KR101171554B1 - 차동 전송 케이블 및 그것을 포함하는 복합 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 드레인선에 의한 신호선의 손상이 없는 신뢰성이 높은 차동 전송 케이블 및 그것을 구비한 복합 케이블이 제공된다. 본 발명의 차동 전송 케이블(1)은, 중심 도체(11)가 유전체층(12) 및 스킨층(13)으로 피복된 한쌍의 신호선(2)과, 신호선(2)을 따라 놓인 드레인선(3)과, 신호선(2) 및 드레인선(3)을 덮는 외부 도체(4)를 구비하고, 드레인선(3)이 도전성 필러를 포함한 유연성을 갖는 반도전성 재료로 이루어지는 피막(3b)으로 덮여 있다.

Description

차동 전송 케이블 및 그것을 포함하는 복합 케이블{DIFFERENTIAL TRANSMISSION CABLE AND COMPOSITE CABLE HAVING THE SAME}

본 발명은 디지털 데이터 등을 전송하기 위해서 이용되는 차동 전송 케이블 및 그것을 포함하는 복합 케이블에 관한 것이다.

디지털 데이터 등을 전송하는 차동 전송 케이블로서, 2개의 차동 전송 신호선과, 드레인선과, 이들을 덮는 실드 피복으로 이루어지는 케이블이 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

또한, 단자로의 단말의 접속을 자동 또는 반자동으로 실행하기 위해서, 반도전성 재료로 이루어지는 재킷의 중앙에 드레인선용 스트랜드 금속 도체를 배치해서 신호선과 동일한 단면으로 한 드레인선을 구비한 전송선도 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 2 참조). 이 전송선의 드레인선의 재킷은, 금속 분말 또는 카본 블랙 등의 도전성 또는 반도전성 재료의 충전재를 포함하는 폴리머 등의 적당한 반도전성 재료로 형성되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제 2002-135938 호 공보

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제 1997-213143 호 공보

그런데, 금속이 노출된 드레인선을 구비한 차동 전송 케이블에서는, 굽힘력이 가해지면, 그 굴곡 위치에서 신호선에 드레인선이 가압되고, 가압되는 드레인선에 의해 신호선의 절연층이 손상되어 중심 도체와 드레인선이 단락되는 일이 있다. 또한, 커넥터로의 접속을 위해, 단말에서 드레인선이 신호선과 교차하는 것과 같은 경우에도, 드레인선이 신호선에 가압되어, 신호선의 손상이 생겨서 중심 도체와 드레인선이 단락되는 일이 있다.

특허문헌 2의 전송선은, 스트랜드 금속 도체를 반도전성 재료의 재킷에 의해 덮고 있지만, 드레인선을 신호선과 동일한 단면으로 하여 단자로의 단말의 자동 또는 반자동으로의 접속을 가능하게 하는 것을 목적으로 하고 있고, 가압된 드레인선에 의한 신호선의 손상을 막는 연구는 이루어져 있지 않다.

그래서, 본 발명의 목적은 드레인선에 의해 신호선이 손상되는 일이 없는 신뢰성이 높은 차동 전송 케이블 및 그것을 구비한 복합 케이블을 제공하는 것이다. 또한, 특허문헌 2에 개시된 전송선은 신호선이 1개이며, 차동 전송 케이블은 아니다. 1개의 신호선과 1개의 드레인선이 나열된 구조이므로 드레인선이 신호선에 강하게 가압되는 구조가 아니고, 드레인선에 의해 신호선이 손상된다는 과제는 특허문헌 2로부터는 인식되지 않는다.

상기 과제를 해결할 수 있는 본 발명의 차동 전송 케이블은, 중심 도체가 절연층으로 피복된 한쌍의 신호선과, 상기 신호선을 따라 나란히 놓인 드레인선과, 상기 신호선 및 드레인선을 덮는 외부 도체를 구비한 차동 전송 케이블에 있어서, 상기 드레인선은 도전성 필러를 포함한 유연성을 갖는 반도전성 재료로 이루어지는 피막으로 덮여 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외부 도체의 주위가 재킷층에 의해 피복되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 복합 케이블은 상기 본 발명의 차동 전송 케이블을 복수개 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 도전성 필러를 포함한 유연성을 갖는 반도전성 재료로 이루어지는 피막으로 드레인선이 덮여 있으므로, 드레인선이 신호선에 가압된다고 해도, 신호선을 손상시키는 것과 같은 불량을 방지할 수 있어서, 중심 도체와 드레인선이 단락하는 일이 없고, 높은 신뢰성을 유지할 수 있다. 또한, 드레인선의 피막이 반도전성 재료로 이루어지므로, 드레인선과 외부 도체의 도통도 확보할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 차동 전송 케이블 및 그것을 포함하는 복합 케이블의 실시형태의 예에 관해서 도면을 참조해서 설명한다. 도 1은 실시형태의 차동 전송 케이블을 도시하는 단면도이며, 도 2는 실시형태의 차동 전송 케이블의 단말에 있어서의 사시도이며, 도 3은 차동 전송 케이블을 구성하는 드레인선의 단면도이며, 도 4는 복수개의 차동 전송 케이블을 포함하는 복합 케이블의 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 차동 전송 케이블(1)은 한쌍의 신호선(2)과, 신호선(2)을 따라 배설된 드레인선(3)과, 신호선(2) 및 드레인선(3)을 덮는 외부 도체(4)를 구비하고 있다.

신호선(2)은 중심 도체(11)를 갖고, 이 중심 도체(11)가 유전체층[절연층(12)]으로 피복되고, 또한, 그 외주에 스킨층(13)이 마련되도록 구성되어 있다. 그리고, 이 신호선(2)이 서로 접촉하도록 병렬로 2개 나란히 배치되어 있다. 이들 신호선(2)의 접촉 위치에 있어서의 일측부에 형성되는 골부(A)에는, 드레인선(3)이 길이방향을 따르도록 나열되어 있다.

그리고, 이 배치 구조를 유지하면서, 신호선(2) 및 드레인선(3)의 외주에 금속박 테이프로 이루어지는 외부 도체(4)가 권취되고, 또한 그 외측이 재킷층(14)으로 피복되어 있다.

또한, 차동 전송 케이블(1)은 신호선(2)끼리가 평행하게 직선적으로 배열되어 있어도 좋지만, 서로 꼬아 합쳐져 있는 트위스트 타입이어도 좋다. 차동 전송 케이블(1)이 트위스트 타입인 경우는, 드레인선(3)은 신호선(2)과 함께 꼬아 합쳐진다. 드레인선(3)이 신호선(2)과 함께 꼬아 합쳐지는 경우는, 신호선(2)이 평행하게 배열되어 있는 경우에 비해, 드레인선(3)이 신호선(2)에 가압되어 신호선(2)의 절연층이 손상될 우려가 더욱 크다. 신호선(2)은 스킨층(13)이 없는 경우도 있다.

신호선(2)을 구성하는 중심 도체(11)는, 예컨대, 7개의 소선을 꼬은 꼬음선 또는 단선을 사용할 수 있다. 중심 도체(11)는 외경이 0.16㎜(AWG 32번에 상당함) 내지 0.58㎜(AWG 24번에 상당함)의 것이 이용된다. 중심 도체(11)에는 연동선이나 동합금을 사용할 수 있고, 주석이나 은 등으로 도금된 물체를 사용할 수 있다. 유전체층(12)은, 중심 도체(11)의 외주에 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 불소수지 등을 피복해서 형성된다. 유전체층(12)은 발포 폴리올레핀이어도 좋다. 스킨층(13)은, 유전체층(12)에 사용되는 수지로 형성되고, 유전체층(12)의 외면을 덮고 있다. 스킨층(13)과 유전체층(12)은 동일한 수지이어도 좋다. 유전체층(12) 및 스킨층(13)의 두께는 요구되는 정전용량에 의해 결정되지만, 양자를 합쳐서 0.1㎜ 내지 0.5㎜ 정도이다.

외부 도체(4)는 금속 테이프 등을 나선형으로 권취하여 형성되어 있다. 또한, 금속 테이프 등을 종방향으로 붙여 권취하여 외부 도체(4)를 형성해도 좋다. 금속 테이프는 PET 등의 수지 테이프에 금속박을 서로 붙이게 한 테이프이며, 금속박은 동박이나 알루미늄박을 사용할 수 있다. 금속 테이프의 두께는 0.01㎜ 내지 0.1㎜ 정도로 할 수 있다. 재킷층(14)은, 기계적 강도를 높여서 외부 도체(4) 및 그 내부를 보호한다. 용도에 따라서는 재킷층(14)이 없어도 좋다. 재킷층(14)은 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 불소수지 등으로 형성되고, 두께는 0.1㎜ 내지 1㎜로 할 수 있다. 예를 들면, 0.25㎜의 두께로 할 수 있다. 케이블(1)에 난연성이 요구되는 용도에서는 난연성의 수지를 사용한다. 환경에의 부하를 적게 하는 점에서 할로겐을 포함하지 않는 폴리올레핀계 수지나 폴리우레탄계 수지, EVA나 EEA의 공중합체 등을 사용하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 드레인선(3)은 7개의 소선을 꼬은 꼬은선(3a)으로 이루어지고, 그 주위가 피막(3b)에 의해 덮여 있다. 드레인선(3)의 굵기는 커넥터의 설계에 의하지만, 중심 도체(11)와 비교해서 굵기가 극단적으로 다르면 단자의 치수까지 달라지게 되므로, 중심 도체(11)와 동일한 정도의 굵기로 하는 것이 바람직하다. 드레인선(3)에는, 동합금을 사용할 수 있고, 주석이나 은 등으로 도금된 것을 사용할 수 있다. 드레인선을 단선으로 하는 것도 가능하다.

피막(3b)에는, 도전성 필러를 포함한 유연성을 갖는 반도전성 재료가 이용되고 있다. 이 반도전성 재료는, 도전성을 갖지만 그 도전성이 금속이나 카본보다도 뒤지는 재료이며, 외부 도체(4)와 도통을 취하는 것이 가능한 재료이다. 유연성의 지표에는 시컨트 모듈러스(secant modulus of elasticity)가 있다. 신호선(2)의 유전체층(12)을 구성하는 부드러운 수지의 시컨트 모듈러스는 수 ㎫ 내지 수백 ㎫ 정도이므로, 반도전성 재료의 시컨트 모듈러스도 그 정도인 것이 바람직하다. 수지의 시컨트 모듈러스와 반도전성 재료의 시컨트 모듈러스의 차이는 100㎫ 이내인 것이 바람직하다. 전술한 반도전성 재료의 시컨트 모듈러스와 유전체층(12)을 구성하는 수지의 시컨트 모듈러스의 차이가 이 범위이면, 전술한 양자를 동등하게 한 경우라고 간주할 수 있다.

반도전성 재료는, 수지에 도전성 필러와 소량(수 중량 % 이하)의 활제(滑劑)를 혼련한 것을 이용할 수 있다. 도전성 필러는 카본 블랙(분말)이나 금속 분말이 있다. 수지 100 중량부에 대해 카본블랙 25 중량부 미만이면 도통이 취해지지 않는 일이 있어서 도전성이 불충분하다. 수지 100 중량부에 대해 카본블랙이 75 중량부를 넘으면 혼련하는 것이 어렵고, 또한 안정되게 압출하는 것도 곤란하게 된다. 따라서, 수지 100 중량부에 대해 혼합하는 카본블랙의 양은 25 중량부 이상 75 중량부 이하인 것이 바람직하다.

사용되는 수지로서는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르엘라스토머, 폴리페닐렌에테르(PPE) 또는 이들의 혼합물 등이 사용 가능하다.

그리고, 꼬은선(3a)에 대해 반도전성 재료를 압출 성형함으로써, 꼬은선(3a)의 주위가 피복(3b)에 의해 덮힌 드레인선(3)이 얻어진다.

상기 실시형태에 있어서의 차동 전송 케이블(1)은 단일체로 이용되는 일도 있지만, 도 4에 도시하는 바와 같이, 복합 케이블(21)로서 복수개 합쳐진 경우도 있다.

도 4에 도시하는 복합 케이블(21)은, 복수개의 차동 전송 케이블(1)과, 다른 케이블(22)을 갖고 있다. 테이프(26)를 감는 것에 의해, 이들 차동 전송 케이블(1) 및 케이블(22)은 얀(23)과 함께 묶여지고, 그 외주가 편조 실드(24)를 거쳐서 시스(sheath; 25)에 의해 피복되어 있다.

그런데, 도 5에 도시하는 바와 같이, 단말을 커넥터(31)에 접속할 때에, 드레인선(3)을 신호선(2)의 외측으로 회전시켜 커넥터(31)에 접속하는 경우가 있고, 이 경우, 드레인선(3)이 신호선(2)을 넘어서 교차하는 상태가 된다. 그리고, 이 경우, 교차한 신호선(2)에 드레인선(3)이 가압되는 일이 있다.

또한, 차동 전송 케이블(1)에서는, 굽힘력이 가해지면, 그 굴곡 부분에 있어 서도 신호선(2)에 대해 드레인선(3)이 가압되는 상태가 되는 일이 있다.

상기 실시형태에 의하면, 카본을 포함하는 유연성을 갖는 반도전성 재료로 이루어지는 피막(3b)으로 드레인선(3)이 덮여 있으므로, 드레인선(3)이 신호선(2)에 가압되었다고 해도, 신호선(2)을 손상시키는 것과 같은 불량을 방지할 수 있어서, 중심 도체(11)와 드레인선(3)의 단락이 없다는 높은 신뢰성을 유지할 수 있다. 또한, 어스선이 되는 드레인선(3)의 피막(3b)이 반도전성 재료로 이루어지므로, 외부 도체(4)와의 양호한 도통 상태도 확보할 수 있다.

피막 없는 드레인선 및 피막 있는 드레인선의 신호선에의 가압에 의한 영향의 유무의 실험을 했다. 신호선 및 드레인선의 일단에 부저를 접속한 상태에서, 드레인선을 신호선에 직교하도록 신호선 상에 배치하고, 드레인선을 신호선에 가압하고, 드레인선이 신호선의 스킨층 및 유전체층을 돌파해서 중심 도체와 쇼트해서 부저가 울린 때의 가압력을 측정했다.

신호선을 구성하는 중심 도체는, 7개의 주석 도금 연동선을 꼬아서, 외경을 0.30㎜(AWG 30번)으로 한 꼬은선을 이용했다. 유전체층은 0.25㎜의 두께의 폴리에틸렌층으로 했다. 폴리에틸렌층은 2층으로 하고 외측의 스킨층에는 색소를 혼입해서 신호선을 식별 가능하게 했다. 사용한 드레인선은, 7개의 주석 도금 연동선을 꼬아서 외경을 0.30㎜(AWG 30번)으로 한 꼬은선을 이용하고, 꼬은선만의 것을 피막 없는 드레인선으로 하고, 꼬은선을 두께 0.15㎜의 반도전성 재료에 의해 덮은 것을 피막 있는 드레인선으로 했다. 반도전성 재료는, 저밀도 폴리에틸렌 100 중량부, 카본블랙 55 중량부, 활제(스테아린산 아연) 0.5 중량부를 혼련한 것을 이용했다. 반도전성 재료의 시컨트 모듈러스는 148.5㎫이며, 신호선의 유전체층을 구성하는 폴리에틸렌의 시컨트 모듈러스는 152.6㎫이었다. 즉, 반도전성 재료의 시컨트 모듈러스는 신호선의 유전체층의 시컨트 모듈러스에 가까운 수치이며, 그 차이는 수 ㎫밖에 다르지 않은 것이었다.

그 결과, 피막 없는 드레인선에서는 가압력이 239N이었던 것에 대해서, 피막 있는 드레인선에서는 가압력이 1028N이었다. 본 발명의 반도전성 재료의 피막을 마련한 드레인선을 구비한 차동 전송 케이블에 의하면, 가압력 등에 대한 내구성을 약 4배 이상에 높일 수 있는 것을 알았다. 가압력이 239N 정도이면 케이블 사용시에 드레인선이 신호선의 절연층을 돌파할 우려가 있지만, 본 발명의 차동 전송 케이블에서는 1028N의 가압력까지 견딜 수 있으므로, 사용중에 드레인선이 신호선의 절연층을 돌파할 우려가 없이 중심 도체와 드레인선의 단락을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 차동 전송 케이블을 도시하는 단면도,

도 2는 실시형태의 차동 전송 케이블의 단말에 있어서의 사시도,

도 3은 차동 전송 케이블을 구성하는 드레인선의 단면도,

도 4는 복수개의 차동 전송 케이블을 구비한 복합 케이블의 단면도,

도 5는 차동 전송 케이블의 단말에 있어서의 커넥터와의 접속 위치의 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

1 : 차동 전송 케이블 2 : 신호선

3 : 드레인선 3b : 피막

4 : 외부 도체 11 : 중심 도체

12 : 유전체층(절연층) 14 : 재킷층

21 : 복합 케이블

Claims (3)

1. 중심 도체가 절연층으로 피복된 한쌍의 신호선과, 상기 신호선을 따라 나란히 놓인 드레인선과, 상기 신호선 및 드레인선을 덮는 외부 도체를 구비한 차동 전송 케이블에 있어서,

   상기 드레인선은 도전성 필러를 포함한 유연성을 갖는 반도전성 재료로 이루어지는 피막으로 덮여 있고,

   상기 드레인선을 덮는 상기 피막의 외경은 상기 한쌍의 신호선의 각각의 외경보다 작으며,

   상기 반도전성 재료는 상기 도전성 필러와 활제를 수지로 혼련시킨 재료로 이루어지고,

   상기 신호선의 상기 절연층을 구성하는 수지의 시컨트 모듈러스와, 상기 드레인선의 상기 반도전성 재료의 시컨트 모듈러스의 차이는 100㎫ 이내인 것을 특징으로 하는

   차동 전송 케이블.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 외부 도체의 주위가 재킷층에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는

   차동 전송 케이블.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 차동 전송 케이블을 복수개 포함하는 것을 특징으로 하는

   복합 케이블.

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