JP3545982B2

JP3545982B2 - 静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法、振動膜およびこの振動膜を具備する静電型電気音響変換素子

Info

Publication number: JP3545982B2
Application number: JP36063799A
Authority: JP
Inventors: 義昭大林; 護安田; 康雄杉森
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: JP2001177899A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法、振動膜およびこの振動膜を具備する静電型電気音響変換素子に関し、特に、耐熱性に優れる振動膜をエレクトレット化材料被膜と共に一挙に形成する生産性の高い静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法、振動膜およびこの振動膜を具備する静電型電気音響変換素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この発明の先行例を図６を参照して説明する。
図６（ａ）を参照するに、アルミニウム薄板母材１を母材としてその表面の内のニッケル薄膜が形成されるべき領域以外の領域にマスク２を形成する。マスク２の材料としては、振動膜を構成する金属材料がメッキされない材料が選定される。
【０００３】
図６（ｂ）を参照するに、アルミニウム薄板母材１のマスク２が形成されない表面に、メッキ技術を適用してニッケル薄膜３を成膜する。
図６（ｃ）を参照するに、アルミニウム薄板母材１の表面に成膜されたニッケル薄膜３に対応する領域のアルミニウム薄板母材１を、マスク２’を形成してエッチング除去する。これによりニッケル薄膜３の下面を露出させる。
ここで、金属材料リング１５の上端面に接着剤を塗布したものを別途準備しておき、これを接着剤を塗布した上端面を上にしてアルミニウム薄板母材１のエッチング除去された領域４に挿入し、ニッケル薄膜３の露出した下面に接合する。金属材料リングの構成材料は、熱膨張率が振動膜１６’を構成する金属材料の熱膨張率に近似する金属材料が選定される。振動膜１６’を構成する金属材料がニッケルである場合、ニッケルの他にステンレス鋼ＳＵＳ４３０を金属材料リング１５の構成材料として選定する。次いで、金属材料リング１５に接合するニッケル薄膜３のリング外周縁部を打ち抜いて、金属材料リング１５をニッケル薄膜３の支持リングとする振動膜１６が構成される（詳細は、当該特許出願人の出願に関わる特願平１１−２６２０７６号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ニッケル薄膜３より成る耐熱性に優れる振動膜は、以上の先行例の工程によっても構成することができる。
しかし、先行例の工程は、ニッケル薄膜３を成膜形成するに際してアルミニウム薄板母材１のマスク工程を必要とする上に、アルミニウム薄板母材１をエッチング除去して先のニッケル薄膜３を露出するに際して更にアルミニウム薄板母材１のマスク工程を必要とし、振動膜の製造工程を煩雑にしている。
【０００５】
この発明は、ニッケル薄膜３より成る耐熱性に優れる振動膜をエレクトレット化材料被膜と共に一挙に形成する上述の問題を解消した、生産性の高い静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法、振動膜およびこの振動膜を具備する静電型電気音響変換素子を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１：金属材料基板１１の一方の表面にニッケル薄膜１２を成膜形成し、ニッケル薄膜１２の表面にエレクトレット化材料被膜３１を成膜形成し、金属材料基板１１の他方の表面の部分領域１３１をエッチング除去してニッケル薄膜１２を露出し、露出したニッケル薄膜１２に振動膜リング１５を接合し、振動膜リング１５の外周面に沿って金属材料基板１１を打ち抜く静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を構成した。
【０００７】
そして、請求項２：請求項１に記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、金属材料基板１１を金属材料基板ロール１から連続的に引き出しながらその表面にニッケル薄膜１２をメッキし、次いで、ニッケル薄膜１２をメッキした金属材料基板１１をニッケルメッキ金属材料基板ロール１’から連続的に引き出しながらニッケル薄膜１２にエレクトレット化材料被膜３１を成膜してエレクトレット化材料被膜ニッケルメッキ金属材料基板１４を形成する静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を構成した。
【０００８】
また、請求項３：請求項１に記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、金属材料基板１１はアルミニウム基板より成る静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を構成した。
更に、請求項４：請求項１ないし請求項３の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、エレクトレット化材料被膜はエレクトレット化材料フィルムを接合し、或はエレクトレット化材料の溶液を塗布、焼成し、或はエレクトレット化材料を蒸着して形成する静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を構成した。
【０００９】
また、請求項５：請求項１ないし請求項４の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、エレクトレット化材料は、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、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、アモルファステフロン、酸化珪素の内から選択された何れかである静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を構成した。
ここで、請求項６：請求項２ないし請求項５の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、エレクトレット化材料被膜ニッケルメッキ金属材料基板１４をそのロール１０から連続的に引き出しながら金属材料基板１１の他方の表面の部分領域１３１をエッチング除去し、振動膜リング１５を接合し、金属材料基板１１を打ち抜く静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法を構成した。
【００１０】
そして、請求項７：一方の表面にニッケル薄膜１２を形成した金属材料基板１１のニッケル薄膜１２の表面にエレクトレット化材料被膜３１を成膜形成し、金属材料基板１１の他方の表面の部分領域１３１を除去して露出せしめたニッケル薄膜１２に振動膜リング１５を接合し、振動膜リング１５の外周面に沿って金属材料基板１１を打ち抜き構成した静電型電気音響変換素子用振動膜を構成した。
また、請求項８：請求項７に記載される静電型電気音響変換素子用振動膜において、金属材料基板１１はアルミニウム基板より成る静電型電気音響変換素子用振動膜を構成した。
【００１１】
更に、請求項９：請求項７および請求項８の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子用振動膜において、エレクトレット化材料は、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、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、アモルファステフロン、酸化珪素の内から選択された何れかである静電型電気音響変換素子用振動膜を構成した。
また、請求項１０：一方の表面にニッケル薄膜１２を形成した金属材料基板１１のニッケル薄膜１２の表面にエレクトレット化材料被膜３１を成膜形成し、金属材料基板１１の他方の表面の部分領域１３１を除去して露出せしめたニッケル薄膜１２に振動膜リング１５を接合し、振動膜リング１５の外周面に沿って金属材料基板１１を打ち抜き構成した振動膜を具備する静電型電気音響変換素子を構成した。
【００１２】
ここで、請求項１１：請求項１０に記載される静電型電気音響変換素子において、金属材料基板１１はアルミニウム基板より成る静電型電気音響変換素子を構成した。
更に、請求項１２：請求項１０および請求項１１の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子において、エレクトレット化材料は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、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、アモルファステフロン、酸化珪素の内から選択された何れかである静電型電気音響変換素子を構成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
金属材料基板として、厚さ０. １ｍｍ程度のロール状アルミニウム基板の片面に電解或いは無電解メッキ技術を採用して厚さ１. ０ないし２. ０μｍ程度のニッケル薄膜を成膜形成し、ニッケル薄膜表面に、エレクトレット化材料フィルムを連続溶着或いはエレクトレット化材料の溶液を塗布して焼成し、或いは酸化珪素をＣＶＤ法により連続形成し、次いでアルミニウム基板を連続エッチングし、振動膜リングを熱硬化性エポキシ系接着剤で接着し、外周を切断することにより１５０℃に及ぶ高温に耐える高耐熱性のニッケル薄膜エレクトレット振動膜を製造する。
【００１４】
【実施例】
この発明の実施例を図を参照して説明する。
図１を参照するに、金属材料基板としてアルミニウム基板を使用する。１は原材料であるアルミニウム基板ロールを示す。アルミニウム基板ロール１は、０. １ｍｍ程度の厚さのアルミニウム基板１１を５００ｍないし１００ｍ捲回したものより成る。そして、アルミニウム基板１１の片面には、その全面にビニールテープを熱ローラで圧着し、全面マスクを行うか或いは化学処理して被膜を形成する。ここで、アルミニウム基板１１は、アルミニウム基板ロール１から連続的に引き出されながらニッケル無電解或いは電解メッキ槽２に導入され、ここにおいてアルミニウム基板１１の表面にニッケル薄膜１２が形成されるのであるが、このニッケル薄膜１２はコーティングが施されていない面のみに形成され、コーティングが施されている面にはこのコーティングによりニッケル薄膜１２は形成されない。片面全面のみにニッケル薄膜１２が形成されたニッケルメッキアルミニウム基板１３は捲き取られ、ニッケルメッキアルミニウム基板ロール１’が構成される。なお、ニッケルメッキアルミニウム基板ロール１’を捲き取るに先だって、アルミニウム基板を捲き取りしながら、一方においてビニールテープを剥がして行くか或いは化学処理して被膜を取り除く処理を実施して、先のコーティングを除去しておく。以上の通りにして、純度９９. ９％以上で膜厚が１μｍ程度のニッケル薄膜１２をピンホールなしに成膜しながら、ニッケルメッキアルミニウム基板１３を連続製造することができる。
【００１５】
図２を参照するに、エレクトレット化材料被膜の実施例としてＦＥＰフィルムを使用する。３はＦＥＰフィルムロールを示す。ＦＥＰフィルムロール３から引き出されるＦＥＰフィルム３１は、ニッケルメッキアルミニウム基板ロール１’から引き出されるニッケルメッキアルミニウム基板１３のニッケル薄膜１２の形成される面に重ねられ、この状態で溶着槽４に導入され、ニッケルメッキアルミニウム基板１３のニッケル薄膜１２の面にＦＥＰフィルム３１が溶着され、ＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板１４が形成される。ＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板１４は捲き取られ、ＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板ロール１０を構成する。
【００１６】
以上の実施例においては、ニッケルメッキアルミニウム基板１３のＦＥＰフィルム被膜はＦＥＰフィルム３１を直接溶着することにより形成されたが、ニッケルメッキアルミニウム基板１３の表面にＦＥＰ溶液をスプレイしてＦＥＰ層を形成し、これを加熱してＦＥＰフィルム被膜３１を形成することができる。以下、図３を参照して説明するに、タンク３２にはＦＥＰ溶液３３が充填されている。このＦＥＰ溶液３３は、ニッケルメッキアルミニウム基板ロール１’から引き出されるアルミニウム基板１３のニッケル薄膜１２の形成される面にスプレイされる。ＦＥＰ溶液をスプレイされたニッケル薄膜１２は、次いで、焼成炉４’に導入され、ニッケルメッキアルミニウム基板１３のニッケル薄膜１２の面にＦＥＰコート３１’が形成されながら、基板ロール１０に捲き取られる。
【００１７】
ここで、エレクトレット化高分子材料として、ＦＥＰの他にＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＡＦ（アモルファステフロン）を使用することができる。更に、無機質材料であるＳｉＯ₂（酸化珪素）をＣＶＤ法によりエレクトレット材料薄膜として成膜する。
図４を参照するに、ＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板１４は、ロール１０から引き出され、エッチング槽５に導入され、更に、乾燥炉６、プレス７を介して基板捲き取りロール１００に捲き取られる。
【００１８】
以下、図５をも参照して詳細に説明するに、図５（ａ）において、ロール１０はＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板１４をそのＦＥＰフィルム被膜面を下側にして送り出している。即ち、ロール１０から送り出されるＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板１４の上側は、ニッケル薄膜１２およびＦＥＰフィルム３１が形成されないアルミニウム基板１３そのものより成る。
【００１９】
（工程１）
このＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板１４をエッチング槽５に導入するに先だって、この基板１４の表面、即ち、アルミニウム基板１３の表面に、円形領域１３１を除いてマスク８を施す。具体的には、マスクの無いアルミニウム基板１４表面に化学処理を施して被膜を形成する。
（工程２）
アルミニウム基板１３の表面の円形領域１３１を除いた領域にマスク８を施したＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板１４はエッチング槽５に導入され、エッチングを施される。このエッチングにより、マスク８の施されていないアルミニウム基板１３表面の円形領域１３１からアルミニウム基板１３のエッチングが進行し、アルミニウム基板１３がエッチング除去されて、次のニッケル薄膜１２の表面が露出するエッチング凹部１３１’が形成される。ニッケル薄膜１２の表面が露出した状態は、基板１４がエッチング槽５から引き出された図５（ｂ）の左方に示される通りである。
【００２０】
（工程３）
ここで、金属材料リング１５を、別途、準備しておく。金属材料リング１５の構成材料は、熱膨張率が振動膜を構成する金属材料の熱膨張率に近似する金属材料から選定される。振動膜を構成する金属材料がニッケルである場合、ニッケルの他にステンレス鋼ＳＵＳ４３０を金属材料リングの構成材料として選定する。
図５（ｂ）を参照するに、金属材料リング１５は、その下端面に接着剤を塗布しておき、接着剤を塗布した下端面を下にしてアルミニウム基板１４が除去形成されたエッチング凹部１３１’に挿入し、ニッケル薄膜１２の露出表面に接合する。
【００２１】
（工程４）
金属材料リング１５がニッケル薄膜１２の露出表面に接合せしめられた状態のアルミニウム基板１４は、次いで、乾燥炉６に導入される。
（工程５）
乾燥炉６において、金属材料リング１５に塗布した接着剤が乾燥し、金属材料リング１５とニッケル薄膜１２が完全に接合したところで、プレス７を操作して上金型のリング抜き７１を金属材料リング１５の外周面に沿い下向きに駆動し、ＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板１４を打ち抜く。これにより、金属材料リング１５を支持リングとするニッケル薄膜エレクトレット振動膜が構成される。図５（ｃ）はニッケル薄膜エレクトレット振動膜の断面を示す図である。
【００２２】
ここで、図５（ｃ）のニッケル薄膜エレクトレット振動膜にアルミニウム基板１１は存在しない。しかし、上金型のリング抜き７１の直径は金属材料リング１５の外径より極く僅かに大きく構成されているので、この打ち抜きに際して、金属材料リング１５の下部外周縁部には必ずアルミニウム基板１１の痕跡が付着残存し、このニッケル薄膜エレクトレット振動膜が以上の工程により製造されたものであることが判別される。
【００２３】
【発明の効果】
以上の通りであって、この発明は、金属材料基板の一方の表面にニッケル薄膜を成膜形成し、ニッケル薄膜の表面にエレクトレット化材料被膜を成膜形成し、金属材料基板の他方の表面の部分領域をエッチング除去してニッケル薄膜を露出し、露出したニッケル薄膜に振動膜リングを接合し、振動膜リングの外周面に沿って金属材料基板を打ち抜いて静電型電気音響変換素子用の振動膜を構成する。
【００２４】
これにより、静電型電気音響変換素子用の振動膜を厚さ１ないし２μｍという比較的に厚いニッケル薄膜により構成することができる。従って、この膜厚の範囲内において振動膜の厚さを調整設計することにより、振動膜の共振周波数を高く設定することができ、広帯域の周波数特性の静電型電気音響変換素子を設計構成することができる。
そして、振動膜がニッケル薄膜より成るところから、この振動膜は耐熱性に優れている。振動膜の耐熱性が高まったことにより、この振動薄膜を使用して構成された静電型電気音響変換素子を回路基板に対して取り付け組み立てるに際してリフロー半田付け製造工程を採用することができるに到り、その結果、品質性能の向上した、生産性の高い、廉価な静電型電気音響変換装置を提供することができる。
【００２５】
また、振動膜の耐熱性が高まったことにより、エレクトレット材料薄膜として無機質材料である酸化珪素をＣＶＤ法によりニッケル薄膜に成膜することができる。これにより、静電型電気音響変換素子を更に高耐熱化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属材料基板にニッケル薄膜を形成する仕方を説明する図。
【図２】ニッケル薄膜にエレクトレット化材料被膜を形成する仕方を説明する図。
【図３】アルミニウム基板の表面にＦＥＰ溶液をスプレイしてＦＥＰ層を形成する仕方を説明する図。
【図４】振動膜を構成する仕方を説明する図。
【図５】図４の詳細を説明する図。
【図６】先行例を説明する図。
【符号の説明】
１アルミニウム基板ロール
１’ニッケルメッキアルミニウム基板ロール
１０ＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板ロール
１００基板捲き取りロール
１１アルミニウム基板
１２ニッケル薄膜
１３ニッケルメッキアルミニウム基板
１３１円形領域
１３１’エッチング凹部
１４ＦＥＰフィルム被膜ニッケルメッキアルミニウム基板
１５金属材料リング
２ニッケル無電解メッキ槽
３ＦＥＰフィルムロール
３１ＦＥＰフィルム
４溶着槽
５エッチング槽
６乾燥炉
７プレス
８マスク

Claims

金属材料基板の一方の表面にニッケル薄膜を成膜形成し、
ニッケル薄膜の表面にエレクトレット化材料被膜を成膜形成し、
金属材料基板の他方の表面の部分領域をエッチング除去してニッケル薄膜を露出し、
露出したニッケル薄膜に振動膜リングを接合し、
振動膜リングの外周面に沿って金属材料基板を打ち抜くことを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
請求項１に記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、
金属材料基板を金属材料基板ロールから連続的に引き出しながらその表面にニッケル薄膜をメッキし、次いで、ニッケル薄膜をメッキした金属材料基板をニッケルメッキ金属材料基板ロールから連続的に引き出しながらニッケル薄膜にエレクトレット化材料被膜を成膜してエレクトレット化材料被膜ニッケルメッキ金属材料基板を形成することを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
請求項１に記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、
金属材料基板はアルミニウム基板より成ることを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
請求項１ないし請求項３の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、
エレクトレット化材料被膜はエレクトレット化材料フィルムを接合し、或いはエレクトレット化材料の溶液を塗布、焼成し、或いはエレクトレット化材料を蒸着して形成することを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
請求項１ないし請求項４の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、
エレクトレット化材料は、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、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、アモルファステフロン、酸化珪素の内から選択された何れかであることを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
請求項２ないし請求項５の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法において、
エレクトレット化材料被膜ニッケルメッキ金属材料基板をそのロールから連続的に引き出しながら金属材料基板の他方の表面の部分領域をエッチング除去し、振動膜リングを接合し、金属材料基板を打ち抜くことを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜の製造方法。
請求項１ないし６のいずれかの製造方法で作られた静電型電気音響変換素子用振動膜であって、
リング状の金属材料リングと、
金属材料リングの一方の端面に一方の面の縁部が接着されたニッケル薄膜と、
ニッケル薄膜の他方の面に溶着されたエレクトレット化材料被膜とからなることを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜。
請求項７に記載される静電型電気音響変換素子用振動膜において、
金属材料基板はアルミニウム基板より成ることを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜。
請求項７および請求項８の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子用振動膜において、
エレクトレット化材料は、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、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、アモルファステフロン、酸化珪素の内から選択された何れかであることを特徴とする静電型電気音響変換素子用振動膜。
請求項１ないし６のいずれかの製造方法で作られた静電型電気音響変換素子であって、
リング状の金属材料リングと、
金属材料リングの一方の端面に一方の面の縁部が接着されたニッケル薄膜と、
ニッケル薄膜の他方の面に溶着されたエレクトレット化材料被膜とからなることを特徴とする静電型電気音響変換素子。
請求項１０に記載される静電型電気音響変換素子において、
金属材料基板はアルミニウム基板より成ることを特徴とする静電型電気音響変換素子。
請求項１０および請求項１１の内の何れかに記載される静電型電気音響変換素子において、
エレクトレット化材料は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、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、アモルファステフロン、酸化珪素の内から選択された何れかであることを特徴とする静電型電気音響変換素子。