差分信號用電纜、傳輸電纜及差分信號用電纜的制造方法
【專利說明】
[0001] 本申請為2010年10月12日遞交的、申請號為201010506544. 7、發明名稱為"差 分信號用電纜以及使用它的傳輸電纜"的專利申請的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及為了傳輸數Gbps以上的高速數字信號而使用的差分信號用電纜以及 使用它的傳輸電纜、以及差分信號用電纜的制造方法，特別是涉及信號波形惡化小的差分 信號用電纜以及使用它的傳輸電纜、以及差分信號用電纜的制造方法。
【背景技術】
[0003] 在處理數Gbps以上的高速數字信號的服務器、路由器、存儲產品等中，在電子設 備之間或電子設備內的基板之間的信號傳輸中使用基于差分信號的信號傳輸。電子設備之 間或電子設備內的基板之間通過差分信號用電纜進行電連接。
[0004] 在基于差分信號的信號傳輸中，使用使相位反相后的兩個信號，在接收側合成并 輸出兩個信號的差分。差分信號用電纜具備用于傳輸使相位反相后的兩個信號的兩條信號 用導體（導線、芯線）。
[0005] 在差分信號用電纜中，因為在兩條信號用導體中流動的電流朝著相互相反的方向 流動，所以向外部放射的電磁波減小。此外，在差分信號用電纜中，從外部收到的噪音在兩 條信號用導體中相等地重疊，所以通過在接收側合成并輸出兩個信號的差分，可以消除噪 音導致的影響。根據這些理由，為了傳輸高速數字信號，基于差分信號的信號傳輸是合適 的。
[0006] 作為現有的差分信號用電纜，具有把通過絕緣體包覆信號用導體而得的兩條絕緣 電線絞合成對的雙絞線電纜。雙絞線電纜價格便宜在平衡性方面優秀，并且容易彎曲，所以 廣泛用于中距離的信號傳輸。
[0007] 但是，該雙絞線電纜沒有相當于大地的導體，所以容易受到在電纜附近放置的金 屬的影響，特性阻抗不穩定。因此，在雙絞線電纜中存在在數GHz的高頻區域中信號波形容 易變形的問題。因為這樣的理由，雙絞線電纜幾乎不用于數Gbps以上的傳輸線路。
[0008] 另一方面，作為其他差分信號用電纜，具有不絞合而是并行地配置兩條絕緣電線， 通過屏蔽用導體包覆這兩條絕緣電線而得的雙軸電纜。雙軸電纜與雙絞線電纜相比，兩條 導體之間的物理長度的差異較小，此外，以屏蔽用導體包覆兩條絕緣電線的方式設置，所以 即使在電纜附近設置金屬，特性阻抗也不會變得不穩定，此外，耐噪音性高。因此，雙軸電纜 用于比較高速短距離（數米至數十米）的信號傳輸。
[0009] 在雙軸電纜的屏蔽用導體中，具有使用帶有導體的帶（金屬箔帶）的屏蔽用導體、 使用編織線的屏蔽用導體、此外還有附加了接地用的加蔽線的屏蔽用導體等。
[0010] 作為一個例子，圖8表示了在專利文獻1中公開的雙軸電纜的橫截面圖。
[0011] 圖8所示的雙軸電纜81，在通過絕緣體83使信號用導體82絕緣而得的兩條絕緣 電線84的周圍纏繞或者縱向附加屏蔽用導體85,該屏蔽用導體85由在聚乙烯帶上粘貼鋁 等金屬箔所得的金屬箔帶形成，并且，在該屏蔽用導體85的周圍包覆用于保護電纜內部的 護套86。
[0012] 在屏蔽用導體85和絕緣電線84之間，與屏蔽用導體85的導電面（金屬箔）接觸 地縱向添加加蔽線87,該加蔽線87接地。
[0013] 但是，為了傳輸數Gbps以上的高速信號，需要降低兩條信號用導體中的兩個信號 的傳輸時間的差，即偏移（skew)。這是因為當偏移增加時，在接收側將兩個信號的差分合成 輸出的數字信號的波形變形。例如，在相當于lOGbps的高速信號傳輸中，即便是數ps的偏 移也會使信號品質惡化。此外，最近根據降低EMI (Electromagnetic Interference :電磁 干擾）的需要，還要求將差分同模轉換量抑制得較低。
[0014] 圖9所示的雙軸電纜91通過絕緣體93 -同包覆兩條信號用導體92,在該絕緣體 93的周圍纏繞或者縱向附加由金屬箔帶形成的屏蔽用導體94,并且在該屏蔽用導體94的 周圍包覆用于保護電纜內部的護套95(專利文獻2)。
[0015] 在該雙軸電纜91中，通過用一個絕緣體93-起包覆兩條信號用導體92,抑制絕緣 體93的介電常數的差，減小偏移。
[0016] 圖10所示的雙軸電纜101使用發泡劑帶105覆蓋通過絕緣體103包覆信號用導 體102而得的兩條絕緣電線104的周圍，在該發泡劑帶105的周圍包覆由金屬箔帶形成的 屏蔽用導體106,并且在屏蔽用導體106的周圍包覆護套107。在發泡劑帶105和屏蔽用導 體106之間，與屏蔽用導體106的導體面（金屬箔）接觸地縱向附加加蔽線108 (專利文獻 3) 〇
[0017] 在該雙軸電纜101中，在通過屏蔽用導體106覆蓋兩條絕緣電線104之前，纏繞作 為絕緣體的發泡劑帶105,使信號用導體102與屏蔽用導體106的距離相對地離開，由此加 強兩條信號用導體102的電磁耦合（電磁方面的耦合），減小了偏移。
[0018] 圖11所示的雙軸電纜111，在通過由發泡體形成的絕緣體113包覆信號用導體 112而得的兩條絕緣電線114的周圍纏繞或者縱向附加由金屬箔帶形成的屏蔽用導體115， 并且在該屏蔽用導體115的周圍包覆護套116 (專利文獻4)。在該雙軸電纜111中，通過發 泡體形成絕緣體113,在通過帶狀的屏蔽用導體115包覆兩條絕緣電線114時，緊緊地纏繞 使得絕緣體113稍微變形來減小信號用導體112彼此之間的距離。由此，兩個信號用導體 112的電磁耦合變強，偏移減小。
[0019] 但是，在圖9的雙軸電纜91中，使用一個絕緣體93-同包覆兩條信號用導體92， 由此來減小偏移，但僅是簡單地使用絕緣體93 -同包覆，稍微留有絕緣體93內部的介電常 數的分布或屏蔽形狀的左右對稱性的偏差，所以在相當于lOGbps的高速信號的傳輸中，偏 移和差分同模轉換量都無法得到足夠的降低效果。
[0020] 此外，在圖10的雙軸電纜101中增加了纏繞發泡劑帶105的工序，所以無法避免 成本的增加。并且，當不使用厚度為〇. 2mm這樣的具有某種程度厚度的發泡劑帶105時， 無法得到減小偏移的效果，因此根據發泡劑帶105的重疊情況，左右對稱性被破壞，產生偏 移或差分同模轉換量增大、或者特性阻抗發生變動的問題。因此，需要精密地控制發泡劑帶 105的重疊情況，但在實際的工序中非常困難。
[0021] 并且，在圖11的雙軸電纜111中，通過纏繞帶狀的屏蔽用導體115使絕緣體113 變形，但信號用導體112彼此之間的距離的控制困難，左右對稱性被破壞，由此產生偏移或 差分同模轉換量增大、特性阻抗發生變動等問題。
[0022] 此外，在電氣特性的方面，為了增強兩個信號導體的電磁耦合，當不增大電纜的外 徑或者不使信號用導體變細時，還存在無法獲得希望的特性阻抗（差分阻抗）的問題。即， 在不變更電纜外徑時必須使信號用導體變細，所以無法避免電纜的傳輸損耗的增大。并且， 在電磁耦合過強時，同相的特性阻抗增大，所以對于同相輸入成分，特性阻抗變得不匹配。 結果，引起同相成分的反射，產生EMI等問題。
[0023] 此外，在安裝方面，為了增強兩個信號用導體的電磁耦合，需要相對于電纜的外徑 使信號用導體的間隔相對地變窄，但在把雙軸電纜通過焊接等安裝在基板或連接器上時， 連接間距減小，存在連接作業變得困難的問題。
[0024] 通常，考慮左右的對稱性和位置的穩定性，將加蔽線配置在兩條絕緣電線之間 (參照圖8、圖10)，但在連接間距小時（S卩，信號用導體的間隔狹窄時），難以在這樣的配置 下進行連接，必須采取以下的方法：以某種程度將屏蔽用導體剝離，將加蔽線引出至信號