DE2532980C3 - Verfahren zur Herstellung eines Elektretmikrophons mit genau bestimmtem Luftspalt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Elektretinikrophons mit genau bestimmtem Luftspalt, bei welchem in einem ersten Verfahrensschritt ein erster Kunststoffen polarisiert und ein zweiter Kunststoffilm metallisiert wird und in einem zweiten Verfahrjnsschr.it diese Kunststoffilme als bewegliche Elektrodi. auf einer festen Elektrode angebrachtwerden.

In der SE-PS 3 62 571 ist ein Elektretmikrophon der oben definierten Art beschrieben. Zwischen den Kunststofiilmen und der festen Elektrode sind infolge mikroskopischer Unregelmäßigkeiten in deren Oberflächen Luftspalte ausgebildet. Diese mikroskopischen Luftspaite geben dem Elektretmikrophon eine hohe Kapazität und daher eine hohe Empfindlichkeit. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß Änderungen in der Empfindlichkeit infolge der Tatsache auftreten können, daß die Luftspaite nicht genügend bestimmt sind.

Die CAPS 8 32 651 beschreibt ein Elekiretmikrophon, bei welchem ein Elektretfilm, welcher als feste Elektrode angeoidnet und mit einer Anzahl akustischer Öffnungen versehen ist, mit bestimmten Bereichen vergrößerter Dicke hergestellt wird, wobei die Bereiche zusammen einen Gitteraufbau bilden und als Abslandsrippen gegen eine eine bewegliche Elektrode darstellende Membran dienen. Dieses Elektretmikrophon kann einen genau bestimmten Luftspalt auf Kosten größeren finanziellen Aufwands zum Herstellen des Elektretfilins erhalten. Die Spannung in der Membran ist jedoch kritisch, wie dies auch bei dem Elektretmikrophon entsprechend der erwähnten SE-PS 3 62 571 der Fall ist. Es besteht die Gefahr, daß die Membran als Folge von Temperaturänderungen und infolge Alterns ausgedehnt wird, so daß sich der Luftspalt ändert.

Bei einem weiteren, aus der US-PS 33 73 251 bekannten elektrostatischen Übertrager, der in einem Mikrophon verwendet werden kann, wird eine poröse Grundplatte mit einer Oberfläche verwendet, die aus einer Vielzahl von dicht beieinander angeordneten Vertiefungen und Poren strukturiert ist und an welcher ein Kunststoff-Film anliegt, der an der anliegenden Seite eine

strukturierte Oberfläche aufweist, die der strukturierten Oberfläche der Grundplatte eng, aber nicht genau entspricht, was durch eine gesteuerte Druckausübung auf den an der Grundplatte anliegenden Kunststoff-Film erzielt wird, so daß die jeweils vorhandenen Oberfläche ^unregelmäßigkeiten der Grundplatte vom Kunststoff-Film nahezu völlig unter Verbleib eines minimalen Zwischenraums ausgefüllt werden. In der bekannten Anordnung ist die verformte Kunststoff-Foi.e jeweils ihrer zugehörigen Grundplatte zugeordnet, damit die gewünschten geringen Luftspalte zwischen Kunststoff-Film und Grundplatte eingehalten werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Elektretmikrophons zu

ί^ς schaffen, welches einen genau bestimmten Luftspalt erhalten kann, ohne daß die Spannung der Membrane kritisch ist und bei dem die Oberflächenbearbeitung des ersten Kunststoff-Films unabhängig von den Oberflächenungleichmäßigkeiten der jeweils verwendeten Grundplatte erfolgt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht

AlIs Folge der erfindungsgemäßen Ausbildung kann die Oberflächenbearbeitung des ersten Kunststoff-Films unter Verwendung mehrerer Kunststoff-Folien in einem absatzweise arbeitenden Verfahren oder unter Verwendung von Prägewalzen in einem kontinuierlich arbeitenden Verfahren vorgenommen werden, wodurch die Herstellung der Elektretmikrophone vereinfacht wird.

Die Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Elektretmikrophon mit genau bestimmtem Luftspalt gemäß der Erfindung,

Fig.2 eine Schnittansicht einer Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrets ff<r dasTl^ktretmikrophon in Fig. 1,

Fig.3 und 4 eine Draufsicht und eine Schnittansicht einer Einzelheit der Vorrichtung in F i g. 2. und

Fig. 5 eine alternative Vorrichtung zur Herstellung des Elektrets.

'¹⁵ Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Elektretmikrophon, welches aus einer festen Elektrode in Form einer metallischen Grundplatte 1 und aus einer beweglichen Elektrode bestehend aus einer ersten Membrane 2 und einer zweiten Membrane 3. welche auf der

^:i() Grundplatte 1 angebracht sim! besteht. Die Membranen 2 und 3 sind so angeordnet, daß sie bei einer durch Schallwellen hervorgerufenen Schwingbewegung in Kaskade arbeiten, und sie bestehen aus einem Polyesterfilm und einem Teflonfilm.

^:i5 Der Polyesterfilm ist mit einer Metallschicht 4 versehen und der Teflonfilm stellt ein Elektret dar, in welchem die elektrischen Ladungen in bekannter Weise gespeichert werden. Der Teflonfilm erhält zusätzlich eine Reliefstruktur, wie es im folgenden näher

Mi beschrieben ist. Der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient des Polyesterfilms, etwa 27 · 10-"/⁰C, ermöglicht es zu erreichen, daß die Empfindlichkeit des Eleklxetmikrophons relativ unabhängig von der Temperatur wird, während der hohe spezifische Widerstand

« des Teflonfilms 2 · ΙΟ¹⁶ Ohm-Meier dazu führt, daß die Ladung mit der Zeit nur sehr langsam abgeleitet wird.

Das Eleklrctmikrophon hai eine isolierende Kappe 5, welche mit akustischen Öffnungen 6 versehen ist. Die

metallische Grundplatte 1 ist in bekannter Weise mit Luftkanälen 7 ausgebildet. Damit wird beabsichtigt, daß die Schallwellen durch die öffnungen 6 eintreten und die in Kaskade arbeitenden Membranen 2 und 3 betätigen, wcrauf eine Signalspannung zwischen einer mit der metallischen Grundplatte I verbundenen elektrischen Leitung 8 und einer weiteren, mit der Metallschicht 4 der Membrane 2 verbundenen elektrischen Leitung 9 erzeugt wird. Die elektrische Leitung 8 weist einen Teil auf, welcher als gegen die Grundplatte 1 anliegende Feder ausgebildet ist.

F i g. 7 zeigt eine Schnittansicht eines Polarisationsofens zum Herstellen von Elektreten für das Elektretmikxophon in F i g. 1.

Entsprechend dem Beispiel wurden fünf Teflonfilme tO der Größe 70 χ 70 χ 0,012 mm und sechs Glasgewebeplatten 11, welche int folgenden näher beschrieben sind, vertikal zwischen einer unteren Metallelektrode 12 und einer oberen Metallelektrode 13 aufgeschichtet Den Metallelektroden 12 und 13 wird eine Gleichspannung mit etwa IQ kV zugeführt Die obere Metallelektrode 13 ist von einer isol-:renden Abdeckung 14 umgeben, gegen welche eine Schraube IS in einem Klemmbacken 16 anliegt, um den Stapel zusammenzupressen, und die untere Metallelektrode 12 befindet sich in einem Fuß 17 des Klemmbackens 16. Der Klemmbacken 16, welcher vollständig aus isolierendem Material besteht, stellt auch eine Befestigungseinrichtung für eine Heizwicklung 18 dar, welche mit einer Wechselspannung von 220 V gespeist wird M

Ein Gehäuse 19 umschließt den Stapel aus Teflonfilmen 10 und Glasgewebeplatten 11, während dieser mit Hilfe der Heizwicklung 18 erwärmt wird. Kurz ehe der Schmelzpunkt der Teflonfilme 10 erreicht ist, wird die Temperatur durch Regeln der der Heizwicklung 18 zugeführten Wechselspannung mit Hilfe eines nicht gezeigten Temperaturreglers stabilisiert, worauf die Gleichspannung an die Metallelektroden 12 und 13 angelegt wird. Ein Strom fließt dann durch den Stapel und nimmt r.jch etwa 20 bis 30 Minuten auf einen konstanten Wert ab. Wenn dies praktisch erreicht ist, wird die der Heizwicklung 18 zugeführte Wechselspannung vollständig abgeschaltet und der Polarisationsofen wird mit Hilfe von durch einen Einlaß 20 und einen Auslaß 21 strömender Druckluft gekühlt. Schließlich wird auch dL' Gleichspannung an den .vietallelektroden 12 und 13 abgeschaltet. Hierauf wird das Gehäuse 19 angehoben, und die Teflor.filme 10. welche jetzt die feriigen Elektrcte darstellen, werden herausgenommen.

Die F ι g. 3 und 4 ^cige.i eine Draufsicht bzw. eine 5u Schnittansicht der Glasgewebeplatten 11 in F i g 2. Jede dieser Glasgawebeplatien 11 besteht aus zwei Glasgeweben, welche Fasern 22 bestehend aus mehreren Faden 23 nahen und auf die beiden Seiten einer Isolierplatte 24 geklebt sind, welche ihrerseits gemäß dem Beispiel aus Kapion be'teht. Wenn der Stapel aus Teflonfilmen 10 und Glasgewebeplatten Il in F i g. 2 mit Hilfe des Klemmbackens 16 zusammengepreßt und mit Hilfe der Heizwicklung 18 erwärmt wird, werden die Webemuster der Glasgewebe heiß auf beiden Seilen des Teflonfilms 10 eingeprägt. Die Teflonfilme erhalten damit eine mikroskopische Relicfstruktur und ergeben nach dem Schneiden und Befestigen als Membran 3 in dem Elekirclmikrophon in Fig. 1 so einen genau bestimmten Luftspalt ohne daß die Spannung der einen oder anderen Membran 2 oder 3 während des Zusammenslellens oder beam Altern kritisch ist. Fig.5 zeigt eine alternative Vorrichtung zum Herstellen eines Elektrets für das Elektretmikrophon in Fig. 1. Ein auf einer Rolle 26 aufgewickelter Teflonfilm 25 wird zwischen zwei Zylindern 27 und 28 durchgezogen, welche auf eine Temperatur etwas unterhalb des Schmelzpunkts des Teflonfilmes 25 erwärmt werden und deren Oberfläche eine Reliefstruktur erhalten, die entsprechend dem Beispiel von einem Glasgewebe der in F i g. 3 gezeigten Art gegossen ist. Diese Reliefstruklur wird auf beiden Seiten des Teflonfilms 25 heiß eingeprägt, worauf der Teflonfilm durch eine Polarisationseinrichtung 29 geführt wird und schließlich als fertiggestelltes Elektret auf einer zweiten Rolle 30 aufgewickelt wird. Die Polarisationseinrichtung 29 kann einfach aus einem Metallkamm bestehen, dem ein hohes elektrisches Potential zugeführt wird, um eine Korona zu erzeugen, welche Ladungen in den Teflonfilm 25 injiziert.

Kurz umrissen umfaßt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Elektretmikrophons mit einem genau bestimmten Luftspalt. Das Verfahren enthält einen ersten Verfahrensschnti, bei weihen! ein erster Kunslstoffilm polarisiert und ein zweiter Kunststoffilm metallisiert wird, und einen zweiten Verfahrensschritt, bei welchem diese Kunststoffilme als bewegliche Elektrode auf einer festen Elektrode angebracht werden. Vor Beendigung des Polarisationsvorgangs wird der erste Kunststoffilm auf beiden Seiten mit einem Webemusler von einem Glasgewebe heiß hohlgeprägt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Elektretmikrophons mit genau bestimmtem Luftspalt, bei welchem in einem ersten Verfahrensschritt ein erster Kunststoff-Film polarisiert und ein zweiter Kunststoff-Film metallisiert wird und in einem zweiten Verfahrensschritt diese Kunststoff-Filme als bewegliche Elektrode auf einer festen, als Grundplatte ausgebildeten Elektrode angebracht werden, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Beendigung des Polarisationsvorgangs dem ersten Kunststoff-Film auf beiden Seiten ein Webmuster heiß eingeprägt wird, indem eine Mehrzahl von Kunststoff-Filmen zwischen einer Mehrzahl von Glasgewebelagen zusammengepreßt wird, die beiderseits jeweils einer Isolierplatte angeordnet sind, oder indem eine Kunststoff-Filmbahn zwischen zwei Walzen hindurchge/f-hrt wird, deren Oberfläche eine einem Glasgewiöe entsprechende Reliefstniktur aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierplatten aus Kapton bestehen.