专利名称：生产耐热带电氟树脂材料的方法和使用该材料生产驻极体电容麦克风的方法
背景技术：
发明领域本发明涉及一种生产耐热带电氟树脂材料的方法和使用该材料形成驻极体以生产驻极体电容麦克风的方法。
相关技术描述例如驻极体电容麦克风，是一种熟知的利用带电树脂材料的电子产品。
如在日本专利申请No.2002-345087中，揭示了一种传统的驻极体电容麦克风。该驻极体电容麦克风具有互相相对的振动膜和驻极体层。通过使得在金属背板基底上形成的树脂层持久通电(带电)而构成驻极体层。在树脂或陶瓷背板基底上形成的背板电极上形成驻极体。
当家用设备中采用该驻极体电容麦克风时，它被焊接在还安装有其它电子元件的电路板(母板)上。从包装花费的观点上说，可安装在母板表面上的驻极体电容麦克风是理想的。然而，为实现表面安装，驻极体电容麦克风必须安装在母板上并放入回流炉中，在炉中大约150℃到200℃下预热90到120秒，接着在230℃到260℃的高温下加热100秒。在上述高温条件下，驻极体层的电荷将释放或衰弱，所以该驻极体电容麦克风实现作为麦克风的功能变得不可能。
迄今，已经有一些建议来解决上述问题。例如，为专利申请No.2001-518246的PCT国际公布而出版的日本翻译揭示了一种驻极体电容麦克风，其使用硅氧烷，即一种无机材料，作为一种驻极体材料代替在耐热性方面存在问题的有机树脂材料。用硅氧烷制成的驻极体不存在耐热性问题并允许在回流炉中的驻极体电容麦克风的表面安装。然而，这种驻极体很昂贵。
日本专利申请公开No.2000-32596揭示了一种生产高耐热性驻极体电容麦克风的方法。根据所揭示的方法，通过将构成驻极体层的树脂材料熔融粘合至金属基底来制备背板基底。在大约200℃下该背板基底经受高温退火1到6个小时，接着得到电荷输入，由此形成驻极体。
同时，日本专利No.3317452揭示了一种耐热氟树脂，尽管这不是直接关于驻极体电容麦克风的。根据该专利的发明，一种含氟树脂材料，例如聚四氟乙烯(下述简写为“PTFE”)，氟化乙烯-丙烯共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(下述简写为“FEP”)，四氟乙烯-全氟烃基乙烯醚共聚物(下述简写为“PFA”)，在不低于其结晶熔点的温度、没有氧存在的情况下，以预定剂量的电离辐射进行照射，由此将其转变成一种交联改性的氟树脂。此外，日本专利申请公开No.11-49867揭示了通过在FEP结晶熔点附近的温度、在无氧存在的情况下，以预定剂量的电离辐射照射FEP以生产交联改性的氟树脂材料。
这些关于耐热氟树脂的技术不断发展以提高不能使用在辐射的环境下，如核能设备中的氟树脂的性能，因为这样的氟树脂具有辐射可降解的分子结构，尽管其在耐热性和耐化学性方面性能优异并广泛使用在工业和家用目的的设备中。根据这些技术，以电离辐射照射氟树脂来完成交联，从而显著的提高其在辐射环境下的耐热性和机械性能。
发明概述我们注意到在日本专利No.3317452和日本专利申请公开No.H11-49867中揭示的交联改性的氟树脂。
那就是，考虑到在不利环境例如辐射环境下，交联改性氟树脂显示高耐热特征的事实，我们假定如果通过通电改性氟树脂得到的带电树脂材料被用作驻极体层，则在回流条件下驻极体层的电荷的衰减能被有效的阻止。
根据本发明的一个方面，提供了一种生产耐热带电氟树脂材料的方法，包含以下步骤提供含氟树脂材料；在材料的一侧形成粘合层；在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度、在没有氧存在的情况下，以电离辐射照射该含氟树脂材料，从而引起含氟树脂材料的交联，以使含氟树脂材料转变成耐热氟树脂材料；和给耐热氟树脂材料通电以形成耐热带电氟树脂材料；其中粘合层作用在含氟树脂材料上以维持在辐射和通电步骤期间材料的形状。
如下面本发明实施方案的描述中所表明，已经证实通过作用在含氟树脂材料上用来维持辐射和通电步骤期间材料的形状的粘合层，能对耐热氟树脂材料进行稳定的通电。因此可以说本发明中粘合剂可以是任何一种在生产耐热氟树脂材料的过程中含氟树脂材料所经受的高温下不会收缩的粘合剂，因此所述的粘合剂能够维持含氟材料的的形状。尽管下面解释的实施方案中所用粘合剂是丙烯酸压敏粘合剂，但是粘合剂可以是多种粘合剂，例如，丙烯酸粘合剂、硅氧烷粘合剂、环氧树脂压敏粘合剂、硅氧烷压敏粘合剂、热固型粘合剂和紫外固化型粘合剂。
优选的，该方法还包含在辐射步骤之前，在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度并有氧存在的情况下，加热带有粘合层的含氟树脂材料的步骤。加热步骤将促进粘合剂的硬化而不会收缩。
进一步，优选的是，在加热步骤前，通过粘合层将含氟树脂材料与基底粘附在一起。
基底可以是选自由金属基底、树脂基底和陶瓷基底组成的组中的一种。
可以在空气中，在260℃到330℃下进行加热步骤。
进一步，在辐射步骤中，在260℃到330℃下，氧浓度不高于50ppm的情况下，以10kGy到100kGy的电离辐射的剂量照射含氟树脂材料。
含氟树脂材料可以是选自由聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和四氟乙烯-全氟烃基乙烯醚共聚物组成的组中的一种。
方法还包含在通电步骤之后加热耐热氟树脂材料的步骤，其中进行多于一次的重复通电和加热的连续步骤。如实施方案中的描述所表明，已经证实连续步骤的重复显著地增加了耐热氟树脂材料的电荷量。
含氟树脂材料可以是片状。
耐热带电氟树脂材料可以是带负电的。
根据本发明的另一个方面，提供了一种生产耐热带电氟树脂材料的方法，包含以下步骤提供含氟树脂材料；在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度并在无氧存在的情况下，以电离辐射照射含氟树脂材料，从而引起含氟树脂材料中的交联，以使含氟树脂材料转变成耐热氟树脂材料；和给耐热氟树脂材料通电；和在通电步骤后加热耐热氟树脂材料；其中进行多于一次的通电和加热的连续步骤。
在该方法中，含氟树脂材料可以是片状。
进一步，耐热带电氟树脂材料可以是带负电的。
进一步，在该方法中，可以在空气中室温下，通过电压为-500V+/-200V的电晕放电进行通电步骤；以及可以在260℃到330℃下进行加热耐热氟树脂材料的步骤。在辐射步骤中，在260℃到330℃下、氧浓度不高于50ppm的情况下，以10kGy到100kGy的电离辐射的剂量照射含氟树脂材料。
根据本发明的另一个方面，提供一种包含振动膜和相对振动膜的驻极体层的驻极体电容麦克风，其中的驻极体层是由上述描述的方法生产的耐热带电氟树脂材料制成的。
根据本发明的另一个方面，提供一种生产驻极体电容麦克风的方法，该驻极体电容麦克风包含振动膜和在背板基底上形成的驻极体层。方法包含以下步骤准备具有平面的背板基底；准备具有相对面的含氟树脂材料的片状膜；在片状膜的相对面的一边形成粘合层；通过粘合层将片状膜粘合在背板基底的平面上；在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度下，以电离辐射照射含氟树脂材料，从而引起含氟树脂材料中的交联，含氟树脂材料转变成耐热氟树脂材料；和，给耐热氟树脂材料通电，将耐热氟树脂材料转变成背板基底上的驻极体层。
其中粘合层作用在片状膜上以维持辐射和通电期间片状膜的形状。
该方法还包含在辐射步骤之前，在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度并有氧存在的情况下，加热带有粘合层的含氟树脂材料的步骤。
根据本发明另一个方面，提供一种生产多个驻极体电容麦克风的方法，其中每个驻极体电容麦克风包含振动膜、形成在背板基底上的驻极体层、插入在振动膜和驻极体层之间的垫片以及其上配备有背板基底的电路板。该方法包含以下步骤提供电路板组件，其中多个其上安装有电子元件的电路板以矩阵排列；
提供背板基底组件，其中多个均具有平面的背板基底以矩阵排列；提供含氟树脂材料的片状膜，每个片状膜具有相对的面；提供垫片组件，其中多个垫片以矩阵排列；提供振动膜组件，其中多个振动膜单元以矩阵排列；在每个片状膜的一面形成粘合层；通过粘合层分别粘合片状膜到背板基底的平面上；在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度下，以电离辐射照射片状膜，从而引起含氟树脂材料中的交联，含氟树脂材料转变成耐热氟树脂材料；和，给片状膜通电，将其转变为驻极体层；将电路板组件、背板基底组件、垫片组件和振动膜组件牢固地堆置起来形成层叠组件；和将该层叠组件切割成独立的驻极体电容麦克风；其中粘合层作用在片状膜上以维持辐射和通电期间片状膜的形状。
该方法还包括在辐射步骤之前，在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度并有氧存在的情况下，加热带有粘合层的含氟树脂材料的步骤。
根据本发明的不同的一个方面，提供一种生产多个驻极体电容麦克风的方法，其中每个驻极体电容麦克风包含振动膜、形成在背板基底平面上的驻极体层、插入在振动膜和驻极体层之间的垫片以及其上配备有背板基底的电路板。该方法包含以下步骤提供电路板组件，其中多个其上安装有电子元件的电路板以矩阵排列；提供背板基底组件，其中多个均具有平面的背板基底以矩阵排列；提供含氟树脂材料的片状膜，每个片状膜具有相对的面；提供垫片组件，其中多个垫片以矩阵排列；提供振动膜组件，其中多个振动膜以矩阵排列；在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度并无氧存在的情况下，以电离辐射照射片状膜，从而引起含氟树脂材料中的交联，含氟树脂材料转变成耐热氟树脂材料；冲压片状膜以形成多个具有粘合层的片状膜片；通过粘合层分别将多个片状膜片牢固地粘合到背板基底的平面上；给所述的多个片状膜通电，将它们变成背板基底上的驻极体层；
将电路板组件、背板基底组件、垫片组件和振动膜组件牢固地堆置起来形成层叠组件；和将层叠组件切割成独立的驻极体电容麦克风；其中粘合层片作用在所述的多个片状膜上以维持辐射和通电期间片状膜的形状。
该方法还可以包含以下步骤在辐射片状膜的步骤之前，在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度并有氧存在的情况下，加热片状膜；和在通电步骤后加热片状膜片；其中多于一次的重复辐射和加热片状膜的连续步骤。
根据本发明其它方面，提供一种生产驻极体电容麦克风的方法，该驻极体电容麦克风包含振动膜和形成在背板基底平面上的驻极体层；所述方法包含以下步骤提供具有可用于安装的平面的背板基底；提供含氟树脂材料的片状膜；将片状膜牢固地安装在背板基底的平面上；在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度并且无氧的情况下，以电离辐射照射背板基底上的片状膜，从而引起含氟树脂材料中的交联，含氟树脂材料转变成耐热氟树脂材料；给耐热氟树脂材料通电；和在通电步骤后加热片状膜；其中多于一次的重复通电和加热的连续步骤以使片状膜转变为背板基底上的驻极体层。
根据本发明的一个方面，提供一种生产多个驻极体电容麦克风的方法，其中每个驻极体电容麦克风包含振动膜、形成在背板基底上的驻极体层、安装在振动膜和背板基底平面之间的环绕着驻极体层的垫片以及其上安装有背板基底的电路板，方法包含以下步骤提供电路板组件，其中多个其上安装有电子元件的电路板以矩阵排列；提供背板基底组件，其中多个均具有平面的背板基底以矩阵排列；提供含氟树脂材料的片状膜，每个片状膜具有相对的面；
提供垫片组件，其中多个垫片以矩阵排列；提供振动膜组件，其为多个振动膜单元以矩阵排列；将片状膜分别牢固地安装到背板基底的平面上；在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度下，以电离辐射照射片状膜，从而引起含氟树脂材料中的交联使含氟树脂材料转变成耐热氟树脂材料；和经过多于一次的辐射步骤后，进行通电并接着加热片状膜从而在背板基底上形成驻极体；将电路板组件、背板基底组件、垫片组件和振动膜组件牢固地堆置起来形成层叠组件；和将层叠组件切割成独立的驻极体电容麦克风；以下将参考附图对本发明的实施例进行解释。
附图详述
图1显示本发明生产耐热带电氟树脂材料的方法的工艺流程图。
图2是图1所示的方法第一步骤中制备的带有粘合层的片状含氟树脂的截面图。
图3是通过粘合层使基底与片状含氟树脂粘合的片状含氟树脂的截面图。
图4是显示使用本发明的方法生产的耐热带电氟树脂材料的耐热特征的比较特征图。
图5是使用本发明的方法生产的耐热带电氟树脂材料和传统方法生产的带电氟树脂材料的耐热特征的比较特征图。
图6显示通过丙烯酸粘合剂使基底与含氟材料粘合的含氟材料，上半部显示在EB处理前材料的平面图和横截面的侧视图，后面将分别对左侧和右侧进行解释，下半部显示EB处理后的平面图和侧视图，分别对左侧和右侧进行解释。
图7显示带有通过橡胶粘合剂粘合的基底的含氟材料，上半部显示在EB处理前材料的平面图和横截面的侧视图，分别对左侧和右侧进行解释，下半部显示EB处理后的平面图和侧视图，分别对左侧和右侧进行解释。
图8是包含由本发明的方法生产的耐热带电氟树脂材料的驻极体电容麦克风的截面图。
图9是图8中所示的驻极体电容麦克风的分解透视图。
图10是包含用于本发明驻极体电容麦克风生产方法的构成元件的组件的分解透视图。
图11是牢固地堆置包含图10中所示的要素元件的组件所形成的驻极体电容麦克风的透视图。
图12是切割图11中所示的麦克风组件形成的独立的驻极体电容麦克风的透视图。
图13是本发明的驻极体电容麦克风的生产方法的工艺流程图。
优选实施方案的描述图1是显示根据本发明的一个实施方案生产耐热带电氟树脂材料的方法步骤的工艺流程图。该方法包括步骤J1、J2和J3。
在步骤J1中，制备如FEP、PTFE和PFA的含氟树脂材料的片状膜2，如图2中所示，在其上涂上粘合剂3。接着如图3所示，通过压敏粘合剂3将片状膜2粘在基底4上。粘合剂可以是薄片或液体形式，优选为丙烯酸粘合剂、硅氧烷树脂粘合剂或类似的粘合剂。基底可以由金属、树脂或陶瓷等制成。
片状膜2具有一定的厚度，例如，12.5μm或25μm，并对片状膜2的相对面中的一个面进行电晕放电以活化其表面。在活化的表面上，涂上一定厚度的液体丙烯酸粘合剂，如3μm。接着在某一温度，如大约150℃，压制片状膜并将其粘合到基底的一侧。
在步骤J2中，对粘合在基底4上的含氟树脂材料的片状膜2加热并使用电离辐射或电子束进行辐射，将其转变为交联耐热氟树脂膜。
特别的，粘合基底4的片状膜2在大气中260℃到330℃的温度下以预定的时间如5分钟预热，所述温度不低于含氟树脂材料的结晶熔点温度。在预热处理期间，粘合剂3是凝结的或变硬。在预热处理之后，对片状膜2进行电离辐射，如在不低于含氟树脂材料的结晶熔点温度的260℃到330℃、氧浓度不高于50ppm下，以具有500keV到800keV电子束强度的10kGy到100kGy的电离剂量进行电离辐射。在本说明书中，在如上面所述的条件下进行的辐射过程被称作“EB处理”。通过EB处理，熔融的含氟树脂材料发生交联反应，使含氟树脂材料转变为耐热氟树脂材料。
在步骤J3中，在室温下，粘合基底4的交联的耐热氟树脂材料的片状膜2通过电晕放电输入电荷，将交联的耐热氟树脂材料转变为耐热带电树脂材料。
下面表1显示按照上述的步骤J1-J3生产的试样或片状膜的耐热测试结果，其中含氟树脂材料是FEP且粘合剂是丙烯酸压敏粘合剂。
在3种不同的温度下，即260℃、280℃和300℃和3种不同水平的辐射照射剂量下，即10kGy、50kGy和100kGy，对FEP的片状膜的试样A1到C3进行电离辐射。上述所采用的温度是根据回流炉的典型的温度而设置。如上所述，温度将被设定从260℃到330℃。然而，考虑到制造一种麦克风，确定温度条件不能高于300℃，因为FEP在高于300℃情况下将软化和变形。为了比较，粘合基底的片状膜的试样D，没有经过步骤J2。
表1中所示的电荷剩余率(％)按下面所述方法计算。将每个试样放置在200℃的热板上，考虑到在回流工艺期间驻极体层暴露在此高温下的时间，即2到3分钟，因此从加热开始过去5分钟后结束，期间以1分钟为间隔测定其表面电势。另外，假定更严格的条件，计算从加热开始10分钟过去后的电荷剩余率。在测定的表面电压和初始的表面电压的基础上计算电荷剩余率。
表1
图4是显示表1中所示的测试结果的比较特征图。如表1和图4所记录的，未经过步骤J2工艺的试样，在加热初始1分钟后其电荷剩余率减小到大约1/4，2分钟过去后减小到1/10，3分钟后为0。相比较的，所有的经过步骤J2工艺的试样，A1-C3，甚至10分钟过后仍保持电荷量。因此，清楚的了解到步骤J2的EB处理对试样电荷的保持是有效的。
让我们比较每个照射条件下辐射照射量的影响。关于温度条件，可以知道被加热到300℃的试样C是最优异的，被加热到280℃的试样B第二优异，被加热到260℃的试样A第三优异。关于照射剂量，应当明白，尽管试样B显示了稍微不同的结果，对试样A和C来说，10kGy是最理想的，50kGy是第二理想但也相当好，100kGy是第三理想的稍微逊色于10kGy和50kGy。
考虑到上述的回流温度，试样C1和C2是最优的，试样C3和B3是第二优的。也就是，在2到3分钟后，认为这个时间段是驻极体层在回流工艺中暴露于高温的时间，这些试样显示80％或更多的电荷剩余率。由于试样B3的数值趋向不正常的数值，可以将其忽略。因此，可以理解300℃的温度和10kGy到50kGy的辐射剂量作为辐射照射条件尤为合适。然而，如果出于对驻极体电容麦克风的预期性能和所允许的驻极体层的变形程度的考虑，驻极体层可以在280℃到330℃的温度和10kGy到100kGy的辐射剂量下进行电离辐射。
进一步，在60℃和95％的湿度的环境下对每个试样进行防潮性能测试。所有试样，在持续60小时后的电荷剩余率为95％到97％，在持续300小时后的电荷剩余率为93％到95％。因此在防潮性能方面没有问题。
关于上述测试的结果，可以推测出由于通过步骤J2的预热处理粘合剂被凝固或固化并且通过交联反应改性了氟树脂材料，所以即使在粘合剂凝固或固化以及交联反应后再加热氟树脂材料，氟树脂材料的分子也很难移动。当得到的改性或耐热性氟树脂材料在步骤J3中输入电荷时，输入的电荷在耐热氟树脂材料中被稳定地保持。
尽管上述的测试中是以FEP用作含氟树脂，但是对PTFE和PFA也能得到同样的结果。
图5是图3所示的粘合基底的片状膜的电荷剩余率的时间比较图，其中将FEP用作含氟树脂材料并且使用压敏粘合剂将片状膜粘合至基底以及粘合至不带有基底的片状膜，所述的两种片状膜都经过上述的J2和J3步骤。为计算电荷剩余率，这些片状膜被放在200℃的热板上，考虑到在回流工艺期间驻极体层暴露在此高温下的时间，即2到3分钟，因此从加热开始过去5分钟后结束，期间以1分钟为间隔测定其表面电势。另外，假定更严格的条件，计算从加热开始10分钟过去后的电荷剩余率。如图5所示，无基底的片状膜以试样符号N2表示，其电荷剩余率在加热开始1分钟后减小到80％，2分钟后减小到70％，5分钟后减小到45％且10分钟后减小到20％。相比较的，通过本发明的方法的步骤J1-J3制备的粘合基底的片状膜，以试样符号N1表示，其电荷剩余率在加热开始5分钟后减小到80％，10分钟后减小到65％。因此，可以明确粘合片状膜和基底对维持J3步骤输入的电荷很有效。然而，应当注意到，与图4的未经过J2步骤的试样D相比，试样N2具有高的电荷剩余率。
图6显示通过丙烯酸压敏粘合剂来粘附基底4的FEP片状膜2，上半部的左侧和右侧分别显示进行EB处理前片状膜的平面图和横截面的侧视图，下半部的左侧和右侧分别显示进行EB处理后的平面图和侧视图。图7显示类似图6的视图，其中用于粘合片状膜2和基底4的粘合剂是橡胶粘合剂。
应当注意到图6显示的片状膜的形状无本质的改变，如平面图中看到的，是圆形的。但是图7显示粘合剂3收缩到某一程度，正如从平面图中所看到的，片状膜的形状由圆形变为椭圆形。
此外，发现图7的片状膜具有差的电荷剩余率性能，然而图6的片状膜，如上面所讨论的，具有好的电荷剩余率性能。因此当所用的粘合剂为橡胶粘合剂时，采用任何方式阻止橡胶粘合剂的收缩是必要的。换句话说，粘合剂可以是任何作用在片状膜上可以维持步骤J2期间膜的形状的粘合剂。具体地，作为丙烯酸压敏粘合剂的替代，可以使用硅氧烷压敏粘合剂、热固性粘合剂、紫外固化粘合剂或类似的粘合剂。
已经证实在步骤J2中的高温下，硅氧烷粘合剂不会收缩并能够代替丙烯酸粘合剂。
在以上测试中，在大气中室温下步骤J3中的电荷输入只进行一次。已经证实重复电荷输入然后加热的过程能够增加电荷的数量。
下面的表2显示经过步骤J1-J2，保持在试样S1-S10中或片状膜中的电荷量，其中在300℃下和不同水平的辐射剂量，即10kGy，15kGy和50kGy下，实现步骤J2，接着进行输入电荷然后加热的过程1-15次。在大气中-500V下通过电晕放电进行电荷输入，接下来的加热在285℃+/-25℃下进行约10秒钟。在表2中，试样中保持的电荷的数量以试样表面电势的绝对值表示，该表面电势测定为负电压。
表2
如表2中所示，在第一次处理后测定的试样S1-S10的电压平均值是-67.6V，与没经过该工艺的几乎一样。
在第二次处理后的平均值为-83.8V，第三次处理后为-85.7V，第四次处理后为-100.5V，第五次处理后为-124.3V，第六次处理后为-135.8V其绝对值达到最大。其后，测定的电压的平均值的绝对值些微逐渐地减小，更确切地说，第七次处理后为-135.1V，第八次处理后为-129.6V，第九次处理后为-125.5V，第十次处理后为-116.7V，第十五次处理后为-110.7V，其绝对值保持在不小于100V。
因此，清楚知道通过进行4次或更多次的重复处理得到了良好的效果。尽管认为耐热氟树脂材料的尺寸和形状会影响工艺重复的效果，但是为得到好的效果而重复4次或更多次的工艺是必要的。
表2显示出一些试样如试样S3和S6显示了高的电荷保持力和其它试样如试样S2和S3显示了低的电荷保持力。认为这是由FEP的尺寸和/或粘合剂粘合到基底的条件不同引起的。应当注意到，然而，在所有试样中，进行重复工艺后的试样的电荷量的改变趋势是一样的。
以下是对电荷数量保持力和重复进行电荷输入然后加热的过程的关系的解释。
耐热氟树脂材料的电荷输入将会发生在分子移动困难的部分，例如，其中分子间的相互作用强的交联的部分或微结晶的部分。
而且，分子不容易移动的表象为深量子阱。电子落入量子阱，以致于电子稳定地停留在那里并产生负电荷。
当在使材料具有负电荷的条件下加热耐热氟树脂材料，微结晶部分或类似的部分增加，因此提高了电荷保持力。
这将能够被解释为当量子阱保存电子时，通过加热材料使材料中的量子阱比保持很少的电子时更深，因此赋予加深的阱稳定地接纳更多的电子。
在表2中第六次工艺步骤后的数据显示，达到最大值后，电荷的数量逐渐轻微的减小。可以猜测量子阱变浅和量子阱的数量减小。换句话说，量子阱中的电子使片状膜的交联部分或结晶部分降解，因此电荷保持力变低。
图8和图9显示一种驻极体电容麦克风，其是使用根据本发明的耐热带电树脂材料为驻极体层制成的典型的产品。
在图8中，电路板20包含一绝缘基底20a，其上形成连接终端20b。另外，作为电子元件的集成电路11安装在绝缘基底20a上。一绝缘背板基底30安装在电路板20上，因此绝缘背板基底30在形成于其上的凹处容纳集成电路11。一背板电极40形成于绝缘背板基底30的上部平面上。一驻极体层5形成在背板电极40上。穿过绝缘背板基底30形成多个孔洞15。一垫片6具有开口6a。一振动膜单元7具有绝缘材料形成的环形振动膜支承结构8。设置带有振动膜电极9的振动膜支承结构8。导电振动膜10与其间插入振动膜电极9的振动膜支承结构8的下侧相对并相连接。
具体地，背板基底30具有在其上部形成的背板电极40。在大约150℃的温度下通过粘合剂3，将厚度为12.5μm或25μm并由含氟树脂材料FEP制成的片状膜热压缩连接到背板电极40的上边。接着在不低于FEP的结晶熔点的280℃到330℃的温度下、在氧存在的情况下加热片状膜，也就是说在空气中大约5分钟。粘合剂3因此熔融并氧化以致粘合剂硬化。
此外，将背板基底30放在电离辐射照射设备中。在电离辐射设备中、在大气中以不低于FEP的结晶熔点的约300℃、并且无氧存在即氧浓度不高于50ppm的条件下，用带有500keV到800keV电子束强度的约10kGy到100kGy剂量的电离辐射来照射背板基底30(图1的步骤J2)，由此将FEP改变为交联改性的耐热氟树脂。
此外，将背板基底30放在电荷输入装置以将电荷输入到改性氟树脂内(图1的步骤J3)，由此制成了作为驻极体层5的耐热带电氟树脂材料。
上面描述的构成元件，即电路板20、背板基底30、垫片6和振动膜单元7，用涂覆到每对相邻元件之间的粘合剂将其堆叠在一起，如图9中所示，由此完成了ECM100。
将完成的ECM100安置到轻便的便携式电话或其它设备的母板上，将ECM100的输出终端20b放置在母板上并在大约150℃到200℃的回流炉中预热90秒到120秒，然后在不低于230℃的温度下高温处理大约10秒。尽管在高温处理中会有带电层5或上述的耐热带电树脂材料的轻微放电出现，如下面所述的，但是ECM100能够实现必要的功能没有问题。
在具有上述结构的ECM100中，表面具有导电膜的振动膜9和表面具有驻极体层5的背板电极40通过其间插入的垫片6彼此相对形成电容器。当振动膜9被声音或类似物振动时，电容器的电容值改变，电容值的变化从振动膜终端12传导到电路板20表现为电压变化。经过集成电路11处理后，电压信号从电路板20的输出终端20b输出。在振动膜10上提供孔洞15以平复振动膜的振动，可以提供好的音质。
图10到12显示生产上述ECM100的最好方法。
图10是根据本发明的驻极体麦克风生产方法所用的构成元件的透视图。如图所示，振动膜单元组件7L是如图9所示的振动膜单元7以矩阵排列的组件，在底边含有振动膜电极9。相似的，垫片组件6L是如图9中所示的垫片6排列成矩阵形式的组件。
此外，背板基底组件30L是如图9中所示的背板基底30排列成矩阵形式的组件，并在其上边设置多个背板电极40和驻极体层5。在驻极体层5的制造中，在背板基底组件30L上进行步骤J1到J3。电路板组件20L是如图9所示的电路板20以矩阵排列的组件。每一个上述组件具有终端图案、通孔等等。
图11显示由上述的组件堆叠和粘合得到的麦克风组件100L。麦克风100L具有多个(在图示实施例中有12个ECM)ECM100，每个ECM100包含由振动膜组件7L的一个振动膜单元、垫片组件6L的一个垫片、背板基底组件30L的一个背板基底和电路板组件20L中的一个电路板构成的层叠组件。在麦克风组件100L中，每个驻极体电容麦克风100具有集成电路11、背板4、驻极体层5、垫片开口6a和振动膜10，在同一轴上线性排列。用切割机切割麦克风组件100L，由此生产出独立的分开的ECM100。
图10到12示出具有12个ECM并以3行4列矩阵排列的麦克风组件。然而，实际制备的麦克风组件包含数百个ECM。
图13是显示以上述方法生产驻极体电容麦克风的工艺流程图。
在E1步骤中，通过将导电振动膜连接到其间插有终端12的振动膜支承结构8的一侧，制备振动膜单元组件7L来作为振动膜单元的组件。
在E2步骤中，通过在片状垫片材料上形成多个开口6a制备垫片组件6L。
在E3步骤中，制备背板基底组件30L，其中多个背板基底和多个带有丙烯酸粘合剂的FEP片在包含绝缘基底的背板基底组件上叠层，从而形成背板基底组件30L。在加热工艺和EB处理后，在电离辐射设备中、在大气中以不低于FEP的结晶熔点的300℃、并且无氧存在即氧浓度不高于100ppm的条件下，用约10kGy到100kGy剂量的电离辐射来照射背板基底组件30L，由此将带有粘合剂的FEP转变为交联耐热氟树脂。
接下来，将背板基底组件放在电荷输入装置以将电荷输入到带有粘合剂的改性FEP的驻极体层内，由此制成了耐热背板基底组件30L。
在E4步骤中，电路板组件20L通过将诸如集成电路11的电子元件安装在作为电路板组件20的接线板组件上来形成，其中每个电路板组件20都包含连接终端和电路图案等等。
在E5步骤中，上述的组件堆叠并相互粘合，因此完成了一个驻极体电容麦克风100L。
在E6步骤中，麦克风组件100L以切割机进行切割，从而生产独立的分离的ECM100。
正如上面所描述的，根据本发明的耐热带电氟树脂材料在高温条件下显示出输入电荷轻微减小的性能，因此适用于需承受高温安装工艺如回流工艺的ECM的驻极体层。然而，如上所述，即使含氟树脂材料不粘合到基底上，与未进行EB处理的材料相比，进行了EB处理和之后的通电处理的材料显示了良好的电荷保持性能，因此，这样的材料或耐热带电氟树脂材料适合与其它不同的用途。例如，可用于生产适合于高温条件下工作的空气调节机的过滤器。所述的过滤器可以是非纺织织物过滤器，因为已经证实非纺织织物过滤器对空气和废气中微小粒子显示出强的吸力。因而它可以用来生产防灰面罩和防花粉面罩等等。
应当注意到，本发明不必要限定于前述的实施方案，可以在不离开本发明的要旨下进行多种方式的改变。例如，通过本发明的方法处理的材料可以是除了“片”以外的任何形状。关于这点，应当注意到本说明书所用的术语“片状膜”包括薄膜状的膜、网、织物等。
权利要求
1.一种生产耐热带电氟树脂材料的方法，包含以下步骤提供含氟树脂材料；在所述材料的一侧形成粘合层；在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度且没有氧存在的情况下，以电离辐射照射含氟树脂材料，从而在所述含氟树脂材料中引起交联将含氟树脂材料转变为耐热氟树脂材料；和给所述耐热氟树脂材料通电以形成耐热带电氟树脂材料；其中所述粘合层对含氟树脂材料起作用以维持在照射和通电步骤期间所述材料的形状。
2.根据权利要求1的方法，还包含在所述照射步骤之前加热所述带粘合层的含氟树脂材料的步骤，该加热步骤是在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度并有氧存在的情况下进行的。
3.根据权利要求1的方法，其中在所述加热步骤之前，通过粘合层将所述含氟树脂材料粘附到基底上。
4.根据权利要求2的方法，其中所述的基底是选自由金属基底、树脂基底和陶瓷基底组成的组中的一种。
5.根据权利要求4的方法，其中所述的加热步骤是在空气中260℃到330℃下进行的。
6.根据权利要求5的方法，其中在所述的照射步骤中，在260℃到330℃、氧浓度不高于50ppm的情况下，以10kGy到100kGy的剂量的电离辐射对含氟树脂材料进行照射。
7.根据权利要求6的方法，其中所述的粘合剂层是由丙烯酸粘合剂、硅氧烷粘合剂、丙烯酸压敏粘合剂和硅氧烷压敏粘合剂中的一种制成的。
8.根据权利要求6的方法，其中含氟树脂材料选自聚四氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和四氟乙烯-全氟烃基乙烯醚共聚物。
9.根据权利要求1-8的方法，其中所述的方法还包含在通电步骤之后加热所述耐热氟树脂材料；其中重复进行所述的通电和加热的连续步骤超过一次。
10.根据权利要求1-8的方法，其中所述含氟树脂材料是片状的。
11.根据权利要求1的方法，其中所述的耐热带电氟树脂材料是带负电的。
12.一种生产耐热带电氟树脂材料的方法，包含以下步骤提供含氟树脂材料；在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度并没有氧存在的情况下，以电离辐射照射所述含氟树脂材料，从而在所述含氟树脂材料中引起交联将所述含氟树脂材料转变为耐热氟树脂材料；给所述耐热氟树脂材料通电；和在所述通电步骤后加热所述氟树脂材料；其中重复进行所述通电和加热的连续步骤超过一次。
13.根据权利要求12的方法，其中所述的含氟树脂材料是片状的。
14.根据权利要求13的方法，其中所述的耐热带电氟树脂材料是带负电的。
15.根据权利要求12的方法，其中在空气中室温下，通过-500V+/-200V电压的电晕放电进行通电步骤；和，加热所述耐热氟树脂材料的所述步骤在260℃到330℃下进行。
16.根据权利要求12的方法，其中在所述照射步骤中，在260℃到330℃的温度并且氧浓度不高于50ppm的情况下，以10kGy到100kGy的剂量的电离辐射照射含氟树脂材料。
17.一种驻极体电容麦克风，其包含振动膜和与所述振动膜相对的驻极体层，其中所述驻极体层是由权利要求13或14的方法生产的耐热带电氟树脂材料制成。
18.一种生产驻极体电容麦克风的方法，该驻极体电容麦克风包含振动膜和在背板基底上形成的驻极体层，包括准备具有平面的背板基底；准备具有相对面的含氟树脂材料的片状膜；在所述片状膜的所述相对面的一面形成粘合层；通过所述粘合层将所述片状膜粘合到所述背板基底的所述平面上；在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度下，以电离辐射照射所述含氟树脂材料，从而在所述含氟树脂材料中引起交联将所述含氟树脂材料转变为耐热氟树脂材料；和给所述耐热氟树脂材料通电，将所述耐热氟树脂材料转变为所述背板基底上的驻极体层，其中粘合层对片状膜上起作用以维持照射和通电期间片状膜的形状。
19.根据权利要求18的方法，还包含在所述照射步骤之前加热所述带粘合层的含氟树脂材料的步骤，该加热步骤是在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度并有氧存在的情况下进行的。
20.一种生产多个驻极体电容麦克风的方法，其中每个驻极体电容麦克风包含振动膜、形成在背板基底上的驻极体层、插入在振动膜和驻极体层之间的垫片以及其上配备有背板基底的电路板，所述方法包含以下步骤提供电路板组件，其中多个其上安装有电子元件的电路板以矩阵的形式排列；提供背板基底组件，其为多个均具有平面的背板基底以矩阵的形式排列；提供含氟树脂材料的片状膜，每个所述的片状膜具有相对的面；提供垫片组件，其中多个垫片以矩阵的形式排列；提供振动膜组件，其中多个振动膜单元以矩阵的形式排列；在每个片状膜的一边形成粘合层；通过所述粘合层分别粘合所述片状膜到所述背板基底的所述平面上；在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度下，以电离辐射照射所述背板基底上的所述片状膜，从而在所述含氟树脂材料中引起交联将所述含氟树脂材料转变为耐热氟树脂材料；和，给所述片状膜通电，将其转变为驻极体层；将所述电路板组件、所述背板基底组件、所述垫片组件和所述振动膜组件牢固地堆置起来形成层叠组件；和将所述层叠组件切割成独立的驻极体电容麦克风；其中所述粘合层对所述片状膜起作用以维持辐射和通电期间所述片状膜的形状。
21.根据权利要求20的方法，还包含在所述照射步骤之前加热所述带粘合层的含氟树脂材料的步骤，该加热步骤是在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度并有氧存在的情况下进行的。
22.一种生产多个驻极体电容麦克风的方法，其中每个驻极体电容麦克风包含振动膜、形成在背板基底上的驻极体层、插入在振动膜和驻极体层之间并环绕着驻极体层的垫片以及其上配备有背板基底的电路板，所述方法包含以下步骤提供电路板组件，其中多个其上安装有电子元件的电路板以矩阵的形式排列；提供背板基底组件，其中多个均具有平面的背板基底以矩阵的形式排列；提供含氟树脂材料的片状膜，在片状膜的一边具有粘合层；提供垫片组件，其中多个垫片以矩阵的形式排列；提供振动膜组件，其中多个振动膜单元以矩阵的形式排列；在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度并且无氧的情况下，以电离辐射照射所述片状膜，从而在所述含氟树脂材料中引起交联将所述含氟树脂材料转变为耐热氟树脂材料；冲压所述片状膜以形成多个具有粘合层片的片状膜片；通过所述粘合层片，分别将所述片状膜片牢固地粘合到所述背板基底的所述平面上；给所述片状膜片通电，将它们变成所述背板基底上的驻极体层；将所述电路板组件、所述背板基底组件、所述垫片组件和所述振动膜组件牢固地堆置起来形成层叠组件；和将所述层叠组件切割成独立的驻极体电容麦克风；其中所述粘合层片对所述片状膜片起作用以维持照射射和通电期间所述片状膜片的形状。
23.根据权利要求22的方法，其中所述方法还包含以下步骤在照射所述片状膜步骤之前，加热所述片状膜的步骤，该加热步骤是在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度并且有氧存在的情况下进行的；在所述通电步骤后，加热所述片状膜的所述片；其中所述后续的照射和加热所述片状膜的步骤重复进行超过一次。
24.一种生产驻极体电容麦克风的方法，该驻极体电容麦克风包含振动膜和形成在背板基底上的驻极体层；所述方法包含以下步骤提供具有平面的背板基底；提供含氟树脂材料的片状膜；将所述片状膜牢固地安装在所述背板基底的所述平面上；在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度并且无氧的情况下，以电离辐射照射所述背板基底的所述平面上的所述片状膜，从而引起所述含氟树脂材料中的交联将所述含氟树脂材料转变为耐热氟树脂材料；给所述耐热氟树脂材料通电；和在所述通电步骤后加热所述片状膜；其中重复进行所述的通电和加热的后续步骤多于一次以使所述片状膜转变为所述背板上的驻极体层。
25.一种生产多个驻极体电容麦克风的方法，其中每个驻极体电容麦克风包含振动膜、形成在背板基底上的驻极体层、插入在振动膜和驻极体层之间的垫片以及其上配备有背板基底的电路板，所述方法包含以下步骤提供电路板组件，其中多个其上安装有电子元件的电路板以矩阵的形式排列；提供背板基底组件，其中多个均具有平面的背板基底以矩阵的形式排列；提供含氟树脂材料的片状膜，每个片状膜具有相对的面；提供垫片组件，其中多个垫片以矩阵的形式排列；提供振动膜组件，其中多个振动膜单元以矩阵的形式排列；牢固地将所述片状膜分别地安装在所述背板基底上的所述平面上；在不低于所述含氟树脂材料的结晶熔点的温度，以电离辐射照射所述片状膜，从而在所述含氟树脂材料中引起交联并将所述含氟树脂材料转变成耐热氟树脂材料；在所述照射步骤之后，通电和后续的加热所述片状膜超过一次以在每个所述背板基底的所述平面上形成驻极体；将所述电路板组件、所述背板基底组件、所述垫片组件和所述振动膜组件牢固地堆置起来形成层叠组件；和将所述层叠组件切割成独立的驻极体电容麦克风。
全文摘要
本发明提供一种生产耐热带电氟树脂材料的方法。该方法包含以下步骤提供含氟树脂材料；在不低于含氟树脂材料的结晶熔点的温度并没有氧存在的情况下以电离辐射照射含氟树脂材料，从而引起含氟树脂材料中的交联将含氟树脂材料转变成耐热氟树脂材料；以及给耐热氟树脂材料通电以形成耐热带电氟树脂材料。该方法还包含在通电步骤后的加热步骤。重复进行通电和加热的连续步骤多于一次。
文档编号C08J3/28GK1900154SQ200610151340
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月3日 优先权日2005年7月1日
发明者土屋裕纪, 渡边启二, 山田赖信 申请人:株式会社西铁城电子