JPH03505503A - 低誘電率強化同軸電気ケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 低誘電率強化同軸電気ケーブル 技術分野 本発明は、できるだけ低い誘電率、即ち、空気層の誘電率１．０にできるだけ近 い誘電率を有する材料により絶縁されている同軸電気ケーブルの分野に関する。

背景技術 同軸ケーブルは、はとんどの場合、内部金属信号導体と、内部導体を取り囲む誘 電系と、誘電系を取り囲む外部導電性シールドとを含んでいる。銅若しくは銅合 金、アルミニウム又は鋼等の鉄合金等の適当な導電性金属が、中心信号導体とし て使用され、そしてチューブ、ブレードメツシュ若しくはジャケットの形態又は 誘電テープとして、中心導体により運搬される信号を妨害することのある外部か らの電気信号又はノイズに対するシールドとしてケーブルの外部を取り囲むのに 使用されている。

使用することのできる理論的に最良の誘電体は、１．０の誘電率を有する空気で あろう。空気誘電体のみを有するケーブルを作成することはほとんど不可能であ るので、工業的に実際に使用されるケーブルは、誘電率１．　０にできるだけ近 づけることのできる材料及び／又は構成を利用しなければならないと同時に、十 分な強度、柔軟性、耐水性、最小の誘電率に加えて他の所望の電気的性質及び同 軸電気ケーブルの技術分野において求められている他の特性値を保持することが 必要である。

中心導体の周囲にポリエチレン等の誘電体を発泡させた後、発泡体を未発泡誘電 体によりとり囲む手法が、米国特許第３゜５１６．８５９号においてジャーラン ド（Ｇｅｒｌａｎｄ）等により、そして米国特許第３．０４０，２７８号におい てグリームズマン（Ｇ　ｒ　ｉ　ｅｍｓｍａ　ｎ　ｎ）により採用されている。

斉藤等による米国特許第４，３４６．２５３号及びヒルデブランド（Ｈｉｌｄｅ ｂｒａｎｄ）等による米国特許第３．２８６．０１５号では、誘電材料製のらせ ん状リブを導電性中心コアーの周囲に巻きつけて、導電性コアーを取り囲み且つ それと同軸である誘電性又は導電性金属管とコアーとの間に間隔を置いて、でき るだけ空気誘電体を導電性信号中心コアーを取り囲んだ状態で提供するようにし ている。レーネ（Ｌｅｈｎｅ）等による米国特許第２，１９７．６１６号、ホー キンス（Ｈａｗｋ　ｉ　ｎ　ｓ）等による米国特許第４，３３２．９７６号及び パンカート・ジュニア（Ｂａｎｋｅｒｔ。

Ｊｒ、）等による米国特許第３，７５０，０５０号では導波管構造体において、 そしてハーマシ・ジュニア（Ｈｅｒｍａｎｎ、Ｊｒ）等による米国特許第４．０ １８．９７７号テハ高電圧電カケープルにおいて、同様の目的で誘電性ストラン ドを導電性中心コアーの周囲にらせん状に巻きつけている。

間隔をおいて導電性中心ワイヤーにディスク型スペーサーを連ねてそれらの間に 空気が残存するようにする試みもなされた。しかしながら、この構成及び他のい くつかの構成では、機械的強度、特にケーブルが曲げられたときの機械的強度が 不足し、そして強度を増加するためにより多くの材料を使用すると重量と嵩が増 し、スペースデバイス又はコンピューター装置等の多くの用途にとっては不利益 となる。

発明の開示 本発明は、渦巻き型誘電性絶縁体を有する低誘電率強化同軸電気ケーブルに関す る。この渦巻き型絶縁体自体を空気といっしょに使用してケーブルを絶縁しても よく、多孔性延伸ポリテトラフルオロエチレン（ＥＰＴＦＥ）と組み合わせて使 用してもよい。渦巻き型絶縁体を構成するのに好ましい材料は、フッ素化エチレ ンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）である。

図面の簡単な説明 第１図は、外部保護ジャケットの下のシールドの外側に渦巻き型絶縁層を有する 同軸電気ケーブルの断面図であり、第２図は、渦巻き型絶縁層がＥＰＴＦＥ絶縁 層とシールド層との間に位置する断面図であり、 第３図は、渦巻き型絶縁層を導電性中央コアーとシールド層との間で単独誘電体 として利用したケーブルの断面図であり、 第４図は、中心導体を取り囲む渦巻き型絶縁層と、渦巻き型絶縁体上に適用した ＥＰＴＦＥ絶縁層と、ＥＰＴＦＥ層上に設けた編組シールドとを有するピールド ・バックケーブルの斜視図であり、 第５図は、中心導体上に設けたＥＰＴＦＥ絶縁層と、ＥＰＴＦＥ絶縁層上の渦巻 き型絶縁層と、渦巻き型絶縁層上の別のＥＰＴＦＥ層とを有するピールド・バッ クケーブルの斜視図である。

発明を実施するための最良の形態 本発明は、下記の詳細な説明と添付図面からよりよく理解できる。第１図は、同 軸電気ケーブルの断面図であり、中心導体又は信号運搬導体１は、空気空間を約 ６０〜約９５％以上含み残部が好ましくはＥＰＴＦＥである高度に多孔性の高分 子プラスチック誘電体層２又は多孔性ポリプロピレン、多孔性ポリウレタン若し くはＥＰＴＦＥ以外の多孔性フルオロカーボン等の高度に多孔性の高分子プラス チック誘電体により取り囲まれている。誘電体２は、テープラッピング、押し出 し、発泡又は当該技術分野において公知の他の手段により導体１に適当に適用し てよい。取り囲んでいる誘電体２は、編組導電性金属ワイヤー若しくはテープ又 は金属化テープを層状に誘電体２の周囲に巻きつけることにより設けたシールド ３でよい。シールド３の上には、らせん状渦巻きＦＥＰ誘電層４が押し出しによ り設けられる。

ＦＥＰは、渦巻き層にとって好ましい熱可塑性誘電体であるが、ＰＦＡ、フッ化 ポリビニリデン、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体等の他の熱可塑性 フッ素化プラスチツクか、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウ レタン、ポリエステル若しくはシリコーン等の他の熱可塑性プラスチックを用い ることもできる。この熱可塑性により、ケーブルの内部周囲に機械押し出しがで きるとともに、らせん状渦巻き型管を形成できる。上記ケーブルは、渦巻き層４ 上に保護高分子ジャケット５を押し出すことにより完成できる。ジャケット５は 、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン又はポリウレタンゴム等の熱可塑性ポリマーか ら作製できる。第１図に示すケーブルの場合、らせん状渦巻き型誘電層４はケー ブル径を制御する強化剤としてのみ作用するので、ケーブル内の電気的特性を制 御できる。

第２図は、ケーブルにらせん状渦巻き層４を配置する際の別の態様を示し、らせ ん状渦巻き層が多孔性誘電体２とシールド３との間に配置されており、この配置 では、らせん状渦巻き層がケーブルの誘電率を減少させ、そして強化剤として作 用して低密度ケーブルがつぶれたり、折れたりするのを防ぐ。

第２図に示したケーブルの一例を、１２ゲージ１９ストランドで直径が０．０８ ９５インチである銀メッキ銅中心導体に、密度が０．６〜０．７グラム／立方セ ンナメートルである延伸ポリテトラフルオロテープを外径が０．１５フインチと なるように巻きつけることにより作製した。完成したケーブルは、実測誘電率が １．２８であった。　第二の態様を第３図に示す。この態様では、ケーブルの信 号導体１と導電性シールド３との間にらせん状渦巻き型絶縁体自体を誘電体４と して使用している。この構成では、かなりの耐破砕性を有するケーブルが提供さ れる。

第３図に示したケーブルの一例を、０．１２５インチの中実アルミニウム導体の 周囲に、幅径が０．１５５〜０．１５フインチで外径が０．２９８〜０．３０２ インチの渦巻きＦＥＰ管をぴったりと嵌合することにより作製した。この管の上 に、４端に３４０１ゲージの錫メッキ銅の標準シールドを編組した。このケーブ ルの実測誘電率は１．２０〜１．２４であった。別に０．１５６インチ中実ステ ンレス導体を用いて、他のパラメータを同様にして作製した類似のケーブルを試 験したところ、実測誘電率は１．３０であった。

第４図及び第５図は、本発明のさらに別の有用な態様を示している。この態様で は、編組シールド３をケーブルに適用する前に、ＥＰＴＦＥ絶縁層２が渦巻き層 ４の周囲にテープ巻きつけされている。また、第５図は、渦巻き絶縁体４を適用 する前に中心導体１の周囲にＥＰＴＦＥ絶縁体層２を巻きつけた別の態様を示し ている。追加したＥＰＴＦＥは、ケーブルの誘電率を低下させる傾向がある。

本発明において利用する渦巻き型絶縁体の非常に好ましい形態はらせん状である が、ケーブルが曲げられる場合にはらせん状が特に好ましい。非らせん状渦巻き 型絶縁体では、絶縁特性に関する限りはらせん状絶縁体の利点のほとんどを有し ているが、現在本発明者等が関与している同軸電気ケーブルに対する曲げ及びね じれの悪影響についての耐性に関してはらせん状と比較してはるかに有効性が劣 るとともに、破砕強度もはるかに劣る。渦巻き型により、圧縮強度が３００〜４ ００％増加する。さらに、直角又は角状らせん状リッジ（ｒｉｄｇｅ）等の図示 した半円形以外の形状、又は当該技術分野において公知の他のらせん状リッジ形 状も同等に有効である。

他の変更及び修正も、請求の範囲に記載した本発明の範囲内において行うことが できる。

第１図 第２図 第４図 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成２年９月２７日 特許庁長官　植　松　　　敏　殿 １　国際出願番号 ＰＣＴ／ＵＳ８９１０１２２Ｂ ２　発明の名称 低誘電率強化同軸電気ケーブル ３　特許出願人 名　称　ダプリエ、エル、ボア　アンド　アソシエイツ。

４代理人 ５　補正書の提出年月日 中心導体の周囲にポリエチレン等の誘電体を発泡させた後、発泡体を未発泡誘電 体によりとり囲む手法が、米国特許第３゜５１６．８５９号においてジャーラン ド（Ｇｅｒｌａｎｄ）等により、そして米国特許第３．０４０，２７８号におい てグリームズマン（Ｇ　ｒ　ｉ　ｅｍｓｍａ　ｎ　ｎ）により採用されている。

斉藤等による米国特許第４，３４６，２５３号及びヒルデブランド（Ｈｉ　１ｄ ｅｂｒａｎｄ）等による米国特許第３．２８６，０１５号では、誘電材料製のら せん状リブを導電性中心コアーの周囲に巻きつけて、導電性コアーを取り囲み且 つそれと同軸である誘電性又は導電性金属管とコアーとの間に間隔を置いて、で きるだけ空気誘電体を導電性信号中心コアーを取り囲んだ状態で提供するように している。レーネ（Ｌｅｈｎｅ）等による米国特許第２．１９７．６１６号、ホ ーキンス（Ｈａｗｋ　ｉ　ｎｓ）等による米国特許第４，３３２．９７６号及び パンカート・ジュニア（Ｂａｎｋｅｒｔ。

Ｊｒ、）等による米国特許第３．７５０，０５０号では導波管構造体にふいて、 そしてバーマン・ジュニア（Ｈｅｒｍａｎｎ、Ｊｒ）等による米国特許第４，０ １８，９７７号では高電圧電カケープルにおいて、同様の目的で誘電性ストラン ドを導電性中心コアーの周囲にらせん状に巻きつけている。

間隔をおいて導電性中心ワイヤーにディスク型スペーサーを連ねてそれらの間に 空気が残存するようにする試みもなされた。しかしながら、この構成及び他のい くつかの構成では、機械的強度、特にケーブルが曲げられたときの機械的強度が 不足し、そして強度を増加するためにより多くの材料を使用すると重量と嵩が増 し、スペースデバイス又はコンピューター装置等の多くの用途にとっては不利益 となる。最も関連した技術がＧＢ　　Ａ７０５６１４に開示されている。この従 来技術では、熱可塑性材料が同軸ケーブルのシールドの内部の中心導体の周囲に らせん状に設けられている。

発明の開示 本発明は、渦巻き型誘電性絶縁体を有する低誘電率強化同軸電気ケーブルに関す る。この渦巻き型絶縁体自体を空気といっしょに使用してケーブルを絶縁しても よく、多孔性伸延ポリテトラフルオロエチレン（ＥＰＴＦＥ）と組み合わせて使 用してもよい。渦巻き型絶縁体を構成するのに好ましい材料は、フッ素化エチレ ンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）である。

図面の簡単な説明 第１図は、外部保護ジャケットの下のシールドの外側に渦巻き型絶縁層を有する 同軸電気ケーブルの断面図であり、発明を実施するための最良の形態 本発明は、下記の詳細な説明と添付図面からよりよ（理解できる。第１図は、同 軸電気ケーブルの断面図であり、中心導体又は信号運搬導体１は、空気空間を約 ６０〜約９５％以上含み残部が好ましくはＥＰＴＦＥである高度に多孔性の高分 子プラスチック誘電体層２又は多孔性ポリプロピレン、多孔性ポリウレタン若し くはＥＰＴＦＥ以外の多孔性フルオロカーボン等の高度に多孔性の高分子プラス チック誘電体により取り囲まれている。誘電体２は、テープラッピング、押し出 し、発泡又は当該技術分野において公知の他の手段により導体１に適当に適用し てよい。取り囲んでいる誘電体２は、編組導電性金属ワイヤー若しくはテープ又 は金属化テープを層状に誘電体２の周囲に巻きつけることにより設けたシールド ３でよい。シールド３の上には、らせん状渦巻きＦＥＰ誘電層４が押し出しによ り設けられる。

ＦＥＰは、渦巻き層にとって好ましい熱可塑性誘電体であるが、ＰＦＡ、フッ化 ポリビニリデン、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体等の他の熱可塑性 フッ素化プラスチックか、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリウ レタン、ポリエステル若しくはシリコーン等の他の熱可塑性プラスチックを用い ることもできる。この熱可塑性により、ケーブルの内部周囲に機械押し出しがで きるとともに、らせん状渦巻き復管を形成できる。上記ケーブルは、渦巻き層４ 上に保護高分子ジャケット５を押し出すことにより完成できる。ジャケット５は 、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン又はポリウレタンゴム等の熱可塑性ポリマーか ら作製できる。第１図に示すケーブルの場合、らせん状渦巻き型誘電層４はケー ブル径を制御する強化剤としてのみ作用するので、ケーブル内の電気的特性を制 御できる。

低誘電率を有する絶縁材料２としては、米国特許第３，９５３．５６６号、第４ ．１８７，３９０号、第３．９６２゜１５３号及び第４，０９６，２２７号に記 載されている微孔性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましい。また 、他の方法により多孔性としたポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフ ィン類からなる他の多孔性高分子材料でもよく、上記で開示した以外の方法によ り適当に多孔性とした多孔性ＰＴＦＥ材料でもよい。

本発明において利用する渦巻き型絶縁体の非常に好ましい形態はらせん状である が、ケーブルが曲げられる場合にはらしているが、現在本発明者等が関与してい る同軸電気ケーブルに対する曲げ及びねじれの悪影響についての耐性に関しては らせん状と比較してはるかに有効性が劣るとともに、破砕強度もはるかに劣る。

渦巻き型により、圧縮強度が３００〜４００％増加する。さらに、直角又は角状 らせん状リッジ（ｒｉｄｇｅ）等の図示した半円形以外の形状、又は当該技術分 野において公知の他のらせん状リッジ形状も同等に有効性の変更及び修正も、請 求の範囲に記載した本発明の範囲内において行うことができる。

請求の範囲 １、低誘電率を有する材料（２）と、金属中心導体（１）と、前記中心導体（１ ）を取り囲んでいる導電性金属シールド（３）及び渦巻き型絶縁層（４）と、前 記ケーブルを取り囲みその最外層を形成している任意に設けられる保護ジャケッ ト（５）とにより絶縁されている強化同軸電気ケーブルにおいて、前記中心導体 （１）を取り囲んでいる渦巻き型絶縁層（４）が前記シールド（３）の外部に設 けられていることを特徴とする強化同軸電気ケーブル。

２、前記渦巻き型絶縁体（４）が、らせん状で且つ熱可塑性であることを特徴と する請求の範囲第１項に記載のケーブル。

３、前記渦巻き型絶縁体（４）が、フッ化エチレンプロピレン共重合体を含んで いることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のケーブル。

４、前記絶縁材料（２）が、微孔性ポリテトラフルオロエチレンを含んでいるこ とを特徴とする請求の範囲第１項、第２項又は第３項に記載のケーブル。

補正図面　　（第２−５図は削除） 第１図 国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．低誘電率を有する強化同軸電気ケーブルであって、（ａ）導電性金属中心導 体と、 （ｂ）前記中心導体を取り囲み、それから間隔を置いて配置されており、そして それとは絶縁されている導電金属シールドと、 （ｃ）前記中心導体を取り囲んでいる渦巻き誘電絶縁層とを含む強化同軸電気ケ ーブル。
2. ２．前記渦巻き絶縁体が、らせん状で且つ熱可塑性である請求の範囲第１項に記 載のケーブル。
3. ３．前記渦巻き絶縁体がＦＥＰである請求の範囲第２項に記載のケーブル。
4. ４．ＥＰＴＦＥ層が前記中心導体を取り巻いている請求の範囲第３項に記載のケ ーブル。
5. ５．前記渦巻き絶縁体が、前記シールドの外側で且つ任意に設けられた保護高分 子ジャケットの内側に位置する請求の範囲第４項に記載のケーブル。
6. ６．前記渦巻き絶縁体が、前記中心導体を取り巻いているＥＰＴＦＥ絶縁層の外 側で且つ前記シールドの内側に位置する請求の範囲第４項に記載のケーブル。
7. ７．前記渦巻き絶縁体が、前記中心導体を取り巻いているＥＰＴＦＥ絶縁層の内 側で且つ前記シールドの内側に位置することを特徴とする請求の範囲第４項に記 載のケーブル。
8. ８．ＥＰＴＦＥ絶縁層が、前記渦巻き絶縁層の内側と外側の両方に位置し、そし て前記ＥＰＴＦＥの両方が前記シールドの内側に位置している請求の範囲第４項 に記載のケーブル。
9. ９．前記渦巻き絶縁層が、前記中心導体と前記シールドとの間に位置している請 求の範囲第３項に記載のケーブル。