KR100753450B1 - Corona charging unit of electret and method thereof - Google Patents

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KR100753450B1
KR100753450B1 KR1020060047369A KR20060047369A KR100753450B1 KR 100753450 B1 KR100753450 B1 KR 100753450B1 KR 1020060047369 A KR1020060047369 A KR 1020060047369A KR 20060047369 A KR20060047369 A KR 20060047369A KR 100753450 B1 KR100753450 B1 KR 100753450B1
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정근석
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테라닉스(주)
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Abstract

A corona charging apparatus of an electret and an electrification method thereof are provided to obtain a high charge conservation property in spite of the change of external environment by enabling charges discharged by corona discharge to reach a deep part of polymer. A corona charging apparatus of an electret includes an electric heating unit, an electrode bar(110), a rotary plate(20), and a metal net(30). The electric heating unit is embedded on a wall of a vacuum chamber(10), and applies heat to a junction body of polymer and a metal plate to activate molecular motions of crystals of the polymer. The electrode bar(110) is located at an upper part of the vacuum chamber(10), and performs corona discharge by receiving high voltage from a high voltage generator(200). The rotary plate(20) is located at a lower part of the vacuum chamber(10), and arranges the junction body of the polymer and the metal plate thereon. The metal net(30) is located between the electrode bar(110) and the rotary plate(20) by being separated from the electrode bar(110) and the rotary plate(20), and has a plurality of holes. The metal net(30) is located on a path into which charges charged to the junction body of the polymer and the metal plate are inputted.

Description

고분자수지 일렉트렛의 대전방법 및 대전장치{Corona Charging Unit Of Electret and method thereof}Charging unit and charging device for polymer resin electrets

도 1은 종래의 일렉트렛 대전 장치를 설명하는 설명도이다. 1 is an explanatory diagram for explaining a conventional electret charging device.

도 2는 본 발명에 따른 일렉트렛 대전 장치를 설명하는 설명도이다. 2 is an explanatory diagram illustrating an electret charging device according to the present invention.

도 3은 통상적인 일렉트렛의 구조를 설명한 설명도이다. 3 is an explanatory diagram illustrating the structure of a conventional electret.

도 4는 본 발명에 따른 일렉트렛 대전 장치의 컨트롤패널부를 설명하기 위한 블럭도이다. 4 is a block diagram for explaining a control panel unit of the electret charging apparatus according to the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고분자수지 일렉트렛 대전장치의 동작과정 및 대전방법의 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating an operation process and a charging method of the polymer resin electret charging device according to the embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>

10: 진공챔버 20: 회전판10: vacuum chamber 20: rotating plate

30: 금속망 100: 방전챔버30: metal mesh 100: discharge chamber

110: 전극봉 120: 대전판110: electrode 120: charging plate

130: 일렉트렛 기판 200: 전압 발생기130: electret substrate 200: voltage generator

300: 컨트롤 패널 310: 전기로 제어부300: control panel 310: electric furnace control unit

330: 디지털 고온계 350: 회전속도설정부330: digital pyrometer 350: rotational speed setting unit

360: 타이머 370: 전압조절기360: timer 370: voltage regulator

470: 전열부 480: 모터구동부470: heat transfer unit 480: motor drive unit

490: 직류형 전동모터490: DC motor

본 발명은 고분자수지 일렉트렛(electret, 잔류 분극 유도체)의 대전 방법 및 대전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고전압의 코로나 방전으로 일렉트렛의 대전시 챔버 내부를 진공과 고온의 분위기로 만들어 불순물의 혼입을 최소화 하고, 열에 의해 고분자 결정의 움직임을 활발하게 함으로서 금속 전극봉을 통해 방전된 부전계가 손실이나 왜곡 없이 균일하게 일렉트렛을 구성하는 고분자수지의 심층부로 침투하게 함으로서 외부의 환경변화에도 안정적인 부전계 정전기장을 유지하는 고분자수지 일렉트렛의 대전방법 및 대전장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a charging method and a charging device for an electret (residual polarization derivative) of polymer resin, and more particularly, to introduce impurities into a chamber of vacuum and high temperature during charging of an electret by high voltage corona discharge. Minimize static electricity by activating the movement of polymer crystals by heat and penetrating the negative electrode discharged through metal electrode into the deep part of the polymer resin constituting the electret uniformly without loss or distortion. A charging method and a charging device for a polymer resin electret holding a field.

마이크로폰은 음향에너지를 전기적 신호로 바꾸는 기기이다. 그 구조는 음파를 받는 부분, 소리를 전기 신호로 바꾸는 부분, 전기출력을 얻는 부분으로 나눌 수 있는데, 그 중, 소리를 전기신호로 바꾸는 부분은 기계 진동을 전기적 신호로 변환하는 부분으로, 현재 가장 많이 사용하는 콘덴서형과 다이나믹형 두 가지 종류를 들 수 있다. A microphone is a device that converts acoustic energy into electrical signals. The structure can be divided into a part that receives sound waves, a part that converts sound into an electric signal, and a part that obtains an electrical output. Among them, a part that converts sound into an electric signal converts mechanical vibration into an electric signal. Two types of condenser type and dynamic type are used.

콘덴서형에서, 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰(Electret Condenser Microphone)(이하 ECM 이라 함)은 일렉트렛 물질을 진동판과 전극에 사용하여 직류 성극전압 없이 동작한다. 성극 전압이 필요없기 때문에 전원 효율이 좋고 회로도 간단하므로 소형마이크에 유리하다.In the condenser type, the electret condenser microphone (hereinafter referred to as ECM) operates by using electret material in the diaphragm and the electrode without the direct current polarity voltage. Since no polarity voltage is required, power efficiency is good and the circuit is simple, which is advantageous for small microphones.

통상적인 일렉트렛의 구조는 도 3과 같이, 고분자수지부와 금속기판부로 이루어진다. 즉, 고분자수지와 금속기판의 접합체를 코로나 방전하여 일렉트렛이 제조된다.A typical electret structure is composed of a polymer resin portion and a metal substrate portion, as shown in FIG. That is, the electret is manufactured by corona discharge of the conjugate of the polymer resin and the metal substrate.

일반적으로, 고분자수지 일렉트렛은 우수한 전하보존 특성을 지니고 있다. 이 때문에, ECM과 같은 소형 음향센서, 전화기 다이얼, 충격감지기나 기계, 모터 등의 노이즈 감지장치, 라돈 측정기, 공기청정기 필터 등의 광범위한 분야에 응용되고 있다.In general, polymer resin electrets have excellent charge retention properties. Therefore, it is applied to a wide range of fields such as small acoustic sensors such as ECM, telephone dials, noise detectors such as impact detectors and machines, motors, radon measuring instruments, air purifier filters, and the like.

그러나, 이러한 고분자수지 일렉트렛은 일반적인 환경에서는 정상적으로 작동할 수 있으나 급격한 온도나 습도의 변화 등의 열악한 환경아래에서는 대전된 전하를 잃어버려 제 역할을 하기 어려운 단점이 있다. 특히, 일군의 일렉트렛을 이용한 감지센서들은 산업현장 이나 그 제조과정에서 부득이하게 비정상적인 환경에 노출될 가능성이 크고, 그 이용 목적이 작업자 및 장비의 안전성과 연관된 것이므로 열악한 환경에서도 일렉트렛으로서의 기능을 다할 수 있도록 전하보존 특성의 개선이 요망된다. However, these polymer resin electrets can operate normally in a normal environment, but under a poor environment such as a sudden change in temperature or humidity, they lose their charged charges and have a disadvantage in that they do not function properly. In particular, the sensors using a group of electrets are likely to be exposed to abnormal environments in the industrial field or during the manufacturing process, and their purpose of use is related to the safety of workers and equipment. It is desirable to improve the charge retention characteristics.

도 1은 종래의 일렉트렛 대전 장치를 설명하는 설명도이다.즉, 도 1은 종래기술에 의해, 고전계를 인가하여 고분자수지 일렉트렛을 대전하는 코로나 대전 장치에 관한 것으로, 방전챔버(100), 전극봉(110), 대전판(120), 일렉트렛 기판(130), 고전압발생기(200)로 이루어진다.  1 is an explanatory diagram illustrating a conventional electret charging apparatus. That is, FIG. 1 relates to a corona charging apparatus for charging a polymer resin electret by applying a high electric field according to the related art. , The electrode rod 110, the charging plate 120, the electret substrate 130, and the high voltage generator 200.

방전챔버(100)는 그 내부에서 고전압의 코로나 방전이 일어나는 챔버로, 그 내부의 상부에는 전극봉(110)이 위치하며, 그 내부의 밑바닥에는 대전판(120)이 위치되며, 대전판(120)의 위에는 다수개의 일렉트렛기판(130)이 위치된다. The discharge chamber 100 is a chamber in which high voltage corona discharge occurs, and an electrode rod 110 is positioned at an upper portion thereof, and a charging plate 120 is positioned at a bottom of the discharge chamber 120. A plurality of electret substrates 130 are positioned above.

전극봉(110)은 고전압발생기(200)로 부터의 고전압이 인가되어 코로나 방전을 한다. 전극봉(110)은 금속으로 이루어져 있다.The electrode 110 is applied with a high voltage from the high voltage generator 200 to perform a corona discharge. Electrode 110 is made of a metal.

대전판(120)은 대전을 하고자 하는 일렉트렛기판(130)의 거치대이다.The charging plate 120 is a holder of the electret substrate 130 to be charged.

일렉트렛 기판(130)은 대전을 하고자 하는 일렉트렛 기판으로, 대전판(120)위에 위치된다.The electret substrate 130 is an electret substrate to be charged, and is positioned on the charging plate 120.

고전압발생기(200)는 전극봉(110)으로 고전압을 전송하여 전극봉(110)이 코로나방전을 하게 한다.The high voltage generator 200 transmits a high voltage to the electrode 110 to cause the electrode 110 to corona discharge.

그러나, 도 1에 있어서, 코로나 방전시 이물질의 혼입에 의하여 일렉트렛 기판(130)과 전극봉(110) 사이에 전계가 왜곡될 수 있고, 전하가 일렉트렛 기판(130)의 고분자수지 위에 불균일하게 대전될 수 밖에 없다. 또한, 고전압의 코로나 방전을 하는 전극봉(110)과 일렉트렛 기판(130)이 공간을 이격하고 있고 상온에서는 고분자수지의 결정들의 운동이 비활성화되어 있어 방출된 전하가 고분자수지의 심층부까지 도달하기 어렵다. 이 때문에 대전된 전하는 일렉트렛 기판(130) 위의 고분자수지 표면과 표면에 가까운 저층부에 주로 분포되어 외부의 환경변화(예컨대, 온도와 습도의 변화)나 가혹한 환경(SMT reflow 작업온도; 최고 260～270℃)에 보존된 전하의 유실이 크다. 이러한 전하의 유실은 결국 고분자수지 일렉트렛을 이용한 각종 센서들의 성능저하를 유발한다.However, in FIG. 1, the electric field may be distorted between the electret substrate 130 and the electrode 110 due to the incorporation of foreign matter during corona discharge, and the charge is unevenly charged on the polymer resin of the electret substrate 130. It must be. In addition, the electrode rod 110 and the electret substrate 130 for corona discharge having a high voltage are spaced apart from each other, and the movement of the crystals of the polymer resin is inactivated at room temperature, so that the discharged charge cannot reach the deep portion of the polymer resin. Because of this, the charged electric charge is mainly distributed on the polymer resin surface on the electret substrate 130 and in the bottom layer near the surface, so that external environmental changes (eg, changes in temperature and humidity) or harsh environments (SMT reflow working temperature; up to 260 ~) 270 ° C.), the loss of charge stored is large. This loss of charge eventually leads to performance degradation of various sensors using polymer resin electrets.

따라서 본 발명의 일렉트렛의 대전방법 및 대전장치는, 진공챔버 내에서 코 로나 방전을 함으로서 불순물의 유입에 의한 전계의 왜곡을 막고, 코로나 방전용 금속 전극봉과 피대전체인 일렉트렛 기판 사이에 금속망(Metal Grid)을 설치함으로서 코로나 방전에 의해 방출되는 전하들을 일렉트렛 기판(들) 위에 균일하게 분산시킴과 동시에 10Kv이상의 고전압의 코로나 방전에 의해 고분자수지의 표면이 손상되는 것을 막고, 진공챔버 내부를 고온의 분위기로 만들어 고분자수지 내부의 결정들의 운동을 증가시켜 코로나 방전에 의하여 방출된 전하들이 고분자 수지의 심층부까지 도달케 함으로서 전하를 보다 안정적으로 트랩(trap)시킴으로서 어떠한 외부 환경변화에도 우수한 전하보존 특성을 갖는 일렉트렛을 제조하게 한다.Therefore, the electret charging method and the charging device of the present invention prevent the distortion of the electric field caused by the inflow of impurities by conducting corona discharge in the vacuum chamber, and between the metal electrode rod for corona discharge and the electret substrate as the target body. By installing the (Metal Grid), the charges emitted by the corona discharge are uniformly distributed on the electret substrate (s), and at the same time, the surface of the polymer resin is prevented from being damaged by the high voltage corona discharge of 10 Kv or more, and the inside of the vacuum chamber is It creates a high temperature atmosphere and increases the movement of the crystals inside the polymer resin so that the charges released by the corona discharge reach the deep part of the polymer resin, thereby trapping the charge more stably and thus excellent charge retention characteristics in any external environment change. To make an electret having

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 코로나 방전에 의해 방출되는 전하들을 일렉트렛 기판 위에 균일하게 분산시킴과 동시에 고분자수지의 표면을 손상되지 않게 하는 고분자수지 일렉트렛의 대전방법 및 대전장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a charging method and a charging device for a polymer resin electret that uniformly distributes charges emitted by corona discharge on an electret substrate and does not damage the surface of the polymer resin. .

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 코로나 방전에 의하여 방출된 전하들이 고분자 수지의 심층부까지 도달케 함으로서 외부 환경변화에도 우수한 전하보존 특성을 갖는 일렉트렛이 제조되게 하는 고분자수지 일렉트렛의 대전방법 및 대전장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to charge the polymer resin electret to produce an electret having excellent charge retention characteristics in the external environment by the charge discharged by the corona discharge to reach the deep portion of the polymer resin and The present invention provides a charging device.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 대전시 전극봉을 통해 방전된 부전계가 손실이나 왜곡 없이 균일하게 일렉트렛을 구성하게 하는 고분자수지 일렉트렛의 대전방법 및 대전장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a charging method and a charging device for a polymer resin electret such that the negative field discharged through the electrode during charging is uniformly constituted without loss or distortion.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는 진공챔버 내에서 코로나 방 전을 함으로서 불순물의 유입에 의한 전계의 왜곡을 막을 수 있는 고분자수지 일렉트렛의 대전방법 및 대전장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a charging method and a charging device for a polymer resin electret which can prevent distortion of an electric field by inflow of impurities by performing corona discharge in a vacuum chamber.

상기 과제를 달성하기 위하여, 이하 본 발명에 따른 고분자수지 일렉트렛의 대전방법 및 대전장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. In order to achieve the above object, a charging method and a charging device for a polymer resin electret according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 일렉트렛 대전 장치를 설명하는 설명도로, 진공챔버(10), 회전판(20), 고전압 발생기(200), 전극봉(110), 금속망(30), 일렉트렛 기판(130)을 구비한다.  2 is an explanatory diagram illustrating an electret charging device according to the present invention, which includes a vacuum chamber 10, a rotating plate 20, a high voltage generator 200, an electrode rod 110, a metal mesh 30, and an electret substrate 130. ).

도 2에서 고전압 발생기(200), 전극봉(110), 금속망(30) 등은 코로나 대전부를 구성한다. 도 2에는 도시되어 있지 않지만, 진공챔버(10)의 벽의 내부에는 전열부(470)가 내장되어 있으며, 또한 진공챔버(10)의 외부에 컨트롤 패널(300)과 모니터(미도시)을 구비한다.  In FIG. 2, the high voltage generator 200, the electrode 110, the metal mesh 30, and the like constitute a corona charging unit. Although not shown in FIG. 2, a heat transfer part 470 is built into the wall of the vacuum chamber 10, and a control panel 300 and a monitor (not shown) are provided outside the vacuum chamber 10. do.

진공챔버(100)는 그 내부에서 고전압의 코로나 방전이 일어나는 챔버로, 그 내부의 상부에는 전극봉(110)이 위치하며, 그 내부의 중간, 즉, 전극봉(110)과 회전판(20) 사이에는 금속망(30)이 위치되며, 그 내부의 밑바닥에는 회전판(20)이 위치되며, 회전판(120)의 위에는 다수개의 일렉트렛 기판(130)이 위치된다. 특히 본 발명은 진공챔버(100) 내에서 코로나 방전을 함으로서 불순물의 유입에 의한 전계의 왜곡을 막을 수 있다. The vacuum chamber 100 is a chamber in which a high voltage corona discharge occurs, and an electrode 110 is positioned at an upper portion of the vacuum chamber 100, and a metal is formed in the middle of the inside, that is, between the electrode 110 and the rotating plate 20. The net 30 is located, the bottom of the inside of the rotating plate 20 is located, the top of the rotating plate 120, a plurality of electret substrate 130 is located. In particular, the present invention can prevent the distortion of the electric field due to the inflow of impurities by performing a corona discharge in the vacuum chamber (100).

전극봉(110)은 고전압 발생기(200)로 부터의 고전압이 인가되어 코로나 방전을 한다. 전극봉(110)은 그 끝이 뾰족한 바늘 모양이루며, 그 몸체는 원통을 이 루고, 상기 원통의 직경이 약 10mm이다. 전극봉(110)은 그 자체를 회전 시킴으로서 높이조절이 가능하도록 이루어져 있다. 전극봉(110)은 금속으로 이루어져 있으며, 특히 텅스텐 재질로 구성할 수 있다. The electrode 110 is applied with a high voltage from the high voltage generator 200 to perform a corona discharge. Electrode 110 has a pointed needle-like tip, the body is a cylinder, the diameter of the cylinder is about 10mm. Electrode 110 is made so that the height can be adjusted by rotating itself. Electrode 110 is made of a metal, in particular can be composed of a tungsten material.

금속망(Metal Grid)(30)은 일렉트렛 기판(130)이 놓여진 회전판(20)과 전극봉(110) 사이에 위치되며, 회전판(20) 및 전극봉(110)과 각각 이격되어 위치된다.즉, 금속망(30)은 대전시키고자 하는 기판면으로 하전되는 전하들이 유입되는 경로상에 위치하며 소정크기의 다수 구멍을 갖고 있다. 금속망(30)의 망구멍은 가로 및 세로의 길이가 각각 최대한 1.0mm를 넘지 않도록 구성되어 있으며, 또한 금속망(30)은 진공챔버(10)의 홈을 통해 1Cm 단위로 높이 조절이 가능하도록 구성되어 있다. 다시말해 금속망(30)은 코로나 방전하는 전극봉과 피대전체인 일렉트렛 기판 사이에 금속망사이에 위치되어, 코로나 방전에 의해 방출되는 전하들을 일렉트렛 기판 위에 균일하게 분산시킴과 동시에 10Kv이상의 고전압의 코로나 방전에 의해 고분자수지의 표면이 손상되는 것을 막으며, 진공챔버 내부를 고온의 분위기로 만들어 고분자수지 내부의 결정들의 운동을 증가시켜 코로나 방전에 의하여 방출된 전하들이 고분자 수지의 심층부까지 도달하게 함으로서 전하를 보다 안정적으로 트랩(trap)시킬 수 있다. The metal grid 30 is positioned between the rotating plate 20 on which the electret substrate 130 is placed and the electrode 110, and is spaced apart from the rotating plate 20 and the electrode 110, respectively. The metal mesh 30 is positioned on a path through which charges are charged to the substrate surface to be charged and has a plurality of holes of a predetermined size. The mesh hole of the metal mesh 30 is configured such that the lengths of the horizontal and vertical lengths do not exceed 1.0 mm, respectively, and the metal mesh 30 can be height-adjusted in units of 1 cm through the groove of the vacuum chamber 10. Consists of. In other words, the metal mesh 30 is located between the metal mesh between the electrode of the corona discharge and the electret substrate as the target, and uniformly distributes the charges emitted by the corona discharge on the electret substrate and at the same time the high voltage corona of 10 Kv or more. It prevents the surface of polymer resin from being damaged by the discharge and makes the inside of the vacuum chamber high temperature to increase the movement of the crystals inside the polymer resin so that the charges released by the corona discharge reach the deep part of the polymer resin. Can be trapped more stably.

회전판(20)은 대전을 하고자 하는 일렉트렛기판(130)의 거치대로, 진공챔버(10) 내부의 하부에 위치되며, 원형을 이루며, 금속재질로 이루어진다. 회전판(20)의 하부에 직류형 전동모터(490)를 장착되어, 회전판(20)을 회전시킨다. 회전판(20)의 회전속도는, 컨트롤 패널(300)의 회전속도 설정부(350)에서 15RPM, 30RPM, 45RPM, 60RPM 등의 속도를 선택하여 설정하게 되면, 그에 따라 컨트롤 패널(300)에서 회전제어신호를 모터구동부(480)로 전송하고, 모터구동부(480)는 회전제어신호에 따라 직류형 전동모터(490)를 구동한다. 즉, 회전판(20)의 회전속도는 모터구동부(480)에서 직류형 전동모터(490)에 공급되는 여자 전압을 조정함으로서 각 각 15RPM, 30RPM, 45RPM, 60RPM의 속도로 조절이 가능하며, 회전수를 조절하는 회전속도 설정부(350)는 진공챔버(10) 외부의 상기 컨트롤 패널(300)에 장착되어 있다. 회전판(20)은 금속재질로 이루어진다. Rotating plate 20 is a cradle of the electret substrate 130 to be charged, located in the lower portion of the vacuum chamber 10, forming a circular shape, made of a metal material. A direct current type electric motor 490 is mounted to the lower portion of the rotating plate 20 to rotate the rotating plate 20. When the rotation speed of the rotating plate 20 is set by selecting a speed such as 15 RPM, 30 RPM, 45 RPM, 60 RPM, etc. in the rotation speed setting unit 350 of the control panel 300, the control panel 300 rotates accordingly. The signal is transmitted to the motor driver 480, and the motor driver 480 drives the DC-type electric motor 490 according to the rotation control signal. That is, the rotational speed of the rotating plate 20 can be adjusted at a speed of 15 RPM, 30 RPM, 45 RPM, and 60 RPM, respectively, by adjusting the excitation voltage supplied from the motor driving part 480 to the DC-type electric motor 490. Rotational speed setting unit 350 to adjust the is mounted to the control panel 300 outside the vacuum chamber (10). The rotating plate 20 is made of a metal material.

일렉트렛 기판(130)은 대전을 하고자 하는 일렉트렛 기판으로, 다시말해 고분자수지와 금속기판의 접합체로, 회전판(20)위에 위치된다. The electret substrate 130 is an electret substrate to be charged, that is, a bonded body of a polymer resin and a metal substrate, and is positioned on the rotating plate 20.

고전압발생기(200)는 진공챔버(10)의 외부에 위치하며, 전극봉(110)으로 고전압을 전송하여 전극봉(110)이 코로나방전을 하게 한다. 고전압의 코로나 방전시간과 전압의 세기는 진공챔버(10)외부의 상기 컨트롤 패널(300)에 장착된 타이머(360)와 전압조절기(370)를 통해서 조절 한다. 고전압의 세기는 1kV~ 30kV까지 각 1kV의 단위로 조절이 가능하며, 타이머는 1초~60초까지 조절이 가능하다. The high voltage generator 200 is located outside the vacuum chamber 10 and transmits a high voltage to the electrode 110 to cause the electrode 110 to corona discharge. The corona discharge time of the high voltage and the intensity of the voltage are controlled through the timer 360 and the voltage regulator 370 mounted on the control panel 300 outside the vacuum chamber 10. The intensity of the high voltage can be adjusted in units of 1kV from 1kV to 30kV, and the timer can be adjusted from 1 second to 60 seconds.

전열부(470)는 도 3에서와 같이 고분자수지와 금속기판의 접합체로 이루어진 일렉트렛 기판(130)을 가열하여 그 접합체의 고분자수지 내의 결정들의 분자운동을 활성화 시킨다. 전열부(470)는 진공챔버(10)의 상면과 진공챔버 전면(앞면)의 도어(Door) 부분을 제외한 진공챔버(10)의 좌측면, 우측면, 진공챔버(10) 도어의 맞은편인 후면, 회전판(20)의 아래측에 위치한 밑면에서 진공챔버(10)의 내벽과 외벽 사이에 위치한다. 전열부(470)는 전기로의 형태, 즉 금속의 열처리에 적합한 니 크롬선 발열체로 이루어진 단순한 간접 저항로의 형태로 이루어져 있으며, 상기 전열선의 외부 및 진공챔버(10)의 내부는 내부 열의 유실을 막기 위해 방열재로 차폐되어 있다.  The heat transfer part 470 heats the electret substrate 130 made of the conjugate of the polymer resin and the metal substrate as shown in FIG. 3 to activate the molecular motion of the crystals in the polymer resin of the conjugate. The heat transfer part 470 is a left side, a right side, and a rear side opposite to the door of the vacuum chamber 10 except for the upper part of the vacuum chamber 10 and the door part of the front of the vacuum chamber (front). , Located between the inner wall and the outer wall of the vacuum chamber 10 at the bottom surface located below the rotating plate 20. The heat transfer part 470 is in the form of an electric furnace, that is, in the form of a simple indirect resistance path made of a nichrome wire heating element suitable for heat treatment of the metal, the outside of the heating wire and the inside of the vacuum chamber 10 to prevent the loss of internal heat. It is shielded with heat dissipating material.

다시말해, 본 발명은 도 3에서와 같이 고분자수지부와 금속기판부의 접합체를 코로나 방전하여 일렉트렛을 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 즉 본 발명은 상술한 장치 내에 금속기판과 고분자수지로 구성된 일렉트렛 기판들을 위치시켜 그 고분자수지의 종류에 따라 그 내부를 고온 분위기에서 고전압을 인가하여 일렉트렛 기판들에 부전계의 정전기장을 형성시킴으로서, 일렉트렛을 구성하는 고분자수지내의 분자 쌍극자모멘텀을 효과적으로 한 방향으로 배열시키고, 방전된 전하들을 고분자수지 내부 깊숙이 침투시켜 그 고분자수지가 공간전하를 보다 많이 확보하게 함으로서 일렉트렛의 전하보존 특성을 반영구적으로 향상 시킬 수 있다. 특히나, 일군의 불소수지 (일 예로, PTFE: Polytetrafluoroethylene)를 기본 일렉트렛 수지로 사용하는 경우, 본 발명의 실시예에 의해 대전시킨 경우 고온의 환경에서도 우수한 전하보존 특성을 갖고 있어 표면실장형(SMD type)의 일렉트렛을 이용한 센서들의 성능을 고온의 SMT 리플로우(reflow) 작업 후에도 일정하게 유지시킬 수 있다. In other words, the present invention relates to an apparatus and a method for producing an electret by corona discharge the conjugate of the polymer resin portion and the metal substrate portion as shown in FIG. That is, the present invention places an electret substrate composed of a metal substrate and a polymer resin in the above-described apparatus, and applies a high voltage to the inside of the electret substrate in a high temperature atmosphere according to the type of the polymer resin to form an electrostatic field of a negative field on the electret substrates. By effectively arranging the molecular dipole momentum in the polymer resin constituting the electret in one direction, the discharged charges penetrate deep into the polymer resin, and the polymer resin secures more space charge, thereby improving the charge retention characteristics of the electret. It can be improved semi-permanently. In particular, when a group of fluorine resins (for example, PTFE: Polytetrafluoroethylene) is used as the basic electret resin, when charged according to the embodiment of the present invention, it has excellent charge retention characteristics even in a high temperature environment, and thus is surface mounted. It is possible to maintain the performance of sensors using the type electret even after a high temperature SMT reflow operation.

도 4는 본 발명에 따른 일렉트렛 대전 장치의 컨트롤패널부를 설명하기 위한 블럭도이다. 4 is a block diagram for explaining a control panel unit of the electret charging apparatus according to the present invention.

컨트롤 패널(300)은 진공챔버(10) 외부에 위치되며, 디지털 고온계(330), 전기로 제어부(310), 회전속도설정부(350), 타이머(360), 전압조절기(370)를 구비 한다.  The control panel 300 is located outside the vacuum chamber 10, and includes a digital pyrometer 330, an electric furnace controller 310, a rotation speed setting unit 350, a timer 360, and a voltage regulator 370. .

디지털 고온계(330)는 진공챔버(10)에서 나오는 복사(輻射)에너지를 측정하여 온도를 검출한다. The digital pyrometer 330 detects temperature by measuring radiant energy from the vacuum chamber 10.

전기로 제어부(310)는 진공챔버(10) 내부의 온도조절을 하도록, 전열부(470)의 발열정도를 설정한다. 따라서 디지털 고온계(330), 전기로 제어부(310)를 이용하여 진공챔버(10) 내부의 온도조절을 용이하게 할 수 있다. The electric furnace controller 310 sets the degree of heat generation of the heat transfer part 470 so as to control the temperature inside the vacuum chamber 10. Therefore, it is possible to easily control the temperature inside the vacuum chamber 10 by using the digital pyrometer 330 and the electric furnace controller 310.

회전속도설정부(350)는 회전판(20)의 회전속도를 설정하는 것으로, 회전수를 조절하는 원형의 다이얼형 레버로 이루어져 있다. 회전속도설정부(350)는 회전속도를 설정함으로써 생성된 회전제어신호를 모터구동부(480)으로 송신한다. 모터구동부(480)는 수신된 회전제어신호에 따라 직류형 전동모터(490)를 구동한다.  Rotational speed setting unit 350 is to set the rotational speed of the rotating plate 20, it consists of a circular dial lever for adjusting the rotational speed. The rotation speed setting unit 350 transmits a rotation control signal generated by setting the rotation speed to the motor driving unit 480. The motor driver 480 drives the DC-type electric motor 490 according to the received rotation control signal.

타이머(360)는 고전압의 코로나 방전시간을 설정한다. 타이머는 1초~60초까지 조절이 가능하게 구성할 수 있다. The timer 360 sets a high voltage corona discharge time. The timer can be configured to adjust from 1 second to 60 seconds.

전압조절기(370)는 고전압 발생기(200)의 전압의 세기를 설정하며, 고전압의 세기는 1kV~ 30kV까지 각 1kV의 단위로 조절 가능하게 구성할 수 있다. The voltage regulator 370 sets the intensity of the voltage of the high voltage generator 200, and the intensity of the high voltage may be configured to be adjustable in units of 1 kV for each of 1 kV to 30 kV.

다음에, 상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 고분자수지 일렉트렛 대전장치의 동작과정 및 대전방법을 주된 특징부 위주로 상세히 설명한다.  Next, the operation process and the charging method of the polymer resin electret charging device according to the present invention having the above-described configuration will be described in detail mainly on the main features.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고분자수지 일렉트렛 대전장치의 동작과정 및 대전방법의 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating an operation process and a charging method of the polymer resin electret charging device according to the embodiment of the present invention.

진공챔버(10) 내부의 회전판(20) 위에 일렉트렛 기판을 배치하며 금속망의 위치를 조절한다(510S).The electret substrate is disposed on the rotating plate 20 inside the vacuum chamber 10 and the position of the metal mesh is adjusted (510S).

진공챔버(1)의 도어를 밀폐하고 내부의 진공도를 조절한다(520S). 즉, 컨트롤 패널(300)을 통해 진공챔버(10)의 내부를 10-3 Torr의 진공도로 조절한다. The door of the vacuum chamber 1 is sealed and the degree of vacuum inside is adjusted (520S). That is, the inside of the vacuum chamber 10 is adjusted to a vacuum degree of 10 −3 Torr through the control panel 300.

회전판(20)의 회전속도를 조절한다(530S).Adjust the rotational speed of the rotating plate 20 (530S).

진공챔버(10)의 내부 온도를 세팅한다(540S). 즉, 컨트롤 패널(300)을 통해 진공챔버(10)의 내부의 온도를 고분자수지의 종류에 따라 80~270℃ 까지의 온도로 조절한다. The internal temperature of the vacuum chamber 10 is set (540S). That is, the temperature of the interior of the vacuum chamber 10 through the control panel 300 is adjusted to a temperature of 80 ~ 270 ℃ according to the type of polymer resin.

고전압 발생기(200)의 방전전압 및 방전시간을 세팅한다(550S). 예를들어, 고전압 발생기(200)의 방전전압을 약 25Kv의 고전압으로 설정하며 방전시간을 30초 정도로 설정할 수 있다.The discharge voltage and the discharge time of the high voltage generator 200 are set (550S). For example, the discharge voltage of the high voltage generator 200 may be set to a high voltage of about 25 Kv and the discharge time may be set to about 30 seconds.

코로나 방전을 시킨다(560S). 즉, 컨트롤 패널(300)을 통해 진공챔버(10) 내부의 회전판(20)을 30RPM까지 회전시키고, 고전압 발생기(200)를 통해 약 25Kv의 고전압을 30초 정도 전극봉(110)에 인가해 코로나 방전을 한다. 금속망(30)를 통해 균일하게 분산된 부전계는 고분자수지의 표면에 정전계장을 형성하고 전하를 고부자수지의 심층 공간까지 트랩(trap)시킨다. 그리고, 코로나 방전 후 최대 1분을 넘지 않는 시간 내에 내부의 모든 장치들을 정지시키고 일렉트렛 기판들을 외부로 적출해 급속히 공랭시킨다.Corona discharge is performed (560S). That is, the rotating plate 20 inside the vacuum chamber 10 is rotated to 30 RPM through the control panel 300, and a high voltage of about 25 Kv is applied to the electrode 110 for about 30 seconds through the high voltage generator 200 to corona discharge. Do it. The negative field uniformly distributed through the metal net 30 forms an electrostatic field on the surface of the polymer resin and traps the charge to the deep space of the high molecular weight resin. Then, all devices inside are stopped within a maximum time of not more than 1 minute after corona discharge, and the electret substrates are taken out to air and rapidly cooled.

이러한 고온의 진공 분위기에서 대전된 일렉트렛은 대전된 전하가 고분자수지의 심층부까지 트랩이 되므로, 외부환경 변화에도 보다 우수한 전하보존 능력을 갖게 된다.The electret charged in such a high temperature vacuum atmosphere traps the charged charge up to the deep portion of the polymer resin, and thus has a better charge preservation ability even when the external environment is changed.

본 발명은 이상에서 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 당업자라면 다음에 기재되는 청구범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.The present invention is not limited to the above described and illustrated in the drawings, and of course, more modifications and variations are possible to those skilled in the art within the scope of the following claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일렉트렛의 대전방법 및 대전장치는, 진공챔버(10) 내에서 코로나 방전을 함으로서 불순물의 유입에 의한 전계의 왜곡을 막고, 코로나 방전용 금속 전극봉(110)과 피대전체인 일렉트렛 기판(130) 사이에 금속망(30)을 설치함으로서 코로나 방전에 의해 방출되는 전하들을 일렉트렛 기판(130)들 위에 균일하게 분산시킴과 동시에 10Kv이상의 고전압의 코로나 방전에 의해 고분자수지의 표면이 손상되는 것을 막고, 진공챔버 내부를 고온의 분위기로 만들어 고분자수지 내부의 결정들의 운동을 증가시켜 코로나 방전에 의하여 방출된 전하들이 고분자 수지의 심층부까지 도달케 함으로서 전하를 보다 안정적으로 트랩(trap)시킴으로서 어떠한 외부 환경변화에도 우수한 전하보존 특성을 갖는 일렉트렛을 제조하게 한다. As described above, the electret charging method and the charging device of the present invention prevent the distortion of the electric field caused by the inflow of impurities by performing corona discharge in the vacuum chamber 10, and the corona discharge metal electrode 110 and By installing the metal mesh 30 between the electret substrates 130, which are the whole parts, the charges discharged by the corona discharge are uniformly distributed on the electret substrates 130, and at the same time, the polymer is discharged by the high voltage corona discharge of 10 Kv or more. It prevents the surface of the resin from being damaged and increases the movement of the crystals inside the polymer resin by making the inside of the vacuum chamber a high temperature atmosphere, so that the charges released by the corona discharge reach the deep part of the polymer resin, thereby trapping the charge more stably. By trapping, it is possible to produce electrets having excellent charge retention properties against any external environmental changes.

본 발명에 따라 대전된 일렉트렛은 SMT 작업환경을 포함한 가혹한 환경변화(열, 습도, 외부충격 등) 에서도 우수한 전하 보존성을 갖는다. 따라서, 표면실장(SMD) 타입 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰을 포함한 모든 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰, 정전형 음향센서, 압력센서, 진동센서 등 각종 센서들과 여러 가지 방사선 검출기 등 일렉트렛을 이용한 모든 기기들의 성능을 보다 안정적으로 유지시키며 그 수명을 연장시킬 수 있을 뿐 아니라, 그 제조공정도 단순화 시킬 수 있다. 종래의 기술로 대전된 일렉트렛은 불안정하게 충전된 전하가 다수 존재하기 때문에, 일렉트렛을 이용한 기기들의 제조 공정에 있어서, 불안정한 충전된 전하를 강제로 이탈시키는 열처리 공정과 충전이 전하의 이탈이 예상되는 모든 공정 후에 있어 이탈되는 전하의 정도를 검사하는 과정이 필요했다. 그러나 본 발명의 제작 방식으로 제작된 일렉트렛은 이러한 공정들을 불필요하게 만들거나, 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 종래의 기술을 적용하여 제작한 표면실장(SMD) 타입 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰용 일렉트렛보다 제조공정이 더 단순하면 서도 신뢰성 높은 일렉트렛을 구현하기 용이하기 때문에 제조비용이 절감되는 이점이 있다. The electret charged according to the present invention has excellent charge retention even under severe environmental changes (heat, humidity, external shock, etc.) including the SMT working environment. Therefore, the performance of all the electret condenser microphones, including surface mount (SMD) type electret condenser microphones, electrostatic acoustic sensors, pressure sensors, vibration sensors, and various devices such as various radiation detectors Not only can it remain stable and extend its life, it can also simplify the manufacturing process. Since the electret charged by the prior art has a large number of unstable charged charges, in the manufacturing process of devices using the electret, a heat treatment process forcibly releasing unstable charged charges and charges are expected to be released. After every process, it was necessary to check the amount of dissipated charge. However, electrets fabricated by the fabrication method of the present invention can make these processes unnecessary or significantly reduce. In addition, since the manufacturing process is simpler than the surface mount (SMD) type electret condenser microphone electret manufactured by applying the prior art, it is easy to implement a reliable electret, and there is an advantage in that the manufacturing cost is reduced.

본 발명은 PTFE나 FEP등의 불소계 수지들 뿐 아니라 일렉트렛 재료로 사용되는 모든 고분자 재료에 적용이 가능하다.  The present invention is applicable to all polymer materials used as electret materials as well as fluorine resins such as PTFE and FEP.

Claims (5)

내부의 진공도 조절이 가능한 진공챔버 내에서 고분자수지와 금속기판의 접합체를 코로나 방전하여 일렉트렛을 제조하는 고분자수지 일렉트렛 대전장치에 있어서, In the polymer resin electret charging apparatus for producing an electret by corona discharge the conjugate of the polymer resin and the metal substrate in a vacuum chamber capable of adjusting the degree of vacuum inside, 상기 진공챔버의 벽에 내장되어, 상기 고분자수지와 금속기판의 접합체에 열을 가하여 상기 고분자수지 내의 결정들의 분자운동을 활성화시키는 전열부;A heat transfer part embedded in a wall of the vacuum chamber to heat the conjugate of the polymer resin and the metal substrate to activate molecular motion of the crystals in the polymer resin; 상기 진공챔버의 상부에 위치하며, 고전압발생기(200)로 부터의 고전압이 인가되어 코로나 방전을 하는 전극봉;An electrode rod positioned above the vacuum chamber and configured to receive a corona discharge by applying a high voltage from the high voltage generator 200; 상기 진공챔버의 하부에 위치하며, 그 위에 상기 고분자수지와 금속기판의 접합체가 배치(排置)되며, 회전속도 조절이 가능한 회전판;A rotary plate positioned below the vacuum chamber, on which a bonded body of the polymer resin and the metal substrate is disposed, and the rotation speed of which can be adjusted; 상기 전극봉과 상기 회전판 사이에서 전극봉과 회전판에 각각 이격되어 위치되어, 대전시키고자 하는 상기 고분자수지와 금속기판의 접합체로 하전되는 전하들이 유입되는 경로상에 위치하며, 다수의 구멍을 갖는 금속망;A metal network positioned between the electrode and the rotating plate, spaced apart from the electrode and the rotating plate, and positioned on a path through which electric charges are charged to the assembly of the polymer resin and the metal substrate to be charged; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 고분자수지 일렉트렛 대전장치.Polymer resin electret charging apparatus comprising a. 제 1항에 있어서,  The method of claim 1, 상기 전열부는 진공챔버의 내벽과 외벽 사이에 위치되며, 전열선으로 구성되며 단열재로 차폐되어 있어, 외부로의 열손실을 방지하는 것을 특징으로 하는 고분자수지 일렉트렛 대전장치.The heat transfer part is located between the inner wall and the outer wall of the vacuum chamber, consisting of a heating wire and shielded by a heat insulating material, polymer resin electret charging apparatus, characterized in that to prevent heat loss to the outside. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 고분자수지 일렉트렛 대전장치는 The polymer resin electret charging device 상기 진공챔버의 온도를 검출하는 디지털 고온계(330);A digital pyrometer (330) for detecting the temperature of the vacuum chamber; 상기 진공챔버(10) 내부의 온도조절을 하도록 전열부(470)의 발열정도를 설정하는 전기로 제어부(310);An electric furnace controller 310 for setting a heat generation degree of the heat transfer part 470 to control the temperature inside the vacuum chamber 10; 를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고분자수지 일렉트렛 대전장치. Polymer resin electret charging device characterized in that it further comprises. 제 1항에 있어서,  The method of claim 1, 상기 금속망은 진공챔버(10) 내벽의 홈을 통해 높이 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 고분자수지 일렉트렛 대전장치.The metal mesh polymer resin electret charging apparatus, characterized in that the height can be adjusted through the groove of the inner wall of the vacuum chamber (10). 진공챔버(10)내의 전극봉과 회전판 사이에서 전극봉과 회전판에 각각 이격되어 금속망이 구비되어 있는 일렉트렛 대전장치를 이용한 고분자수지 일렉트렛 대전방법에 있어서,In the polymer resin electret charging method using an electret charging device which is provided with a metal net spaced apart from the electrode and the rotating plate, respectively, between the electrode and the rotating plate in the vacuum chamber 10, 상기 진공챔버(10) 내부의 회전판(20) 위에 일렉트렛 기판을 배치(排置)하며, 상기 금속망의 위치를 조절하는 단계;Placing an electret substrate on the rotating plate (20) in the vacuum chamber (10), and adjusting the position of the metal mesh; 진공챔버(10)의 도어를 밀폐하고 내부의 진공도를 조절하며, 회전판(20)의 회전속도를 조절하고, 진공챔버(10)의 내부 온도를 설정하고, 고전압 발생기(200)의 방전전압 및 방전시간을 설정하는 단계;Sealing the door of the vacuum chamber 10 and adjusting the degree of vacuum inside, adjusting the rotational speed of the rotating plate 20, setting the internal temperature of the vacuum chamber 10, the discharge voltage and discharge of the high voltage generator 200 Setting a time; 고전압 발생기(200)로부터 고전압을 전극봉(110)에 인가해 코로나 방전을 하고, 금속망(30)를 통해 균일하게 분산된 부전계는 고분자수지의 표면에 정전계장을 형성하고 전하를 고부자수지의 심층 공간까지 트랩(trap)시키는 단계;The high voltage is applied from the high voltage generator 200 to the electrode 110 to perform a corona discharge, and the negative field uniformly distributed through the metal network 30 forms an electrostatic field on the surface of the polymer resin and charges the high molecular resin. Trapping into the deep space; 를 구비하는 고분자수지 일렉트렛 대전방법.Polymer resin electret charging method comprising a.
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