[發明專利]用于制造壓電的層堆疊的方法以及壓電的層堆疊

有效

• 申請號: 201680034313.6
• 申請日: 2016-04-13
• 公開（公告）號: CN107743432B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: C.朱姆斯特魯爾;A.維爾德根
• 申請（專利權）人: 大陸汽車有限公司
• 主分類號: B24C1/00
• 分類號: B24C1/00;B24C3/32;H01L41/053;H01L41/083;H01L41/22;H01L41/27
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 臧永杰;杜荔南

本發明涉及用于制造壓電的層堆疊（10）的方法，在所述方法中提供具有多個壓電的陶瓷層（12）并具有多個能導電的內電極（14）的層堆疊（10），所述陶瓷層和內電極沿著縱軸（L）交替，其中陶瓷層（12）在自身表面（16）上具有第一區域（18）和第二區域（22），所述第一區域具有多晶組織結構(20)，所述第二區域具有僅僅以機械的方式附著在所述多晶組織結構（20）上的松脫的陶瓷材料（24），其中所述松脫的陶瓷材料（24）被從多晶組織結構（20）去除，而不損壞多晶組織結構（20）。本發明另外涉及層堆疊（10），所述層堆疊尤其是利用這樣的方法所制造的。

技術領域

本發明涉及一種用于制造壓電的層堆疊的方法以及一種尤其是利用這樣的方法所制造的壓電的層堆疊。

背景技術

壓電的層堆疊作為電子器件例如被使用在用于將燃料噴射到內燃機的汽缸的燃燒室內的執行器單元中。

例如作為執行器單元所使用的層堆疊典型地具有多個壓電的陶瓷層和多個能導電的內電極，其中在兩個壓電的陶瓷層之間分別布置所述內電極的其中之一。特別常見地，作為電子器件所構造的層堆疊以壓電執行器的形式被使用，以便作為在用于機動車的最不同的發動機類型的噴射閥中的操縱元件來得以應用。

隨著對于排放和消耗的增大的要求，對于將燃料噴射到燃燒室內的要求也增高。更高的壓力、溫度以及多次噴射因此要求在計量所噴射的燃料的情況下的更高精確度。在此，趨勢是更高電場強度和更高的運行時要求。在此，增高在層堆疊的表面上的電閃絡（elektrischen überschl?gen）的危險。

在層堆疊的表面上的電閃絡的危險在此提高，其方式為：例如通過層堆疊的磨損過程而典型地使最上方的顆粒層以機械的方式受到損壞，然而其中松脫（los）的顆粒材料并不從經燒結的陶瓷復合物分離。由此形成松脫的顆粒層，所述顆粒層僅以機械的方式與陶瓷的晶體（Kristallk?rper ）連接。所述松脫的顆粒層在機械和熱機械的負載的情況下構成用于陶瓷的降解現象的基礎以及在其他情況下的高歐姆的陶瓷材料中的能傳導的路徑。因為通過松脫的顆粒層使微觀裂縫在層堆疊的表面上產生，濕氣和/或金屬離子可以遷移到所述微觀裂縫中并且因此可以在兩個相鄰的內電極之間構成導電路徑。

圖14和圖15示意性地示出相關的問題。

在圖14中示出層堆疊10，所述層堆疊具有多個壓電的陶瓷層12和多個能導電的內電極14，其中沿著層堆疊10的縱軸L在兩個陶瓷層12之間分別布置一個電極14。圖14以放大的視圖另外示出陶瓷層12其中之一的表面16的一個區域。在所述放大的視圖中看出：在表面16上，陶瓷層12具有第一區域18，陶瓷層12的材料在所述第一區域中作為多晶組織結構20、也即作為封閉晶存在。此外，在陶瓷層12的表面16上存在第二區域22，壓電的陶瓷材料24在所述第二區域中存在，所述陶瓷材料不再是多晶組織結構20的組成部分，而是僅僅以機械的方式附著在所述多晶組織結構20上。所述陶瓷材料24因此構成關于所述多晶組織結構20來說的松脫的顆粒復合物26。

圖15示出從陶瓷層12的表面16脫去的顆粒復合物26的REM影像。

這樣的松脫的顆粒復合物26雖然不再是多晶組織結構20的部分，卻還以機械的方式相對強地附著在所述多晶組織結構20上。

圖16對此在圖 a）中示出表面16的顯微鏡影像，其中所述松脫的顆粒復合物26通過淡色區域來表示。在圖b）中示出在層堆疊10為了去除臟污和顆粒而在溶劑浴中已經超聲波處理之后的表面16。因為電場強度在過去曾經不是這樣高，用于清潔層堆疊10的預先處理的所述方式曾是足夠的。然而，在圖像b）中看出：在表面16上也另外存在以大量數目的松脫的顆粒復合物26。顆粒復合物26的機械式附著因此是這樣強力的，使得一般清潔方法、諸如超聲波不能將所述松脫的顆粒復合物26從層堆疊10分離。

如在圖14中看出的，在最不利的情況下，在多晶組織結構20和顆粒復合物26之間產生路徑28，如果例如濕氣在表面16的所述區域內滲入，則所述路徑可以構成能導電的路徑28。