JPH0157490B2 - - Google Patents
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- JPH0157490B2 JPH0157490B2 JP55146744A JP14674480A JPH0157490B2 JP H0157490 B2 JPH0157490 B2 JP H0157490B2 JP 55146744 A JP55146744 A JP 55146744A JP 14674480 A JP14674480 A JP 14674480A JP H0157490 B2 JPH0157490 B2 JP H0157490B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05D1/00—Processes for applying liquids or other fluent materials
- B05D1/62—Plasma-deposition of organic layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエレクトレツト、さらに詳しくは、プ
ラズマ重合において形成された材料からなる薄膜
のエレクトレツトならびに該エレクトレツトの製
造方法に関する。
ラズマ重合において形成された材料からなる薄膜
のエレクトレツトならびに該エレクトレツトの製
造方法に関する。
エレクトレツト及びエレクトレツトの製造方法
は公知である。エレクトレツトには多くの既知の
用途があり、これまで多くのエレクトレツト装置
が提案されている。たとえば、エレクトレツトは
トランスデユーサ、特に、優れた電気音響特性で
有名なマイクロホンに広く用いられている。エレ
クトレツトの他の用途としては、たとえば、放射
線検出器、線量計、フイルター、記憶装置、振動
計、湿度計、圧力計、静電リレー、直流及び交流
電動機、電流発生機、電圧発生機、電子ビーム偏
向器、生物医学的用途等が挙げられる。エレクト
レツトの製造はこれまで重要な研究主題であり、
種々の製造方法が提案されており、最近ではこれ
らの方法が商業的に使用されている。これらの方
法には、熱及び電界の同時適用を利用する熱電
法；コロナ放電法；ならびに、電子ビームを誘電
箔にむかつて集束及び加速し、次いでこの誘電箔
に所望の時間電子を衝撃させる電子衝撃法があ
る。いくつかのエレクトレツトは、材料が反対表
面に反対の性質の２種の表面電荷を有するように
形成される。しかしながら、たとえば電子衝撃法
を用いて「単電荷」エレクトレツトを製造するこ
ともできる。この衝撃法は、非常に再現性があり
且つある程度はエレクトレツト中の荷電深度を調
節できる点でいくつかの利点を有する。単電荷の
エレクトレツトは、トランスデユーサを含むいく
つかの用途に望ましい。
は公知である。エレクトレツトには多くの既知の
用途があり、これまで多くのエレクトレツト装置
が提案されている。たとえば、エレクトレツトは
トランスデユーサ、特に、優れた電気音響特性で
有名なマイクロホンに広く用いられている。エレ
クトレツトの他の用途としては、たとえば、放射
線検出器、線量計、フイルター、記憶装置、振動
計、湿度計、圧力計、静電リレー、直流及び交流
電動機、電流発生機、電圧発生機、電子ビーム偏
向器、生物医学的用途等が挙げられる。エレクト
レツトの製造はこれまで重要な研究主題であり、
種々の製造方法が提案されており、最近ではこれ
らの方法が商業的に使用されている。これらの方
法には、熱及び電界の同時適用を利用する熱電
法；コロナ放電法；ならびに、電子ビームを誘電
箔にむかつて集束及び加速し、次いでこの誘電箔
に所望の時間電子を衝撃させる電子衝撃法があ
る。いくつかのエレクトレツトは、材料が反対表
面に反対の性質の２種の表面電荷を有するように
形成される。しかしながら、たとえば電子衝撃法
を用いて「単電荷」エレクトレツトを製造するこ
ともできる。この衝撃法は、非常に再現性があり
且つある程度はエレクトレツト中の荷電深度を調
節できる点でいくつかの利点を有する。単電荷の
エレクトレツトは、トランスデユーサを含むいく
つかの用途に望ましい。
前述の通り、大抵のエレクトレツトは、本質的
に表面電荷であるものを有する。エレクトレツト
を用いる多くの装置に関しては、エレクトレツト
膜の厚み全体にわたつて電荷を「分布」させるの
が望ましい。これは所定の体積あたりのより大き
い電荷容量が得られるためである。
に表面電荷であるものを有する。エレクトレツト
を用いる多くの装置に関しては、エレクトレツト
膜の厚み全体にわたつて電荷を「分布」させるの
が望ましい。これは所定の体積あたりのより大き
い電荷容量が得られるためである。
この明細書において使用する「体積電荷」なる
用語は、従来の大抵のエレクトレツトの有するよ
うな表面電荷、言い換えればエレクトレツトの厚
みの限られた部分、すなわち表面から一定の深さ
までに限られて分布する電荷と対照的に、エレク
トレツトの厚み全体、すなわちエレクトレツトの
体積全体にわたつて分布する電荷を意味する。
用語は、従来の大抵のエレクトレツトの有するよ
うな表面電荷、言い換えればエレクトレツトの厚
みの限られた部分、すなわち表面から一定の深さ
までに限られて分布する電荷と対照的に、エレク
トレツトの厚み全体、すなわちエレクトレツトの
体積全体にわたつて分布する電荷を意味する。
従つて、本発明の目的は、従来の表面電荷エレ
クトレツトに比べるとほとんど均一な体積電荷を
有するエレクトレツトを用いる改良装置を提供す
ることにある。
クトレツトに比べるとほとんど均一な体積電荷を
有するエレクトレツトを用いる改良装置を提供す
ることにある。
本発明の目的はまた、ほとんど均一な体積電荷
を有するエレクトレツトの製造方法を提供するこ
とにある。
を有するエレクトレツトの製造方法を提供するこ
とにある。
本発明の一面によれば、エレクトレツトが実質
的に均一な体積電荷を有するプラズマ重合された
誘電材料のフイルムを含んでなることを特徴とす
る、エレクトレツトを用いる装置が提供される。
的に均一な体積電荷を有するプラズマ重合された
誘電材料のフイルムを含んでなることを特徴とす
る、エレクトレツトを用いる装置が提供される。
本発明の別の一面によれば、支持体を準備し、
そして該支持体上にプラズマ重合材料を付着せし
める工程を含んでなるエレクトレツトの製造方法
が提供される。
そして該支持体上にプラズマ重合材料を付着せし
める工程を含んでなるエレクトレツトの製造方法
が提供される。
本発明のさらに別の一面において、エレクトレ
ツトがほとんど均一な体積電荷を有するプラズマ
重合された誘電材料の膜を含んでなることを特徴
とする、バツクプレート及び該バツクプレートに
隣接したエレクトレツトを有するトランスデユー
サが提供される。
ツトがほとんど均一な体積電荷を有するプラズマ
重合された誘電材料の膜を含んでなることを特徴
とする、バツクプレート及び該バツクプレートに
隣接したエレクトレツトを有するトランスデユー
サが提供される。
本発明のさらに別の一面において、エレクトレ
ツトがほとんど均一な体積電荷を有するプラズマ
重合誘電材料の膜を含んでなることを特徴とす
る、バツクプレート、該バツクプレートの片面上
のエレクトレツト及び振動板を含むトランスデユ
ーサが提供される。
ツトがほとんど均一な体積電荷を有するプラズマ
重合誘電材料の膜を含んでなることを特徴とす
る、バツクプレート、該バツクプレートの片面上
のエレクトレツト及び振動板を含むトランスデユ
ーサが提供される。
より詳細に述べれば、本発明に従つて製造され
たエレクトレツトは、常法に従つて支持体上に付
着せしめられたプラズマ重合材料の薄膜を含んで
なる。前述の通り、プラズマ重合自体は公知であ
り、プラズマとは、一般にイオン、電子及び中性
種からなる部分イオン化ガスである。プラズマは
種々の方法で発生させることができる。よく使用
される方法は、グロー放電法である。グロー放電
法においては、自由電子は課された電界からエネ
ルギーを得、次いでガス中の中性分子との衝突に
よつてエネルギーを失う。プラズマ重合において
用いられる周波数は０Hz乃至30GHz（a.c.）の範
囲にあり、本発明の好ましい態様においては可聴
周波数からマイクロ波までの周波数（50Hz乃至
30GHz）が用いられる。後者の場合には、カナダ
国特許第972479号明細書に開示されたような大容
量のマイクロ波プラズマ装置中でエレクトレツト
を形成するためにプラズマを発生させるのが好ま
しい。
たエレクトレツトは、常法に従つて支持体上に付
着せしめられたプラズマ重合材料の薄膜を含んで
なる。前述の通り、プラズマ重合自体は公知であ
り、プラズマとは、一般にイオン、電子及び中性
種からなる部分イオン化ガスである。プラズマは
種々の方法で発生させることができる。よく使用
される方法は、グロー放電法である。グロー放電
法においては、自由電子は課された電界からエネ
ルギーを得、次いでガス中の中性分子との衝突に
よつてエネルギーを失う。プラズマ重合において
用いられる周波数は０Hz乃至30GHz（a.c.）の範
囲にあり、本発明の好ましい態様においては可聴
周波数からマイクロ波までの周波数（50Hz乃至
30GHz）が用いられる。後者の場合には、カナダ
国特許第972479号明細書に開示されたような大容
量のマイクロ波プラズマ装置中でエレクトレツト
を形成するためにプラズマを発生させるのが好ま
しい。
エレクトレツトに用いられる材料は公知であ
る。多種の有機、有機金属及び場合によつては無
機材料が知られており、これらはグロー放電中に
置かれた支持体上に薄膜を形成するために重合さ
せることができる。プラズマ重合の利点の１つ
は、モノマーが重合可能な反応性官能基を必ずし
も有する必要がないことである。たとえば、エタ
ンとベンゼンはプラズマ中では容易に重合され
た。
る。多種の有機、有機金属及び場合によつては無
機材料が知られており、これらはグロー放電中に
置かれた支持体上に薄膜を形成するために重合さ
せることができる。プラズマ重合の利点の１つ
は、モノマーが重合可能な反応性官能基を必ずし
も有する必要がないことである。たとえば、エタ
ンとベンゼンはプラズマ中では容易に重合され
た。
エレクトレツトを形成するための重合方法の機
能的パラメーターは、多くの異なつた要因に依存
する。従つて、たとえば、プラズマ重合速度は、
モノマーガスの性質、流速、圧力、電力、支持体
温度、周波数、電極間隔及び反応器の形状に依存
する。これらのパラメーターは当業界でよく知ら
れているので本明細書中では詳細に論ずる必要は
ない。
能的パラメーターは、多くの異なつた要因に依存
する。従つて、たとえば、プラズマ重合速度は、
モノマーガスの性質、流速、圧力、電力、支持体
温度、周波数、電極間隔及び反応器の形状に依存
する。これらのパラメーターは当業界でよく知ら
れているので本明細書中では詳細に論ずる必要は
ない。
前述の通り、エレクトレツトの製造に用いられ
る材料は公知の多くの誘電材料から選ぶことがで
きる。基本的には、プラズマ重合し得る誘電材料
ならば本発明の実施に適当である。好ましい材料
は、たとえば、芳香族もしくは脂肪族炭化水素、
ハロカーボン等を含む、導電率が約10-151／オー
ム・センチメートルまたはそれ以下である任意の
誘電体である。
る材料は公知の多くの誘電材料から選ぶことがで
きる。基本的には、プラズマ重合し得る誘電材料
ならば本発明の実施に適当である。好ましい材料
は、たとえば、芳香族もしくは脂肪族炭化水素、
ハロカーボン等を含む、導電率が約10-151／オー
ム・センチメートルまたはそれ以下である任意の
誘電体である。
エレクトレツトは適当な支持体上に付着せしめ
る。その支持体の材質及び厚さは、当業者に知ら
れた教示内容に従つて変化させることができる。
電極を用いる場合には、支持体を電極上に取り付
け、支持体上に蒸気を蒸着させて薄膜エレクトレ
ツトを形成する。あるいは、誘電サポート及び薄
い金属電極を用いることもできる。前記カナダ国
特許中に開示されているような無極法において
は、支持体が装置中に置かれ、それによつて薄膜
エレクトレツトが形成される。
る。その支持体の材質及び厚さは、当業者に知ら
れた教示内容に従つて変化させることができる。
電極を用いる場合には、支持体を電極上に取り付
け、支持体上に蒸気を蒸着させて薄膜エレクトレ
ツトを形成する。あるいは、誘電サポート及び薄
い金属電極を用いることもできる。前記カナダ国
特許中に開示されているような無極法において
は、支持体が装置中に置かれ、それによつて薄膜
エレクトレツトが形成される。
薄膜エレクトレツトの形成過程においては、支
持体は所望の温度まで加熱または冷却できる。こ
の温度は液体ヘリウム温度から1000℃まで変化さ
せることができる。同様に、フイルムの最終性質
に応じて出力密度を変えることができ、代表的に
は、この出力密度は0.001ワツト／cm3乃至100ワツ
ト／cm3、好ましくは0.01乃至10ワツト／cm3であ
る。
持体は所望の温度まで加熱または冷却できる。こ
の温度は液体ヘリウム温度から1000℃まで変化さ
せることができる。同様に、フイルムの最終性質
に応じて出力密度を変えることができ、代表的に
は、この出力密度は0.001ワツト／cm3乃至100ワツ
ト／cm3、好ましくは0.01乃至10ワツト／cm3であ
る。
支持体を電気的にバイアスすることが望まし
い。場合によつては、典型的な市販無線周波数発
生機におけるように、装置中に電極を用いて支持
体を電気的にバイアスさせる。たとえば、正電位
にバイアスされた電極及び浮遊電位にある第２の
電極を有する無線周波装置は、正電極において、
負の静電荷を有する薄膜を形成する。前記カナダ
国特許に開示されているようなマイクロ波プラズ
マ発生装置を用いると、正の薄膜エレクトレツト
が得られる。エレクトレツト表面の静電荷は、装
置の型及びフイルムのバイアスにおける変化に従
つて変動できる。電極のバイアスはマイクロ波装
置においても使用できる。
い。場合によつては、典型的な市販無線周波数発
生機におけるように、装置中に電極を用いて支持
体を電気的にバイアスさせる。たとえば、正電位
にバイアスされた電極及び浮遊電位にある第２の
電極を有する無線周波装置は、正電極において、
負の静電荷を有する薄膜を形成する。前記カナダ
国特許に開示されているようなマイクロ波プラズ
マ発生装置を用いると、正の薄膜エレクトレツト
が得られる。エレクトレツト表面の静電荷は、装
置の型及びフイルムのバイアスにおける変化に従
つて変動できる。電極のバイアスはマイクロ波装
置においても使用できる。
特に本発明の一面においては、プラズマ重合さ
れたエレクトレツト膜は常法に従つてさらに処理
することができる。たとえば、所望ならば、膜は
コロナ放電または類似の処理に付することができ
る。されにまた、興味ある一態様においては、プ
ラズマ重合されたエレクトレツト膜を極性材料か
ら形成してから、電気的にバイアスされ且つ加熱
された支持体上にこの膜を付着させることもでき
るし、あるいは膜はその後、熱電処理を施すこと
ができる、すなわち、膜を加熱し、これを電界中
に置き、次いで電界の影響下において冷却する。
さらにまた、膜の形成においては、グロー放電中
の出力密度の分布を修正するために磁界を用いる
ことができる。
れたエレクトレツト膜は常法に従つてさらに処理
することができる。たとえば、所望ならば、膜は
コロナ放電または類似の処理に付することができ
る。されにまた、興味ある一態様においては、プ
ラズマ重合されたエレクトレツト膜を極性材料か
ら形成してから、電気的にバイアスされ且つ加熱
された支持体上にこの膜を付着させることもでき
るし、あるいは膜はその後、熱電処理を施すこと
ができる、すなわち、膜を加熱し、これを電界中
に置き、次いで電界の影響下において冷却する。
さらにまた、膜の形成においては、グロー放電中
の出力密度の分布を修正するために磁界を用いる
ことができる。
プラズマ重合されたエレクトレツト膜は必ずし
も均一な厚さを有する必要はない。実際、ある用
途のためには、所望の場所で膜の厚さを変えるの
が望ましい。電荷が膜の厚さ全体にわたつてその
体積に均一に分布するため、膜上の異なる場所に
おける静電電位は、単に膜の厚さを変えるだけで
変化させることができる。
も均一な厚さを有する必要はない。実際、ある用
途のためには、所望の場所で膜の厚さを変えるの
が望ましい。電荷が膜の厚さ全体にわたつてその
体積に均一に分布するため、膜上の異なる場所に
おける静電電位は、単に膜の厚さを変えるだけで
変化させることができる。
別の態様においては、同一材料からなる別のプ
ラズマ重合膜である数層が互いに付着された積層
構造物から、エレクトレツトを形成することがで
きる。こうして、所望の特性を有する「積層板」
が製造できる。
ラズマ重合膜である数層が互いに付着された積層
構造物から、エレクトレツトを形成することがで
きる。こうして、所望の特性を有する「積層板」
が製造できる。
前述の通り、本発明に従つて形成されたエレク
トレツトは多くの用途に使用できる。商業的に重
要な意味を持つ用途は、電気−音響及び電気−機
械式トランスデユーサを含むトランスデユーサの
分野にある。とりわけ、本発明にかかるエレクト
レツトはマイクロホンまたは類似のトランスデユ
ーサに使用するのに特に適当である。たとえば、
トランスデユーサの１つの型においては、箔エレ
クトレツトの金属化されていない表面は、金属円
板または金属被覆誘電体のバツクプレート表面の
硬質突起によつて調節される浅いエアギヤツプを
残して、バツクプレートの次に置かれる。このエ
アギヤツプは、バツクプレートを貫く小さな穴に
よつて、より大きなエアキヤビテイに接続され
る。適当な材料（たとえば、テフロン商品名）の
振動板には適当な電荷を与える。こうして、エレ
クトレツトマイクロホンは固体誘電体を有するコ
ンデンサマイクロホンとして機能する。
トレツトは多くの用途に使用できる。商業的に重
要な意味を持つ用途は、電気−音響及び電気−機
械式トランスデユーサを含むトランスデユーサの
分野にある。とりわけ、本発明にかかるエレクト
レツトはマイクロホンまたは類似のトランスデユ
ーサに使用するのに特に適当である。たとえば、
トランスデユーサの１つの型においては、箔エレ
クトレツトの金属化されていない表面は、金属円
板または金属被覆誘電体のバツクプレート表面の
硬質突起によつて調節される浅いエアギヤツプを
残して、バツクプレートの次に置かれる。このエ
アギヤツプは、バツクプレートを貫く小さな穴に
よつて、より大きなエアキヤビテイに接続され
る。適当な材料（たとえば、テフロン商品名）の
振動板には適当な電荷を与える。こうして、エレ
クトレツトマイクロホンは固体誘電体を有するコ
ンデンサマイクロホンとして機能する。
当分野で公知の別の変形形態においては、金属
バツクプレートがエレクトレツト箔（膜）で被覆
され、必要な物理的性質を有することのみが要求
される材料からなる振動板が、バツクプレート上
に広げられる。この配列の利点は、振動板を選択
するのにその機械的性質のみを考慮すればよく、
エレクトレツトとしての性質は考慮しなくてよい
点である。単電荷のエレクトレツトを用いる「プ
ツシユ−プル」トランスデユーサも公知である。
このようなトランスデユーサは大きなダイナミツ
クエレクトレツト偏向を許容し、大きな振幅の音
響信号を測定するまたは発生させるのに適当であ
る。
バツクプレートがエレクトレツト箔（膜）で被覆
され、必要な物理的性質を有することのみが要求
される材料からなる振動板が、バツクプレート上
に広げられる。この配列の利点は、振動板を選択
するのにその機械的性質のみを考慮すればよく、
エレクトレツトとしての性質は考慮しなくてよい
点である。単電荷のエレクトレツトを用いる「プ
ツシユ−プル」トランスデユーサも公知である。
このようなトランスデユーサは大きなダイナミツ
クエレクトレツト偏向を許容し、大きな振幅の音
響信号を測定するまたは発生させるのに適当であ
る。
本発明にかかるエレクトレツトは、適正な状況
下では、非常にゆつくり減衰する。とりわけ、マ
イクロ波周波数範囲においてプラズマ重合された
エレクトレツト膜は、おそい初期減衰速度を含む
極めておそい減衰速度を有する。
下では、非常にゆつくり減衰する。とりわけ、マ
イクロ波周波数範囲においてプラズマ重合された
エレクトレツト膜は、おそい初期減衰速度を含む
極めておそい減衰速度を有する。
本発明のエレクトレツトは前述の全ての形態に
おいて実施できる。
おいて実施できる。
さらに詳細に述べれば、ポリマー重合されたエ
レクトレツト膜を、ヘキサメチルジシロキサン
（HMDSO）、シラン（SiH4）、エチレン、スチレ
ン、テトラフルオロエチレン等を含む数種の異な
る「モノマー」から製造した。
レクトレツト膜を、ヘキサメチルジシロキサン
（HMDSO）、シラン（SiH4）、エチレン、スチレ
ン、テトラフルオロエチレン等を含む数種の異な
る「モノマー」から製造した。
３種類のプラズマ装置を用いて本発明の膜を製
造した。使用した装置は次のとおりであつた。す
なわち、(1)電極を有する可聴周波数（50Hz乃至
45KHz）の装置、(2)電極を有する無線周波数
（10MHz）の装置、(3)2.45GHzで運転する無電極
の「大容量マイクロ波プラズマ」（LMP）装置
（カナダ国特許第972479号明細書に教示される）
である。最初の二つの装置の場合には、試料の支
持体（アルミニウム箔）をバイアスされた電極の
上に取り付けた。最後の装置の場合には、支持体
温度を室温から数百℃まで変化させることができ
た。いずれの装置の場合にも、膜はアルミニウム
箔（25℃において）または厚さ50μmの「カプト
ン（Kapton）」シート（25℃または250℃におい
て）に付着せしめた。フイルムの厚さは、重要で
あつて、ガラスの基準支持体上で繰り返し干渉法
により注意深く測定し、且つ本発明者らによつて
測定された密度値を用いて重量分析によつて確か
めた。すでに述べた放電周波数及び支持体温度の
他に、製造パラメーターとしてはプラズマに吸収
される電力（または出力密度）（約0.1Wcm-3）及
び「モノマー」圧力（代表的には数トル）があ
る。
造した。使用した装置は次のとおりであつた。す
なわち、(1)電極を有する可聴周波数（50Hz乃至
45KHz）の装置、(2)電極を有する無線周波数
（10MHz）の装置、(3)2.45GHzで運転する無電極
の「大容量マイクロ波プラズマ」（LMP）装置
（カナダ国特許第972479号明細書に教示される）
である。最初の二つの装置の場合には、試料の支
持体（アルミニウム箔）をバイアスされた電極の
上に取り付けた。最後の装置の場合には、支持体
温度を室温から数百℃まで変化させることができ
た。いずれの装置の場合にも、膜はアルミニウム
箔（25℃において）または厚さ50μmの「カプト
ン（Kapton）」シート（25℃または250℃におい
て）に付着せしめた。フイルムの厚さは、重要で
あつて、ガラスの基準支持体上で繰り返し干渉法
により注意深く測定し、且つ本発明者らによつて
測定された密度値を用いて重量分析によつて確か
めた。すでに述べた放電周波数及び支持体温度の
他に、製造パラメーターとしてはプラズマに吸収
される電力（または出力密度）（約0.1Wcm-3）及
び「モノマー」圧力（代表的には数トル）があ
る。
膜を反応器から大気中へ取り出し、表面電位ま
たは熱刺激電流（TSC）及び熱刺激電圧の減衰
（TSVD）の測定をした。前者は静的電極プロー
ビング法を用いて測定した。
たは熱刺激電流（TSC）及び熱刺激電圧の減衰
（TSVD）の測定をした。前者は静的電極プロー
ビング法を用いて測定した。
添付図面において、
第１図は、プラズマ重合膜の厚さに対して表面
電位（VS）をプロツトしたグラフであり、上部
はマイクロ波放電によつて製造された膜に関し、
下部は無線周波放電で製造された膜に関し： 第２図は、第１図のデータに関して、d2（膜の
厚さの自剰）に対してVS（表面電位）をプロツト
したグラフであり：そして 第３図は、厚さ8000ÅのHMDSOサンプルに
関する。温度に対する表面電位（VS）及び熱刺
激電流Ｉのプロツトである。
電位（VS）をプロツトしたグラフであり、上部
はマイクロ波放電によつて製造された膜に関し、
下部は無線周波放電で製造された膜に関し： 第２図は、第１図のデータに関して、d2（膜の
厚さの自剰）に対してVS（表面電位）をプロツト
したグラフであり：そして 第３図は、厚さ8000ÅのHMDSOサンプルに
関する。温度に対する表面電位（VS）及び熱刺
激電流Ｉのプロツトである。
表面電位の測定から、プラズマ重合によつて製
造された薄膜は静電荷を有することが示される。
たとえば、バイアスされた電極を有するr.f.装置
中で製造されたHMDSO膜は、マイクロ波プラ
ズマ中で製造されたものとは反対（負）の電荷を
有することがわかつた。このことは第１図に示さ
れる。負の電荷は最初は指数関数的に減衰する
（時定数14分）が、その後両方の型の電荷はき
わめてゆつくり減衰し、重合後数ケ月してからで
さえ数ボルトの残留表面電位が観察できる。第１
図は比較的に低い表面電位を示しているが、適当
な製造条件下では185ボルトの値が得られた。
造された薄膜は静電荷を有することが示される。
たとえば、バイアスされた電極を有するr.f.装置
中で製造されたHMDSO膜は、マイクロ波プラ
ズマ中で製造されたものとは反対（負）の電荷を
有することがわかつた。このことは第１図に示さ
れる。負の電荷は最初は指数関数的に減衰する
（時定数14分）が、その後両方の型の電荷はき
わめてゆつくり減衰し、重合後数ケ月してからで
さえ数ボルトの残留表面電位が観察できる。第１
図は比較的に低い表面電位を示しているが、適当
な製造条件下では185ボルトの値が得られた。
かなり興味深いことには、表面電位はサンプル
の厚さに依存する。
の厚さに依存する。
ポアソン式
d2V／dX2＝−ρ（Ｘ）／ε′ (1)
（式中、Ｘは厚さ座標、ρ（Ｘ）は空間電荷密度、
ε′は誘電体の誘電率である） の一般解は VS＝１／ε′｛σ0d＋∫d pdx∫x pρ(x′)dx′｝ (2) （式中、ｄは膜の厚さである） である。誘電膜が表面電荷（密度σ0）のみを有す
る場合には、括弧内の第２項は消える。また、誘
電体が均一な体積電荷ρ0のみを有する場合には、
(2)式は VS＝ρ0／2ε′d2 (3) となる。
ε′は誘電体の誘電率である） の一般解は VS＝１／ε′｛σ0d＋∫d pdx∫x pρ(x′)dx′｝ (2) （式中、ｄは膜の厚さである） である。誘電膜が表面電荷（密度σ0）のみを有す
る場合には、括弧内の第２項は消える。また、誘
電体が均一な体積電荷ρ0のみを有する場合には、
(2)式は VS＝ρ0／2ε′d2 (3) となる。
第２図においては、第１図のHMDSOサンプ
ルに関して、d2に対して表面電位がプロツトされ
ている。(3)式によればプロツトは直線であり且つ
原点を通るので、この膜は均一な体積電荷を含む
と結論できる。第２図のデータの点を通る連続線
及び第１図の放物曲線は(3)式（式中、ε′／ε0＝2.5
で あり、ρ0は適当な値で置きかえた）に対応する。
これに基づき、マイクロ波及び無線周波数膜に対
しては各々ρ0＝＋4.5×1015及び−6.4×1015単位電
荷／cm3であることがわかる。厚さ2000Åのサンプ
ルに対しては、同様な表面電位が｜σ0｜10-8C
cm-2の表面電荷密度に対して得られるであろう。
ルに関して、d2に対して表面電位がプロツトされ
ている。(3)式によればプロツトは直線であり且つ
原点を通るので、この膜は均一な体積電荷を含む
と結論できる。第２図のデータの点を通る連続線
及び第１図の放物曲線は(3)式（式中、ε′／ε0＝2.5
で あり、ρ0は適当な値で置きかえた）に対応する。
これに基づき、マイクロ波及び無線周波数膜に対
しては各々ρ0＝＋4.5×1015及び−6.4×1015単位電
荷／cm3であることがわかる。厚さ2000Åのサンプ
ルに対しては、同様な表面電位が｜σ0｜10-8C
cm-2の表面電荷密度に対して得られるであろう。
定性的に同様な結果が、他の「モノマー」から
形成された膜についても得られた。TSVD及び
TSCの測定をHMDSOサンプルについて行なつ
た。第３図は典型的な厚さ8000ÅのHMDSO膜
についての両方の測定を示す。約100℃において
著しい放電が始まるのが見られるが、トラツプさ
れた電荷が220℃でもまだ検知され、160℃に２時
間等温的に保たれたサンプルは最初の電荷の約50
％を失つただけである。TSCスペクトルは160℃
において、すなわち、TSVD曲線の変曲点の近
くに中心を持つ単一の広いピークを示す。
形成された膜についても得られた。TSVD及び
TSCの測定をHMDSOサンプルについて行なつ
た。第３図は典型的な厚さ8000ÅのHMDSO膜
についての両方の測定を示す。約100℃において
著しい放電が始まるのが見られるが、トラツプさ
れた電荷が220℃でもまだ検知され、160℃に２時
間等温的に保たれたサンプルは最初の電荷の約50
％を失つただけである。TSCスペクトルは160℃
において、すなわち、TSVD曲線の変曲点の近
くに中心を持つ単一の広いピークを示す。
第３図の２つの曲線の形は、通常のポリマーエ
レクトレツトの場合に観察される小さい離散的ト
ラツプレベルよりむしろ、PP−HMDSOにおけ
る電荷トラツプの広い分布を示唆する。
レクトレツトの場合に観察される小さい離散的ト
ラツプレベルよりむしろ、PP−HMDSOにおけ
る電荷トラツプの広い分布を示唆する。
高周波グロー放電によつて製造されるプラズマ
ポリマー膜は、均一に分布した体積電荷を有す
る。これは、コロナ放電法または電子ビーム衝撃
法により製造された、電荷の分布が表面から短い
距離まで、典型的には表面から数マイクロメート
ル又はそれ以下の深度までに限られる傾向にあ
る、従来のポリマーエレクトレツト箔とは異な
る。
ポリマー膜は、均一に分布した体積電荷を有す
る。これは、コロナ放電法または電子ビーム衝撃
法により製造された、電荷の分布が表面から短い
距離まで、典型的には表面から数マイクロメート
ル又はそれ以下の深度までに限られる傾向にあ
る、従来のポリマーエレクトレツト箔とは異な
る。
本発明のプラズマポリマー膜中の体積電荷の存
在は、プラズマ中に発生するイオンもしくはラジ
カル−イオン種の反応に関するプラズマ重合の承
認されたメカニズムと合致する。プラズマ重合膜
は、時及び環境条件に関して極めて安定なエレク
トレツト状態において製造され、電荷密度は従来
のポリマーエレクトレツト中で達成されるものに
匹敵する。
在は、プラズマ中に発生するイオンもしくはラジ
カル−イオン種の反応に関するプラズマ重合の承
認されたメカニズムと合致する。プラズマ重合膜
は、時及び環境条件に関して極めて安定なエレク
トレツト状態において製造され、電荷密度は従来
のポリマーエレクトレツト中で達成されるものに
匹敵する。
第１図は、本発明のプラズマ重合膜の厚さの自
剰に対して表面電位（VS）をプロツトしたグラ
フ図であり；第２図は、第１図のデータに関し
て、d2（膜の厚さ）に対してVS（表面電位）をプ
ロツトしたグラフ図であり；第３図は、厚さ8000
ÅのHMDSOサンプルに関する、温度に対して
表面電位（VS）及び熱刺激電流Ｉをプロツトし
たグラフ図である。
剰に対して表面電位（VS）をプロツトしたグラ
フ図であり；第２図は、第１図のデータに関し
て、d2（膜の厚さ）に対してVS（表面電位）をプ
ロツトしたグラフ図であり；第３図は、厚さ8000
ÅのHMDSOサンプルに関する、温度に対して
表面電位（VS）及び熱刺激電流Ｉをプロツトし
たグラフ図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ エレクトレツトを用いる装置において、該エ
レクトレツトが体積電荷を有するプラズマ重合さ
れた誘電材料の膜を含んでなることを特徴とする
装置。 ２ 前記膜が０Hz乃至30GHzの周波数においてプ
ラズマ重合される特許請求の範囲第１項記載の装
置。 ３ 前記周波数がマイクロ波周波数範囲にある特
許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 前記フイルムが0.01ワツト／cm3乃至10ワツ
ト／cm3の出力密度においてプラズマ重合される特
許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に
記載の装置。 ５ 前記のプラズマ重合誘電材料がヘキサメチル
ジシロキサンから製造される特許請求の範囲第１
項乃至第３項のいずれか１項に記載の装置。 ６ 前記エレクトレツトが炭化水素またはハロ材
料から形成される特許請求の範囲第１項乃至第３
項のいずれか１項に記載の装置。 ７ 前記エレクトレツトが種々の材料から形成さ
れた多層積層板を含んでなり、所望の特性を有す
る特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１
項に記載の装置。 ８ 前記膜の厚さが100Å乃至25μmである特許請
求の範囲第３項記載の装置。 ９ 前記装置が、バツクプレート及び該バツクプ
レートに隣接するエレクトレツトを有するトラン
スデユーサである、特許請求の範囲第１項記載の
装置。 １０ 前記装置が、バツクプレート、該バツクプ
レートの片面上のエレクトレツト及び振動板を含
むトランスデユーサである、特許請求の範囲第１
項記載の装置。 １１ 支持体を準備し、そして該支持体にプラズ
マ重合材料を付着せしめる工程を含んでなるエレ
クトレツトの製造方法。 １２ プラズマ重合材料を付着せしめる前記工程
が、マイクロ波プラズマ装置によつて支持体をプ
ラズマに暴露する工程を含んでなる特許請求の範
囲第１１項記載の製造方法。 １３ 前記支持体を電気的にバイアスする工程を
含む特許請求の範囲第１１項記載の製造方法。 １４ 前記支持体をプラズマに暴露する際に支持
体を加熱または冷却する工程を含む特許請求の範
囲第１１項乃至第１３項のいずれか１項に記載の
製造方法。 １５ 前記プラズマ重合材料をコロナ放電処理ま
たは電子ビーム荷電処理する工程をさらに含む特
許請求の範囲第１１項乃至第１３項のいずれか１
項に記載の製造方法。 １６ 前記プラズマ重合材料が極性材料を含んで
なる特許請求の範囲第１１項記載の製造方法。 １７ 前記プラズマ重合材料を高温において分極
処理する工程をさらに含む特許請求の範囲第１６
項記載の製造方法。 １８ 前記マイクロ波プラズマ装置が0.01乃至10
ワツト／cm3の出力密度を有する特許請求の範囲第
１２項記載の製造方法。 １９ 前記プラズマ重合材料がヘキサメチルジシ
ロキサンから製造される特許請求の範囲第１１項
記載の製造方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000337980A CA1141020A (en) | 1979-10-19 | 1979-10-19 | Electrets from plasma polymerized material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56103415A JPS56103415A (en) | 1981-08-18 |
| JPH0157490B2 true JPH0157490B2 (ja) | 1989-12-06 |
Family
ID=4115386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14674480A Granted JPS56103415A (en) | 1979-10-19 | 1980-10-20 | Electret formed of plasma polymer material |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4407852A (ja) |
| JP (1) | JPS56103415A (ja) |
| CA (1) | CA1141020A (ja) |
| DE (1) | DE3039561A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3241516A1 (de) * | 1982-11-10 | 1984-05-10 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Mehrschichtsystem fuer waermeschutzanwendung |
| DE3326377A1 (de) * | 1983-07-22 | 1985-01-31 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Verfahren zum erzeugen von glimmpolymerisat-schichten |
| DE3333083C2 (de) * | 1983-09-14 | 1987-04-23 | Metev Gesellschaft für Entwicklung und Verwertung med. Bedarfs GmbH & Co KG, 4840 Rheda-Wiedenbrück | Verfahren zum Herstellen eines elektrisch permanent geladenen Schichtmaterials für therapeutische Behandlung |
| US4524089A (en) * | 1983-11-22 | 1985-06-18 | Olin Corporation | Three-step plasma treatment of copper foils to enhance their laminate adhesion |
| US4588641A (en) * | 1983-11-22 | 1986-05-13 | Olin Corporation | Three-step plasma treatment of copper foils to enhance their laminate adhesion |
| DE3911812C2 (de) * | 1989-04-11 | 1996-09-19 | Siemens Ag | Schneller Feuchtesensor auf Polymerbasis |
| US5002720A (en) * | 1989-06-30 | 1991-03-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Electret enabled thermal neutron flux detection and measurement |
| FR2650822B1 (fr) * | 1989-08-14 | 1993-01-08 | Saint Gobain Internal | Procede de depot de couches minces |
| US5244730A (en) * | 1991-04-30 | 1993-09-14 | International Business Machines Corporation | Plasma deposition of fluorocarbon |
| JPH0517595A (ja) * | 1991-07-15 | 1993-01-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高分子超薄膜エレクトレツト及びその製造方法 |
| US6432175B1 (en) | 1998-07-02 | 2002-08-13 | 3M Innovative Properties Company | Fluorinated electret |
| WO2001060496A1 (en) | 2000-02-15 | 2001-08-23 | Hollingsworth & Vose Company | Melt blown composite hepa filter media and vacuum bag |
| US6802315B2 (en) * | 2001-03-21 | 2004-10-12 | Hollingsorth & Vose Company | Vapor deposition treated electret filter media |
| WO2002089956A1 (en) * | 2001-05-02 | 2002-11-14 | Hollingsworth & Vose Company | Filter media with enhanced stiffness and increased dust holding capacity |
| US6846449B2 (en) | 2001-09-07 | 2005-01-25 | S. C. Johnson Home Storage, Inc. | Method of producing an electrically charged film |
| US6899931B2 (en) | 2001-09-07 | 2005-05-31 | S. C. Johnson Home Storage, Inc. | Film material |
| US20030203696A1 (en) * | 2002-04-30 | 2003-10-30 | Healey David Thomas | High efficiency ashrae filter media |
| US20100212272A1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-08-26 | Hollingsworth & Vose Company | Filter media suitable for ashrae applications |
| CN112866887A (zh) * | 2017-11-20 | 2021-05-28 | 成都溢杰科技有限公司 | 微波等离子体扬声方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE137168C (ja) * | ||||
| US3702493A (en) * | 1967-05-15 | 1972-11-14 | Thermo Electron Corp | Method of making an electret |
| JPS5650408B2 (ja) * | 1973-07-05 | 1981-11-28 | ||
| DE2517612C3 (de) * | 1975-04-21 | 1978-10-12 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Elektroradiographisches Aufzeichnungsmaterial |
| US4086499A (en) * | 1976-11-26 | 1978-04-25 | Uniroyal Ltd. | Stable electrets of styrene-type polymers |
| US4291245A (en) * | 1979-09-04 | 1981-09-22 | Union Carbide Corporation | Electrets |
-
1979
- 1979-10-19 CA CA000337980A patent/CA1141020A/en not_active Expired
-
1980
- 1980-10-16 US US06/197,599 patent/US4407852A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-10-20 JP JP14674480A patent/JPS56103415A/ja active Granted
- 1980-10-20 DE DE19803039561 patent/DE3039561A1/de not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1141020A (en) | 1983-02-08 |
| US4407852A (en) | 1983-10-04 |
| DE3039561A1 (de) | 1981-07-02 |
| JPS56103415A (en) | 1981-08-18 |
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