1335036 - 099年07月13日按正替換頁 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係涉及一種線纜，尤其涉及一種具有電磁屏蔽功 能的線纜。 【先前技術】 [0002] 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。傳統的線纜内部設置有兩導體，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。 [0003] 一般情況下，電磁屏蔽線纜從内至外的，結構依次為形成 内導體的纜芯、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 φ 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 膜卷覆在絕緣介質層外而成的屏蔽層，需預先形成金屬 薄膜後卷覆於絕緣介質層外。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，是限制電磁屏蔽線纜量產的主要因素，另 外，大量使用金屬線或金屬薄膜材料作為屏蔽層，電磁 096113994 表單編號A0101 第3頁/共14頁 0993250135-0 1335036 099年07月13日梭正替換頁 屏蔽線纜的生產成本也較高。 [0004] 有鑒於此，確有必要提供一種電磁屏蔽線纜，該線纜内 部設置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】 [0005] 下面將藉由實施例進一步詳細說明一種電磁屏蔽線纜， 其具有良好的電磁屏蔽效果並且結構簡單適於低成本大 量生產。
[0006] 一種電磁屏蔽線纜，包括至少一纜芯、包覆於纜芯外的 至少一絕緣介質層、至少一電磁屏蔽層及外護套，其中 ，電磁屏蔽層包含複數奈米破管繩。 [0007] 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，因奈米碳管具有良好的導電性能從而使屏蔽層具 有<較強的屏蔽效果，另，該屏蔽層相較於現有技術中編 織金屬線或卷覆金屬薄膜結構簡單，更因此適於低成本 大量生產。 【實施方式】 [0008] 下面將結合附圖對本發明電磁屏蔽線纜的結構及其製造 方法作進一步之詳細說明。 [0009] 本發明電磁屏蔽線纜包括至少一纜芯、包覆於纜芯外的 至少一絕緣介質層、至少一電磁屏蔽層及外護套。 [0010] 請參閱圖1，本發明第一實施例的電磁屏蔽線纜10為電磁 屏蔽同軸線纜，包括一纜芯110、包覆於纜芯110外的絕 緣介質層120、包覆於絕緣介質層120外的屏蔽層130及 096113994 表單編號 A0101 第 4 頁/共 14 頁 0993250135-0 1335036 [0011]
099年07月13日修正替換頁 包覆於屏蔽層130外的外護套140。其中，纜芯110、絕 緣介質層120、屏蔽層130及外護套140同軸設置。 纜芯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，附圖中僅顯示一單獨的導電芯。導電芯或 導電絲均由導電材料製成，可選用導電金屬材料、導電 金屬合金材料、奈米碳管線或含奈米碳管的複合導電材 料。其中，導電金屬材料優選銅或鋁。導電金屬合金材 料優選銅鋅合金或銅銀合金，其中，銅鋅合金中銅的品 質百分比約為70%，鋅的品質百分比約為30% ;銅銀合金 中銅的品質百分比約為1 0%〜40%，銀的品質百分比約為 60%~90%。奈米碳管線為複數>米碳管間凡德瓦爾力首尾 相連從而形成預定長度的奈米碳管束。奈米碳管複合導 電材料由奈米碳管及含導電金屬的材料組成。優選地， 奈米碳管複合導電材料由奈米碳管及含銅材料製成，含 銅材料優選銅、銅鋅合金或銅銀合金。當奈米碳管複合 材料由銅及奈米碳管組成時，奈米碳管在銅材料中的重 量百分比約為0. 01%〜2% ;當奈米碳管複合材料由銅鋅合 金及奈米碳管組成時，銅鋅合金中銅的重量百分比約為 70%，鋅的重量百分比約為30%，奈米碳管在銅鋅合金中 的重量百分比約為0. 01%~2% ;當奈米碳管複合材料由銅 銀合金及奈米碳管組成，合金中銅的重量百分比約為 10%〜40%，銀的重量百分比約為60%~90%，奈米碳管在銅 銀合金中的重量百分比約為0. 01%~2%。 絕緣介質層120用於電氣絕緣，可選用聚四氟乙烯或奈米 粘土一高分子複合材料。奈米粘土一高分子複合材料中 096113994 表單编號A0101 第5頁/共14頁 0993250135-0 [0012] 1335036 099年07月13日按正替換頁 奈米粘土係奈米級層狀結構的矽酸鹽礦物，由多種水合 石夕酸鹽及一定量的氧化銘、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。高分子材料可選用矽樹脂、聚醯胺、聚烯烴 如聚乙烯或聚丙烯等，但並不以此為限。本實施例優選 奈米蒙脫土一聚乙烯複合材料，其具有良好的電氣絕緣 、耐火阻燃、低煙無鹵等特性，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。 [0013] 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120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 奈米碳管束片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。 [0014] 屏蔽層130中的奈米碳管繩的製備方法主要包括以下步驟 • · [0015] 步驟（一），製造奈米碳管束陣列。 [0016] 提供一平整光滑的基底，可選用p型或η型矽基底，本實 施例中選用Ρ型矽基底，其直徑為2英寸，厚350微米。 在基底上採用電子束蒸發法、熱沉積或濺射法等方法形 成厚度為幾奈米到幾百奈米的金屬催化劑層，其中金屬 催化劑可為鐵（Fe)、鈷（Co)、鎳（Ni)或其合金之一，優 選用鐵為催化劑，沉積厚度約為5奈米。 [0017] 而後將沉積有催化劑的基底在空氣中退火，退火溫度範 096113994 表單編號A0101 第6頁/共14頁 0993250135-0 1335036 099年07月13日修正替換頁 圍為30 0〜40 0°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650°C。 [0018] 再通入30 seem碳源氣與300 seem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。 [0019] 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。 [0020] 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： 'i V * . ·.
[0021] (1)基底平整光滑； ；.
[0022] (2)奈米碳管束陣列的生長速度快； [0023] (3)碳源氣的分壓要低。 [0024] 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。 [0025] 奈米碳管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。而奈米碳管束陣列的生長速度正 比於催化劑與反應爐的溫度差。可通過調整碳源氣的流 速控制催化劑的溫度，而反應爐的溫度可直接控制。 096113994 表單編號 A0101 第 7 頁/共 14 頁 0993250135-0 1335036 099年07月13日修正替換頁 [0026] 在本實施例中，催化劑與反應爐的最低溫度差控制為50 °C，碳源氣的分壓要低於20%，最好是低於10%。 [0027] 步驟（二），製造奈米碳管繩。 [0028] 從奈米碳管束陣列中選定一包括複數奈米碳管束的奈米 碳管束片段，並使用拉伸工具拉伸該奈米碳管束片段， 使奈米碳管繩沿拉伸方向形成。 [0029] 在拉伸過程中，奈米碳管束片段在拉力的作用下沿拉力 方向伸長的同時，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一起，形成奈米碳管繩。 [0030] 拉伸所用的力的大小取決於所選奈米碳管束片段的寬度 :該寬度越寬，所需要的力越大。由實驗資料得出0. 1毫 牛的力可拉出200微米寬的奈米碳管繩。在本實施例中高 度為100微米的奈米碳管束陣列可拉出長度為30厘米、直 徑為200微米的奈米碳管繩。 [0031] 外護套140由絕緣材料製成，可選用奈米粘土一高分子材 料的複合材料，其中奈米粘土可為奈米高嶺土或奈米蒙 < 脫土，高分子材料可為矽樹脂、聚醯胺、聚烯烴如聚乙 烯或聚丙烯等，但並不以此為限。本實施例優選奈米蒙 脫土一聚乙烯複合材料，其具有良好的機械性能、耐火 阻燃性能、低煙無齒性能，不僅可為線纜提供保護，有 效抵禦機械、物理或化學等外來損傷，同時還能滿足環 境保護的要求。 [0032] 請參閱圖2，本發明第二實施例揭示的電磁屏蔽線纜20包 括複數纜芯210 (圖2中共顯示七個纜芯）、每一纜芯210 096113994 表單編號 A0101 第 8 頁/共 14 頁 0993250135-0 1335036 I 099年07月13日按正替換頁] 外覆蓋一絕緣介質岸？9n ---一 曰U、包覆於複數纜芯210外的一屏 蔽層230及一包覆於屉# 復於屏敝層230外表面的外護套24〇。屏 .蔽層230及絕緣介質；^ 貝層220的間隙内可填充絕緣材料。其 I，每㈣芯21G及絕緣介質層咖、屏_3〇及外護 240的構成材料及屏蔽層㈣奈純管繩的製備方 法與第一實施例中的缀〜 現心110 '絕緣介質層120、.屏蔽層 材料及屏蔽層130内的奈求碳 官繩的製備方法基本相同。 [0033] 睛參閱圖3，本發明坌3均^ t 弟二實細•例揭示的電磁屏蔽線纜30包 複數Uio (圖中共顯示五個境芯）、每—窺芯 外覆蓋-絕緣介質層32Q及_；屏蔽層价以及包覆於複 U1 0外表面的外護套咖。屏蔽’層綱的作用在於 對各個镜芯310進行單獨的屏蔽，這樣不僅可防止外來因 310内。p傳輸的電信號造成干擾而且可防止各纜 幻10内傳輸的不同電信號間相互發生干擾。其中，每個 ^310、絕緣”質層32〇、屏蔽層33〇及外護套綱的構 成、材料及屏蔽層330内奈米碳管繩的製備方法與第一實 施例中的欖芯110、絕緣介質層12〇、屏蔽層13〇及外護 40的構成、材料及屏蔽層13()内的奈米碳管繩的製備 方法基本相同》 096113994 上所述’本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提 專斥J申m H ’以上所述者僅為本發明之較佳實施例 ’自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案 技藝之人士援依本發明之精神所狀等效修飾或變化， 旮應涵蓋於以下申請專利範圍内。 表單坞珑Α0101 第9頁/共14頁 0993250135-0 1335036 099年07月13日按正替換頁 [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] [0040] [0041] [0042] 096113994 【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】 電磁屏蔽線規 10 ' 20 ' 30 纜芯 110 、 210 、 310 絕緣介質層 120 、 220 、 320 屏蔽層 130 、 230 、 330 外護套 140、240、340 • 表單編號A0101 第10頁/共14頁 0993250135-0