KR20120038551A - 리본형 단부를 갖는 가요성 상호 접속 케이블 - Google Patents

Abstract

케이블 조립체는 각각 중심 컨덕터 및 이를 둘러싸는 절연층을 갖는 복수의 와이어를 갖는다. 각각의 와이어는 다른 와이어로부터 차폐되지 않아서, 커넥터만이 와이어의 도전성부이다. 각각의 와이어는 제1 단부 및 대향하는 제2 단부를 갖는다. 와이어의 제1 단부는 순차적인 제1 배열 내의 평평한 리본부에서 서로 고정되고, 와이어의 제2 단부는 순차적으로 선택된 와이어를 식별하는 표시로 제1 배열과 동일한 순차로 서로 고정된다. 와이어의 중간부는 서로 분리되고 편조직 도전성 차폐부를 갖는 차폐부는 와이어를 느슨하게 포함할 수 있어서, 케이블의 상당한 가요성을 허용한다.

Description

리본형 단부를 갖는 가요성 상호 접속 케이블{FLEXIBLE INTERCONNECT CABLE WITH RIBBONIZED ENDS}

본 출원은 2001년 3월 30일에 출원된 미국 특허 출원 제09/822,550호의 연속 출원이다.

본 발명은 다중 와이어 케이블에 관한 것이며, 특히 작은 계기의 동축 배선에 관한 것이다.

특정한 용도에서는 소형화된 다중 와이어 케이블 조립체가 요구된다. 상당한 개수의 컨덕터가 요구되는 경우에, 부피가 큰 바람직하지 않은 케이블을 방지하기 위해, 매우 미세한 컨덕터가 사용된다. 전기 노이즈 및 간섭을 제한하기 위해, 전도체로 차폐부를 갖는 동축 와이어가 사용된다. 유전체 외피가 중심 컨덕터를 둘러싸고, 도전성 차폐부로부터 이를 전기적으로 분리시킨다. 그러한 와이어의 묶음은 도전성 편조직 외피 및 외부 보호 차폐부에 의해 둘러싸인다.

복수의 상이한 컨덕터를 요구하는 몇몇 용도에서는 케이블이 매우 유연하거나 느슨한 것이 바람직하다. 의료용 초음파 변환기에 접속하기 위한 케이블과 같은 용도에서, 구부러짐에 적당한 저항을 갖는 강성 케이블은 초음파 화상의 결상을 어렵게 할 수 있다. 그러나, 종래의 케이블을 보호하는 차폐부에서, 와이어 묶음은 바람직하지 않게 강성일 수 있다.

또한, 많은 컨덕터를 갖는 케이블 조립체는 다른 부품에 조립하는데 시간 소모가 많으며 비용이 많이 들 수 있다. 각각의 와이어가 묶음으로 사용될 경우, 지루한 연속성 테스트가 요구될 때 묶음의 타단부에서 선택된 와이어에 상응하는 와이어 단부를 식별하는 것이 용이하지 않을 수 있다. 일반적으로, 케이블의 일단부에서의 와이어 단부는 커넥터 또는 인쇄 회로 기판과 같은 부품에 접속되고, 커넥터 또는 기판은 각각의 와이어를 한번에 하나씩 전류를 통하게 하는 테스트 장비에 접속되어, 조립자가 식별된 와이어 단부를 제2 커넥터 또는 기판 상에 적절히 접속시킬 수 있다.

와이어가 케이블의 일단부에서 타단부까지 보호되는 리본 케이블은 이러한 문제를 처리할 수 있다. 그러나, 용접된 리본의 모든 와이어는 굽힘에 저항하여 바람직하지 않은 강성 케이블을 생성한다. 또한, 횡방향 다중 절첩선을 따라 절첩된 리본은 밀집된 교차부를 생성하지 않아서, 바람직하지 않게 묶음을 증가시키고, 복수의 용도에 적절한 원형 교차부를 제공하지 않을 수 있다.

본 발명은 케이블 조립체를 제공함으로써 종래의 한계를 극복한다.

케이블 조립체는 각각 중심 컨덕터 및 이를 둘러싸는 절연층을 구비한 복수의 와이어를 갖는다. 각각의 와이어는 다른 와이어로부터 차폐되지 않아서, 컨덕터만이 와이어의 도전성부가 된다. 각각의 와이어는 제1 단부 및 이에 대향하는 제2 단부를 갖는다. 순차적으로 선택된 와이어를 식별하는 표시와 함께, 와이어의 제1 단부는 순차적인 제1 배열로 평평한 리본부에 각각 고정되고, 와이어의 제2 단부는 제1 배열과 동일한 순차로 서로 고정된다. 와이어의 중간부는 서로 분리되고, 외피는 와이어를 느슨하게 포함할 수 있는 편조직 도전성 외피를 구비하여 케이블이 상당한 가요성을 갖는 것을 가능케 한다.

도1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 케이블 조립체의 사시도이다.
도2는 도1의 실시예에 따른 배선 부품의 사시도이다.
도3은 도1의 실시예에 따른 배선 부품의 단부 부분의 확대 단면도이다.
도4는 도1의 실시예에 따른 케이블 조립체의 확대 단면도이다.
도5는 도1의 실시예에 따른 만곡 상태의 케이블 조립체의 확대 단면도이다.
도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블 조립체 부품의 확대 단면도이다.
도7은 도6의 다른 실시예에 따른 케이블 조립체의 확대 단면도이다.
도8은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 케이블 조립체의 사시도이다.

도1은 커넥터 단부(12), 변환기 단부(14) 및 가요성 접속 케이블(16)을 갖는 케이블 조립체(10)를 도시한다. 커넥터 단부 및 변환기 단부는 케이블(16)에 접속될 수 있는 부품의 예시로 도시된다. 이러한 예시에서, 커넥터 단부는 초음파 화상 기기와 같은 전자 기구에 접속하기 위한 커넥터(22)를 구비한 회로 기판(20)을 포함한다. 커넥터 단부는 커넥터 하우징(24) 및 케이블 단부를 둘러싸는 변형 완화부(26)를 포함한다. 그 대향 단부 상에서, 초음파 변환기(30)가 케이블에 접속된다.

케이블(16)은 동축으로 차폐된 복수의 미세한 와이어(32)를 포함한다. 도2에도 도시된 바와 같이, 와이어는 그룹(33)으로 배열되고, 각각의 그룹은 개별 단부에 리본형 리본부(34) 및 리본부 사이에 케이블의 대부분의 길이에 걸쳐 연장하는 신장된 느슨한 부분(36)을 구비한다. 각각의 리본부는 나란히 배열되고 서로 부착되며 각각의 와이어를 위한 차폐층과 중심 컨덕터를 노출시키도록 트리밍된 단일층의 와이어를 포함한다. 느슨한 부분에서, 와이어는 그 단부를 제외하고는 서로 접속되지 않는다.

각각의 와이어의 차폐부 및 컨덕터는 회로 기판에 접속되거나, 케이블이 사용되는 용도의 요구에 의한 임의의 종래의 수단에 의해 임의의 전기 부품 또는 커넥터에 접속된다. 와이어의 느슨한 부분(36)은 변형 완화부 사이, 즉 변형 완화부에 걸쳐 케이블의 전체 길이를 연장하여, 리본부가 설계되어 접속된 하우징 내로 연장한다.

리본부(34)는 조립자가 소정의 그룹의 대향하는 리본부를 상호 관련시키고, 각각의 그룹 내의 특정 와이어의 단부를 상호 관련시키도록 각각 특정 표시를 한다. 그룹 식별기(40)는 리본부에 인쇄되어, 각각의 리본부 상의 제1 와이어 식별기(42)는 각각의 리본의 순차대로 제1 와이어를 개별 단부 상에 식별되도록 한다. 각각의 그룹이 각각의 리본부 내의 와이어의 순차대로 1대1 대응을 하는 것이 중요하다. 따라서, 조립자는 소정의 그룹 "A"의 식별된 제1 단부로부터의 n번째 와이어가 적절한 와이어를 찾기 위해 시행 착오식의 연속성 테스트를 할 필요 없이 대향 리본부에서 대응하는 n번째 와이어를 식별할 수 있다. 이러한 대응은 각각의 그룹의 느슨한 중간부(36)가 서로에 대해 이동될 수 있거나 케이블 내의 다른 그룹의 중간부와 함께 이동할 수 있더라도 보장된다.

도3은 와이어가 용접 조인트(46)의 외부 차폐층(44)에서 함께 접속된 상태의 개별 단부 부분의 단면도를 도시하고, 각각의 와이어의 도전성 차폐부(50)는 다른 부분으로부터 전기적으로 계속 절연되며, 내부 유전체(52) 및 중심 컨덕터(54)는 그대로 절연을 유지한다. 다른 실시예에서, 리본부는 각각의 차폐층을 일반적인 스트립 또는 시트에 접착시키거나 기계적 클립에 의해 접속 차폐층(44) 사이에 접착제를 사용하여 고정될 수 있다.

도4는 리본부와 이격되어 중간부를 반사하는 케이블의 길이 대부분을 통하는 케이블 단면도를 도시한다. 와이어는 원통형 가요성 케이블 외피(60) 내에 느슨하게 수용된다. 도1에 도시된 바와 같이, 도전성 편조직 차폐부(62)는 모든 와이어를 둘러싸고, 보어(64)를 형성하도록 차폐부의 내표면에 존재한다. 도4를 참조하여, 보어 직경은 모든 와이어를 밀집되게 수용하기에 필요한 직경보다 약간 더 크게 선택된다. 도4에 도시된 바와 같이, 와이어가 직선으로 유지될 경우에 보어 교차부가 원형 교차부로부터 감소되는 평평한 구조로 활주하도록 자유로울 때, 도5에 도시된 바와 같이, 기밀한 밴드에서 최소의 저항으로 유연성을 갖는 케이블의 성능을 제공한다.

양호한 실시예에서, 각각 16개의 와이어를 갖는 8개의 그룹이 존재하지만, 이들 숫자는 대체로 변할 수 있으며, 몇몇 실시예들은 단일 그룹 내에서 모든 와이어를 사용할 수 있다. 와이어는 양호하게는 0.04 ㎝(0.016 inch)의 외경을 갖지만, 이러한 치수는 용도에 따라 임의의 크기의 범위일 수 있다. 차폐부는 0.84 ㎝(0.330 inch)의 외경을 갖고, 보어는 0.69 ㎝(0.270 inch)의 직경을 갖는다. 이는 (직선, 원형일 때) 0.14 ㎝(0.057 inch)의 교차부를 생성한다. 느슨한 와이어는 와이어의 영역의 합보다 약간 큰 교차부의 영역으로 묶이기 때문에, 정상 상태에서 보어에 상당한 여유 공간이 있다. 이는 와이어가 그 주위에서 가요성을 갖도록 활주하게 하여, 와이어 차폐부가 와이어 묶음을 중심으로 랩핑된 종래의 방법과 같이 와이어가 기밀하게 서로 랩핑된 경우에 일어날 수 있는 와이어 대 와이어 마찰을 최소화한다. 양호한 실시예에서, 케이블이 두 개의 핑거부 사이에 절첩되어 자연스러운 반경으로 절곡되는 경우에 1.91 ㎝(0.75 inch)의 절곡 반경 또는 케이블 직경의 약 2배가 최소의 절곡력을 제공한다. 본래, 절곡 반경 및 절곡되기 위해 저항이 적은 가요성은 각각의 부품의 전체 절곡 저항보다 약간 적게 한정된다. 각각의 와이어가 상당히 얇고 케이블 직경의 스케일 상의 반경에서 절곡되기 위한 최소 저항을 갖기 때문에, 와이어 저항의 합은 차폐부의 절곡 저항보다 약간 추가되어, 전체 절곡 저항을 생성한다.

다른 실시예

도6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어 그룹(33')의 대표 단부 부분(34')의 단면을 도시한다. 다른 실시예는 케이블을 구성하는 와이어(32')가 서로에 대해 보호되지 않으며, 각각이 와이어의 유일한 도전성 부분을 포함하는 중심 도전체(54')를 갖는다는 점에서 양호한 실시예와 구분된다. 중심 도전체(54')는 단일 절연층 또는 유전체 외피(sheath)에 의해서만 둘러싸인다. 양호한 실시예에서와 같이, 와이어들은 용접 접속부(weld joints)에서 그들의 외피(44')에 함께 접속된다. 다른 실시예에서는, 리본 부분은 인접 외피층들(44') 사이에 접착제를 사용하거나, 공통 스트립 또는 시트에 각 외피층을 부착하여, 또는 기계적 클립에 의해 고정될 수 있다.

도7은 도6의 케이블 그룹(33')을 사용한 다른 예시적 케이블(16')을 도시한다. 단면은 케이블 상의 리본 부분과 떨어진 임의의 중간 위치에서 취해진다. 와이어들(32')은 가요성 원통 케이블 외피 내에 느슨하게 수용된다. 도1의 양호한 실시예에서와 같이, 도전성 편조직 외피(60')는 모든 와이어들을 둘러싸고, 보어(64')를 형성하도록 외피의 내부면에 존재한다. 도7을 참조하면, 보어 지름은 모든 와이어들을 단단히 수용하는 것보다 약간 크게 되도록 선택된다. 이것은 도6에 도시된 바와 같이, 와이어들이 보어 단면이 직선을 유지할 때 원형 단면으로부터 감소되는 편평한 형상에 대해 자유롭게 활주하기 때문에, 도5에 도시된 바와 같이, 단단한 묶음에 대한 최소한의 저항으로 만곡될 수 있는 능력을 제공한다.

다른 실시예에서, 각각 16개의 와이어를 갖는 8개의 그룹이 존재하지만, 이들 숫자는 대체로 변할 수 있으며, 몇몇 실시예들은 단일 그룹 내에서 모든 와이어를 사용할 수 있다. 와이어들은 단일 또는 스트랜드식일 수 있는 도전체들을 구비할 수 있으며, 리본화에 적합한 재료와 소정의 유전체 상수로 절연된다. 예시적인 초음파 화상 적용에 사용되는 케이블을 위해, 통상의 도전체는 38 내지 42인 AWG 고강도 구리 합금일 수 있다. 절연체는 저밀도 폴리올레핀이 양호하지만 플루오로우폴리머스도 가능하다. 유전체 상수는 1.2 내지 3.5의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

도전체의 와이어 길이부의 리본화된 단부 부분은 대체로 케이블 자켓과 외피 외부에 있다. 단부 부분은 피치 또는 균일한 중심 대 중심 간격에서 리본화되고, 부착될 회로 기판의 패드에 정합되도록 선택된다. 다른 실시예의 예에서, 도전체들은 3.0031의 직경을 가지며, 절연체는 두께가 0.0055인 벽을 가져, 전체 와이어의 직경은 0.015가 된다. 이것은 0.014의 단부-부분 리본식 피치를 제공하기에 적합하다.

다른 실시예는 양호한 실시예와 다른 몇 가지 성능을 갖는다. 비차폐식 도전체의 사용은 피트당 낮은 전기 용량을 야기한다. 상기 예들을 비교하면, 예에서 40 AWG 도전체를 사용하고 비차폐식 비-동축 대안에서 피트당 12pF인 것에 비해, 차폐식 버전은 피트당 16/17pF의 전기 용량을 갖는다.

차폐 및 제2 유전체 층을 도포하기 위한 재료 및 처리비용이 필요하지 않기 때문에, 비차폐식 대안은 일반적으로 낮은 제작비용이 든다. 비차폐식 버전에서 피트당 13.5그램인 것에 비해 통상 케이블은 피트당 21그램의 중량을 가져, 비차폐식 대안은 차폐식 버전보다 약 1/3이 감소된 가벼운 중량을 갖는다.

일반적으로 비차폐식 도전체가 동축 도전체, 특히 와이어 런(wire runs)의 길이부, 도전체의 작은 게이지 및 간격의 밀접함에 비해 허용될 수 없는 감소된 혼선 성능을 야기할 것이 예상될 수 있다. 그러나, 와이어를 케이블 길이부의 대부분에서 느슨하게 유지하는 것을 허용하여 통상의 리본 케이블에 공통적인 이러한 관계를 방지한다. 와이어들은 서로에 대해 접속되지 않고, 케이블 외피의 느슨함이 충분하기 때문에, 와이어들은 서로에 대해 이동이 가능하여, 임의의 두 와이어들이 서로에 대해 인접하여 수평을 유지하기 어려우므로 혼선 문제를 야기하도록 만든다. 사용된 케이블의 만곡은 와이어를 셔플링하는 효과를 가져, 전체 케이블 길이에 걸쳐 동일한 다른 와이어들에 인접하여 유지되는 것이 예측되지 않는다. 단부에서만 제어화되고 조직화된 리본화에서, 일대일 맵핑은 상술된 바와 같이 신뢰성있는 접속과 효율적인 제조를 가능하게 한다.

도8에 도시된 바와 같이, 양호한 또는 다른 실시예는 가요성 테이프(100)의 나선형 포장이 제공될 수 있다. 테이프는 와이어들이 리본화된 부분(34) 까지 연장하도록 번들로부터 분기되기 바로 전에만 커넥터(12)에 인접한 와이어의 단부 부분 주위에 포장될 수 있다. 이 테이프 포장은 특히, 포켓용 코드식 장치에 대해 문제가되는 반복되는 케이블 만곡의 마모 및 피로 효과를 감소시키는 베리어로 사용된다. 따라서, 포장된 부분은 케이블의 사용 수명을 연장시킨다. 포장된 베리어는 반복적인 굽힘이 발생하는 케이블의 단부에 적용된다. 베리어는 약 1피트의 길이에 걸쳐 연장되는 것이 바람직하다. 팽창된 PETT 테이프를 갖는 영역을 포장하는 것이 케이블의 가요성을 크게 감소시키지 않으면서, 긴 만곡 수명을 제공하는 것에 효과적이라는 것이 설명되었다. 양호하게는, 테이프는 1.27 ㎝(0.5 inch)의 폭과, 0.005 ㎝(0.002 inch)의 두께와, 0.84 ㎝(0.33 inch)의 포장 피치를 가지며, 25그램의 제한 인장을 갖도록 포장되어, 조밀한 번들이 제한식 만곡을 갖는 것을 방지한다.

양호한 실시예와 다른 실시예들에 대해 상술되었지만, 본 발명은 그것들에 제한되도록 의도되지 않았다.

Claims (24)

1. 케이블 조립체이며,
   각각 제1 단부와, 이에 대향하는 제2 단부를 갖는 복수의 와이어를 포함하고,
   와이어의 제1 단부는 순차적인 제1 배열로 서로 고정되고,
   와이어의 제2 단부는 제1 배열을 기초로 순차적인 제2 배열로 서로 고정되고,
   와이어는 제1 단부와 제2 단부 사이에 서로 분리되어 있는 중간부를 갖는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
2. 제1항에 있어서, 제1 단부 및 제2 단부는 리본형인 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
3. 제1항에 있어서, 와이어의 제1 단부는 소정의 순서대로 서로 인접하여 평행하게 배열되고, 와이어의 제2 단부는 소정의 순서대로 서로 인접하여 평행하게 배열되는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
4. 제3항에 있어서, 순서대로 제1 와이어의 개별 단부를 식별하는 제1 단부 및 제2 단부 상의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
5. 제1항에 있어서, 복수의 와이어 세트를 포함하고, 와이어는 각각의 세트 내에 고정되며, 세트는 서로 착탈되는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
6. 제5항에 있어서, 다른 와이어 세트와 구별하도록 와이어 세트를 식별하는 각각의 와이어 세트의 각각의 단부 상의 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
7. 제1항에 있어서, 각각의 와이어는 중심 컨덕터를 제외하고는 전체적으로 비도전성인 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
8. 제1항에 있어서, 각각의 와이어는 단지 비도전성 절연 재료에 의해 인접한 와이어의 컨덕터로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
9. 제1항에 있어서, 각각의 와이어는 와이어의 컨덕터를 서로 격리시키는 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
10. 제9항에 있어서, 절연층은 단부에서 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
11. 제1항에 있어서, 모든 와이어를 둘러싸는 외피를 포함하고, 와이어의 중간부는 외피 내에 느슨하게 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
12. 제1항에 있어서, 와이어는 각각 단일 중심 컨덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
13. 케이블 조립체이며,
    각각 제1 단부와, 이에 대향하는 제2 단부를 갖는 복수의 와이어와,
    모든 와이어를 둘러싸는 외피를 포함하고,
    와이어는 제1 단부와 제2 단부 사이에 서로 착탈되어 있는 중간부를 갖고,
    와이어의 중간부는 외피 내에 느슨하게 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
14. 제13항에 있어서, 외피는 중간부의 조밀하게 묶여진 다발의 직경 보다 큰 직경을 갖는 보어를 형성하는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
15. 제13항에 있어서, 외피는 중간부 주위에 내부 편조식 도전성 차폐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
16. 제15항에 있어서, 차폐부는 외피의 내측면을 형성하는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
17. 제13항에 있어서, 각각의 와이어는 중심 컨덕터와, 이를 둘러싸는 차폐부를 갖는 동축 와이어인 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
18. 제13항에 있어서, 조립체는 실질적으로 만곡되는 경우 평활한 단면이 되도록 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
19. 제13항에 있어서, 와이어의 제1 단부는 순차적인 제1 배열로 서로 고정되고, 와이어의 제2 단부는 제1 배열을 기초로 순차적인 제2 배열로 서로 고정되는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
20. 제13항에 있어서, 제1 단부와 제2 단부는 리본형인 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
21. 제13항에 있어서, 와이어는 각각 와이어의 도전성 부분만을 포함하는 중심 컨덕터를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
22. 케이블 조립체이며,
    각각 중심 컨덕터와, 이를 둘러싸는 절연층을 갖는 복수의 와이어와,
    와이어를 느슨하게 둘러싸는 도전성 차폐부를 포함하는 외피를 포함하고,
    각각의 와이어는 제1 단부와, 이에 대향하는 제2 단부를 갖고,
    와이어의 제1 단부는 납작 리본부에서 순차적인 제1 배열로 서로 고정되고,
    와이어의 제2 단부는 납작 리본부에서 제1 배열과 동일한 순서의 제2차 배열로 서로 고정되고,
    와이어는 제1 단부와 제2 단부 사이에 서로 착탈되어 있는 중간부를 갖고,
    제1 단부와 제2 단부는 순서대로 제1 와이어를 식별하는 표시를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
23. 제22항에 있어서, 각각의 와이어는 단지 비도전성 절연 재료에 의해 인접한 와이어의 컨덕터로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.
24. 제23항에 있어서, 각각의 와이어는 와이어의 도전성 부분만을 포함하는 중심 컨덕터를 갖는 것을 특징으로 하는 케이블 조립체.

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