150℃耐熱の高耐電圧コンデンサー用フィルムを開発、東レ：SiC搭載インバーターの小型軽量化に向け

東レは2024年12月16日、150℃で動作可能な高耐熱性を有する高耐電圧コンデンサー用フィルムを開発したと発表した。小型／高信頼性の耐熱コンデンサーの実用化を加速させ、SiC（炭化ケイ素）パワー半導体搭載インバーターの冷却機構簡略化による小型化／軽量化につながるとしている。

[永山準，EE Times Japan]

　東レは2024年12月16日、150℃で動作可能な高耐熱性を有する高耐電圧コンデンサー用フィルムを開発したと発表した。同フィルムは、小型／高信頼性の耐熱コンデンサーの実用化を加速させ、SiC（炭化ケイ素）パワー半導体搭載インバーターの冷却機構簡略化による小型化／軽量化につながるとしている。

独自のポリマー設計技術と二軸延伸技術で課題を克服

　近年、車載インバーターではエネルギー損失が少なく高温駆動が可能なSiCパワー半導体の採用が進んでいて、小型化／軽量化に向け、半導体の冷却機構の簡素化が検討されている。同社によると、こうした中で、周辺部品も150℃耐熱設計にすることで、インバーター機構全体を超小型化／軽量化する検討が進められているという。

　車載インバーターの動作安定化の主要部品であるフィルムコンデンサーは、薄膜化による小型化が可能な他、電力負荷を低減するための低損失、耐電圧などの高い信頼性といった特長からポリプロピレン（PP）フィルムコンデンサーが使用されている。しかし、東レによると、現状のPPフィルムコンデンサーでは耐熱性向上には限界があり、150℃の耐熱性確保は困難で、また、一般的な耐熱性フィルムには、信頼性を確保するためのセルフヒール性が不十分という課題もあったという。

　東レは今回、独自のポリマー設計技術と二軸延伸技術によって、高温での高い耐電圧を有するフィルム基材層を設計。さらにこの基材層に独自設計の高セルフヒール層を薄膜積層することで、信頼性を高めた。これらによって、150℃耐熱を有する高耐電圧コンデンサー用フィルムを実現したとしている。

　なお、同フィルムを用いたコンデンサー性能の実証に向けて、名古屋大学未来材料・システム研究所の山本真義教授と共同で、車載インバーターの実駆動環境でのコンデンサー評価系を新たに構築し、150℃での動作を確認したという。

　東レは、「同フィルムを用いた150℃耐熱フィルムコンデンサーは、信頼性を有しながら耐熱温度を高められることから、SiC半導体搭載インバーターの小型化／軽量化を可能とする。これにより電気自動車（EV）、船舶、空飛ぶクルマなどの電動モビリティや産業機械の低電費化を実現し、脱炭素社会実現や物流効率化といった社会課題の解決に貢献する」と述べている。