驻极体材料和静电型声音变换器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及驻极体材料和静电型声音变换器。本发明公开了一种对热具有极佳的电荷保持性的驻极体材料。具体而言，公开了一种驻极体材料（10），包括电极板（1）、形成在电极板（1）上的半导电层（2）以及形成在半导电层（2）上的驻极体层（3）。半导电层（2）包括碳和氟树脂。在驻极体材料（10）中，可以防止在驻极体材料（10）被加热到高温时驻极体层（3）的表面电位下降。
【专利说明】驻极体材料和静电型声音变换器
[0001]本申请是申请号为201080003426.2、申请日为2010年4月26日、 申请人:为“日东电工株式会社”、发明名称为“驻极体材料和静电型声音变换器”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种驻极体材料和包括该驻极体材料的静电型声音变换器。
【背景技术】
[0003]传统地，在诸如普通耳机、头戴式耳机和麦克风这样的静电型声音变换器中，使用包括电极板和形成在其上的驻极体层的驻极体材料。例如，在具有内置的IC (集成电路)元件的驻极体电容器麦克风(ECM)中，驻极体材料被设置成面向振动板的前侧或后侧表面。
[0004]已提出用于制作这样的驻极体材料的各种工艺。例如，专利文献I描述了这样一种工艺，其中，将能够构成驻极体层的热塑性树脂膜层叠到金属片上并将该膜转换成驻极体。专利文献2和专利文献3描述了这样一种工艺，其中，将包含分散液介质和分散在其中的FEP微粒(具体而言，四氟乙烯/六氟丙烯共聚物)的分散液涂敷到背电极板上并加热，从而形成薄膜，并且将此薄膜转换成驻极体。
[0005]【背景技术】文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献I JP-A-64-44010
[0008]专利文献2 JP-A-11-150795
[0009]专利文献3 JP-A-2000-115895
【发明内容】
[0010]本发明要解决的问题
[0011 ] 顺便提及，存在其中静电型声音变换器通过使用流装置(flow device)和回流装置焊接而被安装在例如控制板等上的情况。然而，在使用传统的驻极体材料的情况下，存在一个问题，即，静电型声音变换器的安装会导致驻极体材料所拥有的电荷量减少。这被认为是归因于驻极体层的表面电位由于驻极体层在焊接过程中被加热到高温而引起的下降。由于多使用无铅焊料，尤其是最近，所以逐渐使用较高温度来焊接，因此，存在驻极体材料所拥有的电荷量会极大地减少的可能性。
[0012]本发明的目的是鉴于这些情形而提供一种对热具有极佳的电荷保持性的驻极体材料以及包括该驻极体材料的静电型声音变换器。
[0013]用于解决问题的手段
[0014]本发明人勤勉研究，以便克服上述问题。结果，发现通过在电极板和驻极体材料之间由含碳的氟树脂形成半导电层，可以抑制驻极体层在高温下加热时表面电位的下降，虽然其原因不清楚。由此观点而完成了本发明。[0015]就是说，本发明提供一种驻极体材料，其包括:电极板；半导电层，形成在电极板上并且包含碳和氟树脂；和驻极体层，形成在半导电层上。
[0016]本发明进一步提供一种静电型声音变换器，其包括驻极体材料和面向驻极体材料的振动板。
[0017]本发明的优点
[0018]根据本发明，可以得到一种对热具有极佳的电荷保持性的驻极体材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是根据本发明的一个实施例的驻极体材料的截面图。
[0020]图2是采用图1所示的驻极体材料的静电型声音变换器的截面图。
【具体实施方式】
[0021 ] 以下，将参照附图来说明本发明的实施例。
[0022]图1中示出根据本发明的一个实施例的驻极体材料10。此驻极体材料10包括电极板1、形成在电极板I上的半导电层2以及形成在半导电层2上的驻极体层3。
[0023]可以使用由不锈钢、铝、钢、铜、钛及其合金制成的金属板作为电极板I。替代地，电极板I可以是支承在例如基板上的金属箔。就是说，本发明中的电极板可以是任何薄金属板，并且其厚度不受特别限制。然而，从减小驻极体材料10的尺寸的要求的观点看，优选的是，电极板的厚度为100到300 μ m。
[0024]优选的是，电极板I没有粘附的油脂等。优选的是，对电极板I进行表面制备，以便改善对半导电层2的粘附性。虽然表面制备不受特别限制，但从获得半导电层2的厚度均一性以及表面平滑性的观点看，优选进行不会增大电极板的表面粗糙度的处理，诸如，例如通过阳极处理或化学处理而形成涂层膜。
[0025]半导电层2包括含碳的氟树脂。优选的是，半导电层2具有在1.0X108到1.0Χ1015Ω/ □的范围内的表面电阻。这是因为在半导电层2的表面电阻小于
1.0 X IO8 Ω / □或超过1.0 X IO15 Ω / 口的情况下，驻极体层3在其被加热到高温时表面电位会极大地减小。半导电层2的表面电阻更优选在1.0XlO8到1.0 XlO12 Ω/ □的范围内。
[0026]半导电层2的厚度不受特别限制。然而，从近来对静电型声音变换器(例如，麦克风)的小型化的需求的观点来看，半导电层2的厚度优选为I到25 μ m，更优选为5到15 μ m。
[0027]可以使用选自由四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯共聚物(PFA)、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)和聚四氟乙烯(PTFE)组成的组中的至少一种来作为半导电层2中所含有的氟树脂。
[0028]驻极体层3包括PTFE，并且在其表面上保持有电荷。相比于使用其他氟树脂而言，使用PTFE作为构成驻极体层3的材料对抑制表面电位在高温下减小更为有效。优选的是，驻极体层3的厚度为10到50μπι。这是因为，只要其厚度在该范围内，驻极体材料10的厚度和尺寸就可以减小，同时保持驻极体材料10的特性。
[0029]图1所示的驻极体材料10适合于用在静电型声音变换器中。图2示出采用驻极体材料10的静电型声音变换器(ECM) 20,作为这样的静电型声音变换器的不例。图2不出的ECM20属于背电极体型，其中，驻极体材料10被设置成面向振动板4的背面。具体来说，ECM20包括屏蔽壳9以及下列按照向上的次序堆叠在其中的部件:电路板7，在其上安装有IC元件75 ;背电极基板6，其覆盖IC元件75并支承驻极体材料10 ;间隔件5 ;振动板4 ;和框体8。驻极体材料10被支承在背电极基板6上，使得驻极体层3在通过间隔件5形成的空间中面向振动板4的背面。
[0030]以下，说明用于生成本发明的驻极体材料的工艺的示例。此工艺包括半导电层形成步骤、PTFE层形成步骤和充电步骤。
[0031](半导电层形成步骤)
[0032]在半导电层形成步骤中，将包含分散液介质和分散在其中的氟树脂微粒的第一分散液与包含溶剂和分散在其中的碳微粒的第二分散液互相混合，以制备混合液。将第一分散液与第二分散液进行混合，使得第二分散液中的固形物的量，相对于第一分散液中每100重量份的固形物，为例如4到10重量份，优选为5到9重量份。
[0033]例如，可以使用市售的FEP分散液或PFA分散液来作为第一分散液。FEP分散液的示例包括由大金工业株式会社(Daikin Industries, Ltd.)生产的Neoflon ND-4,且PFA分散液的示例包括由大金工业株式会社生产的Neoflon AD-2CRE。
[0034]例如，可以使用市售的碳糊(导电性碳的水分散液)来作为第二分散液。例如，可以使用由Lion公司生产的Lion糊W-310A。
[0035]之后，将蒸馏水加到混合液中，从而将混合液的比重调整到例如1.2到1.4。
[0036]在调整完比重之后，将混合液涂覆到电极板上。可以使用已知技术来将混合液涂覆到电极板上。例如，可以采用分散器来涂覆或者可以通过旋涂法或印刷技术来涂覆混合液。替代地，可以使用这样一种方法，其中，掩蔽电极板的一个表面并将此电极板浸入(沉入)混合液中，从而将混合液涂覆到该电极板上。
[0037]在将混合液涂覆到电极板上之后，使混合液干燥，以便将分散液介质从混合液中除去。所述干燥例如可以通过将涂覆有混合液的电极板放置在具有低于氟树脂的熔点的温度(例如，180°C)的环境中持续给定时间段(例如，10分钟)来进行。
[0038]之后，烧结氟树脂微粒。所述烧结例如通过这样一种方法来进行，其中，将上面承载有干燥后的混合液(氟树脂微粒和碳微粒)的电极板放置在具有不低于氟树脂的熔点的温度(例如，360°C)的环境中持续给定时间段(例如，10分钟)。这样，在电极板上形成由含碳氟树脂制成的半导电层。在烧结之后，使整个最后得到的多层结构冷却至室温。
[0039](PTFE层形成步骤)
[0040]在PTFE层形成步骤中，首先制备包含分散液介质和分散在其中的PTFE微粒的第三分散液。用蒸馏水将此第三分散液的比重调整到例如1.4到1.5。市场上有售通过乳化聚合法制作的这样的分散液的各种市售产品，并且这些市售产品可以用作第三分散液。例如，可以使用由大金工业株式会社生产的Polyflon D_l、由旭玻璃株式会社(Asahi GlassC0., Ltd)生产的 Fluon AD911L 等。
[0041 ] 在调整好第三分散液的比重之后，将其涂覆到包括半导电层和电极板的多层结构的半导电层侧的表面上。就是说，将第三分散液涂覆在半导电层上。可以使用与上述用于混合液的技术相同的技术来将第三分散液涂覆在半导电层上。
[0042]在将第三分散液涂覆在半导电层上之后，使第三分散液干燥，以便将分散液介质从第三分散液中除去。所述干燥例如可以通过这样一种方法来进行，其中，将涂覆有第三分散液的多层结构放置在具有低于PTFE的熔点的温度(例如，180°C)的环境中持续给定时间段(例如，10分钟)。
[0043]之后，烧结PTFE微粒。所述烧结例如通过这样一种方法来进行，其中，将上面承载有干燥后的第三分散液(PTFE微粒)的多层结构放置在具有不低于PTFE的熔点的温度(例如，360°C)的环境中持续给定时间段(例如，10分钟)。这样，在半导电层上形成PTFE层。在烧结之后，使整个多层结构冷却至室温。
[0044]顺便提及，为了在半导电层上形成PTFE层，可以采用其中使用热压而将PTFE膜热压合到多层结构的半导电层侧的表面上的方法。
[0045](充电步骤)
[0046]在充电步骤中，对PTFE层的表面进行充电处理，以将PTFE层转换成驻极体层。通过例如电晕放电等使PTFE层的表面极化并使其充电来进行充电处理。
[0047]在批量生产的情况下，可以通过这样一种方法来制作多个驻极体材料，其中，对于多个驻极体材料，执行直至PTFE层形成步骤为止的步骤，并且在充电步骤之前，将涂覆有PTFE的电极板切割成单片大小。此外，在充电步骤之后可以进行老化处理。
[0048]通过上述步骤，可以得到对热具有极佳的电荷保持性的驻极体材料。
实施例
[0049]以下，将参照实施例来详细说明本发明，但本发明不应被解释为以任何方式受限于下列实施例。
[0050](实施例1)
[0051]将市售的FEP分散液(由大金工业株式会社生成的Neoflon ND-4 (固形物浓度，40wt%))与市售的碳糊(由Lion公司生产的Lion糊W-310A (固形物浓度，17.5wt%))混合，使得碳糊中的固形物的量，相对于FEP分散液中所含的每100重量份固形物，为8重量份。之后，搅拌最后得到的混合液，以制备混合液。随后，用蒸馏水将混合液的比重调整到1.30。
[0052]使用厚度为200 μ m的市售的铝箔(东洋铝株式会社(Toyo Aluminium K.K.)生产；具有粗糙化表面的软质箔)作为电极板，并且用压敏型粘性掩蔽带掩蔽此电极板的一个表面。使此电极板以200mm/分钟的沉入速率通过以上制备的混合液，以将混合液涂覆到电极板的另一表面上。随后，将电极板放置在180°C的环境中10分钟，以使混合液干燥，然后去除压敏型粘性掩蔽带。之后，将电极板放置在360°C的环境中10分钟，以烧结FEP微粒。这样，在厚度为200 μ m的电极板上形成了厚度为15 μ m、由含碳FEP制成的半导电层。在烧结之后，使整个最后得到的多层结构冷却至室温。
[0053]随后，将蒸馏水添加到市售的PTFE分散液(由旭玻璃株式会社生产的FluonAD911L (固形物浓度，60wt%))，以将其比重调整到1.50。接着，用压敏型粘性掩蔽带掩蔽由半导电层和电极板组成的多层结构的电极板侧的表面。使此多层结构以IOOmm/分钟的沉入速率通过PTFE分散液，以将PTFE分散液涂覆到半导电层上。随后，将多层结构放置在180°C的环境中10分钟，以使PTFE分散液干燥，然后去除压敏型粘性掩蔽带。之后，将多层结构放置在360°C的环境中10分钟，以烧结PTFE微粒。这样，在半导电层上形成了厚度为25 μ m的PTFE层。在烧结之后，使整个多层结构冷却至室温。
[0054]最后，通过负电晕放电在25°C下使PTFE层的表面极化和充电，从而将PTFE层转换成驻极体层。这样，得到了驻极体材料。
[0055](实施例2)
[0056]除了将涂覆到半导电层上的PTFE分散液的比重调整到1.40并且形成厚度为15 μ m的PTFE层以外，以与实施例1相同的方式得到驻极体材料。
[0057](实施例3)
[0058]除了将FEP分散液与碳糊混合而使得碳糊中的固形物的量相对于FEP分散液中所含每100重量份固形物为6重量份以外，以与实施例1相同的方式得到驻极体材料。
[0059](实施例4)
[0060]将市售的PFA分散液(由大金工业株式会社生成的Neoflon AD_2CRE(固形物浓度，40wt%))与市售的碳糊(由Lion公司生产的Lion糊W-310A (固形物浓度，17.5wt%))混合，使得碳糊中的固形物的量，相对于PFA分散液中所含的每100重量份固形物为8重量份。之后，搅拌最后得到的混合物，以制备混合液。随后，用蒸馏水将混合液的比重调整到1.30。
[0061]使用厚度为200μ m的市售的铝箔(由东洋铝株式会社生产；具有粗糙化表面的软质箔)作为电极板，并且用压敏型粘性掩蔽带掩蔽此电极板的一个表面。使此电极板以200mm/分钟的沉入速率通过以上制备的混合液，以将混合液涂覆到电极板的另一表面上。随后，将电极板放置在180°C的环境中10分钟，以使混合液干燥，然后去除压敏型粘性掩蔽带。之后，将电极板放置在360°C的环境中10分钟，以烧结PFA微粒。这样，在厚度为200 μ m的电极板上形成了厚度为15 μ m、由含碳PFA制成的半导电层。在烧结之后，使整个最后得到的多层结构冷却至室温。
[0062]随后，使用热压，将厚度为25 μ m的市售PTFE膜(由日东电工公司(Nitto DenkoCorp.)生产的N0.900-UL)热压合(温度，360°C;压力，490kPa)到由半导电层和电极板组成的多层结构的半导电层侧的表面上。这样，在半导电层上形成了厚度为25μπι的PTFE层。
[0063]最后，通过负电晕放电在25°C下使PTFE层的表面极化和充电，从而将PTFE层转换成驻极体层。这样，得到了驻极体材料。
[0064](实施例5)
[0065]以与实施例1相同的方式制作由半导电层和电极板组成的多层结构。之后，使用热压，将厚度为50 μ m的市售PTFE膜(由日东电工公司生产的N0.900-UL)热压合(温度，3600C ;压力，490kPa)到多层结构的半导电层侧的表面上。这样，在半导电层上形成了厚度为 50μπι 的 PTFE 层。
[0066]最后，通过负电晕放电在25°C下使PTFE层的表面极化和充电，从而将PTFE层转换成驻极体层。这样，得到了驻极体材料。
[0067](实施例6)
[0068]除了将FEP分散液与碳糊混合而使得碳糊中的固形物的量相对于FEP分散液中所含的每100重量份固形物为10重量份以外，以与实施例1相同的方式得到驻极体材料。
[0069](实施例7)
[0070]除了将FEP分散液与碳糊混合而使得碳糊中的固形物的量相对于FEP分散液中所含的每100重量份固形物为4重量份以外，以与实施例1相同的方式得到驻极体材料。
[0071](比较例I)
[0072]将蒸馏水添加到市售的PTFE分散液(由旭玻璃株式会社生产的Fluon AD911L(固形物浓度，60wt%))，以将其比重调整到1.50。使用厚度为200 μ m的市售的铝箔(由东洋铝株式会社生产；具有粗糙化表面的软质箔)作为电极板，并且用压敏型粘性掩蔽带掩蔽此电极板的一个表面。使此电极板以IOOmm/分钟的沉入速率通过PTFE分散液，以将PTFE分散液涂覆到电极板的另一表面上。随后，将电极板放置在180°C的环境中10分钟，以使PTFE分散液干燥，然后去除压敏型粘性掩蔽带。之后，将电极板放置在360°C的环境中10分钟，以烧结PTFE微粒。在烧结之后，使整个最后得到的多层结构冷却至室温。这样，在厚度为200 μ m的电极板上形成了厚度为25μπι的PTFE层。
[0073]最后，通过负电晕放电在25°C下使PTFE层的表面极化和充电，从而得到驻极体材料。
[0074](比较例2)
[0075]使用热压(温度，360°C ;压力，490kPa)，将厚度为25μπι的市售PTFE膜(由日东电工公司生产的N0.900-UL)热压合到厚度为200 μ m的市售的铝箔(由东洋铝株式会社生产；具有粗糙化表面的软质箔)。之后，通过负电晕放电在25°C下使PTFE膜的表面极化和充电，从而得到驻极体材料。
[0076](比较例3)
[0077]将蒸馏水添加到市售的FEP分散液(由大金工业株式会社生成的Neoflon ND_4(固形物浓度，40wt%))，以将其比重调整到1.30。使用厚度为200 μ m的市售的铝箔(东洋铝株式会社生产；具有粗糙化表面的软质箔)作为电极板，并且用压敏型粘性掩蔽带掩蔽此电极板的一个表面。使此电极板以200mm/分钟的沉入速率通过FEP分散液，以将FEP分散液涂覆到电极板的另一表面上。随后，将电极板放置在180°C的环境中10分钟，以使FEP分散液干燥，然后去除压敏型粘性掩蔽带。之后，将电极板放置在360°C的环境中10分钟，以烧结FEP微粒。这样，在厚度为200μπι的电极板上形成了厚度为15μπι的FEP层。在烧结之后，使整个最后得到的多层结构冷却至室温。
[0078]随后，将蒸馏水添加到市售的PTFE分散液(由旭玻璃株式会社生产的FluonAD911U固形物浓度，60wt%))，以将其比重调整到1.50。接着，用压敏型粘性掩蔽带掩蔽由FEP层和电极板组成的多层结构的电极板侧的表面。使此多层结构以IOOmm/分钟的沉入速率通过PTFE分散液，以将PTFE分散液涂覆到FEP层上。随后，将多层结构放置在180°C的环境中10分钟，以使PTFE分散液干燥，然后去除压敏型粘性掩蔽带。之后，将多层结构放置在360°C的环境中10分钟，以烧结PTFE微粒。这样，在FEP层上形成了厚度为25 μ m的PTFE层。在烧结之后，使整个多层结构冷却至室温。
[0079]最后，通过负电晕放电在25°C下使PTFE层的表面极化和充电，从而得到驻极体材料。
[0080](测试)
[0081]在实施例1到7的驻极体材料的每一个的制作过程中在形成半导电层之后，用三菱化学公司(Mitsubishi Chemical Corp.)制造的 Hiresta (型号为 MCP-HT450)测量了半导电层的表面电阻。
[0082]此外，以下列方式针对驻极体层的表面电位的保持性而对实施例和比较例的所有电极体材料进行了检验。
[0083]首先，在用表面电位计(由门罗(MONROE)电子公司生产的Model244)测量了充电处理即刻之后的驻极体层的表面电位。随后，将驻极体材料放置在210°C的环境下30分钟(加载测试)，之后以相同方式测量驻极体材料的表面电位。重复此操作三次。将充电处理之后即刻测得驻极体材料的表面电位作为基准(100%)，来计算第一至第三次加载测试中每一次之后测得的表面电位与其的比率，作为表面电位的保持性(％)。
[0084]表1中示出测试的结果。
[0085]表1
【权利要求】
1.一种驻极体材料，包括: 电极板； 半导电层，所述半导电层形成在所述电极板上并且包括碳和氟树脂；以及 驻极体层，所述驻极体层形成在所述半导电层上， 其中，所述半导电层具有在1.0X108到1.0Χ1015Ω/□的范围内的表面电阻。
2.根据权利要求1所述的驻极体材料，其中，所述半导电层具有I到25μ m的厚度。
3.根据权利要求1所述的驻极体材料，其中，所述氟树脂包括选自由四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、四氟乙烯/全氟烷氧基乙烯共聚物、乙烯/四氟乙烯共聚物和聚四氟乙烯构成的组中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的驻极体材料，其中，所述驻极体层包括聚四氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的驻极体材料，其中，所述驻极体层具有10到50μπι的厚度。
6.一种静电型声音变换器，包括:根据权利要求1所述的驻极体材料和面向所述驻极体材料的振动板。
【文档编号】H01G7/02GK103474241SQ201310311470
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2010年4月26日 优先权日:2009年4月27日
【发明者】高冈诚一 申请人:日东电工株式会社