DE3039561A1

DE3039561A1 - Elektret und verfahren zu dessen herstellung sowie verwendung desselben

Info

Publication number: DE3039561A1
Application number: DE19803039561
Authority: DE
Inventors: Slavomir Wiktor Montreal Quebec Sapieha; Michael Robert Morelos Mexiko Wertheimer
Original assignee: Ecole Polytechnique de Montreal
Current assignee: Polyplasma Inc Montreal Quebec Ca
Priority date: 1979-10-19
Filing date: 1980-10-20
Publication date: 1981-07-02
Also published as: CA1141020A; JPH0157490B2; US4407852A; JPS56103415A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektreten, und zwar im einzelnen einen Elektreten aus einem Material, das während einer Plasmapolymerisation von dünnen Filmen gebildet worden ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung von Elektreten.

Elektrete und Verfahren zur Herstellung von Elektreten sind an sich bekannt. Elektrete haben viele bekannte Anwendungen, und es ist eine Anzahl von Elektreteinrichtungen vorgeschlagen worden. Z.B. werden Elektrete in weitem Umfang in Wandlern verwendet, und zwar insbesondere in Mikrofonen, in denen sie wegen ihrer ausgezeichneten elektroakustisehen Eigenschaften von besonderer Bedeutung sind. Andere Anwendungen umfassen Strahlungsdetektoren, Dosimeter, Filter, Gedächtnisspeichereinheiten, Vibrationsdetektoren, Feuchtigkeitsmesser, Druckmesser, elektrostatische Relais, Gleichstrom- und Wechselstrommotoren, Stromgeneratoren, Spannungsgeneratoren, Elektronenstrahlablenkeinrichtungen, biomedizinische Anwendungen, etc. Auf dem Gebiet der Herstellung von Elektreten sind beträchtliche Forschungen durchgeführt worden, und es sind verschiedenste Verfahren für die Herstellung von Elektroden vorgeschlagen und häufig kommerziell angewandt worden. Unter diesen Verfahren befindet sich auch das thermoelektrische Verfahren, bei dem gleichzeitig die Wärme und ein elektrisches Feld angewandt werden, das Sprühentladungsverfahren, und das Elektronenbombardementverfahren, in dem ein Elektronenstrahl auf eine dielektrische Folie fokussiert und beschleunigt wird, die dann während einer gewünschten Zeitdauer mit den Elektronen bombardiert wird. Einige Elektrete werden derart ausgebildet, daß das Material zwei Oberflächenladungen von entgegengesetzter Art auf entgegengesetzten Oberflächen trägt. Jedoch ist es möglich, einen

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"Monoladungs"-Elektreten zu erzeugen, wie beispielsweise unter Anwendung des Elektronenbombardementverfahrens. Dieses Elektronenbombardementverfahren hat mehrere Vorteile insofern, als es in hohem Maße reproduzierbar ist und man bis zu einem gewissen Grade die Tiefe der Ladung in dem Elektreten steuern kann. Ein Monoladungs-Elektret ist für gewisse Anwendungsfälle, einschließlich der Anwendung bei Wandlern, wünschenswert.

Wie bereits vorstehend erwähnt, haben die meisten Elektrete eine Ladung, die im wesentliche eine Oberflächenladung ist. Bei vielen Einrichtungen, in denen Elektrete verwendet werden, wäre es wünschenswert, die Ladung über die gesamte Dicke des Elektretfilms hinweg zu "verteilen", da dadurch ein größeres Ladungsvermögen für ein gegebenes Volumen erzielt werden würde.

Demgemäß sollen mit der vorliegenden Erfindung verbesserte Einrichtungen zur Verfügung gestellt werden, in denen Elektrete verwendet werden, worin der Elektret eine naheeu gleichförmige volumetrische Raumladung im Vergleich mit den konventionelleren Oberflächenladungselektreten hat.

Außerdem soll mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Elektreten zur Verfugung gestellt werden, der eine nahezu volumetrische Raumladung hat.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einer Einrichtung, in der ein Elektret verwendet wird, erfindungsgemäß ist ein solcher Elektret vorgesehen, der einen Film aus einem plasmapolymerisierten dielektrischen Material, das eine im wesentliche gleichförmige volumetrische Raumladung hat, umfaßt oder aus einem solchen Film besteht.

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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines Elektreten zur Verfügung gestellt, das die Verfahrensschritte des Vorsehens eines Substrats bzw. einer Unterlage und des Ablagerns bzw. Niederschiagens eines plasmapolymerisierten Materials auf der Unterlage bzw. dem Substrat umfaßt.

Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Wandler, der eine Unterstützungs- bzw. Rückplatte und einen dieser benachbarten Elektreten hat, erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der Elektret einen Film aus einem plasmapolymerisierten dielektrischen Material, das eine nahezu gleichförmige volumetrische Raumladung hat, umfaßt oder ein solcher Film ist.

Nach einen noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Wandler, der eine Unterstützungsbzv. Rückplatte, einen Elektreten auf einer Seite der Unterstützungs- bzw. Rückplatte, und eine Membran hat, erfindungsgemäß so ausgebildet, daß der Elektret einen Film aus einem plasmapolymerisierten dielektrischen Material, das eine nahezu gleichförmige volumetrische Raumladung hat, umfaßt oder ein solcher Film ist.

In näheren Einzelheiten umfassen die Elektre.te , die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, einen dünnen Film aus einem plasmapolymerisierten Material, das in konventioneller Weise auf einer Unterlage abgelagert worden ist. Wie bereits vorstehend erörtert wurde, ist die Plasmapolymerisation als solche an sich bekannt; ein Plasma ist ein teilweise ionisiertes Gas, das allgemein aus Ionen, Elektronen und neutralen Spezies bzw. Teilchen zusammengesetzt ist. Das Plasma kann mittels unterschiedlicher Techniken erzeugt werden; die am meisten benutzte Technik ist die Gasbzw. Glimmentladungstechnik, bei der freie Elektronen Energie von einem aufgeprägten elektrischen Feld ge-

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-8-Τ winnen und diese nachfolgend durch Zusammenstöße mit neutralen Molekülen in dem Gas verlieren. Die Frequenzen, die während der Plasmapolymerisation angewandt werden, liegen im Bereich zwischen O Hz und 30 GHz (Wechselstrom), wobei in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Frequenzen im Hörfrequenzbereich bis in den Mikrowellenbereich (50 Hz bis 10 GHz) angewandt werden. Im letzteren Fall wird zur Erzeugung des Plasmas zum Ausbilden des Elektreten in einem großen Volumen vorzugsweise eine Mikrowellenplasmaeinrichtung verwendet, wie sie in der Kanadischen Patentschrift 972,479 beschrieben ist.

Die Materialien, die für die Elektrete verwendet werden können, sind an sich bekannt, und es ist eine große Vielzahl von organischen, organometallisehen, und in einigen Fällen anorganischen Materialien bekannt, die polymerisiert werden können, um einen dünnen Film auf einer Unterlage, die in einer Gas- bzw. Glimmentladung angeordnet ist, auszubilden. Einer der Vorteile der Plasmapolymerisation besteht darin, daß Monomere nicht notwendigerweise reaktive funktioneile Gruppen haben müssen, um polymerisierbar zu sein. Infolgedessen konnten Äthan und Benzol leicht in einem Plasma polymerisiert werden.

Die funktioneilen Parameter des Polymerisationsprozesses zum Bilden des Elektreten hängen von vielen verschiedenen Faktoren ab. So hängt z.B. die Rate der Plasmapolymerisation von der Art des monomeren Gases, der Strömungsrate, dem Druck, der Leistung, der Unterlagentemperatur, der Frequenz, des Elektrodenspalts, und der Reaktor- bzw. Reaktionsgefäßkonfiguration ab. Diese Parameter sind an sich bekannt und brauchen hier nicht in näheren Einzelheiten erörtert zu werden.

Wie bereits erörtert wurde, können die Materialien, die

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bei der Herstellung der Elektre.te verwendet werden, aus vielen an sich bekannten dielektrischen Materialien ausgewählt werden. Grundsätzlich ist das dielektrische Material, wenn es plasmapolymerisiert werden kann, zur Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet; bevorzugte Materialien umfassen alle Dielektrika, die eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als oder gleich etwa 1O~ Siemens/cm haben, und zwar unter Einschluß aromatischer oder aliphatischer Kohlenwasserstoffe,der Halogenkohlenwasserstoffe, etc.

Der Elektret wird auf einer geeigneten Unterlage abgelagert, deren Material und Dicke entsprechend den an sich auf dem Fachgebiet bekannten Lehren variieren können. Wenn Elektroden angewandt werden, kann die Unterlage auf der Elektrode angebracht werden, und der Dampf wird darauf abgelagert, so daß er die Dünnfilmelektrete bildet, oder man kann einen dielektrischen Träger und eine dünne Metallelektrode verwenden.

In elektrodenlosen Verfahren, wie sie beispielsweise in der vorerwähnten Kanadischen Patentschrift angegeben sind, kann eine Unterlage in der Einrichtung angeordnet werden, auf welcher der Dünnfilmelektre.t gebildet wird.

Während der Bildung des Dünnfilmelektre.ten kann die Unterlage auf eine gewünschte Temperatur erwärmt oder abgekühlt werden, die zwischen der Temperatur von flüssigem Helium und 1000° C variieren kann. In ähnlicher Weise kann die Leistungsdichte entsprechend den im Film gewünschten Endeigenschaften variieren; diese Leistungsdichten können typischer - bzw. vorzugsweise im Bereich zwischen 0,001 Watt/cnr und 100 Watt/cnr liegen, wobei ein bevorzugter Bereich derjenige zwi-

sehen 0,01 und 10 Watt/cm³ ist.

Eine elektrische Vorspannung der Unterlage kann wünschenswert sein und wird in einigen Fällen, wie bei-

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-ΙΟΙ spielsweise in typischen kommerziellen Hochfrequenzgeneratoren durch die Benutzung der Elektroden in den Apparaturen erzielt. Auf diese Weise erzeugt eine mit Elektroden versehene Hochfrequenzeinrichtung, die eine positiv vorgespannte Elektrode und eine zweite Elektrode auf einem Schwebepotential hat, einen dünnen Film auf der positiven Elektrode, der elektrostatische Ladungen von negativem Vorzeichen hat. Bei Verwendung einer Mikrowellenplasmaerzeugungseinrlchtung derart, wie sie in der vorerwähnten Kanadischen Patentschrift beschrieben ist, wird ein Dünnfilmelektret erzeugt, der ein positives Vorzeichen bzw. eine Ladung mit positivem Vorzeichen hat. Die elektrostatische Ladung auf dem Elektreten kann durch entsprechende Änderungen in der Art der Einrichtung und der Vorspannung des Films variiert werden; in der Mikrowelleneinrichtung können vorspannende bzw. vorgespannte Elektroden verwendet werden.

Gemäß einem besonderem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der plasmapolymerisierte Elektretfilm weiter mittels konventioneller Verfahren behandelt werden. So kann der Film gewünschtenfalls einer Corona- bzw. Sprühentladung oder einer ähnlichen Behandlung unterworfen werden. Außerdem kann der plasmapolymerisierte Elektretfilm in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform aus einem polaren Material gebildet werden, wodurch der Film auf einer elektrisch vorgespannten, geheizten Unterlage abgelagert werden kann, oder der Film kann nachfolgend einer thermoelektrisehen Behandlung ausgesetzt werden, in der der Film erhitzt wird, einem elektrischen Feld ausgesetzt wird, und dann gekühlt wird, während er sich unter dem Einfluß des Feldes befindet. Weiterhin kann bei der Bildung des Films ein magnetisches Feld dazu verwendet werden, die Verteilung der Leistungsdichte in der Gas- bzw. Glimmentladung abzuwandeln.

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Der plasmapolymerisierte Elektretfilm braucht nicht notwendigerweise eine gleichförmige Dicke zu haben. Tatsächlich k&nn es für gewisse Anwendungen wünschenswert sein, daß die Dicke des Films an gewünschten Stellen variiert. Aufgrund der gleichförmigen Volumenverteilung der Ladungen in der gesamten Dicke des Films kann das elektrostatische Potential an unterschiedlichen Stellen auf dem Film dadurch verändert werden, daß man lediglich die Dicke desselben verändert.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Elektret von einem "geschichteten" Aufbau gebildet werden, indem mehrere Schichten desselben unterschiedliche plasmapolymerisierte Filme sind, die aufeinander abgelagert worden sind. Auf diese Weise kann das ^wSchichtmaterial" so hergestellt werden, das es die gewünschten Eigenschaften hat.

Wie vorstehend erwähnt, ist der gemäß der vorliegenden Erfindung gebildete Elektret für viele Verwendungen geeignet. Eine kommerziell wichtige Hauptanwendung des Elektreten erfolgt auf dem Wandlergebiet, das insbesondere elektroakustische und elektromechanische Wandler umfaßt. Insbesondere ist ein Elektret gemäß der vorliegenden Erfindung besonders für die Verwendung in Mikrofonen oder ähnlichen Wandlern geeignet. So wird in einer Art eines Wandlers die nichtmetallisierte Oberfläche eines Folienelektreten in der Nähe einer Rückplatte angeordnet, wobei ein flacher, durch starre erhabene Stellen auf der Rückplattenoberfläche, die entweder eine Metallscheibe oder ein mit Metall beschichtetes Dielektrikum ist, gesteuerter bzw. festgelegter Luftspalt belassen wird. Der Spalt ist mittels schmaler Löcher, die durch die Rückplatte hindurchgehen, mit einem größeren Lufthohlraum verbunden. Eine Membran aus geeignetem Material (beispielsweise Teflon bzw. Polytetrafluoräthylen) wird mit einer geeigneten Ladung

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versehen. Das Elektretmikrofon arbeitet infolgedessen als ein Kondensatormikrofon mit einem festen Dielektrikum.

In weiteren an sich bekannten Abwandlungen wird eine metallische Rückplatte mit einer Elektretfolie (Film) beschichtet, während eine Membran aus einem Material, das nur die erforderlichen physikalischen bzw. physischen Eigenschaften zu haben braucht, über die Rückplatte gespannt wird. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß man die Membran nur hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften auswählen kann und nicht wegen ihrer Eigenschaften als ein Elektret. Ein "Druck-Zugⁿ-Wandler, in dem monogeladene Elektrete verwendet werden, ist an sich bekannt. Derartige Wandler ermöglichen große dynamische Elektre.tauslenkungen und sind für die Messung oder Erzeugung von akustischen Signalen großer Amplitude geeignet.

Elektrete gemäß der vorliegenden Erfindung haben Ladungen, die unter den richtigen Umständen nur sehr langsam abklingen. Insbesondere Elektretfilme, die im Mikrowellenbereich plasmapolymerisiert worden sind, haben eine sehr langsame bzw. niedrige Abklingrate einschließlich einer anfänglichen langsamen bzw. niedrigen Abklingrate.

Der Elektre.t nach der vorliegenden Erfindung kann in allen obigen Konfigurationen ausgeführt werden. 30

In näheren Einzelheiten wurden plasmapolymerisierte Elektretfilme aus mehreren unterschiedlichen "Monomeren" einschließlich Hexamethyldisiloxan (HMDSO), Silan (SiH^), Äthylen, Styrol, Tetrafluoräthylen und anderer hergestellt.

Es wurden drei Arten von Plasmaeinrichtungen zur Her-

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stellung der vorliegenden Filme verwendet: eine mit Elektroden versehene Hör- (50 Hz bis 45 KHz) und Hochfrequenz- (10 MHz) Einrichtung, wobei die Probenunterlagen (Aluminiumfolie) auf der vorgespannten Elektrode angebracht wurden. Die zweite Einheit war eine elektrodenlose "Großvolumen-Mikrowellenplasma" (LMP) Einrichtung (wie in der Kanadischen Patentschrift 972 479 angegeben), die bei 2,45 GHz arbeitet. Im Falle dieser letzteren Einheit konnte die Unterlagentemperatur von Raumtemperatur bis zu einigen 100°C variiert werden; es wurden Filme entweder auf einer Aluminiumfolie (bei 25°C) oder auf einem 50 /um dicken "Kapton"-Blatt (bei 25⁰C oder bei 250⁰C) abgelagert. Die Filmdicken, die von großer Wichtigkeit sind, wurden sorgfältig mittels Mehrstrahlinterferometrie auf Referenzunterlagen aus Glas bestimmt und außerdem gravimetrisch unter Verwendung von Dichtewertenverifiziert, die mittels Untersuchungen bestimmt wurden, welche im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt worden sind. Abgesehen von der Entladungsfrequenz und der Unterlagentemperatur, die bereits erwähnt worden sind, waren andere Herstellungsparameter, die Leistung (oder Leistungsdichte), die in dem Plasma absorbiert wurde (ungefähr 0,1 Watt/cm ) und der "Monomer"-Druck (typischerweise wenige Bruchteile eines Torr bzw. wenige Torr).

Nachfolgend auf die Gas- bzw. Glimmentladungspolymerisation wurden die Filme aus dem Reaktor bzw. Reaktionsgefäß herausgenommen und an die Atmosphäre gebracht und Oberflächenpotential- oder thermisch angeregten Strom- (TSC) sowie thermisch angeregten Spannungsabfall- (TSVD) Messungen unterworfen, wobei bei ersteren das statische Elektrodensondenverfahren benutzt wurde.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand der Figuren 1 bis

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-14-3 der Zeichnung näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Kurvendarstellung, in der das Oberflächenpotential (V) in Abhängigkeit von der Dicke aufgetragen ist, und zwar für einen Plasmapolymerisierten Film; wobei sich der obere Teil auf Filme bezieht, die mittels Mikrowellenentladung hergestellt worden sind, wogegen sich der untere Teil auf Filme bezieht, die in einer Hochfrequenzentladung hergestellt worden sind;

Fig. 2- eine Kurvendarstellung, in der V (Oberflächenpotential) in Abhängigkeit von d² (Filmdicke) für die in Fig. 1 dargestellten Daten aufgetragen ist; und

Fig. ;5 eine Kurvendarstellung des Oberflächenpotentialls (V) und eines thermisch angeregten Stroms I in Abhängigkeit von der Temperatur für eine 8000 & - Dicke HMDSO-Probe.

Die Oberflächenpotentialmessungen zeigen, daß mittels Plasmapolymerisation hergestellte dünne Filme elektrostatische Ladungen enthalten. Beispielsweise wurde gefunden, daß die HMDSO-Filme, die in der Hochfrequenzeinrichtung mit vorgespannten Elektroden erzeugt worden waren, Ladungen von entgegengesetztem (negativem) Vorzeichen gegenüber denjenigen hatten, die in dem Mikrowellenplasma hergestellt worden waren. Das ist in Figur 1 dargestellt. Während die negative Ladung anfänglich exponentiell abklingt (Zeitkonstante« 14 Min.) klingen beide Arten von Ladungen nachfolgend ziemlich langsam ab, und es kann ein Restoberflächenpotential von mehreren Volt selbst einige Monate nach der PoIymerisation beobachtet werden. Obwohl die Figur 1 relativ niedrige Oberflächenpotentiale zeigt, wurden Werte von bis zu 185 V unter angemessenen Herstellungsbedin-

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-15-gungen erzielt.

Von beträchtlichem Interesse ist die Abhängigkeit des Oberflächenpotentials von der Probendicke: die allgemeine Lösung der Poissonschen Gleichung:

d²V . - -3 (X) (D

dx² ε¹

worin X die Dickenkoordinate,·? (X) die Raumladungs dichte und £' die absolute Dielektrizitätskonstante des Dielektrikums ist, ist

^v°*T (v⁺1" /; ^S(xi)dXl) worin d die Filmdicke bedeutet.

In dem Fall, in dem der dielektrische Film nur eine Oberflächenladung (der Dichte S ₀) hat, verschwindet ^ der zweite Avisdruck in der Klammer, wohingegen die Gleichung (2), dann, wenn das Dielektrikum nur eine gleichförmige, volumetrische Raumladung % enthält, die folgende Form annimmt:

γ _ S ο ,2

2 ε¹

In Figur 2 ist das Oberflächenpotential in Abhängigkeit 2
von d für die HMDSO-Proben von Figur 1 aufgetragen. Da die Kurve linear ist und durch den Nullpunkt geht, kann gemäß der Gleichung (3) geschlossen werden, daß der Film eine gleichförmige volumetrische Raumladung enthält. Die kontinuierlichen Linien durch die Datenpunkte in Figur 2 und die parabolischen Kurven in Figur 1 entsprechen der Gleichung (3), in der -£— =2,5

£q

ist und worin angemessene Werte für $_o substituiert worden sind. Auf dieser Basis wurde gefunden, daß sich

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-16-

für Mikrowellen- und Hochfrequenzfilme jeweils S = + 4,5 x 10 und -6,4 χ 10 ^? Elektronenladungen pro cnr ergeben. Für eine 2000 Ä - dicke Probe würde ein entsprechendes Oberflächenpotential für eine Oberflächenladungsdichte von

6 ο

erhalten werden.

* 10~⁸ C cm"²

Qualitativ entsprechende Ergebnisse wurden im Falle von Filmen erzielt, die aus anderen "Monomeren" gebildet worden sind. Es wurden thermisch angeregte Spannungsabklingmessungen (TSVD-Messungen) und thermisch angeregte Strommessungen (TSC-Messungen) an HMDSO-Proben ausgeführt. Figur 3 zeigt beide Arten von Messungen an einem typischen 8000 S dicken HMDSO-FiIm. Man sieht, daß eine merkliche Entladung bei etwa 100⁰C beginnt, aber eine eingefangene Entladung kann noch in der Nähe

ο

von 220 C nachgewiesen werden; eine Probe, die während zwei Stunden isotherm auf 16O°C gehalten wurde, verlor nur ungefähr 50 % ihrer anfänglichen Ladung. Das Spektrum der thermisch angeregten Strommessungen bzw. das TSC-Spektrum zeigt eine einzige, breite Spitze, deren Mitte bei etwa 16O°C liegt, d.h. in der Nähe des Infexionspunkts bzw. des eingefügten Punkts der durch thermisch angeregte Spannungsabklingmessungen ermittelten Kurve bzw. der TSVD-Kurve.

Die Formen der beiden Kurven in Figur 3 legen eine breite Verteilung der Ladung in Fang bzw. Sperrstellen in PP-HMDSO nahe, anstatt auf wenige diskrete Fangbzw. Sperrniveaus hinzuweisen, die üblicherweise im Falle von konventionellen polymerischen Elektreten beobachtet werden.

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Plasinapolymerfilme, die mittels Hochfrequenz-Gas- bzw. Glimmentladungen erzeugt worden sind, enthalten gleichförmig verteilte volumetrische Raumladungen; das ist im Gegensatz zu konventionellen Polymerelektretfolien, die mittels Corona- bzw. Sprühentladungs- oder Elektronenstrahl-Ladung erzeugt worden sind, bei denen die Raumladung der Tendenz unterliegt, auf eine flache Tiefe innerhalb der Oberfläche, typischerweise wenige Mikrometer oder weniger, beschränkt eu sein.

Das Vorhandensein von Raumladungen in den vorliegenden bzw. erfindungsgemäßen Plasmapolymerfilmen ist mit den angenommenen Mechanismen der Plasmapolymerisation kompatibel, die eine Reaktion von ionischen oder radikalionischen Arten bzw. Teilchen, welche in dem Plasma erzeugt worden sind, beinhalten. Die plasmapolymerisierten Filme werden in einem Elektretzustand hergestellt, der bezüglich der Zeit und der Umgebungsbedingungen ziemlich stabil ist, und die Ladungsdichten sind vergleichbar mit den in konventionellen polymerischen Elektreten erzielten Ladungsdichten.

Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung Elektrete, Mit der Erfindung wird ein Elektret zur Verfügung gestellt, der erfindungsgemäß einen Film aus plasmapolymerisiertem dielektrischen Material umfaßt oder einer ist, der bzw. das eine volumetrische Raumladung hat.

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Claims

PATENTANWÄLTE

DR. WALTER KRAUS DIPLOMCHEMIKER · DR-ING. ANNEKATE WEISERT DIPL-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE IRMGARDSTRASSE 15 · D-8OOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/797077-797078 · TELEX 05-212156 kpatd

TELEGRAMM KRAUSPATENT

2727 JS/br

ECOLE POLYTECHNIQUE CAMPUS DE L'UNIVERSITE DE ' MONTREAL Montreal / Kanada

Elektret und Verfahren zu dessen Herstellung sowie Verwendung desselben

Patentansprüche

1/ Elektret, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektret einen Film aus einem plasmapolymerisierten dielektrischen Material, das eine volumetrische Raumladung hat, umfaßt oder ist.
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2. Elektret nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film bei einer Frequenz zwischen 0 Hz und 30 GHz plasmapolymerisiert ist.

3. Elektret nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz im Mikrowellenfre-

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quenzbereich liegt.

4. Elektret nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Film bei einer Leistungsdichte von zwischen 0,01 Watt/cm und 10 Watt/cnr plasmapolymerisiert ist.

5. Elektret nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das plasmapolymerisierte dielektrische Material aus Hexamethyldisiloxan hergestellt worden ist.

6. Elektret nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektret aus einem Kohlenwasserstoff- oder Halogen- bzw. Halogenkohlenwasserstoffmaterial gebildet ist.

7. Elektret nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektret zur Erzielung einer gewünschten Eigenschaft einen aus unterschiedlichen Materialien gebildeten Mehrschicht-Schichtstoff umfaßt oder ein solcher Mehrschicht-Schichtstoff ist.

8. Elektret nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß der Film eine Dicke zwischen 100 A und 25 /um hat.

9. Verfahren zum Herstellen eines Elektreten, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte des Vorsehens einer Unterlage und des Ablagerns eines plasmapolymerisierten Materials auf dieser Unterlage.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch g e k e η η zeichnet , daß der Verfahrensschritt des Ablagerns des plasmapolymerisierten Materials den Ver-

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fahrensschritt umfaßt, daß man die Unterlage einem Plasma mittels einer Mikrowellenplasmaeinrichtung aussetzt bzw. einem Plasma, das mittels einer Mikrowelleneinrichtung erzeugt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es den Verfahrensschritt des elektrischen Vorspannens der Unterlage umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß es den Verfahrensschritt des Heizens oder Kühlens der Unterlage, wenn die Unterlage dem Plasma ausgesetzt wird bzw. ist, umfaßt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß es den weiteren Verfahrensschritt des Aussetzens des plasmapolymerisierten Materials einer Corona- bzw. Sprühentladungsbehandlung oder einer Elektronenstrahlladung umfaßt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13» dadurch gekennzeichnet , daß das plasmapolymerisierte Material ein polares Material umfaßt oder ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η zeichnet, daß es den Verfahrensschritt umfaßt, daß man das plasmapolymerisierte Material einer Polarisation sbehandlung bei erhöhter Temperatur unterwirft.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15» dadurch gekennzeichnet , daß die Mikrowellenplasmaeinrichtung eine Leistungsdichte hat, die zwischen 0,01 und 10 Watt/cnr beträgt.

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-ΑΙ 17· Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das plasmapolymerisierte Material aus Hexamethyldisiloxan hergestellt worden ist.

18. Verwendung eines Elektreten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Wandler, der eine Rückplatte und einen dieser benachbarten Elektreten aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß der Elektret einen Film aus einem plasmapolymerisierten dielektrischen Material, das eine volumetrische Raumladung hat, umfaßt oder ein solcher Film ist.

19· Verwendung eines Elektreten gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Wandler, der eine Rückplatte umfaßt, sowie einen Elektreten auf einer Seite der Rückplatte, und eine Membran, dadurch g e k e η η zei chnet, daß der Elektret einen Film aus einem plasmapolymerisierten dielektrischen Material, das eine volumetrische Raumladung hat, umfaßt oder ein solcher Film ist.

20. Verwendung eines Elektreten nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einer Einrichtung, in der ein Elektret verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektret einen Film aus einem plasmapolymerisierten dielektrischen Material, das eine volumetrische Raumladung hat, umfaßt oder ein solcher Film ist.

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