[發明專利]壓電執行器以及制造壓電執行器的方法

有效

• 申請號: 200880005535.0
• 申請日: 2008-02-19
• 公開（公告）號: CN101647131A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: A·多納-賴塞爾
• 申請（專利權）人: 歐陸汽車有限責任公司
• 主分類號: H01L41/083
• 分類號: H01L41/083;H01L41/047;H01L41/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張 濤;劉春元

技術領域

本發明涉及一種全活性(vollaktive)壓電執行器和一種制造全活性壓電執 行器的方法。

背景技術

壓電元件主要用于定位元件、超聲換能器、傳感器以及在噴墨打印機中使 用。壓電元件的功能基于壓電陶瓷材料-例如鉛-鋯酸鹽-鈦酸鹽-受電場作用 產生的變形。如果將電壓施加在該壓電元件上，該壓電元件就會在垂直于所產 生的電場的方向上伸展(逆壓電效應)。

DE?198?02?302?A1公開了一種多層執行器結構。這種多層執行器由若干壓 電陶瓷層以及用來產生電場的內電極組成。由于許多壓電陶瓷層和內電極相互 疊置在一起，因此也將這種執行器稱作“堆”。

內電極接觸兩個敷設在壓電堆外側上的外電極，所述內電極僅僅交替地接 觸兩個外電極的其中一個外電極。為了能夠做到這一點，內電極在其不應接觸 相關外電極的區域內并不延伸到壓電堆的外側。這些區域被稱作非活性區，因 為當電壓施加在外電極上時，內電極的電場并不完全貫穿非活性區中的壓電層， 因此這些壓電層也不會伸展，或者與壓電堆的其余區域相比伸展很少。這會在 壓電堆之內導致損害壓電堆的機械應力。

發明內容

本發明的任務在于，提供一種由壓電堆構成的壓電執行器以及制造由壓電 堆構成的壓電執行器的方法，在該壓電執行器中可明顯減小壓電執行器工作過 程中的機械應力。

本發明的任務通過一種制造全活性壓電執行器的方法解決，該方法具有下 述方法步驟：

-提供全活性壓電堆，該壓電堆具有交替疊置的壓電層和一直貫通至壓電堆 外側的內電極，所述內電極分別具有難以或無法附著涂層的第一區域以及易于 附著涂層的第二區域，設置內電極，使得內電極以其第一區域交替接觸壓電執 行器的第一外電極和第二外電極，

-至少在對應于壓電執行器的外電極的區域內用涂層完全涂覆全活性陶瓷 壓電堆的外側，

-在緊鄰內電極的第一區域的區域中去除涂層，并且

-將兩個外電極敷設到該涂層上，使得外電極接觸內電極的第一區域，否則 將該涂層布置在內電極和外電極之間。

通過下述壓電執行器也可解決本發明的任務，這種壓電執行器具有第一和 第二外電極、全活性壓電堆，所述壓電堆具有交替疊置的壓電層和一直貫通至 壓電堆外側的內電極，這些內電極分別具有難以或無法附著涂層的第一區域以 及易于附著涂層的第二區域，且內電極以其第一區域交替接觸第一外電極和第 二外電極；并且具有布置在壓電堆外側的涂層，在該涂層上敷設有外電極，并 且在外電極接觸內電極的區域中去除該涂層，使得外電極接觸內電極的第一區 域，否則就將該涂層布置在內電極和外電極之間。

用于本發明所述方法以及本發明所述壓電執行器的是一種全活性壓電堆。 全活性壓電堆的內電極是貫穿的，也就是說內電極延伸到壓電堆的整個橫截面 之外。通過這種實施型式使得整個內電極延伸至壓電堆的外側，因此這種壓電 堆沒有非活性區。這樣就可在工作過程中減小壓電堆之內的機械應力。

例如通過交替疊置至少兩個子堆的方式制造所提供的壓電堆，且每一個子 堆均具有壓電層和布置在壓電層上的內電極。在此，尤其是例如通過用絲網印 刷法將金屬漿料印刷所謂的綠色陶瓷膜，來制造所提供的壓電堆。所述金屬漿 料具有例如AgPd或Cu顆粒、溶劑和其它添加劑。然后典型地將具有該漿料 的大約300～600張綠色陶瓷膜相互疊置在一起，再經過壓制加工成所謂的綠 塊。從尺寸例如約為36mmx105mmx105mm的綠塊中可以分割成大約100 個尺寸約為36mmx9mmx9mm的全活性壓電堆。經過去除結合(Entbindern) 和燒結之后，這些綠色陶瓷膜就會形成壓電層，漿料則形成內電極。

在使用全活性壓電堆時的難點在于要使得內電極與外電極可靠地交替接 觸，因為所有內電極均延伸至壓電堆的外側，且每隔一個內電極去除涂層的工 藝很復雜，且成本非常高。

按照本發明所述，至少在對應于外電極的區域內完全涂覆外側。該涂層尤 其可以比較薄，例如在0.1～5μm范圍內。

為了使內電極可靠地交替接觸兩個外電極，涂層按照本發明在特定區域內 并不附著或者至少附著性較差。這些區域就是隨后應被接觸的內電極的第一區 域。

相反在內電極的第二區域中則涂層附著性很好。這樣就能比較容易去除內 電極第一區域的涂層，或者該涂層自行剝落。此外還可以吹刷、氧化或者沖洗 剝落的涂層的殘留物。