TWI329325B - Electro magnetic shielding cable - Google Patents

Description

1329325 九、發明說明： ? β 【發明所屬之技術領域】 • 本發明係涉及一种线缆，尤其涉及一種具有电磁屏蔽 ' 功能的线缆。 【先前技術】 電磁屏蔽線纜係電子產業裏較為常用的信號傳輸線 材，微米級尺寸的電磁屏蔽線纜更廣泛應用於IT產品、醫 學儀器、空間設備中。傳統的線鏡内部設置有兩導體，内 _ 導體用以傳輸電信號，外導體用以屏蔽傳輸的電信號並且 將其封閉在内部，從而使線纜具有高頻損耗低、屏蔽及抗 干擾能力強、使用頻帶寬等特性。 一般情況下’電磁屏蔽線纜從内至外的結構依次為形 成内導體的遭芯、包覆於纜芯外表面的絕緣介質層、形成 外導體的屏蔽層及外護套。其中，纜芯用來傳輸電信號， 材料以銅或銅鋅合金為主。屏蔽層通常由多股金屬線編織 • 或用金屬薄膜卷覆在絕緣介質層外形成，用以屏蔽電磁干 擾或無用外部信號干擾。對於金屬線編織而成的屏蔽層， 金屬線的含量及編織的鬆緊程度會影響其抗干擾能力，為 獲得較好的屏蔽效果，通常，屏蔽層中金屬線的含量較大 且需要將其編織的較為緊密。對於金屬薄膜卷覆在絕緣介 貝層外而成的屏蔽層，需預先形成金屬薄膜後卷覆於絕緣 "貝層外。上述金屬線編織及金屬薄膜卷覆形成的屏蔽 層，在生產速度上遠遠低於線纜纜芯的生產速度，是限制 電磁屏蔽線境量產的主要因素，另外，大量使用金屬線或 7 ，屬相材料作為屏蔽層’電磁屏n覺的生產成本也較 向0 有雲於此，確有必要提供一種電磁屏蔽線瘦，該線覺 内U的屏蔽層具有良好的電磁屏蔽性能並且易於製 造’適於低成本大量生產。 【發明内容】 下面將藉由實施例進-步詳細說明—種電磁屏蔽線 變’其具有良㈣電磁屏蔽效果並且結構簡單適於低成本 大量生產。 -種電磁屏蔽線纜，包括至少—奴、包覆於變芯外 的至少-絕緣介質層、至少—電磁屏蔽層及外護套，其中， 電磁屏蔽層包含複數奈米碳管繩。 與先前技術相比較，本發明藉由奈米碳管繩形成電磁 屏蔽層’ S奈米碳管具妓好的導電性能從而使屏蔽層具 有較強的屏蔽效果，另，該㈣層她於現有技術中編織 金屬線或《金輕膜結_單，更因此適於低成本大量 生產。 【實施方式】 下面將、，。Q附圖對本發明電磁屏蔽線纔的結構及其製 造方法作進一步之詳細說明。 本發明電磁屏蔽賴包括至少一麗芯、包覆於镜芯外 的至少-絕緣介質層、至少—電磁屏蔽層及外護套。 請參閱圖1 ’本發明第一實施例的電磁屏蔽線境1 〇為 電磁屏蔽同軸線境，包括一缓芯則、包覆於蜆芯110外 1329325 的絕緣介質層12G、包覆於絕緣介質層外的屏蔽層l3〇 及包覆於屏蔽層130外的外護套14〇。其中，缓芯ιι〇、p 緣介質们2G、屏蔽層13G及外護套14()同軸設置。、巴 瘦芯110可由一單獨的導電芯構成，也可由複數導電 絲相互纏繞形成，附圖十僅顯示一單獨的導電芯。導〜 或導電絲均由導紐料製成，可選科電金肺料 金屬合金材料、奈米碳管線或含奈米碳管的複合導電材 枓。其中’導電金屬材料優選銅或叙。導電金屬合金材料 優選銅鋅合金或銅銀合金，其中，銅辞合金中銅的品質百 分比約為·，鋅的品討分比約為3{)% ;銅銀合金中銅的 ==為⑽都銀的品質百分比約為_〜議。 數奈米碳管間凡德瓦爾力首尾相連從而形 一 和衫束。奈料管複合導料由奈米 石反官及含導電金屬的材料組成。優選地， =奈米碳管及含銅材料製成，含銅材料心 鋅5孟或銅銀合金。當奈米碳管複合材料由銅及夺t碳管 組成時’奈米破管在鋼材料中的重量百分 = 管複合材料由銅辞合金及奈米碳= 銅鋅σ金中鋼的重量百分比約為·，鋅 分比約為通’奈米碳管在銅辞合金中的重量百分比約為 當奈米碳管複合材料由銅銀合金及奈二 成，合金中銅的重量百分比約為.，銀的重量百分 比約為_，奈米碳管在銅銀合金 ： 為0.01%〜2%。 里曰刀比， 9 1329325 1巴緣介質層120用於電氣絕緣，可選用聚四氟乙烯或 奈米枯土一高分子複合材料。奈米粘土一高分子複合材料 中奈米點土係奈米級層狀結構的矽酸鹽礦物，由多種水合 梦酸鹽及—定量的氧化is、驗金屬氧化物及驗土金屬氧化 物組成，具耐火阻燃等優良特性，如奈米高嶺土或奈米蒙 脫土。鬲分子材料可選用矽樹脂、聚醯胺、聚烯烴如聚乙 烯或聚6烯等’但並料此為限。本實施㈣選奈米蒙脫 土—聚乙烯複合材料，其具有良好的

電氣絕緣、耐火阻燃、 低煙热齒等特性，不僅可為纜芯提供有效的電氣絕緣，保 護纜芯，同時還能滿足環保的要求。

屏蔽層130由複數奈米碳管繩組成，該奈米碳管繩直 接或編織成網狀纏繞在絕緣介質層12〇外。每個奈米碳管 繩包括複數從奈米碳管束陣列長出的奈米碳管束片段，每 個奈米碳管束>；段具有大致相等的長度且每個奈米碳管束 片段由複數相互平行的奈米碳管束構成，其中，奈米碳管 束片段兩端通過凡德瓦爾力相互連接。 屏蔽層130中的奈米碳管繩的製備方法主要包括 步驟： 步驟（一），製造奈米碳管束陣列。 提供-平整光滑的基底’可選用p型或n型石夕基底， 本實施例中選用P型矽基底，其直徑為2英寸，厚 米。在基底上制電子束蒸發法、熱沉積或軸法等^ 形成厚度為幾奈米到幾百奈米的金屬催化劑居， 催化劑可為鐵(Fe)、鈷（Co)、鎳（Mi)或其合金之二中=屬 10 1329325 用鐵為催化劑，沉積厚度約為5奈米。 -； 而後將沉積有催化劑的基底在空氣中退火，退火溫度 ， 範圍為300〜400°c，時間約為10小時。之後基底被分割成 許多矩形小塊，矩形小塊放入石英舟中，在保護氣體存在 條件下，在反應爐中加熱一段時間使其達到一預定溫度， 一般為500〜700°c，優選為65(TC。 再通入30 scon碳源氣與300 sccm的保護氣體（如氬 氣）5~30分鐘，制得高度約100微米的奈米碳管束陣列。 其中碳源氣為碳氫化合物，可為乙炔、乙烷等，優選 用乙炔，該保護氣體為惰性氣體或氮氣。 為得到可拉制奈米碳管繩的奈米碳管束陣列，在製造 奈米碳管束陣列的過程中，必須滿足以下三個條件： (1) 基底平整光滑； (2) 奈米碳管束陣列的生長速度快； (3) 碳源氣的分壓要低。 φ 生長奈米碳管束陣列的基底平整光滑，可使得位於基 底表面的奈米碳管生長得更密集’從而形成垂直於基底的 奈米碳管束陣列。 奈米％i官束陣列的生長速度快與碳源氣的分壓低可有 效地抑制無定形碳沉積在奈米碳管的表面，從而減小奈米 碳管束間的凡德瓦爾力。因為無定形碳的沉積速度正比於 碳源氣的分壓’可通過調整碳源氣與保護氣體的流速比控 制碳源氣的分壓。而奈米碳管東陣列的生長速度正比於催 化劑與反應爐的溫度差。可通過調整碳源氣的流速控制催 11 1329325 化劑的溫度，而反應爐的溫度可直接控制。 。在本實施财，催化劑與反應爐的最低溫度差控制為 5〇C，碳源氣的分壓要低於2〇%，最好是低於1〇%。 步驟（二）’製造奈米碳管繩。 —縣米碳管鱗财敎—包括複數奈料管束的奈 米石反g束片|又’並使用拉伸卫具拉伸該奈米碳管束片段， 使奈米碳管繩沿拉伸方向形成。 在拉伸過程中，奈米碳管束片段在拉力的作用下沿拉 力方向伸長的同4，奈米碳管束片段兩端由於凡德瓦爾力 的作用而相互連接在—起，形成奈米碳管绳。 拉伸所用的力的大小取決於所選奈米碳管束片段的寬 ^ °亥見度越I，所需要的力越大。由實驗資料得出0. 1 ，牛的力可拉出200微米寬的奈米碳管繩。在本實施例中 门度為100微米的奈米石炭管束哮列可拉出長度為厘米、 直輕為200微米的奈米碳管繩。 外護套140由絕緣材料製成，可選用奈米枯土—高分 =材料的複合材料’其巾奈雜土可為奈米高嶺土或奈米 家巧土，高分子材料可為销脂、聚雜、聚烯烴如聚乙 0^丙料’並不以此域。本實施例優選奈来蒙脫 心米乙烯複合材料，其具有良好的機械性能、耐火阻燃 \低煙無齒性能，不僅可為線線提供保護，有效抵禦 機械、物理或化學等外來損傷，同0㈣能滿足環境保護的 要求。 月少閱圖2，本發明第二實施例揭示的電磁屏蔽線境 12 20包括複數繞芯210(圖2中共顯示七個規芯）、每一繞芯 210外後|巴緣"貝層22〇、包覆於複數缓芯21〇外的一 屏蔽層230及-包覆於屏蔽層23〇外表面的外護套24〇。 屏蔽層230及絕緣介質層刎的間隙内可填充絕緣材料。 f中，每舰芯則及絕緣介質層220、屏蔽層23〇及外 4套240的構成、材料及屏蔽層23Q θ奈米碳管繩的製備 方法與第一實施例中的㈣削、絕緣介質層！20、屏蔽層 130及外遵套140的構成、材料及屏蔽層13Q _奈米碳 管繩的製備方法基本相同。 。月參閱圖3,本發明第三實施例揭示的電磁屏蔽線麗 3〇包括複數欖芯310(圖中共顯示五個镜芯）、每一镜芯 3—10外覆蓋-絕緣介質層32〇及一屏蔽層·、以及包覆於 複數缓芯310外表面的外護套34〇。屏蔽層33〇的作用在 於對各個缓芯310進行單獨的屏蔽，這樣不僅可防止外來 因素對㈣31G内部傳輸的電信號造成干擾而且可防止各 纜芯310内傳輸的不同電信號間相互發生干擾。其中，每 個瘦芯310、絕緣介質層32〇、屏蔽層33〇及外護套34〇的 構成、材料及屏蔽層33q内奈米碳管繩的製備方法與第一 實施例中的缓芯11G、絕緣介質層120、屏蔽層130及外護 套140的構成、材料及屏蔽層130内的奈米碳管繩的製備 方法基本相同。 曰紅上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法 曰出專利申。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例， 自不能以此_本案之巾料職圍。舉凡熟悉本案技藝 13 1329325 之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵 蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明第一實施例的電磁屏蔽線纜的截面結構 示意圖。 圖2係本發明第二實施例的電磁屏蔽線纜的截面結構 示意圖。 圖3係本發明第三實施例的電磁屏蔽線纜的截面結構 示意圖。 【主要元件符號說明】 電磁屏蔽線纜 10、20、30 110、 210、 310 120、 220、 320 130、 230、 330 140、 240、 340 纜芯 絕緣介質層 屏蔽層 外護套 14

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍

   2礙管束諸，雜奈米碳管B段具有大_等的 長度且每個奈米碳管束片段由多個相互平行的奈米碳管

   電磁屏蔽線纜為同軸線纜，包括由内至外同 的—纜芯、包霜纜忿外皂品沾—姐这人β 0 包括由内至外同軸依次設置 农構成， .如申請專 職、包縫料表_-輯介質層、包覆絕緣 介質層外表面的-屏蔽層聽覆屏蔽層外表面的一外護 套。 1如申請專利範圍第2項所述的電磁屏蔽線欖，其中，該 電磁屏蔽魏包括複數収、、複數分別包胁每一^ 外的絕緣介質層、包覆絕緣介質層的—屏 屏蔽層外表面的一外護套。 復 5.如申請專職_ 2項所義電磁賤線纜，其中，該 電磁屏蔽㈣包括複數岐、複數分別包覆於每一龄 外的％緣介質層、複數分別包覆於每—絕緣介質層外的 屏蔽層及包覆於屏蔽層外的一外護套。

   1329325 蔽線纜，其中，該奈米碳管繩直接或編織成網狀纏繞於 絕緣介質層外。 7. 如申請專利範圍第6項所述的電磁屏蔽線镜，其中，該 奈米碳管繩由100微米的奈米碳管束陣列拉出，其長度 為30厘米，直徑為200微米。

   8. 如申請專利範圍第7項所述的電磁屏蔽線纜，其中，該 絕緣介質層的材料為聚對苯二曱酸乙二醇酯、聚碳酸 酯、丙烯腈一丁二烯丙烯一苯乙烯共聚物或聚碳酸酯/丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。 9. 如申請專利範圍第1項所迟的電磁屏蔽線纜，其中，所 述繞这為多個導電絲相互纏繞形成。

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