(57)【要約】    【課題】  本発明は、帯電保持力が大きく、かつ帯電減衰も少なく、さらに金属板とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムからなるエレクトレット材料層との接着性に優れたエレクトレット固定電極用積層板の製造方法、該方法により得られたエレクトレット固定電極用積層板を提供することを目的とする。    【解決手段】  本発明に係るエレクトレット固定電極用積層板の製造方法は、金属板の表面にポリテトラフルオロエチレンフィルムを順次熱融着し、該フィルムからなるエレクトレット材料層を２層以上形成することを特徴とする。【選択図】  図１
2005191467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の表面にポリテトラフルオロエチレンフィルムを順次熱融着し、該フィルムからなるエレクトレット材料層を２層以上形成することを特徴とするエレクトレット固定電極用積層板の製造方法。
【請求項２】
金属板の表面に、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを熱融着して第１エレクトレット材料層を形成し、次いで、第１エレクトレット材料層の表面にポリテトラフルオロエチレンフィルムを熱融着して第２エレクトレット材料層を形成することを特徴とする請求項１に記載のエレクトレット固定電極用積層板の製造方法。
【請求項３】
第２エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度が、第１エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度よりも１０〜７０℃低いことを特徴とする請求項２に記載のエレクトレット固定電極用積層板の製造方法。
【請求項４】
第１エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度が、３６０〜４００℃であることを特徴とする請求項２または３に記載のエレクトレット固定電極用積層板の製造方法。
【請求項５】
第２エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度が、３３０〜３５０℃であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のエレクトレット固定電極用積層板の製造方法。
【請求項６】
ポリテトラフルオロエチレンフィルムの膜厚が５〜２０μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエレクトレット固定電極用積層板の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法により得られたエレクトレット固定電極用積層板。
【請求項８】
請求項７に記載のエレクトレット固定電極用積層板が用いられていることを特徴とするエレクトレット固定電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
静電型電器音響変換器等に用いるエレクトレット固定電極用積層板の製造方法、および該方法によって得られたエレクトレット固定電極用積層板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、イヤホン、ヘッドホン、マイクロホン等に図２に示すようなコンデンサー型マイクロホン１０が用いられている。このコンデンサー型マイクロホン１０は、静電容量の変化を利用して音圧を電気信号に変換する方式のマイクロホンである。コンデンサー型マイクロホン１０は、振動膜１２とエレクトレット固定電極１４と外部直流電源１６とを基本的に備え、外部直流電源１６によって、振動膜１２とエレクトレット固定電極１４との間に静電気を蓄えることにより、コンデンサーを形成させる。コンデンサー型マイクロホン１０は、音圧によって振動膜１２が振動し、振動膜１２とエレクトレット固定電極１４との距離が変化すると、静電容量が変化することとなり、音を電気信号に変換することができる。
【０００３】
このエレクトレット固定電極１４は、従来から、金属板とエレクトレット材料層である樹脂層とを貼り合わせて積層板を形成し、その積層板の樹脂層をエレクトレット処理（エレクトレット化）することにより製造されている。しかしながら、金属板と樹脂層との接着力が弱いため、（１）金属板にメッキ処理を施す方法や、（２）金属板と樹脂層との間に熱可塑性樹脂の接着層を設ける方法、などにより接着力の向上が図られている。
【０００４】
上記（１）金属板にメッキを施す方法は、金属板と樹脂層との接着性は向上するものの製造工程が煩雑となるため従来から問題があった。
【０００５】
上記（２）金属板と樹脂層との間に熱可塑性樹脂の接着層を設ける方法としては、例えば、金属板上に高分子エレクトレット材料をコーティングして接着層を形成し、さらにこの接着層の上に樹脂フィルムを熱融着する方法（特許文献１参照）、また金属板の表面にポリイミド系等の耐熱プライマー層（接着層）を形成し、前記接着層の表面上に樹脂層を形成する方法（特許文献２参照）が提案されている。しかしながら、これらの方法は、コーティングにより接着層を形成しているため、接着層にピンホールが発生しやすく、また層の厚みのコントロールが困難であるため、固定電極として所望の性能が得られないという問題があった。
【０００６】
一方、エレクトレット固定電極に用いられるエレクトレット材料としては、帯電量が他の樹脂に比べて大きいフッ素樹脂が用いられている。フッ素樹脂の中でも特にテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）は、帯電減衰の少ないことが知られており、ＦＥＰを金属板に融着させたものが、電子部品であるマイクロホン用コンデンサとして、現在広く使われている。
【０００７】
また近年では、エレクトロニクス産業界は環境問題の点から、有害物質の使用削減に取り組んでおり、その一つに「鉛フリー化」がある。今まで電子部品同士を接合するのに使用されてきた半田においても鉛フリー化が要求されている。鉛フリーの半田は、従来の半田に比べ融点が高く、半田付け温度を従来より２０〜３０℃高くする必要があるため、エレクトレット固定電極の樹脂層にＦＥＰが用いられていると、半田付けの温度によりＦＥＰが溶け出し、良好な帯電特性を得ることができないという問題があった。
【０００８】
そこで、エレクトレット固定電極の樹脂材料として、鉛フリー半田の半田付け温度に対
して耐熱性を有し、かつ優れた帯電特性を有する材料が求められている。そのような材料としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が提案されている。
【０００９】
ＰＴＦＥは帯電量が大きく、かつ帯電減衰も少ないことから、エレクトレット固定電極の樹脂材料として好ましく、さらにＦＥＰに比べて融点が高いことから、鉛フリー半田の半田付け温度に対しても耐熱性を有する。しかしながら、ＰＴＦＥフィルムは金属板に接着し難いという問題があった。その接着性を高めるために、金属板とＰＴＦＥフィルムとの間にＰＴＦＥ以外の熱可塑性樹脂からなる接着層を設ける技術がある。しかしながら、上述したように固定電極として所望の性能が得られず、さらにＰＴＦＥ以外の熱可塑性樹脂の使用により帯電特性が劣化する（帯電減衰が大きくなる）という問題があった。また、接着層を設けないでＰＴＦＥフィルム単独で金属板に対する接着性を向上させるには、ＰＴＦＥの融点（約３２７℃）を大きく超えた温度で熱融着しなければならず、そのような高い温度で融着すると逆に帯電減衰が大きくなってしまう問題があった。
また、特開２００２−１２５２９７号公報（特許文献３）には、1枚のＰＴＦＥフィル
ムを金属板の表面に付着させたエレクトレット用積層板が記載されているものの、ＦＥＰフィルムを用いた例しか開示されておらず、どのようにすればＰＴＦＥフィルムを金属板の表面に接着させることができるか明らかではない。
【特許文献１】特公昭５７−４０６４７号公報
【特許文献２】特公平７−４８４５０号公報
【特許文献３】特開２００２−１２５２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するものであって、帯電保持力が大きく、かつ帯電減衰も少なく、さらに金属板とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）フィルムからなるエレクトレット材料層との接着性に優れたエレクトレット固定電極用積層板の製造方法、該方法により得られたエレクトレット固定電極用積層板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】
【００１１】
本発明に係るエレクトレット固定電極用積層板の製造方法は、金属板の表面にポリテトラフルオロエチレンフィルムを順次熱融着し、該フィルムからなるエレクトレット材料層を２層以上形成することを特徴とする。
【００１２】
また、金属板の表面に、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを熱融着して第１エレクトレット材料層を形成し、次いで、第１エレクトレット材料層の表面にポリテトラフルオロエチレンフィルムを熱融着して第２エレクトレット材料層を形成することを特徴とする。
【００１３】
第２エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度が、第１エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度よりも１０〜７０℃低いことが好ましい。
【００１４】
また、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを熱融着して第１エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度が、３６０〜４００℃であることも好ましい。
【００１５】
ポリテトラフルオロエチレンフィルムを熱融着して第２エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度が、３３０〜３５０℃であることも好ましい。
【００１６】
ポリテトラフルオロエチレンフィルムの膜厚が５〜２０μｍであることが望ましい。
【００１７】
本発明に係るエレクトレット固定電極用積層板は、上記の製造方法により得られることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係るエレクトレット固定電極は、上記エレクトレット固定電極用積層板が用いられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のエレクトレット固定電極用積層板の製造方法によれば、ポリテトラフルオロエチレンフィルムからなるエレクトレット材料層が、接着層を介することなく金属板と接着されているため、エレクトレット層の帯電減衰を低く抑えることができる。
【００２０】
さらに、電荷が蓄積される第２エレクトレット材料層は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が本来有する帯電保持力を損なわないような温度で第１エレクトレット材料層の表面に熱融着されている。したがって、従来のエレクトレット固定電極用積層板と比較して高い帯電力を有するエレクトレット固定電極用積層板を得ることができる。
【００２１】
またさらに、本発明の製造法により得られるエレクトレット固定電極用積層板は、金属板とエレクトレット材料層とが強固に接着されている。したがって、取扱いや加工性に優れ、さらに鉛フリー半田の半田付けに際して従来よりも高温にさらされてもエレクトレット材料層は金属板から剥がれることがない。さらに、従来のように、金属板にメッキ処理を施したり、金属板とエレクトレット材料層との間に接着層を設ける必要がないため、製造工程も簡易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明のエレクトレット固定電極用積層板の製造方法について詳細に説明する。
【００２３】
本発明のエレクトレット固定電極用積層板の製造方法は、金属板の表面にポリテトラフルオロエチレンフィルムを順次熱融着し、該フィルムからなるエレクトレット材料層を２層以上形成する方法である。本発明のエレクトレット固定電極用積層板を調製するには、ＰＴＦＥ以外の熱可塑性フィルムは実質的に使用されないが、本発明の目的を損なわない範囲で使用することも可能である。
【００２４】
以下に、上記各材料について説明する。
【００２５】
（金属板）
本発明で用いられる金属板としては、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が用いられる。金属板は、エレクトレット固定電極の小型化の要請から、通常１００〜３００μｍの膜厚ものが好ましく用いられる。本発明において、金属板は金属箔を包含するものである。
【００２６】
金属板は、油脂等の付着のないものが好ましく、さらにＰＴＦＥフィルムとの接着性を良くするために下地処理を行なうことが好ましい。下地処理は、特に限定されるものではないが、ＰＴＦＥフィルムの厚さの均一性、表面の平滑性を達成するには金属素地の面粗度を大きくすることのない処理、例えば陽極酸化、化学的処理による皮膜の形成あるいはカップリング剤の利用、その他接着性を改善する方法が好ましい。
【００２７】
（ポリテトラフルオロエチレンフィルム）
本発明で用いられるＰＴＦＥフィルムとしては、特に限定されず、通常用いられるＰＴＦＥフィルムを使用することができ、融点が約３２７℃、耐熱温度が約２６０℃のものが用いられる。
【００２８】
ＰＴＦＥフィルムの膜厚は、５〜２５μｍ、好ましくは１０〜２０μｍであることが望ましい。このような範囲のＰＴＦＥフィルムを用いることにより、金属板に積層する際の作業性に優れ、さらに積層することにより帯電特性に優れるエレクトレット材料層を得ることができる。また、積層するＰＴＦＥフィルムの膜厚は、エレクトレット材料層の膜厚を所望の膜厚とすることができるのであれば、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
【００２９】
本発明のエレクトレット固定電極用積層板は、上記のような原料を用いて製造することができる。本発明のエレクトレット固定電極用積層板は、上記ＰＴＦＥフィルムからなるエレクトレット材料層が２層以上形成されていれば特に限定されないが、製造コスト、金属板との密着力、帯電減衰特性などの面からエレクトレット材料層が２層に積層されていることが好ましい。
【００３０】
以下、ＰＴＦＥフィルムからなるエレクトレット材料層が金属板の表面に２層形成されているエレクトレット固定電極用積層板を例にとって説明する。
【００３１】
本発明のエレクトレット固定電極用積層板は、まず金属板の表面に、ポリテトラフルオロエチレンフィルムを熱融着し、第１エレクトレット材料層を形成する。
【００３２】
具体的には、上記のような金属板を準備し、金属板の表面にＰＴＦＥフィルムを、ＰＴＦＥの融点以上〜分解温度未満、好ましくは３６０〜４００℃、さらに好ましくは３７０〜３９０℃の温度範囲で熱融着し、第１エレクトレット材料層を形成する。
【００３３】
このような温度条件で熱融着させることにより、第１エレクトレット材料層は、金属板の表面に強固に接着される。したがって、得られるエレクトレット固定電極用積層板は取扱いや加工性に優れ、さらに鉛フリー半田の半田付けに際して従来よりも高温にさらされてもエレクトレット材料層は金属板から剥がれることがない。さらに、ＰＴＦＥフィルムからなるエレクトレット材料層が、他の熱可塑性樹脂からなる接着層を介することなく金属板と接着されているため、エレクトレット層の帯電減衰を低く抑えることができる。
【００３４】
また、第１エレクトレット材料層を形成する際の熱融着条件は、成形圧２０〜６０ｋｇ／ｃｍ2、好ましくは４０〜５０ｋｇ／ｃｍ2、熱融着時間１０〜４５分、好ましくは１５〜３０分であることが望ましい。このような条件で熱融着することにより、第１エレクトレット材料層が金属板の表面により強固に接着される。
【００３５】
このように、第１エレクトレット材料層を形成し、次いで、第１エレクトレット材料層の表面にＰＴＦＥフィルムを熱融着し、第２エレクトレット材料層を形成する。第２エレクトレット材料層は、金属板の表面にＰＴＦＥフィルムを熱融着した後、直ちに第２エレクトレット材料層を形成してもよく、室温まで冷却した後に第２エレクトレット材料層を形成してもよい。
【００３６】
第２エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度は、ＰＴＦＥの融点以上であり、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が本来有する帯電保持力を損なうことがない温度であることが好ましく、第１エレクトレット材料層を形成する際の加熱温度よりも１０〜７０℃、好ましくは２５〜５５℃低いことが望ましい。具体的には、第１エレクトレット材料層の表面にＰＴＦＥフィルムを、３３０〜３５０℃、好ましくは３３５〜３４５℃の温度範囲で熱融着し、第２エレクトレット材料層を形成する。
【００３７】
このような温度条件で熱融着させることにより、第２エレクトレット材料層は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂が本来有する帯電保持力を損なうことがなく、さらに第１エレ
クトレット材料層の表面に強固に接着される。したがって、従来のエレクトレット固定電極用積層板と比較して高い帯電力を有するエレクトレット固定電極用積層体を得ることができる。
【００３８】
さらに、第２エレクトレット材料層を形成する際の熱融着条件は、成形圧２０〜６０ｋｇ／ｃｍ2、好ましくは４０〜５０ｋｇ／ｃｍ2、熱融着時間１〜１５分、好ましくは３〜１０分であることが望ましい。このような条件で熱融着することにより、第２エレクトレット材料層が第１エレクトレット材料層の表面により強固に接着される。
【００３９】
このようにして製造される、本発明のエレクトレット固定電極用積層板１は、図１に示すように、金属板２の表面にエレクトレット材料層３が形成されており、このエレクトレット材料層３は、第１エレクトレット材料層４と、第２エレクトレット材料層６との２層構造を有する。
【００４０】
本発明のエレクトレット固定電極用積層板１は、ポリテトラフルオロエチレンフィルムからなる第１エレクトレット材料層４が、他の熱可塑性樹脂からなる接着層を介することなく金属板表面に接着されているため、エレクトレット層の帯電減衰を低く抑えることができる。さらに第２エレクトレット材料層６が、第１エレクトレット材料層４の表面に上述の温度条件で形成されているため、得られるエレクトレット材料層は帯電保持力に優れる。
【００４１】
また、エレクトレット材料層３の膜厚は、１０〜５０μｍ、好ましくは１５〜３０μｍであることが望ましい。このような膜厚のエレクトレット材料層をエレクトレット化することにより、帯電保持力に優れるエレクトレット層を形成することができる。
【００４２】
本発明においてはエレクトレット材料層が２層形成されている場合により説明したが、これに限定されるものでなく、エレクトレット材料層の膜厚が上記範囲内であれば、エレクトレット材料層を３層以上から５層程度の多層として、エレクトレット固定電極用積層板を調製することも可能である。
【００４３】
このような本発明のエレクトレット固定電極用積層板を、所定の大きさに切断し、次いで従来公知の方法により、電子ビームやコロナ放電等により分極帯電（エレクトレット）させた後エージング処理を行って、エレクトレット固定電極が製造される。
［実施例］
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
なお、実施例、比較例においては以下の材料を使用した。さらに、試験例は以下の方法で行った。
＜使用材料＞
（金属板）
ＳＵＳ箔：膜厚２００μｍ
（ＰＴＦＥフィルム）
製品名：バルフロンテープ（日本バルカー工業株式会社製）、膜厚１２．５μｍ
製品名：バルフロンテープ（日本バルカー工業株式会社製）、膜厚２５μｍ
＜試験方法＞
（接着力確認試験）
２６０℃に熱せられた半田浴槽にエレクトレット固定電極用積層板を６０秒間浮かべて、その後のエレクトレット材料層（樹脂層）の溶けおよびエレクトレット材料層と金属板との接着性を確認する。
【００４５】
評価基準
◎  ：樹脂層は溶けておらず、さらに樹脂層と金属板との間に剥がれ・シワが
認められず強固に接着している。
【００４６】
○  ：樹脂層は溶けていないが、樹脂層と金属板との間に剥がれ・シワが認め
られ、その面積が試料全体の１０％以下である。
【００４７】
△  ：樹脂層が若干溶け、さらに樹脂フィルムと金属板との間に剥がれ・シワ
が認められ、その面積が試料全体の３０％以下である。
【００４８】
×  ：樹脂の大部分が溶け、さらに樹脂フィルムと金属板との間に剥がれ・シ
ワが認められ、その面積が試料全体の３０％以上である。
（エレクトレット性能の確認試験）
直流電圧（３〜５ｋｖ）をコロナ放電の形でエレクトレット固定電極用積層板に印加し、その検出値が飽和値に達した後、直流電圧を遮断し、その後の試料面上の電位の減衰状態を連続的に測定する。
【００４９】
評価基準
◎  ：帯電減衰率が比較例２と比較し、極端に少ない。
【００５０】
○  ：帯電減衰率が比較例２と比較し、少ない。
【００５１】
△  ：帯電減衰率が比較例２と比較し、同等レベル。
【００５２】
×  ：帯電減衰率が比較例２と比較し、大きい。
【実施例１】
【００５３】
平板プレス機（製品名：ミニテストプレス−１０、東洋精機株式会社製）で、ＳＵＳ箔表面にＰＴＦＥフィルム（膜厚１２．５μｍ）を、３８０℃、４４ｋｇ／ｃｍ2の条件で
３０分間平板プレスを行い、第１エレクトレット材料層を形成した。その後、直ちに第１エレクトレット材料層表面にＰＴＦＥフィルム（膜厚１２．５μｍ）を、３４０℃、４４ｋｇ／ｃｍ2の条件で５分間平板プレスを行い、第２エレクトレット材料層を形成し、エ
レクトレット固定電極用積層板を製造した。加熱後の接着力確認試験の結果と、エレクトレット性能の確認試験の結果を表１に示す。
［比較例１］
平板プレス機で、ＳＵＳ箔表面にＦＥＰフィルム（膜厚２５μｍ）を２８０℃、３５ｋｇ／ｃｍ2の条件で３０分間平板プレスを行ってエレクトレット材料層を形成し、エレク
トレット固定電極用積層板を製造した。加熱後の接着力確認試験の結果と、エレクトレット性能の確認試験の結果を表１に示す。
[比較例２]
平板プレス機で、ＳＵＳ箔表面にＰＴＦＥフィルム（膜厚２５μｍ）を、３６０℃、１００ｋｇ／ｃｍ2の条件で６０分間平板プレスを行ってエレクトレット材料層を形成し、
エレクトレット固定電極用積層板を製造した。接着力確認試験の結果と、エレクトレット性能の確認試験の結果を表１に示す。
［比較例３］
平板プレス機で、ＳＵＳ箔表面にＰＴＦＥフィルム（膜厚１２．５μｍ）を３３０℃、４４ｋｇ／ｃｍ2の条件で３０分間平板プレスを行い、第１エレクトレット材料層を形成
した。その後、第１エレクトレット材料層表面にＰＴＦＥフィルム（膜厚１２．５μｍ）を３３０℃、４４ｋｇ／ｃｍ2の条件で５分間平板プレスを行い、第２エレクトレット材
料層を形成し、エレクトレット固定電極用積層板を製造した。加熱後の接着力確認試験の結果と、エレクトレット性能の確認試験の結果を表１に示す。
［比較例４］
平板プレス機で、ＳＵＳ箔とＰＴＦＥフィルム（膜厚１２．５μｍ）の間に接着層フィルムとしてテトラフルオロオエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）フィルム（膜厚１２．５μｍ）を挿入し、３３０℃、３０ｋｇ／ｃｍ2の条件で
３０分間平板プレスを行い、エレクトレット材料層を形成し、エレクトレット固定電極用積層板を製造した。加熱後の接着力確認試験の結果と、エレクトレット性能の確認試験の結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2005191467.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明のエレクトレット固定電極用積層板の概略斜視図である。
【図２】図２は、コンデンサー型マイクロホンの概略図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  ・・・      エレクトレット固定電極用積層板
２  ・・・      金属板
３  ・・・      エレクトレット材料層
４  ・・・      第１エレクトレット材料層
６  ・・・      第２エレクトレット材料層
１０  ・・・    コンデンサー型マイクロホン
１２  ・・・    振動膜
１４  ・・・    エレクトレット固定電極
１６  ・・・    外部直流電源
【図１】
2005191467.tif 000004
【図２】
2005191467.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月24日(2004.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項６】
ポリテトラフルオロエチレンフィルムの膜厚が５〜２５μｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のエレクトレット固定電極用積層板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
ポリテトラフルオロエチレンフィルムの膜厚が５〜２５μｍであることが望ましい。