KR100751664B1 - 차동 신호 전송 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 각각이 플루오르화 탄소 수지의 절연체로 피복되는 내부 도체로 형성된 4개의 꼬여진 코어와, 상기 코어의 꼬여진 방향에 대향하는 방향으로 상기 4개의 꼬여진 코어 주위로 나선형으로 감겨진 외부 도체와, 케이블의 직경이 1.0 mm 이하인 외부 도체 주위에 형성된 외피를 구비하는 차동 신호 전송 케이블이 제공된다.

플루오르화 탄소 수지, 절연체, 코어, 도체, 차동 신호 전송 케이블

Description

차동 신호 전송 케이블 {Differential Signal Transmission Cable}

본 출원은 일본 특허 출원 제2004-194156호를 기초로 하며, 그 전반적인 내용은 여기서 참조되어 합체된다.

본 발명은 소형 전자 기기의 밴딩부에서 사용되는 차동 신호 전송 케이블에 관한 것으로，보다 구체적으로, 전기 특성 및 기계 특성이 우수하고, 휴대폰의 액정 모니터의 화상 신호 전송에 적합한 차동 신호 전송 케이블에 관한 것이다．

노트북 컴퓨터, 휴대폰 등의 소형 액정 모니터의 신호 전송에 사용되는 케이블은 EMI(Electro Magnetic Interherence; 전자파 장애) 방지 또는 낮은 스큐 (낮은 쌍들 사이의 전송 지연 차이)등의 전기 특성이 요구된다. 또한, 구멍 직경이 5mm 이하인 작은 힌지부를 통해서 배선되기 때문에, 작은 직경의 케이블 제조가 중요하게 되었다.

도1은 이러한 용도에 사용되는 마이크로 동축 케이블 구조의 예를 도시한다. 이러한 마이크로 동축 케이블(10)은 주석으로 도금된 구리 와이어 등으로 이루어진 내부 도체(11) 주위로, PFA(테플론(등록상표))수지 등으로 이루어진 절연체(12)와, 주석으로 도금된 구리 와이어 등으로 이루어진 외부 도체(13)와, 폴리에스테르 등으로 이루어지고 외부 직경이 0.35 mm 정도인 외피(14)을 순서대로 포함한다. (예 를 들면, 일본 공개특허공보 제2002-352640호 참조)

노트북 컴퓨터는 병렬식 신호 전송으로부터 직렬식 신호 전송으로 변천하여 왔고, 상기 직렬식 신호 전송은 쌍축(twin-axial) 케이블이 노트북 컴퓨터에 적용되도록 전술한 마이크로 동축 케이블의 특성보다 엄격한 전기적 특성을 요구한다.

도2는 상기 쌍축 케이블의 구조 예를 나타낸다. 상기 쌍축 케이블(20)은 구리 합금 와이어 등으로 이루어진 내부 도체(21)를 각각 가지는 2개의 평행 배열된 코어를 포함하고, 상기 코어는 폴리에틸렌 등으로 이루어진 절연체(22)와, 상기 2개 코어 주위의 외부 도체로서 구리 합금 와이어 등으로 이루어진 외부 도체(23)와, 폴리에스터 등(예를 들면, 일본 공개특허출원공보 제2003-22718호 참조)으로 이루어진 외피(24)로 덮혀진다.

한편，현재의 휴대폰은 액정 모니터의 신호 전송에 있어서 약 40개 묶음의 마이크로 동축 케이블을 사용하는 병렬식 전송을 사용한다. 이러한 병렬식 전송을 직렬식 전송으로 변경함으로써, 신호 라인의 개수를 약 10개 정도까지 저감할 수 있다.

이러한 직렬 전송으로의 변천은 케이블로부터의 노이즈가 머더보드로 전해져서 오동작을 일으킬 수도 있다. 따라서, 쌍축 케이블과 같이 우수한 전기 특성을 가지는 케이블이 필수적이다.

그러나, 마이크로 동축 케이블과 비교해 보면, 쌍축 케이블은 굽힘 및 비틀림과 같은 기계적 특성이 낮으므로, 휴대폰과 같이 극심한 굽힘 및 비틀림을 받게 되는 용도에는 적합하지 않다.

따라서, 본 발명의 목적은 전기 특성 뿐만 아니라 굽힘 및 비틀림과 같은 기계적 특성이 우수하고 휴대폰의 액정 모니터의 신호 전송용 케이블에 적합한 차동 신호 전송 케이블을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 절연체로 피복된 내부 도체를 각각 포함하는 복수개의 꼬여진 코어와, 상기 코어의 꼬여진 방향에 대향하는 방향으로 복수개의 꼬여진 코어 주위로 나선형으로 감겨진 외부 도체와, 케이블의 직경이 1.0 mm 이하인 외부 도체 주위에 제공된 외피를 포함하는 차동 신호 전송 케이블을 제공한다.

상기 복수개의 꼬여진 코어는 4개의 꼬여진 코어를 포함한다. 또한, 상기 코어의 꼬여진 피치는 양호하게는 적층된 코어 직경의 40배 이내이다.

상기 내부 도체는 0.05mm 이하의 와이어 직경을 가지는 은으로 도금된 구리 합금으로 꼬여진 와이어를 사용하고, 상기 절연체는 플루오르화탄소 수지를 사용하며, 상기 외부 도체는 0.05mm 이하의 와이어 직경을 가지는 은 도금된 동 합금으로 꼬여진 와이어를 사용한다.

상기 외피는 플루오르화탄소 수지 또는 구리로 도금된 폴리에스테르 테이프와 폴리에스테르 테이프의 적층체로 이루어진다.

상기 코어가 꼬여질 때, 폴리에스테르와 같은 충전기는 중심에 위치된다. 상기 코어가 꼬여질 때, 폴리에스테르 테이프, 구리 증착 폴리에스테르 테이프, 또는 구리 도금 폴리에스테르 테이프는 꼬여진 후의 모양을 유지하기 위해 감겨진다.

상기 차동 신호 전송 케이블은 휴대폰의 액정 표시기의 화상 신호 전송에 이용된다.

본 발명에 따른 양호한 실시예가 도면을 참조하여 이하 설명될 것이다.

도1은 통상적인 마이크로 동축 케이블을 도시하는 단면도이다.

도2는 통상적인 쌍축 케이블을 도시하는 단면도이다.

도3은 본 발명에 따른 차동 신호 전송 케이블의 일 실시예를 도시하는 단면도이다.

도4는 굽힘 특성 시험 방법을 설명하는 개략도이다.

도5는 비틀림 특성 시험 방법을 설명하는 개략도이다.

도3은 본 발명에 따른 차동 신호 전송 케이블의 일 실시예를 도시한다. 이러한 차동 신호 전송 케이블(30)은 4개의 꼬어진 코어를 포함하고, 그 각각의 코어는 플루오르화 탄소 수지의 절연체(32)을 피복된 내부 도체(31)와, 코어의 꼬여진 방향에 대향하는 방향으로 4개의 꼬여진 코어 주위에 나선형으로 감겨진 외부 도체(33)와, 상기 외부 도체(33) 주위에 형성된 외피(34)를 포함한다. 여기서, 케이블은 휴대폰의 힌지부를 통과하도록 하고, 반복적으로 비틀림을 받으며, 액정이 더욱 정밀해지면서 신호 전송 와이어의 개수가 증가하는 등의 이유로 그 직경을 1.0mm 이하로 한다．

내부 도체(31)는 은도금 구리 합금으로 꼬여진 와이어를 포함할 수 있다. 상기 은도금 구리 합금은 도전율이 높은 것이 바람직하지만 휴대폰의 하네스(harness)가 100mm 정도로 사용되기 위해서, 은도금 구리 합금은 70% IACS 이상이면 양호하다. 또한, 인장 강도도 높은 것이 유리하지만, 700MPa 이상이면 양호하다. 은도금 두께는 주로 800MHz 내지 1.9GHz의 대역과, 최대로 6GHz 부근에서 사용되도록, 약 1 ㎛ 정도이면 양호하다.

절연체(32)는 얇게 압출될 수 있고, 6GHz까지의 주파수 대역, 특히 800MHz 내지 1.9GHz의 대역에서 안정된 유전 상수 및 유전 손실 탄젠트를 가지는 재료인 것이 바람직하다. 이러한 재료로서 플루오르화 탄소 수지가 바람직하고, PFA(퍼플루오로알킬-데트라플루오로에틸렌 공중 합체), TFE/HFP (데트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중 합체(4-플루오르화 및 6-플루오르화)), PTFE(폴리데트라플루오로에틸렌(4-플루오르화))가 보다 바람직하다. 두께는 대각의 코어부 사이의 특성 임피던스가 90 내지 100을 가지도록 조정하는 것이 바람직하다. 절연체(32)에 표면 처리를 할 수도 있다. 절연체(32)의 표면에 도전성이 높은 금속(예컨대, 구리)을 형성하는 것도 가능하다. 이것은 스퍼터링 또는 도금에 의해 수행될 수 있다.

꼬여진 코어의 피치는 양호하게는 적층된 코어 직경의 40배 이내다. 피치를 적층된 코어 직경의 40배 이내로 취함으로써, 휴대폰의 이용이 송수신 회로 상에 주는 영향을 감소시킬 수 있다. 꼬여지는 동안에, 폴리에스테르 실(35)은 중심에 위치될 수 있다. 또한，폴리에스터 테이프, 또는 구리 증착 또는 도금 폴리에스터 테이프가 꼬여진 후의 형상을 유지하기 위해서 감겨질 수 있다.

외부 도전체(33)는 내부 도체와 동일한 재료가 바람직하지만, 다른 재료도 양호하다. 감는 방향은 코어의 구조적 안정성을 이룰 수 있도록 꼬여진 방향에 대향하는 방향이 바람직하다. 그 이유는 감는 방향이 코어의 꼬여진 방향과 동일한 방향일 경우에, 외부 도전체가 코어의 꼬임에 의해 형성된 홈으로 떨어져서 불안정하게 되기 때문이다. 감는 방향이 코어의 꼬여진 동일한 방향일지라도, 외부 도체가 코어의 꼬임에 의해 형성된 홈으로 떨어지지 않는다면, 문제는 없다. 또한, 외부 도전체(33)의 이중 나선형 감기는 차폐 특성을 향상시킨다.

외피(34)는 플루오르화 탄소 수지나 구리 도금 (또는 증착) 폴리에스터 테이프와 폴리에스테르 테이프의 접합체일 수 있다. 얇고 반복적인 굽힘에 영향을 받지 않는 재료라면 거기에 한정되지 않는다는 것을 알아야 한다.

실시예

표1에 도시된 재료, 두께, 및 와이어 직경을 이용하여, 도3에 도시된 차동 신호 전송 케이블을 제조하고, 굽힘 및 비틀림 특성을 평가했다.

굽힘 특성은 도4에 도시된 시험 방법으로 평가된다. 이러한 시험 방법은 하나의 케이블의 4개의 내부 도전체 코어를 직렬로 연결하여 시험 샘플(42)을 형성한 다음 거기에 50gf의 중량(43)을 부가하는 단계와, 파단될 때까지 분당 30회의 시험 속도로 2mm 반경으로 좌우로 굽히는 단계(굽힘 각도는 90도)와, 파단될 때까지의 상기 회수를 측정하는 단계를 포함한다.

비틀림 특성은 도5에 도시된 시험 방법으로 평가된다. 이 시험 방법은 내부 도체를 직렬로 연결하여 시험 샘플(53)을 형성한 다음 거기에 비틀림 척(51)(비틀린 측부)과 비틀림 척(52)(고정된 측부)을 부가하는 단계와, 파단될 때까지 분당 30회의 시험 속도로 50gf의 중량을 20mm의 비틀림 거리로 좌우 180도의 방향[(1) 내지 (4)]으로 시험 샘플(53)을 비트는 것을 반복하는 단계와, 파단될 때까지의 상기 회수를 측정하는 단계를 포함한다.

굽힘 특성 및 비틀림 특성의 측정 결과는 실시예 1 내지 24의 차동 신호 전송 케이블의 굽힘 수명이 모두 2만회 이상이었다는 것을 나타난다. 또한, 실시예 1 내지 24의 차동 신호 전송 케이블의 비틀림 수명이 모두 20만회 이상이었다는 것을 나타난다.

비교예

표2에 도시된 재료, 두께, 와이어 직경을 사용하면, 도1에 도시된 마이크로 동축상 케이블 및 도2에 도시된 쌍축상 케이블이 제조되고, 굽힘 특성과 비틀림 특성을 평가했다.

비교예 1은 4개의 케이블을 묶고, 비교예 2, 3은 2개의 케이블을 묶어서 내부도체에 직렬로 연결한 다음, 실시예와 같이 굽힘 및 비틀림 평가 시험을 수행하였다.

그 결과, 비교예의 굽힘 수명은 모두 1만회 이상이었지만, 일부는 2만회에 이르지 않는다. 또한, 비교예 1의 비틀림 수명은 2만회 이상이었지만, 비교예 2, 3 중 일부는 1만회에 이르지 않는다.

이상의 결과로부터, 실시예 1 내지 24의 샘플은, 비교예 1 내지 3의 샘플에 비해 굽힘 및 비틀림 특성이 우수한 것을 확인할 수 있다.

본 발명에 따르면, 굽힘 및 비틀림 특성과 같은 기계적 특성이 우수한 차동 신호 전송 케이블을 제공할 수 있다. 따라서, 휴대폰의 액정 모니터용 신호 전송용 케이블 등에 적절히 사용될 수 있다.

Claims (10)

1. 절연체로 피복된 내부 도체를 각각 포함하는 복수개의 꼬여진 코어와,

   상기 코어의 꼬여진 방향에 대향하는 방향으로 상기 복수개의 꼬여진 코어 주위로 나선형으로 감겨진 외부 도체와,

   케이블의 직경이 1.0 mm 이하인 외부 도체 주위에 제공된 외피를 포함하는 차동 신호 전송 케이블.
2. 제1항에 있어서, 상기 복수개의 꼬여진 코어는 4개의 꼬여진 코어를 포함하는 차동 신호 전송 케이블.
3. 제1항에 있어서, 상기 코어의 꼬여진 피치는 적층된 코어 직경의 40배 이내인 차동 신호 전송 케이블.
4. 제1항에 있어서, 상기 내부 도체는 0.05mm 이하의 와이어 직경을 가지는 은으로 도금된 구리 합금으로 꼬여진 와이어를 사용하는 차동 신호 전송 케이블.
5. 제1항에 있어서, 상기 절연체는 플루오르화 탄소 수지를 사용하는 차동 신호 전송 케이블.
6. 제1항에 있어서, 상기 외부 도체는 0.05mm 이하의 와이어 직경을 가지는 은으로 도금된 구리 합금으로 꼬여진 와이어를 사용하는 차동 신호 전송 케이블.
7. 제1항에 있어서, 상기 외피는 플루오르화 탄소 수지 또는 구리로 도금된 폴리에스테르 테이프와 폴리에스테르 테이프의 적층체로 이루어진 차동 신호 전송 케이블.
8. 제1항에 있어서, 상기 코어가 꼬여질 때, 폴리에스테르 충전기는 중심에 위치되는 차동 신호 전송 케이블.
9. 제1항에 있어서, 상기 코어가 꼬여질 때, 폴리에스테르 테이프, 구리 증착 폴리에스테르 테이프, 또는 구리 도금 폴리에스테르 테이프는 꼬여진 후의 모양을 유지하기 위해 감겨지는 차동 신호 전송 케이블.
10. 제1항에 있어서, 상기 케이블은 휴대 전화의 액정 표시기의 화상 신호 전송에 이용되는 차동 신호 전송 케이블.

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