説明

差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネス

【課題】対をなす内部導体が位置ずれしたり、反転したりすることを防止し、特性インピーダンスのばらつきやスキューが発生しにくい差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネスを提供する。
【解決手段】内部導体11と内部導体11を被覆する絶縁層12と絶縁層12の外周に巻き付けられた外部導体13とからなる2本の同軸コア14,14を互いに接触するように平行に配置してなる2芯同軸コア15と、2芯同軸コア15の周囲に螺旋状に巻き付けられた金属条16と、金属条16の外側に設けられたジャケット17と、を備えるものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子ブック、ノートパソコン、携帯電話、液晶テレビ、プリンタ等の電子機器内に配線される差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネスに関するものである。
【背景技術】
【0002】
電子ブック、ノートパソコン、携帯電話、液晶テレビ、プリンタ等の電子機器において、電子機器間又は電子機器内の基板(回路基板)間の信号伝送には差動信号による伝送が用いられる。
【0003】
差動信号とは、位相を180°反転させた信号を対をなす2本の導体で伝送し、受信側で受信した各信号の差分を合成・出力するものである。1対の導体に流れる電流は互いに逆方向を向いて流れるため、伝送線路から放射される電磁波が小さいという利点がある。また、外部から受けたノイズは、1対の導体に等しく重畳するので、受信側で差分を合成出力することで、ノイズによる影響を打ち消すことができる。
【0004】
図5に示すように、差動信号による伝送に用いられる差動信号伝送用ケーブル50として、内部導体51と内部導体51を被覆する絶縁層52と絶縁層52の外周に巻き付けられた外部導体53とからなる2本の同軸コア54,54を互いに接触するように平行に配置し、その周囲に樹脂テープの内面に金属層を有するシールドテープ55をその金属層が外部導体53に接触するように一括して巻き付け、その周囲をジャケット56で被覆したものがある(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2001−160325号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、従来の差動信号伝送用ケーブル50では、互いに独立した同軸コア54,54をシールドテープ55で一括してまとめて、これら同軸コア54,54の配置を固定するようにしているため、シールドテープ55の巻き付け方向に力が加わり、この方向に2本の同軸コア54,54が捩れてしまうことがある。その結果、対をなす内部導体51,51がケーブル周方向に位置ずれしたり、最悪の場合、対をなす内部導体51,51の位置が反転したりして特性インピーダンスのばらつきを招く虞がある。
【0007】
また、差動信号伝送用ケーブル50の端部において、ジャケット56、シールドテープ55、及び外部導体53をストリップする際、同軸コア54,54が互いに独立しているため、各々の同軸コア54,54が単独にケーブル長手方向に位置ずれし、内部導体51,51の線路長に差が生じ、内部導体間にスキューが発生する問題もある。
【0008】
そこで、本発明の目的は、対をなす内部導体が位置ずれしたり、反転したりすることを防止し、特性インピーダンスのばらつきやスキューが発生しにくい差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この目的を達成するために創案された本発明は、内部導体と前記内部導体を被覆する絶縁層と前記絶縁層の外周に巻き付けられた外部導体とからなる2本の同軸コアを互いに接触するように平行に配置してなる2芯同軸コアと、前記2芯同軸コアの周囲に螺旋状に巻き付けられた金属条と、前記金属条の外側に設けられたジャケットと、を備える差動信号伝送用ケーブルである。
【0010】
前記金属条は、角部が丸みを帯びた平角状の断面を有すると良い。
【0011】
前記金属条は、引張強度が300MPa以上であり、且つ伸び率が前記外部導体の伸び率以上であると良い。
【0012】
前記金属条が巻き付けられた前記2芯同軸コアの外周には、樹脂テープの内面に金属層を有するシールドテープが前記金属層が前記金属条に接触するように巻き付けられると良い。
【0013】
また本発明は、前記差動信号伝送用ケーブルと、前記差動信号伝送用ケーブルの端部に接続されたコネクタと、を備えるハーネスである。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、対をなす内部導体が位置ずれしたり、反転したりすることを防止し、特性インピーダンスのばらつきやスキューが発生しにくい差動信号伝送用ケーブル及びそれを用いたハーネスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。
【図2】図1の差動信号伝送用ケーブルを示す上面図である。
【図3】本発明の実施の形態の変形例に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。
【図4】図2の差動信号伝送用ケーブルを示す上面図である。
【図5】従来の差動信号伝送用ケーブルを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【0017】
図1は本発明の好適な実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブルを示す断面図であり、図2はその上面図である。
【0018】
図1,2に示すように、本実施の形態に係る差動信号伝送用ケーブル10は、内部導体11と内部導体11を被覆する絶縁層12と絶縁層12の外周に巻き付けられた外部導体13とからなる2本の同軸コア14,14を互いに接触するように平行に配置してなる2芯同軸コア15と、2芯同軸コア15の周囲に螺旋状に巻き付けられた金属条16と、金属条16の外側に設けられたジャケット17と、を備える。
【0019】
内部導体11は、複数(例えば、7本)の素線18を撚り合わせたAWG(American Wire Gauge)38〜42番程度の撚り線からなる。それぞれの素線18は、導電性に優れた金属、例えば、銅や銅合金からなる。なお、内部導体11は単線からなっても良いが、可撓性の観点からは撚り線からなることが望ましい。
【0020】
絶縁層12は、低誘電率のフッ素樹脂、例えば、誘電率が2.1のテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)やテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)からなる。このように、絶縁層12を低誘電率の材料で構成することにより信号の高速化が図れる。
【0021】
外部導体13は、導電性に優れた金属線、例えば、外径が0.016mm以上0.040mm以下の錫めっき若しくは銀めっき銅線、又は銅合金線からなり、引張強度が300MPa以上、伸び率が0.5〜2%であることが好ましい。この外部導体13は、絶縁層12の外周に螺旋状に巻き付けられて1重横巻シールドを構成する。なお、外部導体13の巻き付け方向は、2本の同軸コア14,14で互いに反対の方向にされると良い。その理由を以下に述べる。
【0022】
2本の同軸コア14,14は、互いに接触して配置されて2芯同軸コア15とされる。このとき、接触する2本の同軸コア14,14の外部導体13,13の巻き付け方向が同じ方向であると、外部導体13,13は接触部において互いに交差する向きで接触することとなる。そのため、接触部では点接触となり、接触面積が小さくなるので、接触部の接触圧が高くなり屈曲するとより強い応力を受けやすく、外部導体13,13が断線する虞がある。また、外部導体13,13の巻き付け方向が同じ方向であると、2芯同軸コア15としたときに、外部導体13,13の巻き付け方向に生じる応力により、2芯同軸コア15が曲がってしまうことがある。
【0023】
これに対し、接触する同軸コア14,14の外部導体13,13の巻き付け方向が互いに反対の方向であれば、外部導体13,13は互いに平行に近い向きで線接触する。従って、接触面積が大きくなり、屈曲によって受ける応力集中を緩和することができ、外部導体13,13の断線を防止することができる。また、2芯同軸コア15としたときに、外部導体13,13の巻き付け方向に生じる応力を互いに打ち消し合うことができ、真っ直ぐな2芯同軸コア15を得ることができる。このような理由から、外部導体13の巻き付け方向が2本の同軸コア14,14で互いに反対の方向にされることが好ましい。
【0024】
金属条16は、断面が丸い素線を圧延加工して形成される。圧延加工前の外径は0.03mm以上0.1mm以下であることが好ましく、圧延加工後に厚さが0.006mm以上0.025mm以下であり、幅が0.10mm以上0.40mm以下であることが好ましい。このように、圧延加工することで、金属条16の曲げ応力を外部導体13,13の曲げ応力よりも大きくすることができるため、2芯同軸コア15の可撓性の低下を防止することができる。また、金属条16の断面は角部が丸みを帯びた平角状に形成されるため、金属条16と接触する外部導体13の損傷を防止することができる。
【0025】
また、金属条16は、圧延加工前の引張強度が300MPa以上であり、且つ伸び率が外部導体13の伸び率以上であることが好ましく、圧延加工後の引張強度の増加率が0%より大きく50%以下であり、伸び率の増加率が10%以上60%以下であることが好ましい。これは、引張強度が300MPa未満であると、金属条16が差動信号伝送用ケーブル10を屈曲させたときに受ける応力に耐えることができずに断線する虞があるためである。また、伸び率が外部導体13の伸び率未満であると、金属条16が差動信号伝送用ケーブル10を屈曲させたときの外部導体13の変形(伸び)に追従することができずに断線する虞があるためである。
【0026】
なお、前記の引張強度、及び伸び率は、JIS規格(JIS Z 2241「金属材料引張試験方法」)に準拠した試験方法によって得られる。
【0027】
この金属条16は、2本の同軸コア14,14が位置ずれを起こさない程度にその配置を固定するものであり、螺旋状に巻き付けたときに隣り合う金属条16同士が重なり合わないように間隔を開けて巻き付けられる。これにより、2本の同軸コア14,14に余計な応力を付与することなく、その位置ずれを防止することができると共に可撓性の低下を防止することができる。
【0028】
また、金属条16を2本の同軸コア14,14の周囲に巻き付けることで、金属条16が接触する外部導体13,13の電位を等しくすることができる。そのため、外部導体13の素線から発生する電磁波が外部導体13,13の巻き付け方向を反対の向きとすることにより打ち消し合う作用を高めることができ、電磁放射妨害(EMI)対策に有効となる。
【0029】
金属条16が巻き付けられた2芯同軸コア15の外周には、樹脂テープ(例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)テープ)の内面に0.1〜10μm程度の厚さの金属層を有するシールドテープ19が巻き付けられる。このシールドテープ19は、その金属層が金属条16に接触するように、且つ螺旋状に巻き付けたときに隣り合うシールドテープ19同士が重なり合うように巻き付けられる。この巻き付けの際に、シールドテープ19の巻き付け方向に力が加わるものの、2本の同軸コア14,14が金属条16によってまとめられてその配置が固定されているため、2本の同軸コア14,14が捩れることはない。
【0030】
ジャケット17は、シールドテープ19の上からPETテープを巻き付けるか、或いはPFA、FEP、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)等のフッ素樹脂をシールドテープ19の上に押出被覆して形成される。
【0031】
このような構造の差動信号伝送用ケーブル10によれば、内部導体11と内部導体11を被覆する絶縁層12と絶縁層12の外周に巻き付けられた外部導体13とからなる2本の同軸コア14,14を互いに接触するように平行に配置してなる2芯同軸コア15と、2芯同軸コア15の周囲に螺旋状に巻き付けられた金属条16と、金属条16の外側を被覆するジャケット17と、を備えることにより、2本の同軸コア14,14が金属条16によって一体的に固定されるため、対をなす内部導体11,11の位置ずれや反転、及び線路長の差に起因するスキューの発生を防止することができる。
【0032】
また、従来の差動信号伝送用ケーブル50では、差動信号伝送用ケーブル50の2本の内部導体51,51をコネクタの端子に接続するために、ジャケット56、シールドテープ55、及び外部導体53,53を一括してストリップする際、2本の同軸コア54,54の外径にばらつきがあると、外径が小さい同軸コア54の外部導体53のストリップが不完全となる場合がある。
【0033】
これに対し、差動信号伝送用ケーブル10では、2本の同軸コア14,14の外部導体13,13が金属条16によって一体的にまとめられているので、外径が大きい同軸コア14の外部導体13のストリップと連動して外径が小さい同軸コア14の外部導体13がストリップされ、外径が小さい同軸コア14の外部導体13のストリップが不完全となることはない。つまり、差動信号伝送用ケーブル10は、従来の差動信号伝送用ケーブル50よりも優れた加工性を有する。
【0034】
なお、外部導体13,13を連動してストリップするためには、ストリップ長(例えば、10mm)あたり1周以上の金属条16が存在し、ストリップされる外部導体13,13が一体的にまとめられている必要がある。そのため、ストリップ長あたり1周以上の金属条16が存在するように、隣り合う金属条16の間隔(例えば、10mm以下)が決定されると良い。
【0035】
また、本発明は前述した形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0036】
例えば、差動信号伝送用ケーブル10では、2芯同軸コア15の外周にシールドテープ19を巻き付けたが、製品に要求されるシールド特性等に応じて、図3,4に示すように、シールドテープ19を省略して差動信号伝送用ケーブル20を構成しても良い。
【0037】
更に、これら差動信号伝送用ケーブル10,20の端部にコネクタを接続してハーネスとすることで、特性インピーダンスのばらつきやスキューが発生しにくいハーネスを得ることができる。
【0038】
従って、本発明によれば、対をなす内部導体11,11が位置ずれしたり、反転したりすることを防止し、特性インピーダンスのばらつきやスキューが発生しにくい差動信号伝送用ケーブル10,20及びそれを用いたハーネスを提供することができる。
【符号の説明】
【0039】
10 差動信号伝送用ケーブル
11 内部導体
12 絶縁層
13 外部導体
14 同軸コア
15 2芯同軸コア
16 金属条
17 ジャケット
18 素線
19 シールドテープ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部導体と前記内部導体を被覆する絶縁層と前記絶縁層の外周に巻き付けられた外部導体とからなる2本の同軸コアを互いに接触するように平行に配置してなる2芯同軸コアと、
前記2芯同軸コアの周囲に螺旋状に巻き付けられた金属条と、
前記金属条の外側に設けられたジャケットと、
を備えることを特徴とする差動信号伝送用ケーブル。
【請求項2】
前記金属条は、角部が丸みを帯びた平角状の断面を有する請求項1に記載の差動信号伝送用ケーブル。
【請求項3】
前記金属条は、引張強度が300MPa以上であり、且つ伸び率が前記外部導体の伸び率以上である請求項1又は2に記載の差動信号伝送用ケーブル。
【請求項4】
前記金属条が巻き付けられた前記2芯同軸コアの外周には、樹脂テープの内面に金属層を有するシールドテープがその金属層が前記金属条に接触するように巻き付けられる請求項1〜3のいずれかに記載の差動信号伝送用ケーブル。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載の差動信号伝送用ケーブルと、
前記差動信号伝送用ケーブルの端部に接続されたコネクタと、
を備えることを特徴とするハーネス。

【図2】
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【図4】
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【図1】
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【図3】
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【図5】
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【公開番号】特開2012−243560(P2012−243560A)
【公開日】平成24年12月10日(2012.12.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−112322(P2011−112322)
【出願日】平成23年5月19日(2011.5.19)
【出願人】(300055719)日立電線ファインテック株式会社 (96)
【Fターム(参考)】