KR20230012981A - 신호전송용 케이블 - Google Patents
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Abstract
(과제)
본 발명은, 구부렸을 때에 전송특성이 저하되기 어려운 신호전송용 케이블을 제공한다.
(해결수단)
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 구비하는 신호전송용 케이블(1)로서, 절연체(3)와 실드층(4)의 사이에, 절연체(3)의 주위를 덮도록 형성되는 도금 바탕층(6)을 구비하고, 실드층(4)은, 도금 바탕층(6)의 외주면에 접촉함과 아울러 도금 바탕층(6)을 덮도록 형성되는 도금층(41)을 구비하고, 도금층(41)의 외주면의 표면조도가 도금층(41)의 내주면의 표면조도보다 작다.
본 발명은, 구부렸을 때에 전송특성이 저하되기 어려운 신호전송용 케이블을 제공한다.
(해결수단)
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 구비하는 신호전송용 케이블(1)로서, 절연체(3)와 실드층(4)의 사이에, 절연체(3)의 주위를 덮도록 형성되는 도금 바탕층(6)을 구비하고, 실드층(4)은, 도금 바탕층(6)의 외주면에 접촉함과 아울러 도금 바탕층(6)을 덮도록 형성되는 도금층(41)을 구비하고, 도금층(41)의 외주면의 표면조도가 도금층(41)의 내주면의 표면조도보다 작다.
Description
본 발명은, 신호전송용 케이블에 관한 것이다.
자동운전 등에 사용되는 촬영장치나, 스마트폰, 태블릿 단말 등의 전자기기의 내부배선 또는 산업용 로봇 등의 공작기계의 배선으로서, 고주파 신호를 전송하기 위한 신호전송용 케이블이 사용된다. 이 신호전송용 케이블로서는, 예를 들면 동축 케이블이 사용되고 있다.
종래의 동축 케이블로서, 수지층 상에 동박(銅箔)을 형성한 구리 테이프 등의 테이프 부재를 절연체의 주위에 나선상(螺旋狀)으로 감아 실드층(shield層)을 구성한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).
그러나 상기한 종래의 동축 케이블에서는, 동축 케이블을 구부렸을 때에 테이프 부재가 포개지는 부분에 있어서 간극이 생기거나 테이프 부재에 주름이 발생하는 경우가 있다. 이러한 경우에, 구부린 부분과 그 외의 부분(구부리지 않은 스트레이트 부분) 사이에 삽입손실(S21)이나 특성 임피던스의 변화가 커져, 전송특성이 저하되어 버릴 우려가 있다.
그래서 본 발명은, 구부렸을 때에 전송특성이 저하되기 어려운 신호전송용 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로, 도체와, 상기 도체의 주위를 덮는 절연체와, 상기 절연체의 주위를 덮는 실드층과, 상기 실드층의 주위를 덮는 시스를 구비하는 신호전송용 케이블로서, 상기 절연체와 상기 실드층의 사이에, 상기 절연체의 주위를 덮도록 형성되는 도금 바탕층을 구비하고, 상기 실드층은, 상기 도금 바탕층의 외주면에 접촉함과 아울러 상기 도금 바탕층을 덮도록 형성되는 도금층을 구비하고, 상기 도금층의 외주면의 표면조도가 상기 도금층의 내주면의 표면조도보다 작은 신호전송용 케이블을 제공한다.
본 발명에 의하면, 구부렸을 때에 전송특성이 저하되기 어려운 신호전송용 케이블을 제공할 수 있다.
도1은, 본 발명의 1실시형태에 관한 신호전송용 케이블을 나타내는 도면으로서, (a)는 케이블 길이방향에 수직인 단면을 나타내는 단면도이고, (b)는 단면을 확대한 사진이다.
도2는, 도금층의 형성을 설명하는 도면이다.
도3은, 블라스트 처리장치를 나타내는 도면으로서, (a)는 사시도이고, (b)는 반송방향의 하류측에서 상류측을 향하여 본 평면도이다.
도4는, 블라스트 처리 후의 도금 바탕층에 있어서의 외주면의 표면조도의 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도5는, 삽입손실(S21)의 측정결과를 나타내는 그래프로서, (a)는 신호전송용 케이블을 구부리지 않은 스트레이트 상태, (b)는 신호전송용 케이블을 굴곡반경 1㎜로 구부린 상태의 측정결과를 나타낸다.
도6(a)는 구부림에 의한 특성 임피던스의 변화의 측정결과를 나타내는 그래프이고, 도6(b)는 굴곡반경에 대한 삽입손실(S21) 및 구부린 부분의 특성 임피던스를 나타내는 그래프이다.
도2는, 도금층의 형성을 설명하는 도면이다.
도3은, 블라스트 처리장치를 나타내는 도면으로서, (a)는 사시도이고, (b)는 반송방향의 하류측에서 상류측을 향하여 본 평면도이다.
도4는, 블라스트 처리 후의 도금 바탕층에 있어서의 외주면의 표면조도의 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도5는, 삽입손실(S21)의 측정결과를 나타내는 그래프로서, (a)는 신호전송용 케이블을 구부리지 않은 스트레이트 상태, (b)는 신호전송용 케이블을 굴곡반경 1㎜로 구부린 상태의 측정결과를 나타낸다.
도6(a)는 구부림에 의한 특성 임피던스의 변화의 측정결과를 나타내는 그래프이고, 도6(b)는 굴곡반경에 대한 삽입손실(S21) 및 구부린 부분의 특성 임피던스를 나타내는 그래프이다.
[실시형태]
이하에, 본 발명의 실시형태를 첨부도면에 의거하여 설명한다.
도1은, 본 실시형태에 관한 신호전송용 케이블을 나타내는 도면으로서, (a)는 케이블 길이방향에 수직인 단면을 나타내는 단면도이고, (b)는 단면을 확대한 사진이다.
도1(a)에 나타내는 바와 같이 신호전송용 케이블(1)은, 케이블의 중심에 배치되는 도체(導體)(2)와, 도체(2)의 주위를 덮는 절연체(絶緣體)(3)와, 절연체(3)의 주위를 덮는 실드층(shield層)(4)과, 실드층(4)의 주위를 덮는 시스(sheath)(5)를 구비하고 있다. 즉 신호전송용 케이블(1)은, 내부도체가 되는 도체(2)와, 외부도체가 되는 실드층(4)을 구비하는 동축 케이블이다.
신호전송용 케이블(1)은, 예를 들면 공장 등에서 로봇과 제어기기를 접속하는 고정부용 케이블로 사용되는 것으로서, 그 길이는 예를 들면 25m∼100m 정도이다. 또한 신호전송용 케이블(1)은, 전자기기 내에 배선되는 경우에, 그 길이는 예를 들면 5㎜∼200㎜ 정도이다. 또한 「덮는」다는 것은, 다른 층을 사이에 두고 배치되는 경우도 포함한다. 예를 들면 도체(2)와 절연체(3)의 사이 또는 실드층(4)과 시스(5)의 사이에 다른 층이 배치되어 있어도 좋다.
(도체(2))
본 실시형태에 관한 신호전송용 케이블(1)에 있어서 도체(2)는, 복수의 소선(素線)(2a)을 꼬아 합치고, 또한 케이블 길이방향에 수직인 단면형상이 원형상 등의 소정의 형상이 되도록 압축가공한 압축 연선도체로 이루어진다. 본 실시형태에서는, 7개의 소선(2a)을 동심연선으로 한 연선도체를, 상기 연선도체보다 소경(小徑)이며 원형상의 출구를 구비하는 다이스에 통과시켜 압축함으로써, 도1(a)에 나타내는 바와 같이 단면형상이 원형상인 도체(2)를 형성하였다. 중심에 배치되는 소선(2a)은 단면이 대략 육각형상으로 되어 있고, 주위에 배치되는 6개의 소선(2a)은 단면이 대략 부채형상으로 되어 있다. 또한 이웃하는 소선(2a) 상호간은, 각각의 소선(2a) 사이에 간극이 생기지 않도록 접촉(면접촉)하고 있으면 좋다. 게다가 압축 연선도체의 외면(外面)은, 케이블 둘레방향 및 케이블 길이방향에 대하여 평활한 면이면 좋다. 또한 도1에 나타내는 본 실시형태에 관한 신호전송용 케이블(1)에서는, 단면형상이 원형상으로 이루어지는 압축 연선도체로 도체(2)를 구성하는 예를 나타내지만, 단면형상이 원형상 이외의 형상(예를 들면, 사각형상 등의 다각형상)으로 압축가공된 압축 연선도체로 도체(2)를 구성하여도 좋다. 도체(2)를 단면형상이 원형상으로 이루어지는 압축 연선도체로 함으로써, 신호전송용 케이블(1)을 어느 방향으로도 구부리기 쉽게 할 수 있기 때문에, 구부려서 설치하는 것이 용이하다.
압축가공되어 있지 않은 통상의 연선도체는, 단선도체보다 유연성을 가져 구부리기 쉽지만, 소선 사이에 간극이 많기 때문에, 동일한 외경의 단선도체에 비하여 도체저항이 높고, 도전율은 낮아진다. 본 실시형태와 같이 도체(2)로서 압축 연선도체를 사용함으로써, 소선(2a) 상호간이 밀착하여 소선(2a) 사이의 간극이 없어진다. 그 때문에 압축 연선도체를 사용한 도체(2)는, 동일한 외경의 통상의 연선도체에 비하여 도체저항을 낮게 할 수 있다. 그 결과, 도체(2)로서 압축 연선도체를 사용함으로써, 도전율이 향상되어 양호한 감쇠특성을 얻을 수 있다. 또한 고주파 신호를 전송하는 전류(간단히, 전류라고도 한다)는, 표피효과에 의하여 도체(2)의 외주부분을 주로 통과한다. 복수 개의 소선(2a)를 꼬아서 합친 연선도체로 도체(2)를 구성하는 경우에는, 연선도체와 동일한 외경을 갖는 단선도체보다 소선의 곡률(曲率)이 작아지기 때문에, 전류가 통과하는 부분의 단면적은 연선도체와 동일한 외경을 갖는 단선도체보다 작아져 버린다. 이에 대하여 본 실시형태에서는, 도체(2)로서 연선도체를 압축시킨 압축 연선도체를 사용함으로써, 소선(2a) 상호간이 밀착하여, 도체(2)의 외주가 단선도체와 동일하게 동심원 형상이 된다. 그 결과, 압축 연선도체로 이루어지는 도체(2)에서는, 동일한 외경을 갖는 연선도체와 비교하여 전류가 통과하는 부분의 단면적이 커지기 때문에, 양호한 감쇠특성을 얻을 수 있다.
양호한 감쇠특성을 얻기 위하여, 도체(2)로서 사용하는 압축 연선도체의 도전율은 99％IACS 이상으로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는 높은 도전율을 실현하기 위하여, 도체(2)의 소선(2a)으로서, 은도금을 실시한 순동으로 이루어지는 연동선(軟銅線)을 사용하였다. 또한 은도금을 실시하지 않은 연동선을 소선(2a)으로 사용하여도 좋다. 또한 다이스를 통과시켜 압축함으로써 소선(2a)에 변형이 부여되어 도전율이 저하되어 버리지만, 이후에 가열처리(어닐링 처리)를 함으로써, 변형을 제거하여 99％IACS 이상의 도전율을 실현할 수 있다.
(절연체(3))
절연체(3)로서는, 고주파 신호의 전송특성을 향상시키기(더욱 상세하게는, 예를 들면 10MHz∼50GHz 대역의 고주파 신호를 전송하였을 때에 감쇠되기 어렵게 하기) 위하여, 되도록 유전율이 낮은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 절연체(3)로서 불소수지로 이루어지는 것을 사용하였다. 절연체(3)에 사용하는 불소수지로서는, FEP(테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체), PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체) 등을 사용하면 좋다. 절연체(3)의 두께는, 0.2㎜ 이상 2.0㎜ 이하이면 좋다.
(시스(5))
절연체(3)의 주위에는, 도금 바탕층(6), 실드층(4) 및 시스(5)가 순차적으로 형성된다. 도금 바탕층(6) 및 실드층(4)의 상세에 대해서는, 후술한다.
시스(5)는, 불소수지, PVC(폴리염화비닐), 우레탄 혹은 폴리올레핀 등의 절연성의 수지조성물로 구성된다. 본 실시형태에서는, 시스(5)로서 불소수지인 PFA로 이루어지는 것을 사용하였다. 또한 시스(5)에 사용하는 불소수지로서는, FEP를 사용하여도 좋다.
시스(5)는 압출성형에 의하여 형성되지만, 충실성형(充實成形)을 하면 시스(5)를 구성하는 수지가 후술하는 외측 실드층(42)의 금속소선 사이에 들어가 버리기 때문에, 신호전송용 케이블(1)이 딱딱해서 구부리기 어렵게 되어 버릴 우려가 있다. 그래서 본 실시형태에서는, 시스(5)를 튜브압출에 의하여 성형하였다. 이로써 시스(5)를 구성하는 수지가 외측 실드층(42)의 소선 사이에 들어가는 것이 억제되어, 시스(5)와 외측 실드층(42)이 분리된다. 즉 본 실시형태에서는, 시스(5)와 외측 실드층(42)이 접착되어 있지 않아, 시스(5) 내에서 외측 실드층(42)이 비교적 자유롭게 움직일 수 있도록 되어 있다. 따라서 신호전송용 케이블(1)이 더욱 구부러지기 쉬워진다.
(도금 바탕층(6))
본 실시형태에 관한 신호전송용 케이블(1)은, 절연체(3)와 실드층(4)의 사이에 절연체(3)의 주위를 덮도록 형성된 도금 바탕층(6)을 구비하고 있다. 도금 바탕층(6)은, 후술하는 도금층(41)을 형성할 때의 바탕이 되는 층으로서, 특히 도금층(41)의 내면을 소정의 표면조도(表面粗度)(Ra)로 하기 위한 층이다. 본 실시형태에서는, 절연체(3)로서 불소수지를 사용하고 있고, 불소수지에 도금층(41)을 직접 형성하는 것은 곤란하기 때문에, 불소수지로 이루어지는 절연체(3)를 덮도록 도금층(41)의 바탕이 되는 도금 바탕층(6)을 형성하고 있다.
도금 바탕층(6)은, 그 외주면에 도금층(41)을 형성하는 것이 가능한 절연성의 수지로 이루어지면 좋다. 본 실시형태에서는, PE(폴리에틸렌)로 이루어지는 도금 바탕층(6)을 사용하였지만, PP(폴리프로필렌)로 이루어지는 도금 바탕층(6)을 사용하여도 좋다. 도금 바탕층(6)은, 전송특성에 대한 영향을 억제하기 위하여 얇게 형성하는 것이 바람직하고, 도금 바탕층(6)의 두께는 절연체(3)의 두께보다 얇은 것이 좋다. 더 구체적으로는, 도금 바탕층(6)의 두께는 절연체(3)의 두께의 0.5배 이하이면 좋고, 예를 들면 0.10㎜ 이상 0.20㎜ 이하이면 좋다. 도금 바탕층(6)의 두께가 0.10㎜ 이상이면, 도금 바탕층(6)의 기계적 강도가 커지기 때문에, 구부림에 의한 도금 바탕층(6)의 파단을 억제하기 쉬워진다. 또한 도금 바탕층(6)의 두께가 0.20㎜ 이하이면, 신호전송용 케이블(1)을 구부렸을 때 등에 도금층(41)에 걸리는 응력(도금 바탕층(6)이 신호전송용 케이블(1)의 구부림을 추종하여 구부러짐으로써 도금층(41)에 걸리는 응력)이 작아지기 때문에, 도금층(41)에 크랙이 발생하여 버리는 것을 억제하기 쉬워진다.
도금 바탕층(6)과 절연체(3)의 사이에 간극이 있으면 전송특성에 악영향을 미치게 되기 때문에, 도금 바탕층(6)은 절연체(3)의 외면과의 사이에 간극이 생기지 않는 상태로 접촉하여 형성되어 있으면 좋다. 또한 도금 바탕층(6)이 절연체(3)의 외면과의 사이에 간극 없이 접촉하고 있는 것은, 예를 들면 광학현미경 혹은 전자현미경을 사용하여 관찰할 수 있다.
또한 도금 바탕층(6)은, 신호전송용 케이블(1)을 구부렸을 때에, 절연체(3)의 구부림에 대하여 케이블 길이방향으로 상대적으로 이동할 수 있도록(절연체(3)에 대하여 케이블 길이방향으로 슬라이딩을 할 수 있도록) 형성되어 있는 것이 더 바람직하다. 이에 따라 신호전송용 케이블(1)을 구부렸을 때에, 도금 바탕층(6)이 절연체(3)의 구부림에 대하여 케이블 길이방향으로 상대적으로 이동하면서 구부러짐으로써, 도금층(41)에 크랙이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한 여기에서 말하는 「크랙」은, 도금층(41)의 외면에서 도금층(41)의 내면(절연체(3)와 접촉하는 면)까지의 범위에서 일어나는 도금층(41)의 균열이다.
또한 도금층(41)에 크랙이 발생하면 깨짐이라고 불리는 현상이 발생하는 경우가 있지만, 본 실시형태에서는 절연체(3)와는 다른 부재인 도금 바탕층(6)을 사이에 두고 도금층(41)을 형성하고 있기 때문에, 도금층(41)에 크랙이 발생하여 버린 경우에 있어서도 절연체(3)에 깨짐이 발생할 우려가 없어, 절연불량 등의 결함을 억제하는 것이 가능하다.
또한 도금 바탕층(6)은, 절연체(3)에 대하여 접합되어 있지 않고, 절연체(3)로부터 박리가 가능한 상태로 형성되어 있으면 좋다. 이에 따라, 신호전송용 케이블(1)의 단말가공 시에 절연체(3)로부터 도금층(41)을 용이하게 박리하여 절연체(3)를 노출시키는 것이 가능해져, 단말가공의 작업성을 향상시킬 수 있다.
도금 바탕층(6)의 외면에는, 도금층(41)을 형성하기 위하여 소정의 처리가 실시된다. 이 처리의 상세에 대해서는, 후술한다.
(실드층(4))
실드층(4)은, 도금 바탕층(6)을 덮도록 형성된 도금층(내측 실드층)(41)과, 도금층(41)을 덮도록 형성된 외측 실드층(42)을 구비하고 있다. 또한 외측 실드층(42)은, 형성되어 있지 않아도 좋다.
외측 실드층(42)은, 금속소선에 의하여 구성되어 있고, 금속소선을 편조(編組) 혹은 횡권(橫捲)하여 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 외측 실드층(42)을 금속소선을 편조시킨 편조실드에 의하여 구성하였다. 금속소선으로서는, 예를 들면 구리 또는 구리합금으로 이루어지는 연동선, 경동선(硬銅線)이 있다. 또한 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 금속소선이어도 좋다. 금속소선은, 그 외면에 도금이 실시되어 있어도 좋다. 본 실시형태에서는, 외측 실드층(42)을 1층인 구성으로 하였지만, 외측 실드층(42)을 복수 층으로 구성하여도 좋다. 또한 외측 실드층(42)을 구성하는 금속소선은, 그 표면에 윤활성을 구비하여도 좋다. 예를 들면 금속소선의 표면에 탤크 분체(talc 粉體) 등의 윤활제를 도포함으로써, 윤활성을 부여하여도 좋다.
외측 실드층(42)을 구비함으로써, 상정 외의 대미지에 의하여 도금층(41)이 파손된 경우에 있어서도 실드층(4)이 전기적으로 절연되지 않도록 할 수 있다. 또한 외측 실드층(42)을 구비함으로써, 도금층(41)이 얇더라도 외측 실드층(42)의 두께에 의하여 저주파 신호의 손실을 더욱 저감시킬 수 있다.
도금층(41)은, 외측 실드층(42)과 함께 외부도체를 구성하는 것으로서, 도금 바탕층(6)의 외주면에 직접 접촉하도록 형성되어 있다. 상기한 바와 같이, 외측 실드층(42)은 금속소선을 편조 혹은 횡권함으로써 구성되지만, 외측 실드층(42)만으로는 내부의 신호가 금속소선 사이의 간극으로부터 외부로 방사(放射)되어 버려, 감쇠량이 커질 우려가 있다. 도금층(41)을 구비함으로써, 외측 실드층(42)의 금속소선 사이의 간극이 채워져, 감쇠량이 더욱 저감된다. 또한 도금층(41)과 외측 실드층(42)은 접촉하고 있어, 전기적으로 접속되어 있다.
도금층(41)으로서는, 도전율 99％ 이상(99％IACS 이상)의 금속으로 이루어지는 것을 사용하면 좋고, 예를 들면 구리나 은으로 이루어지는 금속을 사용할 수 있다.
도금층(41)의 두께는, 2㎛ 이상 5㎛ 이하이면 좋다. 도금층(41)의 두께가 2㎛ 이상이면, 구부렸을 때 등에 외측 실드층(42)과 도금층(41)이 접촉하더라도 도금층(41)에 크랙이 생기기 어렵다. 또한 도금층(41)의 두께가 5㎛ 이하이면, 도금층(41)이 딱딱해짐에 따라 신호전송용 케이블(1)이 구부러지기 어렵게 되는 것을 억제할 수 있다.
도1(b)에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에 관한 신호전송용 케이블(1)에서는, 도금층(41)의 외주면의 표면조도가 도금층(41)의 내주면의 표면조도보다 작다. 또한 도금층(41)의 외주면은, 도금층(41)의 지름방향의 외측에 위치하는 면으로서, 외측 실드층(42)과 접촉하는 면이다. 또한 도금층(41)의 내주면은, 도금층(41)의 지름방향의 내측에 위치하는 면으로서, 도금 바탕층(6)과 접촉하는 면이다. 도1(b)에 나타내는 바와 같이, 도금층(41)은 도금 바탕층(6)과 간극 없이 접촉하고 있기 때문에, 도금층(41)의 내주면의 표면조도는 도금 바탕층(6)의 외주면의 표면조도와 같은 뜻이다. 또한 도1(b)는, 시제품인 신호전송용 케이블(1)의 단면을 확대한 사진이다.
도금층(41)의 내주면의 표면조도를 크게 함으로써, 앵커효과에 의하여 도금층(41)이 도금 바탕층(6)으로부터 박리되기 어려워진다. 본 실시형태에서는, 의도적으로 도금 바탕층(6)을 조화(粗化)시키는 처리를 함으로써, 도금층(41)의 내주면의 표면조도(즉, 도금 바탕층(6)의 외주면의 표면조도)를 크게 하고 있다. 도금층(41)의 도금 바탕층(6)으로부터의 박리를 억제하기 위하여, 도금층(41)의 내표면의 산술평균조도(Ra)는 2㎛ 이상이면 좋다.
또한 도금층(41)의 외주면의 표면조도를 작게 함으로써, 신호전송용 케이블(1)을 구부린 경우 등과 같이 도금층(41)에 대하여 외측 실드층(42)이 스칠 때에, 도금층(41)이나 외측 실드층(42)에 마모가 일어나는 것이 억제되어, 도금층(41)의 마모에 의한 손상(깨짐)을 억제할 수 있다. 도금층(41)의 외주면의 산술평균조도(Ra)는, 도금층(41)의 내표면의 산술평균조도(Ra)보다 작으면 좋고, 2㎛ 미만이면 좋다.
상기한 바와 같이 도금층(41)의 외주면의 표면조도를 도금층(41)의 내주면의 표면조도보다 작게 함으로써, 외측 실드층(42)과의 마모에 의하여 도금층(41)의 깨짐이 발생하여 버리는 것을 억제할 수 있고, 가령 도금층(41)에 깨짐이 발생하였다고 하더라도 도금층(41)이 도금 바탕층(6)으로부터 박리되기 어려워져, 신호전송용 케이블(1)을 구부렸을 때에 전송특성이 저하되기 어려워진다.
또한 본 실시형태에서는, 수지로 이루어지는 도금 바탕층(6)에 도금층(41)을 형성하고 있기 때문에, 신호전송용 케이블(1)을 설치 레이아웃에 따라 적절하게 구부린 경우에 있어서도, 도금 바탕층(6)이 절연체(3)의 외면과 간극 없이 접촉한 상태를 유지하면서 절연체(3)에 대하여 슬라이딩을 할 수 있어, 도체(2)와 도금층(41) 사이의 거리(내부도체와 외부도체의 거리)를 대략 일정하게 유지하는 것이 가능해진다. 예를 들면 도금층(41) 및 도금 바탕층(6)을 대신하여, 수지층의 일방(一方)의 면에 금속층을 형성한 금속 테이프를 종방향(縱方向)으로 포개지도록 감은 경우에, 구부림에 의하여 금속 테이프에 주름이나 접힘이 발생하여, 절연체와 금속 테이프 사이에 간극이 생기는 등에 의하여 특성 임피던스가 국소적으로 변화되어 버리기 때문에, 특성 임피던스의 부정합에 의한 리턴로스가 커져 버리는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 실시형태에 관한 신호전송용 케이블(1)에서는, 구부림에 따라 도금 바탕층(6)이 유연하게 변형되기 때문에, 도체(2)와 도금층(41) 사이의 거리를 대략 일정하게 유지하여, 신호전송용 케이블(1)의 케이블 길이방향에 있어서 특성 임피던스를 대략 일정하게 유지하는 것이 가능해지고, 리턴로스를 억제하여 양호한 감쇠특성을 얻는 것이 가능해진다.
(도금층(41)을 형성하는 방법)
도2는, 도금층(41)의 형성을 설명하는 도면이다. 도금층(41)을 형성할 때에는, 먼저 송출드럼(10a)으로부터 제1케이블 기체(1a)를 송출하여, 표면개질처리를 실시한다. 제1케이블 기체(1a)는, 도체(2)의 주위에 절연체(3)와 도금 바탕층(6)을 순차적으로 형성한 것이다.
표면개질처리에서는, 블라스트 처리장치(11)에 의하여, 도금 바탕층(6)의 외주면에 분체를 분사하여 도금 바탕층(6)의 외주면을 소정의 표면조도로 조면화(粗面化)시키는 블라스트 처리를 하고, 그 후에 코로나 방전장치(12)에 의하여 코로나 방전처리를 실시하여, 도금 바탕층(6)의 표면을 개질(친수화(親水化))한다.
도3(a), (b)에 나타내는 바와 같이 블라스트 처리장치(11)는, 복수(여기에서는, 4개)의 노즐(11a∼11d)을 구비하고 있고, 이들 복수의 노즐(11a∼11d)을 사용하여, 제1케이블 기체(1a)의 둘레방향에 있어서 서로 다른 방향으로부터 분체를 각각 분사함으로써, 도금 바탕층(6)의 외주면을 균일한 표면조도로 하도록 구성되어 있다. 여기에서는, 4개의 노즐(11a∼11d)을 둘레방향에 있어서 90°씩 다른 방향으로 하여 제1케이블 기체(1a)에 분체를 분출하도록 구성하였지만, 제1케이블 기체(1a)의 둘레방향의 전체 둘레에 걸쳐서, 후술하는 표면조도를 구비함과 아울러 절연체(3)와 도금 바탕층(6)의 사이에 간극이 생기지 않도록 블라스트 처리를 할 수 있으면, 복수의 노즐(11a∼11d)의 수나 배치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면 제1케이블 기체(1a)의 둘레방향에 있어서 N개의 노즐을 배치하는 경우에는, N개의 노즐 각각이 둘레방향을 따라 균등한 각도(360°/N개)씩 떨어져 위치하도록 배치시킨다. 또한 복수의 노즐 각각으로부터 분출되는 분체의 양이나 분출시킬 때의 에어압은, 제1케이블 기체(1a)의 형상에 따라 변경하면 좋다. 예를 들면 제1케이블 기체(1a)의 형상이 원형상인 경우에는, 복수의 노즐 각각으로부터 분사되는 분체의 양이나 에어압을 동일하게 하면 좋다. 이로써 제1케이블 기체(1a)는, 절연체(3)와 도금 바탕층(6)의 사이에 간극이 생기지 않고, 도금 바탕층(6)의 표면이 소정의 표면조도(Ra)(예를 들면, 표면조도(Ra)가 2.0㎛ 이상)가 되도록 조화된다. 도금 바탕층(6)의 표면이 소정의 표면조도(Ra)를 갖도록 함으로써, 후술하는 전처리 등을 거쳐 형성된 도금층(41)의 내주면을 도금 바탕층(6)의 표면의 표면조도와 같은 표면조도로 할 수 있다.
여기에서는 블라스트 처리장치(11)에 사용하는 분체로서, 드라이아이스를 사용하였다. 다만 이에 한정되지 않고, 예를 들면 금속입자, 카본입자, 산화물 입자, 탄화물 입자, 질화물 입자 등으로 이루어지는 분체를 사용할 수도 있다.
도2로 돌아가 계속 설명하면, 표면개질처리를 한 후에, 무전해도금 전처리가 이루어진다. 무전해도금 전처리는, 무전해도금에 의한 제막(製膜)의 전처리로서, 여기에서는 전처리장치(13)에 의하여, 도금 바탕층(6)의 외주면에 팔라듐(Pd)―주석(Sn) 콜로이드를 흡착시키는 Pd―Sn 촉매처리, 흡착시킨 Pd―Sn 콜로이드로부터 Sn을 제거하는 Pd 활성화 처리, Pd의 흡착량을 강화시키는 Pd 이온액 침지처리를 순차적으로 실시한다. 또한 본 실시형태에서는, 무전해도금 전처리로 도금 바탕층(6)의 외주면에 Pd를 흡착시켰지만, 흡착시키는 금속은 Pd로 한정되지 않고, 예를 들면 Pt나 Au를 사용할 수도 있다.
그 후에, 무전해도금장치(14)에 의하여 무전해도금을 실시한다. 무전해도금에서는, 전처리에 의하여 흡착시킨 Pd를 시드로 하여 구리의 제막이 이루어진다. 그 다음에, 전해도금장치(15)에 의하여 전해도금이 이루어진다. 전해도금에서는, 무전해도금에 의하여 형성된 구리막의 후막화(厚膜化)가 이루어진다. 이에 따라 도금층(41)이 형성된다. 도금층(41)이 형성된 제2케이블 기체(1b)는, 권취드럼(10b)에 감긴다. 그리고 도금층(41)의 주위에 외측 실드층(42), 시스(5)를 순차적으로 형성함으로써, 신호전송용 케이블(1)이 제조된다.
블라스트 처리 후의 도금 바탕층(6)의 외주면의 표면조도를 측정한 결과를 도4에 나타낸다. 표면조도의 측정은, 레이저 현미경(VK8510, (주)키엔스(KEYENCE CORPORATION) 제품)을 사용하여, 측정 에어리어를 200㎛×100㎛로 하고, 케이블 길이방향에 있어서 10㎜ 간격의 5군데의 산술평균조도(Ra)를 측정하고, 5군데의 측정값의 평균값을 구하였다. 도4에서는, 평균값을 ●로 나타냄과 아울러, 5군데의 측정값의 분포를 I자 모양의 바(bar)로 나타낸다. 도4에 나타내는 바와 같이 도금 바탕층(6)의 외주면의 산술평균조도(Ra)는, 둘레방향의 어느 위치에 있어서도 2㎛ 이상이고, 그 평균값은 3㎛ 이상이라는 것을 알 수 있다. 도금 바탕층(6)의 외주면 상에 도금층(41)이 형성되기 때문에, 도금 바탕층(6)의 외주면의 표면조도는 도금층(41)의 내주면의 표면조도와 같다.
또한 블라스트 처리 시의 조건에 따라서는, 블라스트 처리에 의하여 절연체(3)와 도금 바탕층(6)의 사이에 간극이 발생하여 버리는 경우가 있다. 그 때문에, 절연체(3)와 도금 바탕층(6)의 사이에 간극이 발생하지 않는 조건으로 블라스트 처리를 하면 좋다. 본 발명자들이 검토한 결과, 제1케이블 기체(1a)의 선속(線速)(반송속도)을 2m/min으로 하는 경우에 있어서, 블라스트 처리의 에어압을 0.5MPa로 한 경우에 절연체(3)와 도금 바탕층(6)의 사이에 간극이 발생하지 않았고, 에어압을 0.6MPa로 한 경우에는 절연체(3)와 도금 바탕층(6)의 사이에 간극이 발생하였다. 따라서 이러한 경우에 블라스트 처리의 에어압은 0.6MPa 미만, 더 바람직하게는 0.5MPa 이하로 하는 것이 좋다고 할 수 있다.
(신호전송용 케이블(1)의 전송특성)
도1의 신호전송용 케이블(1)에 있어서, 외측 실드층(42) 및 시스(5)가 형성되어 있지 않은 상태의 샘플을 제작하여, 전송특성을 측정하였다. 먼저 전송손실(삽입손실)(S21)을 측정하였다. S21의 측정은, 신호전송용 케이블(1)을 구부리지 않은 스트레이트 상태(구부림 없음)와, 신호전송용 케이블(1)을 굴곡반경 R＝1㎜로 구부린 경우에 대하여 실시하였다. 측정결과를 각각 도5(a), (b)에 나타낸다.
도5(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 제작한 상기 샘플을 굴곡반경 R＝1㎜로 구부린 경우의 S21은, 스트레이트 상태와 거의 동등하다는 것을 알 수 있다. 더 상세하게는, 스트레이트 상태의 S21에 대한 굴곡반경 R＝1㎜로 구부린 상태의 S21의 변화는, 주파수 28GHz에 있어서 0.4dB 이하로 아주 작았다. 또한 도면에는 나타내고 있지 않지만, 굴곡반경(R)을 40㎜에서 1㎜까지 변화시켜 S21을 측정하였다. 그러나 굴곡반경 R＝1㎜ 이외의 범위에서 구부린 상태의 S21의 변화(스트레이트 상태의 S21에 대한 변화)는 아주 작아, 굴곡반경 R＝1㎜로 구부린 상태의 S21의 변화와 거의 다르지 않았다.
다음에 스트레이트 상태 및 굴곡반경(R)을 40㎜에서 1㎜까지 변화시킨 각각의 경우에 대하여, 특성 임피던스의 변화를 측정하였다. 결과를 도6(a)에 일괄하여 나타낸다. 도6(a)에 나타내는 바와 같이, 굴곡반경(R)이 2.5㎜ 이하이면 구부린 부분에서 특성 임피던스가 약간 변화한다는 것을 알 수 있다.
28GHz에서의 S21(S21＠28GHz)과, 구부린 부분의 특성 임피던스를 일괄하여 도6(b)에 나타낸다. 도6(b)에 나타내는 바와 같이, 굴곡반경(R)이 2.5㎜ 이하로 작아지면, S21이나 특성 임피던스에 약간의 변화가 일어나지만, 그 변화는 근소하다는 것을 알 수 있다. 또한 굴곡반경(R)이 5㎜ 이상인 경우에, S21이나 특성 임피던스는 스트레이트 상태와 거의 변화가 없다는 것을 알 수 있다. 이상에 의하여, 구부렸을 때에 전송특성이 저하되기 어려운 신호전송용 케이블(1)을 실현할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
(실시형태의 작용 및 효과)
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시형태에 관한 신호전송용 케이블(1)에서는, 절연체(3)와 실드층(4)의 사이에, 절연체(3)의 주위를 덮도록 형성되는 도금 바탕층(6)을 구비하고, 실드층(4)은, 도금 바탕층(6)의 외주면에 접촉함과 아울러 도금 바탕층(6)을 덮도록 형성되는 도금층(41)을 구비하고, 도금층(41)의 외주면의 표면조도가 도금층(41)의 내주면의 표면조도보다 작다.
이렇게 구성함으로써, 종래기술처럼 실드층에 테이프 부재를 사용한 경우와 같이 굴곡 시에 실드층에 주름이 발생하여 버리는 것이 억제되어, 구부렸을 때에 전송특성이 저하되기 어려워진다. 또한 외측 실드층(42)을 구비한 경우에도, 외측 실드층(42)과의 마모에 의하여 도금층(41)의 깨짐이 발생하여 버리는 것을 억제할 수 있고, 또한 가령 도금층(41)에 깨짐이 발생하였다고 하더라도 도금층(41)이 도금 바탕층(6)으로부터 박리되기 어려워진다. 그 결과, 구부렸을 때에 전송특성이 저하되기 어려운 신호전송용 케이블(1)을 실현할 수 있다.
(실시형태의 정리)
다음에, 이상에서 설명한 실시형태로부터 파악할 수 있는 기술사상에 대하여, 실시형태에 있어서의 부호 등을 원용하여 기재한다. 다만 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 구비하는 신호전송용 케이블(1)로서, 상기 절연체(3)와 상기 실드층(4)의 사이에, 상기 절연체(3)의 주위를 덮도록 형성되는 도금 바탕층(6)을 구비하고, 상기 실드층(4)은, 상기 도금 바탕층(6)의 외주면에 접촉함과 아울러 상기 도금 바탕층(6)을 덮도록 형성되는 도금층(41)을 구비하고, 상기 도금층(41)의 외주면의 표면조도가 상기 도금층(41)의 내주면의 표면조도보다 작은 신호전송용 케이블(1).
[2] 상기 도금 바탕층(6)의 두께는, 상기 절연체(3)의 두께보다 얇은 [1]에 기재되어 있는 신호전송용 케이블(1).
[3] 상기 도금층(41)의 내주면의 산술평균조도(Ra)가 2㎛ 이상인 [1] 또는 [2]에 기재되어 있는 신호전송용 케이블(1).
[4] 상기 절연체(3)가 불소수지로 이루어지고, 상기 도금 바탕층(6)이 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어지는 [1] 내지 [3] 중의 어느 하나의 항에 기재되어 있는 신호전송용 케이블(1).
이상에서 본 발명의 실시형태를 설명하였지만, 상기에 기재되어 있는 실시형태는 특허청구범위에 관한 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 실시형태 중에서 설명한 특징의 조합 전부가 발명의 과제를 해결하기 위한 수단에 필수적이라고는 할 수 없다는 점에 유의하여야 한다. 또한 본 발명은, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 적절하게 변형하여 실시하는 것이 가능하다.
1 : 신호전송용 케이블
2 : 도체
3 : 절연체
4 : 실드층
41 : 도금층
42 : 외측 실드층
5 : 시스
6 : 도금 바탕층
2 : 도체
3 : 절연체
4 : 실드층
41 : 도금층
42 : 외측 실드층
5 : 시스
6 : 도금 바탕층
Claims (4)
- 도체와,
상기 도체의 주위를 덮는 절연체와,
상기 절연체의 주위를 덮는 실드층(shield層)과,
상기 실드층의 주위를 덮는 시스(sheath)를
구비하는 신호전송용 케이블로서,
상기 절연체와 상기 실드층의 사이에, 상기 절연체의 주위를 덮도록 형성되는 도금 바탕층을 구비하고,
상기 실드층은, 상기 도금 바탕층의 외주면(外周面)에 접촉함과 아울러 상기 도금 바탕층을 덮도록 형성되는 도금층을 구비하고,
상기 도금층의 외주면의 표면조도(表面粗度)가, 상기 도금층의 내주면(內周面)의 표면조도보다 작은
신호전송용 케이블.
- 제1항에 있어서,
상기 도금 바탕층의 두께는, 상기 절연체의 두께보다 얇은 신호전송용 케이블.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 도금층의 내주면의 산술평균조도(Ra)가 2㎛ 이상인 신호전송용 케이블.
- 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
상기 절연체가 불소수지로 이루어지고,
상기 도금 바탕층이 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 이루어지는 신호전송용 케이블.
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