JPH06505113A - 信号伝送ケーブル及びその製造方法 - 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】 小形制御インピーダンス伝送線路ケーブル及び製造方法発明の背景 本発明はコンピュータや同等の他の装置において高周波数信号を伝送するための 細長い１対の横に分離して並置した導線からなる小形制御インピーダンス伝送線 路ケーブル及び製造方法に関する。

高周波数信号の伝送に適した電気導線対は低周波数伝送に使用される導線には重 要ではない多くの重大な特性をもたなければならない。これらの特性には、導線 間の横間隔の確実な均一性、導線を横に分離する領域における誘電率の均一性が 含まれ、そのため導線間のキャパシタンスが確実に決定される。

更に、２つの導線の長さ、その結果体じる遅延は、夫々の導線によって運ばれる 信号が同期して行き先に到着するように、同じにならなければならない。かかる 導線対は多くの場合外部磁界の悪影響を阻止するように、螺旋状に撚られている ので、等しい電気的長さの導線を得るには、夫々の螺旋状撚りが′″より長さ” と称される均一な長さをもつ必要がある。さもなければ、導線の撚り線対を所望 長さに切断するとき１本の導線はたとえそれらが同時に成る長さに切断されても 、他のものより長くなることがある。

更に、上述の均一パラメータはその後の曲げ、又はその他の製造、作業、器具の 手入れ中の導線の取扱いを行っても安定に保たれなければならない。このことは 共通の外部ジャケット中に導線を纏めて締め付けることによって簡単に実施でき ると考えられるが、この工程は実施上多くの問題点を提供した。１つの問題点は 、かかるジャケット内にそれを封入するのに必要な導線対の横断面積がかなり大 きく増すことである。導線対の横断面積はもし共通のジャケットが押し出し又は 他の手段によって導線対に付着されるならば、著しく増大する。横断面積のかか る増大は高密度用に導線対を使用する場合には大きな欠点を与える。その場合、 事実上数千率のかかる導線対が限定された境界内に並置して延在し、それ相応の 高密度コネクタで終端しなければならない、しかし、導線対のキャパシタンス、 従って特性インピーダンスは２つの導線対に対する共通の外部ジャケットの付着 によって、特に導線を包囲する領域に空隙が偶発的に発生することによって不均 一になるかもしれない、外部ジャケットの押し出し工程でも、並置した１対の導 線に付着されるときに、導線を包囲するすべての空隙を確実に充填させることは できない。導線対が冷却剤フルオリナート（ｆｌｕｏｒｉｎｅｒｔ）の如き液体 に浸漬される装置においては、かかる空隙は困難な問題を与える。最後に、かか る流体はかかる空隙に入る経路を見出し、安定化の問題を与える。というのは、 液体が空隙を完全に充填するのにかなり大きな時間を要するからである。しかし 、手入れ又は部品交換のためにケーブルは定期的に流体から分離され、空隙から 液体を排出させ、蒸発させ、又は拡散させる。

その後、ケーブルがもう一度液体に浸漬されるとき、液体が空隙を再充填して安 定化するのには、かなり大きな時間間隔を要する。とかくするうち、誘電率が変 化し、その結果としてインピーダンスが変化する不安定な期間は該システムを動 作不能にするかもしてない。

別の実施例として、夫々の導線を直接に包囲する夫々の誘電層を直接互いに接着 させることによって共通の外部誘電層を省略する試みは不満足なものである。と いうのは、ＦＥＰ又はＰＴＦＥの如き好適な誘電体が接着剤又は溶剤に確実に接 着しにくいからである。これに反して、もし熱接着を用いれば、かかる接着によ って誘電層は少なくとも寸法的に、成る場合にはそれらの誘電率に関して、変化 させられ、そのために、結果として生じる導線対の電気的特性を制御し、予定す ることが困難となる。

多数の相互接着した電気導線とその製造方法の多くの例は下記の米国特許に示す 先行技術に開示されている：米国特許第３，６４９．４３４号、第４，１３１． ６９０号、第４，２１８，５８１号、第４　、２３４　、７５９号、第４，３６ ８，２１４号、第４，４６８．０８９号、第４，５１５゜９９３号、第４，５４ １，９８０号。

しかし、上記特許は何れも、横に分離して並置した導線をもつ小形制御インピー ダンス伝送線路の前述の問題点の解決法を示唆していない。

発明の要約 本発明は小形制御インピーダンス伝送線路導線対（本文中で用いる“対”は２つ 又はそれ以上の導線を含む）の独特な製造方法と、結果として生じる独特な構造 によって上記問題点を解消する０本発明によれば、導線対の各導線は他の導線と は独立して内部誘電層と外部誘電層に包囲され、内部誘電層はその後の工程によ って構造的又は寸法的な影響を受けないように、外部誘電層と異なった組成物か らなり、外部誘電層は互いに並置した関係で接着される。接着は互いに並置関係 で２つの外部誘電層を強制的に衝合させることによって、好適には２つの導線を 螺旋状に撚り合わせ、次いで、内部誘電層の寸法又は誘電率を変化させることな しに、２つの外部誘電層を接着させることによって行われる。好適には、接着は 導線を、外部誘電層を衝合させた状態で、焼結炉に通して外部誘電層を加熱し、 それらを融着させることによって行われる。その際、内部誘電層は溶融熱によっ て影響されないように外部誘電層より高い融点をもつ、別の実施例としては、接 着は導線を外部誘電層と（内部誘電層とではない）両立し得る溶剤又は接着剤か らなる浴に通し、それによって、内部誘電層を変化させずに、外部誘電層を溶融 し又は接着させる。何れの場合にも、外部誘電層は接着工程によって変化するが 、内部誘電層は温度変化の如き接着工程で偶発的な又は制御不能の変数の存在に の拘らず、影響を受けない。

従って、内部誘電層は、接着工程に制御不能の製造上の変数が存在するにも拘ら ず、導線の最小横間隔と導線間の有効誘電率の両者を実質的に予定する。従って 、上記方法から作られた仕上げ接着導線対は導線対を分離する領域に横間隔と誘 電率の均一性を、それ故、確実に均一なキャパシタンスをもつ。

更に、かかる均一性は安定している。というのは、外部誘電層の接着が導線間の 領域に空隙を作らず、特にもし導線が浸漬された場合に液体が侵入する空隙が生 じないからである。従って、導線を分離する領域における誘電率は使用に際して 実質上不変に留まる。

更に、夫々の導線の電気的長さ、従って遅延の均一性は、特に螺旋状撚り対の場 合に保証される。というのは、より長さが外部誘電層の接着によって与えられる からである。

更に、漏話が最少にされる。というのは、夫々の導線は分離できないからである 。

最後に、導線対の横断面積は共通の外部ジャケット中に導線を封入した場合に得 られるものよりもかなり小さくなり、それによって導線対を高密度の用途に対し て最適ならしめる。

本発明の目的、特徴、利点は図示の実施例に基づく以下の詳細な説明から明らか になるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は本発明方法によって製造された導線対の実施例の断面図である。

第２図は本発明の導線対の螺旋状に撚られた実施例を示す図である。

第３図は導線対が遮蔽されたケーブルに合体された本発明の他の実施例を示す図 である。

第４図は本発明の好適製造方法を示す線図である。

発明の詳細な説明 第１図に示すように、本発明による小形制御インピーダンス伝送線路ｌの実施例 は１対の並置したマストランド型の３２ＡＷＧ銅合金導線１０．１２からなり、 各々は夫々好適にはほぼＱ、０Ｇ４５インチ壁厚さのテフロンＦＥＰの如き押し 出しポリマーのフルオロカーボンからなる内部誘電層１４．１６によって囲まれ る。内部誘電層１４．１６を取り囲むのは夫々外部誘電層１８．２０であり、前 記外部誘電層は元の表面輪郭１８ａ、２０ａによって表されるように最初は各内 部誘電層に独立して付着されるが、その後は、後述する方法によって加熱により 互いに融着されて、第１図に示す導線対を形成する。外部誘電層１８．２０は内 部誘電層１４．１６とは異なった組成をもち、例えばほぼ０．００２５インチの 初期押し出し壁厚さと、ＦＥＰ内部誘電層１４．１６の融点（約４６５°Ｆ）よ りかなり低い融点（約３７５’Ｆ）をもつポリプロピレンからなる。第１図に示 すように、内部誘電層１４．１６の表面は接着過程で互いに接近させられている けれども、それらは別法としてそれ以上に離間させることができる。その間隔は 外部誘電層１８．２０の溶融度に依存し、その溶融度はそれらを互いに融着させ る焼成炉の滞在時間と温度に依存する。

内部誘電層１４．１６は高い融点をもつため、融解過程の熱によって構造的にか つ寸法的に影響されないままに留まることができるので、それらは夫々の導線１ ０．１２間の最小横間隔２２（第１図）を確実に制限し、空気包含の誘電体の場 合には、融解過程で制御不能になる他の変数が存在するにも拘らず、最大有効誘 電率を制限する。かかる制限は導体間のキャパシタンスを確実に予定する。この ことは２導線型伝送線路の比較的均一な特性インピーダンスを保証するのに重大 なことである。

第１図の導線対は好適には第２図に示す如き螺旋撚り対とする。この場合、撚り は外部誘電層の融解の前に行われ、それ故、導体対は融解後均−なより長さ２４ をもつ永久螺旋撚り形状をとる。前記長さは導線１０．１２の横間隔と共に、安 定に留まり、その後の曲げ又は導線対の他の取扱いを通じて不変に留まる。コン ピュータ又は他の電子製品に合体するために導線対がその後予定長さに切断され るとき、均一なより長さは２つの導線１０，１２の電気的長さの一様性を保証す る。このことによって、両導線の電気的遅延は等しくなり、従って導線に沿って 進む信号は高周波信号の伝送に必要な需要公差内で同期化される。しかし、導線 対は螺旋撚りされる必要はなく、別法として、互いに平行に並置して延在するこ とができる。

特に重要なことは、空隙が外部誘電材料に導線１０と１２間の接合領域において 形成されないことである。かかる空隙の不存在は、各導線の回りに外部誘電層１ ８．２０を最初に独立して付着し、その後、互いに外部誘電層を衝合、接着させ ることによって保証される。かかる過程は外部誘電層間に接合領域を形成し、そ れはそれらの初期衝合点の割れ目から外方に膨張し、接着が起こるとき、空気を 外方に逃がす、これに反して、空隙の不存在は、もし外部誘電ジャケットを１対 の並置した導体に導線対の回りに押し出すことによって同時に付着する場合には 、保証されない。というのは、その場合接合領域は導線間の割れ目に向かって内 方に延び、その中に空気を捕捉する傾向をもつからである。

更に、仕上げ導線対の横断面積に関しては、もし外部誘電体を同時に両導線上に 押し出す場合には、過剰の外部誘電材料は通常は第１図の構造物の上下の側面に 付着されて、導線対の最大横寸法の箇所に、即ち第１図の右と左の縁に外部誘電 体の最小必要壁厚さを生じることを保証する。しかし、これは第１図に示すもの よりかなり大きい面積の横断面を結果として作り、高密度用の導線対の使用を妨 げる。

第３図は小形制御インピーダンス伝送線路２をもつ本発明の他の実施例を示し、 これは撚り型か又は非撚り型となすことができ、また導線１０’、１２’が撚り 導線ではなく固体であることを除けば第１図に示す伝送線路１とすべての点で同 じである。伝送線路導線対２は第２の押し出し誘電層２６によって包囲され、前 記誘電層は好適にはほぼ０．０６１インチ外径をもつ低密度のポリエチレンから なる。誘電層２６を包囲するのは編んだワイヤシールド２日であり、これは誘電 層２６の８０乃至９０％の適用範囲を与える。前記シールド２８はポリプロピレ ンの外部ジャケット３０によって包囲され、かつそれによって浸透させられて、 編んだワイヤシールドからかつ下にある誘電層２６とシールドの界面からできる だけ空気を排除し、前述の理由から空隙を最小ならしめるようになされる。上記 ８０％乃至９０％の適用範囲はシールドを通すポリプロピレンの浸透を容易にな す。好適には、ジャケット３０はほぼ０．００９インチの壁厚さをもつ、シール ド付き伝送線路２は需要の多い高周波用に適する。その場合、例えば発振器又は “クロック”回路において伝送の確実性を保証するために外部電界からの保護が 必要である。上記回路はコンピュータにおいて全システムタイミングを与えるも のである。この用途では、接着した外部誘電層１８．２０は導線１０’、１２’ 間の領域の空隙生成を防止するのみならず、それが上記導線１０，１２の回りに 押し出されるとき、導線間の深い割れ目の生成を回避することによって誘電層２ ６中に空隙が出来るのを防止する。上記割れ日中には誘電層２６の押し出し中に 空気が捕捉される。また、空隙の防止は伝送線路を液体中に浸漬する場合には上 述の理由から特に重大な問題となる。

導線対１又は２の製造方法は夫々の導線１０．１２又は１０′、１２′の回りに 個別に夫々の内部誘電層１４．１６を形成し、その後同様に、夫々の内部誘電層 １４．１６の回りに夫々の外部誘電層１８．２０を個別に形成することを含む。

内部誘電層と外部誘電層は当業者には既知の通常の押し出し法によって個別に各 導線に付着される。その後、第４図に示すように、内部誘電層と外部誘電層を付 着された１０．１２の如き各導線は通常のワイヤ撚り機械３６の夫々のり−ル３ ２．３４に巻き取られる。導線はダイ３８を通して供給され、出来た撚り線対４ ゜は駆動ドラム４２．４４の回りに巻かれる。前記駆動ドラムは導線１Ｏ２１２ をリール３２．３４から予定速度で引き出し、同時に、前記機械は予定速度で軸 線４５の回りにリール３２．３４を回転させ、それによって撚り線対のより長さ ２４（第２図）を決定する。駆動ドラム４２．４４から、撚り線対は、高い融点 をもつ内部誘電層１４．１６を溶融することなしに、外部誘電層１８．２０を溶 融するか、又は少なくとも高度に可塑化するに十分な温度と滞在時間をもつ垂直 焼結炉４６を通して供給される。撚り機械３６による導線の撚りは強力に外部誘 電層１８．２０を互いに衝合させるので、炉４６を通る撚り線対の通過は外部誘 電層の衝合部分を互いに融着させて、第１図に示すような外形になす。撚り線対 は炉４６から出るときに冷却して、永久的に螺旋状に撚られた導線対を形成する 。その後、接着した撚り線対４４′が電気駆動される巻き取りリール４８に供給 される。前記リールの巻き取り速度は可変式に制御され、通常の舞いアーム・レ ベル巻付は組立体５０によって撚り線対に一定の張力を保持する。出来た撚り線 対は巻き取りリール４８から直接取り上げられるか又は、その後の処理工程を受 け、それによって追加の誘電層２６、シールド２８、及び外部ジャケット３０が 通常の手法によって付加される。

もし真っ直ぐな平行な導線対を望むならば、撚り工程は全体的に除くことができ る。その場合、外部誘電層は炉４６内で対向した溝付きプーリ又は類似物によっ て適当な案内によりて強制的に互いに衝合させられる。また、炉４６の代案とし て、外部誘電層を互いに接着させることは溶剤又は接着剤からなる浴に導線対を 通過させることによって行うことができる。前記接着剤は外部誘電層とは両立で きるが、内部誘電層とは両立できないものとし、従って内部誘電層は炉４６を通 過するときに丁度それらの高融点がそれらの変化を防止するように溶剤又は接着 剤によって変化させられない。

第１図の実施例に対して上側の寸法と組成物をもつ撚り線対を製造する特別の例 は、０．５０インチのより長さをもつ２つの導線を撚り、次いで撚り線対を３８ インチの長さと約３７５′″Ｆの温度をもつ垂直炉４６に毎分８．８フイートの 速度で通すことによって外部誘電層を互いに熱接着させることを含む。

垂直炉４６が好適であるが、その理由は、炉内の垂直対流が撚り線対の軸線の回 りに径方向で対称的な温度勾配を作り、そのため外部誘電層の加熱速度を均一に なすからである。

以上本発明の実施例につき説明したが、本発明は上述した処に限定されることな く１本発明の範囲内で種々の変更を加えることができるのは勿論である。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成３年６月１７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ほぼ横に分離して並置した関係で延在する１対の細長い電気導線からなる制 御インピーダンス伝送線路を製造する方法において、（ａ）各導線の回りに夫々 の内部誘電層を個別に形成し、（ｂ）その後、前記各内部誘電層の回りに夫々の 外部誘電層を個別に形成し、夫々の導線の各外部誘電層は夫々の導線の内部誘電 層のものとは異なった組成物からなり、（ｃ）その後、一方の前記導線の外部誘 電層を他方の前記導線の外部誘電層に、導線の内部誘電層を実質上変化させるこ となく並置した関係で接着させることを含むことを特徴とする制御インピーダン ス伝送線路の製造方法。 ２、工程（ｃ）の接着によって変化し易い外部誘電層用の第１組成物を選択し、 逆に、工程（ｃ）によって変化しない内部誘電層用の第２組成物を選択すること を特徴とする請求項１に記載の方法。 ３．工程（ｃ）は加熱し、それによって夫々の外部誘電層の部分を互いに融着さ せることを含み、夫々の内部誘電層は前記外部誘電層の組成物より高い溶融温度 をもつ組成物からなることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ４．工程（ｃ）は夫々の外部誘電層を並置した関係で互いに強制的に衝合させる ことを含むことを特徴とする方法。 ５．工程（ｃ）は前記導線を螺旋的に燃り、それによって夫々の外部誘電層を並 置した関係で互いに強制的に衝合させ、その後、前記外部誘電層を互いに接着さ せることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ６．工程（ｃ）は前記導線を横に分離する領域で夫々の外部誘電層の夫々の厚さ を、工程（ｂ）で形成したそれらの夫々の厚さに対して減少させることを含むこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 ７．工程（ｃ）から出来る接着された外部誘電層の回りに追加の誘電層を形成し 、その後、前記追加の誘電層の回りに導電性シールドを形成し、前記シールドの 回りに外部絶縁性ジャケットを形成し、前記シールドに前記外部絶縁性ジャケッ トを浸透させることを含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ８．ほぼ横に分離して並置した関係で延在する１対の細長い電気導線を含み、各 導線は夫々の内部誘電層と夫々の外部誘電層によって包囲され、内部誘電層と外 部誘電層の各々は夫々一方の導線に他方の導線から独立して付着され、夫々の導 線の各外部誘電層は夫々の導線の内部誘電層の組成物と異なった組成物からなり 、一方の導線の外部誘電層は、実質上夫々の導線に付着された状態から導線の夫 々の内部誘電層を実質上変化させることなしに、並置した関係で他方の導線の外 部誘電層に接着剤によって接合されることを特徴とする制御インピーダンス伝送 線路。 ９．夫々の外部誘電層は夫々の導線に付着された状態から変化させられることを 特徴とする請求項８に記載の制御インピーダンス伝送線路。 １０．前記接着は夫々の外部誘電層の部分の加熱とその結果生じる溶融によって なされるものとし、前記内部誘電層は前記外部誘電層の組成物より高い融点をも つ組成物からなることを特徴とする請求項８に記載の制御インピーダンス伝送線 路。 １１．前記導線の夫々の外部誘電層は夫々の導線に付着された厚さより小さい夫 々の厚さを前記導線を横に分離する領域にもつことを特徴とする請求項８に記載 の制御インピーダンス伝送線路。 １２．前記導線は前記接着によって互いに螺旋状に撚られた関係に保持されるこ とを特徴とする請求項８に記載の制御インピーダンス伝送線路。 １３．夫々の外部誘電層を包囲する追加の誘電層と、前記追加の誘電層を包囲す る導電性シールドと、前記シールドに浸透する前記シールドの回りの外部絶縁性 ジャケットを更に含むことを特徴とする請求項８に記載の制御インピーダンス伝 送線路。