DE3634484A1 - Wandlerplatte fuer piezoelektrische wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wandlerplatte für piezoelektri­ sche, elektroakustische Wandler mit einer auf einem Träger aufgebrachten beidseitig mit Elektroden versehenen piezo­ elektrischen Schicht, wobei der Träger in seinem Randbereich in einem Gehäuse gelagert ist.

Wandlerplatte für piezoelektrische Wandler sind durch eine Vielzahl von Druckschriften bekannt. Diese Wandler werden in zunehmendem Maße in modernen Fernsprechern eingesetzt, da sie sich durch einen ausgeglichenen Frequenzgang und einer hohen Betriebssicherheit auszeichnen.

So ist beispielsweise durch die europäische Patentanmeldung 00 69 824 eine Wandlerplatte bekannt, deren Träger aus Metall besteht. Auf diesem Träger ist ganzflächig einseitig eine Klebeschicht aufgebracht. Die piezoelektrische Schicht ist beidseitig mit Elektroden versehen und durch die Klebeschicht fest mit dem Träger verbunden. Zu den Elektroden geführte An­ schlußbändchen dienen zur elektrischen Kontaktierung mit den Elektroden.

In Verbindung mit modernen stark isolierenden Materialien wird man immer häufiger mit elektrostatischer Entladung (ESD-electrostatic discharging) konfrontiert. Die elektrosta­ tische Aufladung rührt zumeist von der modernen Ausstattung von Räumen, z.B. Teppichböden aus Kunststoff, her. Aufgela­ dene Personen werden mit einem mehr oder weniger heftigen Stromschlag belastet, wenn sie geerdete oder leitende Gegen­ stände berühren bzw. wenn sie Gegenstände berühren, deren Durchschlagsfestigkeit geringer als die Aufladespannung ist. Außerdem entsteht bei der Entladung der Personen mit einem hohen Strom ein starkes elektromagnetisches Feld, was in elektrischen Geräten Spannungen induzieren kann, die ihrer­ seits zu Störungen in der Funktionsweise der Geräte führen können.

Um diesem Übel abzuhelfen, fordert man im allgemeinen eine höhere Durchschlagsfestigkeit. Da bekannte Wandlerplatten einen metallischen Träger aufweisen, könnte man beispiels­ weise die Durchschlagsfestigkeit durch Vergrößern des Abstan­ des zur Außenkante des Fernsprechers, insbesondere des Hand­ apparatekörpers erhöhen. Diese Maßnahme stößt naturgemäß je­ doch rasch auf bauliche Grenzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wandlerplatte aufzuzeigen, mit der eine wesentliche Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit ohne konstruktive Änderungen im aufnehmenden Gehäuse möglich ist.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Träger aus einem nichtmetallischem Material, insbesondere einem Kunststoff besteht.

Mit dieser Maßnahme können hohe Durchschlagsfestigkeiten er­ zielt werden. Die Dicke des Trägers ist jedoch so zu dimensionieren, daß je nach Kunststoffmaterial (ϕ, E) die Grundresonanz erhalten bleibt. Es wurden Untersuchungen mit einem handelsüblichen Epoxid-Material durchgeführt, dessen Dichte und Elastizitätsmodul niedriger ist als die der im allgemeinen verwendeten Aluminium-Legierung. Die Folge ist, daß der Träger demnach etwas dicker sein muß als die bisher verwendete Aluminiumplatte.

Wegen der gegenüber Aluminium größeren inneren Reibung des Kunststoffmaterials ist das Schwingungsverhalten der Wandler­ platte besser bedämpft und man erhält ausgeglichenere Fre­ quenzgänge. Insbesondere ist auch die Überhöhung bei der Oberschwingung niedriger als bei der bekannten Trägerplatte aus Metall, was für die Frequenzbegradigung positiv ist. So kann die durch die DE-OS 28 31 411 bekannte Dämpfungsscheibe im Vorraum der Wandlerplatte entfallen.

Es hat sich herausgestellt, daß es zweckmäßig ist, wenn der Temperaturkoeffizient des Kunststoffes annähernd gleich dem Temperaturkoeffizient der piezoelektrischen Schicht ist.

Die Temperaturabhängigkeit der bekannten Wandlerplatte mit dem Träger aus Metall ist wegen des relativ starken Bimetall­ effekts sehr groß, so daß diesbezügliche Forderungen hin­ sichtlich der Empfindlichkeitsänderungen vieler Fernmelde­ verwaltungen nicht erfüllt werden können. Bei entsprechender Wahl des Trägermaterials aus Kunststoff mit einem ähnlichen Temperaturkoeffizient wie die piezoelektrische Schicht kann das Temperaturverhalten wesentlich verbessert werden.

Derzeit kann die Klebung zwischen piezoelektrischer Schicht und dem Träger nur indirekt kontrolliert werden, beispiels­ weise durch einen Biegetest. Stellen schlechter Klebung wer­ den nicht erkannt. Solche können jedoch zu zusätzlichen Streuungen in den übertragungstechnischen Daten führen oder aber auch zu schlechterer Umweltbeständigkeit.

Es ist daher zweckmäßig, wenn der Kunststoff durch ein durch­ sichtiges Material gebildet ist. Bei einer derartigen Wahl kann an der kompletten Wandlerplatte ohne Zerstörung optisch festgestellt werden, ob die Klebung über die ganze Fläche gleichmäßig ist.

Wie bereits eingangs erwähnt, wird die elektrische Kontak­ tierung der Wandlerplatte mittels Bändchen vorgenommen. Diese Bändchen beeinträchtigen jedoch in hohem Maße die Betriebs­ sicherheit, da sie häufig brachen. Der neuartige Träger aus Kunststoff eignet sich nun für eine andere Technik der Kon­ taktierung. Vorteilhaft ist es, daß auf dem Träger Leiter­ bahnen aufgebracht sind, die zu den Elektroden der piezo­ elektrischen Schicht geführt sind.

An den freien Enden der Leiterbahnen kann dann zweckmäßiger­ weise zur Kontaktierung ein Leitgummi anliegen, der auch Be­ standteil der Lagerung sein kann. Auf dem Träger aus Kunst­ stoff lassen sich mit einfachen Fertigungsverfahren bei­ spielsweise durch Siebdruck Leiterbahnen aus Graphit auf­ bringen, so daß auch eine Durchkontaktierung an der Ein­ spannstelle der schwingenden Wandlerplatte möglich wird.

Im folgenden sei die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.

Es zeigen

FIG 1 einen Querschnitt durch eine Wandlerplatte, die in ei­ nem Gehäuse angeordnet ist FIG 2 eine Draufsicht auf die Wandlerplatte.

In den FIG ist eine Wandlerplatte dargestellt, die aus dem Träger 1 aus Kunststoff besteht. Auf diesem Träger ist ganz­ flächig eine Klebeschicht 2 angeordnet. Mit der Klebeschicht 2 verbunden ist eine piezoelektrische Schicht 3, die beid­ seitig mit Elektroden 4, 5 versehen ist. Zur elektrischen Kontaktierung an die Elektroden sind auf dem Träger Leiter­ bahnen 6, 7 aufgebracht. Die Leiterbahn 6 ist zur Elektrode 5 geführt. Das Ende der Leiterbahn 7 steht mit der Elektrode 4 über eine Durchkontaktierung 8 elektrisch in Verbindung.

Der Randbereich der Wandlerplatte ist zwischen Lagerkörpern 9, 10 eingespannt zwischen den Gehäuseteilen 11, 12 gehalten. Zur Kontaktierung der freien Enden der Leiterbahnen 6, 7 ist ein Leitgummi 13 vorgesehen, dessen Anschlüsse 14 mit wei­ teren elektrischen Einrichtungen in Verbindung stehen.

Claims (5)

1. Wandlerplatte für piezoelektrische, elektroakustische Wandler mit einer auf einem Träger aufgebrachten beidseitig mit Elektroden versehenen piezoelektrischen Schicht, wobei der Träger in seinem Randbereich in einem Gehäuse gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) aus einem nichtmetallischen Material, insbeson­ dere einem Kunststoff besteht.

2. Wandlerplatte nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Temperaturkoeffizient des Kunststoffes annähernd gleich dem Temperaturkoeffizient der piezoelektrischen Schicht (3) ist.

3. Wandlerplatte nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kunststoff durch ein durchsichtiges Material gebildet ist.

4. Wandlerplatte nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auf dem Träger (1) Leiter­ bahnen (6, 7) aufgebracht sind, die zu den Elektroden (4, 5) der piezoelektrischen Schicht (3) geführt sind.

5. Wandlerplatte nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den freien Enden der Leiterbahnen zur Kontaktierung ein Leitgummi (13) anliegt.