複合積層バスバーの絶縁膨れおよび層間剥離欠陥の原因、合格基準、および包括的な修復計画

現代のパワー エレクトロニクスの中心となる導電コンポーネントとして、複合積層バスバーは、複数層の銅導体と絶縁材料を組み合わせることで、低インダクタンス、高い電流容量、コンパクトなレイアウトを実現しています。{0}}新エネルギー車、太陽光発電インバータ、鉄道輸送、産業用電源システムなどの用途では、絶縁層は電気絶縁を提供するだけでなく、バ​​スバー構造全体の長期信頼性も決定します。-

 

実際の用途では、積層バスバーに絶縁体の膨れ、層間剥離、局所的な膨らみなどの異常が見られる場合があります。これらの問題は通常、単一の欠陥から生じるのではなく、材料、製造プロセス、環境制御、構造設計の相互作用によって生じます。絶縁層で層間剥離が発生すると、内部に空隙が形成され、部分放電 (PD)、絶縁耐力の低下、さらには電気的破壊につながる可能性があります。したがって、重大な膨れや層間剥離が見られる製品の場合、再加熱や再加圧によって単純に性能を回復することはできません。-代わりに、障害の根本原因を分析し、根本的な改善を実施する必要があります。

 

 

1. 素材の吸湿性または断熱システムの不一致

積層バスバーの内部絶縁材は通常、高温、電圧サイクル、機械的ストレスに長期間さらされます。{0}}絶縁フィルムの吸湿率が高い場合、または樹脂系の耐熱性が十分でない場合、その後の熱サイクル中に水分が蒸発して内圧が発生し、絶縁層内に気泡が発生する可能性があります。

 

高温環境用の積層バスバーやインバータ バスバーなどの、-高温、大-電力用途-の場合、高いガラス転移温度（Tg）、低い吸湿性、優れた誘電特性（変性エポキシやポリイミド / PI など）を備えた絶縁材料を選択することが不可欠です。さらに、安定した長期的な界面結合強度を確保するには、銅導体の表面処理が樹脂システムと適合する必要があります。-

2. ホットプレスラミネートプロセスの不適切な制御-

ラミネートバスバーは通常、真空ホットプレスプロセスを使用して製造され、銅層と絶縁層の間の統合された接合が実現されます。{0}ホットプレスプロセス中の予熱と脱ガスが不十分な場合、材料内に閉じ込められた残留空気や揮発性物質を効果的に除去できず、その後の高温操作中に気泡の発生につながります。-

 

ラミネートバスバーコネクタや電源ソリューションなどの製品の製造中は、ホットプレスの温度、圧力、加熱速度、真空レベルなどのパラメータを厳密に管理する必要があります。{0}加熱速度が高すぎると、樹脂がガスの逃げ道を早期に封鎖してしまう可能性があり、一方、圧力が不十分であると、層間結合が不十分になることがよくあります。したがって、予熱時間と脱気時間を延長し、製品領域全体に均一な圧力分布を確保することで、ホットプレスのプロファイルを最適化する必要があります。-

3. 界面の汚染による接着強度の低下

銅導体と絶縁材料間の接合の品質は、積層バスバーの信頼性を決定する重要な要素です。酸化層、油、塵、機械加工残留物などの銅表面の汚染物質-は、樹脂と銅の間の化学結合能力を損ない、長期の熱サイクル中に界面剥離が発生しやすくなります。-

 

高周波、高信頼性の製品（例: 高周波インバータ用の積層銅バスバーなど）の場合、製造前に銅表面の厳密な前処理が必要です。-界面活性を高めるために、化学洗浄、粗面化、プラズマ処理などの技術が使用されます。さらに、ラミネート品質を損なう二次汚染を防ぐために、製造環境を粉塵や湿気に対して管理する必要があります。

 

 

膨れや層間剥離が見られる積層バスバーの場合は、最初に故障評価を実施する必要があります。重大な層間剥離または内部空隙が存在する場合、-または断面分析によって層間剥離が確認された場合--、コンポーネントは廃棄する必要があります。真空ホットプレス中に形成される層間結合は永久的な構造結合であるため、結合の完全性が損なわれると、標準的な再加熱や圧力の再適用では元の性能を回復することはできません。-

 

風力タービン インバータ IGBT I/O、可変周波数ドライブ (VFD/VSD)、AC ドライブ用の積層バスバーなどのアプリケーションの場合、特定の故障メカニズムを特定するには、断面分析、部分放電試験、熱分析 (DSC/TGA){0}}、{1}}などの専門的な診断方法-が必要です。

 

プロセス改善に関しては、断熱材の保管管理を強化する必要がある。湿気の吸収を防ぐために、ドライキャビネットや真空包装を使用するなどの方法を採用する必要があります。製造中は、周囲の湿度を適切な範囲に維持し、高温プレス段階で水分がガスに膨張するのを防ぐために、ラミネート プロセスの前に材料をプリベークすることをお勧めします。-

 

さらに、PDU、風力発電機、SVG（静止型発電機）用のバスバーなどの高電力アプリケーション--の場合、構造設計の最適化が必要です。対策には、部分放電開始電圧（PDIV）を上げるために絶縁層の厚さを増やすこと、銅導体のエッジを面取りして鋭利な箇所での電界集中を減らすこと、重要な領域での封止/ポッティング技術を使用してエアギャップのリスクを最小限に抑えることが含まれます。

 

 

新しいことを確実にするために、複合積層ブスバーまたは、改良されたバッチが長期的な運用要件を満たしている場合は、体系的な検証プロセスを確立する必要があります。{0}信頼性試験には通常、耐電圧試験、部分放電 (PDIV) 試験、熱サイクル試験、内部構造解析が含まれます。

 

新しいエネルギー アプリケーションの場合、-電気自動車配電用の積層バスバー、パワー エレクトロニクス、統合セル接触システムなど-）、実際の動作環境をシミュレートする必要があります。絶縁層の安定性の検証は、高温-と低温-の温度サイクル（例: -40度から125度）、長期電圧負荷試験、および機械的ストレス試験を通じて行われます。

 

さらに、鉄道輸送用の積層ブスバー、大電流パワー エレクトロニクス、積層パワー バーなどの-信頼性の高い製品-の製造では、原材料の検査や製造パラメータのモニタリングから完成品のサンプリングに至るまで、すべてをカバーする包括的な品質管理システムを導入する必要があります。-材料の水分含有量、樹脂含有量、ホットプレスプロファイル、断熱性能などの要因を制御することで、潜在的な故障リスクを事前に防ぐことができます。

 

 

積層バスバーの絶縁性能は、材料の選択だけでなく、全体的な設計および製造能力にも密接に依存します。積層シャントやバーから、変圧器、電気溶接機、開閉装置用のバーに至るまでのアプリケーションには、特定の電流、電圧、周波数、動作環境の要件に合わせた設計が必要です。

 

適切に設計された積層バスバー設計により、寄生インダクタンスが効果的に最小限に抑えられ、熱放散が強化され、長期動作中の熱機械的ストレスが軽減されます。{{1}{2}}さらに、精密スタンピング、溶接、メッキ、絶縁ラミネートなどのプロセス-を調整して制御することにより、製品の一貫性が向上し、絶縁不良のリスクが軽減されます。-

 

 

新エネルギー車、パワーエレクトロニクス、産業用インバーター、鉄道輸送などの分野向けに複合積層ブスバー製品を開発していて、絶縁膨れ、層間剥離、信頼性検証に関する問題に直面している場合は、当社までお問い合わせください。当社は、お客様の用途要件に合わせた構造の最適化、材料のマッチング、製造プロセスのサポートを提供し、製品の安定性と耐用年数の向上に貢献します。