CN1357159A - 具有由压电层组成的多层结构的压电元件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提出一种压电元件,具有一个由带有安置在其间的电极(6,7;21,22)的压电层(2;20)组成的多层结构,该压电元件设计有电极(6,7;21,22)通过外电极(9,10)交替式的侧面触点接通形式。各个压电层(4)由一个在制造过程中可折叠的连续膜片(2;20)制成,该膜片被全部或部分地设置了导电的电极(6,7;21,22)。压电层(2;20)通过在按规定间距垂直于折叠方向设置的切口(5,5.1,5.2)上折叠而形成,其中,内电极(6,7;21,22)由在折叠后位于切口(5,5.1,5.2)内侧的金属涂敷层形成。
Description
背景技术
本发明涉及一种根据主权利要求所述特征类型的具有由压电层组成的多层结构的压电元件及其制造方法，例如用于压电执行元件中，该压电执行元件用于操作一个机械构件、如阀或类似件。
众所周知，利用所谓的压电效应，可以构造一个用具有合适的晶体结构的材料制成的压电元件。在施加一个外部电压时压电元件产生一种机械反应，这种反应根据晶体结构和电压的作用区域是一个在可预先规定的方向上的压力或拉力。这种压电执行元件的建造在此可以以多个层实现(Multilayer-Aktoren，多层执行元件)，其中，通过电极施加电压，这些电极分别安置在层与层之间。这里，各个内电极分别相对于外电极偏移一个区域，由此不会产生短路。在此，堆叠各个压电层非常费事，因为必须分开加工数百个单个的膜片层。
本发明优点
开头所描述的压电元件具有一个由压电层组成的多层结构，具有安置在其间的电极和一种电极交替式侧面触点接通形式，该压电元件可以按照有利的方式成为压电执行元件的组成部件，该压电执行元件可用于操作一个机械构件，如阀或类似件。根据本发明，各个压电层由在制造过程中可折叠的、连续的压电陶瓷膜片制成，该膜片在其表面上全部或部分地设置了导电的电极。
在一个优选实施形式中，为了制造电极，膜片被全部或部分地涂敷金属，并且压电层是通过在以规定间距垂直于折叠方向设置的切口上折叠形成的，其中，内电极由在折叠后位于切口内侧的、在压电层之间的金属涂敷层形成，在切口外侧金属涂敷层被切口中断。
金属涂敷层可以例如通过印制或溅射来设置。内电极在切口的折叠后向外突出的内侧面上与外电极触点接通。这里，切口角度α可以个别地与膜片厚度或者其它情况适配。
按照有利的方式，可以至少在膜片的一侧分别只对位于切口之间的每个第二表面涂敷金属，不影响内电极的形成。
在折叠后的膜片的切口区域之外，总是可以按简单的方式安置外电极，以形成与金属涂敷层或者说内电极的交替的触点接通，其中外电极可用一个导电的筛(Sieb)或网(Netz)以及也可以用一个波纹形电极制成。
为了使整个压电元件对外界绝缘，该压电层的多层结构分别在这些折叠后的层的末端上设置了一个电绝缘的陶瓷板。
在一种用于制造前述类型的压电元件的有利方法中，进行以下制造步骤：
—将压电膜片切割成压电元件的宽度并以规定的间距分别交替地设置切口；
—此时在两个侧面上对压电膜片全部或部分地涂敷金属；
—然后在切口上分别围绕切口内侧面折叠压电膜片；
—在折叠后向外突出的切口内侧面的折弯区域中将外电极例如焊接到内电极上；
—在外面的压电层上分别安置一个电绝缘的顶板和底板。
本发明优选扩展构造的这些特征和其它特征不仅可以从 书中得知，也可以从说明书和附图中得知，其中，各个特征分别单独或者以多个组合的形式在本发明实施形式中和在其它领域中已经实现，这些特征能够代表有利的或本身具有可保护性的实施形式，在此对这些实施形式要求保护。
附图
结合附图描述用于构成一个压电执行元件的本发明压电元件的一个实施例。其中：
图1用一个压电膜片制成的压电元件的多层结构的一个剖面，该多层结构通过在切口上折叠制成；
图2具有贯通的金属涂层、被开了切口的膜片的详图；
图3具有部分的金属涂层、被开了切口的膜片的详图。
实施例说明
在图1中示出用于构成一个压电执行元件的一个压电元件1，所述压电执行元件用具有合适的晶体结构的陶瓷材料压电膜片2制成，从而，利用所谓的压电效应，在施加一个外部电压时沿箭头3的方向产生压电执行元件的机械反应。
从图1中可知，通过折叠压电膜片2形成这些压电层4，压电膜片2在折叠前的状态在图2中示出。压电膜片2在折叠前被切割成压电元件1的宽度，并且在两侧面上被涂敷金属从而构成电极，这些电极在折叠后分别交替地起内电极6和7的作用。
在图2中示出，压电膜片2在折叠前被设置了切口5(即所示局部图中的5.1、5.2)，其中，这些切口被交替地加工在压电膜片2中，并且大致包含一个角度α。这里，例如在切口5.1上沿箭头8进行折叠，从而在相互叠合后在左侧面上构造出一个内电极(例如内电极6)。在右侧面上在切口5.1的敞开侧的两侧分别也产生另外的内电极(在此，内电极7之一)。
这样折叠的压电层4板垛在层叠和烧结之后被设置上外电极9和10，外电极9和10在给出的实施例中分别用一个金属的波纹形电极制成。在先前的切口5的各个突出的折叠区域中，外电极9和10与压电层4上的金属涂敷层导电连接，从而可以在内电极6和7上施加一个电压以产生压电效应。
在外面的压电层4上还分别安置了一个电绝缘的顶板11和一个底板12，通过它们，整个压电元件1可以被对外部绝缘。
图3示出一个压电膜片20处于折叠前的状态，根据图3，相对于图2所示压电膜片2稍作变化，压电膜片20只有部分区域设置了电极21和22。这些电极21和22分别交替地敷设在压电膜片20的相对两侧面中的一个上，从而同样构成如借助图1所描述的压电层4，但这里所产生的内电极21和22具有一个较小的厚度，因为它们它只由一个单侧的涂层形成。
Claims (9)
1.一种压电元件，具有一个由带有安置在其间的电极(6，7；21，22)的压电层(4)组成的多层结构，并具有
电极(6，7；21，22)通过外电极(9，10)的交替式侧面触点接通形式，其中
各个压电层(4)由一个在制造过程中可折叠的连续的膜片(2；20)制成，该膜片被全部或部分地设置了导电的电极(6，7；21，22)。
2.根据权利要求1所述的压电元件，其特征在于，
为了制造电极(6，7；21，22)，膜片(2；20)被全部或部分地涂敷金属，
压电层(2；20)通过在按规定间距垂直于折叠方向设置的切口(5，5.1，5.2)上折叠而形成，其中，内电极(6，7；21，22)由在折叠后位于切口(5，5.1，5.2)内侧的金属涂敷层形成，并且，在切口(5，5.1，5.2)外侧金属涂敷层中断，
内电极(6，7；21，22)在切口(5，5.1，5.2)的折叠后向外突出的内侧面上与外电极(9，10)触点接通。
3.根据权利要求2所述的压电元件，其特征在于，至少在膜片(20)的一侧分别只对位于切口(5，5.1，5.2)之间的每个第二表面进行了金属涂敷。
4.根据权利要求2或3所述的压电元件，其特征在于，外电极(9，10)由一个导电的筛或网制成。
5.根据权利要求2或3所述的压电元件，其特征在于，外电极用波纹形电极(9，10)制成。
6.根据前述权利要求之一所述的压电元件，其特征在于，压电层(4)的多层结构分别在这些折叠后的层的末端上安置了一个电绝缘的陶瓷板(11，12)。
7.根据前述权利要求之一所述的压电元件，其特征在于，该压电元件(1)是一个压电执行元件的组成部件，该压电执行元件可用于操作一个机械构件、如阀或类似件。
8.用于制造根据权利要求2至7之一所述的压电元件(1)的方法，其特征在于，
将压电膜片(2；20)切割成压电元件(1)的宽度并且按照预先规定的间距分别交替地设置切口(5，5.1，5.2)，
在两个侧面上对压电膜片(2；20)全部或部分地涂敷金属，
在切口(5，5.1，5.2)上分别围绕切口(5，5.1，5.2)内侧面折叠压电膜片(2；20)，及
在切口(5)的在折叠后向外突出的内侧面中在折弯区域内通过焊接将外电极(9，10)安置到内电极(6，7；21，22)上。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在烧结前在外面的压电层(4)上安置一个电绝缘的压电陶瓷顶板和底板(11，12)。
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