高分子材料の絶縁破壊・劣化原因と対策および信頼性評価

電気・電子機器・デバイスに広く採用されている高分子絶縁材料は、長期的に電気、機械、熱や外部環境 (汚損塵埃・湿気) によるストレスを受けて劣化する。 　劣化現象を理解し、各種電気・電子機器の絶縁設計に反映することが、機器の信頼性を維持するためのキーと言っても過言ではない。製品は広範囲に及び、使用される高分子絶縁材料も多義に亘っている。 　電力 (発電機、変圧器、開閉装置) 、交通 (電車、自動車用電機品) 、産業 (モータ、インバータ) 、半導体デバイス (IGBT、パワーモジュール、SiC) 、宇宙 (人工衛星) 等に適用されている高分子材料の信頼性評価技術について説明する。

1. はじめに
   • 1970年台の高度経済成長から45年に亘り、一貫して当社の全ての機器・デバイスの絶縁技術開発に携わってきた経験をもとに、高分子材料の絶縁破壊・劣化現象を考慮した絶縁設計技術について詳しく説明する。
2. 高分子材料を用いた電気絶縁設計の概要
   1. 電気・電子機器に適用される各種絶縁材料の性質
   2. 各種絶縁媒体 (気体、液体、固体) の破壊電界と設計電界
   3. 高分子材料を使用した各種製品 (電力、交通、産業、宇宙) の劣化要因
3. 高分子絶縁材料の劣化と評価技術
   1. 短時間絶縁破壊特性
      1. 電極形状の影響
      2. フィラーの影響
      3. 異種材料との接着界面の影響
   2. 長期劣化現象
      1. 部分放電劣化 (ボイド放電、沿面放電)
      2. 環境要因 (トラッキング) 劣化
      3. 機械的劣化
      4. 熱劣化
      5. マイグレーション劣化
4. 高分子絶縁材料を適用した機器・デバイスの絶縁設計と信頼性評価法
   1. 電気機器 (回転機、変圧器、開閉器)
      1. 回転機の絶縁設計と信頼性評価技術
      2. 変圧器の絶縁設計と信頼性評価技術
      3. 開閉器用の絶縁設計と信頼性評価技術
   2. パワエレ機器 (電車、HEV、EV)
      1. 電車用インバータ、パワーモジュールの絶縁設計と信頼性評価法
      2. EV、HEV用インバータ、パワーモジュールの絶縁設計と信頼性評価法
         • 熱伝導シート (エポキシ/フィラー)
         • 封止 (シリコーンゲル、エポキシ樹脂/シリカフィラー)