JP2015201600A - フレキシブルプリント配線板並びにこれを用いた集光型太陽光発電モジュール及び集光型太陽光発電パネル - Google Patents
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Abstract
【課題】多湿な環境でも耐電圧性能の低下を抑制する絶縁基板を有するフレキシブルプリント配線板を提供する。また、これを用いた集光型太陽光発電モジュール及び集光型太陽光発電パネルを提供する。
【解決手段】柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有するフィルム状の絶縁基材121と、絶縁基材121に形成され、回路パターンを構成する導電体層122とを備えるフレキシブルプリント配線板12であって、絶縁基材121は、その主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0%である。
【選択図】図3
【解決手段】柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有するフィルム状の絶縁基材121と、絶縁基材121に形成され、回路パターンを構成する導電体層122とを備えるフレキシブルプリント配線板12であって、絶縁基材121は、その主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0%である。
【選択図】図3
Description
本発明は、例えば集光型太陽光発電パネルを構成する集光型太陽光発電モジュールに用いられるフレキシブルプリント配線板に関する。
集光型太陽光発電(CPV:Concentrator Photovoltaic)の光学系基本単位を成すユニットは、フレネルレンズで構成された集光部により集束させた光スポットを、小さなセルに導いて発電する。セルとしては、発電効率の高い太陽電池が用いられる。かかる構成により、小さなセルに対して大きな光エネルギーを集中し、高効率で発電することができる。このようなユニットがマトリックス状に多数並べられて集光型太陽光発電モジュールを成し、さらにそのモジュールがマトリックス状に多数並べられて集光型太陽光発電パネルを成す。このような集光型太陽光発電パネルが常に太陽に向けられるよう、駆動装置を用いて追尾動作させることにより、日中の高効率な発電を実現することができる。
1つのモジュール内で、セルは、多数のフレネルレンズと一対一に対応して配置される。また、各セルは、回路基板に搭載される。1枚の大きな基板に全てのセルを搭載しようとすると、非常に大きな基板が必要となり、製造困難でコストも高い。そこで、製造容易な大きさの樹脂製等の基板を必要数だけ並べて、各々に、複数のセルを搭載し、全体としてフレネルレンズと同数のセルが、マトリックス状に並んでいるように構成することができる。
また、さらにコスト低減や放熱性の向上の観点から、樹脂製等の基板に代えて、セルを搭載した細片フィルム状(リボン状)のフレキシブルプリント配線板を、集光位置にセルが配置されるようにモジュールの筐体底面上に張り巡らせる構成も考えられる(例えば、特許文献1、段落[0026]参照。)。
フレキシブルプリント配線板の絶縁基材としては、一般に、ポリイミドフィルムが用いられる(例えば、特許文献2〜4参照。)。これらのポリイミドフィルムには、滑り性を与えて取り使いやすくするため、リン酸カルシウム等のフィラーが添加されている。添加量は、滑り性確保の観点から選択される。
フレキシブルプリント配線板が、例えば携帯電話等の弱電機器に使用される場合は、フレキシブルプリント配線板自体に、高い耐電圧性能は求められない。
ところが、フレキシブルプリント配線板が集光型太陽光発電モジュール内に用いられた場合、セルの直列接続によって数百〜1000ボルトの電圧がかかる場合がある。かかるシステム電圧(使用電圧)の場合、必要とされる耐電圧値はさらに高く、例えば、システム電圧の2倍+1000Vである。従って、システム電圧が1000Vであれば、耐電圧値は3000Vとなる。
ところが、フレキシブルプリント配線板が集光型太陽光発電モジュール内に用いられた場合、セルの直列接続によって数百〜1000ボルトの電圧がかかる場合がある。かかるシステム電圧(使用電圧)の場合、必要とされる耐電圧値はさらに高く、例えば、システム電圧の2倍+1000Vである。従って、システム電圧が1000Vであれば、耐電圧値は3000Vとなる。
また、集光型太陽光発電モジュールの場合、温度変化や湿度変化の大きい屋外で使用されるため、結露や雨水の浸入により、モジュール内の湿度が100%若しくはそれに近い高湿度になる場合がある。このような状態では、フレキシブルプリント配線板における絶縁基材の絶縁性能が下がり、高電圧には耐えられない場合がある。
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、多湿な環境でも耐電圧性能の低下を抑制する絶縁基板を有するフレキシブルプリント配線板を提供すること、並びに、これを用いた集光型太陽光発電モジュール及び集光型太陽光発電パネルを提供することを、目的とする。
本発明は、柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有するフィルム状の絶縁基材と、前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備えるフレキシブルプリント配線板であって、前記絶縁基材は、その主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0%である。
また、本発明は、柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有するフィルム状の絶縁基材と、前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備えるフレキシブルプリント配線板であって、前記絶縁基材は、厚さが10μm〜50μmの範囲にあって、主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0.2%以下である。
また、本発明は、平面状の底面を有する筐体と、前記底面上に複数列に並べて配置されたフレキシブルプリント配線板と、前記筐体に取り付けられ、太陽光を集束させるレンズ要素が複数個配列されて成る集光部と、前記レンズ要素の各々の集光位置に対応するように前記フレキシブルプリント配線板に搭載され、集束した光を受けて発電するセルと、を備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記フレキシブルプリント配線板は、柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有する細片フィルム状の絶縁基材と、前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備え、前記絶縁基材は、その主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0%である。
また、本発明は、平面状の底面を有する筐体と、前記底面上に複数列に並べて配置されたフレキシブルプリント配線板と、前記筐体に取り付けられ、太陽光を集束させるレンズ要素が複数個配列されて成る集光部と、前記レンズ要素の各々の集光位置に対応するように前記フレキシブルプリント配線板に搭載され、集束した光を受けて発電するセルと、を備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記フレキシブルプリント配線板は、柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有する細片フィルム状の絶縁基材と、前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備え、前記絶縁基材は、厚さが10μm〜50μmの範囲にあって、主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0.2%以下である。
本発明のフレキシブルプリント配線板並びにこれを用いた集光型太陽光発電モジュール及び集光型太陽光発電パネルによれば、多湿な環境でも絶縁基板の耐電圧性能の低下を抑制することができる。
[実施形態の要旨]
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
(1)これは、柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有するフィルム状の絶縁基材と、前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備えるフレキシブルプリント配線板であって、前記絶縁基材は、その主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0%である、というものである。
上記のように構成されたフレキシブルプリント配線板は、絶縁基材がフィラーを含有しないことで、吸湿性を低く抑えることができる。従って、耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
上記のように構成されたフレキシブルプリント配線板は、絶縁基材がフィラーを含有しないことで、吸湿性を低く抑えることができる。従って、耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
(2)また、これは、柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有するフィルム状の絶縁基材と、前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備えるフレキシブルプリント配線板であって、前記絶縁基材は、厚さが10μm〜50μmの範囲にあって、主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0.2%以下である、というものである。
フィラーの含有率が0.2%を超えると、吸湿により、求められる耐電圧値が高いほど、耐電圧性能の低下が顕著になる。しかし、上記のように構成されたフレキシブルプリント配線板は、フィラーの含有率を0.2%以下とすることによって、吸湿性を低く抑えることができる。従って、耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
フィラーの含有率が0.2%を超えると、吸湿により、求められる耐電圧値が高いほど、耐電圧性能の低下が顕著になる。しかし、上記のように構成されたフレキシブルプリント配線板は、フィラーの含有率を0.2%以下とすることによって、吸湿性を低く抑えることができる。従って、耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
(3)また、これは、平面状の底面を有する筐体と、前記底面上に複数列に並べて配置されたフレキシブルプリント配線板と、前記筐体に取り付けられ、太陽光を集束させるレンズ要素が複数個配列されて成る集光部と、前記レンズ要素の各々の集光位置に対応するように前記フレキシブルプリント配線板に搭載され、集束した光を受けて発電するセルと、を備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記フレキシブルプリント配線板は、柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有する細片フィルム状の絶縁基材と、前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備え、前記絶縁基材は、その主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0%である、というものである。
上記のように構成された集光型太陽光発電モジュール内のフレキシブルプリント配線板は、絶縁基材がフィラーを含有しないことで、吸湿性を低く抑えることができる。従って、集光型太陽光発電モジュール内が、結露等によって高湿度な状態となっても、フレキシブルプリント配線板の耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
上記のように構成された集光型太陽光発電モジュール内のフレキシブルプリント配線板は、絶縁基材がフィラーを含有しないことで、吸湿性を低く抑えることができる。従って、集光型太陽光発電モジュール内が、結露等によって高湿度な状態となっても、フレキシブルプリント配線板の耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
(4)また、これは、平面状の底面を有する筐体と、前記底面上に複数列に並べて配置されたフレキシブルプリント配線板と、前記筐体に取り付けられ、太陽光を集束させるレンズ要素が複数個配列されて成る集光部と、前記レンズ要素の各々の集光位置に対応するように前記フレキシブルプリント配線板に搭載され、集束した光を受けて発電するセルと、を備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記フレキシブルプリント配線板は、柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有する細片フィルム状の絶縁基材と、前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備え、前記絶縁基材は、厚さが10μm〜50μmの範囲にあって、主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0.2%以下である、というものである。
フィラーの含有率が0.2%を超えると、吸湿により、求められる耐電圧値が高いほど耐電圧性能の低下が顕著になる。しかし、上記のように構成された集光型太陽光発電モジュール内のフレキシブルプリント配線板は、フィラーの含有率を0.2%以下とすることによって、吸湿性を低く抑えることができる。従って、集光型太陽光発電モジュール内が、結露等によって高湿度な状態となっても、フレキシブルプリント配線板の耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
フィラーの含有率が0.2%を超えると、吸湿により、求められる耐電圧値が高いほど耐電圧性能の低下が顕著になる。しかし、上記のように構成された集光型太陽光発電モジュール内のフレキシブルプリント配線板は、フィラーの含有率を0.2%以下とすることによって、吸湿性を低く抑えることができる。従って、集光型太陽光発電モジュール内が、結露等によって高湿度な状態となっても、フレキシブルプリント配線板の耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
(5)また、上記(3)又は(4)に記載の集光型太陽光発電モジュールを複数個並べて、集光型太陽光発電パネルを構成することができる。
このような集光型太陽光発電パネルでは、各集光型太陽光発電モジュール内が、結露等によって高湿度な状態となっても、フレキシブルプリント配線板の耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
このような集光型太陽光発電パネルでは、各集光型太陽光発電モジュール内が、結露等によって高湿度な状態となっても、フレキシブルプリント配線板の耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
[実施形態の詳細]
《集光型太陽光発電パネル及び集光型太陽光発電装置》
まず、集光型太陽光発電装置の構成から説明する。
図1は、集光型太陽光発電装置の一例を示す斜視図である。図において、集光型太陽光発電装置100は、集光型太陽光発電パネル1と、これを背面側で支持する支柱3a及びその基礎3bを有する架台3とを備えている。集光型太陽光発電パネル1は、多数の集光型太陽光発電モジュール1Mを縦横に集合させて成る。この例では、中央部を除く、62個(縦7×横9−1)の集光型太陽光発電モジュール1Mが縦横に集合している。1個の集光型太陽光発電モジュール1Mの定格出力が例えば約100Wであるとすると、集光型太陽光発電パネル1全体としては、約6kWの定格出力となる。
《集光型太陽光発電パネル及び集光型太陽光発電装置》
まず、集光型太陽光発電装置の構成から説明する。
図1は、集光型太陽光発電装置の一例を示す斜視図である。図において、集光型太陽光発電装置100は、集光型太陽光発電パネル1と、これを背面側で支持する支柱3a及びその基礎3bを有する架台3とを備えている。集光型太陽光発電パネル1は、多数の集光型太陽光発電モジュール1Mを縦横に集合させて成る。この例では、中央部を除く、62個(縦7×横9−1)の集光型太陽光発電モジュール1Mが縦横に集合している。1個の集光型太陽光発電モジュール1Mの定格出力が例えば約100Wであるとすると、集光型太陽光発電パネル1全体としては、約6kWの定格出力となる。
集光型太陽光発電パネル1の背面側には、駆動装置(図示せず)が設けられており、この駆動装置を動作させることにより、集光型太陽光発電パネル1を方位角及び仰角の2軸に駆動することができる。これにより、集光型太陽光発電パネル1は、常に、方位角及び仰角の双方において太陽の方向へ向くよう駆動される。また、集光型太陽光発電パネル1のいずれかの場所(この例では中央部)又は当該パネル1の近傍には追尾センサ4及び直達日射計5が設けられている。太陽の追尾動作は、追尾センサ4と、設置場所の緯度、経度、時刻から算出される太陽の位置とを頼りにして行われる。
《集光型太陽光発電モジュール》
図2は、集光型太陽光発電モジュール(以下、単にモジュールとも言う。)1Mの一例を拡大して示す斜視図(一部破断)である(但し、後述の遮蔽板の図示を省略している。)。図において、モジュール1Mは、平底の底面11aを有するバット状の筐体11と、底面11aに接して複数列に並べるように配置されたフレキシブルプリント配線板12と、筐体11の鍔部11bに、蓋のように取り付けられた集光部13とを、主要な構成要素として備えている。筐体11は、金属製である。
図2は、集光型太陽光発電モジュール(以下、単にモジュールとも言う。)1Mの一例を拡大して示す斜視図(一部破断)である(但し、後述の遮蔽板の図示を省略している。)。図において、モジュール1Mは、平底の底面11aを有するバット状の筐体11と、底面11aに接して複数列に並べるように配置されたフレキシブルプリント配線板12と、筐体11の鍔部11bに、蓋のように取り付けられた集光部13とを、主要な構成要素として備えている。筐体11は、金属製である。
フレキシブルプリント配線板12は、細片フィルム状の絶縁基材に、回路パターンを構成する導電体層を設けたものであり、その上に、セル21その他の電子部品が実装されている。セル21としては、耐熱性を有する発電効率の高い太陽電池が用いられる。
集光部13は、フレネルレンズアレイであり、太陽光を集光するフレネルレンズ13fがマトリックス状に複数個(例えば縦16×横12で、192個)並んで形成されている。このような集光部13は、例えば、ガラス板を基材として、その裏面(内側)にシリコーン樹脂膜を形成したものとすることができる。フレネルレンズ13fは、この樹脂膜に形成される。フレネルレンズ13fの総数及び配置は、セル21の総数及び配置と同じであり、互いに光軸を一致させるように、一対一に対応している。筐体11の外面には、モジュール1Mの出力を取り出すためのコネクタ14が設けられている。
《フレキシブルプリント配線板の構成》
図3は、図2におけるフレキシブルプリント配線板12における長手方向に直交する断面図であり、また、セル21の近傍における断面図である。なお、図示する厚さ寸法は一例に過ぎない。また、この図は、断面構造の概要を示すための図であり、必ずしも実寸に比例した図ではない。
図3は、図2におけるフレキシブルプリント配線板12における長手方向に直交する断面図であり、また、セル21の近傍における断面図である。なお、図示する厚さ寸法は一例に過ぎない。また、この図は、断面構造の概要を示すための図であり、必ずしも実寸に比例した図ではない。
図において、フレキシブルプリント配線板12は、ポリイミドの絶縁基材121(厚さ25μm)と、その上に設けられ、回路パターンを構成する銅製の導電体層122(厚さ35μm)と、リードフレーム18と共にパッケージ化されているセル21を、リードフレーム18を介して導電体層122に接続するはんだ部123と、接着剤層124(厚さ最大60μm)と、ポリイミドの被覆層125(厚さ25μm)とを備えている。絶縁基材121は、柔軟性を有し、細片フィルム状(長手方向にリボン状)である。フレキシブルプリント配線板12全体としても厚さ110μm程度であり、細片フィルム状で、柔軟性がある。
絶縁基材121の下面には、接着剤層15(厚さ25μm)を介して、アルミニウム合金製の補強部16(厚さ800μm)が取り付けられている。この補強部16により、フレキシブルプリント配線板12に、ある程度の剛性を持たせ、装着時の取り扱いを容易にしている。また、補強部16は、フレキシブルプリント配線板12から筐体11の底面11aへの放熱にも寄与する。補強部16は、導電性(良好な熱伝導性も有する。)の両面テープ17(厚さ35μm)により、底面11a(厚さ1000μm=1mm)に固定されている。
セル21は、出力を取り出すためのリードフレーム18と共に、パッケージ化されている。リードフレーム18は、はんだ部123を介して、導電体層122に電気的かつ機械的に接続されている。セル21の上部及び周囲、並びに、リードフレーム18の周囲は、透明なシリコーン樹脂層19により被覆されている。
筐体11の底面11aは接地電位に保たれている。従って、底面11aに導電性の両面テープ17を介して取り付けられている補強部16も、接地電位である。導電体層122には、太陽光発電による直流電圧が印加される。従って、絶縁基材121と接着剤層15とによって、導電体層122と補強部16との電位差Vdcによって流れる電流Idcを許容レベルの所定値IL未満(Idc<IL)に抑えることが必要である。電流リークには例えば、図中に矢印で示すように、絶縁基材121と接着剤層15を貫通する電流リークL1と、接着剤層15内にあるボイド(図示せず。)が耐電圧値を局部的に弱めることに起因する電流リークL2と、リードフレーム18から絶縁に抗して外面を伝う電流リークL3とがある。
《絶縁基材のフィラーと耐電圧性能及び滑り性との関係》
本発明者らは、ポリイミドを主成分とする絶縁基材121に含まれるフィラーの含有率を変えて、耐電圧性能及び滑り性にどのような変化が現れるかを検証した。以下、この検証結果について詳述する。フィラーとしては、ピロリン酸カルシウムを使用した。
フィラーとしては、他に、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、シリカも同様に適しているが、ここでは、代表例としてフィラーがピロリン酸カルシウムである場合について検証してみた。
本発明者らは、ポリイミドを主成分とする絶縁基材121に含まれるフィラーの含有率を変えて、耐電圧性能及び滑り性にどのような変化が現れるかを検証した。以下、この検証結果について詳述する。フィラーとしては、ピロリン酸カルシウムを使用した。
フィラーとしては、他に、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、シリカも同様に適しているが、ここでは、代表例としてフィラーがピロリン酸カルシウムである場合について検証してみた。
検証に用いた絶縁基材121の種類は、以下の表1に示すとおりである。ここで、絶縁基材121の厚さは、公称25μm、実測値もほぼ25μmである。
絶縁基材121の厚さは、10μm〜50μmの範囲(10μm以上50μm以下)が好適である。厚さが10μm未満では、必要な耐電圧値を確保することが困難になる。また、50μmを超えると、必要な熱伝導性(放熱性)を確保することが困難になる。厚さ10μm〜50μmの絶縁基材121は、必要な耐電圧値及び熱伝導性を両立させる好適範囲である。
また、耐電圧の考え方は、IEC規格(62108、62688)に基づき、以下のようになる。
等級Aの場合の耐電圧性能は、(システム電圧×4)+2000Vに、2分耐えられることである。
等級Bの場合の耐電圧性能は、(システム電圧×2)+1000Vに、2分耐えられることである。
システム電圧は、500〜1000Vが一般的であり、例えば、500V、600V、又は1000Vを目標とすることができる。
等級Aの場合の耐電圧性能は、(システム電圧×4)+2000Vに、2分耐えられることである。
等級Bの場合の耐電圧性能は、(システム電圧×2)+1000Vに、2分耐えられることである。
システム電圧は、500〜1000Vが一般的であり、例えば、500V、600V、又は1000Vを目標とすることができる。
システム電圧が1000Vの場合、等級Aでは耐電圧値は6000V、等級Bでは耐電圧値は3000Vである。
システム電圧が600Vの場合、等級Aでは耐電圧値は4400V、等級Bでは耐電圧値は2200Vである。
システム電圧が500Vの場合、等級Aでは耐電圧値は4000V、等級Bでは耐電圧値は2000Vである。
従って、集光型太陽光発電モジュールに使用されるフレキシブルプリント配線板の絶縁基材としては、少なくとも2000V、好ましくは3000V以上に耐える絶縁性能を有することが必要である。システム電圧が1000Vとする場合は、等級Bで3000Vの耐電圧となる。
システム電圧が600Vの場合、等級Aでは耐電圧値は4400V、等級Bでは耐電圧値は2200Vである。
システム電圧が500Vの場合、等級Aでは耐電圧値は4000V、等級Bでは耐電圧値は2000Vである。
従って、集光型太陽光発電モジュールに使用されるフレキシブルプリント配線板の絶縁基材としては、少なくとも2000V、好ましくは3000V以上に耐える絶縁性能を有することが必要である。システム電圧が1000Vとする場合は、等級Bで3000Vの耐電圧となる。
図4は、耐電圧性能の試験構成を示す略図である。試験条件は、直径20mmの円盤電極P,N間に、サンプルとなる絶縁基材121s(以下、単にサンプルと言う。)を挟んで、直流電圧を印加した。印加電圧は3600Vで、昇圧条件は、500V/秒とした。3600Vの印加時間は最大300秒とした。サンプルの状態は、3種類で、
(a)常態(水に浸漬しない)の他、
(b)23℃で純水に浸漬して10時間経過後に純水から取り出した直後のもの、
(c)同じく24時間経過後に取り出した直後のもの、とした。
(a)常態(水に浸漬しない)の他、
(b)23℃で純水に浸漬して10時間経過後に純水から取り出した直後のもの、
(c)同じく24時間経過後に取り出した直後のもの、とした。
サンプル自体は4種類あり、
(1)従来品(フィラー含有率2%)、
(2)フィラー含有率0.2%のもの、
(3)フィラー含有率0.1%のもの、及び、
(4)フィラーを排除したノンフィラー(フィラー含有率0%)のもの、である。
なお、上記の含有率は、質量%である。
(1)従来品(フィラー含有率2%)、
(2)フィラー含有率0.2%のもの、
(3)フィラー含有率0.1%のもの、及び、
(4)フィラーを排除したノンフィラー(フィラー含有率0%)のもの、である。
なお、上記の含有率は、質量%である。
図5は、上記の4種類のサンプルに対して、上記(a)、(b)、(c)の3種類の状態の場合に、印加電圧3600Vに対して所定値IL以上の電流リークIdc(≧IL)が検出されるまでの時間すなわち、一定の耐電圧性能を保つことができる保持時間[秒]を表す棒グラフである。図において、水に浸漬しない「(a)常態」では、全てのサンプルが300秒に達する。しかし、「(b)10時間」では、サンプル(1)の従来品の場合、保持時間が著しく低下し、規格値(120秒)にはるかに及ばない。他のサンプル(2)及び(3)は、保持時間が若干低下するものの、規格値を満たしている。ノンフィラーのサンプル(4)については、保持時間が低下しない。
さらに、「(c)24時間」では、サンプル(1)の従来品の場合、保持時間がさらに低下し、規格値(約120秒)にはるかに及ばない。他のサンプル(2)及び(3)も、保持時間がさらに低下するが、依然として規格値を満たしている。ノンフィラーのサンプル(4)については、保持時間の低下が認められない。
図5の結果を総括すると、「(1)従来品」は、水に浸漬した後では、印加電圧3600Vに対する耐電圧性能が著しく低下し、規格値を満たさないことがわかる。「(2)フィラー0.2%」及び「(3)フィラー0.1%」は、水に浸漬した時間に応じて耐電圧性能が低下するも規格値を満たす。「(4)ノンフィラー」は、水に浸漬しても耐電圧性能が低下していない。
すなわち、水に浸漬した場合の耐電圧性能という点において、「ノンフィラー」が最も優れており、次いで、「フィラー0.1%」、「フィラー0.2%」、の順となり、「従来品」は不適となる。
すなわち、水に浸漬した場合の耐電圧性能という点において、「ノンフィラー」が最も優れており、次いで、「フィラー0.1%」、「フィラー0.2%」、の順となり、「従来品」は不適となる。
図6は、図5と同様の4種類のサンプルに対して、同様の(a)、(b)、(c)の3種類の状態の場合に、印加電圧を4200Vにまで上げた場合の、一定の耐電圧性能を保つ保持時間[秒]を表す棒グラフである。これは、あえて厳しい電圧を印加し、保持時間の変化がどのように現れるかを見定めるための検証であるとも言える。
ここでは、いずれのサンプルについても、「(a)常態」と比較すると、水に浸漬した後の保持時間は低下している。しかし、その低下の程度に着目し、24時間浸漬後の保持時間を、常態の保持時間に対する割合[%]で表すと、「(1)従来品」が13%、「(2)フィラー0.2%」が56%、「(3)フィラー0.1%」が65%、「(4)ノンフィラー」が89%、となった。
すなわち、水に浸漬した後の耐電圧性能低下の抑制という観点において、「ノンフィラー」が最も優れており、次いで、「フィラー0.1%」、「フィラー0.2%」の順となり、「従来品」は劣っている。
ここでは、いずれのサンプルについても、「(a)常態」と比較すると、水に浸漬した後の保持時間は低下している。しかし、その低下の程度に着目し、24時間浸漬後の保持時間を、常態の保持時間に対する割合[%]で表すと、「(1)従来品」が13%、「(2)フィラー0.2%」が56%、「(3)フィラー0.1%」が65%、「(4)ノンフィラー」が89%、となった。
すなわち、水に浸漬した後の耐電圧性能低下の抑制という観点において、「ノンフィラー」が最も優れており、次いで、「フィラー0.1%」、「フィラー0.2%」の順となり、「従来品」は劣っている。
以上の結果より、以下の結論を導くことができる。
まず、対象としているのは、少なくとも2000Vの耐電圧値を有する、フレキシブルプリント配線板の絶縁基材である。かかる絶縁基材として、主成分がポリイミドで、フィラーの含有率が0%であるもの(ノンフィラー)を使用すれば、絶縁基材がフィラーを含有しないことで、吸湿性を極めて低く抑えることができる。従って、耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。また、集光型太陽光発電モジュール内が、結露等によって高湿度な状態となっても、フレキシブルプリント配線板の耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
まず、対象としているのは、少なくとも2000Vの耐電圧値を有する、フレキシブルプリント配線板の絶縁基材である。かかる絶縁基材として、主成分がポリイミドで、フィラーの含有率が0%であるもの(ノンフィラー)を使用すれば、絶縁基材がフィラーを含有しないことで、吸湿性を極めて低く抑えることができる。従って、耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。また、集光型太陽光発電モジュール内が、結露等によって高湿度な状態となっても、フレキシブルプリント配線板の耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。
また、ノンフィラーでなくとも、厚さが10μm〜50μmの範囲にあって、主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0.2%以下である絶縁基材は、吸湿性を低く抑えることができる。従って、耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。また、集光型太陽光発電モジュール内が、結露等によって高湿度な状態となっても、フレキシブルプリント配線板の耐電圧性能を高いレベルに維持することができる。なお、フィラーの含有率が0.2%を超えると、図6の「(2)フィラー0.2%」のサンプルが示すように、吸湿により、耐電圧性能の低下が顕著になる。図5では、「(2)フィラー0.2%」のサンプルは、必要な耐電圧性能を満たすが、電圧を4200Vに上げると耐電圧性能を満たさないことから、好適な含有率の上限ラインと解される。すなわち、0.2%がフィラーの上限と考えることができる。
次に、図7は、滑り性の試験の要領を示す略図である。サンプルは、ポリイミド(PI)の絶縁基材上に銅箔を形成したものであり、図ではハッチングの向きで材料を表している。2つのサンプルの、ポリイミドの絶縁基材同士を接触させて荷重(80mm×80mm=64cm2に重さ200g)をかけた静止状態から、矢印の方向に上のサンプルを移動させる力Fを付与する。この力Fは、絶縁基材同士の面接触の摩擦力に比例する。Fの値が大きいほど、滑り性が悪く、小さいほど滑り性が良い。
図8は、滑り性の試験結果を示す棒グラフである。縦軸のFの値1.8が、一般的なポリイミドフィルムの値である。このグラフからわかることは、「従来品」、「フィラー0.2%」、「フィラー0.1%」は一般的なポリイミドフィルムと同等か若しくはそれ以上の滑り性を有するが、「ノンフィラー」は、あまり滑り性が良くない。
滑り性が良くないと、相互に付着しやすく、取り扱いにくいという欠点があるが、補強部16(図3)に貼り付ければ、この欠点はさほど問題にならない。従って、多少は滑り性を犠牲にしても、2000V以上の耐電圧性能を要求される用途では、ノンフィラーにするか又はフィラーの含有率を0.2%以下に抑えることで得られる耐電圧性能の確保の意義が、圧倒的に大きい。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
1 集光型太陽光発電パネル
1M 集光型太陽光発電モジュール
3 架台
3a 支柱
3b 基礎
4 追尾センサ
5 直達日射計
11 筐体
11a 底面
11b 鍔部
12 フレキシブルプリント配線板
13 集光部
13f フレネルレンズ
14 コネクタ
15 接着剤層
16 補強部
17 両面テープ
18 リードフレーム
19 シリコーン樹脂層
21 セル
100 集光型太陽光発電装置
121,121s 絶縁基材
122 導電体層
123 はんだ部
124 接着剤層
125 被覆層
1M 集光型太陽光発電モジュール
3 架台
3a 支柱
3b 基礎
4 追尾センサ
5 直達日射計
11 筐体
11a 底面
11b 鍔部
12 フレキシブルプリント配線板
13 集光部
13f フレネルレンズ
14 コネクタ
15 接着剤層
16 補強部
17 両面テープ
18 リードフレーム
19 シリコーン樹脂層
21 セル
100 集光型太陽光発電装置
121,121s 絶縁基材
122 導電体層
123 はんだ部
124 接着剤層
125 被覆層
Claims (5)
- 柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有するフィルム状の絶縁基材と、
前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備えるフレキシブルプリント配線板であって、
前記絶縁基材は、その主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0%である、フレキシブルプリント配線板。 - 柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有するフィルム状の絶縁基材と、
前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備えるフレキシブルプリント配線板であって、
前記絶縁基材は、厚さが10μm〜50μmの範囲にあって、主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0.2%以下である、フレキシブルプリント配線板。 - 平面状の底面を有する筐体と、
前記底面上に複数列に並べて配置されたフレキシブルプリント配線板と、
前記筐体に取り付けられ、太陽光を集束させるレンズ要素が複数個配列されて成る集光部と、
前記レンズ要素の各々の集光位置に対応するように前記フレキシブルプリント配線板に搭載され、集束した光を受けて発電するセルと、を備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記フレキシブルプリント配線板は、
柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有する細片フィルム状の絶縁基材と、
前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備え、
前記絶縁基材は、その主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0%である、集光型太陽光発電モジュール。 - 平面状の底面を有する筐体と、
前記底面上に複数列に並べて配置されたフレキシブルプリント配線板と、
前記筐体に取り付けられ、太陽光を集束させるレンズ要素が複数個配列されて成る集光部と、
前記レンズ要素の各々の集光位置に対応するように前記フレキシブルプリント配線板に搭載され、集束した光を受けて発電するセルと、を備える集光型太陽光発電モジュールであって、前記フレキシブルプリント配線板は、
柔軟性を有し、少なくとも2000Vの耐電圧値を有する細片フィルム状の絶縁基材と、
前記絶縁基材に形成され、回路パターンを構成する導電体層と、を備え、
前記絶縁基材は、厚さが10μm〜50μmの範囲にあって、主成分がポリイミドであり、フィラーの含有率が0.2%以下である、集光型太陽光発電モジュール。 - 請求項3又は請求項4に記載の集光型太陽光発電モジュールを複数個並べて成る集光型太陽光発電パネル。
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