駐極體材料和靜電型聲音變換器的製作方法

2023-12-02 11:29:21

專利名稱：駐極體材料和靜電型聲音變換器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種駐極體材料和包括該駐極體材料的靜電型聲音變換器。
背景技術：
傳統地，在諸如普通耳機、頭戴式耳機和麥克風這樣的靜電型聲音變換器中，使用包括電極板和形成在其上的駐極體層的駐極體材料。例如，在具有內置的IC(集成電路)元件的駐極體電容器麥克風(ECM)中，駐極體材料被設置成面向振動板的前側或後側表面。已提出用於製作這樣的駐極體材料的各種工藝。例如，專利文獻1描述了這樣一種工藝，其中，將能夠構成駐極體層的熱塑性樹脂膜層疊到金屬片上並將該膜轉換成駐極體。專利文獻2和專利文獻3描述了這樣一種工藝，其中，將包含分散液介質和分散在其中的FEP微粒(具體而言，四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)的分散液塗敷到背電極板上並加熱， 從而形成薄膜，並且將此薄膜轉換成駐極體。
背景技術：
文獻專利文獻專利文獻1 JP-A-64-44010專利文獻2 JP-A-11-150795專利文獻3 JP-A-2000-11589
發明內容
本發明要解決的問題順便提及，存在其中靜電型聲音變換器通過使用流裝置(flow device)和回流裝置焊接而被安裝在例如控制板等上的情況。然而，在使用傳統的駐極體材料的情況下，存在一個問題，即，靜電型聲音變換器的安裝會導致駐極體材料所擁有的電荷量減少。這被認為是歸因於駐極體層的表面電位由於駐極體層在焊接過程中被加熱到高溫而引起的下降。由於多使用無鉛焊料，尤其是最近，所以逐漸使用較高溫度來焊接，因此，存在駐極體材料所擁有的電荷量會極大地減少的可能性。本發明的目的是鑑於這些情形而提供一種對熱具有極佳的電荷保持性的駐極體材料以及包括該駐極體材料的靜電型聲音變換器。用於解決問題的手段本發明人勤勉研究，以便克服上述問題。結果，發現通過在電極板和駐極體材料之間由含碳的氟樹脂形成半導電層，可以抑制駐極體層在高溫下加熱時表面電位的下降，雖然其原因不清楚。由此觀點而完成了本發明。就是說，本發明提供一種駐極體材料，其包括電極板；半導電層，形成在電極板上並且包含碳和氟樹脂；和駐極體層，形成在半導電層上。本發明進一步提供一種靜電型聲音變換器，其包括駐極體材料和面向駐極體材料的振動板。
3
本發明的優點根據本發明，可以得到一種對熱具有極佳的電荷保持性的駐極體材料。


圖1是根據本發明的一個實施例的駐極體材料的截面圖。圖2是採用圖1所示的駐極體材料的靜電型聲音變換器的截面圖。
具體實施例方式以下，將參照附圖來說明本發明的實施例。 圖1中示出根據本發明的一個實施例的駐極體材料10。此駐極體材料10包括電極板1、形成在電極板1上的半導電層2以及形成在半導電層2上的駐極體層3。可以使用由不鏽鋼、鋁、鋼、銅、鈦及其合金製成的金屬板作為電極板1。替代地，電極板1可以是支承在例如基板上的金屬箔。就是說，本發明中的電極板可以是任何薄金屬板，並且其厚度不受特別限制。然而，從減小駐極體材料10的尺寸的要求的觀點看，優選的是，電極板的厚度為100到300 μ m。優選的是，電極板1沒有粘附的油脂等。優選的是，對電極板1進行表面製備，以便改善對半導電層2的粘附性。雖然表面製備不受特別限制，但從獲得半導電層2的厚度均一性以及表面平滑性的觀點看，優選進行不會增大電極板的表面粗糙度的處理，諸如，例如通過陽極處理或化學處理而形成塗層膜。半導電層2包括含碳的氟樹脂。優選的是，半導電層2具有在1.0X108 到1.0Χ1015Ω/ □的範圍內的表面電阻。這是因為在半導電層2的表面電阻小於 1. 0 X IO8 Ω / □或超過1. 0 X IO15 Ω / □的情況下，駐極體層3在其被加熱到高溫時表面電位會極大地減小。半導電層2的表面電阻更優選在1.0Χ108到1.0Χ1012Ω/ □的範圍內。半導電層2的厚度不受特別限制。然而，從近來對靜電型聲音變換器(例如，麥克風)的小型化的需求的觀點來看，半導電層2的厚度優選為1到25 μ m，更優選為5到 15 μ m0可以使用選自由四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)和聚四氟乙烯(PTFE)組成的組中的至少一種來作為半導電層2中所含有的氟樹脂。駐極體層3包括PTFE，並且在其表面上保持有電荷。相比於使用其他氟樹脂而言， 使用PTFE作為構成駐極體層3的材料對抑制表面電位在高溫下減小更為有效。優選的是， 駐極體層3的厚度為10到50μπι。這是因為，只要其厚度在該範圍內，駐極體材料10的厚度和尺寸就可以減小，同時保持駐極體材料10的特性。圖1所示的駐極體材料10適合於用在靜電型聲音變換器中。圖2示出採用駐極體材料10的靜電型聲音變換器(ECM) 20，作為這樣的靜電型聲音變換器的示例。圖2示出的ECM 20屬於背電極體型，其中，駐極體材料10被設置成面向振動板4的背面。具體來說， ECM 20包括屏蔽殼9以及下列按照向上的次序堆疊在其中的部件電路板7，在其上安裝有 IC元件75 ；背電極基板6，其覆蓋IC元件75並支承駐極體材料10 ；間隔件5 ；振動板4 ；和框體8。駐極體材料10被支承在背電極基板6上，使得駐極體層3在通過間隔件5形成的空間中面向振動板4的背面。以下，說明用於生成本發明的駐極體材料的工藝的示例。此工藝包括半導電層形成步驟、PTFE層形成步驟和充電步驟。(半導電層形成步驟)在半導電層形成步驟中，將包含分散液介質和分散在其中的氟樹脂微粒的第一分散液與包含溶劑和分散在其中的碳微粒的第二分散液互相混合，以製備混合液。將第一分散液與第二分散液進行混合，使得第二分散液中的固形物的量，相對於第一分散液中每100 重量份的固形物，為例如4到10重量份，優選為5到9重量份。例如，可以使用市售的FEP分散液或PFA分散液來作為第一分散液。FEP分散液的示例包括由大金工業株式會社(Daikin Industries, Ltd.)生產的Neoflon ND-4，且PFA 分散液的示例包括由大金工業株式會社生產的Neoflon AD-2CRE。例如，可以使用市售的碳糊(導電性碳的水分散液)來作為第二分散液。例如，可以使用由Lion公司生產的Lion糊W-310A。之後，將蒸餾水加到混合液中，從而將混合液的比重調整到例如1. 2到1. 4。在調整完比重之後，將混合液塗覆到電極板上。可以使用已知技術來將混合液塗覆到電極板上。例如，可以採用分散器來塗覆或者可以通過旋塗法或印刷技術來塗覆混合液。替代地，可以使用這樣一種方法，其中，掩蔽電極板的一個表面並將此電極板浸入(沉入)混合液中，從而將混合液塗覆到該電極板上。在將混合液塗覆到電極板上之後，使混合液乾燥，以便將分散液介質從混合液中除去。所述乾燥例如可以通過將塗覆有混合液的電極板放置在具有低於氟樹脂的熔點的溫度(例如，180°c )的環境中持續給定時間段(例如，10分鐘)來進行。之後，燒結氟樹脂微粒。所述燒結例如通過這樣一種方法來進行，其中，將上面承載有乾燥後的混合液(氟樹脂微粒和碳微粒)的電極板放置在具有不低於氟樹脂的熔點的溫度(例如，360°C)的環境中持續給定時間段(例如，10分鐘)。這樣，在電極板上形成由含碳氟樹脂製成的半導電層。在燒結之後，使整個最後得到的多層結構冷卻至室溫。(PTFE層形成步驟)在PTFE層形成步驟中，首先製備包含分散液介質和分散在其中的PTFE微粒的第三分散液。用蒸餾水將此第三分散液的比重調整到例如1. 4到1. 5。市場上有售通過乳化聚合法製作的這樣的分散液的各種市售產品，並且這些市售產品可以用作第三分散液。例如，可以使用由大金工業株式會社生產的Polyflon D-I、由旭玻璃株式會社(Asahi Glass Co.，Ltd)生產的 Fluon AD911L 等。在調整好第三分散液的比重之後，將其塗覆到包括半導電層和電極板的多層結構的半導電層側的表面上。就是說，將第三分散液塗覆在半導電層上。可以使用與上述用於混合液的技術相同的技術來將第三分散液塗覆在半導電層上。在將第三分散液塗覆在半導電層上之後，使第三分散液乾燥，以便將分散液介質從第三分散液中除去。所述乾燥例如可以通過這樣一種方法來進行，其中，將塗覆有第三分散液的多層結構放置在具有低於PTFE的熔點的溫度(例如，180°C)的環境中持續給定時間段(例如，10分鐘)。之後，燒結PTFE微粒。所述燒結例如通過這樣一種方法來進行，其中，將上面承載有乾燥後的第三分散液(PTFE微粒)的多層結構放置在具有不低於PTFE的熔點的溫度(例如，360°C)的環境中持續給定時間段(例如，10分鐘)。這樣，在半導電層上形成PTFE層。 在燒結之後，使整個多層結構冷卻至室溫。順便提及，為了在半導電層上形成PTFE層，可以採用其中使用熱壓而將PTFE膜熱壓合到多層結構的半導電層側的表面上的方法。(充電步驟)在充電步驟中，對PTFE層的表面進行充電處理，以將PTFE層轉換成駐極體層。通過例如電暈放電等使PTFE層的表面極化並使其充電來進行充電處理。在批量生產的情況下，可以通過這樣一種方法來製作多個駐極體材料，其中，對於多個駐極體材料，執行直至PTFE形成步驟為止的步驟，並且在充電步驟之前，將塗覆有 PTFE的電極板切割成單片大小。此外，在充電步驟之後可以進行老化處理。通過上述步驟，可以得到對熱具有極佳的電荷保持性的駐極體材料。實施例以下，將參照實施例來詳細說明本發明，但本發明不應被解釋為以任何方式受限於下列實施例。(實施例1)將市售的FEP分散液(由大金工業株式會社生成的Neoflon ND_4(固形物濃度， 40wt% ))與市售的碳糊(由Lion公司生產的Lion糊W_310A(固形物濃度，17. 5wt% )) 混合，使得碳糊中的固形物的量，相對於FEP分散液中所含的每100重量份固形物，為8重量份。之後，攪拌最後得到的混合液，以製備混合液。隨後，用蒸餾水將混合液的比重調整到 1. 30。使用厚度為200 μ m的市售的鋁箔(東洋鋁株式會社(Toyo Aluminium K. K.)生產；具有粗糙化表面的軟質箔)作為電極板，並且用壓敏型粘性掩蔽帶掩蔽此電極板的一個表面。使此電極板以200mm/分鐘的沉入速率通過以上製備的混合液，以將混合液塗覆到電極板的另一表面上。隨後，將電極板放置在180°C的環境中10分鐘，以使混合液乾燥，然後去除壓敏型粘性掩蔽帶。之後，將電極板放置在360°C的環境中10分鐘，以燒結FEP微粒。這樣，在厚度為200 μ m的電極板上形成了厚度為15 μ m、由含碳FEP製成的半導電層。 在燒結之後，使整個最後得到的多層結構冷卻至室溫。隨後，將蒸餾水添加到市售的PTFE分散液(由旭玻璃株式會社生產的Fluon AD911L(固形物濃度，60wt% ))，以將其比重調整到1. 50。接著，用壓敏型粘性掩蔽帶掩蔽由半導電層和電極板組成的多層結構的電極板側的表面。使此多層結構以IOOmm/分鐘的沉入速率通過PTFE分散液，以將PTFE分散液塗覆到半導電層上。隨後，將多層結構放置在 180°C的環境中10分鐘，以使PTFE分散液乾燥，然後去除壓敏型粘性掩蔽帶。之後，將多層結構放置在360°C的環境中10分鐘，以燒結PTFE微粒。這樣，在半導電層上形成了厚度為 25 μ m的PTFE層。在燒結之後，使整個多層結構冷卻至室溫。最後，通過負電暈放電在25 °C下使PTFE層的表面極化和充電，從而將PTFE層轉換成駐極體層。這樣，得到了駐極體材料。(實施例2)除了將塗覆到半導電層上的PTFE分散液的比重調整到1.40並且形成厚度為15 μ m的PTFE層以外，以與實施例1相同的方式得到駐極體材料。(實施例3)除了將FEP分散液與碳糊混合而使得碳糊中的固形物的量相對於FEP分散液中所含每100重量份固形物為6重量份以外，以與實施例1相同的方式得到駐極體材料。(實施例4)將市售的PFA分散液(由大金工業株式會社生成的Ne0fl0nAD-2CRE(固形物濃度，40wt% ))與市售的碳糊(由Lion公司生產的Lion糊W-310A(固形物濃度，17. 5wt%)) 混合，使得碳糊中的固形物的量，相對於PFA分散液中所含的每100重量份固形物為8重量份。之後，攪拌最後得到的混合物，以製備混合液。隨後，用蒸餾水將混合液的比重調整到 1. 30。使用厚度為200 μ m的市售的鋁箔(由東洋鋁株式會社生產；具有粗糙化表面的軟質箔)作為電極板，並且用壓敏型粘性掩蔽帶掩蔽此電極板的一個表面。使此電極板以 200mm/分鐘的沉入速率通過以上製備的混合液，以將混合液塗覆到電極板的另一表面上。 隨後，將電極板放置在180°C的環境中10分鐘，以使混合液乾燥，然後去除壓敏型粘性掩蔽帶。之後，將電極板放置在360°C的環境中10分鐘，以燒結PFA微粒。這樣，在厚度為200 μ m 的電極板上形成了厚度為15 μ m、由含碳PFA製成的半導電層。在燒結之後，使整個最後得到的多層結構冷卻至室溫。隨後，使用熱壓，將厚度為25 μ m的市售PTFE膜(由日東電工公司(Nitto Denko Corp.)生產的No.900-UL)熱壓合(溫度，360°C ；壓力，490kPa)到由半導電層和電極板組成的多層結構的半導電層側的表面上。這樣，在半導電層上形成了厚度為25 μ m的PTFE層。最後，通過負電暈放電在25 °C下使PTFE層的表面極化和充電，從而將PTFE層轉換成駐極體層。這樣，得到了駐極體材料。(實施例5)以與實施例1相同的方式製作由半導電層和電極板組成的多層結構。之後，使用熱壓，將厚度為50 μ m的市售PTFE膜(由日東電工公司生產的No. 900-UL)熱壓合(溫度， 360°C;壓力，490kPa)到多層結構的半導電層側的表面上。這樣，在半導電層上形成了厚度為 50μπι 的 PTFE 層。最後，通過負電暈放電在25°C下使PTFE層的表面極化和充電，從而將PTFE層轉換成駐極體層。這樣，得到了駐極體材料。(實施例6)除了將FEP分散液與碳糊混合而使得碳糊中的固形物的量相對於FEP分散液中所含的每100重量份固形物為10重量份以外，以與實施例1相同的方式得到駐極體材料。(實施例7)除了將FEP分散液與碳糊混合而使得碳糊中的固形物的量相對於FEP分散液中所含的每100重量份固形物為4重量份以外，以與實施例1相同的方式得到駐極體材料。(比較例1)將蒸餾水添加到市售的PTFE分散液(由旭玻璃株式會社生產的Fluon AD911L(固形物濃度，60wt%))，以將其比重調整到1.50。使用厚度為200 μ m的市售的鋁箔(由東洋鋁株式會社生產；具有粗糙化表面的軟質箔)作為電極板，並且用壓敏型粘性掩蔽帶掩蔽此電極板的一個表面。使此電極板以IOOmm/分鐘的沉入速率通過PTFE分散液，以將PTFE 分散液塗覆到電極板的另一表面上。隨後，將電極板放置在180°C的環境中10分鐘，以使 PTFE分散液乾燥，然後去除壓敏型粘性掩蔽帶。之後，將電極板放置在360°C的環境中10 分鐘，以燒結PTFE微粒。在燒結之後，使整個最後得到的多層結構冷卻至室溫。這樣，在厚度為200 μ m的電極板上形成了厚度為25μπι的PTFE層。最後，通過負電暈放電在25°C下使PTFE層的表面極化和充電，從而得到駐極體材料。(比較例2)使用熱壓(溫度，360°C ；壓力，490kPa)，將厚度為25μπι的市售PTFE膜(由日東電工公司生產的No. 900-UL)熱壓合到厚度為200 μ m的市售的鋁箔(由東洋鋁株式會社生產；具有粗糙化表面的軟質箔)。之後，通過負電暈放電在25°C下使PTFE膜的表面極化和充電，從而得到駐極體材料。(比較例3)將蒸餾水添加到市售的FEP分散液(由大金工業株式會社生成的Neoflon ND-4(固形物濃度，40wt% ))，以將其比重調整到1. 30。使用厚度為200 μ m的市售的鋁箔 (東洋鋁株式會社生產；具有粗糙化表面的軟質箔)作為電極板，並且用壓敏型粘性掩蔽帶掩蔽此電極板的一個表面。使此電極板以200mm/分鐘的沉入速率通過FEP分散液，以將 FEP分散液塗覆到電極板的另一表面上。隨後，將電極板放置在180°C的環境中10分鐘，以使FEP分散液乾燥，然後去除壓敏型粘性掩蔽帶。之後，將電極板放置在360°C的環境中10 分鐘，以燒結FEP微粒。這樣，在厚度為200 μ m的電極板上形成了厚度為15 μ m的FEP層。 在燒結之後，使整個最後得到的多層結構冷卻至室溫。隨後，將蒸餾水添加到市售的PTFE分散液(由旭玻璃株式會社生產的Fluon AD911L(固形物濃度，60wt% ))，以將其比重調整到1. 50。接著，用壓敏型粘性掩蔽帶掩蔽由FEP層和電極板組成的多層結構的電極板側的表面。使此多層結構以IOOmm/分鐘的沉入速率通過PTFE分散液，以將PTFE分散液塗覆到FEP層上。隨後，將多層結構放置在180°C 的環境中10分鐘，以使PTFE分散液乾燥，然後去除壓敏型粘性掩蔽帶。之後，將多層結構放置在360°C的環境中10分鐘，以燒結PTFE微粒。這樣，在FEP層上形成了厚度為25 μ m 的PTFE層。在燒結之後，使整個多層結構冷卻至室溫。最後，通過負電暈放電在25°C下使PTFE層的表面極化和充電，從而得到駐極體材料。(測試)在實施例1到7的駐極體材料的每一個的製作過程中在形成半導電層之後，用三菱化學公司(Mitsubishi Chemical Corp.)製造的 Hiresta(型號為 MCP-HT450)測量了半導電層的表面電阻。此外，以下列方式針對駐極體層的表面電位的保持性而對實施例和比較例的所有電極體材料進行了檢驗。首先，在用表面電位計(由門羅(MONROE)電子公司生產的Model 244)測量了充電處理即刻之後的駐極體層的表面電位。隨後，將駐極體材料放置在210°C的環境下30分鐘(加載測試)，之後以相同方式測量駐極體材料的表面電位。重複此操作三次。將充電處
8理之後即刻測得駐極體材料的表面電位作為基準(100% )，來計算第一至第三次加載測試中每一次之後測得的表面電位與其的比率，作為表面電位的保持性(％ )。表1中示出測試的結果。表 權利要求
1.一種駐極體材料，包括 電極板；半導電層，所述半導電層形成在所述電極板上並且包括碳和氟樹脂；以及駐極體層，所述駐極體層形成在所述半導電層上。
2.根據權利要求1所述的駐極體材料，其中，所述半導電層具有在1.0XIO8到 1.0Χ1015Ω/ □的範圍內的表面電阻。
3.根據權利要求1或2所述的駐極體材料，其中，所述半導電層具有1到25μ m的厚度。
4.根據權利要求1至3中的任一項所述的駐極體材料，其中，所述氟樹脂包括選自由四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物和聚四氟乙烯構成的組中的至少一種。
5.根據權利要求1至4中的任一項所述的駐極體材料，其中，所述駐極體層包括聚四氟乙火布ο
6.根據權利要求1至5中的任一項所述的駐極體材料，其中，所述駐極體層具有10到 50 μ m的厚度。
7.一種靜電型聲音變換器，包括根據權利要求1至6中的任一項所述的駐極體材料和面向所述駐極體材料的振動板。
全文摘要
本發明公開了一種對熱具有極佳的電荷保持性的駐極體材料。具體而言，公開了一種駐極體材料(10)，包括電極板(1)、形成在電極板(1)上的半導電層(2)以及形成在半導電層(3)上的駐極體層(3)。半導電層(2)包括碳和氟樹脂。在駐極體材料(10)中，可以防止在駐極體材料(10)被加熱到高溫時駐極體層(3)的表面電位下降。
文檔編號H04R19/04GK102227789SQ201080003426
公開日2011年10月26日 申請日期2010年4月26日 優先權日2009年4月27日
發明者高岡誠一 申請人:日東電工株式會社