WO2011010558A1 - 同軸線ハーネス - Google Patents

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信之 山崎
健輝 石元
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住友電気工業株式会社
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    • H01B11/18Coaxial cables; Analogous cables having more than one inner conductor within a common outer conductor
    • H01B11/20Cables having a multiplicity of coaxial lines
    • H01B11/203Cables having a multiplicity of coaxial lines forming a flat arrangement
    • HELECTRICITY
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    • H01B7/00Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/08Flat or ribbon cables
    • H01B7/0892Flat or ribbon cables incorporated in a cable of non-flat configuration

Definitions

  • the present invention relates to a flat coaxial wire harness in which a plurality of coaxial cables are arranged on one surface.
  • the coaxial cable includes a center conductor, an insulator covering the center conductor, an outer conductor covering the periphery of the insulator, and a jacket.
  • a small electronic device such as a mobile device
  • an ultrafine coaxial cable having a cable outer diameter of 0.35 mm or less and a central conductor diameter of 0.1 mm or less is used.
  • coaxial wire harness in which a plurality of such fine coaxial cables are arranged on one surface into an electronic device.
  • Other flat wiring members include FPC (flexible printed circuit) cables, but they are not suitable for high-frequency signal transmission due to their poor noise characteristics.
  • Patent Document 1 coaxial cables having an insulator and a jacket made of PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer) are arranged in a plane, and FEP is used as a fusion layer.
  • a flat harness is disclosed in which a laminate sheet of EPTFE (porous polytetrafluoroethylene) having (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) is fused.
  • EPTFE porous polytetrafluoroethylene
  • An object of the present invention is to provide a highly durable coaxial wire harness that can be formed into a flat and curved shape.
  • a center conductor has a center conductor, an insulator covering the center conductor, an outer conductor covering the periphery of the insulator, and a jacket made of a remelted material having a melting point lower than that of the insulator material.
  • a flat-type coaxial wire harness in which a plurality of coaxial cables are arranged on one surface, and a coaxial wire harness in which a part of the lengths of the plurality of coaxial cables are joined by melting of the jacket is provided. Is done.
  • the remelting material of the jacket is, for example, an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • the insulator material is, for example, a tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer.
  • a sheet of the same material as the remelting material of the jacket is arranged on one or both sides of a part of the length direction of the plurality of coaxial cables, and the sheet and the jacket are welded. Also good.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a coaxial wire harness 15 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a II-II cross-sectional view of the coaxial wire harness 15 during manufacture.
  • the coaxial wire harness 15 is formed by arranging a plurality of coaxial cables 10 on one surface and integrating them as described below.
  • the coaxial cable 10 includes a center conductor (inner conductor) 11, an insulator 12 that covers the center conductor 11, an outer conductor 13 that covers the periphery of the insulator 12, and a jacket 14 that covers the outer periphery of the outer conductor 13.
  • a center conductor (inner conductor) 11 an insulator 12 that covers the center conductor 11
  • an outer conductor 13 that covers the periphery of the insulator 12
  • a jacket 14 that covers the outer periphery of the outer conductor 13.
  • a remelting material having a melting point lower than that of the material of the insulator 12 is used as the jacket 14.
  • the coaxial wire harness 15 arranges the coaxial cables 10 by using a jig or the like so that adjacent coaxial cables 10 come into contact with each other, and then a part of the length of the coaxial cables 10 in the longitudinal direction (longitudinal direction) is covered with a jacket 14. It is formed by melting and bonding.
  • the joined portion is referred to as a joining portion (10a, 10b, 10c, 10d).
  • the coaxial cables 10 other than the coupling portion are shown apart from each other, but actually, the coaxial cables 10 are in contact with each other at least in a straight portion.
  • the material of the insulator 12 is a material having a higher melting point than the material of the jacket 14, the jacket 14 can be melted at a temperature at which the insulator 12 does not melt. Therefore, in the coaxial wire harness 15, the insulator 12 is not damaged and has high durability. In this way, by connecting the coaxial cables 10 to form the coaxial wire harness 15, not only can the wiring materials be flat and have various shapes like FPC, but also a wiring material having high noise performance can be realized.
  • the coaxial wire harness 15 having the above-described effects can be configured.
  • the coaxial cables 10 constituting the coaxial wire harness 15 are arranged in a single plane so that adjacent coaxial cables 10 are in contact with each other at least in a straight line portion. Then, as shown in FIG. 2, heat is applied from a heat source 30 such as a heater chip from both surfaces of the coaxial cables 10 that are in contact with each other, and the jacket 14 of each coaxial cable 10 is melted. The jackets 14 are welded together to form a joint.
  • each coaxial cable 10 is bent at a corresponding portion between the coupling portion 10 b and the coupling portion 10 c. More specifically, a curved groove is formed in the jig, and the coaxial cable 10 is placed in the groove to determine the shape of the coaxial wire harness 15. (In the curved portion, the length of each coaxial cable 10 is different.) In this way, in the coaxial wire harness 15, a plurality of coupling portions are formed, and each coaxial cable 10 is curved between at least one coupling portion. That is, the coaxial wire harness 15 can be curved.
  • each coaxial cable 10 may be welded by heating only from one side.
  • each coaxial cable 10 may be welded by directly applying the heat source 30 to each coaxial cable 10, or each coaxial cable 10 may be welded by indirectly applying heat from the heat source 30 to each coaxial cable 10.
  • the connector 21 is connected to one end, and a bundle portion 22 is provided at the tip of the coupling portion 10 d (the tip in the direction opposite to the connector 21) to bundle the coaxial wire harness 15.
  • a connector 23 is connected to the other end.
  • the coaxial wire harness 15 in which seven coaxial cables are arranged has been described as an example, but any number of coaxial cables may be used as long as it is plural. Moreover, although the curved shape was mentioned, a linear coaxial wire harness may be used.
  • the insulator 12 may be made of PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer), and the remelting material of the jacket 14 may be made of ETFE (ethylene-tetrafluoroethylene copolymer).
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
  • ETFE is a remeltable resin, and even if it is remelted, it will not be damaged until it affects the strength, so that the strength can be maintained.
  • PFA has a higher melting point than ETFE, the shape and electrical characteristics can be maintained without melting the insulator 12 when heated to weld the coaxial cables 10.
  • the heat source 30 may be set at, for example, 250 to 260 ° C. in consideration of the melting point of ETFE.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the coaxial wire harness 16 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an IV-IV sectional view of the coaxial wire harness 16 during manufacture. (In FIG. 3, the coaxial cables 10 are separated from each other for easy viewing of the coaxial cables 10, but in actuality, the coaxial cables 10 are in contact with each other at least in a straight portion.)
  • the connecting portion of the coaxial wire harness 16 is arranged such that a plurality of (for example, seven) coaxial cables 10 are arranged so as to contact each other, and then the outer cover 14 is formed on both surfaces of a part of the length of the seven coaxial cables 10 in the longitudinal direction.
  • the sheet 20 made of the same material as the re-melting material is disposed, and then the heat source 30 is applied from both sides of the sheet 20 to weld the sheet 20 and the outer jacket 14 together.
  • the same material as that of the first embodiment can be adopted as the material of the jacket 14 and the insulator 12.
  • each coaxial cable 10 is integrated by coupling
  • each coaxial cable 10 can have a curved shape, that is, a coaxial harness can have a curved shape between at least one coupling portion.
  • the connector 21 is connected to one end of the coaxial wire harness, and the bundle portion 22 is provided at the tip of the coupling portion 20d (the tip in the direction opposite to the connector 21).
  • a connector 23 is connected to the other end of the wire harness.
  • the bundle unit 22 can be bundled from the middle.
  • a linear coaxial harness can be formed.
  • the sheet 20 may be welded to only one surface of each coaxial cable 10, or the sheet and the coaxial cable may be welded by directly applying the heat source 30 to the sheet 20, and indirectly from the heat source 30 to the sheet and the coaxial cable. Alternatively, heat may be applied to weld them.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, in the first embodiment, if the jacket 14 is thin, the area of the portion where each coaxial cable 10 is welded is reduced. However, in the second embodiment, the sheet 20 is melted and the recesses between the lines are formed in the cross-sectional view of FIG. Since the area of the melted portion is increased by filling, the adhesion of each wire is further increased, and the durability against a strong impact such as twisting is further improved.
  • the structure of the coaxial wire harness of the second embodiment is flat like FPC, and various shapes of wiring materials can be created.
  • the center conductor 11 is AWG46 (diameter 0.0984 mm)
  • the thickness including the sheets 20 on both sides can be set to 0.3 mm.
  • this structure has better noise characteristics than FPC. Flexibility can also be improved by making the bundle part 22 into the part bent at the time of wiring.
  • the coupling portion is only a part in the length direction such as the coupling portions 10a, 10b, 10c, 10d or the coupling portions 20a, 20b, 20c, 20d. It can also be all parts.
  • Example A coaxial cable 10 having a central conductor 11 of AWG 46, a cable outer diameter of 0.21 mm, and a thickness of a jacket 14 of 0.017 mm was used. Twenty coaxial cables 10 are arranged without a gap, sandwiched from both sides by a sheet 20 (ETFE tape) having a width of 2 mm and a thickness of 0.05 mm, and hot pressed at 260 ° C. (about the melting point of ETFE) The ETFE jacket 14 of the coaxial cable 10 and the ETFE sheet 20 were welded and integrated to form a coaxial harness. This coaxial harness does not change or peel off even if it is immersed in a thermostatic bath at 85 ° C for 96 hours or exposed to high temperature and high humidity (65 ° C, 95% RH) for 96 hours. it can.

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Abstract

 フラットで湾曲した形状に形成することが可能な、耐久性の高い同軸線ハーネスを提供する。同軸ケーブル10は、中心導体11と、中心導体11を覆う絶縁体12と、絶縁体12の周りを覆う外部導体13と、絶縁体12の材料より融点が低い再溶融材料を用いた外被14とを有する。そして、同軸線ハーネスは、配列した複数本の同軸ケーブル10の長さ方向の一部分が、外被14の溶融により結合されている。

Description

同軸線ハーネス
 本発明は、複数本の同軸ケーブルを一つの面上に並べたフラット型の同軸線ハーネスに関する。
 同軸ケーブルは、中心導体と、その中心導体を覆う絶縁体と、その絶縁体の周りを覆う外部導体と、外被とで構成されている。モバイル機器等の小型の電子機器では、例えば、ケーブル外径が0.35mm以下で中心導体の直径が0.1mm以下の極細同軸ケーブルが用いられている。このような極細同軸ケーブルを複数本一つの面上に配列した同軸線ハーネスを電子機器に組み込みたいという要求がある。フラットな配線部材としては他にFPC(フレキシブルプリントサーキット)ケーブルがあるが、ノイズ特性が悪いため高周波の信号伝送には向かない。
 特開2006-222059号公報(特許文献1)には、絶縁体及び外被がPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)である同軸ケーブルを平面状に並べて、融着層としてFEP(テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体)を有するEPTFE(多孔質ポリテトラフルオロエチレン)のラミネートシートを融着したフラットハーネスが開示されている。
 PFAは加熱して再溶融できない材料であり、溶融するほど加熱するとひどく損傷してしまうので、特許文献1に記載の同軸線ハーネスではEPTFEのみを溶融させPFAは溶融させていない。そのため、両者の接着力はさほど強くなく、すぐに各線がバラバラになってしまいハーネスとして使いにくい。さらに、特許文献1に記載の同軸線ハーネスは、直線形状しか想定されておらず、自由な形状に形成することができない。また、複数本の同軸ケーブルの周囲に外被を押し出し被覆したフラット型の同軸線ハーネスも直線形状に限られる。
 本発明の目的は、フラットで湾曲した形状に形成することが可能な、耐久性の高い同軸線ハーネスを提供することにある。
 目的を達成するため、中心導体と、該中心導体を覆う絶縁体と、該絶縁体の周りを覆う外部導体と、絶縁体の材料より融点が低い再溶融材料を用いた外被とを有す複数本の同軸ケーブルを一つの面上に配列したフラット型の同軸線ハーネスであって、複数本の同軸ケーブルの長さ方向の一部分が、外被の溶融により結合されている同軸線ハーネスが提供される。
 本発明の同軸線ハーネスにおいて、外被の再溶融材料は例えばエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体であり、絶縁体の材料は例えばテトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体である。結合された部分は、複数本の同軸ケーブルの長さ方向の一部分の片面又は両面に、外被の再溶融材料と同じ材料のシートを配して、該シートと外被とを溶着させていてもよい。結合された部分が複数あり、少なくとも1つの結合された部分間で複数本の同軸ケーブルが曲線形状になっていてもよい。
本発明の第一実施形態に係る同軸線ハーネスを示す概念図である。
製造中における第一実施形態の同軸線ハーネスのII-II断面図である。
本発明の第二実施形態に係る同軸線ハーネスを示す概念図である。
製造中における第二実施形態の同軸線ハーネスのIV-IV断面図である。
 図1は、本発明の第一実施形態に係る同軸線ハーネス15を示す概念図である。図2は、製造中における同軸線ハーネス15のII-II断面図である。同軸線ハーネス15は、複数本の同軸ケーブル10を一つの面上に配列して、それらを以下に説明するように一体化したものである。
 同軸ケーブル10は、中心導体(内部導体)11と、中心導体11を覆う絶縁体12と、絶縁体12の周りを覆う外部導体13と、外部導体13の外周を覆う外被14とを有する。中心導体11としては錫や銀がメッキされた銅線や銅合金線が主に用いられ、外部導体13としては錫がメッキされた銅線や銅合金線が主に用いられている。外被14としては、絶縁体12の材料より融点が低い再溶融材料が用いられている。
 同軸線ハーネス15は、同軸ケーブル10を隣接する同軸ケーブル10同士が接触するように治具を用いるなどして配列後、それらの同軸ケーブル10の長さ方向(長手方向)の一部分を外被14を溶融して結合することにより形成されている。以下、この結合された部分を結合部(10a、10b、10c、10d)と呼ぶ。(図1では、各同軸ケーブル10を見易くするために結合部以外における同軸ケーブル10を離間させて図示しているが、実際は同軸ケーブル10は少なくとも直線部分では接触している。)
 同軸線ハーネス15では、絶縁体12の材料が外被14の材料より融点が高い材料であるため、絶縁体12が溶融しないような温度で外被14を溶融させることができる。従って、同軸線ハーネス15では絶縁体12が損傷しておらず、耐久性が高い。このように、各同軸ケーブル10をつないで同軸線ハーネス15とすることにより、FPCのように平らで、さまざまな形の配線材が作成できるだけでなく、高ノイズ性能を持つ配線材を実現できる。さらに、ケーブルの外径が0.35mm以下で中心導体の直径が0.1mm以下の極細同軸ケーブルを用いた場合でも、特に一般的に極細と呼ばれるAWG40の同軸ケーブルよりも細い極細同軸ケーブルを用いた場合でも、上述のような効果を奏する同軸線ハーネス15を構成することができる。
 次に、結合部10a、10b、10c、10dを作るための外被14の溶融方法について説明する。始めに、同軸線ハーネス15を構成する同軸ケーブル10を、隣り合う同軸ケーブル10同士が少なくとも直線部分では接触するように一平面状に配列する。そして、図2に示すように、互いが接触している同軸ケーブル10の両面からヒーターチップなどの熱源30から熱を加え、各同軸ケーブル10の外被14を溶融させ、隣り合う同軸ケーブル10を外被14同士で溶着させ結合部を形成する。同軸線ハーネス15では、結合部は4箇所(10a,10b,10c,10d)である。各結合部は順に形成してもよく、4箇所に熱源を配置して同時に形成してもよい。
 同軸線ハーネス15では、各同軸ケーブル10を配列する際に、結合部10bと結合部10cとの間に該当する箇所で各同軸ケーブル10を湾曲させている。より具体的には、治具に湾曲した溝を形成しておき、その溝に同軸ケーブル10を置いて同軸線ハーネス15の形を決める。(湾曲部分では、各同軸ケーブル10の長さが違ってくる。)このようにして、同軸線ハーネス15では、結合部を複数形成し、少なくとも1つの結合部間で各同軸ケーブル10を曲線形状、つまり同軸線ハーネス15を曲線形状とすることができる。
 このように、同軸線ハーネス15によれば、フラットで湾曲した形状に形成することが可能で、且つ高い耐久性を持たせることもできる。なお、熱源30を各同軸ケーブル10の片面側だけに設け、片面からだけ加熱して各同軸ケーブル10を溶着してもよい。また、熱源30を各同軸ケーブル10に直接当てて各同軸ケーブル10を溶着するのでもよく、熱源30から各同軸ケーブル10へ間接的に熱を加えて各同軸ケーブル10を溶着するのでもよい。
 同軸線ハーネス15では、一端にコネクタ21を接続すると共に、結合部10dの先(コネクタ21とは反対方向の先)にバンドル部22を設けて同軸線ハーネス15を束ね、続く同軸線ハーネス15の他端にコネクタ23を接続している。このように、同軸線ハーネス15では、中間をバンドルすることもできる。
 第一実施形態として、同軸ケーブルを7本配列した同軸線ハーネス15を例に挙げたが、同軸ケーブルの本数は複数本であれば任意である。また、湾曲させた形状を挙げたが、直線形状の同軸線ハーネスであってもよい。
 次に、上述のような絶縁体12と外被14の組み合わせの例を挙げる。例えば、絶縁体12の材料をPFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体)とし、外被14の再溶融材料をETFE(エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体)とすればよい。
 ETFEは再溶融性の樹脂であり、再溶融させても強度に影響を与えるまで損傷することがないため、強度を保つことができる。また、PFAがETFEより融点が高いので、各同軸ケーブル10を溶着するために加熱する時に絶縁体12が溶融することなく、形状及び電気的特性を保つことができる。このとき、熱源30は、ETFEの融点を考慮して例えば250~260℃とすればよい。
 図3は、本発明の第二実施形態に係る同軸線ハーネス16を示す概念図である。図4は、製造中における同軸線ハーネス16のIV-IV断面図である。(図3では、各同軸ケーブル10を見易くするために結合部位外における同軸ケーブル10を離間させて図示しているが、実際は同軸ケーブル10は少なくとも直線部分では接触している。)
 同軸線ハーネス16における結合部は、複数本(例えば7本)の同軸ケーブル10を互いに接触するように並べた後、それら7本の同軸ケーブル10の長さ方向の一部分の両面に、外被14の再溶融材料と同じ材料のシート20を配し、その後、シート20の両面から熱源30を加えることで、シート20と外被14とを溶着させている。ここで、外被14と絶縁体12の材料については、第一実施形態と同様のものが採用できる。
 シート20を同軸ケーブル10上の4箇所に配し、シート20に熱が加えられるように好ましくは4箇所熱源を配置して熱を加えることにより、図3に示すように4箇所の結合部20a,20b,20c,20dを形成することができる。そして、結合部20a,20b,20c,20dで各同軸ケーブル10が一体化されている。
 同軸線ハーネス16でも、同軸線ハーネス15と同様に、各同軸ケーブル10を配列する際に、結合部20bと結合部20cとの間に該当する箇所で各同軸ケーブル10を湾曲させている。このように、第二実施形態でも、結合部を複数形成し、少なくとも1つの結合部間で各同軸ケーブル10を曲線形状、つまり同軸線ハーネスを曲線形状とすることができる。
 第二実施形態でも、第一実施形態と同様に、同軸線ハーネスの一端にコネクタ21を接続すると共に、結合部20dの先(コネクタ21とは反対方向の先)にバンドル部22を設け、同軸線ハーネスの他端にコネクタ23を接続している。このように、第二実施形態でも、バンドル部22で示したように、途中からバンドルすることができる。
 また、第二実施形態においても、直線形状の同軸線ハーネスを形成することもできる。また、各同軸ケーブル10の片面だけにシート20を溶着させてもよく、また熱源30をシート20に直接当ててシートと同軸ケーブルを溶着するのでもよく、熱源30からシートと同軸ケーブルとに間接的に熱を加えてそれらを溶着するのでもよい。
 以上、第二実施形態によれば、第一実施形態の効果と同様の効果が得られる。さらに、第一実施形態では外被14が薄いと各同軸ケーブル10が溶着する部分の面積が小さくなるが、第二実施形態ではシート20が溶融し図4の断面図で各線の間の凹部を埋めて溶融箇所の面積が大きくなるので、各線の密着力が一層大きくなり、捻回などの強い衝撃への耐久性がさらに優れる。
 また、第二実施形態の同軸線ハーネスの構造は、FPCのように平らで、さまざまな形の配線材が作成可能となる。例えば中心導体11がAWG46(直径0.03984mm)であれば両面のシート20を含めた厚みを0.3mmとすることもできる。さらに、この構造は、FPCよりもノイズ特性に優れる。配線時に屈曲させる箇所をバンドル部22とすることで屈曲性を良くすることもできる。
 第一実施形態及び第二実施形態では、結合部は結合部10a,10b,10c,10d又は結合部20a,20b,20c,20dのように長さ方向に一部分だけとしたが、長さ方向に全ての部分とすることもできる。
 実施例
 同軸ケーブル10として、AWG46の中心導体11、ケーブル外径0.21mm、外被14の厚さが0.017mmのものを使用した。この同軸ケーブル10を20本、間隔をあけずに並べて、幅2mm、厚さ0.05mmのシート20(ETFEのテープ)で両面から挟み、260℃(ETFEの融点程度)でホットプレスして、同軸ケーブル10のETFEの外被14とETFEのシート20とを溶着し一体化して、同軸線ハーネスを形成した。この同軸線ハーネスは、85℃の恒温槽に96時間浸しても、また高温高湿(65℃、95%RH)で96時間晒しても、変化や剥がれがなく、従来のハーネスと同様に使用できる。
 比較のために、中心導体の直径、ケーブル外径、外被厚が同じで、従来のように外被をPFAとした同軸ケーブルを用いて試験を行った。この従来の同軸ケーブルを20本間隔をあけずに並べて、幅2mm、厚さ0.05mmのFEPテープで両面から挟み、310℃(PFAの融点程度)でホットプレスしても、FEPテープとPFAは融着せず、ハーネスにならない。
 高周波特性に優れ、形状の自由度が大きいので、モバイル機器等の小型の電子機器の中の配線として好ましい
10…同軸ケーブル、10a,10b,10c,10d,20a,20b,20c,20d…結合部、11…中心導体、12…絶縁体、13…外部導体、14…外被、20…シート、21,23…コネクタ、22…バンドル部、30…熱源。
特開2006-222059号公報

Claims (4)

  1.  複数本の同軸ケーブルを一つの面上に配列したフラット型の同軸線ハーネスであって、
     前記同軸ケーブルは、中心導体と、該中心導体を覆う絶縁体と、該絶縁体の周りを覆う外部導体と、前記絶縁体の材料より融点が低い再溶融材料を用いた外被とを有し、
     前記複数本の同軸ケーブルの長さ方向の一部分が、前記外被の溶融により結合されている同軸線ハーネス。
  2.  前記外被の再溶融材料はエチレン-テトラフルオロエチレン共重合体であり、
     前記絶縁体の材料はテトラフルオロエチレン-パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体である請求項1に記載の同軸線ハーネス。
  3.  前記結合された部分は、前記複数本の同軸ケーブルの長さ方向の一部分の片面又は両面に、前記外被の再溶融材料と同じ材料のシートを配して、該シートと前記外被とを溶着させている請求項1又は2に記載の同軸線ハーネス。
  4.  前記結合された部分を複数有し、少なくとも1つの前記結合された部分間で前記複数本の同軸ケーブルが曲線形状になっている請求項1~3のいずれか1項に記載の同軸線ハーネス。
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