JPWO2010095334A1 - 同軸線配線体、その製造方法、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
上記の構成では、複数の同軸線は、シール部において間隙充填部および周縁部に重複されるだけで、この部分は電子機器内では筐体の挿入口に嵌め込まれて固定される部分であるので、断面積は増大しない。また、シール部以外の部分では同軸線は裸(捻回された複数同軸線の状態を固定するための粘着テープ等は巻かれる)であるが、外被のジャケットは絶縁樹脂製であり、防水性・撥水性があるので、全体の防水性は確保される。したがって、同軸線をシース(被覆)するためのチューブなどを用いる必要がなく、部品点数を減らすことができる。この結果、ヒンジ構造およびその周辺部の構造を簡単化かつ小型化することができる。
なお、通常、防水のためのシール部は防塵も兼ねることができる。以後、防塵については触れないが、防水に付随して、当然、防塵作用を得ることができる。また、上記の同軸線配線体では、シール装置を構成するためのシール部は、1つでもよいし、2つ以上であってもよい。
シール部にPFAを用いる場合、ジャケットはPFA、またはETFEの同軸線を用いるのがよい。この組み合わせによれば、ジャケットに連続して、ジャケットと同じ材質か、またはジャケットよりも融点の高い材質で射出成形により一体化してシール部を形成することができる。このため、間隙充填部および周縁部とジャケットとの接続を確実に行うことができる。すなわちジャケットと、シール部との接続強度を向上させることができる。
シール部にETFEを用いる場合、ジャケットにはETFEを用いた同軸線を用いるのがよい。これにより、同じ材料で、ジャケットおよびシール部を形成することになり、同材接続による利点を得ることができる。
両方の場合ともに、シール部を形成する樹脂は、高周波誘電率が低いので、高周波信号の劣化防止に資することができる。
図1は、本発明の実施の形態1における同軸線配線体が用いられる電子機器である携帯電話機50を示す図である。図1において、携帯電話機50は、ヒンジ構造40で連結された、キー操作部筐体20と、表示部筐体30とを備える。図1(a)において、表示部筐体30は裏面をおもてにしてキー操作部筐体20の上に閉じている。表示部筐体30は、ヒンジ構造40のX軸周りおよびY軸周りに回動可能である。図1(b)は、表示部31を含む表示部筐体30をヒンジ構造40のX軸周りに回動させて、開いた状態を示す図である。キー21がキー操作部筐体20に配列されている。キー21の操作による電気信号は、キー操作部筐体20内の配線回路(図示せず)から、表示部筐体30内の配線回路(図示せず)へと伝達される。この電気信号の伝達に、これから説明する同軸線配線体が用いられる。図1(b)において、ヒンジ構造は、Y軸回転軸機構のカバー41を中央にして、左側のA部は、X軸回転軸機構を含む部分であり、右側のB部は、表示部筐体30とキー操作部筐体20とを導電接続する、上記の同軸線配線体が収納される部分、である。A部およびB部は、中央部のカバー41を中心にしてY軸周りに回動する。図1(c)は、表示部筐体30をY軸周りに180°回動させ、B部を左側に、A部を右側にして、また、図1(a)の状態からX軸周りにも回動させて、表示部31をおもて側にして表示部筐体30をキー操作部筐体20に重ねて閉じた状態を示す。
ヒンジ構造では、中央カバー41の下のY軸回転軸機構の軸部は円筒状であり、キー操作部筐体20に固定されている。表示部筐体30は、Y軸周りに回動するとき、円筒状部分の周りに回動するが、ヒンジ構造に含まれるX軸回転軸機構Aおよび同軸線配線体の収納部Bも、表示部筐体30とともにY軸の周りに回動する。この円筒状の部分(内筒)が同軸線配線体10の挿入口になっている。
同軸線配線体10は、その両端にコネクタ19が取り付けられている。同軸線配線体10は、表示部筐体30に設けた挿入口に、防水性のシール装置Sを嵌め込み、同軸線配線体の収納部Bを経由して、ヒンジ構造のY軸回転軸機構に含まれる円筒部(キー操作部筐体20に開口)の挿入口に、もう一方のシール装置Sを嵌め込んでいる。上記のように、X軸およびY軸の周りに回動できる二軸ヒンジ構造40によって連結された2つの筐体20,30間を防水性を確保した上で導電接続するのに、本実施の形態における同軸線配線体10は非常に適している。すなわち、同軸線配線体の収納部Bには、複数の同軸線がそのまま(捻回および粘着テープによる捻回状態の固定はある)の状態で配置され、チューブ等のシース部品は用いなくてよい。このため、収納部Bを小型化し、かつ配線体挿入口の構造についても簡単化することができる。なお、同軸線には、極細同軸線を用いるのがよい。
図4は、上記の同軸線配線体10を、キー操作部筐体20または表示部筐体30の挿入口に嵌め込んだ状態を示す模式図である。筐体20または30の挿入口に嵌め込まれたシール装置Sは、ヒンジ構造40が水に濡れても、筐体内25または35へは、水を侵入させない。複数の同軸線11は、外被であるジャケットは絶縁性の樹脂で形成されるので、撥水性があり、水に濡れても、ジャケット自体が侵入経路となることはない。
本実施の形態では、シール部3にはOリング用の溝が設けられ、表面3aに対して溝底面3bを持つ。溝にはOリング13が巻き付けられる。Oリング13を用いることで、シール装置Sを直接構成する部分の寸法精度などの緩和をはかりながら、確実な防水性を得ることができる。
なお、図5(b)では、複数の同軸線11として7本の同軸線を示しているが、通常は数十本、たとえば40本程度の同軸線を用いる。この場合、極細同軸線は、同軸線配線体10を小型化する上でとくに望ましい。
シール部3の周縁部3sは、複数の同軸線11を取り囲んで、信頼性の高いシール装置Sを形成する上で、必須である。
図7は、実施の形態1に対する変形例(本発明例である)の同軸線配線体10を示す斜視図である。図8は、図7のシール装置SのOリングを含む横断面図である。また、図9は、Oリングを除いた、図8の部分拡大図である。この変形例(本発明例である)の同軸線配線体10では、同軸線(極細同軸線)1は、フラット配置されている。このような、フラット配置では、同軸線1の間の間隙が内奥に位置せず、外から見える箇所に位置する。このため、図9に示すように、射出成形の際に、間隙充填部3jを確実かつ容易に形成することができる。このため、平板表面状になる周縁部3sの性状に多くの注意を払いながら、縦方向(同軸線の延在方向)に気密性の高いシール部3を容易に製造することができる。
要約すれば、図7〜図9に示す、変形例の同軸線配線体10は、完全な充填という点で困難性を伴う間隙充填部3jを、高い信頼性のもとに、容易に形成することができる点に特徴を有する。
上述の製造方法は、とくに同軸線11を湾曲させるものではなく、ストレートタイプの同軸線配線体10の製造方法である。次に、図7〜図9に示す同軸配線体10と同じフラット配置であるが、同軸線11が湾曲したタイプの同軸線配線体10の製造方法について説明する。図10(a)は、出来上がりの同軸線配線体10を湾曲したものにすることを目的にして配置した、コネクタ19を両端に持つ、複数の同軸線11を示す図である。平面状に配列した同軸線は、一方側へと順に長いものが配置されて、外側に順に大きく湾曲している。このような複数の同軸線11を捻回すると、一方側に凸状に湾曲する捻り線11が得られる。これを、粘着テープ等を巻いて、湾曲した捻り状態を固定する。すなわち、金型内に配置する時点で、既に湾曲状態が形成されていて、この湾曲した捻り状態は粘着テープ等によって固定される。シール部3の射出成形では、上記の捻回した同軸線11を、金型の所定位置を通り抜けるようにして、当該同軸線の所定部分を、湾曲の向き等を考慮に入れて金型内に配置する。その後、樹脂導入口であるゲートを経由させて金型内へ、溶融状態の樹脂をノズルから所定の圧力で射出する。冷却した後、金型から取り出した同軸線配線体10を、図10(b)に示す。上述したように、金型内に配置する際の向き、姿勢等によって、湾曲の向き決めることができる。
本実施の形態の同軸線配線体によれば、複数の同軸線は、シール部において間隙充填部および周縁部に重複されるだけである。この部分は電子機器内では筐体の挿入口に嵌め込まれて固定される部分であり、断面積は増大しない。また、シール部以外の部分では同軸線は裸であるが、ジャケットは絶縁樹脂製であり、防水性・撥水性があるので、全体の防水性は確保される。したがって、同軸線をシースするチューブなどを用いる必要がなく、ヒンジ構造を簡単化かつ小型化することができる。また、部品点数の削減もできる。
図11は、本発明の実施の形態2における同軸線配線体10を示す断面図である。同軸線1は、フラット配置である。本実施の形態2の同軸線配線体10では、同軸線1の絶縁層1dの樹脂をPFA、ジャケット1sの樹脂をETFEとして、シール部3の樹脂をETFEとした点に特徴を有する。このような材料構成により、次の利点を得ることができる。
(1)絶縁層1dを形成するPFAの融点は310℃であり、シール部3の樹脂のETFEの融点260℃より50℃程度高い。このため、ETFEの射出成形のとき、絶縁層1dの変形等の劣化を防止することができる。
(2)ジャケット1sのETFEと、シール部3のETFEは同じ樹脂であり、射出成形によって一体化は同材接続となる。このため、接続一体化をスムースに行うことができ、かつ接続強度を高くすることができる。
図示はしないが、図11に示す同軸配線体10の変形例(本発明例である)として次のものがある。
−変形例1(本発明例):( 絶縁層1dがPFA/ジャケット1sがETFE/シール部3がPFA)―
上記の構成によれば、ジャケット1sよりも高温の溶融状態の樹脂の射出成形が行われる。このため、ジャケット1sとのなじみを良くして、またジャケット1sを溶融させながら、一体化が行われるので、ジャケット1sとシール部3との接続強度を向上させることができる。また、ジャケット1sが介在した状態で、絶縁層1dと同じ樹脂のPFAが、溶融状態で射出されるので、絶縁層1dは、ジャケット1sを介在させて過渡的に高温状態に一時的にさらされるだけである。このため、シール部3を形成する溶融状態の樹脂の温度制御等を精密に行うことで、絶縁層の変形を避けることが可能である。
上記の構成によれば、ジャケット1sと同じ樹脂の射出成形が行われる。このため、射出成形によって一体化は同材接続となる。このため、接続一体化をスムースに行うことができ、かつ接続強度を高くすることができる。また、ジャケット1sが介在した状態で、絶縁層1dと同じ樹脂のPFAが、溶融状態で射出されるので、絶縁層1dは、ジャケット1sを介在させて過渡的に高温状態に一時的にさらされるだけである。このため、シール部3を形成する溶融状態の樹脂の温度制御等を精密に行うことで、絶縁層の変形を避けることが可能である。
図12は、本発明の実施の形態3における同軸線配線体10を示す斜視図である。また、図13は、上記の同軸線配線体10を、キー操作部筐体20または表示部筐体30の挿入口に嵌め込んだ状態を示す模式図である。本実施の形態では、シール装置Sは樹脂成形体であるシール部3のみによって構成される。すなわち、シール部3の表面3aがシール装置Sのシール面となる。このようなシール部3は、弾性体であることが望ましい。PFAまたはETFE程度の弾性があれば、シール部3のみでシール装置Sを構成することができる。
上記のシール装置Sによれば、Oリングを省略するため部品点数を削減することができる。このため、実施の形態1におけるヒンジおよびその周辺部の構造の簡単化および小型化の利点を得ながら、経済性に優れた同軸線配線体10を得ることができる。
図14は、本発明の実施の形態4における同軸線配線体10の部分拡大図である。この同軸線配線体10では、シール装置Sは、図3に示す構成と同じであり、複数の同軸線11に射出成形により一体化された樹脂成形体であるシール部3と、そのシール部3に巻き付けられたOリング13とで構成される。シール部3以外の、複数の同軸配線体11の外周には、PTFE(四フッ化エチレン樹脂)からなる住友電気工業(株)製のポアフロン(登録商標)テープ11sが斜めに、またはらせん状に巻かれて、被覆層を構成している。複数の同軸線11は、最大40本程度になる場合がある。外皮のテープは巻かなくてもよいが、ポアフロンテープ11sを巻くことで、摺動性が高くなり、多数本の同軸線のばらけを防止することができる。ポアフロンテープ11sを巻いて摺動性を向上させるのは、成形金型で型締めする際に同軸線が巻き込まれにくくなるからである。
本実施の形態のポイントは、シール部を形成する樹脂に、温度190℃および公称荷重2.16kgにおけるMFRが50g/10min以上の樹脂を用いている点に特徴を有する。このようにMFRが大きい樹脂は、通常、融点が低い樹脂であり、たとえばEMAA樹脂(融点100℃)を用いることができる。
図3〜図5に示す同軸線配線体10の製造方法は、成形金型の加熱温度、および溶融状態の樹脂の温度が、本実施の形態の同軸線配線体10の場合と異なるだけである。
図16は本発明の実施の形態5の同軸線配線体におけるシール部の同軸線11を示す図である。本実施の形態では、個々の同軸線1の外周が削除されて環状の凹状部1mが形成されている点に特徴を有する。結束された同軸線集合体11において、凹状部1mは、外部と結束中心部とを開通する横方向開通スペース11kを形成する。図17(a)は3本の同軸線1が接する部分の断面図であり、図17(b)は4本の同軸線1が接する部分の断面図である。
実線は、凹状部1mを外れた部分の断面図であり、図17(a)および(b)ともに、同軸線で囲まれた間隙は同軸線に閉ざされており、外部とは横方向(同軸線に直交する方向)には開通していない。このため、外部から樹脂を射出して結束中心まで通そうとしても、同軸線自体に阻まれて、結束された同軸線の内部に通すことは難しい。凹状部1mがない場合、結束された同軸線11は、すべての部分で、実線の断面図と同じ断面となる。このため、凹状部1mがないと、結束された同軸線の内部に通して、間隙充填部を形成することが難しい。結束された同軸線11における閉ざされた間隙は、同軸線方向に沿って連続しており、水分がこの間隙に侵入すると、間隙は水分の経路となる。
図18は、本発明の実施の形態6の同軸線配線体におけるシール部の同軸線11を示す図である。本実施の形態では、個々の同軸線1の外周に環状に突き出る凸状部1nを設けた点に特徴を有する。結束された同軸線集合体11では、隣り合う同軸線1は、凸状部1n同士接するが、その他の部分では凸状部1nがあるため、空隙が生じる。この空隙は、外部と結束中心部とを横方向に開通する横方向開通スペース11kを形成する。本実施の形態では、凸状部1n以外の部分、とくに凸状部1nに隣接する部分に、横方向開通スペース11kができる。この横方向開通スペース11kの同軸線間の幅は、凸状部1nの高さが高いほど広くなる。このため、凸状部1nの高さが高いほど、射出成形のとき、樹脂は小さい抵抗で、外部から結束中心部にまで通ることができる。その結果、高品質の防水性を備えた同軸線配線体を得ることができる。
図19(a)は、本発明の実施の形態における同軸線配線体に用いる平編み線11hを示す図である。平編み線11hでは、並行する複数の同軸線1に対して交差するように(直交方向に)編み糸15が、交互に縫って配置されている。この結果、同軸線1と編み糸15とが縦糸と横糸のようになって繊維を形成する形態をとる。同軸線1はどのようなものでもよい。一例を挙げれば、信号線には銀めっき銅合金線(7本、径0.025mm、全体外径0.075mm)を、絶縁層にはスミフロン(登録商標)A(厚さ0.05mm、外径0.18mm)を、グランド線には錫めっき銅合金線(素線径0.03mmの横巻き、21±2本、ピッチ4.5±1.5mm)を、またジャケットにはスミフロン(登録商標)A(厚さ0.04mm、外径0.31mm)を、それぞれ用いることができる。また、編み糸15には、絶縁性の線であれば何でもよいが、一例をあげると、ポリエステル線を用い、編みのディメンションは、心数10C、線間ピッチ標準0.33mm、厚さ標準0.44mm、幅標準3.40mm、とするのがよい。
図20は、本発明の実施の形態8における同軸線配線体を製造する方法を示す図である。図20(a)は、複数の同軸線11をシール部3を形成するための成形金型にセットした状態を示す。金型部分61は、シール部3が形成されない範囲に対応しており、同軸線11が結束されて露出する部分を形成する。シール部3を形成するための射出される型部分63は、空隙hをあけて、両側から可動部65に挟まれている。可動部65は複数の同軸線11を結束している。図20(b)は、可動部65をシール部の型部分63に接近させ、複数の同軸線11を、外側に湾曲させて膨出させた状態を示す図である。換言すれば、複数の同軸線をたるませた状態を示す。可動部65のシール部の型部分63への接近によって、空隙hは可動部65の外側に振り替わる(移動する)。図20(b)の状態で、樹脂の射出成形を待つ。なお、可動部65は、シール部の型部分63の両側に設ける必要はなく、片側だけであってもよい。
D1をDoからどれだけ大きくするかは、空隙hの長手方向寸法で調節することができる。移動距離すなわち空隙hの長さは、たとえば0.5mm〜1mm程度とするのがよい。図21は、膨出量を少し誇張して、D1をDoに比べて少し過大に描いている。湾曲して膨出した部分において、複数の同軸線11の中心軸線に関して、同軸線11は軸対称である必要はなく、図21に示すように、中心付近の同軸線1は一方側に湾曲するのが普通である。複数の同軸線11全体が、一方の側に湾曲してもよい。湾曲して膨出することで、たとえ一方側に湾曲しても、同軸線間の間隔は大きくなる部分が必ず生じる。この大きくなった間隔を通って、樹脂は中心の同軸線付近に到達しやすくなる。
比較例:同軸線0.22mmφ×40本(トータル径1.9mm)、シール部の樹脂ETFE(旭硝子(株)社製商品名フルオン(登録商標)−88AXMP)
本発明例:同軸線0.22mmφ×40本(トータル径1.9mm)、シール部の樹脂EMAA(三井・デュポンケミカル(株)製ニュクレル(登録商標))
EMAAについて2種類用いた。EMAA(1):ニュクレルN1110H、およびEMAA(2):ニュクレルN1050H
上記のEMAA(1)またはニュクレルN1110H、およびEMAA(2)
またはニュクレルN1050Hは、それぞれMFRが表1に示す特性を有する。比較例および2種類の本発明例について、それぞれ、同じ5体の試験体を製造した。
成型金型は、トータル径1.9mmに合う金型を用い、比較例では成型金型を290℃に加熱し、本発明例では成形金型を130℃に加熱して、それぞれ溶融状態にある樹脂を成形金型内に射出した。その後、40℃まで冷却して、成型金型を外した。それぞれの試験体のシール部3の横断面を、1試験体につき、3箇所採取して、光学顕微鏡で観察した。結果を表1に示す。表1に示すMFRは、EMAAについては、温度190℃、公称荷重2.16kgにおけるJIS K7210に拠るMFRであり、ETFEについては、ASTM D−3159に拠るMFRである。
上記の結果より、上記のMFRを50g/10min以上とする樹脂をシール部に用いることで、多数の同軸線の間隙をすべて樹脂で充填することができ、耐久性に優れた高いレベルの防水性を得ることができる。
Claims (20)
- 複数の同軸線と、
前記複数の同軸線と一体化するように形成されたシール部とを備え、
前記シール部は、前記複数の同軸線の間隙を充填する間隙充填部と、前記複数の同軸線を取り囲む周縁部とを有することを特徴とする、同軸線配線体。 - 前記同軸線の前記シール部が形成された部分において、該同軸線の外周を削除した凹状部または外周を覆うように突き出る凸状部が設けられており、前記一体化された複数の同軸線間において各同軸線の前記凹状部または凸状部による、外部と開通する横方向開通スペースが生じ、前記シール部が、該横方向開通スペースを通るように形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の同軸配線体。
- 前記複数の同軸線が、複数の同軸線を交互に縫って編んだ編み糸を有する平編み同軸線であり、その平編み同軸線が、平編み帯状、または、環状若しくはらせん状に丸められており、前記シール部が、前記編み糸によって形成された同軸線の間隙を通るように形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の同軸配線体。
- 前記シール部が形成された部分の前記複数の同軸線が、相互に離れるように湾曲して膨出することで膨出離間部分を形成しており、前記シール部が、該膨出離間部分の同軸線の間を通るように形成されていることを特徴とする、請求項1に記載の同軸配線体。
- 前記シール部の周縁部の外周に、Oリングを装入するための溝が設けられていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の同軸線配線体。
- 前記シール部の周縁部の外周面をシール面とすることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の同軸線配線体。
- 前記シール部を形成する樹脂は、温度190℃および公称荷重2.16kgにおけるMFR(メルトフローレイト(JIS K7210))が50g/10min以上であることを特徴とする、請求項1〜6いずれか1項に記載の同軸線配線体。
- 前記シール部を形成する樹脂が、前記同軸線のジャケットの樹脂よりも融点が低い樹脂であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の同軸線配線体。
- 前記同軸線と前記シール部とは接触面において融着していないことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の同軸線配線体。
- 前記シール部を形成する樹脂が、エチレン−メタクリル酸共重合樹脂(EMAA樹脂)であることを特徴とする、請求項7〜9のいずれか1項に記載の同軸線配線体。
- 前記シール部を形成する樹脂が、前記同軸線の信号線とグランド線とを絶縁する絶縁層と同じ樹脂か、または前記絶縁層の樹脂よりも融点が低い樹脂であることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の同軸線配線体。
- 前記シール部を形成する樹脂が、前記同軸線のジャケットと同じ樹脂か、または前記ジャケットの樹脂よりも融点が高い樹脂であることを特徴とする、請求項10に記載の同軸線配線体。
- 前記シール部を形成する樹脂が、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合体)またはETFE(テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体)であることを特徴とする、請求項11または12に記載の同軸線配線体。
- 前記シール部において、前記複数の同軸線が、面状にフラット配置、または、断面円状もしくは楕円状に束ねたバンドル配置、されていることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の同軸線配線体。
- 前記シール部が、1箇所または2箇所に設けられていることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか1項に記載の同軸線配線体。
- 請求項1〜15のいずれか1項に記載の同軸線配線体を用いたことを特徴とする、電子機器。
- 複数の同軸線と、前記複数の同軸線と一体化するように形成されたシール部とを備える同軸線配線体を製造する方法であって、
成形金型を準備する工程と、
前記成形金型に前記複数の同軸線をセットしながら、該成形金型を前記シール部の樹脂の融点以上の温度に加熱する工程と、
前記シール部を形成する、溶融状態の樹脂を、前記成形金型に射出する工程と、
前記シール部の樹脂を射出成形したまま、前記金型を前記樹脂の融点以下の所定温度に冷却する工程とを備えることを特徴とする、同軸配線体の製造方法。 - 前記複数の同軸線のおのおのの、前記シール部を形成する部分に、該同軸線の外周を削除した凹状部または外周を覆うように突き出る凸状部を設ける工程を備えることを特徴とする、請求項17に記載の同軸配線体の製造方法。
- 前記複数の同軸線を複数の同軸線を交互に縫って編んだ編み糸を有する平編み同軸線として、その平編み同軸線を、平編み帯状のまま、又は、環状若しくはらせん状に丸めて、前記成形金型にセットすることを特徴とする、請求項17に記載の同軸配線体の製造方法。
- 前記成形金型において、前記シール部を形成するための樹脂を射出する型部分に隣り合う両側又は一方側に、前記複数の同軸線をつかんで前記射出する型部分に対する距離を変えられる可動部を設け、成形金型に複数の同軸線をセットしたとき可動部を、複数の同軸線をつかんで前記射出する型部分から離しておき、前記樹脂を射出する前に前記可動部を前記射出する型部分に近づけて前記複数の同軸線を相互に離れるように湾曲して膨出させて膨出離間部分を形成しておくことを特徴とする、請求項17に記載の同軸配線体の製造方法。
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