(57)【要約】【課題】エレクトレット層となる樹脂層と電極板との接着性を向上させることができるエレクトレット材の製造方法を提供する。【解決手段】ポリテトラフルオロエチレン微粒子を含有しかつポリエーテルエーテルケトン微粒子をポリテトラフルオロエチレン微粒子１００重量部に対して１０〜３００重量部含有する分散液を電極板上に塗布した後に乾燥させ、さらにポリテトラフルオロエチレン微粒子およびポリエーテルエーテルケトン微粒子を焼成して、電極板上に混合樹脂層を形成する。その後、混合樹脂層の表面に帯電処理を施す。【選択図】図１
2010258562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電型音響変換器に用いられるエレクトレット材の製造方法であって、
ポリテトラフルオロエチレン微粒子を含有しかつポリエーテルエーテルケトン微粒子を前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子１００重量部に対して１０〜３００重量部含有する分散液を電極板上に塗布した後に乾燥させ、さらに前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子および前記ポリエーテルエーテルケトン微粒子を焼成して、前記電極板上に混合樹脂層を形成する工程と、
前記混合樹脂層の表面に帯電処理を施す工程と、
を含むエレクトレット材の製造方法。
【請求項２】
ポリテトラフルオロエチレン微粒子を含有する第１分散液とポリエーテルエーテルケトン微粒子を含有する第２分散液とを混合して前記分散液を生成する、請求項１に記載のエレクトレット材の製造方法。
【請求項３】
前記混合樹脂層の膜厚は１０〜１００μｍである、請求項１または２に記載のエレクトレット材の製造方法。
【請求項４】
前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子および前記ポリエーテルエーテルケトン微粒子を３８０℃以上で焼成する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエレクトレット材の製造方法。
【請求項５】
電極板と、
前記電極板上に形成された、ポリテトラフルオロエチレンとポリエーテルエーテルケトンとを１００：１０〜１００：３００の重量比で含むエレクトレット層と、
を備える、エレクトレット材。
【請求項６】
請求項５に記載のエレクトレット材と、このエレクトレット材と対向する振動板と、を備える、静電型音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電型音響変換器に用いられるエレクトレット材およびその製造方法、ならびにエレクトレット材を備えた静電型音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、イヤホン、ヘッドホン、マイクロホンなどの静電型音響変換器には、電極板上にエレクトレット層が形成されたエレクトレット材が用いられている。例えば、ＩＣ素子を内蔵するエレクトレットコンデンサマイクロホン（ＥＣＭ）では、エレクトレット材が振動板の表側あるいは裏側に対向して配置される。
【０００３】
エレクトレット材では、エレクトレット層がフッ素樹脂からなり、フッ素樹脂の電気絶縁性と電荷保持性とが利用されている。このようなエレクトレット材は、従来、電極板とフッ素樹脂フィルムとを貼り合わせたり、電極板上にフッ素樹脂塗料を塗布して加熱したりして得た大型シートを、目的とする形状に打ち抜き加工した後に帯電処理することにより得られていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２５２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フッ素樹脂は一般に電極板等の他材との接着性に乏しいために、上記のようにして電極板上にフッ素樹脂層を形成した場合には、高速での打ち抜き時にフッ素樹脂層が刃と擦れることによって電極板から剥離してしまい、結果として歩留まりが低下するという問題があった。
【０００６】
ここで、フッ素樹脂塗料を電極板に塗布して加熱する方法では、フッ素樹脂層と電極板との接着性を高めるために、予め電極板上に下塗り塗料を塗布しておくことも考えられる。しかしながら、下塗り塗料として一般的なポリアミドイミド樹脂を用いた場合には、ポリアミドイミド樹脂層と電極板との熱膨張率の差から、エレクトレット材の製造中または製造後の加熱時に層間剥離が生じるおそれがある。
【０００７】
静電型音響変換器は、例えば携帯電話等の電子機器へ搭載されることがあるが、この搭載は、オートメーション化の観点からは、予め配置したハンダ等を加熱溶融させたのち凝固させるいわゆるリフロー処理によって行うことが望ましい。しかしながら、上記のように下塗りが行われたエレクトレット材を用いた静電型音響変換器では、加熱時にエレクトレット材の層間剥離が生じるおそれがあるのでリフロー処理を行うことができない。そのため、静電型音響変換器を手作業で電子機器へ固定しなければならず、これが製造コストの増加を招くことになる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、エレクトレット層となる樹脂層と電極板との接着性を向上させることができるエレクトレット材の製造方法およびこの製造方法により製造されるエレクトレット材ならびに静電型音響変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発明者は、上記の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ＰＴＦＥ微粒子にＰＥＥＫ微粒子を混ぜ合わせた分散液を電極上に塗布して樹脂層を形成すれば、樹脂層と電極板との接着性を向上させることができることを見出した。しかし、ＰＥＥＫ微粒子の量が増えすぎると、リフロー処理等で高温に加熱されたときのエレクトレット層の表面電位が大きく低下することになる。本発明は、このような観点からなされたものである。
【００１０】
すなわち、本発明は、静電型音響変換器に用いられるエレクトレット材の製造方法であって、ポリテトラフルオロエチレン微粒子を含有しかつポリエーテルエーテルケトン微粒子を前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子１００重量部に対して１０〜３００重量部含有する分散液を電極板上に塗布した後に乾燥させ、さらに前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子および前記ポリエーテルエーテルケトン微粒子を焼成して、前記電極板上に混合樹脂層を形成する工程と、前記混合樹脂層の表面に帯電処理を施す工程と、を含むエレクトレット材の製造方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は、電極板と、前記電極板上に形成された、ポリテトラフルオロエチレンとポリエーテルエーテルケトンとを１００：１０〜１００：３００の重量比で含むエレクトレット層と、を備える、エレクトレット材を提供する。
【００１２】
さらに、本発明は、上記のエレクトレット材と、このエレクトレット材と対向する振動板と、を備える、静電型音響変換器を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ポリテトラフルオロエチレン微粒子とポリエーテルエーテルケトン微粒子とを混ぜ合わせることにより、エレクトレット層となる混合樹脂層と電極板との接着性を向上させることができる。しかも、ポリエーテルエーテルケトン微粒子の量が所定量以下に抑えられているので、高温に加熱されたときのエレクトレット層の表面電位の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るエレクトレット材の断面図である。
【図２】図１に示すエレクトレット材を用いた静電型音響変換器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の製造方法は、図１に示すような電極板２上に混合樹脂層３が形成されたエレクトレット材１を製造するためのものであり、その一例としては、準備工程と、形成工程と、帯電工程とを含む。
【００１６】
（準備工程）
準備工程では、ポリテトラフルオロエチレン（以下「ＰＴＦＥ」という。）微粒子とポリエーテルエーテルケトン（以下「ＰＥＥＫ」という。）微粒子を含有する分散液を準備する。
【００１７】
ＰＴＦＥ微粒子とＰＥＥＫ微粒子の混合比は、ＰＴＦＥ微粒子１００重量部に対してＰＥＥＫ微粒子１０〜３００重量部であることが好ましい。ＰＴＦＥ微粒子の重量Ｇ１に対するＰＥＥＫ微粒子の重量Ｇ２の割合Ｇ２／Ｇ１が１０％未満になると、後述する混合樹脂層と電極板との接着性があまり向上せず、割合Ｇ２／Ｇ１が３００％を超えると、エレクトレット材の熱に対する電荷保持性が低下するからである。より好ましい混合比は、ＰＴＦＥ微粒子１００重量部に対してＰＥＥＫ微粒子２０〜１００重量部である。
【００１８】
分散液は、例えば、ＰＴＦＥ微粒子を分散媒に分散させた第１分散液とＰＥＥＫ微粒子を分散媒に分散させた第２分散液を所定の割合で混合することにより、混合液として生成することができる。
【００１９】
第１分散液の分散媒は、例えば水である。このような分散液としては、乳化重合法により作製された種々の市販品が出回っており、これらを利用することができる。例えば、ダイキン工業社製のポリフロンＤ−１、旭硝子社製のフルオンＡＤ９３８Ｌ等を使用すればよい。
【００２０】
第１分散液の比重は、１．２〜１．６であることが好ましく、１．３〜１．５であることがより好ましい。
【００２１】
第２分散液の分散媒は、例えば水である。このような分散液としては、種々の市販品が出回っており、これらを利用することができる。例えばビクトレックス・エムシー社製Ｎｏ．８０４等を使用すればよい。
【００２２】
第２分散液の比重は、１．１〜１．３であることが好ましく、１．１〜１．２であることがより好ましい。
【００２３】
なお、例えば、ＰＴＦＥ微粒子を分散媒に分散させた第１分散液に、界面活性剤を配合した上でＰＥＥＫ微粒子を添加することにより、ＰＴＦＥ微粒子とＰＥＥＫ微粒子を含有する分散液を調製することも可能である。
【００２４】
（形成工程）
形成工程では、ＰＴＦＥ微粒子とＰＥＥＫ微粒子を含有する分散液を用いて電極板上に混合樹脂層を形成する。具体的には、分散液を電極板上に塗布した後に乾燥させ、さらにＰＴＦＥ微粒子およびＰＥＥＫ微粒子を焼成する。
【００２５】
電極板としては、ステンレス、アルミニウム、鋼、銅、チタン、およびこれらの合金などからなる金属板を用いることができる。あるいは、電極板は、例えば基板に支持された金属箔であってもよい。すなわち、本発明の電極板とは、厚みの薄い金属製のものであればよく、その厚みは特に制限されない。ただし、エレクトレット材の小型化の要請からは、電極板の厚みは１００〜３００μｍであることが好ましい。また、混合樹脂層との接着性を良くするために、電極板は油脂等の付着のないものが好ましい。
【００２６】
電極板上への分散液の塗布は、公知の方法を使用可能である。例えば、ディスペンサーを用いて行ってもよいし、スピンコート法や印刷法によって行ってもよい。あるいは、電極板の片面をマスキングして、その電極板を分散液中に浸す（ディッピング）ことにより、電極板上へ分散液を塗布してもよい。
【００２７】
分散液を電極板上に塗布した後は、分散液から分散媒を除去して分散液を乾燥させる。乾燥は、例えば、分散液が塗布された電極板をＰＴＦＥ融点（３２７℃）未満の温度（例えば、１８０℃）環境下に所定時間（例えば、１０分間）おくことによって行う。
【００２８】
その後、ＰＴＦＥ微粒子およびＰＥＥＫ微粒子を焼成する。焼成は、例えば、乾燥した分散液（ＰＴＦＥ微粒子およびＰＥＥＫ微粒子）を担持する電極板をＰＥＥＫの融点（３４３℃）以上の温度環境下に所定時間（例えば、１０分間）おくことによって行う。これにより、電極板上に混合樹脂層が形成される。焼成時の温度は、３８０℃以上であることが好ましい。焼成後は、電極板を常温まで冷却する。
【００２９】
なお、形成する混合樹脂層の膜厚は、１０〜１００μｍであることが好ましい。この範囲内であれば、エレクトレット材の特性を維持しつつ、エレクトレット材の薄型化および小型化が図れるからである。より好ましい混合樹脂層の膜厚は、１０〜５０μｍである。
【００３０】
以上のようにして、電極板上に混合樹脂層が形成された大型シート（未帯電エレクトレット材）を作製する。この大型シートは、例えば打ち抜き加工により、所定の大きさに切断される。このとき、ＰＥＥＫの影響により混合樹脂層は電極板に強固に接着しているので、混合樹脂層が電極板から剥離することが抑制される。
【００３１】
（帯電工程）
帯電工程では、所定の大きさに切断された未帯電エレクトレット材における混合樹脂層の表面に帯電処理を施して、混合樹脂層をエレクトレット層とする。帯電処理は、混合樹脂層の表面を例えばコロナ放電等により分極帯電させることによって行う。なお、帯電工程後には、エージング処理が行われてもよい。
【００３２】
以上の工程により、図１に示すようなエレクトレット材１を得ることができる。このエレクトレット材１のエレクトレット層３は、ＰＴＦＥとＰＥＥＫとを１００：１０〜１００：３００の重量比で含んでいる。
【００３３】
エレクトレット層をフッ素樹脂のみで構成した場合には、電極板とエレクトレット層との接着性を高めるために、予め電極板に下塗り塗料を塗布しておく方法がある。その場合の下塗り塗料としてはポリアミドイミド樹脂が用いられる。このポリアミドイミド樹脂を用いた場合、電極板とポリアミドイミド樹脂層との熱膨張率の差から、エレクトレット材を加熱した場合に層間剥離が生じ易い。
【００３４】
これに対し、エレクトレット層をＰＴＦＥとＰＥＥＫで構成することで、電極板とエレクトレット層との高い接着性を得ることができ、しかも加熱時に層間剥離が生じることはほとんどない。
【００３５】
また、フッ素樹脂としてＰＴＦＥを用いることで、エレクトレット材のフレキシビリティを損なうことなくエレクトレット材の表面に防汚性、耐薬品性、撥水性、耐候性等の優れた機能を付与でき、しかもエレクトレット材の賦形加工なども比較的容易にできる。
【００３６】
本発明の製造方法により得られたエレクトレット材は、静電型音響変換器に好適に用いられる。その一例として、図２に、エレクトレット材１を用いたＥＣＭ１０を示す。図２に示すＥＣＭ１０は、バックエレクトレット方式のものであり、エレクトレット材１が振動板４の裏面に対向して配置されている。具体的に、ＥＣＭ１０は、シールドケース９内に、下から上に積層された、ＩＣ素子７５が実装された回路基板７、ＩＣ素子７５を覆い、エレクトレット材１を支持する背面電極基板６、スペーサ５、振動板４、および支持枠８を有している。
【００３７】
なお、静電型音響変換器には、マイクロホン、イヤホン、ヘッドホンの他にも、補聴器、超音波センサ、加速度センサなどが含まれる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら制限されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
市販のＰＴＦＥディスパージョン（旭硝子社製ＡＤ９３８Ｌ（ＰＴＦＥ微粒子濃度６０ｗｔ％））１．０ｋｇに市販のＰＥＥＫディスパージョン（ビクトレックス・エムシー社製Ｎｏ．８０４（ＰＥＥＫ微粒子濃度３０ｗｔ％））０．２ｋｇを混合した後に攪拌して、ＰＴＦＥ微粒子１００重量部に対してＰＥＥＫ微粒子が１０重量部の分散液（混合液）を生成した。
【００４０】
電極板として市販の厚さ２００μｍアルミニウム箔（東洋アルミニウム社製、粗面軟質箔）を用い、この電極板の片面をマスギング粘着テープでマスギングした。この電極板を生成した分散液中にディッピング速度１００ｍｍ／分で通過させ、電極板の片面に分散液を塗布した。ついで、電極板を８０℃の環境下に１０分間おいて分散液を乾燥させた後、マスギング粘着テープを剥がした。その後、電極板を３８０℃の環境下に１０分間おいてＰＴＦＥ微粒子およびＰＥＥＫ微粒子を焼成した。焼成後は、電極板を常温まで冷却した。これにより、厚さ２００μｍの電極板上に膜厚２５μｍの混合樹脂層が形成された未帯電エレクトレット材を得た。
【００４１】
（実施例２）
ＰＴＦＥディスパージョン０．５ｋｇにＰＥＥＫディスパージョン１．０ｋｇを混合して、ＰＴＦＥ微粒子１００重量部に対してＰＥＥＫ微粒子が１００重量部の分散液を生成した以外は実施例１と同様にして未帯電エレクトレット材を得た。
【００４２】
（実施例３）
ＰＴＦＥディスパージョン０．２５ｋｇにＰＥＥＫディスパージョン１．５ｋｇを混合して、ＰＴＦＥ微粒子１００重量部に対してＰＥＥＫ微粒子が３００重量部の分散液を生成した以外は実施例１と同様にして未帯電エレクトレット材を得た。
【００４３】
（比較例１）
電極板として市販の厚さ２００μｍアルミニウム箔（東洋アルミニウム社製、粗面軟質箔）を用い、この電極板の片面をマスギング粘着テープでマスギングした。この電極板を市販のＰＴＦＥディスパージョン（旭硝子社製ＡＤ９３８Ｌ）中にディッピング速度１００ｍｍ／分で通過させ、電極板の片面にＰＴＦＥディスパージョンを塗布した。ついで、電極板を８０℃の環境下に１０分間おいて分散液を乾燥させた後、マスギング粘着テープを剥がした。その後、電極板を３８０℃の環境下に１０分間おいてＰＴＦＥ微粒子を焼成した。焼成後は、電極板を常温まで冷却した。これにより、厚さ２００μｍの電極板上に膜厚２５μｍのＰＴＦＥ層が形成された未帯電エレクトレット材を得た。
【００４４】
（比較例２）
ＰＴＦＥディスパージョン０．１ｋｇにＰＥＥＫディスパージョン１．０ｋｇを混合して、ＰＴＦＥ微粒子１００重量部に対してＰＥＥＫ微粒子が５００重量部の分散液を生成した以外は実施例１と同様にして未帯電エレクトレット材を得た。
【００４５】
（比較例３）
ＰＴＦＥディスパージョン１．０ｋｇにＰＥＥＫディスパージョン０．１ｋｇを混合して、ＰＴＦＥ微粒子１００重量部に対してＰＥＥＫ微粒子が５重量部の分散液を生成した以外は実施例１と同様にして未帯電エレクトレット材を得た。
【００４６】
（試験）
実施例および比較例の未帯電エレクトレット材について、次のような試験を行った。
【００４７】
まず、未帯電エレクトレット材における樹脂層の表面を、２５℃でマイナスのコロナ放電により分極帯電させることにより、それらの層をエレクトレット層とした（エレクトレット材を製造した）。その後、エレクトレット層の表面電位残存率を次のようにして測定した。
【００４８】
帯電処理直後のエレクトレット層の表面電位を表面電位計（ＭＯＮＲＯＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ社製Ｍｏｄｅｌ２４４）で測定した。ついで、エレクトレット材を２１０℃の環境下に３０分間おき（負荷試験）、その後のエレクトレット材の表面電位を同様にして測定した。この操作を３回繰り返した。そして、帯電処理直後のエレクトレット材の表面電位を基準（１００％）としたときの１〜３回目の負荷試験後の表面電位の割合を表面電位残存率（％）として算出した。
【００４９】
また、実施例および比較例の未帯電エレクトレット材について、碁盤目試験を行った。碁盤目試験は、ＪＩＳ  Ｋ５６００−５−６に従い、樹脂層を貫通して電極板表面に達する切り傷を碁盤目状に付けた後に、樹脂層の上に粘着テープを貼り、剥がした後の樹脂層の付着状態を目視により観察した。碁盤目により形成される升の数は１００個とし、例えば、テープを剥がした後に５０個の升に樹脂層が残ったときは５０／１００と評価した。
【００５０】
上記の試験の結果を表１に示す。なお、表１中には、分散液中のＰＴＦＥ微粒子の重量Ｇ１に対するＰＥＥＫ微粒子の重量Ｇ２の割合Ｇ２／Ｇ１を％で記載した。
【００５１】
【表１】
2010258562.tif 000003
【００５２】
ＰＴＦＥディスパージョンを電極板上に塗布した比較例１では、碁盤目試験によりＰＴＦＥ層が電極板から剥離することが確認された。ＰＴＦＥ微粒子とＰＥＥＫ微粒子を含有する分散液を用いた比較例２では、碁盤目試験の結果は良好であったが、ＰＥＥＫ微粒子の量が多すぎるために負荷試験後のエレクトレット層の表面電位残存率が大きく低下した。また、ＰＴＦＥ微粒子とＰＥＥＫ微粒子を含有する分散液を用いたがＰＥＥＫ微粒子の量が少なすぎる比較例３では、碁盤目試験により混合樹脂層が電極板から剥離することが確認された。
【００５３】
これに対し、ＰＴＦＥ微粒子と適量のＰＥＥＫ微粒子を含有する分散液を用いた実施例１〜３では、碁盤目試験の結果が良好であるとともに、負荷試験後のエレクトレット層の表面電位残存率の低下もある程度に抑えることができた。
【符号の説明】
【００５４】
１    エレクトレット材
２    電極板
３    エレクトレット層
１０  ＥＣＭ（静電型音響変換器）
【図１】
2010258562.tif 000004
【図２】
2010258562.tif 000005