专利名称：用加入基质树脂的导电材料制造的低成本屏蔽电缆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种屏蔽电缆，尤其是由加入基质树脂的导电材料(conductive loaded resin-based material，其它之处简称加入基质树脂的导电材料)模制而成的屏蔽电缆，该材料包括模制时均匀分布在作为基质的树脂中的微导电粉末或微导电纤维或它们的组合。这种制造方法制造出可用于EMF或电子频谱中的导电部件或材料。
背景技术：
屏蔽电缆应用在涉及电磁干扰(EMI)或射频干扰(REI)的许多地方。由于在屏蔽电缆中发送电信号，所以保护该电信号免受能够与所述信号相耦合的周围的EMI/REI源的影响。相反地，屏蔽信号产生很少辐射的EMI/RMI发射。信号的屏蔽常常是计算机，音频电子仪器，航空电子仪器，以及汽车电子仪器中必不可少的。
屏蔽电缆包括三个主要部件信号线，屏蔽，以及外部绝缘。信号线可以包括一单线或多线。例如，同轴屏蔽电缆包括单一信号线。该信号线包括一导体，通常为一分股或编织的金属线，其被绝缘材料环绕。作为另一例子，每一个都包括绝缘导体的双绞线可以布线在电缆中。此外，每一个都包括绝缘导体的大量的导线可以布线平行通过电缆。屏蔽层围绕着信号线。在一个典型的应用中，该屏蔽层连接到一直流参考点以及典型地连接到地。该屏蔽层形成一法拉第罩以阻止在屏蔽信号线和外部源和/或接收器之间的EMI/RFI耦合。最后，一个绝缘材料的外护套环绕着屏蔽层。该外护套防止屏蔽层短接且作为周围屏障以保护屏蔽电缆免受潮湿和机械损伤。
几个现有技术的发明涉及屏蔽电缆装置和制造方法。Horiuchi等人的美国专利6,084,295描述了一个安装在电路板上的半导体器件。导线连接(bond)在半导体器件和电路板之间。导线包括被树脂薄膜绝缘体环绕的金线。在连接之后，导电树脂薄膜形成在导线和半导体器件之上。如果将导电树脂薄膜设置为接地电位，那么连接的导线构成一个同轴电缆线路。导电树脂可以包括银填充剂。Hosaka等人的美国专利申请2002/0142653示出了一连接部件，或连接器，以将同轴电缆和电信号进行连接。该连接部件由导电树脂材料构成。导电树脂材料包括热塑树脂，无铅焊料和金属粉的组合物。Cooray等人的美国专利申请2003/0090345描述了一种形成同轴电缆的方法。首先围绕一导体形成聚合物/树脂。接着，一导电层通过化学反应形成在聚合物/树脂的表面上。导电层形成用于电缆的导电屏蔽。Stipes等人的美国专利6,265,667描述了一种制造同轴电缆的方法。围绕中心导体通过挤压形成绝缘层。通过将金属箔，聚酯带和金属编织物环绕在绝缘层上而形成屏蔽层。Buluschek等人的美国专利5,946,798描述了一种制造同轴电缆的方法。其中描述了用来构成中心导体和绝缘层的步骤。绝缘层通过挤压形成。Moe等人的美国专利6,137,058和美国专利5,926,949各自描述了一种形成同轴电缆的方法。通过挤压围绕中心导体形成聚乙烯泡沫材料。通过首先形成围绕绝缘体的圆柱形接着焊接接缝来形成围绕绝缘体的导电屏蔽。聚合物的外护套于是形成在屏蔽周围。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种有效屏蔽的电缆装置。
本发明的另一目的是提供一种形成屏蔽电缆装置的方法。
本发明的另一目的是提供一种具有由加入基质树脂的导电材料模制成的屏蔽的电缆装置。
本发明的另一目的是提供一种由加入基质树脂的导电材料模制成的电缆屏蔽，其中电缆屏蔽通过挤压形成。
本发明的另一目的是提供一种由加入基质树脂的导电材料模制成的电缆屏蔽，其中电缆屏蔽通过包扎一织物状加入基质树脂的导电材料而形成。
本发明的另一目的是提供一种屏蔽电缆，其中将电缆屏蔽和外护套共同挤压。
根据本发明的目的，实现一种屏蔽电缆装置。该装置包括一导体和围绕导体的导电屏蔽。导电屏蔽包括一加入基质树脂的导电材料，该材料在树脂基质中包括导电材料。
此外，根据本发明的目的，实现一种形成屏蔽电缆装置的方法。该方法包括提供一导体以及形成一环绕该导体的导电屏蔽。导电屏蔽包括一加入基质树脂的导电材料，该材料进一步包括在树脂基质中的导电材料。
在形成本说明书的材料部分的附图中，示出了图1a到1h示出本发明的显示各种不同屏蔽电缆装置的各种优选实施例，所述电缆装置由加入基质树脂的导电材料模制而成。
图2示出了加入基质树脂的导电材料的第一优选实施例，其中导电材料包括粉末。
图3示出了加入基质树脂的导电材料的第二优选实施例，其中导电材料包括微导电纤维。
图4示出了加入基质树脂的导电材料的第三优选实施例，其中导电材料包括导电粉末和微导电纤维。
图5a到5b示出加入基质树脂的导电材料的第四优选实施例，其中导电织物状材料由加入基质树脂的导电材料形成。
图6示出本发明的一优选实施例，其显示了用单独挤压工艺形成单一导体，非绝缘电缆的方法。
图7示出本发明的一优选实施例，其显示了用共同挤压工艺而形成屏蔽电缆的方法，其中共同挤压工艺用以形成电缆屏蔽和外护套。
图8示出本发明的一优选实施例，其显示了用卷绕/包扎工艺形成屏蔽电缆的方法，其中卷绕/包扎工艺用以形成使用织物状加入基质树脂的导电材料的电缆屏蔽。
具体实施例方式
本发明涉及由加入基质树脂的导电材料模制而成的屏蔽电缆，该材料包括模制时均匀分布在作为基质的树脂中的微导电粉末、微导电纤维或它们的组合。
本发明的加入基质树脂的导电材料为加入导电材料的基质树脂，其然后将基质树脂制成导电体而非绝缘体。该树脂为模制部件提供结构的完整性。该微导电纤维，微导电粉末，或它们的组合，在模制处理过程中均匀分布在树脂中，具有电连续性。
可以将加入基质树脂的导电材料模制，挤压或类似加工以提供几乎任何期望的形状或大小。模制的加入基质树脂的导电材料也可以被切割、冲压，或根据注模或挤压的片或棒料的真空成形、过模压(over mold)，层压，研磨或类似加工提供期望的形状和大小。利用加入基质树脂的导电材料制成的屏蔽电缆的热特性或电导率性特性取决于加入基质树脂的导电材料的组分，可以调节其中加载或掺杂的参量，以助于实现材料的期望结构，电气或其它物理特性。将用于制造屏蔽电缆所选材料利用模制技术和/或方法如注模，过模压，热固化(thermo-set)，推进，挤压或类似加工均匀化。与2D，3D，4D和5D设计相关的特性、模制和电气特性包括可以在实际部件的模制处理过程中实现的物理和电气效益，以及与模制部件或成形材料内部的导电网络相关的聚合物物理特性。
在屏蔽电缆的制造中采用加入基质树脂的导电材料，通过将这些材料形成期望的形状和大小，明显降低了材料以及用于易于保持密配合公差的设计和制造工艺的费用。利用常规的成形方法如注模，过模压，挤压，共同挤压或类似加工，屏蔽电缆可以制造成各种形状和大小。当典型而非唯一地模制时，加入基质树脂的导电材料所实现的期望可用的电阻率的范围为每平方(per square)在大约5和25欧之间，但通过改变掺杂参量和/或树脂选择可以实现其它电阻率。
加入基质树脂的导电材料包括微导电粉末、微导电纤维或它们的任何组合，其在模制处理中一起均匀分布在基质树脂中，容易实现低成本、导电的密配合公差制造的部件或电路。该微导电粉末可以是碳，石墨，胺或类似物，和/或金属粉末如镍，铜，银或镀覆物(plated)或类似物。利用碳或其它形式的粉末如石墨等能够实现额外低能级的电子交换，而且当采用与微导电纤维的组合时，实现在纤维的微导电网络内的微填充成分，该纤维进一步形成电导率并充当用于模制设备的滑润剂。该微导电纤维可以是镀镍的碳纤维，不锈钢纤维，铜纤维，银纤维或类似物，或它们的组合。该结构材料为如任何聚合树脂的材料。结构材料可以是GE PLASTICS，Pittsfield，MA制造的聚合树脂，GE PLASTICS，Pittsfield，MA制造的其它规格的塑料，其它制造商制造的其它类的塑料，GE SILICONES，Waterford，NY制造的硅树脂，或其它制造商制造的其它挠性树脂基质橡胶化合物，这里给出的是示例但不是完全的列举。
可以将加入微导电粉末、微导电纤维或它们的组合的树脂基质结构材料模制，利用常规的模制方法如注模或过模压，或挤压实现期望的形状和大小。将模制的加入基质树脂的导电材料可以按需要进行挤压，切割或研磨，以实现散热器的期望形状因数。与加入的基质树脂中的微导电体有关的掺杂组分和方向性能够影响屏蔽电缆的电气和结构特性，并通过模压制设计，浇口(gating)和/或推进设计或在模制过程本身中能够精确控制。此外，能选择树脂基质以实现理想的热特性，例如很高的熔点或特定的导热率。
树脂基质夹芯层状结构也可以由随机或连续的网状微不锈钢纤维或其它导电纤维制成，形成布状材料。该网状导电纤维可以是层压或类似加工到如Teflon(聚四氟乙烯)，Polyesters(聚酯)，或任何挠性或硬性作为基质的树脂材料上，当分开设计纤维含量，取向和形状时，将获得很高导电性的挠性布状材料。能够将这样的布状材料用来形成屏蔽电缆，能够置入在人的衣物和其它树脂材料如橡胶或塑料中。当采用当作网状导电体的导电纤维作为层压材料部分或布状材料部分时，该纤维可以具有大约3和12微米之间的直径，通常长度在8和12微米之间或在大约10微米的范围内，同时可以是压制的或重叠的。
通过选择抗腐蚀和/或金属电解的微导电纤维和/或微导电粉末和树脂基质，本发明的加入基质树脂的导电材料可以实现抗腐蚀和/或金属电解。例如，如果抗腐蚀和/或金属电解树脂基质与不锈钢金属纤维和碳纤维/粉末结合，那么将实现抗腐蚀和/或金属电解的加入基质树脂的导电材料。
本发明所描述的微导电纤维和/或微导电粉末和树脂基质的均匀混合也可以如掺杂所述。就是说，该均匀混合典型地将非导电材料转变为导电材料。该过程与半导体材料的掺杂过程类似，如半导体器件领域所熟知的，通过注入施主/受主离子能将半导体材料例如硅变为导电材料。因此，本发明使用术语掺杂是指通过将树脂基质中的微导电纤维和/或微导电粉均匀混合，以将通常的非导电述质基材料转变为导电材料。
现在参照图1a到1h，本发明的屏蔽电缆的几个优选实施例如图所示。这些实施例示出了多种由加入基质树脂的导电材料模制成的屏蔽电缆装置。示出和如下讨论本发明的几种重要特征。
现着重参照图1a，本发明的屏蔽电缆的第一优选实施例如图所示。在该实施例中，本发明的加入基质树脂的导电材料2形成于非绝缘的导体1上。优选地，加入基质树脂的导电材料2在裸线1上挤压成形。在该结构中，导体1与加入基质树脂的导电屏蔽2电气短接。也就是说，加入基质树脂的导电材料2的微导电纤维和/或微导电粉末的网络接触导体1，因此在导体1和加入基质树脂的导电材料2之间存在电气短接。因此在该实施例中，该屏蔽层2与导体1短接。该导体1可由任何导电材料组成，优选由金属例如铜或铝构成如本领域所公知的。导体1可由硬性金属件或以公知技术手段由多股金属绕在一起的合股电缆组成。
该实施例对制作诸如天线或加热器或天线和散热片的组合等设备是有用的。例如，导体1和加入基质树脂的导电材料2的组合能形成一有用的天线或天线回路。按另外方式，导体1和加入基质树脂的导电材料2的组合可用于形成一加热设备。加于加入基质树脂的导电材料2上的适用的正向电压产生电子碰撞，产生一很好的发热设备。最终，该加入基质树脂的导电材料2能作为导体1的散热设备。当将导体1用作天线时，这是一个有用的组合物。
现在参照图1b，本发明的屏蔽电缆的第二优选实施例如图所示。在这种情况下，将一绝缘外护套3加到第一实施例的设备中。绝缘外护套3使得能将导体1和加入基质树脂的导电材料2布线或敷设而无短接。该绝缘外护套3的形成优选为通过将作为基质的树脂非导电材料的挤压模制于加入基质树脂的导电材料2之上。
现在参照图1c，本发明的屏蔽电缆的第三优选实施例如图所示。这里导线4和5由一导电线芯4和一绝缘体5组成。绝缘体5包围导电线芯4。一加入基质树脂的导电材料6包围绝缘体5。最后，一绝缘外护套7围绕屏蔽层6。注意，在该实施例中，不将屏蔽层6和导电线芯4短接。屏蔽电缆的该实施例通常被称作(is typically called)同轴屏蔽电缆，或者少数情况下被称作同轴电缆。两个信号可通过同轴屏蔽电缆传送。一个信号通过导电线芯4传输，另一个信号通过屏蔽层6传输。在示范性的应用中，当将导电线芯4连通到一信号时，将屏蔽层6连接到一直流参考点或一地信号。
导体4可由任一导电材料组成，优选由一金属例如铜或铝，如本领域所公知的。导体4可由硬性金属件或由多股金属以已知的技术手段卷绕组成的合股电缆组成。绝缘体5包围导体4。绝缘体5优选由非导电且挠性的材料如聚乙烯组成。加入基质树脂的导电屏蔽层6和绝缘外护套7优选由共同挤压形成。也就是说，绝缘导线4和5通过第一挤压模制机拉出，以形成加入基质树脂的导电屏蔽层6，通过第二挤压模制机拉出以形成绝缘外护套7。加入导电作为基质的树脂的屏蔽层6和绝缘外护套7优选由相同基质树脂材料组成，以使屏蔽层6与外护套7之间的结合最优化。然而，屏蔽层6和外护套7也可由不同的材料构成。
一连接器，图中未示出，可用于将第三实施例的屏蔽电缆装置的屏蔽层6连接到接地参考点。按另外方式，一可焊接层，未示出，可选择地通过覆盖在加入基质树脂的导电屏蔽层6的表面形成。例如，一金属层可通过镀覆或涂覆形成。如果形成方法为金属镀覆，那么加入基质树脂的导电材料的基质树脂结构材料是能金属涂覆物一种材料。有非常多的聚合树脂能被金属层镀覆。例如，GE Plastics，SUPEC，VALOX，ULTEM，CYCOLAC，UGIKRAL，STYRON，CYCOLOY是几种能被金属涂覆物基质树脂材料。该金属层能通过例如镀覆或物理汽相沉积形成。
现在参照图1d，本发明的第四优选实施例如图所示。在该实施例中，将第二导体8加到第三实施例的屏蔽电缆装置中。第二导体8与绝缘导线4和5平行。第二导体8通过绝缘层5与第一导体4隔离。导电屏蔽7也由如第一实施例的加入基质树脂的导电材料组成。然而，第二导体8使得通过使用例如金属连接器或低温焊接的方法与第二导体的裸露端的简单附着，导电屏蔽7能很容易就连接到接地参考点或直流参考点。所得的同轴电缆装置仍然可从利用加入基质树脂的导电材料取代利用金属箔、金属带、编织金属线来形成导电屏蔽中获益，减少成本和提高制造灵活性。第二导体8可由任一导电金属材料构成，优选由铜或铝构成。第二导体8可由金属硬性件或由多股导线卷绕而成的合股电缆构成。
现在参照图1e，本发明的第五优选实施例如图所示。在该实施例中，导线由双绞线构成。第一导线为导体9和绝缘体10。第二导线为导体11和绝缘体12。该第一和第二导线绞合在一起。这种类型的绞线结构在现有技术公知的差分信号的通讯中特别有用。屏蔽13由本发明所述的加入基质树脂的导电材料构成。屏蔽13优选通过挤压模制覆盖于双绞线上成形。绝缘外护套14形成覆盖于屏蔽层13上。屏蔽层13和外护套14优选通过共同挤压模制成形。一连接器，未示出，可用于将第五实施例的屏蔽电缆装置的屏蔽层13连接到接地参考点。按另外方式，一可焊接层，未示出，可选择性地形成覆盖于加入基质树脂的导电屏蔽13的表面。
现在参照图1f，本发明的第六优选实施例如图所示。在该实施例中，将一非绝缘接地导体15加到第五实施例的屏蔽电缆装置中。接地导体15与双绞线9、10、11、12平行。导电屏蔽13也由如第一实施例中的加入基质树脂的导电材料构成。但是，接地导体15与导电屏蔽13结合，以便通过使用例如金属连接器或低温焊接的方法与第二导体的裸露端的简单附着，屏蔽13可很容易就连接到接地参考点或参考点直流。所得的同轴电缆装置仍然可从利用加入基质树脂的导电材料取代利用金属箔、金属带、编织金属线来形成导电屏蔽中获益，减少成本和提高制造灵活性。接地导体15可由任一导电金属材料构成，优选由铜或铝构成。接地导体15可由金属硬性片或由多股导线卷绕而成的合股电缆构成。绝缘外护套14覆盖屏蔽13形成。
现在参照图1g，本发明的第七优选实施例如图所示。在该实施例中，9-18对，或许数百对的多股双绞线，布线在屏蔽电缆中。一非绝缘接地导体19用于形成与加入基质树脂的导电屏蔽13的简单连接。绝缘外护套14覆盖屏蔽13形成。
现在参照图1h，本发明的第八优选实施例如图所示。在该实施例中，多股导线21-28布线在屏蔽电缆中。非绝缘接地导线20也用于形成与加入基质树脂的导电屏蔽28的简单连接。绝缘外护套14覆盖屏蔽13形成。
本发明的新型的同轴电缆装置可利用不同的制造方法形成。该用于形成导电屏蔽16的独特的加入基质树脂的导电材料易于模制、切割、冲压、加工或研磨。现在参照图6，其示出了一种形成图示的第一优选实施例的屏蔽电缆的方法。该第一实施例屏蔽电缆由一非绝缘导体1和一加入基质树脂的导电屏蔽2构成。在这种情况下，该导电屏蔽由挤压模制法形成。示出制造流程55的简图。箭头表示屏蔽电缆1和2在制造流程55中的每一个阶段的状态。流程55以将预形成的非绝缘的导体74预绕在线轴或卷轴70上开始。
将导体74从输入卷轴70馈送制造线55。导电屏蔽2利用挤压塑模技术在第一挤压机82上形成。混和的作为基质的树脂材料和导电材料，如上面描述的，连续不断的输入及均匀地在第一挤压机82中混合。该复合材料施加到导体1的表面以形成围绕导体1的一预定厚度的加入基质树脂的导电材料2。该加入基质树脂的导电材料2被加热以固化并硬化树脂基质。部分组合的同轴电缆86离开第一挤压机82，进入一冷却室90以完成固化并促使导电屏蔽达到合适的温度，以便第二挤压机94将屏蔽电缆110卷绕到最终电缆卷轴114上。
具体的参照图7，形成屏蔽电缆的另一方法190如图所示。在这种情况下，该屏蔽电缆有一绝缘导线4和5，一接地导体8，一加入基质树脂的导电屏蔽层6和一绝缘外护套7。虽然所述为同轴屏蔽电缆，但该技术可易于改进以制造具有双绞线或多股双绞线或多股导线的屏蔽电缆。在这种方法190中，通过挤压塑模形成有导电屏蔽层6和外护套7的电缆。因而，该方法为一共同挤压法。
制造流程190的简图如图所示。示出该新型的屏蔽电缆，通过箭头表示出电缆在制造流程的每一个阶段的状态。该流程190以将预成形的绝缘导体4和5预绕在第一线轴或卷轴212上开始。此刻，绝缘层202已经环绕中心导体194形成。按另外方式，第一卷轴212可仅容纳导线4，该导线4然后通过未示出的第一过程馈送，在第一过程中绝缘层5围绕导体4形成。
在该实施例中，第二输入卷轴216容纳接地导体8。来自第一和第二输入卷轴212和216的中央导体/绝缘体214和接地导体198起初是未卷绕的，然后馈送第一挤压机224作为一复合电缆220。然后导电屏蔽206利用挤压塑模技术在第一挤压机224上形成。作为基质的树脂材料和导电材料的混合复合，如上面描述的，连续不断的输入第一挤压机224及在第一挤压机224中均匀混合。该复合材料施加到绝缘体202和第二导体198的表面以形成围绕绝缘体202和第二导体198的一预定厚度的加入基质树脂的导电材料206。该加入基质树脂的导电材料206被加热以使树脂基质固化和硬化。部分组合的同轴电缆228离开第一挤压机224，进入一冷却室232以实现固化和促使导电屏蔽达到适合第二挤压机236的合适的温度。
在第二挤压机236中，一非加入基质树脂的导电材料在导电屏蔽层6的表面形成。该非加入基质树脂的导电材料7施加到导电屏蔽层6的表面以环绕导电屏蔽层6形成预定厚度。非加入基质树脂的导电材料7被加热以使树脂基质固化和硬化。部分组合的同轴电缆240离开第二挤压机236，进入一冷却室244以实现固化和促使完成的电缆252达到合适的温度以绕在最终的电缆卷轴256上。加入基质树脂的导电材料6的基质树脂可与用于外护套7的树脂相同，以产生良好结合。然而，这并不是本发明的基本特征。
现在具体参照图8，本发明的形成屏蔽电缆装置的另一方法270如图所示。在这种情况下，屏蔽电缆的导电屏蔽层6’通过包扎法形成。制造流程270的简图如图所示。示出该新型的屏蔽电缆装置，通过箭头表示出电缆在制造流程的每一个阶段的状态。虽然示出的是同轴屏蔽电缆，但该技术能易于改进为制造双绞线或多股双绞线或多股导线的屏蔽电缆。
该流程270也以预形成的绝缘导体4和5被预绕在第一输入线轴或卷轴292上开始。此刻，绝缘层5已经环绕中心导体4形成。按另外方式，第一卷轴212可仅容纳导体4，该导体4然后通过未示出的第一过程馈送，在第一过程中绝缘层5围绕导体4形成。
第二输入卷轴296再次容纳接地导体8。来自第一和第二输入卷轴292和296的中央导体/绝缘体294和接地导体278起初是未卷绕的，然后被馈送卷线机302作为一复合导线300。利用包扎或环绕技术在卷线机302上形成导电屏蔽286。在该实施例中，如本发明所述，将加入基质树脂的导电材料预形成为加入基质树脂的导电织物状材料。将该加入基质树脂的导电织物状材料303预绕在卷线机302的卷轴304上。将该加入基质树脂的导电织物303卷绕或环绕在绝缘器282和接地导体278的表面上，以形成一围绕绝缘体282和接地导体278的预定厚度的加入基质树脂的导电材料6’。该导电屏蔽层6’可由单一环绕方向构成或可由多种环绕方向构成或织网或编织或加入基质树脂的导电织物6’构成。
部分完成的同轴电缆306接着进入一挤压机310。这里，一非加入基质树脂的导电材料7在导电屏蔽286的表面形成。该非加入基质树脂的导电材料7施加到导电屏蔽层6’的表面，以形成预定厚度的环绕导电屏蔽层6’。非加入基质树脂的导电材料7被加热以使树脂基质固化和硬化。部分组合的同轴电缆314离开挤压机310，进入一冷却室318以实现固化和带给完成电缆322以适合绕在完成电缆卷轴326上的合适的温度。
从加入基质树脂的导电材料形成同轴电缆装置的另外方法包括过模压、层压、研磨、冲压或切削。对已固化成块或片状的加入基质树脂的导电材料执行研磨和切削。
典型的加入基质树脂的导电材料由导电颗粒的微粉末和/或均匀分布在树脂基质内的微纤维的组合物组成。图2示出了在树脂基质30中有导电颗粒34的粉末的加入基质树脂的导电材料32的一个实施例的横截面视图。在该实例中，粉末中的导电颗粒34的直径D介于大约3到12微米之间。
图3示出了在树脂基质30中有导电纤维38的加入基质树脂的导电材料36的一个实例的横截面视图。导电纤维38的直径介于大约3到12微米之间，特别是在10微米的范围内或介于8到12微米之间，长度在2到14毫米之间。用于这些导电颗粒34或导电纤维38的导体可以是不锈钢、镍、铜、银或其他适合的金属或导电纤维或其组合物。这些导电颗粒和或纤维在作为基质的树脂内均匀分布。如先前提到的，加入基质树脂的导电材料的电阻率为每平方5到25欧姆之间，可通过改变掺杂参数和/或树脂选择实现其他的电阻率。为了实现该电阻率，导电材料的重量比，在该实例中，导电微粒34或导电纤维38与树脂基质30的重量之比为大约0.20到0.40之间，最好是大约0.30。具有纤维重量与作为基质的树脂的重量比为0.30、直径8-11微米、长度4-6毫米的不锈钢纤维，将产生非常高的导电参数，在任一EMF频谱有效。现在参照图4，本发明的另一个优选实施例如图所示，其中导电材料由在模制过程中在树脂基质30内均匀混合在一起的导电粉末34和微导电纤维38的组合物构成。
现在参照图5a和5b，加入基质树脂的导电材料的优选成分如图所示。能将该加入基质树脂的导电材料形成为纤维或纺织原料，以便其后编织或织网为导电织物。如图所示加入基质树脂的导电材料编织成股的方式形成。图5a示出导电织物42，其中将该织物以纤维或纺织原料的两维编织46和50编织在一起。图5b示出了导电织物42’，其中将该纤维以织网排列的方式形成。在该织网排列中，将一股或更多连续股的导电纤维以随机形式成蜂窝状。所得的导电织物或纺织物42(如图5a所示)，和42’(如图5b所示)，将能制造的非常薄、厚、刚性、挠性或以实体形式。
类似地，导电的、类似布的材料能利用编织或织网微不锈钢纤维或其他微导电纤维形成。这些编织或织网的导电布也可是夹层层压为一层或多层的材料例如聚酯、聚四氟乙烯、凯夫拉尔(纤维B)或其他所需的作为基质的树脂材料。可将该导电织物切割成希望的形状和大小。
现在可概括本发明的优点。实现一有效的屏蔽电缆装置。实现一形成屏蔽电缆装置的方法。屏蔽电缆装置具有由加入基质树脂的导电材料模制的的屏蔽。实现一种由加入基质树脂的导电材料模制的电缆屏蔽，其中电缆屏蔽通过挤压形成。实现一种由加入基质树脂的导电材料模制的电缆屏蔽，其中通过环绕加入基质树脂的导电织物状材料形成电缆屏蔽。实现一种屏蔽电缆，其中将电缆屏蔽和外护套共同挤压形成。
如优选的实施例所示，本发明的新颖的方法和设备相对于现有技术提供了一个有效的和可制造的替代方案。
尽管本发明着重示出和描述了优选的实施例，然而本领域的技术人员可知，在不背离本发明的精神和范围的情况下可在形式和细节上进行各种改变。
权利要求
1.一种屏蔽电缆装置，包括导体；和围绕所述导体的导电屏蔽，其中所述的导电屏蔽包括加入基质树脂的导电材料，所述作为基质的树脂材料包括在树脂基质中的导电材料。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述导电材料的重量与所述树脂基质的重量之比在大约0.20和0.40之间。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的导电材料包括金属粉末。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述的金属粉末是镍，铜，银，或镀覆镍，铜或银的材料。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于所述的金属粉末的直径在3微米到12微米之间。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的导电材料包括非金属粉末。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于所述的非金属粉末是碳、石墨或胺基材料。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的导电材料包括金属粉末和非金属粉末的组合物。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的导电材料包括微导电纤维。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述的微导电纤维是镀覆镍的碳纤维，不锈钢纤维，铜纤维，银纤维或它们的组合。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于所述的微导电纤维每一条的直径都在3微米到12微米之间，长度在2毫米到14毫米之间。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的导电材料包括导电粉末和导电纤维的组合物。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于所述的导体包括以绝缘层环绕的导线。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于进一步包括覆盖一部分所述导电屏蔽的金属层。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于进一步包括置入在所述导电屏蔽中的接地导体。
16.如权利要求13所述的装置，其特征在于进一步包括覆盖所述导电屏蔽一绝缘外护套。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于所述绝缘外护套包括作为基质的树脂材料。
18.如权利要求17所述的装置，其特征在于所述导电屏蔽的树脂基质是与所述绝缘外护套的作为基质的树脂材料相同的材料成分。
19.如权利要求13所述的装置，其特征在于进一步包括至少一附加导体，其中所述的附加导体包括以绝缘层环绕的导线。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于所述导体和所述附加导体一起绞合以形成信号线的双绞线。
21.如权利要求20所述的装置，其特征在于进一步包括至少一信号线的附加双绞线。
22.一种屏蔽电缆装置，包括导体，其中所述导体包括绝缘层环绕的导线；围绕所述导体的导电屏蔽，其中所述的导电屏蔽包括加入基质树脂的导电材料，该材料含有在树脂基质中的导电材料；和围绕所述导电屏蔽的绝缘外护套。
23.如权利要求22所述的装置，其特征在于所述导电材料的重量与所述树脂基质的重量之比在大约0.20和0.40之间。
24.如权利要求22所述的装置，其特征在于所述导电材料包括金属粉末。
25.如权利要求22所述的装置，其特征在于所述导电材料包括非金属粉末。
26.如权利要求22所述的装置，其特征在于所述导电材料包括金属粉末和非金属粉末的组合物。
27.如权利要求22所述的装置，其特征在于所述导电材料包括微导电纤维。
28.如权利要求22所述的装置，其特征在于所述导电材料包括导电粉末和导电纤维的组合物。
29.如权利要求22所述的装置，其特征在于进一步包括覆盖一部分所述导电屏蔽的金属层。
30.如权利要求22所述的装置，其特征在于进一步包括插入所述导电屏蔽的接地导体。
31.如权利要求22所述的装置，其特征在于所述绝缘外护套包括作为基质的树脂材料。
32.如权利要求22所述的装置，其特征在于进一步包括至少一附加导体，其中所述的附加导体包括环绕绝缘层的导线。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于所述导体和所述附加导体一起绞合以形成信号线的双绞线。
34.如权利要求32所述的装置，其特征在于进一步包括至少一信号线的附加双绞线。
35.一种形成屏蔽电缆的方法，所述方法包括提供一导体；和形成围绕所述导体的导电屏蔽，其中所述导电屏蔽包括加入基质树脂的导电材料，该材料进一步含有在树脂基质中的导电材料。
36.如权利要求35所述的方法，其特征在于所述导电材料的重量与所述树脂基质的重量之比在大约0.20和0.40之间。
37.如权利要求35所述的方法，其特征在于所述导电材料包括金属粉末。
38.如权利要求35所述的方法，其特征在于所述导电材料包括微导电纤维。
39.如权利要求35所述的方法，其特征在于所述导电材料包括金属粉末和导电纤维的组合物。
40.如权利要求35所述的方法，其特征在于形成导电屏蔽的步骤包括拉伸所述的导体；将所述加入基质树脂的导电材料挤压在所述拉伸的导体上，从而形成所述导电屏蔽；和固化所述加入基质树脂的导电材料。
41.如权利要求40所述的方法，其特征在于进一步包括将一绝缘外护套挤压在所述导电屏蔽上。
42.如权利要求35所述的方法，其特征在于所述形成导电屏蔽的步骤包括拉伸所述的导体；和将所述加入基质树脂的导电材料包在所述拉伸的导体从而形成所述的导电屏蔽，其中加入作为基质的树脂导电材料预先形成为导电织物。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于进一步包括在所述导电屏蔽上挤压一绝缘外护套。
44.如权利要求35所述的方法，其特征在于进一步包括形成覆盖一部分所述导电屏蔽的金属层。
45.如权利要求44所述的方法，其特征在于所述形成在加入基质树脂的导电材料周围的金属层的步骤是通过镀覆或涂敷所述金属层。
全文摘要
由加入基质树脂的导电材料形成的屏蔽电缆装置以及具有屏蔽的非绝缘导体、同轴屏蔽电缆、双绞线屏蔽电缆和多线屏蔽电缆。加入基质树脂的导电材料包括在树脂基质中的微导电粉末、导电纤维或微导电粉末和导电纤维的组合物。导电粉末、导电纤维或导电粉末和导电纤维的组合物与树脂基质的重量比为0.2到0.4之间。微导电粉末由如碳，石墨的非金属构成，或由如不锈钢，镍，铜，银的金属构成。微导电纤维优选为镀镍的碳纤维，不锈钢纤维，铜纤维，银纤维或类似物。加入基质树脂的导电屏蔽可以通过利用如注模、压模或挤压的方法形成。用于形成屏蔽电缆装置的导电屏蔽的加入基质树脂的导电材料也可以一种细挠性纤维织物的形式，可将其切割成期望形状。
文档编号H01Q9/04GK1571076SQ20041005953
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月15日 优先权日2003年4月15日
发明者托马斯·艾森布雷 申请人:整体技术公司