CN114175676A - 静电换能器和隔膜 - Google Patents

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Abstract

公开了一种静电换能器、用于所述静电换能器的隔膜(2)以及对应的制造方法。所述静电换能器优选地用于机动车辆中。一种复合层压隔膜(2)通过以下制造：提供第一绝缘层(4)；在所述第一绝缘层(4)的表面上提供导电层(6)；以及将第二绝缘层(10)粘结到所述导电层(6)使得所述第二绝缘层(10)在所述导电层(6)之上延伸。所述第一绝缘层(4)和所述第二绝缘层(10)各自包括不带电的绝缘材料片材。所述复合层压隔膜(2)的厚度小于20μm。制造所述静电换能器包括将第一导电定子、第一绝缘垫片和所述隔膜(2)以堆叠的形式固定，其中所述第一绝缘垫片位于所述第一导电定子与所述隔膜(2)之间，以在所述第一导电定子与所述隔膜(2)之间提供小于1mm的间距。

Description

静电换能器和隔膜
本发明总体上涉及静电换能器和用于静电换能器的隔膜，并且具体地涉及用于汽车应用的静电换能器和隔膜，例如用于机动车辆中的静电换能器。
传统的静电扬声器包括安置在两个穿孔的导电定子之间以形成电容器的导电隔膜。向隔膜施加DC偏压，并且向两个定子施加AC驱动信号电压。可能需要数百或甚至数千伏特的电压。信号使得静电力施加在隔膜上，所述隔膜移动以驱动其两侧的空气。在此类换能器的变体中，可以使用单端布置。此类配置可以包括单个定子和隔膜，其中DC偏置电压和AC驱动电压均施加到隔膜以驱动隔膜的运动。
以稍微不同的原理操作的其它换能器可以采用类似的隔膜，例如基于磁场操作的平面电动换能器和驻极体换能器，在所述驻极体换能器中隔膜被制造为具有永久电荷，即具有静电场。
上述类型的换能器中的全部换能器通常需要在隔膜薄膜上具有导电表面，但具体要求因换能器的类型而异。在那些提到的类型中，静电类型对于隔膜设计来说可能是最具挑战性的，这主要是由于为了建立电荷(例如，数百或数千伏特)，通常向隔膜施加非常高的电压。由于高电压，当隔膜在正常操作中朝定子移动时，存在可能损坏隔膜的电弧放电或电晕放电的风险。某些条件，例如高湿度，可能会显著增加这种风险。即使在不移动时，隔膜也可能表现出足以降低充电电压并改变换能器的性能特性的泄漏电流。高偏移，即隔膜偏转足够大的距离以接近定子的情况，可能会进一步加剧问题。
现有的减少电弧放电、电晕放电和过度泄漏电流的可能性的解决方案仅限于在隔膜与定子之间采用大间距或者向(隔膜或定子的)导电表面施加专门的高压电绝缘涂层。
然而，这些解决方案引入了另外的问题。随着定子到隔膜间距的增加，电场强度降低，这降低了换能器灵敏度和/或换能器最大输出(例如，根据声压级(SPL)量化)。如果向隔膜施加绝缘涂层，这将增加隔膜的质量，从而降低SPL输出并减少换能器频率范围的高频扩展。在向定子导电表面施加绝缘涂层的情况下，可以通过减小定子孔的大小并且因此减少可供空气通过的开放区域来增加定子的声阻抗。这会降低输出电平并影响音频保真度。另外，高压绝缘涂层的施加通常在技术上非常困难且昂贵并且通常导致涂层不均匀，从而使得大批量生产不切实际。
由于与绝缘涂层相关的挑战，大多数静电换能器依赖于隔膜与定子之间增加的间距，并且在隔膜或定子导电表面上没有绝缘涂层。因此，此类静电换能器的输出(SPL)较低，并且容易出现性能变化、可靠性问题和过早失效，尤其是在长期大量使用以及使用期间温度和湿度变化的情况下。
除了以上提及的挑战之外，常规的静电换能器还具有使得其不适用于某些应用的局限性。具体地，静电换能器不适用于汽车应用，例如在机动车辆中使用或安装，因为其不够稳健，不能承受换能器在机动车辆中可能经受的环境条件，例如在机动车辆的正常使用期间或者当机动车辆停车且未使用时。例如，机动车辆通常，或至少在一些情况下，在不使用时停放在外部环境中。因此，其暴露于所述环境的特定条件(例如天气/季节/气候条件)。这可能包含极端高温(例如，如果在夏季的炎热气候下停放在阳光直射的地方)或极端低温(例如，如果在冬季的寒冷气候下停放过夜)。作为另外的实例，机动车辆使用者可能在车辆内部通过例如打开的窗户、打开的天窗或收缩的车顶向外部环境开放的情况下驾车。在机动车辆的典型行驶速度下，这可能导致抖振，即空气压力波冲击换能器。换能器还可能经受由于车辆的门被猛地关上而产生的空气压力波。对于适用于汽车应用的换能器，其必须能够承受这些和其它恶劣条件。目前，静电换能器不够稳健，无法满足这些严格的要求。因此，静电换能器的优势在汽车应用中无法利用。
因此，需要具有更好性能和更高可靠性的改进的静电换能器，特别是需要适用于汽车应用，例如适用于安装在机动车辆中的改进的换能器。
从第一方面来看，本发明提供了一种制造优选地用于机动车辆中的静电换能器的方法，所述方法包括制造复合层压隔膜和组装静电换能器；
其中制造所述复合层压隔膜包括：
提供第一绝缘层，其中所述第一绝缘层包括不带电的绝缘材料片材；
在所述第一绝缘层的表面上提供导电层；
提供第二绝缘层，其中所述第二绝缘层包括不带电的绝缘材料片材；
将所述第二绝缘层粘结到所述导电层，使得所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm；并且
其中组装所述静电换能器包括：
提供第一导电定子和第一绝缘垫片；
将所述第一导电定子、所述第一绝缘垫片和所述隔膜以堆叠的形式固定，其中所述第一绝缘垫片位于所述第一导电定子与所述隔膜之间，以在所述第一导电定子与所述隔膜之间提供小于1mm的间距。
本发明扩展到优选地用于机动车辆中的静电换能器，所述静电换能器包括：
第一导电定子；
复合层压隔膜；以及
第一绝缘垫片，所述第一绝缘垫片安置在所述第一导电定子与所述隔膜之间，以在所述第一导电定子与所述隔膜之间提供小于1mm的间距；
其中所述复合层压隔膜包括：
第一绝缘层，所述第一绝缘层由不带电的绝缘材料片材形成；
导电层，所述导电层在所述第一绝缘层的表面上；
第二绝缘层，所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸并粘结到所述导电层，其中所述第二绝缘层由不带电的绝缘材料片材形成；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
因此，本发明可以提供一种静电换能器，由于定子与隔膜之间小于1mm的小间距，所述静电换能器可以在隔膜与定子之间产生高电场强度。因此，与具有大间距并因此具有较低电场强度的现有技术的换能器相比，本发明可以提供改进的换能器灵敏度和/或最大输出(SPL)。
从本申请的教导中可以认识到，通过使用具有以上所定义的特性的隔膜提出了间距小于1mm的可能性。具体地，根据本发明，使用不带电的绝缘材料片材在隔膜的导电层上提供第二绝缘层。这与现有技术的换能器隔膜形成对比，所述现有技术通常使用单个绝缘层，所述单个绝缘层上沉积有金属化层，任选地在金属化层上沉积有绝缘涂层。申请人已经认识到，在不引入如以上所讨论的现有技术的缺点的情况下，提供由不带电的绝缘材料片材而不是沉积的涂层形成的第二绝缘层使得能够在导电层上提供绝缘层(即使导电层与邻近定子绝缘)。
因此，应当理解，本文将由自支撑材料片材形成的绝缘层(例如形成为覆盖并粘结到导电层上的单独的层状片)与涂层(例如其以液体、凝胶或蒸气的形式沉积或施加到导电层上以便在沉积涂层物质时在导电表面上形成层)进行了区分。
申请人已经认识到，使用材料片材允许第二绝缘层非常均匀，从而允许所述层非常薄的可能性。相比之下，涂层的均匀性通常较差，尤其是在仅沉积薄层的情况下，从而排除了在实践中形成薄涂层的可能性。薄层是有利的，因为其允许用绝缘层覆盖导电层而不显著增加隔膜的质量。不期望增加隔膜的质量，因为如上所述，这会降低SPL输出并减少换能器的高频扩展。隔膜的面积重量可以小于50g/m2，优选地小于30g/m2，更优选地小于20g/m2，例如小于10g/m2。
薄绝缘层也是有利的，因为其允许隔膜的总厚度较低(即小于20μm)，这可以有利地为隔膜提供期望的声学响应(例如频率高于15kHz的线性声学性能，例如包含频率高于50kHz)。隔膜的厚度可以小于15μm或小于10μm。这可以进一步增强声学性能和/或频率响应。例如，静电换能器的输出频率范围可以为10Hz到65kHz。
另外，由绝缘材料片材形成的第二绝缘层允许制造具有高柔韧性的隔膜。此类隔膜的机械顺从性可以类似于由具有金属化沉积层的绝缘层组成的常规薄膜隔膜，这可以有利地允许隔膜的低基频共振。
提供第二绝缘层还可以有利地降低电弧放电和电晕放电的风险，并且还可以减轻可能以其它方式降低换能器性能的任何电流泄漏。例如，第一绝缘层和第二绝缘层可以完全包封导电层。
因此，根据本发明，可以提供低质量、低厚度、高顺从性隔膜，所述隔膜提供改进的声学性能和频率响应(例如频率范围和输出SPL)同时还具有减轻电弧放电、电晕放电和电流泄漏的风险的绝缘层，从而允许定子与隔膜之间的小间距并提供输出电平和音频保真度的相关改进。
此类隔膜就其本身而言是新颖的和具有创造性的，并且因此当从第二方面来看时，本发明提供了一种制造优选地适用于机动车辆的静电换能器的复合层压隔膜的方法，所述方法包括：
提供第一绝缘层，其中所述第一绝缘层包括不带电的绝缘材料片材；
在所述第一绝缘层的表面上提供导电层；
提供第二绝缘层，其中所述第二绝缘层包括不带电的绝缘材料片材；
将所述第二绝缘层粘结到所述导电层，使得所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
本发明的这个方面例如根据本发明的第一方面扩展到一种优选地适用于机动车辆的静电换能器的复合层压隔膜，所述复合层压隔膜包括：
第一绝缘层，所述第一绝缘层由不带电的绝缘材料片材形成；
导电层，所述导电层在所述第一绝缘层的表面上；
第二绝缘层，所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸并粘结到所述导电层，其中所述第二绝缘层由不带电的绝缘材料片材形成；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
当说到第一绝缘层和第二绝缘层由不带电的绝缘材料片材制成时，应当理解，这意味着片材不具有永久电荷(例如产生永久外部电场)，如介电材料中稳定的未补偿表面电荷或永久偶极矩。
还应当理解，当说到导电层在第一绝缘层的表面上时，这意味着导电层沉积在第一绝缘层的表面上或以其它方式施加到其上，使得导电层与之接合。
静电换能器可以具有单端配置，例如静电换能器可以包括具有单个垫片和复合层压隔膜的单个定子。在此类布置中，与所谓的“推拉”配置相反，静电换能器可以被配置成仅在定子与隔膜之间施加静电引力。例如，可以将包括高压DC偏压和另外的变化驱动信号电压的信号施加到隔膜以使隔膜移动产生期望的声学输出。
然而，本发明并不限于这种可能性，并且在一组实施例中，所述方法进一步包括：
提供第二导电定子和第二绝缘垫片；
将所述第二导电定子和所述第二绝缘垫片以所述堆叠的形式固定，其中所述第二绝缘垫片位于所述第二导电定子与所述隔膜之间，以在所述第二导电定子与所述隔膜之间提供小于1mm的间距。
类似地，在一组实施例中，静电换能器包括：
第二导电定子；
第二绝缘垫片，所述第二绝缘垫片安置在所述第二导电定子与所述隔膜之间，以在所述第二导电定子与所述隔膜之间提供小于1mm的间距。
此类实施例的静电换能器可以被称为五层换能器或“推拉”换能器，即其中换能器可以被配置成使得隔膜通过施加到定子的变化驱动信号同时被拉向一个定子并且被推离另一定子。例如，可以向隔膜施加高压DC偏压，而向定子施加对应于期望音频信号的变化电压(施加到一个定子的信号相对于施加到另一个定子的信号反向的)。
在一组实施例中，通过向导电层施加粘合层并将第二绝缘层覆盖在粘合层上，或者向第二绝缘层施加粘合层并将第二绝缘层覆盖在导电层上，将第二绝缘层粘结到导电层。然而，这不是必需的，并且第二绝缘层可以以其它方式例如使用超声波焊接粘结到导电层。
粘合剂可以是覆盖在导电层上的片材(不同于如上所述的涂层)，例如薄膜片材。可替代地，粘合剂可以作为涂层，例如作为液体或凝胶施加。粘合层可以是自固化的、压力固化的、UV固化的、热固化的、化学固化的或以其它方式固化或定型。粘合剂类型、厚度和组分可以因静电换能器的具体应用而异。
在一组优选实施例中，粘合层包括基于丙烯酸的粘合剂。然而，这不是必需的，并且可以选择其它粘合剂来提供申请人认为有利的性质。例如，可以选择具有顺从性的粘合剂，即，使得粘合剂在定型/固化后不会变硬而使得隔膜更加坚硬。粘合剂可以被选择为使得隔膜一制造就具有气密性和防潮性，例如通过层压和压缩这些层，即使得粘合剂防止空气或液体通过薄膜渗透或迁移。粘合剂可以被选择为使得其可以固化或定型而不会在之后显著改变其性质。
在粘合层并非作为材料片材提供的实施例中(例如在粘合层作为涂层施加，例如以液体形式喷涂的实施例中)，粘合剂可以被选择为使得粘合层一施加就具有均匀的覆盖。可以选择粘合剂(例如结合如下讨论的粘合层厚度的选择)来提供隔膜的内部阻尼，以抑制共振行为，例如尤其是在较低频率下。
作为非限制性实例，可以使用的合适的粘合剂包含使用树脂和硬化剂的两部分粘合剂(例如热固性聚合物)；环氧树脂、丙烯酸酯和聚氨酯(其可能使用溶剂)；热熔性胶粘剂；PVA(聚醋酸乙烯酯)、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)和聚氨酯热塑性塑料(其可以以片材的形式施加)；以及压敏粘合剂。然而，在本发明的实施例中可以使用本领域技术人员已知的并且具有以上讨论的期望性质的其它合适的粘合剂。
粘合剂可以被选择为使得在固化反应中不会产生任何气体，例如任何挥发性有机化合物(VOC)。这避免了在最终的膜中形成任何可能影响隔膜性能的气泡。粘合剂应当被选择为具有合适的粘结强度，例如提供足以使膜的层在经受如以上讨论的存在于汽车应用中的条件时(例如，当经受-40℃到+120℃的温度范围时)保持彼此粘附的粘结强度。在这方面适合使用的是环氧基粘合剂。然而，不引起任何“排气”并且具有合适的高粘结强度的其它粘合剂也是已知的并且可以使用。
在一组实施例中，粘合层的厚度为1μm到10μm，优选地3μm到5μm，更优选地3μm到4μm。申请人已经认识到，可以通过选择合适的厚度使用粘合层来增强隔膜的内部阻尼性质。申请人已经发现，3μm到5μm范围内的厚度对于许多应用允许共振行为的阻尼是特别有利的。
导电层可以分布和保持(例如来自DC偏置电压的)电荷和/或导电层可以传导驱动信号(例如AC电压)。导电层的厚度可以被选择为在为可制造性和耐用性提供足够的厚度以及为特定应用提供足够的导电性与避免可能不必要地增加隔膜质量(影响其声学性能)和/或可能不必要地使用比制造隔膜所需的材料更多的材料之间提供平衡。在一组实施例中，导电层的厚度小于复合层压隔膜的厚度的1％，优选地小于0.5％，更优选地小于0.1％。导电层的厚度可以为5nm到50nm，优选地8nm到30nm，但是厚度可以在这些范围之外，例如小于5nm，例如1nm到2nm。
所需的导电层的导电性可以取决于具体应用，例如使用隔膜的换能器的配置。例如，在向隔膜施加变化电压的实施例中，例如以上所讨论的单端配置，导电性可能需要高于仅向隔膜施加偏置DC电压的实施例，例如推/拉配置。在前一种情况下，导电层需要传导变化的信号，并且因此针对导电层可以使用更厚的导电层和/或更具导电性的材料。例如，可以使用30nm铝。在后一种情况下，导电层只需要保持静电荷，并且因此可以使用更薄的导电层和/或导电性较差的材料，例如可以针对导电层使用8nm金。
由于包括导电材料，导电层可以具有导电性。导电材料可以是金属，例如金或铝。导电层可以是例如金属化层，所述金属化层例如通过气相沉积沉积在第一绝缘层上。然而，可以使用导电非金属，例如石墨或其它形式的碳。由于包括半导体材料，导电层可以具有导电性。
导电层可以是均匀的，或者可以用如信号跟踪路径或线圈等具体图案来掩蔽。导电层可以通过任何合适的技术施加到第一绝缘层，如气相沉积、溅射或光化学掩蔽。
在一组实施例中，第一绝缘层的厚度为5μm到15μm，优选地6μm到8μm，更优选地约7μm。在一组实施例中，第二绝缘层的厚度为5μm到15μm，优选地6μm到8μm，更优选地约7μm。因此，第一绝缘层和第二绝缘层的厚度可以被选择为满足复合层压隔膜小于20μm厚的要求，同时提供期望的低质量和高顺从性，从而提供如以上所讨论的期望的线性声学性能。
在一组实施例中，复合层压隔膜的长度和/或宽度大于1cm，优选地大于5cm。因此，根据本发明的复合层压隔膜可以被认为是“薄膜”隔膜，即当考虑到隔膜和静电换能器的总长度尺度时，隔膜可以是薄的。这将被理解为不同于微型系统，例如微机电系统(MEMS)，在所述微型系统中可以提供具有较小长度尺度的整个隔膜和换能器，例如长度/宽度为微米或几毫米的换能器和隔膜。
在一组实施例中，第一绝缘层和/或第二绝缘层由聚合物材料形成。申请人已经发现，此类材料在减少电弧放电和电晕放电以及减少泄漏电流方面可能是有利的。第一绝缘层和/或第二绝缘层可以由介电击穿强度大于500V/μm、优选地大于550V/μm的材料形成。第一绝缘层和/或第二绝缘层可以由介电击穿强度在300V/μm到600V/μm范围内的材料形成。申请人已经发现，选择具有这种性质的材料，例如聚合物材料，在降低电弧放电和电晕放电的风险方面特别有利。然而，可以使用具有较低介电击穿强度的材料，例如，通过提供具有较大厚度的层(例如与由具有较高介电击穿强度的材料制成的等效层相比)。介电击穿强度可以大于150V/μm或大于200V/μm。第一绝缘层和/或第二绝缘层不一定由聚合物材料制成。例如，可以使用陶瓷材料，例如无碱玻璃。应当理解，在给定介电击穿强度的值或范围的情况下，这些可以适用于汽车应用中的使用条件，优选地适用于-40℃到+120℃范围内的所有温度。介电击穿强度可以根据标准测试ASTM D149或IEC 60243-1进行测量。
第一绝缘层和/或第二绝缘层可以由介电常数小于2.5、优选地小于2.3的材料形成。申请人已经发现，选择具有这些性质的材料，例如聚合物材料，在减少泄漏电流方面可能特别有利。
在一组实施例中，第一绝缘层和/或第二绝缘层由电容器膜形成，例如适用于电容器的介电膜。
在一组实施例中，第一绝缘层和/或第二绝缘层的顺从性等同于厚度高达20nm并且由双轴取向聚丙烯(BOPP)、聚芳基醚醚酮(PEEKTM)或聚四氟乙烯(PTFE，例如TEFLONTM)形成的层的顺从性。
在一组实施例中，第一绝缘层和/或第二绝缘层由选自由以下组成的组的材料形成：
双轴取向聚丙烯(BOPP)；
聚芳基醚醚酮(PEEKTM)；
聚四氟乙烯(PTFE，例如TEFLONTM)；
双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(BOPET)；
聚苯硫醚(PPS)；
聚醚酰亚胺(PEI)；
聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)；
聚酰亚胺(PI)；
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；
聚碳酸酯(PC)；
聚醚砜(PESU)；
聚苯硫醚(PPSU)；
聚砜(PSU)；
乙烯四氟乙烯(ETFE)；
全氟烷氧基(PFA)；
聚偏二氟乙烯(PVDF)；
聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)共聚物(PVDF-TrFE)；以及
掺入三氟氯乙烯的聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)共聚物(PVDF-TrFE-CFE)。
然而，除了以上列出的材料之外也可以使用其它材料，并且在本领域技术人员的专业知识范围内，受益于本申请的教导，选择根据本发明也可以使用的具有以上提及的介电击穿强度和介电常数性质的其它材料。
换能器优选地是扬声器，但这不是必需的。在一些实施例中，换能器是麦克风。
如上所述，静电换能器优选地适用于机动车辆。在此上下文中，应当理解“在……中”不限于意指在机动车辆内部(例如在机动车辆里面)，而是包含适用于机动车辆内部或机动车辆上。例如，其可以在如汽车、卡车、公共汽车、摩托车或长途汽车等道路车辆内部或上使用。其特别适用于汽车。
本发明扩展到如本文所述的静电换能器在机动车辆中的用途。
静电换能器可以适合于安装在机动车辆中。例如，静电换能器可以针对安装在机动车辆中成形，例如其可以成形为与机动车辆内部的一部分相符。静电换能器可以包括针对安装在机动车辆中成形的壳体，例如所述壳体可以成形为与机动车辆的部的一部分相符。
所述方法可以包括将静电换能器安装在机动车辆中。
本发明扩展到包括如本文所述的静电换能器的机动车辆。
如以上所讨论的，机动车辆中的换能器可能会经受恶劣的条件(例如在机动车辆使用期间或者在车辆停放且未使用时)，如极端温度(例如40℃到+120℃的范围)，包含温度的快速变化，以及由于打开窗户和关门等导致的空气压力波的抖振。其它实例包含水分、盐雾、灰尘和/或如燃料、油和清洁剂等化学品的存在；振动；以及机械冲击、热冲击和声冲击。现有技术的静电换能器不能承受这些条件。例如，高温可能会导致击穿换能器中绝缘，从而导致介电击穿。
此外，用于机动车辆中的换能器不仅需要在存在此类条件的情况下保持结构和功能的完整性，而且必须实现稳健性，同时满足在一些情况下提供竞争目标的性能要求(例如指定的声学性能要求)。例如，可以通过制造具有更大厚度的隔膜或由提供更大稳健性的某些材料来制造更稳健的隔膜。然而，增加隔膜厚度降低SPL输出并降低换能器频率范围的高频扩展，因此降低了性能。另外，提供增强的稳健性的材料通常也具有更大的刚度，这对隔膜的低频性能不利。满足性能要求的其它考虑因素可以包含保持电荷约束、提供具有高顺从性的隔膜以及实现宽频率范围。
申请人已经认识到，当用于制造根据本发明的静电换能器的复合层压隔膜时，某些材料，特别是某些材料组合可以有利地产生不仅足够稳健以承受汽车应用中存在具有挑战性的环境条件而且还满足例如SPL、频率响应和低失真水平方面的高性能要求的隔膜和静电换能器。
应认识到，虽然基于例如测得的环境条件和选择或规定的性能要求可以容易地确定或定义所制造隔膜的期望性质，但是确定哪些具体材料和材料特性(并且特别是其组合)在用于制造复合隔膜时将必然产生那些期望的性质可能并不简单。如上所述，对于汽车应用，可以定义多个稳健性标准以及性能标准，其中所述标准不一定彼此独立，并且其中隔膜必须理想地满足所有这些标准。因此，识别将同时满足所有这些标准的材料和材料性质(或其组合)可能并不简单。
复合层压隔膜可以由如下所述的复合材料或膜制成，其中复合材料或膜包括第一绝缘层和第二绝缘层以及导电层。对复合材料或膜的层(或组成层)的提及应理解为意指一个或多个(例如所有)形成复合材料或膜(以及因此复合层压隔膜)的层，例如第一绝缘层和/或第二绝缘层和/或导电层和/或粘合层。
对于用于制造要用于汽车应用中的隔膜，申请人已经确定了本文所述的复合材料的某些关键标准。这些标准包含但不限于复合材料或膜的玻璃化转变温度(Tg)、热膨胀系数(CTE)(在纵向方向和横向/横截面方向两者上)和表面能(例如极性表面能)。表面能(例如极性表面能)可以至少部分地确定层之间的粘结强度(以及其它相关性质，例如层间剪切强度)。关键标准还可以包含复合材料或膜的组成层之间和/或复合材料或膜与换能器中的其它组件(例如垫片和/或定子)之间某些参数的匹配程度。关键标准还可以包含复合材料或膜的各向同性。
申请人已经确定，用于制造隔膜的现有复合材料的一个问题是当在纵向方向和横向方向上测量时其机械特性和/或其它性能特性缺乏均匀性，即此类现有技术材料当在这两个方向上进行测量时倾向于各向异性。当隔膜旨在用于汽车应用时，这个问题尤为重要。
在一组实施例中，用于制造根据本发明的隔膜的复合材料或膜在产生时是基本上各向同性的，并且在使用条件下，特别是当经受如温度和/或压力等本文所述的环境条件中的任何条件时保持这种性质。“各向同性”意指材料在所有方向上具有基本上相同的性质。如本文上下文中所使用的，基本上相同意指材料在不同方向上的性质差异为50％或更小，优选地20％或更小，更优选地10％或更小，更优选地5％或更小，并且更优选地1％或更小。在一个实施例中，材料在所有方向上的性质如本文所述是“匹配的”。
例如，在一组实施例中，当在纵向方向和横向方向上进行测量时，复合材料的杨氏模量基本上相同。可替代地或另外，当在纵向方向和横向方向上进行测量时，复合材料的CTE基本上相同。可替代地或另外，当在纵向方向和横向方向上进行测量时，复合材料的屈服强度和/或拉伸强度基本上相同。如本文上下文中所使用的，“基本上相同”旨在意指所测量性质的值的差异不超过50％，优选地不超过20％，更优选地不超过10％，更优选地不超过5％，例如不超过1％。如将理解的，此类性质应不仅在“所产生的”复合材料方面基本上相同，而且重要的是在其预期的使用条件下也基本上相同。
在一组实施例中，在纵向方向和横向方向上测量的复合材料和/或组成层的杨氏模量的Emin/Emax比率大于0.7，优选地大于0.8，例如大于0.9，其中Emin是纵向方向和横向方向上的杨氏模量值中的较低值，并且Emax是纵向方向和横向方向上的杨氏模量值中较高值。
在一组实施例中，在纵向方向和横向方向上测量的复合材料和/或组成层的屈服强度的σmin/σmax比率大于0.7，优选地大于0.8，例如大于0.9，其中σmin是纵向方向和横向方向上的屈服强度值中的较低值，并且σmax是纵向方向和横向方向上的屈服强度值中较高值。
在一组实施例中，在纵向方向和横向方向上测量的复合材料和/或组成材料的热膨胀系数的CTEmin/CTEmax比率大于0.5，优选地大于0.7，例如大于0.9，其中CTEmin是纵向方向和横向方向上的CTE值中的较低值，并且CTEmax是纵向方向和横向方向上的CTE值中较高值。
在一组实施例中，用作根据本发明的隔膜的复合材料或膜具有至少一个参数，对于所述至少一个参数，其相应的测量值在复合材料或膜中的两层或更多层(例如至少第一绝缘层和第二绝缘层)之间是匹配的，其中所述至少一个参数优选地选自由热膨胀系数、杨氏模量、屈服强度和拉伸强度组成的组。
在一组实施例中，用作根据本发明的隔膜的复合材料或膜具有以下性质：
i)至少120℃的玻璃化转变温度；
ii)至少一个参数，对于所述至少一个参数，其相应的测量值在复合材料或膜中的两层或更多层(例如至少第一绝缘层和第二绝缘层)之间是匹配的，其中所述至少一个参数优选地选自由热膨胀系数、杨氏模量、屈服强度和拉伸强度组成的组；以及
iii)在30到60达因/厘米的范围内的表面能和/或大于12达因/厘米的极性表面能。
优选地，参数具有在复合材料或膜中的所有层之间匹配的相应测量值。优选地，在沿纵向方向测量参数的情况下和在沿横向方向测量参数的情况下，参数具有在一些层或所有层之间匹配的相应测量值。在这种情况下，“匹配”可以意指参数值彼此足够接近，使得复合材料或膜或其组成层由于暴露于高温或低温而发生的任何膨胀和/或收缩都不会导致复合材料或膜或其组成层中的任何层膨胀或收缩超过其屈服点。本文上下文中的高温和低温可以指换能器在用于汽车应用期间所暴露的极端温度(例如高达+120℃和/或低至-40℃的温度)。在本文上下文中，“匹配”可以意指在上文所定义的含义内“基本上相同”。例如，“匹配”可以意指参数值的差异不超过10％，优选地不超过5％，例如不超过1％。
复合材料和/或组成层的玻璃化转变温度(Tg)可以为至少120℃，例如至少140℃，优选地在120℃到260℃的范围内，更优选地从140℃到220℃。复合膜和/或组成层的连续使用温度可以为至少150℃。
玻璃化转变温度可以根据标准测试ASTM D3418进行测量。连续使用温度可以根据标准测试ISO 11357进行测量。
复合材料的CTE应当为使得其不会在“制造时”和在预期使用条件下膨胀或收缩超过其屈服点，例如当在用于汽车应用期间暴露于典型条件时，例如高达+120℃和/或低至-40℃的温度。
关于复合材料和/或组成层，当在纵向方向(MD)上测量时，杨氏模量可以例如在2GPa到8GPa的范围内，优选地2GPa到3GPa。当沿横向(或横截面方向，CD)测量时，杨氏模量可以例如在2GPa到8GPa的范围内，优选地2GPa到3GPa。在纵向方向和横向方向上测量的复合材料的杨氏模量的平均值可以在2GPa到8GPa的范围内，优选地2GPa到3GPa。
关于复合材料和/或组成层，当在纵向方向(MD)上测量时，屈服强度可以例如大于80MPa，优选地大于100MPa，例如至少120MPa。当沿横向(或横截面方向，CD)测量时，屈服强度可以例如大于80MPa，优选地大于100MPa，例如至少120MPa。在纵向方向上测量时复合材料的屈服强度和在横向方向上测量时复合材料的屈服强度中的较低者可以大于80MPa，优选地大于100MPa，例如至少120MPa。应当理解，在给定杨氏模量的值或范围的情况下，这些可以适用于汽车应用中的使用条件，优选地适用于-40℃到+120℃范围内的所有温度。杨氏模量和/或屈服强度可以根据标准测试ISO 527或ASTM D638进行测量。
关于复合材料和/或组成层，当在纵向方向(MD)上测量时，热膨胀系数可以例如小于80×10-5/℃，优选地小于80×10-6/℃。当沿横向(或横截面方向，CD)测量时，热膨胀系数可以例如小于80×10-5/℃，优选地小于80×10-6/℃。应当理解，在给定热膨胀系数的值或范围的情况下，这些可以适用于汽车应用中的使用条件，优选地适用于-40℃到+120℃范围内的所有温度。热膨胀系数可以根据标准测试ASTM E831、ASTM D696或ISO 11359-2进行测量。
复合材料的表面能可以例如在35到55达因/厘米的范围内，优选地在35到45达因/厘米的范围内。复合材料的极性表面能可以例如大于15达因/厘米，例如大于20达因/厘米。应当理解，在给定表面能和/或极性表面能的值或范围的情况下，这些可以适用于汽车应用中的使用条件，优选地适用于-40℃到+120℃范围内的所有温度。表面能和/或极性表面能可以根据标准测试ASTM-D7334-08进行测量。
表面能和/或极性表面能可以指在应用任何工艺或处理，例如等离子体处理、火焰处理之前获得的值。
在换能器包括由根据描述的复合材料或膜形成的隔膜的一组实施例中，针对复合材料或膜测量的至少一个参数的一个或多个值与针对换能器的至少一个结构组件，例如第一定子、第一垫片、第二定子(如果提供的话)和第二垫片(如果提供的话)中的至少一个测量的相同参数的一个或多个对应值匹配。至少一个参数可以包含选自由热膨胀系数、杨氏模量、屈服强度和拉伸强度组成的组的一个或多个参数。优选地，至少一个参数在复合材料或膜的纵向方向和复合材料或膜的横向方向两者上均匹配。至少一个结构组件可以包括第一定子和第一垫片。至少一个结构组件可以包括第一定子和第二定子以及第一垫片和第二垫片。另外或可替代地，隔膜可以通过具有足够柔韧性或顺从性的介入材料或结构安装在换能器中，以允许隔膜和换能器结构组件(例如垫片和定子)膨胀或收缩不同的量而不损坏隔膜(例如通过弯曲、压缩或膨胀来补偿膨胀或收缩的差异)。
申请人已经确定了可以用于产生具有如本文所定义的期望关键标准的复合材料的特定聚合物材料。
第一绝缘层和/或第二绝缘层可以由热塑性聚合物形成，所述热塑性聚合物的玻璃化转变温度(Tg)为至少120℃，优选地在120到260℃的范围内，例如在140℃到220℃的范围内。
在一组实施例中，第一绝缘层和/或第二绝缘层由具有本文所定义的性质、特别是定义的玻璃化转变温度、CTE、表面能和极性表面能的材料形成。
申请人已经发现，选自由聚芳基醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)组成的组的聚合物材料特别适用于形成第一绝缘层和/或第二绝缘层。因此，复合材料的第一绝缘层和/或第二绝缘层可以包括选自聚芳基醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)的聚合物。在一组实施例中，第一绝缘层和第二绝缘层中的一者或两者可以基本上由这种聚合物组成。
在一组实施例中，用作根据本发明的隔膜的复合材料包括：
第一绝缘层，所述第一绝缘层由包括聚芳基醚醚酮、聚醚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯的绝缘材料片材形成；
导电层，所述导电层在所述第一绝缘层的表面上；以及
第二绝缘层，所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸并粘结到所述导电层，其中所述第二绝缘层由包括聚芳基醚醚酮、聚醚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯的绝缘材料片材形成。
用于形成复合材料的第一绝缘层和第二绝缘层的聚合物材料可以相同也可以不同。在一组实施例中，这些将选自相同类别的聚合物。例如，这些可以都是PEEK聚合物、都是PEI聚合物或者都是PEN聚合物。在另一组实施例中，形成绝缘层的聚合物材料将是相同的。
在一组实施例中，第一绝缘层和第二绝缘层均由包括聚芳基醚醚酮(PEEK)或基本上由其组成的材料形成。考虑到本文所述的关键标准，技术人员可以容易地确定合适的PEEK聚合物。此类聚合物可以包含但不限于
Figure BDA0003342122260000141
PEEK 381G、
Figure BDA0003342122260000142
PEEK-GRN20G和
Figure BDA0003342122260000143
KT850。含有此类聚合物的合适膜材料可以包含但不限于APTIV1000、APTIV 1100和APTIV 2000。此类产品可从威格斯公司(Victrex PLC)、山东赛恩吉新材料公司(Shanong Sciengy New Materials)和索尔维特种聚合物公司(SolvaySpecialty Polymers)获得。
在一组实施例中，第一绝缘层和第二绝缘层均由包括聚醚酰亚胺(PEI)或基本上由其组成的材料形成。考虑到本文所述的关键标准，技术人员可以容易地确定合适的PEI聚合物。此类聚合物可以包含但不限于ULTEM树脂1000、ULTEM树脂1010、ULTEM树脂1100和Duratron U1000。含有此类聚合物的合适膜材料包含但不限于SABIC ULTEM UTF120、SABICULTEM 1000B、Norton Kemid膜和Tempalux膜。此类产品可从SABIC、三菱化学先进材料公司(Mitsubishi Advanced Chemicals)和圣戈班西湖塑料公司(Westlake Plastics CompanySaint Gobain)获得。
在一组实施例中，第一绝缘层和第二绝缘层均由包括聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或基本上由其组成的材料形成。考虑到本文所述的关键标准，技术人员可以容易地确定合适的PEN聚合物。此类聚合物可以包含但不限于
Figure BDA0003342122260000151
KE901。含有此类聚合物的合适膜材料包含但不限于Teonex和Kaladex。此类产品可从科隆塑料公司(KOLON Plastics Inc.)和杜邦公司(DuPont)获得。
尽管申请人已经发现根据本发明的第二方面的隔膜可以特别有利地用于定子到隔膜间距小于1mm的静电换能器中，例如在根据本发明的第一方面的静电换能器中，但是隔膜也可以有利地用于其它应用。隔膜可以用于除了第一定子与隔膜(以及，如果提供的话，第二定子与隔膜)之间的间距不一定小于1mm之外根据本发明的第一方面如以上所定义的静电换能器中。隔膜还可以用于平面电动换能器中。通过使用带电的而不是不带电的绝缘材料片材制造隔膜，可以在驻极体换能器中使用第二方面的隔膜的变体。因此，当从第三方面来看，本发明提供了一种制造用于换能器的复合层压隔膜的方法，所述方法包括：
提供第一绝缘层，其中所述第一绝缘层包括绝缘材料片材；
在所述第一绝缘层的表面上提供导电层；
提供第二绝缘层，其中所述第二绝缘层包括绝缘材料片材；
将所述第二绝缘层粘结到所述导电层，使得所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
本发明的这个方面扩展到用于换能器的复合层压隔膜，所述复合层压隔膜包括：
第一绝缘层，所述第一绝缘层由绝缘材料片材形成；
导电层，所述导电层在所述第一绝缘层的表面上；
第二绝缘层，所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸并粘结到所述导电层，其中所述第二绝缘层由绝缘材料片材形成；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
在根据第三方面的实施例中，第一绝缘层和/或第二绝缘层可以由带电的绝缘材料片材形成。带电的绝缘材料片材可以具有永久电荷，例如稳定的未补偿表面电荷或永久偶极矩。带电的绝缘材料片材可以是介电材料。
在适用的情况下，第一方面和第二方面的任何特征或特征的组合(包含与换能器、隔膜、复合材料或膜和/或复合隔膜或膜的组成层有关的任何特征)也可以是本发明的第三方面的特征。
现将参考附图仅借助于实例描述某些优选实施例，在所述附图中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的复合层压隔膜的横截面；
图2示出了根据本发明的第二实施例的复合层压隔膜的横截面；
图3示出了并入图1的实施例的隔膜的静电换能器的分解图；并且
图4示出了根据本发明的第四实施例的复合层压隔膜的横截面。
图1示出了根据本发明的第一实施例的复合层压隔膜2的横截面图。隔膜2包括用作衬底的第一绝缘层4。第一绝缘层4由双轴取向聚丙烯(BOPP)制成，并且厚度为7μm。
导电层6沉积在第一绝缘层4的表面上。导电层6是8nm厚的金层。在此施例中，使用气相沉积将导电层6沉积在第一绝缘层4上，但是可以使用本领域技术人员已知的任何其它合适的方法。
覆盖在导电层6上的是粘合层8。在此实例中，粘合层作为涂层施加到第二绝缘层10上。然后将第二绝缘层覆盖在导电层6上，并施加压力以使这些层粘附在一起。然而，可以使用本领域技术人员已知的任何其它合适的方法，例如可以将粘合层8作为涂层(例如通过喷涂以液体形式)施加到导电层6上，并且然后将第二绝缘层10覆盖在粘合剂上。第二绝缘层10也是7μm厚，并且由双轴取向聚丙烯(BOPP)制成。
在第二绝缘层10已覆盖在粘合剂上之后，粘合剂固化以使其定型。取决于(例如)所使用的具体粘合剂，这些层可以在固化过程期间被压在一起。在此实例中，粘合剂是基于丙烯酸的粘弹性粘合剂。粘合层的厚度为5μm。
应认识到，由于金导电层6与绝缘和粘合层4、8、10的厚度之间的数量级差异，图1中的层厚度未按比例示出。
层4、6、8、10的电气和机械性能在以下表1和2中示出。所示出的性质包含杨氏模量，其影响隔膜的刚度，并且因此影响其声学性质。耗散因数影响隔膜的能量耗散，并且因此影响其模式的Q(品质)因数。
Figure BDA0003342122260000171
表1
层 介电常数 介电击穿强度(V/μm) 阻尼或耗散因数
4 2.2 550 0.0004
6 2 - 0.03
8 2.0 - 0.0003
10 2.2 550 0.0004
表2
表3和4示出了可以用于第一绝缘层和/或第二绝缘层的一些示例材料的电气和机械性质。表3示出了可以用于每种材料的示例层厚度范围。
Figure BDA0003342122260000172
表3
材料名称 介电常数 介电击穿强度(V/μm) 阻尼或耗散因数
BOPP 2.2 600 0.0002
BOPET 3.3 330 0.0005
PPS 3 470 0.03
PEI 3.2 490 0.004
PEN 3 300 0.003
PI 3.9 280 0.003
PEEK 3.5 270 0.002
表4
表5示出了可以用于第一绝缘层和/或第二绝缘层的一些材料的环境性质。
Figure BDA0003342122260000181
表5
如下文参考图3所讨论的，当隔膜安装在推拉式静电换能器中时，DC偏置电压被施加到导电金层6，并且变化的驱动信号电压被施加到静电换能器的定子，以使隔膜2响应于驱动信号偏转。粘合层8和第二绝缘层10的小区域可以在制造期间省略(或随后去除)以暴露导电层的一部分用于提供电接触件(未示出)。
图2示出了根据本发明的第二实施例的复合层压隔膜12。隔膜12包括用作衬底的第一绝缘层14。第一绝缘层14的厚度为7μm，并且由双轴取向聚丙烯(BOPP)制成。类似于图1的实施例，导电层16沉积在第一绝缘层14的一个表面上。导电层16是通过气相沉积沉积的8nm厚的金层。
与图1的实施例相比，此实施例中没有提供粘合层。替代地，第二绝缘层18覆盖在导电层16上，并且层16、18使用超声波焊接粘结在一起。第二绝缘层18也是7μm厚，并且由双轴取向聚丙烯(BOPP)制成。电接触件(未示出)以与以上参考图1所讨论的方式相同的方式提供。
如先前所提及的，在具有粘合层的实施例中，来自粘合剂的另外的质量可以提供例如在较低频率下抑制共振行为的内部阻尼。在没有粘合层的实施例中，内部阻尼因此可以更小。然而，与具有粘合层的等效隔膜相比，隔膜的质量更小。相对较低的质量导致共振现象的频率较高，其中所述现象可能被绝缘层充分阻尼，或者其频率可能足够高以至于其高于所关注的音频范围，例如高于20kHz的音频应用(20kHz是人类听力的典型上限)。
如以上所提及的，在具有粘合层的实施例中，粘合剂可以被选择为使得粘合层是气密的和防潮的。在没有粘合剂的实施例中，可以通过在整个隔膜上以气密和防潮的方式将绝缘层与导电层粘结在一起来替代地提供这种气密性和防潮性(例如，通过确保围绕隔膜的整个周边的粘结是气密的和防潮的)。
应认识到，在以上两个实施例中，给定了具体的材料和厚度，但在其它实施例中，可以使用不同的厚度和/或不同的材料。另外，可以使用其它变体(如沉积方法等)。应认识到，单独的制造步骤(例如导电层的沉积/施加、粘合层的施加、第二绝缘层的覆盖等)可以根据本领域中本身已知的制造技术来进行。
图3示出了根据本发明的实施例的静电换能器20的分解图。静电换能器20包括复合层压隔膜2，所述复合层压隔膜被制造并具有如以上参考图1所述的结构。静电换能器20进一步包括第一定子24和第二定子26。每个定子24、26包括其中设置有孔阵列的平面导电板。
静电换能器20还包括定位在第一定子24与隔膜2之间的第一垫片28。第二垫片30定位在第二定子26与隔膜2之间。每个垫片28、30具有大孔径32。静电换能器还包括第一支撑框架34和第二支撑框架36，每个支撑框架具有大孔径38，所述大孔径对应于垫片中的孔径32并与其对齐。
当组装静电换能器时，隔膜2、垫片28、30和定子24、26相互覆盖并由框架34、36夹在一起，所述框架使用螺钉40固定在一起。垫片28、30保持定子24、26与其之间的隔膜2成间隔关系。每个垫片28、30的厚度为0.8mm，使得隔膜2与定子24、26中的每个定子之间的间距为0.8mm。
在使用中，1800V的DC偏压被施加到隔膜2的导电层。如以上所讨论的，通过从被选择用于施加接触的区域去除或省略第二绝缘层和粘合层的一部分，在导电层上提供电接触件。为清楚起见，图3中省略了换能器的电接触件和电压源。
为了驱动隔膜2的运动，将对应于期望音频信号的变化驱动信号电压施加到第一定子24，并且将对应的反相信号施加到第二定子26。提供给隔膜2的DC偏压在隔膜与定子之间产生静电场，并且施加到定子的变化电压导致在隔膜上产生使其振动的力，从而产生对应于施加到定子的驱动信号电压的声波。期望的音频信号因此再现。
图4示出了根据本发明的第四实施例的复合层压隔膜42的横截面图。隔膜42包括用作衬底的第一绝缘层44。第一绝缘层44由
Figure BDA0003342122260000201
UTF120制成。在此实例中，第一绝缘层44的厚度为5μm，但是取决于声学性能要求，其它厚度也是可能的，例如7μm、10μm或其它厚度。
导电层46沉积在第一绝缘层44的表面上。导电层46是25nm厚的铝层，其通过溅射或金属气相沉积沉积在第一绝缘层44上。
覆盖在导电层46上的是环氧基粘合层48，其在导电层46的等离子体处理后作为涂层施加到导电层46。然后将第二绝缘层50滚压到粘合层48上，经受进一步的等离子体处理，并使用加热的滚轴施加压力以使这些层粘附在一起。粘合剂在130℃的温度下固化。第二绝缘层50也是5μm厚并且由
Figure BDA0003342122260000202
UTF120制成(尽管类似于第一绝缘层44，但是取决于声学性能要求，其它厚度也是可能的，例如7μm、10μm或其它厚度)。粘合层的厚度为大约4μm。
应认识到，图4中的层厚度未按比例示出。
应认识到，以上仅描述了本发明的四个实施例，并且在本发明的范围内，其它实施例和上述实施例的变体是可能的。

Claims (48)

1.一种制造优选地用于机动车辆中的静电换能器的方法，所述方法包括制造复合层压隔膜和组装所述静电换能器；
其中制造所述复合层压隔膜包括：
提供第一绝缘层，其中所述第一绝缘层包括不带电的绝缘材料片材；
在所述第一绝缘层的表面上提供导电层；
提供第二绝缘层，其中所述第二绝缘层包括不带电的绝缘材料片材；
将所述第二绝缘层粘结到所述导电层，使得所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm；并且
其中组装所述静电换能器包括：
提供第一导电定子和第一绝缘垫片；
将所述第一导电定子、所述第一绝缘垫片和所述隔膜以堆叠的形式固定，其中所述第一绝缘垫片位于所述第一导电定子与所述隔膜之间，以在所述第一导电定子与所述隔膜之间提供小于1mm的间距。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括在机动车辆中安装或使用所述静电换能器。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其进一步包括：
提供第二导电定子和第二绝缘垫片；
将所述第二导电定子和所述第二绝缘垫片以所述堆叠的形式固定，其中所述第二绝缘垫片位于所述第二导电定子与所述隔膜之间，以在所述第二导电定子与所述隔膜之间提供小于1mm的间距。
4.一种制造用于静电换能器的复合层压隔膜的方法，所述静电换能器优选地适用于机动车辆，所述方法包括：
提供第一绝缘层，其中所述第一绝缘层包括不带电的绝缘材料片材；
在所述第一绝缘层的表面上提供导电层；
提供第二绝缘层，其中所述第二绝缘层包括不带电的绝缘材料片材；
将所述第二绝缘层粘结到所述导电层，使得所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述第二绝缘层粘结到所述导电层包括向所述导电层施加粘合层并将所述第二绝缘层覆盖在所述粘合层上，或者向所述第二绝缘层施加粘合层并将所述第二绝缘层覆盖在所述导电层上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘合层包括基于丙烯酸的粘合剂。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述粘合层的厚度为1μm到10μm，优选地3μm到5μm，更优选地3μm到4μm。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述导电层的厚度小于所述复合层压隔膜的厚度的1％，优选地小于0.5％，更优选地小于0.1％。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述导电层的厚度为5nm到50nm，优选地8nm到30nm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一绝缘层的厚度为5μm到15μm，优选地6μm到8μm，更优选地约7μm。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第二绝缘层的厚度为5μm到15μm，优选地6μm到8μm，更优选地约7μm。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述复合层压隔膜的长度和/或宽度大于1cm，优选地大于5cm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由聚合物材料形成。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由介电击穿强度大于500V/μm、优选地大于550V/μm的材料形成。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由介电常数小于2.5、优选地小于2.3的材料形成。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由电容器膜形成。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由选自由以下组成的组的材料形成：
双轴取向聚丙烯；
聚芳基醚醚酮；
聚四氟乙烯；
双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯；
聚苯硫醚；
聚醚酰亚胺；
聚萘二甲酸乙二醇酯；
聚酰亚胺；
聚对苯二甲酸乙二醇酯；
聚碳酸酯；
聚醚砜；
聚苯砜；
聚砜；
乙烯四氟乙烯；
全氟烷氧基；
聚偏二氟乙烯；
聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)共聚物；以及
掺入三氟氯乙烯的聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)共聚物。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括由包括所述第一绝缘层和所述第二绝缘层以及所述导电层的复合材料或膜制造所述隔膜，其中所述复合材料或膜优选地就以下中的至少一个而言是基本上各向同性的：所述复合材料或膜的杨氏模量、所述复合材料或膜的热膨胀系数以及所述复合材料或膜的屈服强度或拉伸强度。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括由包括所述第一绝缘层和所述第二绝缘层以及所述导电层的复合材料或膜制造所述隔膜，其中所述复合材料或膜具有至少一个参数，对于所述至少一个参数，其相应的测量值在所述复合材料或膜中的两层或更多层之间是匹配的，其中所述至少一个参数选自由热膨胀系数、杨氏模量、屈服强度和拉伸强度组成的组。
20.根据权利要求1到3中任一项，或者当直接或间接从属于权利要求1时根据权利要求5到19中任一项所述的方法，其进一步包括由包括所述第一绝缘层和所述第二绝缘层以及所述导电层的复合材料或膜制造所述隔膜，其中针对所述复合材料或膜测量的至少一个参数的一个或多个值与针对所述第一定子和所述第一垫片中的至少一个测量的相同参数的一个或多个对应值匹配，其中所述至少一个参数包含选自由热膨胀系数、杨氏模量、屈服强度和拉伸强度组成的组的一个或多个参数。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其进一步包括由包括所述第一绝缘层和所述第二绝缘层以及所述导电层的复合材料或膜制造所述隔膜，其中所述复合材料或膜具有以下性质：
i)至少120℃的玻璃化转变温度；
ii)至少一个参数，对于所述至少一个参数，其相应的测量值在所述复合材料或膜中的两层或更多层之间是匹配的，其中所述至少一个参数选自由热膨胀系数、杨氏模量、屈服强度和拉伸强度组成的组；以及
iii)在30到60达因/厘米的范围内的表面能和/或大于12达因/厘米的极性表面能。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均由包括以下或基本上由以下组成的材料形成：聚芳基醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
23.一种优选地用于机动车辆中的静电换能器，所述静电换能器包括：
第一导电定子；
复合层压隔膜；以及
第一绝缘垫片，所述第一绝缘垫片安置在所述第一导电定子与所述隔膜之间，以在所述第一导电定子与所述隔膜之间提供小于1mm的间距；
其中所述复合层压隔膜包括：
第一绝缘层，所述第一绝缘层由不带电的绝缘材料片材形成；
导电层，所述导电层在所述第一绝缘层的表面上；
第二绝缘层，所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸并粘结到所述导电层，其中所述第二绝缘层由不带电的绝缘材料片材形成；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
24.根据权利要求23所述的静电换能器，其进一步包括：
第二导电定子；
第二绝缘垫片，所述第二绝缘垫片安置在所述第二导电定子与所述隔膜之间，以在所述第二导电定子与所述隔膜之间提供小于1mm的间距。
25.根据权利要求23或24所述的静电换能器，其中所述第二绝缘层通过所述导电层与所述第二绝缘层之间的粘合层粘结到所述导电层。
26.根据权利要求23、24或25所述的静电换能器，其中所述粘合层包括基于丙烯酸的粘合剂。
27.根据权利要求23到26中任一项所述的静电换能器，其中所述粘合层的厚度为1μm到10μm，优选地3μm到5μm，更优选地3μm到4μm。
28.根据权利要求23到27中任一项所述的静电换能器，其中所述导电层的厚度小于所述复合层压隔膜的厚度的1％，优选地小于0.5％，更优选地小于0.1％。
29.根据权利要求23到28中任一项所述的静电换能器，其中所述导电层的厚度为5nm到50nm，优选地8nm到30nm。
30.根据权利要求23到29中任一项所述的静电换能器，其中所述第一绝缘层的厚度为5μm到15μm，优选地6μm到8μm，更优选地约7μm。
31.根据权利要求23到30中任一项所述的静电换能器，其中所述第二绝缘层的厚度为5μm到15μm，优选地6μm到8μm，更优选地约7μm。
32.根据权利要求23到31中任一项所述的静电换能器，其中所述复合层压隔膜的长度和/或宽度大于1cm，优选地大于5cm。
33.根据权利要求23到32中任一项所述的静电换能器，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由聚合物材料形成。
34.根据权利要求23到33中任一项所述的静电换能器，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由介电击穿强度大于500V/μm、优选地大于550V/μm的材料形成。
35.根据权利要求23到34中任一项所述的静电换能器，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由介电常数小于2.5、优选地小于2.3的材料形成。
36.根据权利要求23到35中任一项所述的静电换能器，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由电容器膜形成。
37.根据权利要求23到26中任一项所述的静电换能器，其中所述第一绝缘层和/或所述第二绝缘层由选自由以下组成的组的材料形成：
双轴取向聚丙烯；
聚芳基醚醚酮；以及
聚四氟乙烯；
双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯；
聚苯硫醚；
聚醚酰亚胺；
聚萘二甲酸乙二醇酯；
聚酰亚胺；
聚对苯二甲酸乙二醇酯；
聚碳酸酯；
聚醚砜；
聚苯砜；
聚砜；
乙烯四氟乙烯；
全氟烷氧基；
聚偏二氟乙烯；
聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)共聚物；以及
掺入三氟氯乙烯的聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)共聚物。
38.根据权利要求23到37中任一项所述的静电换能器，其中所述隔膜由包括所述第一绝缘层和所述第二绝缘层以及所述导电层的复合材料或膜制造，并且其中所述复合材料或膜优选地就以下中的至少一个而言是基本上各向同性的：所述复合材料或膜的杨氏模量、所述复合材料或膜的热膨胀系数以及所述复合材料或膜的屈服强度或拉伸强度。
39.根据权利要求23到38中任一项所述的静电换能器，其中所述隔膜由包括所述第一绝缘层和所述第二绝缘层以及所述导电层的复合材料或膜制造，并且其中所述复合材料或膜具有至少一个参数，对于所述至少一个参数，其相应的测量值在所述复合材料或膜中的两层或更多层之间是匹配的，其中所述至少一个参数选自由热膨胀系数、杨氏模量、屈服强度和拉伸强度组成的组。
40.根据权利要求23到39中任一项所述的静电换能器，其中所述隔膜由包括所述第一绝缘层和所述第二绝缘层以及所述导电层的复合材料或膜制造，并且其中针对所述复合材料或膜测量的至少一个参数的一个或多个值与针对所述第一定子和所述第一垫片中的至少一个测量的相同参数的一个或多个对应值匹配，其中所述至少一个参数包含选自由热膨胀系数、杨氏模量、屈服强度和拉伸强度组成的组的一个或多个参数。
41.根据权利要求23到40中任一项所述的静电换能器，其中所述隔膜由包括所述第一绝缘层和所述第二绝缘层以及所述导电层的复合材料或膜制造，并且其中所述复合材料或膜具有以下性质：
i)至少120℃的玻璃化转变温度；
ii)至少一个参数，对于所述至少一个参数，其相应的测量值在所述复合材料或膜中的两层或更多层之间是匹配的，其中所述至少一个参数选自由热膨胀系数、杨氏模量、屈服强度和拉伸强度组成的组；以及
iii)在30到60达因/厘米的范围内的表面能和/或大于12达因/厘米的极性表面能。
42.根据权利要求23到41中任一项所述的静电换能器，其中所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均由包括以下或基本上由以下组成的材料形成：聚芳基醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
43.一种根据权利要求23到42中任一项所述的静电换能器在机动车辆中的用途。
44.一种机动车辆，其包括根据权利要求23到42中任一项所述的静电换能器。
45.一种用于静电换能器的复合层压隔膜，所述静电换能器优选地适用于机动车辆，所述复合层压隔膜包括：
第一绝缘层，所述第一绝缘层由不带电的绝缘材料片材形成；
导电层，所述导电层在所述第一绝缘层的表面上；
第二绝缘层，所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸并粘结到所述导电层，其中所述第二绝缘层由不带电的绝缘材料片材形成；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
46.根据权利要求45所述的复合层压隔膜，其具有根据权利要求25到42中任一项所述的特征。
47.一种制造用于换能器的复合层压隔膜的方法，所述方法包括：
提供第一绝缘层，其中所述第一绝缘层包括绝缘材料片材；
在所述第一绝缘层的表面上提供导电层；
提供第二绝缘层，其中所述第二绝缘层包括绝缘材料片材；
将所述第二绝缘层粘结到所述导电层，使得所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
48.一种用于换能器的复合层压隔膜，所述复合层压隔膜包括：
第一绝缘层，所述第一绝缘层由绝缘材料片材形成；
导电层，所述导电层在所述第一绝缘层的表面上；
第二绝缘层，所述第二绝缘层在所述导电层之上延伸并粘结到所述导电层，其中所述第二绝缘层由绝缘材料片材形成；
其中所述复合层压隔膜的厚度小于20μm。
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