KÜGERL, Georg (Eibiswald 406, Eibiswald, A-8552, AT)
STAHL, Michael (Waldsiedlung 7, Pölfing Brunn, A-8544, AT)
STANI, Andreas (Miraweg 17, Leibnitz, A-8430, AT)
GERLETZ, Peter (Mengerweg 4, Graz, A-8045, AT)
KÜGERL, Georg (Eibiswald 406, Eibiswald, A-8552, AT)
STAHL, Michael (Waldsiedlung 7, Pölfing Brunn, A-8544, AT)
STANI, Andreas (Miraweg 17, Leibnitz, A-8430, AT)
| Piezoelektrisches Vielschichtbauelement (1) - mit einem Stapel (2) aus piezoelektrischen Schichten (3) und dazwischen angeordneten Elektrodenschichten (4) und - mit mindestens einer Außenelektrode (6, 6a, 6b) aufweisend einen ersten Bereich (7), der am Stapel (2) befestigt ist, und einen zweiten Bereich (8), der über den Stapel (2) übersteht, - wobei die Außenelektrode (6, 6a, 6b) im zweiten Bereich (8) zumindest teilweise pressverformt ist. Vielschichtbauelement nach Anspruch 1, - wobei der erste und der zweite Bereich (7, 8) aus einem gemeinsamen Element (9) gebildet sind. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, - bei dem die Außenelektrode (6, 6a, 6b) zumindest teilweise flach ausgebildet ist und eine Hauptfläche (15) aufweist . Vielschichtbauelement nach Anspruch 3, - wobei die Außenelektrode (6, 6a, 6b) im ersten Bereich (7) mit ihrer Hauptfläche (15) am Stapel (2) angeordnet ist . Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 3 oder 4, - wobei im zweiten Bereich (8) mindestens eine Teilfläche (9a, 9b) der Außenelektrode (6, 6a, 6b) gegenüber der Hauptfläche (15) der Außenelektrode (6, 6a, 6b) geneigt ist . 6. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, - wobei im zweiten Bereich (8) mindestens zwei Teilflächen (9a, 9b) der Außenelektrode (6, 6a, 6b) aneinander anliegen. 7. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, - wobei die Außenelektrode (6, 6a, 6b) im zweiten Bereich (8) zumindest teilweise gefaltet ist. 8 Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, - bei dem die Außenelektrode (6, 6a, 6b) als Netz ausgebildet ist, - wobei das Netz Drähte (20) aufweist, die miteinander verwebt sind. Vielschichtbauelement nach Anspruch 8, - bei dem wenigstens ein Draht (20) aus dem ersten Bereich (7) in den zweiten Bereich (8) hineinführt. 10. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 8 oder 9, - bei dem im zweiten Bereich (8) wenigstens ein Draht (20) mindestens zwei Drahtabschnitte aufweist, - wobei der Draht (20) im ersten Drahtabschnitt eine andere Dicke aufweist als im zweiten Drahtabschnitt. 11. Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, - bei dem die Außenelektrode (6, 6a, 6b) im zweiten Bereich (8) mindestens einen Teilbereich aufweist, in dem die Breite (17) der Außenelektrode (6, 6a, 6b) geringer ist als die Breite (16) der Außenelektrode (6, 6a, 6b) im ersten Bereich (7) . Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, - bei dem die Außenelektrode (6, 6a, 6b) im zweiten Bereich (8) mindestens einen Teilbereich aufweist, in dem die Dicke (19) der Außenelektrode (6, 6a, 6b) größer ist als die Dicke (18) der Außenelektrode (6, 6a, 6b) im ersten Bereich (7) . Vielschichtbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, - bei dem das Vielschichtbauelement (1) mindestens eine Weiterkontaktierung (12) aufweist, die im zweiten Bereich (8) der Außenelektrode (6, 6a, 6b) befestigt ist. 14. Verfahren zur Ausbildung einer Außenelektrode (6, 6a, 6b) bei einem piezoelektrischen Vielschichtbauelement (1), umfassend die Schritte: A) Bereitstellen eines Stapels (2) aus piezoelektrischen Schichten (3) und dazwischen angeordneten Elektrodenschichten ( 4 ) , B) Bereitstellen eines leitfähigen Elements (9) aufweisend einen ersten Bereich (7) und einen zweiten Bereich ( 8 ) , C) Anordnen des ersten Bereiches (7) des Elements (9) am Stapel (2), so dass der zweite Bereich (8) über den Stapel (2) übersteht, und Befestigen des ersten Bereichs (7) des Elements (9) am Stapel (2) und D) Pressverformen des zweiten Bereichs (8) des Elements (9) . 15. Verfahren nach Anspruch 14, - bei dem in Schritt D) zum Pressverformen ein Crimpwerkzeug verwendet wird. |
Piezoelektrisches Vielschichtbauelement und Verfahren zur Ausbildung einer Außenelektrode bei einem piezoelektrischen Vielschichtbauelement
Es wird ein piezoelektrisches Vielschichtbauelement mit einem Stapel aus piezoelektrischen Schichten und dazwischen
angeordneten Elektrodenschichten angegeben. Zur elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten können an der
Außenseite des Stapels Außenelektroden befestigt sein.
Derartige Vielschichtbauelemente können zum Beispiel als Piezoaktoren ausgeführt sein und werden beispielsweise zur Betätigung eines Einspritzventils in einem Kraftfahrzeug eingesetzt.
In der Druckschrift WO 0191199 AI ist ein piezoelektrisches Vielschichtbauelement mit einer am Stapel befestigten
Außenelektrode beschrieben.
Es ist eine zu lösende Aufgabe, eine Außenelektrode
anzugeben, die eine möglichst einfache und kostengünstige elektrische Kontaktierung erlaubt. Es wird ein piezoelektrisches Vielschichtbauelement mit einem Stapel aus piezoelektrischen Schichten und dazwischen
angeordneten Elektrodenschichten angegeben. Das Vielschichtbauelement weist mindestens eine Außenelektrode auf. Vorzugsweise weist das Bauelement mindestens eine zweite
Außenelektrode auf. Die Außenelektroden können beispielsweise auf verschiedenen Seitenflächen des Baulements angeordnet sein. Die Elektrodenschichten können zum Beispiel in
Stapelrichtung gesehen abwechselnd bis zu einer der Außen- elektroden geführt und mit dieser elektrisch verbunden sein und gegenüber der zweiten Außenelektrode in den Stapel zurückversetzt sein. Auf diese Weise können die Elektroden ¬ schichten entlang der Stapelrichtung abwechselnd mittels einer der Außenelektroden elektrisch kontaktiert werden.
Die Außenelektrode weist einen ersten und einen zweiten
Bereich auf, wobei der erste Bereich am Stapel befestigt ist und der zweite Bereich, beispielsweise in Richtung der
Stapelrichtung, über den Stapel übersteht. In diesem Fall stellt der zweite Bereich eine Verlängerung des ersten
Bereichs dar. Vorzugsweise sind der erste und der zweite Bereich einstückig ausgebildet, wobei beispielsweise der erste Bereich und der zweite Bereich das gleiche Material aufweisen.
Auf einer Seitenfläche des Stapels kann eine Grundmetallisie ¬ rung aufgebracht sein, welche beispielsweise Materialien wie Silber-Palladium oder Kupfer aufweist und welche die im
Stapel liegenden Elektrodenschichten kontaktiert.
Der erste Bereich der Außenelektrode ist am Stapel, vorzugs ¬ weise an der Grundmetallisierung, beispielsweise mittels eines Lotmaterials oder eines Leitklebers befestigt.
Des Weiteren ist die Außenelektrode im zweiten Bereich zumindest teilweise pressverformt . Eine Pressverformung des zweiten Bereiches der Außenelektrode kann zum Beispiel durch Crimpen, aber möglicherweise auch durch einen anderen
plastischen Umformungsprozess erzeugt werden. Dabei kann beispielsweise eine formstabile Verformung der Außenelektrode erreicht werden. Das Pressverformen kann bei einer
Außenelektrode durchgeführt werden, die bereits am Stapel befestigt ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache Ausbildung einer Außenelektrode. Alternativ dazu kann der Schritt des Pressverformens auch vor dem Befestigen der
Außenelektrode am Stapel durchgeführt werden. An den zweiten Bereich der Außenelektrode kann beispielsweise eine Weiterkontaktierung angebracht werden. Die Weiterkontak- tierung kann zum Beispiel durch eine Lötung oder Schweißung eines Anschlusselementes, z. B. eines Anschlussdrahtes, an den zweiten Bereich der Außenelektrode erfolgen. Da der zweite Bereich der Außenelektrode über den Stapel aus
piezoelektrischen Schichten und dazwischen angeordneten
Elektrodenschichten übersteht, können somit zusätzliche Löt- und Schweißprozesse an der Oberfläche des Stapels aus
piezoelektrischen Schichten und Elektrodenschichten, welche zu Beschädigungen der Schichten führen können, vermieden werden .
Der zweite, über den Stapel überstehende Bereich der Außenelektrode kann durch die Pressverformung den spezifischen geometrischen und mechanischen Anforderungen der Weiterkontaktierung angepasst werden. Dazu können beim Vorgang des Pressverformens zum Beispiel der Anpressdruck und der
Angriffsbereich eines Presswerkzeugs geeignet gewählt werden. Beispielsweise können durch einen einzigen Prozessschritt die Breite und die Dicke der Außenelektrode an den Einbauraum angepasst werden. Oftmals ist zum Beispiel aufgrund von
Bauraumeinschränkungen eine möglichst schlanke, eng
anliegende und wenig Platz einnehmende externe Kontaktierung von Vorteil.
Vorzugsweise sind der erste und der zweite Bereich der
Außenelektrode aus einem gemeinsamen, leitfähigen Element gebildet. Dieses kann zum Beispiel einstückig sein.
Vorzugsweise ist das leitfähige Element flächig geformt. Beispielsweise weist das Element in seiner Ausgangsform im ersten und im zweiten Bereich die gleiche äußere Form auf und wird in einem späteren Verfahrensschritt im zweiten Bereich pressverformt . Dadurch, dass die Außenelektrode im ersten und im zweiten Bereich aus einem gemeinsamen Element gebildet wird, wird zum Beispiel der Herstellungsprozess der Außen ¬ elektrode vereinfacht, da der zweite, über den Stapel
überstehende Bereich nicht erst durch Schweiß- oder
Lötprozesse mit dem ersten Bereich verbunden werden muss.
Beispielsweise ist die Außenelektrode wenigstens teilweise flach ausgebildet. Vorzugsweise ist die Außenelektrode im gesamten ersten Bereich flach ausgebildet. Im flach ausgebildeten Bereich ist die Dicke der Außenelektrode vorzugsweise wesentlich geringer als die Breite der Außenelektrode. Die Außenelektrode erstreckt sich vorzugsweise in ihrem flach ausgebildeten Bereich im Wesentlichen innerhalb einer
zweidimensionalen Fläche, die im Folgenden Hauptfläche der Außenelektrode genannt wird. Vorzugsweise erstreckt sich die Außenelektrode im ersten Bereich innerhalb der Hauptfläche.
In einer Ausführungsform ist die Außenelektrode im ersten Bereich mit der Hauptfläche am Stapel angeordnet. Vorzugs ¬ weise liegt die Außenelektrode im ersten Bereich mit der Hauptfläche auf dem Stapel auf. Der erste Bereich der Außen ¬ elektrode kann beispielsweise mittels eines Lotmaterials vollflächig am Stapel befestigt sein, d.h. alle Teilbereiche der Außenelektrode im ersten Bereich sind direkt am Stapel, beispielsweise an einer Grundmetallisierung des Stapels, befestigt.
In einer Ausführungsform erstreckt sich die Außenelektrode im ersten Bereich über einen Großteil einer Seitenfläche des Stapels. Die Breite der Außenelektrode im ersten Bereich kann beispielsweise nahezu der Breite der Seitenfläche entsprechen. Vorzugsweise ist die Außenelektrode im ersten Bereich mindestens halb so breit wie die Seitenfläche des Stapels .
In einer weiteren Ausführungsform ist im zweiten Bereich der Außenelektrode zumindest eine Teilfläche der Außenelektrode gegenüber der Hauptfläche geneigt. Diese Neigung kommt vorzugsweise dadurch zustande, dass die Außenelektrode einerseits im ersten Bereich mit der Hauptfläche am Stapel aufliegt, und andererseits im zweiten Bereich durch ein
Presswerkzeug verformt ist.
Beispielsweise liegen im zweiten Bereich der Außenelektrode zwei oder mehr Teilflächen der Außenelektrode aneinander an. Durch die Pressverformung im zweiten Bereich der Außenelektrode, welche in ihrem Ausgangszustand beispielsweise flach ausgebildet ist, so dass die Teilflächen im Ausgangszustand zum Beispiel innerhalb einer Ebene liegen, kann die Außen- elektrode im zweiten Bereich so verformt werden, dass zwei oder mehr Teilflächen nach der Pressverformung im zweiten Bereich miteinander in Berührung sind. Insbesondere können die zwei oder mehr aneinander anliegenden Teilflächen der Außenelektrode derart aneinander anliegen, dass sich zwei elektrisch leitfähige, aneinander anliegende Bereiche der Teilflächen in direktem elektrischen Kontakt zueinander befinden .
Vorzugsweise sind die aneinander anliegenden Teilflächen frei von einer isolierenden Beschichtung . Dadurch kann mit Vorteil erreicht werden, dass ein zuverlässiger elektrischer Kontakt bereitgestellt wird, der insbesondere auch bei einer
Beschädigung eines Teilbereiches, beispielsweise aufgrund eines Einreißens der Außenelektrode in diesem Bereich, gewährleistet werden kann.
Des Weiteren kann die Außenelektrode im zweiten Bereich zumindest teilweise gefaltet sein. Die Außenelektrode wird durch das Pressverformen zum Beispiel in der Mitte des zweiten Bereichs geknickt, wobei zwei Teilflächen aneinander angepresst werden, so dass eine stabile Verbindung der
Teilflächen entsteht. Durch die Pressverformung der
Außenelektrode im zweiten Bereich, beispielsweise mittels eines Crimpwerkzeuges , kann somit eine zumindest teilweise Faltung der Außenelektrode im zweiten Bereich entstehen.
In einer Ausführungsform ist die Außenelektrode als Netz ausgebildet. Das Netz kann Drähte aufweisen, die miteinander verwebt sind. Die Drähte können Materialien wie beispiels ¬ weise Stahl, Kupfer oder eine Eisen-Nickel-Legierung
aufweisen. Alternativ können die Drähte auch andere
Materialien aufweisen.
Das Netz kann zum Beispiel zumindest punktweise an der
Grundmetallisierung befestigt sein, welche auf einer
Seitenfläche des Stapels aufgebracht ist und die im Stapel liegenden Elektrodenschichten kontaktiert. Zwischen den punktweisen Kontaktierungen kann ein dehnbarer Bereich ausgebildet sein. Dadurch können Rissbildungen in den
Außenelektroden, die durch mechanische Spannungen innerhalb der piezoelektrischen Schichten entstehen können, verhindert werden .
In einer Ausführungsform führt wenigstens ein Draht aus dem ersten Bereich in den zweiten Bereich hinein. Der Draht weist zum Beispiel einen ersten und einen zweiten Abschnitt auf, wobei der erste Abschnitt am Stapel aufliegt und der zweite Abschnitt über den Stapel übersteht.
In einer Ausführungsform weist im zweiten Bereich wenigstens ein Draht mindestens zwei Drahtabschnitte auf, wobei der
Draht im ersten Drahtabschnitt eine andere Dicke aufweist als im zweiten Drahtabschnitt. Beispielsweise können durch die zumindest teilweise Pressverformung der Außenelektrode im zweiten Bereich ein oder mehrere Drahtabschnitte eines
Drahtes oder mehrer Drähte so verformt werden, dass sich nach der Pressverformung die Dicke einzelner Drahtabschnitte unterscheidet. Die Dicke des pressverformten Drahts kann durch eine geeignete Wahl des Pressdrucks auf einen
gewünschten Wert eingestellt werden.
Alternativ kann die Außenelektrode auch als Blech ausgebildet sein. Beispielsweise ist das Blech mit Löchern versehen und weist dadurch eine erhöhte Dehnbarkeit auf. Dadurch können beispielsweise Rissbildungen der Außenelektrode verhindert werden.
In einer Ausführungsform weist die Außenelektrode im zweiten Bereich mindestens einen Teilbereich auf, in dem die Breite der Außenelektrode geringer ist als die Breite der Außenelek- trode im ersten Bereich. Mit dem Begriff „Breite" wird dabei vorzugsweise die Erstreckung der Außenelektrode in einer Richtung quer zur Stapelrichtung bezeichnet, wobei die
Richtung parallel zu einer Seitenfläche des Stapels ist, auf der der erste Bereich der Außenelektrode angeordnet ist.
Die im Vergleich zum ersten Bereich geringere Breite der Außenelektrode im zweiten Bereich kann vorzugsweise durch eine Pressverformung der Außenelektrode im zweiten Bereich, beispielsweise durch Crimpen, erzielt werden. Dadurch kann zum Beispiel eine schlanke Form des zweiten, über den Stapel überstehenden Bereiches der Außenelektrode erreicht werden, was bei Bauraumeinschränkungen von Vorteil ist. In einer weiteren Ausführungsform weist die Außenelektrode im zweiten Bereich mindestens einen Teilbereich auf, in dem die Dicke der Außenelektrode größer ist als die Dicke der Außen ¬ elektrode im ersten Bereich. Dabei kann mit dem Begriff „Dicke" der Außenelektrode die Erstreckung des Teilbereichs der Außenelektrode senkrecht zu einer Seitenfläche des
Stapels, auf der der erste Bereich der Außenelektrode
angeordnet ist, verstanden werden.
Beispielsweise kann durch ein „Umklappen" der Außenelektrode im zweiten Bereich, zum Beispiel mittels eines Crimpwerkzeu- ges, die Außenelektrode im zweiten Bereich so pressverformt werden, dass die Breite der Außenelektrode im zweiten Bereich geringer ist als im ersten Bereich und gleichzeitig die Dicke der Außenelektrode im zweiten Bereich größer ist als im ersten Bereich. „Umklappen" kann beispielsweise bedeuten, dass die Außenelektrode im zweiten Bereich in der Mitte entlang einer Falzlinie, die in Stapelrichtung verläuft, gefaltet ist. Im zweiten, über den Stapel überstehenden Bereich kann eine Weiterkontaktierung zur Spannungsversorgung, beispielsweise mittels Lötung oder Schweißung, befestigt werden. Dadurch können Lötungen und Schweißungen in der Nähe der Stapeloberfläche, die das piezoelektrische Vielschichtbauelement beschädigen könnten, vermieden werden.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Außenelektrode bei einem piezoelektrischen Vielschichtbauelement angegeben . Dabei wird zuerst ein Stapel aus piezoelektrischen Schichten und dazwischen angeordneten Elektrodenschichten bereitgestellt. Auf einer Seitenfläche des Stapels kann eine
Grundmetallisierung aufgebracht werden, indem beispielsweise eine Silber-Palladium-Paste oder eine kupferhaltige Paste auf die Seitenfläche aufgetragen und dann eingebrannt wird.
Des Weiteren wird ein leitfähiges Element bereitgestellt, welches einen ersten und einen zweiten Bereich aufweist. Der erste Bereich des Elements wird am Stapel angeordnet, beispielsweise auf einer Seitenfläche, auf der eine
Grundmetallisierung aufgebracht ist, so dass der zweite
Bereich über den Stapel übersteht. Der erste Bereich des Elements wird am Stapel, vorzugsweise an der Grundmetalli- sierung, zum Beispiel mittels eines Lotmaterials, befestigt.
Anschließend wird der zweite Bereich des Elements press- verformt. Dazu wird vorzugsweise ein Presswerkzeug mit
Presszangen, beispielsweise ein Crimpwerkzeug, im zweiten Bereich des leitfähigen Elements zum Beispiel an zwei
verschiedenen Seiten des Elements angeordnet und dann
zusammengepresst . Auf diese Weise wird aus dem leitfähigen Element eine Außenelektrode des Bauelements gebildet. Durch das Pressverformen unterscheidet sich die am Bauelement ausgebildete Außenelektrode in ihrer äußeren Form von der Ausgangsform des leitfähigen Elements.
Durch die Pressverformung kann zum Beispiel die Dicke und Breite der Außenelektrode im zweiten Bereich von der Dicke und Breite im ersten Bereich verschieden sein. Die Geometrie der Außenelektrode im zweiten Bereich kann beliebig den
Anforderungen des Vielschichtbauelements angepasst werden, um beispielsweise das Anbringen einer Weiterkontaktierung an die Außenelektrode zu erleichtern. Im Folgenden werden das angegebene piezoelektrische
Vielschichtbauelement und seine vorteilhaften Ausgestaltungen anhand von schematischen Figuren erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines
piezoelektrischen Vielschichtbauelements mit einer Außenelektrode,
Figur 2 einen Querschnitt eines piezoelektrischen
Vielschichtbauelements mit einer Außenelektrode,
Figur 3 eine seitliche Aufsicht auf ein piezoelektrisches
Vielschichtbauelement mit einer Außenelektrode,
Figuren 4A, 4B, 4C Verfahrensschritte eines Verfahrens zur
Ausbildung einer Außenelektrode bei einem piezoelektrischen Vielschichtbauelement .
Figur 1 zeigt ein piezoelektrisches Vielschichtbauelement 1 mit einer Außenelektrode 6, welche in einem zweiten Bereich 8 zumindest teilweise pressverformt ist.
Das piezoelektrische Vielschichtbauelement 1 umfasst einen Stapel 2 aus piezoelektrischen Schichten 3 und dazwischen liegenden Elektrodenschichten 4, die entlang einer
Stapelrichtung 14 übereinander angeordnet sind. Die
Stapelrichtung 14 entspricht der Längsachse des Stapels 2. Die piezoelektrischen Schichten 3 und die Elektrodenschichten 4 sind gemeinsam gesintert und bilden einen monolithischen Sinterkörper .
Die Elektrodenschichten 4 reichen entlang der Stapelrichtung 14 abwechselnd bis zu einer Außenseite des Stapels 2 und sind von der gegenüberliegenden Außenseite beabstandet. Zur Kontaktierung der Elektrodenschichten 4 ist eine Außenelektrode 6 in einem ersten Bereich 7 der Außenelektrode 6 auf der Außenseite des Stapels 2 befestigt. Die Außenelek ¬ trode 6 ist im ersten Bereich 7 flächig geformt, d.h. die Außenelektrode 6 ist flach ausgebildet und erstreckt sich im ersten Bereich 7 über einen großen zweidimensionalen Bereich. Dieser zweidimensionale Bereich kann auch als Hauptfläche 15 der Außenelektrode bezeichnet werden. Der erste Bereich 7 bedeckt einen Großteil einer Seitenfläche des Stapels 2. Die Außenelektrode 6 liegt mit der Hauptfläche 15 am Stapel 2 auf und ist vollflächig mit dem Stapel 2 verbunden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Außenelektrode 6 als Drahtgewebe ausgeführt. Das Drahtgewebe weist Drähte 20 auf, welche miteinander verwebt sind und welche zum Beispiel
Materialien wie Stahl, Kupfer oder Eisen-Nickel Legierungen aufweisen .
Ein zweiter Bereich 8 der Außenelektrode 6 steht über den Stapel 2 in Richtung der Stapelrichtung 14 über. Die Außenelektrode 6 weist im zweiten Bereich 8 Teilflächen 9a und 9b auf, welche gegenüber der Hauptfläche 15 geneigt sind. Die zwei Teilflächen 9a, 9b liegen im zweiten Bereich 8 aneinander an. Alternativ kann die Außenelektrode 6 im zweiten
Bereich 8 auch eine andere pressverformte Geometrie
aufweisen .
Auf gleiche oder ähnliche Weise ist auf der gegenüber ¬ liegenden Außenseite eine weitere Außenelektrode befestigt und pressverformt (hier nicht eingezeichnet) .
Figur 2 zeigt einen Querschnitt des piezoelektrischen Viel- schichtbauelements 1 gemäß Figur 1, bei dem eine Aufsicht auf eine piezoelektrische Schicht 3 zu sehen ist. Der Stapel 2 aus piezoelektrischen Schichten 3 und Elektrodenschichten 4 weist zwei gegenüberliegende inaktive Zonen 5a, 5b auf.
Innerhalb der inaktiven Zonen 5a, 5b tritt in Stapelrichtung 14 gesehen keine Überlappung von benachbarten gegenpoligen Elektrodenschichten 4 auf. Auf zwei gegenüberliegende
Außenseiten 2a, 2b des Stapels 2, die an die inaktiven Zonen 5a, 5b angrenzen, ist eine Grundmetallisierung 10 aufgebracht. Die Grundmetallisierung 10 wird vorzugsweise in Form einer Silber-Palladium-Paste oder einer kupferhaltigen Paste auf einen Teilbereich der Außenseite des Stapels 2 aufgetra ¬ gen und beim Sintern des Stapels mit eingebrannt. Die Außen ¬ elektroden 6a, 6b sind jeweils mittels einer Lotschicht 11 an der Grundmetallisierung 10 befestigt. Durch die Pressverformung der Außenelektrode 6 im zweiten Bereich 8, beispielsweise mittels eines Crimpwerkzeuges , unterscheidet sich die Außenelektrode 6 nach der Pressver ¬ formung in ihrer Dicke 18 im ersten Bereich 7 von ihrer Dicke 19 im zweiten Bereich 8. Insbesondere weist die Außenelek- trode 6 im ersten Bereich 7 eine geringere Dicke 18 auf als im zweiten Bereich 8. Durch die Pressverformung der Außenelektrode 6 im zweiten Bereich 8 kann die Geometrie des zweiten Bereiches 8 der Außenelektrode 6 den spezifischen geometrischen Anforderungen einer Weiterkontaktierung 12 angepasst werden.
Figur 3 zeigt eine seitliche Aufsicht des piezoelektrischen Vielschichtbauelements 1 gemäß Figur 1, wobei das Bauelement 1 im Vergleich zum Bauelement 1 in Figur 1 um 180 Grad bezüglich der Stapelrichtung 14 gedreht ist. Die
Außenelektrode 6 ist im ersten Bereich 7 flächig ausgeführt und weist eine Hauptfläche 15 auf, an der sie beispielsweise mittels eines Weichlots am Stapel 2 befestigt ist. Durch die Pressverformung unterscheidet sich die Außenelektrode 6 in ihrer Breite 17 im zweiten Bereich 8 von ihrer Breite 16 im ersten Bereich 7. Durch eine schlankere Form der Außenelektrode 6 im zweiten Bereich 8 kann beispielsweise das Anbringen einer Weiterkontaktierung 12 erleichtert oder die Außenelektrode 6 ihrem Einbauraum angepasst werden.
Eine solche Weiterkontaktierung 12 dient der Spannungsversorgung und ist beispielsweise durch eine Lötung oder eine
Schweißung im zweiten Bereich 8 an der Außenelektrode 6 befestigt. Durch das Befestigen der Weiterkontaktierung 12 im zweiten Bereich 8 der Außenelektrode 6 kann beispielsweise können beispielsweise Löt- und Schweißprozesse an der
Oberfläche des Stapels 2, welche zu einer Beschädigung des Stapels 2 führen können, vermieden oder reduziert werden.
Die Figuren 4A, 4B und 4C zeigen Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Ausbildung einer Außenelektrode bei einem piezoelektrischen Vielschichtbauelement .
Figur 4A zeigt einen Stapel 2 aus piezoelektrischen Schichten 3 und dazwischen angeordneten Elektrodenschichten (hier nicht gezeigt) , an welchem ein leitfähiges Element 9 aufweisend einen ersten Bereich 7 und einen zweiten Bereich 8 angeordnet und befestigt wird.
Der zweite Bereich 8 stellt eine Verlängerung des ersten Bereichs 7 dar. Das Element 9 ist flächig geformt, d.h. es ist flach ausgebildet und erstreckt sich über einen großen zweidimensionalen Bereich. Der flächig geformte Bereich im ersten Bereich 7 wird als Hauptfläche 15 des Elements 9 bezeichnet . Das leitfähige Element 9 wird so am Stapel 2 angeordnet, dass es im ersten Bereich 7 mit seiner Hauptfläche 15 vollflächig am Stapel 2 anliegt und im zweiten Bereich 8 in Stapelrichtung 14 über den Stapel 2 übersteht. Anschließend wird das Element 9, beispielsweise mittels Lötens, im ersten Bereich 7 mit seiner Hauptfläche 15 am Stapel 2 befestigt.
Figur 4B zeigt den Stapel 2 und das leitfähige Element 9 nach dem Befestigen des Elements 9 am Stapel 2 und stellt das Pressverformen eines Teiles des zweiten Bereiches 8 des
Elements 9 mittels eines Presswerkzeuges 13 dar. Dabei wird ein Presswerkzeug 13 mit Presszangen im zweiten Bereich 8 an zwei verschiedenen Seiten des Elements 9 angeordnet und danach zusammengepresst . Als Presswerkzeug 13 kann zum
Beispiel ein Crimpwerkzeug verwendet werden.
Figur 4C zeigt das leitfähige Element 9 nach dem Schritt des Pressverformens. Durch das im zweiten Bereich 8 zumindest teilweise pressverformte leitfähige Element 9, welches am Stapel 2 befestigt ist, ist eine Außenelektrode 6
ausgebildet .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung an Hand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen. Dies beinhaltet insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, auch wenn dieses Merkmal oder diese
Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Bezugs zeichenliste
1 piezoelektrisches Vielschichtbauelement
2 Stapel
2a, 2b Außenseite
3 piezoelektrische Schicht
4 Elektrodenschicht
5a, 5b inaktive Zone
6, 6a, 6b Außenelektrode
7 erster Bereich
8 zweiter Bereich
9 Element
9a erste Teilfläche
9b zweite Teilfläche
10 Grundmetallisierung
11 Lotschicht
12 Weiterkontaktierung
13 Presswerkzeug
14 Stapelrichtung
15 Hauptfläche
16 Breite im ersten Bereich
17 Breite im zweiten Bereich
18 Dicke im ersten Bereich
19 Dicke im zweiten Bereich
20 Draht
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