DE102007019321A1

DE102007019321A1 - Elektret-Kondensatormikrofon und Verfahren zum Herstellen desselben

Info

Publication number: DE102007019321A1
Application number: DE200710019321
Authority: DE
Inventors: Yuki Fujiyoshida Tsuchiya
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-04-24
Publication date: 2007-11-29
Also published as: JP2007295308A; KR20070105268A; US20070258605A1; CN101064971A; US7698793B2

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Elektretkondensatormikrofons, das zum Reflow-Montieren geeignet ist, umfasst einen ersten Schritt eines Bereitstellens eines Rückplattensubstrats mit einer Rückplatte, einen zweiten Schritt eines Bereitstellens einer rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harzdünnschicht, die gebildet wird durch Stapeln eines Haftmittels auf einem als Dünnschicht ausgebildeten, Fluor enthaltenden Harzmaterial, das eine Oberfläche aufweist, welche durch chemisches Nass- oder Trockenätzen behandelt worden ist; einen dritten Schritt eines Stapelns der rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harz-Dünnschicht auf die Rückplatte des Rückplattensustrats mit dem Haftmittel dazwischen angeordnet; einen vierten Schritt eines Aushärtens des Haftmittels, um die Fluor enthaltende Harzdünnschicht fest auf der Rückplatte des Rückplattensubstrats zu befestigen; und einen fünften Schritt eines Implantierens elektrischer Ladungen in die Fluor enthaltende Harzdünnschicht, welche fest auf der Rückplatte befestigt ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektret-Kondensatormikrofon mit einer hervorragenden Wärmebeständigkeit und betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen des Elektret-Kondensatormikrofons.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Ein herkömmliches Elektret-Kondensatormikrofon (im Folgenden als "ECM" ["electret condenser microphone"] bezeichnet) weist eine Membran als eine Schwingungsplatte und eine Elektretschicht (elektrisch geladene Harzschicht) auf, die zueinander gegenüber liegen, um einen Kondensator zu bilden, welcher als eine Schwingungserfassungsvorrichtung verwendet wird.
Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen herkömmlichen ECM ist beispielsweise in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-345087 offenbart. Gemäß diesem Verfahren wird eine Elektretschicht, welche ein elektrisch geladenes Harzmaterial ist, präpariert durch Bilden einer Harzschicht auf einem metallischen Rückplattensubstrat, welches als eine Detektorelektrode dient, und Implantieren einer elektrischen Ladung in die Harzschicht (siehe 3 in der oben angesprochenen Veröffentlichung). Alternativ wird eine Rückplatte auf einem Rückplattensubstrat eines Harzes oder eines keramischen Materials Dünnschicht- gebildet, und die oben beschriebene Elektretschicht wird auf der Rückplatte gebildet (siehe 1 in der oben angesprochenen Veröffentlichung). Wenn es in Haushaltsvorrichtungen und dergleichen verwendet wird, wird das ECM mit der Elektretschicht allgemein auf eine Hauptplatine gelötet, das andere elektrische Elemente darauf befestigt hat. Um die ECM-Montagekosten zu verringern, wird eine Lötmontage unter Verwendung eines sog. Reflow- bzw. Wiederaufschmelz-Ofens verlangt. Bei der Lötmontage unter Verwendung eines Relow-Ofens wird das ECM einem Vorheizen bei 160°C bis 180°C für ca. 100 Sekunden unterworfen, gefolgt von einem Heizen bei 250°C für ca. 10 Sekunden. Unter den Hochtemperaturbedingungen verringert sich die in der Elektretschicht implantierte elektrische Ladung mit dem Ergebnis, dass das ECM nicht mehr in der Lage sein mag, seine Funktion als ein Mikrofon durchzuführen. In anderen Worten weist das ECM das Problem auf, dass die Elektretschicht in der Wärmebeständigkeit unterlegen ist.
Daher sind einige Vorschläge gemacht worden, das oben beschriebene Problem zu lösen. Beispielsweise offenbart die veröffentlichte japanische Übersetzung der Internationalen PCT-Veröffentlichung für die Patentanmeldung Nr. 2001-518246, dass ein ECM, welches ein anorganisches Silikonharz als ein Elektretmaterial anstelle eines organischen Harzmaterials verwendet, das in der Wärmebeständigkeit unterlegen ist. Silikonharze sind jedoch teurer als organische Harzmaterialien.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2000-32596 offenbart ein ECM, welches eine Lötmontage unter Verwendung eines Relow-Ofens ermöglicht durch Verbessern einer herkömmlichen organischen elektrisch geladenen Harzschicht (Elektretschicht). Bei diesem ECM wird ein organisches Harzmaterial zum Aufbau einer Elektretschicht an eine Metallplatte schmelzgebondet, welche ein Rückplattensubstrat darstellt. Dann wird die Metallplatte einem Hochtemperaturaushärten bei ca. 200°C für ca. 1 bis 6 Stunden unterworfen, gefolgt von einer Implantation elektrischer Ladung, wodurch eine hochgradig wärmebeständige elektrisch geladene Harzschicht gebildet wird.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-191467 offenbart ein Verfahren zum Bilden einer Harzschicht zur Implantation einer elektrischen Ladung, welche aus einem wärmebeständigen Harzmaterial hergestellt ist, d. h., Polytetrafluorethylen (im Folgenden als "PTFE" abgekürzt), und zwei oder mehr Schichten aufweist, und zwar durch aufeinander folgendes Schmelzbonden von PTFE-Dünnschichten auf eine Metallplatte. Bei diesem Verfahren wird, um die unterlegene Haftung zwischen der Metallplatte und der PTFE-Dünnschicht zu verbessern, die erste PTFE-Dünnschicht mit dem Substrat bei einer hohen Temperatur von 370 bis 390°C schmelzgebondet, und die zweite PTF-Dünnschicht wird auf die erste Schicht von PTFE bei einer Temperatur schmelzgebondet, welche niedriger ist als die Schmelzbonding-Temperatur für den ersten Film, d. h., bei 330 bis 350°C.
Zusätzlich offenbart die oben angesprochene Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-191467 Verfahren zum Verbessern der Haftung zwischen der PTFE-Dünnschicht und der Metallplatte. Es wird als ein Verfahren beschrieben, dass eine Haftschicht aus einem thermoplastischen Harz zwischen der Metallplatte und der PTFE-Dünnschicht vorgesehen ist. Paragraph [0009] in dieser Veröffentlichung stellt jedoch fest, dass "das Vorsehen der Haftschicht es unmöglich macht, die gewünschten Eigenschaften der festen Elektrode zu erlangen und die elektrische Ladungscharakteristiken verschlechtert". Der Grund dafür mag wie folgt lauten. Falls die Metallplatte in eine gewünschte Elektrodenform "gestanzt" wird, nachdem ein PTFE-Dünnfilm darauf befestigt worden ist, und zwar durch eine haftfähige thermoplastische Harzschicht, wird die Haftschicht durch die Auftreffkraft des Stanzens gedehnt, was einen nachteiligen Effekt auf die Eigenschaften der PTFE-Dünnschicht als einer Elektretschicht ausübt.
In den vergangenen Jahren ist bemerkt worden, dass die oben beschriebene PTFE-Dünnschicht und andere Fluor enthaltende Harzmaterialien in ihrer Wärmebeständigkeit und Feuchtebeständigkeit hervorragend sind, und es hat sich ein erhöhter Bedarf nach Fluor enthaltenden Harzmaterialien als feuchtigkeitsdichte Dichtmittel ergeben. Unter diesen Umständen gibt es einen kommerziell erhältlichen, Fluor enthaltenden Harzfilm mit selbsthaftender Rückseite, der durch Stapeln eines Haftmittels auf einem Fluor enthaltenden Harzmaterial gebildet wird, das eine Oberfläche aufweist, welche durch eine Oberflächenbehandlung mit einem alkalischen Metallamid in flüssigem Ammoniak aktiviert wird. Diese rückseitig selbsthaftende, Fluor enthaltende Harzdünnschicht wird als ein Klebebandmaterial unter widrigen Umweltbedingungen verwendet, wie beispielsweise bei hoher Temperatur und unter Bedingungen mit hoher Luftfeuchtigkeit.
Wie oben angemerkt, weist eine in den obigen Dokumenten nach dem verwandten Stand der Technik offenbarte Methode Merkmale auf, dass eine Folie aus Elektretmaterial fest durch Schmelzbonden an der Oberfläche einer Metallfläche befestigt wird, und dass die Metallplatte, welche die Elektretmaterialfolie aufweist, durch Pressbearbeiten gestanzt wird, um eine Rückplatte in der Form einer Elektrode zu bilden. Diese Methode leidet unter den folgenden Nachteilen.
Weil eine Folie aus Elektretmaterial direkt an eine Metallplatte schmelzgebondet wird, um in eine Elektrode ausgebildet zu werden, beeinflusst, falls eine große Änderung in der Temperatur nach dem Implantationsablauf der elektrischen Ladung auftritt, die Wärmeausdehnung der Metallplatte die Folie aus Elektretmaterial so, dass eine Molekülbewegung in dem Elektretmaterial auftritt, was dazu führt, dass die implantierte elektrische Ladung aus der Elektretmaterialfolie verschwindet.
Zusätzlich bewirkt ein Metallschneideablauf, wie das Pressbearbeiten, das ausgeführt wird, um die Metallplatte zu formen, eine interne Verzerrung in der Elektretmaterialfolie, die fest an der Metallplatte befestigt ist. Dies bewirkt, dass der elektrisch beladene Zustand instabil wird, was zu einer Verringerung der elektrischen Ladung führt, welche in der Elektretmaterialfolie implantiert wird.
Die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-345087 offenbart in ihrer 1 eine Anordnung, in welcher eine Rückplatte auf einem Rückplattensubstrat eines Harzes oder keramischen Materials als Dünnschicht ausgebildet wird, und eine Elektretschicht wird auf der Rückplatte ausgebildet. Es gibt jedoch keine genaue Beschreibung eines Verfahrens zum Dünnschichtbilden der Elektretschicht.
Bezug nehmend auf das Verfahren zum Minimieren der Abnahme der implantierten elektrischen Ladung durch Erhöhen der Wärmebeständigkeit des E lektretmaterials ist die in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2000-32596 offenbarte Technik im Wesentlichen eine Aushärtungstechnik, die auf das Harzmaterial angewandt wird. Daher muss es dem Material ermöglicht werden, für eine lange Zeitdauer unter Hochtemperaturbedingungen gehalten zu werden. Dies beinhaltet den Nachteil einer Erhöhung der Produktionszeit und auch ein Problem bezüglich der Stabilität des Produkts aufgrund von Schwankungen in der Zeitsteuerung und Temperatursteuerung.
Die in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-191467 offenbarte Technik benötigt, dass mindestens zwei Folien aus Elektretmaterial auf die obere Seite einer Metallplatte unter unterschiedlichen Temperaturen schmelzgebondet werden. Der Ablauf des Durchführens einer Vielzahl von Schmelzbonding-Schritten bei unterschiedlichen Temperaturen ist bezüglich einer Produktivität nachteilig. Diese Technik benötigt letztendlich eine Bearbeitung, um die Metallplatte zu schneiden.
Unter diesen Umständen studierte der vorliegende Erfinder, um ein Verfahren zum Herstellen eines ECM aufzufinden, das in der Lage ist, reflowmontiert zu werden und das in der Wärmebeständigkeit ohne Verschlechterung der Produktivität hervorragend ist, und bemerkte als ein Ergebnis den oben beschriebenen kommerziell erhältlichen, rückseitig selbsthaftenden, Fluor enthaltenden Harzfilm, der mit einem alkalischen Metallamid in flüssigem Ammoniak oberflächenbehandelt worden ist. Das heißt, dass der vorliegende Erfinder ein ECM-Herstellungsverfahren unter Verwendung der rückwärtig selbsthaftenden, Fluor enthaltenden Harzdünnschicht aufgefunden hat, welches die beste Nutzung der hervorragenden elektrischen Ladungseigenschaften davon aufweist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ECM bereitzustellen, das einfach herzustellen ist, in der Wärmebeständigkeit hervorragend ist und in der Lage ist, die hohen Temperaturen des Reflowmonta geablaufs auszuhalten, was bisher als schwierig angesehen worden ist, und auch ein Verfahren zum Herstellen des ECM bereitzustellen.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines Elektret-Kondensatormikrofons bereit. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt des Bereitstellens eines Rückplattensubstrats mit einer Rückplatte, einen zweiten Schritt des Bereitstellens einer rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harzdünnschicht, die gebildet wird durch Stapeln eines Haftmittels auf einem als Dünnschicht ausgebildeten, Fluor enthaltenden Harzmaterial, das eine Oberfläche aufweist, welche durch chemisches Nass- oder Trockenätzen behandelt worden ist; einen dritten Schritt des Stapelns der rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harz-Dünnschicht auf die Rückplatte des Rückplattensubstrats mit dem Haftmittel dazwischen angeordnet; einen vierten Schritt des Aushärtens des Haftmittels, um die Fluor enthaltende Harzdünnschicht fest auf der Rückplatte des Rückplattensubstrats zu befestigen; und einen fünften Schritt des Implantierens elektrischer Ladungen in die Fluor enthaltende Harzdünnschicht, welche fest auf der Rückplatte befestigt ist.
Das heißt, dass das erfindungsgemäße Verfahren ein Fluor enthaltendes Harzmaterial verwendet, welches eine hohe Wärmebeständigkeit aufweist. Das Fluor enthaltende Harzmaterial weist eine Oberfläche auf, die geätzt worden ist. Daher können die Fluor enthaltende Harzdünnschicht und die Rückplatte miteinander sicher verbunden werden. Dementsprechend kann sogar dann, falls das Elektretkondensatormikrofon, welches durch dieses Verfahren erzeugt worden ist, in einem Relow-Ofen wärmebehandelt wird, die Fluor enthaltende Harzdünnschicht in einem stabilen Zustand als ein Elektretmaterial gehalten werden. Daher ist es möglich, die Verringerung der elektrischen Ladung zu minimieren, welche in die Fluor enthaltende Harzdünnschicht implantiert wird, und die Fluor enthaltende Harzdünnschicht kann nach der Wärmebehandlung effektiv als ein Elektret verwendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht den Abfall der Herstellung eines solchen Elektretkondensatormikrofons im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren.
Das Fluor enthaltende Harzmaterial mag eines sein, das aus Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer ausgesucht worden ist.
Der zweite Schritt mag einen Schritt des Ätzens der Oberfläche des als Dünnschicht ausgebildeten, Fluor enthaltenden Harzmaterials durch chemisches Nass- oder Trockenätzen umfassen.
Das Ätzen mag ein chemisches Nassätzen sein, in welchem das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial in eine Lösung getaucht wird, die Ionen eines Alkalimetalls enthält.
Das Alkalimetall mag aus Lithium, Natrium und/oder Kalium ausgewählt werden.
Die Ionen eines Alkalimetalls enthaltende Lösung mag eine Lösung sein, welche Ammoniak, Naphthalin und/oder Phenanthren enthält.
Das Haftmittel mag ein organisches Polymerhaftmittel sein.
Insbesondere mag das Haftmittel ein acrylisches oder Silikon-Haftmittel sein.
Der vierte Schritt mag ein Schritt des Aushärtens des Haftmittels durch sein Heizen bei einer Temperatur von 180°C bis 250°C sein.
Insbesondere umfasst der vierte Schritt vorzugsweise einen Schritt eines Aushärtens des Haftmittels durch Heizen davon bei einer Temperatur von 210°C bis 235°C.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Elektretkondensatormikrofons bereit. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt des Bereitstellens einer Leiterplatten-Gruppierung mit einer Vielzahl von Leiterplatten, die in einem Linienraster angeordnet sind, und einen zweiten Schritt des Bereitstellens einer Rückplattensubstrat-Gruppierung mit einer Vielzahl von Rückplattensubstraten, die in einem Linienraster entsprechend den Leiterplatten der Leiterplatten-Gruppierung angeordnet sind. Die Rückplattensubstrate weisen jeweils eine Rückplatte und ein als Dünnschicht ausgebildetes, Fluor enthaltendes Harzmaterial mit einer Oberfläche auf, welche durch chemisches Ätzen behandelt worden ist. Das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial wird auf die Rückplatte mittels eines dazwischen eingeschobenen Haftmittels gestapelt und an der Rückplatte durch Aushärten des Haftmittels fest befestigt. Das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial wird elektrisch geladen, um eine Elektretschicht zu bilden. Das Verfahren umfasst ferner einen dritten Schritt des Bereitstellens einer Membraneinheiten-Gruppierung mit einer Vielzahl von Membraneinheiten, die in einem Linienraster entsprechend den Leiterplatten der Leiterplatten-Gruppierung angeordnet sind, und einen vierten Schritt des aufeinander folgenden Stapelns der Leiterplatten-Gruppierung, der Rückplattensubstrat-Gruppierung und der Membraneinheiten-Gruppierung, um eine gestapelte Mikrofon-Gruppierung zu bilden, in welcher eine Vielzahl von Elektretkondensatormikrofonen in einem Linienraster angeordnet sind. Die Elektretkondensatormikrofone weisen jeweils die Leiterplatte, das Rückplattensubstrat und die Membraneinheit auf, die miteinander in der Stapelrichtung ausgerichtet sind. Ferner umfasst das Verfahren einen fünften Schritt des Schneidens der gestapelten Mikrofon-Gruppierung, um die Elektretkondensatormikrofone voneinander zu trennen.
Dieses Verfahren ermöglicht eine Massenproduktion des oben beschriebenen Elektretkondensatormikrofons.
Das Fluor enthaltende Harzmaterial mag aus der Gruppe ausgewählt werden, die Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer und Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer umfasst.
Der zweite Schritt mag einen Schritt des Ätzens der Oberfläche des als Dünnschicht ausgebildeten, Fluor enthaltenden Harzmaterials durch chemisches Nass- oder Trockenätzen umfassen.
Das Ätzen mag ein chemisches Ätzen sein, in welchem das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial in eine Lösung eingetaucht wird, die Ionen eines Alkalimetalls enthält.
Das Alkalimetall mag aus der Gruppe ausgewählt werden, die Lithium, Natrium und Kalium enthält.
Die Lösung, welche Ionen eines Alkalimetalls enthält, mag eine Lösung sein, die Ammoniak, Naphthalin und/oder Phenanthren enthält.
Das Haftmittel mag ein organisches Polymerhaftmittel sein.
Insbesondere mag das Polymer ein acrylisches oder Silikon-Haftmittel sein.
Der zweite Schritt mag ein Schritt des Aushärtens des Haftmittels durch sein Heizen bei einer Temperatur von 180°C bis 250°C sein.
Der zweite Schritt umfasst vorzugsweise einen Schritt des Aushärtens des Haftmittels durch sein Heizen bei einer Temperatur von 210°C bis 235°C.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung ein Elektretkondensatormikrofon bereit, welches umfasst: ein Rückplattensubstrat mit einer Rückplatte; ein als Dünnschicht ausgebildetes, Fluor enthaltendes Harzmaterial, das auf die Rückplatte gestapelt ist; und ein Haftmittel, das zwischen dem Rückplattensubstrat und dem als Dünnschicht ausgebildeten, Fluor enthaltenden Harzmaterial verbunden ist und ausgehärtet ist, um das Rückplattensubstrat und das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial miteinander fest zu verbinden. Das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial ist elektrisch geladen worden, um eine Elektretschicht zu bilden.
Wie aus dem Obigen verständlich, ist das Elektretkondensatormikrofon in der Wärmebeständigkeit hervorragend und daher in der Lage, die Elektretschicht sogar dann effektiv zu halten, wenn sie in einem Relow-Ofen wärmebehandelt wird.
Das Fluor enthaltende Harzmaterial mag eines sein, das aus Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer ausgewählt worden ist.
Das Haftmittel ist vorzugsweise ein organisches Polymer-Haftmittel. Insbesondere mag das Haftmittel ein acrylisches oder Silikon-Haftmittel sein.
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der vorliegenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsformen klarer, welche in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen zu setzen ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Ablaufflussdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines ECM unter Verwendung eines Fluor enthaltenden Harzmaterials zeigt
2 ist eine Querschnittsansicht einer rückseitig haftenden Fluor enthaltenden Harzdünnschicht, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist eine Querschnittsansicht, welche den Weg zeigt, in welchem die rückseitig haftende, Fluor enthaltende Harzdünnschicht erfindungsgemäß gestanzt wird.
4 ist eine Querschnittsansicht eines in der vorliegenden Erfindung verwendeten Rückplattensubstrats.
5 ist ein Graph, der Wärmebeständigkeitseigenschaften einer rückseitig haftenden PTFE-Dünnschicht zeigt, welche in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, als auch einer PTFE-Dünnschicht, welche kein Haftmittel daran befestigt aufweist.
6 ist eine Darstellung, welche ein Rückplattensubstrat zeigt, das ein acrylisches Haftmittel verwendet, in welcher: der obere Teil (a) der Figur eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Zustands einer rückwärtig haftenden PTFE-Folie vor einer Wärmebehandlung der Rückplatte zeigt; und der untere Teil (b) der Figur in einer Draufsicht und einer Querschnittsansicht einen Zustand des rückwärtig klebenden PTFE-Materials nach der Wärmebehandlung zeigt.
7 ist eine Darstellung, welche ein Rückplattensubstrat unter Verwendung eines druckempfindlichen Gummiklebemittels zeigt, in welcher: der obere Teil (a) in einer Aufsicht und einer Querschnittsansicht einen Zustand eines rückseitig haftenden PTFE-Materials vor einer Wärmebehandlung der Rückplatte zeigt; und der untere Teil (b) in einer Aufsicht und einer Querschnittsansicht einen Zustand des rückwärtig mit Haftmittel versehenen PTFE-Materials nach der Wärmebehandlung zeigt.
8 ist ein Graph über Halteeigenschaften bezüglich einer elektrischen Ladung von Rückplattensubstraten, welche die Beziehung zwischen dem Abfall elektrischer Ladung zum Aufwärmen zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht eines ECM unter Verwendung eines Rückplattensubstrats als einer Schwingungserfassungsvorrichtung, welche eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 ist eine perspektivische Explosionsansicht von Elementen, aus denen das in 9 gezeigte ECM besteht.
11 ist eine perspektivische Ansicht von Komponenten-Gruppierungen, welche im Herstellungsablauf einer ECM-Gruppierung verwendet werden, welche eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
12 ist eine perspektivische Ansicht, welche die vollendete Form einer erfindungsgemäßen ECM-Gruppierung zeigt.
13a und 13b sind perspektivische Ansichten, welche die vollendete Form eines vereinzelten erfindungsgemäßen ECM zeigen.
14 ist ein Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen der ECM-Gruppierung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist ein Prozessablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Herstellen eines Rückplattensubstrats zeigt, welche eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden weiter unten. unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erklärt.
1 ist ein Ablaufflussdiagramm, das einen grundsätzlichen Ablauffluss eines Verfahrens zum Herstellen eines ECM unter Verwendung eines Fluor enthaltenden Harzmaterials gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Schritt J1 ist ein Schritt des Oberflächenbehandelns eines folienförmigen, Fluor enthaltenden Harzmaterials. Beispiele nutzbarer Fluor enthaltender Harzmaterialien sind Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP) und Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA).
Bei diesem Oberflächenbehandlungsschritt wird eine Behandlung zum Aktivieren der Oberfläche des Fluor enthaltenden Harzmaterials durchgeführt. Insbesondere wird ein chemisches Nassätzverfahren verwendet. Beispiele für chemische Nassätzverfahren, die in diesem Schritt verwendbar sind, sind die folgenden.

(1) Ein Verfahren unter Verwendung eines Natrium-Naphthalin-Komplexes: Natrium (Na) und Naphthalin (C₁₀H₈) wird es erlaubt, miteinander in Tetrahydrofuran (THF) zu reagieren, und das Fluor enthaltende Oberflächenmaterial wird hierin für ca. 15 Minuten bei Raumtemperatur eingetaucht, gefolgt von gründlichem Abspülen mit Wasser und Trocknen.
(2) Ein Verfahren unter Verwendung von Natrium und flüssigem Ammoniak: Natrium (Na) wird in verflüssigtem Ammoniak (Ammoniaklösung) aufgelöst, und das Fluor enthaltende Harzmaterial wird für 1 bis 5 Sekunden bei Raumtemperatur in diese Lösung eingetaucht, gefolgt von gründlichem Abspülen mit Wasser und Trocknen.

Jedes der oben beschriebenen Verfahren (1) und (2) ist effektiv. Die Verbindungsstärke des oberflächenbehandelten PTFE, wenn es mit einem Metall oder dergleichen mittels eines Epoxidharzklebemittels verbunden wird, ist mit dem Verfahren (1) höher als mit dem Verfahren (2). Das Verfahren (2) ist vorteilhaft dahingehend, dass die Behandlungszeit sehr kurz ist, obwohl es etwas unterlegen in der Verbindungsstärke ist. Die Verfahren (1) und (2) können geeignet wahlweise verwendet werden.
Es sollte bemerkt werden, dass es in diesem Beispiel möglich ist, ein Fluor enthaltendes Harzmaterial zu erlangen, das sowohl in der Haftstärke (Verbindungsstärke) als auch in den Halteeigenschaften für die elektrische Ladung hervorragend ist, und zwar mittels Durchführens einer Oberflächenbehandlung unter Verwendung eines Alkalimetallamids, das in flüssigem Ammoniak synthetisiert worden ist.
Schritt J2 ist ein Schritt zum Bereitstellen einer rückwärtig haftenden, Fluor enthaltenden Harzfolie, welche eine Haftfolie auf der Fluor enthaltenden Harzfolie aufgestapelt und damit verbunden aufweist, welche in dem oben beschriebenen J1 oberflächenbehandelt worden ist. Beispiele bevorzugter Haftmittel sind polymere organische Haftmittel. Ein acrylisches oder Silikonhaftmittel ist besonders bevorzugt.
Schritt J3 ist ein Schritt eines Stanzens der rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harzfolie, welche bei Schritt J2 präpariert worden ist, und zwar in die Form einer Rückplatte, welche als eine Detektorelektrode bzw. Erfassungselektrode eines ECMs dient, welche unter Verwendung eines scharfkantigen Schlagmittels oder dergleichen herzustellen ist, wodurch ein rückwärtig haftendes, Fluor enthaltendes Harzmaterial der gleichen Form wie die Rückplatte bereitgestellt wird.
Schritt J4 ist ein Schritt des Verbindens bzw. Bondens des rückwärtig haftenden, Fluor enthaltenden Harzmaterials, das bei Schritt J3 geformt worden ist, mit der Rückplatte des herzustellenden ECMs.
Bei Schritt J5 wird die Rückplatte mit dem daran bei Schritt J4 angebrachten Fluor enthaltenden Harzmaterial in einem Wärmebehandlungsofen aufgewärmt, um das Haftmittel aushärten zu lassen, wodurch das Fluor enthaltende Harzmaterial und die Rückplatte miteinander fest verbunden werden. Bezüglich der Wärmebehandlungsbedingungen wird, wenn ein organisches Polymerhaftmittel verwendet wird, die Wärmebehandlung vorzugsweise bei einer Temperatur von 180°C bis 250°C ausgeführt, insbesondere bevorzugter von 210°C bis 235°C.
Schritt J6 ist ein Implantationsschritt für die elektrische Ladung, bei welchem die Rückplatte in eine Ladungsimplantationsausrüstung eingesetzt wird und eine elektrische Ladung in das Fluor enthaltende Harzmaterial implantiert wird, wodurch ein Rückplattensubstrat komplettiert wird.
Ein bestimmtes Beispiel des erfindungsgemäßen Rückplattensubstrat-Herstellungsablaufs wird weiter unten unter Bezug auf die 2 bis 4 erklärt.
2 ist eine Querschnittsansicht des rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harzmaterials 1, welches durch die Schritte J1 und J2 in 1 präpariert worden ist. In diesem Beispiel wird eine PTFE-Folie (im Folgenden als "PTFE" abgekürzt) 2 mit einer Dicke von 30 bis 80 μm als ein Fluor enthaltendes Harzmaterial verwendet. Eine Acrylhaftfolie 3 mit einer Dicke von 5 bis 10 μm wird über die PTFE 2 gestapelt und an einer Oberfläche davon mit einer Schutzfolie 3a abgedeckt.
Das PTFE 2 weist eine Oberfläche auf, welche durch eine Oberflächenbehandlung mit einem Alkalimetallamid aktiviert wird, welches in flüssigem Ammoniak bei Schritt J1 in 1 synthetisiert worden ist. Die Acrylhaftfolie 3, welche mit der Schutzfolie 3a bedeckt ist, wird auf die aktivierte Oberfläche des PTFE 2 gestapelt, um ein rückseitig haftendes, Fluor enthaltendes Harzmaterial 1 zu bilden.
3 zeigt den Bildungsschritt J3 in 1. Bei diesem Schritt wird die Folie des mit Haftmittel rückwärtig versehenen, Fluor enthaltenden Harzmaterials 1 gestanzt, und zwar mit einer Stanzform 200 mit einer kreisförmigen scharfen Kante, welche mit der Form der Rückplatte (später beschrieben) übereinstimmt, wodurch ein kreisförmiges, rückwärtig mit Haftmittel versehenes, Fluor enthaltendes Harzmaterial 1a gebildet wird.
4 ist eine Querschnittsansicht eines Rückplattensubstrats 10, welche zum Erklären der Schritte J4 bis J6 dient.
Bei Schritt J4 wird das rückwärtig haftendes, Fluor enthaltende Harzmaterial 1a, das wie oben ausgeführt geformt wird, mit der Oberseite einer Rückplatte 4, die auf einem isolierenden Substrat 10a ausgebildet wird, verbunden, nachdem die Schutzfolie 3a davon entfernt worden ist, wodurch ein Rückplattensubstrat 10a, wie in 4 gezeigt, gebildet wird, in welchem das PTFE 2 mit der Oberseite der Rückplatte 4 durch die Haftfolie 3 verbunden ist. Als Nächstes wird, bei Schritt J5, das Rückplattensubstrat 10 in einen Hochtemperaturofen geladen, in welchem es bei einer Temperatur wärmebehandelt wird, die allmählich von 210°C auf 235°C angehoben wird, wodurch die acrylische Haftfolie 3 aushärtet, um die Rückplatte 4 und das PTFE 2 miteinander fest zu verbinden.
Als Nächstes wird bei Schritt J6 das Rückplattensubstrat 10 in eine Ladungsimplantationsausrüstung eingesetzt, in welcher das Fluor enthaltende Harzmaterial elektrisch auf –200 V aufgeladen wird, um eine Elektretschicht 2a zu bilden. Dadurch wird das Rückplattensubstrat 10 vervollständigt. Das Rückplattensubstrat 10 weist ganz hervorragende Halteeigenschaften bezüglich der elektrischen Ladung auf, wie weiter unten beschrieben werden wird, weil das PTFE 2 mit einer Oberfläche, die mit einem Alkalimetallamid aktiviert worden ist, das in flüssigem Ammoniak synthetisiert worden ist, fest mit der Rückplatte 4 durch das organische Haftmittel 3 verbunden ist.
Der Grund, warum die Oberflächenladungshalteeigenschaften verbessert werden, wird wie folgt angenommen. Wenn das Haftmittel und das PTFE, die der Oberflächenaktivierungsbehandlung unterzogen wurden, in dem Zustand, dass sie miteinander verbunden sind, wärmebehandelt werden, härtet das Haftmittel aus, und dadurch erhöht sich die Haftung zwischen dem PTFE und dem Substrat. Folglich wird die Molekularbewegung des PTFE unterdrückt, und dadurch werden die Oberflächenladungshalteeigenschaften verbessert. Das heißt, dass, weil die Molekularbewegung des PTFE unterdrückt wird, der statische Zustand aufrechterhalten wird, und die Energie, welche bewirkt, dass die Oberflächenladung freigesetzt wird, wird klein. Dadurch werden die Halteeigenschaften bezüglich der elektrischen Ladung verbessert.
Ferner wird mit berücksichtigt, dass konjugierte Doppelbindungen im PTFE durch die Oberflächenaktivierungsbehandlung gebildet werden, und weil die konjugierten Doppelbindungen in das Fluor enthaltende Harzmaterial eingeführt werden, haben sie die Funktion des Stabilisierens der negativen Ladung als Oberflächenladung, und als ein Ergebnis werden die Halteeigenschaften bezüglich der elektrischen Ladung verbessert.
Das heißt, dass berücksichtigt wird, dass es in der vorliegenden Erfindung der negativen Ladung als der Oberflächenladung ermöglicht wird, in einem sehr stabilen Energiezustand vorzuliegen, d. h., in einem tiefen Quantentopf, und zwar durch einen synergistischen Effekt der Unterdrückung der Molekularbewegung durch Aushärtenlassen des Haftmittels und der Stabilisierung der negativen Ladung durch die konjugierten Doppelbindungen des PTFE.
Als Nächstes wird der Halteeffekt bezüglich der elektrischen Ladung erklärt.
5 ist ein Graph, der die Wärmebeständigkeitseigenschaften einer Probe N₁ des Rückplattensubstrats zeigt, welches durch die in 1 gezeigten Schritte gebildet worden ist, und einer Probe N₂ eines Rückplattensubstrats, das gebildet wurde durch festes Befestigen von PTFE direkt auf einer Rückplatte durch Schmelzbonden und Implantieren einer elektrischen Ladung dort hinein. Das Ladungsrestverhältnis, das in 5 gezeigt ist, wurde wie folgt berechnet. Jede Probe wurde bei 250°C auf eine Heizplatte gelegt, und das Oberflächenpotential wurde bei jeder vergangenen Zeit gemessen. Das Ladungsrestverhältnis wurde berechnet aus dem Abfall des Oberflächenpotentials. Während des Ablaufs des Aufheizens jeder Probe mittels der Heizplatte wurde das Ladungsrestverhältnis bei einem Intervall von 1 Minute von dem Beginn des Aufheizens bis zu einer Heizzeit von 5 Minuten in Hinsicht auf die Zeitdauer gemessen, bei welcher die Elektretschicht hohen Temperaturen während eines Reflowablaufs ausgesetzt ist, d. h., von 2 bis 3 Minuten. Zusätzlich haben wir, unter der Annahme strengerer Randbedingungen, das Ladungsrestverhältnis gemessen, nachdem 10 Minuten seit dem Beginn des Aufheizens vergangen waren.
Wie in 5 gezeigt, weist die Probe N₂ ein Ladungsrestverhältnis auf, das wie folgt abfällt: 80 % nach Ablauf 1 Minute; 70 % nach Ablauf von 2 Minuten; 45 nach Ablauf von 5 Minuten; und 20 % nach Ablauf von 10 Minuten. Im Gegensatz dazu weist die Probe N₁ ein Ladungsrestverhältnis von 80 % nach Ablauf von 5 Minuten und 65 % sogar nach Ablauf von 10 Minuten auf. Daher sollte es klar sein, dass das Rückplattensubstrat, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist, einen hervorragenden Halteeffekt für die elektrische Ladung aufweist.
Die 6 und 7 zeigen das Rückplattensubstrat 10 in Draufsichten und Querschnittsansichten. In jeder der 6 und 7 zeigt die obere Hälfte (a) das Rückplattensubstrat 10, wenn es mit Schritt J4 in 1 fertig ist, und die untere Hälfte (b) zeigt das Rückplattensubstrat 10, wenn es mit der Wärmebehandlung bei Schritt J5 in 1 fertig ist. Das Rückplattensubstrat 10, das in 6 gezeigt ist, verwendet ein Acrylhaftmittel als das Haftmittel 3. Das in 7 gezeigte Rückplattensubstrat 10 verwendet ein Gummihaftmittel als das Haftmittel 3.
In dem Rückplattensubstrat 10 unter Verwendung eines Acrylhaftmittels als dem Haftmittel 3, welches in 6 gezeigt ist, tritt im Wesentlichen keine Änderung in der Form vor [Teil (a) in der Figur] und nach [Teil (b) in der Figur] der Wärmebehandlung auf. Das heißt, dass die kreisförmige Form des PTFE 2 wie gehabt beibehalten wird. In dem Rückplattensubstrat 10 unter Verwendung eines Gummihaftmittels als dem Haftmittel 3, welches in 7 gezeigt ist, schrumpft das Haftmittel 3 nach der Wärmebehandlung extrem, wie in Teil (b) gezeigt, und zwar im Vergleich zu dem Zustand vor der Wärmebehandlung, in Teil (a) gezeigt. Das heißt, dass das kreisförmige PTFE 2 in eine ovale Form verformt wurde.
Das Rückplattensubstrat 10 unter Verwendung eines Acrylhaftmittels als dem Haftmittel 3, welches in 6 gezeigt ist, weist im Wesentlichen keine Änderung in der Form nach der Wärmebehandlung auf. Das heißt, dass das Rückplattensubstrat 10 einen überlegenen Formbeibehaltungseffekt zeigt. Daher wird der Effekt des Haftmittels 3, die Molekülbewegung des PTFE 2 zu unterdrücken, groß. Dementsprechend ist es möglich, ein Rückplattensubstrat 10 zu erlangen, das ein hohes Ladungsrestverhältnis aufweist. In dem Rückplatten substrat 10 unter Verwendung eines Gummihaftmittels als dem Haftmittel 3, welches in 7 gezeigt ist, ist der Formbeibehaltungseffekt bei der Wärmebehandlung unterlegen. Daher ist der Effekt des Haftmittels 3, die Molekularbewegung des PTFE 2 zu unterdrücken, schwach. Dementsprechend kann ein Rückplattensubstrat 10 mit hohem Ladungsrestverhältnis nicht erlangt werden.
Es ist bestätigt worden, dass dann, wenn ein Silikonhaftmittel als das Haftmittel 3 verwendet wird, es auch möglich ist, den gleichen Formbeibehaltungseffekt zu erlangen, wie er erlangt wurde, wenn ein Acrylhaftmittel verwendet wurde.
Das Folgende ist eine Erklärung der Ergebnisse des Vergleichs in Bezug auf die Halteeigenschaften bezüglich der elektrischen Ladung gegen die Wärme bzw. Hitze im Relow-Ofen zwischen dem Rückplattensubstrat 10 unter Verwendung des rückwärtig haftenden PTFE gemäß der vorliegenden Erfindung und einem kommerziell erhältlichen Rückplattensubstrat.
8 ist ein Graph der Halteeigenschaften bezüglich der elektrischen Ladung jedes der Rückplattensubstrate, welcher die Beziehung des Abfalls der elektrischen Ladung zum Heizen im Relow-Ofen zeigt. Die Abszisse stellt die Anzahl der wiederholten Aufheizungen im Relow-Ofen dar. Die Ordinate stellt die Menge an elektrischer Ladung dar, die nach jedem Heizen gemessen wurde. Das heißt, dass jedes Rückplattensubstrat mit seiner Elektretschicht, die auf –300 Volt aufgeladen wurde, im Relow-Ofen bei einer Temperatur von 160°C bis 180°C für ca. 100 Sekunden geheizt wurde, und danach für ca. 10 Sekunden bei 250°C. Danach wurde die Menge an elektrischer Ladung gemessen. Die Messung wurde fünfmal wiederholt, um Daten bezüglich der Halteeigenschaften für die elektrische Ladung zu erlangen.
Die Probe M₁ ist das Rückplattensubstrat 10, das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt worden ist. Die Proben M₂ und M₃ sind die Rückplattensubstrate kommerziell erhältlicher Elektretkondensatormikrofone. M₂ und M₃ weisen eine geschichtete Struktur unter Verwendung eines PTFE-Dünnfilms ähnlich zu der von M₁ auf. Die Probe M₂ im Besonderen ist ein wärmebeständi ges Rückplattensubstrat. M₄ ist ein nicht-wärmebeständiges Rückplattensubstrat unter Verwendung eines FEP-Laminats, welches zu Vergleichszwecken gezeigt ist.
Aus den Vergleichsergebnissen ist erkennbar, dass in den Proben M₁, M₂ und M₃, welche PTFE als eine Elektretschicht verwenden, die elektrische Ladung allmählich mit der Anzahl von Aufheizungen von einem ursprünglichen Wert von –300 V abnimmt und sich in der Nähe von –200 V stabilisiert, wohingegen die Probe M₄, welche FEP als eine Elektretschicht verwendet, fast die gesamte implantierte elektrische Ladung beim ersten Heizen verliert.
Das heißt, dass die Proben, welche PTFE als eine Elektretschicht verwenden, grundsätzlich in der Lage sind, Reflow-Löttemperaturen zu widerstehen, weil PTFE wärmebeständig ist. Unter ihnen weist das erfindungsgemäße Rückplattensubstrat M₁ höhere Halteeigenschaften bezüglich der elektrischen Ladung auf als das Rückplattensubstrat M₃ mit einer herkömmlichen PTFE-Laminatstruktur und ist in den Eigenschaften bezüglich der elektrischen Ladung nahe dem wärmebeständigen Rückplattensubstrat M₂.
In anderen Worten erlangt die vorliegende Erfindung ein Rückplattensubstrat mit Wärmebeständigkeitseigenschaften gleich dem wärmebeständigen Rückplattensubstrats M₂, welches einer speziellen Wärmebeständigkeitsbehandlung unterworfen worden ist, und zwar trotz eines einfachen Herstellungsverfahrens, in welchem eine PTFE-Folie, wie einer Oberflächenaktivierungsbehandlung unterworfen wurde, und die mit einem Haftmittel integriert wurde, in je ein vereinzeltes Stück von PTFE gestanzt wurde, und dieses mit einer Rückplatte verbunden und wärmebehandelt wird.
Das Folgende ist eine Erklärung eines Elektretkondensatormikrofons (im Folgenden als "ECM" abgekürzt), welches ein Produkt ist, welches ein Rückplattensubstrat 10 verwendet. 9 ist eine Querschnittsansicht eines ECM unter Verwendung des erfindungsgemäßen Rückplattensubstrats als einer Vibrations- bzw. Schwingungserfassungsvorrichtung. 10 ist eine perspektivische Exp losionsansicht jeder der Elemente, welche das in 9 gezeigte ECM aufbauen.
In 9 umfasst eine Leiterplatte 20 ein isolierendes Substrat 20a, auf welchem Anschlüsse 20b zur Verbindung und zur Ausgabe als Dünnschicht ausgebildet sind. Zusätzlich wird ein integrierter Schaltkreis 11 als eine elektronische Komponente auf dem isolierenden Substrat 20a montiert. Ein Rückplattensubstrat 30 entspricht dem Rückplattensubstrat 10, das in 4 gezeigt ist. Das Rückplattensubstrat 30 weist eine Rückplatte 4 auf, die aus einer elektrisch leitfähigen Dünnschicht auf der Oberseite davon gebildet wird. Das bei Schritt J3 in 1 geformte PTFE 2 wird fest an der Oberseite der Rückplatte 4 befestigt, um eine Elektretschicht 2a zu bilden. Zusätzlich sind Durchgangslöcher 15 in dem Rückplattensubstrat 30 vorgesehen. Ein Abstandshalter 6 weist eine Öffnung 6a auf. Eine Membraneinheit 7 umfasst einen Membranträgerrahmen 8 mit einer elektrischen leitfähigen Membran 9, die fest mit der Unterseite davon befestigt ist.
Wie in 10 gezeigt, sind die oben beschriebenen Bestandteilselemente, d. h., die Leiterplatte 20, das Rückplattensubstrat 30, der Abstandshalter 6 und die Membraneinheit 7 mit einem Haftmittel zwischen jedem Paar benachbarter Elemente dazwischen angeordnet gestapelt und ein Metallgehäuse 17, das sowohl als elektrische Verbindung als auch als Abschirmung dient, ist vorgesehen, um den Außenumfang des Stapels der Bauteilselemente zu bedecken. wodurch ein ECM 100 fertig gestellt wird. Um das fertig gestellte ECM 100 in einem tragbaren Mobiltelefon oder einer anderen Vorrichtung zu montieren, werden die Ausgabeanschlüsse 20b des ECM 100 mit Verdrahtungselektroden verlötet, die auf einer Hauptplatine der Vorrichtung ausgebildet sind, und zwar in einem Relow-Ofen bei ca. 160°C bis 180°C für ca. 100 Sekunden, gefolgt von einem Hochtemperaturverarbeiten bei 250°C für ca. 10 Sekunden. Trotz des Hochtemperaturverarbeitens tritt nur ein minimaler Abbau der elektrischen Ladung auf, die in der Elektretschicht 2a implantiert ist, welche aus dem rückwärtig haftenden PTFE hergestellt ist. Dementsprechend kann das ECM 100 wie gewünscht ohne jegliche Probleme funktionieren.
In dem ECM 100 mit der oben beschriebenen Struktur werden die Membran 9 mit einer elektrisch leitfähigen Dünnschicht auf der Oberfläche davon ausgebildet und die Rückplatte 4 mit der Elektretschicht 2a auf der Oberfläche davon ausgebildet gegenüberliegend angeordnet, um einen Kondensator zu bilden, wodurch eine Schwingungserfassungsvorrichtung aufgebaut wird. Wenn die Membran 9 schwingt bzw. vibriert, wandelt der Kondensator die Schwingung der Membran 9 in ein elektrisches Signal um. Das elektrische Signal wird zur Leiterplatte 20 geleitet und in der integrierten Schaltung 11 verarbeitet, bevor es von den Ausgangsanschlüssen 20b ausgegeben wird, die an der Leiterplatte 20 vorgesehen sind. Die Durchgangslöcher 15 ermöglichen es der Membran 9, sanft zu schwingen bzw. zu vibrieren.
Als Nächstes wird ein Verfahren unter Bezug auf die 11 bis 13 erklärt, das zur Massenproduktion des ECM 100 geeignet ist.
11 zeigt Materialien, die in dem Herstellungsverfahren verwendet werden, d. h., eine Membraneinheiten-Gruppierung 7L, eine Abstandshalter-Gruppierung 6L, eine Rückplattensubstrat-Gruppierung 30L und eine Leiterplatten-Gruppierung 20L.
Die Membraneinheiten-Gruppierung 7L ist eine Gruppierung, die eine Vielzahl von Teilen umfasst, von denen jedes der Membraneinheit in 10 entspricht, die in einem Linienraster angeordnet sind. Auf ähnliche Weise ist die Abstandshalter-Gruppierung 6L eine Gruppierung, welche eine Vielzahl von Teilen umfasst, von denen jedes dem Abstandshalter 6 in 10 entspricht, welche in einem Linienraster angeordnet sind.
Die Rückplattensubstrat-Gruppierung 30L ist eine Gruppierung, welche eine Vielzahl von Teilen umfasst, von denen jedes dem Rückplattensubstrat 30 in 10 entspricht, die in einem Linienraster angeordnet sind. Jedes der Teile der Rückplattensubstrat-Gruppierung 30L weist eine Rückplatte 4 und eine Elektretschicht 2a auf. Die Elektretschicht 2a wird durch die Schritte J1 bis J6 in 1 gebildet. Die Leiterplatten-Gruppierung 20L ist ein großflächiges Substrat einschließlich einer Vielzahl von Teilen, von denen jedes der Leiterplatte 20 in 10 entspricht, welche in einem Linienraster angeordnet sind. Eine integrierte Schaltung 11 ist an jedem der Teile der Leiterplatten-Gruppierung 20L montiert. Es sollte angemerkt werden, dass jede Gruppierung mit Elektrodenmustern, Durchgangslöchern zur Kommunikation zwischen Komponenten und zur Tonausgabe usw. ausgestattet ist.
Bei der Herstellung der ECMs werden die Leiterplatten-Gruppierung 20L, die Rückplattensubstrat-Gruppierung 30L, die Abstandshalter-Gruppierung 6L und die Membraneinheiten-Gruppierung 7L in der in 11 gezeigten Reihenfolge gestapelt und miteinander verbunden. Das Verbinden mag bewirkt werden durch Aufgeben eines Haftmittels auf die Oberfläche jeder Gruppierung. Alternativ mag eine Haftfolie zwischen jedem Paar benachbarter Gruppierungen eingefügt sein und aufgeheizt werden, um die Gruppierungen zu verbinden. Eine Haftfolie ohne Löcher mit einer Außenform ähnlich zu der der Abstandshalter-Gruppierung 6L in 11 sollte vorzugsweise verwendet werden, obwohl sie in der Figur nicht gezeigt ist.
Als das Ergebnis des oben beschriebenen Schritts wird eine ECM-Gruppierung 100L erlangt, welche eine Stapelung der oben beschriebenen Gruppierungen 20L, 30L, 6L, 7L ist, wie in 12 gezeigt. Die ECM-Gruppierung 100L weist eine Vielzahl von ECMs 100 auf, die integral in einer Matrix angeordnet sind. Die ECM-Gruppierung 100L hängt an einer Haftfolie fest, um festgehalten und mit einer Schneidvorrichtung entlang von Trennlinien zwischen den benachbarten ECMs 100 vereinzelt zu werden, wodurch, wie in 13a gezeigt, jeweils vereinzelte ECMs 100 gebildet werden. Das ECM 100a ist mit dem Metallgehäuse 100 bedeckt, um ein ECM 100 zu vervollständigen, wie in 13b gezeigt. Obwohl die 11 und 12 eine ECM-Gruppierung 100L mit 12 ECMs zeigt, die in einer Matrix von 3 Zeilen und 4 Spalten angeordnet sind, umfasst eine einzelne ECM-Gruppierung vom Standpunkt einer Massenproduktion tatsächlich mehrere Hunderte von ECMs aus.
Als Nächstes werden die Herstellungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Massenproduktion des ECM 100 unter Bezug auf 14 erklärt.
In 14 ist Schritt E1 ein Schritt eines Erzeugens einer Membraneinheiten-Gruppierung 7L, in welcher eine elektrisch leitfähige Membran integral mit einer Membranträgerrahmen-Gruppierung verbunden wird, welche aus einem isolierenden Material hergestellt ist. Schritt E2 ist ein Schritt des Erzeugens einer Abstandshalter-Gruppierung 6L, in welcher eine Vielzahl von Öffnungen in einer Abstandshalter-Gruppierung gebildet werden.
Schritt E3 ist ein Schritt des Erzeugens einer Rückplattensubstrat-Gruppierung 30L, in welcher, wie in 11 gezeigt, eine Vielzahl von Rückplatten 4 auf einem isolierenden Substrat angeordnet sind, und ein geformtes PTFE 2 wird auf jede Rückplatte 4 gestapelt, wodurch eine Rückplattensubstrat-Aggregat 30L gebildet wird. Jede PTFE 2 ist ein rückseitig haftendes, Fluor enthaltendes Harzmaterial 1a, das wie in 3 gezeigt geformt ist.
Ferner wird die Rückplattensubstrat-Gruppierung 30L in eine Ladungsimplantierungsausrüstung hineingeladen, in welcher eine elektrische Ladung in jedes PTFE 2 implantiert wird, um eine Elektretschicht zu bilden, wodurch eine wärmebeständige Rückplattensubstrat-Gruppierung 30L fertig gestellt wird.
Es sollte angemerkt werden, dass der Ablauf in Schritt E3 zum Stapeln der PTFEs 2 auf eine Vielzahl von Rückplatten 4 auf die isolierende Substrat-Gruppierung mittels eines Verfahren durchgeführt werden kann, bei dem jedes PTFE 2, das wie oben angemerkt geformt ist, mittels einer visuellen Ausrichtung verbunden wird, oder durch Verwenden einer Ausrichtungsschablone. Es ist auch möglich, ein Verfahren zu verwenden, bei dem eine Folie des rückwärtig haftenden, Fluor enthaltenden Harzmaterials 1, welche in 2 gezeigt ist, über die gesamte Oberfläche der isolierenden Substrat-Gruppierung gestapelt wird, und ein Teil der rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harzfolie 1, welche jeder Rückplatte 4 entspricht, wird durch Verwenden des Stanzwerkzeugs 200 wie in 3 gezeigt geformt.
Schritt E4 ist ein Schritt des Herstellens einer Leiterplatten-Gruppierung 20L, in welcher elektrische Elemente, wie beispielsweise integrierte Schaltungen, auf einer verdrahteten Platten-Gruppierung, welche Verdrahtungen, Verbindungsanschlüsse usw. aufweist, montiert werden, um die Leiterplatten-Gruppierung 20L zu bilden. Schritt E5 ist ein Schritt des Herstellens einer ECM-Gruppierung 100L, in welcher die Gruppierungselemente, welche in den oben beschriebenen Schritten E1 bis E4 erzeugt worden sind, miteinander gestapelt und verbunden werden, und zwar mittels eines Haftmittels, um die ECM-Gruppierung 100L wie in 12 gezeigt zu bilden. Schritt E6 ist ein Schritt des Herstellens eines fertig gestellten ECMs, in welchem die in Schritt E5 erzeugte ECM-Gruppierung 100L in Stücke geschnitten wird, um das ECM 100 fertig zu stellen, wie in 13 gezeigt.
Daher werden erfindungsgemäß ein Fluor enthaltendes Harzmaterial, das einer Oberflächenaktivierungsbehandlung unterworfen wurde, und ein Haftmittel gestapelt und miteinander verbunden, um eine rückseitig mit Haftmittel versehene, Fluor enthaltende Harzfolie bzw. -lage zu bilden, und diese wird geformt und mit jeder Rückplatte verbunden. Der Herstellungsprozess ist insbesondere geeignet zur ECM-Produktion unter Verwendung eines großen Substrats für die Rückplattensubstrat-Gruppierung.
Als Nächstes wird ein Rückplattensubstrat-Herstellungsverfahren gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf 15 erklärt.
15 ist ein Prozessablaufdiagramm, welches ein Rückplattensubstrat-Herstellungsverfahren unter Verwendung von PTFE gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In 15 werden die gleichen Schritte wie diejenigen, die in 1 gezeigt sind, mit den gleichen Bezugssymbolen bezeichnet, und eine redundante Beschreibung davon wird ausgelassen.
Der in 15 gezeigte Ablauf unterscheidet sich von dem aus 1 dahingehend, dass der Schritt J1 der Oberflächenbehandlung und der Schritt J2 des Integrierens eines Haftmittels und der Fluor enthaltenden Harzfolie, die bei Schritt J1 in 1 oberflächenbehandelt worden ist, durch den Schritt J0 des Erwerbens einer kommerziell erhältlichen rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harzfolie ersetzt wird, wie in 15 gezeigt.
Es sollte angemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern auf eine Vielzahl von Wegen modifiziert werden kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Beispielsweise ist es, obwohl die obigen Ausführungsformen als eine ECM-Struktur eine Rückplattenstruktur mit Detektoranschlüssen auf der Rückseite vorgesehen verwendet, auch möglich, eine Elektrodenstruktur zu verwenden, welche Detektoranschlüsse an der Vorderseite vorgesehen aufweist. Ferner ist es, obwohl ein chemisches Nassätzen als chemisches Ätzen gezeigt worden ist, auch möglich, ein chemisches Trockenätzen zu verwenden, wie beispielsweise eine Korona- bzw. Glimmbehandlung oder eine Sauerstoffplasmabehandlung.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Elektretkondensatormikrofons, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt eines Bereitstellens eines Rückplattensubstrats mit einer Rückplatte, einen zweiten Schritt eines Bereitstellens einer rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harzdünnschicht, die gebildet wird durch Stapeln eines Haftmittels auf einem als Dünnschicht ausgebildeten, Fluor enthaltenden Harzmaterial, das eine Oberfläche aufweist, welche durch chemisches Nass- oder Trockenätzen behandelt worden ist; einen dritten Schritt eines Stapelns der rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harz-Dünnschicht auf die Rückplatte des Rückplattensubstrats mit dem Haftmittel dazwischen angeordnet; einen vierten Schritt eines Aushärtens des Haftmittels, um die Fluor enthaltende Harzdünnschicht fest auf der Rückplatte des Rückplattensubstrats zu befestigen; und einen fünften Schritt eines Implantierens elektrischer Ladungen in die Fluor enthaltende Harzdünnschicht, welche fest auf der Rückplatte befestigt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der der zweite Schritt einen Schritt eines Verarbeitens der rückseitig haftenden, Fluor enthaltenden Harz-Dünnschicht auf eine Form der Rückplatte.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Fluor enthaltende Harzmaterial eines ist, das unter Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer ausgesucht wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der zweite Schritt einen Schritt eines Ätzens der Oberfläche des als Dünnschicht ausgebildeten, Fluor enthaltenden Harzmaterials durch chemisches Nass- oder Trockenätzen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Ätzen ein ein chemisches Nassätzen ist, in welchem das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial in eine Lösung getaucht wird, die Ionen eines Alkalimetalls enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Alkalimetall aus Lithium, Natrium und/oder Kalium ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Ionen eines Alkalimetalls enthaltende Lösung eine Lösung ist, welche Ammoniak, Naphthalin und/oder Phenanthren enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Haftmittel ein organisches Polymerhaftmittel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das Haftmittel ein acrylisches oder Silikon-Haftmittel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der vierte Schritt einen Schritt des Aushärtens des Haftmittels durch sein Heizen bei einer Temperatur von 180°C bis 250°C umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem vierte Schritt einen Schritt eines Aushärtens des Haftmittels durch Heizen davon bei einer Temperatur von 210°C bis 235°C umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines Elektretkondensatormikrofons, wobei das Verfahren aufweist: einen ersten Schritt eines Bereitstellens einer Leiterplatten-Gruppierung mit einer Vielzahl von Leiterplatten, die in einem Linienraster angeordnet sind, einen zweiten Schritt eines Bereitstellens einer Rückplattensubstrat-Gruppierung mit einer Vielzahl von Rückplattensubstraten, die in einem Linienraster entsprechend den Leiterplatten der Leiterplatten-Gruppierung angeordnet sind, wobei die Rückplattensubstrate jeweils eine Rückplatte und ein als Dünn schicht ausgebildetes, Fluor enthaltendes Harzmaterial mit einer Oberfläche aufweisen, welche durch chemisches Ätzen behandelt worden ist, wobei das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial auf die Rückplatte mittels eines dazwischen eingeschobenen Klebemittels gestapelt und an der Rückplatte durch Aushärten des Haftmittels fest befestigt wird, wobei das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial elektrisch geladen wird, um eine Elektretschicht zu bilden; einen dritten Schritt des Bereitstellens einer Membraneinheiten-Gruppierung mit einer Vielzahl von Membraneinheiten, die in einem Linienraster entsprechend den Leiterplatten der Leiterplatten-Gruppierung angeordnet sind, einen vierten Schritt eines aufeinander folgenden Stapelns der Leiterplatten-Gruppierung, der Rückplattensubstrat-Gruppierung und der Membraneinheiten-Gruppierung, um eine gestapelte Mikrofon-Gruppierung zu bilden, in welcher eine Vielzahl von Elektretkondensatormikrofonen in einem Linienraster angeordnet sind, wobei die Elektretkondensatormikrofone jeweils die Leiterplatte, das Rückplattensubstrat und die Membraneinheit aufweisen, die miteinander in der Stapelrichtung der Leiterplatten-Gruppierung, der Rückplattensubstrat-Gruppierung und der Membraneinheiten-Gruppierung ausgerichtet sind; und einen fünften Schritt des Schneidens der gestapelten Mikrofon-Gruppierung, um die Elektretkondensatormikrofone voneinander zu trennen.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Fluor enthaltende Harzmaterial aus der Gruppe ausgewählt werden, die Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der zweite Schritt einen Schritt des Ätzens der Oberfläche des als Dünnschicht ausgebildeten, Fluor enthaltenden Harzmaterials durch chemisches Nass- oder Trockenätzen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, bei dem das Ätzen ein chemisches Ätzen ist, in welchem das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial in eine Lösung eingetaucht wird, die Ionen eines Alkalimetalls enthält.
Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das Alkalimetall aus Lithium, Natrium und/oder Kalium ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die Lösung, welche Ionen eines Alkalimetalls enthält, eine Lösung ist, die Ammoniak, Naphthalin und/oder Phenanthren enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem das Haftmittel ein organisches Polymerhaftmittel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem das Polymer ein acrylisches oder Silikon-Haftmittel ist.
Verfahren nach, einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem der zweite Schritt ein Schritt des Aushärtens des Haftmittels durch sein Heizen bei einer Temperatur von 180°C bis 250°C ist.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der zweite Schritt einen Schritt des Aushärtens des Haftmittels durch sein Heizen bei einer Temperatur von 210°C bis 235°C umfasst.
Elektretkondensatormikrofon, aufweisend: ein Rückplattensubstrat mit einer Rückplatte; ein als Dünnschicht ausgebildetes, Fluor enthaltendes Harzmaterial, das auf die Rückplatte gestapelt ist; und ein Haftmittel, das zwischen dem Rückplattensubstrat und dem als Dünnschicht ausgebildeten, Fluor enthaltenden Harzmaterial verbunden ist und ausgehärtet ist, um das Rückplattensubstrat und das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial miteinander fest zu verbinden; wobei das als Dünnschicht ausgebildete, Fluor enthaltende Harzmaterial elektrisch geladen ist, um eine Elektretschicht zu bilden.
Elektretkondensatormikrofon nach Anspruch 22, bei dem das Fluor enthaltende Harzmaterial aus Polytetrafluorethylen, Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer und/oder Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer ausgewählt ist.
Elektretkondensatormikrofon nach Anspruch 22, bei dem das Haftmittel ein organisches Polymer-Haftmittel ist.
Elektretkondensatormikrofon nach Anspruch 24, bei dem mag das Haftmittel ein acrylisches oder Silikon-Haftmittel ist.