Brevet FR2693828A1 — publié le 19940121

La présente invention concerne les câbles pour signaux munis d'un écran métallique dans lequel un ou plusieurs conducteurs pour signaux électriques ou câbles formant fibre optique sont entourés sous forme d'un tout par un isolant extrudé ou sous forme de ruban enroulé, d'un écran métallique, et de manière optionnelle d'une enveloppe extérieure protectrice en polymère. Dans le domaine des câbles coaxiaux pour signaux électriques, il existe une technique antérieure volumineuse relative à des modifications dans la construction et la composition du conducteur central pour signaux, de l'iso- lant, aussi appelé diélectrique, de l'écran coaxial, et de l'enveloppe extérieure de protection optionnelle des câbles. Des efforts continus ont été mis en oeuvre pour fournir un câble ayant les meilleures caractéristiques électriques, le poids le plus faible, la souplesse la plus grande, et la dimension la plus grande possible Ces qualités, associées à une meilleure économie du point de vue fabrication, sont nécessaires en considérant les qualités nécessaires que le câble doit avoir pour être utilisé en satisfaisant les spécifications de plus en plus élevées nécessaires pour une application dans un dispositif électronique moderne, tel que les ordinateurs, les satel- lites de communication, les vaisseaux spatiaux inhabités et les navires spatiaux, et un équipement de communication au sol. On a accompli ces récentes années de nombreuses améliorations des propriétés d'un câble en utilisant un isolant sous forme de mousse, tel que des polymères thermo- plastiques sous forme de mousse et en particulier le polytêtrafluoroéthylène expansé poreux (e PTFE), tel que décrit dans les brevets US No 3 953 566, 3 962 153, 4 096 227, 4 187 390, 4 902 423, et 4 478 665 (cédés à W L GORE et Associates, Inc), par exemple Pour obtenir une isolation ayant la constante diélectrique la plus faible, on utilise moins de ces matériaux pour une constante diélectrique donnée. On a extrudé des tubes en fil mince de cuivre ou d'aluminium autour de conducteurs centraux et un isolant pour fournir un écran pour le câble à l'encontre d'une interférence de champ électromagnétique extérieur (EM) Une feuille métallique enroulée en spirale et des fils ou un ruban métalliques tressés ou nattés servent également à cet effet tout comme le fait un ruban de polymère revêtu de métal (métallisé) enroulé en spirale ou comme un cigarette enroulée autour de l'isolant Si la protection du câble à l'encontre d'une interférence électromagnétique (EMI) ou d'un rayonnement électromagnétique est souhaitée, un métal conducteur peut être utilisé pour l'écran. Il est devenu utile de réunir en faisceau plus d'un des câbles décrits ci-dessus sous forme d'un seul câble et d'inclure un ou plusieurs câbles formant fibre optique pour signaux dans le faisceau avec des câbles pour signaux électriques. La présente invention fournit même d'autres améliorations du point de vue dimension, poids et souplesse pour un niveau donné de vitesse de transmission de signal électrique et une qualité de transmission donnée et du point de vue protection à l'encontre d'une interférence extérieure. L'invention comporte un ou plusieurs câbles pour signaux ayant une couche mince de polymère souple enroulée ou extrudée autour de l'isolant entourant le câble ou les câbles pour signaux Cette couche mince de polymère a une surface qui n'est pas lisse qui est recouverte de manière mince sur une épaisseur de préférence plus petite qu'un micron à l'aide de métal, par des procédés bien connus Le cuivre, l'aluminium, l'argent, le nickel, le fer ou le cobalt peuvent être utilisés Un enroulement en spirale de ruban en polymère ou une très mince couche extrudée de polymère peuvent être utilisés Le polymère doit avoir une surface contenant des crevasses, des vides, et d'autres irrégularités auxquelles le métal peut s'accrocher ou être fixé par effet de coin pour un accrochage mécanique puissant du métal sur le polymère Une polyamide (nylon) est préférée et de nombreux procédés sont connus dans la technique pour la recouvrir de métal par électrodéposition, revêtement électro catalytique, pulvérisation, ou des procédés de dépôt sous vide La polyamide recouverte est lisse, sans espaces situés dans le métal et fournit un écran à l'encontre d'un champ électromagnétique tout à fait analogue à un tube métallique rigide ou à un revêtement mé- tallique rigide. Le ruban de polyamide doit être tout d'abord recouvert puis enroulé autour de l'isolant du câble ou le ruban peut être enroulé autour de l'isolant, rendu étanche thermiquement, puis recouvert de métal ou métallisé. Des références utiles concernant le revêtement de polyamide (nylon) à l'aide de métal sont constituées des brevets US 3 792 520, 4 247 596, 4 645 574, 4 362 779, 3 801 368, 3 686 019, 2 862 783, 4 162 209, 3 235 473, 2 859 , et 1 099 934. Les câbles pour signaux peuvent être constitués d'un ou de plusieurs câbles pour signaux électriques comportant un conducteur central métallique conducteur entouré par un isolant, de préférence constitué de polyté- trafluoroéthylène expansé (e PTFE), qui est complètement décrit dans les brevets US 3 953 566, 3 962 153, 4 096 227, 4 187 390, 4 902 423, et 4 428 665, cédés à W L GORE et Associates, Inc Les câbles pour signaux peuvent également être constitués d'un ou de plusieurs câbles formant fibre optique qui, lorsqu'ils existent, sont uniquement inclus avec des câbles pour signaux électriques, qui peuvent être présents également dans le câble selon la présente inven- tion. Les câbles formant fibre optique peuvent être constitués de quartz ou de silice dopée, pouvant être recouverts d'un fluoropolymère amorphe ou d'un placage de verre d'indice de réfraction plus faible que la fibre La fibre optique peut également être constituée d'une fibre polymère La fibre optique est gainée à l'aide d'une couche tampon de e PTFE doux Les fibres tamponnées (ou la fibre) sous forme d'un tout avec un ou plusieurs câbles pour signaux électriques est ensuite recouverte à l'aide d'une couche extrudée ou enroulée à l'aide d'un ruban en polya- mide comme décrit ci-dessus. On va maintenant décrire la présente invention, à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un câble selon la présente invention, des couches étant supprimées pour exposer la structure intérieure du câble, la figure 2 est une vue d'un câble selon la présente invention qui comporte des fibres pour signaux optiques et des câbles pour signaux électriques. L'invention va maintenant être décrite en réfé- rence aux dessins pour obtenir plus de détails et une meilleure compréhension. La figure 1 est une vue en perspective représen- tant un câble selon la présente invention qui est un câble unique pour signaux électriques dont plusieurs couches sont supprimées afin de montrer la structure intérieure du câble Le conducteur central 1 qui peut être un conducteur électrique à plusieurs éléments tressés ou un conducteur électrique rigide, est entouré par un isolant 2 ou diélec- trique, qui est montré comme étant poreux, en ce sens qu'un isolant poreux est préféré, en particulier un isolant en e PTFE, décrit ci- dessus dans les brevets cités relatifs à ce matériau Les polymères poreux présentent de très faibles constantes diélectriques, la plus faible étant celle du e PTFE très poreux Un isolant thermoplastique peut être extrudé autour du conducteur central 1 Un polymère non thermoplastique, tel que le e PTFE, sera mieux appliqué sous forme d'un ruban enroulé en spirale, qui peut être fritté pour former un tout après sa mise en place par application de chaleur pendant un temps requis à une température proche de son point initial de ramollissement ou de fusion. Un enroulement mince de ruban 3 en polymère pouvant être recouvert de métal est maintenant utilisé, une épaisseur de couche de revêtement aussi petite qu'environ un micron étant nécessaire Tout ruban de polymère souple doux peut être utilisé s'il comporte des vides mécaniques, des crevasses, et analogue dans lesquels une couche de métal peut s'accrocher ou être serrée par effet de coin pour fournir un accrochage mécanique sur la surface du polymère Une polyamide (nylon) est le polymère préféré en ce sens que de nombreux traitements efficaces de recouvre- ment de métal sont connus qui peuvent aboutir à un revête- ment doux très mince de métal conducteur ou magnétique sur la polyamide. Le ruban de polymère peut être recouvert de métal, puis enroulé autour de l'isolant 2 ou le ruban de polymère peut être d'abord enroulé autour de l'isolant 2, rendu étanche par chauffage, puis recouvert de métal La couche métallique 4 recouvrant le ruban 3 est très mince et peut être constituée d'un métal ou d'un alliage conducteur de l'électricité, tel que le cuivre, l'aluminium, l'argent ou l'or ou peut être un métal magnétique tel que l'acier, le cobalt le nickel ou un métal de transition, qui peut également être conducteur de l'électricité Le revêtement 4 bloque le rayonnement interférant avec les signaux à l'encontre d'une pénétration à l'intérieur du câble vers le conducteur 1 de signaux ou tout signal provenant d'un rayonnement vers 1 'extérieur à partir du câble qui pertube- rait les signaux dans un câble adjacent ou dans un disposi- tif électronique. Le câble est habituellement terminé par applica- tion d'une enveloppe 5 protectrice en polymère sur l'exté- rieur du câble, habituellement par extrusion d'une matière thermoplastique très résistante vis à vis des attaques de l'environnement du câble Un chlorure de polyvinyle, du polyuréthanne, du caoutchouc type chloroprène, des polymè- res d'oléfine fluorurés sont des exemples de polymères utiles pour l'enveloppe On peut utiliser une enveloppe enroulée constituée d'un ruban de e PTFE fritté. Au lieu d'un seul câble pour signaux électriques, plus d'un câble pour signaux électriques peut être utilisé dans le câble selon la présente invention, chaque câble comportant son propre isolant, les câbles étant recouverts sous forme d'un tout à l'aide d'une couche de polyamide extrudée ou d'un enroulement de ruban de polyamide. Si les câbles pour signaux formant fibre optique sont incorporés dans le câble selon la présente invention, une ou plusieurs fibres optiques à mode unique ou à plusieurs modes peuvent être incorporées, mais au moins un câble pour signal électrique doit également être incorporé dans l'ensemble Un tel câble est représenté sur la figure 2 sur laquelle des câbles isolés 6 pour signaux électriques sont réunis en faisceau avec des câbles pour signaux 7 formant fibre optique à l'intérieur de l'isolant 2 Une mince couche de polyamide 3 est extrudée ou enroulée sous forme de ruban autour de l'isolant 2 Une couche 4 de métal conducteur est ensuite plaquée sur la couche 3 de polyami- de. Le câble selon la présente invention fournit un câble mince, souple, très léger ayant une bonne protection électrique et/ou magnétique des signaux qu'il transmet La minceur du câble global combinée à la minceur de la couche formant écran a pour résultat que le câble a une souplesse inhabituelle et qu'une quantité minimale de matériau est nécessaire pour fournir une capacité et une qualité de signaux de haut niveau. REVENDICATIONS 1 Câble pour signaux caractérisé en ce qu'il comporte à partir de l'intérieur vers l'extérieur: (a) au moins un câble ( 6) pour signal électrique, (b) en option un ou plusieurs câbles ( 7) formant fibre optique à mode unique ou multi-modes, (c) lesdits câbles ( 6) pour signaux électriques comportant un conducteur central ( 1) en métal conducteur rigide ou à plusieurs filaments tressés, entouré par un isolant ( 2), (d) lesdits câbles ( 7) formant fibre optique comportant une fibre de verre en polymère ou en quartz recouverte d'un fluoropolymère amorphe ou de verre ayant un indice de réfraction plus petit que ladite fibre et entourée par une couche tampon de polytétrafluoroéthylène expansé doux, (e) une couche ( 3) de polymère ayant une surface non lisse pouvant être recouverte de métal, (f) une mince couche ( 4) de métal recouvert ou plaqué sur ladite surface en polymère, et (g) une enveloppe ( 5) optionnelle de protection en polymère. 2 Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit isolant électrique ( 2) est constitué d'un polymère poreux. 3 Câble selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit polymère poreux est constitué de polytétra- fluoroéthylène expansé. 4 Câble selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit polymère ayant une surface pouvant être recouverte de métal est constitué de polyamide. Câble selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite polyamide est constituée d'un ruban de polyamide. 6 Câble selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite couche de métal est choisie parmi le groupe constitué du cuivre, de l'aluminium, de l'argent, de l'or, du fer, du nickel, du cobalt, d'un métal de transition magnétique et d'alliage conducteur ou magnétique de ceux- ci. 7 Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de polymère (c) a une épaisseur plus petite que 2 microns. 8 Câble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche ( 4) de métal recouvert ou plaqué sur ladite couche de polymère a une épaisseur plus petite qu'un micron.