[发明专利]压电多层部件

说明书

技术领域

说明一种具有在机械方面稳定性更低的区域的压电多层部件。

背景技术

从文献DE 10 2006 031 085 A1中公知一种具有易断层(Sollbruchschicht)的压电多层部件。

发明内容

要解决的任务在于，说明一种长时间稳定的压电多层部件。

说明一种压电多层部件，该压电多层部件具有由上下叠加布置的压电陶瓷层和位于该压电陶瓷层之间的电极层构成的叠层。该叠层具有第一区域和第二区域，其中第二区域包含干扰材料，通过该干扰材料降低第二区域相对于第一区域的机械稳定性。

第一区域和第二区域在叠层内优选分别在横向上-即垂直于叠层方向-延伸。第一区域以及第二区域的走向基本上平行于叠层的层并且优选在叠层的整个横剖面的跨度上延伸。

两个区域中的每个可以包括该叠层的一个或多个压电陶瓷层，或者只包括压电陶瓷层的一部分。优选地，第一区域和第二区域相互邻接。

所述压电多层部件所具有的优点是，通过特定机械负荷在叠层中引起的机械应力可以通过在机械稳定性减小的区域-即在第二区域-中的受控裂缝形成来消除。尤其是可以避免两个极性相反的电极层通过裂缝相互连接，因为裂缝本身构成为平行于机械稳定性减小的第二区域内的层。为此，具有比第二区域高的机械稳定性的第一区域在叠层方向上与第二区域邻接。优选地，第一区域由两个子区域组成，这两个子区域在叠层方向上包围第二区域。因此，裂缝被在第二区域中引导并且不扩展到第一区域中。由此，可以避免极性相反的电极层之间的短路并且提高部件的长时间稳定性。

第二区域的减弱通过干扰材料引起。在一个实施方式中，第二区域包含压电陶瓷材料，所述压电陶瓷材料的组织由于干扰材料的存在而在烧结过程期间有所改变。在此，第二区域中的压电陶瓷材料优选具有比第一区域中的压电陶瓷材料高的孔隙率。因此，第二区域在机械上减弱。优选地，第一区域同样包含压电陶瓷材料，其中该压电陶瓷材料的组织不被干扰材料改变或者仅仅轻微地被干扰材料改变。所述干扰材料也能以与第二区域的材料之间的化学化合物的形式存在。

此外，说明一种作为中间产品的压电多层部件，从中可以制造出所述的压电多层部件。将干扰材料引入到该中间产品中，所述干扰材料适于改变第二区域中的材料的烧结特性，使得引起第二区域相对于第一区域的机械上的减弱。

优选地将干扰材料选择为使得该干扰材料可以在对叠层进行加热时扩散到叠层的第二区域中并且可以改变第二区域的烧结特性。但是，该干扰材料也可以在烧结之前就已经被引入到第二区域中并且改变第二区域的烧结特性。在这种情况下，第二区域例如是掺杂有干扰材料的压电陶瓷层。在此，干扰材料可以改变该掺杂层的烧结特性并且此外扩散到邻接的压电陶瓷层中并且也干扰该邻接的压电陶瓷层的烧结特性。干扰材料也可以称为活化材料。

所引入的干扰材料优选包括过渡金属。所述干扰材料可以由过渡金属组成或者包括过渡金属与另一金属的混合物。所述另一金属优选包含在电极层中。这所具有的优点是，使在叠层中使用的金属种类的数量最小化并且因此简化多层部件的制造。所述干扰材料也可以与陶瓷粉末混合。优选使用也用于压电陶瓷层的陶瓷粉末。

所述干扰材料例如包含镍或者由镍制成。根据一个实施方式，所述干扰材料以包括氧化物、氢氧化物或盐的化学化合物的形式存在。

替代于镍，也可以使用其他材料作为干扰材料，所述其他材料例如是钒、铬、锰、铁、钴、锌、镓或锗。这些材料可以要么以金属的形式、要么以合金或化学化合物的形式来使用，如之前在镍的情况下所述的那样。

在中间产品的一个实施方式中，将至少一个包含干扰材料的附加干扰层引入到叠层中。干扰层可以施加在电极层上。在一个实施方式中，干扰层只在电极层的跨度上延伸。然而，干扰层也可以在叠层的整个横剖面的跨度上延伸。

在可替换的实施方式中，干扰层被施加到压电陶瓷层上。干扰层优选在叠层的整个横剖面的跨度上延伸。

在一个实施方式中，干扰层被结构化并且不完全覆盖叠层的一个层。所述干扰层可以具有与电极层的几何结构不同的几何图案。所述干扰层例如包括以岛的形式或以具有镂空的层的形式存在的干扰材料。在此，所述干扰层可以是包含干扰材料的层，其中所述层具有中断的结构。

可替换地，所述干扰层可以具有与电极层相同的形状或几何结构。这所具有的优点是，可以通过相同的方式将电极层和干扰层施加在叠层的压电陶瓷层上，使得例如可以使用相同的掩膜来压印这些层。