WO2020195319A1 - 絶縁銅線および電気コイル - Google Patents

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WO2020195319A1
WO2020195319A1 PCT/JP2020/006014 JP2020006014W WO2020195319A1 WO 2020195319 A1 WO2020195319 A1 WO 2020195319A1 JP 2020006014 W JP2020006014 W JP 2020006014W WO 2020195319 A1 WO2020195319 A1 WO 2020195319A1
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copper wire
oxygen
insulating film
insulated
insulated copper
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PCT/JP2020/006014
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誠 漆原
桜井　英章
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三菱マテリアル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an insulated copper wire and an electric coil formed by winding the insulated copper wire.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-061635 filed in Japan on March 27, 2019, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • the insulated copper wire has a copper wire and an insulating film that covers the surface of the copper wire.
  • the electric coil formed by winding the insulated copper wire is used as an electric coil for various electric devices such as a motor and a transformer.
  • an insulated copper wire used as a material for an electric coil when it is wound into a coil, the copper wire and the insulating film may peel off, causing floating or wrinkles in the insulating film, resulting in poor insulation. Therefore, the insulating copper wire is required to have high adhesion between the copper wire and the insulating film.
  • Patent Document 1 uses an engineering plastic having a melting point or a softening point of 220 ° C. or higher as the material of the insulating film, and the copper wire has a thickness on the surface.
  • An insulated copper wire having an oxide film of 5 nm or more and 300 nm or less is described.
  • a thermoplastic resin such as a polyolefin sulfide resin and a polyether ether ketone resin is used as the material of the insulating film, and the portion of the copper wire in contact with the insulating layer is analyzed by SEM-EDX at an acceleration voltage of 20 kV.
  • An insulated copper wire having an atomic number ratio a / b of the number of atoms a of oxygen and the number of atoms b of copper at the time of 0.25 or less is described.
  • the insulating film contains inorganic particles made of the same metal as the main component of the copper wire or a compound containing the metal, and the inorganic particles in the inner layer having a thickness of 800 nm from the peripheral surface of the copper wire in the insulating film.
  • the content of the above is 0.78 area% or more and 0.89 area% or less, and the inner layer thereof is an insulated copper wire containing a polyesterimide-based resin, a phenoxy resin, and a thiol-based compound.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is that the adhesion between the copper wire and the insulating film is high, and the copper wire and the insulating film are peeled off when wound in a coil shape. It is an object of the present invention to provide a difficult insulating copper wire and an electric coil in which the floating and wrinkles of the insulating film are suppressed.
  • the insulated copper wire of the present invention is an insulated copper wire having a copper wire and an insulating film covering the surface of the copper wire, and the insulating film has an amide bond.
  • the peeling surface formed on the surface of the insulating copper wire by peeling off the insulating film containing a polymer material there are more copper atoms bonded to nitrogen atoms or carbon atoms than copper atoms bonded to oxygen atoms.
  • An oxygen-containing layer that exists and contains 10 atomic% or more of oxygen in the depth direction from the peeled surface is formed, and the thickness of the oxygen-containing layer is in the range of 2 nm or more and 30 nm or less. ..
  • the copper atom bonded to the nitrogen atom or the carbon atom is oxygenated on the peeling surface formed on the surface of the insulated copper wire by peeling off the insulating film. Since there are more copper atoms bonded to the atoms, the adhesion between the copper wire and the insulating film is improved.
  • the copper atom bonded to the nitrogen atom or carbon atom detected on the peeled surface diffuses from the copper wire to the insulating film and constitutes the amide bond (-NH-CO-) of the insulating polymer material. It is a copper atom bonded to an atom, and is considered to be a copper atom having a high affinity with a polymer material.
  • the copper atom bonded to the oxygen atom detected on the peeled surface is a copper atom derived from copper oxide diffused from the copper wire to the insulating film, and is a copper atom having a low affinity with the polymer material. Conceivable. Further, the peeled surface formed by peeling off the insulating film is a portion of the insulated copper wire having the weakest adhesion between the copper wire and the insulating film and easily peeling off.
  • a copper atom having a high affinity with a polymer material (a copper atom bonded to a nitrogen atom or a carbon atom) has a copper atom having a low affinity with a polymer material on the peeled surface. Since it is present in a larger amount than (copper atoms bonded to oxygen atoms), it is difficult to form a peeled surface, and it is difficult to peel off the copper wire and the insulating film when winding in a coil shape.
  • the thickness of the oxygen-containing layer formed in the depth direction from the peeled surface and containing 10 atomic% or more of oxygen is 2 nm or more, the adhesion between the copper wire and the insulating film is improved. Further, since the thickness of the oxygen-containing layer is as thin as 30 nm or less, the copper wire and the insulating film are less likely to be peeled off due to cracks in the oxygen-containing layer when the coil is wound.
  • the polymer material having the amide bond is polyamide-imide.
  • the polyamide-imide has an amide bond (-NH-CO-) and an imide bond (-CONHCO-)
  • a copper atom bonded to a nitrogen atom or a carbon atom is likely to be generated. Therefore, in the insulated copper wire whose polymer material is polyamide-imide, the copper wire and the insulating film are less likely to be peeled off more reliably when wound in a coil shape.
  • the content of the polymer material having an amide bond contained in the insulating film is preferably in the range of 50% by mass to 100% by mass, and is in the range of 75% by mass to 100% by mass. It is more preferable to be inside.
  • the number average molecular weight of the polymer material having an amide bond contained in the insulating film is preferably in the range of 10,000 to 40,000, and more preferably in the range of 15,000 to 30,000.
  • the insulated copper wire of the present invention is determined by the ion mass spectrometry - ion - ion secondary ionic strength and CuO - ions and Cu 2 O
  • the ratio to the total secondary ionic strength is preferably in the range of 2 or more and 50 or less.
  • the film thickness of the oxygen-containing layer is a value measured by Auger electron spectroscopy.
  • the film thickness of the oxygen-containing layer is a value measured by Auger electron spectroscopy with high accuracy, the film thickness of the oxygen-containing layer can be controlled with high accuracy, thereby causing cracks in the oxygen-containing layer. As a result, peeling of the copper wire and the insulating film can be more reliably suppressed.
  • the electric coil of the present invention is formed by winding the above-mentioned insulated copper wire.
  • the electric coil of the present invention having such a configuration is formed by winding the above-mentioned insulating copper wire, and when the coil is wound, the copper wire and the insulating film are not easily peeled off. The insulating film is less likely to float or wrinkle.
  • an object thereof is an insulating copper wire having a high adhesion between a copper wire and an insulating film, and an insulating copper wire in which the copper wire and the insulating film are not easily peeled off when wound in a coil, and a floating insulating film. It is possible to provide an electric coil in which the occurrence of wrinkles and wrinkles is suppressed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the insulating film of the insulating copper wire shown in FIG. 1 is peeled off.
  • FIG. 5 is a composition distribution map obtained by elemental analysis of the insulated copper wire obtained in Example 1 of the present invention in the depth direction from the peeled surface by Auger electron spectroscopy.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of an insulated copper wire according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which the insulating film of the insulating copper wire shown in FIG. 1 is peeled off.
  • the insulating copper wire 10 has a flat copper wire 11 and an insulating film 12 that covers the surface of the flat copper wire 11.
  • the flat copper wire 11 has a rectangular cross section, and has an edge surface formed by a short side and a flat surface formed by a long side.
  • Copper and a copper alloy can be used as the material of the flat copper wire 11.
  • the copper and the copper alloy are not particularly limited, and those used in the conventional insulated copper wire can be used.
  • An oxygen-containing layer 13 containing 10 atomic% or more of oxygen is formed on the surface of the flat copper wire 11. Oxygen of the oxygen-containing layer 13 is contained mainly as CuO or Cu 2 O.
  • the insulating film 12 is formed of polyamide-imide.
  • the film thickness of the insulating film 12 is preferably in the range of 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the insulating copper wire 10 has a peeled surface 14 formed by peeling the insulating film 12.
  • the peeling surface 14 is a portion of the insulating copper wire 10 where the flat copper wire 11 and the insulating film 12 are most easily peeled off.
  • the method described in the mechanical performance test (the peeling strength of the conductor) of JIS C 5012: 1993 printed wiring board test method
  • the size of the peeled surface 14 does not have to be the size described in JIS C 5012: 1993, and is analyzed by time-of-flight secondary ion mass spectrometry (TOF-SIMS) and Auger electron spectroscopy (AES). Any size may be used, for example, about 5 mm.
  • the peeled surface 14 has more copper atoms bonded to nitrogen atoms or carbon atoms than copper atoms bonded to oxygen atoms.
  • the copper atom bonded to the nitrogen atom or the carbon atom is a polyamide imide bond (-NH-CO-) or an imide bond in which the copper atom diffused from the flat copper wire 11 to the insulating film 12 is contained in the insulating film 12. It is considered that it is bonded to a nitrogen atom or a carbon atom constituting (-CONHCO-). Therefore, the copper atom bonded to the nitrogen atom or the carbon atom has a high affinity with the insulating film.
  • the copper atom bonded to the oxygen atom is considered to be the copper oxide generated on the surface of the flat copper wire 11 diffused into the insulating film 12, so that the copper atom bonded to the oxygen atom is with the insulating film 12.
  • Low affinity That is, more copper atoms bonded to polyamide-imide are present on the peeled surface 14 than copper atoms forming copper oxide.
  • the peeling surface 14 is a portion of the insulating copper wire 10 that has the weakest adhesion between the flat copper wire 11 and the insulating film 12 and is easily peeled off.
  • a copper atom having a high affinity for polyamideimide (a copper atom bonded to a nitrogen atom or a carbon atom) has a copper atom having a low affinity for polyamideimide on the peeled surface 14. Since there are more than atoms (copper atoms bonded to oxygen atoms), the peeled surface 14 itself is hard to be generated, and the flat copper wire 11 and the insulating film 12 are hard to be peeled off when wound in a coil shape. ..
  • the amount of copper atoms bonded to nitrogen or carbon atoms and the amount of copper atoms bonded to oxygen atoms can be measured by time-of-flight secondary ion mass spectrometry.
  • CuC 2 N 2 is measured by the time-of-flight secondary ion mass spectrometry - secondary ion intensity and CuO ions - ions and Cu 2 O - the ratio of the total secondary ion intensity of ions (CuC 2 N 2 - / Cu x O - ratio) is in a range of 2 or more and 50 or less.
  • CuC 2 N 2 - ion is an ion containing a copper atom bonded to a nitrogen atom or a carbon atom.
  • CuO - ions and Cu 2 O - ions is an ion containing copper atoms bound to an oxygen atom.
  • the insulating copper wire 10 of the present embodiment has a high peeling strength required to form the peeling surface 14.
  • CuC 2 N 2 - / Cu x O - ratio is preferably in the range of 4 to 20.
  • the film thickness of the oxygen-containing layer 13 containing 10 atomic% or more of oxygen measured by elemental analysis by Auger electron spectroscopy in the depth direction (direction toward the flat copper wire 11) from the peeled surface 14 (FIG. 2). D) is in the range of 2 nm or more and 30 nm or less.
  • Oxygen of the oxygen-containing layer 13 is mainly combined with copper, to form a CuO or Cu 2 O. If the film thickness of the oxygen-containing layer 13 becomes too thin, the adhesion between the flat copper wire 11 and the insulating film 12 may decrease.
  • the oxygen-containing layer 13 may crack when wound in a coil shape, and the flat copper wire 11 and the insulating film 12 may be peeled off.
  • the film thickness of the oxygen-containing layer 13 is preferably in the range of 3 nm or more and 20 nm or less.
  • the oxygen-containing layer 13 preferably shows the maximum value of oxygen content in the vicinity of the peeled surface 14.
  • the maximum value of the oxygen content is preferably at a position of 1 nm or more and 10 nm or less from the peeling surface 14.
  • the maximum value of the oxygen content is preferably in the range of 20 atomic% or more and 50 atomic% or less.
  • FIG. 3 is a composition distribution map of the insulated copper wire 10 obtained in Example 1 of the present invention described later, which is elementally analyzed from the peeled surface 14 in the depth direction by Auger electron spectroscopy.
  • the horizontal axis represents the depth from the peeling surface 14, and the vertical axis represents the content of the elements with the total of the detected elements as 100 atomic%.
  • the concentration of C (carbon) decreases as the depth is advanced from the peeled surface 14, the concentration of O (oxygen) increases once, and then decreases, and the concentration of Cu (copper) increases. It can be seen that the concentration continues to rise.
  • the film thickness of the oxygen-containing layer 13 is 10 nm, and the oxygen content shows the maximum value at a depth of about 5 nm from the peeled surface 14. From this composition distribution map, the content of the compound in which copper and polyamide-imide are bonded decreases as the depth is advanced from the peeled surface 14, and the content of copper oxide increases accordingly, and then the content of copper oxide increases. It is considered that the copper content increases as the content starts to decrease.
  • the insulated copper wire 10 of the present embodiment has, for example, a polyamide imide film forming step of forming a polyamide imide film on the surface of the flat copper wire 11 and heating to bake the polyamide imide film onto the flat copper wire 11 to form an insulated copper wire. It can be manufactured by a method including a step of manufacturing the obtained insulated copper wire and a heat treatment step of heat-treating the insulated copper wire 10.
  • an electrodeposition method and a dip method can be used as a method for forming the polyamide-imide film on the surface of the flat copper wire 11.
  • a flat copper wire 11 and an electrode are immersed in an electrodeposition solution in which polyamide-imide particles having an electric charge are dispersed in an organic solvent, and a DC voltage is applied between the flat copper wire 11 and the electrode.
  • This is a method of forming a polyamide-imide film by electrodepositing polyamide-imide particles on the surface of a flat copper wire 11.
  • the dip method is a method in which a flat copper wire 11 is immersed in a varnish in which polyamide-imide is dissolved in an organic solvent, and the varnish is applied to the surface of the flat copper wire 11 to form a polyamide-imide film.
  • the flat copper wire 11 with a polyamide-imide film obtained in the polyamide-imide film forming step is heated using a baking furnace.
  • a baking furnace for example, an electric furnace can be used.
  • the heating temperature is equal to or higher than the boiling point of the organic solvent of the liquid (electrodeposition solution or varnish) used for forming the polyamide-imide film and lower than the decomposition temperature of the polyamide-imide, and is usually within the range of 200 ° C. or higher and 350 ° C. or lower. is there.
  • the heating time varies depending on conditions such as the film thickness and temperature of the polyamide-imide film, but is, for example, in the range of 1 minute or more and 10 minutes or less.
  • the insulated copper wire 10 obtained in the insulating copper wire manufacturing step is heat-treated to bond the copper contained in the flat copper wire 11 of the insulated copper wire 10 and the polyamide contained in the insulating film 12.
  • the oxygen-containing layer 13 is grown.
  • the heating temperature is 180 ° C. or higher and is within the range below the melting point of polyamide-imide.
  • the heating time varies depending on conditions such as the film thickness and temperature of the insulating film 12, but is, for example, in the range of 10 minutes or more and 45 minutes or less, more preferably in the range of 10 minutes or more and 40 minutes or less.
  • the heat treatment step may be performed continuously with the insulating copper wire manufacturing step.
  • the insulated copper wire 10 may be heated by lowering the internal temperature of the baking furnace after the step of producing the insulated copper wire.
  • the electric coil according to the embodiment of the present invention is formed by winding the above-mentioned insulated copper wire 10.
  • the bending method of the insulated copper wire 10 may be an edgewise bending process in which the edge surface of the flat copper wire 11 is bent inward, or a flatwise bending process in which the flat surface is bent inward.
  • the insulated copper wire 10 of the present embodiment having the above configuration, there are more copper atoms bonded to nitrogen atoms or carbon atoms than copper atoms bonded to oxygen atoms on the peeled surface 14. , The adhesion between the flat copper wire 11 and the insulating film 12 is improved. Further, since the film thickness of the oxygen-containing layer 13 formed in the depth direction from the peeled surface 14 is 2 nm or more, the adhesion between the flat copper wire 11 and the insulating film 12 is improved. Further, since the thickness of the oxygen-containing layer 13 is as thin as 30 nm or less, the flat copper wire 11 and the insulating film 12 may be peeled off due to cracks in the oxygen-containing layer 13 when wound in a coil shape. It becomes difficult.
  • the electric coil of the present embodiment is formed by winding the above-mentioned insulating copper wire 10, and when the insulating copper wire 10 is wound in a coil shape, the flat copper wire 11 and the insulating film 12 are difficult to peel off. Floating and wrinkles of the insulating film 12 are unlikely to occur.
  • the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the invention.
  • the flat copper wire 11 is used as the copper wire, but the type of the copper wire is not limited to this.
  • the copper wire a round copper wire having a circular cross section may be used.
  • polyamide-imide is used as the material of the insulating film 12, the material of the insulating film 12 is not limited to this.
  • the material of the insulating film 12 may be a polymer material having an amide bond capable of bonding with a copper atom.
  • Example 1 of the present invention (1) Preparation of Flat Square Copper Wire with Polyamide-imide Film
  • a flat copper wire having a short side length of 1.5 mm and a long side length of 6.5 mm was prepared.
  • the above-mentioned flat copper wire and the electrode are immersed in an electrodeposition solution containing 2% by mass of polyamide-imide particles, and a DC voltage is applied to the surface of the flat copper wire with the flat copper wire as the positive electrode and the electrode as the negative electrode.
  • the PAI particles were electrodeposited so that the thickness of the insulating film formed by heating was 40 ⁇ m to form a polyamide-imide film.
  • Example 2 of the present invention In the production of the insulated copper wire of (2) above, the insulated copper wire produced by heating a flat copper wire with a polyamide imide film at 300 ° C. for 5 minutes was produced by raising the temperature inside the baking furnace to 3 ° C./min. After heat-treating for 25 minutes while lowering, an insulated copper wire was obtained in the same manner as in Example 1 of the present invention except that the insulated copper wire was taken out from the baking furnace and allowed to cool to room temperature.
  • Example 3 of the present invention In the production of the insulated copper wire of (2), the insulated copper wire produced by heating a flat copper wire with a polyamide imide film at 300 ° C. for 5 minutes is transferred to an electric furnace maintained at 250 ° C., and the electric furnace is used. Except that it was held in the electric furnace for 10 minutes, then transferred to an electric furnace kept at 200 ° C., held in the electric furnace for 10 minutes, and then the insulated copper wire was taken out from the electric furnace and allowed to cool to room temperature. , An insulated copper wire was obtained in the same manner as in Example 1 of the present invention.
  • the insulating film was peeled off to form a peeled surface in accordance with JIS C5012: 1993 (printed wiring board test method). Then, the peeled surface of insulated copper wire, CuC 2 N 2 - secondary ion intensity and CuO ions - ions and Cu 2 O - the ratio of the total secondary ion intensity of ions (CuC 2 N 2 - / Cu The xO ⁇ ratio) and the thickness of the oxygen-containing layer were measured by the following methods.
  • time-of-flight secondary ion mass spectrometer PHI nanoTOFII, UlVAC-PHI, Inc.
  • PHI nanoTOFII a primary ion Bi 3 + (30 kV)
  • the measurement conditions of the analysis area 50 [mu] m, the negative Fragment ions were detected.
  • the etching time is converted into the depth from the peeled surface using the etching rate (1 nm / min) of the Auger electron spectroscopic analyzer measured in advance, the horizontal axis is the depth from the peeled surface, and the vertical axis is detected.
  • a composition distribution map was created with the content (atomic%) of the elements. Then, the depth of the portion where the oxygen concentration continuously exceeds 10 atomic% was read from the obtained composition distribution map, and this was used as the film thickness of the oxygen-containing layer.
  • the etching rate of the Auger electron spectroscopic analyzer was measured using a SiO 2 film having a film thickness of 20 nm.
  • the insulated copper wire is bent along an edgewise bending process along a round bar with a diameter of 6.5 mm into an L shape (90 degrees) so that the bending radius is 3.25 mm, and the straight part and the L shape are formed.
  • a coil having a bent portion was produced.
  • the adhesion between the flat copper wire and the insulating film was evaluated by the surface condition of the insulating film at the L-shaped bent portion inside the coil. First, the surface of the insulating film of the L-shaped bent portion inside the coil was observed at a magnification of 20 times using an optical microscope to confirm the presence or absence of unevenness.
  • the portion where the irregularities are confirmed is magnified (300 times) from the direction perpendicular to the bending direction, and the baseline passing through the portion without the irregularities is observed.
  • the height of the convex part (the distance between the highest position of the convex part and the baseline) was measured. "A” is when no unevenness is confirmed on the surface of the insulating film, "B” is when the height of the convex part is less than 5 ⁇ m, and the height of the convex part is high. The case of 5 ⁇ m or more was evaluated as “C”.
  • Ratio of the secondary ion intensity of CuC 2 N 2 - ion on the peeled surface measured by the flight time type secondary ion mass spectrometry to the total secondary ion intensity of CuO - ion and Cu 2 O - ion (CuC 2 N). 2 - / Cu x O - ratio) is within the range of the present invention, and the thickness of the oxygen-containing layer is measured by elemental analysis by Auger electron spectroscopy in the depth direction from the release surface of the present invention
  • the insulating copper wires of Examples 1 to 3 of the present invention within the range were wound in a coil shape by edgewise bending, no unevenness was confirmed on the surface of the insulating film, and the flat copper wire and the insulating film were formed.
  • Adhesion has increased.
  • the release surface CuC 2 N 2 - / Cu x O - ratio is lower than the range of the present invention, and the film thickness of the oxygen-containing layer is insulated copper wire of thin Comparative Example 1 than the range of the present invention
  • a convex portion of 5 ⁇ m or more was confirmed on the surface of the insulating film, and the adhesion between the flat copper wire and the insulating film was lowered.
  • the release surface of CuC 2 N 2 - / Cu x O - ratio is within the scope of the present invention
  • the thickness of the oxygen-containing layer is about insulated copper wire of thick Comparative Examples 2 and 3 than the range of the present invention
  • a convex portion of 5 ⁇ m or more was confirmed on the surface of the insulating film, and the adhesion between the flat copper wire and the insulating film was lowered.
  • the adhesiveness between the copper wire and the insulating film is high, and the insulating copper wire is hard to peel off when wound in a coil shape, and the insulating film is lifted or wrinkled. It becomes possible to provide an electric coil in which is suppressed.

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Abstract

絶縁銅線は、銅線と、前記銅線の表面を被覆する絶縁皮膜（１２）とを有する絶縁銅線（１０）であって、前記絶縁皮膜（１２）は、アミド結合を有する高分子材料を含み、前記絶縁皮膜（１２）を引き剥すことによって前記絶縁銅線の表面に形成された剥離面（１４）において、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子が、酸素原子と結合した銅原子よりも多く存在し、かつ剥離面（１４）から深さ方向に酸素を１０原子％以上含有する酸素含有層（１３）が形成されていて、前記酸素含有層（１３）の膜厚が２ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲内にある。電気コイルは、上記の絶縁銅線（１０）を巻回して形成したものである。

Description

絶縁銅線および電気コイル
　本発明は、絶縁銅線およびこの絶縁銅線を巻回して形成した電気コイルに関する。
　本願は、２０１９年３月２７日に、日本に出願された特願２０１９－０６１６３５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　絶縁銅線は、銅線と、この銅線の表面を被覆する絶縁皮膜とを有する。この絶縁銅線を巻回して形成した電気コイルは、モータや変圧器などの各種電気機器用の電気コイルとして用いられている。電気コイルの材料として用いる絶縁銅線では、コイル状に巻回する際に、銅線と絶縁皮膜とが剥離して、絶縁皮膜に浮きやシワが発生し、絶縁不良となることがある。このため、絶縁銅線は、銅線と絶縁皮膜との密着性が高いことが要求される。
　銅線と絶縁皮膜との密着性が向上した絶縁銅線として、特許文献１には、絶縁皮膜の材料として、融点または軟化点が２２０℃以上のエンジニアリングプラスチックを用い、銅線は表面に厚さ５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の酸化皮膜を有する絶縁銅線が記載されている。また、特許文献２には、絶縁皮膜の材料としてポリオレフィンスルフィド樹脂およびポリエーテルエーテルケトン樹脂などの熱可塑性樹脂を用い、銅線の絶縁層と接触する部分をＳＥＭ－ＥＤＸにより加速電圧２０ｋＶで組成分析したときの酸素の原子数ａと銅の原子数ｂとの原子数比ａ／ｂを０．２５以下とした絶縁銅線が記載されている。
　特許文献３には、絶縁皮膜が、銅線の主成分と同一の金属又はその金属を含む化合物からなる無機粒子を含有し、絶縁皮膜における銅線周面から厚み８００ｎｍの内側層での無機粒子の含有率が０．７８面積％以上０．８９面積％以下であり、その内側層が、ポリエステルイミド系樹脂、フェノキシ樹脂およびチオール系化合物を含む絶縁銅線が記載されている。
日本国特開２０１４－１５４５１１号公報（Ａ） 日本国特開２０１７－１０６１３号公報（Ａ） 日本国特許第６３６８２４１号公報（Ｂ）
　ところで、近年の電気機器の小型、軽量化にともなって、電気コイルの小型化や高密度化が要求されている。しかしながら、電気コイルの小型化や高密度化のために絶縁銅線を小径でコイル状に巻回する場合、あるいは幅の広い平角銅線をエッジワイズ曲げ加工する場合には、銅線と絶縁皮膜とが剥離しやすくなり、得られる電気コイルに絶縁皮膜の浮きやシワが発生しやくなる。従来の絶縁銅線では、小径でコイル状に巻回した場合や幅の広い平角銅線をエッジワイズ曲げ加工した場合では、銅線と絶縁皮膜との密着性が不十分となる場合があった。
　本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、銅線と絶縁皮膜との密着性が高く、コイル状に巻回する際に銅線と絶縁皮膜とが剥離しにくい絶縁銅線、および絶縁皮膜の浮きやシワの発生が抑制された電気コイルを提供することにある。
　上記の課題を解決するために、本発明の絶縁銅線は、銅線と、前記銅線の表面を被覆する絶縁皮膜とを有する絶縁銅線であって、前記絶縁皮膜は、アミド結合を有する高分子材料を含み、前記絶縁皮膜を引き剥すことによって前記絶縁銅線の表面に形成された剥離面において、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子が、酸素原子と結合した銅原子よりも多く存在し、かつ剥離面から深さ方向に酸素を１０原子％以上含有する酸素含有層が形成されていて、前記酸素含有層の膜厚が２ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴としている。
　このような構成とされている本発明の絶縁銅線は、絶縁皮膜を引き剥すことによって前記絶縁銅線の表面に形成された剥離面において、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子が、酸素原子と結合した銅原子よりも多く存在するので、銅線と絶縁皮膜との密着性が高くなる。剥離面において検出される、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子は、銅線から絶縁皮膜に拡散して、絶縁高分子材料のアミド結合（－ＮＨ－ＣＯ－）を構成する窒素原子または炭素原子と結合した銅原子であり、高分子材料との親和性が高い銅原子であると考えられる。一方、剥離面において検出される、酸素原子と結合した銅原子は、銅線から絶縁皮膜に拡散した酸化銅に由来する銅原子であり、高分子材料との親和性が低い銅原子であると考えられる。また、絶縁皮膜を引き剥すことによって形成された剥離面は、絶縁銅線の中で最も銅線と絶縁皮膜との密着性が弱く、剥離しやすい部分である。すなわち、本発明の絶縁銅線は、剥離面に、高分子材料との親和性が高い銅原子（窒素原子または炭素原子と結合した銅原子）が、高分子材料との親和性が低い銅原子（酸素原子と結合した銅原子）よりも多く存在するのであるから、剥離面が生成しにくく、コイル状に巻回する際に銅線と絶縁皮膜とが剥離しにくくなる。
　また、剥離面から深さ方向に形成されている、酸素を１０原子％以上含有する酸素含有層の膜厚が２ｎｍ以上とされているので、銅線と絶縁皮膜との密着性が高くなる。また、酸素含有層の膜厚が３０ｎｍ以下と薄いので、コイル状に巻回する際に酸素含有層に亀裂が生じることによって、銅線と絶縁皮膜とが剥離することが起こりにくくなる。
　ここで、本発明の絶縁銅線においては、前記アミド結合を有する高分子材料がポリアミドイミドであることが好ましい。
　この場合、ポリアミドイミドは、アミド結合（－ＮＨ－ＣＯ－）とイミド結合（－ＣＯＮＨＣＯ－）とを有するので、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子が生成しやすくなる。よって、高分子材料がポリアミドイミドである絶縁銅線は、コイル状に巻回する際に銅線と絶縁皮膜とがより確実に剥離しにくくなる。
　また、特に限定されないが、絶縁膜中に含まれるアミド結合を有する高分子材料の含有量は、５０質量％から１００質量％の範囲内であることが好ましく、７５質量％から１００質量％の範囲内であることがさらに好ましい。
　また、特に限定されないが、絶縁膜中に含まれるアミド結合を有する高分子材料の数平均分子量は１００００から４００００の範囲内であることが好ましく、１５０００から３００００の範囲内であることがより好ましい。
　また、本発明の絶縁銅線において、前記剥離面は、飛行時間型二次イオン質量分析法によって測定されるＣｕＣ２Ｎ２ －イオンの二次イオン強度とＣｕＯ－イオンとＣｕ２Ｏ－イオンの合計二次イオン強度との比が２以上５０以下の範囲内にあることが好ましい。
　この場合、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子を含むＣｕＣ２Ｎ２ －イオンの二次イオン強度と、酸素原子と結合した銅原子を含むＣｕＯ－イオンとＣｕ２Ｏ－イオンの合計二次イオン強度との比が２以上５０以下の範囲内と大きいので、コイル状に巻回する際に銅線と絶縁皮膜とがより確実に剥離しにくくなる。
　さらに、本発明の絶縁銅線においては、前記酸素含有層の膜厚がオージェ電子分光法により測定された値であることが好ましい。
　この場合、酸素含有層の膜厚が精度の高いオージェ電子分光法により測定された値であるので、酸素含有層の膜厚を精度良く制御することができ、これにより、酸素含有層に亀裂が生じることによって、銅線と絶縁皮膜とが剥離することをより確実に抑えることができる。
　本発明の電気コイルは、上述の絶縁銅線を巻回して形成したものである。
　このような構成されている本発明の電気コイルは、上述の絶縁銅線を巻回して形成したものであり、コイル状に巻回する際に、銅線と絶縁皮膜とが剥離しにくいので、絶縁皮膜の浮きやシワが発生しにくい。
　本発明によれば、その目的は、銅線と絶縁皮膜との密着性が高く、コイル状に巻回する際に銅線と絶縁皮膜とが剥離しにくい絶縁銅線、および、絶縁皮膜の浮きやシワの発生が抑制された電気コイルを提供することが可能となる。
本発明の一実施形態である絶縁銅線の横断面図である。 図１に示す絶縁銅線の絶縁皮膜を引き剥した状態を示す横断面図である。 本発明例１で得られた絶縁銅線を、剥離面から深さ方向にオージェ電子分光法により元素分析した組成分布図である。
　以下に、本発明の一実施形態である絶縁銅線について、添付した図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態である絶縁銅線の横断面図である。図２は、図１に示す絶縁銅線の絶縁皮膜を引き剥した状態を示す横断面図である。
　図１に示すように、絶縁銅線１０は、平角銅線１１と、平角銅線１１の表面を被覆する絶縁皮膜１２とを有する。
　平角銅線１１は、断面が矩形であって、短辺で形成されたエッジ面と長辺で形成されたフラット面とを有する。平角銅線１１の材料としては、銅および銅合金を用いることができる。銅および銅合金としては特に制限はなく、従来の絶縁銅線で用いられているものを使用することができる。平角銅線１１の表面には、酸素を１０原子％以上含有する酸素含有層１３が形成されている。酸素含有層１３の酸素は、主としてＣｕＯあるいはＣｕ２Ｏとして含有されている。
　絶縁皮膜１２は、ポリアミドイミドから形成されている。絶縁皮膜１２の膜厚は、１０μｍ以上５０μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
　図２に示すように、絶縁銅線１０は、絶縁皮膜１２を引き剥すことによって剥離面１４が形成される。剥離面１４は、絶縁銅線１０において平角銅線１１と絶縁皮膜１２とが最も剥離しやすい部分である。絶縁皮膜１２を引き剥す方法としては、ＪＩＳ　Ｃ　５０１２：１９９３（プリント配線板試験方法）の機械的性能試験（導体の引き剥がし強さ）に記載されている方法を用いることができる。なお、剥離面１４のサイズは、ＪＩＳ　Ｃ　５０１２：１９９３の記載されているサイズである必要はなく、飛行時間型二次イオン質量分析法（ＴＯＦ－ＳＩＭＳ）およびオージェ電子分光法（ＡＥＳ）によって分析できるサイズであればよく、例えば５ｍｍ程度であればよい。
　剥離面１４は、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子が、酸素原子と結合した銅原子よりも多く存在する。窒素原子または炭素原子と結合した銅原子は、平角銅線１１から絶縁皮膜１２に拡散した銅原子が、絶縁皮膜１２に含まれているポリアミドイミドのアミド結合（－ＮＨ－ＣＯ－）あるいはイミド結合（－ＣＯＮＨＣＯ－）を構成する窒素原子または炭素原子と結合したものであると考えられる。よって、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子は、絶縁皮膜との親和性が高い。酸素原子と結合した銅原子は、平角銅線１１の表面に生成した酸化銅が、絶縁皮膜１２に拡散したものであると考えられる、よって酸素原子と結合した銅原子は、絶縁皮膜１２との親和性が低い。すなわち、剥離面１４には、ポリアミドイミドと結合した銅原子が酸化銅を形成している銅原子よりも多く存在している。剥離面１４は、絶縁銅線１０の中で最も平角銅線１１と絶縁皮膜１２との密着性が弱く、剥離しやすい部分である。すなわち、本実施形態の絶縁銅線１０は、剥離面１４に、ポリアミドイミドとの親和性が高い銅原子（窒素原子または炭素原子と結合した銅原子）が、ポリアミドイミドとの親和性が低い銅原子（酸素原子と結合した銅原子）よりも多く存在するのであるから、剥離面１４自体が生成しにくく、コイル状に巻回する際に平角銅線１１と絶縁皮膜１２とが剥離しにくくなる。
　窒素原子または炭素原子と結合した銅原子と、酸素原子と結合した銅原子の量は、飛行時間型二次イオン質量分析法により測定することができる。本実施形態では、飛行時間型二次イオン質量分析法によって測定されるＣｕＣ２Ｎ２ －イオンの二次イオン強度とＣｕＯ－イオンとＣｕ２Ｏ－イオンの合計二次イオン強度との比（ＣｕＣ２Ｎ２ －／ＣｕｘＯ－比）が２以上５０以下の範囲内とされている。ＣｕＣ２Ｎ２ －イオンは、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子を含むイオンである。ＣｕＯ－イオンおよびＣｕ２Ｏ－イオンは酸素原子と結合した銅原子を含むイオンである。本実施形態の絶縁銅線１０は、剥離面１４を形成するために要する引き剥がし強さが高くなる。ＣｕＣ２Ｎ２ －／ＣｕｘＯ－比は、４以上２０以下の範囲内にあることが好ましい。
　また、剥離面１４から深さ方向（平角銅線１１に向かう方向）にオージェ電子分光法により元素分析することによって測定される酸素を１０原子％以上含有する酸素含有層１３の膜厚（図２のｄ）は２ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲内とされている。酸素含有層１３の酸素は、主として銅と結合して、ＣｕＯまたはＣｕ２Ｏを形成している。酸素含有層１３の膜厚が薄くなりすぎると、平角銅線１１と絶縁皮膜１２との密着性が低下するおそれがある。一方、酸素含有層１３の膜厚が厚くなりすぎると、コイル状に巻回する際に酸素含有層１３に亀裂が生じて、平角銅線１１と絶縁皮膜１２とが剥離するおそれがある。酸素含有層１３の膜厚は、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下の範囲内にあることが好ましい。酸素含有層１３は、剥離面１４の近傍に酸素含有量の最大値を示すことが好ましい。酸素含有量の最大値は、剥離面１４から１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の位置にあることが好ましい。酸素含有量の最大値は、２０原子％以上５０原子％以下の範囲内にあることが好ましい。
　図３は、後述の本発明例１で得られた絶縁銅線１０を、剥離面１４から深さ方向にオージェ電子分光法により元素分析した組成分布図である。図３の組成分布図において、横軸は剥離面１４からの深さを表し、縦軸は検出された元素の合計を１００原子％とした元素の含有量を表す。図３の組成分布図において、剥離面１４から深さ方向に進むに従って、Ｃ（炭素）の濃度は低下し、Ｏ（酸素）の濃度は一旦上昇した後、低下に転じ、Ｃｕ（銅）の濃度は上昇を続けることがわかる。酸素含有層１３の膜厚は１０ｎｍであり、酸素含有量は剥離面１４から５ｎｍ付近の深さに最大値を示している。この組成分布図から、剥離面１４から深さ方向に進むに従って、銅とポリアミドイミドとが結合した化合物の含有量が低下し、これにともなって酸化銅の含有量が上昇した後、酸化銅の含有量が低下に転じて、銅の含有量が上昇すると考えられる。
　次に、本実施形態の絶縁銅線１０の製造方法について説明する。
　本実施形態の絶縁銅線１０は、例えば、平角銅線１１の表面にポリアミドイミド膜を形成するポリアミドイミド膜形成工程と、加熱により、ポリアミドイミド膜を平角銅線１１に焼き付けて絶縁銅線を得る絶縁銅線作製工程と、絶縁銅線１０を加熱処理する加熱処理工程とを含む方法により製造することができる。
　ポリアミドイミド膜形成工程において、平角銅線１１の表面にポリアミドイミド膜を形成する方法としては、電着法およびディップ法を用いることができる。電着法は、有機溶剤に電荷を有するポリアミドイミド粒子が分散されている電着液に、平角銅線１１と電極とを浸漬し、この平角銅線１１と電極との間に直流電圧を印加することによって、平角銅線１１の表面にポリアミドイミド粒子を電着させてポリアミドイミド膜を形成する方法である。ディップ法は、有機溶剤にポリアミドイミドが溶解しているワニスに、平角銅線１１を浸漬して、平角銅線１１の表面にワニスを塗布してポリアミドイミド膜を形成する方法である。
　絶縁銅線作製工程では、ポリアミドイミド膜形成工程で得られたポリアミドイミド膜付き平角銅線１１を、焼付炉を用いて加熱する。焼付炉としては、例えば、電気炉を用いることができる。加熱温度は、ポリアミドイミド膜の形成に用いる液体（電着液またはワニス）の有機溶剤の沸点以上で、かつポリアミドイミドの分解温度未満であり、通常は、２００℃以上３５０℃以下の範囲内である。加熱時間は、ポリアミドイミド膜の膜厚や温度などの条件によって異なるが、例えば、１分以上１０分以下の範囲内である。
　加熱処理工程では、絶縁銅線作製工程で得られた絶縁銅線１０を加熱処理して、絶縁銅線１０の平角銅線１１に含まれる銅と絶縁皮膜１２に含まれるポリアミドとを結合させると共に、酸素含有層１３を成長させる。加熱温度は、１８０℃以上で、かつポリアミドイミドの融点未満の範囲内である。加熱時間は、絶縁皮膜１２の膜厚や温度などの条件によって異なるが、例えば、１０分以上４５分以下の範囲内、より好ましくは１０分以上４０分以下の範囲内である。加熱処理工程は、絶縁銅線作製工程と連続して行ってもよい。例えば、絶縁銅線作製工程後、焼付炉の内部温度を降温することによって、絶縁銅線１０を加熱してもよい。
　本発明の一実施形態である電気コイルは、上述の絶縁銅線１０を巻回して形成したものである。絶縁銅線１０の曲げ加工方法は、平角銅線１１のエッジ面を内側にして曲げるエッジワイズ曲げ加工であってもよいし、フラット面を内側にして曲げるフラットワイズ曲げ加工であってもよい。
　以上のような構成とされた本実施形態の絶縁銅線１０によれば、剥離面１４において、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子が、酸素原子と結合した銅原子よりも多く存在するので、平角銅線１１と絶縁皮膜１２との密着性が高くなる。また、剥離面１４から深さ方向に形成されている酸素含有層１３の膜厚が２ｎｍ以上とされているので、平角銅線１１と絶縁皮膜１２との密着性が高くなる。さらに、酸素含有層１３の膜厚が３０ｎｍ以下と薄いので、コイル状に巻回する際に酸素含有層１３に亀裂が生じることによって、平角銅線１１と絶縁皮膜１２とが剥離することが起こりにくくなる。
　また、本実施形態の電気コイルは、上述の絶縁銅線１０を巻回して形成したものであり、コイル状に巻回する際に、平角銅線１１と絶縁皮膜１２とが剥離しにくいので、絶縁皮膜１２の浮きやシワが発生しにくい。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
　例えば、本実施形態の絶縁銅線１０においては、銅線として平角銅線１１を用いているが、銅線の種類はこれに限定されるものではない。銅線として、断面が円状の丸銅線を用いてもよい。また、絶縁皮膜１２の材料としてポリアミドイミドを用いているが、絶縁皮膜１２の材料はこれに限定されるものではない。絶縁皮膜１２の材料は、銅原子と結合できるアミド結合を有する高分子材料であればよい。
　次に、本発明の作用効果を実施例により説明する。
［本発明例１］
（１）ポリアミドイミド膜付き平角銅線の作製
　銅線として、短辺の長さが１．５ｍｍであって、長辺の長さが６．５ｍｍの平角銅線を用意した。
　ポリアミドイミド粒子を２質量％含有する電着液に、上記の平角銅線と電極とを浸漬し、平角銅線を正極とし、電極を負極として直流電圧を印加して、平角銅線の表面に、加熱によって生成する絶縁皮膜の厚さが４０μｍとなるようにＰＡＩ粒子を電着させて、ポリアミドイミド膜を形成した。
（２）絶縁銅線の作製
　上記（１）で得られたポリアミドイミド膜付き平角銅線を、焼付炉（電気炉）に投入し、３００℃で５分間加熱して、ポリアミドイミド膜を平角銅線に焼き付けて絶縁銅線を作製した。その後、焼付炉の炉内温度を２℃／分の降温速度で降下させながら、４０分間加熱処理を行った後に、絶縁銅線を焼付炉から取り出して、室温まで放冷した。
［本発明例２］
　前記（２）の絶縁銅線の作製において、ポリアミドイミド膜付き平角銅線を３００℃で５分間加熱して作製した絶縁銅線を、焼付炉の炉内温度を３℃／分の降温速度で降下させながら、２５分間加熱処理を行った後に、絶縁銅線を焼付炉から取り出して、室温まで放冷したこと以外は、本発明例１と同様にして絶縁銅線を得た。
［本発明例３］
　前記（２）の絶縁銅線の作製において、ポリアミドイミド膜付き平角銅線を３００℃で５分間加熱して作製した絶縁銅線を、２５０℃に保持された電気炉に移して、その電気炉内で１０分間保持し、次いで、２００℃に保持された電気炉に移して、その電気炉内で１０分間保持した後、絶縁銅線を電気炉から取り出して、室温まで放冷したこと以外は、本発明例１と同様にして絶縁銅線を得た。
［比較例１］
　前記（２）の絶縁銅線の作製において、ポリアミドイミド膜付き平角銅線を３００℃で５分間加熱して作製した絶縁銅線を、直ちに焼付炉から取り出して、室温まで放冷したこと以外は、本発明例１と同様にして絶縁銅線を得た。
［比較例２］
　前記（２）の絶縁銅線の作製において、ポリアミドイミド膜付き平角銅線を３００℃で５分間加熱して作製した絶縁銅線を、焼付炉の炉内温度を２℃／分の降温速度で降下させながら、１２０分間加熱処理を行った後に、絶縁銅線を焼付炉から取り出して、室温まで放冷したこと以外は、本発明例１と同様にして絶縁銅線を得た。
［比較例３］
　前記（２）の絶縁銅線の作製において、ポリアミドイミド膜付き平角銅線を３００℃で５分間加熱して作製した絶縁銅線を、２５０℃に保持された電気炉に移して、その電気炉内で２０分間保持し、次いで、２００℃に保持された電気炉に移して、その電気炉内で３０分間保持した後、絶縁銅線を電気炉から取り出して、室温まで放冷したこと以外は、本発明例１と同様にして絶縁銅線を得た。
［評価］
　本発明例１～３および比較例１～３で得られた絶縁銅線について、ＪＩＳ　Ｃ５０１２：１９９３（プリント配線板試験方法）に準拠して、絶縁皮膜を引き剥がして剥離面を形成した。そして、絶縁銅線の剥離面に対して、ＣｕＣ２Ｎ２ －イオンの二次イオン強度とＣｕＯ－イオンとＣｕ２Ｏ－イオンの合計二次イオン強度との比（ＣｕＣ２Ｎ２ －／ＣｕｘＯ－比）、および酸素含有層の膜厚を、下記の方法により測定した。また、絶縁銅線の剥離面が形成されていない部分について、コイル状に巻回したときの密着性を、下記の方法により評価した。これらの結果を、下記の表１に示す。
　なお、表１における熱処理条件には、上記絶縁銅線作製工程および加熱処理工程における熱処理の条件を合わせて記載した。
（ＣｕＣ２Ｎ２ －／ＣｕｘＯ－比）
　剥離面に対して、飛行時間型二次イオン質量分析装置（ＰＨＩ　ｎａｎｏＴＯＦＩＩ、ＵｌＶＡＣ－ＰＨＩ社製）を用い、一次イオンをＢｉ３ ＋（３０ｋＶ）、分析エリアを５０μｍの測定条件にて、負のフラグメントイオンを検出した。検出された負のフラグメントイオンのうち、ｍ／ｚ＝７８．９のピークをＣｕＯ－イオン、ｍ／ｚ＝１１４．９のピークをＣｕＣ２Ｎ２ －イオン、ｍ／ｚ＝１４１．８のピークをＣｕ２Ｏ－イオンとして、その二次イオン強度を読み取って、ＣｕＣ２Ｎ２ －／ＣｕｘＯ－比を算出した。
（酸素含有層の膜厚）
　オージェ電子分光分析装置（ＰＨＩ７００、アルバック・ファイ株式会社製）を用いて、剥離面をＡｒイオンでエッチングしながら、１５秒毎にオージェ電子スペクトルを得た。Ａｒイオンの加速電圧１ｋＶ、電子ビームの加速電圧は３ｋＶとし、ステーのＴｉｌｔ角は３０°とした。得られたオージェ電子スペクトルの強度から、元素相対感度係数を用いた相対感度係数法により、検出された元素の原子％を算出した。また、エッチング時間を、あらかじめ測定したオージェ電子分光分析装置のエッチングレート（１ｎｍ／分）を用いて剥離面からの深さに換算して、横軸を剥離面からの深さとし、縦軸を検出された元素の含有量（原子％）とした組成分布図を作成した。そして、得られた組成分布図から酸素濃度が１０原子％を連続して超えている部分の深さを読み取り、これを酸素含有層の膜厚とした。なお、オージェ電子分光分析装置のエッチングレートは、膜厚２０ｎｍのＳｉＯ２膜を用いて測定した。
（コイル状に巻回したときの密着性）
　絶縁銅線を、直径が６．５ｍｍの丸棒に添ってエッジワイズ曲げ加工にて、曲げ半径が３．２５ｍｍとなるようにＬ字状（９０度）に折り曲げて、直線部とＬ字状折り曲げ部を持つコイル（エッジワイズコイル）を作製した。
　平角銅線と絶縁皮膜との密着性は、コイル内側のＬ字状折り曲げ部の絶縁皮膜の表面状態により評価した。まず、コイル内側のＬ字状折り曲げ部の絶縁皮膜の表面を、光学顕微鏡を用いて２０倍の倍率で観察して、凹凸の有無を確認した。次に、絶縁皮膜の表面に凹凸が確認されたものは、曲げ方向に対して垂直方向から、凹凸が確認された部分を拡大観察（３００倍）して、凹凸がない部分を通るベースラインを引き、凸部の高さ（凸部の最も高い位置とベースラインとの距離）を測定した。絶縁皮膜の表面に凹凸が確認されなかった場合を「Ａ」、絶縁皮膜の表面に凹凸が確認されたが、凸部の高さが５μｍ未満の場合を「Ｂ」、凸部の高さが５μｍ以上の場合を「Ｃ」と評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　飛行時間型二次イオン質量分析法によって測定される剥離面のＣｕＣ２Ｎ２ －イオンの二次イオン強度とＣｕＯ－イオンとＣｕ２Ｏ－イオンの合計二次イオン強度との比（ＣｕＣ２Ｎ２ －／ＣｕｘＯ－比）が本発明の範囲内にあって、かつ剥離面から深さ方向にオージェ電子分光法により元素分析することによって測定される酸素含有層の膜厚が本発明の範囲内にある本発明例１～３の絶縁銅線は、いずれもエッジワイズ曲げ加工によりコイル状に巻回したときに、絶縁皮膜の表面に凹凸が確認されず、平角銅線と絶縁皮膜との密着性が高くなった。
　これに対して、剥離面のＣｕＣ２Ｎ２ －／ＣｕｘＯ－比が本発明の範囲よりも低く、かつ酸素含有層の膜厚が本発明の範囲よりも薄い比較例１の絶縁銅線はエッジワイズ曲げ加工によりコイル状に巻回したときに、絶縁皮膜の表面に５μｍ以上の凸部が確認され、平角銅線と絶縁皮膜との密着性が低くなった。また、剥離面のＣｕＣ２Ｎ２ －／ＣｕｘＯ－比は本発明の範囲内にあるが、酸素含有層の膜厚が本発明の範囲よりも厚い比較例２、３の絶縁銅線についてもエッジワイズ曲げ加工によりコイル状に巻回したときに、絶縁皮膜の表面に５μｍ以上の凸部が確認され、平角銅線と絶縁皮膜との密着性が低くなった。
　本発明によれば、銅線と絶縁皮膜との密着性が高く、コイル状に巻回する際に銅線と絶縁皮膜とが剥離しにくい絶縁銅線、および、絶縁皮膜の浮きやシワの発生が抑制された電気コイルを提供することが可能となる。
　１０　　絶縁銅線
　１１　　平角銅線
　１２　　絶縁皮膜
　１３　　酸素含有層
　１４　　剥離面

Claims (5)

  1. 　銅線と、前記銅線の表面を被覆する絶縁皮膜とを有する絶縁銅線であって、
    　前記絶縁皮膜は、アミド結合を有する高分子材料を含み、
    　前記絶縁皮膜を引き剥すことによって前記絶縁銅線の表面に形成された剥離面において、窒素原子または炭素原子と結合した銅原子が、酸素原子と結合した銅原子よりも多く存在し、かつ剥離面から深さ方向に酸素を１０原子％以上含有する酸素含有層が形成されていて、前記酸素含有層の膜厚が２ｎｍ以上３０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴とする絶縁銅線。
  2. 　前記アミド結合を有する高分子材料がポリアミドイミドであることを特徴とする請求項１に記載の絶縁銅線。
  3. 　前記剥離面は、飛行時間型二次イオン質量分析法によって測定されるＣｕＣ２Ｎ２ －イオンの二次イオン強度とＣｕＯ－イオンとＣｕ２Ｏ－イオンの合計二次イオン強度との比が２以上５０以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁銅線。
  4. 　前記酸素含有層の膜厚がオージェ電子分光法により測定された値である請求項１から３のいずれか１項に記載の絶縁銅線。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の絶縁銅線を巻回して形成した電気コイル。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014107227A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd コイル用平角電線及びその製造方法、並びにそれを用いたコイル
JP2014154511A (ja) 2013-02-13 2014-08-25 Hitachi Metals Ltd 絶縁電線およびその製造方法
JP2017010613A (ja) 2015-06-16 2017-01-12 日立金属株式会社 絶縁電線およびその製造方法
JP6368241B2 (ja) 2012-08-09 2018-08-01 住友電気工業株式会社 絶縁電線及びそれを用いた電機コイル
JP2019061635A (ja) 2017-09-22 2019-04-18 戸島 和子 工場の工程空き情報とスポット作業の依頼先を探す企業とのマッチングの為のシステム

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4594615B2 (ja) * 2003-12-05 2010-12-08 株式会社ピーアイ技術研究所 絶縁電線及び絶縁コイル
EP2234119A4 (en) * 2007-12-18 2015-04-15 Hitachi Chemical Co Ltd COPPER CONDUCTIVE FILM AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR, CONDUCTIVE SUBSTRATE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, COPPER CONDUCTIVE THREAD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND PROCESSING SOLUTION THEREOF
JP2009245857A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Hitachi Cable Ltd 絶縁電線及びその製造方法
JP2010153105A (ja) * 2008-12-24 2010-07-08 Sumitomo Electric Ind Ltd マグネットワイヤ及びこれを用いたコイル
JP2016017085A (ja) * 2014-07-04 2016-02-01 日立化成株式会社 電気絶縁用材料、電気絶縁物、電気絶縁塗料および電気絶縁電線
JP2018147582A (ja) * 2017-03-01 2018-09-20 三菱マテリアル株式会社 絶縁電線及びその製造方法並びにコイル
JP2019012632A (ja) * 2017-06-30 2019-01-24 三菱マテリアル株式会社 絶縁皮膜
JP6907809B2 (ja) * 2017-08-22 2021-07-21 三菱マテリアル株式会社 高アスペクト比を有する絶縁平角導線、その製造方法及びコイル

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6368241B2 (ja) 2012-08-09 2018-08-01 住友電気工業株式会社 絶縁電線及びそれを用いた電機コイル
JP2014107227A (ja) * 2012-11-29 2014-06-09 Mitsubishi Cable Ind Ltd コイル用平角電線及びその製造方法、並びにそれを用いたコイル
JP2014154511A (ja) 2013-02-13 2014-08-25 Hitachi Metals Ltd 絶縁電線およびその製造方法
JP2017010613A (ja) 2015-06-16 2017-01-12 日立金属株式会社 絶縁電線およびその製造方法
JP2019061635A (ja) 2017-09-22 2019-04-18 戸島 和子 工場の工程空き情報とスポット作業の依頼先を探す企業とのマッチングの為のシステム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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