(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材上に表面粗さを有する樹脂塗膜を形成する方法であって、
エポキシ樹脂の硬化温度より高い沸点を有する溶剤が上記エポキシ樹脂に対して２重量％未満含まれたエポキシ樹脂を母材に塗布する工程と、
上記エポキシ樹脂がゲル化を開始する温度以上でかつ上記硬化温度より２０℃以上低い温度に加熱し、上記エポキシ樹脂中に溶剤が残留するように上記エポキシ樹脂を仮硬化させる工程と、
上記エポキシ樹脂を上記硬化温度で本硬化させ、エポキシ樹脂中に残留した溶剤を蒸発させる工程と、を有する樹脂塗膜形成方法。
【請求項２】
上記仮硬化温度は９０℃〜１３０℃であり、上記硬化温度は１５０℃〜１８０℃であり、上記溶剤の沸点は２００℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂塗膜形成方法。
【請求項３】
上記本硬化後の樹脂塗膜の表面に金属薄膜を形成する工程をさらに有する請求項１または２に記載の樹脂塗膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子やセラミック基板等の母材の表面に表面粗さを有する樹脂塗膜を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特性の設計自由度が大きく、スプリアスが小さく、共振周波数と反共振周波数との差Δｆを大きくできる長さモード圧電共振子が提供されている（特開平１０−４３３０号公報）。
図１はこの長さモード圧電共振子１の一例を示す。圧電共振子１は、複数の圧電体層３と複数の内部電極４とが交互に積層された基体２を持ち、内部電極４の両側の圧電体層３が矢印Ｐで示すように互いに逆向きに分極されている。基体２の対向面には、１つおきに内部電極４を被覆する絶縁膜５，６が形成され、さらにその上に外部電極７，８が形成されている。そのため、外部電極７，８は内部電極４に対して１つおきに交互に接続される。
【０００３】
この種の圧電共振子の場合、基体２の対向面に絶縁膜５，６を形成した後、その上に外部電極７，８をスパッタリングなどによって形成する必要がある。絶縁膜５，６はエポキシ樹脂のような絶縁性樹脂をスクリーン印刷などの手法を用いて塗布される。
しかし、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂を硬化温度で一気に硬化させると、絶縁膜５，６の表面が平滑になり、外部電極７，８の密着強度が得られず、剥離しやすいという不具合が発生することがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
表面粗さのある絶縁膜５，６を形成すれば、外部電極７，８の密着強度が向上し、また塗膜表面からの光の反射を抑えることができる。しかし、表面粗さを形成するために、例えばエポキシ樹脂に溶剤を混入し、硬化させると、溶剤が一気に揮発し、絶縁膜中に大きなボイド（１０μｍ以上）が発生してしまうという問題がある。その結果、絶縁膜５，６の表面に形成された外部電極７，８と内部電極４とがショート不良を発生する恐れがあった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ボイドがなく、かつ適度な表面粗さを持つ樹脂塗膜を形成できる樹脂塗膜形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、母材上に表面粗さを有する樹脂塗膜を形成する方法であって、エポキシ樹脂の硬化温度より高い沸点を有する溶剤が上記エポキシ樹脂に対して２重量％未満含まれたエポキシ樹脂を母材に塗布する工程と、上記エポキシ樹脂がゲル化を開始する温度以上でかつ上記硬化温度より２０℃以上低い温度に加熱し、上記エポキシ樹脂中に溶剤が残留するように上記エポキシ樹脂を仮硬化させる工程と、上記エポキシ樹脂を上記硬化温度で本硬化させ、エポキシ樹脂中に残留した溶剤を蒸発させる工程と、を有する樹脂塗膜形成方法を提供する。
【０００７】
エポキシ樹脂中にその硬化温度より高い沸点を有する高沸点溶剤を添加し、この樹脂を母材に塗布する。高沸点溶剤としては、沸点が２００℃以上のものがよく、例えばナフサなどがある。母材の材質に特に制約はないが、少なくともエポキシ樹脂の硬化温度より高い耐熱性を有する必要がある。塗布方法としては、印刷やディスペンス、転写など種々の方法がある。
母材に塗布された高沸点溶剤を含むエポキシ樹脂を、このエポキシ樹脂がゲル化を開始する温度以上でかつ硬化温度より２０℃以上低い温度に加熱し、仮硬化させる。この時、エポキシ樹脂は主剤と硬化剤とが反応し、弱い硬化状態になるが、溶剤の沸点より低いので、溶剤は完全に蒸発せず、樹脂の内部に溶剤が残留した状態にある。
仮硬化後、エポキシ樹脂を硬化温度以上で本硬化させる。この時、樹脂の内部に含まれた高沸点溶剤は完全に蒸発するが、樹脂がある程度硬化した後に蒸発するので、エポキシ樹脂は形状を維持したまま固まる。そのため、樹脂の内部にボイドが発生せず、適度な表面粗さ（例えばＲａ≧０．２μｍ）を持つ塗膜が形成される。
上記のような塗膜の上に金属薄膜を形成すると、塗膜の表面に適度な表面粗さを持つので、金属薄膜の密着強度が高く、剥離を防止できる。
また、塗膜の上に金属薄膜を形成する場合に限らず、塗膜の表面にマーキングを施す場合でも、塗膜表面からの光の反射を抑えることができるので、視認性を向上させることができる。
【０００８】
請求項２のように、仮硬化温度を９０℃〜１３０℃とし、硬化温度を１５０℃〜１８０℃とし、溶剤の沸点を２００℃以上とするのがよい。例えば、沸点が２００℃の高沸点溶剤を用いた場合、仮硬化温度を沸点よりかなり低くすることで、仮硬化後に残留する溶剤の量を確保することができる。
【０００９】
本発明では、エポキシ樹脂に対する溶剤の含有率を２重量％未満としている。
例えば、塗膜をスクリーン印刷法で形成する場合、塗膜の厚みは２０〜５０μｍ程度であるが、このような薄い塗膜を形成した場合、溶剤の含有量が多過ぎると、仮硬化後も多量の溶剤が残留し、これが本硬化時に一気に蒸発し、ボイドが発生しやすい。溶剤の含有率を２重量％未満とすれば、本硬化時に蒸発する溶剤の量を少なくでき、ボイドの発生を抑制できる。
【００１０】
本発明では、溶剤の沸点を本硬化温度より高くしている。
エポキシ樹脂の硬化温度は、通常１５０℃またはそれ以上であるが、溶剤の沸点を本硬化温度より高くすれば、本硬化時に溶剤が沸騰せず、樹脂の表面にボイドが発生するのを抑制できる。
【００１１】
請求項３のように、本硬化後の樹脂塗膜の表面に金属薄膜を形成するのがよい。本発明方法により形成された樹脂塗膜の表面には、適度な表面粗さが形成されるので、その上に金属薄膜を形成すれば、良好な密着強度が得られるとともに、ボイドがないので、導通選択性不良（ショート不良）が発生しないからである。
金属薄膜の形成方法としては、スパッタリングや蒸着などの薄膜形成法が望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明にかかる樹脂塗膜の形成過程を示す図である。
まず、熱硬化型エポキシ樹脂に高沸点溶剤を２％未満の比率で添加する（ステップＳ１）。エポキシ樹脂としては、硬化温度が１５０℃〜１８０℃程度のものがよい。また、高沸点溶剤としては、例えば沸点が２００℃以上のナフサなどを使用できる。
次に、母材に高沸点溶剤を含有するエポキシ樹脂を印刷、吐出、転写などの方法によって塗布する（ステップＳ２）。母材は、圧電セラミックのほか、非圧電性のセラミック基板、樹脂板、金属板でもよく、エポキシ樹脂の硬化温度より高い耐熱性を有するものであればよい。図１に示される圧電共振子の場合には、スクリーン印刷法により２０〜５０μｍの厚みで印刷する。
次に、エポキシ樹脂のゲル化が開始する温度以上で、かつ数分以内に硬化が進まない範囲の温度（例えば９０℃〜１３０℃）で仮硬化させる（ステップＳ３）。仮硬化時には、樹脂中の主剤と硬化剤とが反応し始め、ゲル化を開始するが、内部に含まれる溶剤の沸点が高いので、溶剤は樹脂中に残留する。
次に、エポキシ樹脂を本硬化させる（ステップＳ４）。本硬化時には、エポキシ樹脂を硬化温度以上に加熱するが、エポキシ樹脂中に残留した溶剤が沸点近くまで加熱されるので、樹脂表面から蒸発する。このとき、樹脂表面をサブミクロンオーダーで隆起させ、表面に緻密な起伏を発生させる。これにより、表面粗さＲａが０．２μｍ以上の樹脂塗膜を形成できる。
この塗膜の上にスパッタリングなどで金属薄膜を形成する（ステップＳ５）。塗膜は適度な表面粗さを有するので、金属薄膜の密着強度が大きく、剥離しない。
【００１３】
上記のように高沸点溶剤を用いるとともに、２段階で硬化させることにより、溶剤が急激に沸騰せず、内部にボイド（１０μｍ以上）が発生しない。しかも、溶剤が仮硬化時には完全に蒸発せず、本硬化時に蒸発するので、樹脂は形状を維持したまま固まる。そのため、表面粗さＲａが０．２μｍ以上の樹脂塗膜を実現できる。
【００１４】
図３は仮硬化温度と表面粗さとの関係を示す図である。なお、高沸点溶剤をエポキシ樹脂に１．６％添加した。
仮硬化温度が８０℃の場合には、殆ど硬化が進行しないので、次の本硬化時に一気に硬化させることになる。そのため、１回の硬化処理と同様になり、表面粗さは小さい。同様に、仮硬化温度が１５０℃の場合には、仮硬化時に本硬化されるので、８０℃の場合と同様に、表面粗さが小さい。
これに対し、仮硬化温度が９０℃〜１３０℃では、高沸点溶剤を残したままで仮硬化するので、本硬化時に０．２μｍ以上の表面粗さが得られる。
【００１５】
図４は仮硬化温度を変化させた時の樹脂塗膜と金属薄膜との密着強度を示す。
ここで、密着強度はスパッタリングにより銀薄膜を０．３〜０．５μｍの厚みで形成した時の強度である。
図から明らかなように、仮硬化温度が９０℃および１１０℃の場合、密着強度は６ｋｇｆ以上であり、良好な強度が得られていることがわかる。これに対し、仮硬化温度が１３０℃を越えると、最低強度が４ｋｇｆ程度まで低下し、不十分な強度となることがわかる。
【００１６】
図５は溶剤添加率とボイドの発生との関係を示す図である。ここでは、樹脂塗膜を２０〜５０μｍの厚みで塗布した１９ロットの試料について測定した。
高沸点溶剤の添加率が２．０％未満の場合には、ボイドの発生がないのに対し、２％以上になると、ボイドの発生が認められた。
なお、図５から明らかなように添加率が２．０％未満であれば、ボイドの発生は防止できるが、添加率が０．５％より低くなると、塗膜表面の表面粗さＲａが小さくするので、添加率は０．５〜１．８％程度が望ましい。
【００１７】
本発明は、上記実施例に限定されるものではない。
上記実施例では、図１に示すように、長さモードの圧電共振子１に樹脂塗膜５，６を形成する例について説明したが、図６に示すような屈曲振動する圧電共振子にも適用できる。
この圧電共振子１０は、例えば３００ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの周波数帯で使用されるセラミック発振子であり、正方形状の３層のセラミック圧電体層１１，１３，１５の間に２層の内部電極１２，１４を挟み込み、積層された圧電体層１１，１３，１５の表裏両面にそれぞれ主面電極１６，１７を形成したものである。中央の圧電体層１３は分極されておらず、両側の圧電体層１１，１５は矢印Ｐで示すように厚み方向でかつ分極方向が互いに逆向きになるように分極処理されている。なお分極方向は、矢印方向と逆方向でもよい。
【００１８】
この圧電共振子１０では、両側面に接続用電極１８，２０が設けられ、一方の接続用電極１８は主面電極１６および内部電極１４と一層おきに電気的に導通しており、側面に形成された絶縁膜１９によって中間の内部電極１２とは絶縁されている。また、他方の接続用電極２０は主面電極１７および内部電極１２と一層おきに電気的に導通しており、側面に形成された絶縁膜２１によって中間の内部電極１４とは絶縁されている。上記絶縁膜１９，２１は本発明による塗膜形成方法により形成される。
主面電極１６，１７間に電圧を印加すると、電界方向と分極方向とが同方向となる圧電体層は面方向に縮み、電界方向と分極方向とが逆方向となる圧電体層は面方向に延びる。その結果、主面電極１６，１７間に高周波信号を印加すると、圧電共振子１０全体として屈曲振動を発生する。
【００１９】
また、本発明の樹脂塗膜は、絶縁膜としての用途だけでなく、例えば金属薄膜の付着性の悪い母材の上に本発明の樹脂塗膜を形成し、その上に金属薄膜を形成する用途にも用いることができる。
さらに、本発明の樹脂塗膜は、樹脂モールドの表層部に適用することもできる。特に、表面にマーキングなどを施す場合、その表面に適度な粗さを形成することで、マーキングの付着性を高めるとともに、光の反射を抑え、視認性を高めることができる。
上記のほか、本発明は種々の用途に用いることができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、請求項１に係る樹脂塗膜形成方法によれば、エポキシ樹脂に高沸点溶剤を添加するとともに、これを２段階で硬化させるようにしたので、溶剤が一気に蒸発せず、仮硬化後の本硬化時に蒸発し、所定の形状を維持したまま硬化させることができる。そのため、塗膜中にボイドが発生せず、適度な表面粗さを持つ塗膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる塗膜形成方法が適用される圧電共振子の一例の概略断面図である。
【図２】本発明にかかる塗膜形成方法の一例の工程図である。
【図３】仮硬化温度と表面粗さとの関係を示す図である。
【図４】塗膜上に形成される金属薄膜の密着強度を示す図である。
【図５】溶剤の添加率とボイドの発生との関係を示す図である。
【図６】本発明にかかる塗膜形成方法が適用される圧電共振子の他の例の概略断面図である。
【符号の説明】
１            圧電共振子
２            基体
３            圧電セラミック層
４            内部電極
５，６        絶縁膜
７，８        外部電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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