JP4221968B2 - ２芯平行シールドケーブル及び配線部品並びに情報機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノート型パソコン、携帯電話、ビデオカメラ等の液晶ディスプレイのように、開閉可能な回動部を有する情報機器内の信号伝送に用いるような２芯平行シールドケーブル及びこれを用いた配線部品並びに情報機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノート型パソコン、携帯電話、ビデオカメラ等の情報機器の信号伝送にＥＭＩ（Electro Magnetic Interference）対策の点から、差動信号伝送方式が多用されている。この差動信号伝送方式は、２本の信号導体を用いて＋／−信号を伝送する方式であり、＋信号と−信号との差分をもって信号値とするものである。このような差動信号伝送においては、２本の信号導体で電流の流れる方向が逆になるため、導体の外側では、＋／−信号により生じる磁界をキャンセルするように作用する。この磁界のキャンセル作用は、２本の信号導体間の距離が小さいほど高めることができる。
【０００３】
従来、上記したような小型の情報機器に用いられる差動信号伝送用のケーブルとして、図１に示すような２芯平行シールドケーブルが知られている。図中、１は２芯平行シールドケーブル、２は絶縁電線、３は撚り導体（信号導体）、４は絶縁体、５は第１シールド層、６は第２シールド層、７は第３シールド層、８は外皮を示す。
【０００４】
２芯平行シールドケーブル１は、２本の信号伝送用の絶縁電線２を平行に並べ、２本の絶縁電線２を一括して、導線を横巻き（螺旋状に巻く）して第１シールド層５及び第２シールド層６を形成し、さらに必要に応じて外周に金属テープ等を巻き付けて第３シールド層７を形成し、その外側に外皮８を施して構成されている。なお、第１シールド層５と第２シールド層６とを編組した形態の金属網で形成することもできるが、製造に時間がかかり、細径のシールドケーブルには、導線を横巻きしてシールド導体を形成する方がコスト的に有利である。
【０００５】
絶縁電線２は、外径０.０３ｍｍの錫メッキ銅合金線を７本撚りした外径が０.０９ｍｍの撚り導体（信号導体）３を、フッ素樹脂の絶縁体４により外径が０.２１±０.０３ｍｍになるように被覆した形状のものである。第１シールド層５は、撚り導体３に用いたのと同様な外径０.０３ｍｍの錫メッキ銅合金線の導線５ａを、巻きピッチ６±１ｍｍの横巻きで、３８±５本程度巻き付けて形成されている。第１シールド層５だけでは、ケーブルが曲げられたり、捻られたりした際に、線間に隙間が生じてシールドが不十分となる場合があるので、第１シールド層５の外周に重ねて第２シールド層６を形成し、シールド効果を確実にしている。
【０００６】
第２シールド層６は、第１シールド層５に用いたのと同じ外径０.０３ｍｍの錫メッキ銅合金線の導線６ａを、巻きピッチを６±１ｍｍの横巻きで、４３±５本程度で巻き付けて形成されている。また、通常、第２シールド層６は、第１シールド層５の巻き方向と反対方向に巻き付けて形成される。さらに、必要に応じて第２シールド層６の外周に金属箔テープを巻き付けて、第３シールド層７を形成している。これらのシールド層によって形成されたシールド導体の外周には、ポリエステルテープ等を巻き付けて保護用の外皮８としている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された２芯平行シールドケーブル１を、１本以上用いてノート形パソコン等の本体部と液晶ディスプレイとの間の配線を行なう。この場合、２芯平行シールドケーブル１は、液晶ディスプレイを開閉するヒンジ部分を経て配線が行なわれるが、液晶ディスプレイの開閉により２芯平行シールドケーブル１が捻回される。２芯平行シールドケーブル１が捻回されると、横巻きしたシールド層５，６は、巻き方向と捻回方向により異なるが、導線の巻き状態が緩められるか、巻き状態が締め付けられるかのいずれかの作用を受ける。
【０００８】
例えば、第１シールド層５の巻き状態が緩む方向に捻回されると、第２シールド層６は巻き状態が締まり、反対方向に捻回されると、第１シールド層５の巻き状態が締まり、第２シールド層の巻き状態が緩む。緩んだ状態の第１シールド層５を第２シールド層６で締め付けると、第１シールド層５にダメージを与え破断することがある。破断した状態で捻回が繰り返されると、破断された導線が絶縁電線２の絶縁体４に突き刺さり、信号伝送用の撚り導体３との間で短絡を起こすことがある。
【０００９】
また、２芯平行シールドケーブル１を複数本束ねて使用した場合に、捻回によりケーブルに引っ張り力が生じる。このケーブルに生じる引っ張り力は、横巻きされた第１シールド層５及び第２シールド層６には作用せず、内部の信号導体３に集中するため、信号導体３が断線するということがある。
【００１０】
本発明は、上述の実情に鑑みてなされたもので、シールド導体を構成する第１シールド層及び第２シールド層の巻きピッチと短絡あるいは断線発生の関係を解明し、捻回による第１シールド層の緩みを少なくして第１シールド層と信号導体との短絡を防止するとともに、信号導体の断線を防止した２芯平行シールドケーブル及びこれを用いた配線部品並びに情報機器の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による２芯平行シールドケーブルは、撚り導体を絶縁体で被覆した外径が０ . ２１ｍｍ±０ . ０３ｍｍの２本の絶縁電線を、一括してシールド導体と外皮で覆った２芯平行シールドケーブルであって、シールド導体は複数のシールド層で形成され、最内層の第１シールド層が複数本の導線を巻きピッチ１０ｍｍ〜１３ｍｍで横巻きして形成され、第１シールド層の外周に、第２シールド層が第１シールド層の巻き方向と反対の方向に複数本の導線を第１シールド層の巻きピッチ以下で横巻して形成されていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明による配線部品は、上記の２芯平行シールドケーブルを複数本束ね、少なくとも一方の端部に接続端末が形成されていることを特徴とする。また、上記の２芯平行シールドケーブルを、情報機器の回動部を通る信号配線に用いたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２により本発明の実施の形態を説明する。なお、図１は従来技術の説明で用いたものであるが、本発明による２芯平行シールドケーブル１の形状自体は、従来技術の項で説明したのとほぼ同様であるので援用する。図２は本発明によるシールド層の巻きピッチについて説明するための図である。
【００１４】
本発明による２芯平行シールドケーブル１の基本構造は、従来技術の項で説明したのと同様に、２本の信号伝送用の絶縁電線２を平行に並べ、この２本の絶縁電線２の外側を、一括のシールド導体で覆う。シールド導体は、複数のシールド層で構成され、複数本の導線５ａ，６ａを横巻き（螺旋状に巻く）して第１シールド層５及び第２シールド層６を形成し、さらに必要に応じて金属テープ等による第３シールド層７を設けることができる。シールド導体の最外面には、外皮８を施して保護される。
【００１５】
絶縁電線２には、例えば、外径０.０３ｍｍの錫メッキ銅合金線等の導線を７本撚りした外径が０.０９ｍｍ程度の撚り導体（信号導体）３を、フッ素樹脂、ポリエチレン等の絶縁体４により外径が０ . ２１ｍｍ±０ . ０３ｍｍとなるように被覆した形状のものを用いる。また、シールド導体も従来と同様に、少なくとも横巻きの第１シールド層５と第２シールド層６を備えた構成とする。
【００１６】
第１シールド層５は、撚り導体（信号導体）３に用いたのと同様な、例えば、外径０.０３ｍｍの錫メッキ銅合金線等の導線５ａを、３８±５本程度、右方向の横巻きで巻き付けて形成する。なお、導線５ａの本数は、絶縁電線２の外径によって増減することができる。第１シールド層５の外周には、第２シールド層６を形成して、ケーブルが曲げられたり捻られたりした際に、導線間に隙間が生じてシールド効果が不十分となるのを防止する。
【００１７】
第２シールド層６は、第１シールド層５に用いたのと同じ外径０.０３ｍｍの錫メッキ銅合金線等の導線６ａを、４３±５本程度、第１シールド層５とは反対方向の左方向の横巻きで巻き付けて形成する。なお、第２シールド層６の導線６ａの本数は、第１シールド層５より巻き径が大きくなることから多少増加させている。しかし、絶縁電線２の外径によって増減することができることは、第１シールド層５の場合と同様である。第２シールド層を第１シールド層５とは反対方向に巻き付けることにより、第１シールド層５のバラけるのを抑え、また、ケーブルを曲げた際に隙間が生じたり、線くせが生じたりするのを軽減することができる。
【００１８】
また、必要に応じて第２シールド層６の外周に第３シールド層７を設けてもよい。第３シールド層は必ずしも必要とするものではないが、金属箔テープ（例えば、Ａｌ−ＰＥＴテープや銅蒸着ＰＥＴテープ）を巻き付け、絶縁電線２の外周を隙間なく完全に囲い、シールド効果を完全にすることができる。上述の如く構成されたシールド導体の外周には、ポリエステルテープ等を巻き付けて外皮８を形成し、シールド導体を保護するとともに、２芯平行シールドケーブルの機械的強度を確保する。
【００１９】
図２は、第１シールド層５及び第２シールド層６の巻きピッチを説明する図である。シールド層を形成する導線５ａ，６ａが、２本の絶縁電線２を一括して１巻きする長手方向の距離を、巻きピッチとする。この巻きピッチは、使用する絶縁電線２の太さによって異なるが、本発明においては、絶縁電線２の外径が０ . ２１ｍｍ±０ . ０３ｍｍであるケーブルを対象とする。図２（Ａ）は、例えば、左方向巻きの巻きピッチ５〜７ｍｍ（６±１ｍｍ）示し、これをショートピッチＰ_Ｓとする。図２（Ｂ）は、右方向巻きの巻きピッチ１０〜１３ｍｍを示し、これをロングピッチＰ_Ｌとする。巻き方向は右方向または左方向のいずれであってもよく、また、ショートピッチ、ロングピッチとは、説明を簡潔にするために用いる相対的な呼称にすぎないものとする。
【００２０】
本発明では、図１（Ｂ）に示すように、少なくとも内側の第１シールド層５を、巻きピッチが１０〜１３ｍｍのロングピッチＰ_Ｌで形成する。第２シールド層６については、第１シールド層５と同様にロングピッチＲ_Ｌで形成してもよく、巻きピッチが５〜７ｍｍのショートピッチＰ_Ｓで形成してもよい。なお、第１シールド層５と第２シールド層６との導線の巻き方向は互いに異なる方向とする。
【００２１】
シールド層を小さい巻きピッチ、すなわち、図２（Ａ）で示すようにショートピッチＰ_Sで形成することにより、導線５ａ，６ａの巻付け角度θが小さくなって撚り込み率が大きくなるため、巻付け状態を安定させシールド効果を高めることができる。
【００２２】
しかし、図３に示すように、複数本の２芯平行シールドケーブル１をテープ部材１０等により束ねて機器内に組み込み、この束ねた部分で捻回を受けるとする。この場合、例えば、Ｓ位置にある２芯平行シールドケーブル１は、Ｔ位置に移動する。２芯平行シールドケーブル１がＳ位置からＴ位置に移動することにより、２芯平行シールドケーブル１に引っ張り力が生じる。
【００２３】
第１シールド層５の撚り込み率が大きいと、長手方向に対する伸縮性がよくなるため、２芯平行シールドケーブル１に引っ張り力が加えられたときに、内部の信号導体３に引っ張り力が集中して断線を招きやすくなる。また、２芯平行シールドケーブル１が捻じられたときに、導線５ａの巻付けが緩む方向の場合は緩み量が大きく、外側の第２シールド層６が締まることにより、巻付けている導線５ａが破断され、破断された導線が絶縁体４内に突き刺さり、信号導体３との間で短絡を起こしやすい。
【００２４】
シールド層を大きい巻きピッチ、すなわち、図２（Ｂ）で示すようにロングピッチＰ_Lで形成することにより、導線５ａ，６ａの巻付け角度θが大きくなって撚り込み率が小さくなるため、曲げたりするとバラけやすく、シールド効果も低減する。
【００２５】
しかし、第１シールド層５の撚り込み率を小さくすると、長手方向に対する伸縮性が低下するため、２芯平行シールドケーブル１に引っ張り力が加えられたときに、内部の信号導体３に加わる引っ張り力の一部を第１シールド層５に分担させることができ、信号導体３の断線を軽減することができる。また、２芯平行シールドケーブル１が捻じられたときに、導線５ａの巻付けが緩む方向の場合であっても緩み量が小さいので、外側の第２シールド層６で締められるとしても、導線５ａの破断が軽減され、短絡発生に至るのを軽減することができる。
【００２６】
従来の２芯平行シールドケーブルは、第１シールド層５及び第２シールド層６のいずれもショートピッチＰ_Sで形成されているため、信号導体３の断線や第１シールド層５の破断による短絡を引き起こしていた。本発明では、少なくとも内側の第１シールド層を、ロングピッチＰ_Lで形成することにより、上記の理由により信号導体３の断線及び第１シールド層５と信号導体３との間の短絡発生を軽減することができる。
【００２７】
なお、ロングピッチＰ_Ｌを１０〜１３ｍｍとしたが、余り長い距離にすると巻付けが不安定で、バラけやすく製造が困難になるため、１３ｍｍ以下とするのが好ましい。また、第１シールド層をロングピッチＰ_Ｌとすることにより、従来のショートピッチＰ_Ｓと比べて、巻付け状態が多少不安定となるが、第２シールド層６を反対方向に巻くことにより、第１シールド層５がバラけるのを押える作用をなすため実質上の問題はない。さらに、金属箔からなる第３シールド層７を設けることにより、シールド効果を確実にすることにより、第１シールド層５をロングピッチＰ_Ｌで形成しても、これによるシールド効果が低減することはない。
【００２８】
図４は、複数本の平行２芯シールドケーブルを用いた配線部品の例を示した図である。図中、１０はテープ部材、１１は配線部品、１２は集合化部、１３はテープ化部、１４は接続端末部を示す。配線部品１１は、本発明による複数本の平行２芯シールドケーブル１を備え、少なくとも一方の端部に情報機器内の接続端子等に接続する接続端末部１４を設けて構成される。複数本の平行２芯シールドケーブル１または平行２芯シールドケーブル１と他の種類のケーブル（例えば、同軸信号ケーブル）と組み合わせて、予め配線しやすい長さと形状に形成したものである。
【００２９】
複数本の平行２芯シールドケーブル１は、テープ部材１０等を用いて束状の集合化部１２とされ、また、必要に応じ接続端末部１４に隣接して、複数本の平行２芯シールドケーブル１を一列に並べテープ状にしたテープ化部１３とされる。接続端末部１４は、電気コネクタを接続した状態としてもよく、電気コネクタまたは接続端子との接続が簡単に行なえるような形態（例えば、シールド導体の処理、接地接続処理）に端末処理を施した状態としたものであってもよい。
【００３０】
本発明による効果を確認するために、図５に示す方法で評価を行なった。評価用のサンプルとしては、９本の２芯平行シールドケーブル１を図４で示したような配線部品１１に構成したものを用いた。配線部品１１の集合化部１２を図５のように折り曲げ、一方の端部側を固定具１５で固定し、他方のテープ化部１３を１８０度回転させるようにして、所定長さ範囲の集合化部１２に１８０度の捻回が生じるようにした。評価は、０度→１８０度、１８０度→０度の往復で１回の捻回として、絶縁電線の信号導体（２×９本）のいずれか１本が断線するまでの捻回数と、第１シールド層と信号導体が短絡を生じるまでの捻回数を測定した。
【００３１】
評価用の２芯平行シールドケーブル１の共通構成として、外径０.０３ｍｍの錫メッキ銅合金線を７本撚りした外径０.０９ｍｍの信号導体を、フッ素樹脂により外径０.２１±０.０３ｍｍになるように被覆した２本の絶縁電線を用いた。第１シールド層は、外径０.０３ｍｍの錫メッキ銅合金線３８本を右方向巻きで形成し、第２シールド層は、外径０.０３ｍｍの錫メッキ銅合金線４３本を左方向巻きで形成した。第３シールド層には銅蒸着のポリエステルテープを左方向巻きで形成し、外皮としてポリエステルテープを左方向巻きで形成した。
【００３２】
（実施例１）
第１シールド層の巻きピッチ（右方向巻き） １０.０ｍｍ
第２シールド層の巻きピッチ（左方向巻き） ６.０ｍｍ
信号導体の断線 （４６，１５１回目の捻回で発生）
信号導体と第１シールド層との短絡 （１１，０９８回目の捻回で発生）
【００３３】
（実施例２）
第１シールド層の巻きピッチ（右方向巻き） １０.０ｍｍ
第２シールド層の巻きピッチ（左方向巻き） １０.０ｍｍ
信号導体の断線 （４４，６９７回目の捻回で発生）
信号導体と第１シールド層との短絡 （１２，０５１回目の捻回で発生）
【００３５】
（比較例）
第１シールド層の巻きピッチ（右方向巻き） ６.０ｍｍ
第２シールド層の巻きピッチ（左方向巻き） ６.０ｍｍ
信号導体の断線 （２０，９０８回目の捻回で発生）
信号導体と第１シールド層との短絡 （１，３２５回目の捻回で発生）
【００３６】
以上の結果から、最内側の第１シールド層の巻きピッチを、比較例の巻きピッチより大きくすることにより、信号導体の断線に至る捻回数を２倍以上にすることができ、信号導体と第１シールド層との短絡発生に至る捻回数を８倍以上にすることが可能であることが判明した。
【００３７】
本発明による平行２芯シールドケーブルは、液晶ディスプレイ等の開閉機構等の回動部を有する情報機器内の前記回動部を通る配線に用いると好適である。特に近年は、情報機器の本体部や液晶ディスプレイの信頼性や寿命が高められ故障が少なくなっている。このため、機器の回動部でのケーブル断線や短絡による故障は、ユーザにとって耐え難いものとなっている。したがって、本発明による平行２芯シールドケーブルを用いることにより、情報機器の信頼性を一層高めることができる。また、図４で示すように予め配線部品を用いることによっても同様の目的を達成することができる。
【００３８】
【発明の効果】
上述したように、本発明による２芯平行シールドケーブルは、捻回による断線や短絡を大幅に軽減することができ、回動部を有する情報機器に使用して、機器の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２芯平行シールドケーブルの概略を説明する図である。
【図２】横巻きシールド層の巻きピッチを説明する図である。
【図３】２芯平行シールドケーブルの捻回による引っ張り発生の状態を説明する図である。
【図４】複数本の２芯平行シールドケーブルを用いた配線部品の例を示す図である。
【図５】本発明の評価方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…２芯平行シールドケーブル、２…絶縁電線、３…撚り導体（信号導体）、４…絶縁体、５…第１シールド層、６…第２シールド層、７…第３シールド層、８…外皮、１０…テープ部材、１１…配線部品、１２…集合化部、１３…テープ化部、１４…接続端末部、１５…固定具。

Claims (4)

1. 撚り導体を絶縁体で被覆した外径が０ . ２１ｍｍ±０ . ０３ｍｍの２本の絶縁電線を、一括してシールド導体と外皮で覆った２芯平行シールドケーブルであって、前記シールド導体は複数のシールド層で形成され、最内層の第１シールド層が複数本の導線を巻きピッチ１０ｍｍ〜１３ｍｍで横巻きして形成され、前記第１シールド層の外周に、第２シールド層が前記第１シールド層の巻き方向と反対の方向に複数本の導線を前記第１シールド層の巻きピッチ以下で横巻して形成されていることを特徴とする２芯平行シールドケーブル。
2. 請求項１に記載の２芯平行シールドケーブルを複数本束ね、少なくとも一方の端部に接続端末部が形成されていることを特徴とする配線部品。
3. 請求項１に記載の２芯平行シールドケーブルを、機器の回動部を通る信号配線に用いたことを特徴とする情報機器。
4. 請求項２に記載の配線部品を、機器の回動部を通る信号配線に用いたことを特徴とする情報機器。

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