本发明专利技术涉及一种单片多层执行器（15），所述单片多层执行器（15）由压电陶瓷所构成的薄膜的烧结过的堆叠构成，所述单片多层执行器（15）具有被插入的金属内电极（7），其中一个极性的所有内电极通过涂敷在堆叠上的基本金属化部（3，4）而电并联，并且为了电接触，外电极（5）与基本金属化部（3，4）导电连接。为了使外电极可以利用简单且成本低廉的手段被涂敷到基本金属化部上，并且为了外电极是可拉伸的来使得该外电极在在此不被切断的情况下减小在执行器中形成的裂缝的开裂能量，建议：外电极（5）是金属的、多孔的、可拉伸的导电层（10），所述导电层（10）由烧结在一起的金属颗粒（12）构成并且被涂敷到基本金属化部（3，4）上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种单片多层执行器，所述单片多层执行器由压电陶瓷所构成的薄膜的烧结过的堆叠构成，所述单片多层执行器具有被插入的金属内电极，其中一个极性的所有内电极通过涂敷在堆叠上的基本金属化部(Grimdmetallisierimg)而电并联，并且为了进行电接触，外电极与基本金属化部导电连接。
技术介绍
压电陶瓷的多层执行器(参见图1、2和3)由压电活性材料2(例如铅-锆酸盐-钛酸盐(PZT))的所堆叠的薄层构成，所述压电陶瓷的多层执行器具有布置在其间的导电的内电极7，这些内电极7交替地被引向执行器表面。基本金属化部3、4连接这些内电极7。由此，内电极电并联并且组合成表示执行器的两个连接极的两个组。如果在连接极施加电压， 则该电压并行地被传输到所有内电极，并且在所有活性材料层中引起电场，该活性材料由此以机械方式变形。所有这些机械变形之和在执行器的端面上可用作可用的拉伸和/或力 20。根据现有技术，压电陶瓷的多层执行器被实施为单片，也就是说，活性材料2作为所谓的绿膜在烧结之前通过丝网印刷方法被配备有内电极，被挤压成执行器堆叠，被热解并且然后被烧结，由此形成单片的执行器。在被引出的内电极7的区域中，例如通过电流(galvanisch)方法或者金属浆料 (Paste)的丝网印刷将基本金属化部3、4涂敷到执行器堆叠1上。基本金属化部3、4通过如下方式来加固例如通过焊接结构化的板或者金属丝网对于每个由金属材料构成的基本金属化部涂敷外电极5。电连接线6被焊接到该外电极5上。这样的多层执行器和外电极的结构和制造例如在WO 98/2072UUS 5 281 885,US 4 845 399、US 5 406 164 和 JP 07-226541 A 中予以详细描述。这样构造的执行器具有如下缺点在工作期间，强的拉应力作用于位于基本金属化部3、4之下的绝缘区域11 (参见图3)。因为该绝缘区域11与基本金属化部3、4 一起形成均质(homogen)单元，所以该均质单元在超过最弱的元件的抗拉强度时失灵，形成裂纹。 裂纹在最大拉应力的区域9中开始并且朝向基本金属化部3、4延伸。在图3中示出了多个这些典型的裂纹13、14。为了使这些裂纹不切断承载电流的层或外电极5 (这会导致部件故障)，例如通过相对应地结构化地来实施该层，必须使得该层是可拉伸的。该行为方式在EP 0 844 678 Al 或者WO 98/20721中予以详细描述。这些行为方式的基础分别是作为外电极的复杂结构化的金属部分(板、线、织品) 这些金属部分通过焊接或者胶粘导电地被涂敷到基本金属化部上。不利的是，金属部分必须高成本地来制造并且必须通过昂贵的而且在技术上要求极高的且易发生故障的工艺被安置在基本金属化部上。
技术实现思路
本专利技术基于以下任务改进根据权利要求1的前序部分所述的单片多层执行器， 使得外电极可以利用简单且成本低廉的手段被涂敷到基本金属化部上，并且该外电极是可拉伸的来使得该外电极在在此不被切断的情况下减小在执行器中形成的裂纹的开裂能量。 此外，说明了一种用于制造这样的多层执行器的方法。根据本专利技术，该任务在多层执行器方面通过权利要求1的特征来解决。通过外电极为金属的、多孔的、可拉伸的导电层，所述导电层由烧结在一起的金属颗粒构成并且被涂敷到基本金属化部上，从执行器本体出来通过基本金属化部而延伸到导电层中的裂纹并不切断外电极，因为裂纹尖端上的开裂能量在导电层的多孔构造中被减小。在优选的实施形式中，金属颗粒球形地和/或线形地被构造。线形的金属颗粒在烧结时得到毡状的结构，该毡状的结构是极其可拉伸的，因为机械应力被转换为旋转运动。必须恰当选择基本金属化部，该基本金属化部负责在陶瓷本体上的附着强度并且同时是导电层的支承体。优选地，基本金属化部的金属部分由银或者银合金构成，并且给基本金属化部混合有一种或多种形成玻璃的物质。在优选的实施形式中，形成玻璃的物质是I3KKBiO2或者 SiO2,因为这些物质在PZT陶瓷中不引起特性变化。导电层的金属颗粒优选地由银、铜、银合金或者铜合金构成，其中以下材料是特别优选的Ag、Pd的比例直至30%的AgPd、Cu、Ni的比例直至50%的CuNi。CuNi合金比纯金属更耐氧化并且可以以更简单且更成本低廉的方法来烧结。导电层的球形的金属颗粒优选地具有1 μ m至100 μ m的直径，其中10 μ m至50 μ m 的范围是特别优选的。由此，多孔性足以减小开裂能量。为了进行加固，可以将直径为5μπι至20μπι以及长度为0. Imm至0. 5mm的线形金属颗粒包含到导电层中，其中线形颗粒的比例为导电层的1%至100%。为了进行加固，可以将金属丝织品嵌入到导电层中，其中金属丝织品优选地由与导电层的金属颗粒相同的金属构成。在优选的实施形式中，导电层具有0. Olmm至Imm的厚度，其中0. Imm至0. 3mm的范围是特别优选的。在这些厚度的情况下出现最少的执行器故障。一种用于制造单片多层执行器、尤其用于制造根据本专利技术的多层执行器的方法， 其中所述单片多层执行器由压电陶瓷所构成的薄膜的烧结过的堆叠构成，所述单片多层执行器具有被插入的金属内电极，其中一个极性的所有内电极通过涂敷在堆叠上的基本金属化部而电并联，并且为了进行电接触，外电极与基本金属化部导电连接，根据本专利技术，该方法的特征在于，将尤其是带有球形和/或线形的金属颗粒的浆料涂敷到基本金属化部上作为外电极并且培烧该浆料，其中浆料在如下温度下被培烧该温度足以引起将金属颗粒烧结在一起，然而低到足以避免将金属颗粒压实为固体，使得在培烧过程中，浆料转变为金属的、多孔的、可拉伸的导电层，所述导电层由烧结在一起的金属颗粒构成。优选地，浆料借助模版印刷技术(Schablonendrucktechnik)被涂敷到基本金属化部上。利用该涂层技术可以毫无问题地产生优选的为0. Imm至0.3mm的层厚。所涂覆的浆料接着被干燥并且在较高的温度下烧结在一起，以便所述浆料形成金属的、多孔的、可拉伸的并且有足够的载流能力的导电层。在优选的实施形式中，由金属颗粒与有机粘结剂和溶剂构成的混合物被用作浆料，其中针对所述浆料不使用玻璃形成物(Glasbildner)，因为玻璃形成物将使所烧结的导电层脆化并且减小该导电层的载流能力。优选地，针对浆料使用直径为1 μ m至100 μ m、优选地为10 μ m至50 μ m的球形金属颗粒，因为这样的金属颗粒特别适于减小开裂能量。在一个实施形式中，为了进行加固而将直径为5μπι至20μπι以及长度为0. Imm 至0. 5mm的线形金属颗粒嵌入到浆料中，其中线形金属颗粒共计浆料的金属部分的1%至100% ο在另一实施形式中，为了进行加固而将至少一个金属丝织品嵌入到浆料中，其中金属丝织品优选地由与浆料的金属颗粒相同的金属构成。在本专利技术的改进方案中，导电层的稍后为了进行电接触而要焊接馈电线的位置至少表面地被压实。在具有这样实施的外电极的执行器上，可以通过焊接将电接触部安置在外电极的任意位置上，而这并不影响执行器的使用寿命或者其他特性。仅仅必须阻止所使用的焊料穿透或者渗透导电层。这通过将导电层表面地压实在焊接位置上并且将焊接时间限制为数秒来实现。通过优选地将钢工具在表面上侧向移动，导本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：R宾迪希，
申请(专利权)人：R宾迪希，
类型：发明
国别省市：
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