JP3538707B2 - シリコーンゴム硬化方法および硬化装置 - Google Patents
シリコーンゴム硬化方法および硬化装置Info
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Description
リコーンゴムで被覆した後、その周囲を外装樹脂で被覆
した圧電部品などに使用されるシリコーンゴム硬化装置
に関するものである。
開平1−228310号公報に記載のように、リード端
子を取り付けた圧電素子の周囲に、シリコーンゴムなど
の弾性材料を塗布して被覆し、その外周を外装樹脂で封
止したものが知られている。シリコーンゴムは、外装樹
脂の収縮応力により圧電素子の振動特性が変化するのを
抑制する効果と、圧電素子の波形歪みを抑えるダンピン
グ効果とを有している。
リードフレームに圧電素子を取り付け、リードフレーム
を治具に保持した状態で、圧電素子の周囲にシリコーン
ゴムをディッピングにより塗布し、オーブンで加熱硬化
させる。その後、治具に保持したままで、シリコーンゴ
ムの周囲にエポキシ樹脂をディッピングにより塗布し、
再びオーブンで加熱硬化させることにより、外装樹脂層
を形成する。その後、リードフレームを治具から取り外
し、リードフレームからリード端子を分離することによ
り、圧電部品を得ることができる。このように複数の圧
電素子を治具に保持したまま一連の工程を実施すること
で、量産性を高めるとともに、均質な製品を得ることが
できる。
のシリコーンゴムをオーブンで加熱硬化させる場合、熱
風による直接伝熱を利用しており、150〜160℃の
温度で、30分〜1時間加熱するのが一般的である。と
ころが、圧電素子(例えば圧電セラミック素子など)を
このような高温下で長い時間さらすと、圧電特性が劣化
(デイポール)するという問題がある。
を保持した状態でシリコーンゴムの塗布や外装樹脂の形
成などを行う方法では、オーブンで加熱硬化させる場合
も、圧電素子を支持した治具が加熱炉内に挿入されるの
で、圧電素子だけでなく治具も加熱しなければならな
い。しかし、圧電素子に比べて治具の方が熱容量がはる
かに大きいので、加熱時間を必要とするとともに、炉外
に排出した後、治具の冷却時間を必要とし、シリコーン
ゴムの硬化処理に長時間を必要とするという問題があ
る。さらに、従来の加熱硬化装置の場合、ヒータやファ
ンなどの設備が大がかりとなり、搬送系も含めると、コ
スト高になる欠点があった。
劣化を招かず、加熱硬化処理を短時間で実施でき、生産
効率を向上させることができるシリコーンゴム硬化方法
および硬化装置を提供することにある。
め、請求項1に記載の発明は、複数の圧電素子を治具に
支持する工程と、治具に支持された圧電素子の外周面に
シリコーンゴムを塗布する工程と、圧電素子の外周面に
塗布された未硬化状態のシリコーンゴムに遠赤外線を照
射し、シリコーンゴムを硬化させる工程とを有し、上記
遠赤外線は、7〜15μmの波長を含むことを特徴とす
るシリコーンゴム硬化方法を提供する。また、請求項2
に記載の発明は、圧電素子の外周面に塗布されたシリコ
ーンゴムを硬化させるための装置であって、外周面に未
硬化状態のシリコーンゴムが塗布された圧電素子を支持
し、遠赤外線を反射する性質を有する治具と、圧電素子
の外周面に塗布された未硬化状態のシリコーンゴムに遠
赤外線を照射し、シリコーンゴムを硬化させる遠赤外線
発生装置とを備え、上記遠赤外線発生装置から照射され
る遠赤外線は、7〜15μmの波長を含むことを特徴と
するシリコーンゴム硬化装置を提供する。
した状態で、圧電素子の外周面に未硬化状態のシリコー
ンゴムを塗布した後、遠赤外線発生装置の場所へ搬送す
る。ここで、遠赤外線発生装置から圧電素子に対して遠
赤外線を照射すると、遠赤外線は治具や圧電素子には吸
収されず、専ら圧電素子に塗布されたシリコーンゴムに
吸収される。そのため、圧電素子は発熱せず、圧電特性
が劣化(デイポール)することがない。また、熱容量の
大きな治具も発熱しないので、加熱時間および硬化処理
後の冷却期間を短くできる。遠赤外線はシリコーンゴム
の内部から発熱させるので、硬化が均等に進み、シリコ
ーンゴム全体を均等に硬化させることができる。
れる遠赤外線は、7〜15μmの波長を含んでいる。遠
赤外線の波長は、一般に5〜1000μm程度である
が、そのうちシリコーンゴムの吸収スペクトルは7〜1
5μmが最も高い。この波長範囲を含む遠赤外線を照射
することで、遠赤外線がシリコーンゴムに効果的に吸収
され、圧電素子や治具などに殆ど吸収されないので、熱
効率が良好となる。
ゴム硬化装置で使用されるワークWの一例を示す。この
実施例のワークWは、リード端子付きの圧電部品であ
る。この圧電部品Wは、例えば厚み滑り振動素子よりな
る短冊状の圧電セラミック素子1と3本のリード端子2
〜4とを備えている。リード端子2〜4を固着した圧電
素子1の両端部であって、少なくとも両端エッジ部を含
む部位が、第1のシリコーンゴム5によって被覆されて
いる。第1のシリコーンゴム5で被覆された圧電セラミ
ック素子1の周囲全体が第2のシリコーンゴム6によっ
て被覆され、さらにその周囲全体がエポキシ樹脂などの
外装樹脂7によって被覆されている。
の収縮応力の影響を最も受けやすい両端エッジ部には二
重のシリコーンゴム被膜5,6が形成されるので、温度
変化により外装樹脂7の収縮応力が変化しても、応力変
化を吸収でき、温度による特性変化を解消できる。ま
た、圧電部品Wのダンピング効果は第2のシリコーンゴ
ム6によって確保されるので、波形歪みなどが発生しな
いなどの特徴を有する。
電素子1をリードフレーム8に取り付けた状態で、治具
10に整列保持される。この実施例の治具10は、例え
ば特許第2581342号公報に開示された治具であ
り、非磁性の硬質基板11の上面にリードフレーム8の
帯部を保持する保持溝12が複数本形成され、磁石(図
示せず)によって磁性リードフレーム8を複数本並列に
吸着保持するものである。治具10の硬質基板11は遠
赤外線を反射する性質を有する材料、例えばアルミニウ
ムなどの光沢のある金属板で構成されている。
品Wは、第1のシリコーンゴム5の塗布工程へ送られ、
第1のシリコーンゴム5を点滴状に塗布した後、後述す
るシリコーンゴム硬化装置へ送られ、未硬化状態の第1
のシリコーンゴム5が加熱硬化される。その後、第2の
シリコーンゴム6の塗布工程へ送られ、第2のシリコー
ンゴム6をディッピングなどにより塗布した後、再び後
述するシリコーンゴム硬化装置へ送られ、未硬化状態の
第2のシリコーンゴム6が加熱硬化される。
ム硬化装置の一例を示す。20はワークWを搭載した治
具10を矢印方向に搬送するコンベアであり、コンベア
20の中間位置には、シリンダなどの昇降装置21によ
って上下に駆動されるプッシャ22が設けられている。
プッシャ22は図4に示すように、一対のコンベア20
の間を昇降し、治具10を水平に持ち上げる機能を有す
る。
置されている。硬化炉23の炉壁は、後述するヒータ2
4の表面温度ばらつきを抑えるために、断熱材で構成さ
れている。硬化炉23の下面には、治具10を挿入自在
な開口部23aが設けられている。硬化炉23の内部に
は、発熱面24aを下方に向けて遠赤外線パネルヒータ
24が水平に固定されている。遠赤外線パネルヒータ2
4の発熱面24aは、上記治具10より広い面積を有し
ており、照射される遠赤外線の波長はシリコーンゴムの
吸収スペクトルに応じた波長に設定されている。
下面を支える支持手段(図示せず)が設けられ、プッシ
ャ22によって治具10を硬化炉23の内部に挿入した
時、支持手段が治具10の下面を支え、治具10を遠赤
外線パネルヒータ24の発熱面に対して水平に支持する
機能を有する。硬化炉23の下側には、図示しない駆動
手段によって開閉作動されるシャッタ25が設けられて
いる。シャッタ25は硬化炉23の開口部23aを閉鎖
し、外気の流入を防止するものである。
化装置の作動を説明する。まず、コンベア20の上に治
具10を載せて矢印方向へ搬送し、硬化炉23の下方位
置で停止させる。次に、シャッタ25を開くとともに、
昇降装置21を駆動し、プッシャ22によって治具10
をコンベア20から持ち上げ、治具10を硬化炉23の
開口部23aから内部へ挿入する。治具10を硬化炉2
3に挿入した後、支持手段によって治具10の下面を支
え、治具10を遠赤外線パネルヒータ24の発熱面24
aに対して水平に支持する。そして、シャッタ25は硬
化炉23の開口部23aを閉鎖する。次に、遠赤外線パ
ネルヒータ24によって治具10上に配列されたワーク
Wに遠赤外線を照射し、ワークWに塗布されたシリコー
ンゴム5,6を硬化させる。特に、照射される遠赤外線
が7〜15μmの範囲の波長を含むようにすれば、シリ
コーンゴム5,6を効果的に加熱でき、治具10や圧電
部品Wを殆ど加熱せずに済む。シリコーンゴム5,6を
加熱硬化させた後、シャッタ25を開き、昇降装置21
によってプッシャ22を上昇させて硬化炉23内の治具
10の底面を支え、プッシャ22を下降させて治具10
を硬化炉23から取り出し、シャッタ25を閉じる。そ
して、治具10をコンベア20上に載せ、コンベア20
を駆動して矢印方向へ搬出する。
ニウム粉末、圧電部品Wを構成するセラミックス粉末、
端子2〜4を構成するSn粉末、およびシリコーンゴム
の赤外線吸収特性を測定したものである。図において、
横軸は赤外線の波長、縦軸は赤外線の吸光度を示す。シ
リコーンゴムは遠赤外線領域(波長:5〜1000μ
m)に吸収スペクトルを持つことがわかる。特に、7〜
15μmの範囲に吸収スペクトルのピークが存在する。
これに対し、他の材料では遠赤外線領域にほとんど吸収
スペクトルを持たないため、加熱されにくい。したがっ
て、遠赤外線を照射すれば、シリコーンゴムのみを選択
的に加熱できることがわかる。
り、次のような作用効果を有する。 (1)シリコーンゴムを短時間で硬化できること。 上記のようにシリコーンゴムは遠赤外線をよく吸収する
ので、短時間で効率よく昇温できる。温度の立ち上がり
が早い分、硬化時間を短縮できる。また、シリコーンゴ
ムだけが昇温するので、シリコーンゴムの硬化温度を高
く設定することができ、硬化時間を大幅に短縮できる。
例えば、従来のようなオーブンを用いた硬化装置の場
合、シリコーンゴムを160℃で加熱硬化させるために
10分必要としていたのに対し、本発明の遠赤外線パネ
ルヒータを用いると、約90秒で済む。 (2)加熱硬化時間の短縮 上記のように治具10は遠赤外線の吸収が悪く、遠赤外
線の照射が短時間のため殆ど加熱されない。したがっ
て、治具10を冷却せずにそのまま連続的に使用でき
る。これによって、加熱硬化時間を短縮できる。 (3)設備コストの低減 遠赤外線ヒータはオーブンに比べて設備が簡素であり、
コンパクトであるため、面積生産性が向上する。また、
その核となる遠赤外線パネルヒータも比較的安価であ
る。さらに、治具10の冷却用保管部を省略できること
から、設備コストを低減できる。 (4)注意点 遠赤外線を利用する際の注意点は温度ばらつきである。
これを解決するためには、ヒータのサイズ、断熱構造、
ヒータとワークWとの距離が重要である。 ヒータのサイズ:ワークの加熱に使用する面積よりも一
回り大きいサイズのヒータを使用するのがよい。ヒータ
の端部は側面方向の熱の逃げがあるため、温度が低くな
りやすいからである。 断熱構造:ヒータの温度ばらつきはワークWの温度ばら
つきにつながる。したがって、ヒータの温度を面内均一
にするには、硬化炉23を断熱構造とし、外気に奪われ
る熱を極力抑えるのがよい。 ヒータとの距離:ワークWとヒータとの距離が近過ぎる
と、ヒータの温度ばらつきの影響を直接受けやすいとい
う問題と、空気伝熱の影響が出てくるという問題があ
る。逆に、ヒータから遠く離れると、温度バラツキは小
さくなるが、ヒータの熱効率が悪くなる。したがって、
これらを勘案して適切な距離に設定する必要がある。
ない。上記実施例では、シリコーンゴムを2層に形成し
たリード端子付きの圧電部品Wの例を示したが、シリコ
ーンゴムが1層のみ形成された圧電部品であってもよ
い。ただ、2層のシリコーンゴムを形成した圧電部品の
場合、加熱硬化も2回必要となるので、本発明は効果的
である。また、本発明は、図10のように、リード端子
付きの圧電部品だけでなく、一部にシリコーンゴムSを
塗布したチップ型の圧電部品Wの加熱硬化処理にも用い
ることができる。この場合には、圧電部品Wを平板状の
治具Hの上に載せて図3に示す硬化炉23へ搬入すれば
よい。
ーンゴム5の硬化工程および第2のシリコーンゴム6の
硬化工程で使用した例を示したが、外装樹脂7の硬化工
程で使用することも可能である。特に、外装樹脂7とし
てエポキシ樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂はシリコー
ンゴムと同様に遠赤外線領域に吸収スペクトルを持つの
で、同一の遠赤外線ヒータを用いてシリコーンゴムおよ
び外装樹脂の硬化処理に共用することができる。
示したが、連続型の硬化炉でも使用可能である。すなわ
ち、硬化炉の内部に入口部から出口部にかけてコンベア
を連続的に配設し、コンベアで治具を搬送しながら、遠
赤外線ヒータによってワークWを加熱することにより、
シリコーンゴムを硬化させるものである。本発明の硬化
装置は、短時間でシリコーンゴムを硬化させることがで
きるので、炉内で長時間保持できない連続型の硬化炉に
適用すれば効果的である。
よれば、未硬化状態のシリコーンゴムが塗布された圧電
素子を治具に支持し、このシリコーンゴムに対して7〜
15μmの波長を含む遠赤外線を照射するようにしたの
で、遠赤外線がシリコーンゴムに選択的に吸収され、シ
リコーンゴムを短時間で硬化させることができる。ま
た、遠赤外線は圧電素子に殆ど吸収されないので、圧電
素子は発熱せず、圧電特性の劣化を防止できる。また、
治具は遠赤外線の吸収が悪く、しかも遠赤外線の照射が
短時間のため殆ど加熱されない。したがって、治具を冷
却せずにそのまま連続的に使用でき、生産効率を向上さ
せることができる。さらに、遠赤外線はシリコーンゴム
の内部から発熱させるので、硬化が均等に進み、シリコ
ーンゴム全体を均等に硬化させることができる。
である。
の斜視図である。
の側面図である。
特性図である。
吸収特性図である。
ある。
の適用例の斜視図である。
Claims (2)
- 【請求項1】複数の圧電素子を治具に支持する工程と、 治具に支持された圧電素子の外周面にシリコーンゴムを
塗布する工程と、 圧電素子の外周面に塗布された未硬化状態のシリコーン
ゴムに遠赤外線を照射し、シリコーンゴムを硬化させる
工程とを有し、 上記遠赤外線は、7〜15μmの波長を含む ことを特徴
とするシリコーンゴム硬化方法。 - 【請求項2】 圧電素子の外周面に塗布されたシリコーン
ゴムを硬化させるための装置であって、 外周面に未硬化状態のシリコーンゴムが塗布された圧電
素子を支持し、遠赤外線を反射する性質を有する治具
と、 圧電素子の外周面に塗布された未硬化状態のシリコーン
ゴムに遠赤外線を照射し、シリコーンゴムを硬化させる
遠赤外線発生装置とを備え、 上記遠赤外線発生装置から照射される遠赤外線は、7〜
15μmの波長を含むことを特徴とする シリコーンゴム
硬化装置。
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