(57)【要約】【課題】スピーカー用ボイスコイルボビンに関し、軽量、高弾性、かつ耐熱性、耐湿性に優れ、しかも熱伝導性が高く蓄熱しないスピーカー用ボイスコイルボビンを提供することを目的とする。【解決手段】ポリイミド樹脂を主成分とし、熱伝導性フィラーを含有する管状体を用いてなることを特徴とする。また、上記ポリイミド樹脂に含有される熱伝導性フィラーが無機熱伝導性フィラーであることが好ましい。さらに、上記熱伝導性フィラーが窒化ホウ素であることが好ましい。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカー用ボイスコイルボビンであって、ポリイミド樹脂を主成分とし、熱伝導性フィラーを含有する管状体を用いてなることを特徴とするスピーカー用ボイスコイルボビン。
【請求項２】
前記ポリイミド樹脂に含有される、前記熱伝導性フィラーが無機熱伝導性フィラーであることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイルボビン。
【請求項３】
前記ポリイミド樹脂に含有される、前記熱伝導性フィラーが窒化ホウ素であることを特徴とする請求項１または２に記載のボイスコイルボビン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカー用ボイスコイルボビンに関するもので、特に、ポリイミド樹脂を主成分とする管状体からなるスピーカー用ボイスコイルボビンとして有用である。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、各種スピーカーに用いられるボイスコイルボビンは、周知のようにボイスコイルが巻回されて、電機音響変換用磁気回路の磁気ギャップに嵌挿され、ボイスコイルにより生ずる振動を振動板に伝えるものである。以下、図２および図３に基づいて、スピーカー用ボイスコイルボビンに関する従来技術について述べる。
【０００３】
図２に示すように、スピーカーは、センターポール１１を備えたプレート１２、リング状のマグネット１３、同じくリング状の上部プレート１４によって構成される磁気回路１５にフレーム１６を結合し、このフレーム１６の周縁部にガスケット１７とともに振動板１８を取り付け、この振動板１８の中央部にボイスコイル１９を結合し、このボイスコイル１９の中間部をダンパー２０で支持している。センターポール１１やボイスコイル１９は、発生する電場または磁場の影響によってダストの付着する可能性が高く、その保護のためにダストキャップ２１が振動板１８に設けられている。ここで、ボイスコイル１９は、図３に示すように、ボイスコイルボビン２２にマグネットワイヤ−２３を巻線したもので、音響信号などから変換された所定の電気信号に応じた電流値をマグネットワイヤ−２３に流すことで発生する磁界を利用して、ボイスコイル１９により生ずる振動を振動板１８に伝えるものである。従って、ボイスコイルボビン２２は振動の損失を可能な限り小さく抑える必要があり、ボイスコイルボビン２２は軽量で高弾性であることが求められる。
【０００４】
さらに、近年、大入力を印加して使用される傾向が高まり、ボイスコイルボビンにジュール熱が発生し、この熱が蓄積されて高温となるのでこれに十分耐える耐熱性のボイスコイルボビンが要求されている。これに対し従来のボイスコイルボビンは、クラフト紙、プレスパン紙やアルミニウムなどを用いた円筒ボビン、さらには樹脂フィルムからなるボビン等が使用されている（例えば特許文献１参照）。また、紙基材表面に、結合剤と無機フィラーとで構成されるセラミックス系コーティング層を形成するにより、高剛性、耐熱性、熱に対する寸法安定性に優れたボビンを提供することや（例えば特許文献２参照）、フィルムからなるボビンとして耐熱性や加工性に優れたポリイミド樹脂が使われることが多い（例えば特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−７０３９６号公報
【特許文献２】
特開平７−１１０９９号公報
【特許文献３】
特開平６−１２１３８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ボイスコイルボビンでは、以下のような課題が生じることがある。
【０００７】
例えば、紙製のボイスコイルボビンは軽量で高弾性を有するが、耐熱性、耐湿性等の面で課題が生じることがある。また、金属製のボイスコイルボビンは耐熱性、耐湿性には優れているが、重量が重い等の面で課題が生じることがある。ポリイミド樹脂は耐熱性の高い樹脂であるが、熱伝導性が低いために蓄熱し高温となる場合があるという面で課題が生じることがある。また、いずれの場合も、膨張係数の違いからコイルとボビンとの剥離のおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、かかる状況に鑑み、軽量、高弾性、かつ耐熱性、耐湿性に優れしかも熱伝導性が高く蓄熱しないスピーカー用ボイスコイルボビンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく、スピーカー用ボイスコイルボビンについて鋭意研究したところ、優れた特性を確保することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、スピーカー用ボイスコイルボビンであって、ポリイミド樹脂を主成分とし、熱伝導性フィラーを含有する管状体を用いてなることを特徴とする。ポリイミド樹脂が有する、軽量、高弾性、かつ耐熱性、耐湿性に優れた特性を活かし、しかも熱伝導性が高く蓄熱しないスピーカー用ボイスコイルボビンが可能となる。
【００１１】
ここで、前記ポリイミド樹脂に含有される熱伝導性フィラーが無機熱伝導性フィラーであることが好ましい。ポリイミド樹脂への含有が容易であり、かつ、熱伝導機能が高いスピーカー用ボイスコイルボビンが可能となる。
【００１２】
特に、前記ポリイミド樹脂に含有される熱伝導性フィラーが窒化ホウ素であることが好ましい。ポリイミド樹脂への含有が容易であり、かつ、熱伝導機能が高く、化学的に安定で、無害であるという点で、本発明の技術的効果をさらに高めることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のスピーカー用ボイスコイルボビンは、熱伝導性フィラーを含有したポリイミド樹脂製管状体であることを特徴とする。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明のスピーカー用ボイスコイルボビン２を使用したボイスコイル１を示しており、かかるボイスコイル１が、図２に示すようにスピーカーの振動板の中央部に結合され、このボイスコイルの中間部をダンパーで支持される。ボイスコイル１は、管状体であるボイスコイルボビン２にマグネットワイヤー４を巻線したものであり、巻線の一部を取り出したリード線５から電流を供給する。ボイスコイルボビン２は熱伝導性フィラー３が添加されたポリイミド樹脂で構成される。熱伝導性フィラーはポリイミド樹脂に対して５〜７０重量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは２０〜４０重量部である。管状体の厚みは、用いられる装置の設計により適宜選択されるが、通常２０〜８０μｍであるが、これに限定されるものではない。本発明の管状体を構成するポリイミド樹脂は、公知のポリイミド樹脂は限定なく使用可能であり、とりわけ、芳香族ポリイミド樹脂の使用が好ましい。管状体は、熱伝導性無機フィラーを含有するポリアミド酸溶液を所定形状に成形し、溶媒の除去後に、イミド転化反応を行うことにより形成される。
【００１５】
本発明の管状体に添加する熱伝導性フィラーとしては、以下に列記する無機粉末や有機系カーボンが使用可能であるが、より高い熱伝導機能を得るには、無機熱伝導性フィラーが好ましい。具体的には、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミナ、炭化珪素、珪素、シリカ、グラファイト、アルミニウム、マグネシウム合金等の粉末が挙げられる。
【００１６】
特に、ポリイミド樹脂に含有される熱伝導性フィラーが窒化ホウ素であることが好ましい。上記のように、熱伝導性フィラー公知の熱伝導機能を有する主として無機粉末が限定なく使用可能であるが、熱伝導機能が高く、化学的に安定で、無害であるという点で窒化ホウ素の使用が好ましい。因みに、具体的に各材料の熱伝導率を比較すると、窒化アルミニウムは約５００、窒化ホウ素は約２００、アルミナは約４６、珪素は約２６４、シリカは約１０、グラファイト約２４〜１０５、アルミニウムは約２３７、マグネシウムは約１５９である（いずれも約３００°Ｋでの値であり、単位はＷ／ｍＫである。）。
【００１７】
ここで、ポリアミド酸溶液は、ポリイミドの前駆体であるポリアミド酸を含有するものであって、例えばテトラカルボン酸二無水物あるいはその誘導体とジアミンとの略等モルを有機溶媒中で反応させて得ることができる。本発明において好ましいポリイミド樹脂を構成する上記テトラカルボン酸二無水物としては、具体的には、ピロメリット酸二無水物、３，３’　，４，４’　−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’　，４，４’　−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’　，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’　−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。また、このようなテトラカルボン酸二無水物と反応させるジアミンの具体例としては、４，４’　−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’　−ジアミノジフェニルメタン、３，３’　−ジアミノジフェニルメタン、３，３’　−ジクロロベンジジン、４，４’　−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’　−ジアミノジフェニルスルホン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’　−ジメチル−４，４’　−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’　−ジメチルベンジジン、３，３’　−ジメトキシベンジジン、４，４’　−ジアミノジフェニルスルホン、４，４’　−ジアミノジフェニルスルフィド、４，４’　−ジアミノジフェニルプロパン、２，４−ビス（β−アミノ−ｔ−ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ−ｔ−ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチル−ｔ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス−ｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノ−ベンチル）ベンゼン、１−イソプロピル−２，４−ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ジ（ｐ−アミノシクロへキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、３−メチルへブタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、１，２−ビス−３−アミノプロポキシエタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘブタメチレンジアミン、３−メチルへプタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、２，１７−アミノエイコサデカン、１，４−ジアミルクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１，１０−ジメチルデカン、１，１２−ジアミノオクタデカン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、ピペラジン、
Ｈ２　Ｎ（ＣＨ２　）３　Ｏ（ＣＨ２　）２　ＯＣＨ２　ＮＨ２　、
Ｈ２　Ｎ（ＣＨ２　）３　Ｓ（ＣＨ２　）３　ＮＨ２　、
Ｈ２　Ｎ（ＣＨ２　）３　Ｎ（ＣＨ２　）２　（ＣＨ２　）３　ＮＨ２　、
等が挙げられる。
【００１８】
これらテトラカルボン酸二無水物あるいはその誘導体及びジアミンは、それぞれ１種類以上を適宜に選定し反応させることができる。ジアミンとしては、特に芳香族ジアミンを主成分として使用することが望ましい。上記テトラカルボン酸二無水物とジアミンを反応させる際に用いられる有機極性溶媒は、その官能基がテトラカルボン酸二無水物またはジアミンと反応しない双極子を有するものである。そして、系に対して不活性であり、かつ生成物であるポリアミド酸に対して溶媒として作用しなければならない。しかも、反応成分の少なくとも一方、好ましくは両者に対して溶媒として作用しなければならない。上記有機極性溶媒としては、特にＮ，Ｎ−ジアルキルアミド類が有用であり、例えばこれの低分子量のものであるＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等が挙げられる。これらは蒸発、置換または拡散によりポリアミド酸およびポリアミド酸成形品から容易に除去することができる。また、上記以外の有機極性溶媒として、Ｎ，Ｎ−ジエチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルメドキシアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルトリアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、テトラメチレンスルホン、ジメチルテトラメチレンスルホン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、併せて使用しても差し支えない。さらに、上記有機極性溶媒にクレゾール、フェノール、キシレノール等のフェノール類、ベンゾニトリル、ジオキサン、ブチロラクトン、キシレン、シクロヘキサン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等を単独でもしくは併せて混合することもできる。ただし、生成するポリアミド酸の加水分解による低分子量化を防ぐため、水の使用は避けることが好ましい。
【００１９】
本発明の複合管状体は、例えば、下記工程により製造することができる。
【００２０】
（１）成形用金型として円筒状金型を準備し、
（２）円筒状金型内周面あるいは外周面に熱伝導性無機フィラーを含有するポリアミド酸溶液を塗布し、
（３）塗布後、塗布皮膜が少なくともそれ自身支持できるまで乾燥、硬化させるか、あるいはイミド転化が終了するまで加熱することにより、熱伝導性無機フィラーを含有してなる管状体を形成し、
（４）得られた管状体を円筒状金型より剥離して取り出す。
【００２１】
上記製法において、ポリアミド酸溶液は、使用する際に、溶液粘度が高い場合には適当な溶媒で希釈して粘度を低くして用いることができる。例えば、ポリアミド酸溶液の粘度は、塗布厚み、塗布方法、塗布条件、溶液温度等に応じて設定されるが、通常０．１〜１００００ポイズ（塗布作業時の温度でＢ型粘度計にて測定した粘度）に設定される。
【００２２】
また、成形金型となる円筒状金型としては、従来から管状体の製造に用いられるものであればどのようなものであっても差し支えなく、材質としては耐熱性の観点から、金属、ガラス、セラミックス等各種のものが例示される。
【００２３】
円筒状金型へのポリアミド酸溶液（熱伝導性無機粉末含有）の塗布方法としては、
（１）ポリアミド酸溶液中に円筒状金型を浸潰して外面に塗布膜を形成しこれを円筒状ダイス等で成膜する方法、
（２）円筒状金型内面の片端部にポリアミド酸溶液を供給した後、この円筒状金型と一定のクリアランスを有する走行体（弾丸状、球状）を走行させる方法、
（３）円筒状金型を軸周りに回転させ、内面にポリアミド酸溶液を供給し、遠心力により均一な皮膜とする方法
等が挙げられる。ここで、上述（２）の方法において、走行体を走行させる方法としては、自重走行法（円筒状金型を垂直に立て、走行体をその自重により下方に走行させる方法）の他、圧縮空気やガス爆発力を利用する方法、牽引ワイヤ等により牽引する方法等が挙げられる。
【００２４】
上記ポリアミド酸溶液を塗布した後の加熱温度は、特に制限はなく適宜に設定できるが、なかでも８０〜２００℃程度の低温で加熱して溶媒を除去した後、２５０〜４００℃程度に昇温してイミド転化を終了する多段加熱法等が用いられる。また、低温加熱後に自身支持できる状態になった管状体を剥離して、高温加熱を行ってもよい。加熱時の所要時間は加熱時間に応じて適宜設定されるが、通常低温加熱およびその後の高温加熱ともに２０〜６０分程度である。このような多段加熱法を用いれば、イミド転化に伴い発生する閉環水や溶媒の蒸発に起因する管状体における微小ボイドの発生を防止することができる。
【００２５】
このようにして得た管状体を円筒状金型より剥離する。円筒状金型からポリイミド樹脂製の管状体を剥離する方法として、例えば円筒状金型端部の周壁面に予め設けられた微小貫通孔に空気を圧送する方法等が挙げられる。なお、管状体を形成する円筒状金型内周面等に予めシリコーン樹脂等による離型処理を施しておけば、基層管状体の剥離作業性が向上し、好ましい。
【００２６】
以上は、スピーカー用ボイスコイルボビンについて述べたが、同様の技術は、他の用途についても適用されるものである。例えば、マイクロフォン用コイルボビンにも適用の可能性があり、上記に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。
【００２８】
＜実施例１＞
Ｎ−メチル−２−ピロリドン７２３ｇ中に熱伝導性無機フィラーとして窒化ホウ素１３．７ｇ（三井化学社製、平均粒径０．８１μｍ、ポリイミド樹脂固形分に対し１０重量部）を分散し、これにｐ−フェニレンジアミン４１ｇと３，３’　，４，４’　−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物１１２ｇを溶解（固形分濃度２０ｗｔ％）し、窒素雰囲気中において室温で撹拌しながら反応させて、３０００ポイズのポリアミド酸溶液を得た。内径２５ｍｍの円筒状金型の内面に上記ポリアミド酸溶液を塗布後、弾丸状走行体を自重により落下させた後、塗膜中の気泡を除く脱泡を行い、均一な塗膜面を得た。次いで該金型を１５０℃から段階的に３７０℃まで加熱して溶媒除去、閉環水の除去、イミド転化完結反応を行い、熱伝導性フィラーを含有するポリイミド樹脂層からなる管状体を得た。この管状体の厚みは５０μｍであった。こうして成形された管状体を軸方向に対して、直角方向に長さ２０ｍｍになるようにカットした。カットされた管状体を使用したスピーカー用ボイスコイルボビンは高弾性を有し、軽量で耐熱性、耐湿性にすぐれ、放熱性の良いものであった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の熱伝導性フィラー含有ポリイミド樹脂製の管状体からなるスピーカー用ボイスコイルボビンは軽量であり、極めて優れた高弾性を有するため、振動損失が小さく、すぐれた耐熱性と放熱性を兼ね備えるので、特に、高出力スピーカーに好適に用いられるものである。
【００３０】
特に、上記ポリイミド樹脂に含有される熱伝導性フィラーが無機熱伝導性フィラーである場合には、より高い熱伝導機能を得ることができ、さらに窒化ホウ素である場合には、化学的に安定で、無害であるという点で、本発明の技術的効果をさらに高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施態様の一例を示す説明図
【図２】スピーカーの断面の一例を示す説明図
【図３】従来技術の実施例を示す説明図
【符号の説明】
１　　ボイスコイル
２　　ボイスコイルボビン
３　　熱伝導性フィラー
４　　マグネットワイヤー
５　　リード線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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