TWI749270B

TWI749270B - 扁平數據傳輸線纜

Info

Publication number: TWI749270B
Application number: TW107137992A
Authority: TW
Inventors: 陳億昌
Original assignee: 凡甲科技股份有限公司
Priority date: 2018-06-07
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2021-12-11
Also published as: TW202211261A; TW202000451A; TWI775668B

Abstract

本發明提供一種扁平數據傳輸線纜，其包括複數並排設置的導線，所述導線至少包括一對差分訊號線和接地線。每一導線分別具有位於中心位置處的導體、包覆導體周圍的第一包覆層、包覆第一包覆層周圍的第二包覆層。所述第一包覆層之介電係數低於第二包覆層之介電係數。所述數據傳輸線纜還包括包覆複數所述導線的塑膠層、採用金屬料帶呈螺旋纏繞設置於所述塑膠層外側而形成的金屬層。所述金屬層至少具有鋁箔層和設置於鋁箔層朝向塑膠層一側的粘結層，所述金屬層藉由所述粘結層熱熔後粘結固定於塑膠層外側。

Description

扁平數據傳輸線纜

本發明涉及一種扁平數據傳輸線纜，尤其涉及一種高頻傳輸性能較好的扁平數據傳輸線纜。

於3C產業中，傳輸線纜可作為兩個電子裝置之間電性連接的媒介且可穩定的進行所預期的訊號傳輸作業，藉此，傳輸線纜普遍地應用於各種電子裝置。其中與USB、HDMI、DVI、Displayport等介面連接的傳輸線纜具有傳輸速率高、距離遠、品質高而受大眾喜愛，使用數量也日益增加。該等傳輸線纜內部具有多條金屬導線，包括有差分訊號線和接地線等。該多條金屬導線通常僅靠外側的麥拉層與金屬層進行固定，固定後會於金屬層和導線之間存在空氣，進而影響導線的高頻傳輸性能。另，隨著電腦技術的發展，電腦硬碟及主機板等電子產品資料傳輸的速度愈來愈快，傳輸頻率也愈來愈高，於高頻、超高頻資料傳輸領域，控制差分訊號線之差分阻抗對高速數位訊號的完整性係非常重要的，習知導線設置已無法滿足要求。

有鑒於此，確有必要對習知數據傳輸線纜作進一步改進，以解決上述問題。

本發明之目的在於提供一種高頻傳輸性能較好的扁平數據傳輸線纜。

為實現上述目的，本發明提供了一種扁平數據傳輸線纜，包括複數並排設置的導線，所述導線至少包括一對差分訊號線和接地線，每一導線分別具有位於中心位置處的導體、包覆導體周圍的第一包覆層、包覆第一包覆層周圍的第二包覆層，所述第一包覆層之介電係數低於第二包覆層之介電係數；所述數據傳輸線纜還包括包覆複數所述導線的塑膠層、採用金屬料帶呈螺旋纏繞設置於所述塑膠層外側而形成的金屬層，所述金屬層至少具有鋁箔層和設置於鋁箔層朝向塑膠層一側的粘結層，所述金屬層藉由所述粘結層熱熔後粘結固定於塑膠層外側。

作為本發明之進一步改進，所述第一包覆層為絕緣包覆層，所述第二包覆層為吸波層。

作為本發明之進一步改進，所述金屬層還具有設置於鋁箔層背離塑膠層一側表面的絕緣層。

作為本發明之進一步改進，所述金屬層中鋁箔層及絕緣層的厚度之和為0.010mm至0.055mm。

作為本發明之進一步改進，所述金屬料帶之寬度為扁平數據傳輸線纜之線寬的0.5至3倍。

作為本發明之進一步改進，所述金屬料帶於螺旋纏繞於塑膠層外側時形成有重疊區，金屬料帶之纏繞重疊率為所述金屬料帶寬度的15%至50%。

作為本發明之進一步改進，所述重疊區之寬度至少為0.8mm。

作為本發明之進一步改進，所述金屬料帶相較所述扁平數據傳輸線纜寬度方向的纏繞角度為40°至55°。

作為本發明之進一步改進，所述扁平數據傳輸線纜之導體外緣至塑膠層外緣的距離為0.1mm至0.45mm。

作為本發明之進一步改進，前述差分訊號線之導體外徑相同，前述差分訊號線之中心間距與差分訊號線之導體外徑之間的比值為1.5至2.8。

本發明藉由將導線外側位於內側的第一包覆層之介電係數設置為低於位於外側的第二包覆層之介電係數，可藉由介電係數較小之第一包覆層提供第一導體較好的訊號傳輸環境，而第二包覆層之介電係數較高時可有效抑制外界電磁干擾，對第一導體與外界進行有效隔絕，保證高頻、超高頻訊號傳輸；再者，將金屬層設置為藉由金屬料帶採用螺旋纏繞方式設置於塑膠層外側，可實現金屬層與塑膠層之間的緊密纏繞貼合；又，於金屬層朝向塑膠層的一側設置粘結層，不僅可直接藉由粘結的方式將金屬層固定於塑膠層外側，無需麥拉層的介入固定，使得整個線纜可以做得更薄，更柔軟；而且於粘結時還可將空氣排出，又因為黏結固定，使得排出的空氣無法進入，達到密實的效果，進而達到緊密包覆，高頻傳輸性能佳且柔軟輕薄的效果。

請一併參閱第一圖至第三圖所示為本發明扁平數據傳輸線纜100之第一較佳實施例。所述扁平數據傳輸線纜100包括複數並排設置的導線1，所述導線1至少包括一對差分訊號線2和接地線3，所述接地線3可用以抑制差分訊號對旁側的訊號干擾。所述導線1之排列方式為接地線3、差分訊號線2之迴圈並排排列方式，並且並排設置的導線1數量在3~50根之間。至少各對差分訊號線2之所述導體11的外徑相同。於本發明中，所有導線1之導體11外徑均相同，並且間距也相同。

每一導線1分別具有位於中心位置處的導體11、包覆導體11周圍的第一包覆層12、包覆第一包覆層12周圍的第二包覆層13。

於本發明中，所述第一包覆層12之介電係數設置為低於第二包覆層13之介電係數。

具體地，於本發明中，所述第一包覆層12設置為採用介電係數相對較低的絕緣材料製成，主要用以提供每一導體11較好的訊號傳輸環境，減少訊號之傳播延遲，保證訊號的高速有效傳輸，減小訊號衰減。而所述第二包覆層13設置為介電係數相對較高，主要在於抑制外界電磁波干擾，從而對每一導體11與外界進行有效隔絕，保證內部高頻、超高頻訊號傳輸；該第二包覆層13優選設置為吸波層。

進一步地，本發明中所述扁平數據傳輸線纜100還包括包覆複數所述導線1的塑膠層4、採用金屬料帶呈螺旋纏繞設置於所述塑膠層4外側而形成的金屬層5。於本發明中，所述金屬層5至少具有鋁箔層51和設置於鋁箔層51朝向塑膠層4一側的粘結層52，從而使得金屬層5可藉由所述粘結層52經熱熔後粘結固定於所述塑膠層4外側表面上。

本發明一方面將金屬層5設置為藉由金屬料帶採用螺旋纏繞方式設置於塑膠層4外側，可實現金屬層5與塑膠層4之間的緊密纏繞貼合；另一方面，於金屬層5朝向塑膠層4的一側設置粘結層52，不僅可直接藉由粘結的方式將金屬層5固定於塑膠層4外側，無需麥拉層的介入固定，使得整個線纜可以做得更薄，更柔軟；而且於粘結時還可將空氣排出，又因為黏結固定，使得排出的空氣無法進入，避免空氣對高頻訊號傳輸產生影響，達到密實的效果，進而達到緊密包覆，高頻傳輸性能佳且柔軟輕薄的效果。

結合上述第一包覆層12、第二包覆層13、塑膠層4和金屬層5的設置，可保證使每對所述差分訊號線2之中心間距與導體11之外徑之間的比值為1.5至2.8時，使得每對差分訊號線2之差分阻抗得以有效減小，有效控制一般要求的75Ω至110Ω的範圍內，耦合效應增強，保證高頻訊號的長距離傳輸。

具體地，本發明上述設置，可使得於每對所述差分訊號線2之中心間距和其導體11外徑之間的比值為1.5至2.8時，保證每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗為79Ω至106Ω。

於本發明中，所述塑膠層4包覆於所述導線1周圍，並且其包覆後的整體厚度在0.3mm至1mm之間，優選為0.3mm至0.55mm之間。所述塑膠層4之厚度可設置為儘量薄，至少保證對所有導線1之相對位置進行固定即可。並且上述塑膠層4可設置為採用介電係數接近空氣的塑膠材料製成，藉此可使得塑膠層4之阻抗較小，從而可進一步提供差分訊號線2較好的訊號傳輸環境，減少訊號的傳播延遲和干擾，保證訊號的高速有效傳輸，減小訊號衰減。

更進一步地，本發明中優選將所述扁平數據傳輸線纜100中所述導體11外緣至塑膠層4外緣之間的距離在0.1mm至0.45mm之間，優選為0.15mm至0.35mm之間。上述距離也即為導體11與金屬層5之間的距離，因所述金屬層5用於遮罩外界訊號干擾，保證高頻、超高頻訊號傳輸，從而上述距離也為影響導線1進行高頻資料傳輸的要素之一，於距離越小時，阻抗越小，高頻性能越好，同時整個扁平數據傳輸線纜100的厚度也越小，更加柔軟輕薄。惟，於厚度過小時，金屬層5則會對導體11之訊號傳輸造成影響，本發明上述區間可較好地滿足各方面需求。

另，如第二圖所示，所述金屬層5中鋁箔層51的設置，可有效遮罩外界電磁干擾，即對差分訊號線2與外界進行有效隔絕，保證高頻、超高頻訊號傳輸。又，金屬層5還具有防火功能。

結合上述，本發明中導體11外側的包覆層設置，可使得差分訊號線2之導體11進行資訊傳輸時具有較好的訊號傳輸環境，減少訊號的傳播延遲，保證訊號的高速有效傳輸，減小訊號衰減，又可避免外界干擾。而金屬層5設置為藉由金屬料帶採用螺旋纏繞方式設置於塑膠層4外側，可實現金屬層5與塑膠層4之間的緊密纏繞貼合；再者，於金屬層5朝向塑膠層4的一側設置粘結層52，不僅可直接藉由粘結的方式將金屬層5固定於塑膠層4外側，無需麥拉層的介入固定，使得整個線纜可以做得更薄，更柔軟；而且於粘結時還可將空氣排出，又因為黏結固定，使得排出的空氣無法進入，避免空氣對高頻訊號傳輸產生影響，達到密實的效果，進而達到緊密包覆，高頻傳輸性能佳且柔軟輕薄的效果。

具體地，於每對前述差分訊號線2之中心間距和其導體11外徑之間的比值為1.55至2.31時，可使得每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗在79Ω至91Ω。

為進一步保證扁平數據傳輸線纜100的柔軟輕薄，本發明中所述導體11外徑採用31AWG或32AWG或33AWG，此時，每對所述差分訊號線2之中心間距設置為0.28mm至0.52mm，可保證每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗為79Ω至91Ω。於中心間距每差0.01mm時，差分阻抗相差1.5Ω。

其中，於導體11外徑採用31AWG時，將每對所述差分訊號線2之中心間距設置為0.44至0.52mm，可保證每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗為79Ω至91Ω；具體地，於中心間距為0.48mm時，可使每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗控制在85Ω。

於導體11外徑採用32AWG時，將每對所述差分訊號線2之中心間距設置為0.36至0.44mm，可保證每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗為79Ω至91Ω。具體地，於中心間距為0.40mm時，可使每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗控制在85Ω。

於導體11外徑採用33AWG時，將每對所述差分訊號線2之中心間距設置為0.28至0.36mm，可保證每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗為79Ω至91Ω。具體地，於中心間距為0.32mm時，可使所述差分訊號線2之間的差分阻抗控制在85Ω。

另，於每對所述差分訊號線2之中心間距和其導體11外徑之間的比值為2.18至2.84時，使得每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗為94Ω至106Ω。

為進一步保證扁平數據傳輸線纜100的柔軟輕薄，本發明中所述導體11外徑採用33AWG或34AWG；此時，每對所述差分訊號線2之中心間距設置為0.35mm至0.51mm，可保證每對所述差分訊號線2的差分阻抗為94Ω至106Ω。在中心間距每差0.01mm時，差分阻抗相差1.5Ω。

其中，本發明中，於導體11外徑採用33AWG時，將每對所述差分訊號線2之中心間距設置為0.43至0.51mm，可保證每對所述差分訊號線2的差分阻抗為94Ω至106Ω；具體地，於中心間距為0.47mm時，可使每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗控制於100Ω。

於導體11外徑採用34AWG時，將每對所述差分訊號線2之中心間距設置為0.35至0.43mm，可保證每對所述差分訊號線2的差分阻抗為94Ω至106Ω；具體地，於中心間距為0.39mm時，可使每對所述差分訊號線2之間的差分阻抗控制於100Ω。

又，本發明中所述金屬層5還具有設置於鋁箔層51背離塑膠層4一側表面的絕緣層53，該絕緣層53的設置即可替代習知技術中的麥拉層，對外絕緣，又可保護鋁箔層51。

進一步地，所述金屬層5中，鋁箔層51和絕緣層53的厚度之和為0.010mm至0.055mm，優選為0.015mm至0.025mm之間，以於實現對外遮罩時又可儘量減小整個線纜的厚度。

另，上述螺旋纏繞之金屬料帶的選擇，本發明中採用寬度為所述扁平數據傳輸線纜100之寬度的0.5至3倍的寬度，優選為0.5至2倍，該種寬度區間下，纏繞更加方便且方便把握纏繞的緊實程度，還可保證纏繞後整個數據傳輸線纜的柔軟度。

進一步地，金屬料帶於進行螺旋纏繞形成金屬層5時，所述金屬層5形成有重疊區54；優選地，使得金屬料帶的纏繞重疊率為所述金屬料帶寬度的15%至50%，即重疊區54占金屬料帶寬度的15%至50%；重疊區54之寬度至少為0.8mm，優選為至少重疊1mm，藉此可方便掌控，保證纏繞的有效性，避免纏繞後的相鄰金屬料帶之間崩開而相互脫離，進而造成遮罩漏區。又，所述金屬料帶相較所述扁平數據傳輸線纜100寬度方向的纏繞角度為40°至55°，優選為45°至53°。

特別需要指出，對於本領域之普通技藝人員來說，在本發明之教導下所作之針對本發明之等效變化，仍應包含在本發明申請專利範圍所主張之範圍中。

100‧‧‧扁平數據傳輸線纜1‧‧‧導線2‧‧‧差分訊號線3‧‧‧接地線11‧‧‧導體12‧‧‧第一包覆層13‧‧‧第二包覆層4‧‧‧塑膠層5‧‧‧金屬層51‧‧‧鋁箔層52‧‧‧粘結層53‧‧‧絕緣層54‧‧‧重疊區

第一圖係本發明扁平數據傳輸線纜一較佳實施例的部分立體示意圖。第二圖係第一圖所示扁平數據傳輸線纜的前視圖。第三圖係第一圖所示扁平數據傳輸線纜的俯視圖。

100‧‧‧扁平數據傳輸線纜

1‧‧‧導線

2‧‧‧差分訊號線

3‧‧‧接地線

11‧‧‧導體

12‧‧‧第一包覆層

13‧‧‧第二包覆層

4‧‧‧塑膠層

5‧‧‧金屬層

51‧‧‧鋁箔層

52‧‧‧粘結層

53‧‧‧絕緣層

Claims

一種扁平數據傳輸線纜，包括複數並排設置的導線，所述導線至少包括一對差分訊號線和接地線；其中，每一導線分別具有位於中心位置處的導體、包覆導體周圍的第一包覆層、包覆第一包覆層周圍的第二包覆層，所述第一包覆層之介電係數低於第二包覆層之介電係數；所述數據傳輸線纜還包括包覆複數所述導線的塑膠層、採用金屬料帶呈螺旋纏繞設置於所述塑膠層外側而形成的金屬層，所述金屬層至少具有鋁箔層和設置於鋁箔層朝向塑膠層一側的粘結層，所述金屬層藉由所述粘結層熱熔後粘結固定於塑膠層外側。
如申請專利範圍第1項所述之數據傳輸線纜，其中所述第一包覆層為絕緣包覆層，所述第二包覆層為吸波層。
如申請專利範圍第1項所述之數據傳輸線纜，其中所述金屬層還具有設置於鋁箔層背離塑膠層一側表面的絕緣層。
如申請專利範圍第3項所述之數據傳輸線纜，其中所述金屬層中鋁箔層及絕緣層的厚度之和為0.010mm至0.055mm。
如申請專利範圍第1項所述之數據傳輸線纜，其中所述金屬料帶之寬度為扁平數據傳輸線纜之線寬的0.5至3倍。
如申請專利範圍第5項所述之數據傳輸線纜，其中所述金屬料帶於螺旋纏繞於塑膠層外側時形成有重疊區，金屬料帶之纏繞重疊率為所述金屬料帶寬度的15%至50%。
如申請專利範圍第6項所述之數據傳輸線纜，其中所述重疊區之寬度至少為0.8mm。
如申請專利範圍第7項所述之數據傳輸線纜，其中所述金屬料帶相較所述扁平數據傳輸線纜寬度方向的纏繞角度為40°至55°。
如申請專利範圍第1項所述之數據傳輸線纜，其中所述扁平數據傳輸線纜之導體外緣至塑膠層外緣的距離為0.1mm至0.45mm。
如申請專利範圍第1項所述之數據傳輸線纜，其中前述差分訊號線之導體外徑相同，前述差分訊號線之中心間距與差分訊號線的導體外徑之間的比值為1.5至2.8。