JPH06215637A - 高インピーダンスケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ケーブルのインピーダンスとキャパシタンス
と信号伝播速度とを効果的にコントロールし、端末処理
のための外側絶縁体層剥離を可能にする。 【構成】 ケーブル（５０）は、実質的に単一の平面上
で間隔をおいて平行に並ぶ一連の導体（１４）を備え
る。第１絶縁体層（１６）は、これら導体を互いに隔て
て絶縁する。第１絶縁体層は、その単一平面に平行とな
る二つの表面を備える。これら二つの表面の少なくとも
一方は、少なくとも一つの盛り上がり部分（１８）を備
える。第１絶縁体層の表面には、導体と平行な溝（２
０）が設けられる。溝は、隣接し合う二つの導体の間に
配置される。第２絶縁体層（５４）は、第１絶縁体層の
上に設けられ、第１絶縁体層と接触して保持される。第
２絶縁体層は、第１絶縁体層の表面形状と合致し、第１
絶縁体層の溝を実質的に有効に埋める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気ケーブルに関し、
特に、複数の平行な導体を単一平面上に備えるリボンケ
ーブルであって、インピーダンスを高めるための付加的
な絶縁体を備えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる『リボン』ケーブルは、現在で
はよく知られているものであり、一般に、複数の電気信
号を伝送するのに用いられている。通常、リボンケーブ
ルには、数多くの円柱状の撚り線、もしくは、ソリッド
型の導体が備えられており、これらの導体は、単一平面
上で平行に延び、導体相互間の距離は等しくされてい
る。各導体を取り囲む円筒形をした重合体の絶縁体が、
これらの導体を覆っており、隣接する導体の間で、絶縁
体の各円柱は隣接する円柱と接合されている。これによ
り、ケーブルの各面上の広い面は、湾曲したリッジおよ
び導体間の距離を二分する溝によって画定され、形成さ
れる。

【０００３】一般に、これらのケーブルは、Ｕ型の接触
部を備えたコネクタと共に用いられる。このＵ型接触部
は、絶縁体の層を穿通しその下にある導体と接触する。
ケーブルの広い面の形状は、『マス・ターミネイショ
ン』に先立って、ケーブルとコネクタの接触部とを正確
に位置合わせするのに都合のよい形状をしている。この
『マス・ターミネイション』は、Ｕ型接触部の中へケー
ブルを押し込んで、すべての接触部の接続を一度に行う
ことによって、ケーブルとコネクタとを接続することを
いう。

【０００４】マス・ターミネイションをすることができ
るこれらのリボンケーブルにあっては、絶縁体の表面を
そのような形状に形成するために、また、接触部が絶縁
体を穿通できるようにするために、絶縁体の層を相当に
薄くしなければならないという問題が生じる。この問題
は、特に、リボンケーブルをシールドされたフォーマッ
トで用いるときに顕著となる。絶縁体の薄いケーブル
は、高品質の信号伝送である高インピーダンス信号伝送
には不向きである。一般に、ケーブルのインピーダンス
を高めて、歪みの無い信号を伝送するためには、導体を
取り囲む絶縁体の厚みを増す必要のあることが知られて
いる。図１および２に示すように、従来のシールド・リ
ボンケーブルの利点を保持しつつ、そのリボンケーブル
の両面を絶縁体の層で覆うことによって、インピーダン
スを高める試みがなされてきている。これらの層は、図
１のように、ルーズ止めで層の周りを包む金属のシール
ドによって保持されるか、もしくは、図２のように、接
着剤などの手段によってリボンケーブルへ接合される。

【０００５】これらの方法によればインピーダンスは高
くなるが、最初の手段では、シールドと導体との距離を
変化させてしまい、これにより、インピーダンスが変化
したり、漏話が増加し、さらに、信号伝播速度が変化し
てしまう。第２の方法においては、接着剤を用いること
自体が好ましくないとされる。一般に、接着剤は、最初
の絶縁体よりも誘電率が高くロス・タンジェント（loss
tangent）であり、これがために、信号損失が増加し、
信号伝播速度が低くなる。さらにその接着剤は、ケーブ
ルの端末処理の準備をする際に、誘電体スペーサと共に
きれいに取り除くことができない。また、付加的な絶縁
体をリボンケーブルに恒久的に取り付けることは、リボ
ンケーブルのマス・ターミネーションを困難にする。こ
れは、ケーブル全体の厚みが、コネクタ取り付け部分の
絶縁のためには（for insulationdisplacement connect
ors）大きすぎるためである。

【０００６】

【発明の開示】本発明は、高インピーダンスで、分離さ
れうるケーブルであって、マス・ターミネイションが可
能なケーブルを提供する。このケーブルは、単一面上に
間隔をおいて平行に並べられた複数の導体を備えるリボ
ンケーブルを有している。これらの導体は、第１絶縁体
層によって覆われ保持されている。また、このケーブル
は、第１絶縁体層と接しその上に設けられる第２絶縁体
層を備える。この第２絶縁体層は、第１絶縁体層に損傷
を与えることなく、この第１絶縁体層から分離される。
第２絶縁体層は、第１絶縁体層の上へ押出成型される
か、もしくは、二つ以上の独立した部品に形成される。
これらの部品は、第１絶縁体層へ接合されるか、もしく
は第２絶縁体層を取り囲む金属シールドによって第１層
と接触して保持される。いかなる構造においても、ケー
ブルには、第２絶縁体層へ接着剤で接合される金属シー
ルドが設けられるのが好ましい。

【０００７】また、本発明は、上述の第１および第２絶
縁体層によって覆われる１本以上の導体であって、これ
ら二つの絶縁体層が同一の素材からなるものとされる。
この構造においても、第２絶縁体層へ接着剤で接合され
る金属シールドによって覆われるのが好ましい。

【０００８】

【実施例】本発明の好適な実施例を図１〜３を用いて説
明する。図１は、初期に試みられた高インピーダンスリ
ボンケーブル１０を示している。このケーブル１０に
は、単一平面上に間隔をおいて平行に並ぶ一連の導体１
４を備えたリボンケーブル１２が含まれている。導体１
４は、これを取り囲む一連の円筒形をした電気絶縁体１
６によって覆われている。絶縁体１６の各円筒形の部分
は、隣接し合う導体１４の間で接続されている。これに
より、一体に形成されるリボンケーブル１２には、導体
１４を何本でも含むことができる。

【０００９】リボンケーブル１２は、いくつかの円筒形
セグメントから形成されているため、ケーブル１２の相
対する表面１８には、導体１４が通る位置で盛り上がっ
た畝状のリッジ１８と、隣接し合う導体１４の距離を二
分する位置に低いポイントを持つ溝２０とが形成され
る。これらのリッジ１８と溝２０は、リボンケーブル１
２の表面上の起伏となる。これらの起伏は、各導体１４
を正確に位置合わせする際に利用される。

【００１０】現在、このようなリボンケーブル１２は、
多数のＵ型接触部を備えるコネクタ（図示せず）と共に
用いられている。これらの接触部は、リボンケーブル１
２をコネクタの接触部の中へ押し込むときに、絶縁体１
６を穿通し導体１４と接触するように設計されている。
この方法においては、リボンケーブル１２のすべての導
体１４を、同時にそして素早くコネクタへ接続すること
ができる。リボンケーブルは、このように『マス・ター
ミネイション』が可能であり、例えば、電子産業におい
て、数多くの信号を出したり受けたりするデバイスを装
置するために、素早く効果的に用いることができるもの
である。しかしながら、一般的なリボンケーブル１２の
絶縁体１６は、リッジ１８と溝２０を形成できるように
薄くされる必要があり、これがために、電気信号の高品
質伝送に不可欠となる高いインピーダンスを備えること
ができない。

【００１１】図１は、二枚の誘電体プレート２２，２４
をリボンケーブルの両面に備えることによって、リボン
ケーブルのインピーダンスを高めるように設計された初
期の構造を示している。これらの誘電体プレート２２，
２４には、絶縁体１６と同じ素材が用いられてもよい
し、また、異なる素材が用いられてもよい。これらのプ
レート２２，２４は、アセンブリを取り囲む金属製シー
ルド２６によって、そして、多くの場合、保護用被覆と
して機能する絶縁体の層（図示せず）よって、リボンケ
ーブル１２と接して保持されている。この構成は、ケー
ブル１０のインピーダンスを高めることにおいては効果
があったが、まだ問題点は残されていた。誘電体プレー
ト２２，２４とリボンケーブル１２との間のルーズ接続
と同様、シールド２６と誘電体プレート２２，２４との
間のルーズ接続は、導体１４とシールドとの間の距離を
変化させて、インピーダンスとキャパシタンスの変化を
生じさせてしまい、伝送信号の劣化が起こしてしまう。
過去において試みられた高インピーダンスケーブルの改
善構造を図１に示している。

【００１２】図２には、高インピーダンスケーブル３０
の一例が示されている。このケーブルには、誘電体プレ
ート３２，３４が備えられており、これらプレートの端
縁は、リボンケーブル１２を保持するように形成されて
いる。これらのプレート３２，３４は、接着剤３５を用
いてリボンケーブル１２の表面へ張り付けられている。
また、これらの誘電体プレート３２，３４は、ケーブル
３０の外側形状とよく一致するシールド３６で取り囲ま
れている。このシールド３６も、接着剤（図示せず）を
用いて、誘電体プレート３２，３４へ張り付けられてい
る。図２のケーブル３０は、図１のケーブル１０によっ
て伝送される信号の品質よりも良い品質の信号を伝送す
る点において改善されている。これは、導体１４とシー
ルド３６との距離が固定されており、インピーダンスと
伝播速度とキャパシタンスとが高精度にコントロールさ
れているからである。しかしながら、接着剤は高い誘電
率を有するため、誘電体プレート３２，３４の間、特に
ポケット３８にある接着剤は、インピーダンスと伝播速
度とを減少させ、キャパシタンスを増加させる。さら
に、これらの誘電体プレート３２，３４を取り除く際
に、接着剤を内側ケーブルの表面からきれいに取り除く
ことができない。

【００１３】図３には、本発明に係るケーブル５０を示
す。このケーブルは、リボンケーブル１２のインピーダ
ンスを高くし、従来のケーブル構造のポケットを排除
し、そして、インピーダンスとキャパシタンスと伝播速
度とを変化させる要因であったところの、導体とシール
ドとの間のスペース変化を無くすものである。ケーブル
５０は、リボンケーブル１２のリッジ１８および溝２０
と一致する形状の二枚の誘電体プレート５２，５４を備
えており、これにより、従来のケーブル構造にみられた
ポケットを排除している。誘電体プレート５２，５４
は、別々の部品として形成された後に、接着剤でリボン
ケーブル１２へ張り付けられてもよいし、シールド５６
によってケーブル１２と接触させて保持されてもよい
が、溶けた誘電体がケーブル１２の相対する面へ別々に
もしくは同時に流される間に、誘電体プレートが押出成
型されて積層されるのが好ましい。後者の場合、図には
示されているが、二つの誘電体プレート５２，５４とリ
ボンケーブル１２とを分離するラインは現れない。押出
成型がとられた場合には、押出成型および積層の温度と
圧力とを調整することによって、プレート５２，５４を
リボンケーブル１２へ接合させることができる。

【００１４】図３に示すケーブル５０は、以下のように
構成される。まず、導体１４が、単一の面上で互いに間
隔をおいて平行に並べられる。好ましくは、これらは、
押出成型、ないし押出成型と積層成型とを同時にするこ
とによって、第１の層である誘電体ないし絶縁体１６で
覆われる。この押出成型工程の結果、従来のケーブル１
０，３０のところで説明したようなリボンケーブル１２
が形成される。第２のステップとして、二つのプレート
５２，５４は、リボンケーブル１２へ接着剤によって接
合され、リボンケーブル１２と接触するようにシールド
５６によって保持され、好ましくはプレート５２，５４
は、二つの誘電体プレート５２，５４の外側形状を第２
絶縁体層に単に形成するだけの押出成形により形成され
る。最後のステップとして、金属シールド５６が設けら
れるのが好ましく、また、金属シールド５６が、誘電体
プレート５２，５４を形成する第２絶縁体層の外側へ接
着剤で接合されるのが好ましい。

【００１５】第２絶縁体層が、別々の部品として形成さ
れることが望まれる場合には、用いられる接着剤それ自
体が、信号伝播の劣化を引き起こさない限りにおいて、
リボンケーブル１２と誘電体プレート５２，５４との間
の空気を排除するように接着剤を用いることができる。
もし適切な接着剤が見つからない場合には、第２絶縁体
層５２，５４をリボンケーブル１２の外側と一致するよ
うに形成することが、ケーブル５０全体の性能向上につ
ながる。第２絶縁体層が接着剤によって保持されない場
合には、絶縁体５２，５４がリボンケーブル１２と接す
るように、シールド５６が絶縁体５２，５４を保持す
る。

【００１６】第１および第２の絶縁体層に用いられる素
材は、従来から用いられている素材、すなわち、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアミド、
テトラフルオロエチレン、熱可塑性エラストマー、フル
オリネイテッド・エチレン・プロピレン、イーピーディ
ーエム（EPDM）・ラバー、ウレタン・フォーム、ビニル
またはポリ塩化ビニルなどであってもよい。これらの素
材は、単なる例示であって、本明細書に開示するよう
に、接着剤で効果的に接合可能であるか、もしくは押出
成型可能である限り、現在ないし将来において、電線の
絶縁体として用いられるいかなる素材であってもよい。
リボンケーブル１２の絶縁体１６を構成する素材は、第
２絶縁体層を形成する素材と同一の素材であるのが好ま
しいが、異なる絶縁素材でこれらの層を形成することも
できる。双方の絶縁体層１２，５２の素材に好適なもの
としては、ロードアイランド州、ポウトゥケットにある
テクノール・アペックス社から販売されている熱可塑性
プラスティック・エラストマーであるところの、商品名
『テルカール（Telcar）３０５０』を挙げることができ
る。

【００１７】上述した好適な素材が二つの層に押出成型
されて、ケーブル５０が形成されるのが好ましい。最初
の層は、一連の導体１４の周りに従来のリボンケーブル
１２の起伏形状に押出成型され、この後、第２の層５
２，５４は、一つのツーステップ工程で（in a two-ste
p process）、リボンケーブル１２の上へ押出成型され
る。第１の層と第２の層との間の接合は、例えば赤外線
ヒータで、リボンケーブル１２の外側を加熱することに
よってなされる。第２の絶縁体層５２，５４の押出成型
の温度は、華氏３５０度〜３８０度の間とされ、第２絶
縁体層がリボンケーブル１２の起伏形状の中へ流れ込む
ように、リボンケーブル１２の外側面に対して、第２絶
縁体層５２，５４へ圧力が加えられる。さらに、第２の
絶縁体層５２，５４が、固定ギャップの積層されたもの
において（in a fixed-gap laminator）ツーステップ工
程で適用されるのが好ましい。すなわち、第２絶縁体層
５２，５４は、最初、ケーブル１２の片面だけに接合さ
れ、次に、反対側の面に接合される。

【００１８】押出成型に関するパラメータは、さまざま
に変えられうるが、使用素材に適合したパラメータにさ
れなければならない。ここで、第１絶縁体層と第２絶縁
体層との間の接合は、機械的な曲げによって分離しない
程の強さがあると同時に、リボンケーブル１２の端末処
理のために、層を容易に分離できる程度に弱くされてい
ることが重要である。ここまで説明してきた構成によっ
て、本発明の第１の重要な形態が達成される。すなわ
ち、接着剤を用いることなく、導体を取り囲む絶縁体の
厚みを増して優れたインピーダンス制御を実現すること
によって、インピーダンスを高めることが達成される。

【００１９】本発明の第２の重要な形態は、そして絶縁
体がツーステップ工程で導体１４へ接合される理由は、
ケーブル５０の有効な『マス・ターミネイション』を可
能にするために、第１絶縁体層１６から第２絶縁体層を
剥がせるということにある。上述したように、図１〜３
に示すリボンケーブル１２の構造を備えるケーブルの、
効果的かつ迅速な端末処理を可能にする方法とデバイス
はあるが、十分に厚みが増した絶縁体を備えるケーブル
５０に対するこのような方法は存在しない。これは、絶
縁体の大きなボディ内で、導体の位置へ正確にもってい
くことは困難であり、また、厚みのある絶縁体層を通し
て、絶縁体穿通接触部を差し込むのが困難なためであ
る。このように、本発明のケーブル５０は、リボンケー
ブル１２の外形を規定する第１絶縁体層を露出させるた
めに、第２絶縁体層５２，５４が容易に剥がされる。リ
ボンケーブル１２が露出された後は、このリボンケーブ
ル１２は従来の方法で端末処理される。

【００２０】本発明の二つの目的を達成することに留意
がなされて、接着剤が選択される限りにおいて、個別に
形成された第２絶縁体層５２，５４と、リボンケーブル
１２とを接着剤で接合して形成したケーブルは、後に、
第１絶縁体層と第２絶縁体層とに分離可能とされる。こ
れら二つの目的とは、インピーダンスと、キャパシタン
スと、伝播速度とを効果的にコントロールすること、お
よび、所望のときに第２絶縁体層の剥離を可能にするこ
とである。しかしながら、接着剤がリボンケーブル１２
の表面に残って、端末処理工程に支障をきたす可能性も
あるので、接着剤の使用が不適切とされる場合も有る。

【００２１】第２絶縁体層５２，５４を形成するには押
出成型が適切な方法とされ、上述した好適な素材を上述
したパラメータで押出成型した場合、十分に接合しかつ
容易に剥がされうる第２絶縁体層５２，５４が形成され
る。このようにして、本発明における究極の目的が達成
される。

【００２２】また、別の利点としては、図３に示される
構造のケーブル５０の電気特性が、広く用いられている
数学公式によって求められる値に近似するということが
挙げられる。

【００２３】本発明は、限定された数の実施例のみを参
照して説明されてきたが、この技術分野において多くの
変更が加えられうることは容易に理解される。例えば、
リボンケーブル１２の外側形状および最終的なケーブル
５０の外側形状は、産業によって現在要請されている形
状であるが、有益であれば他の外側形状に形成すること
は可能である。また、リボンケーブル１２の上に第２絶
縁体層５２，５４を形成するために、独立した部品を積
層することが所望される場合にあっては、図示される二
つの部品で形成するのではなく、これよりも多い数の部
品を用いて形成することも可能である。さらに、第２絶
縁体層５２，５４を単一の中空材として形成し、この中
空材を縦に割って、リボンケーブル１２を挿入すること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 絶縁体層の周りを金属シールドで緩く覆った
従来のリボンケーブルの断面図。

【図２】 接着剤を用いて分厚い絶縁体層を取り付けた
従来のリボンケーブルの断面図。

【図３】 本発明に係るリボンケーブルの断面図。

【符号の説明】

１０ 高インピーダンスケーブル １２ リボ
ンケーブル １４ 導体 １６ 絶縁
体 １８ リッジ ２０ 溝 ２２ 誘電体プレート ２４ 誘電
体プレート ２６ 金属シールド ３０ 高イ
ンピーダンスケーブル ３２ 誘電体プレート ３４ 誘電
体プレート ３６ シールド ３８ ポケ
ット ５０ ケーブル ５２ 第２
絶縁体層 ５４ 第２絶縁体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ランダル・リン・オルバーグ アメリカ合衆国55144−1000ミネソタ州セ ント・ポール、スリーエム・センター（番 地の表示なし) (72)発明者 マーク・ウィリアム・ブロート アメリカ合衆国55144−1000ミネソタ州セ ント・ポール、スリーエム・センター（番 地の表示なし)

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高インピーダンスの、分離可能な電気ケ
   ーブルにして、 間隔をおいて平行に、実質的に単一の平面上に設けられ
   る一連の導体と、 該導体を互いに隔てて絶縁する第１絶縁体層であって、
   一般に上記平面に平行となる二つの表面を備え、該第１
   絶縁体層に対して上記導体を位置合わせするために、該
   表面の少なくとも一方が、該導体と平行となる溝であっ
   て隣接し合う二つの導体の間に配置される溝を備える該
   表面に、少なくとも一つの盛り上がり部分を備える第１
   絶縁体層と、 上記第１絶縁体層の上に設けられ、該第１絶縁体層と接
   触して保持される第２絶縁体層とを備え、 該第２絶縁体層が、上記第１絶縁体層の上記表面形状と
   合致し、該第１絶縁体層の上記溝を実質的に有効に満た
   すことを特徴とする高インピーダンスケーブル。
2. 【請求項２】 上記第２絶縁体層が、該第２絶縁体層を
   取り囲む金属シールドによって、上記第１絶縁体層と接
   触して保持される請求項１記載の高インピーダンスケー
   ブル。
3. 【請求項３】 上記第２絶縁体層が、上記第１絶縁体層
   へ接合されることによって、該第１絶縁体層と接触して
   保持され、該第１絶縁体層と該第２絶縁体層とは、上記
   ケーブルの機械的な曲げによって分離されない程度に、
   十分に強く接合されている一方、該第１絶縁体層へ重大
   な損傷を与える事なく、該第１絶縁体層と該第２絶縁体
   層とが手動で分離される程度に、十分に弱く接合されて
   いる請求項１記載の高インピーダンスケーブル。
4. 【請求項４】 上記第２絶縁体層が、接着剤によって上
   記第１絶縁体層へ接合される請求項３記載の高インピー
   ダンスケーブル。
5. 【請求項５】 上記第２絶縁体層を取り囲む金属シール
   ドをさらに備える請求項４記載の高インピーダンスケー
   ブル。
6. 【請求項６】 上記第２絶縁体層が、上記第１絶縁体層
   の上へ押出成型される請求項３記載の高インピーダンス
   ケーブル。
7. 【請求項７】 上記第２絶縁体層を取り囲む金属シール
   ドをさらに備える請求項６記載の高インピーダンスケー
   ブル。
8. 【請求項８】 上記第２絶縁体層が、上記第１絶縁体層
   と接触して保持される少なくとも二つの部品に形成され
   る請求項１記載の高インピーダンスケーブル。
9. 【請求項９】 上記第２絶縁体層を取り囲む金属シール
   ドをさらに備える請求項８記載の高インピーダンスケー
   ブル。
10. 【請求項１０】 上記第２絶縁体層が、上記導体の長手
    方向と直交する面内で実質的に矩形をなす外側面を備
    え、該矩形の４つの側面が、それぞれ、実質的に平らで
    ある請求項１記載の高インピーダンスケーブル。