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Piezoelektrisdies Element mit einer Metallfolienbelegung Die Erfindung
bezweckt eine Verbesserung der elektrischen Kontaktstellen zwischen der Fläche des
nichtmetallischen, piezoelektrischen Elementes und den darauf aufgebrachten Elektroden.
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Damit der Innenwiderstand eines piezoelektrischen Eleinentes möglichst
klein ist, muß die Spannungsabnahrne möglichst an allen Punkten der wirksamen Fläche
erfolgen. Es ist deshalb das Einfachste, eine dünne metallische Folie mittels eines
weichen elastischen Polsters auf die wirksame Fläche des Elernentes aufzuspannen.
In manchen Anwendtingsfällen ist es aber nicht möglich, ein elastisches Polster
für das Zusammenspannen zu verwenden.
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Es ist bekannt, hierfür einen härtenden Kitt oder Klebstoff zu verwenden.
Hierdurch ist es zwar möglich, eine Anpassung der dünnen Metallfolie an die relativ
kleinen Unebenheiten der Elementenfläche zu erreichen. Die Verwendung eines Kittes
oder Klebstoffes bringt aber verschiedene Schwierigkeiten mit sich. Beispielsweise
ist die Forrnänderung eines Eleinentes, die in elektrische Spannung umgesetzt werden
soll, so klein, daß die Elastizität einer noch so dünnen Kittschicht sich bereits
auf den Spannungsverlauf auswirkt.
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Erfordert die Anwendung eines piezoelektrischen Elernentes eine Einspannung,
die sich nicht über die ganze Fläche der Folie erstrecken darf, beispielsweise bei
einem Biege- oder Verdrehungselement, so muß die Elektrode auf dem Element
festgeklebt werden. Es ist bekannt, hierfür elektrisch leitende Klebstoffe zu verwenden.
Die Anwendung dieser Klebstoffe erfordert eine große Sorgfalt, insbesondere dann,
wenn die Metallfolie möglichst die ganze wirksame Fläche des Elenlentes einnehmen
soll. Verdrehungs- oder Biegeelemente sind meistens dünne Blättchen oder Stäbe.
Der Kriechweg von einem Pol zum andern ist im Verhältnis zu dem Innenwiderstand
daher klein. Ein geringes Übertreten des leitenden Klebstoffes verschlechtert bereits
die elektrischen Eigenschaften des Elements. Diese Schwierigkeiten konnten auch
durch Anwendung von Klebeschablonen in der Massenfertigung nicht befriedigend beseitigt
werden.
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Es ist ferner bekannt, die piezoelektrischen Elemente im Bereich der
aufzubringenden Metallfolie beispielsweise mit Silber zu bedampfen. Damit ist zunächst
ein inniger Kontakt zum Element hergestellt. Auf diese Schicht wird die Metallfolie
in diesem Fall mittels eines nichtleitenden dünnen Lackes aufgeklebt. Durch diese
Klebeschicht entsteht nur an einigen Stellen ein enger Kontakt zwischen Folie und
aufgedampfter Schicht. Da die aufgedampfte Schicht sehr dünn ist, bilden sich nach
lelativ kurzer Zeit feine Risse, und der Innenwiderstand des piezoelektrischen Wandlers
erhöht sich in unerwünschter Weise. All die genannten Schwierigkeiten werden
gemäß der Erifindung dadurch beseitigt, daß wenigstens die dem Element zugewendete
Seite der Folie auf wesentlichen Teilen ihrer Fläche eine Vielzahl von benachbarten
sehr kleinen Erhöhungen trägt, welche dazu bestimmt sind, innige Kontakte, Kontakte
für den Stromübergang herzustellen, wobei die Erhöhungen so ausgebildet sind, daß
sie durch ihre plastische oder elastische Verformung beim Aufdrücken der Folie auf
das Element die Unebenheiten der Oberflächen ausgleichen. Die Unebenheiten in der
Oberfläche des Elementes können die Folgen der Herstellung oder auch der Weiterverarbeitung
sein. Auch die Nach' eile ungleichmäßiger Schichtdicke der vorerwähnten nichtleitenden
Klebelackschicht wird damit beseitigt.
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Bei einem Dickenschwingerelement, bei dem Einspannung zwischen den
Elektroden erfolgt, kann durch den Fortfall jeglicher zusätzlicher Schichten die
unerwünschte Elastizität und Dämpfung bei _geringstmöglichem Innen-widerstand auf
ein Minimum herabgesetzt werden.
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Für Biege- oder Verdrehungselemente, z. B. bei Tonabnehmersystemen,
ist es meistens vorteilhaft, zwei verhältnismäßig dünne Elemente mit einer dazwischenliegenden
Elektrodenfolie aufeinander zu kleben. Hierbei werden allerhöchste Anforderungen
an ein möglichst günstiges Verhältnis von mechanischem Kraftaufwand zur abgegebenen
Nutzspannung gestellt. Um die Eigenschwingungsresonanz dieser Zweifachelemente moglichst
hoch zu legen und möglichst keine Verschiebung der zueinander gewendeten Elementenflächen
bei der Deformation des Doppelplattenelementes zuzulassen, wird zwischen den Elementen
auf einen leitenden Klebelack, der relativ dick ist, verzichtet.
Die
Elemente werden nur mit einem Metalldampfniederschlag versehen. Zwischen die bedampften
Flächen der beiden Elemente wird dann mit einem relativ sehr dünnen Lack die Folie
geklebt. Hiermit werden die Elemente zwar recht starr miteinander verbunden. Durch
die notwendige Anwesenheit des 1,7-lebstoffes kann aber die Folie nur an einigen
Punkten. deren Lage und Größe vom Zufall abhängig sind, mit den bedampften Flächen
beiderseits in engen Kontakt kommen.
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Die Folge hiervon sind relativ hohe und in ihrer Größe sch,vankende
Innenwiderstände bei der Herstellung, die sich im Laufe der Zeit durch unvermeidbare
Rißbildung in der Bedampfungsschicht noch erhöhen.
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Gemäß der weiteren Ausbildung der Erfindung werden diese speziellen
Schwierigkeiten beim Zusammenkleben von zwei Elementen dadurch beseitigt, daß die
zwischen die Elemente einzufügende Folie beiderseitig mit Erhöhungen gemäß der Erfindung
versehen sind.
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Die Größe der Erhöhungen der Folie kann den jeweilig verwendeten Materialien
von Element, Folie und gegebenenfalls Lack sowie den Oberflächenunebenheiten angepaßt
-werden. Es hat sich als vorteilliaft und besonders einfach ergeben, der Folie die
K-opie eines sandgestrahlten Prägestempels aufzuprägen.
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Abh. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung den stark
vergrUierten Querschnitt eines Zweifachelements. 1 und 2 sind zwei in ihrer
Breitseite mittels des Klebstoffes 3 aufeinandergeklebte Kristallplättchen.
Zwischen den Plättchen 1 und 2 ist die den Strom ab- bzw. zuführende Metallfolie
4 eingespannt. 5 ist die auf dem Kristallplättchen 1 und 2 aufgedampfte
Silberschicht.
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Abb. 2 zeigt als Beispiel ein vollständiges Zweifachelement. Das eine
der Kristallplättchen 1 und 2 i 'st teilweise ausgebrochen, so daß auch die
zwischenge 1-te Metallfolie 6 erkennbar ist, welche beiderseitig
, 1 el# Ausprägungen aufweist. Die Enden 7 und 8 der Metallfolien
bilden die Lötanschlüsse für die Stromleitungen.