JP5326775B2

JP5326775B2 - 同軸電線及びその製造方法

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Publication number: JP5326775B2
Application number: JP2009106907A
Authority: JP
Inventors: 達則林下; 宏和高橋
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-04-24
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2029-04-24
Also published as: JP2010257776A

Description

本発明は、中心導体の周囲に、絶縁体、外部導体及び外被が同軸状に順次積層された同軸電線及びその製造方法に関する。

同軸電線としては、銀を１〜３重量％含有し、残部が銅及び不可避的不純物からなる線径が０．０１０〜０．０２５ｍｍの銅合金線を複数本撚り合わせて銅合金撚線を形成し、前記銅合金撚線の引張強さが８５０ＭＰａ以上、導電率が８５％ＩＡＣＳ以上であり、かつ前記銅合金撚線の外周に、厚さ０．０７ｍｍ以下の中実絶縁体を被覆し、その外周に、複数本の導体線を長手方向に沿って螺旋状に巻き廻して外部導体を形成し、前記外部導体の表面に、ジャケット層を被覆したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１７２９２８号公報

携帯端末や小型ビデオカメラや医療用機器等の電子機器において、機器のさらなる小型化や薄型化を図るため、相対移動される筐体や部品間を電気的に接続し、屈曲、捻回または摺動する電線のさらなる細径化が望まれており、電線の外被を薄肉化することが考えられる。

外被の樹脂として、薄肉性に富んだフッ素樹脂（ＰＦＡ）を用いれば、外被の厚みを例えば３０μｍ以下に薄くして電線を細径化することができるが、厚みが３０μｍ以下になると外被の耐摩耗性が低下してしまう。そして、外被の耐摩耗性が低下すると、組立加工などでのハンドリング時や収容スペースへの実装により、外被が破けるなどの不具合を生じるおそれがある。
また、同軸電線の中心導体は、その導電率と引張強度とが、通常、相反する傾向にあり、引張強度を高めると導電率が低下して伝送損失が増加してしまう。

さらに、端末処理時に外被の端部を除去する場合、例えば、ＣＯ_２レーザによって外被にスリットを形成し、その後、外被の端部を引っ張って抜き取る。なお、スリットは全周にわたって形成せず、スリットのない部分では外被の端部を引っ張ることにより引き千切ることとなる。
このとき、外被がＰＦＡで形成されている場合では、外被の引き千切った箇所が変形し、捲れあがったり、または損傷したりするなどの不具合を生じることがある。

本発明の目的は、端末処理時における不具合や伝送損失の増加を生じさせることなく、良好な耐屈曲性及び優れた耐摩耗性を確保しつつ細径化された同軸電線及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決することのできる本発明の同軸電線は、中心導体の周囲に、絶縁体、外部導体及び外被が同軸状に順次積層された同軸電線であって、
前記中心導体は、１重量％以上３重量％以下の銀を含有した線径０．０１０ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下の銅合金線を撚り合わせることにより、引張強度が９５０ＭＰａ以上、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上８０％ＩＡＣＳ以下とされ、
前記外被は、メルトフローレートが２５以上４５以下であるＥＴＦＥからなり、厚さ１０μｍ以上３０μｍ以下とされ、外径が０．３５ｍｍ以下とされていることを特徴とする。

また、本発明の同軸電線において、前記中心導体の外周側に隣接する前記絶縁体がＰＦＡから形成されていることが好ましい。

また、本発明の多心ケーブルは、本発明の同軸電線を複数本束ねたものである。

また、本発明の同軸電線の製造方法は、中心導体の周囲に、絶縁体、外部導体及び外被が同軸状に順次積層された同軸電線の製造方法であって、
１重量％以上３重量％以下の銀を含有した線径０．０１０ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下の銅合金線を撚り合わせて中心導体を構成し、
前記中心導体の外周に絶縁体を被覆し、
前記絶縁体の外周に外部導体を巻き、
さらに、前記外部導体の外周をメルトフローレートが２５以上４５以下であるＥＴＦＥからなる樹脂で厚さ１０μｍ以上３０μｍ以下で押出被覆した外被によって覆い、外径を０．３５ｍｍ以下とすることを特徴とする。

本発明の同軸電線によれば、端末処理時における不具合や伝送損失の増加を生じさせることなく、良好な屈曲性を確保しつつ細径化された同軸電線とすることができる。よって、回転や摺動など相対移動される筐体間を電気的に接続するために狭い収容スペースに収容される伝送性能に優れた同軸電線として良好に用いることができる。
また、外被をＥＴＦＥから形成したので、端末処理のために端部で外被を除去する際にも、外被の端部における捲れあがりや損傷を防止することができる。
また、本発明の同軸電線の製造方法によれば、端末処理時における不具合を生じさせることなく、良好な屈曲性を確保しつつ細径化された同軸電線を円滑に製造することができる。

本発明に係る同軸電線の実施形態の例であり、電線の各部材を段階的に露出させた端部の斜視図である。図１の電線の断面図である。屈曲試験方法の様子を示す図である。図１の電線の外被を押出成形する様子を示す断面図である。

以下、本発明に係る同軸電線及びその製造方法の実施の形態の例を、図面を参照して説明する。
図１は同軸電線の各部材を段階的に露出させた端部の斜視図、図２は同軸電線の断面図である。

図１及び図２に示すように、同軸電線１は、中央に中心導体２が配置され、この中心導体２の周囲に絶縁体４が形成され、さらに絶縁体４の周囲に外部導体６が配置されている。そして、この外部導体６の周囲に外被７が被覆されている。

中心導体２は、導電性金属の細径線材を複数本用いて構成されている。本実施形態では、極細径の銅合金線３を７本用いて、１本の銅合金線３の周囲に６本の銅合金線３を撚り合わせたものが用いられている。
銅合金線３は、１重量％以上３重量％以下の銀を含有した銅合金から形成されたもので、その線径は０．０１０ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下とされている。そして、この銅合金線３は、その表面に、錫、銀またはニッケルのめっき層が形成されている。
この銅合金線３を撚り合わせた中心導体２は、その引張強度が９５０ＭＰａ以上で、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上８０％ＩＡＣＳ以下となっている。

絶縁体４は、フッ素系樹脂であるＰＦＡ（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）から形成され、その外径は、約０．０７〜０．２０ｍｍである。

外部導体６は、導電性金属の細径線材（例えば錫めっき銅合金線（外径が０．０１〜０．０４ｍｍ程度）を複数本用いて編組または横巻きされ、絶縁体４の周囲を覆うように設けられている。
なお、外部導体６としては、例えば、金属テープを絶縁体４の外周に縦巻きまたは螺旋巻きしたものでも良い。金属テープは、ＰＥＴなどの樹脂テープに金属箔を貼ったものを使用できる。樹脂テープの厚さは２〜１０μｍ、金属箔の厚さは０．１〜３μｍのものがある。

同軸電線１の最外層を形成する外被７となる樹脂は、フッ素系樹脂であるＥＴＦＥ（エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体）が用いられている。この外被７は、その厚さが１０μｍ以上３０μｍ以下とされ、外径は、０．３５ｍｍ以下とされている。
そして、この外被７は、その樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ：ＭｅｌｔＦｌｏｗＲａｔｅ）が２５（ｇ／１０分）以上４５（ｇ／１０分）以下（温度２９７℃、荷重５ｋｇ）である。

上記構成の同軸電線１は、携帯端末や小型ビデオカメラ等の電子機器などに用いられ、回転や摺動など相対移動される筐体間を電気的に接続する同軸電線としても用いられる。本発明の同軸電線は耐屈曲性に優れるので、上記の用途に好適である。

上記同軸電線１を接続するために端末処理する場合は、まず、同軸電線１の外被７を、端部から所定距離離れた位置で切断し、端部側を引き抜いて除去する。
その後、外部導体６を外被７の切断位置より所定長さ端部に寄った位置で切断し、端部側の外部導体６を引き抜いて除去する。
その後、絶縁体４をさらに端部寄りの位置で切断し、端部側の絶縁体４を引き抜いて除去する。

本発明の同軸電線１は、中心導体２が１重量％以上３重量％以下の銀を含有した線径０．０１０ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下の銅合金線を撚り合わせた撚り線であり、引張強度が９５０ＭＰａ以上とされ、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上８０％ＩＡＣＳ以下とされている。また、外被７がＥＴＦＥから形成され、その厚さが１０μｍ以上３０μｍ以下とされ、外径が０．３５ｍｍ以下とされている。この中心導体２と外被７との組み合わせにより、端末処理時における不具合や伝送損失の増加を生じさせることなく、良好な屈曲性を確保しつつ細径化された同軸電線１とすることができる。よって、回転や摺動など相対移動される筐体間を電気的に接続するために狭い収容スペースに収容される伝送性能に優れた同軸電線として良好に用いることができる。

ここで、同軸電線１の中心導体２の導電率が７０％ＩＡＣＳ未満であると、信号伝送時に中心導体２の内部に発生するジュール熱が増大して伝送損失が顕著となる傾向があり、一方、導電率が８０％ＩＡＣＳを超えると中心導体２の引張強度が低下してしまう。つまり、導電率と引張強度とは、通常、相反する傾向にある。本実施形態では、１重量％以上３重量％以下の銀を含有した線径０．０１０ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下の銅合金線３を撚り合わせることにより、中心導体２における高導電率と大きな引張強度とを同時にかつ確実に達成することが可能となる。

例えば、０．６重量％の銀を含有した銅合金線を用いて中心導体を構成した場合、導電率は約９０％ＩＡＣＳとなるが、引張強度は７００〜８００ＭＰａ程度に低下してしまう。つまり、０．６重量％の銀を含有した銅合金線から中心導体を構成した場合、導電性は良好であるが屈曲性や耐久性は低下してしまう。

本実施形態のように、外被７をＥＴＦＥから形成した同軸電線１によれば、組み立て加工でのハンドリング時や収容スペースへの実装時に、外被７が破ける不具合を防止することができる。
例えば、１００セットの製品に電線を実装した際に電線に傷がついて外傷不良となる不良回数は、ＰＦＡで外被７を形成した場合では３回発生したが、ＥＴＦＥで外被７を形成した場合では０回であった。ＥＴＦＥはＰＦＡに比べて引張破断強度が１．３倍程度、伸度が１．２倍程度であり、端末加工時に傷が付きにくいと考えられる。

また、最外層の外被７を形成する樹脂のＭＦＲが２５以上４５以下であるので、外被７を薄肉で押出成形することができる。
また、上記実施形態の同軸電線１は、中心導体２の外周側に隣接する絶縁体４がＰＦＡから形成されているので絶縁体の誘電率が低く、極細径でありながら低容量の電線を得ることができる。また、絶縁体をＰＦＡから形成して外被をＥＴＦＥから形成する場合、絶縁体（ＰＦＡ）の方が融点が高く、外被を押出被覆するときに、絶縁体が熱のダメージを受けることがなく好ましい。

なお、ＥＴＦＥは良好な機械的特性を有するが、誘電率は、ＰＦＡが約２．１であるのに対してＥＴＦＥが２．６〜２．７であるため、ＥＴＦＥは低容量が要求される電線の絶縁体４としては不向きである。

次に、上記の同軸電線１を製造する方法について説明する。
まず、１重量％以上３重量％以下（好ましくは２重量％）の銀を含有した銅合金からなる極細径の７本の銅合金線３を撚り合わせて中心導体２とする。
そして、この中心導体２の外周に、絶縁体４となるＰＦＡを押し出し被覆する。
なお、絶縁体４は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂テープを巻き付けて構成しても良い。
例えば、銀を１〜３重量％含む直径０．０２５ｍｍの導体（銀銅合金線）を７本撚り合わせて、直径０．０７５ｍｍの中心導体２とする。それに厚さ０．０５０ｍｍの発泡ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）テープを螺旋巻きする。その上に、厚さ０．００４ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）テープを螺旋巻きする。導体の寸法や絶縁体の厚さをより小さくしてより細径にしたものでもよい。

次に、絶縁体４の外周に、導電性金属の複数本の細径線材を編組または横巻きして外部導体６を設ける。

その後、外部導体６の外周に、外被７となるＭＦＲが２５以上４５以下のＥＴＦＥを押出被覆し、厚さが１０μｍ以上３０μｍ以下の外被７を形成する。これにより、外径が０．３５ｍｍ以下の同軸電線１とする。
なお、外部導体６の外周に、ＰＥＴなどの樹脂テープを押さえ巻きとして巻き付けてから外被７を形成しても良い。

ここで、ＥＴＦＥを押出被覆して同軸電線１の最外層に外被７を形成するには、押出成形に用いるダイス及びポイントを選択することにより、成形条件である引き落とし比を、２５０以上１０００以下とする。
引き落としによる外被の押出成形の様子を、図４に示す。
ダイス１１とポイント１２の間の樹脂流路１３にＥＴＦＥ樹脂を供給する。ポイント１２の中心を通貫通孔に外部導体が巻かれた電線（被覆前コア）８を通過させる。ダイス１１とポイント１２の間の出口から押し出された樹脂７は、すぐには被覆前コア（外部導体）８には接触せず、だんだん細くなって出口から離れた地点で被覆前コア８に接触して被覆される。

引き落とし比は、（ダイス内径）^２−（ポイント外径）^２／（電線仕上がり径）^２−（被覆前コア径）^２で求められる。ＥＴＦＥが電線の被覆に使用される場合、引き落とし比は通常５０ないし１００である。本発明はそれを２５０以上と従来になく大きな値とすることにより、薄肉のＥＴＦＥ外被を実現することに成功した。メルトフローレート（ＭＦＲ）が２５（ｇ／１０分）以上４５（ｇ／１０分）以下（温度２９７℃、荷重５ｋｇ）であるものを使用することにより引き落とし比をこの範囲とすることができた。
これにより、外部導体６の外周に、厚さ１０μｍ以上３０μｍ以下の外被７を形成することができる。

そして、上記の電線の製造方法によれば、端末処理時における不具合や伝送損失の増加を生じさせることなく、良好な屈曲性及び優れた耐久性を確保しつつ細径化された同軸電線１を円滑に製造することができる。
本発明の同軸電線２は、複数本束ねられた多心ケーブルとして使用されることもある。例えば、２０〜５０本の同軸電線を並列させてフラットな形状としてコネクタに接続した多心ケーブルが携帯電話などに使用される。この多心ケーブルは両端はフラットな形状であるが中間部分が丸く束ねられていることもある。コネクタの代わりにＦＰＣ（フレキシブル基板）やＰＷＢ（プリント基板）に接続されることもある。あるいは、複数本のテープを集合してテープで巻いたりチューブで覆うなどしてユニットとし、そのユニットをさらに複数集合して外被で覆った多心ケーブルが医療用機器などに使用される。ユニット中の同軸電線、あるいはユニットが撚られることもある。多心ケーブルの外被の内側に複数のユニットを一括してシールドするシールド層が設けられることもある。

下記実施例及び比較例の同軸電線を用意し、それぞれの同軸電線についての屈曲試験を行った。

（１）屈曲試験方法
図３に示すように、４０本の同軸電線にＰＴＦＥテープを螺旋状に巻き付けることにより束ねたバンドルＢを一対のマンドレル２１の間に通し、バンドルＢの下端に錘２２を取り付け、バンドルＢの上端を把持し、それぞれのマンドレル２１側へ屈曲させ、同軸電線の断線の有無を調べた。なお、同軸電線は揃えずに束ね、ＰＴＦＥテープは、バンドルＢの両端で接着テープによって固着した。

（２）同軸電線
中心導体の周囲に、絶縁体、外部導体及び外被を同軸状に順次積層して以下に示す構成の実施例及び比較例の同軸電線（ＡＷＧ＃４６）を用意する。

（実施例）
中心導体：２重量％の銀を含有した線径０．０１６ｍｍの銅合金線を７本撚り合わせる
中心導体径：０．０４８ｍｍ
絶縁体：ＰＦＡ
絶縁体厚さ：０．０３５ｍｍ
絶縁体径：０．１１８ｍｍ
外部導体：線径０．０２５ｍｍの錫めっき錫銅合金
電線の外部導体部分の径：０．１６８ｍｍ
外被：ＥＴＦＥ
外被厚さ：０．０２５ｍｍ
外被径：０．２２０ｍｍ

（比較例）
中心導体：０．６重量％の銀を含有した線径０．０１６ｍｍの銅合金線を７本撚り合わせる
中心導体径：０．０４８ｍｍ
絶縁体：ＰＦＡ
絶縁体厚さ：０．０３５ｍｍ
絶縁体径：０．１１８ｍｍ
外部導体：線径０．０２５ｍｍの錫めっき錫銅合金
外部導体径：０．１６８ｍｍ
外被：ＰＦＡ
外被厚さ：０．０２５ｍｍ
外被径：０．２２０ｍｍ

（３）試験条件
（３−１）
屈曲角度：±９０度
速度：３０（往復回／分）
マンドレル径：６ｍｍ
錘による荷重：１．９６（Ｎ）（２００（ｇｆ））
（３−２）
屈曲角度：±９０度
速度：３０（往復回／分）
マンドレル径：２ｍｍ
錘による荷重：２（Ｎ）

（４）試験結果
（４−１）試験条件（３−１）での屈曲試験結果
実施例、比較例とも三つの試料について屈曲試験を行い評価した。
実施例では、３０万回の屈曲においても同軸電線の断線がなかった。これに対して、比較例では、十数万回で束ねた同軸電線のいずれかが断線した。
（４−２）試験条件（３−２）での屈曲試験結果
実施例、比較例とも三つの試料について屈曲試験を行い評価した。実施例では、平均３７０００回の屈曲で同軸電線が断線した。これに対して、比較例１では、平均２６０００回の屈曲で同軸電線が断線した。この結果、実施例が比較例よりも耐屈曲性に優れることがわかった。

実施例では、１重量％以上３重量％以下の銀を含有した線径０．０１０ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下の銅合金線を撚り合わせて中心導体としてその引張破断強度を９５０ＭＰａ以上としたことと外被をＰＦＡに代えてＥＴＦＥとしたことが耐屈曲性向上の原因と考えられる。ＰＦＡの伸度が３４０〜４００％であるのに対して、ＥＴＦＥの伸度が４００〜４５０％と１．２倍程度となっている。

次に、実施例（銀２重量％含有銀銅合金中心導体）と比較例（銀０．６重量％含有銀銅合金中心導体）との減衰量を測定した。実施例では、５００ＭＨｚで７．５ｄＢ／ｍ、比較例では５００ＭＨｚで７．２ｄＢ／ｍと同等であった。

１：同軸電線、２：中心導体、４：絶縁体、６：外部導体、７：外被

Claims

中心導体の周囲に、絶縁体、外部導体及び外被が同軸状に順次積層された同軸電線であって、
前記中心導体は、１重量％以上３重量％以下の銀を含有した線径０．０１０ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下の銅合金線を撚り合わせることにより、引張強度が９５０ＭＰａ以上、導電率が７０％ＩＡＣＳ以上８０％ＩＡＣＳ以下とされ、
前記外被は、メルトフローレートが２５以上４５以下であるＥＴＦＥからなり、厚さ１０μｍ以上３０μｍ以下とされ、外径が０．３５ｍｍ以下とされていることを特徴とする同軸電線。
請求項１に記載の電線であって、
前記中心導体の外周側に隣接する前記絶縁体がＰＦＡから形成されていることを特徴とする同軸電線。
請求項１または２に記載の同軸電線を複数本束ねた多心ケーブル。
中心導体の周囲に、絶縁体、外部導体及び外被が同軸状に順次積層された同軸電線の製造方法であって、
１重量％以上３重量％以下の銀を含有した線径０．０１０ｍｍ以上０．０２５ｍｍ以下の銅合金線を撚り合わせて中心導体を構成し、
前記中心導体の外周に絶縁体を被覆し、
前記絶縁体の外周に外部導体を巻き、
さらに、前記外部導体の外周をメルトフローレートが２５以上４５以下であるＥＴＦＥからなる樹脂で厚さ１０μｍ以上３０μｍ以下で押出被覆した外被によって覆い、外径を０．３５ｍｍ以下とすることを特徴とする同軸電線の製造方法。