DE102006050064A1 - Piezoelectric transformer, has two passages formed in ceramic body, penetrating functional parts and insulation area and extending in longitudinal direction of body, and filling material or passivation layer arranged in each passage - Google Patents

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Abstract

The transformer has a ceramic body (3), which comprises two functional parts (5, 7) and an insulation area (10), which mechanically connects the functional parts. Passages (1, 2) are formed in the body and penetrate through both the functional parts and the insulation area. The passages extend in a longitudinal direction of the body, where each functional part has alternatively arranged inner electrodes (4a, 4b, 8a, 8b), which are aligned perpendicularly to the longitudinal direction. A filling material or a passivation layer (12) is arranged in each of the passages. An independent claim is also included for a method for manufacturing a piezoelectric transformer.

Description

Jeweils ein Piezotransformator ist in der Druckschrift US 6,353,278 B1 und JP 11-354855 A beschrieben.Each piezotransformer is in the document US 6,353,278 B1 and JP 11-354855 A described.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen piezoelektrischen Transformator anzugeben, der auf einem Träger Platz sparend montiert werden kann.A to be solved The object is to specify a piezoelectric transformer, the one on a carrier Space saving can be mounted.

Es wird ein piezoelektrischer Transformator mit einem Körper angegeben, der zwei Funktionsteile und einen Isolierbereich umfasst, welcher die Funktionsteile mechanisch verbindet. Im Körper ist ein erster Durchbruch und ein zweiter Durchbruch ausgebildet. Der jeweilige Durchbruch durchdringt beide Funktionsteile und den Isolierbereich.It a piezoelectric transformer is indicated with a body, comprising two functional parts and an insulating region, which mechanically connecting the functional parts. In the body is a first breakthrough and a second breakthrough formed. The respective breakthrough Penetrates both functional parts and the insulation area.

Der piezoelektrische Transformator wird im Folgenden Piezotransformator genannt.Of the piezoelectric transformer is hereafter piezotransformer called.

Als Funktionsteile werden Bereiche des Transformators bezeichnet, in denen eine elektromechanische Wandlung stattfindet. Ein erster Funktionsteil ist ein Eingangsteil und ein zweiter Funktionsteil ein Ausgangsteil des Transformators.When Functional parts are called areas of the transformer, in where an electromechanical conversion takes place. A first functional part is an input part and a second functional part is an output part of the transformer.

Die Durchbrüche sind jeweils zur Aufnahme eines Trägerelements geeignet, das vorzugsweise als ein elektrisches Anschlusselement zur Kontaktierung der Funktionsteile vorgesehen ist. Das Anschlusselement ist beispielsweise ein Stift oder ein Rohr. Ein Ende des Trägerelements ragt aus dem Körper heraus und ist in einem Träger befestigbar. Durch die Anordnung eines Teils der Trägerelemente im Körperinneren ist eine Platz sparende Montage des Transformators auf dem Träger möglich.The breakthroughs are each suitable for receiving a support member, preferably as an electrical connection element for contacting the functional parts is provided. The connection element is for example a pin or a pipe. One end of the carrier element sticks out of the body out and is in a carrier fixable. By the arrangement of a part of the support elements in body inside a space-saving installation of the transformer on the carrier is possible.

Der Durchbruch ist eine durchgehende Öffnung, die sich von einer ersten Stirnseite des Körpers bis zur zweiten Stirnseite erstreckt. Eine durchgehende Öffnung ist verglichen mit einer Sacklochvertiefung besonders robust und zeichnet sich durch eine geringere Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung aus. Dies ist von besonderer Bedeutung, da der Körper im Betrieb des Transformators vibriert, was zur Rissbildung führen kann.Of the Breakthrough is a through opening that extends from one first front of the body up extends to the second end face. A through opening is particularly robust and durable compared to a blind hole characterized by a lower probability of cracking. This is of particular importance since the body in the operation of the transformer vibrates, causing cracking can.

Aus oben genannten Gründen ist der angegebene Piezotransformator in hohem Maße zuverlässig.Out above reasons the specified piezotransformer is highly reliable.

Der jeweilige Funktionsteil umfasst abwechselnd angeordnete erste und zweite Innenelektroden, die senkrecht zur Längsrichtung des Körpers ausgerichtet sind. Die Innenelektroden sind jeweils zwischen zwei piezoelektrische Schichten angeordnet. Die piezoelektrischen Schichten werden im Folgenden Piezoschichten genannt. Die endständigen Innenelektroden des jeweiligen Funktionsteils sind in einer Variante zwischen einer Piezoschicht und dem Isolierbereich angeordnet.Of the respective functional part comprises alternately arranged first and second internal electrodes aligned perpendicular to the longitudinal direction of the body are. The internal electrodes are each between two piezoelectric Layers arranged. The piezoelectric layers are in Following called piezo layers. The terminal internal electrodes of the respective functional part are in a variant between a Piezo layer and the insulating region arranged.

Die Durchbrüche erstrecken sich vorzugsweise in der Längsrichtung des Körpers, d. h. senkrecht zu den Innenelektroden. Im Körper werden mechanische Schwingungen angeregt, die sich vorzugsweise auch in Längsrichtung ausbreiten. Die Schwingungen werden durch einen elektromechanischen Kopplungskoeffizienten k33 charakterisiert.The openings preferably extend in the longitudinal direction of the body, ie perpendicular to the internal electrodes. In the body, mechanical vibrations are excited, which preferably also propagate in the longitudinal direction. The vibrations are characterized by an electromechanical coupling coefficient k 33 .

Die Durchbrüche weisen vorzugsweise mindestens eine Kontaktschicht auf, die eine Gruppe von Innenelektroden miteinander verbindet. Im jeweiligen Durchbruch ist ein lang gestrecktes Anschlusselement, vorzugsweise ein Metallstift, ein Metallrohr oder ein Verbund von Metallfasern, z. B. ein Drahtseil, angeordnet. Anstelle des Metalls kommen auch andere leitfähige Materialien in Betracht, z. B. elektrisch leitende Keramiken, Kohlefasermaterialien, Verbundwerkstoffe.The breakthroughs preferably have at least one contact layer, the one Group of internal electrodes interconnects. In the respective breakthrough is an elongated connecting element, preferably a metal pin, a metal tube or a composite of metal fibers, e.g. B. a wire rope, arranged. Instead of the metal, other conductive materials come into consideration, for. As electrically conductive ceramics, carbon fiber materials, composites.

Das Anschlusselement ragt aus dem Körper hinaus. Das Anschlusselement kann mit einem externen Träger, vorzugsweise einer Leiterplatte, fest verbunden werden. Das Anschlusselement ist vorzugsweise ausreichend stabil und als ein tragendes Element für den Körper geeignet.The Connecting element protrudes out of the body. The connection element can be connected to an external carrier, preferably a printed circuit board, firmly connected. The connecting element is preferably sufficient stable and suitable as a supporting element for the body.

Zwischen dem Anschlusselement und dem Körper ist vorzugsweise eine federnde Vorrichtung angeordnet, die für die Dämpfung von Schwingungen des Körpers geeignet ist. Das Anschlusselement kann alternativ selbst schwingungsdämpfende Eigenschaften oder eine Federvorrichtung aufweisen.Between the connection element and the body is preferably a resilient device arranged for the damping of Vibrations of the body suitable is. The connection element can alternatively self-vibration damping Have properties or a spring device.

Die jeweilige Kontaktschicht ist in einer Variante mit einer von außen zugänglichen Anschlussfläche leitend verbunden, die an einer Stirnseite des Körpers angeordnet ist. An dieser Anschlussfläche kann ein Anschlussdraht befestigt werden.The respective contact layer is in a variant with an externally accessible terminal area conductively connected, which is arranged on a front side of the body. At this Terminal surface can a connecting wire to be attached.

Zumindest ein Bereich der Innenfläche des ersten Durchbruchs ist durch eine erste Kontaktschicht bedeckt, die die ersten Innenelektroden des ersten Funktionsteils leitend verbindet. Zumindest ein Bereich der Innenfläche des zweiten Durchbruchs ist durch eine zweite Kontaktschicht bedeckt, die die zweiten Innenelektroden des ersten Funktionsteils leitend verbindet.At least an area of the inner surface the first breakthrough is covered by a first contact layer, the conducting the first internal electrodes of the first functional part combines. At least a portion of the inner surface of the second aperture is covered by a second contact layer comprising the second internal electrodes the first functional part conductively connects.

In einer Variante ist zumindest ein Bereich der Innenfläche des ersten Durchbruchs durch eine dritte Kontaktschicht be deckt, die die ersten Innenelektroden des zweiten Funktionsteils leitend verbindet. Dabei ist zumindest ein Bereich der Innenfläche des zweiten Durchbruchs durch eine vierte Kontaktschicht bedeckt, die die zweiten Innenelektroden des zweiten Funktionsteils leitend verbindet.In a variant is at least a portion of the inner surface of the first breakthrough covered by a third contact layer, the the first internal electrodes of the second functional part conductively connects. In this case, at least one region of the inner surface of the second opening covered by a fourth contact layer comprising the second internal electrodes the second functional part conductively connects.

In einer weiteren Variante ist im Körper ein dritter Durchbruch und ein vierter Durchbruch ausgebildet. Zumindest ein Bereich der Innenfläche des dritten Durchbruchs ist durch eine dritte Kontaktschicht bedeckt, die die ersten Innenelektroden des zweiten Funktionsteils leitend verbindet. Zumindest ein Bereich der Innenfläche des vierten Durchbruchs ist durch eine vierte Kontaktschicht bedeckt, die die zweiten Innenelektroden des zweiten Funktionsteils leitend verbindet.In Another variant is in the body a third breakthrough and a fourth breakthrough formed. At least an area of the inner surface the third breakthrough is covered by a third contact layer, the conducting the first internal electrodes of the second functional part combines. At least a portion of the inner surface of the fourth aperture is covered by a fourth contact layer comprising the second internal electrodes the second functional part conductively connects.

Die ersten Innenelektroden des jeweiligen Funktionsteils weisen eine Aussparung auf, in der der zweite Durchbruch angeordnet ist. Die zweiten Innenelektroden des jeweiligen Funktionsteils weisen eine Aussparung auf, in der der erste Durchbruch angeordnet ist.The first internal electrodes of the respective functional part have a Recess on, in which the second opening is arranged. The second internal electrodes of the respective functional part have a Recess on, in which the first opening is arranged.

Im jeweiligen Durchbruch ist vorzugsweise ein Füllmaterial angeordnet. Das Füllmaterial ist vorzugsweise elektrisch isolierend. Das Füllmaterial ist vorzugsweise zumindest in einem Bereich des Durchbruchs angeordnet, der an den Isolierbereich angrenzt. Das Füllmaterial weist vorzugsweise hydrophobe Eigenschaften auf. Als Füllmaterial ist beispielsweise Silikon geeignet. Es können aber auch andere, insbesondere elektrisch isolierende Materialien mit einer hohen Durchschlagfestigkeit eingesetzt werden.in the each breakthrough is preferably arranged a filling material. The filling material is preferably electrically insulating. The filling material is preferably arranged at least in a region of the breakthrough, to the Isolation area adjacent. The filling material preferably has hydrophobic properties. As filler For example, silicone is suitable. But there are others, too electrically insulating materials with a high dielectric strength be used.

Die Piezoschichten enthalten vorzugsweise ein Keramikmaterial wie z. B. Blei-Zirkonat-Titanat. Alternativ können auch ande re vorzugsweise keramische, insbesondere bleifreie piezoelektrische Materialien eingesetzt werden.The Piezo layers preferably contain a ceramic material such. B. lead zirconate titanate. Alternatively, others may also be preferred ceramic, in particular lead-free piezoelectric materials be used.

Der Isolierbereich umfasst in einer Variante ein elektrisch isolierendes Material, vorzugsweise Keramik, das sich vom Material der Piezoschichten unterscheidet. Das Material des Isolierbereichs kann aber auch gleich dem Material der Piezoschichten sein.Of the Insulating area comprises in one variant an electrically insulating Material, preferably ceramic, which differs from the material of the piezoelectric layers. The material of the insulating area can also be equal to the material be the piezo layers.

Der Piezotransformator wird beispielsweise folgendermaßen hergestellt. Es wird ein Körper mit zwei Teilkörpern und einem zwischen diesen angeordneten Isolierbereich bereitgestellt, wobei die Teilkörper jeweils durch Stapeln von Keramikschichten und Metallschichten bereitgestellt werden. Im Körper werden mindestens zwei Durchbrüche senkrecht zur Schichtausrichtung erzeugt. In einer Variante wird der Körper mit den Durchbrüchen gesintert. Alternativ können die Durchbrüche auch nach dem Sintern erzeugt werden. Die Durchbrüche können beispielsweise durch Bohren – z. B. mechanisches Bohren, Laser-Bohren, Strahlbohren – oder Stanzen erzeugt werden.Of the Piezotransformator example, prepared as follows. It becomes a body with two partial bodies and an insulating region disposed therebetween, where the part body each provided by stacking ceramic layers and metal layers become. Become in the body at least two breakthroughs generated perpendicular to the layer orientation. In one variant, the body with the breakthroughs sintered. Alternatively you can the breakthroughs be generated even after sintering. The breakthroughs can, for example by drilling - z. As mechanical drilling, laser drilling, jet drilling - or punching be generated.

Die Durchbrüche werden jeweils vorzugsweise nach dem Sintern metallisiert. Beispielsweise wird dabei auf die Innenfläche der Durchbrüche eine Metallpaste aufgetragen und danach eingebrannt. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Durchbrüche anderweitig mit einer Kontaktschicht zu versehen. Beispielsweise ist das Aufdampfen einer leitfähigen Schicht möglich.The breakthroughs are each preferably metallized after sintering. For example while on the inner surface the breakthroughs applied a metal paste and then baked. alternative it is possible, the breakthroughs otherwise provided with a contact layer. For example is the vapor deposition of a conductive layer possible.

Der angegebene Piezotransformator wird nun anhand von schematischen und nicht maßstabgetreuen Figuren erläutert. Es zeigen: Of the specified piezoelectric transformer is now based on schematic and not to scale Figures explained. Show it:

1A im Längsschnitt einen Piezotransformator, der zwei durchgehende Öffnungen aufweist; 1A in longitudinal section a piezotransformer having two through openings;

1B eine Draufsicht auf eine Metallisierungsebene des Piezotransformators gemäß der 1A; 1B a plan view of a metallization of the piezoelectric transformer according to the 1A ;

2A ausschnittsweise einen Piezotransformator mit vier Durchbrüchen; 2A partial, a piezotransformer with four breakthroughs;

2B ausschnittsweise einen ersten Längsschnitt des Piezotransformators gemäß der 2A; 2 B a fragmentary first longitudinal section of the piezotransformer according to the 2A ;

2C ausschnittsweise einen zweiten Längsschnitt des Piezotransformators gemäß der 2A. 2C partially a second longitudinal section of the piezotransformer according to the 2A ,

In 1A ist ein Piezotransformator mit einem Keramikkörper 3 gezeigt, der einen Eingangsteil 5, einen Ausgangsteil 7 und einen zwischen diesen angeordneten Isolierbereich 10 umfasst.In 1A is a piezotransformer with a ceramic body 3 shown an entrance part 5 , an output part 7 and an insulating region disposed therebetween 10 includes.

Der Eingangsteil 5 und der Ausgangsteil 7 sind mittels des Isolierbereichs 10 mechanisch miteinander verkoppelt. Sie sind durch den Isolierbereich elektrisch voneinander isoliert. Ein elektrisches Eingangssignal wird im Eingangsteil des piezoelektrischen Transformators in mechanische Schwingungen des Grundkörpers des Transformators umgewandelt. Aufgrund der mechanischen Kopplung des Eingangsteils und des Ausgangsteils sind beide Teile von der mechanischen Schwingung betroffen. Die Umwandlung der elektrischen Energie in die mechanische Energie erfolgt aufgrund des inversen piezoelektrischen Effekts. Im Ausgangsteil werden die mechanischen Schwingungen aufgrund des direkten piezoelektrischen Effekts zurück in ein elektrisches Ausgangssignal verwandelt. Die Ausgangsspannung kann je nach Transformationsverhältnis des Transformators kleiner oder größer sein als die Eingangsspannung. Die Ein- und Ausgangsspannung können auch gleich groß sein, wobei der Transformator beispielsweise für eine galvanischen Entkopplung von zwei Schaltungskreisen verwendet wird.The entrance part 5 and the output part 7 are by means of the insulating area 10 mechanically coupled with each other. They are electrically insulated from each other by the insulating area. An electrical input signal is converted in the input part of the piezoelectric transformer into mechanical vibrations of the main body of the transformer. Due to the mechanical coupling of the input part and the output part both parts are affected by the mechanical vibration. The conversion of electrical energy into mechanical energy occurs due to the inverse piezoelectric effect. In the output part, the mechanical vibrations are transformed back into an electrical output signal due to the direct piezoelectric effect. Depending on the transformation ratio of the transformer, the output voltage may be lower or higher than the input voltage. The input and output voltage can also be the same size, the transformer is used for example for a galvanic decoupling of two circuits.

Im Körper 3 ist ein erster Durchbruch 1 und ein zweiter Durchbruch 2 ausgebildet. Die Durchbrüche verbinden jeweils zwei gegenüber liegende Stirnflächen des Körpers.In the body 3 is a first breakthrough 1 and a second breakthrough 2 educated. The breakthroughs connect two opposite forehead surfaces of the body.

Der Eingangsteil 5 umfasst erste Innenelektroden 4a und zweite Innenelektroden 4b, die abwechselnd angeordnet sind. Die ersten Innenelektroden 4a sind über eine erste Kontaktschicht 6a leitend miteinander verbunden, die im ersten Durchbruch 1 angeordnet ist. Die zweiten Innenelektroden 4b sind über eine zweite Kontaktschicht 6b leitend miteinander verbunden, die im zweiten Durchbruch 2 angeordnet ist.The entrance part 5 includes first internal electrodes 4a and second internal electrodes 4b which are arranged alternately. The first internal electrodes 4a are over a first contact layer 6a conductively connected with each other in the first breakthrough 1 is arranged. The second internal electrodes 4b are over a second contact layer 6b conductively connected to each other in the second breakthrough 2 is arranged.

Der Ausgangsteil 7 umfasst erste Innenelektroden 8a und zweite Innenelektroden 8b, die abwechselnd angeordnet sind. Die ersten Innenelektroden 8a sind über eine erste Kontaktschicht 9a leitend miteinander verbunden, die im ersten Durchbruch 1 angeordnet ist. Die zweiten Innenelektroden 8b sind über eine zweite Kontaktschicht 9b leitend miteinander verbunden, die im zweiten Durchbruch 2 angeordnet ist.The starting part 7 includes first internal electrodes 8a and second internal electrodes 8b which are arranged alternately. The first internal electrodes 8a are over a first contact layer 9a conductively connected with each other in the first breakthrough 1 is arranged. The second internal electrodes 8b are over a second contact layer 9b conductively connected to each other in the second breakthrough 2 is arranged.

Die Kontaktschichten 6a, 6b, 9a, 9b sind Leiterflächen, die jeweils einen im Eingangsteil bzw. Ausgangsteil angeordneten Bereich der Innenwand des Durchbruchs 1, 2 bedecken. Die Innenelektroden des Piezotransformators sind über die Kontaktschichten 6a, 6b, 9a, 9b elektrisch kontaktierbar.The contact layers 6a . 6b . 9a . 9b are conductor surfaces, each one arranged in the input part or output part of the inner wall of the opening 1 . 2 cover. The internal electrodes of the piezotransformer are above the contact layers 6a . 6b . 9a . 9b electrically contactable.

Um einem elektrischen Überschlag zwischen dem Eingangsteil und dem Ausgangsteil entlang der Oberfläche des jeweiligen Durchbruchs vorzubeugen, ist zumindest ein Bereich des Durchbruchs, der im Isolierbereich 10 angeordnet ist, frei von einer Metallisierung ausgebildet. Um die Durchschlagsfestigkeit des Piezotransformators weiter zu erhöhen, ist in diesem Bereich des Durchbruchs ein elektrisch isolierendes Füllmaterial 11 oder eine Passivierungsschicht 12 vorgesehen. Die Passivierungsschicht 12 überdeckt einen Bereich der jeweiligen Kontaktschicht 6a, 6b, 9a, 9b. Somit wird eine elektrische Kriechstrecke verlängert.In order to prevent an electrical flashover between the input part and the output part along the surface of the respective breakthrough, at least one region of the opening, which is in the insulating region 10 is arranged, formed free of metallization. In order to further increase the dielectric strength of the piezotransformer, an electrically insulating filling material is in this region of the opening 11 or a passivation layer 12 intended. The passivation layer 12 covers a region of the respective contact layer 6a . 6b . 9a . 9b , Thus, an electrical creepage distance is extended.

Die Durchschlagsfestigkeit des Füllmaterials oder der Passivierungsschicht übersteigt vorzugsweise diejenige der piezoelektrischen Schichten. Das Füllmaterial bzw. die Passivierungsschicht kann organische und/oder anorganische Anteile aufweisen.The Dielectric strength of the filler or exceeds the passivation layer preferably that of the piezoelectric layers. The filling material or the passivation layer may be organic and / or inorganic Shares have.

Die Innenelektroden 4a, 4b, 8a, 8b sind im Körper 3 eingebettet. Die Ausgestaltung einer Innenelektrode ist in der 1B für die Innenelektrode 4a erläutert (Schnitt AA). Sie gilt in entsprechender Weise für die Innenelektroden 4b, 8a, 8b.The internal electrodes 4a . 4b . 8a . 8b are in the body 3 embedded. The configuration of an inner electrode is in the 1B for the inner electrode 4a explained (section AA). It applies correspondingly to the internal electrodes 4b . 8a . 8b ,

Die erste Innenelektrode 4a kontaktiert die erste Kontaktschicht 6a, ist aber von der zweiten Kontaktschicht 6b beabstandet. Die erste Innenelektrode 8a kontaktiert die erste Kontaktschicht 9a und ist von der zweiten Kontaktschicht 9b beabstandet. Die zweite Innenelektrode 4b kontaktiert die zweite Kontaktschicht 6b und ist von der ersten Kontaktschicht 6a beabstandet. Die zweite Innenelektrode 8b kontaktiert die zweite Kontaktschicht 9b und ist von der ersten Kontaktschicht 9a beabstandet.The first inner electrode 4a contacts the first contact layer 6a but is from the second contact layer 6b spaced. The first inner electrode 8a contacts the first contact layer 9a and is from the second contact layer 9b spaced. The second inner electrode 4b contacts the second contact layer 6b and is from the first contact layer 6a spaced. The second inner electrode 8b contacts the second contact layer 9b and is from the first contact layer 9a spaced.

Der zweite Durchbruch 2 ist in einer Aussparung 41 der ersten Innenelektrode 4a und einer Aussparung 43 der ersten Innenelektrode 8a angeordnet. Somit ist die zweite Kontaktschicht 6b in der Aussparung 41 der ersten Innenelektrode 4a und in entsprechender Weise die zweite Kontaktschicht 9b in der Aussparung 43 der ersten Innenelektrode 8a angeordnet. Der erste Durchbruch 1 ist in einer Aussparung 42 der zweiten Innenelektrode 4b und einer Aussparung 44 der zweiten Innenelektrode 8b angeordnet. Somit ist die erste Kontaktschicht 6a in der Aussparung 42 der zweiten Innenelektrode 4b und in entsprechender Weise die erste Kontaktschicht 9a in der Aussparung 44 der zweiten Innenelektrode 8b angeordnet.The second breakthrough 2 is in a recess 41 the first inner electrode 4a and a recess 43 the first inner electrode 8a arranged. Thus, the second contact layer 6b in the recess 41 the first inner electrode 4a and in a corresponding manner the second contact layer 9b in the recess 43 the first inner electrode 8a arranged. The first breakthrough 1 is in a recess 42 the second inner electrode 4b and a recess 44 the second inner electrode 8b arranged. Thus, the first contact layer 6a in the recess 42 the second inner electrode 4b and correspondingly, the first contact layer 9a in the recess 44 the second inner electrode 8b arranged.

Die Durchbrüche 1, 2 liegen in der Variante gemäß der 1A, 1B entlang einer Linie, die durch die Mitte des Körpers 3 geht und parallel zu ersten Seitenflächen des Körpers ist. Die Durchbrüche 1, 2 liegen in einer weiteren Variante entlang einer Diagonalen. Im Prinzip ist eine beliebige, darunter auch asymmetrische, Anordnung von Durchbrüchen möglich.The breakthroughs 1 . 2 lie in the variant according to the 1A . 1B along a line passing through the middle of the body 3 goes and is parallel to first side surfaces of the body. The breakthroughs 1 . 2 lie in a further variant along a diagonal. In principle, any, including asymmetric, arrangement of breakthroughs is possible.

In der 1A sind die Transformatorteile mit dem gleichen Abstand zwischen den ersten und zweiten Innenelektroden dargestellt. Dieser Abstand kann aber auch unterschiedlich gewählt sein, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis zu erzielen.In the 1A the transformer parts are shown with the same distance between the first and second internal electrodes. This distance can also be chosen differently in order to achieve a desired transmission ratio.

In den 2A, 2B, 2C ist ein weiterer Piezotransformator gezeigt. Die 2B entspricht dem Schnitt AA und die 2C dem Schnitt BB.In the 2A . 2 B . 2C is shown a further piezotransformer. The 2 B corresponds to the section AA and the 2C the cut BB.

In diesem Fall sind vier Durchbrüche 1, 2, 21, 22 vorgesehen, d. h. für jede Kontaktschicht ein eigener Durchbruch. Die Kontaktschichten 9a, 9b sind dabei in den Durchbrüchen 21 und 22 angeordnet.In this case, there are four breakthroughs 1 . 2 . 21 . 22 provided, ie for each contact layer a separate breakthrough. The contact layers 9a . 9b are in the breakthroughs 21 and 22 arranged.

In diesem Fall ist nur ein im Eingangsteil 5 angeordneter Bereich der Durchbrüche 1, 2 zur Bildung der Kontaktschichten 6a, 6b sowie ein im Ausgangsteil 7 angeordneter Bereich der Durchbrüche 21, 22 zur Bildung der Kontaktschichten 9a, 9b metallisiert.In this case, only one is in the entrance section 5 arranged area of breakthroughs 1 . 2 to form the contact layers 6a . 6b as well as in the starting part 7 arranged area of breakthroughs 21 . 22 to form the contact layers 9a . 9b metallized.

Jede Innenelektrode ist mit der jeweiligen Kontaktschicht von einem der Durchbrüche leitend verbunden. Die anderen Durchbrüche sind in jeweils einer Aussparung 42, 43, 44 dieser Innenelektrode angeordnet. Da die Durchbrüche 21, 22 im Eingangsteil 5 nicht metallisiert sind, kann auf die Aussparungen 43, 44 verzichtet werden.Each inner electrode is conductively connected to the respective contact layer of one of the openings. The other breakthroughs are each in a recess 42 . 43 . 44 arranged this inner electrode. Because the breakthroughs 21 . 22 in the entrance section 5 are not metallized, can on the aussparun gene 43 . 44 be waived.

Die Ausgestaltung des Piezotransformators, insbesondere die Form und die Anzahl der Transformatorelemente, ist auf die in den Figuren vorgestellten Varianten nicht beschränkt.The Embodiment of the piezotransformer, in particular the shape and the number of transformer elements is the same as in the figures presented variants not limited.

Der Körper ist vorzugsweise in Form eines Quaders ausgebildet. Die Stirnflächen des Körpers können rechteckig oder quadratisch sein. Der Körper kann aber auch zylindrisch sein.Of the body is preferably formed in the shape of a cuboid. The end faces of the Body can be rectangular or be square. The body can but also be cylindrical.

11
erster Durchbruchfirst breakthrough
22
zweiter Durchbruchsecond breakthrough
33
Körperbody
4a4a
erste Innenelektrode des Eingangsteilsfirst Inner electrode of the input part
4b4b
zweite Innenelektrode des Eingangsteilssecond Inner electrode of the input part
55
Eingangsteilintroductory
6a6a
erste Kontaktschicht des Eingangsteilsfirst Contact layer of the input part
6b6b
zweite Kontaktschicht des Eingangsteilssecond Contact layer of the input part
77
Ausgangsteiloutput portion
8a8a
erste Innenelektrode des Ausgangsteilsfirst Inner electrode of the output part
8b8b
zweite Innenelektrode des Ausgangsteilssecond Inner electrode of the output part
9a9a
erste Kontaktschicht des Ausgangsteilsfirst Contact layer of the output part
9b9b
zweite Kontaktschicht des Ausgangsteilssecond Contact layer of the output part
1010
Isolierbereichisolation
1111
Füllmaterialfilling material
1212
Passivierungsschichtpassivation
2121
dritter Durchbruchthird breakthrough
2222
vierter Durchbruchfourth breakthrough
41, 42, 43, 4441 42, 43, 44
Aussparung in einer Innenelektrode recess in an inner electrode

Claims (11)

Piezoelektrischer Transformator – mit einem Körper (3), der zwei Funktionsteile (5, 7) und einen Isolierbereich (10) umfasst, der die Funktionsteile (5, 7) mechanisch verbindet, – wobei im Körper (3) ein erster Durchbruch (1) und ein zweiter Durchbruch (2) ausgebildet ist, – wobei der jeweilige Durchbruch (1, 2) beide Funktionsteile (5, 7) und den Isolierbereich (10) durchdringt.Piezoelectric transformer - with one body ( 3 ), the two functional parts ( 5 . 7 ) and an insulating area ( 10 ) comprising the functional parts ( 5 . 7 ) mechanically connects, - being in the body ( 3 ) a first breakthrough ( 1 ) and a second breakthrough ( 2 ), the respective breakthrough ( 1 . 2 ) both functional parts ( 5 . 7 ) and the insulating area ( 10 ) penetrates. Transformator nach Anspruch 1, – wobei die Durchbrüche (1, 2) sich in der Längsrichtung des Körpers (3) erstrecken.Transformer according to claim 1, - wherein the breakthroughs ( 1 . 2 ) in the longitudinal direction of the body ( 3 ). Transformator nach Anspruch 1 oder 2, – wobei der jeweilige Funktionsteil (5, 7) abwechselnd angeordnete erste und zweite Innenelektroden (4a, 4b, 8a, 8b) umfasst, die senkrecht zur Längsrichtung des Körpers (3) ausgerichtet sind.Transformer according to claim 1 or 2, - wherein the respective functional part ( 5 . 7 ) alternately arranged first and second internal electrodes ( 4a . 4b . 8a . 8b ) perpendicular to the longitudinal direction of the body ( 3 ) are aligned. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, – wobei zumindest ein Bereich der Innenfläche des ersten Durchbruchs (1) durch eine erste Kontaktschicht (6a) bedeckt ist, die die ersten Innenelektroden (4a) des ersten Funktionsteils (5) leitend miteinander verbindet, und – wobei zumindest ein Bereich der Innenfläche des zweiten Durchbruchs (2) durch eine zweite Kontaktschicht (6b) bedeckt ist, die die zweiten Innenelektroden (4b) des ersten Funktionsteils (5) leitend miteinander verbindet.Transformer according to one of claims 1 to 3, - wherein at least a portion of the inner surface of the first opening ( 1 ) by a first contact layer ( 6a ) covering the first internal electrodes ( 4a ) of the first functional part ( 5 ) conductively interconnects, and - wherein at least a portion of the inner surface of the second aperture ( 2 ) by a second contact layer ( 6b ) covering the second internal electrodes ( 4b ) of the first functional part ( 5 ) conductively connects with each other. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, – wobei zumindest ein Bereich der Innenfläche des ersten Durchbruchs (1) durch eine dritte Kontaktschicht (9a) bedeckt ist, die die ersten Innenelektroden (8a) des zweiten Funktionsteils (7) leitend verbindet, und – wobei zumindest ein Bereich der Innenfläche des zweiten Durchbruchs (2) durch eine vierte Kontaktschicht (9b) bedeckt ist, die die zweiten Innenelektroden (8b) des zweiten Funktionsteils (7) leitend verbindet.Transformer according to one of claims 1 to 4, - wherein at least a portion of the inner surface of the first opening ( 1 ) by a third contact layer ( 9a ) covering the first internal electrodes ( 8a ) of the second functional part ( 7 ) conductively connects, and - wherein at least a portion of the inner surface of the second aperture ( 2 ) through a fourth contact layer ( 9b ) covering the second internal electrodes ( 8b ) of the second functional part ( 7 ) conductively connects. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, – wobei im Körper ein dritter Durchbruch (21) und ein vierter Durchbruch (22) ausgebildet ist, – wobei zumindest ein Bereich der Innenfläche des dritten Durchbruchs (21) durch eine dritte Kontaktschicht (9a) bedeckt ist, die die ersten Innenelektroden des zweiten Funktionsteils (5) leitend verbindet, und – wobei zumindest ein Bereich der Innenfläche des vierten Durchbruchs (22) durch eine vierte Kontaktschicht (9b) bedeckt ist, die die zweiten Innenelektroden des zweiten Funktionsteils (7) leitend verbindet.Transformer according to one of claims 1 to 4, - wherein in the body a third breakthrough ( 21 ) and a fourth breakthrough ( 22 ) is formed, - wherein at least a portion of the inner surface of the third opening ( 21 ) by a third contact layer ( 9a ) covering the first internal electrodes of the second functional part ( 5 ) conductively connects, and - wherein at least a portion of the inner surface of the fourth aperture ( 22 ) through a fourth contact layer ( 9b ) covering the second internal electrodes of the second functional part ( 7 ) conductively connects. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, – wobei die ersten Innenelektroden (4a, 8a) des jeweiligen Funktionsteils eine Aussparung (41, 43) aufweisen, in der der zweite Durchbruch (2) angeordnet ist, und – wobei die zweiten Innenelektroden (4b, 8b) des jeweiligen Funktionsteils eine Aussparung (42, 44) aufweisen, in der der erste Durchbruch (1) angeordnet ist.Transformer according to one of claims 1 to 6, - wherein the first internal electrodes ( 4a . 8a ) of the respective functional part a recess ( 41 . 43 ) in which the second breakthrough ( 2 ), and - wherein the second internal electrodes ( 4b . 8b ) of the respective functional part a recess ( 42 . 44 ) in which the first breakthrough ( 1 ) is arranged. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, – wobei im jeweiligen Durchbruch (1, 2) ein Füllmaterial (11) oder eine Passivierungsschicht (12) angeordnet ist.Transformer according to one of claims 1 to 7, - wherein in the respective breakthrough ( 1 . 2 ) a filling material ( 11 ) or a passivation layer ( 12 ) is orders. Transformator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, – wobei im jeweiligen Durchbruch (1, 2, 21, 22) ein elektrisches Anschlusselement zur Kontaktierung der Funktionsteile angeordnet ist.Transformer according to one of claims 1 to 8, - wherein in the respective breakthrough ( 1 . 2 . 21 . 22 ) An electrical connection element for contacting the functional parts is arranged. Verfahren zur Herstellung eines Piezotransformators, umfassend die folgenden Schritte: – ein Körper mit zwei Teilkörpern und einem zwischen diesen angeordneten Isolierbereich wird bereitgestellt, wobei die Teilkörper jeweils durch Stapeln von Keramikschichten und Metallschichten bereitgestellt werden, – im Körper werden mindestens zwei Durchbrüche senkrecht zur Schichtausrichtung erzeugt, – der Körper mit den Durchbrüchen wird gesintert.Method for producing a piezotransformer, comprising the following steps: A body with two partial bodies and an insulating region arranged between them is provided, where the part body each provided by stacking ceramic layers and metal layers, - be in the body at least two openings vertically generated for layer alignment, - the body with breakthroughs will sintered. Verfahren nach Anspruch 10, – wobei die Durchbrüche nach dem Sintern erzeugt werden.Method according to claim 10, - in which the breakthroughs be generated after sintering.
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