説明

同軸ケーブル

【課題】 端末加工性に優れるとともに、耐屈曲性に優れシールド特性の劣下が少ない金属メッキ層からなる細径の同軸ケーブルを提供する。
【解決手段】 内部導体(1)を被覆するフッ素樹脂誘電体層(2)の外周に金属メッキ層(3)をシールド層として配した同軸ケーブルにおいて、該金属メッキ層(3)の外周に、少なくとも内表面が導電性を有する被覆層(4)を非密着状態で被覆する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、情報通信機器、通信端末機器、さらには計測機器等の高周波部品の信号伝達線路、および内視鏡、超音波診断装置等の医療用器具の機器配線路として用いられる同軸ケーブルに関する。就中、本発明は、端末加工性とシールド特性の両特性が同時に改善された同軸ケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、情報通信機器や通信端末機器はますます小型化され、それに伴い使用される同軸ケーブルにも細径化が要求されている。そこで、該ケーブルのシールド層として常用されてきた金属編組層や横巻層に代えて、より薄膜化できる金属メッキ層を採用することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。さらに、この提案では、金属メッキ層を保護するという一元的目的で、金属メッキ層上に非導電性の被覆層が設けられている。
【0003】
ところで、この種の同軸ケーブルを端末加工に供するために、該被覆層を除去して金属メッキ層を露出させる際、その剥離作業は極めて頻雑になる。と言うのも、該薄膜金属メッキ層は脆弱で損傷し易いので、該被覆層の剥離作業には細心の注意を強いられるからである。
【0004】
また、この剥離作業においては、先ずレーザ光により被覆層の円周方向に切れ目が入れられることが多い。この場合、レーザ光のビーム強度や照射時間の調整は極めて微妙で、ときとしてレーザ光は該被覆層内に留まることなく、金属メッキ層表面に到達し、さらには、誘電体層にまで達してしまうことがある。この結果、金属メッキ層表面の損傷および誘電体層の物性劣化が生じ、同軸ケーブルのシールド特性が不可避的に低下する。
【0005】
【特許文献1】特開2002−203437号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、本発明の課題は、優れた端末加工性とシールド特性とを兼備する同軸ケーブルを提供することにある。
さらに、本発明の他の課題は、金属メッキ固有の脆弱性の問題を克服して、耐屈曲性が付与された同軸ケーブルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、従来の金属メッキ層上に、少なくとも内表面が導電性を有する被覆層を非密着状態で配することにより、該被覆層に端末加工性とシールド特性の向上に繋がる多元的な機能を付与することに成功した。ここで、上記の非密着状態とは、金属メッキ層表面と、これに接する被覆層内表面とが接着されていない状態、すなわち接着界面が存在しない状態を言う。このような状態においては、該金属メッキ層表面と被覆層内表面との間には、数μm〜数百μmの間隙があるのが好ましい。
【発明の効果】
【0008】
本発明の同軸ケーブルにあっては、以下のような顕著な効果が奏される。
a.レーザ光で被覆層に切れ目を入れる際、該被覆層の導電性部分(特に、後述する金属蒸着やメッキ部分)がバリアー層として機能するので、金属メッキ層はもちろん誘電体層の損傷までも防止される。
b.金属メッキ層と被覆層の導電性部分とで外部導体層が形成されるので、金属メッキ層一層だけの場合に比べてシールド性が一層向上する。
c.仮に該金属メッキ層に亀裂が生じても、該被覆層の導電性部分が導通状態を維持するので、シールド性の低下が抑止される。
d.被覆層内表面は、金属メッキ層表面に接着していないので、レーザ光で切れ目を入れた後の被覆層は容易に抜き取られる。この結果、金属メッキ層は安定して露出され、端末加工の作業性が大幅に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、本発明の同軸ケーブルについて、図面を参照しながら説明する。
【0010】
図1は、本発明に係る同軸ケーブルの一例を示す側面図である。
図2は、本発明の同軸ケーブルの好ましい態様を示す側面図である。
【0011】
図1において、(1)は内部導体、(2)は内部導体(1)上に形成された誘電体層、(3)は誘電体層(2)上に形成された金属メッキ層、そして(4)は、内表面が導電性の被覆層で、金属メッキ層(3)の外周に非密着状態で設けられている。
【0012】
図1に示す同軸ケーブルに特徴的なことは、金属メッキ層(3)の外周に、内表面が導電性の被覆層(4)が非密着状態で設けられていることである。これにより、被覆層(4)は金属メッキ層(3)から容易に分離できるので、端末加工の作業性が大幅に向上する。さらに、被覆層(4)の導電性部分は、金属メッキ層(3)と協同して外部導体層を形成し、シールド層としても機能するので、金属メッキ層(3)一層だけの場合よりシールド性が向上する。仮に屈曲が原因で脆弱な金属メッキ層(3)に亀裂を生じても、該導電性部分により、導通状態が維持される。
【0013】
本発明において、内表面が導電性の被覆層(4)は、例えば、内表面または内外表面に金属蒸着またはメッキにより金属薄膜を付与した樹脂テープの横巻きあるいは縦添えの形で形成される。この場合は、該テープの導電性内表面と金属メッキ層(3)の表面との間には界面接着は生じないので、そのままに非密着状態が得られる。このときのテープ基材としては、ポリエステル、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、フッ素樹脂等の各種素材が、また、金属薄膜としては、Cu、Al、Fe203 等の金属蒸着薄膜またはメッキ薄膜が採用される。この金属薄膜の膜厚は、シールド性、可撓性、およびレーザ光に対するバリアー(遮蔽)効果等を考慮すると、0.05μm〜3.0μmの範囲にあるのが好ましい。
【0014】
このような非密着状態を形成する他の態様としては、金属メッキ層(3)の外周に、まず導電性樹脂ないしゴム層を、両者が界面接着しない状態(非密着状態)で押出し成型した後、さらにこの導電性樹脂ないしゴム層上に非導電性の樹脂を界面接着状態に押出し成型する、いわゆる2重押出し成型手段も挙げられる。さらに、上記の導電性樹脂ないしゴムに代えて、金属メッキ層(3)と相溶性のない導電性塗料を採用してもよい。この場合、該塗料は、金属メッキ層(3)に接着せず、剥離した状態で固化するようなものが好ましい。
【0015】
本発明に言う非密着状態に対峙する状態は、当然のことながら密着状態である。この密着状態は、金属メッキ層(3)上に導電性被覆材をコーティングしてから固化させた場合、あるいは、該被覆材を金属メッキ層(3)上に界面接着状態で押し出し成形した場合に形成される。このような密着状態においては、被覆層に切れ目を入れるだけでは、これを抜き取るとことも剥離することも不可能である。仮に、剥離する部分の全面にレーザ光を照射しても、接着界面でのきれいな剥離は望むべくもない。
【0016】
本発明で採用する金属メッキ層(3)には、十分なシールド特性を確保するために0.5μm以上の膜厚が必要であり他方、その上限については、同軸ケーブルの外径や可撓性を考慮して、25μm以下とするのが好ましい。金属メッキ層(3)の種類としては種々挙げられるが、例えば、無電解金属メッキ層、該無電解金属メッキ層にさらに電解金属メッキ層を上乗せした金属メッキ複合層、あるいは導電樹脂膜上に電解金属メッキ層を上乗せした樹脂―金属メッキ複合層が挙げられる。
【0017】
上記の無電解金属メッキ層としては、その膜厚が0.05μm〜5μmの銅メッキ層が好ましい。無電解金属メッキ層の形成に際しては、通常の処方に従って、金属、キレート剤および還元剤を含むメッキ液を採用すればよい。この場合、キレート剤として、酒石酸の錯体を用いると、還元剤の使用量が極減するので、急激な還元反応を抑えられ、且つメッキ液のpHが正確にコントロールされる。また、メッキ金属が銅イオンの場合、微量のNiイオンを共存させて共析現象を利用すると、メッキ膜の応力追従性が向上する。さらに、酒石酸を含むメッキ液自体、従来の難分解性有機金属錯体であるEDTA錯体を用いる場合と比較して廃液処理が格段に容易になる。
【0018】
このような無電解金属メッキ層上に、さらに電解金属メッキ層を上乗せして金属メッキ複合層を得る際には、硫酸銅電気メッキやシアン化銅メッキ等の通常のメッキ処方を採用すればよい。この場合、延展性が良く且つ曲げにも強く、しかも環境に対する影響の少ないメッキ層という観点からは、硫酸銅メッキ処方が望ましい。
【0019】
また、上記の金属メッキ複合層における無電解メッキ層に代えて、導電樹脂膜を採用してもよい。導電樹脂膜を形成する処理剤としては、導電樹脂の有機溶剤溶液に導電化促進剤、および金属触媒核を混在したものが好ましく用いられる。具体的には、導電樹脂としてピロール系、アニリン系、チオフェン系等が、導電化促進剤としてチオジグリコール酸等の硫化物が、触媒核としてパラジウム金属イオン錯体や塩化物、硫酸塩、酢酸塩などのパラジウム化合物が挙げられる。導電樹脂膜の形成は簡単であり、上述した混合溶液を、例えばディッピング処理すればよい。導電樹脂膜の膜厚としては、電解金属メッキ層との十分な結合力を確保しながらも電気特性に配慮して、0.001μm〜3μmとするのが好ましい。そして、上述した金属メッキ層(3)と被膜層(4)の導電性部分とからなる外部導体層の厚さ(=導電部の厚さ)は、0.5μm以上30μm以下の範囲で、使用する周波数におけるシールド性、可撓性等を考慮して適宜選択すればよい。
【0020】
図2には、耐屈曲性がさらに改善された同軸ケーブルが示されている。この態様においては、図1の誘電体層(2)と金属メッキ層(3)との間に、双方に親和性を呈し、もって双方向的接着能を発揮する接着性樹脂膜(5)が介在している。この接着性樹脂膜(5)は、金属メッキ層(3)が無電解金属メッキ層の場合は、誘電体層(2)と無電解金属メッキ層との間に介在し他方、金属メッキ層(3)が導電樹脂膜―金属メッキ複合層の場合は、誘電体層(2)と該導電樹脂膜との間に介在する。これにより、誘電体層(2)と接着性樹脂膜(5)と金属メッキ層(3)とが三位一体的に接着・結合され、しかも均一な膜厚の金属メッキ層(3)が得られる。
【0021】
接着性樹脂膜(5)は、誘電体層(2)および金属メッキ層(3)の両方に対して化学的親和性と物理的(変形ないし応力)追従性を有する接着性樹脂で構成される。このような接着性樹脂としては、接着剤用に開発された低融点の共重合(ないし変性)ナイロンあるいはポリアミドイミドが好ましい。具体的には、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、更にはナイロン610に第三成分を共重合することにより得られた、融点が150℃以下の共重合体が挙げられる。このような共重合体の例としては、メトキシメチル基を導入してアルコール可溶としたものがあり、例えば、「AQナイロン」(東レ株式会社製)が挙げられる。
【0022】
これら接着性樹脂にあって、フィブリル状に延展された膜を形成するものが特に好ましい。この理由については、後記の項で述べる。さらに、上記の接着性樹脂のうち、メトキシメチル基が導入されたナイロン系共重合体は、伸び率が200%を越え、フッ素樹脂の伸び率(300%前後)に接近している。したがって、同軸ケーブルが屈曲されても、誘電体層(2)との界面、および金属メッキ層(3)との界面での応力集中を吸収する機能を呈する。このような接着性樹脂膜(5)の膜厚の下限値は、誘電体層(2)との十分な接着力を得るため0.01μm以上であるのが好ましく他方、その上限値は誘電率の上昇防止に配慮して3μm以下とするのが好ましい。接着性樹脂膜(5)を誘電体層(2)上に形成する手段としては、押出被覆、コーティング、さらにはディッピング等があるが、工程の簡便さからコーティングが好ましく採用される。
【0023】
ここで、接着性樹脂膜(5)と、無電解メッキ層または導電樹脂膜との界面接着状態は、前者の表面状態によって変わってくる。例えば、この表面が緻密で平坦な場合は、その表面上に無電解金属メッキ層または導電樹脂膜が接着される。他方、上述したように、接着性樹脂膜(5)がフィブリル状にある場合は、フィブリル間にも、メッキ液または樹脂液が入りこむので、その界面接着力は格段に向上する。
【0024】
このような同軸ケーブルは、種々の用途を有するが、典型的な用途としては、情報通信機器、通信端末機器、さらには計測機器等の高周波部品に組み込まれる信号伝達線路、および内視鏡、超音波診断装置等の医療器具に組み込まれる機器配線路(医療用ケーブル)がある。
【0025】
前者の信号伝達路は、GHz帯域で多用されることから、外部導体層の厚さ(=導電部の厚さ)を0.5μm以上5μm未満に調整するのが好ましい。これに対して、後者の機器配線路は、MHz帯域で多用されることから、該外部導体層の厚さを5μm〜15μmの範囲で調整するのが好ましい。この場合の金属メッキ層(3)の膜厚は、同軸ケーブルの屈曲性を考慮して0.5μm〜10μmの範囲内とすればよく、その際、被覆層(4)の導電性部分の厚さは、使用する周波数におけるシールド特性と金属メッキ層(3)の膜厚とを考慮して適宜決定すればよい。
【0026】
本発明のその余の構成について触れると、内部導体(1)としては、直径がφ0.01〜0.2mm程度の単線あるいは撚り線の軟銅線や銅被鋼線等にスズや銀のメッキを施したものが使用される。この内部導体(1)に被覆される誘電体層(2)を構成するフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン(FEP)やテトラフルオロエチレン/パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(PFA)等が挙げられる。
【0027】
図2に示した同軸ケーブルの製造方法の一例を、前記した金属メッキ複合層を採用した場合について述べる。先ず、内部導体(1)上にフッ素樹脂からなる誘電体層(2)を押出被覆する。次に、上記の押出被覆された誘電体層(2)上に接着性樹脂膜(5)を形成する。このときの接着性樹脂は、濃度が10%〜20%(重量)の有機溶剤溶液として、これをスプレーコーティング等の手段にて誘電体層(2)上にコーティングしてから乾燥・固化すればよい。有機溶剤としては、例えば、メタノール等が用いられる。
【0028】
さらに、接着性樹脂膜(5)上に、無電解金属メッキ層を形成する。この場合、接着性樹脂膜(5)を設けたケーブルを、好ましくは酒石酸を添加した無電解メッキ槽に浸漬して、該メッキ液を接着性樹脂膜(5)上にディッピングしてから、乾燥・固化すればよい。このときの液温は15℃〜35℃、浸漬時間は1分〜10分程度であればよい。
【0029】
得られた無電解金属メッキ層上に、さらに電解金属メッキ層を上乗せする。ここで、電解金属メッキは、硫酸銅の電解メッキ処方の場合、メッキ液温度20℃〜35℃、電流密度0.1A/dm〜10A/dm、通電時間1分〜20分の範囲にあればよい。
【0030】
上記の態様において、電解金属メッキ層を上乗せした後で、アニール処理することにより、メッキの固着性がさらに改善される。アニール処理の条件としては加熱温度50℃〜250℃、加熱時間が10分〜24時間程度であればよい。
【0031】
最後に、電解金属メッキ層の外周に、少なくとも片面に金属薄膜が付与された樹脂テープを、その金属薄膜面を該メッキ層に対向させながら横巻きで被覆して被覆層(4)を形成する。このとき、該金属メッキ層の外周に樹脂テープを非密着状態で被覆するには、該テープの金属薄膜面をメッキ層に軽く接触させながら、1/2ラップ〜1ラップ巻きすればよい。また、必要に応じて、被覆層(4)の外周には、フッ素樹脂などの押出し被覆や熱融着性テープの横巻きによるシースを追加してもよい。熱融着性テープとしては、ポリエステル樹脂などのテープの片面に接着層を設けたものを用いればよく、その際、該接着層を被覆層(4)に接触させながらラップ巻きすることになる。
【0032】
以上に述べた同軸ケーブルの製造方法に特徴的なことは、フッ素樹脂誘電体層(2)と金属メッキ層(3)とが媒体的接着能を有する接着性樹脂膜(5)を介して三位一体的に結合されていること、金属メッキ層(3)を構成している無電解金属メッキ層と電解金属メッキ層も互いに堅固に付着していることである。こうすることにより、接着性樹脂膜(5)や金属メッキ層(3)の膜厚を可及的に低減できる。併せて、金属メッキ層(3)全体の膜厚も安定化するので、高品質で耐久性に優れた極薄メッキ層が得られる。その結果、誘電体層(2)の誘電率が低下することがないので、高周波特性およびシールド特性に優れた極細同軸ケーブルが実現される。
【0033】
以上、本発明を単芯の同軸ケーブルを例にとって述べてきたが、本発明は、2芯並行同軸や多芯同軸ケーブルにも展開できることは言うまでもない。
【実施例】
【0034】
[実施例1]
ここでは、外部導体層の厚さが3.4μmで、GHz帯域での使用に適した極細同軸ケーブル(AWG42)の製造例を示す。先ず、素線径0.025mmの錫メッキ銅合金線を7本撚って得た、撚り外径が0.075mmの錫メッキ銅合金線からなる内部導体(1)上に、誘電体層(2)としてPFAを被覆厚さ57.5μmにて押出し被覆した。次に、誘電体層(2)上に接着性樹脂液をスプレーコーティングして、膜厚が0.1μmの接着性樹脂膜(5)を形成した。該接着性樹脂液としては、「AQナイロン」(東レ株式会社製)を用い、このときの液温は20℃とし、コーティング後の乾燥条件は乾燥温度50℃、乾燥時間5分とした。
【0035】
ついで、上記接着性樹脂膜(5)が形成されたケーブルを、無電解メッキ槽(槽温度32℃)で5分間ディッピング処理してから乾燥・固化して、膜厚が0.1μmの無電解金属メッキ層を形成した。このとき、無電解メッキ液としては、還元剤を添加した硫酸銅水溶液に、予めアルカリ性にした酒石酸カリウムナトリウム水溶液を加えて調製した。この際の銅イオン濃度は2g/L、還元剤量2g/L、水酸化ナトリウム濃度2g/Lとし、水溶液のpHを12.4とした。また、メッキ条件は液温32℃、浸漬時間10分とした。この無電解金属メッキ層が形成されたケーブルに、さらに膜厚3μmの電解金属メッキ層を上乗せして、複合金属メッキ層(3)を得た。このときの電解メッキ液は、4%の硫酸銅液で、電流密度は1.5A/dm、通電時間は10分とした。
【0036】
さらに、金属メッキ層(3)の外周に銅蒸着ポリエステルテープを非密着状態で横巻きして、被覆層(4)を形成した。銅蒸着ポリエステルテープとしては、厚さ4.0μm、幅1.5mmのポリエステルテープ基材の片面に、膜厚0.1μmの銅蒸着膜が付与されたテープを用いた。被覆層(4)を形成にあたっては、該テープの銅蒸着膜面を金属メッキ層(3)の外表面に対向させながら3/4ラップで横巻きした。このとき、テープの銅蒸着膜面と金属メッキ層間には5μm程度の隙間が生じていた。最後に、被覆層(4)の外周にPFAを被覆厚さ40.0μmにて押出し被覆し、外径が0.30mmの極細同軸ケーブルを得た。
[実施例2]
【0037】
実施例1の無電解金属メッキ層に代えて導電樹脂膜を採用する以外は、実施例1と同様に操作を繰り返した。この場合、接着性樹脂膜(5)が形成されたケーブルを導電処理剤槽(槽温度30℃)で5分間ディッピング処理してから乾燥・固化して、膜厚が0.5μmの導電樹脂膜を形成した。このとき、導電処理剤としては、ポリチオフェン(導電樹脂)の2%重量部、水96.5%重量部、チオジグリコールの硫化物(導電化促進剤)0.5%重量部、および、塩化パラジウム1%重量部との混合液を用いた。この結果、外部導体層の厚さが3.0μmで、外径が0.30mmの極細同軸ケーブル(AWG42)が得られた。
[実施例3]
【0038】
ここでは、MHz帯域での使用に適した例を示す。この場合、実施例1の電解メッキ層の膜厚を7.9μmに変更して複合金属メッキ層全体の膜厚を8.0μmとし、また銅蒸着ポリエステルテープに代えて、片面に膜厚2.0μmの銅メッキ膜が付与されたポリエステルテープ(基材厚み4μm、幅0.75mm)を1/2ラップで横巻して被覆層(4)を形成した。このときの外部導体層の厚さは約12μmであった。さらに、被覆層(4)の外周に、厚さが2.5μmの熱融着性ポリエステルテープを1/2ラップにて横巻してから、150℃で10分間の熱融着処理を施した。このとき用いた熱融着ポリエステルテープは片面に接着層を設けたテープであり、該接着層を被覆層(4)に接触させながらラップ巻きを遂行した。以上のようにして、外径が0.24mmの極細同軸ケーブルが得られた。
【0039】
これらの極細同軸ケーブルにつき、メッキの剥離試験を行なった所、十分な密着力を有していた。また、シールド特性試験器により、CISPR22(吸収クランプ法)にしたがって、シールド特性を測定した所、十分なシールド特性が得られていることも確認された。さらに、実施例3の極細同軸ケーブルを、手を使って曲げR2.0mmで左右90度、速さ30回/minにて100回曲げた後、同様の方法にてシールド特性を測定した所、十分なシールド特性が得られていることが確認された。これにより、本発明の同軸ケーブルは、優れた屈曲性とシールド性とを兼備していることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【0040】
本発明の同軸ケーブルは、容易に細径化されながらも優れたシールド性と耐屈曲性とを呈するので、情報通信機器、通信端末機器、計測機器等の高周波部品の信号伝達線路、および内視鏡、超音波診断装置等の医療用器具の機器配線路のみならず、小型電子機器用の信号伝達線路としても有用である。
【図面の簡単な説明】
【0041】
【図1】本発明に係る同軸ケーブルの一例を示す側面図である。
【図2】本発明に係る同軸ケーブルの好ましい態様を示す側面図である。
【符号の説明】
【0042】
1 内部導体
2 誘電体層
3 金属メッキ層
4 被覆層
5 接着性樹脂膜

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部導体を被覆するフッ素樹脂誘電体層の外周に金属メッキ層をシールド層として配した同軸ケーブルにおいて、該金属メッキ層の外周に、少なくとも内表面が導電性の被覆層が非密着状態で配されていることを特徴とする同軸ケーブル。
【請求項2】
該被覆層が、少なくとも内表面に金属薄膜が付与された樹脂テープの横巻き層である請求項1に記載の同軸ケーブル。
【請求項3】
該金属メッキ層が、無電解金属メッキ層、該無電解金属メッキ層上に電解金属メッキ層を上乗せした金属メッキ複合層、および、導電樹脂膜上に電解金属メッキ層を上乗せした樹脂―金属メッキ複合層の群から選ばれた一種である請求項1〜2のいずれかに記載の同軸ケーブル。
【請求項4】
該誘電体層と該無電解金属メッキ層または導電樹脂膜との間に、両者に対して媒体的接着能を有する接着性樹脂膜が介在している請求項3に記載の同軸ケーブル。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の同軸ケーブルが信号伝達線路として採用されていることを特徴とする高周波部品。
【請求項6】
該同軸ケーブルの金属メッキ層の膜厚と該被膜層の導電性部分の厚みとの合計が0.5μm以上5μm未満である請求項5に記載の高周波部品。
【請求項7】
請求項1〜4のいずれかに記載の同軸ケーブルが機器配線路として採用されていることを特徴とする医療用器具。
【請求項8】
該同軸ケーブルの金属メッキ層の膜厚と該被膜層の導電性部分の厚みとの合計が5μm〜15μmである請求項7に記載の医療用器具。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2008−60062(P2008−60062A)
【公開日】平成20年3月13日(2008.3.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−108798(P2007−108798)
【出願日】平成19年4月18日(2007.4.18)
【出願人】(000226932)日星電気株式会社 (98)
【Fターム(参考)】