JPS5858719A - エレクトレツトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエレクトレットの製造方法に係す、轡に全域に
わたって均一な表面電位を有するエレクトレットの製造
方法く関する。

エレク）　Ｖ　ｙｔ　）トと状１自発分極をもえない誘
電体物質に永久的（持続すゐ電気的分極を付与し九こと
を特徴とする物質として定義されている。

周知のように、エレクトレッ）ＫＨ圧電性中焦電性を利
用できるエレクトレットと静電界を利用できるエレクト
レットがあって、特に静電界を利用できるエレクトレッ
トは静電型マイク四ホンヤ静電型ヘッドホンなどの成極
電圧源としで用いられてお抄、この他にも静電型電気−
機械変換２機械−電気変換動作を必要とするはとんどの
機器に使用可能で、利用価値の高いものである。

この様なエレクトレットを得る方法としては従来から（
１）熱エレクトレツト化方法、（２）エレクトロ・エレ
クトレット化方法、（３）メカノ命エレクトレット化方
法、（４）ホト・エレクトレット化方法、（５）ラジオ
ヱレクトレット化方法、（６）マグネット・エレクトレ
ット化方法などの基本的エレクトレット化方法と、これ
らの方法を組み合せた数多くのエレクトレット化方法が
試みられている。

例えば熱エレクトレツト化方法やエレクトロ・エレクト
レット化方法は、比較的高い表面電位のエレクトレット
を得られるために工業上利用されているが、安定性、寿
命の点で実用上充分なものでなく、壇たエレクトレット
の表面電位の分布も不均一（な９やすく、表面電位の制
御も充分に行なえないという欠点を有していた。この様
な従来のエレクトレットの欠点を数置する方法として例
えは多数の凹凸部を有する加圧変形治具をエレクトレッ
ト化用誘電体の表面（圧接およびは〈峻してエレクトレ
ット化する事によって安定性、寿命の改良を行なえる事
が、特願昭５４−６４００７号で示されている。しかし
ながら、依然としてエレクトレットの表面電位の分布が
不均一で、表面電位の制御も充分に行なえなかった。そ
の丸め、エレクトレットを用いた電気−機械変換器、機
械−電気変換器（多量の高調波歪を発生させ、を九これ
らの変換器の個々のバラツキも大きかった。

本発明は上記の点に鑑み、全域にゎ九って均一な表面電
位とエレクトレット個々の表面電位のバラツキの少ない
エレクトレットを容易に得る事０製造方法を提供する事
を目的とするものである。

発明者はエレクトレットの表面電位を均一化する丸め、
あるいはエレクトレット個々の表面電位のバラツキを少
なくするため、電極用導電体基板と一体化されたエレク
トレット化用誘電体をエレクトレット化し、前記エレク
トレット化用誘電体に導電体板を載置すると前記導電体
板には前記エレクトレット化され九工Ｖクトレット化用
−電体の電荷と同極性で同量の電荷が誘起される事実と
先に述べた多数の凹凸部を有する加圧変形治具をエレク
トレット化用誘電体の表面ＫＦＥ接シよびはく噛してエ
レクトレット化する（特願昭５４−６４００７号）と安
定性、寿命の改良が行なわれるという事実に基づいて種
々検討し九結果、本発明を完成する（至り九ものである
。

すなわち１本発明はエレクトレット化用誘電体と電極用
導電体４１［とからなるエレクトレット素子に：ｔＩＰ
いて、餉記エレクＦレット化用誘電体に多数の凹凸部を
有する導電ｕＥ榎を前記電極用導電体基板と電気的に絶
縁した状態で圧接固着してエレクトレット化するエレク
トレットの製造方法である。

つま抄木兄１１１ｉＫシいて、第１図（り　、　（ｂ）
の断面図に示す如く、電極用導電体基板（３）を有する
エレクトレット化用誘電体（１）Ｋ多数の凹凸部（４）
を有する　　　　。

導電体板（２）をかさね、多数の凹凸部ｊ４）を有する
導電ｕＥ１２）を図示しない絶縁体プレス板で圧接して
エレクトレット化用誘導体（１）Ｋ多数の凹凸部（４）
を有する導電体板（２）を固着させる。この際に、極め
て安定な電荷がエレクトレット化用誘電体（１）と導電
体板（２）の凹凸部（４）との界面く発生保持されるこ
とを見い出した。

なお、この安定な電荷を発生する帯電機構は。

エレクトレット化用誘電体（１）Ｋ凹凸部／４）を有す
る導電体板（２）を圧接、固着する際のまさつおよびエ
レクトレット化用誘電体（りの分子構造の配列が局部的
に変わる事によって生じると思われる。

この様にして製造せる事により、エレクトレット化用誘
電体（１）の表面に導電体板（２）を有するために電荷
が平均化され表面電位の分布が全域（わ九って均一でバ
ラツキの少ないエレクトレットが得られると言うもので
、さらに導電体（２）を接着剤等を用いずに機械的に固
着さしているのでエレクトレットの安定性がそこなわれ
ないという効果を有するものである。

木兄ＦＩｉ１に用いられるエレクトレット化用誘電体（
１）としては四弗化プロピレン共重合体（以下２ｗテフ
ロンと称す）、ポリ四弗化エチレン、ボリノく一フロロ
アルコキシ等がめげられ、またポリエチＶ７テＶクタレ
ート、ポリイミド、ポリ塩化ビニル−、ポリ弗化ビニリ
デン等の表面にＦｇＰテア０ンポリ四弗化エチレン等を
被覆形成した積層物を用いることもできる。また凹凸部
（４）を有する導電体１２）は前記エレク・トレッド代
用誘電体（１）と帯電序列が異なるものでめれは良いが
、実用上、アルミニウム、鋼、真ちゅう、ステンレス等
、あるいはそれら表面にクロム、ニッケル等をメッキ等
により被覆されたものを用いる事が好ましい。

さらに、前記導電体板（２）に設けられる多数の凹凸部
（４）の形状としては、第２図（ａ）に示す如く台形状
凹凸部（４）、第２図Φ）に示す如く円錐台状凹凸部（
４）等があげられ、圧接によってエレクトレット・化誘
電体に固着可能な形状でちれば上記以外の角柱状、半球
状、半だ円球状、螺線状、同心円状部５漬宜選択できる
。

以下本発明を実施例を用いて具体的に説明する。

第３図は本発明を実施するための説明図で、（１）はエ
レクトレット化用誘電体、１２）は導電体板、（３）は
電極用導電体板（４）凹凸部である。

まず、本発明によって得られたエレクトレットについて
表面電位の均一性と安定性を調べ、次に、本発明におけ
る導電体板に設けられた凹凸部の密度、圧接固着する圧
力およびエレクトレット化用誘電体の厚さの変化に対す
るエレクトレットの表面電位の影響を稠ぺ、さらに、本
発明によって得られたエレクトレットを用いてマイクロ
ホンを試作した。

実施例１ 第３図（りＫ示す如く、エレクトレット化用誘電体（１
）として７５μｍ厚の片面接着処理を施したＦＥＰテフ
ロン（Ｄｕｐｏｎｔ社商品）の接着処理面に電極用導電
体板（３）として０．５簡厚のアルミニウムＩｎホット
プレスを用いて加熱融着し、打抜きによって、直径が６
０簡の円盤状に加工した０次に導電体板（２）として凹
凸部（４）の形が台形状で凸の密度が３０００個／ｄ、
厚さがＱ、　３　ｍ　、直径が５８−のステンレス板を
第３回出）　、　（Ｃ）に示す如く、電極用導電体板（
３）と導電体（２）とを電気的に絶縁した状態でｇｔａ
ｐテフロン（１）の表［Ｋ４０＃／ｄの圧力で圧接して
固着しエレクトレツｔを製造した。この様にして得られ
たエレクトレットの表面電位を測定したところ。

−７８０ｖ（７）１ｍが見られ、エレクトレットの表面
電位の分布を測定し九ところ第４図直１人の如く全域に
わたって均一な１！１面電位を示した。さらに、上記と
同様の方法で１０枚のエレクトレットを作製したところ
１０枚とも全て一７５０Ｖから一８００Ｖの間の値で、
エレクトレット個々のノ（ラツキも極めて少々かった。

なお、第４図曲線Ｂは比較例で導電体板（２）がない点
を論！％他は前記エレクトレットと同様に構成され九も
のを凹凸を有する加圧変形治＾で圧接およ゛びはく噛し
てエレクトレット化（特願昭５４−１’５４００７）Ｌ
、た表ｒＭｔ位の分布を示す。

次ＶＣ１本発明（よって得られたエレクトレットの表面
電位の寿命を調べるために、上記と同様の方法でエレク
トレット化し、エレクトレット化後、１６０℃、１５０
″’０，１４０°Ｑ、１２０℃、９０℃の各ａＸに４枚
づつのエレクトレットを放置し、エレクトレットの表面
電位が一３ｄＢ低下するまでを寿命時間とて表面電位の
寿命を推定した。さらに多湿雰囲気中での安定性を調べ
る丸め、５０℃、相対湿度９２１〜９５９１の雰囲気に
１０枚のエレクトレットを放置してエレクトレットの表
面電位の経時変化を測定した。その結果、第５図直＠（
ａ）に示す如く極めてながい寿命を示し、を九第６図曲
線（ｂ）に示す如く多湿雰囲気中でも安定であることが
示された。

なお、８５図直線（ｂ）、第６図曲線（ｂ）は凹凸を有
する加圧変形治具で加圧およびはく醸しエレクトレット
化し九従来のエレクトレットの場合、第５図直＃　（Ｃ
）　、第６図曲線（Ｃ）はコロナ放電でエレクトレット
化し九従来のエレクトレットの場合の表面電位の寿命と
多湿雰囲気中での安定性を示す。

実施例２ 第３図（ａ）Ｋ示す如くエレクトレット化用誘電体（１
）として片面処理を施したＦＥＰテフロンの処理面に０
．５關厚のアルミニウム板をホットプレスを用いて加熱
融着によって、直径が６０１ｍの円盤状に加工し丸。

次（導電体Ｗ（２）として凹凸部（４）の形が台形状で
厚さがＱ、３ＪＥｌｌ、直径が５８１ＥＩＩのステンレ
ス板を第３図ｆｆ１ｌ　、　（Ｃ）に示す如く、電極用
導電体（３）と導電体板（２）とを電気的に絶縁し良状
態でＦＦＪ’テフロン（１）の表ＩＮＫ圧接して固着し
エレクトレットを製造する。

そこで導電体板（２）Ｋ設けられた凹凸部（４）の凸の
密度変化に対するエレクトレットの表面電位を調べたと
ころ第８図（１）　Ｋ示す如き結果が得られ九。

まえ上記と同様の方法を用い、導電体板（２）の圧接ノ
圧力およびエレクトレット化用誘電体（１）であるＦＤ
Ｐテフロンの厚み変化に対するエレクトレット表面電位
の関係を第７図（ｂ）　、　（Ｃ）に示す。

なお、第７図（１）の測定においては凹凸部（４）の密
度以外を同一条件とし、第２図（鴫の測定においては圧
接する圧力以外を同条件とし、また第７図（Ｃ）の測定
においてはエレクトレット化用誘電体（１）の厚み以外
を同一条件とした。

、この−果、エレクトレット化用誘電体（１）　Ｋ凹凸
部　１４）を有する導電体板（２）を固着でき、かつ凹
凸部（４）が電極用導電体板（３）に到達しない範囲に
おいては、凹凸部の密度が高い程、印加圧力が高い程。

エレクトレット化用誘電体の厚さが厚い程、エレクトレ
ットの表面電位が向上する事が判った。これら凹凸部（
４）の密度、圧接する圧力、およびエレクトレット化用
誘電体物質の厚さは要求されるエレクトレット表面電位
により適宜選択されるべ龜である。

実施例３ エレクトレットの直径を６１１１１にシた点以外は実施
例１と同様の方法で得られた本発明のエレクトレットを
用いて第８図に示し九如くのマイクロホンを５０個作製
し、感度とひずみ率を測定した。

その結果１作製した５０個のマイクロホンの感度は一６
０±１ｄＢ（ＯｄＲ＝ａｌＶ）の範囲内の値でバラツキ
が極めて少ないものでめり九、ｔた。ひずみ率も１３０
　ｄＢの入力音圧で０．２％から０．３−の範囲内の値
で極めて少ないものであった。

一方、前記実施例ＩＫて説明し九比較例のエレクトレッ
トを用いて同様の方法でマイクロホンな５０個作製し測
定した。その結果、この５０個のマイクロホンの感度は
最高−５８ｄＢ、ｊｌ低−６３ｄ１３（ＯｄＢ＝ＩＶ）
で、バラツキが大きいものであり、さらにひずみ率も１
３０　ｄＢの入力音圧で０．５％から２−の範囲で値の
大きいものであった。

以上の如く本発明を用いる事（Ｃよって、表面電位の分
布が均一で安定性に優れ、かつ個々の表面電位のバラツ
キも少なく、壕だ表Ｉｔ蝮位を容易に制御することがで
きるエレクトレットを得る事ができる。

ｔた、製造工程においてもエレクトレット化用誘電体を
凹凸を有する導１体板で圧接固着するだけ所要のエレク
トレットが得られるため、工程の簡略化Ｋ【す１産性が
向上する。

局、本発明によるで得られたエレクトレットは。

前記した実施例のマイクロホン以外にヘッドホンスピー
カ等の静電型′電気−音響・変換器あるは他の静電型電
気−機械変換、機械−電気変換動作を必要とするほとん
どの機器に有効Ｃて便用できることは首うまでもない。

【図面の簡単な説明】

＠１図は本発明を説明するための断面図、第２図は弊発
明に係る導電体板に設けられた凹凸部の形状例を示す底
面図及び９１！１面図、第３図は本発明方法を説明する
工程１図、嘴４図から第７図までは本発明方法によって
得たエレクトレットの特性図、第８図は本発明のエレク
トレットを用いて試作したマイクロホンの断面図である
。 （１）・・・エレクトレット化用誘電体、１２）・・・
導電体板、Ｉ：３）・・・電極用導電体板、１４）、・
４）′・・・凹凸部、・５）・・振動Ｌ・６）・・・シ
ールド用筐体、９）・・・電界効果型トランジスタ。 代理人弁理」１則近憲佑（ほか１名） 第５図 、シ沫ｊＷ／Ｑ″ 第６図 タルー始超眸伺〔ＥＬ） 第７図 （ｃＬ） ？毛俸のｉみ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エレクトレット化用誘電体と電極用導電体基板とからな
   るエレクトレット素子において、前記エレクトレット化
   用誘電体に多数の凹凸部を有する導電体板を前配電極用
   導電体と電気的に絶縁し九状態で圧接固着してエレクト
   レット化する事を特徴としたエレクトレットの製造方法
   。