JP2006287279A - 耐熱性帯電樹脂体の製造方法及び耐熱性帯電樹脂体を用いたエレクトレットコンデンサマイクロホン及びその製造方法。 - Google Patents
耐熱性帯電樹脂体の製造方法及び耐熱性帯電樹脂体を用いたエレクトレットコンデンサマイクロホン及びその製造方法。 Download PDFInfo
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Abstract
従来の有機質エレクトレット材を用いたエレクトレットコンデンサマイクロホン等のエレメントは耐熱性に問題があり、装置に実装する場合に高温実装を行なうと着電したエレクトレット層の電荷の減衰が激しく、エレメントとしての性能が維持できなくなるため、リフロー実装が出来ないという問題がある。
【解決手段】
フッ素を含有する樹脂体に、結晶融点以上の温度で酸素不存在下において電離性放射線を照射することによって架橋した改質フッ素樹脂を構成し、該改質フッ素樹脂に着電処理を行なって耐熱性帯電樹脂体を製造する。
【選択図】 図1
Description
従来のエレクトレットコンデンサマイクロホン(以下ECMと略記する)は、例えば特開2002−345087号公報に開示されている如く、帯電樹脂体であるエレクトレット層の形成には金属製の背極基板上に樹脂層を形成し、この樹脂層に帯電処理を行なうことによりエレクトレット層を形成する方式(図3参照)や、樹脂製またはセラミック製の背極基板上に背極電極を膜形成し(図8参照)、この背極電極上に前記エレクトレット層を形成する方式が行われている。そして、前記背極基板を振動膜ユニット、スペーサ、外部接続電極を有する回路基板等と積層して一体化することによりECMを完成させている。
すなわち、市場ニーズとしては実装コストの面からリフロー装置による半田実装が求められているが、このリフロー装置による半田実装は150℃〜200℃程度のプリヒートを90秒〜120秒行い、その後230℃〜260℃の高温で10秒間程度リフローされるため、この高温条件によって前記ECMのエレクトレット層に着電されている電荷が減衰することで、マイクロホンとしての性能が維持できなくなるという問題がある。
すなわち、特許第3317452号公報にはPTFE等のフッ素を含有する樹脂体をその結晶融点以上の温度で、かつ酸素不存在下において所定量の電離性放射線を照射して架橋させた改質フッ素樹脂が開示されており、さらに特開平11−49867号公報にはFEPに結晶融点付近の温度で、かつ酸素不存在下において所定量の電離性放射線を照射して架橋させた改質フッ素樹脂が開示されている。
すなわち、架橋させた改質フッ素樹脂が放射線環境下等の悪い環境でも高い耐熱特性を示すということは、前記改質フッ素樹脂を帯電させた帯電樹脂体をエレクトレット層として用いることにより、リフロー条件下での電荷減衰の防止に効果があるものと想定した。
さらに工程J3は耐熱性帯電樹脂体の製造工程であり、前記工程J2の改質フッ素樹脂に着電処理を行なって耐熱性帯電樹脂体が完成する。
さらに、前記背極基板3を着電装置に投入することにより、改質フッ素樹脂に着電処理を行って耐熱性帯電樹脂体を完成させる。この耐熱性帯電樹脂体がエレクトレット層5となって耐熱性に優れた背極基板3を完成させる。
そして、この完成されたECM1は携帯電話等の装置に実装されることになるが、前記装置内のマザーボードに形成された配線電極に対して、前記ECM1の出力電極2bを半田接続する場合、リフロー装置による150℃〜200℃程度のプリヒートを90秒〜120秒行い、その後10秒間程度の230℃以上の高温処理を行っても、後述する如く前記耐熱性帯電樹脂体であるエレクトレット層5の着電状態の劣化が小さく問題とはならない。
図4(A)〜(D)は製造工程で用いる各集合部品の斜視図である。図(A)の集合振動膜ユニット7Lは、図3の振動膜ユニット7に相当する領域を格子状に多数含む大型の集合体で、下面に振動膜10を接合してある。同様に図(B)の集合スペーサ6Lは、図3のスペーサ6の領域を格子状に多数含む集合体である。
図8において工程E1は集合振動膜ユニット7Lの製造工程であり、絶縁材料の集合振動膜支持枠に導電性の振動膜を接着して一体化する。工程E2は集合スペーサ6Lの製造工程であり、スペーサ素材に複数の開孔を形成する。
さらに、このEB照射処理を行なった集合背極基板3Lを着電装置に投入することにより、EB照射処理によって改質フッ素樹脂に変化したエレクトレット層に着電を施して耐熱性の集合背極基板3Lを完成させる。
表1のEB処理条件に示す如く、温度を260℃,280℃,300℃の3温度とし、各温度に対してEB照射の線量を10kGy、50kGy、100kGyの3レベルで照射し、資料記号に示すA1〜C3の9種類のサンプルを作成した。尚前記の温度条件は300℃以上の高温にするとFEPが軟化して変形が大きくなり、製造上の不都合が生ずるので300℃迄とした。また資料番号Dは比較のために示した未処理の現状品である。
さらに、EB処理条件毎の効果を比較してみると、温度条件に付いては資料記号Cの300℃が1番良く、資料記号Bの280℃が2番目で、資料記号Aの260℃が3番目であることがわかる。さらにEB照射の線量条件としては、資料記号Bは少し異なる結果となっているが、資料記号A,Cについては10kGyが1番良く、50kGyが2番目ではあるがかなり良く、100kGyは3番目でやや劣っていることがわかる。
また各サンプルについては、60℃、湿度95%の環境下での耐湿試験を行なったが、いずれのサンプルについても、60時間放置後の残存率は95%〜97%、さらに300時間放置後での残存率は93%〜95%であり、まったく問題は無かった。
また本実施形態においては、フッ素含有樹脂体としてFEPに付いて示したが、PTFE及びPFAに付いても同様の結果がえられた。
図9において工程E1の集合振動膜ユニット7Lの製造工程、工程E2の集合スペーサ6Lの製造工程、工程E4の集合回路基板2Lの製造工程、工程5の集合ECM製造工程、工程6の完成ECM製造工程はいずれも図8と同じ工程であり、工程E3の集合背極基板3Lの製造工程のみが図8と異なるものである。すなわち第3の実施の形態における集合背極基板3Lの製造工程は、前記EB照射処理時の高温によるエレクトレット層の変形を考慮したものである。
尚、このエレクトレット材に予めEB照射処理を行なう方式の場合は、EB照射処理時の熱変形があっても冷却後に型抜きを行なってエレクトレット層の形状を整えることが出来るため、EB照射処理時の温度条件を300℃〜330℃と少し高くすることが可能となる。
2 回路基板
3 背極基板
4 背極電極
5 エレクトレット層
6 スペーサ
7 振動膜ユニット
8 振動膜支持枠
2L 集合回路基板
3L 集合背極基板
6L 集合スペーサ
7L 集合振動膜ユニット
Claims (13)
- フッ素を含有する樹脂体に、結晶融点以上の温度で酸素不存在下において電離性放射線を照射することによって架橋した改質フッ素樹脂を構成し、該改質フッ素樹脂に着電処理を行なうことを特徴とする耐熱性帯電樹脂体の製造方法。
- 前記フッ素を含有する樹脂体がポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体のいずれか1つである請求項1記載の耐熱性帯電樹脂体の製造方法。
- 前記フッ素を含有する樹脂体がシート状、フイルム状または繊維状である請求項1記載の耐熱性帯電樹脂体の製造方法。
- 前記改質フッ素樹脂の処理条件が温度280℃〜330℃、酸素濃度100ppm以下において10kGy〜100kGyの電離性放射線を照射する、請求項1乃至3のいずれか1項記載の耐熱性帯電樹脂体の製造方法。
- 前記改質フッ素樹脂は着電処理によって負の電荷を保持する請求項1乃至4のいずれか1項記載の耐熱性帯電樹脂体の製造方法。
- フッ素を含有する樹脂体は金属または樹脂またはセラミックよりなる基体上に形成されたフイルム層である請求項1乃至5のいずれか1項記載の耐熱性帯電樹脂体の製造方法。
- 半導体等の電気エレメント、背極電極、エレクトレット層、スペーサ、振動膜を有するエレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、前記エレクトレット層がフッ素を含有する樹脂体に、結晶融点以上の温度で酸素不存在下において電離性放射線を照射することによって架橋した改質フッ素樹脂に着電処理を行なった耐熱性帯電樹脂体であるエレクトレットコンデンサマイクロホン。
- 前記フッ素を含有する樹脂体がポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体のいずれか1つである請求項7記載のエレクトレットコンデンサマイクロホン。
- 半導体等の電気エレメント、背極電極、エレクトレット層、スペーサ、振動膜を有するエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法において、前記背極電極上にフッ素を含有する樹脂体の樹脂層を形成する工程と、前記背極電極上の樹脂層に該樹脂層の結晶融点以上の温度で、かつ酸素不存在下において電離性放射線を照射することにより架橋した改質フッ素樹脂層を形成する工程と、前記改質フッ素樹脂層に着電してエレクトレット層を形成する工程とを有することを特徴とするエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。
- 半導体等の電気エレメントを実装した多数の電気回路基板が縦横に並んで一体化している形状の集合電気回路基板を作成する工程と、前記背極電極を有する多数の背極基板が縦横に並んで一体化している形状の集合背極基板を作成する工程と、前記集合背極基板の各背極電極上にフッ素を含有する樹脂体の樹脂層を形成する工程と、前記集合背極基板の各背極電極上に形成された樹脂層に、該樹脂層の結晶融点以上の温度で、かつ酸素不存在下において電離性放射線を照射することにより架橋した改質フッ素樹脂層を形成する工程と、前記改質フッ素樹脂層に着電してエレクトレット層を形成する工程と、多数のスペーサが縦横に並んで一体化している形状の集合スペーサを作成する工程と、多数の振動膜支持枠が縦横に並んで一体化している形状で、片面に振動膜素材を張った集合振動膜ユニットを作成する工程と、それぞれ製作したこれら各集合体を接合して積層集合体とし、該積層集合体を切断することにより、分割された各小片がエレクトレットコンデンサマイクロホンとなることを特徴とする請求項9記載のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。
- 半導体等の電気エレメントを実装した多数の電気回路基板が縦横に並んで一体化している形状の集合電気回路基板を作成する工程と、前記背極電極を有する多数の背極基板が縦横に並んで一体化している形状の集合背極基板を作成する工程と、フッ素を含有する樹脂体の樹脂シートを、該樹脂シートの結晶融点以上の温度で、かつ酸素不存在下において電離性放射線を照射することにより架橋した改質フッ素樹脂シートを形成する工程と、前記改質フッ素樹脂シートを型抜きしてエレクトレット層を形成する工程と、前記エレクトレット層を前記集合背極基板の各背極電極上に積層一体化する工程と、前記改質フッ素樹脂よりなるエレクトレット層に着電処理を行なう工程と、多数のスペーサが縦横に並んで一体化している形状の集合スペーサを作成する工程と、多数の振動膜支持枠が縦横に並んで一体化している形状で、片面に振動膜素材を張った集合振動膜ユニットを作成する工程と、それぞれ製作したこれら各集合体を接合して積層集合体とし、該積層集合体を切断することにより、分割された各小片がエレクトレットコンデンサマイクロホンとなることを特徴とする請求項9記載のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。
- 前記フッ素を含有する樹脂体がポリテトラフルオロエチレン、フッ化エチレンプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体のいずれか1つである請求項9乃至11のいずれか1項記載のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。
- 前記改質フッ素樹脂の処理条件が温度280℃〜330℃、酸素濃度100ppm以下において10kGy〜100kGyの電離性放射線を照射することを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項記載のエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。
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