DE2939397A1 - Verfahren zur herstellung einer elektretvorrichtung - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer elektretvorrichtung

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Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte
3 Registered Representatives
~~ before the
European Patent Office
Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha,
KawacaVi-chi Τλπ^π MÖNstraBe 37
Kawasaki shi, Japan D-8000 München 80
Tel: 089/982085-87 Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid
28. September 197 SI-54P433-3
Verfahren zur Herstellung einer Elektretvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektretvorrichtung. Ein Elektret ist bekanntlich ein Produkt, dasNdurch Anlegung einer elektrischen Dauerpolarisation an ein dielektrisches Material, das keine spontane Polarisation besitzt, hergestellt worden ist.
Elektrete fallen bekanntlich in eine Gruppe, deren piezoelektrische oder pyroelektrische Eigenschaft ausgenutzt wird, und in eine Gruppe, deren elektrostatisches Feld ausgenutzt wird. Das elektrostatische Elektret wird dabei als Quelle für eine Polarisationsspannung bei einem elektrostatischen Mikrophon oder Kopfhörer eingesetzt, und es ist für nahezu alle Vorrichtungen nutzbringend verwendbar, bei denen eine elektrostatische Umwandlung eines elektrischen Signals in ein mechanisches Signal oder umgekehrt erforderlich ist.
Die eben genannte elektrostatische Signalumwandlung kann mit zunehmender Polarisationsspannung noch wirksamer stattfinden.
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Im Hinblick auf Dauerleistung und gleichmäßige Güte solcher Vorrichtungen wird es als wesentlich angesehen, daß die Elektrete für ein und dieselbe Vorrichtungsart jeweils einen hohen und gleich großen Spannungspegel besitzen. Da zudem die Lebensdauer der elektrischen Ladung eines Elektrets ein die Betriebslebensdauer einer ein solches Elektret verwendenden Vorrichtung unmittelbar bestimmender Faktor ist, besteht ein anderes, wesentliches Erfordernis darin, daß alle hergestellten Elektretelemente jeweils eine gleich lange Lebensdauer besitzen müssen.
Die bisherigen Verfahren, nach denen ein den genannten Erfordernissen genügendes Elektret herstellbar ist, umfassen grundsätzlich 1) das thermische, 2) das elektrische, 3) das mechanische, 4) das photographische Elektretformierverfahren, 5) das Strahlungs-Elektretformierverfahren, 6) ein magnetisches Elektretformierverfahren sowie verschiedene Kombinationen dieser Verfahren.
Beim thermischen und beim elektrischen Verfahren kann der Polarisationsgrad bzw. die elektrische Ladung und demzufolge auch der Spannungspegel eines Elektrets leicht gesteuert werden? diese Verfahren werden bereits industriell angewandt. Andererseits sind diese Verfahren aus praktischen Erwägungen bezüglich Stabilität und Lebensdauer {des Elektrets) nicht voll zufriedenstellend.
Zur Verbesserung von Stabilität und Lebensdauer wurde bereits vorgeschlagen (vgl. GB-PS 1 340 158), eine elektrische Ladung der Oberfläche eines Dielektrikums aufzuprägen, das mit winzigen konvexen und konkaven Bereichen versehen worden ist, und dabei dieses Dielektrikum zu einem Elektret zu formieren. Diese vorgeschlagene Elektret erwies sich jedoch in der Praxis als bezüglich seiner Leistung nicht voll zufriedenstellend .
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Die Oberfläche eines nach einem der bisherigen Formierverfahren hergestellten Elektretelements enthält eine instabile Ladung. Aus diesem Grund wurde es als unabdingbar betrachtet, einen Stabilisierungsprozeß zur Beseitigung instabiler elektrischer Ladung durchzuführen (vgl. JA-OSen 43999/1972 und 19360/1975).
Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines Elektretelements mit langer Lebensdauer und mit gleichmäßigem Oberflächenpotential ohne die Notwendigkeit für die anschließende Durchführung eines Stabilisiervorgangs.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung einer Elektretvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberfläche eines dielektrischen Elektret-Ausgangsmaterials unter Bildung von kleinsten bzw. winzigen gedehnten bzw. gestreckten und verdichteten Bereichen in dieser Oberfläche plastisch verformt wird. Dieses Verfahren kennzeichnet sich weiterhin dadurch, daß die kleinsten gedehnten und verdichteten Bereiche dadurch ausgebildet werden, daß ein Druckverformungserkzeug bzw. Prägestempel, der mit kleinsten bzw. winzigen konvexen und konkaven Bereichen versehen ist, gegen die Oberfläche des dielektrischen Elektret-Ausgangsmaterial angepreßt und dann von dieser Oberfläche zurückgezogen wird.
Für die praktische Anwendung der erfindungsgemäß hergestellten Elektretvorrichtung wird ein leitendes Element an der der Fläche, in welcher die gedehnten und verdichteten Bereiche geformt sind, gegenüberliegenden Seite angebracht. Bevorzugt werden dabei die kleinen gedehnten und verdichteten Bereiche in der Oberfläche des dielektrischen Materials nach dessen Laminierung oder Beschichtung mit dem leitenden Element dadurch ausgebildet, daß eine mit zahlreichen klein-
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sten konvexen und konkaven Bereichen versehene Vorrichtung (Prägestempel) gegen die Oberfläche des Dielektrikums angepreßt und dann zurückgezogen wird.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a und 1b in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansichten zur Veranschaulichung der Ausbildung der kleinen gedehnten und verdichteten Bereiche in der Oberfläche eines dielektrischen Ausgangsmaterialfilms für eine Elektretvorrichtung,
Fig. 2 und 3a bis 3f jeweils eine Seitenansicht und eine Aufsicht auf erfindungsgemäß verwendbare Prägestempel ,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Arbeitsgänge bei der Herstellung einer Elektretvorrichtung,
Fig. 5 bis 7 graphische Darstellungen der Eigenschaften
einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Elektretvorrichtung,
Fig. 8 eine graphische Darstellung der Eigenschaften
eines erfindungsgemäß hergestellten Elektretelements im Vergleich zu den Eigenschaften einer Vergleichsprobe,
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Anordnung einer
Meßvorrichtung zur Messung eines thermisch stimulierten oder angeregten Stroms,
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Fig. 10 eine graphische Darstellung der Spektrumskennlinie eines in einem erfindungsgemäß hergestellten Elektretelements auftretenden, thermisch stimulierten oder angeregten Stroms im Vergleich zu bisherigen Elektretelementen und
Fig. 11 eine schematische Darstellung der Anordnung eines elektrostatischen Kopfhörers unter Verwendung eines erfindungsgemäß hergestellten Elektretelements .
Erfindungsgemäß werden kleinste bzw. winzige gedehnte oder gestreckte Bereiche A und verdichtete Bereiche B in zweckmäßiger Verteilung (dispersively) in der Oberfläche eines dielektrischen Ausgangsmaterialfilms 1 für eine Elektretvorrichtung dadurch geformt (vgl. Fig. 1a und 1b), daß ein Druckverformungswerkzeug bzw. ein Prägestempel 2, der mit zahlreichen kleinsten konvexen und konkaven Bereichen versehen ist, an die Filmoberfläche angepreßt bzw. in diese hineingepreßt und dann zurückgezogen wird. Es hat sich gezeigt, daß in diesen kleinsten gedehnten und verdichteten Bereichen A bzw. B eine äußerst stabile elektrische Ladung aufrechterhalten bleibt.
Die Entstehung der stabilen elektrischen Ladung wird der lokalen Änderung der Molekularkonfiguration bzw. -struktur eines Ausgangsdielektrikums zugeschrieben, die durch das kraftvolle Anpressen des Prägestempels 2 an die Oberfläche des Dielektrikums und das Zurückziehen des Prägestempels 2 von dieser Oberfläche hervorgerufen wird.
Als Ausgangsdielektrikum für die erfindungsgemäß hergestellte Elektretvorrichtung eignen sich ein Copolymeres aus Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen (im folgenden auch als "FEP-Teflon" bezeichnet), Polytetrafluoräthylen und Polyperfluoralkoxyd. Weiterhin können beliebige Ausgangsdielektrika, wie Polyäthylen-terephthalat, Polyimid, PoIy-
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vinylchlorid und Polyvinylidenfluorid, mit einem der genannten Dielektrika, wie FEP-Teflon und Polytetrafluoräthylen, laminiert werden. Der Prägestempel erfüllt seinen Zweck sehr gut, vorausgesetzt, daß er eine andere Ladungstendenz besitzt als das Elektret-Ausgangsmaterial. Für praktische Zwecke wird eine Metall-Prägeform, beispielsweise mit galvanisierter Oberfläche bevorzugt. Der Pegel der Elektretspannung läßt sich durch entsprechende Wahl des Werkstoffs für die Beschichtung bzw. Galvanisierung der Oberfläche des Prägestempels einfach steuern.
Die zahlreichen kleinsten, konvexen Bereiche auf der Oberfläche des Prägestempels 2 besitzen z.B. gemäß Fig. 2 die Form quadratischer, trapezförmiger Vorsprünge 3 oder runder, kegelstumpfförmiger Vorsprünge 4 (vgl. Fig. 3a). Die konvexen Bereiche des Prägestempels 2 können aber auch eine beliebige andere Form besitzen, beispielsweise die Form eckiger bzw. rechteckiger, säulenförmiger Vorsprünge 5 (Fig. 3b), halbkugeliger Vorsprünge 6 (Fig. 3c), halbelliptischer Vorsprünge 7 (Fig. 3d), eines spiralförmigen Vorsprungs 8 (Fig. 3e) oder mehrerer konzentrischer Vorsprünge 9 (Fig. 3f), vorausgesetzt, daß der Prägestempel 2 die Oberfläche des Ausgangsmaterials unter Bildung von gedehnten oder verdichteten Bereichen in dieser Oberfläche plastisch zu verformen vermag.
Im folgenden soll die Wirkung untersucht werden, die auf das Oberflächenpotential des Elektretelements durch Änderung der Dichte oder Zahl der verteilten, kleinsten konvexen und konkaven Bereiche des Prägestempels, die Andruckkraft des Prägestempels gegen die Oberfläche des Elektret-Ausgangsmaterials und die Dicke dieses dielektrischen Ausgangsmaterials ausgeübt wird.
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Gemäß Fig. 4a wird ein dielektrischer Elektret-Ausgangsmaterial-Film aus z.B. FEP-Teflon auf einem Aluminiumsubstrat 10 ausgebildet. Sodann wird gemäß Fig. 4b der Prägestempel 2 mit den konvexen Bereichen der Form gemäß Fig. 2 an die Oberfläche des dielektrischen Films 1 angedrückt und anschließend von ihr zurückgezogen, so daß gemäß Fig. 4c ein Elektretelement erhalten wird, das zahlreiche kleinste gedehnte bzw. gestreckte und verdichtete Bereiche besitzt. Es wurde der Einfluß von Änderungen der Dichte oder Zahl der kleinsten, über die Oberfläche des Prägestempels 2 verteilten Vorsprünge auf das Oberflächenpotential eines Elektretelements gemessen; die Ergebnisse sind in Fig. 5 angegeben. Auf dieselbe Weise wurde der Einfluß bestimmt, den der Andruck des Prägestempels 2 gegen die Oberfläche des dielektrischen Ausgangsmaterialfilms sowie die Dicke dieses dielektrischen Materials auf das Oberflächenpotential eines Elektretelements ausüben; die Ergebnisse sind in den Fig. 6 und 7 veranschaulicht. Gemäß Fig. 5 erfolgte die Messung oder Bestimmung, bei anderweitig unveränderten Bedingungen, durch Änderung der Dichte oder Zahl der verteilten, kleinsten konvexen und konkaven Bereiche des Prägestempels 2. Gemäß Fig. 6 wurde die Andruckkraft des Prägestempels 2 gegen die Oberfläche des dielektrischen Elektret-Ausgangsmaterialfilms unter anderweitig unveränderten Bedingungen gemessen. Gemäß Fig. 7 wurde die Dicke des dielektrischen Elektretfilms bei sonst unveränderten Bedingungen variiert.
Die Fig. 5, 6 und 7 veranschaulichen, daß innerhalb des Bereichs, in welchem die Oberfläche eines dielektrischen Films zur Herstellung eines Elektretelements unter Bildung kleinster, gedehnter und verdichteter Bereiche plastisch verformt werden kann, das Oberflächenpotential des dielektrischen Films um so stärker zunimmt, je größer die Zahl der verteilten, konvexen und konkaven Bereiche des Prägestempels 2 bzw. der komplementären, gedehnten und verdichteten Bereiche in der
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Oberfläche des dielektrischen Films ist und je größer die Andruckkraft des Prägestempels 2 gegen die Oberfläche des dielektrischen Films und die Dicke dieses Films sind.
Die oben genannten Faktoren werden in Abhängigkeit vom erforderlichen Oberflächenpotential des Elektretelements und von der Art des Ausgangsmaterials für dieses gewählt. Wenn ein Elektretelement (Oberflächenpotential 1200 f~ I 1500 I V) für einen elektroakustischen Wandler beispielsweise aus FEP-Teflon besteht, werden für praktische Zwecke die Dichte der verteilten konvexen und konkaven Bereiche itiit 2000 bis 7500 Bereiche /cm2 f die Andruckkraft des Prägestempels 2 mit 10 bis 75 kg/cm2 und die Dicke des dielektrischen Films mit 5^ bis 150 μπι gewählt; erforderlichenfalls können diese Faktoren zweckmäßig miteinander kombiniert werden.
Im Fall eines Elektretelements mit einem Oberflächenpotential von 500 bis 1000 V zur Verwendung bei einem Kopfhörer wird beispielsweise vorteilhaft ein Prägestempels 2 der Art gemäß Fig. 2 verwendet, bei dem. pro cm2 5500 bis 6000 konvexe und konkave Bereiche vorhanden sind, während die Prägestempel-Andruckkraft auf 30 bis 60 kg/cm2 eingestellt und ein dielektrischer FEP-TeflonfiIm mit einer Dicke von 50 bis 100 um benutzt wird.
Für ein Elektretelement mit einem Oberflächenpotential von 2OQ bis 600 V zur Verwendung bei einem Mikrophon werden vorzugsweise je cm2 5500 bis 6000 konvexe und konkave Bereiche am Prägestempel vorgesehen, während die Prägestempel-Andruckkraft auf 10 bis 30 kg/cm2 eingestellt und die Dicke des dielektrischen FEP-Teflonfilms mit 50 bis 100 um gewählt werden.
Zur Herstellung eines Elektretelements mit einem OberflächenpottJitial von 300 bis 800 V zur Verwendung bei einer Ton-
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abnehmerkapsel wird ein Prägestempel benutzt, der pro cm3 2000 bis 3000 konvexe und konkave Bereiche besitzt. Die Prägestempel-Andruckkraft beträgt dabei 20 bis 60 kg/cms, während die Dicke des dielektrischen Ausgangsmaterialfilms aus FEP-Teflon mit 100 bis 150 μπι gewählt wird.
Je nach der Art des Ausgangsmaterials für das Elektretelement können die Geschwindigkeit bzw. die Kraft des Andrucks des Prägestempels gegen die Oberfläche des dielektrischen Films und die Bedingungen, unter denen das dielektrische Material erwärmt wird, innerhalb des Erfindungsbereichs gewählt werden.
Im folgenden sei die Stabilität (Lebensdauer) eines nach dem erfindungsgemäSen Verfahren hergestellten Elektretelements (Beispiel) untersucht. Es wurde das Oberflächenpotential des FEP-Teflon-Elektretelements gemäß der Erfindung mit demjenigen eines oberflächlich angerauhten dielektrischen Elektretmaterials (Vergleichsbeispiel) verglichen, das nach dem bisherigen thermischen Verfahren, ohne Ausbildung der gedehnten und verdichteten Bereiche,· durch vorheriges lokales Schmelzschneiden oder Formen hergestellt wurde; die Ergebnisse sind in Fig. 8 zusammengefaßt.
Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel wurde aus einem unbehandelten, dielektrischen FEP-TefIon-Film mit einer Dicke von 75 μπι hergestellt. Ein Prägestempel mit den kleinen konvexen und konkaven Bereichen gemäß Fig. 2 (7000 konvexe und konkave Bereiche je cm2) wurde mit einer Kraft von 40 kg/cm* gegen die Oberfläche des dielektrischen Films angedrückt und anschließend von dieser Oberfläche zurückgezogen. Die Vergleichsprobe wurde aus einem gleichartigen dielektrischen Film hergestellt, der in dieselbe Form wie das erfindungsgemäß hergestellte Elektretelement gebracht worden war und dem durch Koronaentladung dasselbe Oberflächenpotential verliehen wurde. Die gemessene Lebensdauer beider Elektret-
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elemente ist als die Zeitspanne (in Jahren) angegeben, während welcher das Anfangspotential beider Elektretelernente eine Dämpfung von -3dB erfährt. In Fig. 8 gelten die Kurven a und b für das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel bzw. die Vergleichsprobe. Aus Fig. 8 geht hervor, daß die Lebensdauer des erfindungsgemäß hergestellten Elektretelements erheblich verlängert ist und daß dieses Elektretelement eine wesentlich verbesserte Stabilität seiner elektrischen Ladung besitzt. Die Kurve c in Fig. 8 gibt die Lebensdauer eines Elektretelements an, gegen dessen Oberfläche der Prägestempel mit den Erhebungen gemäß Fig. 3b oder 3c angepreßt wurde und welches dasselbe Oberflächenpotential besaß wie die Vergleichsprobe.
Wie vorstehend beschrieben, werden beim erfindungsgemäßen Verfahren die Eigenschaften eines Elektretelements dadurch verbessert, daß die Oberfläche eines dielektrischen Ausgangsmaterials für das Elektretelernent mittels eines Prägestempels plastisch verformt wird, so daß in dieser Oberfläche kleinste gedehnte bzw. gestreckte und verdichtete Bereiche entstehen. Das erfindungsgemäße Elektretelement erweist sich auch dann als vorteilhaft, wenn ihm zusätzlich zu der elektrischen Ladung, die ihm bereits durch das Andrücken und Zurückziehen des Prägestempels erteilt wurde t mittels einer anderen Einrichtung eine zusätzliche elektrische Ladung verliehen wird. Dieses Elektret behält zudem seise Wirksamkeit bei, wenn Ihm mittels einer solchen anderen Einrichtung nach Aufhebung der vorher durch den Prägestempel erzeugten elektrischen Ladung eine netie elektrische Ladung aufgeprägt wird. Erfindungsgemäß ist es nämlich möglich, beispielsweise eine negative elektrische Ladung, welche der Oberfläche des dielektrischen Materials ursprünglich durch das Andrücken und Zurückziehen des Prägestempels aufgeprägt wurde* durch eine positive Ladung aufzuheben bzw. zu ersetzen, die beispielsweise durch eine Koronaentladung oder Ionenimplantation erzeugt wird. Anschließend kann nach Aufhebung der ursprünglichen nega-
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tiven Ladung das Elektretelernent mit einer neuen, positiven Ladung versehen werden. Die gewünschte oder angestrebte Wirkung kann auch dadurch hervorgebracht werden, daß während des Andrückens des Prägestempels gegen die Oberfläche des dielektrischen Materials und beim Zurückziehen des Prägestempels 2 zwischen diesem und das einen Teil der Elektretvorrichtung bildende, leitfähige Substrat 10 eine Spannung angelegt wird.
Die Stabilität einer elektrischen Ladung auf der Oberfläche eines dielektrischen Elektret-Ausgangsmaterials wurde mittels einer in Fig. 9 dargestellten Mefivorrichtung zur Bestimmung des thermisch stimulierten Stroms bestimmt, wobei diese Meßvorrichtung mit einem Aufzeichnungsgerät bzw. Schreiber 50 versehen war.' Bei diesem Versuch wurde ein FEP-Teflonfilm 20 verwendet, der ohne konvexe und konkave Bereiche, d.h. Erhebungen und Vertiefungen, zu einem Elektretelement geformt wurde. Auf den FEP-Teflonfllm 20 wurde ein handelsüblicher Polyimidfilm 21 aufgebracht. Zwei Elektroden 22 und 23 wurden elektrisch zusammengesetzt ltet. Sodann wurde der durch einen Kurzschlußkreis fließende Strom gemessen, während die Temperatur fortschreitend mit vorgeschriebener Geschwindigkeit erhöht wurde. Bei dieser Messung wurde ein Spektrum (Kurve a gemäß Fig. 10) eines thermisch stimulierten Stroms aufgezeichnet. Derselbe Versuch wurde auch mit einer Elektretvorrichtung aus einem FEP-Teflonfilm durchgeführt, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels des Prägestempels mit zahlreichen kleinsten, konvexen und konkaven Bereichen versehen worden war. Ein thermisch stimulierter, die erfindungsgemäß hergestellte Elektretvorrichtung mit angerauhter Oberfläche durchfließender Strom besaß das durch die Kurve b gemäß Fig. 10 dargestellte Spektrum. Nach der Messung des Spektrums (Kurve b) des thermisch stimulierten Stroms (nach Aufhebung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugten Elektretladung) wurde das vorgenannte dielektrische Material erneut auf elektrischem Wege zu einem Elektret formiert. Der hierauf durch die so formierte Elektret-
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vorrichtung fließende, thermisch stimulierte Strom besaß das Spektrum gemäß Kurve c nach Fig. 10. Fig. 10 zeigt, daß Elektretvorrichtungen oder -elemente mit gleichem Oberflächenpotential unterschiedliche Stabilitätsgrade ihrer elektrischen Ladung besitzen. Mit anderen Worten: Fig. 10 belegt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Elektretvorrichtung eine bei weitem höhere Stabilität der elektrischen Ladung (vgl. Kurve b, c) besitzt als ein bisheriges Elektretelement (vgl. Kurve a).
Ein weiterer, wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Elektretvorrichtung, bei dem in der Oberfläche eines dielektrischen Ausgangsmaterials kleinste konvexe und konkave Bereiche ausgebildet werden, besteht darin, daß die Oberfläche der Elektretvorrichtung, obgleich mit den winzigen Vertiefungen und Erhebungen versehen, bei makroskopischer Betrachtung eine weitgehende Ebenheit besitzt. Der Grund hierfür wird nachstehend noch näher erläutert werden. Das Hauptanwendungsgebiet der Elektretvorrichtung liegt bei elektrostatischen Mikrophonen und elektrostatischen Kopfhörern. Bei Verwendung einer solchen Elektretvorrichtung in einem elektrostatischen Kopfhörer sollte die Strecke zwischen der Oberfläche der Elektretvorrichtung 30 und einer Schwingelektrode 34 (vgl. Fig. 11) vorzugsweise möglichst klein sein, um den elektroakustischen Wandlungsgrad zu erhöhen. Falls die Oberfläche der Elektretvorrichtung 30 im Betrieb des Kopfhörers mit der Schwingelektrode 34 in Berührung gelangt, können sich ihre Eigenschaften sehr stark verschlechtern und der Kopfhörer selbst kann möglicherweise eine Beschädigung erleiden. Aus diesem Grund ist es erforderlich, eine Elektretvorrichtung bzw. ein Elektretelement zu verwenden, daß unabhängig von den zahlreichen winzigen Erhebungen und Vertiefungen - makroskopisch gesehen im wesentlichen flach bzw. eben ist.
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Da beim erfindungsgemäßen Verfahren die Oberfläche des Prägestempels, obgleich dieser mit winzigen konvexen und konkaven Bereichen versehen ist (makroskopisch betrachtet), weitgehend flach ist, können ähnliche, winzige konvexe und konkave Bereiche in der Oberfläche eines dielektrischen Ausgangsmaterials ausgebildet werden, wobei dieses, auch wenn es anfänglich eine unebene Oberfläche besitzt, aufgrund des Prägevorgangs eine weitgehend flache Oberfläche erhält. Bei Verwendung in einer Anordnung gemäß Fig. 11 bildet die so hergestellte Elektretvorrichtung somit einen stabilen elektrostatischen, elektroakustischen Wandler. Bei der Anordnung gemäß Fig. 11 sind ein Abstandsstück 35, eine feste Elektrode 36 (leitfähiges Substrat), ein Transformator 37 und eine akustische Signalquelle 38 vorgesehen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren gemäß der Erfindung bietet den Vorteil, daß eine Elektretvorrichtung mit außerordentlich stabiler elektrischer Ladung ohne den elektrischen Ladungsstabilisierungsprozeß hergestellt werden kann, der bei der bisherigen Elektretherstellung unabdingbar war, wodurch die Lebensdauer der erfindungsgemäß hergestellten Elektretvorrichtung beträchtlich verlängert wird. Die Elektretvorrichtung kann ohne weiteres dadurch hergestellt werden, daß ein Prägestempel, dessen mit sehr feinen Unregelmäßigkeiten besetzte Oberfläche makroskopisch betrachtet im wesentlichen flach ist, an die Oberfläche eines dielektrischen Elektret-Ausgangsmaterials angepreßt und von dieser Oberfläche zurückgezogen wird, wodurch die Fertigungsvorgänge vereinfacht und die Ausstoßmenge erhöht werden. Die Verteilung einer elektrischen Ladung auf der Oberfläche der Elektretvorrichtung kann ohne weiteres durch Einstellung der Dichte gesteuert werden, mit welcher die winzigen konvexen und konkaven Bereiche über die Oberfläche der Elektretvorrichtung verteilt sind, so daß die Elektretvorrichtung ein gleichmäßiges Oberflächenpotential besitzen kann. Das Oberflächenpotential der Elektretvorrichtung kann außerdem einfach dadurch gesteuert werden, daß die Art des dielektrischen Ausgangsmaterials, die Werkstücke für den
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Prägestempel und die Größe des Drucks, mit welchem der Prägestempel gegen die Oberfläche des dielektrischen Ausgangsmaterials angepreßt wird, zweckmäßig gewählt werden.
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Claims (5)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Herstellung einer Elektretvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eines dielektrischen Elektret-Ausgangsmaterials unter Bildung von kleinsten bzw. winzigen gedehnten bzw. gestreckten und verdichteten Bereichen in dieser Oberfläche plastisch verformt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinsten gedehnten und verdichteten Bereiche dadurch ausgebildet werden, daß ein Druckverformungswerkzeug bzw. Prägestempel, der mit kleinsten bzw. winzigen konvexen und konkaven Bereichen versehen ist, gegen die Oberfläche des dielektrischen Elektret-Ausgangsmaterial angepreßt und dann von dieser Oberfläche zurückgezogen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des dielektrischen Materials, das mit den kleinsten gedehnten und verdichteten Bereichen versehen und im voraus negativ aufgeladen worden ist, mit positiv
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    ORIGINAL INSPECTED
    geladenen Teilchen bestrahlt bzw. beschossen (irradiated) und dadurch endgültig positiv aufgeladen wird.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung einer Elektretvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dielektrisches Elektret-Ausgangsmaterial mit einem leitfähigen Element laminiert bzw. beschichtet wird und daß ein Druckverformungswerkzeug bzw. Prägestempel, dessen Oberfläche mit zahlreichen kleinsten, konvexen und konkaven Bereichen besetzt ist, an die Oberfläche des Ausgangsmaterials angedrückt und von ihr zurückgezogen wird, so daß in dieser Oberfläche kleinste gedehnte und verdichtete Bereiche entstehen.
  5. 5. Verfahren zur Herstellung einer Elektretvorrichtung für einen elektroakustischen Wandler, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein leitfähiges Element mit einem eine Dicke von 50 150 μπι besitzenden Film aus einem Tetrafluoräthylen-Hexafluorpropylen-Copolymeren beschichtet wird und daß anschließend ein Prägestempel o.dgl., dessen Oberfläche pro cm2 mit 2000 bis 7500 kleinsten bzw. winzigen konvexen und konkaven Bereichen besetzt ist* mit einem Druck von 10-75 kg/cm2 an die Oberfläche des Copolymerfilsm angepreßt und sodann von ihr zurückgezogen wird.
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DE19792939397 1979-05-25 1979-09-28 Verfahren zur herstellung einer elektretvorrichtung Granted DE2939397A1 (de)

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DE2939397A1 true DE2939397A1 (de) 1980-12-04
DE2939397C2 DE2939397C2 (de) 1987-07-16

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