JPWO2011093239A1 - 配電実装部品及びそれを用いたインバータ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、高電圧の配電実装部品であって、絶縁層と、前記絶縁層を挟持して積層され配電を主に担う複数の第１導電部材と、前記第１導電部材と前記絶縁層との間に形成される第２導電部材とを具備する。このとき、前記第２導電部材は、前記絶縁層の少なくとも一方の面上に設けられており、その厚さが前記第１導電部材の厚さよりも薄いことを特徴とする。前記第１導電部材よりも十分薄い第２導電部材が、主伝送路となる前記第１導電部材と前記絶縁層との間で前記絶縁層に密着して形成されることで、部分放電開始電圧を高くすることができ、絶縁信頼性の向上が図られる。

Description

本発明は、高電圧に対応できる配電実装部品、及び該配電実装部品を用いたインバータ装置に関する。

現在、インバータ装置は、ハイブリット自動車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＥＶ）等を始めとする各種電気機器に応用展開されている。近年の環境問題、省エネルギー化推進の観点から、これら各アプリケーションでのインバータ装置の使用が年々拡大傾向にある。また、これらのインバータ装置には、大電力化・省エネルギー化・小型化が求められ、内部回路の高電圧化や部品の高密度実装化が進められている。

インバータ装置は、主に、パワー半導体素子（例えば、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）等）を内蔵したパワーモジュール、コンデンサ、コイルなどの他、装置内で大電流を伝送するための配電実装部品（しばしば、バスバー又はブスバーと呼ばれる）で構成されている。図１０、図１１は、インバータ装置に用いられている従来の配電実装部品の例を示す断面模式図である。

図１０に示すように、従来の配電実装部品（以下、バスバーと称す）１１２は、金属製（例えば、銅やアルミニウムなど）の複数の厚肉導体１００の間に、絶縁層１０２（例えば、絶縁板、絶縁紙、又は絶縁フィルム）を挿入することにより、厚肉導体１００間が絶縁された構成とされている。また、図１１に示すように、絶縁層１０２の少なくとも一方の面に接着剤層１０３が形成され、その接着剤層１０３を介して厚肉導体１００と絶縁層１０２とを接着することにより、複数の厚肉導体１００間を絶縁しているものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−３０３９２号公報

前述したように、インバータ装置の省エネルギー化及び大電力化のため、内部回路には数１００Ｖ以上の高電圧が印加されるようになってきた。また、インバータ装置の高効率化やサージ電圧の抑制のため、近年では、バスバーに低インダクタンス化が求められており、厚肉導体間に挿入される絶縁層の薄肉化が進められている。現在、例えば４００Ｖ級のインバータ装置に用いられるバスバーの厚肉導体間の絶縁層の厚さとしては、３００μｍ程度のものがある。

しかしながら、このように薄肉化された絶縁層を用いた従来のバスバー（図１０，１１参照）の厚肉導体間に更に高い電圧（例えば５００Ｖ以上）を印加すると、比較的短時間で絶縁破壊が発生するという問題があった。言い換えると、インバータ装置全体の長期信頼性が低下するという問題があった。

一方、バスバーの耐圧性を確保するために、絶縁層１０２や接着剤層１０３を厚くすることは、低インダクタンス化の要求に相反することになるため好ましくない。すなわち、低インダクタンス化と高耐圧性とを両立させられるバスバーが強く求められていた。

したがって、本発明の目的は、インバータ装置の大電力化・省エネルギー化・高効率化・小型化を達成するため、高耐圧性と低インダクタンスとを兼ね備えた配電実装部品（バスバー）を提供することにある。また、その配電実装部品を用いることにより、長寿命化が図られた信頼性の高いインバータ装置を提供することにある。

（I）上記課題を解決し本発明の目的を達成するため、本発明は、高電圧の配電実装部品であって、
絶縁層と、前記絶縁層を挟持して積層され配電を主に担う複数の第１導電部材と、前記絶縁層と前記第１導電部材との間で前記絶縁層の少なくとも一方の面上に設けられた第２導電部材とを具備し、前記第２導電部材の厚さが前記第１導電部材の厚さよりも薄いことを特徴とする配電実装部品を提供する。

（II）また、本発明は、高電圧の配電実装部品であって、
絶縁層の少なくとも一方の面に接着剤層が形成された接着剤層付き絶縁層と、前記接着剤層付き絶縁層を挟持して積層され配電を主に担う複数の第１導電部材と、前記接着剤層付き絶縁層と前記第１導電部材との間で前記接着剤層付き絶縁層の少なくとも一方の面上に設けられた第２導電部材とを具備し、前記第２導電部材の厚さが前記第１導電部材の厚さよりも薄いことを特徴とする配電実装部品を提供する。

（III）また、本発明は、複数のパワー半導体素子を有するパワーモジュールと、前記パワーモジュールに接続される配電実装部品と、前記パワー半導体のスイッチング動作を駆動する駆動回路が構成された制御基板とを有するインバータ装置であって、
前記配電実装部品は、絶縁層と、前記絶縁層を挟持して積層され配電を主に担う複数の第１導電部材と、前記絶縁層と前記第１導電部材との間で前記絶縁層の少なくとも一方の面上に設けられた第２導電部材とを具備し、前記第２導電部材の厚さが前記第１導電部材の厚さよりも薄いことを特徴とするインバータ装置を提供する。

（IV）また、本発明は、複数のパワー半導体素子を有するパワーモジュールと、前記パワーモジュールに接続される配電実装部品と、前記パワー半導体のスイッチング動作を駆動する駆動回路が構成された制御基板とを有するインバータ装置であって、
前記配電実装部品は、絶縁層の少なくとも一方の面に接着剤層が設けられた接着剤層付き絶縁層と、前記接着剤層付き絶縁層を挟持して積層され配電を主に担う複数の第１導電部材と、前記接着剤層付き絶縁層と前記第１導電部材との間で前記接着剤層付き絶縁層の少なくとも一方の面上に設けられた第２導電部材とを具備し、前記第２導電部材の厚さが前記第１導電部材の厚さよりも薄いことを特徴とするインバータ装置を提供する。

また、本発明は、上記の本発明に係る配電実装部品（I），（II）および上記のインバータ装置（III），（IV）において、次のような改良や変更を加えることができる。
（i）前記第２導電部材の厚さが、１μｍ以上５００μｍ未満の範囲である。
（ii）前記第１導電部材の厚さが、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲である。

なお、本発明において、前記第２導電部材や前記第１導電部材の厚さとは、それぞれ該導電部材の積層方向の長さを意味する。また、本発明のインバータ装置では、前記パワーモジュール間に流れる大電流は、前記配電実装部品を介して伝送される。

本発明によれば、高耐圧性と低インダクタンスとを兼ね備えた配電実装部品を提供することができる。また、その配電実装部品を用いることにより、インバータ装置の大電力化・省エネルギー化・高効率化・小型化に貢献すると共に、長寿命化が図られた信頼性の高いインバータ装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るバスバーの例を示す断面模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るバスバーをＬ字型に屈曲させて使用した場合の断面模式図である。 本発明の第２の実施形態に係るバスバーの例を示す断面模式図である。 第２の実施形態に係るバスバーのリサイクル性を説明するための断面模式図である。 実施例１及び比較例１における部分放電試験結果を示すチャートである。 実施例２及び比較例２における部分放電試験結果を示すチャートである。 実施例１及び比較例１における課電劣化寿命試験結果を示すグラフである。 実施例２及び比較例２における課電劣化寿命試験結果を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態に係るインバータ装置の例を示す断面模式図である。 インバータ装置に用いられている従来の配電実装部品の例を示す断面模式図である。 インバータ装置に用いられている従来の配電実装部品の他の例を示す断面模式図である。 従来の配電実装部品をＬ字型に屈曲させて使用した場合の断面模式図である。

（絶縁破壊の原因調査）
本発明者等は、発明に先立って、従来の配電実装部品（図１０，１１参照）に高電圧を印加した場合の絶縁破壊の原因について鋭意検討した。その結果、絶縁層の絶縁破壊には以下のような原因があることが判った。

バスバーに用いられる厚肉導体は、通常、良導電性金属（例えば、銅）の平板をプレス機等で打ち抜いて作製されることから、反りや歪み、傷等の微小な表面凹凸部の存在が避けがたい。そのため、厚肉導体１００を絶縁層１０２と積層した場合、それらの表面凹凸部１０６に起因した空間部（空隙部）１０５が、厚肉導体１００と絶縁層１０２との間に形成され易い。

特に、図１０，１１に示したような薄肉の絶縁層１０２を有するバスバー１１２，１１３では、厚肉導体１００間に高電圧を印加すると、厚肉導体１００と絶縁層１０２の間に形成された空間部（空隙部）１０５で、厚肉導体１００と絶縁層１０２との電位差に起因した部分放電が発生する。そして発生した部分放電が絶縁層１０２を徐々に劣化させていくことにより、絶縁破壊に至ることが判った。

なお、図１１に示すように、厚肉導体１００間と絶縁層１０２とが接着剤層１０３を介して接着されている場合においては、接着剤層１０３の厚さを厚くすることで空間部１０５の形成を抑制することが考えられる。しかしながら、前述したように、接着剤層１０３を厚くすることは、低インダクタンス化の要求に相反することになるため好ましくない。

また、図１２は、従来の配電実装部品をＬ字型に屈曲させて使用した場合の断面模式図である。例えば、バスバー１１２をＬ字型に屈曲させた場合、図１２に示したように、Ｌ字の角部において厚肉導体１００が湾曲することによって空間部１０５が大きくなるため、部分放電による絶縁層１０２の劣化がより大きくなり易いことが判った。

以上説明したように、従来のブスバーでは、厚肉導体に不可避的に存在する表面凹凸部のために厚肉導体と絶縁層との間の空間部を完全に無くすことは困難である。このため、該空間部において厚肉導体と絶縁層との電位差に起因した部分放電が発生しやすく、絶縁破壊に至ることが判った。

以下に、本発明に係る配電実装部品（バスバー）とその製造方法、及び該バスバーを有するインバータ装置の例を、図１〜図９を参照しながら説明する。本発明の実施形態は以下の順で説明する。なお、同義の部材・部位には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。また、本発明は以下の例に限定されるものではない。
１．第１の実施形態：バスバー
２．第２の実施形態：バスバー
３．本発明のバスバーと従来例のバスバーとの比較
３−１ 実施例１
３−２ 実施例２
３−３ 比較例１
３−４ 比較例２
３−５ 比較実験結果
３−５−１ 部分放電試験
３−５−２ 課電劣化寿命試験
４．第３の実施形態：インバータ装置。

〈１．第１の実施形態：バスバー〉
図１は、本発明の第１の実施形態に係るバスバーの例を示す断面模式図である。図１に示したように、本実施形態のバスバー１２は、絶縁層２と、絶縁層２を挟持して積層され配電を主に担う１対の第１導電部材１と、絶縁層２と第１導電部材１との間に設けられた第２導電部材４とから構成されている。

絶縁層２は、膜状に加工された絶縁紙又は絶縁シートで構成される。絶縁層２の素材としては、例えば、木材等のセルロースから形成された絶縁紙、アラミドポリマーから形成されたアラミド紙、ポリアミド等で形成された絶縁紙を用いることができる。また、例えばポリアミド、ポリイミド、エポキシ、フェノール、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、塩化ビニール、シリコーン、フッ素樹脂、アクリル、ポリエーテル・エーテル・ケトン、ポリエーテルイミド、ＡＢＳ樹脂、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂で形成された絶縁シートを用いることができる。絶縁層２は、複数の導体間を電気的に絶縁する目的であるため、電気絶縁性を有するものであれば上記に挙げた種類の絶縁紙及び絶縁シート以外のものでも良い。

第１導電部材１は、上述した膜状の絶縁層２を挟持して積層されている。第１導電部材１は、例えば、銅やアルミニウム等の金属材料で構成される。また、第１導電部材１は、バスバー１２の主伝送路となる厚肉導体を構成するものであり、第１導電部材１の厚さ（積層方向の長さ、図中の上下方向の長さ）は、好ましくは、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とされる。厚肉導体である第１導電部材１は大電流を伝送するため０．５ｍｍ以上であることが好ましく、それより薄いと大電流が流せない。一方、第１導電部材１の厚さを１０ｍｍよりも厚くするとバスバー１２が大型化し、その結果、バスバー１２を用いるインバータ装置も大型化してしまうという問題が生じる。１０ｍｍ以下であれば、インバータ装置に適用した場合でも使用上問題なく大電流を流すことができるため、１０ｍｍ以下とするのが好ましい。

第２導電部材４は、絶縁層２における第１導電部材１に隣接する面上であって、絶縁層２と第１導電部材１との間に設けられている。本実施形態では、絶縁層２の両面に第２導電部材４が設けられている。第２導電部材４も、第１導電部材１と同様、銅やアルミニウム等の金属材料で構成されている。また、第２導電部材４は、バスバー１２の主伝送路を構成する厚肉導体となる第１導電部材１と絶縁層２との間の空間部（空隙部）５の悪影響を抑制する導体箔を構成するものであり、第１導電部材１の厚さよりも薄く構成されている。

第２導電部材４を第１導電部材１よりも十分薄く形成することにより、第２導電部材４を絶縁層２に密着させて形成することができる。すなわち、第２導電部材４と絶縁層２とを密着させて形成することにより、第２導電部材４と絶縁層２との電位差に起因する部分放電が発生することがない。

加えて、第１導電部材１と第２導電部材４とは、共に金属材料で構成されるため同電位となるので、第１導電部材１と第２導電部材４との間に、第１導電部材１の表面凹凸部６に起因する空隙部５が形成された場合でもその空隙部５では部分放電は発生しない。これにより、絶縁層２の劣化を防ぐことができる。

第２導電部材４の厚さ（積層方向の長さ、図中の上下方向の長さ）は、好ましくは、１μｍ以上５００μｍ未満の範囲とされる。１μｍよりも薄い場合には、第２導電部材４を絶縁層２上に形成した際、第２導電部材４が島状になって部分的に形成されない箇所が生じたり、第２導電部材４に傷が付いて容易に剥がれたりすることがある。第２導電部材４が欠損した部分ができると、絶縁層２と第１導電部材１との間に空隙部５が形成され部分放電が発生してしまう。このため、第２導電部材４の厚さは１μｍ以上であることが好ましい。

一方、第２導電部材４が５００μｍ以上の厚みである場合には、従来の厚肉導体と絶縁層との間に空間部ができる理由と同じ理由により、第２導電部材４と絶縁層２との間に空間部ができてしまい、該空間部において部分放電が発生してしまう。言い換えると、第２導電部材４の厚さが５００μｍ以上である場合には絶縁層２に密着して形成することが難しく、期待される役割を果たすことができない。このため、第２導電部材４の厚さは、５００μｍ未満であることが好ましい。

このように、本実施形態のバスバー１２によれば、絶縁層２と第２導電部材４とが密着して形成されるため、厚肉導体である第１導電部材１と絶縁層２との間で発生する部分放電を防止でき、絶縁層２の劣化を防ぐことができる。また、主伝送路となる第１導電部材１は、従来と同様の厚みに形成することができるので、大電流を伝送することも可能である。

図２は、本発明の第１の実施形態に係るバスバーをＬ字型に屈曲させて使用した場合の断面模式図である。図２に示したように、本実施形態のバスバー１２では、湾曲させた場合にも箔導体である第２導電部材４が絶縁層２に密着した状態で湾曲するため、第２導電部材４と絶縁層２との間に空間部ができることがない。また、Ｌ字型の角部において第１導電部材１と第２導電部材４との間に空隙部５ができてしまった場合にも、第１導電部材１と第２導電部材４とは同電位であるため部分放電が発生することがなく、絶縁層２を劣化させることもない。このように、本実施形態例のバスバー１２では、Ｌ字型として使用することにより厚肉導体である第１導電部材１と絶縁層２との間に空隙部５ができやすい場合にも、絶縁層２が劣化することを防ぐことができる。

本実施形態のバスバー１２は、絶縁層２の表面に箔導体である第２導電部材４を密着するように形成し、第２導電部材４が形成された絶縁層２を１対の第１導電部材１で挟持することにより形成することができる。絶縁層２の表面に第２導電部材４を密着して形成する方法としては、銅箔等からなる第２導電部材４と絶縁シートや絶縁紙からなる絶縁層２とを熱圧着などで密着接合する方法がある。また、有機樹脂中に金属微粉末やカーボンブラックなどの導電材が分散された導電性塗料を用い、絶縁層２表面に塗布して第２導電部材４を形成する方法でもよい。また、絶縁層２表面に、蒸着やスパッタリングなどの技術を利用して第２導電部材４となる箔導体を形成する方法でもよい。

本実施形態では、第２導電部材４を絶縁層２に密着して形成することにより、絶縁層２と主伝送導体とを直接つなぐ空間部の形成を防止するのが目的である。よって、製造方法は、上記いずれの方法を用いてもよく、また、上記以外の方法で第２導電部材４を絶縁層２に密着して形成する方法でもよい。

上記に例示した本実施形態のバスバー１２では、絶縁層２の両表面上に第２導電部材４を形成し、該第２導電部材４が形成された絶縁層２を一対の第１導電部材１で挟持したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、絶縁層２の少なくとも一方の表面上に第２導電部材４が形成することによっても、従来のバスバーに比較して、絶縁層２の劣化を効果的に低減することが可能となる。

〈２．第２の実施形態：バスバー〉
図３は、本発明の第２の実施形態に係るバスバーの例を示す断面模式図である。図３に示すように、本実施形態のバスバー１３は、絶縁層２の表面に接着剤層３が形成された接着剤層付き絶縁層７と、接着剤層付き絶縁層７を挟持して積層された１対の第１導電部材１と、接着剤層付き絶縁層７と第１導電部材１との間に設けられた第２導電部材４とから構成されている。

第１導電部材１は、接着剤層３が形成された面に垂直な方向に積層されている。第１導電部材１、第２導電部材４、及び絶縁層２は、第１の実施形態の構成と同様の構成とされる。接着剤層３は、絶縁層２と第１導電部材１間に形成される第２導電部材４を絶縁層２に接着するための層である。

接着剤層３を構成する材料としては、例えば、エポキシ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、ポリイミド樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤等を用いることができる。接着剤層３は、絶縁紙又は絶縁シートからなる絶縁層２と導体（主に第２導電部材４）との接着が目的であるため、接着性を有するものであれば、上記に挙げた接着剤以外のものでもよい。

本実施形態のバスバー１３は、絶縁層２の表面に接着剤層３を形成することにより接着剤層付き絶縁層７を形成した後、接着剤層付き絶縁層７の表面に第２導電部材４を形成し、第２導電部材４が形成された接着剤層付き絶縁層７を一対の第１導電部材１で挟持することにより形成することができる。

第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態においても、第２導電部材４として薄い導体箔を用いることにより、第２導電部材４を接着剤層３に密着して形成することができる。このため、従来のバスバーように、導体と絶縁層間の空間部を埋めるために接着剤層を厚く形成する必要がなく、低インダクタンス化が可能である。

図３に例示した本実施形態のバスバー１３では、絶縁層２の両表面上に接着剤層３を形成したが、本発明はそれに限定されず、片方の表面のみに接着剤層３を形成してもよい。また、接着剤層付き絶縁層７の両表面上に第２導電部材４を形成する例としたが、少なくとも一方の表面上に形成することによっても、従来のバスバーに比較して、絶縁層２の劣化を効果的に低減することが可能となる。

また、本実施形態のバスバー１３によれば、第１導電部材１の再利用が容易となる。図４は、第２の実施形態に係るバスバーのリサイクル性を説明するための断面模式図である。図４に示すように、バスバー１３では、第１導電部材１と第２導電部材４との間は、接着剤等を用いていないため、厚肉導体である第１導電部材１と第２導電部材４との分離が容易であり、第１導電部材１を再利用することができる。すなわち、本実施形態によれば、リサイクル性に優れたバスバー１３を得ることができる。また、リサイクル性については、第１の実施形態に係るバスバー１２においても同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明に係るバスバー（配電実装部品）では、絶縁層２又は接着剤層３付き絶縁層７の少なくとも一方の面上に形成される第２導電部材４は、第１導電部材１よりも十分薄く形成されるので、絶縁層２又は接着剤層３付き絶縁層７に密着して形成することができる。絶縁層２，７と第２導電部材４との間に空隙部５が形成されないことにより、部分放電が発生せず絶縁層２，７を劣化させることがない。

〈３．本発明の配電実装部品と従来例の配電実装部品との比較〉
次に、本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態に係るバスバー（実施例）と、従来のバスバー（比較例）とを用いた比較試験について、図５〜図８を用いて説明する。

［３−１ 実施例１］
実施例１のバスバーは、上述した第１の実施形態に係るバスバー１２に対応するものである。絶縁層２としては、厚さ０．２５ｍｍのポリイミドシートを用いた。また、第２導電部材４としては、厚さ３５μｍの銅箔を用いた。また、第１導電部材１としては、厚さ２ｍｍの銅製厚肉導体を用いた。

まず、絶縁層２となるポリイミドシートの両面に熱融着で銅箔からなる第２導電部材４を形成した。次に、第２導電部材４を形成した絶縁層２の両面を２枚の第１導電部材１で挟持することで、実施例１のバスバーを作製した。

［３−２ 実施例２］
実施例２のバスバーは、上述した第２の実施形態に係るバスバー１３に対応するものである。絶縁層２としては、厚さ０．２５ｍｍのアラミド絶縁紙を用いた。また、接着剤層３としては、エポキシ樹脂系接着剤を用いた。また、第２導電部材４としては、厚さ３５μｍの銅箔を用いた。また、第１導電部材１としては、厚さ３ｍｍのアルミニウム製厚肉導体を用いた。

まず、絶縁層２となるアラミド絶縁紙の両面にエポキシ樹脂系接着剤を塗布厚約３０μｍとなるように形成し、接着剤層付き絶縁層７を形成した。次に、接着剤上面に、銅箔からなる第２導電部材４を真空プレスで形成した。その後、第２導電部材４が形成された接着剤層付き絶縁層７を２枚の第１導電部材１で挟持することで、実施例２のバスバーを作製した。

［３−３ 比較例１］
比較例１のバスバーは、図１０に示した従来のバスバー１１２に対応するものである。厚肉導体１００としては、厚さ２ｍｍの銅製厚肉導体を用い、絶縁層１０２としては、厚さ０．２５ｍｍのポリイミドシートを用いた。絶縁層１０２を２枚の厚肉導体１００で直接挟持することで、比較例１のバスバーを作製した。

［３−４ 比較例２］
比較例２のバスバーは、図１１に示した従来のバスバー１１３に対応するものである。厚肉導体１００としては、厚さ３ｍｍのアルミニウム製厚肉導体を用い、絶縁層１０２としては、厚さ０．２５ｍｍのアラミド絶縁紙を用いた。また、接着剤層１０３としては、エポキシ樹脂系接着剤を用いた。

まず、アラミド絶縁紙からなる絶縁層１０２の両面にエポキシ樹脂系接着剤を塗布厚約３０μｍとなるように形成して接着剤層付き絶縁層１０４を形成した。その後、接着剤層付き絶縁層１０４の両面に厚肉導体１００を配置して真空プレスすることにより、比較例２のバスバーを作製した。

［３−５ 比較実験結果］
実施例１，２及び比較例１，２に対し、本発明の効果を検証するために、下記の部分放電試験と課電劣化寿命試験を実施した。

［３−５−１ 部分放電試験］
実施例１，２及び比較例１，２の各試験用バスバーを、外来ノイズによる部分放電測定への影響を防止するためシールドルーム内に置き、部分放電開始電圧を測定した。ここでは、部分放電測定システムを用いて、試験用バスバーの厚肉導体間に、交流電圧を０Ｖから印加し、電圧を１００Ｖ／秒の速度で上昇させ、部分放電が開始する電圧を測定した。ここで、部分放電開始の閾値は、２ｐＣとした。

図５は、実施例１及び比較例１における部分放電試験結果を示すチャートである。図６は、実施例２及び比較例２における部分放電試験結果を示すチャートである。図５及び図６では、横軸は電圧（Vrms）を示し、縦軸は放電電荷量（ｐＣ）を示す。

図５から判るように、接着剤層を形成しない絶縁層を用いた実施例１のバスバーの部分放電開始電圧（以下、ＰＤＩＶ）は１２６０Ｖ、部分放電消滅電圧（以下、ＰＤＥＶ）は１１２０Ｖであった。また、接着剤層を形成しない絶縁層を用いた比較例１のバスバーのＰＤＩＶは６００Ｖ、ＰＤＥＶは４８０Ｖであった。実施例１は、比較例１と比較して部分放電開始電圧及び部分放電消滅電圧が高くなることが確認された。

また、図６から判るように、接着剤層付き絶縁層を用いた実施例２のバスバーのＰＤＩＶは１５６０Ｖ、ＰＤＥＶは１４６０Ｖであった。また、接着剤層付き絶縁層を用いた比較例２のＰＤＩＶは８４０Ｖ、ＰＤＥＶは７２０Ｖであった。実施例２は、比較例２と比較して部分放電開始電圧及び部分放電消滅電圧が高くなることが確認された。

［３−５−２ 課電劣化寿命試験］
実施例１，２及び比較例１，２の各試験用バスバーを１２５℃の恒温層内に置き、各試験用バスバーの厚肉導体（実施例１、２では第１導電部材に相当）間に５０Ｈｚ商用周波電圧を印加し、絶縁破壊するまでの時間を計測した。

図７は、実施例１及び比較例１における課電劣化寿命試験結果を示すグラフである。図８は、実施例２及び比較例２における課電劣化寿命試験結果を示すグラフである。図７及び図８では、縦軸は試験電圧（ｋＶ）を示し、横軸は時間（ｈ）を示す。

図７に示したように、実施例１のバスバーの課電劣化寿命は、比較例１のバスバーよりも約１０倍長くなることが確認された。また、図８に示したように、実施例２のバスバーの課電劣化寿命は、比較例２のバスバーよりも約８度長くなることが確認された。実施例１、実施例２ともに、それぞれ比較例１及び比較例２よりも課電劣化寿命が長く、絶縁信頼性が高いと言える。

上述した試験結果により、本発明のバスバーは、従来のバスバーに比較して部分放電に起因する絶縁層の劣化を低減でき、部分放電開始電圧が高く、絶縁信頼性の高い高電圧部品を得られることが実証された。

〈４．第３の実施形態：インバータ装置〉
次に、本発明に係るインバータ装置について説明する。図９は、本発明の第３の実施形態に係るインバータ装置の例を示す断面模式図である。本実施形態のインバータ装置１８は、第１の実施形態に係るバスバー１２を用いたものである。

図９に示したように、本実施形態のインバータ装置１８は、複数のパワーモジュール１５と、パワーモジュール１５を電気的に接続するバスバー１２と、パワーモジュール１５を制御するための駆動回路が設けられている制御基板１４とが筐体１１内に配置された構成とされている。パワーモジュール１５は、内部に複数のパワー半導体素子を有し、筐体１１内においてモジュール放熱板１６上に配置されている。また、パワーモジュール１５のＤＣ入力電源の正極に接続される電極は、バスバー１２を構成する一対の第１導電部材１のうちの、正極側第１導電部材１ａに固定ネジ１７により固定されている。また、パワーモジュール１５のＤＣ入力電源の負極に接続される電極は、バスバー１２を構成する一対の第１導電部材１のうちの負極側第１導電部材１ｂに、固定ネジ１７により固定されている。制御基板１４では、パワーモジュール１５に内蔵されたパワー半導体素子のスイッチング動作を制御する。

本実施形態によると、大電流を伝送するバスバー１２において、部分放電の発生が防止され、絶縁層２の劣化が低減されるので、インバータ装置１８においても長期信頼性の向上が図られる。言い換えると、インバータ装置１８として長寿命化が図られる。なお、上記では、インバータ装置１８に第１の実施形態に係るバスバー１２を適用した例を示したが、第２の実施形態に係るバスバー１３を用いてもよく、同様の効果を得ることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によると、伝送導体と絶縁層との間に発生する部分放電が防止されるため、絶縁層の劣化が低減され、部分放電開始電圧が高く、絶縁信頼性の高い配電実装部品（バスバー）が得られる。また、そのバスバーを用いることにより、長寿命化が図られたインバータ装置が得られる。さらに、本発明によれば、厚肉導体と絶縁層との分離が容易でリサイクル性に優れたバスバー及びそれを用いたインバータ装置を得ることができる。

１…第１導電部材、２…絶縁層、３…接着剤層、４…第２導電部材、５…空間部（空隙部）、６…表面凹凸部、７…接着剤層付き絶縁層、１１…筐体、１２…バスバー、１３…バスバー、１４…制御基板、１５…パワージュール、１６…モジュール放熱板、１８…インバータ装置、１００…厚肉導体、１０２…絶縁層、１０３…接着剤層、１０４…接着剤層付き絶縁層、１０５…空間部（空隙部）、１０６…表面凹凸部、１１２…バスバー、１１３…バスバー。

Claims (12)

1. 高電圧の配電実装部品であって、
   絶縁層と、
   前記絶縁層を挟持して積層され配電を主に担う複数の第１導電部材と、
   前記絶縁層と前記第１導電部材との間で前記絶縁層の少なくとも一方の面上に設けられた第２導電部材とを具備し、
   前記第２導電部材の厚さが前記第１導電部材の厚さよりも薄いことを特徴とする配電実装部品。
2. 請求項１に記載の配電実装部品において、
   前記第２導電部材の厚さが、１μｍ以上５００μｍ未満の範囲であることを特徴とする配電実装部品。
3. 請求項１又は請求項２に記載の配電実装部品において、
   前記第１導電部材の厚さが、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする配電実装部品。
4. 高電圧の配電実装部品であって、
   絶縁層の少なくとも一方の面に接着剤層が設けられた接着剤層付き絶縁層と、
   前記接着剤層付き絶縁層を挟持して積層され配電を主に担う複数の第１導電部材と、
   前記接着剤層付き絶縁層と前記第１導電部材との間で前記接着剤層付き絶縁層の少なくとも一方の面上に設けられた第２導電部材とを具備し、
   前記第２導電部材の厚さが前記第１導電部材の厚さよりも薄いことを特徴とする配電実装部品。
5. 請求項４に記載の配電実装部品において、
   前記第２導電部材の厚さが、１μｍ以上５００μｍ未満の範囲であることを特徴とする配電実装部品。
6. 請求項４又は請求項５に記載の配電実装部品において、
   前記第１導電部材の厚さが、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とする配電実装部品。
7. 複数のパワー半導体素子を有するパワーモジュールと、
   前記パワーモジュールに接続される配電実装部品と、
   前記パワー半導体のスイッチング動作を駆動する駆動回路が構成された制御基板とを有するインバータ装置であって、
   前記配電実装部品は、絶縁層と、前記絶縁層を挟持して積層され配電を主に担う複数の第１導電部材と、前記絶縁層と前記第１導電部材との間で前記絶縁層の少なくとも一方の面上に設けられた第２導電部材とを具備し、
   前記第２導電部材の厚さが前記第１導電部材の厚さよりも薄いことを特徴とするインバータ装置。
8. 請求項７に記載のインバータ装置において、
   前記第２導電部材の厚さが、１μｍ以上５００μｍ未満の範囲であることを特徴とするインバータ装置。
9. 請求項７又は請求項８に記載のインバータ装置において、
   前記第１導電部材の厚さが、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とするインバータ装置。
10. 複数のパワー半導体素子を有するパワーモジュールと、
    前記パワーモジュールに接続される配電実装部品と、
    前記パワー半導体のスイッチング動作を駆動する駆動回路が構成された制御基板とを有するインバータ装置であって、
    前記配電実装部品は、絶縁層の少なくとも一方の面に接着剤層が設けられた接着剤層付き絶縁層と、前記接着剤層付き絶縁層を挟持して積層され配電を主に担う複数の第１導電部材と、前記接着剤層付き絶縁層と前記第１導電部材との間で前記接着剤層付き絶縁層の少なくとも一方の面上に設けられた第２導電部材とを具備し、
    前記第２導電部材の厚さが前記第１導電部材の厚さよりも薄いことを特徴とするインバータ装置。
11. 請求項１０に記載のインバータ装置において、
    前記第２導電部材の厚さが、１μｍ以上５００μｍ未満の範囲であることを特徴とするインバータ装置。
12. 請求項１０又は請求項１１に記載のインバータ装置において、
    前記第１導電部材の厚さが、０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲であることを特徴とするインバータ装置。

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