(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂材料による成形体内に複数のコイルを埋め込み状態に一体化させ、当該成形体は前記コイルを収容した本体からブッシングを突き出す形態に一体に形成し、前記本体側の表面には導電性塗料を塗布して形成した塗膜を接地線へ電気的に接続するモールド変圧器のモールド表面処理方法であって、
前記導電性塗料の塗布処理では、前記成形体の表面にサンドブラスト加工を行って表面粗さを２０Ｓから１００Ｓに粗くし、
次に前記導電性塗料は吹き付け塗装により塗布を行って前記塗膜を２５μｍから５０μｍの厚さに形成し、当該塗膜の抵抗値が１００Ω／ｍから１００００Ω／ｍとなるように調整することを特徴とするモールド変圧器のモールド表面処理方法。
【請求項２】
前記導電性塗料に替えて、半導電性塗料を用いることを特徴とする請求項１に記載のモールド変圧器のモールド表面処理方法。
【請求項３】
前記導電性塗料のベース材料は、前記成形体を構成する樹脂材料と同種の材料を用いることを特徴とする請求項１または２に記載のモールド変圧器のモールド表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モールド変圧器のモールド表面処理方法に関するもので、より具体的には、樹脂材料による成形体（モールド）内に複数のコイルを埋め込み状態に一体化させるようにしたモールド変圧器におけるモールド表面に施す塗膜層の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置用の変圧器は、一般的に絶縁のためにコイルを収納するケース内にオイルを充填した構成を採っている。これに対して本発明者は特許文献１にあるような変圧器を創案している。この創案した変圧器は、絶縁性を良好に得るため、コイルを樹脂材料による成形体（モールド）内に埋め込み状態に一体化させ、いわゆるモールド構成にしている。１次側，２次側のコイルは、例えば平角線材などの線材を巻き回すことにより形成する。モールドは、例えばエポキシ樹脂と充填材との混合樹脂などから形成している。
【０００３】
半導体製造装置用のモールド変圧器は、使用に際して１次コイル，２次コイルの少なくとも一方に直流高電圧が重畳する設定を採ることがあり、直流の高電圧は例えば２００〜３００ｋＶ程度となる。また、直流高電圧の重畳は、コイルへの電圧を適宜に上昇させてオン動作させ、電圧を適宜に降下させてオフ動作させることがある。これらに起因して、モールドの表面では電荷の帯電あるいは放電を起こす問題があり、モールドをなす樹脂材料の劣化および絶縁不良の対策のため、モールドの表面には導電性塗料を塗布して当該塗膜を接地線へ電気的に接続し、表面を接地層にする構成を採っている。
【特許文献１】特開２００８−２８２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した対策技術は、接地層つまり塗膜に依存し、塗膜が不良なく良好に形成できていて、接地層が確実に接地電位であり安定であることが重要である。例えば、モールドの表面に対して塗膜の密着が不十分であると、やがて剥離し、接地層が不完全となる問題を起こす。また、塗膜の厚さが不均一である不良は塗膜が薄い部位で剥離し、これも接地層が不完全となる。そして、塗膜の剥離（はがれ）部位では放電が起き、モールドをなす樹脂材料の劣化および絶縁不良を起こす結果となる。
【０００５】
この発明は上述した課題を解決するもので、その目的は、モールドの表面における電荷の帯電や放電を防止するための導電性塗料の塗膜を良好に形成でき、モールドをなす樹脂材料の劣化および絶縁不良を確実に防止でき、絶縁性の確保を高い信頼性で安定的に行えるモールド変圧器のモールド表面処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために、本発明に係るモールド変圧器のモールド表面処理方法は、（１）樹脂材料による成形体内に複数のコイルを埋め込み状態に一体化させ、当該成形体はコイルを収容した本体からブッシングを突き出す形態に一体に形成し、本体側の表面には導電性塗料を塗布して形成した塗膜を接地線へ電気的に接続するモールド変圧器のモールド表面処理方法であって、導電性塗料の塗布処理では、まず成形体の表面にサンドブラスト加工を行って表面粗さを２０Ｓから１００Ｓ程度に粗くし、次に導電性塗料は吹き付け塗装により塗布を行って塗膜を２５μｍから５０μｍの厚さに形成し、当該塗膜の抵抗値が１００Ω／ｍから１００００Ω／ｍとなるように調整する。このように、表面粗さを２０Ｓ〜１００Ｓに管理（サンドブラストを管理）する方法としては、ブラストの粒径および時間を規定することによって、一定の粗さ管理が可能となる。
【０００８】
（２）導電性塗料に替えて、半導電性塗料を用いることもよい。半導電性とは、好ましくは数ｋΩの電気抵抗を有することであり、１００Ω／ｍから１００００Ω／ｍの範囲内とすることがよい。このような半導電性塗料は、例えばエポキシ樹脂にカーボンを混合させることで実現できる。半導電性塗料は、一般的に言う導電体よりは電気抵抗が大きいものの通電することができることから、絶縁性塗料ではないという点で導電性塗料と同意に見ることができ、以下の説明では、単に「導電性」とのみ記載するが、これらの説明では何れも上記の「半導電性」を含むことは明らかである。
【０００９】
（３）前記導電性塗料のベース材料は、前記成形体を構成する樹脂材料と同種の材料を用いるとよい。同種の材料としては、例えば、エポキシ樹脂を用いることができる。同質樹脂材料のため、親和性がよくなり密着力が向上する。また、膨張係数が同等であることによって、温度変化による伸び縮みが同じため剥離が発生しにくい。
【００１０】
本発明では、導電性塗料の塗布処理において、モールドの表面にサンドブラスト加工を行い、表面粗さを２０Ｓから１００Ｓ程度に粗くするので、下地面の密着性を向上でき、塗膜を良好に密着させることができる。そして、導電性塗料は、吹き付け塗装により塗布を行うので塗膜の厚さを均一に仕上げることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るモールド変圧器のモールド表面処理方法では、モールドの表面にサンドブラスト加工を行い、表面粗さを適度に粗くし、導電性塗料は、吹き付け塗装により塗布を行うことから、下地面の密着性を向上でき、塗膜を良好に密着させることができ、塗膜の厚さを均一に仕上げることができる。したがって、モールドの表面における電荷の帯電や放電を防止するための導電性塗料の塗膜を良好に形成できる。その結果、モールドをなす樹脂材料の劣化および絶縁不良を確実に防止でき、絶縁性の確保を高い信頼性で安定的に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の好適な一実施の形態を示している。本形態において、モールド変圧器は、２次コイルに直流高電圧が重畳し、その直流高電圧が重畳する２次側は樹脂材料による成形体（モールド５）内に埋め込み状態に形成する構成をとる。モールド５内には、３相変圧器のための各相２次コイル１２，２２，３２および単相変圧器のための単相２次コイル４２を配置する。さらに、モールド５から連なる状態にブッシング６を一体に形成し、モールド５の３相側および単相側にそれぞれ１次コイルおよび鉄心７が組み付く構成になっている。
【００１３】
２次コイルに重畳する直流高電圧は、例えば２００〜３００ｋＶ程度となる。そこで絶縁性を良好に得るため、２次側のコイルはモールド５内に埋め込まれる。モールド５は、各２次コイルを埋め込んだ筒状部位が順に積み重なっていて、図２に示すように、ｕ相（第１相）の筒状部位１と、ｖ相（第２相）の筒状部位２と、ｗ相（第３相）の筒状部位３と、単相の筒状部位４とが順に積み重なる形状の本体側からブッシング６が突き出して連なる形態になっている。
【００１４】
各筒状部位１，２，３，４には、中央の孔部に、Ｕ相１次コイル１１，Ｖ相１次コイル２１，Ｗ相１次コイル３１，単相１次コイル４１をそれぞれ配置する。らに、それぞれ中央には、鉄心７を配置している。
【００１５】
１次コイルおよび２次コイルは、平角線材などの線材を巻き回すことにより形成している。モールド５内に埋め込み状態に形成される２次側は、３相変圧器のための各相ではそれぞれ２つのコイルを有する。図３，図４に示すように、当該２次側は、２次コイルａおよび２次コイルｂを同心に重ねて形成するが、これら２次コイルａ，ｂに対しては、端縁に絶縁性の帯部材８を配置し、さらに導電性テープ９を巻き回して外面の全域を覆い包んで導電性膜層とする構成になっている。
【００１６】
帯部材８はゴム材料や樹脂材料等から形成される。そして、その帯部材８の形状は、断面を半円形に形成し、２次コイルａ，ｂの端縁とは平面側で接触させ、外向きに緩やかな凸曲面形状を得ている。
【００１７】
導電性テープ９は、例えばカーボン材料によるカーボンテープとし、モールド５をなす樹脂材料と接着性が良好な材料から形成している。この導電性テープ９による導電性膜層は、当該内側のコイルａあるいはコイルｂの一カ所と結線して電気的に接続している。
【００１８】
モールド５は、例えばエポキシ樹脂と充填材との混合樹脂などから形成する。このモールド５を成形するには、コイルａ，コイルｂと帯部材８とを適宜に組み立てた構成物に対して導電性テープ９を巻き回して外面の全域を覆い包んだ構成物を金型内にセットし、そこへ混合樹脂を注入して埋め込み状態として熱硬化させる。モールド５には、１次コイルおよび鉄心７を支持させる金具の取り付け部を設け、１次コイルおよび鉄心７はその金具により所定に組み付けている。
【００１９】
各相の２次コイルから延びる引き出し線は、ブッシング６に収容させる。ブッシング６には、所定の全長に多数のフランジ６０を設けることで、沿面距離を長くして絶縁性を高めている。
【００２０】
ブッシング６は、図５に拡大して示すように、その根元についてモールド５の本体側の外径を太くした略テーパ形状に形成する。この略テーパ形状の根元には、当該部位を周回する溝部６１を設けている。溝部６１は好ましくは断面を略半円形状に形成する。
【００２１】
モールド５の本体側の表面には導電性塗料５０を塗布し、当該塗膜を接地線へ電気的に接続している。この導電性塗料５０のベース樹脂は、コイルを一体成形するモールド５の樹脂材料（例えばエポキシ樹脂）と同じ樹脂としてエポキシ樹脂を用いる。そして、そのエポキシ樹脂にカーボンと混合させることで導電性塗料を形成することができる。モールド５と導電性塗料５０とが、同質樹脂材料のため、親和性がよくなり密着力が向上する。また、膨張係数が同等であることによって、温度変化による伸び縮みが同じため剥離が発生しにくい。
【００２２】
導電性塗料５０は、モールド５の本体側の表面から溝部６１の底まで到達させるように塗布し、これには図６に示す手順により行う。導電性塗料５０の塗布処理は、まずモールド５の表面にサンドブラスト加工を行う（ｐ１）。このサンドブラスト加工は、表面粗さを２０Ｓから１００Ｓ程度に粗くする（ｐ２）。このように、表面粗さを２０Ｓ〜１００Ｓに管理（サンドブラストを管理）する方法としては、例えば、ブラストの粒径および時間を規定することによって、一定の粗さ管理が可能となる。
【００２３】
次に、導電性塗料５０は、吹き付け塗装により塗布を行い（ｐ３）、塗膜を所定の厚さに形成する（ｐ４）。塗膜は厚さ２５μｍから５０μｍ程度に形成し、当該塗膜の抵抗値が１００Ω／ｍから１００００Ω／ｍ程度となるように調整する。また、導電性塗料５０に替えて、半導電性塗料を用いてもよい。また、この吹き付け塗装時は、導電性塗料を適正量（１０〜２０％）の溶剤で希釈して使用するとよい。このように、希釈して塗料粘度を低くすることによって、塗布する面が凹凸、隙間部等の部位でも、均一に塗布することが可能となる。特に、本実施形態では、サンドブラストにより表面を粗くしているので、上記のように希釈することで目的とする塗膜で均一に成膜することができる。なお、希釈量が多くなると、規定の抵抗が得られなくなってしまうので、上記の適正量とするのがよい。
【００２４】
サンドブラスト加工での表面粗さは、導電性塗料の密着性について検証試験を行ったところ、２０Ｓ以下では粗さが不足することが判明しており、モールドの表面に塗布した塗膜が部分的に剥離する事例を確認している。検証試験は、複数のサンプルについて、サンドブラスト加工をそれぞれ異なる表面粗さに施した後に導電性塗料を塗布して仕上げし、それらサンプルは液相で０℃と１００℃とで交互に２時間の浸漬を３サイクル実施する試験とした。
【００２５】
そこで、表面粗さを２０Ｓ以上により粗くすることで密着性を向上できる。一方、表面粗さを粗くしすぎると、塗膜とモールド表面との界面はエッジ状態となる。すると、塗布した塗膜は接地側として使用するので、モールド表面との電界が厳しくなる。これは高電圧の状況下では絶縁破壊を招く可能性が大きい。その結果、表面粗さは１００Ｓ程度よりも小さくすることが好ましい。
【００２６】
本実施形態のモールド変圧器では、樹脂材料による成形体（モールド５）には各相２次コイル１２，２２，３２および単相２次コイル４２を埋め込ませると共に、それら２次コイルから延びる引き出し線を収容させるブッシング６も一体に形成するので、引き出し線の接続部分がモールド５に収まり露出しない。したがって、本実施形態のモールド変圧器は、直流高電圧に対して絶縁性を高く得ることができる。そして、モールド５の本体側の表面に導電性塗料５０を塗布し、当該塗布表面は接地線へ電気的に接続するので、モールド５の本体側の表面は全域が接地層となり、このため、直流高電圧に係る電界の変動があっても電荷の帯電や放電を防ぐことができる。その結果、モールド５をなす樹脂材料の劣化を防止でき、絶縁性を高く得ることができ、直流高電圧が重畳するような使用が良好に行える。
【００２７】
この場合、導電性塗料５０の塗布処理では、モールド５の表面にサンドブラスト加工を行い、表面粗さを２０Ｓから１００Ｓ程度に粗くするので、下地面の密着性を向上でき、塗膜を良好に密着させることができる。そして、導電性塗料５０は、吹き付け塗装により塗布を行うので塗膜の厚さを均一に仕上げることができる。したがって、モールド５の表面における電荷の帯電や放電を防止するための導電性塗料５０の塗膜を良好に形成できる。その結果、モールド５をなす樹脂材料の劣化および絶縁不良を確実に防止でき、絶縁性の確保を高い信頼性で安定的に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るモールド変圧器の好適な一実施の形態を示す正面図である。
【図２】モールド部分を示す正面図である。
【図３】コイルの埋め込み状態を一部破断して示す側面図である。
【図４】コイルの巻き線部分を拡大して示す断面図である。
【図５】ブッシングの根元部分を拡大して示す正面図である。
【図６】モールド表面処理の手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１，２，３，４  筒状部位
５  モールド（成形体）
６  ブッシング
７  鉄心
８  帯部材
９  導電性テープ
１１  Ｕ相１次コイル
１２  ｕ相２次コイル
２１  Ｖ相１次コイル
２２  ｖ相２次コイル
３１  Ｗ相１次コイル
３２  ｗ相２次コイル
４１  単相１次コイル
４２  単相２次コイル
５０  導電性塗料
６０  フランジ
６１  溝部
ａ，ｂ  ２次コイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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