DE102004005944A1

DE102004005944A1 - Elektrisches Anschlusselement, elektrisches Bauteil mit dem Anschlusselement und Verwendung des Bauteils

Info

Publication number: DE102004005944A1
Application number: DE102004005944A
Authority: DE
Inventors: Carsten Dr. Schuh
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2005-09-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Anschlusselement (30, 31) mit mindestens einem elektrisch leitenden Anschlussstift (41, 42) und mindestens einem elektrisch leitenden Draht (49), wobei der Anschlussstift eine Verbindungsfläche (43, 44) aufweist und der Anschlussstift und der Draht an der Verbindungsfläche des Anschlussstifts mithilfe eines Verbindungsmittels (50) elektrisch leitend und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Das Anschlusselement ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt (45) des Anschlussstifts an der Verbindungsfläche eine Krümmung (46) aufweist, die kleiner ist als eine Krümmung (48) eines den Querschnitt umhüllenden Hüllkreises (47). Durch diese Maßnahme wird eine relativ große Verbindungsfläche geschaffen, die zu einer guten mechanischen Verbindung zwischen Draht und Anschlussstift führt. Das Anschlusselement wird beispielsweise zur elektrischen Kontaktierung der Innenelektroden eines Aktorkörpers in monolithischer Vielschichtbauweise eingesetzt. Ein piezoelektrischer Aktor mit dem Aktorkörper und den Anschlusselementen wird aufgrund seiner mechanischen Stabilität beispielsweise zur Ansteuerung eines Einspritzventils eines Motors eines Kraftfahrzeugs verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Anschlusselement mit mindestens einem elektrisch leitenden Anschlussstift und mindestens einem elektrisch leitenden Draht, wobei der Anschlussstift eine Verbindungsfläche aufweist und der Anschlussstift und der Draht an der Verbindungsfläche des Anschlussstifts mit Hilfe eines Verbindungsmittels elektrisch leitend und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Daneben wird ein elektrisches Bauteil mit dem Anschlusselement und eine Verwendung des elektrischen Bauteils angegeben.

Das elektrische Bauteil ist beispielsweise ein piezoelektrischer Aktor (Piezoaktor). Der piezoelektrische Aktor besteht beispielsweise aus einer Vielzahl von übereinander gestapelten Piezoelementen. Ein Piezoelement besteht aus mindestens zwei übereinander angeordneten Elektrodenschichten und mindestens einer zwischen den Elektrodenschichten angeordneten piezoelektrischen Schicht. Die piezoelektrische Schicht und die Elektrodenschichten des Piezoelements sind derart miteinander verbunden, dass durch eine elektrische Ansteuerung der Elektrodenschichten ein elektrisches Feld in die piezoelektrische Schicht eingekoppelt wird. Aufgrund des eingekoppelten elektrischen Feldes kommt es zur Auslenkung der piezoelektrischen Schicht und damit zur Auslenkung des Piezoelementes.

Ein beschriebener piezoelektrischer Aktor mit elektrischen Anschlusselementen ist aus der DE 100 26 635 A1 bekannt. Bei dem piezoelektrischen Aktor sind die Piezoelemente in einer Stapelrichtung übereinander zu einem monolithischen Aktorkörper angeordnet. Dabei sind eine Vielzahl von Elektrodenschichten, die als Innenelektroden bezeichnet werden, und eine Vielzahl von piezoelektrischen Schichten mit einer Piezokeramik (Piezokeramikschichten) abwechselnd übereinander gestapelt und gemeinsam zu dem monolithischen Aktorkörper gesintert. Zur elektrischen Kontaktierung der Elektrodenschichten sind in Stapelrichtung benachbarte Elektrodenschichten abwechselnd an zwei elektrisch voneinander isolierte, seitliche Oberflächenabschnitte des Aktorkörpers geführt. An diesen Oberflächenabschnitten weist der Aktorkörper jeweils eine streifenförmige Metallisierung auf.

Im Bereich der beschriebenen Oberflächenabschnitte ist jedes der Piezoelemente piezoelektrisch inaktiv. Aufgrund der abwechselnden Führung der Elektrodenschichten an die Oberflächenabschnitte wird in einen piezoelektrisch inaktiven Bereich der piezoelektrischen Schicht ein elektrisches Feld eingekoppelt, das sich deutlich von dem elektrischen Feld unterscheidet, das in einen piezoelektrisch aktiven Bereich der Piezokeramikschicht eingekoppelt wird. Der piezoelektrisch aktive Bereich der Piezokeramikschicht befindet sich direkt zwischen den Elektrodenschichten des Piezoelements. Bei der elektrischen Ansteuerung der Elektrodenschichten, also beim Polarisieren und/oder im Betrieb des Piezoaktors, kommt es aufgrund der unterschiedlichen elektrischen Felder zu unterschiedlichen Auslenkungen der Piezokeramikschicht im piezoelektrisch aktiven Bereich und im piezoelektrisch inaktiven Bereich. Als Folge davon treten mechanische Spannungen im Piezoelement auf, die zu einem sogenannten Polungsriss quer zur Stapelrichtung führen können. Dieser Polungsriss kann sich in die an dem Oberflächenabschnitt des Aktorkörpers angebrachte Metallisierung fortsetzen. Dies führt zu einer Unterbrechung der elektrischen Kontaktierung zumindest eines Teils der Elektrodenschichten des Aktorkörpers.

Damit ein vorhandener Polungsriss im Aktorkörper nicht zu einem Ausfall des Piezoaktors führt, ist bei dem bekannten Piezoaktor an den Metallisierungen jeweils ein flexibles elektrisches Anschlusselement angebracht. Das Anschlusselement besteht jeweils aus einem starren Anschlussstift und einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Drähten, die an einer Verbindungsfläche des Anschlussstiftes mit dem Anschlussstift verlötet sind. Entlang der Stapelrichtung des Aktorkörpers sind die Drähte an der jeweiligen Metallisierung und an dem jeweiligen Anschlussstift derart angelötet, dass sich die Drähte zwischen der jeweiligen Metallisierung und dem jeweiligen Anschlussstift befinden und der Anschlussstift entlang der Stapelrichtung des Aktorkörpers ausgerichtet ist. Der Anschlussstift sorgt für die elektrische Kontaktierung der Drähte. Die Drähte sorgen für die elektrische Kontaktierung der Elektrodenschichten des Aktorkörpers (mittelbar über die jeweilige Metallisierung). Die Kontaktierung ist auch dann gewährleistet, wenn es durch die Auslenkung des Aktorkörpers (Expansion und Kontraktion entlang der Stapelrichtung) zu einem Polungsriss kommt.

Der bekannte Piezoaktor wird beispielsweise zur Ansteuerung eines Einspritzventils eines Motors eines Kraftfahrzeuges eingesetzt. Für diesen Einsatz wird von der Automobilindustrie eine Zyklenzahl von über 10⁹ gefordert. Innerhalb eines Zyklusses kommt es durch die Ansteuerung der Elektrodenschichten zur Expansion und Kontraktion des Aktorkörpers. Um diese hohe Zyklenzahl zu erreichen, muss nicht nur dafür gesorgt werden, dass die Drähte mit den Elektrodenschichten kontaktiert bleiben, sondern auch, dass die Kontaktierung der Drähte mit dem elektrischen Anschlussstift während des Betriebs erhalten bleibt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elektrisches Anschlusselement aus Drähten und Anschlussstift anzugeben, das insbesondere zur elektrischen Kontaktierung eines piezoelektrischen Aktors geeignet ist.

Die Aufgabe wird durch ein elektrisches Anschlusselement mit mindestens einem elektrisch leitenden Anschlussstift und mindestens einem elektrisch leitenden Draht gelöst, wobei der Anschlussstift eine Verbindungsfläche aufweist und der Anschlussstift und der Draht an der Verbindungsfläche des Anschlussstifts mit Hilfe eines Verbindungsmittels elektrisch leitend und kraftschlüssig miteinander verbunden sind. Das Anschlusselement ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt des Anschlussstifts an der Verbindungsfläche eine Krümmung aufweist, die kleiner ist als eine Krümmung eines den Querschnitt umhüllenden Hüllkreises.

Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein elektrisches Bauteil mit mindestens einem elektrischen Bauelement und mindestens einem oben beschriebenen Anschlusselement zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Bauelements angegeben, wobei das elektrische Bauelement des Bauteils und der Draht des Anschlusselements mit Hilfe eines weiteren Verbindungsmittels elektrisch leitend und kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

Der Anschlussstift kann beliebig geformt sein. Beispielsweise ist der Anschlussstift gerade oder gebogen. Bei einem geraden oder teilweise geraden Anschlussstift erstreckt sich der Anschlussstift entlang einer Längsachse des Anschlussstifts. Ein (gedachter) Schnitt an der Verbindungsfläche quer zur Längsachse führt zum Querschnitt des Anschlussstifts. Dieser Querschnitt weicht von einem kreisförmigen Querschnitt ab. Bei einem kreisförmigen Querschnitt würden der Querschnitt des Anschlussstifts und der Hüllkreis zusammenfallen. Querschnitt und Hüllkreis würden über gleiche Krümmungen verfügen. Im Gegensatz ist gemäß vorliegender Erfindung die Krümmung des Querschnitts des Anschlussstifts relativ klein. Es resultiert eine Verbindungsfläche, die größer ist als die Verbindungsfläche eines Anschlussstiftes, der an der Verbindungsfläche einen kreisförmigen Querschnitt hätte. Durch die vergrößerte Verbindungsfläche resultiert eine im Vergleich zum Stand der Technik festere Anbindung des Drahts an den Anschlussstift.

Die Verbindungsfläche des Anschlussstifts bzw. der Querschnitt des Anschlussstifts an der Verbindungsfläche kann beliebig geformt sein. In einer besonderen Ausgestaltung ist die Verbindungsfläche im Wesentlichen plan. Im Wesentlichen plan bedeutet, dass die Verbindungsfläche Abweichungen von der exakten Planarität aufweisen kann. Diese Abweichungen betreffen beispielsweise Unebenheiten der Verbindungsebene. Bei einer im Wesentlichen planen (ebenen) Verbindungsfläche ist die Krümmung verschwindend klein, also wesentlich kleiner als die Krümmung des Hüllkreises. Es resultiert eine große Verbindungsfläche.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Querschnitt des Anschlussstifts an der Verbindungsstelle mehreckig. Dabei kann der Querschnitt ein unregelmäßiges Mehreck aufweisen. Denkbar ist insbesondere ein regelmäßiges Mehreck. Ein regelmäßiges Mehreck ist beispielsweise ein Vier-, Sechs- oder Achteck. Derartige Formen des Querschnitts können dazu führen, dass der Anschlussstift über eine im Wesentlichen plane Verbindungsfläche verfügt.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Querschnitt des Anschlussstifts oval. Der Querschnitt liegt annähernd als Ellipse bzw. ellipsenförmig vor. Die Verbindungsfläche wird dabei von dem Teil einer Mantelfläche des Anschlussstifts gebildet, der eine kleinere Krümmung aufweist.

In einer besonderen Ausgestaltung ist das Verbindungsmittel ein aus der Gruppe Lot und/oder Leitklebstoff ausgewähltes elektrisch leitendes Verbindungsmittel. Gleiches gilt für das weitere Verbindungsmittel, über das das elektrische Anschlusselement mit dem elektrischen Bauelement des elektrischen Bauteils verbunden ist. Der elektrisch leitende Draht und der Anschlussstift beziehungsweise der Draht und das elektrische Bauelement des Bauteils können miteinander verlötet oder verklebt sein. Das Lot ist beispielsweise ein Weichlot mit einer Arbeitstemperatur von unter 450°C. Ein Hartlot mit einer Arbeitstemperatur von über 450°C ist aber auch denkbar. Zum Verlöten eignen sich Drähte aus einem Metall (Metalldrähte). Ein Drahtdurchmesser der Drähte beträgt beispielsweise weniger als 500 μm. Das Metall ist beispielsweise aus der Gruppe Aluminium, Beryllium, Kobalt, Eisen, Kupfer, Nickel, Titan oder Zinn ausgewählt. Eine Legierung der genannten Metalle, beispielsweise Messing oder eine Kupfer-Bronze, ist ebenfalls denkbar. Auch Gold oder Silber kommt als Metall der Drähte in Frage. Die genannten Materialien werden auch bevorzugt für den Anschlussstift verwendet. Der Durchmesser des Anschlussstifts beträgt beispielsweise 1,0 mm.

Drähte aus nichtmetallischen Werkstoffen, beispielsweise Drähte aus Kohlenstofffasern, eigenen sich zur Kontaktierung mit Hilfe eines Leitklebstoffs. Der Leitklebstoff weist neben einem Klebstoff ein elektrisch leitendes Material auf. Das elektrisch leitende Material liegt beispielsweise in Form von Kügelchen vor. Größe und Dichte der Kügelchen sind so gewählt, dass eine elektrische Kontaktierung mit einer notwendigen Stromtragfähigkeit gewährleistet ist.

Insbesondere ist eine Vielzahl von Drähten vorhanden. Die Vielzahl von Drähten ist mit Hilfe des Verbindungsmittels mit dem Anschlussstift elektrisch leitfähig und kraftschlüssig verbunden. Die Drähte können als Einzeldrähte vorliegen. Denkbar sind auch zu Litzen gebündelte Drähte. Vorzugsweise sind die Drähte im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Draht ein Teil eines Drahtgeflechts.

Als elektrische Bauteil ist insbesondere ein piezoelektrisches Bauteil denkbar. In einem derartigen Bauteil kann es aufgrund dynamischer Prozesse zu einer besonderen mechanischen Beanspruchung des Anschlusselements kommen. Aufgrund der mechanischen Stabilität des Anschlusselements der vorliegenden Erfindung ist es zur elektrischen Kontaktierung eines piezoelektrischen Bauteils besonders geeignet. In einer besonderen Ausgestaltung wird daher ein elektrisches Bauteil angegeben, mit mindestens einem Piezoelement mit mindestens zwei übereinander angeordneten Elektrodenschichten mit mindestens einer zwischen den Elektrodenschichten angeordneten piezoelektrischen Schicht, wobei mindestens eine der Elektrodenschichten des Piezoelements das elektrische Bauelement des Bauteils aufweist, diese Elektrodenschicht an einem seitlichen Oberflächenabschnitt des Piezoelements geführt ist und dort mit dem Anschlusselement mit Hilfe des weiteren Verbindungsmittels verbunden ist.

Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Piezoelementen zu einem stapelförmigen Aktorkörper mit einer Stapelrichtung angeordnet. Der Aktorkörper kann aus miteinander verklebten Piezoelementen bestehen. Dabei bestehen die piezoelektrischen Schichten der Piezoelemente beispielsweise aus einem piezoelektrischen Kunststoff. Vorzugsweise ist der Aktorkörper in monolithischer Vielschichtbauweise hergestellt. Dabei bestehen die piezoelektrischen Schichten aus einer Piezokeramik. Die Piezokeramik ist beispielsweise ein Bleizirkonattitanat (PZT). Ein Elektrodenmaterial der Elektrodenschichten ist beispielsweise eine Silber-Palladium-Legierung. Zum Herstellen dieses Aktorkörpers werden keramische Grünfolien mit der Piezokeramik und Elektrodenschichten aus dem elektrisch leitenden Material abwechselnd übereinander gestapelt und gemeinsam gesintert. Denkbar ist auch das Stapeln von mit Elektrodenmaterial flächig bedruckten keramischen Grünfolien und anschließendes gemeinsames Sintern.

In einer besonderen Ausgestaltung sind die Piezoelemente derart zu dem stapelförmigen Aktorkörper angeordnet, dass benachbarte Piezoelemente eine gemeinsame Elektrodenschicht aufweisen, die Elektrodenschichten der Piezoelemente in Stapelrichtung des Aktorkörpers abwechselnd an mindestens zwei voneinander elektrisch isolierte, seitliche Oberflächenabschnitte des Aktorkörpers geführt sind und mindestens eine der Oberflächenabschnitte des Aktorkörpers und das elektrische Anschlusselement mit Hilfe des weiteren Verbindungsmittels verbunden sind.

Zum Herstellen des Anschlusselements kann beispielsweise ein Anschlussstift mit dem entsprechenden Querschnitten bereitgestellt werden. Denkbar ist aber auch, dass der Querschnitt des Anschlussstifts erst im Fertigungsablauf des Anschlusselements durch eine definierte mechanische Verformung oder durch einen definierten Materialabtrag erzeugt wird. Die Verformung bzw. der Materialabtrag erfolgen bevorzugt nur im Bereich der Verbindungsfläche.

Zur Verbesserung der Verbindung zwischen dem Draht und dem Anschlussstift kann eine Haftvermittlungsschicht an der Verbindungsfläche des Anschlussstifts vorgesehen sein. Die Haftvermittlungsschicht dient einer verbesserten Lötbarkeit des Anschlussstifts. Der Anschlussstift verfügt beispielsweise an der Verbindungsfläche über eine Oberflächenbeschichtung, die sich durch eine gute Benetzbarkeit durch Weichlote auszeichnet. Eine derartige Oberflächenbeschichtung besteht beispielsweise aus Silber, Kupfer oder Aluminium. Denkbar ist auch das Anbringen einer Oberflächenverzinnung zum Beispiel durch galvanische Abscheidung oder durch Feuerverzinnung. Eine besonders feste mechanische Verbindung zwischen Anschlussstift und Draht wird dadurch erreicht, dass nicht nur der Anschlussstift, sondern auch der Draht über eine oben beschriebene Haftvermittlungsschicht verfügt.

Das elektrische Bauteil in Form des Aktors kann überall dort eingesetzt werden, wo eine große Auslenkung bei einer gleichzeitig großen übertragbaren Kraft notwendig ist. Vorzugsweise wird der Aktor zum Ansteuern eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Die Brennkraftmaschine ist insbesondere ein Motors eines Kraftfahrzeugs.

Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Die Figuren sind schematisch und stellen keine maßstabsgetreuen Abbildungen dar.
1 zeigt ein elektrisches Bauteil in Form eines Piezoaktors mit einem Aktorkörper in monolithischer Vielschichtbauweise von der Seite.
2 zeigt ein Piezoelement des Aktorkörpers aus 1 im seitlichen Querschnitt.
3A zeigt ein Anschlusselement mit Anschlussstift und Draht in einer Aufsicht.
3B zeigt einen Querschnitt des Anschlusselements, das in 3A dargestellt ist, entlang des Schnittlinie I-I.
3C zeigt den Querschnitt des Anschlusselement gemäß 3B mit Haftvermittlungsschicht.
4A bis 4D zeigt Querschnitte verschiedener Ausführungsformen des Anschlusselements.
Das elektrische Bauteil 1 ist ein piezoelektrischer Aktor mit einem Aktorkörper 20 in monolithischer Vielschichtbauweise mit einer quadratischen Grundfläche (1). Bei diesem Aktorkörper 20 ist eine Vielzahl von Piezoelementen 10 entlang der Stapelrichtung 21 übereinander gestapelt und fest verbunden. Ein Piezoelement 10 besteht aus einer piezoelektrischen Schicht 13 aus einer Piezokeramik (2). Die Piezokeramik ist ein Bleizirkonattitanat. Die piezoelektrische Schicht 13 befindet sich zwischen einer Elektrodenschicht 11 und einer weiteren Elektrodenschicht 12 des Piezoelements 10. Das Elektrodenmaterial der Elektrodenschichten 11 und 12 ist eine Silber-Palladium-Legierung. Die Elektrodenschichten 11 und 12 sind derart an den Hauptflächen der piezoelektrischen Schicht 13 angeordnet, dass durch die elektrische Ansteuerung der Elektrodenschichten 11 und 12 ein elektrisches Feld in der piezoelektrischen Schicht 13 erzeugt wird, so dass es zur Auslenkung der piezoelektrischen Schicht 13 und damit zur Auslenkung des Piezoelements 10 kommt.
Zur elektrischen Kontaktierung sind die Elektrodenschichten 11 und 12 an zwei elektrisch voneinander isolierte Oberflächenabschnitte 14 und 15 geführt. An diesen Oberflächenabschnitten sind die beiden Elektrodenschichten 11 und 12 jeweils mit einem (in 2 nicht dargestellten) elektrischen Anschlusselement 30, 31 verbunden. Durch die Führung der Elektroden 11 und 12 an unterschiedliche Oberflächenabschnitte 14 und 15 verfügt jedes Piezoelement 10 über einen piezoelektrisch aktiven Bereich 16 und mindestens zwei piezoelektrisch inaktive Bereiche 17.
Benachbarte Piezoelemente 10 des Aktorkörpers 20 weisen jeweils eine gemeinsame Elektrodenschicht auf, so dass im Aktorkörper 20 Elektrodenschichten 22, 23 und piezoelektrische Schichten 24 abwechselnd übereinander angeordnet sind. Zum Herstellen des Aktorkörpers 20 werden keramische Grünfolien, die mit Elektrodenmaterial bedruckt sind, übereinander gestapelt und gemeinsam gesintert. Dabei entsteht der Aktorkörper 20 in monolithischer Vielschichtbauweise. Dabei sind mehrere hundert Einzelschichten übereinander gestapelt.
Die Elektrodenschichten 22 und 23 des resultierenden Aktorkörpers 20 sind an zwei elektrisch voneinander isolierte, seitliche Oberflächenabschnitte 25 und 26 geführt. An den beiden Oberflächenabschnitten 25 und 26 ist jeweils eine Metallisierung 27 und 28 angebracht, so dass die Elektrodenschichten 23 und 24 abwechselnd elektrisch kontaktiert sind. Die Metallisierungen 27 und 28 sind Einbrennmetallisierungen aus einer silberhaltigen Paste. Sie erstrecken sich über eine Höhe des Aktorkörpers 20, die sich aus den zu kontaktierenden Elektrodenschichten ergibt. An den Metallisierungen 27, 28 des Aktorkörpers 20 ist das jeweilige elektrische Anschlusselement 30, 31 mit Hilfe des weiteren Verbindungsmittels 29 über Drähte 49 des Anschlusselements 31, 31 elektrisch leitend und mechanisch kontaktiert. Gemäß einer ersten Ausführungsform ist das weitere Verbindungsmittel 29 ein Weichlot, mit dem die Drähte 49 an den Metallisierungen 27, 28 angelötet sind. In einer alternativen Ausführungsform ist das weitere Verbindungsmittel 29 ein Leitklebstoff.
Jedes der Anschlusselemente 30, 31 besteht aus einem Anschlussstift 41, 42 und einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen Drähten 49, die mit Hilfe eines Verbindungsmittels 50 an einer Verbindungsfläche 43 des jeweiligen Anschlussstifts 41, 42 elektrisch leitend und mechanisch kontaktiert sind (3A und 3B). Die Anschlussstifte 41 und 42 sind aus einer Kupfer-Bronze. Die Drähte 49 weisen eine Kern aus Stahl mit einer Kupferhülle auf. Das Verbindungsmittel 50 ist in einer ersten Ausführungsform ein Weichlot. In einer weiteren Ausführungsform ist das Verbindungsmittel 50 ein Leitklebstoff.
Um eine gute mechanische Anbindung der Drähte 49 an den jeweiligen Anschlussstift 41, 42 zu erhalten, verfügen die Anschlussstifte 41, 42 über vergrößerte Verbindungsflächen 43, 44. Dazu weist der Querschnitt 45 der Anschlussstifte 41, 42 an den Verbindungsflächen 43, 44 eine Krümmung 46 auf, die kleiner ist als die Krümmung 48 eines den Querschnitt 45 des Anschlussstifts 41, 42 umhüllenden Hüllkreises 47. Gemäß
3C ist der Querschnitt 45 sechseckig. In den 4A bis 4C sind dazu alternative Formen des Querschnitts angegeben, die ebenfalls zu vergrößerten Verbindungsflächen führen. 4A zeigt einen Anschlussstift mit einem quadratischen Querschnitt. 4B zeigt einen Anschlussstift mit einem unregelmäßigen, mehreckigen Querschnitt. Gemäß 4C ist der Querschnitt oval. Bei 4D ist der Querschnitt ovalähnlich.
Zur Verbesserung der Verbindung zwischen Draht 49 und Anschlussstift 41, 42 ist in einer weiteren Ausführungsform eine Haftvermittlungsschicht 51 vorhanden, die die Benetzbarkeit der Verbindungsfläche 43, 44 des Anschlussstifts 41, 42 erhöht (3C). Die Haftvermittlungsschicht 51 ist eine Feuerverzinnung des Anschlussstifts 41, 42.
Bei dem Aktorkörper 20 in monolithischer Vielschichtbauweise ist eine Vielzahl von Piezoelementen 10 übereinander gestapelt sind, so dass ein relativ hoher, absoluter Hub entlang der Stapelrichtung 21 des Aktorkörpers 20 bei einer relativ niedrigen Ansteuerspannung erzielt werden kann. Mit der zuverlässigen mechanischen Verbindung innerhalb der Anschlusselemente 30, 31 eignet sich das piezoelektrische Bauteil 1 mit dem Aktorkörper 20 und den Anschlusselementen 30, 31 zur Ansteuerung eines Einspritzventils eines Motors eines Kraftfahrzeugs.

Claims

Elektrisches Anschlusselement (1) mit – mindestens einem elektrisch leitenden Anschlussstift (41, 42) und – mindestens einem elektrisch leitenden Draht (49), wobei – der Anschlussstift (41, 42) eine Verbindungsfläche (43, 44) aufweist und – der Anschlussstift (41, 42) und der Draht (49) an der Verbindungsfläche (43, 44) des Anschlussstifts (41, 42) mit Hilfe eines Verbindungsmittels (50) elektrisch leitend und kraftschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Querschnitt (45) des Anschlussstifts (41, 42) an der Verbindungsfläche (43, 44) eine Krümmung (46) aufweist, die kleiner ist als eine Krümmung (48) eines den Querschnitt (45) umhüllenden Hüllkreises (47).
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 1, wobei die Verbindungsfläche (43, 44) im Wesentlichen plan ist.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Querschnitt (43, 44) des Anschlussstifts (41, 42) mehreckig ist.
Elektrisches Anschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Querschnitt (43, 44) des Anschlussstifts (41, 42) oval ist.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Verbindungsmittel (50) ein aus der Gruppe Lot und/oder Leitklebstoff ausgewähltes elektrisch leitendes Verbindungsmittel ist.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Draht (49) ein Teil eines Drahtgeflechts ist.
Elektrisches Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Vielzahl von Drähten (49) vorhanden ist.
Elektrisches Bauteil (1) mit – mindestens einem elektrischen Bauelement (11, 12, 23, 24) und – mindestens einem Anschlusselement (30, 31) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur elektrischen Kontaktierung des elektrischen Bauelements (11, 12, 23, 24), wobei – das elektrische Bauelement (11, 12, 23, 24) des Bauteils (1) und der Draht (49) des Anschlusselements (30, 31) mit Hilfe eines weiteren Verbindungsmittels (29) elektrisch leitend und kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
Elektrisches Bauteil nach Anspruch 8, mit – mindestens einem Piezoelement (10) mit mindestens zwei übereinander angeordneten Elektrodenschichten (11, 12) und mindestens einer zwischen den Elektrodenschichten (11, 12) angeordneten piezoelektrischen Schicht (13), wobei – eine der Elektrodenschichten (11, 12) des Piezoelements (10) das elektrische Bauelement des Bauteils (1) aufweist, – diese Elektrodenschicht (11, 12) an einen seitlichen Oberflächenabschnitt (14, 15) des Piezoelements (10) geführt ist und – dort mit dem Anschlusselement (30, 31) mit Hilfe des weiteren Verbindungsmittels (29) verbunden ist.
Elektrisches Bauteil nach Anspruch 9, bei dem eine Vielzahl von Piezoelementen (10) zu einem stapelförmigen Aktorkörper (20) mit einer Stapelrichtung (21) angeordnet ist.
Elektrisches Bauteil nach Anspruch 10, wobei die Piezoelemente (10) derart zu dem stapelförmigen Aktorkörper (20) angeordnet sind, dass – benachbarte Piezoelemente (10) eine gemeinsame Elektrodenschicht aufweisen, – die Elektrodenschichten (11, 12, 22, 23) der Piezoelemente (10) in Stapelrichtung (21) des Aktorkörpers (20) abwechselnd an mindestens zwei voneinander elektrisch isolierte, seitliche Oberflächenabschnitte (25, 26) des Aktorkörpers (20) geführt sind und – mindestens einer der Oberflächenabschnitte(25, 26) des Aktorkörpers (20) und das elektrische Anschlusselement (30, 31) mit Hilfe des weiteren Verbindungsmittels (29) verbunden sind.
Verwendung des Elektrischen Bauteils nach Anspruch 11 zum Ansteuern eines Einspritzventils einer Brennkraftmaschine.