CN109313984A - 多层器件和外电极的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层器件（1），具有：基体（1a），具有多个交替地布置的陶瓷层（2）和内电极（3a，3b）；和至少两个外电极（4a，4b），用于电接触所述内电极（3a，3b），其中所述至少两个外电极（4a，4b）具有不同的极性并且其中所述外电极（4a，4b）具有不同的几何形状和/或不同的大小和/或在所述基体（1a）的外表面上的不同的布置，用于标明不同的极性。此外，描述外电极的应用，用于标记外电极（4a，4b）的不同的极性。

Description

多层器件和外电极的应用

技术领域

本发明涉及一种多层器件、尤其陶瓷多层器件。此外，本发明涉及外电极用于多层器件的应用。

背景技术

在许多多层器件的情况下对于性能而言重要的是，将多层器件上的正的和负的极性正确地与操控装置的对应的极性连接。一般而言，如果在陶瓷中必须建立有序态，以便确保多层器件的性能，则情况如此。典型的示例是在PZT（锆钛酸铅）多层器件的情况下极化的过程步骤，在该过程步骤中在电场的影响下发生畴的定向。这样的多层器件必须使在制造链中所规定的极性分配在其他过程步骤中保持已知。

已知的例如是极性正确地压印标签或将棱角极性正确地安置在多层器件上。

发明内容

要解决的任务在于，说明一种改进的多层器件以及改进的外电极用于多层器件的应用。

该任务通过根据权利要求1所述的电子器件和根据权利要求11的应用来解决。

根据一个方面，说明一种多层器件。该多层器件具有基体。所述基体具有多个交替地布置的陶瓷层和内电极。陶瓷层例如具有掺杂有Nd的PZT材料。内电极例如具有银和/或钯。内电极例如彼此以0.1mm到0.8mm的间距、例如以0.4mm+/-0.05mm的间距布置。该间距大致对应于陶瓷层的厚度。

该器件具有至少两个用于电接触内电极的外电极。例如，多层器件具有至少一个与第一外电极电连接的第一内电极和与第二外电极电连接的第二内电极。

外电极例如层状地布置在基体的相对的侧面上。尤其，外电极可以被构成为溅射层。外电极可以具有材料铬、镍和银。例如，外电极具有CrNiAg层结构。

至少两个外电极具有不同的极性。在制造多层器件时，陶瓷层通过在外电极之间施加电压而被极化。该极化规定多层器件在运行中的电连接。尤其，外电极之一被构成为正的外电极并且外电极之一被构成为负的外电极。

外电极具有不同的几何形状。替代地或附加地，外电极具有不同的大小。替代地或附加地，外电极在基体的外表面或侧面上具有不同的布置。尤其，外电极被构成，使得其俯视图不能通过转动而相互转化。

外电极的不同的实施用于外电极的不同极性的标明。在过程链中，施加外电极始终在陶瓷中的秩序建立的过程步骤之前进行，因为为此可操控的内电极是必需的。如果该过程步骤相对于已经存在的极性标记位置正确地被执行，则随后总是可以识别出多层器件上的极性。

通过总是存在于多层器件上的外电极因此可以以简单且成本低的方式和方法标记极性。给外电极在此分配附加的功能。用于施加极性标记的附加耗费可以取消，因为外电极在任何情况下都必须被安置。多层器件的正确安装、尤其外电极的正确的电连接以简单且成本低的方式得以确保。因此提供成本低的、简单的并且消费者友好的多层器件。

根据一个实施例，第一外电极与第二电极相比具有更小的面积，反之亦然。尤其，外电极具有不同的面积，用于极性标记。决定性的是，外电极中的至少一个在其尺寸方面被增大超过对于相应的外电极的实际功能而言必需的大小。另外的外电极可以具有恰好对于外电极的实际功能而言必需的面积或尺寸。因此，外电极的极性可以以简单的方式和方法来区分。

根据一个实施例，外电极分别在垂直于陶瓷层的堆叠方向的方向上具有宽度。第一外电极的宽度小于第二电极的宽度。也可想到如下相反的情况：第二外电极的宽度小于第一外电极的宽度。

外电极分别在平行于陶瓷层的堆叠方向的方向上具有高度。第一外电极的高度可以大于第二外电极的高度，反之亦然。

在一个实施例中，外电极具有相同的高度，然而具有不同的宽度。在一个实施例中，外电极具有相同的宽度，然而具有不同的高度。

根据一个实施例，第一外电极具有矩形形状并且第二外电极具有圆形形状，反之亦然。

根据一个实施例，多层器件旋转对称地被实施。该多层器件例如关于围绕垂直轴的旋转是对称的，所述垂直轴在多层器件的堆叠方向上伸展。基体尤其具有彼此相对的侧面，其中相应的外电极居中地布置在基体的相应的侧面上。

根据一个实施例，多层器件具有被破坏的旋转对称性。基体具有彼此相对的侧面，其中外电极之一朝着限制相应的侧面的棱边偏移地布置。多层器件例如关于围绕垂直轴旋转180°是不对称的，所述垂直轴在多层器件的堆叠方向上伸展。

根据一个实施例，多层器件被构成为压电多层致动器、多层压力传感器或陶瓷电容器。

压力传感器例如被构成为NCS传感器（needle closing sensor（针闭合传感器）），其监控燃料喷射阀的阀针的闭合。压力传感器例如被构成，使得在压力作用于基体的上侧和/或下侧时在外电极上可以截取电信号。上侧和下侧在此是在层的堆叠方向向上和向下封闭基体的侧。外电极优选地布置在侧面上，所述侧面不形成堆叠的上侧并且不形成堆叠的下侧。尤其，侧面垂直于上侧和下侧布置。

根据另一方面，描述外电极的应用。外电极优选地对应于上面所描述的外电极。结合外电极以及多层器件所描述的所有特征也被使用于该应用，并且反之亦然。

上面所描述的外电极被应用于如上面所描述的多层器件。外电极被用于标记外电极的不同的极性，尤其用于多层器件上的极性标记。外电极具有不同的几何形状和/或不同的大小和/或在多层器件的基体上的不同的布置，用于极性标记。外电极因此具有附加的功能，通过所述附加的功能可以以简单且成本低的方式标记多层器件上的极性。

附图说明

在下文中借助实施例和附属的图更详细地解释本发明。随后所描述的附图不应被理解为按正确比例的。更确切地说，为了更好的示出，可能放大地、缩小地或失真地示出各个尺寸。

彼此相同或承担相同功能的元件用相同附图标记来表示。

图1示出根据现有技术的多层器件的示意性剖面图，

图2a示出根据第一实施例的多层器件的透视图，

图2b示出根据图2a的多层器件的俯视图，

图3a示出根据另一实施例的多层器件的透视图，

图3b示出根据图3a的旋转180°的多层器件的透视图，

图4a示出根据另一实施例的多层器件的透视图，

图4b示出根据图4a的旋转180°的多层器件的透视图。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的多层器件的示意性剖面图。

多层器件1具有基体1a。基体1a具有多个陶瓷层2。陶瓷层2尤其是压电陶瓷层。陶瓷层2例如具有掺杂有Nd的PZT材料。

在陶瓷层2之间布置有内电极3a、3b。内电极3a、3b例如具有由银和钯构成的合金。

内电极3a、3b用于对陶瓷层2进行电操控。陶瓷层2和内电极3a、3b相叠地布置成一个堆叠。多个内电极3a、3b分别交替地在基体1a的侧面6上从基体1a引出。尤其，被分配给不同极性的内电极3a、3b在基体1a的分别相对的侧面6上伸展直至基体1a的表面。

多层器件1具有两个外电极4a、4b，所述外电极被布置在基体1a的相对的侧面6上。外电极4a、4b可以被构成为焙烧金属层。外电极4a、4b优选地被构成为溅射层。例如，外电极4a、4b可以具有由CrNiAg构成的溅射层。内电极3a、3b在堆叠方向上交替地与外电极4a、4b之一导电连接并且与另一外电极4b、4a电绝缘。外电极4a、4b因此将内电极3a、3b连接并且能够实现其共同的操控。

多层器件1例如可以具有压电多层致动器、多层压力传感器或陶瓷电容器。陶瓷层2是多层器件1的实际功能元件。在将电压施加到内电极3a、3b上时，其根据多层器件1的类型实现电容、机械行程或传感器信号输出。

在制造多层器件1时，通过在外电极4a、4b之间施加电压来使陶瓷层2极化。在使多层器件1极化时，例如将第一外电极4a与电压源的负极连接并且将第二外电极4b与电压源的正极连接。相应地，第一外电极4a可以被称为负电极/负的外电极，并且第二外电极4b可以被称为正电极/正的外电极。当然，相反的分配也是可能的。这样，第二外电极4b也可以作为负电极/负的外电极被施加并且第一外电极4a也可以作为正电极/正的外电极被施加。

对于多层器件1的电性能而言重要的是，将多层器件1上的正的和负的极性正确地与操控装置的对应的极性连接。图2a至4b因此涉及如下实施方式，通过所述实施方式能够标记多层器件1上的极性。图2a至4b所基于的多层器件1在此除了外电极4a、4b的形状、尺寸和/或布置之外基本上对应于根据图1的多层器件。

图2a示出根据第一实施例的多层器件的透视图。图2b示出根据图2a的多层器件的俯视图。

在该实施例中，两个外电极4a、4b具有矩形形状。但是也可以设想其他用于外电极4a、4b的几何形状、例如圆形。

为了在多层器件1上进行极性标记，使用外电极4a、4b的不同的尺寸。在该实施例中，第一外电极4a具有宽度b1，所述宽度小于第二外电极4b的宽度b2。外电极4a、4b的宽度在此表示外电极4a、4b的在垂直于陶瓷层2的堆叠方向的方向上延伸的伸展。例如，第一外电极4a的宽度b1为第二外电极的宽度b2的一半。在此，第一外电极4a在该实施例中表示负的外电极并且第二外电极4b对应于正的外电极4b。

此外，第一外电极4a的高度h1大于第二外电极4b的高度h2。外电极4a、4b的高度h1、h2在此表示外电极4a、4b在平行于陶瓷层2的堆叠方向的方向上的伸展。总之，第一外电极4a具有比第二外电极4b更小的面积。这样，第一外电极4a的面积例如为第二外电极的面积的0.4到0.7倍。例如，第一外电极4a的面积为第二外电极的面积的一半。

当然，极性分配但是也可以是相反的，即例如负的外电极4a的宽度b1可以大于正的外电极4b的宽度b2。负的外电极4a的高度h1可以小于正的外电极4b的高度h2。负的外电极4a的面积可以大于正的外电极4b的面积。决定性的是，外电极4a、4b中的至少一个在其尺寸方面被增大超过对于相应的外电极4a、4b的实际功能而言必需的大小（对内电极3a、3b的可靠供电）。

附加地，在该实施例中多层器件1的旋转对称性被破坏。尤其，第一外电极4a并非居中地布置在基体1a的侧面6上。更确切地说，第一外电极4a朝着限制侧面6的棱边6a偏移地布置。换言之，在俯视（in Aufsicht auf）有关的侧面6时，第一外电极4a向左朝着侧面的棱边6a的方向移动。当然也可以设想外电极4a在另一方向上的移动。在俯视有关的侧面6时，第一外电极4a可以向左、向右、向上或向下朝着侧面6的棱边6a的方向移动。

而第二外电极4b居中地布置在相对的侧面6上。也可以通过外电极4、4b在相应的外表面上的不同布置来标明外电极4a、4b的极性。这样，负的外电极4a朝着棱边6a移动，而正的外电极4b旋转对称地构成在侧面6的中心上。

当然，相反的情况（居中的负的外电极4a和偏移的正的外电极4b）也是可能的。通过外电极4a、4b在相应的侧面6上的不同布置，破坏多层器件1的旋转对称性（对此也参见图4a和图4b）。在多层器件1围绕垂直轴v旋转180°（参见图3a和3b）之后，第一外电极4a向右朝着侧面的棱边6a的方向移动（未明确示出）。

为了极性标记，这两个外电极4a、4b也可以替代地或附加地具有不同的几何形状（未明确示出）。这样，第一外电极4a可以具有圆形并且第二外电极4b可以具有矩形形状，反之亦然。对于外电极4a、4b而言，其他形状也是可设想的，例如梯形。在纯粹通过几何形状进行极性标记的情况下在此重要的是，这两个外电极4a、4b具有不同的几何形状。

图3a示出根据另一实施例的多层器件的透视图。图3b示出根据图3a的旋转180°的多层器件的透视图。

在该实施例中，第一外电极4a也具有宽度b1，所述宽度小于第二外电极4b的宽度b2。第一外电极4a具有高度h1，所述高度大于第二外电极4b的高度h2。总之，第一外电极4a具有比第二外电极4b更小的面积。以这种方式，两个外电极4a、4b的极性可以以简单的方式和方法被标记并且因此被区分。

然而，第一外电极4a的宽度b1小于根据图2a、2b的第一外电极4a的宽度b1。换言之，第一外电极4a在该实施例中特别窄地被实施。第一外电极4a的高度h1大于根据图2a、2b的第一外电极4a的高度h1。换言之，第一外电极4a在该实施例中特别长地被实施。例如，第一外电极4a在该实施例中具有如下面积，所述面积正好具有对于外电极的实际功能而言必需的大小。

而第二外电极4b的宽度b2大于根据图2a、2b的第二外电极4b的宽度b2。第二外电极4b的高度h2小于根据图2a、2b的第二外电极4b的高度h2。因此，可以设想用于有关的外电极4a、4b的许多不同的尺寸或面积，只要相应的外电极4a、4b具有对于外电极4a、4b的实际功能、即内电极3a、3b的供电而言必需的最小尺寸。

此外，与根据图2a和2b的实施例不同，这里多层器件1的旋转对称性没有被破坏。尤其，不仅第一外电极4a而且第二外电极4b居中地布置在基体1的相对的侧面6上。在多层器件1围绕垂直轴v旋转180°（通过箭头来标记）之后，两个外电极4a、4b因此继续居中地布置在相应的侧面6上。

图4a示出根据另一实施例的多层器件的透视图。图4b示出根据图4a的旋转180°的多层器件的透视图。

与图3a和3b中所示出的实施例不同，根据4a和4b的多层器件1的旋转对称性被破坏。第一外电极4a尤其并非居中地布置在基体1a的侧面6上，而是朝着限制所述侧面6的棱边6a偏移地布置。在俯视有关的侧面6时，第一外电极4a向右朝着侧面6的棱边6a的方向移动。

第二外电极4b居中地布置在相对的侧面6上。通过外电极4、4b在相应的外表面上的不同布置可以标明外电极4a、4b的极性。

根据图4a和4b的多层器件1的所有其他特征对应于结合图3a和3b所描述的特征。

本发明并不受借助实施例的描述限制。更确切地说，本发明包括任何新特征以及特征的任何组合，这尤其包含专利权利要求中的特征的任何组合，即使该特征或该组合本身并未明确地在专利权利要求或实施例中被说明。

附图标记列表

1 多层器件

2 陶瓷层

3a、3b 内电极

4a、4b 外电极

5 箭头

6 侧面

6a 棱边

bl、b2 宽度

hl、h2 高度

v 垂直轴

Claims (12)

1.一种多层器件（1），具有：

- 基体（1a），具有多个交替地布置的陶瓷层（2）和内电极（3a，3b），

- 至少两个外电极（4a，4b），用于电接触所述内电极（3a，3b），

其中所述至少两个外电极（4a，4b）具有不同的极性并且其中所述外电极（4a，4b）具有不同的几何形状和/或不同的大小和/或在所述基体（1a）的外表面上的不同的布置，用于标明所述不同的极性。

2.根据权利要求1所述的多层器件（1），

其中第一外电极（4a）具有比第二外电极（4b）更小的面积。

3.根据权利要求1或2所述的多层器件（1），

其中所述外电极（4a，4b）在垂直于所述陶瓷层（2）的堆叠方向的方向上分别具有宽度（bl，b2），其中第一外电极（4a）的宽度（bl）小于第二外电极（4b）的宽度（b2）。

4.根据上述权利要求之一所述的多层器件（1），

其中所述外电极（4a，4b）在平行于所述陶瓷层（2）的堆叠方向的方向上分别具有高度（h1，h2），其中第一外电极（4a）的高度（h1）大于第二外电极（4b）的高度（h2）。

5.根据上述权利要求之一所述的多层器件（1），

其中第一外电极（4a）具有矩形形状，并且其中第二外电极（4b）具有圆形形状，反之亦然。

6.根据上述权利要求之一所述的多层器件（1），

其中所述多层器件（1）旋转对称地被实施。

7.根据上述权利要求之一所述的多层器件（1），

其中所述基体（1a）具有彼此相对的侧面（6）并且其中相应的外电极（4a，4b）居中地布置在所述基体（1a）的相应的侧面（6）上。

8.根据权利要求1至5之一所述的多层器件（1），

其中所述多层器件（1）具有被破坏的旋转对称性。

9.根据权利要求1至5之一所述的多层器件（1），

其中所述基体（1a）具有彼此相对的侧面（6）并且其中所述外电极（4a，4b）之一朝着限制相应的侧面（6）的棱边（6a）偏移地布置。

10.根据上述权利要求之一所述的多层器件（1），

其中所述多层器件（1）被构成为压电多层致动器、多层压力传感器或陶瓷电容器。

11.外电极（4a，4b）的应用，用于标记所述外电极（4a，4b）的不同极性。

12.根据权利要求11所述的应用，

其中所述外电极（4a，4b）具有不同的几何形状和/或不同的大小和/或在多层器件（1）的基体（1a）上的不同的布置。