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Title:
METHOD FOR PRODUCING A PLURALITY OF PIEZOELECTRIC MULTILAYER COMPONENTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2017/207654
Kind Code:
A2
Abstract:
The present invention relates to a method for producing a plurality of piezoelectric multilayer components (1), wherein the piezoelectric multilayer components (1) are ground without the addition of an abrasive, and wherein a material abrasion of the piezoelectric multilayer components (1) is carried out by rubbing the piezoelectric multilayer components (1) against each other.

Inventors:
DOELLGAST, Bernhard (Flurweg 51, 8530 Deutschlandsberg, 8530, AT)
PUFF, Markus (Am Blumenhang 29, 8010 Graz, 8010, AT)
Application Number:
EP2017/063196
Publication Date:
December 07, 2017
Filing Date:
May 31, 2017
Export Citation:
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Assignee:
EPCOS AG (St.-Martin-Straße 53, München, 81669, DE)
International Classes:
H01L41/337; B24B31/02; H01L41/083; H01L41/107
Attorney, Agent or Firm:
ZUSAMMENSCHLUSS NR. 175 - EPPING HERMANN FISCHER PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH (Schloßschmidstr. 5, München, 80639, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von

piezoelektrischen Vielschichtbauelementen (1),

wobei die piezoelektrischen Vielschichtbauelemente (1) ohne Zusatz eines Schleifmittels geschliffen werden, wobei ein Materialabrieb von den piezoelektrischen Vielschichtbauelementen (1) durch Reiben der

piezoelektrischen Vielschichtbauelemente (1) aneinander erfolgt.

2. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch,

wobei die piezoelektrischen Vielschichtbauelemente (1) als Grünkörper geschliffen werden und wobei die

piezoelektrischen Vielschichtbauelemente (1) nach dem

Schleifen gesintert werden.

3. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei vor dem Schleifen der piezoelektrischen

Vielschichtbauelemente (1) ein Temperprozess

durchgeführt wird, bei dem die piezoelektrischen

Vielschichtbauelemente (1) einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden. 4. Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch,

wobei eine Härte des piezoelektrischen

Vielschichtbauelements (1) beim Temperprozess erhöht wird . 5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4,

wobei bei dem Temperprozess ein Lösungsmittel und/oder Weichmacher eines organischen Binders zumindest teilweise aus dem piezoelektrischen

Vielschichtbauelement (1) entfernt

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5,

wobei die piezoelektrischen Vielschichtbauelemente (1) bei dem Temperprozess Temperaturen von 100 °C bis 150 °C ausgesetzt werden.

Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei das Schleifen in einer Trommel durchgeführt wi die mit einer Vielzahl der piezoelektrischen

Vielschichtbauelemente (1) beladen ist,

wobei der Materialabrieb durch Einstellen zumindest eines von Laufzeit des SchleifVorgangs , Anzahl der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente (1) in der Trommel und Rotationsgeschwindigkeit der Trommel in gewünschter Weise eingestellt wird.

8. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei die piezoelektrischen Vielschichtbauelemente (1] bei dem Schleifen von dem Medium Wasser umgeben sind.

Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,

wobei es sich bei den piezoelektrischen

Vielschichtbauelementen (1) um piezoelektrische

Transformatoren handelt.

Description:
Beschreibung

Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von

piezoelektrischen Vielschichtbauelementen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur

Herstellung einer Vielzahl von piezoelektrischen

Vielschichtbauelementen. Bei den piezoelektrischen

Vielschichtbauelementen kann es sich beispielsweise um piezoelektrische Transformatoren handeln, die zur Erzeugung eines nicht-thermischen Atmosphärendruck-Plasmas geeignet sind .

Bei der Herstellung von piezoelektrischen

Vielschichtbauelementen können die Bauelemente einem Prozess unterzogen werden, bei dem ungeordnete Bauelemente mit losem Korn als Schleifmittel geschliffen werden, um eine glatte Oberfläche der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente zu erzielen .

Nachteile dieses Prozesses bestehen darin, dass die auf diese Weise gefertigten Bauelemente eine Oberfläche aufweisen, die den Anforderungen an die Glattheit oftmals nicht genügt.

Ferner kann die Separierung des Schleifmittels von den

Bauelementen sehr aufwendig sein.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von piezoelektrischen Vielschichtbauelementen anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem vorliegenden

Anspruch 1 gelöst. Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl von piezoelektrischen Vielschichtbauelementen vorgeschlagen, wobei die piezoelektrischen Vielschichtbauelemente ohne den Zusatz eines Schleifmittels geschliffen werden, wobei ein Materialabrieb von den piezoelektrischen

Vielschichtbauelementen durch das Reiben der

piezoelektrischen Vielschichtbauelemente aneinander erfolgt.

Insbesondere kann der Materialabrieb nur durch das Reiben der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente aneinander erfolgen. Bei dem Verfahren wird somit kein Schleifmittel verwendet.

Unter einem „Schleifmittel" kann hier jeder Abrasivstoff verstanden werden, der zur Erzielung eines Materialabtrages genutzt werden kann. Bei einem Schleifmittel handelt es sich typischerweise um eine feinkörnige, harte und scharfkantige Substanz. Bekannte Schleifmittel sind beispielsweise Sand oder ZrÜ2. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch den

Verzicht auf jegliche Schleifmittel aus. Es hat sich gezeigt, dass durch das Reiben der Vielschichtbauelemente aneinander deutlich glattere Oberflächen erreicht werden können als dies mit Schleifmitteln möglich ist. Schleifmittel, beispielsweise Sand mit einer Körnung zwischen 0,1 und 0,5 mm, verursachen bei dem Scheuerprozess starke Riefen in der Oberfläche der Vielschichtbauelemente. Damit kann es zu lokale Unebenheiten in der Oberfläche kommen. Diese können bei der Verwendung der Vielschichtbauelemente zur Plasmaerzeugung zu lokalen

Feldüberhöhungen führen, wodurch es zu lokalen Zündungen von Plasma an unerwünschten Stellen der Vielschichtbauelemente kommen kann. Dadurch wird zum einen der Wirkungsgrad

verringert und zum anderen das Bauelement unter Umständen beschädigt, sodass es zu einem frühzeitigen Ausfall des

Bauelements kommen kann.

Der Verzicht auf ein Schleifmittel ermöglicht es dagegen, eine glatte, abgerundete Oberfläche der

Vielschichtbauelemente zu gewährleisten. Dementsprechend weist die Oberfläche eines mit dem erfindungsgemäßen

Verfahren gefertigten piezoelektrischen

Vielschichtbauelements keine wesentlichen lokalen

Unebenheiten auf. Daher kann die lokale Feldüberhöhung durch lokale Spitzen in der Rauheit der Oberfläche vermieden werden. Auch im Bereich der Kanten des

Vielschichtbauelementes kann eine glatte, abgerundete

Oberfläche sichergestellt werden.

Ein weiterer Vorteil des Verfahrens, bei dem kein

Schleifmittel verwendet wird, besteht darin, dass nach

Abschluss des SchleifVorgangs auf dem Schritt der Trennung der Vielschichtbauelemente von dem Schleifmittel verzichtet werden kann. Dieser Schritt ist unter Umständen sehr

aufwändig. Durch den Verzicht auf ein zusätzliches

Schleifmittel kann die Herstellung somit mit weniger

Verfahrensschritten durchgeführt werden. Daher ist das

Herstellungsverfahren kostengünstig und schnell durchführbar.

Das Material kann bei dem Verfahren sowohl von den

Außenflächen als auch von den Kanten der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente abgerieben werden. Die Außenflächen können vier Seitenflächen, deren Flächennormale jeweils senkrecht auf einer longitudinalen Achse der

Vielschichtbauelemente steht, und zwei Stirnflächen, deren Flächennormale jeweils parallel zu der longitudinalen Achse ist, aufweisen. Zwei benachbarte Außenflächen können dabei stets senkrecht aufeinander stehen. Dabei grenzen zwei benachbarte Außenflächen jeweils an eine Kante an.

Das piezoelektrische Vielschichtbauelement kann im

Wesentlichen quaderförmig sein. Das Verfahren ist jedoch auch für anders geformte Vielschichtbauelemente geeignet,

beispielsweise für zylinderförmige Bauelemente.

Durch den Materialabrieb von den Außenflächen können die Außenflächen glatter werden, d. h. die Rauheit der der

Außenflächen kann in Folge des Materialabriebs abnehmen.

Durch den Materialabrieb von den Kanten der

Vielschichtbauelemente können die Kanten abgerundet werden. Dementsprechend kann durch das Verfahren eine vormals spitze Kante zu einer gerundeten Kante umgeformt werden, wobei der

Radius der gerundeten Kante umso größer ist, je mehr Material abgetragen wurde. Gerundete Kanten weisen bei

piezoelektrischen Transformatoren den Vorteil gegenüber spitzen Kanten auf, dass es an einer gerundeten Kante nicht zu einer lokalen Felderhöhung kommt. Dementsprechend kann es an einer gerundeten Kante nicht zu einer unerwünschten

Plasmazündung kommen.

Das hier beschriebene Verfahren ist zur Herstellung

verschiedenster piezoelektrischer Vielschichtbauelemente geeignet, beispielsweise zur Herstellung von Transformatoren, Aktoren oder Kondensatoren.

Bei dem Schleifen können die piezoelektrischen

Vielschichtbauelemente in einem losen Zustand vorliegen.

Beispielsweise können die Bauelemente in einem losen Zustand in einer Trommel angeordnet sein. Als loser Zustand kann dabei ein Zustand bezeichnet werden, bei dem die Vielschichtbauelemente nicht mechanisch miteinander verbunden sind .

Das hier beschriebene Schleifen der piezoelektrischen

Vielschichtbauelemente soll dazu dienen, eine Oberfläche der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente selbst abzutragen. Beabsichtigt ist nicht, die Oberfläche der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente von einer Kontamination zu befreien. Bei dem Herstellungsverfahren befindet sich üblicherweise keine Kontamination auf der Oberfläche, die entfernt werden müsste .

Die piezoelektrischen Vielschichtbauelemente können als

Grünkörper geschliffen werden, wobei die piezoelektrischen Vielschichtbauelemente nach dem Schleifen gesintert werden.

Ein Grünkörper ist ein ungebrannter Rohling. Ein Grünkörper ist ein Körper im grünen Zustand, das heißt ein keramischer Körper vor der Durchführung eines Brenn- oder

Sinterprozesses. Im Grünzustand kann Material von den

Vielschichtbauelementen in einfacher Weise abgetragen werden, da die Härte der Vielschichtbauelemente vor dem Sintern deutlich geringer ist als nach Durchführung eines

Sintervorgangs. Da der Materialabrieb nach dem Sintern erheblich aufwendiger wäre, wird der Schleifprozess

vorzugsweise vor dem Sintern durchgeführt.

Ein Grünkörper weist eine Härte auf, die deutlich geringer ist als die Härte eines typischen harten Massenguts, wie etwa einer Schraube, eines Nagels oder einer Stahlfeder. Der

Grünkörper ist weicher und elastischer als derartige

Metallteile . Der Grünkörper enthält oft einen organischen Binder, der für die vorherige Formgebung benötigt wird. Der organische Binder weist typischerweise Weichmacher auf. Diese können durch eine Temperaturbehandlung entfernt werden, wobei das Bauelement härter wird.

Vor dem Schleifen der piezoelektrischen Bauelemente kann ein Temperprozess durchgeführt werden. Bei dem Temperprozess kann das piezoelektrische Bauelement erhöhten Temperaturen von 100 °C bis 150 °C ausgesetzt werden. Dabei können die Weichmacher des organischen Binders zumindest teilweise entfernt werden. Durch das Entfernen der Weichmacher wird die Härte des

Bauelements erhöht. Dementsprechend kann durch den

Temperprozess die Härte des Bauelements in gewünschter Weise eingestellt werden. Insbesondere kann es der Temperprozess ermöglichen, die Härte der piezoelektrischen Bauelemente derart einzustellen, dass sie bei dem Schleifen nicht in unerwünschter Weise deformiert werden.

Die bei dem Temperprozess gewählte Temperatur hängt von dem verwendeten Weichmacher ab. Der Temperprozess kann unter reduziertem Druck durchgeführt werden.

Der Temperprozess kann dem Abdampfen von Lösungsmitteln und/oder Weichmachern aus einem organischen Binder und damit aus dem piezoelektrischen Vielschichtbauelement dienen. Die Vielschichtbauelemente werden durch den Temperprozess härter. In einer Ausführungsform, weisen die piezoelektrischen

Vielschichtbauelements erst nach der Durchführung des

Temperprozesses eine Härte auf, die das Schleifen ohne

Schleifmittel ermöglicht. Bei dem Temperprozess wird der Binder bzw. ein Polymer des Binders nicht zersetzt. Der Binder wird nicht gasförmig aus einer Keramik des piezoelektrischen Vielschichtbauelements ausgetrieben. Es handelt sich bei dem Temperprozess somit nicht um ein Entbindern. Der Temperaturbereich von 100 °C bis 150 °C, der während des Temperprozesses auftritt, reicht für ein Entbindern nicht aus. Das Polymer wird während des

Temperprozesses vielmehr intakt belassen. Das Bauteil kann durch das zumindest teilweise Entfernen des Lösungsmittels und/oder der Weichmacher härter werden, es bleibt jedoch ein Grünling. Der Schritt des Entbinderns kann erst nach dem Schritt des Schleifens ohne Zusatz von Schleifmittel

durchgeführt werden.

Eine Härte des piezoelektrischen Vielschichtbauelements kann beim Temperprozess erhöht werden.

Bei dem Temperprozess kann ein Lösungsmittel und/oder

Weichmacher eines organischen Binders zumindest teilweise aus dem piezoelektrischen Vielschichtbauelement entfernt werden.

Die piezoelektrischen Vielschichtbauelemente können bei dem Temperprozess Temperaturen von 100 °C bis 150 °C ausgesetzt werden .

Nach dem Schleifen können die Bauelemente gegebenenfalls getrocknet werden.

Nach dem Schleifen und gegebenenfalls nach dem Trocknen werden thermische Prozesse durchgeführt, beispielsweise

Entbindern und/oder Sintern. Das Schleifen kann in einer Trommel durchgeführt werden, die mit einer Vielzahl der piezoelektrischen

Vielschichtbauelemente beladen ist, wobei der Materialabrieb durch das Einstellen zumindest eines von Laufzeit des

SchleifVorgangs , der Anzahl der piezoelektrischen

Vielschichtbauelemente in der Trommel und der

Rotationsgeschwindigkeit der Trommel in gewünschter Weise eingestellt wird. Die drei hier genannten Parameter

beeinflussen jeweils den Materialabrieb während des

SchleifVorgangs .

Durch eine Erhöhung der Laufzeit, das heißt der Zeit, in der die Trommel rotiert, wird der Abtrag des Materials von den Vielschichtbauelementen erhöht. Laufzeit und Materialabrieb sind dabei nahezu linear zueinander.

Die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel, das heißt die

Geschwindigkeit, mit der die Trommel sich dreht, beeinflusst ebenfalls den Materialabrieb der Vielschichtbauelemente. Der genaue Einfluss der Rotationsgeschwindigkeit auf den

Materialabrieb hängt von der Geometrie und der Größe sowie dem genauen Aufbau der Vielschichtbauelemente ab. Die

Rotationsgeschwindigkeit sollte derart gewählt werden, dass ein möglichst hoher Materialabrieb pro Sekunde erreicht wird, um auf diese Weise die Dauer des Schleifprozesses zu

minimieren .

Die Anzahl der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente in der Trommel, das heißt die Beladung der Trommel, sollte ebenfalls auf einen für den Materialabrieb optimalen Wert eingestellt werden. Werden pro Volumeneinheit zu viele

Vielschichtbauelemente in die Trommel geladen, so können die Vielschichtbauelemente sich gegenseitig verkeilen und es kommt kaum noch zu einem Reiben der Bauelemente aneinander. Dadurch wird der Materialabrieb stark gehemmt. Auch wenn zu wenige Vielschichtbauelemente in die Trommel geladen werden, kommt es nur zu wenigen Reibvorgängen der Bauelemente

aneinander, wodurch ebenfalls die erreichbare Reibung

reduziert würde.

Die Vielschichtbauelemente können bei dem Schleifen von dem Medium Wasser umgeben sein. Wasser wirkt dabei nicht als Schleifmittel, da das Wasser nicht für einen Materialabrieb von der Oberfläche der Vielschichtbauelemente sorgt.

Insbesondere können sich in der Trommel während des

Schleifens der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente neben den Vielschichtbauelementen nur Wasser und Luft befinden. Alternativ oder ergänzend zu Wasser kann auch eine andere Flüssigkeit verwendet werden.

Wasser oder eine andere Flüssigkeit dient dazu, das

abgeriebene Material in der Schwebe zu halten. Wird keine Flüssigkeit als Medium verwendet werden, so kann sich das abgeriebene Material als Staub auf die Oberflächen der

Bauelemente absetzen und diese verkleben. Dadurch könnte ein weiterer Abtrag verhindert oder zumindest erschwert werden. Zudem erfolgt durch die Verwendung von Wasser oder einer anderen Flüssigkeit als Medium eine Dämpfung der Bewegungen der piezoelektrischen Bauelemente, wodurch es insgesamt zu gleichmäßigeren Bewegungen kommt, so dass das Material von den piezoelektrischen Vielschichtbauelementen gleichmäßiger abgetragen wird.

Das Wasser kann ferner dazu dienen eine Oberflächenspannung zu beeinflussen. Zu diesem Zweck kann dem Wasser Seife zugesetzt sein. Bei den piezoelektrischen Vielschichtbauelementen kann es sich um piezoelektrische Transformatoren handeln.

Insbesondere kann es sich dabei um Transformatoren handeln, die für die Verwendung in einem Plasmagenerator zur Erzeugung von nicht-thermischen Atmosphärendruck-Plasma geeignet sind. Bei diesen Bauelementen ist es insbesondere wichtig, eine glatte, abgerundete Oberfläche zu erzielen, da ansonsten durch lokale Feldüberhöhungen Plasmazündungen in

unerwünschter Weise entstehen würden, durch die das

Bauelement beschädigt werden könnte.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand der

Figuren näher beschrieben.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines

piezoelektrischen VielSchichtbauelements ,

Figur 2 zeigt eine Detailaufnahme eines

Vielschichtbauelementes , das mit dem

erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde,

Figur 3 zeigt eine Detailaufnahme eines Vergleichsbeispiels eines Vielschichtbauelementes, das unter Verwendung des Scheuermittels Zr0 2 gefertigt wurde.

Figur 4 zeigt eine weitere Detailaufnahme eines

Vergleichsbeispiels eines Vielschichtbauelementes, das unter Verwendung eines Scheuermittels gefertigt wurde .

Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines

piezoelektrischen Vielschichtbauelementes 1, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigt wurde. Bei dem

piezoelektrischen Vielschichtbauelement 1 handelt es sich um einen piezoelektrischen Transformator. Der piezoelektrische Transformator kann insbesondere in einer Vorrichtung zur Erzeugung von nichtthermischem Atmosphärendruck-Plasma eingesetzt werden.

Ein piezoelektrischer Transformator ist eine Bauform eines Resonanztransformators, welcher auf Piezoelektrizität basiert und im Gegensatz zu den herkömmlichen magnetischen

Transformatoren ein elektromechanisches System darstellt. Der piezoelektrische Transformator ist beispielsweise ein

Transformator vom Rosen-Typ. Das piezoelektrische Vielschichtbauelement 1 weist einen

Eingangsbereich 2 und einen Ausgangsbereich 3 auf, wobei der Ausgangsbereich 3 sich in einer longitudinalen Richtung z an den Eingangsbereich 2 anschließt. Im Eingangsbereich 2 weist das piezoelektrische Vielschichtbauelement 1 Elektroden 4 auf, an die eine Wechselspannung angelegt werden kann. Die

Elektroden 4 erstrecken sich in der longitudinalen Richtung z des piezoelektrischen Vielschichtbauelements 1. Die

Elektroden 4 sind in einer Stapelrichtung x, die senkrecht zu der longitudinalen Richtung z ist, abwechselnd mit einem piezoelektrischen Material 5 gestapelt. Das piezoelektrische Material 5 ist dabei in Stapelrichtung x polarisiert.

Eine y-Richtung y steht jeweils senkrecht auf der

Stapelrichtung x und der longitudinalen Richtung z.

Die Elektroden 4 sind im Innern des piezoelektrischen

Vielschichtbauelements 1 angeordnet und werden auch als

Innenelektroden bezeichnet. Das piezoelektrische Vielschichtbauelement 1 weist eine erste Seitenfläche 6 und eine zweite Seitenfläche 7, die der ersten Seitenfläche 6 gegenüberliegt, auf. Auf der ersten Seitenfläche 6 ist eine erste Außenelektrode 8 angeordnet. Auf der zweiten

Seitenfläche 7 ist eine zweite Außenelektrode (nicht gezeigt) angeordnet. Die innenliegenden Elektroden 4 sind in

Stapelrichtung x abwechselnd entweder mit der ersten

Außenelektrode 8 oder der zweiten Außenelektrode elektrisch kontaktiert .

Ferner weist das piezoelektrische Vielschichtbauelement 1 eine dritte Seitenfläche 20 und eine vierte Seitenfläche 21 auf, die einander gegenüberliegen und die senkrecht zu der ersten Seitenfläche 6 und der zweiten Seitenfläche 7

angeordnet sind. Die Flächennormalen der dritten und der vierten Seitenflächen 20, 21 zeigen jeweils in Stapelrichtung x .

Der Eingangsbereich 2 kann mit einer geringen Wechselspannung angesteuert werden, die zwischen den Elektroden 4 angelegt wird. Aufgrund des piezoelektrischen Effekts wird die

eingangsseitig angelegte Wechselspannung zunächst in eine mechanische Schwingung umgewandelt. Die Frequenz der

mechanischen Schwingung ist dabei wesentlich von der

Geometrie und dem mechanischen Aufbau des piezoelektrischen Vielschichtbauelements 1 abhängig.

Der Ausgangsbereich 3 weist piezoelektrisches Material 9 auf und ist frei von innenliegenden Elektroden. Das

piezoelektrische Material 9 im Ausgangsbereich ist in der longitudinalen Richtung z polarisiert. Bei dem

piezoelektrischen Material 9 des Ausgangsbereichs 3 kann es sich um das gleiche Material wie bei dem piezoelektrischen Material 5 des Eingangsbereichs 2 handeln, wobei sich die piezoelektrischen Materialien 5 und 9 in ihrer

Polarisationsrichtung unterscheiden können. Im

Ausgangsbereich 3 ist das piezoelektrische Material 9 zu einer einzigen monolithischen Schicht geformt, die

vollständig in der longitudinalen Richtung z polarisiert ist. Dabei weist das piezoelektrische Material 9 im

Ausgangsbereich 3 nur eine einzige Polarisationsrichtung auf.

Wird an die Elektroden 4 im Eingangsbereich 2 eine

Wechselspannung angelegt, so bildet sich innerhalb des piezoelektrischen Materials 5, 9 eine mechanische Welle aus, die durch den piezoelektrischen Effekt im Ausgangsbereich 3 eine Ausgangsspannung erzeugt. Der Ausgangsbereich 3 weist eine ausgangsseitige Stirnfläche 10 auf. Im Ausgangsbereich 3 wird somit eine elektrische Spannung zwischen der Stirnfläche 10 und dem Ende der Elektroden 4 des Eingangsbereichs 2 erzeugt. An der ausgangsseitigen Stirnfläche 10 wird dabei eine Hochspannung erzeugt. Dabei entsteht auch zwischen der ausgangseitigen Stirnfläche und einer Umgebung des

piezoelektrischen Vielschichtbauelements eine hohe

Potentialdifferenz, die ausreicht, um ein starkes

elektrisches Feld zu erzeugen, dass ein Prozessgas ionisiert. Auf diese Weise erzeugt das piezoelektrische

Vielschichtbauelement 1 hohe elektrische Felder, die in der Lage sind, Gase oder Flüssigkeiten durch elektrische Anregung zu ionisieren. Dabei werden Atome oder Moleküle des

jeweiligen Gases bzw. der jeweiligen Flüssigkeit ionisiert und bilden ein Plasma. Es kommt immer dann zu einer

Ionisation, wenn die elektrische Feldstärke an der Oberfläche des piezoelektrischen Vielschichtbauelements 1 die

Zündfeldstärke des Plasmas überschreitet. Als Zündfeldstärke eines Plasmas wird dabei die Feldstärke bezeichnet, die zur Ionisation der Atome oder Moleküle erforderlich ist.

Das piezoelektrische Vielschichtbauelement 1 weist ferner eine eingangsseitige Stirnfläche 22 auf, die der

ausgangseitigen Stirnfläche 10 gegenüberliegt. Des Weiteren weist das piezoelektrische Vielschichtbauelement 1 Kanten 23 auf. Die Kanten 23 können abgerundet sein. Das piezoelektrische Vielschichtbauelement 1 wird während seiner Herstellung einem Schleifprozess unterzogen, bei dem kein Schleifmittel verwendet wird und bei dem ein

Materialabrieb von dem piezoelektrischen

Vielschichtbauelement 1 durch das Reiben des

piezoelektrischen Vielschichtbauelementes 1 an weiteren piezoelektrischen Vielschichtbauelementen erfolgt.

Figur 2 zeigt eine Detailaufnahme eines Ausschnittes eines piezoelektrischen Vielschichtbauelementes 1, das mit dem hier beschriebenen Verfahren gefertigt wurde, wobei ein

Materialabrieb von den Seitenflächen 6, 7, 20, 21, den

Stirnflächen 21, 22 und den Kanten 23 des piezoelektrischen Vielschichtbauelementes 1 durch ein Reiben der Bauelemente aneinander erfolgt. Dabei sind die Vielschichtbauelemente in einem losen Zustand in einer Trommel angeordnet.

Im Vergleich dazu ist in Figur 3 eine Detailaufnahme eines Vergleichsbeispiels eines Vielschichtbauelementes gezeigt, das einem Scheuerprozess unterzogen wurde, bei dem ZrÜ 2 als Schleifmittel verwendet wurde.

Ein Vergleich der Figuren 2 und 3 zeigt, dass durch den

Verzicht auf ein Schleifmittel das Material von den Seitenflächen und Kanten der Vielschichtbauelemente m einer Weise abgetragen werden kann, die zu weniger rauen

Seitenflächen und glatter abgerundeten Kanten führt. Auf diese Weise kann das Entstehen von lokalen Unebenheiten an den Außenflächen des Vielschichtbauelementes vermieden werden. Dementsprechend kann die unerwünschte Plasmazündung an solchen lokalen Unebenheiten vermieden werden.

Figur 4 zeigt eine Detailaufnahme eines Vergleichsbeispiels eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements , das ohne vorherige Durchführung eines Temperprozesses und unter der Verwendung eines Schleifmittels, das Schleifkörner aufweist, geschliffen wurde. Figur 4 zeigt, dass ein Schleifkorn 24 bei dem SchleifVorgang in das piezoelektrische

Vielschichtbauelement gedrückt wurde und in diesem nach dem Schleifprozess verblieben ist. Das Schleifkorn 24 wirkt sich in dem Vielschichtbauelement 1 negativ aus. Es führt

beispielsweise zu einer erheblichen Unebenheit der

Oberfläche .

Die Verwendung eines Schleifmittels hat gegenüber dem

Schleifen der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente ohne Schleifmittel lediglich den Vorteil, dass ein Abtrag der Oberfläche schneller vorgenommen werden kann. Es überwiegt jedoch der Nachteil, dass bei Verwendung eines Schleifmittels die Oberfläche deutlich rauer wird, wie in Figur 3 gezeigt, und dass sogar Körner des Schleifmittels in die Oberfläche eindringen können. Alternativ ist es auch denkbar, die piezoelektrischen

Vielschichtbauelemente gemeinsam mit keramischen Kegeln und ohne Zusatz eines Schleifmittels zu schleifen. Dabei kann eine Glattheit der Oberflächen erreicht werden, die vergleichbar ist mit dem Ergebnis des Materialabriebs durch das Reiben der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente 1 aneinander. Allerdings ist dann noch ein zusätzlicher Schritt zur Trennung der piezoelektrischen Vielschichtbauelemente und der keramischen Kegel nach dem Schleifen erforderlich.

Werden die piezoelektrischen Vielschichtbauelemente 1 aneinander gerieben, kann eine glatte Oberfläche erzielt werden. Wird der Schleifprozess für zwei Stunden ausgeführt können die Kanten der piezoelektrischen

Vielschichtbauelemente 1 in gewünschter Weise abgerundet werden .

Bezugs zeichenliste

1 piezoelektrisches VielSchichtbauelement

2 Eingangsbereich

3 Ausgangsbereich

4 Elektrode

5 piezoelektrisches Material

6 erste Seitenfläche

7 zweite Seitenfläche

8 erste Außenelektrode

9 piezoelektrisches Material

10 ausgangsseitige Stirnfläche

20 dritte Seitenfläche

21 vierte Seitenfläche

22 eingangsseitige Stirnfläche

23 Kanten

24 Schleifkorn

X Stapelrichtung

y y-Richtung

z longitudinale Richtung