CN104810093A - 信号传输用电缆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种信号传输用电缆，其即使在使用中承受弯曲，屏蔽带也不易解开，而能够维持优异的电特性。所述信号传输用电缆为具备集合绞线(104)、缠绕在集合绞线(104)周围的成捆屏蔽带(105)、以及设在成捆屏蔽带(105)周围的护套(106)的信号传输用电缆(100)，所述集合绞线(104)是将信号线(101)、电源线(102)与排扰线(103)一并绞合而形成的，信号线(101)具备：信号导体(107)、设在信号导体(107)周围的绝缘体(108)、缠绕在绝缘体(108)周围的绝缘带(109)、以及缠绕在绝缘带(109)周围的屏蔽带(110)，屏蔽带(110)具有设在与绝缘带(109)相对的面上的粘接层(111)，并通过粘接层(111)与绝缘带(109)粘接。

Description

信号传输用电缆

技术领域

本发明涉及适合向在使用中承受弯曲的部分配线的信号传输用电缆。

背景技术

例如，作为将个人计算机与数码相机、智能手机电连接的USB电缆等外部配线，如图6所示，使用信号传输用电缆600，所述信号传输用电缆600具备：集合绞线608，其是将信号绞线604与多根电源线607一并绞合而形成的，所述信号绞线604是将具有信号导体601与设在信号导体601周围的绝缘体602的多根信号线603绞合而形成的，所述电源线607具有电源导体605和设在电源导体605周围的绝缘体606；成捆屏蔽带609，其缠绕在集合绞线608周围；排扰线610，其纵包或螺旋缠绕在成捆屏蔽带609的周围；编织屏蔽层611，其隔着排扰线610设在成捆屏蔽带609周围，并且由多根线材编织而形成；以及护套612，其设在编织屏蔽层611周围。

该信号传输用电缆600通过缠绕在集合绞线608周围的成捆屏蔽带609而形成有信号线603与电源线607被成捆屏蔽带一并电磁屏蔽的结构，由于信号线603不独立于电源线607而未被一个一个地电磁屏蔽，因此存在由信号线603传输的信号容易受到来自电源线607的电磁噪音的影响这样的问题。

此外，信号传输用电缆600常常配线在使用中承受弯曲的部分，就上述的结构而言，因在使用中承受弯曲而信号线603与成捆屏蔽带609之间的距离发生变化，因此具有在电缆长度方向上发生阻抗的波动、阻抗特性容易恶化这样的问题。

进而，当将连接器连接于信号传输用电缆600的终端部时，需要将在信号传输用电缆600的内部相互接触且间距维持恒定的多根信号线603从成捆屏蔽带609抽出的同时，以符合连接器的触点间距的方式改变信号线603的间距而使其分开，因此还具有在该部分屏蔽特性恶化的同时阻抗发生变化而阻抗特性恶化这样的问题。

作为解决了这些问题的信号传输用电缆，在专利文献1中记载了宽带屏蔽复合电缆(broadband composite shielded cable)，其在同轴信号线的周围，隔着绝缘体设有与外周屏蔽层不同的信号线屏蔽层。

就该宽带屏蔽复合电缆而言，由于同轴信号线独立于薄壁细径绝缘电源线而被信号线屏蔽层一个一个地电磁屏蔽，因此由同轴信号线传输的信号不易受到来自薄壁细径绝缘电源线的电磁噪音的影响，并且不会发生下述这样的问题：在使用时同轴信号线与信号线屏蔽层之间的距离发生变化而在电缆长度方向上发生阻抗的波动、阻抗特性恶化。

此外，就宽带屏蔽复合电缆而言，当将连接器连接于其终端部时，即使改变同轴信号线的间距而使其分开，同轴信号线也被信号线屏蔽层一个一个地电磁屏蔽，并且能够用信号线屏蔽层被覆同轴信号线，直到将同轴信号线与连接器的触点连接的附近为止，因此能够抑制屏蔽特性、阻抗特性恶化。

然而，在宽带屏蔽复合电缆中，由于未使用排扰线，因此将连接器连接于其终端部时的接地操作有可能变得繁杂。

因此，作为宽带屏蔽复合电缆的同轴信号线，如图7所示，考虑使用一般的信号线700，其具备：将多根线材701绞合而形成的内部导体702、设在内部导体702周围的绝缘体703、由将多根线材704横绕在绝缘体703的周围而形成的横绕屏蔽层构成的外部导体705、以及设在外部导体705周围的夹套(jacket)706。

近年来，随着图像文件的高分辨率化、音乐文件的高音质化等，在电子设备内处理的信息增大，因此要求将这些信息作为电信号传递的信号线的进一步的大容量化和高速化。

但是，随着电信号的频率变高，电流因趋肤效应而集中在内部导体(多根线材)的表面，内部导体的有效截面积减少，因此电信号的频率上升的同时电阻(交流电阻)变高，导体损耗增加。

作为抑制该电阻上升而防止导体损耗增加的方法，考虑到增加内部导体的外径。例如，通过将内部导体的外径从38AWG(美国线规)变更为36AWG，能够使电阻降低至一半左右。

然而，如果使用36AWG的内部导体，制作具备横绕屏蔽层和夹套的信号线，则信号线的外径变大。

因此，就具备横绕屏蔽层和夹套的信号线而言，利用增大内部导体的外径的方法来抑制电阻上升而防止导体损耗增加会与以电缆细径化为目标的业界趋势背道而驰，因此不能说是理想的。

对此，在专利文献2中记载了具备导体、设在导体周围的绝缘体、和隔着粘着层叠绕在绝缘体周围的屏蔽带的带屏蔽层的线束。

根据该带屏蔽层的线束，通过省略夹套，使用与横绕屏蔽层相比厚度薄的屏蔽带，能够使外径比具备横绕屏蔽层和夹套的信号线小，即使增大导体的外径，也能够减小信号线的外径。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-216550号公报

专利文献2：日本特开平8-77835号公报

专利文献3：日本特开平8-77836号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，通常，在传递高频电信号(高频信号)的信号线中，为了缩短传递延迟时间，需要减小绝缘体的介电常数，并且为了抑制伴随传递速度上升的介质损耗的增加，需要减小绝缘体的介质损耗角正切，因此常常使用介电常数、介质损耗角正切小、介电特性优异的氟树脂作为绝缘体的材料。

然而，由于氟树脂在化学上非常稳定而与其他材料的亲和性低，因此在专利文献2中所记载的带屏蔽层的线束中，由氟树脂形成的绝缘体与屏蔽带的粘着层的粘接有可能不充分。

其结果是，屏蔽带仅在叠绕的屏蔽带的重叠处的部分上粘接，因此产生如下的问题：叠绕的屏蔽带错位而容易解开，由于该解开，在相邻的屏蔽带之间产生间隙，从而屏蔽特性、阻抗特性等电特性恶化。

特别是，当用作USB电缆等外部配线时，在使用中承受弯曲的情况较多，在该弯曲部分屏蔽带容易解开，并且导体与屏蔽带之间的距离在整个电缆长度方向上容易变得不稳定，因此有可能在电缆长度方向上阻抗发生大的波动，而传递高频信号时的电特性显著恶化。

因此，本发明的目的在于，提供一种信号传输用电缆，其即使在使用中承受弯曲，屏蔽带也不易解开，而能够维持优异的电特性。

用于解决问题的方法

为了实现该目的而提出的本发明是一种信号传输用电缆，其为具备集合绞线、缠绕在所述集合绞线周围的成捆屏蔽带、以及设在所述成捆屏蔽带周围的护套的信号传输用电缆，所述集合绞线是将信号线、电源线与排扰线一并绞合而形成的，所述信号线具备：信号导体、设在所述信号导体周围的绝缘体、缠绕在所述绝缘体周围的绝缘带、以及缠绕在所述绝缘带周围的屏蔽带，所述屏蔽带具有设在与所述绝缘带相对的面上的粘接层，并通过所述粘接层与所述绝缘带粘接。

优选所述屏蔽带通过所述排扰线与所述成捆屏蔽带接触。

优选所述电源线的外径为所述信号线的外径的0.66倍，所述排扰线的外径为所述信号线的外径的0.34倍。

优选所述集合绞线是将多根所述信号线、多根所述电源线与多根所述排扰线在维持电对称性的状态下一并绞合而形成的。

优选所述屏蔽带相互接触。

优选所述集合绞线进一步具有***线。

优选所述***线的外径为所述信号线的外径的0.34倍。

优选所述绝缘体由氟树脂形成。

优选所述屏蔽带叠绕成1/5圈以上且1/2圈以下。

优选所述屏蔽带具有绝缘层，所述绝缘带和所述绝缘层由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成。

优选所述屏蔽带具有金属层，所述金属层由铝形成。

优选所述绝缘带具有设在与所述屏蔽带相对的面上的粘接层。

发明效果

根据本发明，能够提供一种信号传输用电缆，其即使在使用中承受弯曲，屏蔽带也不易解开，而能够维持优异的电特性。

附图说明

图1为示出本发明实施方式涉及的信号传输用电缆的截面图。

图2为示出图1的信号传输用电缆的信号线的一个例子的截面图。

图3为示出信号线的变形例的截面图。

图4为示出信号线的变形例的截面图。

图5为示出信号线的变形例的截面图。

图6为示出现有技术涉及的信号传输用电缆的截面图。

图7为示出现有技术涉及的信号线的截面图。

符号说明

100信号传输用电缆

101信号线

102电源线

103排扰线

104集合绞线

105成捆屏蔽带

106护套

107信号导体

108绝缘体

109绝缘带

110屏蔽带

111粘接层

112线材

113金属层

114电源导体

115绝缘体

116***线

117树脂层

118金属层

300信号线

301绝缘带

302树脂层

303粘接层

400信号线

401屏蔽带

402绝缘层

500信号线

具体实施方式

以下，根据附图，说明本发明的优选实施方式。

如图1所示，本实施方式涉及的信号传输用电缆100具备：将信号线101、电源线102与排扰线103一并绞合而形成的集合绞线104；缠绕在集合绞线104周围的成捆屏蔽带105；以及设在成捆屏蔽带105周围的护套106。

如图2所示，信号线101具备：信号导体107、设在信号导体107周围的绝缘体108、缠绕在绝缘体108周围的绝缘带109、以及设在绝缘带109周围的屏蔽带110，屏蔽带110具有设在与绝缘带109相对的面上的粘接层111，并通过粘接层111与绝缘带109粘接。

信号导体107构成同轴电缆结构的内部导体，将由导电性优异的铜、铝或它们的合金等形成的多根线材112绞合而形成。这些线材112也可以在其表面上施加有利用锡、银或镍等的镀敷处理。

绝缘体108构成同轴电缆结构的电介质，由四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、或乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)等氟树脂形成。氟树脂由于介电常数、介质损耗角正切小，因此通过使用氟树脂作为绝缘体108的材料，则能够适当地缩短传递延迟时间的同时抑制伴随传递速度上升的介质损耗的增加。

绝缘带109以由厚度为2μm至6μm左右的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成的树脂层形成。由于聚对苯二甲酸乙二醇酯对后文中说明的粘接层111的材料具有优异的粘接性，因此通过使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为绝缘带109的材料，能够对绝缘带109牢固地粘接屏蔽带110。

屏蔽带110除了粘接层111之外还具有金属层113。该金属层113构成同轴电缆结构的外部导体，为了能够确保充分的屏蔽特性，由厚度为5μm至12μm左右的铝形成。

粘接层111由厚度为2μm至5μm左右的聚酯系热熔合型粘接剂形成。由于聚酯系热熔合型粘接剂对上文中说明的金属层113的材料具有优异的粘接性，因此通过使用聚酯系热熔合型粘接剂作为粘接层111的材料，能够防止粘接层111与金属层113的剥离，能够将它们作为屏蔽带110一体地处理。

在此，虽然使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为绝缘带109的材料，使用聚酯系热熔合型粘接剂作为粘接层111的材料，使用铝作为金属层113的材料，但只要是它们能够相互发挥优异的粘接性的组合，则也可以使用其他的材料。

优选该屏蔽带110叠绕成1/5圈以上且1/2圈以下。这是因为，在屏蔽带110叠绕成小于1/5圈的情况下，屏蔽带110的重叠处少，屏蔽带110彼此的粘接面积变小，承受弯曲时在弯曲部分屏蔽带110的缠绕间距错位而变得容易解开。此外，在屏蔽带110叠绕成超过1/2圈的情况下，产生屏蔽带110三重卷绕的部分，使信号线101的外径变大。

予以说明的是，叠绕屏蔽带110的理由是因为，例如，在屏蔽带110对接缠绕的情况下，承受弯曲时在弯曲部分产生未被屏蔽带110被覆的间隙，在电缆长度方向上阻抗发生大的波动。

此外，屏蔽带110在整个电缆长度方向上通过排扰线103与成捆屏蔽带105接触。因此，排扰线103、成捆屏蔽带105与屏蔽带110在整个电缆长度方向上变成相同电位(接地电位)。

另外，存在多根信号线101的情况下，屏蔽带110在整个电缆长度方向上相互接触。因此全部的屏蔽带110、排扰线103与成捆屏蔽带105在整个电缆长度方向上变成相同电位(接地电位)。

再次参照图1，电源线102具有电源导体114和设在电源导体114周围的绝缘体115。

电源导体114是将由导电性优异的铜、铝或它们的合金等形成的单线或者由导电性优异的铜、铝或它们的合金等形成的多根线材绞合而形成的。这些线材也可以在其表面上施加有利用锡、银或镍等的镀敷处理。

绝缘体115没有特别限定，但由绝缘性优异的聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂或聚酯酰亚胺树脂等形成。

在信号传输用电缆100为USB电缆的情况下，使用信号传输用电缆100，在电子设备与USB设备之间输送直流电压，因此需要输送用和反馈电流用的2根电源线102。此外，在以需要输送交流电压的用途使用信号传输用电缆100的情况下，为了输送三相交流电而需要3根电源线102。

排扰线103是将由导电性优异的铜、铝或它们的合金等形成的单线或者由导电性优异的铜、铝或它们的合金等形成的多根线材绞合而形成的。这些线材也可以在其表面上施加有利用锡、银或镍等的镀敷处理。

信号线101的数量、电源线102的数量、以及排扰线103的数量可以以适合于特定的用途的方式根据需要自由地变更。

优选集合绞线104是将多根信号线101、多根电源线102与多根排扰线103在维持电对称性的状态下一并绞合而形成的。这是因为，通过将它们在维持电对称性的状态下一并绞合，从而能够在整个电缆长度方向上保持电特性的平衡。

此外，优选集合绞线104进一步具有***线116。该***线116没有特别限定，但由绝缘性优异的聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酯酰亚胺树脂或抗张力纤维等形成。

通过集合绞线104进一步具有***线116，能够用***线116填埋在将信号线101、电源线102和排扰线103绞合时所形成的间隙，能够使电缆截面形状接近于耐弯曲性优异的正圆。

例如，作为一个例子，在信号线101、电源线102、排扰线103和***线116各存在2根的情况下，通过将电源线102的外径设为信号线101的外径的0.66倍，将排扰线103的外径和***线116的外径设为信号线101的外径的0.34倍，从而能够使电缆形状最接近于正圆。

成捆屏蔽带105具有树脂层117、以及设在树脂层117的一面或两面上的金属层118。

树脂层117由厚度为4μm至12μm左右的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成，以能够确保充分的机械特性。

金属层118由厚度为5μm至12μm左右的铝形成，以能够确保充分的屏蔽特性。

优选该成捆屏蔽带105以与集合绞线104的绞向和绞距相同的方向和相同的间距缠绕在集合绞线104的周围。成捆屏蔽带105通过以金属层118与排扰线103接触的方式缠绕而构成全体屏蔽层，此时，成捆屏蔽带105以与集合绞线104的绞向和绞距相同的方向和相同的间距缠绕，从而成捆屏蔽带105与排扰线103不交叉，金属层118与排扰线103直线接触，因此与屏蔽特性的提高有关。

护套106没有特别限定，但由四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、或乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)等氟树脂等形成。由于氟树脂在化学上非常稳定且机械特性也优异，因此通过使用氟树脂作为护套106的材料，从而能够满足作为外部配线所需的各种特性。

到此为止，如以上说明的那样，就本实施方式涉及的信号传输用电缆100而言，信号线101独立于电源线102而被屏蔽带110一个一个地电磁屏蔽，因此由信号线101传输的信号不易受到来自电源线102的电磁噪音的影响，并且使用时不会发生下述这样的问题：在信号线101与屏蔽带110之间的距离发生变化而在电缆长度方向上发生阻抗的波动、阻抗特性恶化。

此外，就本实施方式涉及的信号传输用电缆100而言，在将连接器连接于其终端部时，即使改变信号线101的间距使其分开，信号线101也被屏蔽带110一个一个地电磁屏蔽，并且能够用屏蔽带110被覆信号线101，直到将信号线101与连接器的触点连接的附近为止，因此能够抑制屏蔽特性、阻抗特性恶化。

进而，就本实施方式涉及的信号传输用电缆100而言，由于采用排扰线103，因此将连接器连接于其终端部时的接地操作变得精简。

此外，在本实施方式涉及的信号传输用电缆100中，信号线101具备缠绕在绝缘体108周围的同时对粘接层111具有优异的粘接性的绝缘带109，所述绝缘体108对于设在屏蔽带110上的粘接层111几乎没有粘接性。

因此，屏蔽带110在维持缠绕间距的状态下以全面牢固地粘接于绝缘带109，从而能够防止承受弯曲时在弯曲部分屏蔽带110解开而电特性恶化。

另外，由于绝缘带109未粘接于绝缘体108，因此在使用中承受弯曲时，绝缘带109有可能以呈筒状形状的状态在电缆长度方向上滑动，但由于屏蔽带110牢固地粘接于绝缘带109，因此没有屏蔽带110解开而电特性恶化。

岂止如此，在使用中承受弯曲时，屏蔽带110与绝缘带109一起在电缆长度方向上滑动，从而使施加到绝缘体108、屏蔽带110的应力分散，能够提高耐弯曲性。

此外，就本实施方式涉及的信号传输用电缆100而言，在信号线101中，省略夹套而使用与横绕屏蔽层相比厚度薄的屏蔽带110，因此与具备横绕屏蔽层和夹套的以往的信号线相比能够减小外径，即使增大信号导体107的外径，也能够减小信号线101的外径。

予以说明的是，本发明并不限定于上述实施方式涉及的信号传输用电缆100，可以在不脱离本发明的主旨的范围内对信号传输用电缆100的形态实施各种变更。

例如，如图3所示，也可以代替信号线101而使用如下的信号线300：绝缘带301除了由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的树脂层302之外，还具有设在与屏蔽带110相对的面上的粘接层303。

粘接层303与设在屏蔽带110上的粘接层111同样地由聚酯系热熔合型粘接剂形成。由此，粘接层111与粘接层303形成同种材料彼此的接合，从而能够进一步提高粘接强度。

此外，通过粘接层303，绝缘带301的重叠处部分也粘接，因此绝缘带301的缠绕间距更难以错位，能够进一步确实地防止绝缘带301解开。

因此，通过使用信号线300，除了信号线101的益处之外，即使在以更苛刻的弯曲角度、弯曲半径进行弯曲，屏蔽带110也不易解开，而能够维持优异的电特性。

此外，如图4所示，也可以代替信号线101而使用如下的信号线400：屏蔽带401除了粘接层111和金属层113之外还具有绝缘层402。

绝缘层402例如设在粘接层111与金属层113之间，由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成。由于聚对苯二甲酸乙二醇酯具有优异的机械强度，因此通过使用聚对苯二甲酸乙二醇酯作为绝缘层402的材料，能够补偿粘接层111、金属层113的低机械强度。

因此，通过使用信号线400，除了信号线101的益处之外，还能够提高作为最外层的屏蔽带401的机械强度，能够缓和因省略夹套而导致的机械强度的降低。

此外，在绝缘带109的周围缠绕屏蔽带401时，在对屏蔽带401施加规定的张力的状态下进行缠绕，但通过提高屏蔽带401的机械强度，不易发生由施加的张力导致的断裂等，因此能够紧紧地缠绕屏蔽带401，能够将屏蔽带401更牢固地粘接于绝缘带109。

进而，如图5所示，也可以代替信号线101而使用如下的信号线500：绝缘带301除了由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成的树脂层302之外，还具有设在与屏蔽带110相对的面上的粘接层303，并且，屏蔽带401除了粘接层111和金属层113之外，还具有绝缘层402。

即，信号线500形成将信号线300与信号线400组合的形态。

因此，通过使用信号线500，除了信号线101的益处之外，还能够得到信号线300与信号线400双方的益处。

如上所述，根据本发明，能够提供一种信号传输用电缆，其即使在使用中承受弯曲，屏蔽带也不易解开，而能够维持优异的电特性。

Claims (12)

1.一种信号传输用电缆，其特征在于，为具备集合绞线、缠绕在所述集合绞线周围的成捆屏蔽带、以及设在所述成捆屏蔽带周围的护套的信号传输用电缆，所述集合绞线是将信号线、电源线与排扰线一并绞合而形成的，

所述信号线具备：

信号导体、

设在所述信号导体周围的绝缘体、

缠绕在所述绝缘体周围的绝缘带、以及

缠绕在所述绝缘带周围的屏蔽带，

所述屏蔽带具有设在与所述绝缘带相对的面上的粘接层，并通过所述粘接层与所述绝缘带粘接。

2.根据权利要求1所述的信号传输用电缆，所述屏蔽带通过所述排扰线与所述成捆屏蔽带接触。

3.根据权利要求1或2所述的信号传输用电缆，所述电源线的外径为所述信号线的外径的0.66倍，

所述排扰线的外径为所述信号线的外径的0.34倍。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的信号传输用电缆，所述集合绞线是将多根所述信号线、多根所述电源线与多根所述排扰线在维持电对称性的状态下一并绞合而形成的。

5.根据权利要求4所述的信号传输用电缆，所述屏蔽带相互接触。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的信号传输用电缆，所述集合绞线进一步具有***线。

7.根据权利要求6所述的信号传输用电缆，所述***线的外径为所述信号线的外径的0.34倍。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的信号传输用电缆，所述绝缘体由氟树脂形成。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的信号传输用电缆，所述屏蔽带叠绕成1/5圈以上且1/2圈以下。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的信号传输用电缆，所述屏蔽带具有绝缘层，

所述绝缘带和所述绝缘层由聚对苯二甲酸乙二醇酯形成。

11.根据权利要求1至10中的任一项所述的信号传输用电缆，所述屏蔽带具有金属层，

所述金属层由铝形成。

12.根据权利要求1至11中的任一项所述的信号传输用电缆，所述绝缘带具有设在与所述屏蔽带相对的面上的粘接层。