KR20100002042A - 고속 차동 전송 케이블 - Google Patents

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스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 케이블의 도체 굵기를 증가시키는 일없이 저손실화된 복수의 신호선쌍으로 이루어지는 플랫 형상의 고속 차동 전송 케이블을 제공하는 것이다. 2개의 전기 도체(11)를 1조로 하여 차동 전송하는 신호선쌍[S(Sp, Sn)]으로 하고, 신호선쌍을 플랫 형상으로 복수 배열하고, 절연 수지를 압출해서 피복한 고속 차동 전송 케이블이다. 복수개의 단심선 또는 연선으로 이루어지는 전기 도체(11)를 소정의 간격(P)으로 평행 일렬로 열거하여 절연 수지로 이루어지는 절연체(12)에 의해 일체로 피복하고, 절연체(12)의 외주를 금속박 테이프(13)를 세로로 부착하여 피복한 것이다. 또한, 상기 금속박 테이프(13)의 외주를 절연 수지로 이루어지는 외피로 피복한 구성으로 해도 좋다. 또한, 신호선쌍(S) 사이에는, 그라운드선(G)이 배치된다.

Description

고속 차동 전송 케이블{HIGH-SPEED DIFFERENTIAL TRANSMISSION CABLE}
본 발명은 디지털 데이터 등을 고속으로 전송하는데 이용되는 플랫 형상의 고속 차동 전송 케이블에 관한 것이다.
디지털 데이터를 고속으로 전송하려고 하는 경우, 데이터 신호를 고레벨에서 저레벨(혹은 저레벨에서 고레벨)로 이행할 때까지의 시간(이동 시간이라 칭함)을 짧게 할 필요가 있다. 이동 시간을 짧게 하기 위해서는, 신호 진폭을 작게 하면 좋다. 그러나, 신호 진폭을 작게 하면, 외부 잡음에 약해진다는 문제가 있다. 그래서, 한쌍의 신호선을 사용해서 역위상의 신호를 전송하고, 데이터 수신측에서는, 전송 신호의 차분(差分)을 데이터로 하는 차동 전송 방법이 공지되어 있다. 이러한 방법은, 전송 신호의 수신측에서, 역위상의 신호의 차분을 출력하는 것이다. 이 차분 출력은 송신측의 신호 선폭을 작게 해도 수신측에서의 신호 진폭은 2배가 된다. 전송로중에 인입되는 노이즈는 한쌍의 신호선에 동일하게 중첩되기 때문에 상쇄된다.
상기 신호 전송은, 저전압 차동 신호 방식(LVDS: Low Voltage Differential Signaling)으로 불리고 있는 것으로, 데이터 신호를 한쌍의 도선에 의해 작은 전압 변화의 차동 신호로 전송하고, 고속·저소비 전력·저노이즈를 실현할 수 있다. 이러한 신호 전송 방식은, 1개의 케이블로 영상 신호·음성 신호·제어 신호를 전송하는 통합 인터페이스인 HDMI(High-Definition Multimedia Interface) 및 퍼스널 컴퓨터와 하드 디스크를 접속하는 인터페이스인 시리얼 ATA(Advanced Technology Attachment) 등에 사용하는데 효율적인 것으로 되어 있다.
상기와 같은 용도에서, 고속 차동 신호를 전송하는 데에, 예컨대 특허문헌 1에 개시하는 바와 같은 케이블을 사용하는 것이 공지되어 있다. 이 케이블에는, 예컨대 도 5에 도시하는 바와 같은 차동 케이블의 복수개를, 스크린 형상으로 배열한 스크린 케이블(screen cable)이라고 칭해지는 것이 있다. 이 스크린 케이블(9)은, 도 5(A)에 도시하는 바와 같은 한쌍의 신호선을 실드해서 이루어지는 차동 케이블(8)을, 도 5(B)에 도시하는 바와 같이 복수개 평행 일렬로 열거해서 서로 이웃하는 차동 케이블끼리를 열융착시켜서 형성된다.
각 차동 케이블(8)은, 중심 도체(1)를 유전체층(2)으로 피복하고, 그 외주에 스킨층(3)을 마련해서 신호선으로 하고, 이 신호선의 2개(4a, 4b)를 평행하게 열거하여 형성된다. 이어서, 평행하게 열거된 신호선(4a, 4b)의 양 외측에는, 드레인선(5a, 5b)이 배치된다. 그리고, 이 배치 구조를 유지하면서, 그 외주에 금속박 테이프로 이루어지는 외부 도체(6)가 권취되고, 더욱이 그 외측을 재킷층(7)으로 피복해서 최종 구성된다.
중심 도체(1)는, 예컨대 7개의 은 도금 연동선을 꼬아서, 외경이 0.609mm(AWG 24번)로 된 연선(撚線)이 이용된다. 유전체층(2)은 다공질 PTFE(사불 화 에틸렌 수지) 테이프를 0.37mm의 두께로 중심 도체(1)의 외주에 피복해서 형성된다. 스킨층(3)은, 두께가 0.09mm의 FEP(사불화 에틸렌-육불화 프로필렌 공중합체 수지)로 형성되고, 유전체층(2)의 외면을 피복하고 있다.
드레인선(5a, 5b)은, 중심 도체(1)보다도 직경이 가늘고, 7개의 은 도금 연동선을 꼬아서 외경이 0.306mm(AWG 30번)로 된 연선이 이용된다. 외부 도체(6)는 금속 증착 테이프 등을 나선 형상 또는 세로 부착으로 권취하여 형성된다. 재킷층(7)은 두께 0.25mm로 비할로겐계(nonhalogen) 난연성 올레핀 수지로 형성되고, 장축측의 외경을 4.3mm로 하고, 이것을 복수조 평행 일렬로 열거하여 장축측의 측면끼리를 융착하여, 일체화시키고 있다.
[특허문헌 1] 일본 공개 특허 제 2002-304921 호 공보
플라즈마 디스플레이나 액정 디스플레이가 대형화함에 따라서, 그 기기내 배선재로서 사용되는 신호 전송 케이블도 길어진다. 현재, 수십 cm 정도의 길이로 배선되어 있는 것을, 예컨대 2m 이상의 길이로 배선하려고 한다. 이 경우, 전송 손실의 문제가 생겨, 현행의 케이블을 단순히 길게 하는 것만으로는 대응하는 것이 어렵게 된다. 예컨대, 신호 전송 케이블이 고주파 영역에서 사용될 경우, 신호선을 피복하고 있는 유전체층의 유전 손실도 주파수가 높아짐에 따라 커진다. 특히, HDMI의 사용 주파수는 825MHz 이상이고, 이 경우의 전송 손실은 무시할 수 없는 값이 된다.
신호 전송 케이블의 전송 손실의 증가를 회피하기 위해서는, 중심 도체 등의 굵기를 크게 할 필요가 있지만, 도 5에 개시한 스크린 케이블에서는, 케이블 직경이 커진다. 이 때문에, 유연성이 저하해서 취급성이 나빠지는 동시에, 배선 스페이스의 문제도 생긴다.
본 발명은, 상술한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 케이블 직경을 증가시키는 일없이 저손실화된 복수의 신호선쌍으로 이루어지는 플랫 형상의 고속 차동 전송 케이블의 제공을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 고속 차동 전송 케이블은, 전기 도체 2개를 1조로 하여 차동 전송하는 신호선쌍으로 하고, 상기 신호선쌍을 플랫 형상으로 복수 배열하고, 절연 수지를 압출해서 피복한 고속 차동 전송 케이블에서, 복수개의 단심선 또는 연선으로 이루어지는 전기 도체를 소정의 간격으로 평행 일렬로 열거해서 절연 수지로 이루어지는 절연체에 의해 일체로 피복하고, 절연체의 외주를 금속박 테이프를 세로로 부착해서 피복한 것이다. 또한, 상기 금속박 테이프의 외주를 절연 수지로 이루어지는 외피로 피복한 구성으로 해도 좋다.
상기 복수조의 각 신호선쌍 사이에는, 그라운드선을 배치해서 신호선쌍간의 커플링을 저감시킨다. 또한, 금속박 테이프에 드레인선을 전기적으로 접촉시켜서 배치하고, 금속박 테이프의 접지 접속을 하기 쉽게 한다. 또한, 복수개의 전기 도체의 간격은, 0.5mm 이하의 협소 피치로 설정하여, 소정의 전송 특성이 얻어지도록 한다. 또한, 절연체와 금속박 테이프는 접착제에 의해 접착되고, 이를 위한 접착제가 고강판(稿鋼板)의 모양으로 절연체 또는 금속박 테이프에 도포된다.
또한, 상기 금속박 테이프는, 절연체에 1.5겹 이상 감아서 난연성을 갖게 한다. 금속박 테이프의 외주가 외피로 피복되어 있는 경우는, 외피를 폴리우레탄 수지와 에틸렌 초산 비닐 공중합 수지의 혼합 수지로 형성해서 난연성을 갖게 한다.
그 외에, 절연체에 카본 블랙을 0.4중량% 내지 0.6중량% 첨가하여, YAG 레이저에 의한 금속박의 가공을 용이하게 한다. 또한, 케이블이 절곡되는 개소에는 금속박 테이프가 절단되지 않는 최소 굽힘 반경보다도 큰 굽힘 반경의 굽힘 규제 부재를 장착한 구성으로 해도 좋다.
본 발명에 의하면, 신호선의 직경을 굵게 하는 일없이 저손실의 고속 차동 전송 케이블을 실현할 수 있고, 전자 기기간 또는 전자 기기내의 배선 거리가 길어질 경우에도, 손실 증가를 억제하여, 고속으로의 신호 전송을 효율적으로 실행할 수 있다.
도면에 의해 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은 외피를 갖지 않는 케이블의 단면을 도시하고, 도 2는 외피를 갖는 케이블의 단면을 도시한다. 도면에 있어서, 10a, 10b는 고속 차동 전송 케이블, 11은 전기 도체, 12는 절연체, 13은 금속박 테이프, 14는 드레인선, 15는 외피, Sp, Sn은 신호선, S는 신호선쌍, G는 그라운드선을 나타낸다.
본 발명의 고속 차동 전송 케이블(10a)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 복수개의 전기 도체(11)를 소정의 간격으로 평행 일렬로 열거하여 형성된다. 이들 복수개의 전기 도체(11)는, 절연 수지로 이루어지는 절연체(12)로 피복되고, 그 외측에 실드 도체로서의 금속박 테이프(13)가 케이블 길이방향으로 세로로 부착되어 권취된다. 또한, 필요에 따라서, 드레인선(14)이 금속박 테이프(13)에 전기적으로 접촉하도록 절연체(12)와의 사이에 배치된다. 또한, 이 드레인선(14)은 케이블의 측연부의 한쪽 또는 양쪽에 배치되는 것이 바람직하다.
전기 도체(11)는, 동이나 알루미늄 등의 전기 양도체 또는 이들에 주석이나 은 도금을 실시한 단심선 혹은 연선을 이용할 수 있다. 전기 도체(11)는, 외형이 세로와 가로에서 거의 동일한 환형선 형상의 것이 바람직하다. 플랫 케이블에는, 평행 도체를 이용하는 것도 있지만, 환형선 형상의 도체를 사용하는 것에 의해, 차 동 전송되는 신호간의 커플링을 강하게 할 수 있다. 또한, 신호간의 커플링을 강하게 함으로써, 실드 도체[금속박 테이프(13)]에 유기되는 와전류, 및 그에 의한 주울 손실을 적게 하여, 저감쇠하게 할 수 있다.
또한, 전기 도체(11)는, 가요성의 점으로부터는 단심선보다 연선쪽이 바람직하고, 예컨대 외경 0.06mm의 도선을 7개 꼬은 것(AWG 34번에 해당, 외경 0.18mm)을 이용할 수 있다. 이 전기 도체는, 소정의 피치(P)로 동일 평면상에서, 평행 일렬로 열거하여, 절연 수지의 압출 성형에 의한 절연체(12)에 의해 일체로 피복하여서, 플랫 형상의 다심 절연 케이블 형상으로 된다.
절연체(12)는, 전기 도체(11) 사이를 전기적으로 절연하는 동시에, 고주파 영역에서의 사용에 대해서는, 전기 도체(11) 사이 및 금속박 테이프 사이에 개재하여, 정전 결합을 형성하는 콘덴서로서 기능한다. 이 때문에, 절연체(12)는 유전체로도 불리고, 그 유전 정접(tanδ) 및 비유전률(ε)은 전송 케이블의 특성을 좌우하는 파라미터도 된다. 절연체(12)의 유전 정접은 유전 손실을 적게 한다는 점에서 작은 쪽이 바람직하고, 또한 비유전율은 케이블 직경을 가늘게 하기 위해서는 작은 쪽이 바람직하다.
따라서, 절연체(12)의 유전 정접 및 비유전률중 어느 것도, 낮은 쪽이 전송 손실도 작고, 고주파 신호를 효율적으로 전송할 수 있다고 말할 수 있다. 그러나, 기기와의 접속에서 소정의 특성 임피던스를 확보하는 것도 필요하고, 유전체 재료와 형상적인 조합에 대해서 고려할 필요가 있다.
본 발명에 있어서는, 예컨대 이 절연체(12)를 형성하는 절연 수지에는, 폴리 올레핀계의 수지가 이용되고, 예컨대, 폴리에틸렌 수지 등을 이용할 수 있다. 폴리에틸렌 수지는, 유전 정접이 4×10-4 정도이고, 비유전률이 2.3 내지 2.4로서, 폴리에스텔 수지(예컨대, PET에서 유전 정접이 2×10-3 정도, 비유전률이 2.9 내지 3.0)보다 작아서, 바람직한 재료라고 말할 수 있다. 또한, 이 절연체(12)는 소정의 간격으로 배열된 복수개의 전기 도체(11)에 대하여 압출기를 이용하여 압출 성형되어 있는 것이 바람직하다.
절연체(12)를 압출 성형하는 경우, 절연체(12)의 상하의 평면은, 전기 도체(11) 사이에서 함몰이 생기지 않도록 플랫인 면으로 형성되는 것이 바람직하다. 이로써, 각 전기 도체(11)와 절연체(12)의 외주에 권취되는 금속박 테이프(13)의 간격을 일정하게 하여, 균일한 특성 임피던스로 할 수 있다.
금속박 테이프(13)는, 전술한 바와 같이 전기 도체(11)중 신호선과의 사이에서, 소정의 정전 용량 분포를 형성하여, 소정의 특성 임피던스가 얻어지도록 되어 있다. 이밖에, 금속박 테이프(13)는, 절연체(12)의 외주를 피복하여, 외부로부터의 잡음 신호(노이즈 신호)의 침입 또는 외부로의 신호의 누출을 방지하는 실드 도체로서의 기능을 갖고 있다.
이 금속박 테이프(13)는, 알루미늄 또는 동 등의 금속박(13a)을 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 등의 플라스틱 기재(13b)에 점착시키거나 또는 증착해서 형성된다. 금속박(13a) 및 플라스틱 기재(13b)에는, 두께가 수μm 내지 수십μm의 것이 사용 가능하고, 금속박 테이프(13)의 전체로서의 두께는 0.01mm 내지 0.05mm의 것이 사용된다. 예를 들면, 금속박(13a)으로서 두께 9μm의 동박을 이용하고, 테이프 기재(13b)로서 두께 6μm의 PET를 이용하여, 전체 두께가 15μm의 CuPET 테이프로 한 것을 사용할 수 있다.
이 금속박 테이프(13)는, 그 금속박면을 내측으로 해서, 절연체(12)에 세로로 부착되고 절연체(12)의 폭으로 절곡되어서, 적어도 그 중첩 부분은 접착제(13c)에 의해 접착 고정된다. 금속박 테이프(13)의 금속박면을 내측으로 하는 것에 의해, 케이블 외면에 금속박이 노출되지 않기 때문에, 외피가 없어도 케이블로서의 일정 범위의 내구성을 갖게 할 수 있다. 또한, 금속박 테이프(13)는, 전기 도체(11)와의 사이에서 임피던스 정합을 취할 필요가 있기 때문에, 전기 도체(11)와의 이격 거리가 일정할 필요가 있다. 이를 위해서는, 금속박 테이프(13)의 외주를 외피(15)로 피복하지 않는 경우는, 금속박 테이프(13)는 절연체(12)에 확실히 부착되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 전체면에서 간격없이 접착제가 도포될 필요는 없고, 후술하는 바와 같이, 금속박 테이프(13)가 절연체(12)로부터 들뜨는 일이 없도록 부착되어 있으면, 줄무늬 형상 등으로 접착제가 부분적으로 도포되어 있는 것이어도 좋다.
드레인선(14)은, 금속박 테이프(13) 자체로 접지 접속이 용이한 경우는, 반드시 필요로 한 것은 아니다. 그러나, 드레인선(14)을 이용하는 것에 의해 금속박 테이프(13)의 접지 접속을 용이하게 할 수 있어, 필요에 따라 마련된다. 이 드레인선(14)은, 상술한 전기 도체(11)와는 별도로 배치되고, 케이블의 측연부의 한쪽 또는 양쪽에서 절연체(12)와 금속박 테이프(13) 사이에 끼워지도록 하여 배치된다. 또한, 드레인선(14)에는, 전기 도체(11)와 동일한 것을 이용해도 좋지만, 전기 도체(11)보다는 가는 것 혹은 굵은 것이어도 좋다. 예를 들면, 외경 0.08mm의 도선을 7개(AWG 32번에 해당, 외경 0.24mm) 꼬은 것을 이용할 수도 있다.
도 2는, 상술한 금속박 테이프(13)가 권취된 외피 없는 고속 차동 전송 케이블(10a)에 대하여, 금속박 테이프(13)의 외측을 외피(15)로 피복된 고속 차동 전송 케이블(10b)을 도시하는 것이다. 고속 차동 전송 케이블(10b)은 외피(15)로 피복된 구성 이외의 부분에 있어서는, 도 1에서 설명한 구성과 실질적으로는 동일한 구성으로 할 수 있으므로, 상세한 설명을 생략한다.
외피(15)는, 재킷이라고도 불리며, 금속박 테이프(13)를 포함하여 케이블 전체의 보호를 위해 마련된다. 이 외피(15)는, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 혹은 후술하는 폴리우레탄 수지와 에틸렌 초산 비닐 공중합 수지의 혼합 수지 등을, 압출기를 이용하여 압출 성형하거나, 수지 테이프를 권취하여 형성할 수 있다. 외피(15)는, 금속박 테이프(13)를 전기적으로 절연해서 보호하는 동시에, 그 기계적 강도를 보강하여, 굴곡 등에 견디는 강도를 더욱 강화한다.
금속박 테이프(13)의 외주가 외피로 피복되는 경우, 금속박 테이프(13)는 그 금속박면이 외측이 되도록 권취되어도 좋다. 이 경우, 외피(15)로 피복하는 것에 의해 보호되어 내구성을 갖게 할 수 있다. 또한, 금속박 테이프(13)가, 금속박면이 외측으로 되도록 권취된 경우, 드레인선(14)은 금속박 테이프(13)의 외측에 배치한다. 그리고, 외피(15)에 의해 금속박면에 접하도록 가압되는 형태로 된다. 외피(15)로 금속박 테이프(13)를 피복하는 경우는, 금속박 테이프(13)는 절연 체(12)에 반드시 접착되지 않아도 좋다.
본 발명에 의한 고속 차동 전송 케이블(10a, 10b)은, 이상과 같이 형성된 다심의 케이블을 서로 이웃하는 전기 도체(11) 2개를 1조로 하여, 1개의 신호선쌍으로 한 것이다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 신호선쌍은, 적어도 2개 이상의 복수(예컨대, 5쌍의 S1 내지 S5)를 갖는다. 그리고, 이들의 신호선쌍을 형성하는 한쪽의 신호선(Sp1 내지 Sp5)을 정전위의 신호용으로 하고, 다른쪽의 신호선(Sn1 내지 Sn5)을 반대의 부전위의 신호용으로 한다. 또한, 전기 도체(11)의 개수에 여유가 있는 경우는, 각 신호선쌍(S) 사이의 전기 도체를 그라운드선(G)으로 하여, 서로 이웃하는 신호선쌍(S) 사이의 신호의 결합을 저감하여, 크로스 토크가 생기지 않도록 해도 좋다.
상술의 고속 작동 전송 케이블(10a, 10b)을 이용한 전송로에 있어서, 송신측에서는, 예컨대, 상기 신호선쌍(S1)에서는, 신호선(Sp1)으로 극성이 정 레벨인 (+V1) 신호를 전송하고, 신호선(Sn1)으로 극성이 부 레벨인 (-V1) 신호를 전송한다. 그리고, 수신측에서는, 양자의 신호 레벨의 차이 「(+V1)-(-V1)」를 취하는 것에 의해, 2V1의 레벨 신호를 수신할 수 있다. 또한, 전송 경로중에서 침입하는 외부 잡음 신호는, 신호선(Sp1, Sn1)에 동일상으로 가해지지만, 수신측에서 차이 신호를 취하는 것에 의해 제거된다. 신호선쌍(S)은 복수를 평행 일렬로 열거한 형태로 마련되고, 각각의 신호선쌍(S1 내지 S5)은 서로 다른 신호를 개별적으로 전송할 수 있다.
각 신호선쌍(S) 사이에 배치된 그라운드선(G)은 그라운드 전위라고 한다. 그라운드선(G)은, 각 신호선쌍(S1 내지 S5)의 양측 사이에 배치되고, 신호선(Sp, Sn)의 양자에 대하여 전기적, 물리적으로 밸런스하는 배치 상태로 하는 것이 바람직하다. 그러나, 케이블 양단에 위치하는 신호선쌍(S1, S5)의 외측은 신호선쌍(S)이 존재하지 않는 것으로부터 생략할 수도 있다. 또한, 이밖에, 신호선쌍(S)에 영향을 주지 않는 형태로, 예컨대 신호선군의 배열 피치의 수 배의 거리를 둔 곳에 전원선 등을 구비하여도 좋다.
신호선(Sp, Sn) 및 그라운드선(G)을 형성하는 전기 도체(11)의 배열 피치(P)는, 전기적인 절연을 확보할 수 있는 거리로, 또한 신호선(Sp, Sn)과의 사이의 결합도를 고려하면, 전기 도체(11)의 외경이 0.18mm(AWG 34번 해당)의 경우, 0.5mm 정도로 할 수 있다. 또한, 절연체(12)의 피복 폭(D1)은, 특성 임피던스가 소정치(예컨대, 100Ω)가 되도록, 절연체(12)의 유전율을 고려해서 선택된다. 또한, 외피(15)를 갖는 경우, 외피의 피복 폭(D2)은, 피복 두께가 0.2mm 정도로, 내부의 전기 도체(11)의 두께, 절연체(12)의 피복 두께에 따라 다르지만, 1.0mm 내지 3.0mm 정도가 된다.
상기의 구성에 있어서, 특성 임피던스를 크게 하기 위해서는, 전기 도체(11)의 직경을 가늘게 하거나, 또는 절연체(12)의 두께를 크게 하지만, 특성적으로는 절연체(12)의 두께를 증가시키는 것이 바람직하다. 반대로 특성 임피던스를 작게 하기 위해서는, 전기 도체(11)의 직경을 굵게 하거나, 또는 절연체(12)의 두께를 작게 하지만, 특성적으로는 전기 도체(11)의 굵기를 증가시키는 것이 바람직하다.
또한, 케이블의 전송 손실로서는, 통상 5.0dB/사용장까지 허용된다. 2m의 사용장에서는, 2.5dB/m가 허용된다. 또한, 전송 손실은, 사용 주파수에 따라 다르지만, 예컨대 HDMI의 사용 주파수 825MHz에 있어서, 전기 도체(11)를 7개 연선에서 외경이 0.18mm(AWG 34번에 해당)를 이용하고, 도체 피치(P)를 0.5mm, 절연체(12)의 두께(D1)를 도체 피치(P)와 동일한 0.5mm으로 한다. 그리고, 절연체(12)에 폴리에틸렌을 이용한 경우, 전송 손실은 1.5dB/m 내지 2.0dB/m로 추정된다.
한편, 도 5에 도시하는 바와 같은 극세(極細)의 동축 구조를 이용한 스크린 케이블에서, 상기와 같은 도체 피치를 0.5mm으로 형성하여, 소정의 특성 임피던스를 얻기 위해서는, 중앙 도체의 굵기를 외경 0.03mm의 7개 연선(AWG 40번에 해당, 외경 0.09mm)의 가는 직경으로 할 필요가 있다. 이 결과, 상기와 같은 사용 주파수 825MHz에 있어서의 전송 손실은 4dB/m 내지 5dB/m가 되고, 본 발명의 경우와 비교해서 2배의 손실이 된다. 한편, 종래 구조에서, 본원 발명과 동등한 전송 손실이 되도록 하기 위해서는, 스크린 케이블의 폭, 두께가 증대하고, 배선 스페이스가 증대하여, 취급성도 저하한다.
도 3은 금속박 테이프의 접착에 관한 실시형태를 설명하는 도면이다. 도 3(A)는 본 발명에 따른 접착제의 부여 형태의 일례를 설명하는 도면, 도 3(B)는 드레인선과 금속박 테이프의 전기 접촉과 접착 상태를 설명하는 도면, 도 3(C)는 금속박 테이프의 접착부와 비접착부에 대해서 설명하는 도면이다. 도면 중, 16은 접착 줄무늬, 16a, 16b는 단척 바아 형상의 접착 줄무늬, 17은 공극, 18은 접착면, 19는 비접착면을 나타낸다.
금속박 테이프(13)는, 도 1, 도 2의 구성예에서 설명한 바와 같이, 금속박 테이프(13)의 금속박과 전기 도체(11) 사이의 이격 거리가 일정하게 유지되고, 특성 임피던스가 케이블 전장에 걸쳐서 균일하게 되어 있는 것이 바람직하다. 외피(15)가 없는 경우, 금속박 테이프(13)와 절연체(12)가 서로 접착되어, 일체적으로 되어 있는 것이 바람직하다. 이를 위해, 접착제가 금속박 테이프(13) 또는 절연체(12)중 어느 하나의 접착면에 부여된다. 접착제에는, 예컨대 폴리에스텔계의 접착제를 사용할 수 있다.
금속박 테이프(13)와 절연체(12)의 접착은 그 전체면에서 똑같이 접착할 필요는 없다. 이 때문에, 그 접착면에는, 접착제를 얼룩말 무늬, 격자 형상, 물방울 형상, 고강판 형상 등의 여러 가지 형태로 도포해서 접착할 수 있다. 그러나, 이들 도포 형상이나 도포 상태에 따라서는, 여러가지 문제가 생길 수 있다. 예를 들면, 도 1, 도 2에 도시하는 드레인선(14)을 이용하는 경우, 드레인선(14)이 이동하거나 움직이지 않도록, 접착제로 고정되어 있는 것이 바람직하다. 그러나, 접착제가 금속 테이프(13)측에 도포될 경우, 접착제는 통상 전기 절연성의 것이 이용되므로, 금속 테이프(13)와 드레인선(14)의 전기 접촉이 손상될 우려가 있다.
도 3(B)는 드레인선(14)을 금속박 테이프(13)의 금속박면에 접촉하는 형태를 도시하고 있다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 드레인선(14)은 접착제의 도포에 의해 생기는 접착 줄무늬(20)의 폭(a)으로 접착해서 유지된다. 접착 줄무늬(20) 사이에는, 간격(b)의 공극(17)이 생겨서, 드레인선(14)은, 이 공극(17) 내로 들어가도록 굴곡해서 금속박 테이프(13)에 전기적으로 접촉한다. 따라서, 공극(17)의 간격(b)이 좁으면, 드레인선(14)과 금속박 테이프(13)의 접촉 상태가 저하한다. 또한, 접착 줄무늬(20)의 폭(a)과 공극(17)의 간격(b)은 a/b≤2이면, 문제없다는 것이 판명되었다.
또한, 도 3(C)에 도시하는 바와 같이, 금속박 테이프(13)와 절연체(12)의 접착면(18)과 비접착면(19)이 경사진 줄무늬 형상으로 접착되어 있는 경우, 예컨대 비접착면(19)(N-N 라인)을 따라 절곡하면, 금속박 테이프가 비접착면(19)에서 들뜬 상태가 되어, 케이블의 임피던스가 변화된다. 더욱이, 이 상태로 반복해서 절곡되면, 접힌 금이 생겨서 금속박에 파단이 생길 우려가 있다.
이상과 같은 사항을 고려하면, 외피가 없고, 또한 드레인선이 있는 경우는, 접착제의 도포 형태로서는, 도 3(A)에 도시하는 바와 같은 미끄럼 방지의 강판으로서 알려져 있는 고강판[체커드 플레이트(checked plate)라고도 함]의 모양으로 도포하는 것이 바람직한 것이 판명되었다. 도 3(A)는 전개된 금속박 테이프(13)의 접착면에 고강판 모양으로 접착 줄무늬(16)를 형성한 예를 도시하고 있다. 또한, 외피(15)가 없고, 또한 드레인선(14)도 없는 경우는, 금속박 테이프(13)와 절연체(12)가 접하는 부분의 전체면이 접착하고 있으면 좋고, 접착제 도포의 방법은 어떤 것이어도 좋다.
외피(15)로 금속박 테이프(13)를 피복하는 경우는, 외피(15)가 금속박 테이프(13)를 압입하므로, 금속박 테이프(13)를 절연체(12)에 접착하거나 또는 접착하지 않아도 어느 쪽이라도 좋다. 이 경우, 도 3(A)에 도시한 바와 같이, 고강판 모양의 접착 줄무늬(16)는 절연체의 한면에 접착하는 형태이어도 좋고, 전체면에 형성해도 좋다.
이러한 고강판 모양은, 직교하는 단척 바아 형상의 접착 줄무늬(16a, 16b)를 교대로 배치하고, 전체를 길이방향 혹은 폭방향으로 경사시킨 것이다. 예를 들면, 접착 줄무늬(16a, 16b)의 한쪽의 폭을 0.5mm, 길이를 4.5mm 정도로 하고, 임의의 밀도로 절연체 또는 금속박 테이프 측의 접착면에 도포한다. 이 고강판 모양의 접착 줄무늬를 이용하는 것에 의해, 예컨대 도 3(B)에서 설명한 「a/b」를 「1/8」 정도로 하는 것이 가능하여, 이로써 드레인선과 금속박을 충분히 접촉시킬 수 있다. 또한, 도 3(C)에서 설명한 바와 같은 직선 형상의 비접착면(19)이 생기지 않도록 할 수 있어, 금속박 테이프(13)가 힘줄 형상으로 떠오르는 일도 없다.
또한, 최근에는, 난연성을 구비한 케이블의 요구가 높고, UL 규격의 수직 연소 시험 VW-1에 합격하는 경도의 난연성 케이블이 요구되고 있다.
도 4는 본 발명에 따른 케이블의 난연성을 높이는 구성예를 도시한 도면이다. 도 1에 도시한 외피 없는 케이블에서는, 금속박 테이프(13)를 세로로 부착하여 권취한 중첩 부분이 권취 상태를 접착에 의해 유지하는 정도의 좁은 중첩량으로 형성되어 있다. 그러나, 금속박 테이프(13)의 권취의 중첩량이 적으면, 연소에 의해 중첩 부분의 접착제가 융해한다. 그리고, 이 중첩 부분으로부터 테이프 내측의 폴리에틸렌 수지가 기화해서 누출하고, 이것이 연소해서 케이블의 연소를 조장하게 된다.
따라서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 금속박 테이프(13)의 권취의 중첩 부분을 크게 하는 것이 바람직하다. 시험의 결과, 금속박 테이프(13)를 1.5겹으로 권취하는 함으로써, 연소 가스의 누설을 억제할 수 있었다. 따라서, 금속박 테이 프(13)는, 절연체의 외주에 1.5겹 이상으로 권취하고, 권취의 중첩 부분을 0.5턴(turn) 만큼 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 금속박 테이프(13)의 금속박은, 알루미늄 박의 경우, 7μm에서는 구멍이 나서 난연성 시험에 불합격되어, 10μm 이상의 두께가 필요했다. 동박의 경우는, 7μm의 두께로 난연성 시험에 합격했다. 따라서, 난연성을 높이기 위해서는, 동박 테이프를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 도 2의 외피를 갖는 케이블에서는, 외피 재료에 난연성의 것을 이용함으로써 난연성을 높일 수 있다. 난연성의 외피로서는, 종래, 할로겐계 난연제를 첨가한 난연 폴리에틸렌이나 폴리염화비닐 수지가 이용되고 있지만, 환경 문제 때문에 할로겐을 포함하지 않는 할로겐 프리의 난연성 케이블의 요구가 높아지고 있다. 본 발명에 있어서는, 케이블의 외피로서, 폴리우레탄 수지와 에틸렌-초산 비닐 공중합체(EVA) 수지의 혼합 수지(예컨대, 일본 공개 특허 제 2008-117609 호 공보 참조)를 이용하여, 케이블의 난연화를 실현하고 있다. 난연성의 외피로 금속박 테이프(13)를 피복하는 경우는 금속박 테이프(13)는 일부 중첩되어만 있으면 좋다.
커넥터 접속 등을 위한 단말 형성에 있어서는, 실드 도체인 금속박은 YAG 레이저를 이용하여 절단하는 것이 바람직하다. 또한, 절연체 부분의 절단에는, 통상 CO2 레이저가 이용된다. 그러나, 절연체가 투명 내지 자연색이면, YAG 레이저로 실드 도체를 절단할 때에 절연체의 내부의 도체를 열화시킬 수 있다. 한편, 절연체를 착색해서 YAG 레이저가 투과하기 어렵게 하면, 이번에는 CO2 레이저에 의해 절연 체를 절단하기 어렵게 된다.
본 발명에 있어서는, 절연체에 카본 블랙을 첨가하여, 절연체의 색을 옅은 흑색으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 카본 블랙의 첨가량은, 0.5wt% 정도(0.4중량% 내지 0.6중량%)로 하는 것이 바람직하다. 이 정도의 카본 블랙의 첨가량이면, YAG 레이저가 내부의 도체에 영향을 주는 일없이, 금속박 테이프만을 절단할 수 있다. 또한, 절연체에 대해서는, CO2 레이저에 의한 절단을 확보할 수 있다.
또한, 실드 도체를 갖는 플랫 케이블에서는, 외피의 유무에 관계없이, 극단적으로 절곡(최소 굽힘 반경 이하에서의 굽힘)되면, 실드 도체를 형성하고 있는 금속박 테이프의 금속박에 균열이 생기거나 절단될 수 있다. 이 때문에, 케이블이 소정의 굽힘 반경 이하의 반경으로 구부려지지 않도록, 절곡되는 개소에는, 금속박 테이프가 절단하지 않는 최소 굽힘 반경보다도 큰 굽힘 반경으로 하는 굽힘 규제 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서는, 케이블이 소정의 굽힘 반경 이하에는 구부려지지 않도록 하는, 굽힘 규제 부재를 미리 굽힘이 상정되는 개소에 접착 등으로 마련해 둔다. 굽힘 규제 부재는, 원통, 원기둥, 반원통, 반원기둥의 막대 형상 부재로 형성할 수 있다. 또한, 이들의 굽힘 규제 부재의 만곡면의 반경은, 예컨대 케이블의 90°의 절곡에 대해서는, 굽힘 반경 1.5mm 정도, 180°의 절곡에 대해서는, 굽힘 반경 2.5mm 정도로 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고속 차동 전송 케이블(외피 없음)의 구성예를 설명하는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 고속 차동 전송 케이블(외피 있음)의 구성예를 설명하는 도면,
도 3은 본 발명에 있어서의 금속박 테이프의 접착에 관한 실시형태를 설명하는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 고속 차동 전송 케이블의 난연화에 대해서 설명하는 도면,
도 5는 종래 기술을 설명하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10a, 10b : 고속 차동 전송 케이블 11 : 전기 도체
12 : 절연체 13 : 금속박 테이프
14 : 드레인선 15 : 외피
16 : 접착 줄무늬
16a, 16b : 단척 바아 형상의 접착 줄무늬
17 : 공극 18 : 접착면
19 : 비접착면 Sp, Sn : 신호선
S : 신호선쌍 G : 그라운드선

Claims (11)

  1. 전기 도체 2개를 1조로 하여 차동 전송하는 신호선쌍으로 하고, 상기 신호선쌍을 플랫 형상으로 복수 배열하여, 절연 수지를 압출해서 피복한 고속 차동 전송 케이블에 있어서,
    복수개의 단심선 또는 연선으로 이루어지는 전기 도체를 소정의 간격으로 평행 일렬로 열거하여 절연 수지로 이루어지는 절연체에 의해 일체로 피복하고, 상기 절연체의 외주를 금속박 테이프를 세로로 부착하여 피복하는 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속박 테이프의 외주를 절연 수지로 이루어지는 외피로 피복하는 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수조의 각 신호선쌍 사이에, 그라운드선이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속박 테이프에 드레인선이 전기적으로 접촉해서 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 전기 도체의 간격은 0.5mm인 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연체와 상기 금속박 테이프가 접착되어 있는 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  7. 제 6 항에 있어서,
    접착제가 고강판의 모양으로 상기 절연체 또는 상기 금속박 테이프에 도포되어 있는 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속박 테이프는 상기 절연체에 1.5겹 이상 권취되어 있는 것을 특징으 로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 외피는 폴리우레탄 수지와 에틸렌 초산 비닐 공중합 수지의 혼합 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연체에 카본 블랙이 0.4중량% 내지 0.6중량% 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
  11. 제 1 항에 있어서,
    적어도 1개소에서 절곡되고, 절곡되는 개소에는 상기 금속박 테이프가 절단하지 않는 최소 굽힘 반경보다도 큰 굽힘 반경의 굽힘 규제 부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는
    고속 차동 전송 케이블.
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