JP2003199197A - 超高電荷保存特性を有する多層エレクトレット及びその製造方法 - Google Patents
超高電荷保存特性を有する多層エレクトレット及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面実装技術による作業が可能なように、耐
熱性に優れる超高電荷保存特性を有するマルチレーヤエ
レクトレット及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 金属板１１上にフルオルエチレンプロピ
レン（ＦＥＰ）フィルム１２を溶融接着し、その上にポ
リテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム２０を
溶融接着して製造された板を、冷却および荷電すること
により、マルチレーヤポリマーエレクトレットを提供す
る。また、同じフルオル化系列のＦＥＰとＰＴＦＥは互
いに強い接着力を有するので、金属板１１の上に先ずＦ
ＥＰフィルム１２を接着させてからＰＴＦＥフィルム２
０を接着させることにより、接着力の劣るＰＴＦＥフィ
ルム２０を接着可能にし、エレクトレットの素材として
用いることができる。
熱性に優れる超高電荷保存特性を有するマルチレーヤエ
レクトレット及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 金属板１１上にフルオルエチレンプロピ
レン（ＦＥＰ）フィルム１２を溶融接着し、その上にポ
リテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）フィルム２０を
溶融接着して製造された板を、冷却および荷電すること
により、マルチレーヤポリマーエレクトレットを提供す
る。また、同じフルオル化系列のＦＥＰとＰＴＦＥは互
いに強い接着力を有するので、金属板１１の上に先ずＦ
ＥＰフィルム１２を接着させてからＰＴＦＥフィルム２
０を接着させることにより、接着力の劣るＰＴＦＥフィ
ルム２０を接着可能にし、エレクトレットの素材として
用いることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコンデンサーマイク
ロホンに使われるエレクトレット及びその製造方法に関
するものである。より詳細には、表面実装技術（ＳＭ
Ｔ：ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ）による作業が可能なように、耐熱性に優れる超高電
荷保存特性（Ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ Ｃｈａｒｇｅ Ｓ
ｔａｂｉｌｉｔｙ）を有するマルチレーヤエレクトレッ
ト及びその製造方法に関するものである。
ロホンに使われるエレクトレット及びその製造方法に関
するものである。より詳細には、表面実装技術（ＳＭ
Ｔ：ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ）による作業が可能なように、耐熱性に優れる超高電
荷保存特性（Ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ Ｃｈａｒｇｅ Ｓ
ｔａｂｉｌｉｔｙ）を有するマルチレーヤエレクトレッ
ト及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マイクロホンは音を電気信号に変換する
機械であり、音を受けるマイクカプセルの中にある振動
板が音圧や音波を拾って振動し、その振動が電気信号に
変換される。振動板を振動させるのには様々な方式があ
り、それぞれの方式で電気信号への変換も行われる。例
として、炭素粒子の電気的抵抗特性を利用して炭素粒子
間の接触抵抗を音圧によって変化させるカーボン型、ロ
ッシェル塩（ｒｏｃｈｅｌｌｅ ｓａｌｔ）の圧電気効
果を利用する決定型、コイルが装着された振動板を磁場
中で振動させて誘導電流を発生させる稼動コイル型、磁
場内に装置された金属箔が音波を受けて振動して誘導電
流を発生させる速度型、音波による膜の振動で静電容量
が変わることを利用したコンデンサー型、などがある。
機械であり、音を受けるマイクカプセルの中にある振動
板が音圧や音波を拾って振動し、その振動が電気信号に
変換される。振動板を振動させるのには様々な方式があ
り、それぞれの方式で電気信号への変換も行われる。例
として、炭素粒子の電気的抵抗特性を利用して炭素粒子
間の接触抵抗を音圧によって変化させるカーボン型、ロ
ッシェル塩（ｒｏｃｈｅｌｌｅ ｓａｌｔ）の圧電気効
果を利用する決定型、コイルが装着された振動板を磁場
中で振動させて誘導電流を発生させる稼動コイル型、磁
場内に装置された金属箔が音波を受けて振動して誘導電
流を発生させる速度型、音波による膜の振動で静電容量
が変わることを利用したコンデンサー型、などがある。
【０００３】コンデンサー型マイクロホンは、静電容量
を利用して音圧を電気信号に変換する。即ち、振動膜と
固定極の間に外部直流電源によって静電気を蓄えてコン
デンサーを形成し、音圧によって振動膜が振動すると、
振動膜と固定極との距離が変化して静電容量も変化す
る。小型マイクロホンにはコンデンサー型が広く使われ
ているが、コンデンサー型にはコンデンサーに電圧をか
けるための直流電源（バッテリー）が必要となる、とい
う問題点がある。
を利用して音圧を電気信号に変換する。即ち、振動膜と
固定極の間に外部直流電源によって静電気を蓄えてコン
デンサーを形成し、音圧によって振動膜が振動すると、
振動膜と固定極との距離が変化して静電容量も変化す
る。小型マイクロホンにはコンデンサー型が広く使われ
ているが、コンデンサー型にはコンデンサーに電圧をか
けるための直流電源（バッテリー）が必要となる、とい
う問題点がある。
【０００４】最近では、このような問題点を解決するた
めに半永久的な電荷を有するエレクトレット（ｅｌｅｃ
ｔｒｅｔ）を利用したエレクトレットコンデンサーマイ
クロホンが広く使われている。エレクトレットマイクロ
ホンはバイアス電源が必要でないため、前置き増幅器の
組込みが簡単になり小型化および計量化を実現でき、ま
た、価格面でも安いというメリットがある。
めに半永久的な電荷を有するエレクトレット（ｅｌｅｃ
ｔｒｅｔ）を利用したエレクトレットコンデンサーマイ
クロホンが広く使われている。エレクトレットマイクロ
ホンはバイアス電源が必要でないため、前置き増幅器の
組込みが簡単になり小型化および計量化を実現でき、ま
た、価格面でも安いというメリットがある。
【０００５】一方、電子製品の製造技術が発達し製品が
一層小型化されると、このような小型製品の製造のため
に表面実装技術（ＳＭＴ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が広く使われるようになっ
た。表面実装技術は、電子基板（ＰＢＢ：Ｐｒｉｎｔｅ
ｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）の表面に各種電子部
品をハンダ付けする技術のことである。
一層小型化されると、このような小型製品の製造のため
に表面実装技術（ＳＭＴ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が広く使われるようになっ
た。表面実装技術は、電子基板（ＰＢＢ：Ｐｒｉｎｔｅ
ｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）の表面に各種電子部
品をハンダ付けする技術のことである。
【０００６】従来は基板上に電子部品を固定する際に
は、基板に穴を開け、そこにリード線を通して裏面でハ
ンダ付けをすることで、パーツの固定を行っていた。し
かし、この方法ではパーツ取り付け位置にホールが必須
になり配線上の制限が大きくなるので、穴開け無しでパ
ーツを基板表面にハンダ付けできるように開発されたの
が、表面実装技術である。表面実装プリント基板は、以
下のようにして製造される。まず最初にプリント基板の
表面にハンダペースト（ハンダ材料を糊状にしたもの）
を配線パターン通りに印刷塗布し、この上に表面実装用
の部品（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖ
ｉｃｅ）を機械で自動的に取り付ける。これを赤外線リ
フロー炉という高温の熱風炉に通すと、ハンダが溶けて
部品がハンダ付けされる。
は、基板に穴を開け、そこにリード線を通して裏面でハ
ンダ付けをすることで、パーツの固定を行っていた。し
かし、この方法ではパーツ取り付け位置にホールが必須
になり配線上の制限が大きくなるので、穴開け無しでパ
ーツを基板表面にハンダ付けできるように開発されたの
が、表面実装技術である。表面実装プリント基板は、以
下のようにして製造される。まず最初にプリント基板の
表面にハンダペースト（ハンダ材料を糊状にしたもの）
を配線パターン通りに印刷塗布し、この上に表面実装用
の部品（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖ
ｉｃｅ）を機械で自動的に取り付ける。これを赤外線リ
フロー炉という高温の熱風炉に通すと、ハンダが溶けて
部品がハンダ付けされる。
【０００７】表面実装技術は、電子基板の配線上の制約
が少なくなるだけでなく、パーツを小型化できる、リー
ドの加工（カットや折り曲げ）が不要になるなどの、他
のメリットもある。即ち、表面実装技術を適用すれば製
品の価格と性能を向上させることができる。しかし一方
では、表面実装技術はリフロー時に部品に高温が加えら
れるので、温度に弱い部品に適用することができない、
というデメリットがある。
が少なくなるだけでなく、パーツを小型化できる、リー
ドの加工（カットや折り曲げ）が不要になるなどの、他
のメリットもある。即ち、表面実装技術を適用すれば製
品の価格と性能を向上させることができる。しかし一方
では、表面実装技術はリフロー時に部品に高温が加えら
れるので、温度に弱い部品に適用することができない、
というデメリットがある。
【０００８】ところが、コンデンサーマイクロホンに使
われる従来のエレクトレットは、高温に弱いフルオルエ
チレンプロピレン（ＦＥＰ：Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌ
ｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）で構成されているため、
表面実装技術によって部品をハンダ付けすることができ
ない。従って、マイクロホンを利用した様々な製品、例
えば携帯電話の端末機など、の製造原価を低くすること
ができない、という問題点がある。
われる従来のエレクトレットは、高温に弱いフルオルエ
チレンプロピレン（ＦＥＰ：Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌ
ｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）で構成されているため、
表面実装技術によって部品をハンダ付けすることができ
ない。従って、マイクロホンを利用した様々な製品、例
えば携帯電話の端末機など、の製造原価を低くすること
ができない、という問題点がある。
【０００９】図５は、従来のマイクロホン用のバックエ
レクトレットの構造を示す断面図である。バックエレク
トレットは、エレクトレット処理をコンデンサーの固定
電極（バックプレート）に施したものである。既存のエ
レクトレット１６は金属板１１の上にフルオルエチレン
プロピレン（ＦＥＰ）フィルム１２が積層されており、
ポリエチレンテレフタレート（ＰＴＥ：Ｐｏｌｙｅｔｈ
ｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルム１４
上に金属１５が蒸着された振動板１７と、スペーサ１３
とで空間を形成している。しかし、ＦＥＰフィルム１２
は溶融圧出方法で製造されるために、結晶化度（Ｃｒｙ
ｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ）を高くすることができない。ま
た、ＦＥＰフィルム１２は溶融点が約２６０℃であり、
低い温度で液状になってしまうので、表面実装技術を施
すのには適していない。
レクトレットの構造を示す断面図である。バックエレク
トレットは、エレクトレット処理をコンデンサーの固定
電極（バックプレート）に施したものである。既存のエ
レクトレット１６は金属板１１の上にフルオルエチレン
プロピレン（ＦＥＰ）フィルム１２が積層されており、
ポリエチレンテレフタレート（ＰＴＥ：Ｐｏｌｙｅｔｈ
ｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）フィルム１４
上に金属１５が蒸着された振動板１７と、スペーサ１３
とで空間を形成している。しかし、ＦＥＰフィルム１２
は溶融圧出方法で製造されるために、結晶化度（Ｃｒｙ
ｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ）を高くすることができない。ま
た、ＦＥＰフィルム１２は溶融点が約２６０℃であり、
低い温度で液状になってしまうので、表面実装技術を施
すのには適していない。
【００１０】このような問題点を改善するために、高温
特性に優れたエレクトレットの素材としてＳｉＯ２（酸
化けい素）やＳｉ３Ｎ４（窒化けい素）などのセラミッ
ク素材が開発されたが、セラミック素材には製造工程が
難しく、かつ製造原価も高いという問題点がある。ま
た、セラミック素材は密度が高いため、誘電体（Ｄｉｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ）をエレクトレットに変換させる工程で
ある充電工程が非常に難しくなり、たとえ充電されたと
しても表面のみに充電されるため、湿度や他の異質物の
接触によって電荷の減少が簡単に発生してしまう、とい
う問題点もある。即ち、セラミック素材は、熱には強く
表面実装技術には適するものの、湿度や周囲の環境の影
響を受けやすいので、マイクロホンのエレクトレットと
しての実用には問題がある。
特性に優れたエレクトレットの素材としてＳｉＯ２（酸
化けい素）やＳｉ３Ｎ４（窒化けい素）などのセラミッ
ク素材が開発されたが、セラミック素材には製造工程が
難しく、かつ製造原価も高いという問題点がある。ま
た、セラミック素材は密度が高いため、誘電体（Ｄｉｅ
ｌｅｃｔｒｉｃ）をエレクトレットに変換させる工程で
ある充電工程が非常に難しくなり、たとえ充電されたと
しても表面のみに充電されるため、湿度や他の異質物の
接触によって電荷の減少が簡単に発生してしまう、とい
う問題点もある。即ち、セラミック素材は、熱には強く
表面実装技術には適するものの、湿度や周囲の環境の影
響を受けやすいので、マイクロホンのエレクトレットと
しての実用には問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した従来の問題点を解決するために、温度及び湿度に強
い超高電荷保存特性（Ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ Ｃｈａｒ
ｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を有するマルチレーヤポリ
マーエレクトレットを提供することである。
した従来の問題点を解決するために、温度及び湿度に強
い超高電荷保存特性（Ｕｌｔｒａ−ｈｉｇｈ Ｃｈａｒ
ｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を有するマルチレーヤポリ
マーエレクトレットを提供することである。
【００１２】また、本発明の他の目的は、表面実装技術
（ＳＭＴ）を施すことが可能なマルチレーヤエレクトレ
ットの製造方法を提供することである。
（ＳＭＴ）を施すことが可能なマルチレーヤエレクトレ
ットの製造方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の主たる観点によれば、金属板上に厚さが約
１２．５μｍ〜２５μｍのフルオルエチレンプロピレン
（ＦＥＰ）フィルムが溶融接着されていて、前記ＦＥＰ
フィルム上に厚さが約３０μｍ〜１００μｍのポリテト
ラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムが溶融接着さ
れている超高電荷保存特性を有する多層エレクトレット
が提供される。
め、本発明の主たる観点によれば、金属板上に厚さが約
１２．５μｍ〜２５μｍのフルオルエチレンプロピレン
（ＦＥＰ）フィルムが溶融接着されていて、前記ＦＥＰ
フィルム上に厚さが約３０μｍ〜１００μｍのポリテト
ラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムが溶融接着さ
れている超高電荷保存特性を有する多層エレクトレット
が提供される。
【００１４】上記記載の発明では、前記ＰＴＦＥフィル
ムが耐熱性に優れるので、表面実装技術（ＳＭＴ）によ
る部品のハンダ付けが可能となる。更に、前記ＰＴＦＥ
フィルムは結晶化度が高いので内部に多くの結晶粒界が
存在し、これにより電荷保存特性が増加して多くの電荷
を蓄えられるようになり、エレクトレットの性能を向上
させることができる。
ムが耐熱性に優れるので、表面実装技術（ＳＭＴ）によ
る部品のハンダ付けが可能となる。更に、前記ＰＴＦＥ
フィルムは結晶化度が高いので内部に多くの結晶粒界が
存在し、これにより電荷保存特性が増加して多くの電荷
を蓄えられるようになり、エレクトレットの性能を向上
させることができる。
【００１５】また、前記ＰＴＦＥフィルムは、ＰＴＦＥ
樹脂を成形し、前記成形されたＰＴＦＥ樹脂を薄く切る
ことにより製造される、如く構成すれば、前記ＰＴＦＥ
フィルムに多量の微細結晶粒が生成されて結晶化度が高
くなり、電荷保存特性を向上させることができる。
樹脂を成形し、前記成形されたＰＴＦＥ樹脂を薄く切る
ことにより製造される、如く構成すれば、前記ＰＴＦＥ
フィルムに多量の微細結晶粒が生成されて結晶化度が高
くなり、電荷保存特性を向上させることができる。
【００１６】上記課題を解決するため、本発明の他の観
点によれば、金属板上にＦＥＰフィルムを積層する第１
の段階と、前記積層されたＦＥＰフィルムが前記金属板
と接着するように、前記ＦＥＰフィルムが積層された金
属板を高温で加熱すると共に高圧を加えて溶融接着する
第２の段階と、前記金属板に接着されたＦＥＰフィルム
上にＰＴＦＥフィルムを積層する第３の段階と、前記積
層されたＰＴＦＥフィルムが前記ＦＥＰフィルムと接着
するように、前記ＰＴＦＥフィルムが積層された金属板
を高温で加熱すると共に高圧を加えて溶融接着する第４
の段階と、溶融接着された前記板を冷却する第５の段階
と、冷却されたエレクトレットを荷電する第６の段階
と、を含む超高電荷保存特性を有する多層エレクトレッ
トの製造方法が提供される。
点によれば、金属板上にＦＥＰフィルムを積層する第１
の段階と、前記積層されたＦＥＰフィルムが前記金属板
と接着するように、前記ＦＥＰフィルムが積層された金
属板を高温で加熱すると共に高圧を加えて溶融接着する
第２の段階と、前記金属板に接着されたＦＥＰフィルム
上にＰＴＦＥフィルムを積層する第３の段階と、前記積
層されたＰＴＦＥフィルムが前記ＦＥＰフィルムと接着
するように、前記ＰＴＦＥフィルムが積層された金属板
を高温で加熱すると共に高圧を加えて溶融接着する第４
の段階と、溶融接着された前記板を冷却する第５の段階
と、冷却されたエレクトレットを荷電する第６の段階
と、を含む超高電荷保存特性を有する多層エレクトレッ
トの製造方法が提供される。
【００１７】上記記載の発明では、同じフルオル化系列
のＦＥＰとＰＴＦＥが互いに強い接着力を有することを
利用して、前記金属板の上に先ず前記ＦＥＰフィルムを
接着させてから前記ＰＴＦＥフィルムを接着させること
により、接着力の劣るＰＴＦＥフィルムをエレクトレッ
トの素材として用いることができる。
のＦＥＰとＰＴＦＥが互いに強い接着力を有することを
利用して、前記金属板の上に先ず前記ＦＥＰフィルムを
接着させてから前記ＰＴＦＥフィルムを接着させること
により、接着力の劣るＰＴＦＥフィルムをエレクトレッ
トの素材として用いることができる。
【００１８】また、前記第４の段階は加圧ローラによる
圧力が約３０Ｋｇｆ〜１５０Ｋｇｆであり、誘導加熱ロ
ーラによる加熱温度が４００℃〜５００℃である、如く
構成すれば、前記ＦＥＰフィルムとＰＴＦＥフィルムの
接触面に部分的な溶融が生じ、ここに電荷がトラップさ
れてエレクトレットの電荷保存特性を向上させることが
できる。
圧力が約３０Ｋｇｆ〜１５０Ｋｇｆであり、誘導加熱ロ
ーラによる加熱温度が４００℃〜５００℃である、如く
構成すれば、前記ＦＥＰフィルムとＰＴＦＥフィルムの
接触面に部分的な溶融が生じ、ここに電荷がトラップさ
れてエレクトレットの電荷保存特性を向上させることが
できる。
【００１９】また、前記製造方法は作業速度が０．３ｍ
／ｍｉｎ〜０．７ｍ／ｍｉｎである、如く構成すれば、
前記電荷がトラップされる部分溶融の位置と大きさがエ
レクトレットの電荷保存特性を向上させるのに最も適す
るようになる。
／ｍｉｎ〜０．７ｍ／ｍｉｎである、如く構成すれば、
前記電荷がトラップされる部分溶融の位置と大きさがエ
レクトレットの電荷保存特性を向上させるのに最も適す
るようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明の望ましい実施の形態について詳細に説明する。
本発明の望ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】図１は、本実施形態にかかるマルチレーヤ
エレクトレットの製造概念を示す概略図であり、図２
は、本実施形態にかかるマルチレーヤエレクトレットの
構造を示す断面図である。
エレクトレットの製造概念を示す概略図であり、図２
は、本実施形態にかかるマルチレーヤエレクトレットの
構造を示す断面図である。
【００２２】本実施形態にかかる電荷保存特性（Ｃｈａ
ｒｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）に優れるマルチレーヤポ
リマーエレクトレットは、図１に示されるように、金属
板１１上に約１２．５〜２５μｍのフルオルエチレンプ
ロピレン（Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐ
ｙｌｅｎｅ ：以下ＦＥＰと称する）フィルム１２を接
着させた後に、その上に高結晶化度（Ｈｉｇｈ Ｃｒｙ
ｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ）を有する３０μｍ〜１００μｍ
のポリテトラフルオルエチレン（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ
Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ：以下ＰＴＦＥと称
する）フィルム２０をラミネート加工により積層した多
層の構成を有する。
ｒｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）に優れるマルチレーヤポ
リマーエレクトレットは、図１に示されるように、金属
板１１上に約１２．５〜２５μｍのフルオルエチレンプ
ロピレン（Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐ
ｙｌｅｎｅ ：以下ＦＥＰと称する）フィルム１２を接
着させた後に、その上に高結晶化度（Ｈｉｇｈ Ｃｒｙ
ｓｔａｌｌｉｎｉｔｙ）を有する３０μｍ〜１００μｍ
のポリテトラフルオルエチレン（Ｐｏｌｙ Ｔｅｔｒａ
Ｆｌｕｏｒｏ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ：以下ＰＴＦＥと称
する）フィルム２０をラミネート加工により積層した多
層の構成を有する。
【００２３】ＦＥＰとＰＴＦＥフィルムにより構成され
るエレクトレットに表面実装技術が適用可能なのは、Ｐ
ＴＦＥが耐熱性に優れ、また、結晶化度（Ｃｒｙｓｔａ
ｌｌｉｎｉｔｙ）が高いからである。ＰＴＦＥフィルム
とＦＥＰフィルムはその製造方法が異なるため、異なる
特性を有する。
るエレクトレットに表面実装技術が適用可能なのは、Ｐ
ＴＦＥが耐熱性に優れ、また、結晶化度（Ｃｒｙｓｔａ
ｌｌｉｎｉｔｙ）が高いからである。ＰＴＦＥフィルム
とＦＥＰフィルムはその製造方法が異なるため、異なる
特性を有する。
【００２４】ＦＥＰフィルムは溶融圧出方法で製造され
るために結晶化度を高くするのが難しく、仮に高い結晶
化度を得られたとしても一つの結晶粒（Ｇｒａｉｎ）が
巨大になるため微細結晶粒を全体的に生成できず、高い
電荷保存特性を得るのが困難である。
るために結晶化度を高くするのが難しく、仮に高い結晶
化度を得られたとしても一つの結晶粒（Ｇｒａｉｎ）が
巨大になるため微細結晶粒を全体的に生成できず、高い
電荷保存特性を得るのが困難である。
【００２５】一方、ＰＴＦＥフィルムの場合は、ＰＴＦ
Ｅ樹脂（Ｒｅｓｉｎ）を成形した後に成形体を薄く切る
方法で製造される。ＰＴＦＥ樹脂は、サイズが１０μｍ
〜２０μｍの非常に微細な結晶の塊りである。また、成
形時に強い圧力と熱を受けて結晶粒がさらに微細に形成
される。このように多量の微細結晶粒が生成されている
ＰＴＦＥ樹脂は、結晶化度が高くなり、電荷保存特性を
向上させることができる。
Ｅ樹脂（Ｒｅｓｉｎ）を成形した後に成形体を薄く切る
方法で製造される。ＰＴＦＥ樹脂は、サイズが１０μｍ
〜２０μｍの非常に微細な結晶の塊りである。また、成
形時に強い圧力と熱を受けて結晶粒がさらに微細に形成
される。このように多量の微細結晶粒が生成されている
ＰＴＦＥ樹脂は、結晶化度が高くなり、電荷保存特性を
向上させることができる。
【００２６】本実施形態にかかるマルチレーヤポリマー
エレクトレットは、図２に示されたように、金属板１１
上にＦＥＰフィルム１２とＰＴＦＥフィルム２０が積層
されたエレクトレット２２と、ポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＴＥ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐ
ｈｔａｌａｔｅ）フィルム１４上に金属１５が蒸着され
た振動板１７と、振動板１７とエレクトレット２２との
間に空間を形成するためのスペーサ１３と、で構成され
る。
エレクトレットは、図２に示されたように、金属板１１
上にＦＥＰフィルム１２とＰＴＦＥフィルム２０が積層
されたエレクトレット２２と、ポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＴＥ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐ
ｈｔａｌａｔｅ）フィルム１４上に金属１５が蒸着され
た振動板１７と、振動板１７とエレクトレット２２との
間に空間を形成するためのスペーサ１３と、で構成され
る。
【００２７】図３は、本実施形態にかかるマルチレーヤ
エレクトレットの製造工程を示す工程図であり、図４
は、本実施形態にかかるマルチレーヤエレクトレットの
製造方法を示す概略図である。
エレクトレットの製造工程を示す工程図であり、図４
は、本実施形態にかかるマルチレーヤエレクトレットの
製造方法を示す概略図である。
【００２８】一般的に、金属板と薄膜（フィルム）の溶
融接着はラミネート加工（Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ）によ
り行われるが、ＰＴＦＥフィルムは溶融点が約３２７℃
と高いため金属板との接着が困難である。また、ＰＴＦ
Ｅフィルムと金属板とが接着されたとしても、ラミネー
ト加工時に強い熱と圧力が加えられるため、エレクトレ
ットの特性である電荷保存特性が著しく減少してしま
う。
融接着はラミネート加工（Ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ）によ
り行われるが、ＰＴＦＥフィルムは溶融点が約３２７℃
と高いため金属板との接着が困難である。また、ＰＴＦ
Ｅフィルムと金属板とが接着されたとしても、ラミネー
ト加工時に強い熱と圧力が加えられるため、エレクトレ
ットの特性である電荷保存特性が著しく減少してしま
う。
【００２９】従って、本実施形態においては、まず接着
性の高いＦＥＰフィルムを金属板の上に接着させた後
に、ＦＥＰフィルム上に再びＰＴＦＥフィルムを接着さ
せて多層のエレクトレット（マルチレーヤエレクトレッ
ト）を構成する。ＦＥＰとＰＴＦＥは同一のフルオル
（Ｆｌｕｏｒｏ）化系列であるため、熱と圧力を加える
と強い接着力を有する特性がある。また、ＦＥＰフィル
ム上にＰＴＦＥフィルムが接着されたマルチレーヤ（Ｆ
ＥＰ−ＰＴＦＥ）ポリマーエレクトレットは電荷保存特
性に非常に優れるといった長所を有する。ＰＴＦＥフィ
ルムの電荷保存特性が優れているのは、前述したように
結晶化度が高いからである。結晶化度が高いと、物質の
内部には多くの結晶粒界（Ｇｒａｉｎ Ｂｏｕｎｄａｒ
ｙ）が存在するようになるが、これら結晶粒界は充電時
に電子が移動する経路となり、また電子が安定的にトラ
ップ（Ｔｒａｐ）されるトラッピングサイト（Ｔｒａｐ
ｐｉｎｇ Ｓｉｔｅ）にもなり得る。したがって、電荷
が安定的に物質内に残留することになり、エレクトレッ
トの電荷保存特性が増加する。
性の高いＦＥＰフィルムを金属板の上に接着させた後
に、ＦＥＰフィルム上に再びＰＴＦＥフィルムを接着さ
せて多層のエレクトレット（マルチレーヤエレクトレッ
ト）を構成する。ＦＥＰとＰＴＦＥは同一のフルオル
（Ｆｌｕｏｒｏ）化系列であるため、熱と圧力を加える
と強い接着力を有する特性がある。また、ＦＥＰフィル
ム上にＰＴＦＥフィルムが接着されたマルチレーヤ（Ｆ
ＥＰ−ＰＴＦＥ）ポリマーエレクトレットは電荷保存特
性に非常に優れるといった長所を有する。ＰＴＦＥフィ
ルムの電荷保存特性が優れているのは、前述したように
結晶化度が高いからである。結晶化度が高いと、物質の
内部には多くの結晶粒界（Ｇｒａｉｎ Ｂｏｕｎｄａｒ
ｙ）が存在するようになるが、これら結晶粒界は充電時
に電子が移動する経路となり、また電子が安定的にトラ
ップ（Ｔｒａｐ）されるトラッピングサイト（Ｔｒａｐ
ｐｉｎｇ Ｓｉｔｅ）にもなり得る。したがって、電荷
が安定的に物質内に残留することになり、エレクトレッ
トの電荷保存特性が増加する。
【００３０】図３を参照すると、本実施形態にかかるマ
ルチレーヤエレクトレットを製造する工程は、金属板上
にＦＥＰフィルムを接着する１次ラミネート加工工程
（Ｓ１およびＳ２）と、ＦＥＰフィルム上に再びＰＴＦ
Ｅフィルムを接着する２次ラミネート加工工程（Ｓ３お
よびＳ４）と、冷却工程（Ｓ５）と、荷電工程（Ｓ６）
と、から成る。
ルチレーヤエレクトレットを製造する工程は、金属板上
にＦＥＰフィルムを接着する１次ラミネート加工工程
（Ｓ１およびＳ２）と、ＦＥＰフィルム上に再びＰＴＦ
Ｅフィルムを接着する２次ラミネート加工工程（Ｓ３お
よびＳ４）と、冷却工程（Ｓ５）と、荷電工程（Ｓ６）
と、から成る。
【００３１】一次ラミネート加工工程は、図４に図示さ
れたように、金属板１１上にロールに巻かれたＦＥＰフ
ィルム１２を積層した後、誘導加熱ローラ５２と加圧ロ
ーラ５４との間を通過させて溶融接着されるようにす
る。この時、ＦＥＰフィルムの厚さは１２．５μｍ〜２
５μｍであるのが望ましい。
れたように、金属板１１上にロールに巻かれたＦＥＰフ
ィルム１２を積層した後、誘導加熱ローラ５２と加圧ロ
ーラ５４との間を通過させて溶融接着されるようにす
る。この時、ＦＥＰフィルムの厚さは１２．５μｍ〜２
５μｍであるのが望ましい。
【００３２】すなわち、段階Ｓ１にて、まず、金属板１
１上にロール形態で巻かれたＦＥＰフィルム１２を解い
て積層する。次に、段階Ｓ２にて、金属板１１の下面か
らは誘導加熱ローラ５２にて熱を加えると同時に、金属
板１１に積層されているＦＥＰフィルム１２の上面から
は加圧ローラ５４で圧力を加えながら、ローラを通過さ
せて金属板１１とＦＥＰフィルム１２を溶融接着させ
る。この時、加圧ローラ５４の圧力は約１０Ｋｇｆ〜１
００Ｋｇｆであり、誘導加熱ローラ５２の加熱温度は３
３０℃〜４００℃であるのが望ましい。このように圧力
を加えると同時に高温で加熱することにより、ＦＥＰフ
ィルムと金属板が接触される部分では全体的に溶融が生
じ、ＦＥＰフィルムの内部では部分的な溶融が生じる。
１上にロール形態で巻かれたＦＥＰフィルム１２を解い
て積層する。次に、段階Ｓ２にて、金属板１１の下面か
らは誘導加熱ローラ５２にて熱を加えると同時に、金属
板１１に積層されているＦＥＰフィルム１２の上面から
は加圧ローラ５４で圧力を加えながら、ローラを通過さ
せて金属板１１とＦＥＰフィルム１２を溶融接着させ
る。この時、加圧ローラ５４の圧力は約１０Ｋｇｆ〜１
００Ｋｇｆであり、誘導加熱ローラ５２の加熱温度は３
３０℃〜４００℃であるのが望ましい。このように圧力
を加えると同時に高温で加熱することにより、ＦＥＰフ
ィルムと金属板が接触される部分では全体的に溶融が生
じ、ＦＥＰフィルムの内部では部分的な溶融が生じる。
【００３３】二次ラミネート加工工程は、図４に図示さ
れたように、一次ラミネート加工工程でＦＥＰフィルム
１２が溶融接着された金属板１１のＦＥＰフィルム上に
ロールに巻かれたＰＴＦＥフィルム２０を積層した後、
誘導加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間を通過しな
がら溶融接着されるようにする。この時、ＰＴＦＥフィ
ルムの厚さは３０μｍ〜１００μｍであるのが望まし
い。
れたように、一次ラミネート加工工程でＦＥＰフィルム
１２が溶融接着された金属板１１のＦＥＰフィルム上に
ロールに巻かれたＰＴＦＥフィルム２０を積層した後、
誘導加熱ローラ５２と加圧ローラ５４との間を通過しな
がら溶融接着されるようにする。この時、ＰＴＦＥフィ
ルムの厚さは３０μｍ〜１００μｍであるのが望まし
い。
【００３４】すなわち、段階Ｓ３にて、まず、金属板１
１に接着されたＦＥＰフィルム１２上に、ロール形態で
巻かれたＰＴＦＥフィルム２０を解いて積層する。次
に、段階Ｓ４にて、金属板１１の下面からは誘導加熱ロ
ーラ５２にて熱を加えると同時に、ＦＥＰフィルム１２
上に積層されているＰＴＦＥフィルム２０の上面からは
加圧ローラ５４で圧力を加えながら、ローラを通過させ
て金属板１１に接着されたＦＥＰフィルム１２とＰＴＦ
Ｅフィルム２０を溶融接着させる。この時、加圧ローラ
５４による圧力は約３０Ｋｇｆ〜１５０Ｋｇｆであり、
誘導加熱ローラ５２の加熱温度は４００℃〜５００℃で
あるのが望ましい。
１に接着されたＦＥＰフィルム１２上に、ロール形態で
巻かれたＰＴＦＥフィルム２０を解いて積層する。次
に、段階Ｓ４にて、金属板１１の下面からは誘導加熱ロ
ーラ５２にて熱を加えると同時に、ＦＥＰフィルム１２
上に積層されているＰＴＦＥフィルム２０の上面からは
加圧ローラ５４で圧力を加えながら、ローラを通過させ
て金属板１１に接着されたＦＥＰフィルム１２とＰＴＦ
Ｅフィルム２０を溶融接着させる。この時、加圧ローラ
５４による圧力は約３０Ｋｇｆ〜１５０Ｋｇｆであり、
誘導加熱ローラ５２の加熱温度は４００℃〜５００℃で
あるのが望ましい。
【００３５】このようなラミネート加工工程では、フィ
ルムの金属板との接触面や、フィルムとフィルムとの接
触面で、全体的な溶融あるいは部分的な溶融が生じる。
この時、部分的に溶融された界面では高分子の非晶質と
格子が融和されておらず、このような状態の界面に電荷
がトラップされることを利用して、この界面の位置と大
きさを制御することによりエレクトレットの電荷保存特
性を向上させることができる。
ルムの金属板との接触面や、フィルムとフィルムとの接
触面で、全体的な溶融あるいは部分的な溶融が生じる。
この時、部分的に溶融された界面では高分子の非晶質と
格子が融和されておらず、このような状態の界面に電荷
がトラップされることを利用して、この界面の位置と大
きさを制御することによりエレクトレットの電荷保存特
性を向上させることができる。
【００３６】段階Ｓ５では、溶融接着された金属板１１
とＦＥＰフィルム１２とＰＴＦＥフィルム２０とから成
るエレクトレット２２を、冷却器５６にて冷却する。こ
のとき、冷却速度を制御することにより、前述した界面
の位置と大きさを制御することができる。
とＦＥＰフィルム１２とＰＴＦＥフィルム２０とから成
るエレクトレット２２を、冷却器５６にて冷却する。こ
のとき、冷却速度を制御することにより、前述した界面
の位置と大きさを制御することができる。
【００３７】最後に、段階Ｓ６の荷電工程にて、積層さ
れたフィルムを充電してフィルム内に電荷を蓄える。
れたフィルムを充電してフィルム内に電荷を蓄える。
【００３８】前述した、連続する一連のエレクトレット
製造工程においては、ラインの移送速度（作業速度）
は、０．３ｍ／ｍｉｎ〜０．７ｍ／ｍｉｎであることが
望ましい。
製造工程においては、ラインの移送速度（作業速度）
は、０．３ｍ／ｍｉｎ〜０．７ｍ／ｍｉｎであることが
望ましい。
【００３９】
【発明の効果】本発明にかかるフルオルエチレンプロピ
レン（ＦＥＰ）とポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）で製造されたマルチレーヤポリマーエレクトレット
は、ＰＴＦＥが耐熱性に優れるので、表面実装技術（Ｓ
ＭＴ）による部品のハンダ付けが可能となる。また、Ｐ
ＴＦＥは結晶化度が高いので内部に多くの結晶粒界が存
在し、これにより電荷保存特性が増加して多くの電荷を
蓄えられるようになり、エレクトレットの性能を向上さ
せる。
レン（ＦＥＰ）とポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）で製造されたマルチレーヤポリマーエレクトレット
は、ＰＴＦＥが耐熱性に優れるので、表面実装技術（Ｓ
ＭＴ）による部品のハンダ付けが可能となる。また、Ｐ
ＴＦＥは結晶化度が高いので内部に多くの結晶粒界が存
在し、これにより電荷保存特性が増加して多くの電荷を
蓄えられるようになり、エレクトレットの性能を向上さ
せる。
【００４０】また、本発明にかかるマルチレーヤポリマ
ーエレクトレットは、ポリマーであるため加工性に非常
に優れるので、製造工程を簡素化でき、製造費用も削減
できる、という利点がある。
ーエレクトレットは、ポリマーであるため加工性に非常
に優れるので、製造工程を簡素化でき、製造費用も削減
できる、という利点がある。
【００４１】また、マルチレーヤポリマーエレクトレッ
トは、既存のエレクトレットコンデンサーマイクロホン
（ＥＣＭ）で使用されているバックエレクトレットと形
態が同一であるため、既存のあらゆるエレクトレットコ
ンデンサーマイクロホンに適用することができる。
トは、既存のエレクトレットコンデンサーマイクロホン
（ＥＣＭ）で使用されているバックエレクトレットと形
態が同一であるため、既存のあらゆるエレクトレットコ
ンデンサーマイクロホンに適用することができる。
【００４２】以上、本発明に係る好適な実施の形態につ
いて説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。
当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術思想
の範囲内において、各種の修正例および変更例を想定し
得るものであり、それらの修正例および変更例について
も本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
いて説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。
当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術思想
の範囲内において、各種の修正例および変更例を想定し
得るものであり、それらの修正例および変更例について
も本発明の技術範囲に包含されるものと了解される。
【図１】本実施形態にかかるマルチレーヤエレクトレッ
トの製造概念を示す概略図である。
トの製造概念を示す概略図である。
【図２】本実施形態にかかるマルチレーヤエレクトレッ
トの構造を示す断面図である。
トの構造を示す断面図である。
【図３】本実施形態にかかるマルチレーヤエレクトレッ
トの製造工程を示す工程図である。
トの製造工程を示す工程図である。
【図４】本実施形態にかかるマルチレーヤエレクトレッ
トの製造方法を示す概略図である。
トの製造方法を示す概略図である。
【図５】従来のマイクロホン用のバックエレクトレット
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
１１ 金属板
１２ ＦＥＰフィルム
１３ スペーサ
１４ ＰＥＴフィルム
１５ 金属
１７ 振動板
２０ ＰＴＦＥフィルム
１６,２２ エレクトレット
５２ 誘導加熱ローラ
５４ 加圧ローラ
５６ 冷却器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｂ２９Ｋ 105:22 Ｂ２９Ｋ 105:22
Ｆターム(参考） 4F100 AB01A AK17B AK18C BA03
BA07 BA10A BA10C EJ192
EJ461 EJ613 GB41 JG03
JG10 YY00B YY00C
4F211 AA16 AA17 AC03 AD03 AG01
AG03 AH39 TA01 TC05 TD11
TN16 TQ03 TW50
5D021 CC03 CC20
Claims (5)
- 【請求項１】 金属板上に厚さが約１２．５μｍ〜２５
μｍのフルオルエチレンプロピレン（ＦＥＰ）フィルム
が溶融接着されていて、前記ＦＥＰフィルム上に厚さが
約３０μｍ〜１００μｍのポリテトラフルオルエチレン
（ＰＴＦＥ）フィルムが溶融接着されていることを特徴
とする超高電荷保存特性を有する多層エレクトレット。 - 【請求項２】 前記ＰＴＦＥフィルムは、ＰＴＦＥ樹脂
を成形し、前記成形されたＰＴＦＥ樹脂を薄く切ること
により製造されることを特徴とする請求項１に記載の超
高電荷保存特性を有する多層エレクトレット。 - 【請求項３】 金属板上にＦＥＰフィルムを積層する第
１の段階と、 前記積層されたＦＥＰフィルムが前記金属板と接着する
ように、前記ＦＥＰフィルムが積層された金属板を高温
で加熱すると共に高圧を加えて溶融接着する第２の段階
と、 前記金属板に接着されたＦＥＰフィルム上にＰＴＦＥフ
ィルムを積層する第３の段階と、 前記積層されたＰＴＦＥフィルムが前記ＦＥＰフィルム
と接着するように、前記ＰＴＦＥフィルムが積層された
金属板を高温で加熱すると共に高圧を加えて溶融接着す
る第４の段階と、 溶融接着された前記板を冷却する第５の段階と、 冷却されたエレクトレットを荷電する第６の段階と、 を含むことを特徴とする超高電荷保存特性を有する多層
エレクトレットの製造方法。 - 【請求項４】 前記第４の段階は加圧ローラによる圧力
が約３０Ｋｇｆ〜１５０Ｋｇｆであり、誘導加熱ローラ
による加熱温度が４００℃〜５００℃であることを特徴
とする請求項３に記載の超高電荷保存特性を有する多層
エレクトレットの製造方法。 - 【請求項５】 前記製造方法は作業速度が０．３ｍ／ｍ
ｉｎ〜０．７ｍ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項
３に記載の超高電荷保存特性を有する多層エレクトレッ
トの製造方法。
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