樹脂塗層的形成方法
2024-02-19 19:25:15
專利名稱：樹脂塗層的形成方法
技術領域：
本發明涉及一種在壓電元件、陶瓷基板等母材的表面形成具有表面粗糙度的樹脂塗層的方法。
圖1為這種縱向振蕩模壓電諧振器1的一個例子。壓電諧振器1包括由多個壓電體層3和多個內部電極4交替層壓而成的基體2，內部電極4兩側的壓電體層3被極化為如箭頭P所示的兩個互為相反的方向。在基體2的對面，絕緣膜5、6形成為使內部電極4隔一個被其所覆蓋，在它的上面又形成了外部電極7、8。因此，內部電極4隔一個交替連接於外部電極7、8上。
如果是這種壓電諧振器，有必要在基體2的對面形成絕緣膜5、6後，又以濺射等方法在其上面形成外部電極7、8。絕緣膜5、6是利用網版印刷等方法塗布環氧樹脂等絕緣性樹脂而形成的。
但是，如果在固化溫度下一次性固化環氧樹脂等熱固性樹脂，那麼就有可能使絕緣膜5、6的表面變得平滑，與外部電極7、8的粘附強度不足，容易被剝離。
如果形成了具有表面粗糙度的絕緣膜5、6，那麼就可以提高外部電極7、8的粘附強度，還可抑制塗層表面的光反射。但是，如果為了形成表面粗糙度，如在環氧樹脂中混入溶劑來完成固化，則會發生溶劑的一次性揮發，絕緣膜中會產生大的空隙(10μm以上)。其結果，就有可能產生形成於絕緣膜5、6表面的外部電極7、8和內部電極4之間發生短路的不良情況。
為達到上述目的，本發明技術方案1，提供了一種樹脂塗層形成方法，即作為在母材上形成具有表面粗糙度的樹脂塗層的方法，其特徵在於，包括將含有沸點高於其臨時固化溫度的溶劑的環氧樹脂塗在母材上的工藝；在高於所述環氧樹脂開始凝膠化時的溫度而低於固化溫度的條件下進行臨時固化的工藝；和在高於固化溫度的溫度下，使所述環氧樹脂進行實質固化，蒸發掉殘留在環氧樹脂中的溶劑的工藝。
通過向環氧樹脂中添加沸點高於其臨時固化溫度的高沸點溶劑，並將該樹脂塗在母材上。作為高沸點溶劑，沸點最好高於200℃，例如石腦油等。對母材的材質沒有特別的限制，但是至少需具有高於環氧樹脂固化溫度下的耐熱性。塗漆方法有印刷、噴射、轉錄等各種方法。
加熱塗在母材上的含有高沸點溶劑的環氧樹脂至高於該環氧樹脂開始凝膠時的溫度而低於固化溫度的溫度，以進行臨時固化。此時，由於主劑和固化劑發生反應，環氧樹脂將處於弱固化狀態。但是，由於溫度尚低於溶劑的沸點，溶劑不會完全蒸發，而處在樹脂內部殘留有溶劑的狀態。
臨時固化後，在高於固化溫度的溫度下使環氧樹脂進行實質固化。此時，樹脂內部所包含的高沸點溶劑將完全蒸發掉。但是，由於在樹脂固化到某種程度後才蒸發掉，所以環氧樹脂將在維持形狀的狀態下完成固化。因此，樹脂內部不會產生空隙，能形成具有適當的表面粗糙度(例如Ra≥0.2μm)的塗層。
如果在所述塗層上形成金屬薄膜，由於塗層表面具有適當的表面粗糙度，因此金屬薄膜的粘附強度較高，可以防止剝離。
另外，不僅是在塗層上形成金屬薄膜時，在塗層表面上進行標記時，也能抑制塗層表面的光反射，提高可視性。
本發明第2技術方案，是在上述的形成方法中，臨時固化溫度在90℃～130℃之間。例如，在使用沸點為200℃的高沸點溶劑時，通過使臨時固化溫度大大低於沸點，可以確保臨時固化後殘留的溶劑量。
本發明第3技術方案，是在上述的形成方法中，環氧樹脂中的溶劑含有率不到2重量％。
例如，用網版印刷法形成塗層時，塗層的厚度大概為20～50μm左右。如果在形成這種薄塗層時溶劑含量過多，那麼臨時固化後也會殘留大量的溶劑，這些將在進行實質固化時一次性地蒸發掉而容易產生空隙。如果溶劑的含有率不到2重量％，那麼就可以減少實質固化時蒸發的溶劑量，抑制空隙的發生。
本發明第4技術方案，是在上述的形成方法中，溶劑沸點高於實質固化溫度。環氧樹脂的固化溫度通常是在150℃或其之上，如果使溶劑的沸點高於實質固化溫度，則在實質固化時溶劑不會沸騰，可以抑制樹脂表面產生空隙。
本發明第5技術方案，是在上述的形成方法中，在實質固化後的樹脂塗層表面形成金屬薄膜。其理由是根據本發明方法形成的樹脂塗層表面將會形成適當的表面粗糙度，因此，如果在此基礎上又形成金屬薄膜，那麼在能獲得良好的粘附強度的同時，也不會有空隙，更不會發生電路選擇性不良(短路不良)。作為金屬薄膜的形成方法，最好是濺射、蒸鍍等薄膜形成方法。
圖2是本發明塗層形成方法之一例的工藝圖。
圖3是表示臨時固化溫度與表面粗糙度間關係的圖。
圖4是表示在塗層上形成的金屬薄膜粘附強度的圖。
圖5是表示溶劑的添加比例與空隙的產生之間關係的圖。
圖6是適用本發明中的塗層形成方法的壓電諧振器的另外一種實施例的剖面示意圖。
圖中，1-壓電諧振器，2-基體，3-壓電陶瓷層，4-內部電極，5，6-絕緣膜，7，8-外部電極具體實施方式
圖2是表示本發明的樹脂塗層形成過程的圖。
首先，於熱固性環氧樹脂中以不到2％的比例添加高沸點溶劑(步驟S1)。作為環氧樹脂，最好採用固化溫度在150℃～180℃左右的樹脂。另外，作為高沸點溶劑，可以使用例如沸點高於200℃的石腦油等。
其次，用印刷、噴射、轉錄等方法將含有高沸點溶劑的環氧樹脂塗在母材上(步驟S2)。母材只要在高於環氧樹脂固化溫度的條件下具有耐熱性即可，除了壓電陶瓷外，也可以是非壓電性的陶瓷基板、樹脂板、金屬板。採用圖1中的壓電諧振器時，用網版印刷法以20～50μm的厚度進行印刷。
接著，在高於環氧樹脂開始凝膠時的溫度而且是在數分鐘內不會進行固化的範圍內的溫度(例如90℃～130℃)下進行臨時固化(步驟S3)。在臨時固化的過程中，樹脂中的主劑與固化劑開始進行反應，並開始凝膠化，但是由於其內部所包含的溶劑的沸點高，因此，溶劑將殘留在樹脂中。
然後，使環氧樹脂進行實質固化(步驟S4)。在實質固化的過程中，將環氧樹脂加熱到固化溫度以上，由於殘留在環氧樹脂中的溶劑被加熱到接近沸點，因此，開始從樹脂表面蒸發。屆時，使樹脂表面以亞微粒級隆起，並在表面產生緻密的凹凸結構。由此可以形成表面粗糙度Ra為0.2μm以上的樹脂塗層。
在該塗層上用濺射等方式形成金屬薄膜(步驟S5)。由於塗層具有適當的表面粗糙度，因此金屬薄膜的粘附強度大，不會剝離。
如上所述，由於在利用高沸點溶劑的同時，分兩階段進行固化，使得溶劑不會急劇沸騰，在內部也不產生空隙(10μm以上)。而且由於溶劑在臨時固化時不會完全蒸發，而到實質固化時才蒸發，因此，樹脂將在保持形狀的狀態下凝固，從而可以形成表面粗糙度Ra為0.2μm以上的樹脂塗層。
圖3為表示臨時固化溫度與表面粗糙度間關係的圖。將1.6％的高沸點溶劑添加到環氧樹脂中。
由於在臨時固化溫度為80℃時，幾乎不進行固化，因而在下一步的實質固化中將會進行一次性固化。這相當於只進行一次固化處理，此時的表面粗糙度較小。同樣，如果臨時固化溫度為150℃，由於在臨時固化時進行實質固化，因此，與80℃時一樣，表面粗糙度較小。
與此相比，當臨時固化溫度為90～130℃時，由於在保留高沸點溶劑的條件下進行臨時固化，因此在實質固化時，可以得到0.2μm以上的表面粗糙度。
圖4表示變化臨時固化溫度時樹脂塗層與金屬薄膜間的粘附強度。
在此，粘附強度是指以濺射方法形成厚度為0.3～0.5μm的銀薄膜時的強度。
從圖中可見，當臨時固化溫度為90℃及110℃時，粘附強度在6kgf以上，可以得到良好的強度。而當臨時固化溫度超過130℃時，最低強度降低到4kgf左右，此時的強度不夠充分。
圖5表示溶劑添加比例與產生空隙之間關係的圖。在此，對以20～50μm的厚度塗上樹脂塗層的19組樣品進行了測定。
在高沸點溶劑的添加比例不到2.0％時，不產生空隙；相反，在達到2％以上時，會產生空隙。
另外，從圖5中可以看出，當添加比例不到2.0％時，雖然可以防止空隙的發生；但如果添加比例低於0.5％，則塗層表面的表面粗糙度Ra就會變小。因此，添加比例最好是在0.5％～1.8％左右。
本發明並不限於上述的實施例。
在上述實施例中，如圖1所示，對在縱向振蕩模壓電諧振器1上形成樹脂塗層5、6的實施例進行了說明，而如圖6所示，也可適用於彎曲振動的壓電諧振器。
該壓電諧振器10是適用於300kHz～800kHz頻率範圍的陶瓷振蕩器，是在正方形的3層陶瓷壓電體層11、13、15之間夾入了2層內部電極12、14；並且在被層壓的壓電體層11、13、15的內外兩面分別形成主面電極16、17的壓電諧振器。中央的壓電體層13未被極化，而兩側的壓電體層11、15如箭頭P所示，在厚度方向被極化處理成其極化方向互為相反。極化方向也可以是箭頭方向的逆方向。
在該壓電諧振器10中，兩個側面設有連接用電極18、20，一側的連接用電極18隔著一層與主面電極16及內部電極14電氣連接；並且利用形成於側面的絕緣膜19與中間的內部電極12絕緣。另外，另一側的連接用電極20隔著一層與主面電極17及內部電極12電氣連接；而且利用形成於側面的絕緣膜21與中間的內部電極14絕緣。所述絕緣膜19、21是根據本發明的塗層形成方法所形成的。
如在主面電極16、17間施加電壓，則電場方向與極化方向相同的壓電體層會縮向面方向；而電場方向與極化方向互為逆向的壓電體層會伸向面方向。其結果是如果在主面電極16、17間外加高頻信號，則整個壓電諧振器10會發生彎曲振動。
另外，本發明的樹脂塗層不僅可以作為絕緣膜使用，也可用於例如在金屬薄膜粘附強度弱的母材上形成本發明的樹脂塗層，再在其表面形成金屬薄膜的情形。
此外，本發明的樹脂塗層也可適用於樹脂模具的表層。尤其是在表面作標記等時，可在其表面形成適當的粗糙度，在提高標記的粘附強度的同時，也可以抑制光反射，提高可視性。
除此之外，本發明可以用於其它的各種用途。
如上所述，根據本發明第1技術方案的樹脂塗層形成方法，可在環氧樹脂中添加高沸點溶劑的同時，分兩階段進行固化，因此，溶劑不會一次性地蒸發掉，而在臨時固化後的實質固化時才蒸發，能在維持規定狀態的情形下完成固化。因此，可以形成塗層中沒有產生空隙，且具有適當表面粗糙度的塗層。
權利要求
1.一種樹脂塗層的形成方法，是在母材上形成具有表面粗糙度的樹脂塗層，其特徵在於，包括將含有沸點高於其臨時固化溫度的溶劑的環氧樹脂塗在母材上的工藝；在高於所述環氧樹脂開始凝膠化時的溫度而低於固化溫度的條件下進行臨時固化的工藝；和在高於固化溫度的溫度下，使所述環氧樹脂進行實質固化，蒸發掉殘留在環氧樹脂中的溶劑的工藝。
2.根據權利要求1所述的樹脂塗層的形成方法，其特徵在於，所述臨時固化溫度為90℃～130℃。
3.根據權利要求1或2所述的樹脂塗層的形成方法，其特徵在於，對所述環氧樹脂的溶劑的含有率小於2重量％。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的樹脂塗層的形成方法，其特徵在於，所述溶劑的沸點高於實質固化溫度。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的樹脂塗層的形成方法，其特徵在於，還包括在經所述實質固化的樹脂塗層的表面上形成金屬薄膜的工藝。
全文摘要
一種樹脂塗層形成方法，作為在母材上形成具有表面粗糙度的樹脂塗層的方法，其特徵在於包括將含有沸點高於其臨時固化溫度的溶劑的環氧樹脂塗在母材上的工藝；在高於所述環氧樹脂開始凝膠化時的溫度而低於固化溫度的條件下進行臨時固化的工藝；在高於固化溫度的溫度下，使所述環氧樹脂進行實質固化，蒸發掉殘留在環氧樹脂中的溶劑的工藝。本發明提供了可以形成無空隙、而且具有適當的表面粗糙度的塗層的樹脂塗層形成方法。
文檔編號H03H9/00GK1412944SQ0214759
公開日2003年4月23日 申請日期2002年10月17日 優先權日2001年10月17日
發明者池田功 申請人:株式會社村田製作所