JP3443784B2 - 高周波用同軸ケーブルの製造方法 - Google Patents
高周波用同軸ケーブルの製造方法Info
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Description
ブルの製造方法に関し、更に詳しくは、良好な減衰特性
と小さな最小曲げ半径とを有し、情報通信機器,情報処
理機器等の電子機器における0.5GHz以上の高周波
の信号伝送線路として使用するのに好適な高周波用同軸
ケーブルの製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】図6に、従来のセミリジッド同軸ケーブ
ルの断面図を示す。このセミリジッド同軸ケーブル50
は、中心導体1の外周に樹脂を押し出して絶緑体2を形
成し、その外周に無継目銅パイプや無継目アルミニウム
パイプを被せ、全体を延伸して外部導体3を形成するパ
イプ延伸方式によって製造され、主に0.5GHz以上
の高周波の信号伝送線路として使用されている。尚、
0.5GHz未満の信号伝送線路には、主に編組同軸ケ
ーブルが使用されている。図7に、MIL−C−17G
の規格に定められているセミリジッド同軸ケーブルの各
種寸法を示す。外部導体厚さは、最小でも100μmで
ある。 【0003】―方、特開平6−187847号公報や特
開平6−251642号公報において、多層配線基板内
の配線材料として、中心導体の外周に樹脂を押し出して
絶緑体を形成し、その絶縁体表面に無電解銅めっき或は
電気銅めっき等によりシールド層を設けたシールド線が
開示されている。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】従来のセミリジッド同
軸ケーブル50では、外部導体3の厚さが100μm以
上あり、剛直すぎる問題点がある。すなわち、高周波用
機器の内部配線として使用する場合、高密度実装化の要
求から最小曲げ半径を3.0mm以下まで要求される場
合が多く、この要求に対応できない問題点がある。ま
た、従来のセミリジッド同軸ケーブルの製造方法である
パイプ延伸方式では、延伸加工に耐えられるだけのパイ
プ厚さが必要であるため、外部導体の厚さを100μm
未満にすることが難しい問題点がある。また、パイプ延
伸方式では、製造コストが高くなり、かつ、長尺ケーブ
ルが得られないという問題点がある。さらに、延伸加工
によりストレスが蓄積し、ケーブルの端末接続に際し半
田付け等で加熱された時に絶緑体が収縮してしまう現象
が現われる問題点がある。そして、この現象を防止する
ためには、24時間から48時間の熱履歴処理を施さな
ければならず、作業性低下やコスト増加の大きな要因と
なる問題点がある。 【0005】一方、特開平6−187847号公報や特
開平6−251642号公報に開示のシールド線では、
シールド層の厚さに対する考慮が全くなされていない問
題点がある。シールド層の厚さに対する考慮がなされて
いない理由は、シールド層の役割が専ら電磁誘導を防止
することにあるため、その厚さを規定する必要が特にな
いからと考えられる。しかしながら、0.5GHz以上
の高周波の信号伝送線路として使用する場合には、外部
導体の厚さを考慮する必要がある。なぜならば、外部導
体の厚さは、0.5GHz以上の高周波の信号伝送線路
の最も重要な特性である減衰特性を規定するからであ
る。 【0006】そこで、本発明の発明者らは、0.5GH
z以上の高周波の信号伝送線路として使用する場合にお
ける外部導体の厚さおよび高周波用同軸ケーブルの製造
方法について鋭意研究し、本発明を完成した。すなわ
ち、本発明は、0.5GHz以上の高周波の信号伝送線
路として良好な減衰特性を有し、かつ、高周波用機器の
内部配線として使用できる小さな最小曲げ半径を有する
高周波用同軸ケーブルの製造方法を提供するものであ
る。 【0007】 【課題を解決するための手段】第1の観点では、本発明
は、銀めっき銅線または銀めっき銅クラッド鋼線などの
中心導体の外周にPTFE(四フッ化エチレン樹脂),
PFA(四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニル
エーテル共重合体樹脂),FEP(四フッ化エチレン−
六フッ化プロピレン共重合体樹脂),ETFE(四フッ
化エチレン−エチレン共重合体樹脂)などのフッ素系の
低誘電率絶縁体を形成し、その外周に外部導体を形成
し、更に必要があればPE(ポリエチレン樹脂),PV
C(ポリ塩化ビニル樹脂),FEP,PFAなどの外被
を設けてなる構造を有し、0.5GHz以上の高周波の
信号伝送線路として使用される高周波用同軸ケーブルで
あって、表皮深さをδ(μm)とし、外部導体厚さをx
(μm)とするとき、 2.75・δ≦x≦70 …(1) であることを特徴とする高周波用同軸ケーブルを提供す
る。表皮深さδは、後述する(3)式により求められ
る。 【0008】図1は、種々の厚さの外部導体を有する同
軸ケーブルの減衰特性を表した図表である。なお、中心
導体は銀めっき銅クラッド鋼線で外径dは0.203m
m、絶縁体はPTFEで外径は0.66mm、外部導体
は銅とした。 aは、外部導体の厚さxを表皮深さδに対する比で表し
た値である。すなわち、a=x/δである。 kは、外部導体の最外表皮における電流密度Io に対す
る最内表皮における電流密度Ix の割合である。すなわ
ち、k=(Ix/Io)×100= exp{−a}である。 ρx は、見掛け上の固有抵抗値である。すなわち、外部
導体が十分厚い場合の固有抵抗値をρo とするとき、ρ
x=ρo/(1−k/100)である。 ρx/ρoは、外部導体が十分厚い場合の固有抵抗値ρo
に対する見掛け上の固有抵抗値ρx の比である。この値
が“1”に近いほど好ましい。 αは、周波数F(GHz)=0.5,1,3,5,1
0,30における減衰量である。すなわち、 α=8.686×102×2.287×10−3×√{εr×F)/
{log10(D/d)} ×{√(ρo)/d+√(ρx)/D}×10 +0.9094×√(εr)×tanΔ×F εr:比誘電率、F:周波数(MHz)、D:外部導体
内径(mm) d:中心導体外径(mm)、tanΔ:誘電正接 である。上式の第1項は抵抗値減衰量を表し、第2項は
漏洩減衰量を表している。また、比誘電率εr は例え
ばPTFEで2.0、外部導体内径Dは例えば0.66
mm、中心導体外径dは例えば0.203mm、誘電正
接tanΔ は例えばPTFEで2×10−4である。0.
5GHz以上の高周波の信号伝送線路として使用される
高周波用同軸ケーブルとしての減衰量αの許容値は、従
来のセミリジッド同軸ケーブルの性能から判断して、F
=0.5で約10.6、F=1で約15.1、F=5で
約34.4、F=10で約49.4である。この許容量
よりも減衰量αが小さくなる比aの 値を図1で調べる
と、a≧2.75であることが判る。この式に前述のa
=x/δを代入すると、x/δ≧2.75となる。この
式を変形すれば、2.75・δ≦xとすればよいことが
判る。 【0009】図2は、種々の厚さの外部導体を有する同
軸ケーブルの最小曲げ特性を表した図表である。なお、
中心導体は銀めっき銅クラッド鋼線で外径dは0.20
3mm、絶縁体はPTFEで外径は0.66mm、外部
導体は銅とした。この結果より、外部導体厚さxを70
μm以下にすると、最小曲げ半径が3.0mmより小さ
くなり、高周波用機器の内部配線として使用する場合の
高密度実装化の要求に対応できることが判る。 【0010】以上より、2.75・δ≦x≦70とする
ことで、0.5GHz以上の高周波の信号伝送線路とし
て良好な減衰特性を有し、かつ、高周波用機器の内部配
線として使用できる小さな最小曲げ半径を有する高周波
用同軸ケーブルを得ることが出来る。なお、使用周波数
を0.5GHz以上に限定する理由は、ケーブル長さ方
向の構造の均一性が劣ることによって反射等の特性に影
響が生じるのは概ね0.5GHz以上であり、それより
低い周波数では一般的な編組同軸ケーブル等でも特性上
十分であるためである。 【0011】第2の観点では、本発明は、銀めっき銅線
または銀めっき銅クラッド鋼線などの中心導体の外周に
PTFE,PFA,FEP,ETFEなどのフッ素系の
低誘電率絶縁体を形成し、その外周に銅の外部導体を形
成し、更に必要があればPE,PVC,FEP,PFA
などの外被を設けてなる構造を有し、0.5GHz以上
の高周波の信号伝送線路として使用される高周波用同軸
ケーブルであって、使用周波数をF(GHz)とし、外
部導体厚さをx(μm)とするとき、 exp{−0.5・ln{F}+1.74}≦x≦70 …(2) であることを特徴とする高周波用同軸ケーブルを提供す
る。 【0012】表皮深さδは、透磁率をμ、導電率をσと
するとき、 δ=√{1/πFμσ} …(3) で表される。ここで、外部導体が銅ならμ=μo、σ=
0.5×108(S/m)である。これらの数値を(3)
式に代入し、(3)式を(1)式に代入して整理すると、
(2)式を導くことが出来る。以上より、exp{−0.5
・ln{F}+1.74}≦x≦70 とすることで、
0.5GHz以上の高周波の信号伝送線路として良好な
減衰特性を有し、かつ、高周波用機器の内部配線として
使用できる小さな最小曲げ半径を有する高周波用同軸ケ
ーブルを得ることが出来る。 【0013】第3の観点では、本発明は、銀めっき銅線
または銀めっき銅クラッド鋼線などの中心導体の外周に
PTFE,PFA,FEP,ETFEなどのフッ素系の
低誘電率絶縁体を押し出して被覆し、その外周に電気め
っき,無電解めっき,蒸着,スパッタリングなどの各種
成膜プロセスを利用することによって厚さx(μm)の
銅の外部導体を形成し、更に必要があればその外周にP
E,PVC,FEP,PFAなどを押し出して外被を設
けることを特徴とする高周波用同軸ケーブルの製造方法
であって、当該高周波用同軸ケーブルの使用周波数をF
(GHz)とするとき、 exp{−0.5・ln{F}+1.74}≦x≦70 …(2) とすることを特徴とする高周波用同軸ケーブルの製造方
法を提供する。これにより、0.5GHz以上の高周波
の信号伝送線路として良好な減衰特性を有し、かつ、高
周波用機器の内部配線として使用できる小さな最小曲げ
半径を有する高周波用同軸ケーブルを製造することが出
来る。 【0014】第4の観点では、本発明は、外径0.20
3mmの銀めっき銅線または銀めっき銅クラッド鋼線な
どの中心導体の外周にPTFE,PFA,FEP,ET
FEなどのフッ素系の低誘電率絶縁体を押し出して厚さ
0.66mmで被覆し、その外周に電気めっき,無電解
めっき,蒸着,スパッタリングなどの各種成膜プロセス
を利用することによって厚さ6μm以上,70μm以下
の銅の外部導体を形成し、更に必要があればその外周に
PE,PVC,FEP,PFA等を押し出して外被を設
ける事を特徴とする高周波用同軸ケーブルの製造方法を
提供する。上記(2)式において、F=0.5とすると、
5.6<x≦70が導かれる。従って、銅の外部導体の
厚さを6μm以上,70μm以下とすれば、0.5GH
z以上の高周波の信号伝送線路として良好な減衰特性を
有し、かつ、高周波用機器の内部配線として使用できる
小さな最小曲げ半径を有する高周波用同軸ケーブルを製
造することが出来る。 【0015】 【発明の実施の形態】以下、図に示すこの発明の実施形
態に基づいてこの発明をさらに詳しく説明する。なお、
これによりこの発明が限定されるものではない。 【0016】図3に、本発明の高周波用同軸ケーブルの
断面図を示す。この高周波用同軸ケーブル10は、銀め
っき銅線または銀めっき銅クラッド鋼線などの中心導体
1の外周にPTFE,PFA,FEP,ETFEなどの
フッ素系の低誘電率絶縁体2を押し出して被覆し、その
外周に電気めっき,無電解めっき,蒸着,スパッタリン
グなどの各種成膜プロセスを利用することによって厚さ
x(μm)の銅の外部導体3を形成したものであって、
前記厚さxは、当該高周波用同軸ケーブル10の使用周
波数をF(GHz)とするとき、 exp{−0.5・ln{F}+1.74}≦x≦70 にしたものである。なお、必要があれば、その外周にP
E,PVC,FEP,PFAなどを押し出して外被を設
けてもよい。 【0017】図4および図5は、外部導体の形成方法や
外部導体の厚さを変えたときの実施例(特記事項の欄に
○印のもの)および比較例(特記事項の欄に×印のも
の)を示す図表である。各例において、中心導体1は、
銀めっき銅クラッド鋼,外径0.203mmであり、伸
線加工(ドローイング)で形成した。絶縁体2は、PT
FE,外径0.66mmであり、押出し加工で形成し
た。 【0018】例1.外部導体3の形成方法は、「PTF
Eコア→洗浄(アルコール)→周回研磨(ダイヤモンド
ヤスリ)→洗浄(アルコール)→パラジウム付与→無電
解銅めっき→電解銅めっき」の工程による。外部導体厚
さx=6μm,10μmは本発明の実施例であり、外部
導体厚さx=1μm,2μm,4μmは比較例である。 【0019】例2.外部導体3の形成方法は、「PTF
Eコア→洗浄(アルコール)→周回研磨(ダイヤモンド
ヤスリ)→洗浄(アルコール)→パラジウム付与→無電
解ニッケルめっき→電解銅めっき」の工程による。外部
導体厚さx=6μm,10μmは本発明の実施例であ
り、外部導体厚さx=1μm,2μm,4μmは比較例
である。 【0020】例3.外部導体3の形成方法は、「PTF
Eコア→洗浄(アルコール)→化学エッチング(ナトリ
ウム−ナフタレン錯体)→洗浄(アルコール)→パラジ
ウム付与→無電解銅めっき→電解銅めっき」の工程によ
る。外部導体厚さx=10μm,50μmは本発明の実
施例であり、外部導体厚さx=1μm,5μm,100
μmは比較例である。 【0021】例4.外部導体3の形成方法は、「PTF
Eコア→洗浄(アルコール)→化学エッチング(ナトリ
ウム−ナフタレン錯体)→洗浄(アルコール)→パラジ
ウム付与→無電解ニッケルめっき→電解銅めっき」の工
程による。外部導体厚さx=10μm,50μmは本発
明の実施例であり、外部導体厚さx=1μm,5μm,
100μmは比較例である。 【0022】例5.外部導体3の形成方法は、「PTF
Eコア→洗浄(アルコール)→周回研磨(ダイヤモンド
ヤスリ)→洗浄(アルコール)→真空金蒸着→電解銅め
っき」の工程による。外部導体厚さx=6μm,10μ
mは本発明の実施例であり、外部導体厚さx=1μm,
2μm,4μmは比較例である。 【0023】例6.外部導体3の形成方法は、「PTF
Eコア→洗浄(アルコール)→周回研磨(ダイヤモンド
ヤスリ)→洗浄(アルコール)→スパッタリング→電解
銅めっき」の工程による。外部導体厚さx=6μm,1
0μmは本発明の実施例であり、外部導体厚さx=1μ
m,2μm,4μmは比較例である。 【0024】例7.外部導体3の形成方法は、「PTF
Eコア→洗浄(アルコール)→化学エッチング(ナトリ
ウム−ナフタレン錯体)→洗浄(アルコール)→銀鏡反
応→電解銅めっき」の工程による。外部導体厚さx=1
0μm,50μmは本発明の実施例であり、外部導体厚
さx=1μm,5μm,100μmは比較例である。 【0025】例8.外部導体3の形成方法は、「PTF
Eコア→洗浄(アルコール)→エキシマレーザーエッチ
ング→洗浄(アルコール)→銀鏡反応→電解銅めっき」
の工程による。外部導体厚さx=10μm,50μmは
本発明の実施例であり、外部導体厚さx=1μm,5μ
m,100μmは比較例である。 【0026】例9.外部導体3の形成方法は、「PTF
Eコア→洗浄(アルコール)→エキシマレーザーエッチ
ング→洗浄(アルコール)→パラジウム付与→無電解ニ
ッケルめっき→電解銅めっき」の工程による。外部導体
厚さx=6μm,10μmは本発明の実施例であり、外
部導体厚さx=1μm,2μm,4μmは比較例であ
る。 【0027】例10.外部導体3の形成方法は、「PT
FEコア→洗浄(アルコール)→エキシマレーザーエッ
チング→洗浄(アルコール)→真空金蒸着→電解銅めっ
き」の工程による。外部導体厚さx=6μm,10μm
は本発明の実施例であり、外部導体厚さx=1μm,2
μm,4μmは比較例である。 【0028】例11.外部導体3の形成方法は、「PT
FEコア→洗浄(アルコール)→窒化ホウ素(BN)塗
布→洗浄(アルコール)→パラジウム付与→無電解ニッ
ケルめっき→電解銅めっき」の工程による。外部導体厚
さx=10μm,50μmは、本発明の実施例である。
外部導体厚さx=1μm,5μm,100μmは、比較
例である。 【0029】例12.外部導体3の形成方法は、「PT
FEコア→洗浄(アルコール)→窒化ホウ素(BN)塗
布→洗浄(アルコール)→パラジウム付与→無電解銅め
っき→電解銅めっき」の工程による。外部導体厚さx=
10μm,50μmは本発明の実施例であり、外部導体
厚さx=1μm,5μm,100μmは比較例である。 【0030】例13.外部導体3の形成方法は、「PT
FEコア→洗浄(アルコール)→窒化ホウ素(BN)塗
布→洗浄(アルコール)→真空金蒸着→電解銅めっき」
の工程による。外部導体厚さx=6μm,10μmは本
発明の実施例であり、外部導体厚さx=1μm,2μ
m,4μmは比較例である。 【0031】例14.外部導体3の形成方法は、「PT
FEコア→洗浄(アルコール)→窒化ホウ素(BN)塗
布→洗浄(アルコール)→銀鏡反応→電解銅めっき」の
工程による。外部導体厚さx=6μm,10μmは本発
明の実施例であり、外部導体厚さx=1μm,2μm,
4μmは比較例である。 【0032】上記の外部導体3の形成方法は、従来のパ
イプ延伸方式に対し、連続的に実施でき、しかも低コス
卜になる。すなわち、供線から巻取りまで連続ラインで
行なうことができ、長尺品を得ることが出来る。ここ
で、上記の外部導体3の形成方法における各工程の説明
を示す。 (1)洗浄(アルコール)工程…市販の工業用エ夕ノール
を使用し、静電気による汚れ及びアンカー層形成時の汚
れを取り除く。 (2)アンカー層の形成工程 周回研磨(ダイヤモンドヤスリ)…外周を均一に研磨し
微細傷を付ける。 化学エッチング(ナトリウム−ナフタレン錯体)…化学
的にフッ素原子を取り除くことによる微細エッチング。 エキシマレーザーエッチング…微小波長(248nm,
193nm)によるC−F結合の切断。 窒化ホウ素(BN)塗布…低誘電率の六方晶窒化ホウ素
を塗布して形成。 (3)外部導体形成のための予備層の形成工程 パラジウム付与→無電解めっき…湿式法の無電解めっ
き、導電性に優れる銅でめっきする。但し、やや密着力
が低い。 パラジウム付与→無電解ニッケルめっき…湿式法の無電
解めっき、密着性に優れるニッケルでめっき、但し抵抗
が高いため厚さは0.1μm以下にした。 真空金蒸着…乾式法の真空蒸着、導電性と密着性が良い
金で行なった。 スパッタリング…乾式法のスパッタリング、これも導電
性と密着性が良い金で行なった。 銀鏡反応…湿式法の銀鏡反応、工程が簡素な銀鏡反応で
銀めっきした。但し、やや寿命が短い、しかし設備は安
く工程は簡素。 (4)外部導体の形成工程 電気銅めっき…硫酸銅めっき、ホウフッ化銅めっき、青
化銅めっき、ピロリン酸銅めっきのいずれでも良いが、
個々において条件は最適値に設定する必要がある。めっ
き電流値と電流効率とめっき時問によりめっき厚を設定
した。 【0033】以上の例では、中心導体1を銀めっき銅ク
ラッド鋼としたが、銀めっき銅を用いても良い。また、
中心導体1の外径を0.203mmとしたが、0.28
7mm,0.510mm,0.919mmとしても良
い。更に、これら以外のもの、例えば0.203mmよ
り細いものとしても良い。また、絶縁体2をPTFEと
したが、PFA,FEP,ETFEを用いても良い(た
だし、これらはPTFEより誘電率がやや大きいので特
性が若干異なる)。また、そのサイズは、MIL規格等
で示された0.66mm以外のものでも良い。また、外
部導体を銅としたが、銀を用いてもよい。 【0034】 【発明の効果】本発明の高周波用同軸ケーブルの製造方
法によれば、次の効果が得られる。 (1)0.5GHz以上の高周波の信号伝送線路として良
好な減衰特性と高周波用機器の内部配線として使用でき
る小さな最小曲げ半径とを有する高周波用同軸ケーブル
を得ることが出来る。 (2)従来のようなパイプ延伸方式では全く不可能であっ
た長尺の高周波用同軸ケーブルを製造することが出来
る。 (3)パイプ延伸方式で加わるケーブルストレスの除去の
ため行なわれていた長時間の熱履歴処理も不要となり、
製造時問を著しく短縮でき、製造コストを低減すること
が出来る。 (4)長尺の高周波用同軸ケーブルが作れることから、外
部導体の外周上に連続押し出し法によりPE,PVC,
FEP,PFAなどの外被を設けることができ、機器内
の高周波信号の伝送線として使用する際に、外部導体を
他の活電部分から確実に絶縁できるようになる。
特性を表した図表である。 【図2】種々の厚さの外部導体を有する同軸ケーブルの
最小曲げ特性を表した図表である。 【図3】本発明の高周波用同軸ケーブルの断面図であ
る。 【図4】外部導体の形成方法や外部導体の厚さを変えた
ときの実施例および比較例を示す図表である。 【図5】外部導体の形成方法や外部導体の厚さを変えた
ときの実施例および比較例を示す別の図表である。 【図6】従来のセミリジッド同軸ケーブルの断面図であ
る。 【図7】MIL−C−17Gの規格に定められているセ
ミリジッド同軸ケーブルの各種寸法を示す図表である。 【符号の説明】 1 中心導体 2 絶縁体 3 外部導体 10 高周波用同軸ケーブル 50 セミリジッド同軸ケーブル
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 外径0.203mmの銀めっき銅線また
は銀めっき銅クラッド鋼線などの中心導体の外周にPT
FE,PFA,FEP,ETFEなどのフッ素系の低誘
電率絶縁体を押し出して厚さ0.66mmで被覆し、そ
の外周に電気めっき,無電解めっき,蒸着,スパッタリ
ングなどの各種成膜プロセスを利用することによって厚
さ6μm以上,70μm以下の銅の外部導体を形成し、
更に必要があればその外周にPE,PVC,FEP,P
FAなどを押し出して外被を設けることを特徴とする高
周波用同軸ケーブルの製造方法。
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