电子陶瓷构件、尤其多层式压电致动器制造技术

本发明专利技术描述一种构件（1），所述构件具有陶瓷基质（5）以及至少一个内电极（2），所述内电极布置在所述陶瓷基质（5）中并且在第一表面（7）处暴露。此外，根据本发明专利技术的构件包括至少一个导电的公共接触部（8）以及在所述陶瓷基质（5）的表面上的绝缘层（15），所述至少一个导电的公共接触部与所述内电极（2）电连接，所述绝缘层布置在本体（5）与所述公共接触部（8）之间，其中，所述绝缘层（15）具有至少一个开口（16），所述至少一个开口暴露所述内电极（2）的至少一个部分。最后，所述构件具有另外的导电层（19），所述另外的导电层布置在所述内电极（2）与所述公共接触部（8）之间以及在所述绝缘层（15）与所述公共接触部（8）之间。根据本发明专利技术的构件的特征在于，所述另外的层（19）构造为具有至少两个层（30A，30B）的多层式层（30），其中，所述多层式层（30）包括作为第一层（30A）的集电器层和作为第二层（30B）的扩散阻挡层，所述集电器层邻接所述公共接触部（8），所述扩散阻挡层邻接所述绝缘层（15）和所述内电极（2）。

Electronic ceramic components, especially multilayer piezoelectric actuators

The present invention describes a component (1) having a ceramic matrix (5) and at least one inner electrode (2), which is arranged in the ceramic matrix (5) and exposed at the first surface (7). In addition, the components of the present invention include at least one conductive public contact (8) and an insulating layer (15) on the surface of the ceramic matrix (5), and at least one conductive common contact part is electrically connected with the inner electrode (2), and the insulating layer is arranged in the body (5) and the common contact section (8). Among them, the insulation layer (15) has at least one opening (16), and at least one of the opening exposes at least one part of the inner electrode (2). Finally, the member has another conductive layer (19), and the other conductive layer is arranged between the inner electrode (2) and the common contact part (8) and between the insulating layer (15) and the common contact part (8). According to the characteristics of the component of the invention, the additional layer (19) is constructed as a multilayer layer (30) having at least two layers (30A, 30B), in which the multilayer layer (30) comprises a first layer (30A) and a diffusion barrier as a second layer (30B), and the electrical layer is adjacent to the electrical layer. The public contact part (8), the diffusion barrier layer is adjacent to the insulating layer (15) and the inner electrode (2).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子陶瓷构件、尤其多层式压电致动器
本专利技术涉及一种构件、尤其电子陶瓷构件如多层式压电致动器。
技术介绍
电子陶瓷构件如压电致动器具有陶瓷基质，所述陶瓷基质具有至少一个内电极，所述内电极布置在陶瓷本体中并且在表面处暴露。压电致动器可以以多层式压电致动器的形式构造，所述多层式压电致动器具有多个压电活性的（aktiv）陶瓷层面和金属的内电极层面，它们相互交替地堆叠。在多层式压电致动器中，表面具有多个条带状的金属的内电极和压电活性的陶瓷区域。这样的压电致动器例如作为操作元件用在机动车的非常不同的发动机类型的喷射阀中。从俯视图来看，由材料层和电极层相互上下并且相互交替地堆叠的层组成的这样的多层式致动器通常具有矩形的或方形的横截面。多层式致动器在对置的两个周边侧上电接触。为了所谓的全面积的接触——其中，电极层在材料层的整个面上延伸，从而存在非压电活性的或钝态的（passiv）区域，DE102006003070B3提出，将相应的绝缘层施加到堆叠的两个在几何上不连续的堆叠周边区域中的一个相应的堆叠周边区域上。然后，求取电极层中相应电极层沿着堆叠周边区域的准确位置。接着，借助激光结构化来产生通过绝缘层中的第一绝缘层朝电极层中的每第二电极层的第一接触孔以及通过绝缘层中的第二绝缘层朝电极层中的剩余电极层的第二接触孔。接着，基本上全面积地以导电材料覆盖绝缘层，其中，同样以导电材料填充接触孔。作为导电材料例如使用导电胶。在实践中，导电胶作为导电材料的使用经常因导电胶在绝缘层上的过小粘附性而失败。此外，在导电胶中包含的导电颗粒到电极层的非常薄的、暴露的表面上的连接而可能部分地具有不同的质量，也即具有不同的过渡电阻。两者导致构件的不令人满意的可靠性。在DE102008048051A1中提出，借助两个电层构造公共接触部（Sammelkontakt），通过该公共接触部应将在表面上暴露的接触孔相互电连接。非常薄的第一层用于提高内电极与公共接触部之间的连接的机械强度和/或降低电阻。因此，该层基本上用作增附剂，而公共接触部的第二层可以构造为柔性的导电胶，所述第二层主要有助于电流承载能力。在DE102008048051A1中描述的结构的一个缺点在于，非常薄的第一层由于在多层式致动器的应用中出现的高温而可以扩散到陶瓷基质中。这在时间上引起，非常薄的第一层消失并且增附的功能由此减小或甚至消除。由此，由于高动态负荷导致的部件失效的风险非常高，因为这样的话较厚的第二层可以从陶瓷基质以如此程度脱离，使得不存在与电极层中的至少各个电极层的电接触。
技术实现思路
本专利技术的任务是，说明一种构件、尤其压电构件如多层式致动器，所述构件在功能上和/或在结构上如此改善，使得降低了失效的概率。该任务通过根据权利要求1所述的特征的构件来解决。有利的构型由从属权利要求得出。提出一种构件，所述构件包括：陶瓷基质；至少一个内电极，所述至少一个内电极布置在所述陶瓷基质中并且在第一表面处暴露；至少一个导电的公共接触部，所述至少一个导电的公共接触部与所述电极电连接；在所述陶瓷基质的表面上的绝缘层，所述绝缘层布置在本体与所述公共接触部之间，其中，所述绝缘层具有至少一个开口，所述至少一个开口暴露所述内电极的至少一部分；以及另外的导电层，所述另外的导电层布置在所述内电极与所述公共接触部之间以及在所述绝缘层与所述公共接触部之间。所述构件的特征在于，所述另外的层构造为具有至少两个层的多层式层，其中，所述多层式层包括作为第一层的集电器层和作为第二层的扩散阻挡层，所述集电器层邻接所述公共接触部，所述扩散阻挡层邻接所述绝缘层和所述内电极。包括至少两个层的多层式层组合了多个功能。一方面，实现到公共接触部以及陶瓷基质或绝缘层的增附。另一方面，多层式层是导电的，以便引导至少一个内电极与公共接触部之间的电流。集电器层具有这样的组分，使得避免从多层式层的扩散。此外，通过第二层提供朝着陶瓷基质的方向上的扩散阻挡。通过扩散阻挡层的最后提到的功能性可以确保，在构件在运行中所暴露的高温下也不发生多层式层的材料到陶瓷基质中的扩散。由此，另外的层持久地保持不变，由此消除一开始描述的缺点或构件失效的风险。此外，扩散阻挡层具有与绝缘层和陶瓷基质的良好的粘附性。邻接公共接触部的集电器层负责与公共接触部的良好的增附。此外，可以可选地通过钝化层提供抗氧化保护。因此可以同时提供良好的粘附性并且抑制从陶瓷基质中的扩散过程和/或到陶瓷基质中的迁移过程，因为多层式层在其组分方面可以针对小的迁移倾向来匹配。根据一种适宜的构型，多层式层的第一层、也即钝化层比多层式层的第二层、也即扩散阻挡层更厚。由此可以通过合适的材料选择来提供多层式层的良好的导电性和到公共接触部的小的过渡电阻。多层式层的第一层可以具有在70nm与100nm之间的层厚度。与此相对，所述多层式层的第二层可以具有在5nm与15nm之间的层厚度。第一和第二层可以通过真空沉积方法如PVD（PhysicalVaporDeposition：物理气相沉积）溅镀、蒸镀或电弧放电（Arc）来例如直接相继地施加到以绝缘层覆盖的陶瓷基质上。所述多层式层的第一层可以由银-钯-合金制成。由此确保，存在在公共接触部上的良好的粘附性，所述公共接触部例如由导电胶层制成。此外确保良好的导电性。与此相对，所述多层式层的第二层可以包括钛，并且可选地包括钯。通过这些材料确保，不发生多层式层的第二层朝着陶瓷基质的方向上的扩散过程。根据另一种构型，公共接触部的层厚度比所述多层式层的层厚度大得多。根据另一种构型，所述多层式层可以包括作为第三层的抗氧化层，所述抗氧化层布置在所述多层式层的第一层与所述公共接触部之间。所述第三层可以例如包括稀有金属。由此可以避免氧化，而这与公共接触部的材料在多层式层产生之后以什么时间延迟被施加到多层式层上无关。第三层可以视为钝化层。根据另一种构型，所述构件是多层式压电致动器，所述多层式压电致动器具有多个压电活性层面和多个导电的内电极层面。所述压电活性层面和所述导电的内电极层面相互上下交替地在堆叠方向上堆叠，其中，所述第一表面在所述堆叠方向上延伸并且每个第二内电极层面形成所述第一表面的一个区域并且与所述公共接触部电连接，其中，另外的内电极层面与所述公共接触部电绝缘。在多层式压电致动器中，第一表面在堆叠方向上延伸。每个第二内电极层面形成第一表面的一个区域并且与公共接触部电连接，其中，所述另外的内电极层面与公共接触部电绝缘。多层式压电致动器因此具有两组内电极，它们利用相互电绝缘的不同的公共接触部绝缘。堆叠的相邻的内电极相互电绝缘并且可相互独立地控制。压电活性层面尤其是全活性的。内电极因此几乎完全在面上延伸直至相邻的压电活性层面的边缘侧。替代地，压电活性层面可以具有非压电活性的区域。在该示例中，内电极于是不延伸直至压电活性层面的边缘。通常，每个第二内电极将延伸至第一表面的边缘侧并且不延伸至压电活性层面的对置的第二表面的边缘侧。压电活性层面的该未被覆盖的区域提供公共接触部的内电极的电绝缘，所述公共接触部布置在第二表面上。第二组内电极延伸至第二表面的边缘并且不延伸至压电活性层面的第一表面的边缘。如果构件具有第二表面，所述第二表面布置得与第一表面相对并且具有多个交替的压电层面和导电的内电极层面，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
构件（1），包括：‑ 陶瓷基质（5）；‑ 至少一个内电极（2），所述至少一个内电极布置在所述陶瓷基质（5）中并且在第一表面（7）处暴露；‑ 至少一个导电的公共接触部（8），所述至少一个导电的公共接触部与所述内电极（2）电连接；‑ 在所述陶瓷基质（5）的表面上的绝缘层（15），所述绝缘层布置在本体（5）与所述公共接触部（8）之间，其中，所述绝缘层（15）具有至少一个开口（16），所述至少一个开口（16）暴露所述内电极（2）的至少一个部分；以及‑ 另外的导电层（19），其布置在所述内电极（2）与所述公共接触部（8）之间以及在所述绝缘层（15）与所述公共接触部（8）之间；其特征在于，所述另外的层（19）构造为具有至少两个层（30A，30B）的多层式层（30），其中，所述多层式层（30）包括作为第一层（30A）的集电器层和作为第二层（30B）的扩散阻挡层，所述集电器层邻接所述公共接触部（8），所述扩散阻挡层邻接所述绝缘层（15）和所述内电极（2）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.29 DE 102015218701.21.构件（1），包括：-陶瓷基质（5）；-至少一个内电极（2），所述至少一个内电极布置在所述陶瓷基质（5）中并且在第一表面（7）处暴露；-至少一个导电的公共接触部（8），所述至少一个导电的公共接触部与所述内电极（2）电连接；-在所述陶瓷基质（5）的表面上的绝缘层（15），所述绝缘层布置在本体（5）与所述公共接触部（8）之间，其中，所述绝缘层（15）具有至少一个开口（16），所述至少一个开口（16）暴露所述内电极（2）的至少一个部分；以及-另外的导电层（19），其布置在所述内电极（2）与所述公共接触部（8）之间以及在所述绝缘层（15）与所述公共接触部（8）之间；其特征在于，所述另外的层（19）构造为具有至少两个层（30A，30B）的多层式层（30），其中，所述多层式层（30）包括作为第一层（30A）的集电器层和作为第二层（30B）的扩散阻挡层，所述集电器层邻接所述公共接触部（8），所述扩散阻挡层邻接所述绝缘层（15）和所述内电极（2）。2.根据权利要求1所述的构件，其特征在于，所述多层式层（30）的第一层（30A）比所述多层式层（30）的第二层（30B）更厚。3.根据权利要求1或2所述的构件，其特征在于，所述多层式层（30）的第一层（30A）具有在70nm与100nm之间的层厚度。4.根据以上权利要求之一所述的构件，其特征在于，所述多层式层（30）的第二层（30B）具有在5nm与15nm之间的层厚度。5.根据以上权利要求之一所述的构件，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：A伦克，J豪博尔德，C赫格勒，A维尔德根，C朱姆斯特鲁尔，S赛费尔特，
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