Products News 233

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くなりました。

高耐熱プリント配線板材料への取組み（ 2 ）前 項 と 同 様 に 、 温 度 上 昇 に お い て も 標 準品に比べ約5％低くなり、変圧器のコンパクト化が可能になることが確認できました。
（ 3 ）最 適 な タ ッ プ 端 子 に て 、 1 1 5 % 負 荷 試 験（5750kVA）を行った結果、負荷損、温度上〜ガラス転移温度(Tg)350℃へ向けて〜
We have been developing High Tg PWB materials for over 40 years as technical progress of electronicequipment. And we will develop High Tg PWB material of over 350 degree C installed in Power convertersof EV/PHEV or for ECU substrates installed in engine compartments.

昇は、直線的に増え、また、局部的な過熱がないことが確認できました。
▲図3 脱着式フレームを装着しての横倒し搬入のようす
下記のサイトで動画をご覧いただけます

今回の試作検証の結果、5000kVA超の大容量変圧器でも、タップ端子の配置を最適とするこ

http://www.risho.co.jp/product/products3/horizontal̲convey/index.htmとで、高効率化、低損失、小型化といったご要【事例3】5000kVA超大容量変圧器製造への取り組み望にお応えできることが確認されました。
この検証に基づき、利昌工業で製作可能な最大容量変圧器の仕様例を表4に示します。

5000kVAを超える大容量変圧器の開発にむけ
表4 製作可能な最大容量変圧器の仕様例て試作器を製作し検証試験を行いました。

6,000 kVA

定格容量試作器の仕様を表3に示します。またその外観■ガラス転移温度（Tg）とはです。

電子機器の多様化が進むにつれ、プリント配図1(a)のように試料を検出器にセットし、ヒー線板材料にも、さらなる耐熱性が要求されていターで加熱しながらプローブを介して負荷（応ます。

力）を与えます。

この耐熱性を評価する指標として、ガラス転

この負荷には、あらかじめ設定した周波数を移温度（Tg）や熱分解温度（Td）、あるいは相もつ振動（正弦波）を加えていますので、試料対温度指数（RTI）などがありますが、もっともはプローブの動きに対して、やや遅れて変形しポピュラーな指標として採用されているのがTg

ます。

（=Glass Transition Temperature）です。

この時間のずれや変形量、負荷の大きさや振動の周波数をもとに、材料の弾性率（貯蔵弾性一次

33,000 V

Tgとはフェノールやエポキシといった熱硬化二次6,600 V性の樹脂を加熱していくと、材料の物性がガラ

定格周波数60 Hz

ス状からゴム状へと転移する温度です。この前

そして、これらの数値の比から得られる損失

5,000 kVA

冷却方式

自冷式

後の温度に達すると、樹脂の機械的強度や誘電正接：tanδのピーク値の温度を試料のTg点とし一次

22,000 V

結線

Dd0率などの物性が大きく変化するため、プリントます（図1(b)）。

二次6,600 V

寸法（W×D×H）

2,800×1,400×2,570 mm

配線板材料には高いTg点を有することが要求さ

定格周波数

60 Hz

質量13,000 ㎏

冷却方式

自冷式

結線

Dd0

寸法（W×D×H）

2,700×1,200×2,300 mm

大容量の特別高圧／変圧器にも高効率、低損Tgの測定方法には、①動的粘弾性測定装置

10,500 ㎏

失、小型・軽量化といったご要望が増えつつあ（DMA）、②熱機械分析装置（TMA）、③示ります。

差走査熱量測定装置（DSC）によるものがありの例を図4に示します。

定格電圧

表3 5000kVA試作変圧器の仕様
定格容量
定格電圧

質量率）と粘性率（損失弾性率）を算出します。

(a)

れるわけです。

■ガラス転移温度（Tg）の測定方法■まとめ

利昌工業では、お客様ごとに異なるご要望にも、きめ細かくお応えいたも、きめ細かくお応えいたしますので、お気軽にご相談賜りたくお待ちしてにご相談賜りたくお待ちしております。
33kV・4000kVA モールド変圧器

大容量でも自冷式①動的粘弾性測定装置（Dynamic Mechanical Analysis：DMA）［ 定義 ］
試料に動的な荷重（振動）を与えることにより、その物質の粘弾性特性や弾性率を温度の関数として測定する方法。

fSel▲図4 5000kVA変圧器の外観例

ます。

ling

Coo(b)

一般的に材料の機械的物性を知るためには、引っ張り、曲げ、圧縮などのように一様で一方向の試作器では、タップ端子の位置の違いによる負荷を与えます。

負荷損と温度上昇について、検証を行いました。

これに対しDMAでは、（1）最適なタップ端子の配置とすることで、負リショーキャスト

荷損は標準的な場合に比較して、約2％小さ12振動を与えるのが特徴▲動的粘弾性測定装置▲図1 DMA測定概略図(a)と測定チャート(b)9494

図2 (a)のように、基準物質（石英ガラスなど）

温度制御されたヒートシンクを介してヒーター■利昌工業の高耐熱プリント配線板材料の歩みと試料をそれぞれ検出器にセットし、プローブと接合されます。また熱電対（ねつでんつい）◆ブラックG-10［ 定義 ］

を介して荷重を与えながら、ヒーターで加熱しには、温度上昇に応じた電流が流れます。

試料の温度を一定のプログラムによって変化させながら、静的な荷重を加えてその物質の変形を温度または時間の関数として測定する方法。

ます。

②熱機械分析装置
（Thermal Mechanical Analysis：TMA）

測定温度の範囲内では熱膨張が一定の割合で直線的に増加する基準物質と、試料を、同時に一定速度で加熱する試験方法です。

CS-3525

図4は、業界が必要とするプリント配線板材料

加熱により試料に物性変化が生じると温度のの耐熱特性（クラスB≒ミドルエンド用途）とリ

試料には温度変化に応じた熱膨張が生じます

上昇に停滞が生じますが、基準物質は直線的にショーライト高耐熱プリント配線板材料の開発のので、その変位量をグラフ（TMAチャート）に温度が上昇します。この温度差を熱電対からの軌跡を描いたものです。

したのが図2 (b)です。このTMAチャート上で、DSC信号として読み取り、グラフ（DSCチャー変異量が大きく変化する点をTg点とします。

ト）にしたのが図3(b)です。

TMA法は示差膨張方式と呼ばれ、熱膨張が直線的に生じる基準物質と比較することで、試料のTg点を高精度に測定することができます。

(a)③示差走査熱量測定装置（Differential Scanning Calorimetry：DSC）［ 定義 ］
試料と基準物質に一定の熱を与えながら、その試料と基準物質との温度差を捉え、試料の状態変化による吸熱や発熱反応を測定する方法。

「CS-3525」です。

料のTg点となります。

これはANSI（American National Standards
Institute＝米国国家規格協会）規格でG-10に分類■プリント配線板材料についてされる材料の樹脂配合を

プリント配線板材料は樹脂と充填材、ならびにベースに、当社独自の硬補強材から構成されております。

化システムにより開発し各項目の一例を下表に示します。

た黒色のG-10材です。一項目

例

般的なG-10材のTgが120

樹脂

フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹
脂、フッ素樹脂など℃程度であるのに対し、充填材

シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシ
ウム、タルク、酸化チタン、酸化アルミニウムなど

補強材

紙、布、ガラスクロス、カーボンクロス、有機繊維など度で加熱する試験方法です。
図3 (a) のように、基準物質と試料は熱抵抗体と矢となったのは、1975年に開発したブラックG-10

DSCチャートでは、変曲点の接線の交点が試測定温度の範囲内では熱的な変化が生じない基準物質（アルミナなど）と、試料を、一定速リショーライト高耐熱プリント配線板材料の嚆ブラックG-10はTg=160℃を達成しました。
当時業界では、機器の小型化・軽量化を進めるため、半導体をワイヤーで直接基板に接続するダ
イレクト・ボンディングが始まっていましたが、基板材料には高価なセラミック基板が採用されお上表のように、項目の組み合わせは無数にありり、これが普及への障壁となっていました。

ますが、家電をはじめ幅広い用途に使用される、(a)▲CS-3525

CS-3525は、安価な樹脂基板材料でありながら耐熱性を備えたプリン(b)

ト配線板材料は、エポキシ樹脂をガラス布で▼図4 プリント配線板材料のロードマップ要求特性（ミドルエンド用途）と当社の歩み
RISHO' history of development of high Tg CCLs

補強したものです。

350

CS-3305A

しかし、車載機器やに高い耐熱性が要求さ(b)れます。
これまで利昌工業で▲図2 TMA測定概略図(a)と測定チャート(b)①は、高耐熱のニーズに②応えるべく、樹脂の分子設計や充填材の制御技術を駆使して、高い耐熱性を備えたプリン
ト配線板材料の開発に取り組んでまいりました。

▲①熱機械分析装置と②示差走査熱量測定装置▲図3 DSC測定概略図(a)と測定チャート(b)ガラス転移温度 Tg（℃）

用されるものは、さら当社開発の歩み

300

半導体パッケージに使250

RISHO' history of development of high Tg CCLs

ブラックG-10CS-3525

200

ロードマップ
要求特性（クラスB）

150

100
1975

Required Tg for industry

CS-3356S

2000

2005

2010
年代

［ 引用文献 ］
・プリント配線板ロードマップ(一般社団法人 日本電子回路工業会)
・日本実装技術ロードマップ（一般社団法人 電子情報技術産業協会）☆ロードマップでは製品の難易度に大別し3クラスに類型化されてる。
クラスA：主として多量生産に用いられるプリント配線板
クラスB：先端技術を保有するメーカーが量産供給可能な製品
クラスC：業界の最先端技術を保有するメーカーでも大量生産技術が未確立な製品

15

2015

2020

9494

図2 (a)のように、基準物質（石英ガラスなど）

温度制御されたヒートシンクを介してヒーター■利昌工業の高耐熱プリント配線板材料の歩みと試料をそれぞれ検出器にセットし、プローブと接合されます。また熱電対（ねつでんつい）◆ブラックG-10［ 定義 ］を介して荷重を与えながら、ヒーターで加熱しには、温度上昇に応じた電流が流れます。

試料の温度を一定のプログラムによって変化させながら、静的な荷重を加えてその物質の変形を温度または時間の関数として測定する方法。

ます。

②熱機械分析装置
（Thermal Mechanical Analysis：TMA）

測定温度の範囲内では熱膨張が一定の割合での耐熱特性（クラスB≒ミドルエンド用途）とリ試料には温度変化に応じた熱膨張が生じます

上昇に停滞が生じますが、基準物質は直線的にショーライト高耐熱プリント配線板材料の開発のので、その変位量をグラフ（TMAチャート）に温度が上昇します。この温度差を熱電対からの軌跡を描いたものです。

したのが図2 (b)です。このTMAチャート上で、DSC信号として読み取り、グラフ（DSCチャー変異量が大きく変化する点をTg点とします。

ト）にしたのが図3(b)です。

線的に生じる基準物質と比較することで、試料一定速度で加熱する試験方法です。

図4は、業界が必要とするプリント配線板材料

加熱により試料に物性変化が生じると温度のTMA法は示差膨張方式と呼ばれ、熱膨張が直直線的に増加する基準物質と、試料を、同時にCS-3525のTg点を高精度に測定することができます。

(a)③示差走査熱量測定装置（Differential Scanning Calorimetry：DSC）［ 定義 ］
試料と基準物質に一定の熱を与えながら、その試料と基準物質との温度差を捉え、試料の状態変化による吸熱や発熱反応を測定する方法。

「CS-3525」です。

料のTg点となります。

これはANSI（American National Standards
Institute＝米国国家規格協会）規格でG-10に分類■プリント配線板材料についてされる材料の樹脂配合を

プリント配線板材料は樹脂と充填材、ならびにベースに、当社独自の硬補強材から構成されております。

化システムにより開発し各項目の一例を下表に示します。

た黒色のG-10材です。一項目

例

般的なG-10材のTgが120樹脂

フェノール樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹
脂、フッ素樹脂など℃程度であるのに対し、充填材

シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシ
ウム、タルク、酸化チタン、酸化アルミニウムなど

補強材

紙、布、ガラスクロス、カーボンクロス、有機繊維など度で加熱する試験方法です。
図3 (a) のように、基準物質と試料は熱抵抗体と矢となったのは、1975年に開発したブラックG-10

DSCチャートでは、変曲点の接線の交点が試測定温度の範囲内では熱的な変化が生じない基準物質（アルミナなど）と、試料を、一定速リショーライト高耐熱プリント配線板材料の嚆ブラックG-10はTg=160℃を達成しました。
当時業界では、機器の小型化・軽量化を進めるため、半導体をワイヤーで直接基板に接続するダイレクト・ボンディングが始まっていましたが、基板材料には高価なセラミック基板が採用されお

上表のように、項目の組み合わせは無数にありり、これが普及への障壁となっていました。

ますが、家電をはじめ幅広い用途に使用される、(a)▲CS-3525

CS-3525は、安価な樹脂基板材料でありながら耐熱性を備えたプリン(b)ト配線板材料は、エポキシ樹脂をガラス布で▼図4 プリント配線板材料のロードマップ要求特性（ミドルエンド用途）と当社の歩み
RISHO' history of development of high Tg CCLs

補強したものです。

350

CS-3305A

しかし、車載機器やに高い耐熱性が要求さ(b)れます。
これまで利昌工業で▲図2 TMA測定概略図(a)と測定チャート(b)①は、高耐熱のニーズに②応えるべく、樹脂の分子設計や充填材の制御技術を駆使して、高い耐熱性を備えたプリント配線板材料の開発に取り組んでまいりました。

▲①熱機械分析装置と②示差走査熱量測定装置▲図3 DSC測定概略図(a)と測定チャート(b)14ガラス転移温度 Tg（℃）

用されるものは、さら当社開発の歩み

300

半導体パッケージに使250

RISHO' history of development of high Tg CCLsブラックG-10
CS-3525200

ロードマップ
要求特性（クラスB）

150

100
1975

Required Tg for industry

CS-3356S

2000

2005

2010
年代

［ 引用文献 ］
・プリント配線板ロードマップ(一般社団法人 日本電子回路工業会)
・日本実装技術ロードマップ（一般社団法人 電子情報技術産業協会）☆ロードマップでは製品の難易度に大別し3クラスに類型化されてる。
クラスA：主として多量生産に用いられるプリント配線板
クラスB：先端技術を保有するメーカーが量産供給可能な製品
クラスC：業界の最先端技術を保有するメーカーでも大量生産技術が未確立な製品

2015

2020

94110も、ワイヤー・ボンディングの高温と表1 高耐熱プリント配線板のラインナップと今後の目標荷重に耐える材料であることが評価さ項目

単位

Test items

Unit

れ、電子式（クォーツ）腕時計の基板ガラス布 Glass

材料としてご採用頂き、当時高価であハロゲンフリー対応 Halogen free

った電子式腕時計の普及に少なからず多層成型 Multi-layer process貢献することができました。

線膨張係数CTEこのブラックG-10は、現在でも耐熱性の必要な分野でご採用いただくロン

曲げ強さグセラーです。

Flexural strength

耐燃性（UL94◆ハロゲンフリー Tg=180℃
CS-3356S

配線板材料には、耐熱性に加え「難燃性」が求められるようになり、さらに環境への配慮から難燃性には「ハロゲンフリー化」も要求されるようになりました。
また、2003年頃には、溶融温度が高い鉛フリーはんだが本格採用されることで、プリント配線板材料には実装工程での熱履歴、つまり鉛フリーはんだの熱と、それにともなう加熱処理に対する耐熱特性への要求も加わり▲CS-3356S（手前）と黒色のCS-3556S兼ね備えた「CS-3356S」を開発しました。
CS-3356Sはこれまでに自動車の電子制御基板(ECU)や通信モジュール基板としてご採用頂いております。

低熱膨張

CS-3305A

2014年には、超高耐熱かつ低熱膨張のプリント▼図5 CS-3305AのDMA（tanδ）
チャートー○○○○ーー○○○

タテ/ヨコ α1ｐｐｍ/℃

12/13

α1ｐｐｍ/℃6327

10〜15＜10℃

160

180

300＜350＜

タテ/ヨコMPa

580/480 610/450 520/500

600＜ー

94HB

V-0相当method）

94V-0

V-0相当

●取材・記事 : リショーニュース編集委員会

配線板材料「CS-3305A」をリリースしました。
CS-3305Aの開発には独自の耐熱性ノウハウに加え、低熱膨張分子構造の制御技術、さらには無分布の制御技術を結集し、繊維を撚って糸にする

Tg：300℃（図5）という道具です。

し、おかげさまでリリーは、何百錘、何千錘と▲CS-3305Aセットされるスピンドっております。

ルの総数で表現される量が非常に大きい部品を搭載するパワーデバイス

柱形で、かつ中央は太基板には、さらなる耐熱性が必要になってくるとく、両端になるにつれ予想されます。て細くなる形を「紡錘一般FR-4.0は150℃付近にTgのピークが見られる。CS-3305Aは300℃でも明確なピークは現れません。

入が途絶えてしまいました。
これを受けて国産初となる紡績用スピンドルを開発されたのが創業者の桑田権平氏です。

形」といいますが、こたすプリント配線板材料の開発に取組み、電気自配線板材料の開発に取組み、電気自れは糸を巻きつけたス動車（EV）やプラグインハイブリッド車

ピンドルの形（右上写真）に由来し、錘鰤（ツム（PHEV）用のパのパブリ）とよばれる大型の海水魚もいます。

れるECU基板へ

3305A❶ Tg<300℃❷ CTE=6ppm/℃ (E-glass)

紡績機にセットされたスピンドル
この総数が紡績工場の生産能力となります▲紡績用スピンドル
左側の糸を巻いた形が本家本元の「紡錘形」です

利昌工業では今後、表1のようにTg=350℃を満の採用を目標と300らの輸入品でしたが、第一次世界大戦によって輸ーツであるといえまうな体型、すなわち円0.10

200
温度(℃）

ありました。紡績機の部品は、ほとんどが外国かことからも、最重要パ

電気自動車の電力変換用半導体のように、発熱

CS-100

紡績会社による1万錘規模の紡績工場がたくさんカツオやマグロのよ◆今後の取組み

温環境に設置さ0洋紡)や尼崎紡績（現・ユニチカ）といった大手のす。

ルームなどの高0.00

いった具合に紡績機にス当初から現在に至るまで、多くの引き合いを賜0.150.05

社
名：日本スピンドル製造株式会社
代 表 者：代表取締役 有藤 博
創業：1918(大正7)年4月
所 在 地：尼崎市潮江4-2-30
主要製品：回転塑性加工機、混練機、集塵装置、クリーンルーム、精密温調機器、冷却塔、端子ねじ ほか

紡績工場の生産能力

超高耐熱性と低熱膨張性

高耐熱 ＆ 低熱膨張
プリント配線板材料

CS-3305A【 会社概要 】

スピンドルは紡績業界で錘（ツム）と呼ばれ、機充填材の形状や粒径、（CTE=6ppm/℃）を達成▲日本スピン
ピ ドル製造株式会社 本社/尼崎工場
場■スピンドルとは独楽（こま）のように回転することでコットンの板や、エンジン

一般 FR-4.0

日本スピンドル製造株式会社
本スピンドル製造株式
本本ス
本スピンドル製造株式会社
スピンドル製造株式会社
スピ
スピンドル製造株式会
スピンドル製造株
ピンンドル製造株式会社
ンドル製造株式会社
ドルドル製造株式
ドル製造株式
ル製造
造株式会社
株式
式会社
会社
会
社

日本スピンドル製造株式会社様は、1918(大正7)年、紡績機械
績機械の主要部品であるスピンドルの開発・製造からスタートされました。
した
その後は、スピンドルの製造技術を軸にして自動省力化装置、化装置、空調機や集塵機といった製造現場の改善に役立つ機器の製造の製造へと事業を展開して、もうすぐ創業100年を迎えられます。
利昌工業は、クリーンルームやクーリングタワー(冷却塔)などでなどでお世話になっており、このご縁を頼りにいろいろお話を伺ってまいてまいりました。

ー12/12 6〜8/6〜8DMA

ワーデバイス基

0.20

損失正接

E-Glass

202号（July. 2016）でもご紹介しています。

かつTg=180℃の耐熱性を◆Tg=300℃

E-Glass

なお、CS-3525とCS-3305Aについては本誌のました。
では、ハロゲンフリーで

E-Glass

UL flammability

その後も様々な機械の電子化が進み、プリント

これを受けて利昌工業

E-Glass

厚さガラス転移温度 Tg

得意とする技術を展開してまもなく創業100年

CS-3525 CS-3356S CS-3305A Target■国産初の紡績用スピンドルを開発■近代化産業遺産に認定

この度お邪魔した、日本スピンドル製造株式会社様（以下、日本スピンドルさん）は、1918（大日本スピンドルさんの本社/尼崎工場は1920正7）年、創業者である桑田権平氏が大阪府西成（大正9）年に操業を開始した歴史ある工場で郡浦江（旧大淀区）に、浦江製作所を設立された

す。のがスタートで、まもなく創業100年を迎えられしています。

この中でも、当時の姿をそのままに残す旧事務ます。

所棟は、阪神工業地帯発展の歩みを物語る建物群

当時の大阪は「東洋のマンチェスター」と呼ばCS-3305Aのひとつとして、経済産業省より「近代化産業遺れるくらい繊維産業が盛んで、大阪紡績（現・東産」の認定を受けています（平成19年度）。

17