(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレクトレット材を金属板に融着固定し、約200℃で１〜６時間程度の高温アニールを施した後で前記エレクトレット材を着電して固定電極とし、プリント基板にインピーダンス変換器の出力端子を接続して絶縁体とともに固定し、前記固定電極に前記インピーダンス変換器の入力端子が接続されるように前記絶縁体に前記固定電極を絶縁保持・収納し、薄膜に金属蒸着等を施し一定の架張を与え金属リングに固定して振動膜とし、前記振動膜を天面に音孔を有する筒状金属ケースに挿入し、前記振動膜と前記固定電極との間に一定間隔のギャップスペーサを設けてコンデンサを形成し、前記固定電極と前記プリント基板を前記金属ケースに挿入し端部をカシメ等により固定することを特徴とする耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。
【請求項２】
前記絶縁体に約200℃で１時間程度の高温アニールを施すことを特徴とする請求項１記載の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。
【請求項３】
カシメ等により固定完成後、約60〜80℃で１時間程度、又は約200℃で数分程度の高温アニールを施すことを特徴とする請求１または２記載の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法に関し、特に、長期高温耐熱性をもたせる耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエレクトレットコンデンサマイクロホン（ＥＣＭ）は、図３の断面図に示すような構造をしている。図３において、面布１は、防塵等のためのカバーであり、無くてもよい。筒状金属ケース２は、天面に音孔２aを有するケースである。振動膜３は、ＰＥＴ材等の薄膜に金属蒸着３a等を施し、一定架張を与え、接着剤等により金属リング４に固定した膜である。ギャップスペーサ５は、振動膜３と固定電極６との間に一定間隔のコンデンサ５aを形成するスペーサである。固定電極６は、エレクトレット材６aを金属板に融着固定した電極である。ＦＥＴ７は、固定電極６に入力端子７aが接触等により接続されるインピーダンス変換器である。絶縁体８は、固定電極６とＦＥＴ７を絶縁保持・収納する保持材であり、固定電極６は絶縁体８に圧入等により固定される。プリント基板９は、ＦＥＴ７の出力端子７b、７cを半田付け等により接続し、出力を取り出すための基板である。面布１を除くこれらの各部品は、金属ケース２に挿入され、金属ケースの端部をカシメ２b等により固定される。なお、ＦＥＴ７、絶縁体８、プリント基板９は、予めアンプブロックとして構成し、金属ケース２へ挿入する。ＦＥＴ７の出力端子のアース側は、カシメ部２bによりプリント基板９のアースとケース２が接続される。図４に、従来のエレクトレットコンデンサマイクロホンの組立工程フローの概略を示す。
【０００３】
以上の如く構成されたＥＣＭは、固定電極エレクトレットマイクロホンであり、振動膜３がエレクトレット材である必要がなく、他の適当な部材を選択することが可能である。例えば、金属蒸着３aを施すのではなく、金属薄膜等とすることも可能である。したがって、比較的音響特性や対振動特性等の性能の良いＥＣＭとすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＥＣＭにおいては、エレクトレットの欠点でもある耐熱性ということを考えた場合、長期高温耐熱として約80℃程度が限界である。又、市場ニーズの一つであるリフロー装置等による半田付け固定についても、現実的には無理であり、不具合の発生を招く恐れがあった。
【０００５】
本発明は、以上のような欠点を除去し、大幅な構造変更や製造設備の変更等の必要がなく、比較的安価で耐熱性が高く、リフロー装置による半田付けにも対応可能な耐熱ＥＣＭを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法を、固定電極をエレクトレットの着電前に高温アニールを施し、その後、着電をして使用するように構成した。
【０００７】
このように構成したことにより、エレクトレットの耐熱性が改善され、比較的安価な耐熱ＥＣＭが得られる。改善効果については、実験的に効果確認を行なった。構造的には従来と何ら変わることはないが、当然、樹脂部品等は耐熱に考慮した選定が必要である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、エレクトレット材を金属板に融着固定し、約200℃で１〜６時間程度の高温アニールを施した後で前記エレクトレット材を着電して固定電極とし、プリント基板にインピーダンス変換器の出力端子を接続して絶縁体とともに固定し、前記固定電極に前記インピーダンス変換器の入力端子が接続されるように前記絶縁体に前記固定電極を絶縁保持・収納し、薄膜に金属蒸着等を施し一定の架張を与え金属リングに固定して振動膜とし、前記振動膜を天面に音孔を有する筒状金属ケースに挿入し、前記振動膜と前記固定電極との間に一定間隔のギャップスペーサを設けてコンデンサを形成し、前記固定電極と前記プリント基板を前記金属ケースに挿入し端部をカシメ等により固定する耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法であり、高温アニールにより耐熱性の高いエレクトレットに変えるという作用を有する。
【０００９】
本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法において、前記絶縁体に約200℃で１時間程度の高温アニールを施すものであり、絶縁体からでるガスによるエレクトレットの劣化を防止するという作用を有する。
【００１１】
本発明の請求項３記載の発明は、請求１または２記載の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法において、カシメ等により固定完成後、約60〜80℃で１時間程度、又は約200℃で数分程度の高温アニールを施すものであり、機械的応力歪みの除去、リフロー時の振動膜のテンション変化を小さくすることにより、感度変化・周波数特性変化等を小さくするという作用を有する。
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図１と図２を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、エレクトレット材を金属板に融着固定し、約200℃で１〜６時間程度の高温アニールを施した後で、エレクトレット材を着電して固定電極としてから組み立てる耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法である。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法を示すフロー図である。エレクトレットコンデンサマイクロホンの構成については、図３に示す従来例と何ら変わるものではない。
【００１５】
図１に示す如く、組立工程フロー図において、固定電極６をエレクトレットの着電前に高温アニールを施し、その後、着電して使用する。各部の樹脂部品は、耐熱性の高い物を選定する。金属ケース２は、内部の振動膜８等への熱ストレスを小さくするために、音孔２aは極力小さく構成する。振動膜３は、従来例のＰＥＴ材でも、音孔の処置等により、極端に耐熱に劣るものではないことを実験的に確認している。不十分な場合は、ＰＰＳ等を使用すればよい。いずれにせよ、熱ストレスにより振動膜のテンション変化等が多少はあると考えられるので、トータル的に変化等の大小から決定すれば良い。ギャップスペーサ５についても、振動膜３と同様なことがいえる。絶縁体８としては、ＰＰＳ、ＬＣＰ材等の耐熱性の高い材料選定が必要であるが、実験から100℃程度の低い温度では、材料が発生するガスの影響はさほどないと考えられるが、200℃程度以上となると、融点以下でもかなりのガス発生が見られ、このガスにより、ＥＣＭ内部が飽和状態となり、液化現象等の発生の恐れもあり、これによるエレクトレットの劣化があり得る。従って、これらを考慮し材料選定をすべきである。
【００１６】
次に、固定電極６の高温アニールの効果に関し、実験による結果からその効果について詳細な説明を行なう。表１は、高温アニール無しの場合とアニール温度200℃６時間の場合の固定電極単品でのエレクトレット劣化に関する実験結果である。表１の（ａ）表は、リフロー炉実装でのデータであり、表１の（ｂ）表は、恒温層中でのダミーリフロー条件での結果を示す。又、表１の（ｃ）表は、長期的高温耐熱の実験結果である。
【００１７】
【表１】
0003960688.tif 000002
【００１８】
リフロー炉実装（ａ）では、アニール無しでの劣化が、−1.5ｄＢ〜−10.5ｄＢであるが、200℃６時間のアニールでは、−0.5ｄＢ〜−7.5ｄＢであり、劣化がかなり少なくなっている。ダミーリフロー条件（ｂ）では、アニール無しでの劣化が、−0.5ｄＢ〜−5.5ｄＢであるが、200℃６時間のアニールでは、−0.5ｄＢ〜−1.5ｄＢであり、やはり劣化がかなり少なくなっている。長期高温耐熱（ｃ）では、アニール無しでの劣化が、−0.5ｄＢ〜−７ｄＢであるが、200℃６時間のアニールでは、−0.5ｄＢ〜−5.5ｄＢであり、やはり劣化がかなり少なくなっている。
【００１９】
表１に示す実験結果から明らかなように、固定電極６の高温アニール後のエレクトレットは、高温耐熱性が大いに改善されるという効果があることが分かる。これらの結果が得られた理由は、アニールにより、内部の結晶・分子配向等が良化したためと推測される。もちろん、最適アニール条件（温度・時間）については、固定電極６へのエレクトレット材６aの融着条件によっても違ってくるが、熱ストレスの少ない状態で融着された固定電極では、約200℃１〜６時間程度の高温アニールが最適であった。なお、熱ストレスの大きいエレクトレット材では、高温アニール効果のレベルが小さい。
【００２０】
上記のように、本発明の第１の実施の形態では、耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法を、エレクトレット材を金属板に融着固定し、約200℃で１〜６時間程度の高温アニールを施した後で、エレクトレット材を着電して固定電極とする構成としたので、エレクトレット材の熱による特性変化が小さくなり、ＥＣＭの耐熱性が高まる。
【００２１】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、絶縁体に約200℃で１時間程度の高温アニールを施す耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法である。第２の実施の形態の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法が、第１の実施の形態と異なるところは、絶縁体を予めアニールする点である。
【００２２】
本発明の第２の実施の形態の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法において、絶縁体をアニールした後のフローは、図１に示すフロー図と同じである。エレクトレットコンデンサマイクロホンの構成そのものも、図３に示す従来例と何ら変わらない。
【００２３】
リフロー装置等による半田付け固定の際に、200℃程度の高温になると、絶縁体（図３の８）からガスが発生し、エレクトレットの劣化につながる恐れがある。この対策として、図１のフロー図に示す製造工程に入る前に、アンプブロックの部品である絶縁体８を、予め部品段階で、約200℃で１時間程度の高温アニールをして、ガス抜きをする。この効果は、実験により確認している。この処置は、ＥＣＭ完成品での高温印加時の部品収縮の対策としても効果がある。
【００２４】
上記のように、本発明の第２の実施の形態では、耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法を、絶縁体に約200℃で１時間程度の高温アニールを施す構成としたので、絶縁体が高温でガスを発生することがなくなり、ＥＣＭの劣化が防止できる。
【００２５】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、熱ローラにより金属面に接するエレクトレット材のみを溶かし、圧力を印加しながら貼る耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法である。第３の実施の形態の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法が、第１、２の実施の形態と異なるところは、エレクトレット材の表面を溶かして金属材に強制融着する点である。
【００２６】
本発明の第３の実施の形態の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法において、エレクトレット材を金属材に強制融着した後のフローは、図１に示すフロー図と同じである。エレクトレットコンデンサマイクロホンの構成そのものは、図３に示す従来例と何ら変わらない。
【００２７】
図２は、本発明の第３の実施の形態の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法を示す概略図である。対照のために、第３の実施の形態をサンプルＡとして示し、他の製造方法をサンプルＢとして示す。サンプルＡは、熱ストレスを小さくするために、熱ローラにより金属面に接するエレクトレット材のみを溶かし、圧力を印加しながら貼る方法（強制融着）によるものである。金属素材とエレクトレット材を圧着ローラと加熱ローラで挟み、加熱しながら圧力を加えて、金属素材にエレクトレット材を融着させる。サンプルＢは、ヒ−タ上で金属板をエレクトレット材の融点程度まで上げて融着する方法によるものである。金属素材に耐熱プライマーを塗布して乾燥させ、さらにフッ素系ディスパージョンを塗布して焼成する。この金属素材をヒータで加熱し、エレクトレット材を重ねて融着する。
【００２８】
表２は、融着方式の違いによるダミーリフロー条件下でのエレクトレットの劣化レベルを示す表である。
【００２９】
【表２】
0003960688.tif 000003
【００３０】
表２に示す実験結果では、サンプルＡでの劣化は、−0.27ｄＢ〜−4.2ｄＢであるが、サンプルＢでの劣化は、−3.34ｄＢ〜−32.4ｄＢである。サンプルＡでは、アニール処理がどのようなものであっても、サンプルＢの場合よりも劣化が少ないので、耐熱性に最も有利なものは、サンプルＡの融着方法であることがわかる。
【００３１】
上記のように、本発明の第３の実施の形態では、耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法を、熱ローラにより金属面に接するエレクトレット材のみを溶かし、圧力を印加しながら貼る構成としたので、ＥＣＭの耐熱性を上げることができる。
【００３２】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態は、ＥＣＭ完成後、約60〜80℃で１時間程度、又は約200℃で数分程度の高温アニールを施す耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法である。第４の実施の形態の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法が、第１〜３の実施の形態と異なるところは、ＥＣＭ完成後にアニールを施す点である。
【００３３】
本発明の第４の実施の形態の耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法において、ＥＣＭ完成までのフローは、図１に示すフロー図と同じである。エレクトレットコンデンサマイクロホンの構成そのものは、図３に示す従来例と何ら変わらない。
【００３４】
ＥＣＭ完成品での耐熱性を考えた場合、エレクトレットの劣化対策のみが最良の手段ではない。何故ならば、振動膜・内部部品の機械的歪みや、高温印加時の機械的変化等があるためである。したがって、更なる耐熱性の改善のために、ＥＣＭ完成後、約60〜80℃で１時間程度、又は約200℃で数分程度の高温アニールを施す。もちろん、両方のアニールを実施してもよい。前者のアニールは、機械的な応力歪みの除去が目的であり、後者のアニールは、リフロー時の振動膜のテンション変化を小さくすることが主目的である。図示していないが、この効果は実験的に確認された。
【００３５】
上記のように、本発明の第４の実施の形態では、耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法を、ＥＣＭ完成後、約60〜80℃で１時間程度、又は約200℃で数分程度の高温アニールを施す構成としたので、機械的な応力歪みが除去でき、リフロー時の振動膜のテンション変化を小さくできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明では、耐熱エレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法を、エレクトレット材を融着した固定電極をエレクトレット着電前に約200℃で１〜６時間程度の高温アニールを施し、その後エレクトレットを着電して使用する構成としたので、大幅な構造変更・設備変更等の必要がなく、比較的安価で耐熱性が高く、リフロー装置による半田付けにも対応可能な耐熱ＥＣＭとすることができるという効果が得られる。
【００３７】
また、絶縁体に約200℃で１時間程度の高温アニールを施す構成としたので、絶縁体からのガスによるＥＣＭの劣化を防止できるという効果が得られる。
【００３８】
また、固定電極へのエレクトレット材融着に際して熱ローラ加圧方式をとる構成としたので、熱ストレスが小さくなり、更に耐熱性が改善されるという効果が得られる。
【００３９】
また、ＥＣＭ完成後約60〜80℃で１時間程度、又は約2OO℃で数分程度の高温アニールを施す構成としたので、機械的な応力歪みが除去でき、リフロー時の振動膜のテンション変化を小さくできるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における組立工程フロー図、
【図２】本発明の第３の実施の形態における融着方法の概略説明図、
【図３】従来のＥＣＭの構成を示す断面図、
【図４】従来のＥＣＭの組立工程フロー図である。
【符号の説明】
１  面布
２  金属ケース
２a  音孔
２b  カシメ部
３  振動膜
３a  金属蒸着
４  金属リング
５  ギャップスペーサ
５a  コンデンサ部
６  固定電極
６a  エレクトレット材
７  ＦＥＴ
８  絶縁体
９  プリント基板
【図１】
0003960688.tif 000004
【図２】
0003960688.tif 000005
【図３】
0003960688.tif 000006
【図４】
0003960688.tif 000007