DE3008953A1 - PROTECTED MULTI-WIRE CABLE - Google Patents

Description

Molex Incorporated, 2222 Wellington Court, Lisle Illinois 60532, U.S.A.Molex Incorporated, 2222 Wellington Court, Lisle Illinois 60532, U.S.A.

Geschütztes mehradriges KabelProtected multi-core cable

Die Erfindung beschäftigt sich mit einem im wesentlichen ebenen mehradrigen Kabel und insbesondere mit einer verbesserten Schutzvorrichtung zur elektrischen Isolation eines Flachkabels.The invention is concerned with a substantially planar multi-core cable and in particular with an improved one Protective device for the electrical insulation of a flat cable.

Mehradrige Flachkabel werden in zahlreichen Anwendungsfällen insbesondere dort benutzt, wo mehrere Signale über das Kabel auf relativ kleinem Raum übertragen werden müssen. Die Adern des Kabels können linear sich erstrekken und parallel zueinander liegen. Der Querschnitt jeder einzelnen Ader kann rund oder flach sein. Mit anderen Worten, im Bereich der Erfindung liegen nicht nur übliche Flachkabel mit runden Adern sondern auch Flachkabel mit flachen Adern wie auch diejenigen Kabel, die üblicher-Multi-core flat cables are used in numerous applications, especially where multiple signals are transmitted the cable must be transmitted in a relatively small space. The cores of the cable can extend linearly and lie parallel to each other. The cross-section of each individual wire can be round or flat. With others In other words, not only the usual flat cables with round cores but also flat cables are within the scope of the invention flat cores as well as those cables that are usually

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TELEFON (04 21) *7 20 4B · EDUARD-GRUNOW-STRASSE IFI EX 0? ΛΛ O?O FFPAT · BHEMER BANK 100 90 TELEPHONE (04 21) * 7 20 4B EDUARD-GRUNOW-STRASSE IFI EX 0? ΛΛ O? O FFPAT BHEMER BANK 100 90

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weise als flexibles Flachkabel bezeichnet werden. Diese Strukturen werden hier unter dem Begriff des ebenen mehradrigen Kabels oder Flachkabels verstanden.wisely be referred to as a flexible flat cable. These structures are referred to here under the concept of level understood multi-core cable or flat cable.

In üblichen mehradrigen Flachkabeln sind abwechselnd Masse/Signal/Masse-Leiter nebeneinander in einer Ebene positioniert und ergeben die erforderlichen Übertragungsparameter. Diese Parameter sind (1) die charakteristische Impedanz, (2) die Ausbreitungsgeschwindigkeit, (3) die Dämpfung und (4) die geeignete Steuerung der Leitung/Leitung-Interferenz, d. h. des QuerSprechens. Die ersten drei Parameter sind eine Funktion des Materials und der Geometrie des Kabels, während der vierte Parameter durch die übertragung benachbarter elektrischer Signale erzeugt wird.In common multi-core flat cables are alternating Ground / signal / ground conductor positioned next to each other in one plane and result in the required transmission parameters. These parameters are (1) the most characteristic Impedance, (2) the velocity of propagation, (3) the attenuation and (4) the appropriate control of the Line-to-line interference, d. H. of cross-speaking. The first three parameters are a function of the material and geometry of the cable, while the fourth Parameter is generated by the transmission of neighboring electrical signals.

Flachkabel üblicher Art werden heute zur übertragung von Signalen verwendet, die Anstiegszeiten von nur wenigen Nanosekunden haben, und erfüllen die Anforderungen zufriedenstellend. Mit zunehmender Ausgefeiltheit der elektronischen Schaltungen erweisen sich übliche Flachkabel nicht mehr als ausreichend. Beispielsweise erreicht das Quersprechen von einer Signalleitung zur anderen häufig eine Größe, die benachbarte Schaltkreise unbeabsichtigt triggert oder auslöst, wie etwa bei der Anwendung von Trockenschaltungen in einem Rechner.Flat cables of the usual type are used today for transmission of signals that have rise times of only a few nanoseconds and meet the requirements satisfactory. As the electronic circuits become more sophisticated, common ones prove to be common Flat cable no more than sufficient. For example, the cross talk reaches from a signal line to the others often a quantity that inadvertently triggers or triggers neighboring circuits, such as the Use of dry circuits in a computer.

Es ist jedoch erwünscht, das Ausbreitungsfeld innerhalb der Grenzen eines gleichförmigen homogenen dielektrischen Materials zu beschränken. Dies führt nur zu einer einzigen Ausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Kabels.However, it is desirable to keep the propagation field within the confines of a uniform homogeneous dielectric Restrict material. This only leads to a single speed of propagation within the cable.

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Wenn das fortlaufende Feld sich über das Kabel hinaus in die Umgebung, beispielsweise Luft, erstreckt, treten mehrere unerwünschte Phänomene bei hohen Übertragungsfrequenzen und Impulsen mit extrem kurzer Anstiegszeit auf. Diese Phänomene sind (1) eine Verzerrung des übertragenen Signals selbst, (2) starke gedämpfte Schwingungen (englisch: ringing) an der Nyquistflanke oberhalb des Pegels für schnelles Quersprechen am nahen Ende der benachbarten geräuschfreien Leitung, und (3) differentielles .Quersprechen am fernen Ende der Verbindung .If the continuous field extends beyond the cable into the environment, e.g. air, step several undesirable phenomena at high transmission frequencies and pulses with extremely short rise times on. These phenomena are (1) distortion of the transmitted signal itself, (2) strong damped oscillations (English: ringing) on the Nyquist flank above the level for fast cross-talk at the near End of the adjacent noise-free line, and (3) differential cross-talk at the far end of the link .

Bei einem einzigen Draht oder bei einer einzigen Ader wird die Abschirmung durch Verwendung einer koaxialen Struktur erreicht, d. h. durch eine zentrale Übertragungsader, die konzentrisch in einer Zwischenisolation sich befindet, welche von einer konzentrischen metallischen Abschirmung umgeben ist. Flachkabel wurden durch Laminieren mehrerer einzelner Koaxialkabel zwischen einer geeigneten äußeren Isolationshülle hergestellt. Die Leistungsfähigkeit der Abschirmung ist sehr gut, da jede Übertragungsader von der Abschirmung vollständig umgeben ist. Obgleich jedoch die Abschirmwirkung wirksam ist, sind die Kosten für die Herstellung und den Abschluß außerordentlich hoch.In the case of a single wire or a single core, the shielding is achieved by using a coaxial Structure achieved, d. H. through a central transmission line, which is concentric in an intermediate insulation is located, which is surrounded by a concentric metallic shield. Flat cables were through Laminating several individual coaxial cables between a suitable outer insulation jacket. the The shielding performance is very good, as each transmission core is completely removed from the shielding is surrounded. However, although the shielding effect is effective, the cost of manufacture and the Degree extraordinarily high.

Man hat daher versucht, ein flexibles Flachkabel mit einer metallischen außenumgebenden Abschirmung zu schaffen, um die Wirkung des elektrischen Streufeldes auszuschließen. Das Ausbreitungsfeld für jedes Signal, das zwischen einer benachbarten Masseader und der Abschirmung existiert, wurde auf ein homogenes dielektrisches Medium beschränkt. Um eine flexible AußenabschirmungAttempts have therefore been made to create a flexible flat cable with a metallic outer surrounding shield, in order to exclude the effect of the electrical stray field. The propagation field for each signal that Existing between an adjacent ground wire and the shield was reduced to a homogeneous dielectric Medium limited. A flexible external shield

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über einem Flachkabel zu schaffen/ ist es bekannt, eine engpassende geflochtene metallische Abschirmung um das Flachkabel herum vorzusehen. Das drahtgeflochtene Kabel wurde dann mit einer aus Garn geflochtenen Umhüllung bedeckt. Die sich ergebende Anordnung erfordert daher eine Abschirmung und eine Abdeckung. Dadurch wurden jedoch die räumlichen Abmessungen des Kabels und die Herstellungskosten in unerwünschter Weise erhöht.over a flat cable / it is known to put a tight fitting braided metallic shield around the To provide flat cables around. The wire braided cable was then wrapped in a sheath braided from yarn covered. The resulting arrangement therefore requires a shield and cover. This, however, was the spatial dimensions of the cable and the manufacturing costs are undesirably increased.

Um den Herstellungsaufwand eines abgeschirmten mehradrigen Kabels herabzudrücken, ist es bekannt, mehrere Abstand aufweisende mit Isolation überzogene Adern, eine gewisse Abschirmung zum Ableiten des elektrischen Streufeldes aus dem Kabel und eine äußere Isolationshülle vorzusehen, die den äußeren Teil des Kabels darstellt. Ein Beispiel einer derartigen Konfiguration zeigt die US-Patentschrift 3 703 604.In order to reduce the cost of manufacturing a shielded multi-core cable, several are known Spaced wires coated with insulation, a certain amount of shielding to divert the electrical stray field from the cable and to provide an outer insulation sheath which represents the outer part of the cable. A An example of such a configuration is shown in US Pat. No. 3,703,604.

Das in dieser Druckschrift dargestellte abgeschirmte Flachkabel weist mehrere Abstand aufweisende signalführende Adern in einer ersten Ebene und ein Abschirmelement in Form einer leitfähigen Massebahn auf, die auf die signalführenden Adern sieht und in der zweiten Ebene positioniert ist. Das Abschirmelement in Form der leitfähigen Massebahn besteht aus einer Metallfolie o.dgl..The shielded flat cable shown in this publication has several signal-carrying signals that are spaced apart Veins in a first level and a shielding element in the form of a conductive ground path that is on sees the signal-carrying wires and in the second level is positioned. The shielding element in the form of the conductive ground track consists of a metal foil or the like.

Der Nachteil dieses in der US-Patentschrift 3 703 604 beschriebenen Flachkabels besteht in der Unfähigkeit der Abschirmung, das übersprechen auf einen tolerierbaren Pegel herabzudrücken. Diese Unfähigkeit beruht darauf, daß das Abschirmelement die Adern nicht umgibt, sondern statt dessen in einer Ebene liegt, die von der der Adern verschieden ist. Außerdem muß man sich vergegenwärtigen,The disadvantage of this flat cable described in US Pat. No. 3,703,604 is the inability to Shielding to reduce crosstalk to a tolerable level. This inability is due to that the shielding element does not surround the veins, but instead lies in a plane that differs from that of the veins is different. In addition, one must realize

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daß ein Kabel der hier erläuterten Art Üblicherweise durch Laminieren hergestellt wird. Die Verwendung eines Materials wie etwa eine Metallfolie, die einer Wärmelantinierung nicht unterworfen ist, mindert die mechanische Festigkeit der Vorrichtung und erhöht überdies den Aufwand und die Kompliziertheit des Herstellungsverfahrens. Außerdem lassen sich die oben erläuterten Strukturen nicht durch Extrudieren herstellen.that a cable of the type explained here is usually produced by lamination. Using a Material such as a metal foil that is a thermal insulation is not subject, reduces the mechanical strength of the device and also increases it the effort and complexity of the manufacturing process. In addition, the above-mentioned Do not extrude structures.

Der Erfindung liegt daher zunächst einmal die Aufgabe zugrunde, ein im wesentlichen ebenes mehradriges abgeschirmtes Kabel zu schaffen, das verbesserte mechanische Festigkeit besitzt und sich leichter und billiger herstellen läßt, als dieses bislang für möglich gehalten worden ist.The invention is therefore initially based on the object of providing an essentially flat, multi-core shielded one To create cable that has improved mechanical strength and that is lighter and cheaper can produce than this has been thought possible so far.

Nach der Erfindung weist das ebene mehradrige Kabel mehrere Abstand aufweisende mit Isolation beschichtete Adern und eine Abschirmung auf, die das elektrische Streufeld vom Kabel abzieht, und umfaßt eine äußere Isolationshülle, die den äußeren Teil der Vorrichtung definiert. Die Verbesserung der Abschirmung besthet unter anderem vor allem darin, daß wenigstens ein blanker, von den mit Isolation beschichteten Adern Abstand aufweisender Leiter sowie ein integrales, homogenes, leitfähiges Polymersubstrat vorgesehen sind, welches die Adern und die Zwischenräume zwischen ihnen und der äusseren Isolationshülle ausfüllt, so daß das elektrische Interferenz- oder Streufeld durch das leitfähige PoIymersubstrat übertragen und aus der Anordnung durch den blanken Leiter abgeleitet wird.According to the invention, the flat multi-core cable has a plurality of spaced-apart cables coated with insulation Cores and a shield that removes the stray electrical field from the cable, and includes an outer Insulation sleeve that defines the outer part of the device. The improvement in the shielding persists among other things, above all in the fact that at least one bare, spaced from the wires coated with insulation Head and an integral, homogeneous, conductive polymer substrate are provided, which the Cores and the spaces between them and the outer insulation shell fills, so that the electrical Interference or stray field transmitted through the conductive polymer substrate and from the arrangement by the bare conductor is derived.

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der ZeichnungThe invention is explained below with reference to the in the drawing

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dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen beschrieben. Es zeigen:illustrated embodiment described in detail. Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines teilweise aufgeschnittenen Teils eines mehradrigen Flachkabels, welches die Erfindung verkörpert, wobei verschiedene Lagen des Kabels erkennbar sind; undFig. 1 is a perspective view of a partially cut-away portion of a multi-core Flat cable, which embodies the invention, wherein different layers of the cable can be seen; and

Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt eines Teiles des erfindungsgemäßen Kabels.Fig. 2 is an enlarged cross-section of part of the cable according to the invention.

Das in Figur 1 dargestellte mehradrige Flachkabel 10 ist, wie erkennbar, ein Flachkabel mit runden Adern. Es versteht sich jedoch, daß die hier beschriebene Erfindung in gleicher Weise auch auf Anordnungen anwendbar ist, welche flache Adern oder Leiter in einem ggf. flexiblen Flachkabel oder Leiterkreis angeordnet sind.The multi-core flat cable 10 shown in Figure 1 is, as can be seen, a flat cable with round cores. It should be understood, however, that the invention described herein can also be used in the same way on arrangements which have flat wires or conductors in a possibly flexible Flat cable or conductor circuit are arranged.

Das Flachkabel 10 weist mehrere lineare, parallele, Abstand aufweisende Adern 12 auf, auf welche eine Isolationsbeschichtung 14 aufgebracht ist. Das Flachkabel weist wenigstens einen blanken Leiter 16 auf, der zu den anderen Adern 12 Abstand aufweist und sich ebenfalls linear erstreckt. Man beachte, daß mehr als ein blanker Leiter 16 je nach dem jeweils vorliegenden Anwendungsbereich vorgesehen sein kann.The flat cable 10 has a plurality of linear, parallel, spaced-apart cores 12 on which an insulation coating 14 is applied. The flat cable has at least one bare conductor 16, which leads to the other wires 12 has a distance and also extends linearly. Note that more than one bare Head 16 depending on the particular application can be provided.

Die Adern 12 und ihre Isolationsbeschichtung 14 zusammen mit dem blanken Leiter 16 sind in einem leitfähigen Polymersubstrat 18 eingebettet. Das Polymersubstrat 18 ist integral und homogen und umgibt sämtliche Adern 12 und den blanken Leiter 16 und füllt die zwischen ihnen vorhandenen Zwischenräume aus. Das Polymer kann aus einem beliebigen Kunststoff wie etwa Polyvinylchlorid herge-The wires 12 and their insulation coating 14 together with the bare conductor 16 are embedded in a conductive polymer substrate 18. The polymer substrate 18 is integral and homogeneous and surrounds and fills all of the wires 12 and the bare conductor 16 between them existing gaps. The polymer can be made from any plastic such as polyvinyl chloride.

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stellt sein und mit einem leitfähigen Material wie etwa Ruß- oder Metallpartikel oder Fasern imprägniert sein. Das Polymersubstrat 18 erfüllt die folgenden Funktionen:and impregnated with a conductive material such as carbon black or metal particles or fibers be. The polymer substrate 18 fulfills the following functions:

1. Es vergrößert die Masse und damit die mechanische Festigkeit des Kabels, weil es mit dem Kabel integral laminiert oder extrudiert ist.1. It increases the mass and thus the mechanical Strength of the cable because it is integrally laminated or extruded with the cable.

2. Da das Polymer laminiert oder extrudiert werden kann, wird das Herstellungsverfahren weniger aufwendig und einfacher.2. Since the polymer can be laminated or extruded, the manufacturing process becomes less expensive and less expensive easier.

3. Das leitfähige Polymersubstrat 19 bildet eine vollständige elektrisch leitfähige Umhüllung für das primäre dielektrische signalführende Drahtmedium, welches die elektrische Interferenz von den Signaladern 14 durchschneidet und das Streufeld auf den blanken Leiter 16 konz entriert.3. The conductive polymer substrate 19 forms a complete electrically conductive envelope for the primary dielectric signal-carrying wire medium which cuts the electrical interference from the signal wires 14 and the stray field on the bare conductor 16 concentrated.

Das Flachkabel 10 wird dann mit der üblichen äußeren Isolationshülle 20 versehen. Die äußere Isolationshülle 20 kann aus Polyvinylchlorid oder einem anderen geeigneten isolierenden Material bestehen, das laminiert oder extrudiert werden kann.The flat cable 10 is then with the usual outer Insulation sleeve 20 provided. The outer insulating sleeve 20 can be made of polyvinyl chloride or another suitable one insulating material that can be laminated or extruded.

Die Isolationsbeschichtung 14 ist relativ dünn und kann entweder eine lackierte Isolationsbeschichtung oder eine sehr dünne Polymerisolation wie etwa Polyvinylchlorid sein. Durch Verändern der Stärke der Isolationsbeschichtung 14 kann man die Impedanz des Kabels 10 verändern. Das bedeutet, je stärker die Isolationsbeschichtung 14, je größer ist die Impedanz.The insulation coating 14 is relatively thin and can either be a lacquered insulation coating or be a very thin polymer insulation such as polyvinyl chloride. By changing the thickness of the insulation coating 14 you can change the impedance of the cable 10. That means, the thicker the insulation coating 14, the greater the impedance.

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Claims (6)

AnsprücheExpectations hJ Mehradriges Flachkabel, mit mehreren Abstand aufweisenden isolationsbeschichteten Adern, einer Abschirmvorrichtung zur Ableitung des elektrischen Streufelded von der Anordnung der Adern sowie mit einer äußeren Isolationshülle, die den äußeren Teil des Kabels bildet, und wobei wenigstens ein blanker Leiter (16) von den isolationsbeschichteten Adern (12) Abstand aufweist und ein integrales, homogenes, leitfähiges Polymersubstrat (18) alle Adern (12, 14) und den blanken Leiter (16) sowie die Zwischenräume zwischen ihnen und der äußeren Isolationshülle (20) ausfüllt, derart, daß ein durch die Signalübertragung über die Adern erzeugtes elektrisches Streufeld durch das leitfähige Polymersubstrat zu dem blanken Leiter (16) gelenkt und von diesem aus dem Kabel abgeleitet ist.hJ Multi-core flat cable, with several spacing insulation-coated wires, a shielding device to divert the electrical stray field the arrangement of the cores as well as an outer insulating sleeve that forms the outer part of the cable, and wherein at least one bare conductor (16) is spaced from the insulation-coated cores (12) and an integral, homogeneous, conductive polymer substrate (18) all wires (12, 14) and the bare conductor (16) and the spaces between them and the outer insulating sleeve (20) fills, so that a through The electrical stray field generated by the signal transmission via the wires through the conductive polymer substrate is directed to the bare conductor (16) and derived from this from the cable. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Adern und der Leiter im wesentlichen linear und parallel zueinander liegen.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the wires and the conductor are substantially linear and lie parallel to each other. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Adern und/oder der blanke Leiter im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt haben.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the wires and / or the bare conductor in the have a substantially circular cross-section. 4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das leitfähige Polymersubstrat aus einem isolierenden Kunststoff besteht, der mit einem leitfähigen Material imprägniert oder geimpft ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the conductive polymer substrate consists of an insulating plastic that is impregnated or inoculated with a conductive material is. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet.5. Apparatus according to claim 4, characterized. 030045/0608030045/0608 daß das leitfähige Material Ruß ist.that the conductive material is carbon black. 6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Adern (12) umgebende Isolation eine dünne Lackbeschichtung (14) ist.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cores (12) surrounding Isolation is a thin lacquer coating (14). 030045/0 60S030045/0 60S