数据线缆及其制造方法和设备以及数据连接线及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种线缆，以及由此线缆制造的数据线，以及相关制造方法和设备。其特征在于，建立在一种C型鸭蹼状芯线线排的基础上，获得圆形或扁线线缆。这种C型鸭蹼状芯线排最大限度包容了现有技术的各种芯线线包结构和芯线屏蔽膜封套结构。使用廉价的铝箔麦拉复合膜构筑所有的总线屏蔽和芯线屏蔽，满足了同轴线和差分线对的屏蔽结构要求。通过C型鸭蹼状芯线排提供的跨越芯线屏蔽膜封套的横向电连接，还为线缆的整体屏蔽结构的实现创造了条件。由于在C型鸭蹼状芯线排内固化了芯线导体之间的次序和距离，为数据线制造的自动化加工作业创造了条件，可以满足复杂结构的USB3.1‑typeC以及HDMI数据线的性能要求和工艺要求。本发明专利技术的线缆和数据线具有极高的性价比。

【技术实现步骤摘要】
数据线缆及其制造方法和设备以及数据连接线及其制造方法
本专利技术属于电子
，涉及数据线缆及数据连接线制造领域，包括由C型C型鸭蹼状芯线排构造的线缆、由此线缆制造的数据线，以及线缆制造方法和设备。
技术介绍
就数据线领域，事实上，除了通信协议标准制定外，所有的难点和成本集中在于线缆中的屏蔽技术，这包括屏蔽材料、屏蔽结构、屏蔽接地三个部分。还有就是在线缆和连接器接驳时，屏蔽的恢复和接地问题。数据线质量的好坏，传输速率的高低，完全制约于屏蔽技术的高低。受制于工艺水平和其它成本因素，做到实用化，就需要对屏蔽技术做必要的优化或折中处理。现有的数据线制造技术，材料-结构-性能-工艺-成本之间还没有发现一个整体解决方案能够比较理想的解决上面一些相互制约的问题。比如说，为了提升传输性能，比如达到5GbS时，线缆的屏蔽结构尤为关键，所以，在USB3.1数据线设计中使用极细同轴线，该线为芯线导体外包特氟龙，再外包铝麦拉，再外包编织网，芯线成本极高，而且，在和连接器连接时，接驳区域的屏蔽必须恢复，所有众多的屏蔽都必须有效接地，这些都导致接驳时的困难和巨大的人工成本。甚至无法使用机器生产，至少无法满足自动化设备生产。所以说，结构设计工程师采用了各种各样的屏蔽技术去增强和固化线缆性能，然而，很多环节是无法用机器去高速高质量制造的，都是依靠人工完成的，这又带来人工作业的质量离散型或人工成本居高不下。再比如说，为了良好屏蔽，线缆外部的总线屏蔽都采用编织网和膜屏蔽结构，这些材料如何处理和接地，现有的技术方案就没有很好解决，现有的总线屏蔽的铝麦拉复合膜的绕包方式是铝膜面朝外接触金属编织网，依靠编织网接地实现铝麦拉接地，然而，编织网接地本身就存在处理起来繁琐和接地可靠性不高的问题，铝麦拉这样的布置，也无法采用激光切割破断和去除，然而采用人工和刀片方式去除效率十分低下。再比如，为了实现芯线的屏蔽和屏蔽接地，线缆内部配置了多组数据通道时，各自都有自己的屏蔽和接地，出现了结构的冗余和制造成本的高企。再比如，对于用户移动使用的数据线，比如手机充电和数据传输兼备的USB连接线，通常需要是柔软的线缆，而用户固定配置使用的数据线没有柔软性方面的要求，例如HDMI数据线，完全可以是采用扁线，因为扁线的最大特点就是芯线排布的规则性，从而使得制造工程和制造设备简单化。这就需要进行差异化设计，在用途-性能-成本之间寻找最优的解决方案。现今USB协会推出的USB3.1方案，是一个终极的广泛兼容性的技术方案，既要具有圆线柔软性的一面，又要具备多个高速数据通道且小线径的高密度配线特性，再配合迷你的type-C连接器的约束，因此，USB3.1制造技术就凸显滞后的尴尬局面，要实现自动化生产是当前摆在数据线制造领域的工程课题，制造成本高企自然毋庸置疑。还有，在现有技术中，对应于数据线圆线，无一例外的都还在进行着人工分拣和定置芯线，实现芯线焊端有序化，满足和对应的连接器焊脚装配焊接要求。尤其对于芯线数量较多的数据线，例如HDMI、DP、USB3.1，等等，有多达20条的芯线配置，而在数据线制造中，分排线这一个环节的人工成本占到了整个人工成本的近50%。
技术实现思路
概念和术语：XYZ直角坐标系，为方便叙述和理解，需要统一概念，本文所有说明和附图统一使用一致的直角坐标系方向约定，其中X为线缆芯线轴线方向，Y为芯线排阵列方向，Z为芯线排叠层方向。铝麦拉复合膜，也称铝箔麦拉，也称铝箔麦拉复合膜，是一种电磁屏蔽用商品带材，通常是由5-50微米厚的铝箔和5-50微米厚的麦拉膜复合贴附在一起形成的均质双层复合膜。铝麦拉复合膜封套，也称屏蔽膜封套，是指，由铝膜层和麦拉层复合在一起形成的双层均质铝箔麦拉绕包带、或者由绕包带复构形成特殊性能的复构绕包带，绕包带或复构绕包带螺旋绕包在一个实体几何上后，形成金属膜闭合截面的筒状膜结构，这种封套的内外两面之间可能电连通，也可能电绝缘。总线屏蔽，总线是指线缆中所有的导体集中在一起形成的芯线集合，总线屏蔽就是指位于总线外部的屏蔽结构。整体屏蔽，通过屏蔽结构的改进，在线缆内部实现总线屏蔽膜封套和芯线屏蔽膜封套通过封套外表面的径向接触能够相互电导通，从而获得整个线缆屏蔽的一体化结构，达到可以简化屏蔽接地结构的目的。本专利技术的目的，就是提供一种高性价比的数据连接线，就是要从线缆的结构入手，结合线缆制造方法和数据线制造方法，瞻前顾后、统筹考虑，寻找性价比较高的数据线制造的整体解决方案。当然，涉及优化就这离不开现有的工艺技术水平的基础背景，包括人工成本的节约和设备投资付出之间的平衡。从方法论上讲，自动化制造的过程，要求从原料初始状态到每个工序直至最后成品的有序化、规则化。据此指导思想出发，我们来设计创造全新的线缆结构和数据线结构，最大限度满足自动化生产需要。为了解决上述技术问题，需要在兼顾数据线屏蔽性能和制造工艺性方面进行突破。本专利技术针对性的解决以下问题：1)线缆芯线的规则化排布，免除数据线制造中的人工分拣和排线工序，简化芯线线端处理的装置和步骤；2)重构芯线的屏蔽膜结构，寻找一种能够自动化连续生产的包膜技术方案，而且，达到或接近同轴线的效果，但回避现有同轴线结构高贵的造价；3)充分考虑现有屏蔽中使用的高效廉价的屏蔽膜材料为铝麦拉复合膜，切割去除此麦拉的方法就是高效廉价的CO2激光器切割；4)优化或简化现有数据线中繁琐冗余的屏蔽接地结构和工艺。在线缆芯线和连接器接驳时，芯线焊端的屏蔽必然被解除，但屏蔽空缺长度应该尽可能的小，越小越好。在优化结构工艺性的同时，改进的结构还有充分考虑满足线缆的弯曲柔软性和弯曲变形时屏蔽膜的抗龟裂性。为此，本专利技术从线缆的芯线和芯线屏蔽结构入手，提出了一种C型鸭蹼状芯线排概念，并构建了线缆，以及由此线缆构建的数据线。这种C型鸭蹼状芯线排具备：芯线排序和定位、能够密实集成包容在圆线线缆内、有良好铝麦拉屏蔽和屏蔽接地方案，现有的CO2激光器屏蔽膜切割脱除机能够顺利脱除。做到了这些，就做到了保持高效屏蔽性的前提下实现了线缆的物美价廉。这种C型鸭蹼状芯线排具有如下的技术特征：所述C型鸭蹼状芯线排结构是，带屏蔽膜封套和/或无屏蔽膜封套的芯线线包通过一个联结膜带形成的鸭蹼结构联结在一起，在C型鸭蹼状芯线排处于展平状态时，所有的芯线处于同一个平面内平行阵列成为一个芯线排，芯线导体之间以及芯线线包之间有预设的间隔，芯线线排面的至少一个侧面有联结膜带，但联结膜带不能介入本芯线排内的芯线之间；所述联结膜带是可CO2激光切割的塑料薄膜带；所述芯线线包可以是一根或多根芯线扁平阵列的集合，所述芯线可以是，芯线Ａ，单根金属线裸导体，或者是，芯线Ａ１，单根金属线导体外包绝缘，或者是，芯线Ｂ，多根金属线合股加捻的裸导体，或者是，芯线Ｂ１，多根细金属线合股加捻的裸导体外包绝缘，或者是，芯线Ｃ，配位占空用的塑料线。进一步地，C型鸭蹼状芯线排结构中的所有的芯线线包屏蔽膜封套，是铝麦拉复合结构，其中铝麦拉复合膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通；所有屏蔽膜封套具有最大麦拉膜面积的一面朝向线缆的外表面。进一步地，所述C型鸭蹼状芯线排中的联结膜带有横向跨越芯线线包封套的导电膜条，用于将各个线包的屏蔽膜封套电连接导通，并且和屏蔽接地芯线电连接导通。当联结膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据线线缆，包括芯部数据总线、总线屏蔽、绝缘外被，其特征在于，所述线缆芯部的数据总线是至少有一个C型鸭蹼状芯线排（21）； 所述C型鸭蹼状芯线排结构是，带屏蔽膜封套和/或无屏蔽膜封套的芯线线包通过一个联结膜带（10）形成的鸭蹼结构联结在一起，在C型鸭蹼状芯线排处于展平状态时，所有的芯线处于同一个平面内平行阵列成为一个芯线排，芯线导体之间以及芯线线包之间有预设的间隔，芯线线排面的至少一个侧面有联结膜带（10），但联结膜带不能介入本芯线排内的芯线之间；所述联结膜带（10）是可CO2激光切割的塑料薄膜带； 所述芯线线包可以是一根或多根芯线扁平阵列的集合，所述芯线可以是， 芯线Ａ，单根金属线裸导体，或者是， 芯线Ａ１，单根金属线导体外包绝缘，或者是， 芯线Ｂ，多根金属线合股加捻的裸导体，或者是， 芯线Ｂ１，多根细金属线合股加捻的裸导体外包绝缘，或者是， 芯线Ｃ，配位占空用的塑料线。

【技术特征摘要】
1.一种数据线线缆，包括芯部数据总线、总线屏蔽、绝缘外被，其特征在于，所述线缆芯部的数据总线是至少有一个C型鸭蹼状芯线排（21）；所述C型鸭蹼状芯线排结构是，带屏蔽膜封套和/或无屏蔽膜封套的芯线线包通过一个联结膜带（10）形成的鸭蹼结构联结在一起，在C型鸭蹼状芯线排处于展平状态时，所有的芯线处于同一个平面内平行阵列成为一个芯线排，芯线导体之间以及芯线线包之间有预设的间隔，芯线线排面的至少一个侧面有联结膜带（10），但联结膜带不能介入本芯线排内的芯线之间；所述联结膜带（10）是可CO2激光切割的塑料薄膜带；所述芯线线包可以是一根或多根芯线扁平阵列的集合，所述芯线可以是，芯线Ａ，单根金属线裸导体，或者是，芯线Ａ１，单根金属线导体外包绝缘，或者是，芯线Ｂ，多根金属线合股加捻的裸导体，或者是，芯线Ｂ１，多根细金属线合股加捻的裸导体外包绝缘，或者是，芯线Ｃ，配位占空用的塑料线。2.根据权利要求1所述的数据线线缆，其特征在于，线缆外轮廓是圆形，通过外被绝缘的包封和填充获得的圆形线缆；线缆芯部的全部C型鸭蹼状芯线排总体截面轮廓尽可能配置为接近正方形，长宽比例大于等于１:1，小于2:1；其中，所有芯线容纳在多层叠置的多个C型鸭蹼状芯线排内；或者，所有芯线容纳在单一C型鸭蹼状芯线排或最多两个C型鸭蹼状芯线排内，单C型鸭蹼状芯线排在线缆内截面呈C形或e形卷曲状态；或者，所有芯线容纳在单一C型鸭蹼状芯线排或最多两C型鸭蹼状芯线排内，芯线排横截面呈涡旋状态。3.根据权利要求1所述的数据线线缆，其特征在于，线缆是扁线，线缆芯部的全部C型鸭蹼状芯线排总体截面轮廓为矩形，长宽比例大于等于１：1，小于50:1。4.根据权利要求1或2所述的数据线线缆，其特征在于，沿线缆长度方向上，C型鸭蹼状芯线排横截面绕X轴旋转扭绞获得芯线的YZ坐标换位，芯线排截面形状以及芯线之间的相对位置关系保持不变。5.根据权利要求1所述的数据线线缆，其特征在于，所述线缆的总线屏蔽结构为，从外向内依次有金属编织网和铝麦拉复合膜封套，其中铝麦拉复合膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通。6.根据权利要求1所述的数据线线缆，其特征在于，包括总线屏蔽膜封套（22）和芯线线包屏蔽膜封套（101），所有的屏蔽膜封套结构是铝麦拉复合结构，其中铝麦拉复合膜封套的内外表面均有导电区域且导电区域相互电导通；所有屏蔽膜封套具有最大麦拉膜面积的一面朝向线缆的外表面。7.根据权利要求1所述的数据线线缆，其特征在于，所述C型鸭蹼状芯线排中的联结膜带（10）有横向跨越芯线线包封套的导电膜条，或者，就是金属化塑料膜带，用于将各个线包的屏蔽膜封套电连接导通，并且和屏蔽接地芯线电连接导通。8.根据权利要求1或6所述的数据线线缆，其特征在于，所述的C型鸭蹼状芯线排（21）中的芯线线包屏蔽膜封套（101）是一种铝麦拉复合膜带构筑的搭接包裹结构，最小搭接量要满足在芯线线包随线缆弯曲变形时导致的搭接处错层滑移时仍然有铝膜层的重叠。9.一种数据连接线，其特征在于，包括如权利要求项1-8任意一项所述的线缆，以及，两个连接器，连接于线缆的两端，二者通过线缆芯线排和连接器对应针排的接驳并锡焊电连接，以及，在线缆芯线和连接器接驳处构筑的外部总线屏蔽。10.根据权利要求9所述数据连接线，其特征在于，线缆总线屏蔽的接地结构，是通过C型鸭蹼状芯线排（21）中的屏蔽接地线和连接器对应屏蔽接地焊脚连接接地的，其中，线缆中总线屏蔽中的金属编织网、屏蔽膜封套和C型鸭蹼状芯线排中的屏蔽膜封套、地线相互接触电连接导通。11.根据权利要求9所述数据连接线，其特征在于，在线缆芯线和连接器焊端接驳焊接后，介于芯线屏蔽膜封套的端部边缘和连接器焊盘之间的无屏蔽区段长度小于2mm，越小越好。12.根据权利要求9所述数据连接线，其特征在于：当所述线缆内部总线配置和连接器均符合USB通信协议进行配置时，构成USB数据连接线；当所述线缆内部总线配置和连接器均符合HDMI通信协议进行配置时，构成HDMI数据连接线；当所述线缆内部总线配置和连接器均符合DP通信协议进行配置时，构成DP数据连接线；当所述线缆内部总线配置和连接器均符合LVDS通信协议进行配置时，构成LVDS数据连接线；当所述线缆内部总线配置和连接器均符合VGA通信协议进行配置时，构成VGA数据连接线；当所述线缆内部总线配置和连接器均符合DVI通信协议进行配置时，构成DVI数据连接线。13.一种基于权利要求1所述数据线线缆的制造方法，其特征在于，通过以下步骤完成，步骤S1:带屏蔽膜封套芯线线包的预制或现场制造，其中的芯线导体要求有预设的间隔；步骤S2:C型鸭蹼状芯线排的预制或现场制造，将带屏蔽膜封套和/或无屏蔽膜封套芯线线包，通过和联结膜带的热熔成为C型鸭蹼状芯线排，其中所有的芯线排列在一个平面内，芯线线包之间要求有预设的间隔；步骤S3：C型鸭蹼状芯线排集成在一起，C型鸭蹼状芯线排可以进行蜷曲、折叠、堆垛等，变形成具有圆线截面配置或扁线截面配置；步骤S4：必要时，对集成在一起的C型鸭蹼状芯线排进行螺旋扭绞；步骤S5:包封总线屏蔽；步骤S6：包封外被绝缘。14.一种基于权利要求1所述数据线线缆的连续抽线成型设备，其特征在于，有兼容圆形线缆和扁线制造的装置，输入原材料为芯线（31），联结膜带（10），总线屏蔽膜带（371），总线屏蔽金属线（381）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长增，
申请(专利权)人：张长增，
类型：发明
国别省市：广东,44