TWM451646U - 屏蔽線纜結構及其組合 - Google Patents

Description

屏蔽線纜結構及其組合

本創作係有關於一種屏蔽線纜，尤其係有關一種傳輸高頻信號且易辨識/加工的差分信號屏蔽線纜。

目前在高頻電路設計中，例如低電壓差分訊號(Low-voltage differential signaling，LVDS)、USB及1394等傳輸協定都是採用差分信號(Differential Signal,DS)。差分信號是一種電子訊號系統，可滿足現今對高效能資料傳輸應用的需求，同時系統供電電壓可減低到2伏特，其中LVDS於1995年11月ANSI/TIA/EIA-644規劃「Electrical Characteristics of Low Voltage Differential Signaling(LVDS)Interface Circuits.」完成認證，其電壓輸出與接收端需要100歐姆(Ω)的終端阻抗(Terminating Impedance)。

由於差分信號與傳統的一根信號線一根地線(即單端信號)走線的做法相比，更具有抗干擾能力、有效抑制電磁干擾(Electromagnetic Disturbance,EMI)以及時序定位精確等優點，因此電路中最關鍵的訊號傳輸往往採用差分訊號結構設計。為了確保差分設計對訊號傳輸的完整性，通常都要求差分訊號傳輸線在電路板上要彼此等長、等寬、緊密靠近且在同一層面的兩根線。在此所指的等長是為了保證兩個差分訊號時刻保持相反極性，以減少共模分量。等寬則主要是為了保證兩條差分阻抗一致，來達到所有高頻的微波信號皆能傳送至負載點，減少訊號反射回來源點(Original point)，從而提升能源效益。這目的即稱之為阻抗匹配(Impedance matching)。

如圖1所示，台灣新型專利證書號第M400646U1揭露一種 線纜10，包含芯線13、接地線14及金屬箔12。金屬箔12包覆芯線13及接地線14，其中芯線13包含用於傳輸高頻訊號的導電線芯132及覆蓋導電線芯132的絕緣層131。如圖所示之習知技術中，線纜10更包含位於芯線13及接地線14外部，以吸收線纜10外部電磁波的吸波帶11。吸波帶11的材質由磁性吸波材料以及可塑性材料混合構成，其結構穩定且可令芯線13的導電線芯132傳輸訊號時免受外界電磁波干擾，以確保訊號傳輸的可靠性。

由於如圖1所示之線纜10結構，成對的芯線13彼此鉸合構成，在應用於間距很小的連接器或電路板上時，通常十分不易辨認拉到負載點的芯線13是否就是來源點的芯線13，造成加工上的不便，加工工時不易縮短，也不易導入自動化加工。有鑒於此需要一種加工性加、同樣具有抗電磁干擾性能、能穩定進行高頻信號傳輸且製造簡單的線纜，以彌補先前技術中之上述缺陷。

本創作之主要目的在於提供一種易於辨識並縮短加工工時的屏蔽線纜結構及其組合。

本創作之另一目的在於提供一種可導入自動化生產，大量生產的屏蔽線纜結構及其組合。

本創作之另一目的在於提供一種可控制特性阻抗於一定範圍的屏蔽線纜結構及其組合。

本創作之另一目的在於提供一種結構簡單、成本較低的屏蔽線纜結構及其組合。

本創作提供一種屏蔽線纜結構，包含導電芯線、絕緣層及金屬箔層。導電芯線位於該線纜的中心。絕緣層包覆導電芯 線。金屬箔層包覆並纏繞絕緣層，使線纜結構的特性阻抗(characteristic impedance)介於40~55歐姆之間。

在本實施例中，金屬箔層外另包含貼附聚酯薄膜(mylar)或/及黏膠。當聚酯薄膜與金屬箔層之間另包含黏膠時，使聚酯薄膜得以貼附於金屬箔層上，如此令線纜具有更佳的絕緣性能。單一線纜的絕緣層厚度及其材質或其它因素均可控制線纜特性阻抗的大小。例如控制絕緣層厚度介於0.08~0.2公釐(millimeter)，或其材質包含熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer，TPE)、聚乙烯(PE)或鐵氟龍(Teflon)，均可控制線纜的特性阻抗介於一定範圍。

本創作另提供一種屏蔽線纜組合，包含第一線纜結構及第二線纜結構。第一線纜結構具有第一導電芯線，分別由第一絕緣層及第一鋁箔層包覆而成。第一線纜結構具有第一識別顏色。第二線纜結構具有第二導電芯線，分別由第二絕緣層及第二鋁箔層包覆而成。第二纜線結構具有第二識別顏色，且第二識別顏色不同於第一識別顏色。由於第一線纜結構與第二線纜結構的設計特性，使兩線纜的特性阻抗加總介於80~110歐姆之間。

在本實施例中，第一識別顏色包含以第一鋁箔層或該聚酯薄膜來識別，第二識別顏色包含以第二鋁箔層或聚酯薄膜來識別。每一第一線纜結構或第二線纜結構另可纏繞並包覆mylar，用以增加耐熱、耐寒、耐潮、耐水、耐化學腐蝕等相關特性。關於控制特性阻抗值及其他相關結構，請參前述實施例所述，在此不再贅述。

本創作更提供一種具有電路佈局的屏蔽線纜組合。在此所述之電路佈局包含但不限於印刷電路板、連接器端子或連接 器。在本實施例中，電路佈局具有至少二接點，分別與第一導電芯線及第二導電芯線電性耦接。由於每一第一/第二線纜結構設計，使兩線纜的特性阻抗加總介於80~110歐姆之間。其餘線纜結構請參前述實施例所述，在此不再贅述。

本創作係一種成對且各自獨立的線纜結構來控制特性阻抗，也易於識別及拉線加工之屏蔽線纜結構及其組合。在此所述之線纜結構較佳係應用於低電壓差動信號傳輸介面(LVDS)、萬用串列匯流排傳輸介面(USB2.0/3.0)、序列先進技術附件(SATA)、高解析度多媒體介面(HDMI)、數位音樂加密技術介面(SDMI)及IEEE1394等傳輸介面之高頻訊號傳輸系統的連接器、電子裝置、檢測醫療器具或其它相關設備中。此外，本創作之線纜結構所要控制特性阻抗，介在80~110Ω之間，其公式如下：

如此以與例如液晶顯示介面、系統主機板介面的電路阻抗(Z)相匹配，藉此降低電磁干擾(EMI)和減少雜訊(noise)干擾。

如圖2~圖4所示，本創作是一種屏蔽線纜結構100包含導電芯線102、絕緣層104及金屬箔層106。導電芯線102位於線纜結構100的中心。絕緣層104包覆導電芯線102。金屬 箔層106包覆並纏繞絕緣層104，藉以控制線纜結構100的特性阻抗介於40~55歐姆之間。在如圖2所示的實施例中，絕緣層104厚度較佳介於0.08~0.2公釐，或控制絕緣層104材質包含但不限於熱塑性彈性體(TPE)、聚乙烯(PE)、鐵氟龍(Teflon)等材質，藉以控制線纜100的特性阻抗介於40~55歐姆之間。此外，金屬箔層106可包括任何合適的導電箔材，包括但不限於銅箔、銀箔、鋁箔、金箔及其組合，其可降低線纜結構100所產生之電磁干擾(EMI)問題，同時避免使用傳統導電布所面臨成本較高之問題。

為利於金屬箔層106纏繞並包覆在絕緣層104外表面上，會以具有黏膠110或熱融膠的銅箔、鋁箔或其合金薄等貼附於絕緣層104上。然而若貼附不具黏性的金屬箔層106於絕緣層104上時，亦可施以黏膠110於金屬箔層106內表面或絕緣層104外表面，再將金屬箔層106貼附於絕緣層104上即可，視設計而改變。在此所述之導電芯線102是用來傳輸電訊號，材料以銅、鋁、金或銅鋅合金等金屬材料為主。如圖2所示之導電芯線102較佳是單芯線；然而在其它不同的實施例中，導電芯線102亦可為3芯、7芯或其它不同的芯線組合。

如圖3及圖4所示，金屬箔層106外更包含貼附一層聚酯薄膜(mylar)108或/及黏膠110。當欲貼附mylar108於金屬箔層106上時，可使用具有黏膠110或熱融膠的mylar 108貼附，使金屬箔層106在加工切斷時不會散開。在其它不同的實施例中，亦可使用不具有黏膠的聚酯薄膜108反向纏繞於金屬箔層106。此外，黏膠110亦可包括一或多個添加劑及/或填充劑以提供適合於預期應用之性質。Mylar108得視需要添加不同化學物質或添加劑，用以增加耐熱、耐寒、耐潮、耐水、耐 化學腐蝕等不同特性，其材質包括但不限於聚酯、聚醯亞胺、聚醯胺-醯亞胺、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚苯硫醚、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚矽氧橡膠、乙烯-丙烯-二烯橡膠、聚胺基甲酸酯、丙烯酸酯、聚矽氧、天然橡膠、環氧樹脂及合成橡膠黏著劑。

在一些情況下，Mylar108亦可與金屬箔層106互換，視需要或設計而改變。針對一些情況，Mylar108或金屬箔層106亦可調整其厚度或材質，以控制整體線纜結構100之特性阻抗值。在如圖4所示的實施例中，絕緣層104厚度d較佳設計於0.08~0.2公釐。依上述特性阻抗(Z0)公式可知，控制相關介質厚度(H)和導線厚度(T)會比控制線寬(W)對特性阻抗的影響較為顯著。

如圖5及圖6所示，本創作另提供一種屏蔽線纜組合，包含成對各自獨立的第一線纜結構200及第二線纜結構300，用以控制成對線纜結構的特性阻抗，也具有拉線時易於識別及加工便利的特點。第一線纜結構200具有第一導電芯線202，分別由第一絕緣層204、第一鋁箔層206及mylar 208包覆而成，使第一線纜結構200具有第一識別顏色212。在如圖5所示之實施例中，第一識別顏色212較佳以最外層的mylar 208來識別。然而在不同的實施例中，若最外層為第一鋁箔層206時，則以第一鋁箔層206為其識別顏色，例如白、紅、綠、黃、藍等。換言之，不論第一識別顏色212為第一鋁箔層206或mylar 208都是為了拉線/佈線加工時，可以清楚分辨是否其線纜本身。

第二線纜結構300具有第二導電芯線302，分別由第二絕緣層304、第二鋁箔層306及mylar 308包覆而成。第二纜線 結構300具有第二識別顏色312，且第二識別顏色312不同於第一識別顏色212，以便於後端的製造加工製程。如圖5所示，第二識別顏色312較佳是指最外層的mylar 308來識別。然而在不同的實施例中，若最外層為第二鋁箔層306時，則以第二鋁箔層306為其識別顏色，例如白、紅、綠、黃、藍等。此外，第一線纜結構200與第二線纜結構300間形成預定距離D，使兩線纜結構的特性阻抗介於80~110歐姆之間。也就是說，藉由前述實施例所述控制單一纜線結構的特性阻抗，使成對的纜線組合的特性阻抗亦可達到80~110歐姆之間。關於第一/第二線纜結構200/300如何控制特性阻抗及其他相關結構，請參前述實施例所述，在此不再贅述。

本創作更提供一種具有電路佈局的屏蔽線纜組合。也就是說，將本創作屏蔽線纜組合應用於具有電路佈局之包含但不限於印刷電路板、連接器端子、連接器或其它適合裝置。在一較佳的情況中，電路佈局具有至少二接點，用以分別與第一導電芯線及第二導電芯線電性耦接，以傳導高頻訊號。由於第一線纜結構與第二線纜結構設計，使兩線纜結構的特性阻抗加總介於80~110歐姆之間。其餘屏蔽線纜結構請參前述實施例所述，在此不再贅述。

於本創作說明中所述之實施例僅說明本創作之原理及其功效，並非用以限制本創作。因此，熟習於此技術之人士可於不違背本創作之精神下，對上述實施例進行修改及變化。本創作之權利範圍應如下述之申請專利範圍所列。

100‧‧‧屏蔽線纜結構

102‧‧‧導電芯線

104‧‧‧絕緣層

106‧‧‧金屬箔層

108、208、308‧‧‧聚酯薄膜(mylar)

110、210、310‧‧‧黏膠

200‧‧‧第一線纜結構

202‧‧‧第一導電芯線

204‧‧‧第一絕緣層

206‧‧‧第一鋁箔層

212‧‧‧第一識別顏色

300‧‧‧第二線纜結構

302‧‧‧第二導電芯線

304‧‧‧第二絕緣層

306‧‧‧第二鋁箔層

312‧‧‧第二識別顏色

d‧‧‧厚度

圖1為習知線纜結構立體圖； 圖2為本創作屏蔽線纜結構之立體圖；圖3為本創作另一屏蔽線纜結構另一立體圖；圖4為圖3之剖視圖；圖5為本創作屏蔽線纜組合之立體圖；以及圖6為圖5之剖視圖。

200‧‧‧第一線纜結構

202‧‧‧第一導電芯線

204‧‧‧第一絕緣層

206‧‧‧第一鋁箔層

212‧‧‧第一識別顏色

300‧‧‧第二線纜結構

302‧‧‧第二導電芯線

304‧‧‧第二絕緣層

306‧‧‧第二鋁箔層

312‧‧‧第二識別顏色

208、308‧‧‧聚酯薄膜(mylar)

210、310‧‧‧黏膠

Claims (12)

1. 一種屏蔽線纜結構，包含：一導電芯線，位於該線纜的中心；一絕緣層，包覆該導電芯線；以及一金屬箔層，包覆並纏繞該絕緣層，使該線纜結構的特性阻抗(characteristic impedance)介於40~55歐姆之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之屏蔽線纜結構，其中該絕緣層的厚度介於0.08~0.2公釐(millimeter)，且材質包含熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer，TPE)、聚乙烯(PE)或鐵氟龍(Teflon)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之屏蔽線纜結構，其中該金屬箔層包含鋁箔層或銅箔層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之屏蔽線纜結構，另包含一黏膠，使該金屬箔層纏繞並貼附於該絕緣層上。
5. 如申請專利範圍第1項所述之屏蔽線纜結構，另包含一聚酯薄膜(mylar)或一黏膠，該聚酯薄膜反向纏繞該金屬箔層，或以該黏膠使該聚酯薄膜纏繞並貼附於該金屬箔層上。
6. 一種屏蔽線纜組合，包含：一第一線纜結構，具有一第一導電芯線，分別由一第一絕緣層及一第一鋁箔層包覆而成，其中該第一線纜結構具有一第一識別顏色；以及一第二線纜結構，具有一第二導電芯線，分別由一第二絕緣層及一第二鋁箔層包覆而成，其中該第二纜線結構具有一第二識別顏色，且該第二識別顏色不同於該第一識別顏色，其中該第一線纜結構與該第二線纜結構的特性阻抗總合介於80~110歐姆之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之屏蔽線纜組合，其中該第一線纜結構及該第二線纜結構另包含一聚酯薄膜(mylar)，分別包覆並纏繞該第一鋁箔層及該第二鋁箔層。
8. 如申請專利範圍第7項所述之屏蔽線纜組合，其中該第一識別顏色包含以該第一鋁箔層或該聚酯薄膜(mylar)來識別，該第二識別顏色包含以該第二鋁箔層或該聚酯薄膜(mylar)來識別。
9. 如申請專利範圍第6項所述之屏蔽線纜組合，其中該第一/第二絕緣層的厚度介於0.08~0.2公釐(Millimeter)，且材質包含熱塑性彈性體(thermoplastic elastomer，TPE)、聚乙烯(PE)或鐵氟龍(Teflon)。
10. 如申請專利範圍第7項所述之屏蔽線纜組合，其中該聚酯薄膜與該第一鋁箔層或該第二鋁箔層之間另包含一黏膠，使該聚酯薄膜貼附於該第一鋁箔層或該第二鋁箔層上。
11. 一種屏蔽線纜組合，包含：一第一線纜結構，具有一第一導電芯線，分別由一第一絕緣層及一第一鋁箔層包覆而成，其中該第一線纜結構具有一第一識別顏色；一第二線纜結構，具有一第二導電芯線，分別由一第二絕緣層及一第二鋁箔層包覆而成，其中該第二纜線結構具有一第二識別顏色，且該第二識別顏色不同於該第一識別顏色；以及一電路佈局，具有至少二接點，分別與該第一導電芯線及該第二導電芯線電性耦接，其中該第一線纜結構與該第二線纜結構間形成一預定距離，使該兩線纜結構的特性阻抗介於80~110歐姆之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述之屏蔽線纜組合，其中該電路佈局包含印刷電路板、連接器端子或連接器。