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Wandlerplatte für piezoelektrische Wandler und Vorrichtung
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zu deren Herstellung Die Erfindung betrifft eine Wandlerplatte für
piezoelektrische Wandler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie Vorrichtungen
zur Herstellung einer derartigen Wandlerplatte.
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Wandlerplatten für piezoelektrische Wandler, insbesondere Fernhörer
in Fernsprechanlagen, sind in der Regel in ihrem Randbereich zwischen Lagerkörpern
eingespannt gehalten und mit einer beidseitig mit Elektroden versehenen Piezokeramik
verbunden, wobei die elektrische Zuführung an die Elektroden der Piezokeramik über
Anschlußbändchen oder dgl. herstellbar ist.
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Derartige Wandlerplatten sind aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen
bekannt. In diesem Zusammenhang wird auf die DE-OS 31 07 344 und die DE-OS 31 07
293 verwiesen, bei welchen ebenfalls die Wandlerplatte in ihrem Randbereich zwischen
Lagerkörpern eingespannt gehalten ist.
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Die Verbindung zwischen einer Wandlerplatte aus elektrisch leitfähigem
Material und der beidseitig mit Elektroden versehenen Piezokeramik kann mittels
einer elektrisch isolierenden Klebeschicht unter Wärme- und Druckeinwirkung erfolgen.
Aus der DE-OS 28 20 403 ist es bekannt, hierbei die innere, klebstoffseitige Elektrode
der Piezokeramik durch ein Anschlußbändchen zu kontaktieren, welches etwas dünner
als die Klebeschicht ist und vor dem Aufbringen der Piezokeramik auf die Klebeschicht
aufgelegt wird.
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Piezoelektrische Wandler gehören zur Gruppe der reversiblen Wandler,
d.h. sie können elektrisch angeregt werden und geben dann Schall ab oder umgekehrt.
Diese Wandler sind demnach vielseitig einsetzbar. So können sie in Sprechkapseln,
Hörkapseln oder als Tonruf bei Fernsprechanlagen Verwendung finden. Je nach seiner
Anwendung muß der Wandler speziell an die Erfordernisse beispielsweise einer Hörkapsel
angepaßt werden, d.h. es ist unter Umständen ein Verstärker vorzusehen, oder es
müssen die Resonatorräume sowie Schallführungskanäle speziell auf den jeweiligen
Einsatz abgestimmt werden.
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Bei der Verwendung piezoelektrischer Wandler als Fernhörer ist eine
Wandlerkapazität von etwa 200 nF erforderlich, um den erforderlichen Spannungs-Übertragungsfaktor
im Fernsprecher zu erreichen, da damit der Fernhörer an den Fernsprecher angepaßt
ist. Zur Realisierung sind zwei Lösungen bekannt geworden. Die eine Lösung besteht
in der Verwendung einer sehr dünnen Keramik mit einer mittleren Dielektrizitätskonstanten
von = 1500, die andere in der Verwendung einer mittleren Keramikdicke von ca. 100
pm mit einer höheren Dielektrizitätskonstanten von g = 4000.
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Die zuerst genannte Lösung kann zu Problemen bei der automatischen
Verklebung der dünnen Keramik führen. Die zweite Lösung erfordert eine hohe Dielektrizitätskonstante,
die eine höhere Temperaturabhängigkeit der Keramik zur Folge hat.
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Um nun die Temperaturabhängigkeit der Wandlerplatte vernachlässigbar
klein zu halten, ohne daß eine allzu dünne Keramik Verwendung finden müßte, wird
in der älteren Anmeldung entsprechend der DE-OS 33 09 851 vorgeschlagen, daß auf
beide Seiten der Wandlerplatte jeweils eine beidseitig mit Elektroden versehene
Piezokeramik aufgebracht
wird und beide Piezokeramiken elektrisch
parallel geschaltet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Wandlerplatte
mit auf beide Seiten aufgebrachten Piezokeramiken die beiden inneren Elektroden
sicher und mit möglichst geringem Aufwand zu kontaktieren.
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Diese Aufgabe wird bei einer Wandlerplatte der eingangs genannten
Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die mit der Erfindung
erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die beiden inneren Elektroden
mit Hilfe eines einzigen Anschlußbändchens kontaktiert werden können und somit ein
viertes Anschlußbändchen entfallen kann.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wandlerplatte
ist vorgesehen, daß die beiden beidseitig mit Elektroden versehenen Piezokeramiken
einander gegenüber liegend auf der Wandlerplatte angeordnet sind und daß der Durchbruch
im Bereich der Piezokeramiken in die Wandlerplatte eingebracht ist. Hierbei ergibt
sich eine besonders zweckmäßige symmetrische Anordnung der beiden Piezokeramiken.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Wandlerplatte ist das Anschlußbändchen auf der dem Stanzgrad gegenüberliegenden
Seite der Wandlerplatte nach außen geführt. Ein Kurzschluß zwischen dem Anschlußbändchen
und dem herstellungsbedingten Stanzgrad der Wandlerplatte kann dann mit Sicherheit
ausgeschlossen werden.
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Die. Erfindung gibt ferner vorteilhafte Vorrichtungen zum Durchfädeln
eines Anschlußbändchens durch den Durchbruch
einer beidseitig mit
isolierenden Klebeschichten versehenen Wandlerplatte an.
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Eine erste Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung ist gekennzeichnet
durch - einen im Bereich des Durchbruchs auf die Wandlerplatte aufsetzbaren Auflagestempel,
- eine in die Auflagefläche des Auflagestempels eingebrachte und den Durchbruch
überquerende Führungsnut für das Anschlußbändchen und - einen in dem Auflagestempel
geführten und durch die Führungsnut und den Durchbruch verschiebbaren Durchziehstempel.
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Ein Anschlußbändchen kann dann auf einfache Weise in die Führungsnut
des Auflagestempels eingeschoben und durch einen entsprechenden Hub des Durchziehstempels
durch den Durchbruch der Wandlerplatte gefädelt werden.
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Eine zweite Ausführungsform einer derartigen Vorrichtung ist gekennzeichnet
durch - einen im Bereich des Durchbruchs auf die Wandlerplatte aufsetzbaren Auflagestempel
und - eine in die Auflagefläche des Auflagestempels eingebrachte und kurvenförmig
zum Durchbruch hinführende Führungsnut für das Anschlußbändchen.
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Bei dieser zweiten Ausführungsform wird das Anschlußbändchen ebenfalls
in die Führungsnut des Auflagestempels eingeschoben und dabei aber durch den kurvenförmigen
Verlauf direkt in den Durchbruch gelenkt. Dabei ist es zweckmäßig, wenn zusätzlich
ein im Bereich des Durchbruchs gegen die andere Seite der Wandlerplatte drückbarer
Gegenstempel vorgesehen ist, in dessen Auflagefläche eine von dem Durch-
bruch
kurvenförmig zur Wandlerplatte zurückführende weitere Führungsnut für das Anschlußbändchen
eingebracht ist.
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Bei beiden Ausführungsformen der Vorrichtung ist es besonders günstig,
wenn das Anschlußbändchen mittels einer Vorschubeinrichtung in die Führungsnut des
Auflagestempels einführbar ist.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtungen
ist mit dem Abheben des Auflagestempels von der Wandlerplatte eine Schneideinrichtung
zum Abtrennen des Anschlußbändchens auslösbar.
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Weiterhin hat es sich für einen rationellen Fertigungsablauf als besonders
günstig herausgestellt, wenn die beidseitig mit isolierenden Klebeschichten versehene
Wandlerplatte in der Aufnahme eines Rundschalttellers positionierbar ist und in
die Oberseite von Aufnahme und Rundschaltteller zur Führungsnut des Auflagestempels
fluchtend ausgerichtete Nuten eingebracht sind. Während des Einfädelvorganges können
dann gleichzeitig an weiteren Stationen eines entsprechenden Rundschalttisches andere
für die Herstellung der Wandlerplatte erforderliche Arbeitsgänge durchgeführt werden.
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Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Wandlerplatte und von
Vorrichtungen zum Durchfädeln eines Anschlußbändchens sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Figur 1 eine Wandlerplatte für piezoeleketrische Wandler
mit einem durch einen Durchbruch hindurchgeführten Anschl ußbändchen,
Figur
2 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Druchfädeln eines Anschlußbändchens
durch den Durchbruch der in Figur 1 dargestellten Wandlerplatte und Figur 3 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Durchfädeln eines Anschlußbändchens
durch den Durchbruch der in Figur 1 dargestellten Wandlerplatte.
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Gemäß#Figur 1 ist in eine beispielsweise aus Aluminium bestehende
Wandlerplatte 1, die nachfolgend als Membran bezeichnet werden soll, ein Durchbruch
2 eingebracht. Auf beiden Seiten der Membran 1 ist ganzflächig eine isolierende
Klebeschicht 3, 4 vorgesehen. Die isolierenden Klebeschichten 3 und 4 sind beispielsweise
60 pm + 10 pm dick, wobei als Material ein thermoplastischer Kleber, wie.z.B.
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ein Polyäthylen-Acrylsäure-Copolymerisat verwendet wird.
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Die beidseitig mit Elektroden 5, 6, 7, 8 versehenen Piezokeramiken
9, 10 sind durch einen Preßvorgang unter gleichzeitiger Einwirkung von Wärme mit
der Klebeschicht 3, 4 verbunden. Bei den Elektroden 5, 6, 7, 8 handelt es sich beispielsweise
um dünne Schichten aus in die Piezokeramik 9, 10 eingebranntem Silber. Die äußeren
Elektroden 5 und 8 werden mit Hilfe von in der Zeichnung nicht näher dargestellten
Anschlußbändchen aus Kupfer mittels Lötung kontaktiert. Die inneren Elektroden 6
und 7 werden derart kontaktiert, daß vor dem Preßvorgang zum Aufkleben der Piezokeramiken
9 und 10 ein Anschlußbändchen 11 aus Kupfer auf einer Seite zwischen die innere
Elektrode 7 und die Klebeschicht 4 angelegt wird, durch den Durchbruch 2 hindurchgeführt
wird und auf der anderen Seite zwischen der Klebeschicht 3 und der inneren Elektrode
6 nach außen geführt wird. Beim Preßvorgang zum Aufkleben der Piezokerazinken 9
und 1Q wird dann das Anschlußbändchen 11 mit den beiden klebstoffseitigen inneren
Elektroden 6 und 7 druckkontaktiert.
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Die Vorteile der beschriebenen Anordnung liegen in der einfachen Herstellung
der beiden Druckkontakte, wobei insbesondere die Automatisierbarkeit dieses Vorgangs
hervorzuheben ist. Außerdem braucht für die Kontaktierung der beiden klebstoffseitigen
Elektroden 6 und 7 nur noch ein einziges Anschlußbändchen 11 zugeführt zu werden.
Das Anschlußbändchen 11 wird auf derjenigen Seite der mit den Klebeschichten 3 und
4 versehenen Membran 1 nach außen geführt, die dem beim Stanzen der kreisförmigen
Membran 1 entstandenen Stanzgrad 12 gegenüberliegt. Die Gefahr eines Kurzschlusses
zwischen dem Anschlußbändchen 11 und dem Stanzgrad 12 der Membran 1 wird hierdurch
ausgeschlossen.
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Das äudere Ende des Anschlußbändchens 11 wird mit einem weiterführenden
Bauteil 13 elektrisch leitend verbunden.
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Bei dem weiterführenden Bauteil 13 handelt es sich beispielsweise
um eine Lötfahne.
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Figur 2 zeigt eine erste Vorrichtung zum Durchfädeln eines Anschlußbändchens
11 durch den Durchbruch 2 der beidseitig mit isolierenden Klebeschichten 3 und 4
versehenen Membran 1. Die Membran 1 wird hierbei in der Aufnahme 14 eines Rundschalttellers
15 positioniert.
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Über dem Bereich des Durchbruchs 2 der Membran 1 befindet sich ein
Auflagestempel 16, in dessen untere Auflagefläche eine Führungsnut 160 eingebracht
ist. Wird nun der Auflagestempel 16 durch einen entsprechenden Abwärtshub auf die
Klebeschicht 3 der Membran 1 aufgesetzt, so entsteht durch die Führungsnut 160 und
fluchtend dazu in die Aufnahme 14 und den Rundschaltteller 15 eingebrachten Nuten
140 bzw.
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150 ein fast durchgehender Führungskanal, der nur wenig breiter als
das Anschlußbändchen 11 ist. Mittels einer nur durch den Pfeil 17 angedeuteten Vorschubeinrichtung
wird dann das Anschlußbändchen 11 durch eine Öffnung 18 so weit
in
die Nuten 150 und 140 und die Führungsnut 160 geschoben, daß es den Durchbruch 2
überquert. Danach wird ein in dem Auflagestempel 160 geführter, kreiszylindrischer
Durchziehstempel 19 abwärts bewegt, wobei das Anschlußbändchen 11 durch den Durchbruch
2 gefädelt wird. Der Hub des Durchziehstempels 19 ist dabei so bemessen, daß das
innere Ende des Anschlußbändchens 11 aufspringt und sich an die untere Klebeschicht
4 der Membran 1 anlegt. Gleichzeitig mit dem Rückwärtshub des Durchziehstempels
19 und des Auflagestempels 16 wird das Anschlußbändchen 11 durch eine Schneideeinrichtung
20 auf die erforderliche Länge geschnitten.
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Figur 2 zeigt eine zweite Vorrichtung zum Durchfädeln eines Anschlußbändchens
11 durch den Durchbruch 2 der beidseitig mit isolierenden Klebeschichten 3 und 4
versehenen Membran 1. Auch hier wird die Membran 1 wieder in der Aufnahme 14 eines
Rundschaltteller 15 positioniert.
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Über dem Bereich des Durchbruchs 2 der Membran 1 befindet sich ein
Auflagestempel 21, in dessen untere Auflagefläche eine kurvenförmig nach unten führende
Führungsnut 210 eingebracht ist. Wird nun der Auflagestempel 21 durch einen entsprechenden
Abwärtshub auf die Klebeschicht 3 der Membran 1 aufgesetzt, so entsteht durch die
Nuten 150 und 140 und die Führungsnut 210 ein fast durchgehender Führungskanal,
der nur wenig breiter als das Anschlußbändchen 11 ist. Mittels der durch den Pfeil
17 angedeuteten Vorschubeinrichtung wird dann das Anschlußbändchen 11 durch die
Öffnung 18 in die Nuten 150 und 140 und in die Führungsnut 210 geschoben. Hierbei
wird das Anschlußbändchen 11 durch den kurvenförmigen, polierten Nutgrund 211 der
Führungsnut 210 direkt in den Durchbruch 2 der Membran 1 gelenkt. Unterhalb der
Membran 1 ist im Bereich des Durchbruchs 2 ein Gegenstempel 22 gegen die untere
Kleb-eschicht 4
angelegt. In die Auflagefläche dieses Gegenstempeis
22 ist eine von dem Durchbruch 2 kurvenförmig wieder zur Klebeschicht 4 zurückführende
weitere Führungsnut 220 eingebracht, welche das innere Ende des Anschlußbändchens
11 in entsprechender Weise an die Unterseite umlenkt. Gleichzeitig mit dem Rückwärtshub
des Auflagestempels 21 und des Gegenstempels 22 wird das Anschlußbändchen 11 dann
wieder durch die Schneideinrichtung 20 auf die erforderliche Länge geschnitten.
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Der Gegenstempel 22 kann auch starr angeordnet werden, d.h. er braucht
keine Hubbewegung auszuführen. Bei günstigen Verhältnisse#n von Breite des Anschlußbändchens
11, Dicke der Membran 1, Durchmesser des Durchbruchs 2 und Elastizität des Anschlußbändchens
11 kann der Gegenstempel 22 ganz entfallen.
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Die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung ist für eine rationelle und
automatisierte Fertigung besonders gut geeignet. Gegenüber der in Figur 2 dargestellten
Vorrichtung ergibt sich insbesondere der Vorteil, daß der Durchziehstempel 19 nicht
benötigt wird und damit eine Funktion weniger ausgeführt werden muß.
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9 Patentansprüche 3 Figuren-
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