公報米国特許第７７９０９８１号明細書

二芯平行ケーブルにおける差動信号の伝送において、信号線（絶縁電線など）が導電性のシールドテープに対して動くと信号線に対するシールド効果が不安定になり、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）が大きくなることがある。

本発明は、差動信号の伝送において、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくできる二芯平行ケーブルを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る二芯平行ケーブルは、
互いに接触して平行に並べられた一対の絶縁電線と、
前記一対の絶縁電線の周囲に巻かれている第一樹脂テープと、
前記第一樹脂テープの外側に縦添えで巻かれており、金属層を含むシールドテープと、
を備える。

上記発明によれば、差動信号の伝送において、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくすることができる。

第一実施形態に係る二芯平行ケーブルの構成を示す斜視図である。図１の二芯平行ケーブルの長さ方向に直交する断面図である。第二実施形態に係る二芯平行ケーブルの他の構成を示す斜視図である。図３の二芯平行ケーブルの長さ方向に直交する断面図である。

（本発明の実施形態の説明）
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
本発明の一態様に係る二芯平行ケーブルは、
（１）互いに接触して平行に並べられた一対の絶縁電線と、
前記一対の絶縁電線の周囲に巻かれている第一樹脂テープと、
前記第一樹脂テープの外側に縦添えで巻かれており、金属層を含むシールドテープと、
を備える。
上記構成によれば、互いに接触して平行に並べられた一対の絶縁電線が第一樹脂テープによって巻き付けられているので、二本の絶縁電線の相互位置を確実に固定できる。また、シールドテープが第一樹脂テープの外側に縦添えで巻かれており、横巻きの場合に比べて電気的特性がよい。これらにより、シールドテープによる絶縁電線（信号線）に対するシールド効果が安定し、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくすることができる。

（２）前記シールドテープの外側にドレイン線を有し、
前記ドレイン線は、前記シールドテープの前記金属層と電気的に接続するように配置されている。
ドレイン線がシールドテープの外側に設けられているので、シールドテープの内側には、ドレイン線が存在せず、シールドテープをその内側の第一樹脂テープに隙間無く密着させることができる。

（３）前記シールドテープおよび前記ドレイン線の周囲に設けられたジャケット層を有する。
ジャケット層を設けることにより、シールドテープの絶縁が可能になると共に、外部からの汚染を防ぎ、また、耐水性のあるケーブルとすることができる。

（４）前記シールドテープの外側に螺旋状に巻かれた導電テープを有し、
前記ドレイン線は、前記導電テープおよび前記シールドテープと電気的に接続するように前記導電テープの外側に配置され、
前記ジャケット層は、前記導電テープおよび前記ドレイン線の周囲に設けられている。
シールドテープの外周に螺旋状（横巻き）に導電テープが巻かれているので、シールドテープに皺がよりにくく、シールドテープによる絶縁電線（信号線）に対するシールド効果のばらつきが出にくい。このため、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくしつつ、そのばらつきを少なくすることができる。

（５）前記ジャケット層は、前記シールドテープおよび前記ドレイン線の周囲に第二樹脂テープが巻き付けられて形成された層である。
第二樹脂テープが巻かれることで、シールドテープとドレイン線とが電気的に確実に接続される。

（６）前記第二樹脂テープが巻き付けられた巻き方向は、前記第一樹脂テープの巻き方向と逆方向である。
ジャケット層を形成する第二樹脂テープは、第一樹脂テープと逆方向に巻き付けられているので、絶縁電線に対して捻り癖を付きにくくすることができる。

（本発明の実施形態の詳細）
本発明の実施形態に係る二芯平行ケーブルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

（第一実施形態）
図１，図２に示すように、第一実施形態の二芯平行ケーブル１は、互いに接触して平行に並べられた一対の絶縁電線２と、一対の絶縁電線２の周囲に巻かれている第一樹脂テープ３とを備えている。また、二芯平行ケーブル１は、第一樹脂テープ３の外側に巻かれているシールドテープ４と、シールドテープ４の外側に配置されているドレイン線５と、シールドテープ４およびドレイン線５の周囲に設けられたジャケット層６とを備えている。

絶縁電線２は、中央部に設けられている信号導体２１と、信号導体２１の周囲を被覆する絶縁体２２とで構成されている。信号導体２１は、例えば銅やアルミニウムなどの導体、錫や銀などでメッキされた導体等で形成された単線または撚り線である。信号導体２１に用いられる上記導体の寸法は、ＡＷＧ（ＡｍｅｒｉｃａｎＷｉｒｅＧａｕｇｅ）の規格において、例えばＡＷＧ３８〜ＡＷＧ２２である。絶縁体２２は、例えばポリエチレン（ＰＥ）、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、フッ素樹脂等で形成されている。絶縁電線２の外径は、例えば０．３ｍｍ〜３．０ｍｍ程度であり、例えばＡＷＧ３０の信号導体２１を用いた場合は、０．９ｍｍ程度である。

第一樹脂テープ３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の樹脂テープで形成されている。第一樹脂テープ３の一方の面には接着剤が塗布されているのが好ましい。接着剤が塗布される面は、一対の絶縁電線２と接触する側の内側面であっても、あるいは、接触しない側の外側面であってもよい。巻き付けられた第一樹脂テープは重ね目が接着剤で固着され、巻き付けられた形状が維持される。第一樹脂テープ３は、一対の絶縁電線２の周囲に螺旋状（横巻き）に巻かれるのが好ましい。螺旋巻きされた第一樹脂テープ３は、巻き付けテープの一部分が重なるように重ね巻きされている。第一樹脂テープ３の厚さは、例えば４μｍ〜５０μｍ程度である。

シールドテープ４は、例えば銅またはアルミニウムなどの金属層４ａをＰＥＴ等の樹脂テープに接着または蒸着した金属層付樹脂テープで形成されている。シールドテープ４の厚さは、例えば１０μｍ〜５０μｍ程度であり、金属層４ａの厚さは、例えば０．１μｍ〜２０μｍ程度である。なお、シールドテープ４には、例えば両面が金属で構成される金属テープや樹脂テープの両面に金属テープが貼られた金属層付樹脂テープを用いるようにしてもよい。シールドテープ４は、第一樹脂テープ３の外側に縦添えで巻かれている。縦添え巻きされたシールドテープ４は、重ね目になる部分に接着剤が付いているのが好ましい。重なり部分が接着剤で固着され、巻かれた形状が維持される。また、シールドテープ４は、金属層４ａが外側に配置されるように巻かれている。

ドレイン線５は、図２に示すように、二芯平行ケーブル１の長さ方向に直交する方向（図２の横方向）の絶縁電線２の各横側面に、シールドテープ４と第二樹脂テープ６ａとの間にそれぞれ縦添えされている。
二本のドレイン線５は、例えば絶縁電線２に対して左右対称に配置される。図２の例では、各ドレイン線５の中心点５ｃと、各信号導体２１の中心点２１ｃとが、一直線（直線Ｃ）上になるように配置されている。なお、ドレイン線５は、一本のみでもよい。ドレイン線５は、シールドテープ４の外側に配置されている金属層４ａと電気的に接触するように設けられている。ドレイン線５の外径は例えば０．０８ｍｍ〜０．８ｍｍ程度である。

ジャケット層６は、ＰＥＴ、ＰＶＣ等の樹脂テープが巻き付けられて形成された絶縁層である。ジャケット層６は、複数の層で形成されており、本例では第二樹脂テープ６ａと６ｂとの二層で形成されている。樹脂テープ６ａ，６ｂの厚さは、例えば４μｍ〜５０μｍ程度である。なお、ジャケット層６は、一層であってもよい。第二樹脂テープ６ａ，６ｂは、シールドテープ４およびドレイン線５の周囲に螺旋状（横巻き）に巻かれるのが好ましい。第二樹脂テープ６ａまたは６ｂが巻き付けられている巻き方向は、本例では第一樹脂テープ３の巻き付け方向と反対方向である。第二樹脂テープ６ａ、６ｂの巻き方向が逆向きで、一方の第二樹脂テープが第一樹脂テープと同じ向きに巻かれるのでもよい。ジャケット層６が例えば二層に形成される場合、一方の第二樹脂テープ６ａ（または６ｂ）の片面に接着剤を塗布することで、層間の接着度を高めることができる。二芯平行ケーブル１の標識のために層間に着色テープを入れてもよい。なお、ジャケット層６は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を押し出し成形により形成するようにしてもよい。

上記のような構成の二芯平行ケーブル１によれば、互いに接触して平行に並べられた一対の絶縁電線２が第一樹脂テープ３によって巻き付けられているので、二本の絶縁電線２の相互位置を確実に固定することができる。第一樹脂テープ３が絶縁電線２の周囲に螺旋状に巻かれると、縦添え巻きの場合に比べてケーブルを曲げたときにテープが開きにくい。

また、第一樹脂テープ３のいずれか一方の片面には接着剤が塗布されているので、螺旋状に巻かれた第一樹脂テープ３の重なり部分で第一樹脂テープ３同士が接着されて、第一樹脂テープ３による巻きが緩まないように固定される。また、接着剤が第一樹脂テープ３の内側に塗布されている場合、第一樹脂テープ３が巻かれたときに二本の絶縁電線２に接着剤が直接接触するので、さらに強固に固定される。また、接着剤が第一樹脂テープ３の外側に塗布されている場合、第一樹脂テープ３の外側に巻かれるシールドテープ４が接着剤で第一樹脂テープ３に接着されるので、絶縁電線２に対してシールドテープ４が間接的に接着されて、絶縁電線２がシールドテープ４によって固定される。

また、シールドテープ４が第一樹脂テープ３の外側に縦添えで巻かれているので、横巻きの場合に比べて電気的特性を高めることができる（高周波信号を伝送した場合に、特定の波長で信号の減衰量が急に大きくなることがない）。また、シールドテープ４は金属層４ａが外側に配置されるように巻かれ、ドレイン線５はシールドテープ４の外側に設けられているので、シールドテープ４の内側にはドレイン線５が存在せず、シールドテープ４の樹脂テープ面をその内側の第一樹脂テープ３に隙間無く密着させることができる。

仮に、ドレイン線５がシールドテープ４の内側に配置されたとすると、シールドテープ４の内側はドレイン線５の箇所で凸状になり、この箇所は（第一樹脂テープ３を介して）絶縁電線２に密着しない。これに対して、本実施形態ではドレイン線５がシールドテープ４の外側に配置されているので、上記凸状箇所が無いので、（第一樹脂テープ３を介して）絶縁電線２への密着度がよい。これにより、シールドテープ４の内の誘電率が安定し、二芯平行ケーブル１の挿入損失を小さくすることができる。また、図２に示すように、二本のドレイン線５が左右対称に配置されていると、各絶縁電線２がそれぞれのドレイン線５からの押圧によって対称に潰れるので、二芯平行ケーブル１が非対称形にならない。これにより、シールドテープ４の内の誘電率の安定性がさらに増す。これらにより、シールドテープ４による絶縁電線（信号線）２に対するシールド効果が安定し、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくすることができる。

また、ジャケット層６（第二樹脂テープ６ａ，６ｂ）がシールドテープ４およびドレイン線５の周囲に設けられることにより、シールドテープ４の絶縁が可能になると共に、外部からの汚染を防ぎ、また、耐水性のあるケーブルとすることができる。また、第二樹脂テープ６ａ，６ｂが巻かれることで、シールドテープ４の金属層４ａとシールドテープ４の外側に配置されたドレイン線５とが二芯平行ケーブル１の全長に亘って電気的に確実に接触される。２本のドレイン線５が配置される場合、絶縁電線２に対して対称位置に配置されるので、絶縁電線２の絶縁体２２が同じように潰れて非対称形にならないため、シールド内の誘電率が安定する。第二樹脂テープは螺旋巻き（横巻き）されるのが好ましい。第二樹脂テープ６ａ，６ｂの少なくとも一方は、第一樹脂テープ３と逆方向に巻き付けられると、絶縁電線２に対して捻り癖を付きにくくすることができる。

（第二実施形態）
図３および図４に示すように、第二実施形態の二芯平行ケーブル１Ａは、シールドテープ４とドレイン線５との間に、導電テープ７を備えている。二芯平行ケーブル１Ａにおいて導電テープ７以外の部分は、前述の第一実施形態の二芯平行ケーブル１と同一であるので、同じ符号を付け説明は省略する。

導電テープ７は、シールドテープ４の外周に螺旋状（横巻き）に巻かれている。導電テープ７は、テープ状の樹脂（例えば、ＰＥＴ）７ａの両面にテープ状の金属（例えば銅またはアルミニウム）７ｂ，７ｃが貼られたものである。なお、テープ状の樹脂７ａの一方の面は、テープ状の金属７ｂまたは７ｃを用いずに、金属を蒸着させたものとしてもよい。

導電テープ７の巻き付け方は、導電テープ７の一部が重なるようにして巻き付けられている。このため、導電テープ７同士が重なる部分は、導電テープ７の内側の面のテープ状の金属７ｂと外側の面のテープ状の金属７ｃが接触する。金属７ｂの厚さは０．０１μｍ〜５０μｍであり、金属がテープ状の樹脂７ａの上に蒸着されたものであるかまたは金属箔がテープ状の樹脂７ｂに貼られたものである。導電テープ７は、幅が２ｍｍ〜１０ｍｍ、厚さが１２μｍ〜７０μｍである。そして、巻き付けピッチが１ｍｍ〜１０ｍｍであり、導電テープ７の幅よりも小さいピッチで上記のように導電テープ７の一部が重なるようにして巻き付けられている。これにより、テープ状の金属７ｂと７ｃが電気的に接続される。また、図３の例では、導電テープ７が巻き付けられている巻き方向は、第一樹脂テープ３の巻き付け方向と同じ方向であるが、反対方向でもよい。

また、導電テープ７は、内側の面のテープ状の金属７ｂの表面に、例えばゼブラ状または水玉状に接着剤が付けられており、接着剤が付けられていない部分がシールドテープ４に接触している。これにより、シールドテープ４の金属層４ａとテープ状の金属７ｂとが電気的に接続される。

また、第二実施形態の二芯平行ケーブル１Ａでは、ドレイン線５は、導電テープ７と第二樹脂テープ６ａとの間にそれぞれ縦添えされ、導電テープ７の外側の面のテープ状の金属７ｃと電気的に接触する。なお、第二樹脂テープは２枚ではなく１枚だけ巻いてもよい。前述のように、テープ状の金属７ｂと７ｃが電気的に接続されているので、シールドテープ４の金属層４ａと導電テープ７の外側の面のテープ状の金属７ｃとが電気的に接続される。これにより、二芯平行ケーブル１Ａにおいて、シールドテープ４とドレイン線５とが電気的に接続される。ドレイン線の位置は図４に示す位置に限らない。例えば、図４の位置から、二つの絶縁電線２の接触箇所を中心として９０°回転させた位置に、シールドテープ４に接触するようにシールドテープの上下に各１本のドレイン線を配置してもよい。

第二実施形態の二芯平行ケーブル１Ａは、シールドテープ４の外周に螺旋状（横巻き）に導電テープ７が巻かれているので、シールドテープ４に皺がよりにくく、シールドテープ４による絶縁電線（信号線）２に対するシールド効果のばらつきが出にくい。このため、差動モードの入力信号に対するコモンモードの出力量（Ｓｃｄ２１）を小さくしつつ、そのばらつきを少なくすることができる。

実施例及び比較例の二芯平行ケーブルにおけるモード変換量（Ｓｃｄ２１）の解析結果について説明する。
なお、Ｓｃｄ２１は、ポート１からポート２における作動モードからコモンモードへの変換量のことであり、ミックスモードＳパラメータの１つである。ＵＳＢケーブル（例えばＵＳＢ３．０）のコンプライアンス・テストでは−２０ｄＢ／ｍ以下と設定されている。
以下の解析では、長さ３ｍの二芯平行ケーブルに２０ＧＨｚ以上の高周波を伝送した場合において、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍ以下のものを良、−２５ｄＢ／ｍ以下のものを優秀と判定した。また、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／ｍより大きいものを不良と判定した。

（実施例１）
実施例１の二芯平行ケーブルの構成は、図２に示した第一実施形態の構成であり、下記のようにして作成した。
ＡＷＧ３０の信号導体２１を有する直径０．９６ｍｍの絶縁電線２を二本平行に並べたものを使用した。絶縁電線２の周囲に厚さ１２μｍの第一樹脂テープ３（内側に接着剤が塗布されている）を、図１のように、螺旋状に左巻きにするとともに、銅の金属層４ａ（厚さ８μｍ）が設けられた厚さ２１μｍのシールドテープ４を、金属層４ａが外側に配置されるようにして、図１のように、第一樹脂テープ３の外側に縦添え巻きした。絶縁電線２の両横でシールドテープ４の外側に（図２に示すように）ドレイン線５を縦添えで二本配置した。シールドテープ４およびドレイン線５の周囲に二層の第二樹脂テープ６ａ（厚さ１２μｍ），６ｂ（厚さ１２μｍ）を、図１のように、螺旋状に二層共、右巻きにして、ジャケット層６とした。
上記構成の実施例１の二芯平行ケーブルの長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波を伝送し、Ｓｃｄ２１を測定した。
その結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２５ｄＢ／３ｍ以下（測定長あたりの値）であり、実施例１の二芯平行ケーブルの品質は優秀と判定された。

（実施例２）
実施例２の二芯平行ケーブルの構成は、図２に示した第一実施形態の構成であり、下記のようにして作成した。
絶縁電線２は、実施例１と同様の構成とした。絶縁電線２の周囲に第一樹脂テープ３（実施例１と同様のもの）を螺旋状に、図１とは反対方向の右巻きにするとともに、外側に接着剤がくるように巻いた。シールドテープ４、およびドレイン線５は、実施例１と同様の構成とした。シールドテープ４およびドレイン線５の周囲に二層の第二樹脂テープ６ａ，６ｂ（ジャケット層）を、螺旋状に二層共、図１とは反対方向の左巻きにした。なお、各部の厚さ、直径は、実施例１と同じである。
上記構成の実施例２の二芯平行ケーブルの長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波を伝送し、Ｓｃｄ２１を測定した。
解析の結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２５ｄＢ／３ｍ以下であり、実施例２の二芯平行ケーブルの品質は優秀と判定された。

（実施例３）
実施例３の二芯平行ケーブルの構成は、ジャケット層６以外は図２に示した第一実施形態の構成であり、下記のようにして作成した。
ジャケット層６は、熱可塑性のポリ塩化ビニルを押し出し成形により形成した（ジャケット層６の厚さは２４μｍ）。その他の構成は、実施例１と同様にして作成した。なお、上記各部の厚さ、直径は、ジャケット層６の厚さ以外は、実施例１と同じである。
上記構成の実施例３の二芯平行ケーブルの長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波を伝送し、Ｓｃｄ２１に対する解析を行った。
解析の結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／３ｍ以下であり、実施例３の二芯平行ケーブルの品質は良と判定された。

（実施例４）
実施例４の二芯平行ケーブルの構成は、図４に示した第二実施形態の構成であり、下記のようにして作成した。
導電テープ７以外は、実施例１と同様の構成とした。導電テープ７は、幅１０ｍｍ、厚さ１２μｍのテープ状の樹脂（ＰＥＴ）７ａの両面に厚さ１０μｍのテープ状の金属（銅）７ｂ，７ｃが貼られたものを用いた。この導電テープ７を巻き付けピッチ５ｍｍでシールドテープ４の外周に、螺旋状に左巻き（第一樹脂テープ３の巻き付け方向と同じ方向）で巻き付けた。
上記構成の実施例４の二芯平行ケーブルを１０本用意し、それぞれ長さ３ｍとして、１〜２０ＧＨｚの高周波を伝送し、Ｓｃｄ２１を測定した。
そして、Ｓｃｄ２１の最大値が−３０ｄＢ／３ｍ以下の場合を合格とする合否判定を行ったところ、実施例４は１０本全部が合格であった。なお、比較のため、実施例１に対しても上記の合否判定を行ったところ、１０本中７本が合格であった。

（比較例１）
絶縁電線２の周囲に第一樹脂テープ３を設けない（巻かない）構成とした。その他の構成は、実施例１と同様に作成した。
上記構成の比較例１の二芯平行ケーブルの長さ３ｍとして、２０ＧＨｚ以上の高周波を伝送し、上記のようにＳｃｄ２１に対する解析を行った。
解析の結果、Ｓｃｄ２１値の最大値が−２０ｄＢ／３ｍより大きく、比較例１の二芯平行ケーブルの品質は不良と判定された。

以上、本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。また、上記説明した構成部材の数、位置、形状等は上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等に変更することができる。

１二芯平行ケーブル
２絶縁電線
３第一樹脂テープ
４シールドテープ
４ａ金属層
５ドレイン線
５ｃ中心点
６ジャケット層
６ａ，６ｂ第二樹脂テープ
７導電テープ
７ａテープ状の樹脂
７ｂ，７ｃテープ状の金属
２１信号導体
２１ｃ中心点
２２絶縁体
Ｃ直線

Claims

互いに接触して平行に並べられた一対の絶縁電線と、
前記一対の絶縁電線の周囲に巻かれている第一樹脂テープと、
前記第一樹脂テープの外側に縦添えで巻かれており、金属層を含むシールドテープと、
備え、
前記シールドテープの外側に、螺旋状に巻かれた導電テープと、ドレイン線と、を有し、
前記ドレイン線は、前記導電テープおよび前記シールドテープの前記金属層と電気的に接続するように前記導電テープの外側に配置され、
前記導電テープおよび前記ドレイン線の周囲に設けられたジャケット層を有する、
二芯平行ケーブル。
前記ジャケット層は、前記シールドテープおよび前記ドレイン線の周囲に第二樹脂テープが巻き付けられて形成された層である、請求項１に記載の二芯平行ケーブル。
前記第二樹脂テープが巻き付けられた巻き方向は、前記第一樹脂テープの巻き方向と逆方向である、請求項２に記載の二芯平行ケーブル。