Способ изготовления электретного элемента

 

Изобретение относится к технологии изготовления электростатических преобразователей , выполненных на базе электретных элементов, представляющих собой электризованную полимерную пленку, прочно соединенную с электропроводящей подложкой-электродом , и может быть использовано в производстве электретных микрофонов и телефонов. Целью изобретения является улучшение качества за счет повышения адгезии пленки к электроду и упрощение способа . Способ изготовления электретного элемента заключается в следующем. Полимерную пленку соединяютс предварительно прогретым электродом, расплавляют ее на поверхности электрода струей газа, а затем осуществляют электризацию элемента, причем полимерную пленку до её соединения с электродом электризуют, а к моменту соединения на электрод подают электрический потенциал с полярностью, противоположной полярности поверхностного потенциала полимерной пленки. Приведение электризованной полимерной пленки в контакт с электродом может быть осуществлено с помощью только электростатических сил притяжения, создаваемых между электродом и пленкой. 2 ил. со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 04 R 19/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4314829/63 (22) 08.10.87 (46) 15.01,93. Бюл, ¹ 2 (71) Н ауч но-и сследовател ьский и нститут

ВЭФ и Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) А.P.Oýîëñ, Н,С.Пщелко. В.Н,Таиров, Д,М.Рекис и 3.Э,Ауныньш (56) Патент США ¹ 4014091, кл. 29/592, 1977, Авторское свидетельство СССР

¹1454228,,кл,,Н 04 R19/00,,1986, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРЕТНОГО ЭЛЕМЕНТА (57) Изобретение относится к технологии изготовления электростатических преобразователей, выполненных на базе электретных элементов, представляющих собой электризованную полимерную пленку, прочно соединенную с электропроводящей подложкой-электродом, и может быть использоваИзобретение относится к технологии изготовления электростатических преобразователей, выполненных на базе электретных элементов, представляющих собой электризованную полимерную пленку, прочно соединенную с электропроводящей подложкой, и может быть использовано в производстве электретных микрофонов и телефонов, Известен способ изготовления электретного элемента путем нанесения полимерного покрытия на подогретый электрод с последующей электризацией полимера.

Известен также способ изготовления электретного элемента путем соединения полимерной пленки с предварительно подо... Ж,, 1 788601 А1 но в производстве электретнblx микрофонов и телефонов. Целью изобретения является улучшение качества за счет повышения адгезии пленки к электроду и упрощение способа. Способ изготовления электретного элемента заключается в следующем, Полимерную пленку соединяют с и редварительно прогретым электродом, расплавляют ее на поверхности электрода струей газа, а затем осуществляют электризацию элемента, причем полимерную пленку до ее соединения с электродом электризуют, а к моменту соединения на электрод подают электрический потенциал с полярностью, противоположной полярности поверхностного потенциала полимерной пленки. Приведение электризованной полимерной пленки в контакт с электродом может быть осуществлено с помощью только электростатических сил притяжения, создаваемых между электродом и пленкой. 2 ил. гретым электродом, расплавления ее йа йоверхности электрода струей газа, и электризации пленки.

Недостатком этих способов является невысокая и неравномерная по площади эдгезия полимера к электроду и сложность реализации способа в условиях крупносерийного производсгва.

Целью изобретения является улучшение качества покрытия за счет повышения адгезии пленки к электроду и упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что полимерную пленку до ее соединения с электродом электризуют, а к моменту соединения на электрод подают электрический потенциал с полярностью, противополдж1788601

15

25

55 ной полярности поверхностного потенциала полимерной пленки. Приведение предварительно электризованной пленки в контакт с электродом, например, может быть осуществлено с помощью электростатических сил притяжения, создаваемых между электродом и предварительно электризованной пленкой.

Положительный эффект предлагаемого изобретения достигается благодаря тому, что в момент нанесения на электрод пленки между электродом и пленкой создается значительная разность электрических потенциалов. Это приводит к появлению достаточно больших сил электростатического притяжения пленки к электроду при ее нанесении.

Эти силы препятствуют усадке пленки и образованию складок, В результате пленка наносится на электрод ровным слоем даже без предварительного отжига, Способ может быть сравнительно просто автоматизирован, На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, с помощью которого реализуется предлагаемый способ; на фиг, 2— экспериментально полученная связь работы отрыва А полимерной пленки от электрода и давления на пленку при изготовлении электретного элемента, иллюстрирующая эффективность данного способа, Здесь кривая "а" получена в условиях, когда давление обеспечивалось только воздушной струей (Р = Р), кривая "б" — когда давление обеспечивалось только электростатическими силами ($ = Рэ), кривая "в"— когда давление обеспечивалось совместным действием воздушной струи и электростатическим зарядом.

Пример. Полимерная пленка 1 подается с катушки 2 на приемную катушку 3 с шагом Лl. При этом лента непрерывно электризуется одним из известных способов, например, в коронном разряде, создаваемом между заземленным валом 4, имеющим возможность вращаться, и высокопотенциальными электродами (иглой 5 и сеткой 6).

Заряженная полимерная пленка приводится в контакт с электродом 7 с помощью механического приспособления 8, зажимающего пленку и опускающего ее на поверхность электрода, Совместное действие высокой температуры электрода (200 — 230 ), контролируемой термопарой 9, и механического усилия, возникающего при прижатии пленки к электроду, приводит к тому, что пленка, сплавляясь, обрывается по периметру электрода и образует на нем пол-. имерное покрытие, Соответственно, в пленке остается отверстие. В момент нанесения пленки для создания электростатических сил, поджимающих ее к поверхности электрода, на электрод подается электрический потенциал с полярностью, противоположной полярности поверхностного потенциала пленки.

Если величина зазора между пленкой и поверхностью электрода не превышает 1 мм, то приведение электризованной пленки в контакт с поверхностью электрода может быть осуществлено без использования механического приспособления 8, путем подачи на электрод импульса высокого напряжения (м10 кВ) с полярностью, противоположной полярности поверхностного потенциала у пленки. В этом случае электростатические силы оказываются достаточными для того, чтобы притянуть заряженную пленку к поверхности электрода, оборвать ее по периметру и создать затем надежный физический контакт пленки с электродом.

Затем электрод 7, находящийся на транспортере 10, подают с шагом Лd под воздушную струю, выходящую, например, из кварцевой трубки 11. Температура в струе должна быть не ниже температуры плавления полимера, но не выше температуры начала его деструкции. Контроль температуры осуществляют термопарой 12.

Температура газа определяется температурой нагревателя 13, которая изменяется с помощью регулятора 14, Величина избыточного пневматического давления составляет 0,005-0,4 атм. Под действием избыточного давления нагретого газа происходит значительное размягчение и частичное расплавление полимера, что приводит к достижению высокой адгезии его к электроду и к одновременному формированию в нем отверстий,. если они имеются в электроде, При следующем шаге Л d электрод с полимерным покрытием подают в зону охлаждения, а его температуру контролируют термопарой 15. Затем, при очередном шаге Л d электретный элемент электризуют одним из известных способов, например, электрод заземляют, а полимерное покрытие электризуют в коронном разряде с помощью устройства, содержащего коронирующую иглу 16 и сетку 17, до требуемого поверхностного потенциала.

Описанным способом изготовлялись тонкопленочные массивные электретные элементы на основе пленки сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом (Ф вЂ” 4МБ2) и перфорированных электродов из латуни и алюминия, Толщина пленки составляла 10 мкм. Использовались напряжения -U> = -0з = -6 кВ, -02 = -500 В, -04 =

1788601

/7

Ю

=-200 В, При использовании механического нанесения пленки на электрод величина напряжения О составляла+500 В, а при приведении пленки в контакт с электродом с помощью электростатических сил величина

Ов составляла +10 кВ, Использовались температуры Т1 = 210 С, Т = 340 С (температура начала деструкции — 350 — 360 С), Тз = 35 С, фиг. 1. Расстояние между полимерной пленкой и поверхностью электрода было 0,8 мм. Избыточное пневматическое давление воздушной струи — 0,3 атм.

Расстояние от среза кварцевой трубки .3 12-мм до полимерной пленки, наносившейся на электрод, 1 мм. Время выдержки в воздушной струе 30 с, Качество покрытия полученных электретных элементов оказалось выше, чем элементов, полученных с помощью известных способов.

Так, согласно фиг. 2, величина адгезии полимера к электроду в данном случае превышает в 4 — 5 раз адгезию полимерных покрытий, изготовленных способом-прототипом. Следует отметить, что указанное повышение адгезии не является следствием простого суммирования давления струи газа и пондермоторного давления Рэ, приводящего к повышению результирующего давления Р .

5 По сравнению с известным способом, дополнительно улучшается стабильность заряда электретного элемента, поскольку в процессе его изготовления полимер подвергается электризации дважды: до нанесе10 ния на электрод и при окончательной электризации электретного элемента.

Формула изобретения

Способ изготовления электретного элемента путем соединения полимерной

15 пленки с предварительно подогретым электродом, расплавления ее на поверхности электрода струей газа и электризации пленки, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества покрытия за счет

20 повышения адгезии пленки к электроду и упрощения. полимерную пленку до ее соединения с электродом электризуют, а к моменту соединения на электрод подают электрический потенциал с полярностью, 25 противоположной полярности поверхностного потенциала полимерной пленки, 1788601

05 70 75 Z0

ЮьГ 3

40

50

Составитель А. Ожередов

Техред М.Моргентал Корректор Н. Гунько

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 78 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5