WO2012081257A1 - 絶縁部材及びその製造方法 - Google Patents

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上林　裕之
豊和 長門
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三菱電線工業株式会社
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    • H01B3/306—Polyimides or polyesterimides

Definitions

  • the present invention relates to an insulating member provided with a semiconductor layer on a conductor coated with an insulating coating and a method for manufacturing the same.
  • Patent Documents an insulated wire in which a semiconductor layer is provided between a conductor and an insulating film in order to prevent corona discharge generated between the conductor and the insulating film when a high voltage is applied is known (for example, Patent Documents). 1).
  • Patent Document 2 there is an insulating member that has good adhesion to the member to be insulated, is hardly cracked, and is insulated with an insulating coating having high heat resistance and high voltage resistance. are known.
  • the conventional insulating member has a problem in that, in applications where a high frequency is applied to a conductor, such as a high frequency probe pin in a semiconductor inspection apparatus, a leakage current is generated and accurate measurement cannot be performed.
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to obtain an insulating member having a small diameter which is not affected by a leakage current even when a high frequency is applied.
  • the semiconductor layer is provided on the conductor covered with the insulating film.
  • a semiconductor layer is formed on the insulating coating without electrodeposition with a coating solution containing carbon black in a mass ratio of 5% to 10% with respect to the polyamide-imide resin.
  • the polyamide-imide resin is coated with the coating liquid instead of electrodeposition, a thin-diameter insulating member having a semiconductor layer excellent in heat resistance and mechanical strength can be obtained. And since the electric current which leaked from the insulating film in the high frequency use can carry out a ground fault (earth
  • the coating method is preferably performed by dip coating, roll coater coating, or the like using felt coating, die coating, or the like, rather than electrodeposition such as an insulating coating.
  • a conductor In the second invention, a conductor, an insulating film covering the conductor, and a semiconductor layer covering the insulating film,
  • the semiconductor layer is formed of a coating material mixed with an inorganic filler.
  • the inorganic filler is carbon black
  • the semiconductor layer is formed of a coating material in which the carbon black is contained in a mass ratio of 5% to 10% with respect to the polyamideimide resin.
  • the insulating member with high adhesiveness with an insulating film and being easy to acquire the effect of a ground fault is obtained.
  • the semiconductor layer is coated on the insulating coating, an insulating member having a small diameter that is not affected by the leakage current even when a high frequency is applied can be obtained.
  • insulating member means a member obtained by forming an insulating coating on the surface of a member that requires surface insulation protection in various technical fields, and specifically, Examples thereof include an insulated wire having an insulating film formed on the outer periphery of the conductor wire, and a needle-shaped metal pin for probe guard measurement, and particularly suitable for high-frequency applications. As a high frequency range, for example, 1 MHz or more corresponds.
  • the material of the conductor is not particularly limited, but from the viewpoint of conductivity, copper, copper alloy, copper clad aluminum, aluminum, galvanized iron, silver, gold, nickel, titanium, tungsten, palladium alloy such as palladium alloy Etc. are suitable.
  • the member main body which consists of insulating materials as a conductor may give the member which gave the electroconductive process like plating.
  • FIG. 1 shows an example of a cross section of an insulated wire as an insulating member according to an embodiment of the present invention.
  • This insulated wire 1 is made of a polyimide electrodeposition coating on the surface of a bare copper wire 2 having a diameter of 0.1 to 0.2 mm.
  • An insulating coating 3 is coated.
  • the thickness of the insulating coating 3 is, for example, 2 to 50 ⁇ m.
  • a polyimide resin electrodeposition paint is suitable from the viewpoint of heat resistance
  • an epoxy or acrylic electrodeposition paint is suitable from the viewpoint of mechanical characteristics.
  • a semiconductor layer 4 dip-coated with a coating liquid mixed with an inorganic filler is provided on the surface of the insulating coating 3.
  • the thickness of the semiconductor layer 4 is, for example, 2 to 3 ⁇ m.
  • the semiconductor layer has a volume resistivity of 10 3 to 10 6 ⁇ ⁇ cm, for example.
  • carbon black as an inorganic filler is preferably contained in a mass ratio of 5% to 10% with respect to the polyamideimide resin.
  • solvents such as NMP (N-methylpyrrolidone), DMF (dimethylformamide), xylene, and toluene are included.
  • a typical blending example is 50% by mass, NMP is 50%, DMF is 15%, xylene is 30%, toluene is 1%, and carbon black is 4%.
  • the semiconductor layer 4 becomes an electrical relaxation layer and can prevent corona discharge, and becomes a coaxial structure as an outer conductor, it is generated when a high frequency is applied by short-circuiting (grounding) the semiconductor layer 4. It is possible to reliably prevent the adverse effect of the leakage current.
  • a bare copper wire 2 wound around a roll 10 is prepared in step S01.
  • the bare copper wire 2 is pulled out from the roll 10 and connected to the anode side of the power source. Pass through.
  • a cathode tube 13 is disposed in the electrodeposition bus 11, and the polyimide is caused by a potential difference between the bare copper wire 2 serving as the anode and the cathode tube 13 serving as the cathode by applying a voltage when passing through the bare copper wire 2. It is deposited almost uniformly on the bare copper wire 2.
  • the bare copper wire 2 that has passed through the electrodeposition bath 11 is introduced into the first baking furnace 14 in the first baking step of step S03.
  • the first baking furnace 14 is heated at 100 to 300 ° C. to evaporate water in the polyimide deposited on the bare copper wire 2, thereby forming an insulating coating 3 made of polyimide.
  • the semiconductor layer 4 is coated on the bare copper wire 2 coated with the insulating film 3. Specifically, as shown in FIG. 4, the bare copper wire 2 coated with the insulating coating 3 is vertically immersed in the coating liquid 22 in the container 21 and pulled upward to adhere to the surface of the insulating coating 3. The liquid film is gelled in air.
  • the thickness of the semiconductor layer 4 is, for example, 0.5 to 10 ⁇ m.
  • a control unit such as a felt or a die may be provided to adjust the thickness of the semiconductor layer 4, and the coating solution 22 may be removed appropriately by this control unit.
  • the coating liquid 22 is made of a coating liquid containing carbon black in a mass ratio of 5% to 10% with respect to the polyamideimide resin. That is, if the ratio of carbon black is less than 5%, it is difficult to obtain the effect of ground fault, and if it exceeds 10%, it becomes brittle and the adhesion to the insulating coating 3 decreases. However, by using the above-described mass ratio, an insulating member that has high adhesion to the insulating coating 3 and can easily obtain a ground fault effect can be obtained. Note that this semiconductor coating step may be performed by roll coater coating or the like applied by a roll instead of dip coating using felt coating, die coating or the like. However, if it is coated by electrodeposition, the heat resistance of the polyamideimide is lowered, which is not desirable.
  • the bare copper wire 2 that has finished the semiconductor coating process is introduced into the second baking furnace 15 in the second baking process of step S05. Heating is performed at 200 to 400 ° C. in the second baking furnace 15 to evaporate water and solvent components (such as NMP) in the polyamideimide coated on the surface, thereby forming a semiconductor layer 4 made of polyamideimide and carbon black. .
  • the heat resistance does not decrease even when electrodeposited, it is provided with a coating that does not depend on electrodeposition such as dip coating without electrodeposition of polyamide imide resin, on the insulating film by electrodeposition such as polyimide, A thin-diameter insulating member having the semiconductor layer 4 excellent in heat resistance and mechanical strength can be obtained. And since the electric current which leaked from the insulating film 3 in the high frequency use can carry out a ground fault in the semiconductor layer 4, the bad influence by a leakage current does not arise.
  • the semiconductor layer 4 is dip-coated from above the insulating coating 3, an insulating member having a small diameter that is not affected by leakage current even when a high frequency is applied can be obtained. .
  • the present invention may be configured as follows with respect to the above embodiment.
  • the insulating coating 3 is coated on a needle-shaped metal pin for probe guard measurement.
  • the semiconductor layer 4 may be coated.
  • a leakage current is likely to be generated because a high frequency is applied particularly during measurement.
  • the adverse effect of the leakage current can be reliably prevented by grounding the semiconductor layer 4, it is desirable to reduce measurement errors.
  • the present invention is useful for an insulating member provided with a semiconductor layer on a conductor coated with an insulating coating and a method for manufacturing the same.
  • Insulated wire Bare copper wire (conductor) 3 Insulating coating 4 Semiconductor layer

Abstract

導体（裸銅線２）上に絶縁被膜３を被覆し、絶縁被膜３の上から、カーボンブラックがポリアミドイミド樹脂に対して質量比が５％以上１０％以下含まれたコーティング液でディップコート等により半導体層４を形成する。これにより、高周波をかけても漏れ電流の影響を受けない細い径の絶縁部材を得る。

Description

絶縁部材及びその製造方法
　本発明は、絶縁被膜を被覆した導体の上から半導体層を設けた絶縁部材及びその製造方法に関するものである。
　従来より、高電圧をかけたときに導体と絶縁被膜との間で発生するコロナ放電を防ぐために導体と絶縁被膜との間に半導体層を設けた絶縁電線は知られている（例えば、特許文献１参照）。
　また、特許文献２のように、被絶縁処理部材との密着性が良好で、割れが生じにくく、しかも、高度の耐熱性及び高度の耐電圧性を有する絶縁被膜で絶縁処理された絶縁部材が知られている。
特開平７－３２２６４５号公報 特開２０１０－１０８７２５号公報
　しかしながら、従来の絶縁部材では、半導体検査装置における高周波プローブピンのように、導体に高周波をかけるような用途では、漏れ電流が発生し、正確な測定ができないという問題があった。
　一方、従来より、同軸構造の電線やプローブピンが用いられているが、漏れ電流を確実に防ぐ細い径の絶縁部材は存在しない。
　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高周波をかけても漏れ電流の影響を受けない細い径の絶縁部材を得ることにある。
　上記の目的を達成するために、この発明では、絶縁被膜を被覆した導体の上から半導体層を設けるようにした。
　具体的には、第１の発明では、
　導体上に絶縁被膜を被覆し、
　上記絶縁被膜の上から、カーボンブラックがポリアミドイミド樹脂に対して質量比が５％以上１０％以下含まれたコーティング液で電着せずに半導体層を形成する。
　上記の構成によると、ポリアミドイミド樹脂を電着ではなくコーティング液により被覆しているので、耐熱性及び機械的強度に優れた半導体層を有する細い径の絶縁部材が得られる。そして、高周波用途で絶縁被膜から漏れた電流は、半導体層で地絡（アース）できるので、漏れ電流による悪影響が生じない。被覆方法は、絶縁被膜のような電着ではなく、フェルト塗装、ダイス塗装等を用いたディップコート、ロールコータ塗装等で行うのが望ましい。
　第２の発明では、導体と、該導体を覆う絶縁被膜と、該絶縁被膜を覆う半導体層とを備え、
　上記半導体層は、無機系フィラーが混合されたコーティング材により形成されている。
　上記の構成によると、高周波用途で絶縁被膜から漏れた電流は、半導体層で地絡できるので、漏れ電流による悪影響が生じない。また、ポリアミドイミド樹脂を含んでいるので、耐熱性及び機械的強度に優れた半導体層を有する細い径の絶縁部材が得られる。
　第３の発明では、第２の発明において、
　上記無機系フィラーは、カーボンブラックであり、
　上記半導体層は、該カーボンブラックがポリアミドイミド樹脂に対して質量比が５％以上１０％以下含まれたコーティング材により形成されたものである。
　すなわち、カーボンブラックの比率が５％よりも小さいと、地絡の効果を得にくく、１０％よりも大きくなると、もろくなって絶縁被膜との密着性が落ちる。しかし、上記の構成によると、絶縁被膜との密着性が高く、地絡の効果が得やすい絶縁部材が得られる。
　以上説明したように、本発明によれば、絶縁被膜の上から半導体層を被覆するようにしたので、高周波をかけても漏れ電流の影響を受けない細い径の絶縁部材が得られる。
本発明の実施形態の絶縁部材の一例を示す断面図である。 絶縁被膜を電着する様子を示す説明図である。 絶縁電線の製造方法を示すフローチャートである。 半導体層をコーティングする様子を示す説明図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　本発明でいう「絶縁部材」とは、種々の技術分野において、表面の絶縁保護が必要となる部材の表面に、絶縁被膜を形成して絶縁処理をした部材を意味し、具体的には、導体線の外周に絶縁被膜を形成した絶縁電線、プローブガード測定用の針状金属ピン等が挙げられ、特に高周波用途のものが適している。高周波の範囲としては、例えば、１ＭＨｚ以上が該当する。
　導体の材質としては、特に限定はされないが、導電性の点から、銅、銅合金、銅クラッドアルミニウム、アルミニウム、亜鉛メッキ鉄、銀、金、ニッケル、チタン、タングステン、パラジウム合金のような貴金属系等が適している。なお、導体として絶縁材料からなる部材本体にメッキのような導電加工を施した部材であってもよい。
　図１は本発明の実施形態の絶縁部材としての絶縁電線の断面の一例を示し、この絶縁電線１は、直径０．１～０．２ｍｍの裸銅線２の表面にポリイミド電着コーティングよりなる絶縁被膜３が被覆されている。絶縁被膜３の厚さは、例えば、２～５０μｍとする。絶縁被膜３のための塗料は、例えば、耐熱性の観点からポリイミド樹脂電着塗料が適し、機械特性の観点からエポキシ系、アクリル系電着塗料などが適している。
　絶縁被膜３の表面には、無機系フィラーが混合されたコーティング液によりディップコートされた半導体層４が設けられている。半導体層４の厚さは、例えば、２～３μｍとする。半導体層は、例えば体積抵抗率が１０３～１０６Ω・cmとする。コーティング液としては、例えば、無機系フィラーとしてのカーボンブラックがポリアミドイミド樹脂に対して質量比が５％以上１０％以下含まれたものが望ましい。それ以外に、ＮＭＰ（Ｎ－メチルピロリドン）、ＤＭＦ（ジメチルフォルムアミド）、キシレン、トルエンなどの溶剤が含まれている。代表的な配合例は質量％でＮＭＰが５０％、ＤＭＦが１５％、キシレンが３０％、トルエンが１％、カーボンブラックが４％となる。
　半導体層４は、電気的緩和層となり、コロナ放電を防止できるほか、外部導体となって同軸構造となることから、半導体層４を短絡（アース）することで、高周波が加えられたときに発生する漏れ電流の悪影響を確実に防止することができる。
　　－絶縁電線の製造方法－
　次に、本実施形態にかかる絶縁電線１の製造方法について図面を用いて説明する。
　絶縁部材として、絶縁電線１を製造する場合、まず、図３に示すように、ステップＳ０１において、ロール１０に巻き線された裸銅線２を準備する。
　そして、ステップＳ０２の電着工程において、図２に示すように、ロール１０から裸銅線２を引き出し、電源の陽極側に接続した状態で、電着塗料１２で満たされた電着バス１１中を通過させる。電着バス１１中には、陰極管１３が配置され、裸銅線２の通過時に電圧の印加により、陽極である裸銅線２と陰極である陰極管１３との間の電位差により、ポリイミドが裸銅線２に略均一に析出する。
　次いで、ステップＳ０３の第１焼付工程において、電着バス１１を通過した裸銅線２を第１焼付け炉１４に導入する。この第１焼付け炉１４内で、１００～３００℃で加熱し、裸銅線２に析出したポリイミド中の水を蒸発させ、ポリイミドからなる絶縁被膜３を形成する。
　次いで、ステップＳ０４の半導体コート工程において、絶縁被膜３が被覆された裸銅線２の上から半導体層４をコーティングする。具体的には、図４に示すように、絶縁被膜３が被覆された裸銅線２を垂直にして容器２１内のコーティング液２２に浸漬して上方に引上げて、絶縁被膜３の表面に付着した液膜を空気中でゲル化させる。半導体層４の厚みは、例えば０．５～１０μｍとする。詳細は図示しないが、半導体層４の厚みを調整するためにフェルトやダイスなどの制御部を設け、この制御部でコーティング液２２を適度に取り除けばよい。
　コーティング液２２は、カーボンブラックがポリアミドイミド樹脂に対して質量比が５％以上１０％以下含まれたコーティング液よりなる。すなわち、カーボンブラックの比率が５％よりも小さいと、地絡の効果を得にくく、１０％よりも大きくなるともろくなって絶縁被膜３との密着性が落ちる。しかし、上記の質量比にすることで、絶縁被膜３との密着性が高く、地絡の効果が得やすい絶縁部材が得られる。なお、この半導体コート工程は、フェルト塗装、ダイス塗装等を用いたディップコートではなく、ロールで塗りつけるロールコータ塗装等で行ってもよい。但し、電着により被覆するとポリアミドイミドの耐熱性が落ちて望ましくない。
　次いで、ステップＳ０５の第２焼付工程において、半導体コート工程を終えた裸銅線２を第２焼付け炉１５に導入する。この第２焼付け炉１５内で２００～４００℃で加熱し、表面に塗装されたポリアミドイミド中の水及び溶剤成分（ＮＭＰ等）を蒸発させ、ポリアミドイミド及びカーボンブラックからなる半導体層４を形成する。
　最後に絶縁銅線をロール１６で巻き取る。
　このように、電着しても耐熱性が低下しないポリイミド等の電着による絶縁被膜の上から、ポリアミドイミド樹脂を電着せずにディップコート等の電着によらない塗装で設けているので、耐熱性及び機械的強度に優れた半導体層４を有する細い径の絶縁部材が得られる。そして、高周波用途で絶縁被膜３から漏れた電流は、半導体層４で地絡できるので、漏れ電流による悪影響が生じない。
　したがって、本実施形態にかかる絶縁部材によると、絶縁被膜３の上から半導体層４をディップコートするようにしたので、高周波をかけても漏れ電流の影響を受けない細い径の絶縁部材が得られる。
　（その他の実施形態）
　本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。
　すなわち、上記実施形態では、絶縁被膜３が被覆された電線の表面に半導体層４をコーティングした絶縁電線１の例を示したが、プローブガード測定用の針状金属ピンに絶縁被膜３を被覆して半導体層４をコーティングしてもよい。この場合には、特に計測中に高周波が加えられるため漏れ電流が発生しやすいが、半導体層４をアースすることにより、漏れ電流の悪影響を確実に防止できるので、測定誤差が小さくなって望ましい。
　なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。
　以上説明したように、本発明は、絶縁被膜を被覆した導体の上から半導体層を設けた絶縁部材及びその製造方法について有用である。
　　１　　　絶縁電線
　　２　　　裸銅線（導体）
　　３　　　絶縁被膜
　　４　　　半導体層

Claims (3)

  1. 　導体上に絶縁被膜を被覆し、
    　上記絶縁被膜の上から、カーボンブラックがポリアミドイミド樹脂に対して質量比が５％以上１０％以下含まれたコーティング液で半導体層を形成する
    ことを特徴とする絶縁部材の製造方法。
  2. 　導体と、該導体を覆う絶縁被膜と、該絶縁被膜を覆う半導体層とを備え、
    　上記半導体層は、無機系フィラーが混合されたコーティング材により形成されている
    ことを特徴とする絶縁部材。
  3. 　請求項２に記載の絶縁部材において、
    　上記無機系フィラーは、カーボンブラックであり、
    　上記半導体層は、該カーボンブラックがポリアミドイミド樹脂に対して質量比が５％以上１０％以下含まれたコーティング材により形成されたものである
    ことを特徴とする絶縁部材。
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