用于制造被构造为堆的多层致动器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造被构造为堆（1）的多层致动器的方法，所述多层致动器由多个对电场的施加做出反应的材料层（2）和多个电极层（3、4）形成。每个材料层（2）都布置在这些电极层（3、4）中的两个电极层之间。将相应的绝缘层（IS1、IS2）涂覆到两个在几何形状上没有连在一起的周向区域（1a、1b）中的相应的周向区域（1a、1b）上；产生经过绝缘层（IS1、IS2）中的第一和第二绝缘层（IS1、IS2）朝向所述电极层（3、4）中的每隔一个电极层（3）的第一和第二接触孔（KL1、KL2）；以及在被烧结的多层棒材（10）上，用导电材料（EL1、EL2）基本上整面地覆盖相应的绝缘层（IS1、IS2），其中接触孔（KL1、KL2）填充导电材料（EL），所述多层棒材由多个材料层（2）和多个电极层（3、4）沿多层棒材（10）的堆叠方向（hS）的交替的布置组成。紧接着，将多层棒材（10）平行于其深度方向（tS）和堆叠方向（hS）地分割成多个多层致动器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造被构造为堆的多层致动器的方法
本专利技术涉及一种用于与多层致动器电接触的方法，所述多层致动器具有多个对电场的施加做出反应的材料层以及多个电极层，而且其中各个材料层分别布置在两个彼此相邻的电极层之间。这种由材料层和电极层的彼此重叠地并且交替地堆叠的层构成的多层致动器是电子器件并且通常被称作堆。这种类型的如今最有名的电子器件是通常被称作压电致动器的堆，所述堆作为操纵元件应用在机动车的各种各样的发动机类型的喷油阀中。在该压电致动器中，材料层是陶瓷层。
技术介绍
通常，以俯视图来观察，这种堆具有矩形或正方形的横截面。该横截面在两个对置的周向侧面上电接触。为了整面的接触，其中电极层在材料层的整个表面内延伸，使得不存在压电不活跃或未激活的区域，DE102006003070B3提出将相应的绝缘层涂覆到堆的两个在几何形状上没有连在一起的堆周向区域中的相应的堆周向区域上。接着，确定电极层中的相移的电极层沿着堆周向区域的准确位置。紧接着，借助于激光结构化，产生经过绝缘层中的第一绝缘层朝向电极层中的每隔一个电极层的第一接触孔，以及产生经过绝缘层中的第二绝缘层朝向电极层中的其余电极层的第二接触孔。最后，绝缘层基本上整面地覆盖有导电材料，其中这些接触孔同样填充该导电材料。因为这种堆的横截面积以俯视图来观察只有几平方毫米，而堆的高度为几厘米，所以操作所述堆来执行各个步骤是困难的。为了降低完全活跃的压电多层致动器的制造花费，DE102007004813A1提出在生坯状态下的多层棒材上进行绝大部分的制造步骤。该多层棒材提供了同时制造多个压电多层致动器的可能性，其方式是多层棒材在制造方法结束时被分割成单个的多层致动器。对在生坯状态下的陶瓷材料进行加工虽然使生产变得容易。不过，多层棒材在烧结之后可能以不可预见的方式改变其外部尺寸，这对于喷油嘴中的其中重要的是最高精确度的操纵元件来说可能导致问题。
技术实现思路
本专利技术的任务是说明如下方法，所述方法允许同时在简单的操作的情况下以高精确度来制造多层致动器。该任务通过具有权利要求1的特征的方法来解决。有利的设计方案从从属权利要求中得到。提出了一种用于制造被构造为堆的多层致动器的方法，所述多层致动器由多个对电场的施加做出反应的材料层和多个电极层形成，其中每个材料层都布置在这些电极层中的两个电极层之间。在该方法中执行如下步骤：a)将相应的绝缘层涂覆到两个在几何形状上没有连在一起的周向区域中的相应的周向区域上；b)尤其是借助于激光结构化来产生经过绝缘层中的第一绝缘层朝向电极层中的每隔一个电极层的第一接触孔；c)尤其是借助于激光结构化来产生经过绝缘层中的第二绝缘层朝向电极层中的其余电极层的第二接触孔；而且d)用导电材料至少基本上整面地覆盖相应的绝缘层，其中这些接触孔填充该导电材料。该方法的特点在于如下步骤：在被烧结的多层棒材上执行步骤a)至d)，所述被烧结的多层棒材由多个材料层和多个电极层沿多层棒材的堆叠方向的交替的布置组成，其中棒材垂直于堆叠方向的深度对应于多层致动器的深度（而且对应于所要产生的多层致动器的深度），而多层棒材垂直于堆叠方向的宽度对应于多个多层致动器的宽度；而且将多层棒材平行于其深度方向和堆叠方向地分割成多个多层致动器，作为步骤e)。如果在本说明书中谈到第一或第二接触孔，那么所述第一或第二接触孔不仅能被理解为圆形孔，而且尤其能被理解为细长的槽（接触槽）。第一或第二接触孔通常可具有或多或少任意的边缘轮廓。该方法基于：不是在单个的堆上，而且在已经被烧结的多层棒材上执行主要的工艺步骤。在工艺链结束时将多层棒材分割成单个的多层致动器。由此，降低了关于设备方面的花费以及用于定位工具零件的时间花费。此外，通过该方法还改善了工艺鲁棒性，因为与单个的多层致动器相比，对多层棒材的操作更简单。尤其是，降低了在堆的陶瓷上或者在已经被处理的接触元件上有损坏的危险。总之，降低了对多层致动器的完全活跃的接触的制造成本。适宜的是，在执行步骤a)至d)之前对多层棒材进行磨削。由此，可以以高精确度来执行所有接下来的方法步骤。按照另一设计方案，在步骤a)中，相应的绝缘层整面地被涂覆到对置的主表面上，其中这些主表面处在相应的平行于多层棒材的堆叠方向并且平行于多层棒材的宽度方向的平面内。可以涂覆由聚酰亚胺、玻璃、陶瓷构成的或者由温度稳定的塑料构成的层，作为绝缘层。对绝缘层的涂覆可借助于常见的丝网印刷或者喷射工艺来进行，接着，紧接着所述丝网印刷或者喷射工艺的是至少一个干燥和煅烧工艺。另一设计方案规定：在步骤c)中，对于电极层中的每隔一个电极层来说沿多层棒材的宽度方向分别产生与多层致动器的数目相对应的数目个彼此间隔开的第一接触孔。相对应地规定：在步骤d)中，对于其余电极层来说沿宽度方向分别产生与多层致动器的数目相对应的数目个彼此间隔开的第二接触孔。沿宽度方向分布的多个第一接触孔以及多个第二接触孔优选地均匀地间隔开。此外还规定：被分配给相应的多层致动器的第一和第二接触孔沿堆叠方向重叠地来对齐。由此可能的是，在间隔的区段内，在步骤e)中以简单的方式来分割多层棒材。按照另一设计方案规定：将辅助电极布置在多层棒材的沿宽度方向的端面上，所述辅助电极具有与第一和第二电极层的电连接，使得如果多层棒材在步骤c)与步骤d)之间被浸入到电解质溶液中而且对辅助电极施加电位，那么进行对通过第一和第二接触孔来裸露的第一和第二电极层的电镀强化。由此，使导电材料、例如导电胶的附着变得容易，因为在电极层与导电胶中的导电颗粒之间的接触面积由于电镀强化而增大。除了设置电镀强化之外或者替换于设置电镀强化，在步骤c)与步骤d)之间可以对主表面进行喷涂，以便有关面积地增大通过第一和第二接触孔裸露的第一和第二电极层。如果除了电镀强化之外还执行喷涂，那么首先进行电镀强化并且紧接着进行喷涂的工艺，由此可以将电解地增大的内部电极的优点用于改善接触。另一设计方案规定：在步骤d)中，将接触元件插入到导电材料中，所述接触元件在多层棒材的整个主表面内延伸而且对于每个所要产生的多层致动器来说都包括连接元件。在分割的步骤（步骤e)）之后，多层致动器中的每个多层致动器都具有相应的接触元件，所述接触元件能够实现对第一和第二电极层的接触和操控。为此，接触元件例如可包括相对应的、被引向外部的连接线。还适宜的是，在步骤e)中借助于线切割（Drahtsägen）来分割多层棒材。线切割的方法具有如下优点：不需要对切割面的其它后处理步骤。分割的步骤e)还包括：只要已经设置了辅助电极，就从多层棒材中分割该辅助电极。附图说明随后，本专利技术依据在附图中的实施例进一步予以阐述。其中：图1以截面图示出了从现有技术公知的多层致动器；图2示出了经过在图1中示出的多层致动器的截面；图3示出了按照本专利技术在制造的范围内使用的多层棒材，其中绝缘层配备有被分配给相应的多层致动器的结构化区域；图4示出了来自图3的多层棒材的放大的并且为了图解说明目的而部分透明的片段；而图5示出了为了制造而按照本专利技术地使用的多层棒材的放大的片段，其中在裸露的电极层的区域内能识别出电镀强化。在这些附图中，相同的要素配备有相同的附图标记。此外，这些附图部分地配备有坐标系，所述坐标系说明了这些附图的相应的空间方向。在此，脚标“S”表征多层致动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造被构造为堆（1）的多层致动器的方法，所述多层致动器由多个对电场的施加做出反应的材料层（2）和多个电极层（3、4）形成，其中每个材料层（2）都布置在所述电极层（3、4）中的两个电极层之间，其中执行如下步骤：a) 将相应的绝缘层（IS1、IS2）涂覆到两个在几何形状上没有连在一起的周向区域（1a、1b）中的相应的周向区域（1a、1b）上；b) 尤其是借助于激光结构化来产生经过所述绝缘层（IS1、IS2）中的第一绝缘层（IS1）朝向所述电极层（3、4）中的每隔一个电极层（3）的第一接触孔（KL1）；c) 尤其是借助于激光结构化来产生经过所述绝缘层（IS1、IS2）中的第二绝缘层（IS2）朝向所述电极层（3、4）中的其余电极层（4）的第二接触孔（KL2）；而且d) 用导电材料（EL1、EL2）至少基本上整面地覆盖相应的绝缘层（IS1、IS2），其中所述接触孔（KL1、KL2）填充所述导电材料（EL）；其特征在于如下步骤：‑ 在被烧结的多层棒材（10）上执行步骤a)至d)，所述被烧结的多层棒材由多个材料层（2）和多个电极层（3、4）沿所述多层棒材（10）的堆叠方向（hS）的交替的布置组成，其中棒材（10）的垂直于所述堆叠方向（hS）的深度对应于所述多层致动器的深度，而所述多层棒材（10）的垂直于所述堆叠方向（hS）的宽度（B）对应于多个多层致动器的宽度；而且‑ 将所述多层棒材（10）平行于其深度方向（tS）和堆叠方向（hS）地分割成多个多层致动器，作为步骤e)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.10 DE 102015217334.81.一种用于制造被构造为堆（1）的多层致动器的方法，所述多层致动器由多个对电场的施加做出反应的材料层（2）和多个电极层（3、4）形成，其中每个材料层（2）都布置在所述电极层（3、4）中的两个电极层之间，其中执行如下步骤：a)将相应的绝缘层（IS1、IS2）涂覆到两个在几何形状上没有连在一起的周向区域（1a、1b）中的相应的周向区域（1a、1b）上；b)尤其是借助于激光结构化来产生经过所述绝缘层（IS1、IS2）中的第一绝缘层（IS1）朝向所述电极层（3、4）中的每隔一个电极层（3）的第一接触孔（KL1）；c)尤其是借助于激光结构化来产生经过所述绝缘层（IS1、IS2）中的第二绝缘层（IS2）朝向所述电极层（3、4）中的其余电极层（4）的第二接触孔（KL2）；而且d)用导电材料（EL1、EL2）至少基本上整面地覆盖相应的绝缘层（IS1、IS2），其中所述接触孔（KL1、KL2）填充所述导电材料（EL）；其特征在于如下步骤：-在被烧结的多层棒材（10）上执行步骤a)至d)，所述被烧结的多层棒材由多个材料层（2）和多个电极层（3、4）沿所述多层棒材（10）的堆叠方向（hS）的交替的布置组成，其中棒材（10）的垂直于所述堆叠方向（hS）的深度对应于所述多层致动器的深度，而所述多层棒材（10）的垂直于所述堆叠方向（hS）的宽度（B）对应于多个多层致动器的宽度；而且-将所述多层棒材（10）平行于其深度方向（tS）和堆叠方向（hS）地分割成多个多层致动器，作为步骤e)。2.根据权利要求1所述的方法，其中在执行步骤a)至d)之前对所述多层棒材（10）进行磨削。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤a)中，所述相应的绝缘层（IS1、IS2）整面地被涂覆到对置的主表面（11）上，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：W许尔茨，
申请(专利权)人：大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE