KR100626245B1

KR100626245B1 - 고정밀도 발포 동축 케이블 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100626245B1
Application number: KR1020047012163A
Authority: KR
Inventors: 야마구찌데쯔오; 이와사끼미쯔오; 이시도다까오; 구사마다까아끼; 난죠미쯔오; 마쯔무라시게루; 무라야마시게루
Original assignee: 히라까와 휴테크 가부시끼가이샤; 가부시키가이샤 어드밴티스트
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2006-09-21
Also published as: MY135376A; DE10392260T5; CN1300805C; TW200303560A; KR20040091629A; US6963032B2; TWI264020B; CN1630916A; WO2003067611A1; US20050115738A1

Abstract

복수의 도전선을 서로 꼰 내부 도체와, 이 내부 도체의 외주에 형성된 다공질 테이프 부재에 의한 저유전율의 발포 절연체와, 이 발포 절연체의 외주에 편조된 다수의 도전 세선에 의한 외부 도체와, 이 외부 도체의 외주에 형성된 내열성을 갖는 수지에 의한 외피로 이루어지는 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서, 상기 내부 도체의 외경 치수의 정밀도를 4/1000 ㎜ 이하로 하고, 상기 발포 절연층의 외경 치수의 정밀도를 ± 0.02 ㎜로 하는 동시에 그 형상을 진원 형상으로 형성하고, 상기 외부 도체의 외경 치수의 정밀도를 외경 중심치의 ± 2 ％로 하는 동시에 그 형상을 진원 형상으로 형성하고, 상기 발포 절연체를 개재한 상기 내부 도체와 상기 외부 도체 사이의 특성 임피던스치의 정밀도를 ± 1 Ω로 한다.

외부 도체, 내부 도체, 절연체, 다공질 테이프 부재, 외피

Description

고정밀도 발포 동축 케이블 및 그 제조 방법 {HIGH ACCURACY FOAMED COAXIAL CABLE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 내부 도체 외주의 절연체를 다공질 테이프 부재에 의해 형성하고, 외부 도체를 편조 실드 부재로 형성한 고정밀도 발포 동축 케이블에 관한 것으로, 예를 들어 정보 통신 기기 및 그 기기에 적용되는 반도체 소자의 시험 및 검사 장치 등에 적용되어, 특성 임피던스치의 변화가 적은 고정밀도 발포 동축 케이블에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 발포율을 60 ％ 이상으로 하고 특성 임피던스치를 ± 1 Ω로 하기 위해 절연체 및 외부 도체의 두께와 외경의 변동을 적게 하고, 이들을 진원형으로 형성하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 고도 정보화 사회의 진전에 따라, 정보 통신 기기 및 그 기기에 적용되는 반도체 소자의 시험 및 검사 장치 등의 전송 속도의 고속화 및 전송 정밀도 향상의 요청이 높아지고 있다. 이로 인해, 그 기기 및 장치 등에 적용되는 동축 케이블 및 동축 코드에 있어도 전송 속도의 고속화 및 전송 정밀도의 향상이 요구된다.

여기서, 동축 케이블에 요구되는 대표적인 전기적 특성을 기술하면 이하와 같아진다.

전반(傳搬) 지연 시간(Td) ＝

ε/0.3(nS/m)

상대 전송 속도(V) ＝ 100/

ε(％)

특성 임피던스(Zo) ＝ 60/

ε · LnD/d(Ω)

정전 용량(C) ＝ 55.63ε/LnD/d(PF/m)

단, ε : 절연체의 비유전율, D : 절연체의 외경(외부 도체의 내경), d : 도체 외경(내부 도체의 외경)이라 한다.

이로부터 동축 케이블의 전송 특성에는 절연체의 비유전율, 내부 도체 및 절연체의 외경이 관여하고, 비유전율에 관해서는 그 값이 작을수록 전송 특성이 향상되고, 내부 도체 및 절연체의 외경에 관해서는 그 비율과 변동이 크게 관여하는 것을 이해할 수 있다. 특히, 특성 임피던스와 정전 용량에 대해서는 절연체의 비유전율이 작고 또한 그 변동이 적은 것과, 내부 도체와 절연체의 외경(실드층의 내경) 등의 변동이 적고 또한 이러한 형상이 보다 진원 원통체 형상으로 형성되는 것이 이상적인 것을 이해할 수 있다.

그러나, 종래의 동축 케이블에 있어서는 다음 ① 내지 ④에 기술하는 문제가 있었다.

① 동축 케이블에 적용되는 내부 도체는, AWG 20 내지 30의 은 도금 연동선 또는 이들을 서로 꼰 꼬임 도체이지만, 은 도금 연동선의 외경 공차는 ± 3/1000 ㎜이고, 꼬임 도체에 있어서는 예를 들어 그들 7개의 꼬임으로 하면, 그들 꼬임 외 경의 공차는 ± 3 × 3/1000 ㎜가 된다. 이로 인해, 그들 외경의 ± 공차 내에서 케이블화를 도모하면, 전술한 특성 임피던스 및 정전 용량 등에 있어서 큰 변동 요인이 된다. 이 영향은 내부 도체가 가늘어질수록 커진다.

② 동축 케이블에 적용되는 발포 절연체는, 케이블의 전반 지연 시간을 가능한 한 작게 하여 전송 속도를 빠르게 하는 것을 목적으로 하고, 현재는 그 기공율(발포율)을 60 ％ 이상으로 하여 공극을 많이 마련함으로써, 절연체의 비유전율(ε)을 1.4 이하로 함으로써 전송 시간의 단축 및 감쇠량의 감소 등을 도모하고 있다. 기공율을 60 ％ 이상으로 하고 비유전율을 1.4 이하로 한 절연체 재질로서, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)의 다공질 테이프 부재(일본 특허 공고 소42-13560호 공보, 일본 특허 공고 소51-18991호 공보 등에 기재)를 내부 도체 외주에 권취하여 권취시 또는 권취 후에 소성 처리하여 이루어지는 것이 적용되고, 이 외의 다공질 테이프 부재로서 500만 이상의 중량 평균 분자량의 폴리에틸렌 테이프 부재를 적용한 것이 있다(일본 특허 출원 제2000-110643호).

그러나, 이들 절연체층은 다공질 테이프 부재의 성질상, 그 두께 및 기공율의 변동이 커, 동축 케이블의 전송 특성의 안정도에 있어서는 그 개선이 강하게 요망되고 있다. 특히 내부 도체 사이즈를 AWG 24 이상의 세경 도체로 하고, 특성 임피던스치를 50 Ω로 한 동축 케이블에서는 두께, 외경, 기공율, 그리고 소성 등의 변동에 의해 전송 특성의 변동을 없애 안정화를 도모하는 면에서 큰 장해가 되고 있다.

또한, 상기 절연체층은 내부 도체 외주에 다공질 테이프 부재를 겹쳐 권취하 여 구성하므로, 도체 외주의 테이프 부재의 겹침부에서 공극부와 겹침에 의한 외형의 요철이 발생하여 비유전율 및 외경의 변동이 매우 커진다.

또한, 이 절연체층은 기계적 강도가 매우 작은 다공질 테이프 부재의 권취로 구성되므로, 테이프 부재 자체의 권취시의 신장 및 절단을 없애기 위해, 매우 가는 내부 도체의 신장 및 단선을 없애기 위해 테이프 부재의 장력은 매우 작게 할 필요가 있다. 이로 인해, 권취 후의 절연체는 외형의 요철 및 외경의 변동이 더욱 커지는 동시에, 내부 도체와의 밀착도가 매우 약해 비유전율과 외경의 변동이 더욱 확대된다.

또한, 이 절연체층은 케이블의 전반 지연 시간을 가능한 한 작게 하고 전송 속도를 빠르게 하는 것을 주목적으로 하여 비유전율을 작게 하고 있으므로, 기계적 강도, 즉 동축 케이블이 받는 굽힘, 비틀림, 압박, 미끄럼 이동 등의 기계적 스트레스에 의해 동축 케이블로서의 구조 치수를 유지하는 것이 어려운 등의 결점을 함유한 상태이다. 최대의 결점은 절연체 외경을 소정 외경으로 유지하여 그 변동을 없애어, 또한 절연체 형상을 원통체 형상으로 형성하는 것이 어려운 것이다.

③ 동축 케이블의 전송 특성에 크게 관여하는 외부 도체는, 종래의 이러한 종류의 동축 케이블에 있어서, 한 쪽면에 구리 등의 금속층을 갖는 플라스틱 테이프 부재를 절연체 외주에 권취하거나 또는 종으로 나란히 하여 구성한 것, 또는 외경 공차를 JIS 규격으로 ± 3/1000 ㎜의 은 도금 연동선 또는 주석 도금 연동선으로 편조한 편조체로 구성한 것, 또는 상기한 테이프 부재와 상기한 편조체의 조합에 의한 것 등이 적용되어 왔다.

그러나, 상기한 테이프 부재를 권취하거나 종으로 나열한 것은 케이블의 유연성이 부족하고, 케이블에 가해지는 굽힘 및 비틀림 등의 기계적 스트레스에 의해 용이하게 외부 도체가 파괴되어 버려 외부 도체의 기능을 다할 수 없게 된다. 은 도금 연동선의 편조체에서는 은의 윤활성이 작기 때문에 은 도금 연동선끼리의 접촉에 의한 마찰력이 커지고, 케이블에 가해지는 굽힘 및 비틀림 등의 기계적 스트레스에 의해 편조체를 구성하는 각 소선의 움직임이 없어져 케이블의 유연성이 결여되고, 절연층을 변형시켜 특성 임피던스치가 변동되는 동시에 기계적 스트레스에 의한 영향을 저감시킬 수 없어 케이블 수명이 짧아지는 등의 문제점을 내장하고 있다.

주석 도금 연동선의 편조체에서는, 고온 하(80 ℃ 이상)에서 사용한 경우 구리가 주석 도금층으로 확산되어, 확산 응력에 의해 주석 위스카의 발생 및 성장을 촉진한다. 이 위스카가 크게 성장하면, 매우 얇은 절연체를 뚫어 내부 도체와의 숏을 일으키는 경우도 있었다. 또한, 상기한 각 외부 도체는 상기 ②의 절연체의 설명에서 기술한 바와 같이, 절연체 외형의 요철과 외경의 변동을 가진 상태의 절연체 외주에 형성되므로 외부 도체의 내외부는 요철로 외경의 변동이 큰 상태이고, 외부 도체와 절연체 층간에 많은 공극부를 가져 비유전율의 변동 요인을 남긴 상태였다.

④ 외부 도체 외주에 설치되는 외피는, 종래에는 염화비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 불소 수지에 의해 형성된 것, 또는 이들을 가교한 것에 의해 구성되고, 그 기능은 동축심을 물리적으로 보호하는 것과, 외부 도체의 움직임을 없애는 것, 마 무리 외경을 가능한 한 가늘게 한다고 하는 것 등이 우선되어, 편조체의 간극에도 외피 수지가 충전된다고 하는 구성이었다. 이로 인해, 동축 케이블에 굽힘, 비틀림, 미끄럼 이동 등의 기계적 스트레스가 가해졌을 때, 외피 내에서 동축심이 스트레스를 완화시키기 위한 움직임(편조체의 각 소선의 움직임)을 허용할 수 없었다.

본 발명은 상기한 문제에 비추어 이루어진 것으로, 전송 속도를 고속화하여 특성 임피던스치의 정밀도를 향상시키고, 케이블의 유연성을 좋게 하여 케이블에 가해지는 굽힘, 비틀림, 압박, 미끄럼 이동 등의 기계적 스트레스를 받아도 그 스트레스를 저감시킴으로써 소정의 기계적 강도를 유지하는 동시에, 특성 임피던스치의 변화를 적게 할 수 있는 고정밀도 발포 동축 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 다공질 테이프 부재를 적용한 고발포 절연체(발포도 60 ％ 이상)를 갖는 동축 케이블의 고발포 절연체와 외부 도체를 2차 성형하고, 그들의 두께와 외경을 균일화하는 동시에 외형을 진원형으로 하고, 내부 도체와 외부 도체 사이의 특성 임피던스치의 정밀도 향상을 도모할 수 있어, 2차 성형 공정을 안정화시킬 수 있는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 고정밀도 발포 동축 케이블은 복수의 도전선을 서로 꼰 내부 도체와, 이 내부 도체의 외주에 형성된 다공질 테이프 부재에 의한 저유전율의 발포 절연체와, 이 발포 절연체의 외주에 은 또는 니켈 도금이 실시된 연동선에 주석 합금 도금을 실시한 2층 도금 연동선으로 편조된 다수의 도전 세선에 의한 외부 도체와, 이 외부 도체의 외주에 형성된 내열성을 갖는 수지에 의한 외피로 이루어지는 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서, 상기 내부 도체의 외경 치수의 정밀도를 4/1000 ㎜ 이하로 하고 상기 발포 절연체의 외경 치수의 정밀도를 ± 0.02 ㎜로 하는 동시에 그 형상을 진원형으로 형성하고, 상기 외부 도체의 외경 치수의 정밀도를 외경 중심치의 ± 2 ％로 하는 동시에 그 형상을 진원형으로 형성하고, 상기 발포 절연체를 개재한 상기 내부 도체와 상기 외부 도체 사이의 특성 임피던스치의 정밀도를 ± 1 Ω로 한 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 유연성을 갖고, 케이블에 가해지는 굽힙, 마찰, 미끄럼 이동 등의 기계적 스트레스를 받아도 그 영향을 끼치지 않고, 또 고정밀도 발포 동축 케이블을 구성하는 내부 도체, 절연체, 외부 도체 등의 외형의 요철과 외경의 변동을 적게 하여 외경 치수의 정밀도를 향상시키고, 각 부재를 진원형으로 할 수 있어 특성 임피던스치의 변동을 적게 할 수 있다.
또한, 상기 내부 도체는 외경 치수의 정밀도가 2/1000 ㎜ 이하이고, 1 내지 3 ㎛ 두께의 은 도금이 실시된 은 도금 연동선을 서로 꼬아 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

삭제

이 구성에 따르면, 특성 임피던스치의 변동을 적게 하기 위한 내부 도체의 요철과 외경 변동을 작게 할 수 있다.

또한, 상기 발포 절연체는 상기 다공질 테이프 부재를 상기 내부 도체의 외주에 1/2 겹침 권취로 감겨 이루어지고, 이 권취 후의 발포 절연체 두께의 변동이 ± 0.01 ㎜, 외경의 변동이 ± 0.02 ㎜인 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 내부 도체와 절연체 사이의 테이프 권취에 의해 발생하는 공극을 없애 내부 도체와 절연체의 밀착도를 크게 하고, 절연체 외형을 진원형으로 근접시켜 외경의 변동을 적게 할 수 있다.

또한, 상기 발포 절연체는 상기 다공질 테이프 부재를 상기 내부 도체의 외주에 다공질 테이프 부재 자체가 겹쳐지지 않도록 권취하여 이루어지고, 그 권취되는 다공질 테이프 부재의 폭이 상기 발포 절연체의 외경 치수의 3배이고, 또한 그 폭의 정밀도가 ± 1 ％인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 상기 발포 절연체는 상기 다공질 테이프 부재를 적어도 2매 이상 갖고, 각각이 테이프 폭 간격으로 상기 내부 도체의 외주에 같은 방향으로 겹쳐지지 않도록 권취되어 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 구성에 따르면, 테이프 부재의 권취에 의해 구성되는 절연체의 테이프 부재의 겹침을 없애, 테이프 부재 권취의 겹침에 의해 생기는 도체와 절연체 사이의 공극 및 절연체 외주의 공극과 요철이 없어지고, 외경의 변동이 적어져 절연체의 비유전율이 일정화된다.

또한, 상기 발포 절연체는 그 외주에 플라스틱 테이프 부재를 권취하여 구성되는 외경 보유 지지층을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 절연체 외경의 요철 및 변동을 억제하고 절연체 외경을 균일화하는 동시에, 절연체의 기계적 강도를 강화할 수 있다.

또한, 상기 다공질 테이프 부재는 그 기공율이 60 ％ 이상, 기공 정밀도가 ± 5 ％, 두께의 공차가 ± 3 ㎛, 압축 응력이 0.24 내지 0.28 ㎏중인 경우에, 압축 변형 왜곡이 0.6 내지 0.8 ％인 소성 PTFE 테이프 부재인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 상기 다공질 테이프 부재는 그 기공율이 60 ％ 이상, 기공 정밀도가 ± 5 ％, 두께의 공차가 ± 3 ㎛인 중량 평균 분자량 500만 이상의 폴리에틸렌 테이프 부재인 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 구성에 따르면, 발포 절연체를 구성하는 다공질 테이프 부재의 비유전율과, 두께와, 기계적 강도 등의 변동을 적게 하여, 절연체의 비유전율과 외경의 변동을 적게 하는 동시에 테이프 부재의 권취 장력을 일정화할 수 있다.

또한, 상기 외부 도체는 두께 1 내지 3 ㎛의 은 도금 연동선에, 두께 0.2 내지 0.5 ㎛의 주석 합금 도금을 실시하여 외경 공차 ± 2/1000 ㎜로 한 2층 도금 연동선의 편조체에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

또한 상기 외부 도체는, 두께 1 내지 3 ㎛의 니켈 도금 연동선에, 두께 0.2 내지 0.5 ㎛의 주석 합금 도금을 실시하여 외경 공차 ± 2/1000 ㎜로 한 2층 도금 연동선의 편조체에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 구성에 따르면, 편조체를 구성하는 각 타의 소선이 케이블에 기계적 스트레스를 받았을 때에 각각 이동 가능해진다. 또는, 편조체의 윤활성이 향상되었으므로 유연성이 좋아지고, 윤활성과 유연성이 향상되었으므로 편조체의 성형이 가능해지고, 편조체의 요철 외경 변동을 작게 하여 절연체로의 밀착도가 향상된다.

또한, 상기 주석 합금 도금은 주석과 구리로 이루어지고, 구리의 함유 비율은 0.6 내지 2.5 ％인 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 구리의 확산이 방지되어 위스카의 발생 및 성장이 억제되고, 도전율을 유지한 편조체로 하여 편조체 소선의 윤활성이 좋아진다.

또한, 상기 외부 도체를 구성하는 편조체는 편조체를 구성하는 각 편조 타수가 1 오버 1 언더로 편조된 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 편조체를 구성하는 각 타수가 1 오버 1 언더로 편조되므로, 편조체 자체의 형상 유지력이 커지기 때문에 절연체를 보유 지지하는 보유 지지력이 커져, 절연체와의 밀착이 향상된다.

또한, 상기 외피는 그 두께를 상기 외부 도체의 두께의 0.5배 이상의 두께로 하고, 이 두께의 정밀도를 3/100 ㎜ 이하로 하고, 상기 외부 도체와의 밀착력을 23 ℃에 있어서 20 g/㎟ 이상으로 하고, FEP 수지의 압출 성형에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 외부 도체의 원통형 외형을 유지하고 그 해방을 억제할 수 있어, 특성 임피던스치의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법은 내부 도체와, 이 내부 도체의 외주에 형성된 발포 절연체와, 이 발포 절연체의 외주에 형성된 외부 도체를 갖는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법에 있어서, 공급부로부터 공급되는 상기 내부 도체에 기공율 60 ％ 이상의 다공질 테이프 부재를 권취하여 상기 발포 절연체를 형성하는 권취 공정과, 상기 권취 공정에서 형성된 발포 절연체를, 소정 내경을 갖는 1차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 1차 성형 공정과 소정 내경을 갖는 2차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 2차 성형 공정에 의해, 소정 외경과 진원형으로 성형하는 절연체 성형 공정과, 상기 절연체 성형 공정에서 형성된 발포 절연체의 외주에 복수의 도전 세선을 편조하여 상기 외부 도체를 형성하는 편조 공정과, 상기 편조 공정에서 형성된 외부 도체를, 소정 내경을 갖는 외부 도체 성형 다이스에 삽입 관통하여 소정 외경과 진원형으로 성형하는 외부 도체 성형 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 내부 도체 외주에 다공질 테이프 부재를 권취하여 구성한 발포 절연체와, 발포 절연체 외주에 편조체로 구성한 외부 도체 등의 두께 및 외경을 균일화하여 진원형으로 형성하고, 내부 도체와 발포 절연체, 발포 절연체와 외부 도체와의 밀착 일체화를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 절연체 성형 공정은 소정 내경을 갖는 1차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 1차 성형 공정과, 소정 내경을 갖는 2차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 2차 성형 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 발포 절연체를 성형 다이스로 성형할 때 발포 절연선심을 손상시키지 않고, 신장시키지 않고, 단선시키지 않게 하여 안정된 성형을 행할 수 있다.

또한, 상기 절연체 성형 공정에 의해 소정 외형과 진원형으로 성형된 상기 발포 절연체의 외주에, 매우 얇은 외형 보유 지지층을 권취로 형성하는 외형 보유 지지층 공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 소정 외경과 진원형으로 성형된 발포 절연체의 외경 및 외형을 계속하여 유지할 수 있다.

즉, 상기 외부 도체 성형 공정은 소정 내경을 갖는 1차 성형 다이스에 상기 외부 도체를 삽입 관통하여 성형하는 1차 성형 공정과, 소정 내경을 갖는 2차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 2차 성형 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 기공율 60 % 이상의 다공질 테이프 부재를 권취하여 형성된 발포 절연체를 성형 다이스로 성형할 때 발포 절연선심을 손상시키지 않고, 신장시키지 않고, 단선시키지 않게 하여 안정된 성형을 행할 수 있다.

또한, 상기 외부 도체 성형 공정은 상기 외부 도체 성형 다이스를 소정의 회전수로 회전시켜 상기 외부 도체를 성형하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 외부 도체 성형 공정에서의 외부 도체 성형을 안정화시켜 단선, 변형, 신장, 외상 등을 없앨 수 있다.

또한, 상기 외부 도체 성형 공정은 상기 외부 도체 성형 다이스에 초음파 진동을 인가하고 소정 진동을 상기 외부 도체의 외경 방향으로 부여하여 성형하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 상기 외부 도체 성형 공정은 상기 편조 공정 후에 설치되거나, 상기 외부 도체 외주에 형성되는 외피의 외피 형성 공정의 직전에 단독으로 설치되거나, 상기 편조 공정 후와 상기 외피 형성 공정 직전의 양방에 설치되는 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 외부 도체 성형의 성형 정밀도를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 외부 도체 성형 공정에 있어서, 상기 1차 성형 다이스에 삽입 관 통되는 상기 외부 도체와 상기 1차 성형 다이스와의 마찰력이 소정치 이상인 경우에, 상기 2차 성형 다이스를 소정 회전수로 회전시키는 것을 특징으로 하고 있다.

이 구성에 따르면, 외부 도체 성형 공정에서의 외부 도체의 성형을 보다 안정적으로 행하여, 더 성형 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 외부 도체 성형 공정에 있어서, 상기 1차 성형 다이스에 삽입 관통되는 상기 외부 도체와 상기 1차 성형 다이스와의 마찰력이 소정치 이상인 경우에, 상기 2차 성형 다이스에 초음파 진동을 인가하는 것을 특징으로 하고 있다.

도1은 본 발명의 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블의 구성을 도시하는 사시도이다.

도2a 및 도2b는 상기 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서의 다공질 테이프 부재를 내부 도체 외주에 권취한 구성을 도시하는 도면이다.

도3은 상기 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서의 다공질 테이프 부재의 권취 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도4는 상기 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서의 외부 도체의 제조 방법을 도시하는 도면이다.

도5a 및 도5b는 다른 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블의 구성을 도시하는 단면도이다.

도6은 다른 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서 2매의 다공질 테이프 부재를, 겹침을 없애어 권취한 선심의 단면도이다.

도7은 다른 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서, 2매의 다공질 테이프 부재를 서로 소정 간격으로 권취하는 모습을 도시하는 도면이다.

도8a 및 도8b는 다른 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서의 편조체의 구조를 도시하는 도면이다.

도9는 다른 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서 2매의 다공질 테이프 부재를, 겹침을 없애어 권취하는 모습을 도시하는 도면이다.

도10은 다른 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서, 2매의 다공질 테이프 부재를 서로 소정 간격으로 권취하는 모습을 도시하는 도면이다.

도11은 본 발명의 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.

도12는 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서의 외부 도체의 성형 다이스에 초음파 진동을 부여하는 구성을 나타내는 도면이다.

도13은 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서의 외부 도체의 성형 다이스를 마찰력 검지에 따라서 회전시키는 구성을 나타내는 도면이다.

도14는 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서의 외부 도체의 성형 다이스에 마찰력 검지에 따라서 초음파 진동을 부여하는 구성을 나타내는 도면이다.

도15는 본 실시 형태의 절연체 형성 공정을 적용하여 발포 절연체를 성형한 경우의 절연체 외경의 변동을 나타내는 그래프이다.

도16은 상기 절연체 형성 공정을 적용하지 않은 경우의 절연체 외경의 변동을 나타내는 그래프이다.

도17은 본 실시 형태의 외부 도체(편조체) 형성 공정을 적용하여 외부 도체(편조체)를 성형한 경우의 외부 도체(편조체) 외경이 변동을 나타내는 그래프이다.

도18은 상기 외부 도체(편조체) 형성 공정을 적용하지 않은 경우의 외부 도체(편조체) 외경의 변동을 나타내는 그래프이다.

도19는 상기 절연체 형성 공정 및 외부 도체(편조체) 형성 공정을 적용하여 발포 절연체 및 외부 도체를 성형한 경우의 특성 임피던스치의 실측치를 나타내는 그래프이다.

도20은 상기 절연체 형성 공정 및 외부 도체(편조체) 형성 공정을 적용하지 않은 경우의 특성 임피던스치의 실측치를 나타내는 그래프이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블의 구성을 도시하는 사시도이다.

이 도1에 도시한 고정밀도 발포 동축 케이블은 복수의 소선을 갖는 내부 도체(1)에 절연체(2)와, 편조체에 의한 외부 도체(3)와, 외피(4)를 차례로 피복하여 구성되는 것으로, 절연선심(10)이 도2a 및 도2b에 도시한 바와 같이 내부 도체(1)와 이 내부 도체(1)에 다공질 테이프 부재(21)를 1/2 겹쳐 권취함으로써 구성한 절연체(2)로 이루어진다.

이 고정밀도 발포 동축 케이블은, 예를 들어 정보 통신 기기 및 그 기기에 적용되는 반도체 소자의 시험 및 검사 장치 등에 적용되지만, 이러한 기기나 장치에 적용되는 고정밀도 발포 동축 케이블에 요구되는 특성은 유연성을 갖고 굽힘, 비틀림, 미끄럼 이동 등의 기계적 스트레스에 의한 영향이 적지 않아 전송 특성, 특히 특성 임피던스치가 안정되어 기계적 스트레스가 부가되어도 그 특성치의 변동이 적어, 더욱 외경이 가늘고 내열성을 갖는 것 등을 들 수 있다.

또한, 동축 케이블의 유연성을 좋게 하기 위한 조건으로서는, 다음 ① 내지 ⑥의 내용을 예로 들 수 있다. ① 내부 도체(1)를 구성하는 각 소선이 유연성을 갖고, 꼰 선으로 한 경우에 각 소선이 이동 가능한 것. ② 내부 도체(1)와 절연체(2)가 밀착(일체화)되어 있지 않고 각각 이동 가능한 것. ③ 외부 도체(3)가 편조체로 구성되어 있는 것. ④ 절연체(2)와 외부 도체(3)가 밀착(일체화)되어 있지 않고 각각 이동 가능한 것. ⑤ 외부 도체(3)의 각 소선이 각각 이동 가능한 것. ⑥ 외부 도체(3)와 외피(4)가 밀착(일체화)되어 있지 않고 각각 이동 가능한 것 등의 조건이 필요해진다. 즉, 기계적 스트레스의 영향을 적게 하고, 유연성을 좋게 하기 위해 동축 케이블을 구성하는 각 부재(1, 2, 3, 4)가 각각 이동 가능한 것이 불가결 조건이 된다.

또한, 동축 케이블의 특성 임피던스치의 정밀도를 향상시키기 위한 조건으로서는, 다음 ① 내지 ④의 내용을 예로 들 수 있다. ① 내부 도체(1)를 구성하는 각 소선은 일체화되어 진원형으로 형성되고 외경의 변동이 작은 것. ② 절연체(2)는 비유전율이 일정하며 진원형으로 형성되고, 외경의 변동이 작고 내부 도체(1)와 밀착(일체화)되어 있는 것. ③ 외부 도체(3)는 일체화되어 진원형 부재로 형성되어 외경과 두께의 변동이 없고, 한 절연체와 밀착(일체화)되어 있는 것. ④ 외피(4)는 외부 도체(3)와 밀착 일체화되고, 외피(4) 내에서 외부 도체(3)의 움직임을 규제하는 것 등의 조건이 필요해진다. 즉, 특성 임피던스치의 정밀도를 향상시키기 위해서는 각 구성 부재의 밀착 일체화와, 진원형으로 마무리하여 외경의 변동을 적게 하는 것과, 비유전율의 일정화가 불가결 조건이 된다. 이들의 것으로부터, 동축 케이블에 유연성을 갖게 하기 위한 조건과 특성 임피던스치의 정밀도를 향상시키기 위한 조건은 완전히 정반대의 내용이 된다.

따라서, 본 실시 형태의 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서는 다음에 기술하는 ① 내지 ⑤의 조건을 만족시키도록 하였다. ① 내부 도체(1)는 꼰 선으로 구성되고, 각 소선의 움직임이 가능하며 꼬임 외경이 균일해 그 변동이 적고, 또한 진원형으로 하였다. ② 절연체(2)는 비유전율을 작게 하기 위해 다공질 테이프 부재를 적용하고, 그 기공율, 두께, 기계적 강도가 일정하도록 하였다. ③ 절연체(2)는 다공질 테이프 부재로 구성되고, 내부 도체(1)와 밀착 일체화되어 그 비유전율, 두께, 외관의 변동이 적고, 외경이 진원형이도록 하였다. ④ 외부 도체(3)는 편조체로 구성되고, 형상 유지력이 크고, 유연성을 갖고, 절연체(2)와 밀착 일체화되어 외경 및 두께의 변동이 적고, 내경이 진원형이도록 하였다. ⑤ 외피(4)는 내열성 및 유연성을 갖고, 열, 기계적 스트레스를 받아도 외부 도체(3), 절연체(2), 내부 도체(1)로의 영향을 적게 하여 마무리 외경이 가늘어지도록 하였다.

이로부터, 본 실시 형태의 고정밀도 발포 동축 케이블은 도2a 및 도2b에 도시한 바와 같이, 내부 도체(1)(도체 사이즈는 AWG #26을 적용한 예로 함)는, 두께 1 내지 3 ㎛의 은 도금을 실시한 연동선으로, 그 외경이 0.16 ㎜이고 그 외경 정밀도를 2/1000 ㎜ 이하로 한 것을 적용하여 꼬임 도체로 한 것이며, 본 실시 형태에서는 7개의 꼬임 도체로서 꼬임 pt는 층 코어 직경의 20배 이하로 하고, 그 외경 치수의 정밀도는 4/1000 ㎜ 이하로 하였다.
은 도금 연동선 소선의 외경 정밀도를 2/1000 ㎜ 이하로 하기 위해서는, 신장선 다이스의 내경 정밀도를 1/1000 ㎜ 이하로 하는 동시에, 물리 특성의 관리 및 인수 속도를 ± 1 ％로 함으로써 행한다. 또한, 꼬임 외경 정밀도를 4/1000 ㎜ 이하로 하기 위해서는, 서로 꼬일 때의 권취 장력을 ± 5 ％로 함으로써 행한다.

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은 도금 연동선 소선의 외경 정밀도 및 그 꼬임 외경 정밀도를 한정하는 이유는, 세경 동축 케이블에 있어서의 내부 도체(1)의 외경의 변동을 적게 하여 진원형으로 형성하고, 특성 임피던스치의 변동을 없애 그 정밀도를 향상시키기 위해 불가결한 조건이다.

각 소선의 외경 정밀도를 3/1000 ㎜ 이하로 하면, 7개의 꼬임 외경의 변동은 다음 식과 같아진다.

한편, 꼬임 외경의 정밀도를 5/1000 ㎜라 하면, 종래예에 기술한 특성 임피던스치의 산출식으로부터 절연체(2)의 외경이 0.02 ㎜ 변동된 경우, 특성 임피던스치 ± 1 Ω를 만족시킬 수 없는 것을 알 수 있다.

절연체(2)는 기공율이 60 ％ 이상이고, 그 정밀도가 ± 5 ％이고, 두께의 공차가 ± 3 ㎛이고, 압축 응력이 0.24 내지 0.28 ㎏중인 경우에, 압축 변형 왜곡이 0.6 내지 0.8 ％인 소성 다공질 PTFE 테이프 부재이거나, 또는 중량 평균 분자량이 500만 이상인 폴리에틸렌 다공질 테이프 부재 등을 적용하고, 테이프 부재 폭 4.6 ㎜, 두께 0.09 ㎜의 테이프 부재를, 내부 도체로의 권취 각도를 80도, 1/2 겹쳐 권취하고, 또한 폭 6.9 ㎜, 두께 0.09 ㎜의 테이프 부재를 권취 각도 80도, 1/2 겹쳐 권취하여 구성한다.

테이프 부재를 권취하여 구성된 절연선심(10)은, 외경의 변동을 절연체 외경의 중심치의 ± 1.5 ％로 형성한다. 기공율을 60 ％ 이상으로 하고 그 정밀도를 ± 5 ％로 하는 것은, 전반 지연 시간을 빠르게 하기(비유전율 1.4 이하를 만족시시키기) 위함이며, 또한 특성 임피던스치의 정밀도에도 절연체의 비유전율의 정밀도가 영향을 미치기 때문이다. 그 두께의 공차를 ± 3 ㎛로 하는 것과 테이프의 권취의 겹침을 1/2로 하는 것은, 절연체(2)의 두께의 정밀도를 높이기 위함이다.

압축 응력이 0.24 내지 0.28 ㎏중인 경우에, 압축 변형 왜곡이 0.6 내지 0.8 ％인 소성 PTFE 테이프를 이용하고, 또한 권취 각도를 80도로 하는 것은 권취시의 테이프 부재의 무너짐을 경감시키기 위함이다. 절연체(2)의 외경의 변동을 ± 1 ％로 형성하는 방법은, 테이프 부재 권취 후 또는 후술하는 편조체층의 형성시 등에 절연체(2)의 외경을 소정 외경으로 성형하는 성형 다이스에 절연선심(10)을 삽입 관통하여 성형 처리에 의해 이루어진다.

이 성형 처리는, 도2a 및 도2b에 도시된 다공질 테이프 부재(테이프 권취 부 재)(21)에 의해 발생하는 내부 도체(1)의 주위와 절연체(2) 외부의 공극부(a, b)를 없애어, 절연체(2)의 내부 도체로의 밀착화를 도모하여 권취에 의한 절연체(2)의 내외주의 요철을 없애는 것이다. 이 처리에 의해, 절연체(2)의 두께가 균일화되어 외경의 변동이 없어지고, 외경이 진원 원통체 형상으로 형성된다.

이 성형 처리는 다공질 테이프 부재(21)의 기공율을 60 ％ 이상으로 해도, 그 두께를 상기의 수치로 한정하였으므로 가능해지는 것이다. 종래의 전송 속도를 빠르게 하는 만큼의 발포도를 70 이상으로 한 동축 케이블에 있어서는, 다공질 테이프 부재(21)의 기계적 강도가 약하면 절연체(2)의 외경의 변동 및 요철에 의해 불가능하였다.

그 외경의 변동을 ± 1.5 ％로 형성한 절연선심(10), 즉 절연체(2)의 외주에는 외부 도체(3)가 형성된다. 외부 도체(3)는 외경이 0.05 내지 0.10 ㎜인 연동선을 적용하여, 그 외주에 두께 1 내지 3 ㎛의 은 또는 니켈의 도금층을 실시하고, 또한 두께 0.20 내지 0.50 ㎛의 주석 합금의 도금층을 실시하여 외경 공차가 ± 2/1000 ㎜인 2층 도금층을 갖는 연동선을 적용하고, 편조 각도 65 내지 75 °, 편조 밀도 95 ％ 이상으로 편조하여 편조체의 외경 중심치의 ± 2 ％로 형성한다.

외부 도체(3)에 편조체를 적용하는 이유는, 고정밀도 발포 동축 케이블에 굽힘, 비틀림, 압박, 미끄럼 이동, 그 밖의 기계적 스트레스가 부가되었을 때에 절연체(2) 및 외부 도체(3)에 손상시키지 않는 것과, 케이블에 유연성을 갖게 하기 위함이다.

또한, 편조 소선에 은 또는 니켈 등의 도금층과 주석 합금 도금층의 2층의 도금층을 갖는 연동선을 적용하는 것은, 소선 표면의 마찰 저항을 작게 하고 윤활성을 좋게 하여, 케이블에 기계적 스트레스가 부가되었을 때에 각 소선이 움직이기 쉽고 스트레스를 분산시켜 절연체(2)에 영향을 미치지 않게 하기 위함과, 편조체의 형상이 유지되어 절연체(2)를 보유 지지하고 편조체의 좌굴(挫屈)을 방지하는 동시에 내부 응력의 해방을 방지하기 위함이다.

각 소선 외주에 주석 합금 도금층 설치하는 이유는, 상기한 윤활성을 좋게 하는 것 외에, 위스카 방지를 위함이다. 주석 합금의 내용은 주석과 구리로 이루어지고, 구리의 함유 비율은 0.6 내지 2.5 ％로 구성된다. 또한, 그 외에 은이 0.3 내지 3.5 ％, 비스무트가 1 내지 10 ％ 함유된 것 등, 일반적으로 무납 땜납 도금이라고 불리워지지만 적용도 가능하다. 각 소선의 도금 구성에 대해서는, 도전율이 크고 동적 마찰 계수가 작은 주석 도금을 적용하는 것이 유효하지만, 주석 단독으로는 고온 하에서 사용하면 구리가 주석 도금층으로 확산되고 확산 응력에 의해 위스카의 발생 및 성장이 촉진되어, 성장한 위스카에 의한 내부 도체(1)와 외부 도체(3)와의 숏을 방지하기 위함이며, 위스카를 방지하기 위해서는 다음 ① 내지 ④의 것이 유효하다.

① 내부의 구리의 확산을 방지한다. ② 주석에 첨가물을 넣는다. ③ 열처리에 의한 내부 응력을 감소시킨다. ④ 도금의 두께를 얇게 한다. 여기서, 은 도금 및 니켈 도금 등의 도금층을 설치하는 것은 구리의 확산 방지가 되지만, 동적 마찰 계수가 크기 때문에 소선끼리의 움직임이 악화되어 케이블의 유연성을 없앤다.

소선끼리의 움직임을 좋게 하여 케이블에 유연성을 갖게 하기 위해서는, 상기한 도금층 상에 다시 0.20 내지 0.50 ㎛의 주석 합금 용융 도금층을 실시한 연동선을 적용함으로써 대응할 수 있었다. 베이스의 은, 또는 니켈 등의 도금층의 두께를 1 내지 3 ㎛로 하는 것은, 구리의 확산 방지에는 1 ㎛ 이상의 두께가 필요하지만 지나치게 두꺼우면 케이블의 유연성에 악영향을 미친다. 주석 합금 도금의 두께를 0.2 ㎛ 이하로 하면 베이스의 은 도금이 노출되어 유연성이 결여되고, 또한 0.5 ㎛ 이상으로 하면 위스커가 발생되기 쉬워진다. 여기서, 각 금속의 동적 마찰 계수의 개요를 기술하면, 은은 1.30, 구리는 0.90, 주석 합금은 0.55가 되어, 이 값으로부터 동적 마찰 계수가 작은 주석 합금 도금을 편조체의 소선에 적용하는 것이 유효한 것을 이해할 수 있다. 또, 각 금속의 동적 마찰 계수는 Bowden형 저가중 마모 시험기에 의해 구한 것이다.

편조체의 외경 중심치의 ± 2 ％로 성형함으로써, 편조체층이 그 길이 방향으로 교축되게 되어 편조체 자체의 공극부가 없어지고, 편조체가 절연체에 의해 밀착하여 편조체와 절연체 사이의 공극부도 없어져 편조체 내경이 보다 진원 원통체 형상에 근접하여, 특성 임피던스치의 일정화와 그 변동을 적게 한다. 편조체층의 외경 정밀도를 ± 2 ％로 형성하는 방법은, 편조 후 또는 후술하는 동축 케이블 외피(4)의 성형시 등에 편조체층 외경을 소정 외경으로 성형하는 성형 다이스에 편조체층이 달린 선심을 삽입 관통시켜 성형 처리에 의해 이루어진다.

이 성형 처리는, 다공질 테이프 부재(21)를 전술한 내용으로 한정하였으므로 절연체(2)의 기계적 강도가 향상되고, 또한 절연체(2)의 외경의 변동 및 요철이 없 어져 편조체의 외경 변동 및 요철이 없어졌기 때문에 가능해지고, 또한 편조체를 주석 합금 도금층을 갖는 연동선으로 구성함으로써 마찰 저항을 작게 하고, 성형 다이스로의 삽입 관통이 가능해져 성형 처리를 할 수 있게 되었다.

또한, 종래의 전송 속도를 빠르게 하는 만큼의 발포도를 70 이상으로 한 테이프 권취 절연체의 동축 케이블에 있어서는, 편조체 실드층의 외경 변동 및 외경 요철이 크기 때문에 이 성형 처리는 할 수 없었다.

상기한 성형 처리에 의해 조직체의 외경 중심치의 ± 2 ％로 성형된 편조체층 외주에는, 외피(4)가 그 두께를 외부 도체(3)의 두께의 0.5배 이상의 두께로 하고, 편조체층과의 밀착력이 23 ℃에서 20 g/㎟ 이상으로 하고 FEP 수지의 압출 성형에 의해 구성된다. 여기서 두께를 한정하는 이유는, 케이블에 기계적 스트레스가 부가되었을 때 편조체의 형상을 유지하여 좌굴을 방지하기 위함이며, 밀착력이 20 g/㎟ 미만이면 편조체의 내부 응력의 해방을 억제할 수 없다. 이 결과, 특성 임피던스치의 정밀도의 안정성이 결여된다. 밀착력이 20 g/㎟ 이상이면, 내부 응력의 해방을 억제할 수 있다.

다음에 도3을 참조하여, 다공질 테이프 부재(21)의 권취와 절연체(2)의 외경의 변동을 ± 1.5 ％로 성형하는 방법을 설명한다.

꼬임 도체(내부 도체)(1)를, 테이프 권취 장치의 제1, 제2, 제3 가이드 다이스(30a, 30b, 30c)와 성형 다이스(31a, 31b)에 도시하지 않은 공급부로부터 공급한다. 공급된 도체(1)는 화살표 Y1의 방향으로 소정의 회전수로 회전시킨다. 이 회전하는 도체(1)는 소정 속도로 화살표 Y2의 방향으로 이송됨으로써 제1 가이드 다 이스(30a)를 통과한 후, 제2 다이스(30b)의 전방에서 테이프 부재 공급부(15)로부터 공급된 다공질 테이프 부재(21)가 권취된다. 이는 다공질 테이프 부재(21)를 도체(1)에 대해 각도 80 °, 테이프 장력 300 g으로 하여 도체(1) 자체의 화살표 Y1 방향의 회전에 의해 도체(1)의 외주에 1/2 겹쳐 권취하고, 또한 그 외주에 한번 더 테이프 부재를 권취하는 것이다.

이와 같이 다공질 테이프 부재(21)를 권취하여 제2 다이스(30b)를 통과한 테이프 권취 부재는, 제2 및 제3 가이드 다이스(30b, 30c) 사이에 배치된 제1 및 제2 성형 다이스(31a, 31b)에 삽입 관통된다. 여기서, 내경 1.13 ㎜, 내경 길이 3.0 ㎜의 제1 성형 다이스(31a)에서 외경의 변동이 ± 2 ％로 성형된다. 제1 성형 다이스(31a)를 통과한 다공질 테이프 부재(21)는, 다음에 제2 성형 다이스(31b)에 삽입 관통되고, 여기서 내경 1.12 ㎜, 내경 길이 3.00 ㎜의 치수로 소정 외경과 그 공 차로 성형된다. 이상의 성형 처리에 의해 다공질 테이프 부재(21)의 외경이 진원 원통체 형상이 되고, 도체(1)와의 밀착이 좋아져 두께의 불균일, 외경의 요철, 외경의 변동 등이 감소된다. 성형 다이스(31a, 31b)에 의해 성형되는 다공질 테이프 부재(21)의 성형을 보다 순조롭게 행하는 경우는, 성형 다이스(31a, 31b) 등을 소정의 회전수를 갖고 회전시키면서 행할 수도 있다. 또한, 테이프 권취와 테이프 부재의 소성을 동시에 행하는 경우는, 성형 다이스(31a, 31b)를 소성 온도로 가열해도 좋다.

다음에 도4를 참조하여, 편조체(외부 도체)(3)의 편조와 편조체 외경 중심치의 ± 2 ％로 형성하는 방법의 개요를 설명한다.

도체(1)의 외주에 테이프 부재를 권취하여, 소정 외경과 소정 외경 정밀도로 성형된 테이프 권취 부재 절연선심(10)은 편조 장치(40)에 공급되고, 편조 장치(40)의 제1 및 제2 가이드 다이스(41, 42)와 성형 다이스(43)에 삽입 관통된다.

제1 가이드 다이스(41)는 절연선심(10)의 가이드를 행하는 것 외에, 편조하기 전의 절연선심(10)을 소정 외경과 소정 외경 정밀도로 성형한다. 제1 가이드 다이스(41)를 통과한 절연선심(10)은, 복수의 편조용 소선(44)을 갖고 번갈아 반대 방향으로 회전하는 편조 장치(40)의 회전에 의해, 편조용 소선(44)이 편입되어 제2 가이드 다이스(42)의 바로 앞에서 편조된다. 제2 가이드 다이스(42)는 편조체(3)를 가이드하는 동시에, 편조체(3) 외주의 성형도 행한다.

제2 가이드 다이스(편조용 다이스)(42)를 통과한 편조체(3)는, 내경 1.50 ㎜, 내경 길이 3.00 ㎜의 내경을 갖는 성형 다이스(43)에 삽입 관통되고, 성형 다이스(43)에 의해 편조체(3)가 성형된다. 이 성형에 의해 편조체(3)가 그 길이 방향으로 인장되고 교축되기 때문에, 편조체(3) 자체의 공극부가 없어져 편조체(3)가 절연체(2)에 보다 밀착되어 편조체(3)와 절연체(2) 사이의 공극부가 없어져 편조체(3) 내경이 보다 절연체(2) 외경의 값에 근접하게 되고, 편조체(3) 두께의 불균일, 외경의 요철, 외경의 변동 등을 감소시켜 진원 원통체 형상에 근접하여, 특성 임피던스치의 일정화와 그 변동을 적게 한다.

다음에, 이 밖의 실시 형태를 도5 내지 도10을 참조하여 설명한다.

우선, 도5a에 도시한 바와 같이 다른 실시 형태의 동축 케이블(50)은 내부 도체(1)와, 이 도체(1)의 외주에 다공질 테이프 부재를 권취하여 구성된 절연체(2) 와, 절연체(2)의 외주에 설치된 편조체에 의한 외부 도체(3)와, 외부 도체(3)의 외주에 설치된 외피(4)로 이루어진다. 또한, 도5b에 도시한 동축 케이블(55)은 절연체(2)의 외주에 외경 보유 지지층(56)이 형성되어 있다.

절연체(2)는 기공율이 60 ％ 이상이고, 그 정밀도가 ± 5 ％이며, 두께가 ± 3 ㎛이고, 압축 응력이 0.24 내지 0.28 kg 중인 경우에, 압축 변형 왜곡이 0.6 내지 0.8 ％의 소성 다공질 PTFE 테이프 부재, 또는 500만 이상의 중량 평균 분자량의 폴리에틸렌 다공질 테이프 부재 등을 적용하고, 도6에 도시한 바와 같이 테이프 부재 폭 2.5 ㎜ ± 3 ㎛이고, 두께 0.180 ㎜의 테이프 부재(21a)를 내부 도체(1)에의 권취 각도 80도를 갖고, 테이프 부재(21a)의 겹침을 없애어 2회 권취하여 구성한다. 또는, 도7에 도시한 바와 같이 내부 도체(1)의 외주에 2매의 테이프 부재(21b)를 갖고, 테이프 부재(21b)의 폭 간격을 두고 겹침을 없애어 권취함으로써 절연체(2)를 형성하면, 테이프 부재(21a)의 겹침이 없기 때문에 도체(1)측의 공극 및 절연체(2)의 외부의 요철이 없어지고, 절연체(2)는 외경의 변동을 절연체(2)의 외경 중심치의 ± 1.5 ％로 형성할 수 있다.

또한, 외경의 변동이 ± 1 ％로 형성된 절연체(2)의 외주에는 플라스틱 테이프 부재를 갖고, 권취 각도 80도로 겹침을 없애어 권취된 외경 보유 지지층(56)을 설치해도 좋다. 이 외경 보유 지지층(56)은 절연체(2)의 외경을 ± 1 ％로 성형한 후, 성형된 외경이 시간이 지나는 동시에 원래대로 복귀하는 것을 저지하기 위한 것이고, 두께 0.025 ㎜, 폭 7.5 ㎜의 폴리에틸렌테레프탈레이트 테이프 등을 적용할 수 있다.

외경의 변동이 ± 2 ％로 형성된 절연체(2)의 외주에는 외부 도체(3)가 형성 된다. 외부 도체(3)는 편조체에 의해 구성되고, 편조체의 적용 사양은 상기한 내용과 동일하다. 다른 점은 편조의 방법이며, 편조의 방법은 도8b에 도시한 바와 같이, 종래의 편조의 뜨개질법이 각 타수 내, 2타를 위로 하여(이 경우 2 오버로 함), 다음은 다른 2타의 아래를 통해(이 경우 2 언더로 함) 편조되어 있다.

본 실시 형태는, 이 뜨개질법을 적용해도 좋지만 도8a에 도시하는 각 타수의 뜨개질법이 1타마다 1 오버 및 1 언더로 편조하면, 각 타수가 체결되거나 절연체(2)와의 밀착력이 커져 절연체(2)의 보유 지지력이 커진다. 또한 편조체 자체가 각 타수의 체결에 의해 원통화되기 쉬워진다.

다음에, 절연체(2)가 테이프 폭을 절연체(2)의 외경의 3배로 하여, 테이프 부재 폭의 정밀도를 ± 1 ％로서 권취 각도 80도를 갖고, 내부 도체(1)의 외주에 겹침을 없애어 권취되는 경우(청구의 범위 4에 대응)의 절연체(2)의 구성 방법을, 도9를 참조하여 설명한다.

서로 꼬임 도체(내부 도체)(1)를 테이프 권취 장치의 제1, 제2, 제3, 제4 가이드 다이스(93a, 93b, 93c, 93d)와, 성형 다이스(94)로 도시하지 않는 공급부로부터 공급하여 삽입 관통한다. 이 공급된 도체(1)는, 화살표 Y1의 방향으로 소정 회전수로 도시하지 않는 회전 구동부의 회전 구동에 의해 회전되고, 도시하지 않는 인수부에 의해 소정 속도로 화살표 Y2의 방향으로 인수된다.

제1 가이드 다이스(93a)를 통과한 도체(1)는, 제2 가이드 다이스(93b)의 앞에서 테이프 부재 공급부(91)로부터 소정 각도를 갖고 공급되는 다공질 테이프 부재(21c)가 도체(1)의 화살표 Y1의 회전과, 화살표 Y2의 진행에 의해 그 외주에 겹 침을 없애어 권취된다.

테이프(21c)가 권취된 도체(1)는, 제2 가이드 다이스(93b)를 통과하여 제3 가이드(93c)의 앞에서 테이프 부재 공급부(92)로부터 테이프(21c)와 반대 방향으로 공급되는 테이프 부재(21d)가 그 외주에 권취된다. 이 테이프 권취에 의해, 테이프 부재(21)는 겹침을 없애어 도체(1)에 2중으로 권취된다. 테이프 부재(21d)를 귄취하여 제3 가이드 다이스(93c)를 통과한 테이프 권취 부재는, 제3과 제4 가이드 다이스(93c, 93d) 사이에 배치된 성형 다이스(94)에 삽입 관통되고, 내경 1.12 ㎜, 다이스 길이 3.00 ㎜의 다이스를 통함으로써, 절연체(2)의 외경의 변동이 ± 2 ％로 성형된다.

이상의 테이프 부재(21)의 권취와 성형에 의해, 절연체(2)의 외경은 진원형이 되고, 도체(1)와의 밀착이 향상되어 두께의 불균일, 외경의 요철, 외경의 변동 등이 감소된다. 테이프 권취 부재(21)를 성형 다이스(94)로 성형한 후에 그 성형 정밀도를 유지시키기 위함으로, 제4 가이드 다이스(93d)에 있어서 두께가 얇아도 기계적 강도가 높은 테이프 부재(21)를 권취하여 외형 보유 지지층을 설치해도 좋다.

다음에, 절연체(2)가 다공질 테이프 부재(21)를 적어도 2매 이상 갖고, 각각 테이프 폭 간격으로 내부 도체(1)의 외주에 서로 같은 방향으로 겹침을 없애어 권취되어 구성되는 경우(청구의 범위 5에 대응)의 절연체(2)의 구성 방법을, 도10을 참조하여 설명한다.

제2 가이드 다이스(93b)의 앞에서, 제1 테이프 공급부(91)로부터 공급된 다 공질 테이프 부재(21c)를 테이프 부재 폭의 간격으로 도체(1)의 외주에 권취한다. 다음에, 가이드 다이스(93c)의 앞에서, 먼저 권취된 테이프 부재의 권취되어 있지 않은 곳에, 제2 테이프 공급부(92)로부터 공급된 테이프 부재(21d)를 권취한다. 이와 같이 2개의 테이프 부재(21c, 21d)를 겹침을 없애어 권취함으로써, 도체(1)의 외주에 테이프 권취에 의해 발생하는 요철 및 외형의 변동 등을 적게 할 수 있다. 절연체 비유전률의 변동도 적게 할 수 있다. 가이드 다이스(93c)를 통과하여 겹침을 없애어 권취된 테이프 권취 부재(21)를 성형 다이스(94)에 삽입 관통하고, 테이프 권취 부재(21)의 외형 변동을 ± 1 ％로 성형한다. 테이프 권취 부재(21)의 외주에 다른 테이프 부재를 권취하여 외형 보유 지지층을 성형해도 된다.

다음에, 각 상기 축 케이블의 구조 및 그 특성을 다음 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

이들 표 1 및 표 2에 있어서, 내부 도체는 은 도금 연동선의 0.16 ㎜의 7개 꼬임으로 하고, 절연체의 다공질 테이프 부재는 다공율 70 ％의 PTFE 테이프 부재를 적용하였다. 외부 도체는, 은 도금 연동선을 적용한 것은 Ag이라 표시하고, 연동선 그자체를 적용한 것은 Cu라 표시하고, 주석 합금 도금 연동선을 적용한 것은 Ag-Sn이라 표시하였다. 본 발명인 Ag-Sn의 것으로 절연체 및 편조체와 함께 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형한 것을 SML1로 나타내고, 절연체 및 편조체와 함께 성형하지 않은 것을 SML2로 나타내었다.

상기한 각 동축 케이블의 특성을 비교하기 위해 실시한 시험의 내용을, 다음 ① 내지 ③에 기술한다.

① 굽힘 시험 : 500 ㎜로 컷트한 케이블의 특성 임피던스치(A)를 측정하고, 케이블의 중앙부 약 200 ㎜를 외경 5.0 ㎜의 맨드릴에 장력 200 g으로 10회 권취하고, 그 상태에서의 특성 임피던스치(B)를 측정하고, (A)-(B)에서 특성 임피던스치의 변화를 구한다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 결과적으로, 편조체 소선에 동마찰 계수가 작은 주석 합금을 이용하고, 절연체 및 편조체와 함께 그 외경을 성형하였기 때문에 특성 임피던스치의 변동이 적고, 케이블의 유연성이 좋아져 굽힘에 의한 특성 임피던스치의 변화가 작아졌다.

② 유연성 시험 : 길이 150 ㎜로 한 케이블의 대략 중앙부에 72 ㎜의 표선을 부여하고, 온도 23 ± 2 ℃, 상대 습도 65 ％ 이하로 2 시간 방치한 시험편 2개를, 그 양단부를 40 ㎜까지 압축시켰을 때의 힘의 값을 구한다. 그 결과를 표 1에 나타내었다. 결과적으로, 편조체 소선에 주석 합금 도금 연동선을 이용하여 편조체로 하였으므로, 편조체의 각 소선이 움직이기 쉬워져 유연성이 좋게 되었다.

③ 특성 임피던스의 측정치 : TDR 측정법을 적용하여, 앞서 SML1, 2의 측정치를 표 2에 나타낸다. 결과적으로, SML1의 특성 임피던스는 변동이 적어 안정적으로 되어 있고, SML2는 특성 임피던스의 변동이 커 ± 1 Ω를 만족할 수 없다.

도11은, 본 발명의 실시 형태에 관한 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.

도11의 제조 공정에서 형성되는 고정밀도 발포 동축 케이블의 구성은, 도1에 도시된다. 이 고정밀도 발포 동축 케이블은, 복수의 소선을 갖는 내부 도체(1)에 발포 절연체(2)와, 편조체에 의한 외부 도체(3)와, 외피(4)를 이 차례로 피복하여 구성되어 있다. 단, 외부 도체(3)는 이하의 설명에 있어서 편조체(3)라고도 한다.

도11에 도시하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 공정은 절연체 형성 공정(P1)과, 외부 도체(편조체) 형성 공정(P11)과, 외피 형성 공정(P21)과의 3개의 공정으로 이루어진다. 절연체 형성 공정(P1)은 내부 도체 공급 공정(P2)과, 테이프 권취 공정(P3)과, 절연체 성형 공정(P4)과, 권취 공정(P5)으로 이루어진다. 외부 도체(편조체) 형성 공정(P11)은 절연선심 공급 공정(P12)과, 절연체 성형 공정(P13)과, 편조 공정(P14)과, 편조체 성형 공정(P15)과, 권취 공정(P16)으로 이루어 진다. 외피 형성 공정(P21)은 편조선심 공급 공정(P22)과, 편조체 성형 공정(P23)과, 외피 피복 공정(P24)과, 권취 공정(P25)으로 이루어진다.

본 실시 형태의 특징은, 절연체 형성 공정(P1)과 외부 도체(편조체) 형성 공정(P11)이다.

절연체 형성 공정(P1)의 절연체 성형 공정(P4)과, 외부 도체(편조체) 형성 공정(P11)의 절연체 성형 공정(P13)과는 동일한 내용이며, 또한 외부 도체(편조체) 형성 공정(P11)의 편조체 성형 공정(P15)과, 외피 형성 공정(P21)의 편조체 성형 공정(P23)과는 동일 내용이다. 따라서, 절연체 성형 공정(P4, P13), 편조체 성형 공정(P15, P23)은, 어느 한 쪽의 공정에서 단독으로 행하는가 또는 양 공정 중에 중복하여 실시해도 좋지만, 양 공정에서 중복하여 실시하면 절연체 및 편조체의 외경의 요철, 외경의 변동 정밀도 및 진원화의 정밀도는 향상되어 성형 작업도 안정된다.

절연체 형성 공정(P1)에 대해 도3을 참조하여 설명한다.

우선, 내부 도체 공급 공정(P2)에 있어서, 도3에 도시한 바와 같이 꼬임 도체(내부 도체)(1)를 테이프 권취 장치의 제1, 제2, 제3 가이드 다이스(30a, 30b, 30c)와, 성형 다이스(31a, 31b)에 도시하지 않는 공급부로부터 공급한다.

이 공급된 도체(1)는 테이프 권취 공정(P3)에 있어서, 화살표 Y1의 방향으로 소정의 회전수로 회전하게 된다. 이 회전하는 도체(1)는 소정 속도로 화살표 Y2의 방향으로 이송되게 함으로써, 제1 가이드 다이스(30a)를 통과한 후, 제2 다이스(30b)의 앞에서 테이프 부재 공급부(15)로부터 공급되는 기공율 60 ％ 이상의 다공 질 테이프 부재(21)가 권취된다. 이는, 다공질 테이프 부재(21)를 도체(1)에 대해, 각도 80°, 테이프 장력 300 g으로 하고, 도체(1) 자체의 화살표 Y1 방향의 회전에 의해 도체(1)의 외주에 1/2 겹쳐 권취하고, 또 그 외주에 또 한번 테이프 부재를 권취하는 것이다.

이와 같이 권취된 다공질 테이프 부재(21)는 절연체 성형 공정(P4)에 있어서, 제2 다이스(30b)를 통과하여 이 통과에 의해 형성된 테이프 권취 부재(10)는 제2와 제3 가이드 다이스(30b, 30c) 사이에 배치된 제1과 제2 성형 다이스(31a, 31b)에 삽입 관통된다. 이 삽입 관통시에 각 성형 다이스(31a, 31b)의 내경에 의한 교축력에 의해 발포 절연체(2)가 형성된다. 단, 제1 성형 다이스(31a)는 내경 1.13 ㎜, 다이스 길이 3.0 ㎜, 제2 성형 다이스(31b)는 내경 1.12 ㎜, 다이스 길이 3.0 ㎜이며, 테이프 권취 부재(10)의 통과 속도는 10 m/min으로 하였다.

이와 같이 형성된 발포 절연체(2)의 외경은 진원 원통체 형상이 되고, 도체(1)와의 밀착이 좋아져 두께의 불균일, 외경의 요철, 외경의 변동 등이 감소된다. 성형 다이스(31a, 31b)에 의해 성형되는 다공질 테이프 부재(21)에 의한 테이프 권취 부재(10)의 성형을보다 순조롭게 행하는 경우에는, 성형 다이스(31a, 31b) 등을 소정의 회전수를 갖고 회전시키면서 행할 수도 있다. 또한 테이프 권취와, 테이프 부재의 소성을 동시에 행하는 경우에는 성형 다이스(31a, 31b)를 소성 온도로 가열해도 된다. 또, 발포 절연체(2)는 권취 공정(P5)에 있어서 권취된다.

다음에, 외부 도체(편조체) 형성 공정(P11)에 대해 도4를 참조하여 설명한다. 우선, 절연선심 공급 공정(P12)에 있어서 상기한 절연체 형성 공정(P1)에서 도체(1)의 외주에 다공질 테이프 부재(21)를 권취하고, 소정 외경과 소정 외경 정밀도로 성형된 테이프 권취 부재 절연선심(10)은 편조 장치(40)에 공급되고, 편조 장치(40)의 제1, 제2 가이드 다이스(41, 42)와, 성형 다이스(43)에 삽입 관통된다.

절연체 성형 공정(P13)에 있어서, 절연선심(10)의 가이드를 행하는 동시에 성형 다이스의 역할을 하는 제1 가이드 다이스(41)에 의해, 편조하기 전의 절연선심(10)이 소정 외경과 소정 외경 정밀도로 성형된다.

제1 가이드 다이스(41)를 통과한 절연선심(10)은 편조 공정(P14)에 있어서, 복수의 편조용 소선(44)을 갖고 교대로 반대 방향으로 회전하는 편조 장치(40)의 회전에 의해, 편조용 소선(44)이 편입되어 제2 가이드 다이스(42)의 직전에서 편조된다.

이 편조 후, 편조체 성형 공정(P15)에 있어서 성형 다이스의 역할을 하는 제2 가이드 다이스(42)를 삽입 관통되게 함으로써 외주의 성형이 행해지고, 또한 성형 다이스(43)에 삽입 관통됨으로써 편조체(3)가 형성된다. 단, 성형 다이스(43)는 내경 1.5 ㎜, 다이스 길이 3.0 ㎜이며, 편조 장치(40)의 가동시만 도시하지 않는 모터로 편조 속도의 대략 10배의 회전수로 회전시켜 편조체(3)를 성형하는 것으로 한다.

또한, 성형 다이스(43)에 의한 편조체(3)의 성형시에는 편조체(3)가 그 길이 방향으로 인장되어 교축되기 때문에, 편조체(3) 자체의 공극부가 없어져 편조체(3)가 발포 절연체(2)에 보다 밀착하여 편조체(3)와 발포 절연체(2) 사이의 공극부가 없어져 편조체(3) 내경이 보다 발포 절연체(2) 외경의 값에 근접하게 가까이 되고, 편조체(3) 두께의 불균일, 외경의 요철, 외경의 변동 등을 감소시켜 진원 원통체 형상으로 근접하여, 특성 임피던스치의 일정화와 그 변동이 적어진다. 편조체(편조체 선심)(3)는 권취 공정(P16)에 있어서 권취된다.

이 외, 편조체 성형 공정(P15)에 있어서, 도12에 도시한 바와 같이 편조체(3)의 성형 다이스(43)에 초음파 진동을 인가하여 소정 진동을 편조체(3)의 외경 방향으로 공급하여 성형해도 된다.

즉, 절연선심(10)을 도전 세선인 편조용 소선(44)을 갖고 편조한 편조체(10a)를 성형 다이스(43)에 삽입 관통하여 편조체(3)를 형성할 때에, 성형 다이스(43)에 초음파 발진 장치(51)에 의해 주파수 20 내지 45 ㎑, 진폭수 5 ㎛, 출력 200 내지 700 W의 초음파 진동을 인가하여 외부 도체를 성형한다. 이 성형에 의해 편조체(3)는 발포 절연체(2)와 밀착 일체화하여 편조체(3)의 두께는 균일화하고, 외경의 요철은 없어져 진원 형상으로 성형된다.

여기서, 도12에 도시된 바와 같이 성형 다이스(43)의 출구 직경(52)은 1.50 ㎜, 다이스(43)의 입구 직경(53)은 1.7 ㎜, 다이스(43)의 출구 직경(52) 부분의 길이는 3.0 ㎜를 갖고 스테인레스 강재 등으로 구성되어 있다. 성형 다이스(43)의 외면에는 다이스(43)에 직경 방향의 진동을 공급하는 공진 원판(54)이 설치되어 있고, 또한 공진 원판(54)의 외면에는 공진 원판(54)을 진동시키는 진동자(58)가 설치되어 있다.

진동자(58)는 초음파 발진 장치(51)에 의해 진동하여 편조 장치(40)의 가동만 발진하도록 구성되어 있다. 편조 장치의 회전 검지 장치(57)에 의한 편조 장치 (40)의 가동시만 발진하는 초음파 발진 장치(51)는, 전기 진동을 진동자(58)를 거쳐서 기계적 진동으로 변환하는 것으로 성형 다이스(43)를 진동시킨다.

성형 다이스(43)는 상기한 진동 조건을 갖고, 다이스(43)에 접촉한 편조체(3)를 진동과 다이스 구멍 직경에 의해 성형한다. 편조체(3)의 외경의 요철 및 외경 변동이 큰 곳은, 편조체(3)와 다이스(43)의 마찰력을 진동에 의해 감소시키거나 없애는 일에 의해 편조체(3)의 단선, 마찰 손상을 없애어, 또한 발포 절연체(2), 내부 도체(1)의 단선, 신장, 손상 등을 없애어 성형한다.

편조체 성형 공정(P15)은 상기에서는 편조 공정(P14) 후에 설치되어 있었지만, 이 밖의 외피 형성 공정(P21)의 직전에 단독으로 설치하거나 또는 편조 공정(P14) 후와 외피 형성 공정(P21) 직전의 양방으로 설치해도 좋다.

편조체 성형 공정(P15)에 있어서, 도13에 도시하는 제어 구성에 의해 편조체(3)의 성형을 보다 안정적으로 행해도 좋다.

우선, 편조체 선심을 성형 다이스의 역할을 하는 제2 가이드 다이스(42)에 삽입 관통하고, 이 삽입 관통에 의해 발생하는 상기 다이스(42)와 편조체 선심과의 접촉 마찰력(접촉 압력)을 마찰력 검지부(61)에서 검지한다. 이 검지한 접촉 마찰력과, 미리 설정한 편조체 선심의 항장력(신장)을 마찰력 비교부(62)에서 비교한다. 이 결과, 접촉 마찰력이 큰 경우에는 모터 제어부(63)에 의해, 성형 다이스(43)의 회전용의 모터(64)를 회전시킨다. 이에 의해 성형 다이스(43)가 회전하면, 성형 다이스(43)로 편조체 선심을 성형할 때의 편조체 선심에 가해지는 마찰력(압력)이 감소되어 안정된 외부 도체 성형을 행할 수 있다.

실제 실시에서는, 제2 가이드 다이스(42)의 직경을 1.60 ㎜, 성형 다이스(43)의 직경을 1.50 ㎜로 하고, 성형 다이스(43)는 편조 속도의 약 10배의 회전수로 회전시키고, 상기 회전은 1차 성형 다이스와 편조체 선심의 접촉 마찰력이 편조체의 변형이 발생되는 값인 100 gf/㎟ 이상으로 된 경우에 회전시켰다.

편조체 성형 공정(P15)에 있어서, 도14에 도시하는 제어 구성에 의해 편조체(3)의 성형을 보다 안정적으로 행해도 좋다.

상기 도13을 참조하여 설명한 바와 같이 접촉 마찰력과 항장력을 마찰력 비교부(62)에서 비교한 결과, 접촉 마찰력이 큰 경우에는 초음파 발진 제어부(71)를 거쳐서 초음파 발진 장치(51)를 발신시키고, 그 진동을 공진 원판(54) 및 진동자(58)를 거쳐서 성형 다이스(43)에 전동시켜 성형 다이스(43)의 진동에 의해 편조체 선심을 성형한다. 성형 다이스(43)의 초음파 진동에 의해, 편조체 선심에 관한 접촉 마찰력은 감소하여 작게 되고, 성형 다이스(43)로 편조체 선심을 성형할 때의 편조체 선심에 가해지는 마찰력(압력)이 감소되어 안정된 외부 도체 성형을 행할 수 있다.

실제 실시에서는, 제2 가이드 다이스(42)의 직경을 1.60 ㎜, 성형 다이스(43)의 직경을 1.50 ㎜로 하고, 성형 다이스(43)의 진동은 전술과 마찬가지로 행하여 제2 가이드 다이스(42)와 편조체 선심의 접촉 마찰력이 편조체(3)의 변형이 발생되는 값인 100 gf/㎟ 이상으로 된 경우에 진동시켰다.

이러한 절연체 형성 공정(P1) 및 외부 도체(편조체) 형성 공정(P11)을 실시한 후에 외피 형성 공정(P21)을 실시함으로써, 도5a에 도시한 바와 같이 내부 도체 (1)와, 이 도체(1)의 외주에 다공질 테이프 부재를 권취하여 구성된 발포 절연체(2)와, 발포 절연체(2)의 외주에 설치된 편조체에 의한 외부 도체(3)와, 외부 도체(3)의 외주에 설치된 외피(4)로 이루어지는 고정밀도 발포 동축 케이블(50)이 형성된다.

이 외, 도5b에 도시하는 고정밀도 발포 동축 케이블(55)과 같이, 발포 절연체(2)의 외주에 외경 보유 지지층(56)을 형성해도 된다. 외경 보유 지지층(56)은 발포 절연체(2)의 외주에 플라스틱 테이프 부재를 갖고 권취 각도 80도로 겹침을 없애어 권취한 것이다. 이 외경 보유 지지층(56)은 발포 절연체(2)의 외경을 예를 들어 ± 1 ％ 이내로 성형한 후, 성형된 외경이 시간이 지나는 동시에 원래대로 복귀하는 것을 저지하기 위한 것이고, 두께 0.025 ㎜, 폭 7.5 ㎜의 폴리에틸렌테레프탈레이트 테이프 등을 적용할 수 있다.

다음에, 이상 설명한 절연체 형성 공정(P1)을 적용하여 발포 절연체를 성형한 경우의 절연체 외경(㎜)의 변동을 도15에 도시하고, 적용하지 않는 경우의 절연체 외경(㎜)의 변동을 도16에 도시하여 쌍방의 비교를 행하였다.

이 결과, 발포 절연체를 성형 다이스로 성형함으로써, 그 외경이 일정화되고 진원화되어 그 변동도 작은 것이 명확하게 되어 있다. 외경의 측정은 길이 방향에 100 ㎜의 간격으로 레이저식 외경 측정기(다키카와엔지니어링사제)를 사용하여 측정하였다.

또한, 외부 도체(편조체) 형성 공정(P11)을 적용하여 외부 도체(편조체)를 성형한 경우의 외부 도체(편조체) 외경(㎜)의 변동을 도17에 도시하고, 적용하지 않는 경우의 외부 도체(편조체) 외경(㎜)의 변동을 도18에 도시하여 쌍방의 비교를 행하였다.

이 결과, 외부 도체를 성형 다이스로 성형함으로써, 그 외경이 일정화되고 진원화되어 그 변동도 작아지고 있는 것이 도시되어 있다. 외경의 측정은 발포 절연체의 외경 측정과 동일한 방법으로 행하였다.

또한, 절연체 형성 공정(P1) 및 외부 도체(편조체) 형성 공정(P11)을 적용하여 발포 절연체 및 외부 도체를 성형한 경우의 특성 임피던스치(Ω)의 실측치를 도19에 도시하고, 적용하지 않는 경우의 특성 임피던스치(Ω)의 실측치를 도20에 도시하여 쌍방의 비교를 행하였다.

이 결과, 발포 절연체 및 외부 도체를 성형한 경우에는 그 특성 임피던스치가 51.0 ± 1 Ω로 모두 여유를 갖고 도시되어 있다. 특성 임피던스치의 측정은 TDR법에 의해 측정하였다.

본 발명의 고정밀도 발포 동축 케이블에 있어서는, 내부 도체의 외경 치수의 정밀도를 4/1000 ㎜ 이하로 하고, 발포 절연체의 외경 치수의 정밀도를 ± 0.02 ㎜로 하는 동시에, 그 형상을 진원 형상으로 형성하여 외부 도체의 외경 치수의 정밀도를 외경 중심치의 ± 2 ％로 하는 동시에, 그 형상을 진원 형상으로 형성하여 발포 절연체를 개재한 내부 도체와 외부 도체 사이의 특성 임피던스치의 정밀도를 ± 1 Ω로 하였으므로, 고정밀도 발포 동축 케이블을 구성하는 내부 도체, 절연체, 외부 도체 등의 외형의 요철과 외경의 변동을 적게 하여 외경 치수의 정밀도를 향상시키고, 각 부재가 진원 형상으로 할 수 있어 특성 임피던스치의 변동을 적게 할 수 있다. 이 때, 외부 도체를 은 또는 니켈 도금이 실시된 연동선에 주석 합금 도금을 실시한 2층 도금 연동선으로 편조된 다수의 도전 세선으로 구성함으로써, 케이블에 유연성을 갖게 할 수 있어 특성 임피던스치를 ± 1 Ω로 할 수 있다. 또한, 특성 임피던스치는 케이블에 각종 기계적 스트레스가 부가되어도 그 정밀도를 유지할 수 있다.

즉, 본 발명의 고정밀도 발포 동축 케이블은 유연성을 갖고 케이블에 가해지는 굽힘, 비틀림, 미끄럼 이동 등의 기계적 스트레스를 받아도, 그 영향을 받지 않고 전송 특성이 안정되어 기계적 스트레스를 받아도 전송 특성의 변동을 적게 할 수 있고, 또한 특성 임피던스치의 변화를 작게 하여 그 정밀도를 높게 할 수 있으므로, 공업화에 있어서 많은 효과를 갖는다.

한편, 본 발명의 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법에 있어서는 내부 도체와, 이 내부 도체의 외주에 형성된 발포 절연체와, 이 발포 절연체의 외주에 형성된 외부 도체를 갖는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법에 있어서, 공급부로부터 공급되는 내부 도체에 기공율 60 ％ 이상의 다공질 테이프 부재를 권취하여 발포 절연체를 형성하는 권취 공정과, 권취 공정에서 형성된 발포 절연체를 소정 내경을 갖는 1차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 1차 성형 공정과 소정 내경을 갖는 2차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 2차 성형 공정에 의해, 소정 외경과 진원 형상으로 성형하는 절연체 성형 공정과, 절연체 성형 공정에서 형성된 발포 절연체의 외주에 복수의 도전 세선을 편조하여 외부 도체를 형성하는 편조 공정과, 편조 공정에서 형성된 외부 도체를 소정 내경을 갖는 외부 도체 성형 다이스에 삽입 관통하여 소정 외경과 진원 형상으로 성형하는 외부 도체 성형 공정을 구비하기 때문에, 고발포 절연체의 외경의 요철 및 변동이 없어 진원 형상으로 형성되고, 또한 편조체로 구성된 외부 도체의 외경의 요철 및 변동이 없어 진원 형상으로 안정적으로 성형할 수 있어, 특성 임피던스치가 ± 1 Ω가 되는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조가 가능해진다.

Claims

복수의 도전선을 서로 꼰 내부 도체와, 이 내부 도체의 외주에 형성된 다공질 테이프 부재에 의한 저유전율의 발포 절연체와, 이 발포 절연체의 외주에 은 또는 니켈 도금이 실시된 연동선에 주석 합금 도금을 실시한 2층 도금 연동선으로 편조된 다수의 도전 세선에 의한 외부 도체와, 이 외부 도체의 외주에 형성된 내열성을 갖는 수지에 의한 외피로 이루어지는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제1항에 있어서, 상기 내부 도체의 외경 치수의 정밀도를 4/1000 ㎜ 이하로 하고, 상기 발포 절연체의 외경 치수의 정밀도를 ± 0.02 ㎜로 하는 동시에, 그 형상을 진원 형상으로 형성하고, 상기 외부 도체의 외경 치수의 정밀도를 외경 중심치의 ± 2 ％로 하는 동시에 그 형상을 진원 형상으로 형성하고, 상기 발포 절연체를 개재한 상기 내부 도체와 상기 외부 도체 사이의 특성 임피던스치의 정밀도를 ± 1 Ω로 한 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부 도체는 외경 치수의 정밀도가 2/1000 ㎜ 이하이고, 1 내지 3 ㎛ 두께의 은 도금이 실시된 은 도금 연동선을 서로 꼬아 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발포 절연체는 상기 다공질 테이프 부재를 상기 내부 도체의 외주에 1/2 겹쳐 권취하여 이루어지고, 이 권취 후 발포 절연체의 두께의 변동이 ± 0.01 ㎜, 외경의 변동이 ± 0.02 ㎜인 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발포 절연체는 상기 다공질 테이프 부재를 상기 내부 도체의 외주에 다공질 테이프 부재 자체가 겹치지 않도록 권취하여 이루어지고, 그 권취되는 다공질 테이프 부재의 폭이 상기 발포 절연체의 외경 치수의 3배이고, 또한 그 폭의 정밀도가 ± 1 ％인 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발포 절연체는 상기 다공질 테이프 부재를 적어도 2매 이상 갖고 각각이 테이프 폭 간격으로 상기 내부 도체의 외주에 같은 방향으로 겹치지 않도록 권취되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제4항에 있어서, 상기 발포 절연체는 그 외주에 플라스틱 테이프 부재를 권취하여 구성되는 외경 보유 지지층을 갖는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제4항에 있어서, 상기 다공질 테이프 부재는 그 기공율이 60 ％ 이상, 기공 정밀도가 ± 5 ％, 두께의 공차가 ± 3 ㎛, 압축 응력이0.24 내지 0.28 ㎏중인 경우에, 압축 변형 왜곡이 0.6 내지 0.8 ％의 소성 PTFE 테이프 부재인 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제4항에 있어서, 상기 다공질 테이프 부재는 그 기공율이 60 ％ 이상, 기공 정밀도가 ± 5 ％, 두께의 공차가 ± 3 ㎛인 중량 평균 분자량 500만 이상의 폴리에틸렌 테이프 부재인 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제2항에 있어서, 상기 외부 도체는 두께 1 내지 3 ㎛의 은 도금 연동선에 두께 0.2 내지 0.5 ㎛의 주석 합금 도금을 실시하여 외경 공차 ± 2/1000 ㎜로 한 2층 도금 연동선의 편조체에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제2항에 있어서, 상기 외부 도체는 두께 1 내지 3 ㎛의 니켈 도금 연동선에 두께 0.2 내지 0.5 ㎛의 주석 합금 도금을 실시하여 외경 공차 ± 2/1000 ㎜로 한 2층 도금 연동선의 편조체에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 주석 합금 도금은 주석과 구리로 이루어지고, 구리의 함유 비율은 0.6 내지 2.5 ％인 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제1항, 제2항, 제10항 또는 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 도체를 구성하는 편조체는 편조체를 구성하는 각 편조 타수가 1 오버 1 언더로 편조된 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 외피는 그 두께를 상기 외부 도체의 두께의 0.5배 이상의 두께로 하고, 이 두께의 정밀도를 3/100 ㎜ 이하로 하고, 상기 외부 도체와의 밀착력을 23 ℃에서 20 g/㎟ 이상으로 하고, FEP 수지의 압출 성형에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블.
내부 도체와, 이 내부 도체의 외주에 형성된 발포 절연체와, 이 발포 절연체의 외주에 형성된 외부 도체를 갖는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법에 있어서,

공급부로부터 공급되는 상기 내부 도체에 기공율 60 ％ 이상의 다공질 테이프 부재를 권취하여 상기 발포 절연체를 형성하는 권취 공정과,

상기 권취 공정에서 형성된 발포 절연체를 소정 내경을 갖는 1차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 1차 성형 공정과 소정 내경을 갖는 2차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 2차 성형 공정에 의해, 소정 외경과 진원 형상으로 성형하는 절연체 성형 공정과,

상기 절연체 성형 공정에서 형성된 발포 절연체의 외주에 복수의 도전 세선을 편조하여 상기 외부 도체를 형성하는 편조 공정과,

상기 편조 공정에서 형성된 외부 도체를 소정 내경을 갖는 외부 도체 성형 다이스에 삽입 관통하여 소정 외경과 진원 형상으로 성형하는 외부 도체 성형 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 절연체 성형 공정에 의해 소정 내경과 진원 형상으로 성형된 상기 발포 절연체의 외주에, 가장 얇은 외형 보유 지지층을 권취하여 형성하는 외형 보유 지지층 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외부 도체 성형 공정은 소정 내경을 갖는 1차 성형 다이스에 상기 외부 도체를 삽입 관통하여 성형하는 1차 성형 공정과, 소정 내경을 갖는 2차 성형 다이스에 삽입 관통하여 성형하는 2차 성형 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법.
제15항 또는 제17항에 있어서, 상기 외부 도체 성형 공정은 상기 외부 도체 성형 다이스를 소정의 회전수로 회전시켜 상기 외부 도체를 성형하는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외부 도체 성형 공정은 상기 외부 도체 성형 다이스에 초음파 진동을 인가하여 소정 진동을 상기 외부 도체의 외경 방향으로 공급하여 성형하는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법.
제15항에 있어서, 상기 외부 도체 성형 공정은 상기 편조 공정 후에 설치되거나 상기 외부 도체 외주에 형성되는 외피의 외피 형성 공정의 직전에 단독으로 설치되거나 상기 편조 공정 후와 상기 외피 형성 공정 직전의 양방으로 설치되는 것 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 외부 도체 성형 공정에서 상기 1차 성형 다이스에 삽입 관통되는 상기 외부 도체와 상기 1차 성형 다이스와의 마찰력이 소정치 이상인 경우에, 상기 2차 성형 다이스를 소정 회전수로 회전시키는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법.
제17항에 있어서, 상기 외부 도체 성형 공정에서 상기 1차 성형 다이스에 삽입 관통되는 상기 외부 도체와 상기 1차 성형 다이스와의 마찰력이 소정치 이상인 경우에, 상기 2차 성형 다이스에 초음파 진동을 인가하는 것을 특징으로 하는 고정밀도 발포 동축 케이블의 제조 방법.