DE102017004430A1

DE102017004430A1 - Piezoelektrisches Element und Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Elements

Info

Publication number: DE102017004430A1
Application number: DE102017004430.9A
Authority: DE
Inventors: Yoshiyuki Watanabe; Takaya MASUDA
Original assignee: Shimano Inc
Current assignee: Shimano Inc
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2017-11-09
Also published as: JP2017204506A; CN107452866A; JP6659450B2

Abstract

Ein piezoelektrisches Element, welches ein Verzerren reduziert, und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen piezoelektrischen Elements. Das piezoelektrische Element schließt einen piezoelektrischen Körper, eine erste Elektrodenschicht, angeordnet am piezoelektrischen Körper, und eine zweite Elektrodenschicht, eingebettet im piezoelektrischen Körper, und sandwichmäßig eine erste Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit der ersten Elektrodenschicht in einer ersten Richtung. Eine Leitschicht ist/wird angeordnet an einer ersten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung. Zumindest ein Abschnitt der Leitschicht am piezoelektrischen Körper ist/wird angeordnet, sandwichmäßig eine zweite Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit der ersten Elektrodenschicht oder der zweiten Elektrodenschicht. Die Leitschicht ist/wird verbunden durch den piezoelektrischen Körper an die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht. Die erste Region und die zweite Region des piezoelektrischen Körpers sind/werden polarisiert.

Description

VERWEIS ZU ANDEREN ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung JP 2016-093989 , welche am 9. Mai 2016 eingereicht worden ist. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung JP 2016-093989 , ist hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen.
STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Element und ein Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Elements.
Patentdokument 1 beschreibt ein piezoelektrisches Element einschließlich eines piezoelektrisches Körpers und Elektroden, eingebettet im piezoelektrischen Körper.

Patentdokument 1: Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 2005-191450

Im piezoelektrischen Element ist/wird ein Polarisationsvorgang durchgeführt zum Anwenden von Spannung an den Elektroden und zum Polarisieren nur derjenigen Regionen, welche zwischen den Elektroden befindlich sind im piezoelektrischen Körper. Der Polarisationsvorgang kann das piezoelektrische Element verzerren. Die Anordnung eines solchen piezoelektrischen Elements in einer Einrichtung kann demnach zu Mängeln führen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein piezoelektrisches Element bereitzustellen, welches ein Verzerren reduziert, und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen piezoelektrischen Elements.

(1) Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung schließt ein piezoelektrisches Element einen piezoelektrischen Körper, eine erste Elektrodenschicht bzw. erste Elektrodenlage, angeordnet am piezoelektrischen Körper, eine zweite Elektrodenschicht bzw. zweite Elektrodenlage, eingebettet im piezoelektrischen Körper, sowie eine Leitschicht bzw. Leitlage ein, welche leitend ist. Die zweite Elektrodenschicht umgibt sandwichmäßig eine erste Region des piezoelektrischen Körpers gemeinsam mit der ersten Elektrodenschicht in einer ersten Richtung. Die Leitschicht ist/wird angeordnet an einer ersten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung. Zumindest ein Abschnitt der Leitschicht ist/wird angeordnet am piezoelektrischen Körper, sandwichmäßig eine zweite Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit einer der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht. Die Leitschicht ist/wird verbunden durch den piezoelektrischen Körper an die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht. Die erste Region und die zweite Region des piezoelektrischen Körpers sind/werden polarisiert.
(2) Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung schließt ein piezoelektrisches Element einen piezoelektrischen Körper, eine erste Elektrodenschicht, angeordnet am piezoelektrischen Körper, eine zweite Elektrodenschicht, eingebettet im piezoelektrischen Körper, sowie eine Leitschicht ein, welche leitend ist. Die zweite Elektrodenschicht umgibt sandwichmäßig eine erste Region des piezoelektrischen Körpers gemeinsam mit der ersten Elektrodenschicht in einer ersten Richtung. Die Leitschicht ist/wird angeordnet an einer ersten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung. Zumindest ein Abschnitt der Leitschicht ist/wird angeordnet am piezoelektrischen Körper, sandwichmäßig eine zweite Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit einer der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht. Die Leitschicht ist/wird verbunden durch den piezoelektrischen Körper an die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht. Die Leitschicht weist eine Dicke auf von 1 µm bis 100 µm.
(3) Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung ist im piezoelektrischen Element gemäß eines der vorangegangen Aspekte die erste Elektrodenschicht eine von einer Vielzahl von ersten Elektrodenschichten. Die zweite Elektrodenschicht ist eine von einer Vielzahl von zweiten Elektrodenschichten. Die ersten Elektrodenschichten sind/werden eingebettet im piezoelektrischen Körper. Die ersten Elektrodenschichten und die zweiten Elektrodenschichten sind/werden alternierend angeordnet und voneinander beabstandet in der ersten Richtung.
(4) Gemäß eines vierten Aspekts der Erfindung schließt das piezoelektrische Element gemäß des dritten Aspekts weiter einen ersten Verbinder und einen zweiten Verbinder ein. Der erste Verbinder erstreckt sich in der ersten Richtung und verbindet elektrisch die ersten Elektrodenschichten. Der zweite Verbinder erstreckt sich in der ersten Richtung und verbindet elektrisch die zweiten Elektrodenschichten.
(5) Gemäß eines fünften Aspekts der Erfindung schließt das piezoelektrische Element gemäß des vierten Aspekts weiter eine erste Außenelektrodenschicht ein, angeordnet an einer zweiten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung. Die erste Außenelektrodenschicht ist/wird verbunden an den ersten Verbinder. Eine zweite Außenelektrodenschicht ist/wird angeordnet an der zweiten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung. Die zweite Außenelektrodenschicht ist/wird verbunden an den zweiten Verbinder.
(6) Gemäß eines sechsten Aspekts der Erfindung ist im piezoelektrischen Element gemäß des fünften Aspekts eine der zweiten Elektrodenschichten befindlich näher hin zur zweite Außenfläche des piezoelektrischen Körpers als die ersten Elektrodenschichten. Zumindest ein Abschnitt der ersten Außenelektrodenschicht umgibt sandwichmäßig eine dritte Region des piezoelektrischen Körpers gemeinsam mit einer der zweiten Elektrodenschichten in der ersten Richtung.
(7) Gemäß eines siebten Aspekts der Erfindung weist im piezoelektrischen Element gemäß des fünften oder des sechsten Aspekts die erste Außenelektrodenschicht eine größere Fläche auf als die zweite Außenelektrodenschicht.
(8) Gemäß eines achten Aspekts der Erfindung sind/werden im piezoelektrischen Element gemäß eines der fünften bis siebten Aspekte die erste Außenelektrodenschicht sowie die zweite Außenelektrodenschicht ausgeformt von bzw. aus demselben Material.
(9) Gemäß eines neunten Aspekts der Erfindung ist/wird im piezoelektrischen Element gemäß einem der fünften bis achten Aspekte die Leitschicht ausgeformt von demselben Material wie die erste Außenelektrodenschicht und die zweite Außenelektrodenschicht.
(10) Gemäß eines zehnten Aspekts der Erfindung schließen im piezoelektrischen Element gemäß des neunten Aspekts die Leitschicht, die erste Außenelektrodenschicht und die zweite Außenelektrodenschicht Silber ein.
(11) Gemäß eines elften Aspekts der Erfindung weist im piezoelektrischen Element gemäß einem der fünften bis zehnten Aspekte die Leitschicht eine Dicke auf, welche im Wesentlichen gleich ist derjenigen der ersten Außenelektrodenschicht und der zweiten Außenelektrodenschicht.
(12) Gemäß eines zwölften Aspekts der Erfindung sind/werden im piezoelektrischen Element gemäß einem der vierten bis elften Aspekte die ersten Elektrodenschichten, die zweiten Elektrodenschichten, der erste Verbinder und der zweite Verbinder ausgeformt von demselben Material.
(13) Gemäß eines dreizehnten Aspekts der Erfindung schließen im piezoelektrischen Element gemäß einem der vierten bis zwölften Aspekte die ersten Elektrodenschichten, die zweiten Elektrodenschichten, der erste Verbinder und der zweite Verbinder Silber und Palladium ein.
(14) Gemäß eines vierzehnten Aspekts der Erfindung bedeckt im piezoelektrischen Element gemäß einem der vierten bis dreizehnten Aspekte die Leitschicht zumindest eine Hälfte der ersten Außenfläche.
(15) Gemäß eines fünfzehnten Aspekt der Erfindung ist/wird ein Verfahren bereitgestellt zum Herstellen eines piezoelektrischen Elements, einschließend einen piezoelektrischen Körper, eine erste Elektrodenschicht, angeordnet am piezoelektrischen Körper, und eine zweite Elektrodenschicht, eingebettet im piezoelektrischen Körper und sandwichmäßig eine erste Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit der ersten Elektrodenschicht in einer ersten Richtung. Das Verfahren schließt ein Ausformen einer Leitschicht ein, welche leitend ist, an einer ersten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung. Zumindest ein Abschnitt der Leitschicht ist/wird angeordnet am piezoelektrischen Körper, sandwichmäßig eine zweite Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit einer der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht. Die Leitschicht ist/wird verbunden durch den piezoelektrischen Körper an die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht. Das Verfahren schließt weiter ein Anwenden von Gleichspannung an der ersten Region und der zweiten Region ein.

Das piezoelektrische Element und das Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements gemäß der vorliegenden Erfindung reduzieren ein Verzerren des piezoelektrischen Elements.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematisches Diagramm eines Spannungssensors einschließend ein piezoelektrisches Element.
2 ist eine Draufsicht des piezoelektrischen Elements, wie gezeigt in 1.
3 ist eine Unteransicht des piezoelektrischen Elements, wie gezeigt in 1.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie 4-4 in 2.
5 ist ein Flussdiagramm, darstellend ein Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements, wie gezeigt in 1;
6 ist eine Querschnittsansicht, darstellend einen Schritt zum Ausformen eines Verbinders im Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements.
7 ist eine Querschnittsansicht, darstellend einen Schritt zum Ausformen einer ersten Elektrodenschicht im Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements.
8 ist eine Querschnittsansicht, darstellend einen Schritt zum Ausformen einer zweiten Elektrodenschicht im Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements.
9 ist eine Querschnittsansicht, darstellend einen Schritt zum Stapeln piezoelektrischer Schichten im Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements.
10 ist eine Querschnittsansicht, darstellend einen Schritt zum Sintern der piezoelektrischen Schichten im Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements.
11 ist eine Querschnittsansicht, darstellend einen zweiten Schritt im Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements.
12 ist eine Querschnittsansicht, zeigend ein modifiziertes Beispiel des piezoelektrischen Elements.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Bezugnehmend auf 1 bis 4 wird nun ein Spannungssensor 10 beschrieben, welcher eine Ausführungsform eines piezoelektrischen Elements 20 einschließt.
Wie gezeigt in 1, schließt der Spannungssensor 10 eine Schaltkreiseinheit 12 und ein piezoelektrisches Element 20 ein. Der Spannungssensor 10 detektiert Spannung eines Detektionsobjekts X, welches gekoppelt ist/wird an das piezoelektrische Element. Das Detektionsobjekt X ist ein Abschnitt eines Fahrrades oder ein Abschnitt einer Fahrradkomponente, z.B. einer Pedalwelle, eine Kurbelwelle, ein Kurbelarm, ein Rahmen, oder Ähnliches (nicht gezeigt) eines Fahrrades.
Die Schaltkreiseinheit 12 ist/wird verbunden an das piezoelektrische Element. Die Schaltkreiseinheit 12 schließt einen Verstärkungsschaltkreis ein (nicht gezeigt), welcher den Strom vom piezoelektrischen Element 20 verstärkt, und einen Kommunikationsschaltkreis (nicht gezeigt), welcher das durch den Verstärkungsschaltkreis verstärkte Signal ausgibt an eine externe Einrichtung. Die Schaltkreiseinheit 12 kann weiter einen Rechenschaltkreis einschließen (nicht gezeigt), welcher die Spannung berechnet, erzeugt am piezoelektrischen Element, basierend auf dem Strom vom piezoelektrischen Element 20. Wenn die Schaltkreiseinheit 12 einen Rechenschaltkreis einschließt, gibt der Kommunikationsschalkreis das Rechenergebnis vom Rechenschaltkreis aus an eine externe Einrichtung. Der Kommunikationsschaltkreis kann eine drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation durchführen.
Das piezoelektrische Element 20 schließt einen piezoelektrischen Körper 22, erste Elektrodenschichten bzw. erste Elektrodenlagen 24 (s. 4), zweite Elektrodenschichten bzw. zweite Elektrodenlagen 26 (s. 4) und eine Leitschicht bzw. Leitlage 28 ein. In einem Beispiel schließt das piezoelektrische Element 20 weiter einen ersten Verbinder 30 (s. 4), einen zweiten Verbinder 32 (s. 4), eine erste Außenelektrodenschicht 34 und eine zweite Außenelektrodenschicht 36 ein. Es ist/wird bevorzugt dass das piezoelektrische Element 20 an eine flache Fläche des Detektionsobjekts X geklebt wird. Falls jedoch das Detektionsobjekt X eine zylindrische oder röhrenförmige Welle ist, aufweisend eine gekrümmte Fläche, kann das piezoelektrische Element 20 an die gekrümmte Fläche geklebt sein/werden. Das piezoelektrische Element 20 ist im Wesentlichen ein rechteckiges Parallelepiped. Weiter ist das piezoelektrische Element 20 ein gestapeltes piezoelektrisches Element.
Wie gezeigt in 2, schließt das piezoelektrische Element 20 eine Oberfläche 20B ein. Die erste Außenelektrodenschicht 34, die zweite Außenelektrodenschicht 36 und Abschnitte einer zweiten Außenfläche 22B des piezoelektrischen Körpers 22 sind/werden der Außenumgebung ausgesetzt an der Oberfläche 20B. Wie gezeigt in 3 schließt das piezoelektrische Element 20 eine Bodenfläche 20A ein. Die Leitschicht 28 und Abschnitte einer ersten Außenfläche 22A des piezoelektrischen Körpers 22 sind/werden der Außenumgebung ausgesetzt an der Bodenfläche 20A. Weiter schließt das piezoelektrische Element 20 vier Seitenflächen 20C ein. Der piezoelektrische Körper 22 ist/wird der Außenumgebung ausgesetzt an den Seitenflächen 20C.
Wie gezeigt in 4, gibt es eine Vielzahl von den ersten Elektrodenschichten 24. Die ersten Elektrodenschichten 24 sind/werden angeordnet im piezoelektrischen Körper 22. Die ersten Elektrodenschichten 24 sind/werden eingebettet im piezoelektrischen Körper 22. Die ersten Elektrodenschichten 24 weisen die Ausformung von Blättern auf. Die ersten Elektrodenschichten 24 erstrecken sich in einer Richtung, schneidend eine erste Richtung A des piezoelektrischen Körpers 22, vorzugsweise in einer zweite Richtung B, welche senkrecht ist zur ersten Richtung A. Die erste Richtung A ist die Richtung, in welche die ersten Elektrodenschichten 24 und die zweiten Elektrodenschichten 26 gestapelt sind/werden. Weiter ist die erste Richtung A parallel zur Richtung, sich erstreckend von der Oberfläche 20B zur Bodenfläche 20A des piezoelektrischen Elements 20. Die zweite Richtung B ist eine Richtung, parallel zu einer Seite der im Wesentlichen rechteckigen Parallelepipedform.
Eine Vielzahl der zweiten Elektrodenschichten 26 liegt vor. Die zweiten Elektrodenschichten 26 sind/werden angeordnet im piezoelektrischen Körper 22. Die zweite Elektrodenschichten 26 sind/werden eingebettet im piezoelektrischen Körper 22, sandwichmäßig erste Regionen R1 des piezoelektrischen Körpers 22 umgebend gemeinsam mit den ersten Elektrodenschichten 24 in der ersten Richtung A. Die zweite Elektrodenschichten 26 weisen die Ausformung von Blättern auf. Die zweite Elektrodenschichten 26 erstrecken sich in einer Richtung, schneidend die erste Richtung A des piezoelektrischen Körpers 22, vorzugsweise in der zweiten Richtung B, welche senkrecht ist zur ersten Richtung A. Die ersten Elektrodenschichten 24 und die zweiten Elektrodenschichten 26 sind/werden alternierend angeordnet und voneinander beabstandet in der ersten Richtung A. Eine zweite Elektrodenschicht 26X, welche eine der zweiten Elektrodenschichten 26 ist, ist befindlich näher hin zur zweiten Außenfläche 22B des piezoelektrischen Körpers 22 als die ersten Elektrodenschichten 24. Vorzugsweise ist die Gesamtanzahl der ersten Elektrodenschichten 24 und der zweiten Elektrodenschicht drei bis zwanzig. In diesem Fall sind/werden zwei bis neunzehn Regionen R1 sandwichmäßig umgeben zwischen den ersten Elektrodenschichten 24 und den zweiten Elektrodenschichten 26 im piezoelektrischen Körper 22.
Die ersten Elektrodenschichten 24 und die zweiten Elektrodenschichten 26 weisen im Wesentlichen dasselbe Ausmaß auf. Die ersten Elektrodenschichten 24 erstrecken sich weiter von den zweiten Elektrodenschichten 26 hin zu einer ersten Seitenfläche 22C des piezoelektrischen Körpers 22 in der zweiten Richtung B, welche senkrecht ist zur ersten Richtung A. Die zweite Elektrodenschichten 26 erstrecken sich weiter von den ersten Elektrodenschichten 24 hin zu einer zweiten Seitenfläche 22D des piezoelektrischen Körpers 22 in der zweiten Richtung B.
Die Leitschicht 28 ist/wird angeordnet an der ersten Außenfläche 22A des piezoelektrischen Körpers 22 in der ersten Richtung A. Die Leitschicht 28 bedeckt zumindest eine Hälfte der ersten Außenfläche 22A. Zumindest ein Abschnitt der Leitschicht 28, angeordnet am piezoelektrischen Körper 22, umgibt sandwichmäßig eine zweite Region R2 des piezoelektrischen Körpers 22 gemeinsam mit einer der zweiten Elektrodenschichten 26. Die Leitschicht 28 ist leitend. Die Leitschicht 28 ist/wird verbunden durch den piezoelektrischen Körper 22 an die ersten Elektrodenschichten 24 und die zweiten Elektrodenschichten 26. Die Leitschicht 28 berührt nicht unmittelbar die ersten Elektrodenschichten 24, die zweiten Elektrodenschichten 26, den ersten Verbinder 30 und den zweiten Verbinder 32. Die Fläche der Leitschicht 28 an der Seite, gegenüberstehend dem piezoelektrischen Körper 22, ist/wird an das Detektionsobjekt X geklebt in einem Zustand eines Berührens des Detektionsobjekts X (s. 1). Die Fläche der Leitschicht 28 an der Seite, gegenüberstehend dem piezoelektrischen Körper 22, kann an das Detektionsobjekt X geklebt sein/werden durch einen Klebstoff. Die Fläche des piezoelektrischen Körpers 22 an einer Seite A1 in der ersten Richtung A wird bezeichnet als die zweite Außenfläche 22b, und die Fläche des piezoelektrischen Körpers 22 an der anderen Seite A2 in der ersten Richtung A wird bezeichnet als die erste Außenfläche 22A.
Der erste Verbinder 30 erstreckt sich in der ersten Richtung A und verbindet elektrisch die ersten Elektrodenschichten 24. Der erste Verbinder 30 ist/wird angeordnet in einem Loch 27A, ausgeformt im piezoelektrischen Körper 22. Der erste Verbinder 30 und die ersten Elektrodenschichten 24 gestalten eine von einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode des piezoelektrischen Elements 20 aus. Der zweite Verbinder 32 erstreckt sich in der ersten Richtung A und verbindet elektrisch die zweiten Elektrodenschichten 26. Der zweite Verbinder 32 ist/wird angeordnet in einem Loch 27B, ausgeformt im piezoelektrischen Körper 22. Der zweite Verbinder 32 und die zweiten Elektrodenschichten 26 gestalten die andere der positiven Elektrode und der negativen Elektrode aus.
Die erste Außenelektrodenschicht 34 ist/wird angeordnet an der zweiten Außenfläche 22B des piezoelektrischen Körpers 22 in der ersten Richtung A. Die erste Außenelektrodenschicht 34 ist/wird verbunden an den ersten Verbinder 30. Zumindest ein Abschnitt der ersten Außenelektrodenschicht 34 umgibt sandwichmäßig eine dritte Region R3 des piezoelektrischen Körpers 22 gemeinsam mit einer der zweiten Elektrodenschichten 26 in der ersten Richtung A. Wie gezeigt in 1, ist/wird der erste Draht C1 verbunden an die erste Außenelektrodenschicht 34.
Wie gezeigt in 4, ist/wird die zweite Außenelektrodenschicht 36 angeordnet an der zweiten Außenfläche 22B des piezoelektrischen Körpers 22 in der ersten Richtung A. Die erste Außenelektrodenschicht 34 und die zweite Außenelektrodenschicht 36 sind/werden angeordnet an der zweiten Außenfläche 22B des piezoelektrischen Körpers 22, ohne einander zu berühren. Wie gezeigt in 2, sind/werden die ersten Außenelektrodenschichten 34 und die zweiten Außenelektrodenschicht 36 nebeneinander angeordnet in der zweiten Richtung B und beabstandet in der zweiten Richtung B. Die zweite Außenelektrodenschicht 36 ist befindlich näher hin zur zweiten Seitenfläche 22D des piezoelektrischen Körpers 22 als die erste Außenelektrodenschicht 34 in der zweiten Richtung B. Die zweite Außenelektrodenschicht 36 ist/wird verbunden an den zweiten Verbinder 32. Die erste Außenelektrodenschicht 34 weist eine größere Fläche auf als die zweite Außenelektrodenschicht 36. Insbesondere ist die Fläche der ersten Außenelektrodenschicht 34, in Berührung stehend bzw. gelangend mit der zweiten Außenfläche 22B des piezoelektrischen Körpers 22, größer als die Fläche der zweiten Außenelektrodenschicht 36, in Berührung stehend bzw. gelangend mit der zweiten Außenfläche 22B des piezoelektrischen Körpers 22. Vorzugsweise ist die Fläche der ersten Außenelektrodenschicht 34 zumindest zweimal größer als die der zweiten Außenelektrodenschicht 36. Wie gezeigt in 1, ist/wird der zweite Draht C2 verbunden an die zweite Außenelektrodenschicht 36. Im piezoelektrischen Körper 22, gezeigt in 4, sind/werden die ersten Regionen R1 und die zweite Region R2 polarisiert. Weiter ist/wird im piezoelektrischen Körper die dritte Region R3 polarisiert.
Die Dicke von jedem Glied im piezoelektrischen Element 20 wird nun beschrieben werden. Die ersten Elektrodenschichten 24 weisen jeweils eine Dicke D1 auf, gewählt vom Bereich von 0.2 µm bis 2 µm. Die zweite Elektrodenschichten 26 weisen jeweils eine Dicke D2 auf, gewählt vom Bereich von 0.2 µm bis 2 µm. Vorzugsweise ist die Dicke D1 der ersten Elektrodenschichten 24 im Wesentlichen gleich der Dicke D2 der zweiten Elektrodenschichten 26. Die durchschnittliche Dicke der Dicke D1 von den ersten Elektrodenschichten 24 und die Dicke D2 der zweiten Elektrodenschichten 26 beträgt z.B. 1,5 µm.
Die Leitschicht 28 weist eine Dicke auf, gewählt vom Bereich von 1 µm bis 100 µm. In einem Beispiel ist die Dicke D3 der Leitschicht 28 gewählt vom Bereich von 5 µm bis 20 µm. Die erste Außenelektrodenschicht 34 weist eine Dicke D4 auf, gewählt vom Bereich von 1 µm bis 100 µm. In einem Beispiel, ist die Dicke D4 der Außenelektrodenschichtersten 34 gewählt vom Bereich von 5 µm bis 20 µm. Die zweite Außenelektrodenschicht 36 weist eine Dicke D5 auf, gewählt vom Bereich von 1 µm bis 100 µm. In einem Beispiel, ist die Dicke D5 der zweiten Außenelektrodenschichterst 36 gewählt vom Bereich von 5 µm bis 20 µm. Die Dicke D3 der Leitschicht 28 ist im Wesentlichen gleich der Dicke D4 der ersten Außenelektrodenschicht 34 und der Dicke D5 der zweiten Außenelektrodenschicht 36.
Die ersten Regionen R1 weisen jeweils eine Dicke D6 auf, gewählt vom Bereich von z.B. 10 µm bis 50 µm. In einem Beispiel beträgt die Dicke D6 der dritten Region R1 30 µm. Die zweite Region R2 weist eine Dicke D7 auf, gewählt von einem Bereich von z.B. 10 µm bis 50 µm. In einem Beispiel beträgt die Dicke D7 der zweiten Region R2 30 µm. Die dritte Region R3 weist eine Dicke D8 auf, gewählt vom Bereich von 10 µm bis 50 µm. In einem Beispiel beträgt die Dicke D8 der dritten Region R3 30 µm. Vorzugsweise ist die Dicke D6 der ersten Regionen R1 im Wesentlichen gleich der Dicke D7 der zweiten Regionen R2 sowie der Dicke D8 der dritten Region R3.
Das Material von jedem Glied im piezoelektrischen Element 20 wird nun beschrieben werden. Der piezoelektrische Körper 22 schließt ein piezoelektrisches Material ein. In einem Beispiel schließt der piezoelektrische Körper 22 Blei-Zirkonat-Titanat ein. In einem anderen Beispiel schließt der piezoelektrische Körper 22 Bariumtitanat oder Bleitritanat ein. Ein piezoelektrisches Material, welchem ein Additiv zugefügt wurde, ist/wird gesintert um den piezoelektrischen Körper 22 auszuformen.
Die ersten Elektrodenschichten 24, die zweiten Elektrodenschichten 26, der erste Verbinder 30 und der zweite Verbinder 32 sind/werden ausgeformt von demselben Material. Die ersten Elektrodenschichten 24, die zweiten Elektrodenschichten 26, der erste Verbinder 30 und der zweite Verbinder 32 sind/werden ausgeformt von einem Metallmaterial, aufweisend eine hohe Leitfähigkeit. Die ersten Elektrodenschichten 24, die zweiten Elektrodenschichten 26, der erste Verbinder 30 und der zweite Verbinder 32 schließen Silber oder Palladium ein. Das Metallzusammensetzungsverhältnis von Silber und Palladium beträgt z.B. 90:100 oder 80:20.
Die erste Außenelektrodenschicht 34 und die zweite Außenelektrodenschicht 36 sind/werden ausgeformt von demselben Material. Die Leitschicht 28 ist/wird ausgeformt von demselben Material wie die erste Außenelektrodenschicht 34 und die zweite Außenelektrodenschicht 36. Die erste Außenelektrodenschicht 34, die zweite Außenelektrodenschicht 36 und die Leitschicht 28 sind/werden ausgeformt von einem Metallmaterial, aufweisend eine hohe Leitfähigkeit. Die Leitschicht 28, die erste Außenelektrodenschicht 34 und die zweite Außenelektrodenschicht 36 schließen Silber ein.
Ein Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements 20 wird nun beschrieben werden unter Bezugnahme auf 5 bis 10. Das Verfahren zum Herstellen des piezoelektrischen Elements 20 schließt einen Schritt ein eines Ausformens der Leitschicht 28 sowie einen Schritt eines Anwendens einer Gleichspannung an den ersten Regionen R1 und der zweiten Region R2. Der Schritt eines Anwendens der Gleichspannung ist/wird im Folgenden bezeichnet als ein Schritt eines Polarisierens. In einem Beispiel schließt das Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Elements 20 einen ersten Schritt eines Ausformens der piezoelektrischen Schichten 22X, einen zweiten Schritt eines Ausformens der Verbinder 30 und 32, einen dritten Schritt eines Ausformens der ersten und zweiten Elektrodenschichten 24 und 26, einen vierten Schritt eines Stapelns der piezoelektrischen Schichten 22X, einen fünften Schritt eines Sinterns der piezoelektrischen Schichten 22X und einen sechsten Schritt eines Ausformens der Außenelektrodenschichten 34 und 36 ein. Ein Schritt eines Ausformens der Leitschicht 28 (im Folgenden als siebter Schritt bezeichnet) und ein polarisierender Schritt (im Folgenden als achter Schritt bezeichnet) sind/werden ausgeführt nach dem sechsten Schritt.
Der erste Schritt schließt einen Schritt ein eines Mischens und Rührens des Materials des piezoelektrischen Körpers 22 zu einem Schlamm, einen Schritt eines Formens des Schammmaterials zu Blättern, eines Trocknens der geformten Blätter und eines Schneidens der geformten Blätter in eine vorbestimmte Größe zum Ausformen der piezoelektrischen Schichten 22X. Das Material des piezoelektrischen Körpers 22 schließt Blei-Zirkonat-Titanat-Pulver, ein organisches Lösungsmittel und einen Kunststoffbinder ein. Der Schritt eines Ausformens der piezoelektrischen Schichten 22X verwendet z.B. einen Lippenbeschichter. Die piezoelektrische Schichten 22X weisen jeweils eine Dicke D9 auf (s. 6), welche abnimmt im Schritt eines Sinterns der piezoelektrischen Schichten 22X. Es ist daher bevorzugt, dass die Dicke D9 näherungsweise 120% der Dicke beträgt, welche erwünscht ist im Anschluss an das Sintern. Falls die Dicke D4 bis D6 der gesinterten ersten bis dritten Regionen 30 µm beträgt (s. 4), ist/wird die Dicke D9 der piezoelektrischen Schichten 22X zu 36 µm eingestellt.
6 stellt einen zweiten Schritt dar eines Ausformens der Verbinder 30 und 32, welcher einen Schritt einschließt eines Ausformens von Durchgangslöchern 22Y in jeder piezoelektrischen Schicht 22X sowie einen Schritt eines Füllens der Durchgangslöcher 22Y mit dem Material der Verbinder 30 und 32. Die piezoelektrische Schicht 22X, welche die Durchgangslöcher 22Y einschließt, wird bezeichnet als eine piezoelektrische Schicht 22X1, und die piezoelektrische Schicht 22X, welche nicht das Durchgangsloch 22Y einschließt, wird bezeichnet als eine piezoelektrische Schicht 22X2 (s. 9). 6 zeigt nur eine piezoelektrische Schicht 22X des piezoelektrischen Elements 20. Jedoch sind/werden die Einheiten der piezoelektrischen Schicht 22X, gezeigt in 6, kontinuierlich in einer Matrix angeordnet
7 und 8 stellen den dritten Schritt dar eines Ausformens der Elektrodenschichten 24 und 26, welcher einen Schritt einschließt zum Drucken einer der ersten Elektrodenschicht 24 und der zweiten Elektrodenschichten 26 auf eine Fläche von jeder piezoelektrischen Schicht 22X1 in der Richtung der Dicke. Die erste Elektrodenschicht 24, gezeigt in 7, ist/wird gedruckt an der Fläche der piezoelektrische Schichten 22X1, in Berührung stehend bzw. gelangend mit dem ersten Verbinder 30 und getrennt vom zweiten Verbinder 32. Die zweite Elektrodenschicht 26, gezeigt in 8, ist/wird gedruckt an der Fläche der piezoelektrischen Schicht 22X1, in Berührung stehend bzw. gelangend mit dem zweiten Verbinder 32 und getrennt vom ersten Verbinder 30. Der Druckvorgang ist ein Siebdruck. Die piezoelektrische Schicht 22X1, auf welche die erste Elektrodenschicht 24 gedruckt ist/wird, wird bezeichnet als eine um eine erste Elektrodenschicht angereicherte piezoelektrische Schicht 23X. Die zweite Elektrodenschicht 26, auf welche die piezoelektrische Schicht 22X1 gedruckt ist/wird, wird bezeichnet als eine um zweite Elektrodenschicht angereicherte piezoelektrische Schicht 23Y.
9 veranschaulicht den vierten Schritt eines Stapelns der piezoelektrischen Schichten 22X, welcher einen Schritt einschließt eines Stapelns der piezoelektrischen Schichten 22X, eines Kompressionsbondierens der gestapelten piezoelektrischen Schichten 22X und eines Zuschneidens der kompressionsbondierten piezoelektrischen Schichten 22X gemäß vorbestimmter Erstreckungen. Der Schritt eines Stapelns der piezoelektrischen Schichten 22X stapelt alternierend die um die erste Elektrodenschicht angereicherten piezoelektrischen Schichten 23X und die um die zweite Elektrodenschicht angereicherten piezoelektrischen Schichten 23Y. In 9 sind/werden die um die erste Elektrodenschicht angereicherten piezoelektrischen Schichten 23X und die um die zweite Elektrodenschicht angereicherten piezoelektrischen Schichten 23Y gestapelt, so dass die ersten Elektrodenschichten 24 und die zweiten Elektrodenschichten jeweils einer Seite A2 zugewandt sind in der ersten Richtung A. Weiter sind/werden die um die erste Elektrodenschicht angereicherten piezoelektrischen Schichten 23X und die um die zweite Elektrodenschicht angereicherten piezoelektrischen Schichten 23Y gestapelt, so dass die ersten Verbinder 30 miteinander ausgerichtet sind/werden und die zweiten Verbinder 32 miteinander ausgerichtet sind/werden bei einer Betrachtung in der ersten Richtung A. Die piezoelektrische Schicht 22X2 ist/wird ausgeformt an der Seite A2 der piezoelektrischen Schicht 23Y, welche befindlich ist am Ende an der Seite A2 in der ersten Richtung A. Der vierte Schritt formt einen Stapel 25 aus der die um die erste Elektrodenschicht angereicherten piezoelektrischen Schichten 23X, der um die zweite Elektrodenschicht angereicherten piezoelektrischen Schichten 23Y und der piezoelektrischen Schichten 22X. Die Anzahl der piezoelektrische Schichten 22X, welche im vierten Schritt gestapelt sind/werden, ist zumindest eine Mehrfachanzahl, und ist gewählt von z.B. dem Bereich vier bis zwölf. Das Beispiel, gezeigt in 9, stapelt sechs piezoelektrische Schichten 22X.
Im fünften Schritt eines Sinterns der piezoelektrischen Schicht 22X ist/wird der im vierten Schritt ausgeformte Stapel 25 gesintert. Die Sintertemperatur ist/wird eingestellt, um höher zu sein als die Schmelztemperatur der Elektrodenschichten 24 und 26 und der Verbinder 30 und 32. Falls die Elektrodenschichten 24 und 26 und die Verbinder 30 und 32 Silber und Palladium einschließen, ist/wird die Sintertemperatur eingestellt, um in einem Beispiel 950°C bis 1030°C zu betragen. Das Sintern integriert die piezoelektrischen Schichten 22X, wie gezeigt in 10, um den piezoelektrischen Körper 22 auszuformen. Unter dieser Bedingung sind/werden die ersten Elektrodenschichten 24, die zweiten Elektrodenschichten 26, der erste Verbinder 30 und der zweite Verbinder 32 eingebettet im piezoelektrischen Körper 22. In 10 formen die in der zweiten Richtung B an einer Seite befindlichen Durchgangslöcher 22Y das Einzelloch 27A aus, und der erste Verbinder 30 jeder piezoelektrischen Schicht 22X erstreckt sich kontinuierlich im Loch 27A. In 10 formen die in der zweiten Richtung B an der anderen Seite befindlichen Durchgangslöcher 22Y das Einzelloch 27B aus, und der zweite Verbinder 32 jeder piezoelektrischen Schicht 22X erstreckt sich kontinuierlich im Loch 27B. Die ersten Elektrodenschichten 24, die zweiten Elektrodenschichten 26, der erste Verbinder 30 und der zweite Verbinder 32 sind/werden nicht der Außenumgebung ausgesetzt an der ersten Außenfläche 22A des piezoelektrischen Körpers 22.
11 veranschaulicht den sechsten Schritt eines Ausformens der Außenelektrodenschichten 34 und 36, welcher einen Schritt einschließt eines Druckens und Backens der ersten Außenelektrodenschicht 34 und der zweiten Außenelektrodenschicht 36 auf die zweite Außenfläche 22B des piezoelektrischen Körpers 22. Die erste Außenelektrodenschicht 34 ist/wird ausgeformt an der zweiten Außenfläche 22B, in Berührung stehend bzw. gelangend mit dem ersten Verbinder 30 und getrennt vom zweiten Verbinder 32. Die zweite Außenelektrodenschicht 36 ist/wird ausgeformt an der zweiten Außenfläche 22B, in Berührung stehend bzw. gelangend mit dem zweiten Verbinder 32 und getrennt vom ersten Verbinder 30. Die Temperatur für ein Backen der Außenelektrodenschichten 34 und 36 auf die erste Außenfläche 22A ist höher als oder gleich der Schmelztemperatur der Außenelektrodenschichten 34 und 36. Falls die Außenelektrodenschichten 34 und 36 Silber einschließen, ist/wird die Backtemperatur eingestellt auf 550°C in einem Beispiel.
Der siebte Schritt eines Ausformens der Leitschicht 28 schließt einen Schritt ein eines Druckens und Backens der Leitschicht 28 auf die erste Außenfläche 22A des piezoelektrischen Körpers 22. Die Temperatur für ein Backen der Leitschicht 28 auf die erste Außenfläche 22A ist höher als oder gleich der Schmelztemperatur des Materials der Außenelektrodenschichten 34 und 36. Falls die Leitschicht 28 Silber einschließt, ist/wird die Backtemperatur eingestellt auf 550°C in einem Beispiel. Die Leitschicht 28 ist/wird verbunden durch den piezoelektrischen Körper 22 an die ersten Elektrodenschichten 24 und die zweiten Elektrodenschichten 26. Die Reihenfolge zum Durchführen des Schritts eines Ausformens der Außenelektrodenschichten 34 und 36 und des Schritts eines Ausformens der Leitschicht 28 kann umgekehrt sein/werden. Es ist weiter bevorzugt, dass die Schmelztemperatur jedes Materials und die in jedem Schritt verwendete Temperatur eine der folgenden Beziehungen erfüllt “Sintertemperatur > Schmelztemperatur des Materials der Leitschicht 28 und der Außenelektrodenschichten 34 und 36 > Schmelztemperatur des Materials der Elektrodenschichten 24 und 26 und der Verbinder 30 und 32 > Backtemperatur der Leitschicht 28 und der Außenelektrodenschichten 34 und 36" oder "Schmelztemperatur des Materials der Leitschicht 28 und der Außenelektrodenschichten 34 und 36 > Sintertemperatur > Schmelztemperatur des Materials der Elektrodenschichten 24 und 26 und der Verbinder 30 und 32 > Backtemperatur der Leitschicht 28 und der Außenelektrodenschichten 34 und 36."
Der achte Schritt eines Durchführens einer Polarisation schließt einen Schritt ein eines Anordnens des piezoelektrisches Körpers 22 auf einer leitfähigen Platte P, welche leitend ist, so dass die Leitschicht 28 mit der leitfähigen Platte P in Berührung steht bzw. gelangt, einen Schritt eines Verbindens des ersten Drahts C1 an die erste Außenelektrodenschicht 34 und die leitfähige Platte P und eines Verbindens des zweiten Drahts C2 an die zweite Außenelektrodenschicht 36, sowie einen Schritt eines Anwendens einer Gleichspannung am ersten Draht C1 und dem zweiten Draht C2. Einer des ersten Drahts C1 und des zweiten Drahts C2 ist/wird verbunden an die negative Elektrode einer Stromversorgung BT. Der andere eine des ersten Drahts C1 und des zweiten Drahts C2 ist/wird verbunden an die positive Elektrode der Stromversorgung BT.
Die Anwendung der Gleichspannung polarisiert die ersten Regionen R1, sandwichmäßig umgeben zwischen den ersten Elektrodenschichten 24 und den zweiten Elektrodenschichten 26, die zweite Region R2, sandwichmäßig umgeben zwischen einer der zweiten Elektrodenschichten 26 und der Leitschicht 28, und die dritte Region R3, befindlich zwischen der ersten Außenelektrodenschicht 34 und einer der zweiten Elektrodenschichten 26.
In einem piezoelektrischen Element, welches die Leitschicht 28 nicht einschließt, ist/wird eine Gleichspannung nicht angewendet an der Region des piezoelektrischen Körpers 22 an der Seite A2 der zweiten Elektrodenschicht 26, welche befindlich ist an der Extremalseite A2 in der ersten Richtung A. Demnach ist/wird die Region nicht polarisiert. Die Anwendung von Gleichspannung wird eine Restverschiebung erzeugen an den ersten Regionen R1, welche polarisiert sind/werden im piezoelektrischen Körper 22. Dies wird Eigenspannung erzeugen zwischen der nicht-polarisierten Region und den ersten Regionen R1, welche die Restverschiebung einschließen. Die Eigenspannung kann ein Verzerren oder Biegen verursachen. Zum Bewältigen einer solchen Situation ist/wird im piezoelektrischen Element 20 eine gleichmäßige Spannung an der zweiten Region R2 angewendet in derselben Weise wie an den ersten Regionen R1, welche befindlich ist zwischen einer der zweiten Elektrodenschichten 26 und der ersten Außenfläche 22A. Dies polarisiert die zweite Region R2. Demnach wird die Anwendung von Gleichspannung in einer gleichmäßigen Verschiebung des piezoelektrischen Körpers 22 resultieren in der zweiten Richtung B und ein Verzerren und Biegen reduzieren.
Im piezoelektrischen Element 20 sind/werden die ersten Verbinder 30 und der zweite Verbinder 32 nicht der Außenumgebung ausgesetzt von den Seitenflächen 20C des piezoelektrischen Elements 20. Dies beschränkt die elektrische Verbindung des ersten Verbinders 30 und des zweiten Verbinders 32 mit dem Detektionsobjekt X und vermeidet fehlerhafte Detektionen, welche basieren auf der Ausgabe des Spannungssensors 10.
Die erste Außenelektrodenschicht 34 umgibt zumindest teilweise sandwichmäßig die dritte Region R3 des piezoelektrischen Körpers 22 gemeinsam mit einer der zweiten Elektrodenschichten 26 in der ersten Richtung A. Demnach ist/wird die dritte Region R3 auch polarisiert. Dies reduziert weiter ein Verzerren und Biegen des piezoelektrischen Körpers 22.
Die Leitschicht 28 ist/wird ausgeformt von demselben Material wie die erste Außenelektrodenschicht 34 und die zweite Außenelektrodenschicht 36. Demnach ist/wird im Schritt eines Polarisierens des piezoelektrischen Körpers 22 Gleichspannung an der zweiten Region R2 angewendet in einer geeigneten Weise.
Modifizierte Beispiele Die vorliegende Erfindung ist/wird nicht beschränkt auf die vorangegangene Ausführungsform, und verschiedene Änderungen und Modifikationen der Komponenten können unternommen werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Auch können in den Ausführungsformen offenbarte Komponenten zusammengesetzt sein/werden in beliebiger Kombination zum Ausführen der vorliegenden Erfindung. Z. B. können einige der Komponenten weggelassen werden von allen Komponenten, offenbart in der Ausführungsform. Weiter können mehrere der im Folgenden beschriebenen modifizierten Beispiele kombiniert werden.
Der erste Verbinder 30 und der zweite Verbinder 32 können ersetzt werden durch einen ersten Verbinder 38 und einen zweiten Verbinder 40, gezeigt in 12. Der erste Verbinder 38 und der zweite Verbinder 40 der 12 sind jeweils befindlich an der ersten Seitenfläche 22C und der zweiten Seitenfläche 22D des piezoelektrischen Körpers 22. Die ersten Elektrodenschichten 24 sind/werden der Außenumgebung ausgesetzt von der ersten Seitenfläche 22C. Der erste Verbinder 38 berührt die ersten Elektrodenschichten 24, welche der Außenumgebung ausgesetzt sind/werden von der ersten Seitenfläche 22C, sowie die erste Außenelektrodenschicht 34. Die zweite Elektrodenschichten 26 sind/werden der Außenumgebung ausgesetzt von der zweiten Seitenfläche 22D. Der zweite Verbinder 40 berührt die zweiten Elektrodenschichten 26, welche der Außenumgebung ausgesetzt sind/werden von der zweiten Seitenfläche 22D, sowie die zweite Außenelektrodenschicht 36. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass das Material des ersten Verbinders 38 und des zweiten Verbinders 40 dasselbe ist wie dasjenige der ersten Außenelektrodenschicht 34 und der zweiten Außenelektrodenschicht 36.
Die erste Elektrodenschicht 24 kann auch angeordnet sein/werden an der zweiten Außenfläche 22B. In diesem Fall funktioniert die erste Elektrodenschicht 24 als eine erste Außenelektrodenschicht.
Die ersten Elektrodenschichten 24 und die zweiten Elektrodenschichten 26 können umgekehrt sein/werden. In diesem Fall ist/wird die Leitschicht angeordnet am piezoelektrischen Körper 22 zum sandwichmäßigen Umgeben einer zweiten Region R2 des piezoelektrischen Körpers 22 gemeinsam mit der ersten Elektrodenschicht 24, welche der ersten Außenfläche 22A am nächsten ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016-093989 [0001, 0001]
JP 2005-191450 [0003]

Claims

Piezoelektrisches Element, umfassend: einen piezoelektrischen Körper; eine erste Elektrodenschicht, angeordnet am piezoelektrischen Körper; eine zweite Elektrodenschicht, eingebettet im piezoelektrischen Körper, und sandwichmäßig eine erste Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit der ersten Elektrodenschicht in einer ersten Richtung; und eine Leitschicht, welche leitend ist, und angeordnet an einer ersten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung, wobei zumindest ein Abschnitt der Leitschicht am piezoelektrischen Körper angeordnet ist/wird, sandwichmäßig eine zweite Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit einer der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht, und die Leitschicht verbunden ist/wird durch den piezoelektrischen Körper an die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht; wobei die erste Region und die zweite Region des piezoelektrischen Körpers polarisiert sind/werden.
Piezoelektrisches Element, umfassend: einen piezoelektrischen Körper; eine erste Elektrodenschicht, angeordnet am piezoelektrischen Körper; eine zweite Elektrodenschicht, eingebettet im piezoelektrischen Körper, und sandwichmäßig eine erste Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit der ersten Elektrodenschicht in einer ersten Richtung; und eine Leitschicht, welche leitend ist, und angeordnet an einer ersten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung, wobei zumindest ein Abschnitt der Leitschicht am piezoelektrischen Körper angeordnet ist/wird, sandwichmäßig eine zweite Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit einer der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht, und die Leitschicht verbunden ist/wird durch den piezoelektrischen Körper an die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht; wobei die Leitschicht eine Dicke aufweist von 1 µm bis 100 µm.
Piezoelektrisches Element gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: die erste Elektrodenschicht eine ist von einer Vielzahl von ersten Elektrodenschichten; die zweite Elektrodenschicht eine ist von einer Vielzahl von zweiten Elektrodenschichten; die ersten Elektrodenschichten eingebettet sind/werden im piezoelektrischen Körper; und die ersten Elektrodenschichten und die zweiten Elektrodenschichten alternierend angeordnet und voneinander in der ersten Richtung beabstandet sind/werden.
Piezoelektrisches Element gemäß Anspruch 3, weiter umfassend: einen ersten Verbinder, welcher sich in der ersten Richtung erstreckt und elektrisch die ersten Elektrodenschichten verbindet; und einen zweiten Verbinder, welcher sich in der ersten Richtung erstreckt und elektrisch die zweiten Elektrodenschichten verbindet.
Piezoelektrisches Element gemäß Anspruch 4, weiter umfassend: eine erste Außenelektrodenschicht, angeordnet an einer zweiten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung, wobei die erste Außenelektrodenschicht verbunden ist/wird an den ersten Verbinder; und eine zweite Außenelektrodenschicht, angeordnet an der zweiten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung, wobei die zweite Außenelektrodenschicht verbunden ist/wird an den zweiten Verbinder.
Piezoelektrisches Element gemäß Anspruch 5, wobei: eine der zweiten Elektrodenschichten befindlich ist näher hin zur zweiten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers als die ersten Elektrodenschichten; und zumindest ein Abschnitt der ersten Außenelektrodenschicht eine dritte Region des piezoelektrischen Körpers sandwichmäßig umgibt gemeinsam mit der einen der zweiten Elektrodenschichten in der ersten Richtung.
Piezoelektrisches Element gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die erste Außenelektrodenschicht eine größere Fläche aufweist als die zweite Außenelektrodenschicht.
Piezoelektrisches Element gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die erste Außenelektrodenschicht und die zweite Außenelektrodenschicht ausgeformt sind/werden von demselben Material.
Piezoelektrisches Element gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die Leitschicht ausgeformt ist/wird von demselben Material wie die erste Außenelektrodenschicht und die zweite Außenelektrodenschicht.
Piezoelektrisches Element gemäß Anspruch 9, wobei die Leitschicht, die erste Außenelektrodenschicht und die zweite Außenelektrodenschicht Silber einschließen.
Piezoelektrisches Element gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Leitschicht eine Dicke aufweist, welche im Wesentlichen gleich ist derjenigen der ersten Außenelektrodenschicht und der zweiten Außenelektrodenschicht.
Piezoelektrisches Element gemäß einem der Ansprüche 4 bis 11, wobei die ersten Elektrodenschichten, die zweiten Elektrodenschichten, der erste Verbinder und der zweite Verbinder ausgeformt sind/werden von demselben Material.
Piezoelektrisches Element gemäß einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei die ersten Elektrodenschichten, die zweiten Elektrodenschichten, der erste Verbinder und der zweite Verbinder Silber und Palladium einschließen.
Piezoelektrisches Element gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Leitschicht zumindest eine Hälfte der ersten Außenfläche bedeckt.
Verfahren zum Herstellen eines piezoelektrischen Elements, einschließend einen piezoelektrischen Körper, eine erste Elektrodenschicht, angeordnet am piezoelektrischen Körper, sowie eine zweite Elektrodenschicht, eingebettet im piezoelektrischen Körper, und sandwichmäßig eine erste Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit der ersten Elektrodenschicht in einer ersten Richtung, wobei das Verfahren umfasst: ein Ausformen einer Leitschicht, welche leitend ist, an einer ersten Außenfläche des piezoelektrischen Körpers in der ersten Richtung, wobei zumindest ein Abschnitt der Leitschicht am piezoelektrischen Körper angeordnet ist/wird, sandwichmäßig eine zweite Region des piezoelektrischen Körpers umgebend gemeinsam mit einer der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht, und die Leitschicht verbunden ist/wird durch den piezoelektrischen Körper an die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht; und ein Anwenden einer Gleichspannung an der ersten Region und der zweiten Region.