专利名称：半刚性电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及半刚性电缆(半刚性同轴电缆)，特别是涉及将在低温下使用的高频器件与室温下的装置进行连接的半刚性电缆。
背景技术：
现在，高温超导滤波器已在移动通信、卫星通信等中使用。在这种情形下，高温超导滤波器设置在冷冻机内部，被冷却至70K(开尔文)左右的温度使用。然后，用半刚性电缆将冷冻机中的滤波器与在冷冻机外的室温下的装置连接。因此，为了减小冷冻机的负荷，能够使用更小型的、冷却能力低的、轻而小的冷冻机，必须将通过半刚性电缆传导、从室温流入冷却台(由冷冻机产生的低温部)的热流入量抑制到较低的值。
但是，当为了减小热流入量而加长所使用的半刚性电缆时，或者将半刚性电缆制细时，电磁波信号的传输损耗增大，这是不希望的。另外，在改变导体材料时虽发现了些许改善，但根据维德曼-弗朗兹定律，导电率基本上与金属材料的热传导率成正比，所以当减少热流入量时，电磁波信号的损耗将增大。
在这样的技术背景下，如在库莱依德拜斯公司(クライオデバイス社)的制品中看到的那样，对连接低温环境与室温环境的半刚性电缆，开发了借助于在由氟树脂构成的电介质层的外侧电镀作为良导体的铜薄膜来形成与热流入量关系最大的外部导体(配置在同轴电缆的外周侧的导体)的方法。按照此方法，作为外部导体的铜的厚度为10微米左右，由于铜的例如2GHz的趋肤深度(传输信号所必须的深度)为1微米左右，所以具有足以不会导致损耗增大的程度的厚度。另外，由于通常的半刚性电缆的外部导体的厚度在0.1mm以上，所以通过将外部导体的厚度减薄至10％左右，可以将通过外部导体传导来的热流入量也减少至10％左右。
另外，作为技术领域与本发明的相类似的在先申请的发明例，有在特开平9-129041号公报中公开的《同轴电缆》。该同轴电缆通过将外部导体制成导热性差的外侧外部导体与导电性好的内侧外部导体的二重结构，实现了对导电性的确保和对从电缆外侧向内侧的热传递的抑制。
但是，由于现有的半刚性电缆的外部导体的材料是良导体，热传导良好，另外，例如使用铜等时，考虑到机械强度，外部导体还具有足够的厚度，因而热量可以简单地从冷却台(冷冻室内部等的低温部)外向内流动，几乎不能够屏蔽热量的流入。
另外，对于上述库莱依德拜斯公司的半刚性电缆，利用弯曲加工，特别容易在较薄的外部导体上产生裂纹或破裂，因此存在导电面容易断开这样的可靠性方面的问题。另外，为了确保可靠性，可以考虑机械强度和耐用寿命而使用结实的电缆，但这样一来，会存在确保冷冻机的冷却能力和由于电费等而产生的较高成本的问题。
还有，在在先申请的发明例1中，如在 段写明的那样，外侧外部导体，无论信号传输如何，作为外侧外部导体的目的，是抑制热量向内侧外部导体的传递。即，由于其目的在于抑制热量向内侧流入，因而作为本发明想要得到的应对在电缆的长度方向的，或者说对通过电缆的剖面流动的热量流入的措施是不合适的。
下面进行更具体的说明，如果按照在先申请的发明1，为了使热量不流入内侧外部导体，希望外侧外部导体的厚度尽可能地厚。例如，若用1cm厚的不锈钢，作为不良热导体有极大的作用，虽然会因热流入量的平衡而发生变动，但容易得到几度到几十度的温度差。可是，本发明为了在电缆的长度方向进行热屏蔽，即为了抑制通过电缆剖面的热量流入，对于电缆的剖面，即使是不良热导体的部分，也希望将其制得薄些。在在先申请的发明例1的同轴电缆中，为了使热量难以从电缆剖面的外侧向内侧方向流动，以及为了确保机械强度，如上所述，希望外侧外部导体的厚度大些。即，在电缆的长度方向热量容易从冷却台外向内流动，因而冷冻机的成本提高。如以上所述，本发明的半刚性电缆不是为了在先申请的发明例1的目的，在先申请的发明例1也解决不了本发明的课题。
发明内容
鉴于这些情况，本发明的目的在于提供既将信号传输损耗抑制小，又使通过电缆剖面流入的热流入量减少，而且在导电方面也不易变差的、可靠性高的半刚性电缆。
为达到此目的，本发明具有以下的特征。
本发明的半刚性电缆，同轴状地设有内部导体、比该内部导体靠向外周的电介质以及比该电介质靠向外周的外部导体，上述外部导体具有由内侧外部导体和外侧外部导体构成的2重结构，其特征在于上述内侧外部导体以与上述外侧外部导体相接触的方式设置，在上述内侧外部导体与上述电介质之间设有膜片。
另外，本发明的半刚性电缆，同轴状地设有内部导体、比该内部导体靠向外周的电介质以及比该电介质靠向外周的外部导体，上述外部导体具有由内侧外部导体和外侧外部导体构成的2重结构，其特征在于上述内侧外部导体由具有高导电性的材料构成，上述外侧外部导体由热传导率比上述内侧外部导体材料低1至2个数量级的材料构成，上述外侧外部导体具有减小到了足以抑制沿电缆长度方向的热量流入的厚度。
本发明的半刚性电缆，如上述的一系列技术方案所示，用2重结构制造了外部导体，作为内侧外部导体，使用了具有高导电性的材料(良导体)，作为外侧外部导体，使用了热传导率比铜等良导体的低1至2个数量级的材料制造的管子。在该管子内插入使蒸镀了作为内侧外部导体的良导体的那一个面朝向外侧方向的高分子膜片和比该高分子膜片靠内侧的电介质等。此结构既因作为外侧外部导体的管子所具有的机械强度保持了高可靠性，又因剖面面积比较大的该管子自身的热传导率低以及对内侧外部导体使用了良导体而不导致损耗增大，另外，还由于高分子膜片作为膜可以很薄，因而剖面面积极小，所以能够保持对在电缆剖面上流动的热量热传导性能差的状态。
另外，本发明的半刚性电缆的内侧外部导体的厚度最好在1微米以上，10微米以下。如上所述，由于铜的2GHz的趋肤深度为1微米左右，所以该内侧外部导体的厚度为趋肤深度的1倍至10倍左右，是足以能够抑制信号的传输损耗变差的厚度。另外，如上所述，由于通常的半刚性电缆的外部导体的厚度在0.1mm以上，库莱依德拜斯公司的制品为10微米左右，所以上述内侧外部导体的厚度薄至通常的半刚性电缆的外部导体的几十之一到几百分之一，是不显出高导热性的程度的厚度。
第1图是示出将本发明的第1实施方式的半刚性电缆逐次切断的状态的斜视图，第2图是简略地示出本发明的第1实施方式的半刚性电缆的剖面结构的图，第3图是简略地示出本发明的第2实施方式的半刚性电缆的剖面结构的图，第4图是示出用于制造第3图的半刚性电缆的内侧外部导体(金属膜)5的装置的说明图。
具体实施例方式
下面利用附图详细说明本发明的半刚性电缆。
第1图是示出将本发明的第1实施方式的半刚性电缆逐次切削的状态的斜视图。第2图是简略地示出本发明的第1实施方式的半刚性电缆的剖面结构的图。如第1图、第2图所示，在本实施方式的半刚性电缆中，黄铜制导线1、镀银层2、电介质3、高分子膜4、良导体膜5、金属管6从轴心依次设置成同轴状。即，设有以下部分黄铜制导线1，附有借助于电镀具有高导电性的银而形成的镀银层2；电介质3，由氟树脂制成；高分子膜4，用蒸镀法附着了良导体膜(内侧外部导体)5；金属管6，为外侧外部导体，其热传导率低。另外，第1图示出了将高分子膜4和蒸镀在高分子膜4上的良导体膜5作为1层进行切削的状态。
这里，高分子膜4设置在电介质3的外周，使得蒸镀了良导体膜5的那一面为外周方向，使该良导体膜5与金属管6的内壁接触，在整个电缆中保持良好的电接触。关于该良导体膜5的材料，只要是具有高导电性的材料，什么样的材料都可以，但是，最好是从铜、铝、银、金中选择出的至少1种材料。当对良导体膜5选择这样的具有高导电性的材料、选择聚酰亚胺膜或聚酯膜作为高分子膜的材料、选择用蒸镀法使良导体膜5向高分子膜上附着时，对附着了导体厚度约5微米的良导体膜5的膜片可以使用市售品。即，可以在比上述趋肤深度充分厚、热量流入不大的1微米以上10微米以下的厚度范围内，利用能廉价得到的原材料。另外，借助于在高分子膜4上蒸镀良导体膜5的结构，可以不损坏高分子膜4地将良导体膜5附着其上，从而可以廉价地提供与在电介质3上直接附着良导体膜5相比导电方面不易变差、可靠性高的电缆。
作为附着了上述的导体厚度约5微米的良导体膜5的市售膜片，一般是在高分子膜4上蒸镀铝或铜，但并不限于此，只要蒸镀的良导体膜5的材料具有高的导电性，什么样的膜片都可以，从而可以使用能廉价得到的制品。
另外，作为金属管6，当使用例如不锈钢制的壁厚为0.1mm的管子时，该管的热传导大致可以被抑制到与采用厚度为1微米的铜管时相同的程度。这样，通过对作为外侧外部导体的金属管6使用热传导率低的材料，最好是从CuNi、不锈钢合金、黄铜、BeCu中选择出的至少1种材料，可以大幅度降低通过电缆剖面的热流入量。即，通过利用热传导率比铜等良导体低1至2个数量级的材料作为外侧外部导体，对于通过壁厚为数百微米的外侧外部导体而来的热量流入，最终也可以抑制到可与厚度为数微米最差为数十微米左右的铜管相比拟的程度的热量流入。当制造这样的厚度的铜管时，强度极差、难以制造、难以处理，与此相对，当如上所述那样选择不锈钢制的壁厚为0.1mm的管子作为金属管6时，则强度极大、易于处理，并且由于这样的产品有市售，从而廉价地获得。
对电介质3虽然采用了最通常使用的氟树脂，但只要是电介质就可以，不限于此，也可以是其他材料。
镀银层2是用在黄铜制的导线1的外周电镀而形成的。这样，通过用具有高导电性的镀银层2和热传导率低的黄铜制导线1的2重结构来制造内部导体，与制作成通过轴心的良导体的导线相比，可以预期与外部导体的2重结构相同，具有一定的抑制通过剖面的热流入量的效果。但是，由于与外部导体相比占据电缆剖面的面积小，所以与外侧外部导体的2重结构相比，其效果也略小一些。
借助于如以上这样进行构成，本发明的半刚性电缆，由于即使在弯曲加工等情况下在内侧外部导体(良导体膜5)上产生裂纹，该裂纹也是极窄的，所以可以通过与其电接触的外侧外部导体(金属管6)确保导通。这样，由于能够确保导通，所以即使在采用机械弯曲加工时产生了裂纹，也可以确保高可靠性。另外，在对该裂纹部分通过外侧外部导体而确保导通时，由于裂纹的宽度极窄，因而即使经由外侧外部导体，损耗也几乎可以忽略。即，在经由热传导率低的金属管6以确保导通时，由于经由因是金属管6而电导率低的部分的距离极短，所以用金属管6进行导通所致的信号的传输损耗微小到不构成问题的程度。这样，可以在不对信号传输产生影响的情况下，使半刚性电缆的可靠性显著提高。
下面说明本发明的第2实施方式的半刚性电缆。
第3图是简略地示出本发明的第2实施方式的半刚性电缆的剖面结构的图，第4图是示出用于制造第3图的半刚性电缆的内侧外部导体(金属膜)5的装置的说明图。
第2实施方式的半刚性电缆与第1实施方式的半刚性电缆(第2图)相比，在省略高分子膜4这一点和利用电镀形成良导体膜(内侧外部导体)5这一点是不同的。由于其他构成要素与第1实施方式的半刚性电缆(第2图)的相同，所以对这些构成要素的说明从略。
在第2实施方式中，利用电镀在热传导率低的金属管6(外侧外部导体)的内表面形成良导体膜(内侧外部导体)5。因此，在本实施方式中，由于不需要第1实施方式中的高分子膜4，所以将其省略(参照图3)。关于良导体膜5和金属管6的材料、厚度，可与在第1实施方式中的说明相同地构成。
利用电镀形成良导体膜(内侧外部导体)5的方法如以下所述。如图4所示，将热传导率低的金属管6(外侧外部导体)浸入含有由膜5的材料构成的金属离子的电镀液7中，一面利用泵8使该电镀液7循环，一面利用电源10在对置电极9与金属管6之间进行通电。这时，金属管6表面中的没有形成膜5的部分被密封带、保护层等防电镀液附着覆盖层11覆盖。金属管6的外表面中的未被防电镀液附着覆盖层11覆盖的部分(参照图4)的设置是为了在将连接器与该部分结合时焊锡容易附着。在未被防电镀液附着覆盖层11覆盖的金属管6的表面(与电镀液7接触的表面)上，形成了电镀的良导体的金属膜5。使用此方法，由于外侧外部导体由管子形成，可以利用泵8使电镀液7在管6内循环，故而可以防止在电镀的金属膜5上出现不均匀的现象，得到均匀的金属膜5。迄今未发现使电镀液在细的管内循环的方法。另外，用现有的电镀方法，由于随着电镀的进行，管6内电镀液7的浓度减小，所以常常在电镀的金属膜5上出现不均匀的现象。
这样，在作为外部导体的金属管6的内表面上形成了良导体膜5(内侧外部导体)。
本实施方式的半刚性电缆，可以得到与利用第1实施方式的半刚性电缆所得到的效果相同的效果。
另外，上述的实施方式是本发明的优选实施方式，显然，在不脱离本发明的技术思想的的范围内可以适当地进行变更。
产业上利用的可能性根据以上的说明可知，按照本发明的半刚性电缆，借助于设置在高分子膜上蒸镀1微米以上10微米以下的良导体膜的内侧外部导体和为热传导率低的金属管的外侧外部导体，并使它们电接触，可以求得信号的传输损耗小，通过电缆剖面流入的热流入量少，价格便宜，维持低温部的冷冻机的负担减小。
另外，按照本发明的半刚性电缆，通过设置蒸镀了作为内侧外部导体的良导体膜的高分子膜，并使该良导体膜与作为外侧外部导体的热传导率低的金属管电接触，可以求得价格便宜，不增大信号的传输损耗，以极高的可靠性确保信号的导通。
权利要求
1.一种半刚性电缆，同轴状地设有内部导体、比该内部导体靠向外周的电介质以及比该电介质靠向外周的外部导体，上述外部导体具有由内侧外部导体和外侧外部导体构成的2重结构，其特征在于上述内侧外部导体以与上述外侧外部导体相接触的方式设置，在上述内侧外部导体与上述电介质之间设有膜片。
2.如权利要求1所述的半刚性电缆，其特征在于上述内侧外部导体被蒸镀在上述膜片的单面上。
3.如权利要求1所述的半刚性电缆，其特征在于上述内侧外部导体具有1微米以上10微米以下的厚度。
4.如权利要求1所述的半刚性电缆，其特征在于上述膜片是高分子膜片。
5.如权利要求1所述的半刚性电缆，其特征在于上述内侧外部导体由从铜、铝、银和金中选择出的至少1种材料构成。
6.如权利要求1所述的半刚性电缆，其特征在于上述外侧外部导体由从CuNi、不锈钢合金、黄铜和BeCu中选择出的至少1种材料构成。
7.一种半刚性电缆，同轴状地设有内部导体、比该内部导体靠向外周的电介质以及比该电介质靠向外周的外部导体，上述外部导体具有由内侧外部导体和外侧外部导体构成的2重结构，其特征在于上述内侧外部导体由具有高导电性的材料构成，上述外侧外部导体由热传导率比上述内侧外部导体材料低1至2个数量级的材料构成，上述外侧外部导体具有减小到了足以抑制沿电缆长度方向的热量流入的厚度。
8.如权利要求7所述的半刚性电缆，其特征在于上述外侧外部导体由即使在具有减小到了足以抑制沿电缆长度方向的热量流入的厚度的厚度时，也还具有足够的机械强度的材料构成。
9.如权利要求8所述的半刚性电缆，其特征在于上述材料是不锈钢合金。
10.如权利要求1或7所述的半刚性电缆，其特征在于上述内部导体具有2重结构，该2重结构由用具有高导电性的材料构成的内侧内部导体以及用导热性差的材料构成的外侧内部导体构成。
11.一种半刚性电缆，同轴状地设有内部导体、比该内部导体靠向外周的电介质以及比该电介质靠向外周的外部导体，上述外部导体具有由内侧外部导体和外侧外部导体构成的2重结构，其特征在于上述内侧外部导体在上述外侧外部导体的内表面上形成。
12.如权利要求11所述的半刚性电缆，其特征在于上述内侧外部导体借助于电镀在上述外侧外部导体的内表面上形成。
13.如权利要求12所述的半刚性电缆，其特征在于上述内部导体具有2重结构，该2重结构由用具有高导电性的材料构成的内侧内部导体以及用导热性差的材料构成的外侧内部导体构成。
14.一种半刚性电缆用的外部导体的制造方法，用于同轴状地设有内部导体、比该内部导体靠向外周的电介质以及比该电介质靠向外周的外部导体的半刚性电缆，其特征在于至少将上述外部导体的内表面浸在电镀液中，将上述外部导体作为一个电极，一面通电，一面使该电镀液沿上述外部导体的长度方向循环流动，由此得到借助于电镀在上述外部导体的内表面上形成了内侧外部导体的2重结构的外部导体。
15.一种电子装置，其特征在于内置在用权利要求1、7或11所述的半刚性电缆连接的、在低温下使用的器件。
全文摘要
在本发明的半刚性电缆中，以各自同轴的方式设置了黄铜制导线1，附有借助于电镀具有高导电性的银的电镀形成的镀银层2；电介质3，用氟树脂制成；高分子膜4，用蒸镀法附着了良导体膜(内侧外部导体)5；金属管6，为外侧外部导体，其热传导率低。该高分子膜4以如下方式设置使良导体膜5朝向外周方向地插入金属管6中，良导体膜5有金属管6电接触。使良导体膜5的厚度在1微米以上10微米以下的范围内。
文档编号H01B12/02GK1547750SQ0281653
公开日2004年11月17日 申请日期2002年8月21日 优先权日2001年8月22日
发明者服部涉 申请人:日本电气株式会社