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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektretanordnung, die Elekretanordnung als Produkt des Herstellungsverfahrens, sowie einen kapazitiven Schallwandler.
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Das Dokument
DE 10 2012 202 422 A1 beschreibt eine Schallwandleranordnung, die insbesondere zur schallbasierten Umfelddetektion verwendet werden kann. Die Anordnung umfasst ein Elektretmaterial, welches zwischen einer ersten und einer zweiten Elektrodenstruktur eine Kapazität bildet. Auf der ersten Elektrodenstruktur ist das Elektretmaterial aufgebracht. Auf oder oberhalb des Elektretmaterials ist die zweite Elektrodenstruktur angeordnet. Das Elektrikmaterial kann dabei durch ein Druckverfahren aufgebracht werden.
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Das Dokument
US 2007/0230722 beschreibt ein Elektretkondensatormikrophon bei dem ein Elektretfilm aus einem Perfluorpolymer verwendet wird. Das Perfluorpolymer kann beispielsweise in einem fluorbasierten Lösungsmittel gelöst werden und anschließend mit einem Beschichtungsverfahren in Form eines dünnen Films aufgetragen werden. An das Aufschleudern schließt sich eine Trocknung an, um das Lösungsmittel aus dem Film zu entfernen.
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Den bekannten Elektretanordnungen ist jedoch gemeinsam, dass die Polarisationsstabilität des verwendeten Elektrets oft nicht hoch genug ist, um seine elektrische Ladung auch beispielsweise bei hohen Betriebstemperaturen über einen längeren Zeitraum zu behalten. Dies ist jedoch zwingend nötig, um den Ausfallfreien Einsatz von Elektretanordnungen in der Umfeldsensorik von beispielsweise Fahrzeugen zu garantieren.
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Offenbarung der Erfindung
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Um diesem Problem zu begegnen, wird erfindungsgemäß ein Herstellungsverfahren für eine Elektretanordnung, sowie die unmittelbar aus diesem Herstellungsprozess entstehende Elektretanordnung vorgeschlagen. Die Erfindung umfasst zudem einen kapazitiven Schallwandler, in dem die erfindungsgemäße Elektretanordnung Verwendung findet. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
- a.) Im ersten Verfahrensschritt wird ein amorphes Fluorpolymer in einem Lösemittel aufgelöst, wodurch eine Fluorpolymer-Lösung entsteht.
- b.) Darauf folgend wird die Fluorpolymer-Lösung auf eine Trägerplatte aufgedruckt. Insbesondere ist dieser Druckschritt durch eine frei wählbare und durch die vewendete Druckfrom definierte Strukturierung gekennzeichnet.
- c.) Anschließend wird ein in der aufgedruckten Fluorpolymer-Lösung enthaltenes Lösemittel entfernt. Dadurch entsteht eine beliebig strukturierte, amorphe Fluropolymerbeschichtung.
- d.) Im vierten Verfahrensschritt kommt es zu der elektrostatischen Aufladung des aufgedruckten, amorphen Fluorpolymers, wodurch eine Elektretstruktur erzeugt wird.
- e.) Im letzten Verfahrensschritt wird eine thermische Nachbehandlung der Elektretanordnung durchgeführt. Hierbei wird die Elektretanordnung, welche die Trägerplatte und das auf die Trägerplatte aufgedruckte Elektret umfasst, über eine definierte Zeit auf eine Temperatur oberhalb einer späteren Einsatztemperatur der Elektretanordnung erwärmt.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass amorphe Fluorpolymere, welche in diesem Hersterstellungsverfahren als Elekretmaterial eingesetzt werden, aufgrund einer starken Verschlingung der Polymerketten untereinander sogenannte Fangstellen oder auch als Traps bezeichnet, besitzen. Da sich diese Fangstellen über das gesamte Volumen der Polymerschicht erstrecken, bezeichnet man sie auch als Volumentraps. In diesen Volumentraps platzierte Ladungsträger sind deutlich stabiler verankert als Oberflächenladungen. Amorphe Fluorpolymere, wie beispielsweise Poly[4,5-difluoro-2,2-bis(trifluoromethyl)-1,3-dioxole-co-tetrefluoroethylene], werden deshalb in dem beschriebenen Verfahren als Elektretmaterial eingesetzt, da sie sich im Gegensatz zu den üblicherweise teilkristallinen Fluorpolymeren wie PTFE, FEP oder PFA in einem geeigneten Lösemittel, wie z.B. Perfluortrialkylamin oder Perfluortributlyamin auflösen und somit verflüssigen lassen. In flüssiger Form lassen sich die Polymere als Elekretmaterial auf einfache Art und Weise zur Beschichtung von Oberflächen mittels der Drucktechnik einsetzten. Die Verwendung der Drucktechnik bietet wiederum den Vorteil, dass sich dadurch ein maximaler Gestaltungsspielraum für Elektretstrukturen mit einer Schichtdicke von 10–25 µm ergibt. Während handelsübliche folienbasierte Elektrete zunächst durch Stanz- oder Schneidetechnik ihre Geometrie erhalten müssen, kann eine Vielzahl von Elekretschichten über eine Polymerlösung in Drucktechnik durch entsprechende Anordnung in der Ebene in einem Prozessschritt hergestellt werden. Während des Trocknungsprozesses, also während des Entfernens des in der aufgedruckten Fluorpolymer-Lösung enthaltenen Lösemittels, sollte der Kristallisationsgrad der Fluorpolymere möglichst gering gehalten werden. Aus dem Grund, dass möglichst viele Volumentraps innerhalb der Polymerschicht entstehen, wenn der amorphe Anteil innerhalb des Polymers und damit ein möglichst großer Teil von Unregelmäßigkeiten innerhalb des Polymers in hohem Maße erhalten bleibt. Die Trocknungstemperatur und Trocknungsdauer sind hierbei ausschlaggebend, da über Temperatur und Zeit das Kristallwachstum und somit die Kristallinität beeinflusst werden. Bei der anschließenden Polarisation bzw. elektrostatischen Aufladung des aufgedruckten, amorphen Fluorpolymers werden nicht alle Ladungsträger in Volumentraps gefangen, sondern positionieren sich auch an der Oberfläche. Diese Oberflächenladungen sind deutlich schlechter im Elektret verankert und haben deshalb keine große Stabilität. Eine thermische Nachbehandlung der Elektretstruktur nach der elektrostatischen Aufladung bewirkt einerseits das teilweise Entfernen von Oberflächenladungen und andererseits die Diffusion von oberflächennahen Ladungsträgern in tiefere Volumentraps. Dadurch werden die Ladungsträger besser im Elektret verankert, was zu einer höheren Polarisationsstabilität der Elektretstruktur führt. Die Geschwindigkeit, mit der Oberflächenladungen entfernt werden, ist exponentiell abhängig von der zugeführten thermischen Aktivierungsenergie. Das Entfernen von weniger stabilen Ladungsträgern kann damit über die Parameter Temperatur und Einwirkdauer der thermischen Nachbehandlung eingestellt werden. Hierbei ist wichtig, dass das Temperaturniveau über der späteren Einsatztemperatur der Elekretanordnung liegt, um auch in der Anwendung die Stabilität der verbleibenden Polarisation zu gewährleisten.
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Vorzugszweise erfolgt das Drucken der Fluorpolymer-Lösung durch ein Siebdruckverfahren. Damit lassen sich vergleichbare Schichtdicken erreichen, wie man sie bei handelsüblichen Elektretfolien wiederfindet. Diese entsprechen etwa 10–15 µm Schichtdicke. Das Siebdruckverfahren ermöglicht die einfache Herstellung von Mehrfachanordnungen von Schallwandlern, sogenannten Schallwandlerarrays, da in einem Fertigungsschritt eine Vielzahl von Elektretschichten in nahezu beliebiger Anzahl und Größe hergestellt werden können. Bezüglich der geforderten Schichtdicke ist das Siebdruckverfahren das vorteilhafteste Verfahren, es sind jedoch für das Drucken der Fluorpolymer-Lösung auch andere Druckverfahren, wie beispielsweise das Tiefdruck- oder das Inkjetdruckverfahren möglich.
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In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erfolgt die elektrostatische Aufladung des aufgedruckten, amorphen Fluorpolymers durch eine Koronabehandlung. Dadurch wird das Polymer polarisiert und es wird eine Elektretstruktur erzeugt, wodurch beispielsweise eine permanente Kondensatorspannung für einen kapazitiven Schallwandler geliefert werden kann.
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Bevorzugt entspricht die spätere maximale Einsatztemperatur, oberhalb der die Elektretanordnung während der thermischen Nachbehandlung erwärmt wird einem Temperaturbereich zwischen 90 und 100°C. Dies entspricht in etwa der maximalen Betriebstemperatur einer Kondensatorelektrode eines kapazitiven Schallwandlers zur Umfeldsensorik. Damit ist sichergestellt, dass die Polarisation des Elektrets auch bei einer Verwendung der Elektretstruktur in einem kapazitiven Schallwandler, wie er beispielsweise in der Umfeldsensorik eines Fahrzeugs verwendet wird, erhalten bleibt.
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Soll die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestelle Elektretanordnung in einem Schallwandler eingesetzt werden, so ist es gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung möglich beim Drucken der Fluorpolymer-Lösung auf die Trägerplatte vorzugsweise zumindest zwei separate Bereiche der Trägerplatte mit der Fluorpolymer-Lösung zu bedrucken. Diese zwei Bereiche können unterschiedlichste Formen besitzen und genauso können sie sich auch voneinander in der Form unterscheiden. Beispielsweise können beide Bereiche rechteckig geformt sein, in einer anderen Ausführungsform kann aber auch eine Form rechteckig und die andere kreisrund geformt sein. Diese zumindest zwei Bereiche besitzen einen horizontalen Abstand von weniger als die halbe Luftschallwellenlänge zu den am nächsten gelegenen Nachbarn. Bei einer Arbeitsfrequenz von 48 kHz wäre dies ein Abstand von 3,6 mm. Die Arbeitsfrequenz bezeichnet hierbei die Frequenz der empfangenen und von den Schallwandlern verarbeiteten Schallsignalen. Diese Anordnung, welche auch als Array-Anordnung bezeichnet wird, bietet später in der Anwendung der Elektretstruktur beispielsweise in Schallwandlern im Vergleich zu Einzelwandlern erweiterte Möglichkeiten der Signalverarbeitung.
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Das Entfernen des in der aufgedruckten Fluorpolymer-Lösung enthaltenen Lösemittels gemäß Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt bevorzugt mittels einer Wärmebehandlung der Trägerplatte und der auf der Trägerplatte aufgedruckten Fluorpolymerlösung. Durch die Wärmebehandlung wird das Polymer verfestigt und es wird eine amorphe Polymerstruktur erzeugt. Zusätzlich kommt es durch die Erwärmung zur Entstehung von sogenannten Beta-Umwandlungen. Beta-Umwandlungen können ein Verdrehen der Polymerketten oder eine Bewegung von Seitenketten zur Folge haben. Dadurch entstehen zusätzliche Volumentraps für die spätere Polarisation. Unter Beta-Umwandlung versteht man einerseits die Bewegungen von Seitengruppen einer Polymerkette, andererseits die Bewegung mehrerer Atome entlang der Polymerkette. Eine einfache Rotation entlang der Polymerkette kann in einem Polymer nicht stattfinden, da hierbei ein großer Kettenabschnitt als Ganzes bewegt werden müsste. Dies ist wegen der Behinderung durch benachbarte Moleküle nicht möglich. Es können jedoch mehrere Atome entlang der Kette gemeinsam bewegt werden. Erfolgt eine Deformation der Polymerkette durch Bewegung mehrerer Atome entlang der Kette, entsteht ein sogenannte Kurbelwellenrelaxation, da dadurch die Polymerkette in Form einer Kurbelwelle deformiert wird. Beta Umwandlungen finden stets unterhalb der Glastemperatur statt. (Umwandlungen bei Glastemperatur werden Alpha-Umwandlung genannt)
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Die zur Verfestigung des Polymers angewendete Wärmebehandlung beginnt vorzugsweise zunächst mit dem Erhitzen der Trägerplatte und der auf der Trägerplatte aufgedruckten Fluorpolymer-Lösung bei einer gleichbleibenden ersten Temperatur zwischen 50 und 100°C für einen Zeitraum zwischen 5 und 30 Minuten. Dadurch kann ein Großteil des Lösemittels verdampfen, die Polymerkonzentration innerhalb der Lösung verbleibt jedoch möglichst lange noch unterhalb der Kristallisationsgrenze. Bei Erreichen dieser kritischen Kristallisationsgrenze ist die Lösung übersättigt und das Kristallwachstum kann beginnen. Das Kristallwachstum des Polymers ist jedoch so gering wie möglich zu halten, da möglichst viele Volumentraps innerhalb der Polymerschicht entstehen, wenn der amorphe Anteil innerhalb des Polymers hoch ist und damit ein möglichst großer Teil von Unregelmäßigkeiten innerhalb des Polymers verbleibt. Wenn also schließlich die Kristallisationsgrenze durch das Verdampfen des Lösungsmittels erreicht ist, muss das Kristallwachstum hier möglichst schnell abgebrochen werden. Deshalb wird daraufhin in einem zweiten Schritt der Wärmebehandlung die Temperatur linear über einen Zeitraum zwischen 1 und 5 Minuten auf eine gleichbleibende zweite Temperatur zwischen 100 und 150°C erhöht. Durch Erhöhung der Temperatur kann wieder ein höherer Polymergehalt in der Lösung erreicht werden ohne dass die Lösung übersättigt und damit Kristallwachstum beginnt. Die Polymerkonzentration innerhalb der Lösung wird also immer noch unter der Kristallisationsgrenze gehalten. Die Trägerplatte und die auf der Trägerplatte aufgedruckte Fluorpolymer-Lösung wird nun auf der zweiten Temperatur für einen Zeitraum zwischen 5 und 15 Minuten erhitzt. Dadurch kann ein weiterer Teil des Lösemittels verdampfen und das Polymer verfestigen. Um bei Erreichen der Kristallisationsgrenze den Trocknungsprozess möglichst schnell abzuschließen und dadurch die Kristallbildung möglichst gering zu halten, wird anschließend die zweite Temperatur über einen Zeitraum zwischen 1 und 5 Minuten auf eine Maximaltemperatur zwischen 150 und 200°C linear erhöht. Auf dieser Maximaltemperatur wird die Trägerplatte und die auf der Trägerplatte aufgedruckte Fluorpolymer-Lösung gleichbleibend über einen Zeitraum zwischen 5 und 15 Minuten erwärmt, bis schließlich das restliche Lösemittel vollständig verdampft ist und das Polymer vollständig verfestigt ist.
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Die Haftung des aufgedruckten, amorphen Fluorpolymers lässt sich vorzugsweise durch chemische Seitengruppen, insbesondere Carboxylgruppen (COOH) an die Trägerplatte erhöhen. Die Seitengruppen sind Bestandteil des Moleküls und entstehen bei der Polymersynthese. Dies bietet den Vorteil, dass die spätere Elektretstruktur nicht mehr leicht durch beispielsweise mechanische Einwirkungen entfernt werden kann.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist als unmittelbares Produkt des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Elektretanordnung vorgesehen, die eine Trägerplatte und mindestens eine auf die Trägerplatte aufgedruckte Elektretstruktur umfasst. Die aufgedruckte Elektretstruktur weist eine signifikant höhere Polarisationsstabilität beim Einsatz unter erhöhter Temperatur als in der Industrie- und Automotiveanwendungen als zulässige Betriebstemperatur (z.B. bis +85°C) gefordert wird und im Vergleich zu handelsüblich folienbasierten Elektretschichten auf. So entlädt sich Fluor-Ethylen-Propylen (FEP), als eines der besten bisher bekannten semikristallinen folienbasierten Elektretmaterialien in Langzeitauslagerungen bei 95°C über 300 Tage um 12% (gemessen über das Oberflächenpotential). Die erfindungsgemäß hergestellte gedruckte Elektretstruktur hingegen entlädt sich im gleichen Zeitraum nur um 4%. Die Elektretstruktur weist also bei diesen Parametern mehr als die doppelte Polarisationsstabilität auf.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein kapazitiver Schallwandler vorgesehen, welcher einen Abstandshalter und eine schwingungsfähige Membran als erste Kondensatorelektrode umfasst. Der Abstandshalter kann ringförmig angeordet sein, er kann jedoch abhängig von der Elektretstruktur auch eine beliebige, der Elektretstruktur angepasste Form aufweisen. Außerdem umfasst der kapazitive Schallwandler die erfindungsgemäß hergestellte Elektretanordnung mit der Elektretstruktur und einer zusätzlich leitfähigen Schicht als zweite Kondensatorelektrode zwischen der Elektretstruktur und der Trägerplatte der Elektretanordnung. Die Elektretstruktur liefert hierbei die Spannung des kapazitiven Schallwandler. Die Membran des kapazitiven Schallwandlers ist an einem ersten der Umgebung hin offenen Ende des Abstandshalters und die Elektretanordnung an einem zweiten der Umgebung hin offenen Ende des Abstandshalters angeordnet. Die Membran ist hierbei so an dem ersten Ende des Abstandshalters angeordnet, dass sie die Elektretstruktur als Teil der Elektretanordnung von der Umgebung hin abschließt. Zwischen den beiden Kondensatorelektroden kann nun ein Dielektrikum zur Erzeugung eines elektrischen Feld eingebracht werden. Die Elektretanordnung kann hierbei Teil des Dielektrikums sein, da sich zwischen den beiden Kondensatorelektroden befindet. Dieser kapazitive Schallwandler hat den Vorteil, dass er einfach im Aufbau ist und zudem keine externe Spannungszufuhr benötigt.
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Desweiteren trägt die Trägerplatte des kapazitiven Schallwandler bevorzugt mindestens zwei auf die Trägerplatte aufgedruckte Elektretstrukturen. Diese mindestens zwei Elektretstrukturen sind durch zumindest eine Membran von der Umgebung abgeschlossen. Mit einer Mehrzahl von Schallwandlern ist es möglich das Umfeld genauer zu erfassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt einen Verfahrensablauf gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zur Herstellung einer Elektretanordnung.
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2 zeigt einen Verlauf der thermischen Schritt der Wärmebehandlung zum Entfernen des in der aufgedruckten Fluorpolymer-Lösung enthaltenen Lösemittels.
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3 zeigt eine erste Ausführungsform eines kapazitiven Schallwandlers gemäß der Erfindung.
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4 zeigt eine erste Ausführungsform eines kapazitiven Schallwandlers in Mehrfachanordnung gemäß der Erfindung.
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Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Elektretanordnung als Flussdiagramm. Dabei wird in einem Verfahrensschritt 5 ein amorphes Fluropolymer, wie beispielsweise Poly[4,5-difluoro-2,2-bis(trifluoromethyl)-1,3-dioxole-co-tetrefluoroethylene] in einem Lösemittel gelöst. Als geeignetes Lösemittel kann hier beispielsweise Perfluortrialkylamin oder Perfluortributylamin verwendet werden. Anschließend wird in einem Verfahrensschritt 10 die Fluorpolymer-Lösung auf eine Trägerplatte 150 gedruckt. Dieser Druckvorgang kann beispielsweise mittels des Siebdruckverfahrens erfolgen. Optional können auch zumindest zwei Bereiche der Trägerplatte 150 mit der Fluorpolymerlösung bedruckt werden. Die Bereiche können eine beliebige, an die für die Elektretanordnung vorgesehene Anwendung angepasste, Form aufweisen, z.B. rechteckig, quadratisch, rund, oval oder L-förmig.
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Durch das Entfernen des in der aufgedruckten Fluorpolymerlösung enthaltenen Lösemittels, wird als nächstes in einem Verfahrensschritt 20 ein aufgedrucktes, amorphes Fluorpolymer erzeugt.
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Um eine Elektretstruktur 120 zu erzeugen, wird das aufgedruckte, amorphe Fluorpolymer anschließend in einem Verfahrensschritt 50 polarisiert. Die Polarisation kann beispielsweise mittels der Koronabehandlung erfolgen.
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In einem letzten Verfahrensschritt 60 erfolgt schließlich eine thermische Nachbehandlung der Elektretanordnung, wobei die Elektretanordnung über eine definierte Zeit auf eine Temperatur oberhalb einer späteren maximalen Einsatztemperatur der Elektretanordnung erwärmt wird. Diese spätere maximale Einsatztemperatur der Elektretanordnung kann beispielsweise einem Temperaturbereich zwischen 90 und 100°C entsprechen.
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Optional kann das Entfernen des in der aufgedruckten Fluorpolymerlösung enthaltenen Lösemittels in Schritt 20 mittels einer Wärmebehandlung der Trägerplatte 150 und der auf der Trägerplatte 150 aufgedruckten Fluorpolymer-Lösung erfolgen. Diese optionale Wärmebehandlung wird durch die Verfahrensschritte 25, 30, 35, 45 und 50 auf der 1 dargestellt. Hierbei wird in Verfahrensschritt 25 die Trägerplatte 150 und die auf der Trägerplatte 150 aufgedruckte Fluorpolymer-Lösung bei einer gleichbleibenden ersten Temperatur zwischen 50 und 100°C für einen Zeitraum zwischen 5 und 15 Minuten erwärmt. Anschließend wird in Verfahrensschritt 30 die erste Temperatur über einen Zeitraum zwischen 1 und 5 Minuten auf eine zweite Temperatur zwischen 100 und 150°C erhöht werden. Darauf folgend wird in einem Verfahrensschritt 35 die Trägerplatte 150 und die auf der Trägerplatte 150 aufgedruckte Fluorpolymer-Lösung bei der gleichbleibenden zweiten Temperatur für einen Zeitraum zwischen 5 und 15 Minuten erhitzt. Anschließend wird in Verfahrensschritt 40 die zweite Temperatur über einen Zeitraum zwischen 1 und 5 Minuten auf eine Maximaltemperatur zwischen 150 und 200°C erwärmt. Zuletzt wird in Verfahrensschritt 45 die Trägerplatte 150 und die auf der Trägerplatte 150 aufgedruckte Fluorpolymer-Lösung bei der gleichbleibenden Maximaltemperatur für einen Zeitraum zwischen 5 und 15 Minuten erhitzt.
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2 zeigt beispielhaft einen Temperaturverlauf 80 bzw. die thermischen Schritte der Wärmebehandlung zum Entfernen des in der aufgedruckten Fluorpolymer-Lösung enthaltenen Lösemittels. Dabei ist auf der X-Achse 100 die Zeit in Minuten und auf der Y-Achse 90 die Ofentemperatur in °C aufgetragen. Zunächst wird über 5 Minuten die Temperatur auf 50°C gehalten und anschließend linear über eine Zeitdauer von 2 Minuten auf 100°C erhöht. Dort angekommen, wird die Temperatur für 5 Minuten gleichbleibend auf 100°C gehalten, bevor sie dann folgend wiederum linear über eine Zeitdauer von 2 Minuten auf 150°C erhöht wird. Diese Temperatur wird dann für 5 Minuten gleichbleibend gehalten.
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3 zeigt in einer Seitenansicht im Schnitt eine Ausführungsform eines kapazitiven Schallwandlers 135 gemäß der Erfindung. Der kapazitive Schallwandler 135 umfasst einen Abstandshalter 140, eine schwingungsfähige Membran 140, eine Elektretstruktur 120, eine Trägerplatte 150 und eine leitfähige Schicht 145 zwischen Elektretstruktur 120 und Trägerplatte 150. Hierbei dient die schwingungsfähige, elektrisch leitfähige Membran 110 als erste Kondensatorelektrode und ist an einem ersten der Umgebung hin offenen Ende des Abstandshalters 140 angeordnet. Die leitfähige Schicht 145 zwischen Trägerplatte 150 und Elektretstruktur 120 dient als zweite Kondensatorelektrode. Die Elektretanordnung, welche die Trägerplatte 150 und die auf die Trägerplatte 150 aufgedruckte, elektrostatisch geladenene Elektretstruktur umfasst, versorgt den kapazitiven Schallwandler 135 mit Spannung und ist am zweiten Ende des Abstandshalters 150 angeordnet. Die Elektretstruktur 120 wird so von der Umgebung abgeschlossen. Der Abstandshalter 150 kann ringförmig als ein zusammenhängendes Stück oder auch aus einzelnen Stücken zusammengesetzt sein. Zwischen der Membran 110 als erste Kondensatorelektrode und der leitfähigen Schicht 145 als zweite Kondensatorelektrode ist ein Dielektrikum 130 angeordnet. Es isoliert die erste und die zweite Kondensatorelektrode voneinander. Als Dielektrikum 130 kann jedes Medium dienen, dessen Ladungsträger im Allgemeinen nicht beweglich sind (beispielsweise Luft). Auch kann die Elektretstruktur 120 als Dielektrikum dienen, da sie sich zwischen den beiden Kondensatorelektroden befindet.
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4 zeigt in einer Seitenansicht im Schnitt eine Ausführungsform eines kapazitiven Schallwandlers 136. Hierbei besteht die Elektretanordnung aus einer Trägerplatte 151, die mehrere Elektretstrukturen 120 trägt. Zwischen der Trägerplatte 151 und den mehreren Elektretstrukturen 120 ist jeweils eine leitfähige Schicht 145 als zweite Kondensatorelektrode angeordnet. Die Elektretanodnung ist am jeweiligen zweiten der Umgebung hin offenen Ende der mehreren Abstandshalters 140 angeordnet. Die einzelnen Elektretstrukturen 120 werden von jeweils einem Abstandshalter 140 ringförmig umgeben. Die gemeinsame schwingungsfähige Membran 111 als jeweils erste Kondensatorelektrode ist an dem anderen Ende der vier Abstandshalter 140 angeordnet, sodass die Elektretstrukturen 120 von der Umgebung hin abgeschlossen werden. Vorstellbar wäre hier auch, dass die Elektretstrukturen 120 von einzelnen Membranen 111 von der Umgebung hin abgeschlossen werden. Auch könnten mehr als zwei Elektretstrukturen 120 ringförmig von dem mindestens einen Abstandshalter 140 umgeben sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012202422 A1 [0002]
- US 2007/0230722 [0003]