專利名稱：具有壓電層多層結(jié)構(gòu)的壓電件及其制造方法
現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及如獨(dú)立權(quán)利要求前序特征所述的具有壓電層多層結(jié)構(gòu)的壓電件及其制造方法，例如用于操作機(jī)械部件如閥等的壓電致動器件的制造方法。
在利用所謂壓電效應(yīng)的場合下由具有適當(dāng)?shù)木w結(jié)構(gòu)的材料構(gòu)成壓電件是眾所周知的。在接觸外電壓時，實(shí)現(xiàn)了壓電件的機(jī)械反應(yīng)，這種反應(yīng)取決于晶體結(jié)構(gòu)和電壓接觸區(qū)地表現(xiàn)為在預(yù)定方向上的伸縮。在這里，這種壓電致動器件的結(jié)構(gòu)可以以多層方式實(shí)現(xiàn)(多層致動器件)，其中通過其來施加電壓的電極被分別布置在層與層之間。在這種情況下，各內(nèi)電極分別相對外電極錯開一個區(qū)域，這樣一來，在這里就沒有隨之出現(xiàn)短路。此外，堆積各壓電層是很費(fèi)事的，因?yàn)楸仨毞謩e制造出多達(dá)數(shù)百個的獨(dú)立壓電層。
發(fā)明優(yōu)點(diǎn)具有壓電層多層結(jié)構(gòu)的、電極布置在壓電層之間的且在交替?zhèn)葌?cè)接觸電極的上述壓電件可以有利地是這樣一個壓電致動器件的組成部分，即所述壓電致動器件可以被用于操作一個機(jī)械部件如閥等。根據(jù)本發(fā)明，各壓電層由一片在制造時可折疊的壓電陶瓷滲透膜構(gòu)成，它完全或部分地配備有導(dǎo)電電極。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，通過加入溶劑而有利地使薄膜可以彎曲并且一直到達(dá)端部的預(yù)定區(qū)域地在兩側(cè)沿縱向使薄膜金屬化以便制成電極，例如通過印刷或?yàn)R射。在這種情況下，在折疊層端部上設(shè)置了沒有電極材料的預(yù)定區(qū)域，以避免在裝上電極后造成壓電件中的短路。
在折疊陶瓷層彎曲區(qū)域內(nèi)，可以從外面分別簡單地安裝上外電極以便形成在交替?zhèn)冉佑|金屬化層的觸點(diǎn)，其中外電極可以由導(dǎo)電篩或?qū)щ娋W(wǎng)或由波紋片電極構(gòu)成。
為了使整個壓電件與外界絕緣，壓電層的多層結(jié)構(gòu)分別在折疊層端部上配備了電絕緣陶瓷片。
在一個制造上述類型的壓電件的有利方法中，進(jìn)行以下加工步驟。
-壓電膜通過溶劑而可以彎曲并且按照壓電件的寬度進(jìn)行切割。
-在兩側(cè)，一直到達(dá)預(yù)定端區(qū)地使壓電膜金屬化。
-按照預(yù)定間距通過彎曲折疊壓電膜。
-折疊膜墊被疊置起來。
-燒結(jié)折疊膜墊。
-在彎曲區(qū)內(nèi)借助焊接方式把外電極安裝到金屬化層上。
-或者在燒結(jié)前，在外壓電層上分別安裝上電絕緣的壓電陶瓷頂板及底板。
除了從權(quán)利要求書中，還從說明書和附圖
中得知了本發(fā)明的優(yōu)選改進(jìn)方案的這些和其它特征，其中一些特征本身或在大多數(shù)情況下以下級組合方式地在本發(fā)明實(shí)施例中和其它領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)并且可以表現(xiàn)為是有利的且本身能保護(hù)的實(shí)施技術(shù)方案，在這里，對它們要求進(jìn)行保護(hù)。
可以從圖中看到，壓電層4是通過彎曲壓電膜2形成的，其中陶瓷層首先按照壓電件1的寬度進(jìn)行切割并且通過溶劑使它可以彎曲。在彎曲前，從兩側(cè)直到預(yù)定端區(qū)5地使壓電膜2金屬化，這樣一來，就形成了電極6、7，它們在折疊后分別在交替?zhèn)绕鸬絻?nèi)電極6、7的作用。在這里，對應(yīng)于壓電層4厚度地，電極6、7的相互間距為s，這個間距等于彎曲區(qū)內(nèi)的內(nèi)電極6、7的徑向間距。
在燒結(jié)過程后，給壓電層4的折疊膜墊配備外電極8、9，它們在所示實(shí)施例中分別由一個金屬波紋片電極構(gòu)成。在各自的彎曲區(qū)內(nèi)，外電極8、9與在壓電層4上的金屬化層導(dǎo)電連接，從而電壓可以被施加到內(nèi)電極6、7上以產(chǎn)生壓電效應(yīng)。
在外壓電層4上，仍然分別安裝上一個電絕緣頂板10和一個電絕緣底板11，可以通過它們使整個壓電件1與外界隔絕。
權(quán)利要求
1.一種具有壓電層(4)多層結(jié)構(gòu)且在層與層之間布置了電極(6，7)的壓電件，它配備有借助外電極(8，9)的電極(6，7)交替?zhèn)扔|點(diǎn)，其中各壓電層(4)由一片在制造時可折疊的滲透膜(2)(陶瓷的)構(gòu)成，它完全或部分地配備有導(dǎo)電電極(6，7)。
2.如權(quán)利要求1所述的壓電件，其特征在于，膜(2)可以通過溶劑彎曲，在兩側(cè)沿縱向直到端部預(yù)定區(qū)域(5)地使所述膜金屬化以便制成電極(6，7)，在折疊膜(2)的彎曲區(qū)內(nèi)，分別從外面在金屬化層上安裝了用于形成交替?zhèn)冉佑|的外電極(8，9)。
3.如權(quán)利要求2所述的壓電件，其特征在于，外電極(8，9)由一個導(dǎo)電篩或?qū)щ娋W(wǎng)構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求2所述的壓電件，其特征在于，外電極由波紋片電極(8，9)構(gòu)成。
5.如前述權(quán)利要求之一所述的壓電件，其特征在于，壓電層(4)的多層結(jié)構(gòu)分別在折疊層端部上配設(shè)了一個電絕緣陶瓷片(10，11)。
6.如前述權(quán)利要求之一所述的壓電件，其特征在于，壓電件(1)是一個壓電致動器件的組成部分，所述壓電致動器件可以考慮被用于操作一個機(jī)械部件如閥等。
7.一種制造如權(quán)利要求2-6之一所述的壓電件的方法，其特征在于，-按照壓電件(1)的寬度切割壓電膜(2)并通過溶劑使其可以彎曲，-在兩側(cè)一直到達(dá)預(yù)定端區(qū)(5)地使壓電膜(2)金屬化，-以預(yù)定間距通過彎曲來折疊壓電膜(2)，-折疊膜墊在疊置后進(jìn)行燒結(jié)，-借助焊接方式在彎曲區(qū)域內(nèi)把外電極(8，9)安裝到金屬化層上。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在燒結(jié)前把一個電絕緣的壓電陶瓷頂板及一個底板(10，11)安裝到外壓電層(4)上。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種具有壓電層(2)多層結(jié)構(gòu)且在層與層之間設(shè)置了電極(6,7)的壓電件,它配備有利用外電極(8,9)的電極(6,7)交替?zhèn)扔|點(diǎn)。各壓電層(2)由一片在制造時可折疊的陶瓷滲透膜(2)構(gòu)成,它完全或部分地配備有導(dǎo)電電極(6,7),其中在折疊膜彎曲區(qū)內(nèi),從外面在金屬化層上安裝了用于形成交替?zhèn)冉佑|的外電極(8,9)。
文檔編號H01L41/273GK1357158SQ00809147
公開日2002年7月3日 申請日期2000年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月19日
發(fā)明者F·貝金 申請人:羅伯特-博希股份公司