Способ изготовления пленочных пьезоэлементов Советский патент 1980 года по МПК H04R17/00 

1

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано, например, при изготовлении электроакустических преобразователей, телефонов, громкоговорителей и микрофонов.

Известен способ изготовления пьезоэлементов в виде пластин, вырезанных под определенным углом к оси пьезокристалла 1. Однако эти пьезоэлементы обладают низким пьезомодулем и приготовленные из них микрофоны имеют неравномерную частотную характеристику.

Известен способ изготовления пьезоэлементов путем поляризации керамических элементов в сильном электрическом поле при повышенной температуре 2. Поляризацию проводят после папссения («вжигания) электродов на противоположные поверхности керамического элемента при напряженности электрического поля в керамике около в течение десятков минут.

Однако, хотя керамические элементы обладают более высоким по сравнению с вырезанными из кристаллов пьезомодулем, они недостаточно однородны по структуре и также не могут быть выполнены значительных размеров.

Паиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления пленочных пьезоэлементов, включающий металлизацию пленки на основе поливинилиденфторида и поляризацию ее в электрическом поле 3.

Недостатком известного способа является низкое качество пленочных пьезоэлементов, а также недостаточная производительность.

Низкое качество пленочных пьезоэлементов проявляется в плохой адгезии к пленке напыленных металлических (алюминиевых) электродов, а также в недостаточной величине пьезомодуля. Плохая адгезия электродов к пленке обусловлена термической усадкой пленки после поляризации при повышенной температуре, которая может достигать 10% длины пленки в направлении предварительной вытяжки пленки. Плохая адгезия ведет к отставанию напыленных металлических электродов от вибрирующей пленки.

Низкая величина пьезомодуля пленочных пьезоэлементов обусловлена недостаточно высокой напряженностью электрического поля в пленке при поляризации. Однако увеличить напряженность поляризующего поля в известном способе нельзя из-за неизбежных локальных пробоев пленки в сильном поле. Так как электрическая емкость металлизированной пленки велика, то пробои приводят к разрушению пленки.

. Низкая производительность известного способа связана с тем, «Ifо плёнку Металлизируют до поляризации. Вследствие этого нельзя осуществить поляризацию металлизированной рулонной пленки в процессе перемотки пленки с одной бабины на другую (в рулоне обе поверхности пленки закорочены). Целью изобретения является повышение качества пьезоэлементов за счет повышения пьезомодуля и прочности металлизации. Достигается это благодаря тому, что поляризацию осуществляют перед металлизацией в поле коронного разряда. Поскольку металлизацию обеих поверхностей пленки проводят после окончания процесса поляризации, а именно после термоусадки пленки, то увеличивается прочность покрытия. Поляризацию неметаллизированной пленки ведут в поле коронного разряда, перемещая пленку относительно поля коронного разряда, при этом относительное перемещение обеспечивает однородную поляризацию пленки по всей ее длине. Применение коронного разряда позволяет увеличить максимальную напряженность поляризующего поля до 3-10 В/м. В результате пьезомодуль dsi пленочных пьезоэлементов, изготовленных таким образом, в два раза больще по сравнению с пьезомодулем пленочных пьезоэлементов, изготовленных известным способом. Кроме того, проведение поляризации пленки в поле коронного разряда до металлизации обеих поверхностей пленки позволяет вести поляризацию рулонной пленки в процессе перемотки пленки с одной бабины на другую. Вследствие этого производительность изготовления пленочных пьезоэлементов возрастает в несколько раз.

77788S Во время Пбл грйзации одна пЬйёрхность движущейся плейкй непосредственно соприкасается с поверхностью массивного металлического электрода, электродом другой поверхности пленки являётсй положительная корона. При поЛйри аЦйй йапряженность электрического полЯ S Алейк.е составляет 2-108 f а -Гейпёратура пленки - 90°С. Пленка npoxoAHt через зону коронного разряда в течение i60 мин. После поляризации на обе поверхнбсЙ йлёйки методом термовакуумного испарения наносят алюминиевые электроды. При нанесении алюминия температура пленки не превышает 30°С, а пленка перематывается с одной бабины на другую за время около 10 секунд. Измерительный пьезомодуль dsi разных участков полученной пьезопленки находится в пределах 1,8-10-Ч+2,2-10-4 Кл/н. Формула изобретения Способ изготовления пленочных пьезоэлементов, включающий металлизацию пленки на основе поливинилиденфторида и поляризацию ее в электрическом поле, отличающийся тем, что, с целью повышения качества пьезоэлементов за счет повыщения пьезомодуля и прочности металлизации, поляризацию осуществляют перед металлизацией в поле коронного разряда. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Сапожков М. А. Электроакустика. М., «Связь, 1978, с. 107. 2.Яффе Б. и др. Пьезоэлектрическая керамика. М., «Мир, 1974, с. 244. 3.Патент США № 3.792.204, кл. Н 04.R 17/00, 1970 (прототип).