[发明专利]多层构件以及用于制造多层构件的方法

说明书

本发明涉及全活跃多层构件、用于制造全活跃叠层的方法以及用于制造由全活跃叠层构成的全活跃多层构件的方法。

多层构件尤其包括电容器和压电致动器，它们包含分别交替的介电层和内电极。在压电致动器的情况下，介电层而且是压电的。因此，压电致动器属于压电元件。

压电元件尤其用于定位元件、超声波变换器、传感器，以及用在喷墨打印机中，以及用在汽车技术中以便控制燃料喷射装置。压电元件的工作方式基于压电陶瓷材料、例如锆钛酸铅在电场作用下的形变。如果有电压施加到该压电元件，那么该压电元件在所产生电场的垂直方向上延展(逆压电效应)。

压电元件的优点尤其在于其比较高的速度、其比较高的效率以及当用作压电致动器时，其比较小的调节距离。

然而，如果要对于压电致动器达到相对而言更大的调节距离时，则对于压电致动器使用由交替相继的多个压电层和内电极层构成的压电叠层，例如在JP 03174783 A中公开的那样。

在JP 03174783 A中公开的压电致动器这样被实施，使得这些内电极层交替地与布置到压电叠层的位置相对的外表面上的外电极电连接。因此，与两个外电极之一电连接的内电极层直至其上布置该外电极的外侧，以便引起与该外电极的电连接。然而，为了使内电极层与其他的外电极电绝缘，这些内电极层未达到压电叠层的、其上布置另一个外电极的外侧。这些内电极层在这些区域中从外侧后退。实现这点的方式是通过使压电叠层在这些区域中设有充有硅树脂的缝隙。

通过后退的内电极层，在这些区域中得到关联的压电层，即所谓的不活跃区带。通常，在分层制造该压电叠层时产生不活跃区带。通过在制造具有不活跃区带的压电叠层期间工艺、堆叠、分离、脱粘(Entbindern)和研磨的公差并且基于对内电极层与对应外电极的可靠电绝缘的规定，得到了比较大的不活跃区带，其典型情况下为压电叠层横截面的10%。不活跃区带在电压施加到外电极层和/或内电极层上的情况下由降低的电场强度来实现，并因此在施加电压的情况下与压电层的其余的区带、所谓的活跃区带相比，延展的程度要小。这尤其在压电层的不活跃区带中以及不活跃区带的边缘区域中导致机械应力，并且在压电层的不活跃区带以及活跃区带中以及在外电极中可能导致所谓的极化裂纹。不活跃区带越大，出现极化裂纹的风险越大。

本发明的任务是给出多层构件及其制造方法，其中运行效率得到改进。尤其提供如下的压电致动器，其中，在所述压电致动器的运行中压电陶瓷中的机械应力明显减小。

本发明的任务通过用于制造全活跃叠层和/或系结物(riegel)或者其绿色前驱体的方法来解决，所述方法包括：

- 提供已烧结叠层或未烧结叠层，其具有分别在堆叠方向上走向的A侧、B侧、C侧和D侧且由多个交替相继的陶瓷介电层和内电极层构成，其中，这些内电极层相关于A侧和C侧分别连贯地构造并且相关于B侧或者相关于D侧分别不连贯地构造，以至于内电极的一部分或者其未烧结的前驱体接触B侧，而不接触D侧，并且内电极的另一部分或者其未烧结的前驱体接触D侧，而不接触B侧；

- 使接触相应侧的内电极或者其未烧结的前驱体在B侧或者D侧之一上通过具有临时绝缘区带(Isozone)的外接触部组合并且临时接触，使得接触相应侧的内电极能够选择性地被电控制；

- 对可通过B侧控制的内电极进行电控制以及在A侧上用涂料至少对电控制的内电极或者其未烧结的前驱体进行涂层以及使涂料硬化、熔融以及必要时对涂料进行显影，以便在显影或熔融后，在A侧上用涂料覆盖可通过B侧电控制的内电极。

-对可通过D侧控制的内电极进行电控制以及在C侧上用涂料至少对电控制的内电极或者其未烧结的前驱体进行涂层以及使涂料硬化、熔融以及必要时使涂料显影，以便在显影或熔融后，在C侧上用涂料覆盖可通过D侧电控制的内电极。

- 在A侧和C侧上置放烘烤膏体以及对烘烤膏体进行脱粘和燃烧，在其中涂料被去除；

- 将叠层分离成至少一个具有涂层的内电极的全活跃叠层或者其绿色前驱体或者其在A'侧和C'侧上未烧结的前驱体。如果要使用该方法产生全活跃的压电叠层，则将陶瓷压电层用于陶瓷介电层。所述输出(叠层)优选包括如下区域，在所述区域中，这些内电极层分别交替接触B侧和D侧。尤其优选的是，在输出(叠层)中，所有内电极层分别交替接触B侧和D侧。根据本发明，全活跃叠层理解为其中内电极连贯的叠层，即其中内电极在叠层的整个横截面之上延伸的叠层。通过这种实施方案，所有内电极达到叠层外侧，因此这个叠层不具有不活跃区带。由此，多层构件在运行时的效率得到改进并且在压电致动器的情况下，压电陶瓷中机械应力的水平在运行期间减少。