KR20210156736A

KR20210156736A - 동축 케이블 및 케이블 어셈블리

Info

Publication number: KR20210156736A
Application number: KR1020210050918A
Authority: KR
Inventors: 데티안 후앙; 다카노부 와타나베; 히데키 노넨; 마사시 아라이; 히로미쓰 구로다; 료헤이 오카다; 다모쓰 사쿠라이
Original assignee: 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2021-04-20
Publication date: 2021-12-27
Also published as: CN113823455A; JP7148011B2; US11437692B2; JP2022103384A; US20210399396A1

Abstract

(과제) 본 발명은, 실드효과의 저하가 생기기 어려워서, 소정의 주파수 대역에서 급격한 감쇠가 생기기 어려운 동축 케이블 및 케이블 어셈블리를 제공한다.
(해결수단) 동축 케이블(1)은, 도체(2)와, 도체(2)의 주위를 덮는 절연체(3)와, 절연체(3)의 주위를 덮는 실드층(4)과, 실드층(4)의 주위를 덮는 시스(5)를 구비하고, 실드층(4)은, 절연체(3)의 주위를 덮도록 복수의 금속소선(411)이 나선 모양으로 감긴 횡권실드부(41)와, 횡권실드부(41)의 주위를 덮고 용융도금으로 이루어지는 일괄도금부(42)를 구비하고, 실드층(4)은, 복수의 금속소선(411)이 일괄도금부(42)에 의하여 덮인 외주부분(4a)과, 복수의 금속소선(411)이 일괄도금부(42)에 의하여 덮여 있지 않은 내주부분(4b)을 구비하고, 외주부분(4a)은, 복수의 금속소선(411)과 일괄도금부(42)의 사이에 금속간화합물(411c)을 구비한다.

Description

동축 케이블 및 케이블 어셈블리{COAXIAL CABLE AND CABLE ASSEMBLY}

본 발명은, 동축 케이블(同軸 cable) 및 케이블 어셈블리(cable assembly)에 관한 것이다.

자동운전 등에 사용되는 촬영장치나, 스마트폰, 태블릿 단말 등 전자기기의 내부배선, 혹은 산업용 로봇 등의 공작기계에서 배선으로서 사용되는 고주파 신호전송용의 케이블로서, 동축 케이블이 사용되고 있다.

종래의 동축 케이블로서, 수지층(樹脂層) 위에 동박(銅箔)을 형성한 구리 테이프 등의 테이프 부재를, 절연체의 주위에 나선 모양으로 감아서 실드층(shield層)을 구성한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌1을 참조).

: 일본국 공개특허 특개2000―285747호 공보

그러나 상기에서 설명한 종래의 동축 케이블에서는, 소정의 주파수 대역(예를 들면, 1.25GHz 등의 수(數) GHz의 대역)에서 급격한 감쇠가 생기는 서크아웃(suck-out)이라고 불리는 현상이 발생하여 버린다는 과제가 있다.

이에 대하여, 예를 들면 절연체의 외표면(外表面)에 도금을 하여 실드층을 구성함으로써, 서크아웃의 발생을 억제하는 것이 가능하다. 그러나 동축 케이블을 반복하여 구부렸을 때에, 도금으로 이루어지는 실드층에 균열이나 절연체 외면으로부터의 박리(剝離)가 발생하는 경우가 있다. 도금으로 이루어지는 실드층에 균열이나 절연체 외면으로부터의 박리가 발생하면, 실드효과가 저하되어 버린다. 즉, 동축 케이블에 생기는 노이즈를 실드층에 의하여 차폐하는 효과가 저하되어 버린다.

그래서 본 발명은, 실드효과의 저하가 생기기 어려워서, 소정의 주파수 대역에서 급격한 감쇠가 생기기 어려운 동축 케이블 및 케이블 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여, 도체와, 상기 도체의 주위를 덮는 절연체와, 상기 절연체의 주위를 덮는 실드층과, 상기 실드층의 주위를 덮는 시스를 구비하고, 상기 실드층은, 상기 절연체의 주위를 덮도록 복수의 금속소선이 나선 모양으로 감긴 횡권실드부와, 상기 횡권실드부의 주위를 덮고 용융도금으로 이루어지는 일괄도금부를 구비하고, 상기 실드층은, 상기 복수의 금속소선이 상기 일괄도금부에 의하여 덮인 외주부분과, 상기 복수의 금속소선이 상기 일괄도금부에 의하여 덮여 있지 않은 내주부분을 구비하고, 상기 외주부분은, 상기 복수의 금속소선과 상기 일괄도금부의 사이에 금속간화합물을 구비하는 동축 케이블을 제공한다.

또한 본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여, 동축 케이블과, 상기 동축 케이블의 적어도 일방의 단부에 일체로 설치된 단말부재를 구비한 케이블 어셈블리를 제공한다.

본 발명에 의하면, 실드효과의 저하가 생기기 어려워서, 소정의 주파수 대역에서 급격한 감쇠가 생기기 어려운 동축 케이블 및 케이블 어셈블리를 제공할 수 있다.

도1은, 본 발명의 1실시형태에 관한 동축 케이블을 나타내는 도면으로서, (a)는 길이방향과 수직인 단면을 나타내는 단면도, (b)는 그 요부 확대도이다.
도2는, 주파수 특성의 평가결과를 나타내는 그래프도이다.
도3은, 임피던스 프로필의 해석결과를 나타내는 그래프도이다.
도4는, 실드성능의 평가결과를 나타내는 그래프도이다.
도5는, 본 발명의 1실시형태에 관한 케이블 어셈블리의 단말부를 나타내는 단면도이다.
도6은, 본 발명의 1변형예에 관한 동축 케이블의 요부를 확대한 단면도이다.
도7은, 본 발명의 1변형예에 관한 동축 케이블의 길이방향과 수직인 단면을 나타내는 단면도이다.

[실시형태]

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부도면에 의하여 설명한다.

도1은, 본 실시형태에 관한 동축 케이블(同軸 cable)을 나타내는 도면으로서, (a)는 길이방향과 수직인 단면을 나타내는 단면도, (b)는 그 요부 확대도이다.

도1(a), 도1(b)에 나타내는 바와 같이 동축 케이블(1)은, 도체(導體)(2)와, 도체(2)의 주위를 덮도록 형성되어 있는 절연체(3)와, 절연체(3)의 주위를 덮도록 형성되어 있는 실드층(shield層)(4)과, 실드층(4)의 주위를 덮도록 형성되어 있는 시스(sheath)(5)를 구비하고 있다.

도체(2)는, 복수 개의 금속소선(金屬素線)(21)을 꼬은 연선도체(撚線導體)로 이루어진다. 본 실시형태에서는, 외경이 0.02mm인 연동선(軟銅線)으로 이루어지는 금속소선(21)을 7개 꼬은 도체(2)를 사용하였다. 이것에 한정되지 않고, 도체(2)로서는, 금속소선(21)을 꼬은 후에, 케이블 길이방향과 수직인 단면 형상이 원 형상이 되도록 압축가공된 압축연선도체를 사용할 수도 있다. 도체(2)로서 압축연선도체를 사용함으로써, 도전율(導電率)이 향상되어 양호한 전송특성이 얻어짐과 아울러 구부림 용이성도 유지할 수 있다. 또한 금속소선(21)은, 도전율이나 기계적 강도를 향상시키는 관점으로부터, 주석(Sn), 은(Ag), 인듐(In), 티타늄(Ti), 마그네슘(Mg), 철(Fe) 등을 포함하는 동합금선(銅合金線)이어도 좋다.

절연체(3)는, 예를 들면 PFA나 FEP(4불화에틸렌·6불화프로필렌 공중합체) 등의 불소수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등으로 이루어진다. 절연체(3)는, 발포수지이어도 좋고, 내열성(耐熱性)을 향상시키기 위하여 가교(架橋)된 수지로 구성되어도 좋다. 또 절연체(3)는, 다층구조로 되어 있어도 좋다. 예를 들면 도체(2)의 주위에 비발포(非發泡)의 폴리에틸렌으로 이루어지는 제1비발포층을 형성하고, 제1비발포층의 주위에 발포 폴리에틸렌으로 이루어지는 발포층을 형성하고, 발포층의 주위에 비발포의 폴리에틸렌으로 이루어지는 제2비발포층을 형성한 3층 구성으로 할 수도 있다. 본 실시형태에서는, 도체(2)의 주위에, PFA로 이루어지는 절연체(3)를 튜브압출에 의하여 형성하였다. 절연체(3)를 튜브압출에 의하여 형성함으로써, 단말가공(端末加工) 시에 도체(2)로부터 절연체(3)를 벗겨 내기 쉽게 되어 단말가공성이 향상된다.

본 실시형태에 관한 동축 케이블(1)에서는, 실드층(4)은, 절연체(3)의 주위에 복수의 금속소선(411)을 나선 모양으로 감은 횡권실드부(橫捲shield部)(41)와, 횡권실드부(41)의 주위를 일괄하여 덮도록 형성되는 도전성의 일괄도금부(一括鍍金部)(42)를 구비한다. 또 둘레방향으로 이웃하는 모든 금속소선(411) 상호간이 접촉되고, 그 주위를 덮도록 일괄도금부(42)가 형성되어 있어도 좋고, 둘레방향으로 이웃하는 일부의 금속소선(411) 사이에 간극이 존재하고, 당해 간극을 막도록 횡권실드부(41)의 주위에 일괄도금부(42)가 형성되어 있어도 좋다. 즉 둘레방향으로 이웃하는 모든 금속소선(411) 상호간이 접촉되는 것은 필수는 아니며, 둘레방향으로 이웃하는 일부의 금속소선(411)이 이간(離間)되어 있고 일괄도금부(42)를 통하여 서로 연결되어 있어도 좋다. 일괄도금부(42)는, 둘레방향 및 축방향에 있어서 횡권실드부(41)의 주위 전체(단, 후술하는 내주부분(4b)을 제외한다)를 일괄하여 덮어서, 복수의 금속소선(411)을 기계적 및 전기적으로 접속하도록 형성되는 것이 바람직하다.

실드층(4)에서는, 횡권실드부(41)의 적어도 일부에 있어서, 둘레방향으로 이웃하는 일부의 금속소선(411)이 이간되어 있고, 금속소선(411)의 이간부분이 일괄도금부(42)를 통하여 서로 연결된 연결부(43)를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 연결부(43)를 구비함으로써, 둘레방향으로 이웃하는 모든 금속소선(411) 상호간이 접촉되는 경우와 비교하여, 구부림이나 비틀림을 가하였을 때에 일괄도금부(42)가 갈라지거나 벗겨지기 어렵게 된다. 즉, 금속소선(411) 상호간이 이간되어 있는 부분이 일괄도금부(42)에 의하여 연결된 연결부(43)는, 금속소선(411)보다 유연성이 있는 용융도금으로 이루어지는 일괄도금부(42)만으로 구성된다. 구부림이나 비틀림이 가해졌을 때에 연결부분의 일괄도금부(42)가 신장되도록 작용하여, 실드층(4) 전체의 유연성이 향상된다. 이에 따라, 구부림이나 비틀림을 가하였을 때에 일괄도금부(42)가 갈라지거나 벗겨지기 어렵게 된다. 또 둘레방향으로 이웃하는 금속소선(411) 상호간이 이간되는 거리는, 일방(一方)의 금속소선(411)의 표면으로부터 타방(他方)의 금속소선(411)까지의 최단거리가 금속소선(411)의 외경의 반 이하이면, 상기에서 설명한 작용효과가 얻어지기 쉽다.

또한 연결부(43)에 있어서의 일괄도금부(42)의 지름방향을 따르는 두께(W)(연결부(43)에 있어서의 일괄도금부(42)의 내면으로부터 외면까지의 최소의 직선거리)는, 예를 들면 금속소선(411)의 외경(직경)(d)의 30%(0.3×d) 이상이면, 일괄도금부(42)의 갈라짐이 생기기 어렵게 된다. 특히, 연결부(43)에 있어서의 일괄도금부(42)의 두께(W)는, 금속소선(411)의 외경(직경)(d)과 동일하거나 그보다 큰 경우에, 금속소선(411) 상호간의 접합강도가 커지게 되어, 갈라짐이 생기기 더 어렵게 된다. 또한 동축 케이블(1)에서는, 일괄도금부(42)가 상기에서 설명한 것과 같은 연결부(43)를 구비함으로써, 케이블 어셈블리를 할 때에, 횡권실드부(41)를 구성하는 복수의 금속소선(411)이 일괄도금부(42)에 달라 붙은 상태로 복수의 금속소선(411)이 감긴 방향을 따라 나선 모양으로 감으면서 실드층(4)을 제거하기 쉬워진다. 연결부(43)에 있어서의 일괄도금부(42)의 두께(W)의 상한값으로서는, 예를 들면 금속소선(411)의 외경(d)의 130%(1.3×d)이면 좋다. 또 금속소선(411)의 외경(d)은, 예를 들면 0.02mm∼0.10mm이다. 금속소선(411)이 표면에 도금층을 구비하는 경우에는, 도금층을 포함한 외경을 금속소선(411)의 외경(d)으로 한다. 연결부(43)의 두께(W)나 금속소선(411)의 외경(d)은, 예를 들면 광학현미경 혹은 전자현미경을 사용하여 동축 케이블(1)의 횡단면(동축 케이블(1)의 길이방향과 수직인 단면)을 관찰함으로써 구할 수 있다.

예를 들면, 실드층(4)을 횡권실드부(41)만으로 구성하면, 금속소선(411)의 사이에 간극이 발생하여 노이즈 특성이 저하되어 버린다. 또한 금속소선(411)의 사이에 생기는 간극의 영향에 의하여, 소정의 주파수 대역(예를 들면, 10GHz∼25GHz의 대역)에서 급격한 감쇠가 생기는 서크아웃(suck-out)이라고 불리는 현상이 발생하여 버린다. 본 실시형태와 같이 횡권실드부(41)의 주위 전체를 덮도록 용융도금으로 이루어지는 일괄도금부(42)를 형성함으로써, 일괄도금부(42)에 의하여 금속소선(411) 사이의 간극을 막을 수 있어, 실드효과를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 신호전송의 손실이 생기기 어렵게 된다. 또한 금속소선(411) 사이의 간극이 없어지게 됨으로써, 서크아웃의 발생을 억제할 수 있게 된다.

또한 횡권실드부(41)의 주위를 덮도록 일괄도금부(42)를 형성함으로써, 단말가공 시에 케이블 단말부에 있어서 시스(5)를 제거하여 실드층(4)을 노출시켰을 때에, 금속소선(411)이 풀리기 어렵게 되어, 단말가공을 용이하게 실시하는 것이 가능하게 된다. 또한 횡권실드부(41)의 주위를 덮도록 일괄도금부(42)를 형성함으로써, 케이블 길이방향에 있어서 임피던스를 안정시켜서 일정하게 유지하는 것도 가능하게 된다.

도1(b)에 나타내는 바와 같이 일괄도금부(42)는, 횡권실드부(41)를 구성하는 각 금속소선(411)의 외형을 따라 물결 모양으로 형성된다. 즉 일괄도금부(42)는, 둘레방향으로 이웃하는 금속소선(411)의 사이에 상당하는 둘레방향위치(즉 연결부(43)의 위치)에 있어서 오목하게 들어간 형상으로 되어 있고, 그 오목하게 들어간 부분의 일괄도금부(42)와 시스(5)의 사이에 공극(空隙)(6)을 구비하고 있다. 연결부(43)에 공극(6)을 구비하게 함으로써, 동축 케이블(1)을 굴곡시켰을 때에, 당해 굴곡에 추종하도록 일괄도금부(42)의 외면이 신장되는 것이 가능하게 되기 때문에, 일괄도금부(42)가 갈라지기 어렵게 된다. 또한 연결부(43)에 공극(6)을 구비하게 함으로써, 동축 케이블(1)의 가요성(可撓性)도 향상된다.

본 실시형태에서는, 일괄도금부(42)에 의하여 금속소선(411)이 고정되기 때문에, 동축 케이블(1)의 구부림 용이성을 확보하기 위한 금속소선(411)으로서는, 소성변형(塑性變形)되기 쉬운 저내력(低耐力)의 재질로 이루어지는 것을 사용할 필요가 있다. 더 구체적으로는, 금속소선(411)으로서는, 인장강도가 200MPa 이상 380Pa 이하이고, 또한 신장이 7% 이상 20% 이하인 것을 사용하면 좋다.

본 실시형태에서는, 금속소선(411)으로서, 연동선으로 이루어지는 금속선(411a)의 주위에 은(銀)으로 이루어지는 도금층(411b)을 구비하는 은도금 연동선을 사용하였다. 또 금속선(411a)으로서는, 연동선에 한정하지 않고, 동합금선, 알루미늄선, 알루미늄 합금선, 혹은 순동(純銅)에 미량의 금속원소(예를 들면, 티타늄, 마그네슘 등)를 첨가한 저연화온도의 선재(線材) 등을 사용할 수 있다. 또한 도금층(411b)을 구성하는 금속은 은에 한정하지 않고, 예를 들면 주석이나 금이어도 좋고, 도금층(411b)을 생략하는 것도 가능하다. 여기에서는, 외경이 0.02mm인 은도금 연동선으로 이루어지는 금속소선(411)을 26개 사용함으로써 횡권실드부(41)를 형성하였다.

또한 본 실시형태에서는, 용융도금으로 이루어지는 일괄도금부(42)로서, 주석으로 이루어지는 것을 사용하였다. 단, 이것에 한정되지 않고, 일괄도금부(42)로서, 예를 들면 은, 금, 구리, 아연 등으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다. 단, 제조의 용이성의 관점으로부터, 주석으로 이루어지는 일괄도금부(42)를 사용하는 것이 보다 바람직하다고 말할 수 있다.

절연체(3)의 주위에 복수 개의 금속소선(411)을 꼬아서 횡권실드부(41)를 형성한 후에, 용융된 주석을 저장한 탱크에 통과시킴으로써 일괄도금부(42)가 형성된다. 즉, 일괄도금부(42)는 용융도금에 의하여 형성된 용융도금층이다. 횡권실드부(41)의 주위에 주석이 부착되기 쉽게 하기 위하여, 횡권실드부(41)의 주위에 플럭스를 도포한 후에, 용융된 주석을 저장한 탱크에 통과시키는 것이 바람직하다. 플럭스로서는, 예를 들면 로진계의 플럭스 등을 사용할 수 있다. 횡권실드부(41)의 주위 전체에 주석이 일괄하여 부착되기 쉽게 하기 위하여, 횡권실드부(41)의 주위에 플럭스를 도포한 후에, 250℃ 이상 300℃ 미만의 온도로 용융된 주석이 저장된 탱크에 통과시키는 것이 바람직하다. 횡권실드부(41)를 형성한 선재를 탱크에 통과시킬 때의 선속도(線速度)는, 예를 들면 40m/min 이상 80m/min 이하이고, 더 바람직하게는 50m/min 이상 70m/min 이하이다. 이에 따라 횡권실드부(41)를 일괄하여 덮는 일괄도금부(42)가 형성됨과 아울러, 후술하는 금속간화합물(411c)이 횡권실드부(41)를 구성하는 금속소선(411)과 일괄도금부(42)의 사이에 형성된다.

일괄도금부(42)를 형성할 때에, 용융된 주석(즉, 용융도금)에 접촉되는 부분의 도금층(411b)을 구성하는 은은 탱크 내의 주석으로 확산되어, 금속소선(411)과 일괄도금부(42)의 사이(즉, 금속선(411a)과 일괄도금부(42)의 사이로서, 당해 금속선(411a)의 표면과 접하는 부분)에 구리와 주석을 포함하는 금속간화합물(411c)이 형성된다. 본 발명자들이 SEM(주사형 전자현미경)을 사용한 EDX분석(에너지 분산형 X선분광법에 의한 분석)을 실시한 바, 금속소선(411)의 표면(금속소선(411)과 일괄도금부(42)의 사이)에, 구리와 주석으로 이루어지는 금속간화합물(411c)이 층(層) 모양으로 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 즉 금속간화합물(411c)은, 용융도금으로 이루어지는 일괄도금부(42)를 구성하는 금속원소(주석 등)와 금속소선(411)의 주성분을 구성하는 금속원소(구리 등)가 금속적으로 확산반응하여 금속소선(411)의 표면에 화합물층이 형성된 것이다. 금속간화합물(411c)의 층 두께는, 예를 들면 0.2μm∼1.5μm 정도이다. 또 금속간화합물(411c)에는, 도금층(411b)을 구성하는 은이 포함되어 있다고 생각되지만, 금속간화합물(411c)에 있어서의 은의 함유량은, EDX분석에 의하여 검출이 어려운 정도의 매우 미량이다. 실드층(4)은, 금속소선(411)과 일괄도금부(42)의 사이에 금속간화합물(411c)이 형성됨으로써, 동축 케이블(1)을 반복하여 구부렸을 때나 비틀었을 때에, 금속소선(411)의 표면으로부터 일괄도금부(42)가 벗겨지기 어려워서, 금속소선(411)과 일괄도금부(42)의 사이에 간극이 생기기 어렵게 된다. 이에 따라, 동축 케이블(1)에서는, 구부림이나 비틀림이 가해진 경우에도, 횡권실드부(41)의 외측에서 일괄도금부(42)에 의하여 횡권실드부(41)를 고정한 상태를 유지할 수 있어, 실드층(4)과 도체(2)의 거리가 변화되기 어렵게 된다. 그 때문에, 동축 케이블(1)에서는, 구부림이나 비틀림에 의하여 실드효과의 저하가 생기기 어려워서, 소정의 주파수 대역에서 급격한 감쇠도 생기기 어렵게 할 수 있다. 금속간화합물(411c)의 층 두께는, 예를 들면 광학현미경 혹은 전자현미경을 사용하여, 동축 케이블(1)의 횡단면(동축 케이블(1)의 길이방향과 수직인 단면)을 관찰함으로써 구할 수 있다.

일괄도금부(42)와 접촉되지 않는 부분의 금속소선(411)(도금 시에 용융된 주석과 접촉되지 않는 부분의 금속소선(411))에는, 은으로 이루어지는 도금층(411b)이 잔존한다. 즉, 케이블 지름방향에 있어서 내측(절연체(3)측) 부분의 금속소선(411)에는, 은으로 이루어지는 도금층(411b)이 잔존한다. 즉, 본 실시형태에 관한 동축 케이블(1)에 있어서의 실드층(4)은, 복수의 금속소선(411)이 일괄도금부(42)에 의하여 덮이는 외주부분(4a)보다, 복수의 금속소선(411)이 일괄도금부(42)에 의하여 덮여 있지 않은 내주부분(4b)의 도전율이 높게 되어 있는 것이 좋다. 고주파 신호의 전송에 있어서는, 전류는 실드층(4)에 있어서의 절연체(3)측에 집중되기 때문에, 은 등의 높은 도전율을 구비하는 도금층(411b)이 실드층(4)의 내주부분(4b)에 존재함으로써, 실드층(4)의 도전성의 저하를 억제하여 양호한 감쇠특성을 유지하는 것이 가능하게 된다. 일괄도금부(42)를 구성하는 주석도금의 도전율은 15%IACS이고, 도금층(411b)을 구성하는 은도금의 도전율은 108%IACS이다.

또 여기에서 말하는 외주부분(4a)이라는 것은, 금속소선(411)이 용융도금 시에 용융된 도금(주석 등)에 접촉되는 부분(즉 금속간화합물(411c)이 형성된 부분)이다. 또한 내주부분(4b)이라는 것은, 은도금 등으로 이루어지는 도금층(411b)이 잔존하고 있는 부분이다.

시스(5)는, 예를 들면 PFA나 FEP 등의 불소수지, 폴리염화비닐, 가교 폴리올레핀 등으로 이루어진다. 본 실시형태에서는, 불소수지로 이루어지는 시스(5)를 튜브압출에 의하여 형성하였다.

(동축 케이블(1)의 특성평가)

본 실시형태에 관한 동축 케이블(1)을 제작하여 실시예로 하고, 특성평가를 하였다. 또한 일괄도금부(42)를 생략한 것 이외에는 실시예와 동일한 구성의 비교예의 동축 케이블을 제작하고, 동일하게 특성평가를 하였다. 케이블 길이는, 실시예, 비교예 모두 1m로 하였다. 또 실시예에 있어서의 동축 케이블(1)에서는, 도체(2)로서는 외경이 0.02mm인 연동선으로 이루어지는 금속소선(21)을 7개 꼬은 것을 사용하고, 절연체(3)로서는 PFA(퍼플루오로알콕시알칸)를 튜브압출하여 이루어지는 것을 사용하고, 횡권실드부(41)로서는 외경이 0.02mm이고 표면에 은도금을 구비하는 금속소선(411)을 나선 모양으로 감은 것을 사용하고, 일괄도금부(42)로서는 용융된 주석으로 이루어지는 용융도금을 사용하고, 시스(5)로서는 불소수지로 이루어지는 것을 사용하였다.

우선, 주파수 특성을 평가하였다. 주파수 특성의 평가에서는, 네트워크 애널라이저(network analyzer)를 사용하여, 전송특성(S21)의 측정을 하였다. 측정범위는 10MHz∼30GHz로 하고, 출력파워는 ―8dBm로 하였다. 측정결과를 도2 및 표1에 나타낸다.

도2 및 표1에 나타내는 바와 같이 실시예의 동축 케이블(1)에서는, 20GHz 이후까지(예를 들면, 26GHz까지) 급격한 감쇠가 보이지 않아서, 서크아웃이 억제되고 있는 것을 확인할 수 있었다. 이에 대하여 비교예의 동축 케이블에서는, 12GHz∼25GHz의 주파수 범위에 있어서 급격한 감쇠가 발생하고 있어, 서크아웃이 생기고 있는 것을 알 수 있다.

다음에 임피던스 프로필(impedance profile)을 평가하였다. 임피던스 프로필의 평가에서는, 키사이트 테크놀로지스(Keysight Technologies) 제품인 ADS(Advanced Design System) 리니어 시뮬레이터를 사용하여 반사특성을 시간영역으로 변환하고, 케이블 길이방향의 임피던스를 해석하였다. 해석할 때의 주파수 대역은 20GHz로 하였다. 해석결과를 도3에 나타낸다.

도3에 나타내는 바와 같이 실시예의 동축 케이블(1)에서는, 시간에 대한 임피던스의 기울기가 안정되어 있어, 케이블 길이방향에서 임피던스의 변동이 억제되고 있는 것을 알 수 있다. 이에 대하여 비교예의 동축 케이블에서는, 시간에 대한 임피던스의 기울기가 크게 변동되고 있어, 케이블 길이방향에서 임피던스가 변동되고 있는 것을 알 수 있다.

다음에 실드성능을 평가하였다. 실드성능의 평가에서는, EMI 테스터를 사용하여, 동축 케이블(1)로부터 누설되는 근방자계(近傍磁界)를 측정하였다. 측정할 때의 주파수 범위는 1MHz∼3GHz로 하고, 원단(遠端)측은 50Ω으로 종단(終端)하였다. 근방자계강도가 최대가 되는 점에서의 근방자계강도의 측정결과를 도4에 나타낸다.

도4에 나타내는 바와 같이 실시예의 동축 케이블(1)에서는, 비교예의 동축 케이블과 비교하여 근방자계강도가 낮게 억제되어 있고, 특히 24GHz 이하의 주파수 범위에 있어서 실드성능이 향상되고 있는 것을 확인할 수 있었다.

(케이블 어셈블리)

다음에, 동축 케이블(1)을 사용한 케이블 어셈블리에 대하여 설명한다. 도5는, 본 실시형태에 관한 케이블 어셈블리의 단말부(端末部)를 나타내는 단면도이다.

도5에 나타내는 바와 같이 케이블 어셈블리(10)는, 본 실시형태에 관한 동축 케이블(1)과, 동축 케이블(1)의 적어도 일방의 단부(端部)에 일체로 설치된 단말부재(11)를 구비하고 있다.

단말부재(11)는, 예를 들면 커넥터, 센서, 커넥터나 센서 내에 탑재되는 기판, 혹은 전자기기 내의 기판 등이다. 도5에서는, 단말부재(11)가 기판(11a)인 경우를 나타내고 있다. 기판(11a)에는, 도체(2)가 접속되는 신호전극(12), 및 실드층(4)이 접속되는 그라운드 전극(13)이 형성되어 있다. 기판(11a)은, 수지로 이루어지는 기재(基材)(16)에 신호전극(12) 및 그라운드 전극(13)을 포함하는 도체패턴이 인쇄된 프린트 기판으로 이루어진다.

동축 케이블(1)의 단말부에 있어서는, 단말로부터 소정 길이 부분의 시스(5)가 제거되어 실드층(4)이 노출되어 있고, 또한 노출된 실드층(4) 및 절연체(3)의 단말부가 제거되어 도체(2)가 노출되어 있다. 노출된 도체(2)가 땜납 등의 접속재(接續材)(14)에 의하여 신호전극(12)에 고정되어 있어, 도체(2)가 신호전극(12)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한 노출된 실드층(4)이 땜납 등의 접속재(15)에 의하여 그라운드 전극(13)에 고정되어 있어, 실드층(4)이 그라운드 전극(13)에 전기적으로 접속되어 있다. 또 도체(2)나 실드층(4)의 접속은 땜납 등의 접속재(14, 15)를 사용하지 않아도 좋고, 예를 들면 고정용의 금구(金具)에 도체(2)나 실드층(4)을 코킹(caulking) 등에 의하여 고정함으로써, 도체(2)나 실드층(4)을 접속하여도 좋다. 또한 단말부재(11)가 커넥터나 센서인 경우에, 도체(2)나 실드층(4)을 직접 전극이나 소자에 접속시키는 구성으로 하여도 좋다.

(실시형태의 작용 및 효과)

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관한 동축 케이블(1)에서는, 실드층(4)은, 절연체(3)의 주위에 복수의 금속소선(411)을 나선 모양으로 감은 횡권실드부(41)와, 횡권실드부(41)의 주위를 덮는 용융도금으로 이루어지는 일괄도금부(42)를 구비하고, 실드층(4)은, 복수의 금속소선(411)이 일괄도금부(42)에 의하여 덮인 외주부분(4a)과, 복수의 금속소선(411)이 일괄도금부(42)에 의하여 덮여 있지 않은 내주부분(4b)을 구비하고, 외주부분(4a)은, 복수의 금속소선(411)과 일괄도금부(42)의 사이에 금속간화합물(411c)을 구비한다. 이때에 실드층(4)은, 복수의 금속소선(411)이 일괄도금부(42)를 통하여 서로 연결된 외주부분(4a)보다, 복수의 금속소선(411)이 일괄도금부(42)에 의하여 덮여 있지 않은 내주부분(4b)의 도전율이 높은 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 실드층(4)이 일괄도금부(42)를 통하여 전체 둘레에 있어서 연결되어, 횡권실드부(41)의 금속소선(411) 사이의 간극을 일괄도금부(42)에 의하여 막는 것이 가능하게 되어, 노이즈 특성을 향상시켜서 서크아웃의 발생을 억제할 수 있게 된다. 즉 본 실시형태에 의하면, 실드효과의 저하가 생기기 어려워서, 소정의 주파수 대역(예를 들면, 26GHz까지의 주파수 대역)에서 급격한 감쇠가 생기기 어려운 동축 케이블(1)을 실현할 수 있다. 또한 실드층(4)이 일괄도금부(42)를 통하여 전체 둘레에 있어서 연결됨으로써, 시스(5)를 제거하였을 때에 금속소선(411)이 풀려 버리는 것이 억제되어, 단말가공성을 향상시킬 수 있음과 아울러 케이블 단말부에 있어서의 실드층(4)의 흐트러짐을 억제하여 전기특성을 향상시킬 수 있다. 또한 고주파 신호의 전송에 있어서는, 전류는 실드층(4)에 있어서의 절연체(3)측에 집중되기 때문에, 실드층(4)의 외주부분(4a)보다 내주부분(4b)의 도전율을 높게 함으로써, 주석 등 비교적 도전율이 낮은 금속으로 일괄도금부(42)를 구성한 경우이더라도, 실드층(4)의 도전성 저하를 억제하여, 양호한 감쇠특성을 유지하는 것이 가능하게 된다.

(변형예)

상기 실시형태에서는, 연결부(43)의 일괄도금부(42)와 시스(5)의 사이에 공극(6)을 구비하는 경우에 대하여 설명하였지만, 도6에 나타내는 바와 같이 일괄도금부(42)와 시스(5)의 사이에 공극(6)을 구비하지 않고, 일괄도금부(42)의 외면과 시스(5)의 내면이 간극 없이 접촉되어 있어도 좋다. 이때에 연결부(43)에 있어서의 일괄도금부(42)의 두께(W)는, 금속소선(411)의 외경(직경)(d)과 동일하거나, 그것보다 큰 것이 좋다. 이 경우에는, 일괄도금부(42)의 두께(특히 연결부(43)에서의 두께(W))를 금속소선(411)의 외경(d)의 130%(1.3×d) 이하의 범위에서 충분히 확보함으로써, 공극(6)을 구비하는 경우와 비교하여, 금속소선(411) 상호간의 접합강도를 크게 할 수 있기 때문에, 실드층(4)의 갈라짐 발생을 억제하는 것이 가능하다. 또 이 경우에 일괄도금부(42)는, 도6에 나타내는 바와 같이 이웃하는 금속소선(411) 상호간의 사이(예를 들면, 연결부(43)의 위치)에 있어서, 절연체(3)와 대향(對向)하는 내면이 시스(5)측으로 오목하게 들어간 형상으로 되어 있는 것이 좋다.

또한 도7에 나타내는 바와 같이 금속소선(411)이 절연체(3)로 들어가도록 배치되어 있어도 좋다. 이 경우에 절연체(3)는, 금속소선(411)과 접촉하는 부분의 표면에, 금속소선(411)과 결합되는 오목부(31)를 구비하고 있다. 또한 금속소선(411)의 둘레방향에 있어서의 절연체(3)와 접촉하는 부분이, 절연체(3)의 오목부(31)와 결합되어 있다. 이에 따라 금속소선(411)이 절연체(3)에 대하여 고정된 상태가 되기 때문에, 금속소선(411) 사이의 간극이 넓어지기 어렵게 된다. 이에 따라 동축 케이블(1)에서는, 구부렸을 때에 일괄도금부(42)에 갈라짐이 생기기 더 어렵게 되어, 동축 케이블(1)의 내굴곡성(耐屈曲性)을 더 향상시키는 것이 가능하게 된다. 또한 금속소선(411)이 절연체(3)로 들어감으로써, 단말가공 시에 금속소선(411)이 더 풀리기 어렵게 되어, 단말가공을 더 용이하게 하는 것이 가능하게 된다. 또한 금속소선(411)이 절연체(3)에 밀착되기 때문에, 도체(2)와 실드층(4)의 거리를 길이방향에 있어서 일정하게 유지하는 것이 가능하게 되어, 케이블 길이방향에 있어서 임피던스를 안정시켜서 일정하게 유지하는 것이나, 소정의 주파수 대역(예를 들면, 26GHz까지의 주파수 대역)에 있어서 급격한 감쇠를 생기기 어렵게 하는 것도 가능하게 된다.

(실시형태의 정리)

다음에, 이상에서 설명한 실시형태로부터 파악되는 기술사상에 대하여, 실시형태에 있어서의 부호 등을 원용하여 기재한다. 단, 이하의 기재에 있어서의 각 부호 등은, 특허청구범위에 있어서의 구성요소를 실시형태에 구체적으로 나타낸 부재 등으로 한정하는 것은 아니다.

[1] 도체(2)와, 상기 도체(2)의 주위를 덮는 절연체(3)와, 상기 절연체(3)의 주위를 덮는 실드층(4)과, 상기 실드층(4)의 주위를 덮는 시스(5)를 구비하고, 상기 실드층(4)은, 상기 절연체(3)의 주위를 덮도록 복수의 금속소선(411)이 나선 모양으로 감긴 횡권실드부(41)와, 상기 횡권실드부(41)의 주위를 덮고 용융도금으로 이루어지는 일괄도금부(42)를 구비하고, 상기 실드층(4)은, 상기 복수의 금속소선(411)이 상기 일괄도금부(42)에 의하여 덮인 외주부분(4a)과, 상기 복수의 금속소선(411)이 상기 일괄도금부(42)에 의하여 덮여 있지 않은 내주부분(4b)을 구비하고, 상기 외주부분(4a)은, 상기 복수의 금속소선(411)과 상기 일괄도금부(42)의 사이에 금속간화합물(411c)을 구비하는 동축 케이블(1).

[2] 상기 실드층(4)은, 상기 외주부분보다 상기 내주부분의 도전율이 높은 [1]에 기재되어 있는 동축 케이블.

[3] 상기 실드층(4)은, 둘레방향으로 이웃하는 상기 복수의 금속소선(411)이 이간되어 있고, 이간된 상기 복수의 금속소선(411) 상호간이 상기 일괄도금부(42)를 통하여 서로 연결되어 있는 [1] 또는 [2]에 기재되어 있는 동축 케이블(1).

[4] 상기 일괄도금부(42)가 주석으로 이루어지고, 상기 금속소선(411)이 은도금 연동선으로 이루어지고, 상기 금속소선(411)과 상기 일괄도금부(42)의 사이에, 구리와 주석을 포함하는 상기 금속간화합물(411c)이 형성되어 있는 [1] 내지 [3] 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 동축 케이블(1).

[5] 상기 금속소선(411)은, 인장강도가 200MPa 이상 380Pa 이하이고, 신장이 7% 이상 20% 이하인 [1] 내지 [4] 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 동축 케이블(1).

[6] [1] 내지 [5] 중 어느 하나의 항에 기재되어 있는 동축 케이블(1)과, 상기 동축 케이블(1)의 적어도 일방의 단부에 일체로 설치된 단말부재(11)를 구비한 케이블 어셈블리(10).

이상에서 본 발명의 실시형태를 설명하였지만, 상기에 기재된 실시형태는 특허청구범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 실시형태 중에서 설명한 특징의 조합 모두가 발명의 과제를 해결하기 위한 수단에 필수적이라고는 할 수 없는 점에 유의하여야 한다. 또한 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절하게 변형하여 실시하는 것이 가능하다.

1 … 동축 케이블
2 … 도체
3 … 절연체
4 … 실드층
41 … 횡권실드부
411 … 금속소선
411a … 금속선
411b … 도금층
411c … 금속간화합물
42 … 일괄도금부
4a … 외주부분
4b … 내주부분
5 … 시스
10 … 케이블 어셈블리
11 … 단말부재

Claims

도체(導體)와,
상기 도체의 주위를 덮는 절연체와,
상기 절연체의 주위를 덮는 실드층(shield層)과,
상기 실드층의 주위를 덮는 시스(sheath)를
구비하고,
상기 실드층은, 상기 절연체의 주위를 덮도록 복수의 금속소선(金屬素線)이 나선 모양으로 감긴 횡권실드부(橫捲shield部)와, 상기 횡권실드부의 주위를 덮고 용융도금으로 이루어지는 일괄도금부(一括鍍金部)를 구비하고,
상기 실드층은, 상기 복수의 금속소선이 상기 일괄도금부에 의하여 덮인 외주부분과, 상기 복수의 금속소선이 상기 일괄도금부에 의하여 덮여 있지 않은 내주부분을 구비하고,
상기 외주부분은, 상기 복수의 금속소선과 상기 일괄도금부의 사이에 금속간화합물(金屬間化合物)을 구비하는
동축 케이블(同軸 cable).
제1항에 있어서,
상기 실드층은, 상기 외주부분보다 상기 내주부분의 도전율(導電率)이 높은 동축 케이블.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 실드층은, 둘레방향으로 이웃하는 상기 복수의 금속소선이 이간(離間)되어 있고, 이간된 상기 복수의 금속소선 상호간이 상기 일괄도금부를 통하여 서로 연결되어 있는 동축 케이블.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 일괄도금부가 주석으로 이루어지고,
상기 금속소선이 은도금 연동선(銀鍍金軟銅線)으로 이루어지고,
상기 금속소선과 상기 일괄도금부의 사이에, 구리와 주석을 포함하는 상기 금속간화합물이 형성되어 있는
동축 케이블.
제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 금속소선은, 인장강도가 200MPa 이상 380Pa 이하이고, 신장(伸張)이 7% 이상 20% 이하인 동축 케이블.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항의 동축 케이블과,
상기 동축 케이블의 적어도 일방(一方)의 단부(端部)에 일체로 설치된 단말부재를
구비한 케이블 어셈블리(cable assembly).