多层结构的压电执行器制造技术

说明一种多层结构的压电执行器（１），其中压电层（２）和电极层（３）被设置以形成堆叠（１１）。电极层（３）通过两个由彼此交织的金属丝（４１）构成的外电极（４ａ、４ｂ）电接触。在此，外电极（４ａ、４ｂ）全面与堆叠（１１）的侧面连接。此外说明一种用于安装外电极的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
说明一种压电执行器，该压电执行器由多个压电层与位于这些压电层之间的电极 层构成。在电极层上施加电压时压电层扩展，由此产生位移(Hub)。这种压电执行器例如用 于操作汽车中的喷射阀。
技术介绍
在压电执行器运行时可能出现机械应力并且产生裂缝，尤其是也在外电极上产生 裂缝。由此可能导致压电执行器的故障。在文献EP 0844678 Bl中说明了一种压电执行器，该压电执行器具有三维结构的 导电电极，该电极通过部分的接触部位与金属化基体(GrundmetalIisierung)连接。
技术实现思路
要解决的任务是，说明一种具有外电极的压电执行器，该压电执行器能够低成本 地制造并且具有高可靠性。说明一种多层结构的压电执行器，该压电执行器具有由压电层和位于所述压电层 之间的电极层构成的堆叠。该压电执行器具有至少一个用于电接触电极层的外电极，所述 外电极被构造为金属丝网。外电极被全面固定在堆叠的外侧上。压电执行器优选是单片多层执行器，其由例如铅-锆酸盐-钛酸盐(PZT)的压电 材料的薄膜制造。为形成电极层，可以借助丝网印刷方法将金属膏——例如银-钯膏或者 含铜的膏——施加到薄膜上。接着对这些薄膜进行堆叠、加压并且一起烧结。由此产生单 片的烧结体，其中所有的层被一起烧结。电极层优选被实施为使得这些电极层沿压电执行 器的堆叠方向交替地引出直到堆叠的一个侧面，并且相对于另一个侧面后退。为电接触电 极层，可以在两个侧面上安装外电极。由此，电极层在堆叠方向上交替地与外电极之一电连 接，并且与第二外电极具有距离。至少一个外电极是金属丝网，该金属丝网具有彼此交织的金属丝。在全面固定金 属丝网时，至少与堆叠的外侧邻接的金属丝的区域固定在堆叠的外侧上。通过这种方式，外电极与压电执行器固定连接，并且实现可靠的接触。此外通过固 定紧贴在堆叠外侧上的金属丝段，防止了该金属丝段与外侧的相对运动，从而防止了金属 丝在堆叠外侧上的刮蹭。优选位于金属丝网的朝向堆叠外侧的一侧的金属丝段与堆叠的外侧固定连接。在 此，如果金属丝段从堆叠的外侧能够到达，则该金属丝段朝向堆叠的外侧。这例如涉及从堆 叠的外侧出来垂直向上延伸的金属丝段。尤其是在朝向堆叠的外侧的金属丝段与堆叠的外 侧之间不存在其他的金属丝段。金属丝网优选全面位于堆叠上。这具有能够实现特别节省空间地接触压电执行器 的优点。在这种情况下，优选所有的金属丝都固定在堆叠的外侧。但是，通过优选的交织，金属丝形成网格节点，在这些网格节点处一条金属丝位于上面，一条金属丝位于下面。在全面放置金属丝网时也应该包括这种情况，即在网格节点的 区域内位于上面的金属丝的区域不直接放置在堆叠的外侧上。优选这些区域与位于下面的 金属丝固定连接，然而这些区域不必直接固定在堆叠的外侧上。然而，网格节点的位于下面 的放置在堆叠外侧上的金属丝直接固定在堆叠的外侧上。在一个优选实施方式中，外电极固定在堆叠的金属化基体上。该金属化基体安装 在堆叠的外侧上。例如在堆叠的两个相对的侧面上施加金属化基体，在所述金属化基体上 分别固定一个外电极。金属化基体优选具有至少一种经过焙烧的金属膏或者含金属膏。优选将经过焙烧 的膏以层的形式施加在堆叠上。这种金属膏例如可以在烧结堆叠以前施加在堆叠的外侧上。在这种情况下，该金 属膏在烧结堆叠时被一起焙烧，使得产生所谓的共烧结的金属化基体。可替代于此地，可以 在烧结堆叠以后将金属膏施加在外侧上，并且接着进行焙烧。这种金属化基体也可以具有 多种彼此相叠涂敷的金属膏。金属膏例如包含铜和银的集合中的金属。在烧结堆叠以后被焙烧的金属化基体优 选具有至少一种包含玻璃焊剂(Glassfluss)成分的膏。在多种彼此相叠涂敷的金属膏的 情况下，优选至少与堆叠直接邻接的金属膏包含玻璃焊剂成分。通过这种方式，能够实现金 属化基体在堆叠上的足够的粘附度。在金属化基体的直接与堆叠邻接的层上可以施加另一 种金属膏。该金属膏优选不包含玻璃焊剂成分。优选将外电极焊接在金属化基体上。在此例如使用锡、锡合金、铅或者锑的集合中 的焊接材料。使用焊接材料锡所具有的优点是，不必或者仅需少量使用有损健康的材料，如 铅或镉。焊接材料优选在焊接后具有一定的可弹性变形性。这所具有的优点是，在堆叠的 外侧上出现裂缝时，焊接材料膨胀并且能够搭接该裂缝，而不致于立即裂开。为改善可焊接性，对经过焙烧的金属化基体进行表面处理。在一种实施方式中，在外电极与金属化基体之间存在连续的焊接层。优选焊接层平面地覆盖金属化基体的上面施加有金属丝网的区域。这可以导致， 金属化基体在施加有金属丝网的区域中不能从外面看到。金属丝网位于焊接层上或者部分 地或者全部沉入焊接层中。金属丝网借助焊接层固定在堆叠上。在金属丝沉入焊接层中的 情况下，这些金属丝也可以直接与堆叠的外侧邻接，并且由焊接层在侧面包围。这种情况在 这里也应该被一起包括。这种连续的焊接层能够简单地施加并且能够低成本地制造。在一种实施方式中，金属丝以90°的角度彼此交织。优选地，金属丝与堆叠方向成 45°的角度。这所具有的优点在于，在沿堆叠方向出现拉应力时，这种金属丝网经受比金属丝 沿堆叠方向设置时的金属丝网小的总延伸。拉应力例如在垂直于执行器的堆叠方向产生裂 缝时出现。执行器的堆叠方向例如也对应于位移方向。在这种情况下，在压电执行器的正 常运行中也对金属丝网施加小的负荷，并且确保了可靠的接触。在一种实施方式中，金属丝网具有金属丝，所述金属丝具有导电的载体材料。在此，该载体材料形成金属丝的基本支架。在该载体材料上为改善金属丝网的可 焊接性或导电性可以施加镀层。载体材料例如包含例如钢、铜或者铜合金的金属或者导电的聚合物。尤其是载体材料也可以由这些材料中的一种或多种构成。该镀层例如包含铜和锡的集合中的至少一种金属。金属丝优选包含钢，并且至 少部分用铜和锡的集合中的一种或多种金属镀层，由此能够获得良好的与焊料的浸润性 (Benetzbarkeit)0在另一种可替代的实施方式中，金属丝网具有金属丝，所述金属丝具有绝缘载体 材料。该载体材料例如包含绝缘聚合物或者如木材的绝缘材料。在金属丝由非导电的金属 化基体构成的情况下，可以通过金属镀层来获得足够的导电性。金属丝的载体材料优选是弹性的。这所具有的优点是，在机械负荷的情况下该金属丝弹性形变，并且以小的可能性 在金属丝中产生裂缝。例如，在其上固定有金属丝网的堆叠的外侧存在裂缝时出现机械负 荷。如果金属丝是弹性的，则这些金属丝经受延伸并且可搭接该裂缝。在一种实施方式中，外电极被构造为包括多个层的金属丝网，其中最下面的层与 堆叠的外侧邻接。该最下面的层全面固定在堆叠的外侧上。在多层金属丝网的情况下，外电极的可靠性被提高，并且出现切断外电极的裂缝 的可能性被降低。金属丝网可以实施为两层的。优选将上面的层焊接在下面的层上。多层金属丝网例如通过对一个金属丝网进行折叠来制造。为了制造两层的金属丝 网，可以将一个单层的金属丝网从两个相对的纵向侧向内折叠，使得所述纵向侧在金属丝 网的中间相遇。接着将纵向侧的边缘彼此焊接在一起。此外说明一种用于在压电执行器上安装外电极的方法。在此提供由压电层和位于 所述压电层之间的电极层构成的堆叠。在堆叠的外侧上施加金属化基体并且进行焙烧。例 如可以在烧结过本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．多层结构的压电执行器，—具有由压电层（２）和位于所述压电层之间的电极层（３）构成的堆叠（１１），—具有至少一个构造为金属丝网（４０）的用于电接触电极层（３）的外电极（４ａ、４ｂ），—其中外电极（４ａ、４ｂ）全面焊接在堆叠（１１）的外侧上的金属化基体（６ａ、６ｂ）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JT·雷萨特，
申请(专利权)人：埃普科斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE