JP5595754B2 - 超極細同軸ケーブル及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は超極細同軸ケーブル及びその製造方法に関し、より詳しくは、本発明は、耐屈曲性に優れ、電磁シールド特性に優れていることにより、例えば、産業用ロボットの他、特に、ノート型PC、携帯電話等の情報通信機器等において可動部(屈曲部等)を経て制御用等の電気信号を伝達する電気ケーブルとして好適に利用できる超極細同軸ケーブル及びその製造方法に関する。
近年、エレクトロニクス産業の分野においては、例えば、電子機器の小型軽量化、高性能化等が急速に進んでおり、これに伴って電子機器同士を接続する電気ケーブルについても細線化、省スペース化等が求められている。
また、電気ケーブルの1つであるフレキシブルプリント回路(FPC)基板は、例えば、ノート型パソコンのパソコン本体と液晶ディスプレイとの接続部(屈曲部)、折り畳み型等の携帯電話機の折り曲げ部等に使用されており、その寿命を長くするために屈曲に対する大きな耐久性が求められている。
更に、信号伝達用ケーブルでは、電気機器の小型化、高機能化に伴って、外部からの電磁ノイズの悪影響を防止することが重要な課題となっており、このための薄層の電磁シールド手段として導電性線状部材を編組又は横巻してなる編組又は横巻き薄層の電磁シールドが用いられている。このような薄層の電磁シールドは、一般的にケーブルの最外周部材たるシースの直下に位置するので、ケーブルの屈曲の際には大きな伸縮力及び曲げ変形力を受けることになる。
また、回転型の携帯電話機等のように、フィルム状のFPC基板では対応できない接続部においては、同軸ケーブルが用いられるようになってきた。このような同軸ケーブルとして、例えば、内部導体の外周に誘電体層を形成し、この誘電体層の外周に金属細線の編組、横巻き、金属箔の巻回等により外部導体層を設け、この外部導体層の外周に保護被覆層を設けたものが知られている(例えば、特許文献1〜3参照)。そして、このような同軸ケーブルについて、ケーブル外径の細線化が進んでいるが、その細線化の故に断線し易い等の問題があり、更なる改善が求められている。
特開平7−272553号公報 特開2000−353435号公報 特開2002−367448号公報
本発明は、非常に優れた耐屈曲性を有し、優れた電磁シールド特性を有する超極細同軸ケーブル及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、内部導体の外周に形成されている絶縁体樹脂からなる絶縁体樹脂層の外周に、全表面に誘電体樹脂からなるコーティングが設けられた金属箔を横巻きして外部導体を形成し、熱処理して該絶縁体樹脂層と該コーティングとを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させることにより上記の目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。
即ち、本発明の超極細同軸ケーブルは、直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体と、該内部導体の外周に設けられている絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層と、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を該絶縁体樹脂層の外周に横巻きして形成されている外部導体とからなり、該絶縁体樹脂層と該コーティングとが融着されて該絶縁体樹脂層と該外部導体とが一体に固着されていることを特徴とする。
また、本発明の超極細同軸ケーブルは、直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体と、該内部導体の外周に設けられている絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層と、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ0.1〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を該絶縁体樹脂層の外周に横巻きして形成されている外部導体と、該外部導体の外周に設けられている保護被覆樹脂層とからなり、該絶縁体樹脂層と該コーティングとが融着されて該絶縁体樹脂層と該外部導体とが一体に固着されていることを特徴とする。
更に、本発明の超極細同軸ケーブルは、直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体と、該内部導体の外周に設けられている絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層と、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ0.1〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を該絶縁体樹脂層の外周に横巻きして形成されている外部導体と、該外部導体の外周に設けられている保護被覆樹脂層とからなり、該絶縁体樹脂層と該コーティングとが融着され且該コーティングと該保護被覆樹脂層とが融着されて該絶縁体樹脂層と該外部導体と該保護被覆樹脂層とが一体に固着されていることを特徴とする。
本発明の超極細同軸ケーブルの製造方法は、直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層を形成し、該絶縁体樹脂層の外周に、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を横巻きして外部導体を形成し、次いで熱処理によって該絶縁体樹脂層と該コーティングとを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させることを特徴とする。
また、本発明の超極細同軸ケーブルの製造方法は、直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層を形成し、該絶縁体樹脂層の外周に、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ0.1〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を横巻きして外部導体を形成し、次いで熱処理によって該絶縁体樹脂層と該コーティングとを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させ、その後に該外部導体の外周に保護被覆樹脂層を形成することを特徴とする。
更に、本発明の超極細同軸ケーブルの製造方法は、直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層を形成し、該絶縁体樹脂層の外周に、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ0.1〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を横巻きして外部導体を形成し、該外部導体の外周に保護被覆樹脂層を形成し、保護被覆樹脂層を形成する際の熱により、又は保護被覆樹脂層を形成した後の熱処理によって該絶縁体樹脂層と該コーティングとを融着させ且該コーティングと該保護被覆樹脂層とを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体と該保護被覆樹脂層とを一体に固着させることを特徴とする。
本発明の超極細同軸ケーブルにおいては、融着により絶縁体層樹脂と外部導体との密着力、又は絶縁体層樹脂と外部導体と保護被覆層樹脂との密着力が向上しているので、超極細同軸ケーブルの屈曲時にも外部導体のズレがなくなり、非常に優れた耐屈曲性を有し、安定した電磁シールド効果が得られ、伝送特性も向上している。
本発明の一形態の超極細同軸ケーブルを示す概略斜視図である。 図1のA−B線矢印方向の断面図である。 本発明の他の形態の超極細同軸ケーブルの断面図である。
以下に、本発明を図面と関連させて説明する。本発明の超極細同軸ケーブルは、内部導体1と、該内部導体の外周に設けられている絶縁体樹脂層2と、誘電体樹脂4で全表面がコーティングされた金属箔3を該絶縁体樹脂層の外周に横巻きして形成されている外部導体とからなり、該絶縁体層樹脂と該コーティング樹脂とが融着されて該絶縁体樹脂層と該外部導体とが一体に固着されているか、又は内部導体1と、絶縁体樹脂層2と、外部導体と、該外部導体の外周に設けられている保護被覆樹脂層5とからなり、該絶縁体層樹脂と該コーティング樹脂とが融着されて該絶縁体樹脂層と該外部導体とが一体に固着されているか、又は該絶縁体層樹脂と該コーティング樹脂とが融着され且該コーティング樹脂と該保護被覆層樹脂とが融着されて該絶縁体樹脂層と該外部導体と該保護被覆樹脂層とが一体に固着されている。
本発明の超極細同軸ケーブルにおいては、内部導体1として、例えば、スズ含有銅合金、クロム−ジルコニウム含有銅合金、その場金属繊維強化銅合金等からなるものを用いることができ、耐屈曲性の点では、その場金属繊維強化銅合金からなる内部導体が特に好ましい。
ここで、その場金属繊維強化銅合金からなる内部導体(導線)とは、金属繊維で強化された銅マトリックスであり、特に、その場で、即ち、線材を形成する工程で線材中に金属繊維を形成した線材をいう。例えば、銅マトリックス中に、最大径が2.5μm以下で平均径が1.0μm以下のその場形成繊維状銀を含む線材等をいう。
かかるその場金属繊維強化銅合金からなる導線は、例えば、銀含有率が1〜25質量%で残部が実質的に銅からなる合金材料を、必要に応じてスエージ加工し、次いで第1の冷間伸線加工を施し、次いで溶体化処理し、しかる後に第2の冷間伸線加工を施すことにより、銅マトリックス中に繊維状銀をその場形成して線材を得、該線材を少なくとも一本用いて導線を形成することにより得られる。なお、合金材料としては、上記した合金に限定されず、例えば、銀含有率が1〜25質量%で、ジルコニウム含有率が0.01〜8質量%で、残部が実質的に銅からなる合金材料も用いることができる。
このような複合材料からなる線材の高導電性は電流が銅マトリックス中を流れることで確保でき、且つ機械的強度は金属繊維強化で確保できるので、このような複合材料からなる線材は高機械的強度と高導電率とを併せ持つものとなる。
本発明の超極細同軸ケーブルにおいては、内部導体1は、所定の直径を有する単線、例えば、直径20〜100μm程度の線材を単独で用いたものでもよいし、多心線、例えば、直径10〜80μm程度の極細線を複数本集合させたものでもよい。なお、内部導体をその場金属繊維強化銅合金からなる単線又は撚線とする場合には、内部導体の抗張力が高められ、その結果、断線し難い超極細同軸ケーブルを実現することができる。
本発明の超極細同軸ケーブルにおいては、内部導体1の外周に例えば押出し成形によって絶縁体樹脂層2が形成されている。絶縁体樹脂層2の厚さは内部導体1の太さに依存し、内部導体1が細いと絶縁体樹脂層2の厚さも薄くなる。本発明においては絶縁体樹脂層2の厚さは10〜100μm程度であることが好ましい。この絶縁体層樹脂としてフッ素樹脂(PFA、FEP、ETFE、PTFE等)、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアミドとABS樹脂とのポリマーアロイ等を用いることができ、これらの樹脂は発泡体の状態として用いることもできる。発泡体の状態として用いる場合には、一般的に、低誘電率となり、電気特性が良くなる傾向がるので、同軸ケーブルをより細線化することが可能となる。
本発明の超極細同軸ケーブルにおいては、図2及び図3にそれぞれ示されているように、誘電体樹脂4で全表面、即ち、表面、裏面及び端面がコーティングされた金属箔3が該絶縁体樹脂層の外周に横巻き(らせん状に巻装)されて外部導体が形成されている。なお、図2及び図3においては、内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂層を形成して得た1本の絶縁被覆線の外周に外部導体を形成しているが、2本以上の該絶縁被覆線の集合体の外周に外部導体を形成することもできる。本発明においては金属箔3として内部導体の材質と同じ材質のものを用いて圧延で作製することができる。金属箔3の形状については、絶縁体樹脂層2の外径にも依存するが、一般的には厚み5〜15μm、幅50〜200μm程度のものが好ましい。
本発明において、用語「絶縁体樹脂」と用語「誘電体樹脂」とは異なる技術的意義で用いているのではなく、説明の混乱を避けるために用いている。金属箔3の全表面をコーティングする誘電体樹脂4として、絶縁体層樹脂について例示したものと同じものを用いることができるが、熱処理によって該絶縁体層樹脂と該誘電体とが融着する組み合わせで用いる必要がある。コーティング方法としてはナノコーティング、ディッピング、電着等を採用することができる。コーティングの厚さについては0.1〜10μm程度が好ましい。コーティングの厚さが5〜10μm程度である場合には、保護被覆樹脂層を形成することなしで超極細同軸ケーブルとして用いることができる。
保護被覆樹脂層を形成することなしで本発明の超極細同軸ケーブルとする場合には、該絶縁体樹脂層2の外周に、誘電体樹脂4で全表面がコーティングされた金属箔3を横巻きして外部導体を形成した後に熱処理によって該絶縁体層樹脂と該コーティング樹脂とを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させる。この場合に全ての樹脂が溶融状態になっていても、一部の樹脂のみが溶融状態になっていてもよい。このことにより絶縁体層樹脂と外部導体との密着力が向上しているので、超極細同軸ケーブルの屈曲時にも外部導体(金属箔)のズレがなくなり、非常に優れた耐屈曲性を有し、安定した電磁シールド効果が得られ、伝送特性も向上する。
本発明の超極細同軸ケーブルにおいて外部導体の外周に保護被覆樹脂層を設ける場合には、熱処理によって該絶縁体層樹脂と該コーティング樹脂とを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させた後に、又は熱処理によって該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させる前に、ディッピング、押出し等によって形成する。ディッピングによって形成する場合には、ポリウレタン、ポリイミド、フッ素樹脂等を溶剤に溶解させ、その溶液を付着させることにより実施する。押出しによって形成する場合には、フッ素樹脂(PFA、FEP、ETFE、PTFE等)、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリエチレン、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリアミドとABS樹脂とのポリマーアロイ等を用いることができる。保護被覆樹脂層の厚さは5〜30μm程度であることが好ましい。
熱処理によって該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させる前に外部導体の外周に保護被覆樹脂層を設ける場合には、外部導体の外周に保護被覆樹脂層を押出しで形成する際の熱により、又は保護被覆樹脂層を形成した後の熱処理によって該絶縁体層樹脂と該コーティング樹脂とを融着させ且該コーティング樹脂と該保護被覆層樹脂とを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体と該保護被覆樹脂層とを一体に固着させる。この場合に全ての樹脂が溶融状態になっていても、一部の樹脂のみが溶融状態になっていてもよい。このことにより絶縁体層樹脂と外部導体(金属箔)との密着力が向上しているので、超極細同軸ケーブルの屈曲時にも外部導体(金属箔)のズレがなくなり、非常に優れた耐屈曲性を有し、安定した電磁シールド効果が得られ、伝送特性も向上する。
本発明の超極細同軸ケーブルの製造方法は、内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂層を形成し、該絶縁体樹脂層の外周に、誘電体樹脂で全表面がコーティングされた金属箔を横巻きして外部導体を形成し、次いで熱処理によって該絶縁体層樹脂と該コーティング樹脂とを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させることからなるか、内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂層を形成し、該絶縁体樹脂層の外周に、誘電体樹脂で全表面がコーティングされた金属箔を横巻きして外部導体を形成し、次いで熱処理によって該絶縁体層樹脂と該コーティング樹脂とを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させ、その後に該外部導体の外周に保護被覆樹脂層を形成することからなるか、又は内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂層を形成し、該絶縁体樹脂層の外周に、誘電体樹脂で全表面がコーティングされた金属箔を横巻きして外部導体を形成し、該外部導体の外周に保護被覆樹脂層を形成し、保護被覆樹脂層を形成する際の熱により、又は保護被覆樹脂層を形成した後の熱処理によって該絶縁体層樹脂と該コーティング樹脂とを融着させ且該コーティング樹脂と該保護被覆層樹脂とを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体と該保護被覆樹脂層とを一体に固着させることからなり、個々の製造条件は上記した内容から明らかである。
実施例1
内部導体としてその場金属繊維強化銅合金(銀含有量約10%)からなる外径30μmの単線(引張強さ1350MPa)を用い、押出し被覆によって該内部導体の外周にPFAからなる厚み25μmの絶縁体樹脂層を形成した。直径30μmの錫メッキ硬銅線を圧延して厚さが6μmで、幅が118μmの圧延箔を作製し、その圧延箔の表面、裏面及び側面にポリウレタン樹脂を厚さが5μmとなるようにコーティングした。該絶縁体樹脂層の外周に該コーティングされた圧延箔を横巻きして外部導体を形成した。この時の巻き付け角度は約50°であった。外部導体を形成した後、熱風により約200℃に加熱してPFAからなる絶縁体樹脂層とポリウレタン樹脂コートと圧延箔とを密着させた。得られた超極細同軸ケーブルの断面形状は図2に示す通りであり、直径は112μmであった。また、得られた超極細同軸ケーブルは屈曲時にも金属箔のズレがなくなり、非常に優れた耐屈曲性を有し、安定した電磁シールド効果が得られた。
実施例2
内部導体としてその場金属繊維強化銅合金(銀含有量約10%)からなる外径30μmの単線(引張強さ1350MPa)を用い、押出し被覆によって該内部導体の外周にPFAからなる厚み25μmの絶縁体樹脂層を形成した。直径30μmの錫メッキ硬銅線を圧延して厚さが6μmで、幅が118μmの圧延箔を作製し、その圧延箔の表面、裏面及び側面にポリウレタン樹脂を厚さが1μmとなるようにコーティングした。該絶縁体樹脂層の外周に該コーティングされた圧延箔を横巻きして外部導体を形成した。この時の巻き付け角度は約50°であった。外部導体を形成した後、押出し被覆によって該外部導体の外周にPFAからなる厚み15μmの保護被覆樹脂層を形成した。この押出し被覆時の熱によりポリウレタン樹脂コートが加熱、溶解されて、PFAからなる絶縁体樹脂層とポリウレタン樹脂コートと圧延箔とが密着した。得られた超極細同軸ケーブルの断面形状は図3に示す通りであり、直径は126μmであった。また、得られた超極細同軸ケーブルは屈曲時にも金属箔のズレがなくなり、非常に優れた耐屈曲性を有し、安定した電磁シールド効果が得られた。
1 内部導体
2 絶縁体樹脂層
3 金属箔
4 誘電体樹脂
5 保護被覆樹脂層

Claims (6)

  1. 直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体と、該内部導体の外周に設けられている絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層と、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を該絶縁体樹脂層の外周に横巻きして形成されている外部導体とからなり、該絶縁体樹脂層と該コーティングとが融着されて該絶縁体樹脂層と該外部導体とが一体に固着されていることを特徴とする超極細同軸ケーブル。
  2. 直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体と、該内部導体の外周に設けられている絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層と、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ0.1〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を該絶縁体樹脂層の外周に横巻きして形成されている外部導体と、該外部導体の外周に設けられている保護被覆樹脂層とからなり、該絶縁体樹脂層と該コーティングとが融着されて該絶縁体樹脂層と該外部導体とが一体に固着されていることを特徴とする超極細同軸ケーブル。
  3. 直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体と、該内部導体の外周に設けられている絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層と、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ0.1〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を該絶縁体樹脂層の外周に横巻きして形成されている外部導体と、該外部導体の外周に設けられている保護被覆樹脂層とからなり、該絶縁体樹脂層と該コーティングとが融着され且該コーティングと該保護被覆樹脂層とが融着されて該絶縁体樹脂層と該外部導体と該保護被覆樹脂層とが一体に固着されていることを特徴とする超極細同軸ケーブル。
  4. 直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層を形成し、該絶縁体樹脂層の外周に、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を横巻きして外部導体を形成し、次いで熱処理によって該絶縁体樹脂層と該コーティングとを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させることを特徴とする超極細同軸ケーブルの製造方法。
  5. 直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層を形成し、該絶縁体樹脂層の外周に、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ0.1〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を横巻きして外部導体を形成し、次いで熱処理によって該絶縁体樹脂層と該コーティングとを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体とを一体に固着させ、その後に該外部導体の外周に保護被覆樹脂層を形成することを特徴とする超極細同軸ケーブルの製造方法。
  6. 直径20〜100μmの線材からなる単線又は直径10〜80μmの極細線を複数本集合させた多心線である内部導体の外周に押し出し成形によって絶縁体樹脂からなる厚さ10〜100μmの絶縁体樹脂層を形成し、該絶縁体樹脂層の外周に、全表面に誘電体樹脂からなる厚さ0.1〜10μmのコーティングが設けられた厚み5〜15μm、幅50〜200μmの金属箔を横巻きして外部導体を形成し、該外部導体の外周に保護被覆樹脂層を形成し、保護被覆樹脂層を形成する際の熱により、又は保護被覆樹脂層を形成した後の熱処理によって該絶縁体樹脂層と該コーティングとを融着させ且該コーティングと該保護被覆樹脂層とを融着させて該絶縁体樹脂層と該外部導体と該保護被覆樹脂層とを一体に固着させることを特徴とする超極細同軸ケーブルの製造方法。
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