專利名稱：樹脂涂層的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在壓電元件、陶瓷基板等母材的表面形成具有表面粗糙度的樹脂涂層的方法。


圖1為這種縱向振蕩模壓電諧振器1的一個(gè)例子。壓電諧振器1包括由多個(gè)壓電體層3和多個(gè)內(nèi)部電極4交替層壓而成的基體2，內(nèi)部電極4兩側(cè)的壓電體層3被極化為如箭頭P所示的兩個(gè)互為相反的方向。在基體2的對面，絕緣膜5、6形成為使內(nèi)部電極4隔一個(gè)被其所覆蓋，在它的上面又形成了外部電極7、8。因此，內(nèi)部電極4隔一個(gè)交替連接于外部電極7、8上。
如果是這種壓電諧振器，有必要在基體2的對面形成絕緣膜5、6后，又以濺射等方法在其上面形成外部電極7、8。絕緣膜5、6是利用網(wǎng)版印刷等方法涂布環(huán)氧樹脂等絕緣性樹脂而形成的。
但是，如果在固化溫度下一次性固化環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂，那么就有可能使絕緣膜5、6的表面變得平滑，與外部電極7、8的粘附強(qiáng)度不足，容易被剝離。
如果形成了具有表面粗糙度的絕緣膜5、6，那么就可以提高外部電極7、8的粘附強(qiáng)度，還可抑制涂層表面的光反射。但是，如果為了形成表面粗糙度，如在環(huán)氧樹脂中混入溶劑來完成固化，則會(huì)發(fā)生溶劑的一次性揮發(fā)，絕緣膜中會(huì)產(chǎn)生大的空隙(10μm以上)。其結(jié)果，就有可能產(chǎn)生形成于絕緣膜5、6表面的外部電極7、8和內(nèi)部電極4之間發(fā)生短路的不良情況。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案1，提供了一種樹脂涂層形成方法，即作為在母材上形成具有表面粗糙度的樹脂涂層的方法，其特征在于，包括將含有沸點(diǎn)高于其臨時(shí)固化溫度的溶劑的環(huán)氧樹脂涂在母材上的工藝；在高于所述環(huán)氧樹脂開始凝膠化時(shí)的溫度而低于固化溫度的條件下進(jìn)行臨時(shí)固化的工藝；和在高于固化溫度的溫度下，使所述環(huán)氧樹脂進(jìn)行實(shí)質(zhì)固化，蒸發(fā)掉殘留在環(huán)氧樹脂中的溶劑的工藝。
通過向環(huán)氧樹脂中添加沸點(diǎn)高于其臨時(shí)固化溫度的高沸點(diǎn)溶劑，并將該樹脂涂在母材上。作為高沸點(diǎn)溶劑，沸點(diǎn)最好高于200℃，例如石腦油等。對母材的材質(zhì)沒有特別的限制，但是至少需具有高于環(huán)氧樹脂固化溫度下的耐熱性。涂漆方法有印刷、噴射、轉(zhuǎn)錄等各種方法。
加熱涂在母材上的含有高沸點(diǎn)溶劑的環(huán)氧樹脂至高于該環(huán)氧樹脂開始凝膠時(shí)的溫度而低于固化溫度的溫度，以進(jìn)行臨時(shí)固化。此時(shí)，由于主劑和固化劑發(fā)生反應(yīng)，環(huán)氧樹脂將處于弱固化狀態(tài)。但是，由于溫度尚低于溶劑的沸點(diǎn)，溶劑不會(huì)完全蒸發(fā)，而處在樹脂內(nèi)部殘留有溶劑的狀態(tài)。
臨時(shí)固化后，在高于固化溫度的溫度下使環(huán)氧樹脂進(jìn)行實(shí)質(zhì)固化。此時(shí)，樹脂內(nèi)部所包含的高沸點(diǎn)溶劑將完全蒸發(fā)掉。但是，由于在樹脂固化到某種程度后才蒸發(fā)掉，所以環(huán)氧樹脂將在維持形狀的狀態(tài)下完成固化。因此，樹脂內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生空隙，能形成具有適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?例如Ra≥0.2μm)的涂層。
如果在所述涂層上形成金屬薄膜，由于涂層表面具有適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，因此金屬薄膜的粘附?qiáng)度較高，可以防止剝離。
另外，不僅是在涂層上形成金屬薄膜時(shí)，在涂層表面上進(jìn)行標(biāo)記時(shí)，也能抑制涂層表面的光反射，提高可視性。
本發(fā)明第2技術(shù)方案，是在上述的形成方法中，臨時(shí)固化溫度在90℃～130℃之間。例如，在使用沸點(diǎn)為200℃的高沸點(diǎn)溶劑時(shí)，通過使臨時(shí)固化溫度大大低于沸點(diǎn)，可以確保臨時(shí)固化后殘留的溶劑量。
本發(fā)明第3技術(shù)方案，是在上述的形成方法中，環(huán)氧樹脂中的溶劑含有率不到2重量％。
例如，用網(wǎng)版印刷法形成涂層時(shí)，涂層的厚度大概為20～50μm左右。如果在形成這種薄涂層時(shí)溶劑含量過多，那么臨時(shí)固化后也會(huì)殘留大量的溶劑，這些將在進(jìn)行實(shí)質(zhì)固化時(shí)一次性地蒸發(fā)掉而容易產(chǎn)生空隙。如果溶劑的含有率不到2重量％，那么就可以減少實(shí)質(zhì)固化時(shí)蒸發(fā)的溶劑量，抑制空隙的發(fā)生。
本發(fā)明第4技術(shù)方案，是在上述的形成方法中，溶劑沸點(diǎn)高于實(shí)質(zhì)固化溫度。環(huán)氧樹脂的固化溫度通常是在150℃或其之上，如果使溶劑的沸點(diǎn)高于實(shí)質(zhì)固化溫度，則在實(shí)質(zhì)固化時(shí)溶劑不會(huì)沸騰，可以抑制樹脂表面產(chǎn)生空隙。
本發(fā)明第5技術(shù)方案，是在上述的形成方法中，在實(shí)質(zhì)固化后的樹脂涂層表面形成金屬薄膜。其理由是根據(jù)本發(fā)明方法形成的樹脂涂層表面將會(huì)形成適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，因此，如果在此基礎(chǔ)上又形成金屬薄膜，那么在能獲得良好的粘附強(qiáng)度的同時(shí)，也不會(huì)有空隙，更不會(huì)發(fā)生電路選擇性不良(短路不良)。作為金屬薄膜的形成方法，最好是濺射、蒸鍍等薄膜形成方法。
圖2是本發(fā)明涂層形成方法之一例的工藝圖。
圖3是表示臨時(shí)固化溫度與表面粗糙度間關(guān)系的圖。
圖4是表示在涂層上形成的金屬薄膜粘附強(qiáng)度的圖。
圖5是表示溶劑的添加比例與空隙的產(chǎn)生之間關(guān)系的圖。
圖6是適用本發(fā)明中的涂層形成方法的壓電諧振器的另外一種實(shí)施例的剖面示意圖。
圖中，1-壓電諧振器，2-基體，3-壓電陶瓷層，4-內(nèi)部電極，5，6-絕緣膜，7，8-外部電極具體實(shí)施方式
圖2是表示本發(fā)明的樹脂涂層形成過程的圖。
首先，于熱固性環(huán)氧樹脂中以不到2％的比例添加高沸點(diǎn)溶劑(步驟S1)。作為環(huán)氧樹脂，最好采用固化溫度在150℃～180℃左右的樹脂。另外，作為高沸點(diǎn)溶劑，可以使用例如沸點(diǎn)高于200℃的石腦油等。
其次，用印刷、噴射、轉(zhuǎn)錄等方法將含有高沸點(diǎn)溶劑的環(huán)氧樹脂涂在母材上(步驟S2)。母材只要在高于環(huán)氧樹脂固化溫度的條件下具有耐熱性即可，除了壓電陶瓷外，也可以是非壓電性的陶瓷基板、樹脂板、金屬板。采用圖1中的壓電諧振器時(shí)，用網(wǎng)版印刷法以20～50μm的厚度進(jìn)行印刷。
接著，在高于環(huán)氧樹脂開始凝膠時(shí)的溫度而且是在數(shù)分鐘內(nèi)不會(huì)進(jìn)行固化的范圍內(nèi)的溫度(例如90℃～130℃)下進(jìn)行臨時(shí)固化(步驟S3)。在臨時(shí)固化的過程中，樹脂中的主劑與固化劑開始進(jìn)行反應(yīng)，并開始凝膠化，但是由于其內(nèi)部所包含的溶劑的沸點(diǎn)高，因此，溶劑將殘留在樹脂中。
然后，使環(huán)氧樹脂進(jìn)行實(shí)質(zhì)固化(步驟S4)。在實(shí)質(zhì)固化的過程中，將環(huán)氧樹脂加熱到固化溫度以上，由于殘留在環(huán)氧樹脂中的溶劑被加熱到接近沸點(diǎn)，因此，開始從樹脂表面蒸發(fā)。屆時(shí)，使樹脂表面以亞微粒級隆起，并在表面產(chǎn)生致密的凹凸結(jié)構(gòu)。由此可以形成表面粗糙度Ra為0.2μm以上的樹脂涂層。
在該涂層上用濺射等方式形成金屬薄膜(步驟S5)。由于涂層具有適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙?，因此金屬薄膜的粘附?qiáng)度大，不會(huì)剝離。
如上所述，由于在利用高沸點(diǎn)溶劑的同時(shí)，分兩階段進(jìn)行固化，使得溶劑不會(huì)急劇沸騰，在內(nèi)部也不產(chǎn)生空隙(10μm以上)。而且由于溶劑在臨時(shí)固化時(shí)不會(huì)完全蒸發(fā)，而到實(shí)質(zhì)固化時(shí)才蒸發(fā)，因此，樹脂將在保持形狀的狀態(tài)下凝固，從而可以形成表面粗糙度Ra為0.2μm以上的樹脂涂層。
圖3為表示臨時(shí)固化溫度與表面粗糙度間關(guān)系的圖。將1.6％的高沸點(diǎn)溶劑添加到環(huán)氧樹脂中。
由于在臨時(shí)固化溫度為80℃時(shí)，幾乎不進(jìn)行固化，因而在下一步的實(shí)質(zhì)固化中將會(huì)進(jìn)行一次性固化。這相當(dāng)于只進(jìn)行一次固化處理，此時(shí)的表面粗糙度較小。同樣，如果臨時(shí)固化溫度為150℃，由于在臨時(shí)固化時(shí)進(jìn)行實(shí)質(zhì)固化，因此，與80℃時(shí)一樣，表面粗糙度較小。
與此相比，當(dāng)臨時(shí)固化溫度為90～130℃時(shí)，由于在保留高沸點(diǎn)溶劑的條件下進(jìn)行臨時(shí)固化，因此在實(shí)質(zhì)固化時(shí)，可以得到0.2μm以上的表面粗糙度。
圖4表示變化臨時(shí)固化溫度時(shí)樹脂涂層與金屬薄膜間的粘附強(qiáng)度。
在此，粘附強(qiáng)度是指以濺射方法形成厚度為0.3～0.5μm的銀薄膜時(shí)的強(qiáng)度。
從圖中可見，當(dāng)臨時(shí)固化溫度為90℃及110℃時(shí)，粘附強(qiáng)度在6kgf以上，可以得到良好的強(qiáng)度。而當(dāng)臨時(shí)固化溫度超過130℃時(shí)，最低強(qiáng)度降低到4kgf左右，此時(shí)的強(qiáng)度不夠充分。
圖5表示溶劑添加比例與產(chǎn)生空隙之間關(guān)系的圖。在此，對以20～50μm的厚度涂上樹脂涂層的19組樣品進(jìn)行了測定。
在高沸點(diǎn)溶劑的添加比例不到2.0％時(shí)，不產(chǎn)生空隙；相反，在達(dá)到2％以上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生空隙。
另外，從圖5中可以看出，當(dāng)添加比例不到2.0％時(shí)，雖然可以防止空隙的發(fā)生；但如果添加比例低于0.5％，則涂層表面的表面粗糙度Ra就會(huì)變小。因此，添加比例最好是在0.5％～1.8％左右。
本發(fā)明并不限于上述的實(shí)施例。
在上述實(shí)施例中，如圖1所示，對在縱向振蕩模壓電諧振器1上形成樹脂涂層5、6的實(shí)施例進(jìn)行了說明，而如圖6所示，也可適用于彎曲振動(dòng)的壓電諧振器。
該壓電諧振器10是適用于300kHz～800kHz頻率范圍的陶瓷振蕩器，是在正方形的3層陶瓷壓電體層11、13、15之間夾入了2層內(nèi)部電極12、14；并且在被層壓的壓電體層11、13、15的內(nèi)外兩面分別形成主面電極16、17的壓電諧振器。中央的壓電體層13未被極化，而兩側(cè)的壓電體層11、15如箭頭P所示，在厚度方向被極化處理成其極化方向互為相反。極化方向也可以是箭頭方向的逆方向。
在該壓電諧振器10中，兩個(gè)側(cè)面設(shè)有連接用電極18、20，一側(cè)的連接用電極18隔著一層與主面電極16及內(nèi)部電極14電氣連接；并且利用形成于側(cè)面的絕緣膜19與中間的內(nèi)部電極12絕緣。另外，另一側(cè)的連接用電極20隔著一層與主面電極17及內(nèi)部電極12電氣連接；而且利用形成于側(cè)面的絕緣膜21與中間的內(nèi)部電極14絕緣。所述絕緣膜19、21是根據(jù)本發(fā)明的涂層形成方法所形成的。
如在主面電極16、17間施加電壓，則電場方向與極化方向相同的壓電體層會(huì)縮向面方向；而電場方向與極化方向互為逆向的壓電體層會(huì)伸向面方向。其結(jié)果是如果在主面電極16、17間外加高頻信號，則整個(gè)壓電諧振器10會(huì)發(fā)生彎曲振動(dòng)。
另外，本發(fā)明的樹脂涂層不僅可以作為絕緣膜使用，也可用于例如在金屬薄膜粘附強(qiáng)度弱的母材上形成本發(fā)明的樹脂涂層，再在其表面形成金屬薄膜的情形。
此外，本發(fā)明的樹脂涂層也可適用于樹脂模具的表層。尤其是在表面作標(biāo)記等時(shí)，可在其表面形成適當(dāng)?shù)拇植诙龋谔岣邩?biāo)記的粘附強(qiáng)度的同時(shí)，也可以抑制光反射，提高可視性。
除此之外，本發(fā)明可以用于其它的各種用途。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明第1技術(shù)方案的樹脂涂層形成方法，可在環(huán)氧樹脂中添加高沸點(diǎn)溶劑的同時(shí)，分兩階段進(jìn)行固化，因此，溶劑不會(huì)一次性地蒸發(fā)掉，而在臨時(shí)固化后的實(shí)質(zhì)固化時(shí)才蒸發(fā)，能在維持規(guī)定狀態(tài)的情形下完成固化。因此，可以形成涂層中沒有產(chǎn)生空隙，且具有適當(dāng)表面粗糙度的涂層。
權(quán)利要求
1.一種樹脂涂層的形成方法，是在母材上形成具有表面粗糙度的樹脂涂層，其特征在于，包括將含有沸點(diǎn)高于其臨時(shí)固化溫度的溶劑的環(huán)氧樹脂涂在母材上的工藝；在高于所述環(huán)氧樹脂開始凝膠化時(shí)的溫度而低于固化溫度的條件下進(jìn)行臨時(shí)固化的工藝；和在高于固化溫度的溫度下，使所述環(huán)氧樹脂進(jìn)行實(shí)質(zhì)固化，蒸發(fā)掉殘留在環(huán)氧樹脂中的溶劑的工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂涂層的形成方法，其特征在于，所述臨時(shí)固化溫度為90℃～130℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的樹脂涂層的形成方法，其特征在于，對所述環(huán)氧樹脂的溶劑的含有率小于2重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的樹脂涂層的形成方法，其特征在于，所述溶劑的沸點(diǎn)高于實(shí)質(zhì)固化溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的樹脂涂層的形成方法，其特征在于，還包括在經(jīng)所述實(shí)質(zhì)固化的樹脂涂層的表面上形成金屬薄膜的工藝。
全文摘要
一種樹脂涂層形成方法，作為在母材上形成具有表面粗糙度的樹脂涂層的方法，其特征在于包括將含有沸點(diǎn)高于其臨時(shí)固化溫度的溶劑的環(huán)氧樹脂涂在母材上的工藝；在高于所述環(huán)氧樹脂開始凝膠化時(shí)的溫度而低于固化溫度的條件下進(jìn)行臨時(shí)固化的工藝；在高于固化溫度的溫度下，使所述環(huán)氧樹脂進(jìn)行實(shí)質(zhì)固化，蒸發(fā)掉殘留在環(huán)氧樹脂中的溶劑的工藝。本發(fā)明提供了可以形成無空隙、而且具有適當(dāng)?shù)谋砻娲植诙鹊耐繉拥臉渲繉有纬煞椒ā?br> 文檔編號H03H9/00GK1412944SQ0214759
公開日2003年4月23日 申請日期2002年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月17日
發(fā)明者池田功 申請人:株式會(huì)社村田制作所