KR20010013227A - 동축케이블, 다심케이블 및 그것을 사용한 전자기기 - Google Patents
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Abstract
동축케이블에 대해서, 단말처리등을 위한 외부도체의 제거작업을 용이하게 하고, 절연특성에 뛰어나고, 굴곡이나 회동을 받아도 잡음의 발생을 적게한다. 이 때문에, 4귀퉁이가 매끈한 대략 직사각형의 단면을 구비한 리본형상 도체를 절연체의 주위에 45°이상의 각도로 나선형상으로 바깥감김해서 형성한 외부도체를 구비한 동축소선을 1 또는 복수개 사용해서, 동축케이블로 한다. 또 이동축케이블을 기계적인 회동이나 굴곡을 받는 개소에 배치해서 전자기기로 한다.
Description
종래부터, 중심도체, 절연체, 외부도체로 이루어지는 동축소선에 외피를 입힌 동축케이블이 이용되고 있다. 이와 같은 동축케이블에는 1개의 동축소선에 외피를 입힌 단심케이블, 복수개의 단심케이블에 공통의 외피를 입히는 다심케이블, 그리고 복수개의 동축소선에 공통의 외피를 입히는 다심케이블 등이 있다. 또 다심케이블내의 동축소선 또는 단심케이블의 배열방법으로서는 동축소선 또는 단심케이블을 평면위에 정렬한 평형다심케이블과 상호 맞꼬은 층꼬임다심케이블이 있다. 이와 같은 단심 또는 다심의 동축케이블은 동일종류의 케이블을 집합하는 경우와 다른 종류의 통신선이나 전력선등을 복합한 복합케이블로하는 경우가 있다.
종래의 동축케이블에 있어서는, 금속테이프 혹은 금속테이프와 폴리에스테르 등의 절연필름을 적층한 적층테이프가 외부도체(실드)로서 일반적으로 사용되고 있다. 예를 들면, 일본국 실개평 2-47726호공보. 동 2-47728호 공보에 표시된 바와 같은 금속테이프의 편조(編組)체가 알려져 있다. 이 외부도체가 금속테이프편조의 경우에는 분해되지 않는 이점이 있다. 반면, 말단처리등을 위해 외부도체를 제거하려고 할때에 시간이 걸린다고하는 결점이 있다.
도 4는 편조금속테이프를 사용한 종래의 동축케이블을 표시한 측면도이다. 도 4에 있어서, (11)은 중심도체, (12)는 절연체, (13)은 금속테이프를 편조한 외부도체, (14)는 외피이다. 이와 같은 금속테이프로서는, 통상 폭넓은 금속테이프를 슬릿한 것이 사용되나, 금속테이프의 슬릿시의 전단면에 끝말림, 거스러미(burr)등의 예리한 에지가 남아, 이 부분이 절연체를 손상시키거나, 또 이 곳에 전압이 집중하는 일등에 의해 절연내압이 저하하는 경우가 있다. 특히 절연두께가 0.15㎜이하라는 얇은 세경(細徑)의 동축케이블의 경우에는 이 문제가 심각하게 된다.
또, 종래의 동축케이블을 전자기기내의 기기배선, 특히 노트형컴퓨터의 모니터부와 본체부의 결합부분에 해당되는 회동부나 진료개소를 바꿀때마다 케이블이 움직이는 의료용 센서케이블의 가동부에 배치했을 경우에, 동축케이블이 움직일때에 절연체와 외부도체와의 마찰에 의한 정전(靜電)잡음이 발생하는 문제가 있었다.
[발명의 개시]
본 발명은, 상기 과자에 대해서 여러 가지 검토한 결과 얻게된 것으로서, 상기 여러가지 형태의 동축케이블에 적용할 수 있다. 발명자들은, 외부도체로서 구리 또는 구리합금의 환선(丸線)을 압연해서 편평화시킨 리본형상도체를 사용하고, 또한 이리본형상도체를 절연체위에 나선형상으로 바깥감김(卷裝)해서 외부도체를 구성함으로써, 가요성을 가지고, 기계적인 운동을 행하였을 경우의 잡음의 발생이 작고, 또한 기계적 내구성에 풍부하고 외경이 가는 동축소선 및 동축케이블을 얻을 수 있는 것을 발견하고, 이 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은, 먼저, 중심도체와 절연체와 외부도체로 이루어지는 동축선으로서, 절연체의 두께가 0.15㎜이하이고, 외부도체로서 구리 또는 구리합금의 환선을 압연해서 편평화한 리본형상도체를 사용하고, 리본형상도체를 절연체의 주위에 나선형상으로 바깥감김한 것을 특징으로 하는 동축소선이다.
둘째로, 중심도체와 절연체와 외부도체로 이루어지는 동축소선으로서, 절연체는 중심도체에 접하여 그 주위에 형성되고, 절연체의 두께는 가장작은 부분에서 0.03㎜이상 0.15㎜이하이고, 외부도체는 단면의 4귀퉁이가 매끈한 형상의 대략 직사각형의 1 또는 복수의 리본형상 도체를 하나의 긴변을 절연체를 향하게하여 나선형상으로 바깥감김해서 이루어지고, 리본형상도체의 동축소선의 축에 대한 감는 각도가 45°이상인 것을 특징으로 하는 동축소선이다. 여기서, 중심도체가 복수의 도체선의 연선(撚線)의 경우, 절연체의 두께는 둘레방향으로 절연체의 두께를 측정해서 가장 작은 부분의 두께로서 얻게된다. 또, 여기서, 리본형상도체는 구리를 함유하는 금속으로 구성되고, 리본형상도체의 인장파단장력의 30%이상의 장력으로 절연체의 주위에 바깥감김하는 것을 특징으로 한다.
또 상기의 동축소선 1개에, 외피를 입혀 단심동축케이블로해도 된다.
또, 복수개의 상기의 동축소선을 집합해서 공통의 외피를 입힌 다심케이블로해도 된다. 또, 상기의 단심동축케이블에 공통의 외피를 입혀서 다심케이블로해도 된다.
또, 상기의 동축소선, 동축케이블 또는 다심케이블을 전자기기의 기계적인 회동이나 굴곡을 받는 개소에 배치한 것을 특징으로 하는 전자기기이다.
여기서 사용하는 단면의 4귀퉁이가 매끈한 형상의 대략 직사각형의 리본형상도체는, 구리 또는 구리합금의 환선을 압연해서 편평화시킴으로써, 용이하게 저코스트로 제조할 수 있다. 본 발명에서는, 리본형상도체가 단면외주에 예각적인 에지를 가지고 있지 않기때문에, 외부도체로서 바깥감김했을때에 절연체의 손상이나 전압집중의 문제가 발생하지 않고, 또 이와 같은 대략 직사각형의 리본형상도체는 기계강도도 높고, 편조되어 있지 않기 때문에 단말처리 등에 있어서 제거가 용이하여 취급하기 쉽다. 또, 발명자들의 검토에 의해, 전자기기내의 배치부위의 회동굴곡에 의해 동축케이블에 발생하는 잡음이, 절연체와 외부도체의 마찰에 의해 발생하는 정전잡음인 것을 알았다. 본 발명의 외부도체는 리본형상도체의 대략 직사각형의 하나의 긴변을 절연체를 향하게한 상태에서 나선형상으로 바깥감김해서 이루어지기 때문에, 리본형상도체와 절연체와의 밀착면이 넓고 마찰이 크기때문에, 동축케이블이 굽혀졌을 경우에도 리본형상도체가 절연체를 문질러움직이는 현상이 발생하기 어려워, 정전잡음이 방지된다.
본 발명은, 노트형개인컴퓨터 내부의 액정디스플레이 접속용이나 의료용 초음파진단장치의 센서케이블 등에 사용되는 단심의 동축소선(同軸素線), 동축케이블 또는 다심의 동축케이블 및 그것을 사용한 전자기기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 대표적인 동축소선을 사용한 단심동축케이블을 표시한 사시도
도 2는 본 발명에 의한 리본형상도체의 감는 방법을 설명하는 모식도
도 3은 본 발명의 다심케이블의 일예로서 플래트케이블의 횡단면도를 표시한모식도
도 4는 금속테이프의 편조를 사용한 종래의 동축케이블을 표시한 측면도
도 5는 본 발명의 리본형상도체의 단면도를 압연전의 환선과 비교해서 표시한 도면
도 6은 동축소선의 굴곡시험을 설명하는 도면
도 7은 동축소선의 비틀림시험을 설명하는 도면
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명을 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 동축케이블을 구성하는 동축소선은 기본적으로 절연체의 두께가 0.15㎜이하이고, 동축소선이 세경으로 구성할 수 있어, 특히 배선공간이 작고 전선이 차지하는 용적의 소형화가 요구되는 전자기기내에 배선되는 동축케이블이나 두께가 얇은 평형다심케이블등에 있어서 효과를 발휘한다. 또, 외부도체로서 구리 또는 구리합금의 환선을 압연해서 편평화시킨 리본형상도체를 사용하고, 이 리본형상도체를 절연체위에 나선형상으로 바깥감김해서 동축소선을 구성한다. 도 1은 본 발명의 대표적인 동축소선을 사용한 단심동축케이블을 모식적으로 표시한 사시도이다. 도 1에 있어서, (1)은 구리 또는 구리합금 등의 중심도체, (2)는 PFA, 폴리에스테르, 폴리이미드필름 등으로 이루어진 절연체, (3)은 외부도체이며, 단면이 대략직사각형이고 4귀퉁이가 매끈한 단면을 가진 리본형상도체로 이루어진다. 이 리본형상도체는, 직사각형의 도체선의 4귀퉁이를 모떼기하는 등을 해서 제조할 수 있다. 또, 구리 또는 구리합금의 환선을 압연하여 편평화해서 제조할 수 있어, 제조코스트면에서 유리하다. 이 리본형상도체를 절연체(2)의 주위에 나선형상으로 바깥감김해서 외부도체(3)를 형성한다.
(1) 절연체의 두께: 노트형 컴퓨터나 의료용 센서등의 전자기기는 인력에 의해 위치나 각도를 바꾸기 때문에 점점 소형화, 경량화가 요구되고 있으며, 사용하는 동축케이블도 좁은 스페이스에 배선된다. 이 때문에 동축케이블의 세선(細線)화가 요구되고 있다. 한편, 동축케이블의 배치부분의 회동이나 굴곡에 의해 변형을 당할때에 동축케이블, 특히 외부도체에 가해지는 변형은 외경이 클수록 크고, 잡음의 발생도 많아지고 있었다. 이 때문에, 본 발명의 동축소선 및 동축케이블을 구성하는 동축소선의 절연체의 두께는 0.15㎜이하로 얇은 것이 필요하다. 다른 한편, 절연체두께는 얇으면 얇을수록 좋은것이라고는 하나, 사용기간중에 반복하여 굽힘이나 비틀림에 의한 변형을 받기때문에, 일단 기계적내구성, 가요성을 표시하는 범위내에서 극세(極細)가 되는 값, 예를 들면 0.03㎜정도이상이 바람직하다.
(2) 외부도체: 외부도체를 구성하는 리본형상도체로서는, 구리 또는 구리합금 등의 금속도체를 사용한 환선을 압연해서 편평화시킨 것을 사용하고, 또한 이 리본형상도체를 절연체위에 나선형상으로 바깥감김해서 외부도체로 한다. 이와 같이 리본형상도체가 환선을 압연해서 얻게된 것이므로, 그 단면의 4귀퉁이는 매끈한 형상으로 되어 전체둘레에 예각적인 에지를 가지지 않은 대략 직사각형의 형태를 취한다. 외부도체는 이 리본형상도체의 대략 직사각형의 하나의 긴변을 절연체를 향하게 하여 바깥감김해서 구성한다. 리본형상도체가 이와 같은 형태를 가진 결과, 종래법의 슬릿테이프와 같은 예각적인 에지를 가지는 일이 없고, 절연체의 파손이나 전압의 국재화(局在化)가 발생하기 어렵고 안정된 절연내압특성을 얻을 수 있다. 또, 환선을 압연하여 편평화시킨 구리 또는 구리합금을 연화시키지않고 리본형상도체로서 사용함으로써, 종래법과 같이 일부로 편조하지 않아도 감는것만으로 분해되지 않는다는 이점이 있다. 리본형상도체를 바깥감김할때의 장력은 절연체의 특성을 손상하는 일이없고, 감긴리본형상도체가 항상 절연체를 죄는힘을 유지하면서, 동축소선 또는 동축케이블이 굽혀지거나 비틀림되었을때에 파단되지 않는 장력인 것이 필요하며, 리본형상도체의 파단장력의 30%이상 80%이하인 것이 바람직하다. 또, 외부도체의 아래에 또 얇은 테이프에 금속을 증착한 층을 형성해도 좋으며, 이 경우에는 차폐효과의 개선과 절연체의 절연내압특성을 높일 수 있다.
리본형상도체의 감는각도는, 45°이상있으면 가요성을 가지게하는 점에서 바람직하며, 보다 바람직하게는 60°이상이나, 직각에 너무 가까우면 생산성이 극단적으로 저하하여 바람직하지 않으므로, 80°정도가 한도이다. 또, 외부도체의 치수로서는, 동축소선 및 동축케이블의 외경을 작게하기 위해 두께가 0.03㎜이하인 것이 바람직하며, 기계강도의 점에서 0.01㎜이상인 것이 바람직하다. 또 리본형상도체의 폭은 외부도체로서의 특성의 유지의 관점에서는 넓은쪽이 좋고, 0.1㎜이상인 것이 바람직하며, 바깥감김의 작업성과 코스트의 점에서는 폭이 좁은쪽이 재료가격이싸고, 또한 바깥감김할때의 주름살이 발생하기 어렵기 때문에, 0.3㎜이하의 것이 바람직하다. 특히, 전기특성, 기계특성, 제조성의 면에서 외부도체로서는, 외경 0.08㎜의 환선을 압연해서 제조한 두께 0.025㎜, 폭 0.20㎜의 테이프형상의 도체나, 외경 0.05㎜의 환선을 압연해서 제조한 두께 0.012㎜, 폭 0.18㎜의 테이프형상의 도체가 뛰어난 특성을 가진다.
(3) 다심케이블: 특히, 본 발명의 다심케이블의 경우는, 동축소선을 집합해서 공통의 외피를 입히는 경우도, 단심동축케이블을 집합해서 공통의 외피를 입히는 경우도, 동축소선의 외부도체가 환선으로부터 압연에 의해 제조함으로써 외주에 예각적인 에지등이 없는 평활한 표면을 구비하기 때문에, 맞꼬임등에 의해 동축소선에 측면으로부터의 힘, 소위측압이 작용해도, 절연체가 외부도체에 의해서 상처입을 염려가 없고, 절연체의 내압저하 등의 걱정이 없으며, 다심케이블로서 기계적 내구성과 전기특성을 유지하면서, 다심케이블의 박육(薄肉)화, 세경화를 실현할 수 있다.
본 발명을 이하의 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
외부도체에 사용하기 위하여, 도 5(A)에 단면형상을 표시한 외경 0.05㎜의 구리합금을 주석도금한 환선을 압연해서, 동도(B)에 단면형상을 표시한 두께 0.012㎜, 폭 0.18㎜의 장척의 리본형상도체를 제작했다. 절연체로서 PFA(테트라플로로에틸렌-퍼-플로로알킬비닐에테르공중합체)수지를 외경 0.09㎜의 중심도체(외경 30㎛의 주석도금구리합금선의 7개 꼬임)의 주위에 공지의 압출피복법에 의해 외경 0.23㎜의 원형의 외형을 형성하도록 피복한 후에, 도 2(A)에 사이벌어짐감기로서 표시한 바와 같이, 그 외주에 상기 테이프형상도체를 60gf/1개의 장력으로, 피치 0.29㎜로 해서 간격을 벌려서, 동축소선의 축에 대해서 68°의 각도를 이루도록 나선형상으로 바깥감김하여 동축소선을 제작했다.
이 동축소선에 대해서, 그 기본특성으로서의 내압시험, 회동부나 굴곡부에 사용했을 경우의 절연특성으로서의 굴곡시험과 비틀림시험, 정전잡음시험을 행하였다. 이때, 동축케이블은 동축소선을 여러 가지의 형태로 조합해서 제조하기 때문에, 외피의 영향을 제외한 상태에서 평가하기 위하여 동축소선의 상태에서 평가를 실시했다.
내압시험: 300m의 동축소선을 사용해서, 중심도체와 외부도체의 사이에 1000V의 직류전압을 1분간에 걸쳐서 가하여, 절연파괴의 유무를 조사했다. 이 결과, 절연층이 파괴되는 내압불량은 인지되지 않았으며, 양호한 동축케이블로서의 특성을 확인할 수 있었다.
맨드릴굴곡시험: 도 6에 시험방법을 모식적으로 표시한다. 동축소선(20)의 중앙부를 2개의 외형 5㎜의 금속봉(22)으로 사이에 끼운 상태로해서, 하단에 50gf의 하중(21)을 장착하고, 상단을 좌우가각금속봉에 90°감았다펴는 작업을 행하였다. 좌우각 1회의 굴곡을 1회로하여 30회/분의 속도로 1000회의 굴곡을 행하였다. 이후, 상기와 마찬가지의 내압시험을 실시하였으나 내압불량은 인지되지 않았으며, 반복굴곡에 대한 뛰어난 내성을 확인할 수 있었다.
비틀림시험: 도 7에 시험방법을 모식적으로 표시한다. 길이 20㎝의 동축소선(20)의 상단을 상단고정점(24)에 고정하고, 하단에 50gf의 하중(23)을 장착하여 수직으로 매달고, 이 하중(23)을 동축케이블의 중심축을 축으로하여 시계회전방향, 반시계회전방향 번갈아 각각 180°선회시키는 작업을 행하였다. 시계회전방향, 반시계회전방향, 각 1회의 비틀림을 1회로하여, 30회/분의 속도로 1000회의 비틀림을 행한 후, 상기와 마찬가지의 내압시험을 실시하였으나 내압불량은 인지되지 않았으며, 비틀림에 대한 뛰어난 내성을 확인할 수 있었다.
정전잡음특성: 도 7에 시험방법을 모식적으로 표시한다. 또, 급속한 변형이 가해졌을 경우의 정전잡음의 크기를 평가하기 위하여, 길이 50㎝의 동축소선을 수평으로 치고, 중앙에 길이 20㎝의 면실을 매고, 면실의 타단에 20gf의 하중을 부가했다. 이 동축소선의 중심도체와 외부도체의 사이의 전압을 전압계에 의해 측정하면서, 상기 추를 동축소선의 높이로 부터 자유낙하시켜, 전압변동의 극대치로서 정전잡음 특성을 측정했다. 마찬가지의 측정을 10회행한 결과, 이 동축소선에 대해서 발생한 전압변동의 극대치는 최대 2.5㎷였다. 한편 동축소선의 외부도체를 종래의 도 4에 표시한 편조로 변경해서, 마찬가지의 평가를 행한 경우 극대치가 100㎷에 달하는 전압변동을 볼수 있었다. 이 결과로부터, 본 발명의 이용에 의해 정전잡음의 대폭적인 개선효과를 확인할 수 있었다.
다음에, 도 3에 표시한 바와 같이, 이 동축소선 10개를 병렬로 배열하여 접착제부착 폴리에스테르테이프를 외투(4)로서 이들을 피복하여, 평형다심케이블로했다. 또, 이 동축소선에 외피를 입혀서 단심동축케이블로하고, 그 단심동축케이블 30개를 맞꼬아, 그 바깥쪽에 공통의 외피를 입힘으로써, 다심케이블로서 가요성, 기계적 내구성을 유지하면서 세경의 다심케이블을 얻었다. 이와 같이 해서 얻게된 다심케이블에 대해서도 절연특성을 비롯한 특성이 양호한 것을 확인했다.
(실시예 2)
실시예 1에 있어서, 리본형상도체를 55gf/1개의 의장력으로 피치 0.18㎜, 75°의 각도로 나선형상으로 도 2(B)에 표시한 바와 같이 맞댐감기로 바깥감김해서 동축소선을 제작했다. 이 동축소선의 내압특성, 굴곡특성, 비틀림특성, 정전잡음특성도 양호했다. 이 동축소선을 사용해서 실시예 1과 마찬가지로 단심동축케이블, 평행다심케이블 및 다심케이블을 제작했다. 이와 같이 해서 얻게된 동축케이블 및 다심케이블에 대해서도 절연특성을 비롯한 특성이 양호한 것을 확인했다.
(실시예 3)
실시예 1에 있어서, 도 2(c)에 표시한 바와 같이, 리본형상도체를 65gf/1개의 장력으로 피치 0.29㎜, 68°의 각도로 나선형상으로 (동일방향으로 2매감기로 각각 사이벌어짐감기)바깥감김해서 동축소선을 제작했다. 또, 도 2(D)에 표시한 바와 같이, 피치 0.29㎜, 68°의 각도로 2매째의 리본형상도체를 역방향으로 감은 것도 제작했다. 이들 동축소선의 내압특성, 굴곡특성, 비틀림특성, 정전잡음특성도 양호하고, 외부도체층의 실드특성은 특히 뛰어나있었다. 또, 이들 동축소선에 대해서도 실시예 1과 마찬가지로 단심동축케이블, 평형다심케이블 및 다심케이블을 제작했다. 이와 같이 해서 얻게된 동축케이블, 다심케이블에 대해서도 절연특성을 비롯한 특성이 양호한 것을 확인했다.
이상과 같이, 외부도체로서 단면의 4귀퉁이가 매끈한 대략 직사각형의 리본형상도체를 사용하고, 또한 이 리본형상도체를 절연체의 주위에 나선형상으로 바깥감김해서 외부도체로하여 동축소선을 형성하고 있기 때문에, 이 동축소선을 사용함으로써 가요성을 가지고 또한 기계적 내구성이 풍부한 세경의 동축케이블을 얻을 수 있다. 이 동축소선 또는 동축케이블을 복수개 집합해서 외피를 입혀, 다심케이블로서 사용할 수도 있다. 또 이와 같이 해서 얻게되는 동축케이블 또는 다심케이블을 전자기기의 회동부, 굴곡부에 배치함으로써 장기간에 걸쳐 절연특성에 뛰어나고, 정전잡음이 적은 전자기기를 얻게되고, 고품질이고 고속의 기기내신호전송을 실현할 수 있다.
Claims (7)
- 중심도체와 절연체와 외부도체로 이루어지는 동축선을 구비하고, 상기 절연체의 두께가 0.15㎜이하이고, 외부도체로서 구리 또는 구리합금의 환선을 압연해서 편평화한 리본형상도체를 사용하고, 상기 리본형상도체를 상기 절연체의 주위에, 나선형상으로 바깥감김해서 동축소선으로 한 것을 특징으로 하는 동축소선.
- 중심도체와 절연체와 외부도체로 이루어지는 동축소선을 구비하고, 상기 절연체는 상기 중심도체에 접하여 그 주위에 형성되고, 상기 절연체의 두께는 가장 작은 부분에서 0.03㎜이상 0.15㎜이하이고, 상기 외부도체는 단면의 4귀퉁이가 매끈한 형상의 대략 직사각형의 1 또는 복수의 리본형상 도체를 하나의 긴변을 절연체를 향하게하여 나선형상으로 바깥감김해서 이루어지고, 상기 리본형상도체의 동축소선의 축에 대한 감는각도가 45°이상인 것을 특징으로 하는 동축소선.
- 제 2항에 있어서, 상기 리본형상도체는 구리를 함유하는 금속으로 구성되고, 상기 리본형상도체의 인장파단장력의 30%이상의 장력으로 상기 절연체의 주위에 바깥감김하는 것을 특징으로 하는 동축소선.
- 제 1항∼제 3항 기재의 1개의 동축소선에 외피를 입힌 것을 특징으로 동축케이블.
- 제 4항 기재의 동축케이블을 복수개 집합해서 공통의 피복을 입힌 것을 특징으로 하는 다심케이블.
- 제 1항∼제 3항 기재의 동축소선을 복수개 집합해서 공통의 외피를 입힌 것을 특징으로 하는 다심케이블.
- 제 4항 기재의 동축케이블 또는 제 5항 또는 제 6항 기재의 다심케이블중 적어도 하나를 전자기기의 기계적인 회동이나 굴곡을 받는 개소에 배치한 것을 특징으로 하는 전자기기.
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