TWI329324B - Electro magnetic shielding cable - Google Patents

Description

1329324 九六年五月 曰修正頁 九、發明說明： ， _ 【發明所屬之技術領域】 .叫W - νί 本發明係涉及一种線纜，尤其涉及—種且右;由、〜 功能的線缓。 ’、电磁屏蔽 【先前技術】 電磁屏蔽線缓係電子產業裏較為常用的 材’微米級尺寸的電磁屏蔽_更廣泛應用於。„ 學儀器、空間設備中。傳統的線纜内部設置有二、: 導體用以傳輸電信號，外導體用以屏蔽傳輪的電作=、= 將其封閉在内部，從而使線境具有高頻損耗低、尸= 干擾能力強、使用頻帶寬等特性。 _开敝抗 -般情況下，電磁屏蔽魏㈣至外的 成内導體的縣、包覆於㈣外表面的絕緣介質居= 外導體的屏蔽層及外護套。其中，欖芯用來傳輸奸於成 材枓以銅或銅鋅合金為主。屏蔽層通常由多股金編 層薄膜卷覆在絕緣介質層外形成，用以屏蔽電磁干 擾或…用外部信號干擾。對於金屬線編織而成的屏蔽層， 金屬線的含量及編織的鬆緊程度會影響其抗干擾能力: 獲得較好的屏蔽效果，通常，屏蔽層中金屬線的含量較大 ^需要將其編_較騎密。對於金屬_卷覆在絕緣介 =外而成的屏蔽層’需預先形成金屬薄膜後卷覆於絕緣 "貝層外。上述金屬線編織及金屬薄膜卷覆形成的屏蔽 曰在生產速度上遠遠低於線纜纜芯的生產速度，是限制 電磁屏蔽線·產的主要因素，另外，大量使用金屬線或 7 1329324

金屬薄膜材料作為屏蔽層， 高。 电磁屏敝線纜的生產成本也較 内部’確有必要提供—種電磁屏蔽魏，該線繞 .ΛΓΓ 具有良好的電磁屏蔽性能並且易於製 造，適於低成本大量生產。 衣 【發明内容】 :::藉由貫施例進—步詳細說明一種電磁屏蔽線

、有良好的電磁屏蔽效果並且結構簡單適於低成本 大置生產。 一種電磁屏蔽魏，包括至少m包覆於繞芯外 的至少-絕緣介質層、至少_電磁屏蔽層及外護套，其中， 電磁屏蔽層由複數奈米碳管繩組成。 與先前技術相比較，本發明藉由奈米碳管繩形成電磁 屏蔽層’目奈米碳管具有良好的導電性能從而使屏蔽層具 有較強的屏蔽效果，另，該屏蔽層相較於現有技術中編織 金屬線或卷覆金屬薄膜結構簡單，更因此適於低成本大量 生產。

[實施方式】 下面將結合附圖對本發明電磁屏蔽線纜的結構及其製 造方法作進一步之詳細說明。 本發明電磁屏蔽線纜包括至少一纜芯、包覆於緵芯外 的至少一絕緣介質層、至少一電磁屏蔽層及外護套。 請參閱圖1，本發明第一實施例的電磁屏蔽線镜1〇為 電磁屏蔽同軸線纜，包括一纜芯110、包覆於纜芯110外 8 的絕緣介質層120、包覆於絕緣介質層120外的屏蔽層l3〇 及包覆於屏蔽層130外的外護套140。其中，境芯HQ、纖 緣介質層120、屏蔽層130及外護套140同軸設置。 纜芯110可由一單獨的導電芯構成，也可由複數導電 絲相互纏繞形成，附圖中僅顯示一單獨的導電芯。導電广、' 或導電絲均由導電材料製成，可選用導電金屬材料、導電 金屬合金材料、奈米碳管線或含奈米碳管的複合導電材 料。其中，導電金屬材料優選銅或鋁。導電金屬合金材料 優選銅鋅合金或銅銀合金，其中，銅辞合金中銅的品質百 分比約為70/ ’辞的品質百分比約為30% ;銅銀合金中銅的 品質百分比約為10%〜40%，銀的品質百分比約為〜9〇%。 奈米碳管線為複數奈米碳管間凡德瓦爾力首尾相連從而形 成預定長度的奈米碳管束。奈米碳管複合導電材料由奈米 石厌¥及3導電金屬的材料組成。優選地，奈米碳管複合導 電材料由奈米碳管及含銅材料製成，含銅材料優選銅、銅 鋅合金或銅銀合金。當奈米碳管複合材料由銅及奈米碳管 組成時，奈米碳管在銅材料中的重量百分比約為 〇· 01%〜2% ;當奈米碳管複合材料由銅鋅合金及奈米碳管組 成時，銅鋅合金中銅的重量百分比約為7〇%，辞的重量百 刀比約為30%’奈米碳管在銅鋅合金中的重量百分比約為 〇’ 01%〜2% n树管複歸料由舰合金及奈米碳管組 成，合金中鋼的重量百分比約為10%〜40%，銀的重量百分 '、勺為6(U 90% ’奈米碳管在銅銀合金中的重量百分比約 為 〇· 01%〜2%。 1329324 -------— 年月⑴^文)正瞀換頁 ，絕緣介質層12G用於電氣絕緣，可選用聚讀乙烯或 奈米粘土-尚分子複合材料。奈米粘土_高分子複合材料中 奈米枯土係奈米級層狀結構的矽酸鹽礦物，由多種水合矽 欠1及疋塁的氧化鋁、驗金屬氧化物及驗土金屬氧化物 、、且成’具耐火阻燃等優良特性’如奈米高嶺土或奈米蒙脫 土。尚分子材料可選用矽樹脂、聚醯胺、聚烯烴如聚乙烯 ^來丙烯等，但並不以此為限。本實施例優選奈米蒙脫土_ ♦乙烯複合材料，其具有良好的電氣絕緣、耐火阻燃、低 煙無㈣躲’不僅可為航提供有效的電氣絕緣，保護 纜芯，同時還能滿足環保的要求。 屏蔽層130由複數奈米碳管繩組成，該奈米碳管繩直 接或編織成網狀纏繞在絕緣介質層12〇外。每個奈米碳管 繩包括複數從奈米碳管束陣列長&的奈米碳管束片段，每 個奈米碳管束片段具有大致相等的長度且每個奈米碳管束 片段由複數相互平行的奈米碳管束構成，其中，奈米碳管 束片段兩端通過凡德瓦爾力相互連接。 屏蔽層130中的奈米碳管繩的製備方法主要包括以下 步驟： 步驟（一）’製造奈米碳管束陣列。 k供一平整光滑的基底，可選用Ρ型或η型石夕基底， 本貫施例中選用ρ型石夕基底，其直徑為2英寸，厚350微 米。在基底上採用電子束蒸發法、熱沉積或濺射法等方法 形成厚度為幾奈米到幾百奈米的金屬催化劑層，其中金屬 催化劑可為鐵(Fe)、鈷（Co)、鎳（Ni)或其合金之一，優選 10 1329324 日彥(文)正發換頁 用鐵為催化劑，沉積厚度約為5奈米 而後將沉積有催化劑的基底在空氣中退火，退火溫度 範圍為300〜400 C，時間約為10小時。之後基底被分割成 許多矩形小塊，矩形小塊放入石英舟中，在保護氣體存在 條件下，在反應爐中加熱一段時間使其達到一預定溫度， 一般為500〜700°C，優選為65(TC。 再通入30 seem碳源氣與30G seem的保護氣體（如氬 氣）5〜30分鐘，制得高度約100微米的奈米碳管束陣列。

其中碳源氣為碳氫化合物，可為乙炔、乙烧等，優選 用乙块’該保護氣體為惰性氣體或氮氣。 為得到可拉制奈米碳管繩的奈米碳管束陣列，在製造 奈米奴管束陣列的過程中，必須滿足以下三個條件： (1) 基底平整光滑； (2) 奈米碳管束陣列的生長速度快； (3) 碳源氣的分壓要低。 生長奈米碳管束陣列的基底平整光滑，可使得位於基

底表面的奈米碳管生長得更密集，從而形成垂直於基底的 奈米碳管束陣列。 奈米碳管束陣列的生長速度快與碳源氣的分壓低可有 效地抑制無定形碳沉積在奈米碳管的表面，從而減小奈米 碳管束間的凡德瓦爾力。因為無定形碳的沉積速度正比於 碳源氣的分壓，可通過調整碳源氣與保護氣體的流速比控 制石厌源氣的錢。而奈米碳管糾列的生長速度正比於催 化劑與反應爐的溫度差。可通過婦碳源氣的流速控制催 11 1329324 丨】參l又)正發換頁 化劑的溫度，而反應爐的溫度可直接控制。 在本實施例中，催化劑與反應爐的最低溫度差控制為 5〇°C，碳源氣的分壓要低於20%，最好是低於1〇%。 步驟（二）’製造奈米碳管繩。 攸奈米碳管束陣列中選定一包括複數奈米碳管束的奈 米碳官束片段，並使用拉伸工具拉伸該奈米碳管束片段， 使奈米碳管繩沿拉伸方向形成。

在拉伸過程中，奈米碳管束片段在拉力的作用下沿拉 力方向伸長的同時’奈米碳管束片段兩端由於凡德瓦爾力 的作用而相互連接在一起，形成奈米碳管繩。 拉伸所用的力的大小取決於所選奈米碳管束片段的寬 ^省寬度越見，所需要的力越大。由實驗資料得出〇. 1 ^牛的力可拉出⑽财寬的奈米碳管繩。在本實施例中 问度為1GG微米的奈米碳;可拉出長度為洲厘米、 直徑為200微米的奈米碳管繩。

外護套140由絕緣材料製成，可選用奈米枯土-高分子 材料的複合材料，其中奈錄土可為奈米高嶺土或奈米蒙 脫土 ’南分子材料可為石夕樹脂、聚醯胺、聚稀烴如聚乙烯 ^聚丙婦等，但並不以此為限。本實施例優選奈米蒙脫土— 來乙稀複合材料，其具有良好的機械性能、耐纽燃性能、 ’歧抵紫機械、 2子料來損傷，同時還能滿足環境保護的要求。 ”閱圖2，本發明第二實施例揭示的電磁 20包括複數纜芯21 η Γ同9 士 4 es _ #蚊線說 見、210 (圖2中共鮮員不七個纜芯）、每一 12

1329324 210外覆蓋一絕緣介質層220、包覆於複數纜芯210外的一 屏蔽層230及一包覆於屏蔽層230外表面的外護套240。 屏蔽層230及絕緣介質層220的間隙内可填充絕緣材料。 其中，每個纜芯210及絕緣介質層220、屏蔽層230及外 護套240的構成、材料及屏蔽層230内奈米碳管繩的製備 方法與第一實施例中的纜芯11〇、絕緣介質層12〇、屏蔽層 130及外護套140的構成、材料及屏蔽層13〇内的奈米碳 管繩的製備方法基本相同。 請參閱圖3,本發明第三實施例揭示的電磁屏蔽線纜 30包括複數纜芯3}〇(圖中共顯示五個纜芯）、每一纜芯 310外覆蓋一絕緣介質層320及一屏蔽層330、以及包覆於 複數纜芯310外表面的外護套34〇。屏蔽層33〇的作用在 於對各個纜芯310進行單獨的屏蔽，這樣不僅可防止外來 因素對纜芯310内部傳輸的電信號造成干擾而且可防止各 纜芯310内傳輸的不同電信號間相互發生干擾。其中，每 個纜芯310、絕緣介質層32〇、屏蔽層33〇及外護套34〇的 構成、材料及屏蔽層330内奈米後管繩的製備方法與第一 實施例中的纜芯110、絕緣介質層12〇、屏蔽層13〇及外護 套140的構成、材料及屏蔽層13〇内的奈米碳管繩的製備 方法基本相同。 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法 提出專利巾請。惟’以上所述者僅為本發明之較佳實施例， 自不能以錄制本案之巾請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝 之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵 13 1329324 mrsri^------—. 年月w知乂)正名、換頁 蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明第一實施例的電磁屏蔽線纜的截面結構 示意圖。 圖2係本發明第二實施例的電磁屏蔽線纜的截面結構 示意圖。 圖3係本發明第三實施例的電磁屏蔽線纜的截面結構 示意圖。 【主要元件符號說明】 10、 20、 30 110、 210、 310 120、 220、 320 130、 230、 330 140、 240、 340 電磁屏敝_線窺 纜芯 絕緣介質層 屏蔽層 外護套 14

Claims (1)

1. U29324

   十、申請專利範圍 L—種電磁屏蔽線纜，包括至少—纜芯、包覆於纜芯外的 至少一絕緣介質層、至少/電磁屏蔽層及外護套，其中， 電磁屏蔽層由複數奈米破管繩組成。 2·如申請專利範圍第1項所述的電磁屏蔽線纜，其特徵在 於’母偏奈米碳管繩包括多個攸奈米碳管束陣列長出的

   奈米碳管東片段，每個奈米碳管束片段具有大致相等的 長度且每個奈米碳管束片段由多個相互平行的奈米碳管 束構成，奈米碳管束片段兩端通過范德華力相互連接。 3.如申請專利範圍第2項所述的電磁屏蔽線纜，其中，該 電磁屏蔽線纜為同軸線纜，包括由内至外同軸依次設°置 的-纜芯、包覆纜芯外表面的—絕緣介質層、包覆二 介質層外表面的-屏蔽層及包覆屏蔽層外表面的—外護

   電磁屏蔽線觀括複數嘴:::界敝線纔’其中，該 外的絕緣介_、|數分別包覆於每—纜芯 屏蔽層外表面的-外護套。 60屏敝層及包覆於 5·如申請專利範圍第2項所述的電磁屏蔽線雙， 電磁屏蔽線纜包括複數辦—〜 ''' ，、中，该 外的絕緣介質層、福別包覆於每1芯 Μ-^ϊβ Ά ^ m 刀別包覆於每一絕緣介質屌外的 屏敝層及包覆於屏蔽層相—外護套。1貝層外的 6.如申請專利範圍第3 蔽線纜，其中，^+苐4項或第5項所述的電磁屏 °亥奈未碳管繩直接或編織成網狀縷繞於 15 1329324 厂臉 - 年月〖』殄(史)正替換f 絕緣介質層外。 7. 如申請專利範圍第6項所述的電磁屏蔽線纜，其中，該 奈米碳管繩由100微米的奈米碳管束陣列拉出，其長度 為30厘米，直徑為200微米。 8. 如申請專利範圍第7項所述的電磁屏蔽線纜，其中，該 絕緣介質層的材料為聚對苯二曱酸乙二醇酯、聚碳酸 酯、丙烯腈一丁二烯丙烯一苯乙烯共聚物或聚碳酸酯/丙 烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。

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