DE102012020956A1 - Wire structure of piezo element e.g. piezoelectric actuator, has electrical conductive metallic material matrix that is formed on surface contact of piezoactive material and connected with single wires which are laterally spaced apart - Google Patents

Wire structure of piezo element e.g. piezoelectric actuator, has electrical conductive metallic material matrix that is formed on surface contact of piezoactive material and connected with single wires which are laterally spaced apart Download PDF

Info

Publication number
DE102012020956A1
DE102012020956A1 DE201210020956 DE102012020956A DE102012020956A1 DE 102012020956 A1 DE102012020956 A1 DE 102012020956A1 DE 201210020956 DE201210020956 DE 201210020956 DE 102012020956 A DE102012020956 A DE 102012020956A DE 102012020956 A1 DE102012020956 A1 DE 102012020956A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
individual wires
wire
matrix
scrim
metallic material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE201210020956
Other languages
German (de)
Inventor
Ingo Jolk
Gerhard Bürstner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EDELHOFF ADOLF FEINDRAHTWERK
Feindrahtwerk Adolf Edelhoff & Co KG GmbH
Original Assignee
EDELHOFF ADOLF FEINDRAHTWERK
Feindrahtwerk Adolf Edelhoff & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by EDELHOFF ADOLF FEINDRAHTWERK, Feindrahtwerk Adolf Edelhoff & Co KG GmbH filed Critical EDELHOFF ADOLF FEINDRAHTWERK
Priority to DE201210020956 priority Critical patent/DE102012020956A1/en
Publication of DE102012020956A1 publication Critical patent/DE102012020956A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • H10N30/06Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins

Abstract

The wire structure (1) has a matrix (3) of electrically conductive metallic material that is formed on the surface contact of a piezoactive material and connected with the single wires (2) which are laterally spaced apart. The single wire is made of copper covered up with stainless steel. The matrix is made of tin, lead, indium or alloys. Independent claims are included for the following: (1) a manufacturing method for wire structure; (2) a manufacturing method for piezo element; and (3) a piezo element.

Description

Die vorliegend zu Grunde liegende Erfindung betrifft insbesondere ein Drahtgelege für ein Piezoelement, insbesondere einen Piezoaktor, ein Herstellungsverfahren für ein solches Drahtgelege sowie einen korrespondierendes Piezoelement.The present invention underlying in particular relates to a Drahtgelege for a piezoelectric element, in particular a piezoelectric actuator, a manufacturing method for such Drahtgelege and a corresponding piezoelectric element.

Piezoelemente, insbesondere Piezoaktoren, insbesondere aus keramischen Materialien, erfordern zur Signalgenerierung üblicherweise eine Oberflächenmetallisierung, bzw. Kontaktierung. Bisher bekannte Metallisierungen bzw. Kontaktierungen umfassen beispielsweise senkrecht zur Oberfläche des Keramikmaterials angelötete und miteinander elektrisch über Kontaktstifte verbundene Drähte. Beispielhaft wird auf die DE 199 45 933 C1 , die DE 10 2004 005 943 A1 und die DE 10 2005 01 762 A1 verwiesen.Piezo elements, in particular piezoelectric actuators, in particular of ceramic materials, usually require surface metallization or contacting for signal generation. Previously known metallizations or contacts comprise, for example, perpendicular to the surface of the ceramic material soldered and electrically connected to each other via contact pins wires. Exemplary is on the DE 199 45 933 C1 , the DE 10 2004 005 943 A1 and the DE 10 2005 01 762 A1 directed.

Ferner ist es insbesondere aus der DE 10 2004 004 737 A1 bekannt, zur Kontaktierung von piezoaktiven Materialien eine aus leitfähigem Material hergestellte Gewebestruktur verwenden, welche aufgelötet und so mit dem piezoaktiven Material verbunden wird.Furthermore, it is in particular from the DE 10 2004 004 737 A1 It is known to use a fabric structure made of conductive material for contacting piezoactive materials, which is soldered and thus connected to the piezoactive material.

Insbesondere die bekannten Varianten zur Kontaktierung piezoaktiver Materialien von Piezoelementen und Piezoaktoren sind vergleichsweise aufwändig und durchaus verbesserungswürdig, insbesondere im Hinblick auf die Qualität der elektrischen Leitfähigkeit und mechanischen Festigkeit.In particular, the known variants for contacting piezoactive materials of piezoelectric elements and piezoelectric actuators are comparatively complicated and definitely in need of improvement, in particular with regard to the quality of electrical conductivity and mechanical strength.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine Möglichkeit zur Kontaktierung von piezoelektrischen Elementen bereitgestellt werden, welche vergleichsweise einfach und kostengünstig umgesetzt werden kann und mit welcher insbesondere verbesserte mechanische Festigkeiten und/oder eine Leitfähigkeiten erreicht werden können. Ferner sollen unter analogen Gesichtspunkten ein Herstellungsverfahren für ein entsprechendes Gelege sowie ein Piezoelement und ein Herstellungsverfahren dafür bereit gestellt werden.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a possibility for contacting piezoelectric elements should be provided, which can be implemented comparatively easily and inexpensively, and with which, in particular, improved mechanical strengths and / or conductivities can be achieved. Furthermore, a manufacturing method for a corresponding clutch as well as a piezoelectric element and a manufacturing method for it are to be provided under analogous aspects.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere gelöst durch die unabhängigen Ansprüche und Nebenansprüche. Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Unteransprüchen.This object is achieved in particular by the independent claims and additional claims. Embodiments of the invention will become apparent in particular from the dependent claims.

Nach Patentanspruch 1 ist ein Drahtgelege, im Weiteren kurz auch als Gelege bezeichnet, vorgesehen, welches zur Oberflächenkontaktierung eines piezoaktiven Materials ausgebildet ist. Insoweit handelt es sich bei dem Drahtgelege insbesondere um ein Piezodrahtgelege, das speziell dazu ausgebildet ist, elektrisch leitend mit der Oberfläche eines piezoaktiven Materials, insbesondere eines piezoaktiven Grundkörpers eines Piezoelements oder Piezoaktors, verbunden zu werden.According to claim 1, a Drahtgelege, hereinafter also referred to as scrim, provided, which is designed for surface contacting of a piezoactive material. In that regard, the wire support is, in particular, a piezoelectric wire support which is specially designed to be electrically conductively connected to the surface of a piezoactive material, in particular a piezoactive basic body of a piezoelectric element or piezoactuator.

Das Drahtgelege kann in seinen geometrischen Abmessungen insbesondere an Geometrien von Piezoelementen und Grundkörpern derselben und/oder an zu kontaktierende Oberflächen der Piezoelemente angepasst sein. Grundkörper von Piezoelementen können beispielsweise Abmessungen in der Länge von bis zu 30 mm, und in der Breite und Dicke von bis zu bzw. weniger als 5 mm aufweisen. Das Drahtgelege kann dazu korrespondierende Abmessungen aufweisen.In its geometrical dimensions, the wire cladding can be adapted in particular to geometries of piezo elements and basic bodies thereof and / or to surfaces of the piezo elements to be contacted. Base bodies of piezoelectric elements may have, for example, dimensions in the length of up to 30 mm, and in the width and thickness of up to or less than 5 mm. The wire cladding may have corresponding dimensions.

Bei dem piezoaktiven Material kann es sich insbesondere um ein keramisches Material handeln. Insoweit kann das Drahtgelege speziell dazu ausgelegt sein, mit einem keramischen Material elektrisch leitend verbunden zu werden. Es soll bemerkt werden, dass das piezoaktive Material, insbesondere in Form eines Grundkörpers, zusammen mit der hier vorgeschlagenen Oberflächenkontaktierung, d. h. dem Drahtgelege, generell ein Piezoelement, insbesondere einen Piezoaktor, ausbilden können. Bevorzugt ist das piezoaktive Material ein in verschiedene geometrische Formen und Größen im Wesentlichen frei konfektionierbares Material, so dass das piezoaktive Material insbesondere in Form eines mechanisch festen Grundkörpers in unterschiedlichen Geometrien und Formen hergestellt werden kann.The piezoactive material may in particular be a ceramic material. In that regard, the wire cladding may be specially designed to be electrically conductively connected to a ceramic material. It should be noted that the piezoactive material, in particular in the form of a base body, together with the surface contacting proposed herein, d. H. the Drahtgelege, generally a piezoelectric element, in particular a piezoelectric actuator, can form. Preferably, the piezoactive material is a substantially freely configurable in different geometric shapes and sizes material, so that the piezoactive material can be made in particular in the form of a mechanically solid body in different geometries and shapes.

Das erfindungsgemäße Drahtgelege umfasst mehrere, zumindest jedoch zwei, Einzeldrähte. Die Einzeldrähte des Drahtgeleges sind lateral voneinander beabstandet. Unter dem Begriff lateral soll hier insbesondere eine quer, insbesondere senkrecht, zur Längsrichtung der Einzeldrähte verlaufende Richtung verstanden werden.The wire scrim according to the invention comprises a plurality, but at least two, individual wires. The individual wires of the wire mesh are laterally spaced from each other. The term lateral is to be understood here in particular as meaning a direction running transversely, in particular perpendicularly, to the longitudinal direction of the individual wires.

Bevorzugt sind die Einzeldrähte parallel zueinander, weiter bevorzugt in koplanarer Anordnung zueinander, ausgerichtet bzw. angeordnet. Dabei können insbesondere die Längsachsen bzw. Längsrichtungen der Einzeldrähte im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen oder ausgerichtet sein. Im Wesentlichen parallel zueinander soll insbesondere bedeuten, dass benachbarte Einzeldrähte über deren Länge im Wesentlichen konstant voneinander beabstandet sind. Der Begriff „im Wesentlich” soll in den vorgenannten Zusammenhängen bedeuten, dass Abweichungen in der Parallelität und/oder in den Abständen im Rahmen fertigungsbedingter Schwankungen liegen.Preferably, the individual wires are parallel to each other, more preferably in a coplanar arrangement to each other, aligned or arranged. In particular, the longitudinal axes or longitudinal directions of the individual wires can run or be aligned substantially parallel to one another. In particular, parallel to one another, in particular, should mean that adjacent individual wires are substantially constantly spaced from each other over their length. The term "substantially" is intended to mean in the above-mentioned contexts that deviations in the parallelism and / or in the intervals in the context of production-related fluctuations.

Bei einer koplanaren Anordnung der Einzeldrähte können insbesondere ebene und flache Gelege mit vorteilhaften geringen Bauhöhen erreicht werden.In a coplanar arrangement of the individual wires in particular flat and flat scrim can be achieved with advantageous low heights.

Wenn mehr als zwei Einzeldrähte vorhanden sind, bzw. zu einem Gelege verbunden sind, können die Abstände jeweils benachbarter Einzeldrähte im Wesentlichen gleich groß sein. Mit anderen Worten können die Abstände zwischen beliebigen, jedoch benachbarten Einzeldrähten im Gelege etwa gleich groß sein. Ein entsprechend der vorgenannten Variante ausgebildetes Gelege umfasst mithin parallel zueinander ausgerichtete und äquidistant angeordnete Einzeldrähte bzw. einen Verbund aus entsprechend angeordneten Einzeldrähten. If more than two individual wires are present, or are connected to a contexture, the distances of each adjacent individual wires can be substantially equal. In other words, the distances between any but adjacent individual wires in the context of approximately the same size. A scrim designed in accordance with the aforementioned variant thus comprises individual wires aligned parallel to one another and equidistantly or a composite of correspondingly arranged individual wires.

Es sei angemerkt, dass die Abstände zwischen verschiedenen benachbarten Einzeldrähten auch variieren und/oder voneinander verschieden sein können. Generell ist es möglich, die Dichte an Einzeldrähten in lateraler Richtung zu variieren, wodurch insbesondere Leitfähigkeit und/oder Zugfestigkeit des Geleges in flexibler Weise variiert bzw. eingestellt werden kann/können.It should be noted that the distances between different adjacent individual wires may also vary and / or be different from each other. In general, it is possible to vary the density of individual wires in the lateral direction, whereby in particular the conductivity and / or tensile strength of the fabric can be varied or set in a flexible manner.

Die Einzeldrähte sind durch eine Matrix aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere einem Lotmaterials, elektrisch leitfähig miteinander verbunden. Vorzugsweise weisen die Einzeldrähte keinerlei Isolierungen auf. Jedoch sollten die Einzeldrähte zumindest im Bereich der Matrix, mindestens jedoch in einem Teilbereich der Matrix in Längsrichtung der Einzeldrähte, keine Isolierungen aufweisen, d. h. frei von Isolierungen sein. So ergibt sich insbesondere ein elektrisch leitfähiger Verbund der Einzeldrähte, in welchem insbesondere die Einzeldrähte in den metallischen Werkstoff, d. h. die Matrix eingebettet sein können.The individual wires are connected by a matrix of a metallic material, in particular a solder material, electrically conductive with each other. Preferably, the individual wires have no insulation. However, the individual wires should have no insulation, at least in the region of the matrix, but at least in a partial region of the matrix in the longitudinal direction of the individual wires. H. be free of insulation. This results in particular in an electrically conductive composite of the individual wires, in which in particular the individual wires in the metallic material, d. H. the matrix can be embedded.

Der Begriff Matrix ist insbesondere als Grundmasse zu verstehen, welche die Einzeldrähte elektrisch leitend miteinander verbindet, vorzugsweise ohne dass sich die Einzeldrähte berühren, und in welche die Einzeldrähte, bevorzugt vollständig, eingebettet sind. Die Matrix kann insoweit als eine die Einzeldrähte einhüllende und elektrisch leitfähig miteinander verbindende Füll- und Verbundmasse bezeichnet werden. Die Matrix ermöglicht einerseits eine einfache Herstellung des Geleges, indem die Einzeldrähte in einfacher Weise miteinander verbunden werden können. Andererseits ermöglicht die Matrix eine einfache elektrische Kontaktierung des Geleges mit einem Grundkörper eines Piezoelements. Beide Vorteile können insbesondere mit einer ein Lotmaterial umfassenden oder aus einem Lotmaterial bestehenden Matrix erreicht werden. Hier kann in einfacher Weise sowohl die Einbettung der einzelnen Einzeldrähte in die Matrix, d. h. die Verbindung der Einzeldrähte durch die Matrix, als auch die Verbindung des Geleges mit dem Grundkörper durch Aufschmelzen, Verflüssigung und/oder Teilverflüssigung des Lotmaterials erfolgen.The term matrix is to be understood in particular as a matrix which connects the individual wires in an electrically conductive manner, preferably without touching the individual wires, and in which the individual wires are preferably completely embedded. In that regard, the matrix can be referred to as a filling compound and compound mass enveloping the individual wires and connecting them to one another in an electrically conductive manner. On the one hand, the matrix makes it possible to produce the fabric simply by allowing the individual wires to be connected to one another in a simple manner. On the other hand, the matrix allows a simple electrical contacting of the fabric with a base body of a piezoelectric element. Both advantages can be achieved, in particular, with a matrix comprising a solder material or consisting of a solder material. Here, both the embedding of the individual individual wires in the matrix, d. H. the connection of the individual wires through the matrix, as well as the connection of the Geleges with the body by melting, liquefaction and / or partial liquefaction of the solder material done.

Der Begriff Gelege ist insbesondere so zu verstehen, dass die Einzeldrähte als solche bezüglich der gegenseitigen Anordnung frei und im Wesentlichen unabhängig voneinander positioniert sind. Das unterscheidet das Gelege von gewebten und nicht gewebten Anordnungen, welche eine gegenseitige Verflechtung und/oder Verkettung und damit eine abhängige Positionierung aufweisen.The term clutch is to be understood in particular as meaning that the individual wires as such are freely and substantially independently positioned with respect to the mutual arrangement. This distinguishes the context of woven and non-woven arrangements, which have a mutual entanglement and / or concatenation and thus a dependent positioning.

Wie unter anderen bereits erwähnt wurde, ist bei dem gemäß Patentanspruch 1 vorgeschlagenen Drahtgelege insbesondere von Vorteil dass es vergleichsweise einfach, und auch kostengünstig, hergestellt werden kann. Des Weiteren ist die Kontaktierung bzw. elektrische Anbindung des Geleges an das piezoaktive Material, insbesondere einem keramischen Material, d. h. einer Piezo-Keramik, vergleichsweise einfach, und dennoch ausreichend fest und stabil.As has already been mentioned among others, it is particularly advantageous in the case of the wire scrim as proposed in claim 1 that it can be produced comparatively easily, and also cost-effectively. Furthermore, the contacting or electrical connection of the fabric to the piezoactive material, in particular a ceramic material, d. H. a piezo ceramic, comparatively simple, yet sufficiently strong and stable.

Der besondere Vorteil des vorgeschlagenen Geleges kann insbesondere im Aufbau gesehen werden, wobei die zum Abgriff elektrischer Signale vorgesehenen Einzeldrähte sowohl zur mechanischen als auch zur elektrischen Vernetzung bzw. zu deren Anordnung in einem elektrisch und mechanisch stabilen Verbund, mit dem metallischen Werkstoff der Matrix verbunden, insbesondere eingebettet sind. Mit diesem Aufbau kann die Anbindung der Einzeldrähte an das piezoaktive Material, beispielsweise an einen piezoaktiven Grundkörper eines Piezoelements, deutlich vereinfacht werden. Eine Verbindung des Geleges mit dem Grundkörper eines Piezoelements kann beispielsweise so erfolgen, dass das Gelege auf den Grundkörper aufgelegt wird, und die metallische Matrix auf- oder angeschmolzen wird, so dass dieses mit dem Grundkörper eine elektrisch leitende stoffschlüssige Verbindung ausbildet.The particular advantage of the proposed Geleges can be seen in particular in the structure, which provided for tapping electrical signals individual wires for both mechanical and electrical networking or their arrangement in an electrically and mechanically stable composite, connected to the metallic material of the matrix, embedded in particular. With this construction, the connection of the individual wires to the piezoactive material, for example to a piezoactive main body of a piezoelectric element, can be significantly simplified. A connection of the Geleges with the main body of a piezoelectric element, for example, carried out so that the scrim is placed on the body, and the metallic matrix is melted up or down, so that it forms an electrically conductive cohesive connection with the base body.

Ein weiterer Vorteil liegt in der vergleichsweise hohen Flexibilität bezüglich relevanter Parameter wie Leitfähigkeit und/oder (Längs-)Zugfestigkeit. Die Leitfähigkeit und/oder Zugfestigkeit kann unter anderem beispielsweise durch die Anzahl an Einzeldrähten variiert werden. Darüber hinaus ist das erfindungsgemäß vorgeschlagene Gelege insbesondere auf Grund des Aufbaus in Größe und Ausdehnung in einfacher Weise skalierbar. Konkret können das Gelege in einfacher Weise und ohne wesentlichen Aufwand in unterschiedlichen Größen und Abmessungen, insbesondere unterschiedlichen Längen und Breiten, hergestellt werden. In diesem Zusammenhang ist als ein weiterer Vorteil zu nennen, dass das vorgeschlagene Gelege zunächst als ein die Einzeldrähte und die Matrix umfassendes Band, insbesondere als kontinuierliches Gelege-Band hergestellt werden kann. Das Gelege-Band kann im Herstellungsprozess eines Piezoelements, insbesondere Piezoaktors, als ein Vorprodukt aufgefasst werden, das Transport Lagerung und Weiterverarbeitung auf bzw. von Rolle oder Spule ermöglicht. Insbesondere kann ein einzelnes Gelege direkt von der Rolle auf das piezoaktive Material gelötet werden. Abgesehen davon ist eine Konfektionierung von Gelegen aus dem Band in einfacher Weise möglich.Another advantage lies in the comparatively high flexibility with regard to relevant parameters such as conductivity and / or (longitudinal) tensile strength. The conductivity and / or tensile strength can be varied, inter alia, for example, by the number of individual wires. In addition, the clutch proposed according to the invention is scalable in a simple manner, in particular owing to the construction in terms of size and extent. Specifically, the scrim can be produced in a simple manner and without significant effort in different sizes and dimensions, in particular different lengths and widths. In this connection, it should be mentioned as a further advantage that the proposed scrim can first be produced as a band comprising the individual wires and the matrix, in particular as a continuous scrim tape. The scrim band can be considered as a precursor in the manufacturing process of a piezoelectric element, in particular piezoelectric actuator, the transport storage and further processing or by roll or spool. In particular, a single scrim may be soldered directly from the roll to the piezoactive material. Apart from that, it is easily possible to assemble loops from the band.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schmelztemperatur des metallischen Werkstoffs derart geringer als die Schmelztemperatur der Einzeldrähte, bzw. der Materialien der Einzeldrähte ist, dass der metallische Werkstoff gesondert von den Einzeldrähten aufschmelzbar ist. Das ermöglicht insbesondere ein vergleichsweise einfaches Kontaktierungsverfahren. Beispielsweise ist es möglich, das Gelege auf das jeweilige piezoaktive Material aufzulegen und unter Beaufschlagung des Werkstoffs mit Wärmeenergie, insbesondere unter Auf- oder Anschmelzen lediglich des metallischen Werkstoffs, mit dem piezoaktiven Material zu verbinden. Eine temperaturbedingte Beeinträchtigung der Einzeldrähte kann auf Grund der wie gefordert geringeren Schmelztemperatur des metallischen Werkstoffs, insbesondere eines Lotmaterials, vermieden werden. Durch Aufschmelzen des metallischen Werkstoffs kann dieser insbesondere mit piezoaktiven, keramischen Materialien, die üblicherweise eine vergleichsweise hohe Oberflächenrauhigkeit und/oder -porosität aufweisen, zufriedenstellende mechanische sowie elektrische Verbindungen eingehen.In one embodiment of the invention, it is provided that the melting temperature of the metallic material is so lower than the melting temperature of the individual wires, or the materials of the individual wires, that the metallic material can be melted separately from the individual wires. This allows in particular a comparatively simple contacting method. For example, it is possible to apply the scrim to the respective piezoactive material and to connect with the piezoactive material while subjecting the material to thermal energy, in particular by melting or melting only the metallic material. A temperature-induced impairment of the individual wires can be avoided due to the lower melting temperature of the metallic material, in particular a solder material, as required. By melting the metallic material, it can enter into satisfactory mechanical and electrical connections, in particular with piezoactive, ceramic materials, which usually have a comparatively high surface roughness and / or porosity.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest einer der Einzeldrähte eine Zugfestigkeit von zumindest 1000 N/mm2 aufweist, wobei die Zugfestigkeit bevorzugt im Bereich von 1300 N/mm2 bis 1700 N/mm2 liegt Solche Eigenschaften der Einzeldrähte haben sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, um dem Ausdehnungsverhalten und strukturellen Veränderungen, insbesondere Versprödungen, des piezoaktiven Materials, welches beispielsweise als piezokeramischer Körper vorliegen kann, standhalten zu können.According to one embodiment of the invention, it is provided that at least one of the individual wires has a tensile strength of at least 1000 N / mm 2 , wherein the tensile strength is preferably in the range of 1300 N / mm 2 to 1700 N / mm 2 Such properties of the individual wires have in particular proved to be advantageous in order to withstand the expansion behavior and structural changes, in particular embrittlement, of the piezoactive material, which may be present, for example, as a piezoceramic body.

Nach einer weiteren Ausgestaltung, mit welcher insbesondere die vorgenannten Zugfestigkeiten erreicht werden können, ist vorgesehen, dass zumindest einer, bzw. eine Teilmenge, der Einzeldrähte aus einem Material vergleichsweise hoher Zugfestigkeit hergestellt ist. Ein solcher Draht kann insbesondere aus Stahl oder Edelstahl hergestellt sein. Möglich sind auch Verbunddrähte, welche eine Seele aus Stahl oder Edelstahl umfassen. Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit können Verbunddrähte mit einer Seele aus einem Material vergleichsweise hoher Zugfestigkeit mit einem Material vergleichsweise hoher Leitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer oder einer Kupferlegierung, ummantelt sein.According to a further embodiment, with which in particular the aforementioned tensile strengths can be achieved, it is provided that at least one, or a subset, of the individual wires is made of a material of comparatively high tensile strength. Such a wire may in particular be made of steel or stainless steel. Also possible composite wires, which include a soul of steel or stainless steel. To improve the electrical conductivity composite wires can be coated with a core of a material of relatively high tensile strength with a material of relatively high conductivity, such as copper or a copper alloy.

Bevorzugt ist die Seele aus einem Edelstahlmaterial hergestellt, und die Ummantelung ist bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt.Preferably, the core is made of a stainless steel material, and the jacket is preferably made of copper or a copper alloy.

In einer Ausgestaltung, bei welcher beispielsweise einige der Einzeldrähte als Verbunddrähte ausgeführt sind, kann eine gewisse Menge an Einzeldrähten aus Kupfer, insbesondere Reinkupfer oder Kupferlegierungen, vorgesehen sein. Solche Einzeldrähte weisen besonders vorteilhafte, vergleichsweise hohe elektrische Leitfähigkeiten auf. Bevorzugt ist die Anzahl an mechanisch stabileren Einzeldrähten, insbesondere Verbunddrähten und/oder Einzeldrähten aus Stahl oder Edelstahl, derart gewählt, dass mit dem Gelege die für das Ausdehnungsverhalten des piezoaktiven Materials erforderliche mechanische Zugstabilität und (Längs-)Zugfestigkeit eingehalten werden können.In an embodiment in which, for example, some of the individual wires are designed as composite wires, a certain amount of individual wires made of copper, in particular pure copper or copper alloys, may be provided. Such individual wires have particularly advantageous, comparatively high electrical conductivities. Preferably, the number of mechanically stable individual wires, in particular composite wires and / or individual wires made of steel or stainless steel, selected such that with the scrim the required for the expansion behavior of the piezoactive material mechanical tensile strength and (longitudinal) tensile strength can be met.

Für das Gelege können, wie sich insbesondere aus den obigen Ausführungen ergibt, im Wesentlichen beliebige Kombinationen aus Einzeldrähten mit vergleichsweise hoher Leitfähigkeit und Einzeldrähten mit vergleichsweise hoher (Längs-)Zugfestigkeit verwendet werden. Im Unterschied zum Stand der Technik können auf diese Weise, d. h. auf Grund der Möglichkeit zur heterogenen Kombination entsprechender Einzeldrähte, die Leitfähigkeit und (Längs-)Zugfestigkeit des Geleges in einem weiten Bereich und in vergleichsweise einfacher Weise variiert und an jeweilige Anforderungen angepasst werden.For the clutch, essentially any combination of individual wires with comparatively high conductivity and individual wires with comparatively high (longitudinal) tensile strength can be used, as is apparent in particular from the above statements. Unlike the prior art, in this way, d. H. due to the possibility of heterogeneous combination of corresponding individual wires, the conductivity and (longitudinal) tensile strength of the fabric varies in a wide range and in a relatively simple manner and adapted to respective requirements.

Nach einer Variante weist zumindest einer der Einzeldrähte eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest 30% bis zumindest 35% IACS auf. Unter der Abkürzung IACS ist der ”International Annealed Copper Standard” zu verstehen. Insbesondere bei keramischen Piezoelementen bzw. -aktoren haben sich die erwähnten Leitfähigkeiten als ausreichend erwiesen. Mit den genannten Leitfähigkeiten, insbesondere im Bereich von 30% bis 35%, oder ähnlichen Bereichen, kommen Materialien oder Materialkombinationen für die Einzeldrähte in Betracht, die neben einer zufriedenstellenden Leitfähigkeit auch eine zufriedenstellende mechanische Stabilität, insbesondere Zugfestigkeit, aufweisen. Wegen der Zugfestigkeit wird auf die Ausführungen weiter oben, insbesondere betreffend Verbunddrähte, verwiesen.According to one variant, at least one of the individual wires has an electrical conductivity of at least 30% to at least 35% IACS. The abbreviation IACS means the "International Annealed Copper Standard". Especially with ceramic piezo elements or actuators, the mentioned conductivities have been found to be sufficient. With the aforementioned conductivities, in particular in the range of 30% to 35%, or similar ranges, materials or combinations of materials for the individual wires come into consideration, in addition to a satisfactory conductivity and a satisfactory mechanical stability, in particular tensile strength. Because of the tensile strength, reference is made to the statements above, in particular concerning composite wires.

Nach einer weiteren Variante liegt der Durchmesser des Einzeldrahts im Bereich zwischen 30 μm und 1 mm, bevorzugt zwischen 30 μm und 80 μm, weiter bevorzugt bei etwa 60 μm. Einzeldrähte mit den genannten Abmessungen haben sich insbesondere für Piezoelemente und -aktoren, insbesondere aus keramischen Materialien, als vorteilhaft und auch ausreichend erwiesen. Insbesondere können vergleichsweise geringe Bauhöhen bei dennoch ausreichender elektrischer Leitfähigkeit und (Längs)Zugfestigkeit erreicht werden. Hingewiesen wird in diesem Zusammenhang, dass die Gesamtdicke des Geleges unter anderem durch die Dicke der Einzeldrähte eingestellt bzw. variiert werden kann. Bei Verringerung der Gesamtdicke des Geleges, sprich bei Reduktion der Dicke der Drähte kann eine damit unter Umständen einhergehende Reduktion der (Längs-)Zugfestigkeit der Einzeldrähte dadurch ausgeglichen werden, dass die Anzahl an Einzeldrähten im Gelege erhöht wird. Entsprechend kann eine durch die Wahl dünnerer Einzeldrähte möglicherweise verursachte Reduktion der elektrischen Leitfähigkeit durch die Erhöhung der Anzahl an Einzeldrähten ausgeglichen werden.According to a further variant, the diameter of the single wire is in the range between 30 .mu.m and 1 mm, preferably between 30 .mu.m and 80 .mu.m, more preferably at about 60 .mu.m. Single wires with the dimensions mentioned have proven to be advantageous and also sufficient in particular for piezo elements and actuators, in particular made of ceramic materials. In particular, comparatively low overall heights can be achieved while still having sufficient electrical conductivity and (longitudinal) tensile strength. It is pointed out in this context that the total thickness of the Geleges can be adjusted or varied, inter alia, by the thickness of the individual wires. By reducing the overall thickness of the fabric, ie reducing the thickness of the wires, a reduction in the (longitudinal) tensile strength of the individual wires possibly accompanied thereby can be compensated for by increasing the number of individual wires in the fabric. Accordingly, a reduction in electrical conductivity possibly caused by the choice of thinner individual wires can be compensated for by increasing the number of individual wires.

Nach einer weiteren Ausgestaltung des Geleges weist die Matrix eine, insbesondere mittlere, Schichtstärke bzw. Schichtdicke im Bereich zwischen 1 μm bis 50 μm, bevorzugt 5 μm–25 μm, weiter bevorzugt von etwa 20 μm auf. Die Schichtdicke bzw. Schichtstärke ist dabei insbesondere als die in Normalenrichtung des Geleges gemessene Dicke des metallischen Werkstoffs der Matrix zu verstehen. Sofern die Drähte in der Matrix eingebettet sind, kann sich die Schichtdicke insbesondere auf die in Normalenrichtung gemessene Dicke des über bzw. auf den Drähten befindlichen metallischen Materials und/oder auf die in Normalenrichtung gemessene Dicke des metallischen Materials zwischen zwei Einzeldrähten beziehen. Sofern die Einzeldrähte vollständig in der Matrix eingebettet sind bezieht sich die Schichtstärke bevorzugt auf die in Normalenrichtung des Geleges und radial zum Einzeldraht gemessene Dicke des metallischen Materials. Die angegebenen Schichtstärken haben sich insbesondere für die Kontaktierung, insbesondere Verlötung, des Geleges mit dem piezoaktiven Material, insbesondere einer Piezokeramik, als geeignet und auch ausreichend erwiesen. Mit den angegebenen Schichtstärken kann eine Verbindung der beispielsweise zum Signalabgriff vorgesehenen Einzeldrähte mit dem piezoaktiven Material erreicht werden, welche die Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit erfüllt.According to a further embodiment of the invention, the matrix has a, in particular average, layer thickness or layer thickness in the range between 1 μm to 50 μm, preferably 5 μm-25 μm, more preferably about 20 μm. The layer thickness or layer thickness is to be understood in particular as the thickness of the metallic material of the matrix measured in the normal direction of the gel. If the wires are embedded in the matrix, the layer thickness may relate in particular to the thickness measured in the normal direction of the metallic material located above or on the wires and / or to the thickness of the metallic material measured in the normal direction between two individual wires. If the individual wires are completely embedded in the matrix, the layer thickness preferably refers to the thickness of the metallic material measured in the normal direction of the layer and radially to the individual wire. The stated layer thicknesses have proved to be suitable and also sufficient in particular for the contacting, in particular soldering, of the joint with the piezoactive material, in particular a piezoceramic. With the specified layer thicknesses, a connection of the individual wires provided, for example, to the signal pick-off can be achieved with the piezoactive material, which meets the requirements for electrical conductivity and mechanical strength.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Matrix, genauer das metallische Material, im Wesentlichen aus einem Lotmaterial, insbesondere aus Zinn oder einer Zinnlegierung, besteht oder dass die Matrix ein Lotmaterial wie Zinn, Blei, Indium und/oder Legierungen derselben, oder ein ähnliches Material, insbesondere als wesentliche Komponente, beispielsweise in einem Anteil von zumindest 60 Gew.-%, umfasst.In one embodiment, it is provided that the matrix, more precisely the metallic material, essentially consists of a solder material, in particular of tin or a tin alloy, or that the matrix is a solder material such as tin, lead, indium and / or alloys thereof, or the like Material, in particular as an essential component, for example in a proportion of at least 60 wt .-% comprises.

Bei einer Ausgestaltung des Drahtgeleges beträgt ein gegenseitiger Abstand der Drähte das bis zu 1,5-fache des jeweiligen Drahtdurchmessers bzw. der jeweiligen Drahtdurchmesser oder eines Mittelwerts derselben. Über den Gegenseitigen Abstand, der insbesondere verknüpft ist mit der Dichte der Drähte in der Matrix die können insbesondere die (Längs-)Zugfestigkeit des Geleges und die Flächendichte der Einzeldrähte und damit verbunden die elektrische Kontaktdichte zwischen Gelege und piezoaktivem Material eingestellt werden. Auch können die Zuverlässigkeit der elektrischen Kontaktierung und die Ausfallsicherheit durch die Drahtdichte beeinflusst werden, denn mit steigender Flächendichte an Einzeldrähten wird es wahrscheinlicher, dass ein, beispielsweise durch Bruch oder Riss eines einzelnen Einzeldrahts verursachter, Defekt durch benachbarte Einzeldrähte abgefangen werden kann. Die oben genannten gegenseitigen Abstände haben sich insbesondere bewährt für piezokeramische Materialien.In an embodiment of the wire mesh, a mutual spacing of the wires is up to 1.5 times the respective wire diameter or the respective wire diameter or an average value of the same. On the mutual distance, which is particularly associated with the density of the wires in the matrix, in particular the (longitudinal) tensile strength of the fabric and the surface density of the individual wires and thus the electrical contact density between scrim and piezoactive material can be adjusted. The reliability of the electrical contact and the reliability can be influenced by the wire density, because with increasing surface density of individual wires, it is more likely that a, caused for example by breakage or crack of a single single wire, defect can be intercepted by adjacent individual wires. The abovementioned mutual distances have proven particularly useful for piezoceramic materials.

Insgesamt ergibt sich insbesondere aus den obigen Ausführungen, dass das vorgeschlagene Drahtgelege einfach und kostengünstig herstellbar ist und eine vereinfachte und kostengünstige Herstellung von Piezoelementen ermöglicht. Neben den herstellungsseitigen Vorteilen ist das vorgeschlagene Gelege im Aufbau flexibel und skalierbar, insbesondere im Hinblick auf Abmessungen, Leitfähigkeit, (Längs-)Zugfestigkeit und Bauhöhe.Overall, it results in particular from the above statements that the proposed Drahtgelege is simple and inexpensive to produce and allows a simplified and cost-effective production of piezoelectric elements. In addition to the manufacturing advantages, the proposed clutch is flexible in structure and scalable, especially in terms of dimensions, conductivity, (longitudinal) tensile strength and height.

Patentanspruch 12 ist auf eine Verwendung des Drahtgeleges gerichtet, wobei das Drahtgelege wie oben beschrieben, einschließlich der genannten Ausgestaltungen und Varianten, ausgebildet sein kann. Patentanspruch 12 ist auf die Verwendung des Drahtgeleges zur Herstellung einer elektrischen Oberflächenkontaktierung eines piezoaktiven Materials, insbesondere eines Piezoelements oder -aktors, gerichtet. Das Drahtgelege umfasst, wie oben beschrieben, mehrere durch eine Matrix eines metallischen Werkstoffs elektrisch leitfähig miteinander verbundene Einzeldrähte. Bei der vorgeschlagenen Verwendung des Drahtgeleges ist das Drahtgelege durch eine, insbesondere durch Wärmebeaufschlagung des metallischen Werkstoffs der Matrix hervorgerufene, leitfähig stoffschlüssige Verbindung mit dem piezoaktiven Material verbunden. Bei der leitfähig stoffschlüssigen Verbindung handelt es sich bevorzugt um eine Lötverbindung, wobei in diesem Fall insbesondere der metallische Werkstoff der Matrix als Lotmaterial dient.Claim 12 is directed to use of the wire mesh, wherein the wire mesh may be formed as described above, including the mentioned embodiments and variants. Claim 12 is directed to the use of the wire mesh for producing an electrical surface contacting of a piezoactive material, in particular a piezoelectric element or actuator. The wire cladding comprises, as described above, a plurality of individual wires electrically conductively interconnected by a matrix of a metallic material. In the proposed use of the Drahtgelege the Drahtgelege is connected by a, in particular by heat application of the metallic material of the matrix caused, conductive cohesive connection with the piezoactive material. The conductive cohesive connection is preferably a solder joint, in which case in particular the metallic material of the matrix serves as the solder material.

Eine Wärmebeaufschlagung des metallischen Werkstoffs, bei welchem es sich bevorzugt um ein Lotmaterial handelt, erfolgt bevorzugt derart, dass das zwar der metallische Werkstoff auf- oder angeschmolzen wird, nicht jedoch die Einzeldrähte. Davon abgesehen sollte die Wärmebeaufschlagung derart ausgelegt sein, dass das piezoaktive Material, insbesondere die Funktionsfähigkeit des piezoaktiven Materials, zumindest nicht maßgeblich beeinträchtigt wird.A heat application of the metallic material, which is preferably a solder material, preferably takes place in such a way that, although the metallic material is melted or fused on, but not the individual wires. Apart from that, the application of heat should be designed such that the piezoactive material, in particular the functionality of the piezoactive material, is at least not substantially impaired.

Mit Wärmebeaufschlagung des metallischen Werkstoffs, beispielsweise mit Aufschmelzen desselben, kann sich dieses mit der Oberfläche des piezoaktiven Materials verbinden, so dass die Einzeldrähte mit dem keramischen Material elektrisch leitend verbunden sind bzw. verbunden werden. Über die Matrix sind die Einzeldrähte elektrisch leitend miteinander verbunden und können beispielsweise zum Signalabgriff verwendet werden.With heat exposure of the metallic material, for example, with melting the same, this can connect to the surface of the piezoactive material, so that the individual wires are electrically connected or connected to the ceramic material. About the matrix, the individual wires are electrically connected to each other and can be used for example for signal pickup.

Wegen Vorteilen und vorteilhaften Wirkungen der Verwendung des Drahtgeleges wird auf obige Ausführungen verwiesen. Unter anderem können bei Verwendung des Geleges vergleichsweise geringe Bauhöhen, ausfallsichere und zuverlässige Kontaktierungen, vergleichsweise hohe Leitfähigkeiten, sowie Vorteile bei der Herstellung und Kontaktierung erreicht werden.Because of advantages and advantageous effects of using the wire mesh reference is made to the above statements. Among other things, comparatively low overall heights, fail-safe and reliable contacts, comparatively high conductivities, as well as advantages in the production and contacting can be achieved when using the Geleges.

Patentanspruch 13 ist auf ein Verfahren zur Herstellung eines Drahtgeleges gerichtet, wobei das Drahtgelege insbesondere entsprechend den obigen Ausgestaltungen und Varianten ausgebildet sein kann.Claim 13 is directed to a method for producing a wire mesh, wherein the wire cladding may be formed in particular according to the above embodiments and variants.

Bei dem Herstellungsverfahren werden zunächst mehrere Einzeldrähte bereitgestellt, wobei die Einzeldrähte entsprechend eines vorgegebenen Musters und, insbesondere lateral, voneinander beanstandet angeordnet und ausgerichtet sind bzw. werden. Insbesondere können die Einzeldrähte parallel zueinander, und bevorzugt koplanar zueinander, angeordnet und ausgerichtet sein bzw. werden. Abweichend von einer koplanaren und/oder parallelen Ausrichtung bzw. Anordnung kommen auch andere, insbesondere lineare, gekrümmte, mäanderartige, uniplanare, multiplanare usw., Drahtanordnungen und Drahtverläufe, insbesondere mit zumindest paarweise parallel verlaufenden Einzeldrähten, in Frage. Unter einer uniplanaren Anordnung soll verstanden werden, dass die Einzeldrähte im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind, während unter einer multiplanaren Anordnung verstanden werden soll, dass die Einzeldrähte in, beispielsweise 2 oder mehreren, unterschiedlichen, insbesondere parallelen, bzw. disjunkten, Ebenen angeordnet sind.In the manufacturing method, a plurality of individual wires are initially provided, wherein the individual wires are arranged and aligned in accordance with a predetermined pattern and, in particular laterally, from one another. In particular, the individual wires can be arranged and aligned parallel to one another and preferably coplanar with one another. Deviating from a coplanar and / or parallel alignment or arrangement, other, in particular linear, curved, meandering, uniplanar, multiplanar, etc., wire arrangements and wire courses, in particular with at least pairwise parallel individual wires, come into question. A uniplanar arrangement should be understood to mean that the individual wires are arranged essentially in a common plane, while a multiplanar arrangement is to be understood as meaning that the individual wires are arranged in, for example, two or more, different, in particular parallel, or disjoint, planes are.

Nach Bereitstellen der Einzeldrähte werden zumindest die Einzeldrähte in einem vorgegebenen Bereich, insbesondere lokal, erhitzt und es wird ein lotfähiger metallischer Werkstoff, insbesondere ein Lotmaterial, derart zugerührt, dass der metallische Werkstoff eine Matrix ausbildet, durch welche die Einzeldrähte elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Bevorzugt wird der metallische Werkstoff derart zugeführt und das Erhitzen erfolgt derart, dass die Einzeldrähte über eine aus dem lotfähigen metallischen Werkstoff gebildete Matrix elektrisch leitend miteinander verbunden sind bzw. werden. Die Einzeldrähte können in die sich bildende Matrix eingebettet werden, wobei sich die Schichtstärke bzw. Dicke einer die Einzeldrähte, insbesondere einer eine Einhüllende der Einzeldrähte, umgebenden Schicht unter anderem aus der Menge an zugeführtem metallischem Werkstoff resultiert.After provision of the individual wires, at least the individual wires are heated in a predetermined region, in particular locally, and a solderable metallic material, in particular a solder material, is stirred in such a way that the metallic material forms a matrix through which the individual wires are electrically conductively connected to one another. Preferably, the metallic material is supplied in such a way and the heating takes place in such a way that the individual wires are or are electrically conductively connected to one another via a matrix formed from the solderable metallic material. The individual wires can be embedded in the matrix that forms, with the layer thickness or thickness of a layer surrounding the individual wires, in particular of an envelope of the individual wires, resulting inter alia from the quantity of supplied metallic material.

Das Erhitzen, d. h. die Zufuhr von Wärmeenergie, erfolgt bevorzugt derart, dass der metallische Werkstoff, insbesondere das Lotmaterial, geschmolzen, d. h. verflüssigt oder teilverflüssigt, wird, ohne dass die Einzeldrähte geschmolzen, angeschmolzen und/oder in ihrer Struktur, insbesondere in ihrem Gefüge, verändert werden.The heating, d. H. the supply of heat energy, preferably takes place such that the metallic material, in particular the solder material, melted, d. H. liquefied or partially liquefied is, without the individual wires melted, melted and / or in their structure, in particular in their microstructure, changed.

Nach Ausbilden einer Verbindung zwischen den Einzeldrähten und dem metallischen Werkstoff, insbesondere nach Ausbilden der die Einzeldrähte verbindenden Matrix, kann der Verbund, insbesondere das Gelege, in einer Kühlstrecke abgekühlt werden, und anschließend auf eine Rolle aufgerollt bzw. auf eine Spule aufgespult werden.After forming a connection between the individual wires and the metallic material, in particular after forming the matrix connecting the individual wires, the composite, in particular the scrim, can be cooled in a cooling section, and then rolled up onto a reel or wound onto a reel.

Zur Herstellung des Geleges können die Einzeldrähte beispielsweise von einer Abspuleinheit oder Abspulstation abgespult und einem Werkzeug zugeführt werden, durch welches die Einzeldrähte entsprechend des vorgegebenen Musters, insbesondere voneinander beabstandet, angeordnet bzw. positioniert werden. Das Werkzeug kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die Einzeldrähte zumindest über eine vorgegebene Länge parallel zueinander, insbesondere koplanar parallel zueinander, liegen. Die entsprechend ausgerichteten Einzeldrähte können anschließend einer Lötstation zugeführt werden, in welcher die Einzeldrähte, insbesondere lokal, auf die erforderliche Löttemperatur gebracht werden, und in welcher eine vorgegebene Menge eines die Matrix ausbildenden Lotmaterials zugeführt wird, so dass die Einzeldrähte durch eine Lotmaterialmatrix miteinander verbunden sind. Anschließend kann das Gelege in einer Kühlstrecke abgekühlt werden. Vor dem Lötvorgang können die Einzeldrähte optional noch mit einem Flussmittel befeuchtet werden.To produce the fabric, the individual wires can be unwound, for example, from an unwinding or unwinding station and fed to a tool, by which the individual wires are arranged or positioned in accordance with the predetermined pattern, in particular spaced apart from each other. The tool may for example be designed such that the individual wires at least over a predetermined length parallel to each other, in particular coplanar parallel to each other. The correspondingly aligned individual wires can then be fed to a soldering station, in which the individual wires, in particular locally, are brought to the required soldering temperature, and in which a predetermined amount of a solder material forming the matrix is supplied, so that the individual wires are connected to one another by a solder material matrix , Subsequently, the scrim can be cooled in a cooling section. Before the soldering process, the individual wires can optionally be moistened with a flux.

Das Gelege kann als kontinuierliches Band, d. h. Gelege-Band hergestellt werden. Das Gelege-Band kann nach erfolgter Fertigstellung auf eine Rolle oder Spule aufgewickelt werden. Eine Weiterverarbeitung, beispielsweise zur Konfektionierung oder zum Anbringen an einem Piezokörper eines Piezoelements, kann dann von Rolle oder Spule erfolgen, was einen Produktionsvorteil bieten kann.The scrim can be used as a continuous band, i. H. Scrim tape to be made. The scrim tape can be wound up after completion on a roll or spool. A further processing, for example, for assembly or attachment to a piezoelectric body of a piezoelectric element can then be done by roll or coil, which can offer a production advantage.

Der metallische Werkstoff, insbesondere das Lotmaterial, kann in noch festem Zustand oder in bereits geschmolzenem Zustand den Einzeldrähten zugeführt werden. Die Menge an zugeführtem metallischem Werkstoff ist insbesondere so gewählt, dass bei der Matrix, insbesondere unter Berücksichtigung anderer Produktionsparameter, die jeweils gewünschten Schichtstärken erreicht werden können.The metallic material, in particular the solder material, can be supplied to the individual wires in a still solid state or in an already molten state. The amount of supplied metallic material is chosen in particular so that in the matrix, in particular taking into account other production parameters, the particular desired layer thicknesses can be achieved.

Bei dem Verfahren kann als lotfähiger metallischer Werkstoff Zinn, Indium, Blei oder eine Zinn-, Indium- oder Blei-Legierung verwendet werden. Insbesondere für diese Lotmaterialien eignen sich Löttemperaturen im Bereich von etwa 130°C bis 350°C, insbesondere im Bereich von 280°C, verwendet werden. In the method can be used as a solderable metallic material tin, indium, lead or a tin, indium or lead alloy. In particular, soldering temperatures in the range of about 130 ° C to 350 ° C, in particular in the range of 280 ° C, are suitable for these solder materials.

Nach einer Ausgestaltung wird der metallische Werkstoff derart aufgebracht, insbesondere zugeführt, dass dessen Schichtstärke im Bereich zwischen 1 μm und 50 μm, bevorzugt bei etwa 20 μm liegt. Insbesondere kann die zugeführte Menge an metallischem Werkstoff so eingestellt werden dass die entsprechenden Schichtdicken und/oder eine die Einzeldrähte umfassende, insbesondere um- oder einschließende, Matrix erreicht wird.According to one embodiment, the metallic material is applied in such a way, in particular fed, that its layer thickness in the range between 1 .mu.m and 50 .mu.m, preferably at about 20 microns. In particular, the supplied quantity of metallic material can be adjusted so that the corresponding layer thicknesses and / or a matrix encompassing the individual wires, in particular enclosing or enclosing, is achieved.

In einer vorteilhaften Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass die Einzeldrähte vor der Zuführung des Lotmaterials, insbesondere vor Erhitzen, einer Säurebehandlung unterzogen. Durch die Säurebehandlung können einer optimalen Verbindung des Lotmaterials mit den Einzeldrähten entgegenstehende Oxide entfernt werden. Vor Aufbringen des Lotmaterials können die Einzeldrähte noch mit einem Flussmittel befeuchtet werden.In an advantageous variant of the method it is provided that the individual wires are subjected to an acid treatment before the supply of the solder material, in particular before heating. By means of the acid treatment, it is possible to remove oxides which are in opposition to an optimum compound of the solder material with the individual wires. Before applying the soldering material, the individual wires can still be moistened with a flux.

Patentanspruch 16 betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Piezoelement, insbesondere einen Piezoaktor, wobei zunächst ein entsprechend einer hierin vorgeschlagenen Ausgestaltung oder Variante ausgebildetes Drahtgelege hergestellt und bereitgestellt wird und/oder ein entsprechend einer hierin vorgeschlagenen Ausgestaltung oder Variante ausgebildetes Drahtgelege bereitgestellt wird. Das bereitgestellte Drahtgelege wird mit einem aus einem piezoaktiven Material hergestellten Grundkörper des Piezoelements, insbesondere an einer Lötstation, in einem Lötvorgang verbunden. Das Herstellungsverfahren ermöglicht eine kostengünstige Produktion von Piezoelementen, insbesondere Piezoaktoren.Claim 16 relates to a manufacturing method for a piezoelectric element, in particular a piezoelectric actuator, wherein first made in accordance with a proposed embodiment or variant trained wire scrim and prepared and / or provided according to an embodiment or variant proposed herein wire scrim is provided. The provided wire scrim is connected to a base body of the piezoelectric element made of a piezoactive material, in particular to a soldering station, in a soldering process. The manufacturing method allows cost-effective production of piezoelectric elements, in particular piezoelectric actuators.

Bei einer Variante des Herstellungsverfahrens für Piezoelemente, insbesondere Piezoaktoren, ist vorgesehen, dass eine zum Zwecke der Durchführung des Lötvorgangs verwendete Lötstation mit einem Gelege-Band beschickt wird. Das Gelege-Band umfasst dabei eine Vielzahl seriell miteinander verbundener Drahtgelege. Das Gelege-Band kann beispielsweise auf einer Rolle oder Spule aufgewickelt sein und von Rolle oder Spule der Lötstation zugeführt werden. Bei Verwendung eines Gelege-Bands kann der Lötvorgang noch vor Vereinzelung einzelner Drahtgelege bzw. Piezoelemente durchgeführt werden. Insbesondere kann aus einem kontinuierlichen Gelege-Band durch Verlötung mit entsprechenden Grundkörpern von Piezoelementen ein kontinuierliches Piezoelement-Band hergestellt werden.In a variant of the manufacturing method for piezo elements, in particular piezo actuators, it is provided that a soldering station used for the purpose of carrying out the soldering operation is fed with a scrim tape. The scrim tape comprises a plurality of serially interconnected wire scrim. For example, the scrim may be wound on a roll or spool and fed from the reel or spool to the soldering station. When using a scrim-tape, the soldering process can be performed before separation of individual wire scrim or piezo elements. In particular, a continuous piezoelectric element band can be produced from a continuous scrim band by soldering to corresponding base bodies of piezo elements.

Daraus ergibt sich insbesondere die Möglichkeit, die aus Grundkörper und aufgelötetem Gelege hergestellten Piezoelemente, insbesondere Piezoaktoren, wieder auf Rolle oder Spule aufzurollen bzw. aufzuspulen, so dass nachfolgende Verarbeitungsschritte, beispielsweise in Bestückungsautomaten, von Rolle oder Spule erfolgen können.This results, in particular, in the possibility of rewinding or winding up the piezoelectric elements, in particular piezoelectric actuators, produced from the base body and soldered scrim, so that subsequent processing steps, for example in automatic insertion machines, can take place from roll or spool.

Gemäß einer Variante ist es möglich, dass die Verbindung, d. h. Verlötung, des Geleges mit dem Grundkörper im Wesentlichen unmittelbar anschließend an die Herstellung des Geleges erfolgt, d. h. ohne dass ein vorübergehendes Auf- und Abwickeln des Gelege-Bands auf/von Rolle oder Spule erforderlich ist.According to a variant, it is possible that the compound, i. H. Soldering, the Geleges done with the body substantially immediately after the preparation of the Geleges, d. H. without requiring transient unwinding and unwinding of the scrim tape on roll or spool.

Patentanspruch 18 betrifft ein Piezoelement, insbesondere einen Piezoaktor. Das Piezoelement umfasst einen aus einem piezoaktiven Material hergestellten Grundkörper, und des Weiteren ein entsprechend einer beliebigen der hierin vorgeschlagenen Ausgestaltungen und Varianten ausgebildetes Drahtgelege mit metallischer Matrix. Durch die Matrix sind, wie weiter oben beschrieben, mehrere Einzeldrähte elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Matrix ist bei dem vorgeschlagenen Piezoelement durch eine leitfähig stoffschlüssige Verbindung mit der Oberfläche des Grundkörpers verbunden. Bei der leitfähig stoffschlüssigen Verbindung handelt es sich bevorzugt um eine Lötverbindung, wobei vorteilhafter Weise die Matrix selbst ein Lotmaterial umfasst oder aus einem solchen besteht. Mit einer Matrix aus Lotmaterial kann die Lötverbindung durch Aufschmelzen der metallischen Matrix erfolgen. Durch die leitfähig stoffschlüssige Verbindung werden insbesondere die Einzeldrähte des Geleges elektrisch leitend mit dem Grundkörper verbunden. Insoweit ist bzw. wird ein Abgriff bzw. eine Beaufschlagung des Grundkörpers mit elektrischen Signalen über die Einzeldrähte möglich.Claim 18 relates to a piezoelectric element, in particular a piezoelectric actuator. The piezoelectric element comprises a base body made of a piezoactive material, and further a metal matrix wire mesh formed according to any of the configurations and variants proposed herein. As described above, several individual wires are connected to one another in an electrically conductive manner through the matrix. The matrix is connected in the proposed piezoelectric element by a conductive cohesive connection with the surface of the body. The conductive cohesive connection is preferably a solder joint, wherein the matrix itself advantageously comprises or consists of a solder material. With a matrix of solder material, the solder joint can be made by melting the metallic matrix. As a result of the conductive cohesive connection, in particular the individual wires of the cover are connected in an electrically conductive manner to the base body. In that regard, or is a tap or a loading of the body with electrical signals on the individual wires possible.

Vorteile und vorteilhafte Wirkungen des weiter oben beschriebenen Drahtgeleges und Herstellungsverfahrens gelten entsprechend für das hierin vorgeschlagene Piezoelement. Insoweit wird auf obige Ausführungen verwiesen.Advantages and advantageous effects of the wire mesh described above and the manufacturing method apply correspondingly to the piezoelectric element proposed herein. In that regard, reference is made to the above statements.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben. Es zeigen:Embodiments of the invention are described below with reference to figures. Show it:

1 eine Schnittansicht eines Drahtgeleges; 1 a sectional view of a wire mesh;

2 eine perspektivische Ansicht des Drahtgeleges; 2 a perspective view of the wire mesh;

3 ein Piezoelement; 3 a piezoelectric element;

4 schematisch den Verfahrensablauf zur Herstellung des Drahtgeleges; und 4 schematically the procedure for the production of wire mesh; and

5 beispielhaft ein im Rahmen der Herstellung des Drahtgeleges verwendbares Werkzeug. 5 by way of example, a tool that can be used in the production of the wire mesh.

1 zeigt einen Querschnitt durch ein Drahtgelege 1. Das Drahtgelege 1 ist flächig ausgebildet und umfasst beispielhaft 10 (zehn), in lateraler Richtung voneinander beabstandete und koplanar zueinander angeordnete Einzeldrähte 2. Ferner umfasst das Drahtgelege 1 eine Matrix 3 aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Zinn, Indium, Blei oder Legierungen derselben. Die Einzeldrähte 2 sind durch die Matrix 3 elektrisch leitend miteinander verbunden. Wie im vorliegenden Beispiel können die Einzeldrähte 2 in die Matrix 3 eingebettet sein. Die Einzeldrähte 2 bilden gewissermaßen Leiterbahnen aus, welche in die Matrix 3 eingebettet sind. 1 shows a cross section through a Drahtgelege 1 , The wire scrim 1 is flat and comprises by way of example 10 (ten), spaced apart in a lateral direction and coplanar with each other arranged individual wires 2 , Furthermore, the wire cladding includes 1 a matrix 3 from a metallic material, for example, tin, indium, lead or alloys thereof. The single wires 2 are through the matrix 3 electrically connected to each other. As in the present example, the individual wires 2 into the matrix 3 be embedded. The single wires 2 form, so to speak, tracks that go into the matrix 3 are embedded.

Bei den Einzeldrähten handelt es sich vorliegend um Verbunddrähte mit einer Seele aus einem Stahlwerkstoff, und einer Ummantelung aus einem Kupferwerkstoff. Als Stahlwerkstoff kommt insbesondere Edelstahl in Frage. Edelstahl-Seelen haben vergleichsweise hohe Längszugfestigkeiten, was sich unmittelbar auf das Gelege 1 selbst überträgt.The individual wires in the present case are composite wires with a core of a steel material, and a sheathing of a copper material. As steel material in particular stainless steel comes into question. Stainless steel souls have comparatively high longitudinal tensile strengths, which directly affects the scrim 1 transmits itself.

Die Ummantelung mit einem Kupferwerkstoff, wie beispielsweise Kupfer oder einer Kupferlegierung, dient dazu, die elektrische Leitfähigkeit der Einzeldrähte zu verbessern, insbesondere zu erhöhen.The sheath with a copper material, such as copper or a copper alloy, serves to improve the electrical conductivity of the individual wires, in particular to increase.

Es zeigt sich, dass mit Verbunddrähten insbesondere die Anforderungen an die Festigkeit, insbesondere Längszugfestigkeit, und die Anforderungen an die Gesamt-Leitfähigkeit des Geleges 1 in zufriedenstellender Weise gelöst werden können.It turns out that with composite wires in particular the requirements for the strength, in particular longitudinal tensile strength, and the requirements for the overall conductivity of the Geleges 1 can be solved in a satisfactory manner.

Abweichend von der in 1 gezeigten Lösung, bei welcher die Einzeldrähte 2 gleicher Art sind und den gleichen Aufbau aufweisen, kann das Drahtgelege 1 Einzeldrähte 2 unterschiedlicher Art aufweisen. Beispielsweise ist es möglich, dass das Gelege 1 neben Verbunddrähten, insbesondere den oben genannten Stahl-Kupfer-Verbunddrähten, auch Nicht-Verbund-Drähte aus einem Kupferwerkstoff, wie beispielsweise Reinkupfer oder einer Kupferlegierung, umfasst. Durch entsprechende Drähte kann die Leitfähigkeit verbessert werden. Durch Möglichkeit einer flexiblen Kombination unterschiedlicher Drahtarten können Eigenschaften des Geleges, insbesondere (Längs-)Zugfestigkeit und Leitfähigkeit, in einfacher Weise an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.Notwithstanding the in 1 shown solution in which the individual wires 2 the same type and have the same structure, the Drahtgelege 1 individual wires 2 have different types. For example, it is possible that the clutch 1 in addition to composite wires, in particular the above-mentioned steel-copper composite wires, and non-composite wires of a copper material, such as pure copper or a copper alloy includes. By appropriate wires, the conductivity can be improved. Possibility of a flexible combination of different types of wire properties of the Geleges, in particular (longitudinal) tensile strength and conductivity can be easily adapted to different requirements.

2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Drahtgeleges 1. Wie daraus zu sehen ist, sind die Einzeldrähte 2 des Geleges 1 in die Matrix 3 eingebettet. Die Matrix 3 erstreckt sich in Längsrichtung der Einzeldrähte 2 über eine vorgegebene Länge L, die im Wesentlichen frei angepasst werden kann. Ferner kann die Art, Anordnung und relative Lage der Einzeldrähte 2 im Wesentlichen flexibel angepasst werden. Auf diese Weise ist das Drahtgelege 1 in hohem Maße skalierbar und einem vergleichsweise breiten Anwendungsgebiet zugänglich. 2 shows a perspective view of the wire mesh 1 , As you can see, the single wires are 2 of the occasion 1 into the matrix 3 embedded. The matrix 3 extends in the longitudinal direction of the individual wires 2 over a given length L, which can be adjusted substantially freely. Furthermore, the type, arrangement and relative position of the individual wires 2 be adapted substantially flexible. In this way is the Drahtgelege 1 highly scalable and accessible to a relatively broad range of applications.

In der in 2 gezeigten Ausgestaltung ragen die Einzeldrähte 2 an den Stirnseiten des Drahtgeleges 1 aus der Matrix 3 heraus, so dass die Einzeldrähte an den überstehenden Enden elektrisch kontaktiert werden können.In the in 2 shown embodiment protrude the individual wires 2 on the front sides of the wire mesh 1 from the matrix 3 out, so that the individual wires can be contacted electrically at the protruding ends.

Bei Drahtgelegen 1 mit Einzeldrähten 2, deren Durchmesser D (siehe 1) im Bereich zwischen 30 μm und 1 mm liegen kann, kann die Schichtstärke S (siehe 1) insbesondere im Bereich zwischen 1 μm und 50 μm liegen. Für das vorliegende Ausführungsbeispiel, und insbesondere im Sinne dieser Anmeldung, wird die Schichtstärke S insbesondere als die Dicke der Matrix-Schicht zwischen der Oberfläche O (siehe 1) der Matrix 3 und der, in 2 punktiert angedeuteten, fiktiven Einhüllenden E (siehe 1) der Einzeldrähte 2 verstanden.At wired 1 with single wires 2 whose diameter D (see 1 ) can be in the range between 30 .mu.m and 1 mm, the layer thickness S (see 1 ) are in particular in the range between 1 .mu.m and 50 .mu.m. For the present exemplary embodiment, and in particular for the purposes of this application, the layer thickness S is determined in particular as the thickness of the matrix layer between the surface O (see FIG 1 ) of the matrix 3 and the, in 2 dotted implied, fictitious envelope E (see 1 ) of the individual wires 2 Understood.

3 zeigt ein Piezoelement 4, welches das bisher beschriebene Drahtgelege 1 umfasst sowie ein mit dem Drahtgelege 1 verbundenen Grundkörper 5 aus piezoaktivem Material, bei welchem es sich insbesondere um eine Piezokeramik handeln kann. 3 shows a piezo element 4 , which the previously described Drahtgelege 1 includes as well as one with the Drahtgelege 1 connected basic body 5 of piezoactive material, which may be in particular a piezoceramic.

Grundkörper 5 und Drahtgelege 1, genauer die Oberfläche des Grundkörpers 5 und die Matrix 3 des Drahtgeleges 1, sind durch eine leitfähig stoffschlüssige Verbindung miteinander verbunden. Damit sind insbesondere die Einzeldrähte 2 elektrisch leitfähig mit dem piezoaktiven Grundkörper 5 verbunden. Insoweit können die Einzeldrähte 2 zum Signalabgriff oder zur Beaufschlagung des Grundkörpers 5 mit elektrischen Signalen verwendet werden.body 5 and wire cladding 1 , more precisely, the surface of the body 5 and the matrix 3 of the wire mesh 1 , Are connected by a conductive cohesive connection. This particular are the individual wires 2 electrically conductive with the piezoactive body 5 connected. In that regard, the individual wires 2 for signal pickup or for acting on the body 5 to be used with electrical signals.

Die leitfähig stoffschlüssige Verbindung umfasst bevorzugt eine Lötverbindung. Bevorzugt umfasst der metallische Werkstoff des Drahtgeleges 1 ein lötfähiges Material, insbesondere ein Lotmaterial, einschließlich der Möglichkeit, dass der metallische Werkstoff aus einem Lotmaterial besteht.The conductive cohesive connection preferably comprises a solder joint. The metallic material of the wire mesh preferably comprises 1 a solderable material, in particular a solder material, including the possibility that the metallic material consists of a solder material.

Dadurch dass die Matrix 3 selbst ein lötfähig ist, kann die leitfähig stoffschlüssige Verbindung, insbesondere Lötverbindung durch Erwärmen des metallischen Werkstoffs der Matrix 3 in einem Lötvorgang hergestellt werden. Als metallischer Werkstoff kann insbesondere Zinn oder eine Zinnlegierung verwendet werden. Es eignen sich auch beliebige andere Lötmaterialien, die dazu geeignet sind die in die Matrix eingebetteten Einzeldrähte elektrisch Leitfähig mit dem Grundkörper zu verbinden.Because of the matrix 3 itself is a solderable, the conductive cohesive connection, in particular solder joint by heating the metallic material of the matrix 3 be made in a soldering process. In particular, tin or a tin alloy can be used as the metallic material. Any other soldering materials that are suitable for electrically connecting the individual wires embedded in the matrix to the base body are also suitable.

Ein weiterer Vorteil des vorgeschlagenen Drahtgeleges 1 ist, dass dieses durch entsprechende Wahl der Einzeldrähte 2 und des metallischen Werkstoffs der Matrix 3 im Wesentlichen selbsttragend ausgebildet werden kann. Das ermöglicht bei der Herstellung des Piezoelements eine besonders einfache Handhabung des Drahtgeleges 1, insbesondere eine vergleichsweise einfache Positionierung des Drahtgeleges 1 auf dem Grundkörper 5. Another advantage of the proposed wire mesh 1 is that this by appropriate choice of the individual wires 2 and the metallic material of the matrix 3 can be trained essentially self-supporting. This allows a particularly simple handling of the wire mesh in the production of the piezoelectric element 1 , In particular, a comparatively simple positioning of the wire mesh 1 on the body 5 ,

4 zeigt schematisch einen möglichen Verfahrensablauf zur Herstellung des Drahtgeleges 1. Genauer betrifft der dargestellte Verfahrensablauf die Herstellung eines kontinuierlichen Bands mit in Längsrichtung aufeinander folgenden Drahtgelegen 1. Einzelne Drahtgelege 1 können durch Vereinzelung aus dem Gelege-Band erhalten werden. 4 schematically shows a possible procedure for the production of wire mesh 1 , More particularly, the illustrated process relates to the production of a continuous belt having longitudinally successive wire patches 1 , Single wire cladding 1 can be obtained by isolation from the clutch band.

Ein aus mehreren parallelen und in lateraler Richtung voneinander beanstandeten Einzeldrähten 2 bestehendes Drahtpaket 6 wird einer Löteinrichtung 7 zugeführt, oder anders ausgedrückt, eine Löteinrichtung 7 wird mit einem mehrere, lateral voneinander beanstandete Einzeldrähte 2 umfassenden Drahtpaket 6 beschickt.One of several parallel and laterally spaced apart individual wires 2 existing wire package 6 becomes a soldering device 7 supplied, or in other words, a soldering device 7 comes with a single, laterally spaced apart individual wires 2 comprehensive wire package 6 fed.

Ein Werkzeug mit dem ein entsprechendes Drahtpaket 6 aus mehreren parallel zueinander verlaufenden und lateral voneinander beabstandeten Einzeldrähten 2 erreicht werden kann ist beispielhaft in 5 dargestellt.A tool with a corresponding wire package 6 from a plurality of mutually parallel and laterally spaced apart individual wires 2 can be achieved is exemplary in 5 shown.

Das Werkzeug umfasst mehrere in paralleler Ausrichtung angeordnete Umlenkrollen 8. Die Umlenkrollen 8 sind dazu ausgebildet und eingerichtet die Einzeldrähte 2 zu einem Band aus koplanar parallelen und lateral voneinander beabstandeten Einzeldrähten 2 umzulenken. Dabei ist für jeden Einzeldraht 2 genau eine Umlenkrolle 8 vorgesehen. Die gegenseitigen Abstände der Einzeldrähte 2 können insbesondere über die Abstände der Umlenkrollen zur Mittelachse des resultierenden Drahtpakets 6 eingestellt werden. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die lateralen Abstände der Einzeldrähte 2 durch eine Ausrichteinheit 9 d. h. eine Einheit zur Ausrichtung und Positionierung der Einzeldrähte 2, eingestellt bzw. festgelegt wird. Das in Laufrichtung der Einzeldrähte 2, in 5 von links nach rechts, sich ergebende Drahtpaket 6 kann dem wie in 4 gezeigten Prozess zugeführt werden.The tool comprises a plurality of parallel arranged pulleys 8th , The pulleys 8th are trained and furnished the individual wires 2 to a band of coplanar parallel and laterally spaced apart individual wires 2 redirect. This is for every single wire 2 exactly one pulley 8th intended. The mutual distances of the individual wires 2 can in particular on the distances of the pulleys to the central axis of the resulting wire package 6 be set. In addition, it can be provided that the lateral distances of the individual wires 2 through an alignment unit 9 ie a unit for alignment and positioning of the individual wires 2 , is set or fixed. The in the direction of the individual wires 2 , in 5 from left to right, resulting wire package 6 can be like in 4 be shown process supplied.

Die Zuführung des Drahtpakets 6 zur Löteinrichtung 7 kann über eine oder mehrere Führungsrollen 10 erfolgen. Der Löteinrichtung 7 vorgeschaltet kann das Drahtpaket 6 noch mit einem Flussmittel befeuchtet werden. Dazu kann beispielsweise ein mit Flussmittel getränkter Filz, oder ein ähnliches Element, verwendet werden, der mit den Einzeldrähten 2 in Kontakt gebracht wird und die Einzeldrähte 2 mit dem Flussmittel befeuchtet.The feeding of the wire package 6 to the soldering device 7 can have one or more leadership roles 10 respectively. The soldering device 7 upstream, the wire package 6 be moistened with a flux. For this purpose, for example, a flux-impregnated felt, or a similar element may be used, which with the individual wires 2 is brought into contact and the individual wires 2 moistened with the flux.

An der Löteinrichtung 7 wird insbesondere das Drahtpaket 6 lokal erhitzt, und das der Löteinrichtung 7 zugeführte Lot 11 verflüssigt. Das verflüssigte Lot 11 wird dem Drahtpaket 6 derart zugeführt dass die Einzeldrähte 2 in eine durch das Lot 11 gebildeten, sich in Längsrichtung des Drahtpakets über eine gewisse Länge erstreckende Matrix 3 eingebettet, insbesondere eingeschlossen, werden. Die Zufuhr des Lots 11 zum Drahtpaket 6 kann insbesondere intermittierend erfolgen, so dass am Drahtpaket 6 in Drahtlängsrichtung sequentiell aufeinanderfolgende Drahtgelege 1 ausgebildet Werden. Vorzugsweise sind in Längsrichtung des Drahtpakets 6 aufeinanderfolgende Matrizen 3 derart beabstandet, dass eine in nachfolgenden Verfahrensschritten erfolgende bzw. erforderliche Vereinzelung der Drahtgelege 1 in einfacher Weise erfolgen kann.At the soldering device 7 in particular, the wire package 6 locally heated, and that of the soldering device 7 supplied lot 11 liquefied. The liquefied lot 11 gets the wire package 6 supplied in such a way that the individual wires 2 in one by the lot 11 formed in the longitudinal direction of the wire package over a certain length extending matrix 3 embedded, especially included. The feed of the lot 11 to the wire package 6 can in particular be intermittent, so that the wire package 6 in the wire longitudinal direction sequentially successive Drahtgelege 1 be formed. Preferably, in the longitudinal direction of the wire package 6 successive matrices 3 spaced such that a taking place in subsequent steps or required separation of Drahtgelege 1 can be done in a simple manner.

An die Löteinrichtung 7 schließt sich eine aktive oder passive Abkühlstrecke an, in der die Drahtgelege 1 abgekühlt werden. Nach Durchlaufen einer Ausziehscheibe mit welcher der/die Drähte durch die Anlage gezogen werden können, kann das Band mit Drahtgelegen 1 auf Rolle oder Spule aufgewickelt werden.To the soldering device 7 joins an active or passive cooling line, in which the Drahtgelege 1 be cooled. After passing through a pulley with which the / the wires can be pulled through the system, the band can be wired 1 to be wound up on a roll or spool.

Das Band mit Drahtgelegen 1 kann zur Weiterverarbeitung, insbesondere zur Herstellung von Piezoelementen, insbesondere Piezoaktoren, verwendet werden. Hierzu kann das Band, insbesondere von Spule, einer (nicht gezeigten) Lötstation zugeführt werden, in welcher der Grundkörper 5 und das Drahtgelege 1 zueinander ausgerichtet, positioniert und miteinander verbunden werden. Dazu kann der metallische Werkstoff der Matrix 3 nach entsprechender Positionierung des Drahtgeleges 1 an bzw. auf dem Grundkörper 5 aufgeschmolzen werden, so dass sich dieser mit der Oberfläche des Grundkörpers 5 verbindet. Auf diese Weise kann eine elektrisch leitend stoffschlüssige Verbindung zwischen Matrix 3 und Grundkörper 5 hergestellt werden, über welche die Einzeldrähte 2 mit dem Grundkörper 5 elektrisch leitend verbunden sind.The tape with wire 1 can be used for further processing, in particular for the production of piezoelectric elements, in particular piezoelectric actuators. For this purpose, the band, in particular of coil, a (not shown) soldering station can be supplied, in which the main body 5 and the wire scrim 1 aligned, positioned and interconnected. For this purpose, the metallic material of the matrix 3 after appropriate positioning of the wire mesh 1 on or on the base body 5 be melted, so that this with the surface of the main body 5 combines. In this way, an electrically conductive cohesive connection between matrix 3 and basic body 5 are produced, over which the individual wires 2 with the main body 5 are electrically connected.

Insbesondere aus der Beschreibung der Figuren wird deutlich, dass das hierin vorgeschlagene Drahtgelege, Piezoelement und Herstellungsverfahren die der Erfindung zu Grunde liegenden Aufgabe lösen. Vorteile und vorteilhafte Wirkungen des Drahtgeleges bestehen insbesondere in kompakter Bauweise, Skalierbarkeit, Flexibilität, mechanische Stabilität und/oder Zuverlässigkeit. Darüber hinaus ermöglicht das vorgeschlagene Drahtgelege eine einfache und kostenoptimierte Herstellung von Piezoelementen, insbesondere Piezoaktoren.In particular, from the description of the figures it is clear that the wire cladding, piezo element and manufacturing method proposed herein solve the problem underlying the invention. Advantages and advantageous effects of the wire mesh are in particular in a compact design, scalability, flexibility, mechanical stability and / or reliability. In addition, the proposed Drahtgelege allows a simple and cost-optimized production of piezoelectric elements, in particular piezoelectric actuators.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Drahtgelegewire structure
22
Einzeldrahtsingle wire
33
Matrixmatrix
44
Piezoelementpiezo element
55
Grundkörperbody
66
Drahtpaketwire package
77
Löteinrichtungsoldering
88th
Umlenkrolleidler pulley
99
Ausrichteinheitalignment
1010
Führungsrolleleadership
1111
Lotsolder
LL
Längelength
DD
Dickethickness
SS
Schichtstärkelayer thickness

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19945933 C1 [0002] DE 19945933 C1 [0002]
  • DE 102004005943 A1 [0002] DE 102004005943 A1 [0002]
  • DE 10200501762 A1 [0002] DE 10200501762 A1 [0002]
  • DE 102004004737 A1 [0003] DE 102004004737 A1 [0003]

Claims (18)

Drahtgelege (1) ausgebildet zur Oberflächenkontaktierung eines piezoaktiven Materials (5), umfassend mehrere lateral voneinander beabstandete, und durch eine Matrix (3) eines metallischen Werkstoffs elektrisch leitfähig miteinander verbundene, insbesondere parallel zueinander ausgerichtete, Einzeldrähte (2).Wire scrim ( 1 ) designed for surface contacting a piezoactive material ( 5 ) comprising a plurality of laterally spaced apart ones and by a matrix ( 3 ) of a metallic material electrically conductively interconnected, in particular parallel to each other aligned, individual wires ( 2 ). Drahtgelege nach Anspruch 1, wobei die Einzeldrähte in einer linearen, gekrümmten, insbesondere mäanderartigen, Anordnung und/oder in einer uniplanaren oder multiplanaren Anordnung, insbesondere zumindest paarweise parallel verlaufend, angeordnet sind.Drahtgelege according to claim 1, wherein the individual wires in a linear, curved, in particular meandering, arrangement and / or in a uniplanar or multiplanar arrangement, in particular at least in pairs in parallel, are arranged. Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Schmelztemperatur des metallischen Werkstoffs derart geringer ist als die Schmelztemperatur der Einzeldrähte (2), dass der metallische Werkstoff gesondert von den Einzeldrähten (2) aufschmelzbar ist.Wire scrim ( 1 ) according to one of claims 1 or 2, wherein the melting temperature of the metallic material is lower than the melting temperature of the individual wires ( 2 ) that the metallic material separated from the individual wires ( 2 ) is melted. Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zumindest einer der Einzeldrähte (2) eine Zugfestigkeit von zumindest 1000 N/mm2 aufweist, wobei die Zugfestigkeit bevorzugt im Bereich von 1300 N/mm2 bis 1700 N/mm2 liegt.Wire scrim ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein at least one of the individual wires ( 2 ) has a tensile strength of at least 1000 N / mm 2 , the tensile strength preferably being in the range of 1300 N / mm 2 to 1700 N / mm 2 . Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zumindest einer der Einzeldrähte (2) eine, insbesondere mit Kupfer, ummantelte Seele aus Edelstahl umfasst.Wire scrim ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, wherein at least one of the individual wires ( 2 ) comprises a, in particular with copper, jacketed stainless steel core. Drahtgelege (1) nach Anspruch 5, wobei zumindest einer der Einzeldrähte aus Kupfer, insbesondere Reinkupfer hergestellt ist.Wire scrim ( 1 ) according to claim 5, wherein at least one of the individual wires made of copper, in particular pure copper is produced. Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zumindest einer der Einzeldrähte (2) eine elektrische Leitfähigkeit von zumindest 30% bis 35% IACS aufweist.Wire scrim ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, wherein at least one of the individual wires ( 2 ) has an electrical conductivity of at least 30% to 35% IACS. Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Durchmesser des Einzeldrahts (2) im Bereich zwischen 30 μm und 1 mm, bevorzugt zwischen 30 μm und 80 μm, weiter bevorzugt bei etwa 60 μm liegt.Wire scrim ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, wherein the diameter of the single wire ( 2 ) in the range between 30 microns and 1 mm, preferably between 30 microns and 80 microns, more preferably about 60 microns. Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Matrix (3) eine Schichtstärke (S) im Bereich zwischen 1 μm bis 50 μm, bevorzugt 5 μm bis 25 μm, weiter bevorzugt 20 μm, aufweist.Wire scrim ( 1 ) according to any one of claims 1 to 8, wherein the matrix ( 3 ) has a layer thickness (S) in the range between 1 .mu.m to 50 .mu.m, preferably 5 .mu.m to 25 .mu.m, more preferably 20 .mu.m. Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Matrix (3) im Wesentlichen aus Zinn oder einer Zinnlegierung besteht oder Zinn, Blei oder Indium oder Legierungen derselben als wesentliche Komponente umfasst.Wire scrim ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, wherein the matrix ( 3 ) consists essentially of tin or a tin alloy, or comprises tin, lead or indium or alloys thereof as an essential component. Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Einzeldrähte (2) einen gegenseitigen Abstand vom bis zu 1,5-fachen des Drahtdurchmessers der Einzeldrähte aufweisen.Wire scrim ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, wherein the individual wires ( 2 ) have a mutual distance of up to 1.5 times the wire diameter of the individual wires. Verwendung eines Drahtgeleges (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung einer elektrischen Oberflächenkontaktierung eines piezoaktiven Materials (5), wobei das Drahtgelege (1) durch eine, insbesondere durch Wärmebeaufschlagung des metallischen Werkstoffs der Matrix (3) hergestellte, leitfähig stoffschlüssige Verbindung mit dem piezoaktiven Material (5) verbunden ist.Use of a wire mesh ( 1 ) according to one of claims 1 to 11 for producing an electrical surface contacting of a piezoactive material ( 5 ), wherein the wire scrim ( 1 ) by a, in particular by heat application of the metallic material of the matrix ( 3 ), conductive cohesive connection with the piezoactive material ( 5 ) connected is. Herstellungsverfahren für ein Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend die folgenden Schritte: – bereitstellen mehrerer, insbesondere parallel zueinander ausgerichteter, voneinander beabstandeter Einzeldrähte (2) entsprechend eines vorgegebenen Musters; – Erhitzen zumindest der Einzeldrähte (2) in einem vorgegebenen Bereich; und – Zufuhr eines lotfähigen metallischen Werkstoffs, insbesondere Lotmaterials, zu den erhitzten Einzeldrähten (2) derart, dass dieses die Einzeldrähte (2) nach Art einer Matrix (3) elektrisch leitend miteinander verbindet.Manufacturing method for a wire cladding ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, comprising the following steps: - providing a plurality of individual wires (3) spaced apart, in particular parallel to one another, and spaced apart from each other ( 2 ) according to a predetermined pattern; Heating at least the individual wires ( 2 ) in a given area; and - supplying a solderable metallic material, in particular solder material, to the heated individual wires ( 2 ) such that this the individual wires ( 2 ) in the manner of a matrix ( 3 ) electrically conductively connects to each other. Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei der metallische Werkstoff derart aufgebracht wird, dass dessen Schichtstärke (S) in der Matrix (3) im Bereich zwischen 1 μm bis 50 μm, bevorzugt 5 μm bis 25 μm, weiter bevorzugt bei etwa 20 μm, liegt.Manufacturing method according to claim 13, wherein the metallic material is applied in such a way that its layer thickness (S) in the matrix ( 3 ) in the range between 1 μm to 50 μm, preferably 5 μm to 25 μm, more preferably about 20 μm. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Einzeldrähte (2) vor Erhitzen und vor Aufbringen des Lotmaterials einer Säurebehandlung unterzogen werden.Manufacturing method according to one of claims 13 or 14, wherein the individual wires ( 2 ) are subjected to an acid treatment before heating and before application of the solder material. Herstellungsverfahren für ein Piezoelement (4), insbesondere einen Piezoaktor, wobei ein Drahtgelege (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 bereitgestellt oder zunächst ein Drahtgelege (1) gemäß eines Herstellungsverfahrens der Ansprüche 13 bis 15 hergestellt und bereitgestellt wird, wobei das bereitgestellte Drahtgelege (1) mit einem aus einem piezoaktiven Material hergestellten Grundkörper (5) des Piezoelements (4) an einer Lötstation in einem Lötvorgang verbunden wird.Manufacturing method for a piezo element ( 4 ), in particular a piezoelectric actuator, wherein a wire cladding ( 1 ) according to any one of claims 1 to 11 or initially a Drahtgelege ( 1 ) is prepared and provided according to a manufacturing method of claims 13 to 15, wherein the provided wire scrim ( 1 ) with a base body made of a piezoactive material ( 5 ) of the piezo element ( 4 ) is connected to a soldering station in a soldering operation. Herstellungsverfahren nach Anspruch 16, wobei die Lötstation mit einem Gelege-Band beschickt wird, welches eine Vielzahl seriell miteinander verbundener Drahtgelege (1) aufweist, und wobei der Lötvorgang bevorzugt vor Vereinzelung einzelner Drahtgelege (1) durchgeführt wird.A manufacturing method according to claim 16, wherein the soldering station is fed with a scrim tape comprising a plurality of serially interconnected wire scrims ( 1 ), and wherein the soldering process preferably prior to separation of individual Drahtgelege ( 1 ) is carried out. Piezoelement (4), insbesondere Piezoaktor, umfassend einen aus einem piezoaktiven Material hergestellten Grundkörper (5) und ein nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildetes Drahtgelege (1) mit metallischer Matrix (3), welche mit der Oberfläche des Grundkörpers (5) durch eine leitfähig stoffschlüssige Verbindung verbunden ist.Piezo element ( 4 ), in particular piezoactuator, comprising one of a piezoactive material manufactured basic body ( 5 ) and a trained according to one of claims 1 to 11 wire scrim ( 1 ) with metallic matrix ( 3 ), which with the surface of the body ( 5 ) Is connected by a conductive cohesive connection.
DE201210020956 2012-10-25 2012-10-25 Wire structure of piezo element e.g. piezoelectric actuator, has electrical conductive metallic material matrix that is formed on surface contact of piezoactive material and connected with single wires which are laterally spaced apart Withdrawn DE102012020956A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210020956 DE102012020956A1 (en) 2012-10-25 2012-10-25 Wire structure of piezo element e.g. piezoelectric actuator, has electrical conductive metallic material matrix that is formed on surface contact of piezoactive material and connected with single wires which are laterally spaced apart

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201210020956 DE102012020956A1 (en) 2012-10-25 2012-10-25 Wire structure of piezo element e.g. piezoelectric actuator, has electrical conductive metallic material matrix that is formed on surface contact of piezoactive material and connected with single wires which are laterally spaced apart

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102012020956A1 true DE102012020956A1 (en) 2014-04-30

Family

ID=50479360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201210020956 Withdrawn DE102012020956A1 (en) 2012-10-25 2012-10-25 Wire structure of piezo element e.g. piezoelectric actuator, has electrical conductive metallic material matrix that is formed on surface contact of piezoactive material and connected with single wires which are laterally spaced apart

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102012020956A1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19945933C1 (en) 1999-09-24 2001-05-17 Epcos Ag Piezoactuator with multi-layer structure has separate contact wire projecting sidewards from piezoactuator stack for each electrode layer
US20020043090A1 (en) * 2000-07-21 2002-04-18 Hideyuki Miyahara Method of forming a package for electronic parts
DE102004004737A1 (en) 2004-01-30 2005-08-18 Robert Bosch Gmbh Piezoactuator and a method for its production
DE102004005943A1 (en) 2004-02-06 2005-08-25 Siemens Ag Electrical assembly e.g. piezoelectric actuator, for driving combustion engine injection valve, uses electrically conductive wire shaped for mechanical stress distributed over wire during dynamic operating mode
US7538475B2 (en) * 2006-01-13 2009-05-26 Ngk Insulators, Ltd. Multilayer piezoelectric devices and method of producing same
JP2010135741A (en) * 2008-12-08 2010-06-17 Korea Electronics Telecommun Nano piezoelectric element, and method of forming the same
US7855490B2 (en) * 2007-11-14 2010-12-21 Interplex Nas, Inc. Planar spring assembly with attached solder strip and method for making same
US20120306319A1 (en) * 2008-12-08 2012-12-06 Electronics And Telecommunications Research Institute Nano piezoelectric device having a nanowire and method of forming the same

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19945933C1 (en) 1999-09-24 2001-05-17 Epcos Ag Piezoactuator with multi-layer structure has separate contact wire projecting sidewards from piezoactuator stack for each electrode layer
US20020043090A1 (en) * 2000-07-21 2002-04-18 Hideyuki Miyahara Method of forming a package for electronic parts
DE102004004737A1 (en) 2004-01-30 2005-08-18 Robert Bosch Gmbh Piezoactuator and a method for its production
DE102004005943A1 (en) 2004-02-06 2005-08-25 Siemens Ag Electrical assembly e.g. piezoelectric actuator, for driving combustion engine injection valve, uses electrically conductive wire shaped for mechanical stress distributed over wire during dynamic operating mode
US7538475B2 (en) * 2006-01-13 2009-05-26 Ngk Insulators, Ltd. Multilayer piezoelectric devices and method of producing same
US7855490B2 (en) * 2007-11-14 2010-12-21 Interplex Nas, Inc. Planar spring assembly with attached solder strip and method for making same
JP2010135741A (en) * 2008-12-08 2010-06-17 Korea Electronics Telecommun Nano piezoelectric element, and method of forming the same
US20120306319A1 (en) * 2008-12-08 2012-12-06 Electronics And Telecommunications Research Institute Nano piezoelectric device having a nanowire and method of forming the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2654924C2 (en) Superconducting composite cable and process for its manufacture
DE60217395T2 (en) SUPERCONDUCTOR CABLES AND SPOOLS
DE2365935C2 (en) Superconducting composite wire
DE112016000034B4 (en) Supra-conductive wire and process for its manufacture
DE10026635B4 (en) Method for producing a soldered connection, electrotechnical product with the soldered connection and use of the electrotechnical product
EP2666189B1 (en) Process for producing pre-tinned connectors for photovoltaic cells and for tinning a metal foil having a one-directional groove structure
DE4128931A1 (en) COIL FOR USE IN AN ELECTROMAGNET FOR DIVERSING CHARGED PARTICLES, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
EP2552634A1 (en) Contact element for diverters of electrochemical cells
DE2749052A1 (en) SUPRAL CONDUCTIVE HOLLOW CABLE AND METHOD FOR MANUFACTURING SUPRAL CONDUCTIVE HOLLOW CABLE
DE112015003735B4 (en) High-temperature superconducting multifilament ribbon wire and method and device for its manufacture
EP3425665A1 (en) Method for the production of a bonding wire
DE102016001501B4 (en) Connection structure of high-temperature superconducting wire piece, high-temperature superconducting wire using the connection structure, and high-temperature superconducting coil using the connection structure
EP1296336B1 (en) Varnish-coated wire
DE102018214495A1 (en) COIL COMPONENT AND FASTENING SUBSTRATE EQUIPPED WITH A COIL COMPONENT
DE3401808A1 (en) METHOD FOR PRODUCING AL-STABILIZED SUPRAL LADDERS
DE112009001911T5 (en) An oxide superconducting wire precursor wire and method for producing the same, and oxide superconducting wire produced by using the precursor wire
DE3243265C2 (en) Superconducting materials and method for their production
DE2129071C3 (en) Process for the production of a multi-layer vacuum insulation for pipes
EP3847679B1 (en) Method for making electrical contact with a superconductive strip conductor
DE102012020956A1 (en) Wire structure of piezo element e.g. piezoelectric actuator, has electrical conductive metallic material matrix that is formed on surface contact of piezoactive material and connected with single wires which are laterally spaced apart
EP3335228B1 (en) Superconducting conductor and use of the superconducting conductor
DE4305877C2 (en) Connection method and structure of superconducting wires
DE19803687C1 (en) Soldering high-temperature superconductors of a cable to a connector piece
EP0357910B1 (en) Method of producing a superconductive elongate material made of a coated corrugated metal pipe
EP2835838B1 (en) High temperature tape superconductor system

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee