490986 A7 _ B7 五、發明說明（/ ) [發明背景] 發明之領域 本發明係關於一種用於電容器（conclenser)微音器之膜 片的充電方法及設備，更具體地說，係關於〜種用於電容 器微音器之fe片的充電方法及設備，其能對內建在電容器 微音器內之β吴片（背板）充入電荷’亦即，藉由電暈放電 及離子佈値對於其具有導電材料沉積在其兩側之高分子聚 合材料製成的一薄膜充電。 相關枝術之說明 一般而言’極性電容器微音器需要直流數百伏特之外 加電源供應以作爲極性電壓，但無極性電容器微音器使用 月吴片（背極板）以將電荷儲存於其內，其具有優越之電荷 儲存特性以導電材料沉積在高分子聚合材料所製成或附著 在高分子聚合薄膜上，藉此無需外加之電源供應。 如圖1所示，此種無極性電容器微音器，亦即，接收 聲波（空氣中的波動）並將其轉換成電子訊號的微音器係 包含:一個膜片1 0 1，其係用於接收聲波且係以例如鋁、 鎳、銀及金之導電材料沉積在高分子聚合材料之薄膜所製 成；一個背板（極板）1 0 2，其係與膜片1 〇丨以預設 之距離隔開放置，且係用於將聲波轉換成爲電子訊號；以 及一個場效電晶體（F Ε Τ) 1 0 3，其係用於在後級之 放大器（圖中未顯示出）匹配輸入阻抗所需。膜片1 0 1 、背板1 0 2及F Ε Τ 1 0 3係裝塡在基座1 0 4內而由 外殼105固定之，而該FET103係將其汲極端及源 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線丨*^^丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490986 A7 _ B7 五、發明說明（1 ) 極端暴露在外部。 如圖2所示，上述用於電容器微音器之膜片或背板放 置的方式係，高電壓產生裝置1之陰極端係連接至膜片模 組5的底部，而連接至尚電壓產生裝置1之陽極端的高壓 棒7係與該膜片模組5之頂端隔著預設之距離而放置。 若從高電壓產生裝置1輸出之高電壓係供應至膜片模 組5，則電荷植入至膜片模組5，並在該膜片模組5的兩 側形成電場，該電荷係藉由電暈放電植入膜片模組5(膜 片或背板）內，藉此形成電偶極層，如圖5所示。 然而，在傳統用於電容器微音器之膜片的充電方法及 設備中，不僅有部份藉由電暈放電形成且佈値入膜片內的 電荷會損耗的缺點，且因空氣中溼度、溫度、灰塵及類似 效應使得電荷無法在膜片的整個表面內均勻地植入。亦即 ，不僅因空氣中溼度、溫度、灰塵及類似效應的影響使得 電荷無法均勻地植入膜片內，且因高電壓及長久之充電時 間使得充電設備的充電膜片過程無法自動化。 [發明之槪要] 本發明的一項目的係提供一種用於電容器微音器之膜 片的充電方法及設備，其能藉由電暈放電降低植入用於電 容器微音器之膜片的電荷損耗以改善充電效率，並且不顧 因空氣內溼度、溫度、灰塵及類似效應所引起之充電時間 的延長而達成自動化。 爲達成上述目的，係提供一種用於電容器微音器之膜 片的充電方法，其中，電荷係充電至以導電材料沉積在高 4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2忉x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一5J« I n n ϋ n n I I i n I n ϋ n n «I I I ϋ n n n n I n ϋ Ml ϋ n ϋ n 490986 A7 B7 五、發明說明（3 ) 分子聚合材料薄膜之方式形成之膜片結構的表面，該方法 包含下列步驟：供應從正離子產生裝置而來之正離子以及 從負離子產生裝置而來之負離子至施加高電壓之路徑上， 並藉此形成導電媒介之空氣層對應之空間；以及在該膜片 上施加高電壓以藉由電暈放電植入電荷，藉此在高分子聚 合材料之薄膜上形成電偶極層。 較佳而言，作爲膜片使用之高分子聚合材料薄膜係由 FEP (CF3CF，CF2 :四氟乙烯一六氟乙烯共聚物） 薄膜所製成。 欲達成上述目的，係提供一種用於電容器微音器之膜 片的充電設備，其中，電荷係充電至以導電材料沉積在高 分子聚合材料薄膜之方式形成之膜片結構的表面，該設備 包含：一個正離子產生裝置，其係用於供應正離子至施加 高電壓之路徑，藉此形成導電媒介之空氣層；〜個負離子 產生裝置，其係用於供應負離子至施加高電壓;^路徑，藉 此形成導電媒介之空氣層；以及一個高電壓產生裝置，其 係用於供應經由導電媒介之空氣層用於電暈放電的高電 ’以藉此在商分子聚合材料之薄膜上形成電偶極層。 較佳而言，作爲膜片使用之高分子聚合材料薄膜係由 FEP (CF3CF，CF2:四氟乙烯一六氟乙燦共聚物） 薄膜所製成。 此外，根據本發明之充電設備更包含具有複_個I彳足上 方通至下方之孔洞的一個柵網，其係用於調整從高電壓產 生裝置供應之高電壓，以控制供應至該膜片的電荷:M。 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
« · in In m 11 n ·ϋ flu 一 0, f l n flu ^amtm m in eaBmm I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490986 A7 B7 五、發明說明（φ) [圖式簡單說明] 圖1係顯示一般電容器微音器結構的剖面圖； 圖2係顯示根據習知技術之用於電容器微音器之膜片 之充電設備的槪要圖； 圖3係顯示根據本發明之用於電容器微音器之膜片之 充電設備的槪要圖； 圖4 a至4 d係以圖示詳細地說明圖3之高電壓產生 裝置及離子產生裝置；以及 圖5係顯示根據本發明之藉由電暈放電及離子佈値將 電荷充電至高分子聚合材料之充電狀態的槪要圖。 [元件符號說明] (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 · · •高電壓產生裝置 2 · · •負離子產生裝置 3 · · •正離子產生裝置 4 · · •柵網 5 · · •膜片組件 6 · · •接地線 7 · · •局壓棒 1〇· •高電壓產生裝置 11· •電源供應器 12· •可變調整器 13· •振盪器（0SC) 14· •切換電路 15· •變壓器 6 訂---------線！ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 490986 A7 B7 五、發明說明（s ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 16· •多級升壓整流器 17· •電源供應器 18· •可變調整器 19· •自動電壓控制電路（AVC) 2 0· •輸出電流調整器 2 1· •參考電壓 2 2· •電壓控制振盪器(VCO) 2 3· •可變調整器 2 4 · •自動頻率控制電路（AFC) 2 5· •反相緩衝器 2 6· •濾波器 2 7 · •非反相緩衝器 2 8· •濾波器 2 9· •推挽式切換電路 3 0· •變壓器 3 1· •多級升壓整流器 3 2· •電源供應器 3 3· •輸出電流調整器 3 4· •自動電壓控制電路（AVC) 3 5· •可變調整器 3 6· •電壓控制振盪器(VCO) 3 7· •自動頻率控制電路（AFC) 3 8· •參考電壓 3 9· •可變調整器 7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 490986 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（έ ) 4 0· •反相緩衝器 4 1· •非反相緩衝器 4 2· •濾波器 4 3· •濾波器 4 4· •推挽式切換電路 4 5· •變壓器 4 6· •多級升壓整流器 4 7· •電源供應器 4 8· •可變調整器 4 9· •振盪器 5〇· •切換電路 5 1· •變壓器 5 2· •多級升壓整流器 10 1 •膜片 10 2 •背板 10 3 •場效電晶體 10 4 •基座 10 5 •外殼 [較佳實施例之詳細說明] 接下來將參考附圖所示之較佳實施例而更詳細地說明 本發明。 如圖3所示，如本發明之用於電容器微音器之膜片的 充電設備的配置方式係，連接至高電壓產生裝置1之陽極 端的高壓棒7係與膜片組件5之頂端隔著預設之距離放置 8 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一 口 ▼ « ·ϋ I n in n n n I I <1 In m n m —ϋ Ha I i -I- n -- -ί i i I ^1» in 1^1 1^1 - n-· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 490986 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（7 ) ’而該裝置1之陰極端係連接至該膜片組件5的底部。換 句話說’該高電壓產生裝置1的陽極及陰極係彼此相對著 ，而膜片組件5係置於該兩者之間。 負離子產生裝置2及正離子產生裝置3的其中一側係 分別放置在連接至高電壓產生裝置1的陽極端之高壓棒7 的附近，以使得負離子及正離子可供應至該膜片組件5的 頂端。在膜片組件5的頂端，亦即，在膜片組件5以及連 接至高電壓產生裝置1之陽極端的高壓棒7之間，係放置 均具有預設直徑之複數個孔洞的柵網4，其係連接至高電 壓產生裝置1 Q，藉此調整植入該膜片組件5之膜片的電 荷量。參考圖號(元件符號）6表示接地線。
在說明根據本發明之用於電容器微音器膜雷夺 備的電荷操作之前，將先討論該膜片（背板）的說明。D 膜片係在電容器微音器內接收聲波並將聲波蟬力之變 化轉換成機械性變化，且係藉由將例如鋁、鎳、銀、金及 類似之導電材料沉積在高分子聚合材料（例如，f e p ( CF3CF，CF2 :四氟乙燦—六氟乙燦共聚物）麵）的 一薄膜上而製成。 該膜片之高好聚合材___ 含約15—25%的六氟乙烯且亘有ρβA。 一 的溶點。 I、有 “Ο。。— 2 9 0。。 組成膜片或背板之高分子聚合材料例的麵(如f e p 兩端施加電壓時儘可能維綱 丨生。換句話說，該的子聚合體❹_料㈣成薄膜狀 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
« I I ί I 線丨# 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 490986 A7 B7 五、發明說明（？） ’當在其置於電極之間的兩面上施加高電壓時，在該絕緣 材料的內部將形成強電場，而導致在正（+ )電極處出現 負（〜）電荷而負（一）電極處出現正（+ )電荷，如圖 5所示。 在該高分子聚合材料中，正電荷及負電荷係均勻出現 並成爲電偶極層，亦即極化。在一般的材料中，當施加之 電壓降至零畤，極化之狀態將回到其初始之狀態，但在F E P薄膜的高分子聚合體有機基板中，在出現極化後即使 當電壓降至零時，其具有類似磁鐵般維持住電場的特性。 如圖4 a、4 d所示，在供應高電壓至高壓棒7及柵 網4的高電壓產生裝置1、1 〇中，在電源（直流χ 8伏 特）係供應至電源供應器1 1、4 7後，藉由可變調整器 1 2 ' 4 8調整電壓位準，其係藉由振盪器1 3、4 9以 具有預設頻率之振盪頻率而振盪，並供應至切換電路1 4 、5 0，如圖4 a、4 d所示。 因此振盪之交流電源係藉由切換電路1 4、5 0及變 壓器1 5、5 1而升壓爲高電壓之交流電源，並藉由多級 升壓整流器1 6、5 2而再次升壓成高電壓之直流電源（ 一1〇1^/，+1〇1^¥)，接著並供應至高壓棒7及柵 網4 〇 爲更有效率地充電，現在將參考圖4 b、4 c，說明 供應負離子及正離子的負離子產生裝置2及正離子產生裝 置3之操作。 首先，若欲供應至推挽式切換電路2 9、4 4的電壓 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 «1 — ! — !— — — I — — — — — — — — — —^- — — — 11 — — — — — . 490986
經濟部智慧对產局員工消費合作社印製 五、發明說明（τ ) 係由可變調整器1 8、3 5調整，則供應至電源供應器1 7、3 2的電源（直流3 6伏特）係藉由驅動自動電虜控 制電路（AVC) 19、34以及輸出電流調整器2 0、 3 3調整之，接著供應至推挽式切換電路2 9、4 4。 電源（直流1 8伏特）所施加至之電壓控制振盪器（ V C〇）2 2、3 6係依照從參考電壓2 1、3 8輸出之 電壓而調整可變調整器2 3、3 9以振盪出預設之振盪頻 率，並將該振盪頻率施加於自動頻率控制電路（A F C ) 2 4、3 7。接著，在AFC24、37調整過振盪頻率 並將該調整頻率分別施加於反相緩衝器2 5、4 0及非反 相緩衝器2 7、4 1後，該反相及非反相頻率係施加於濾 波器 26、42、28、43。 若由濾波器2 6、4 2、2 8、4 3濾波之振盪頻率 係施加於推挽式切換電路2 9、4 4，則該推挽式切換電 路2 9、4 4主要係將從輸出電流調整器2 0、3 3 (亦即 從電源供應器1 7)輸出之電源升壓爲振盪頻率之交流電源 ，並供應該升壓後之交流電源至變壓器3 0、4 5。 該交流電源係藉由變壓器3 0、4 5而二次升壓，並 藉由多級升壓整流器3 1、4 6而轉換成直流電源（一 2 k V，一 1 0 k V)，而藉此轉換之直流電源係供應至用 於產生負及正離子的電源供應器。 在充電亦即膜片（背板）之具有此特性的I? E p薄膜 的過程中，從負及正離子產生裝置2、3產生之負及正離 子係供應至局電壓之移動路徑並結合在一起，而在高電壓 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事頊再填寫本頁) ·訂_丨 490986 A7 B7 五、發明說明（（。） 產生裝置1之高壓棒7以及膜片模組5之間的空氣中形成 導電媒介之空氣層。 在此種情況中，應注意到，負及正離子係在空氣淨化 器中淨化空氣或靜電消除器中消除靜電所使用’而藉由其 電場效應充電F E P薄膜之表面亦非常地有用。 負離子或正離子係電解質的其中一項成分。負離子具 有朝電流傳送電荷相反之方向移動的特性，且係由該離子 所攜帶之電子數目（S〇42 —，〇H-，C1_)表示其數 量。 此外，離子之成爲正或負離子係依照小於或大於在正 常狀態數目的原子之最外層軌道的數目所決定。應注意到 ，離子並非電中性，當離子在缺乏電子的情況下係攜帶正 電荷而被稱爲正離子，而當離子在多出電子的情況下係攜 帶負電荷而被稱爲負離子。藉由調整電子之數量而導致經 由其通過空氣所引起連續形成之薄膜所獲得的電位，可調 節F E P薄膜之晶格結構及加速電壓。 因此，在結合從負及正離子產生裝置2、3產生之負 及正離子並在連接至商電壓產生裝置1之陽極端之商壓棒 7以及膜片模組5之間的高電壓移動路徑形成導電媒介之 空氣層之後’從高電壓產生裝置1供應至膜片模組5的高 電壓係使得該膜片模組5充電，亦即，使得由j? E P薄膜 形成之膜片的表面充電，如圖5所示。 在膜片模組5以及連接至高電壓產生裝置1之陽極端 之高壓棒7之間的高電壓移動路徑中，係放置均具有預設 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Φtr---------爷#------’—! 490986 A7 B7 五、發明說明（1丨） 直徑之複數個孔洞的柵網4，藉此調整植入該膜片組件5 之膜片的電荷量。換句話說，藉由調整形成在柵網4上每 個孔洞的直徑或調整從高電壓產生裝置10供應至柵網4 的高電壓，可隨意地調整植入該膜片組件5之膜片的電荷 量。 因此，在該膜片充電之電荷可半永久性地維持，而充 電時間可降低至在瞬間充電，故能實現自動之充電設備以 藉此獲得高製造產能及高品質的產品。 如上所述，根據本發明之用於電容器微音器之膜片的 充電方法及設備係能夠不顧空氣中溫度及溼度之變化而維 持住充電在膜片中的電荷量且保持整個膜片之表面的充電 電荷散佈穩定，並降低因過度充電所引起的F E P薄膜之 膜片表面的傷害，藉此使膜片之產出分佈大致上穩定以藉 此增加其可靠性。 此外，在根據本發明之用於電容器微音器之膜片的充 電方法及充電設備中，不僅能降低植入膜片之電荷損耗且 改善充電效率，並能減少充電時間並獲得設備之自動化。 熟知此技術者應瞭解到，能夠在不違背本發明之精神 及範疇的情況下，製造出用於電容器微音器之膜片的電荷 充電方法及電荷充電設備的各種修正及變化。因此，本發 明欲在附加之申請專利範圍及其等效之範疇內涵蓋住本發 明所提供的修正及變化。 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·—— 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一一口、· i n n ϋ n n I I 1 1· —i ϋ n 1 i 1 n 1 n -ϋ n n ϋ n n —i n ϋ n ϋ -