DE112021006131T5 - Layered electronic component and method for producing the layered electronic component - Google Patents

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DE112021006131T5 DE112021006131.3T DE112021006131T DE112021006131T5 DE 112021006131 T5 DE112021006131 T5 DE 112021006131T5 DE 112021006131 T DE112021006131 T DE 112021006131T DE 112021006131 T5 DE112021006131 T5 DE 112021006131T5
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Jin Han Jeon
Tony Fook
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Ein geschichtetes elektronisches Bauelement, zum Beispiel eine flexible haptische Rückkopplungsvorrichtung, wird offenbart. Das geschichtete elektronische Bauelement kann einen Stapel mit einer ersten und einer zweiten elektroaktiven Polymerschicht (EAP) enthalten. Jede der ersten und zweiten EAP-Schichten kann ein EAP-Material enthalten. Ein wesentlicher Teil jeder der ersten und zweiten EAP-Schichten kann partikelfrei sein. Der Stapel kann ferner eine elektroaktive Verbundschicht enthalten, die zwischen der ersten und der zweiten EAP-Schicht angeordnet ist, wobei die elektroaktive Verbundschicht eine Dicke entlang einer ersten Richtung aufweist. Die elektroaktive Verbundschicht kann eine Polymermatrix enthalten, die außerdem Partikel enthalten kann. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines geschichteten elektronischen Bauelements offenbart. Das Verfahren kann die Bereitstellung eines Substrats und die Bildung eines Stapels umfassen. Der Stapel kann gebildet werden durch: Aufbringen eines ersten EAP-Schichtmaterials, Aufbringen einer EAP-Verbundschichtzusammensetzung und Aufbringen eines zweiten EAP-Schichtmaterials.A layered electronic device, for example a flexible haptic feedback device, is disclosed. The layered electronic device may include a stack with first and second electroactive polymer (EAP) layers. Each of the first and second EAP layers may contain an EAP material. A substantial portion of each of the first and second EAP layers may be particle-free. The stack may further include an electroactive composite layer disposed between the first and second EAP layers, the electroactive composite layer having a thickness along a first direction. The electroactive composite layer may contain a polymer matrix, which may also contain particles. Furthermore, a method for producing a layered electronic component is disclosed. The method may include providing a substrate and forming a stack. The stack may be formed by: applying a first EAP layer material, applying an EAP composite layer composition, and applying a second EAP layer material.

Description

Technisches GebietTechnical area

Verschiedene Aspekte dieser Offenbarung beziehen sich auf ein geschichtetes elektronisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung der geschichteten elektronischen Bauelement.Various aspects of this disclosure relate to a layered electronic device and a method of manufacturing the layered electronic device.

Stand der TechnikState of the art

Herkömmliche elektronische Bauelemente können elektrisch aktive Schichten zwischen Elektroden aufweisen. Die elektrisch aktiven Schichten können Verbundschichten mit Füllstoffen mit hoher Dielektrizitätskonstante enthalten, um die dielektrischen Eigenschaften des Bauelements zu verbessern. Solche Füllstoffe verursachen jedoch eine lokale Verstärkung eines angelegten elektrischen Feldes aufgrund des Maxwell-Wagner-Sillars-Effekts (MWS) an der Füllstoff/Matrix-Grenzfläche, was zu einer starken Verschlechterung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit und einem vorzeitigen Ausfall des Bauelements führt.Conventional electronic components can have electrically active layers between electrodes. The electrically active layers may contain composite layers with high dielectric constant fillers to improve the dielectric properties of the device. However, such fillers cause local amplification of an applied electric field due to the Maxwell-Wagner-Sillars effect (MWS) at the filler/matrix interface, resulting in severe degradation of dielectric strength and premature failure of the device.

Daher besteht die Notwendigkeit, ein verbessertes geschichtetes elektronisches Bauelement bereitzustellen, das eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit aufweist.Therefore, there is a need to provide an improved layered electronic device that has high dielectric strength.

KurzdarstellungShort presentation

Es ist daher Gegenstand der Erfindung, ein verbessertes geschichtetes elektronisches Bauelement, z. B. einen elektromechanischen Aktuator bzw. Stellantrieb, bereitzustellen.It is therefore the subject of the invention to provide an improved layered electronic component, e.g. B. to provide an electromechanical actuator or actuator.

Verschiedene Ausführungsformen können ein geschichtetes elektronisches Bauelement bereitstellen. Das geschichtete elektronische Bauelement kann einen Stapel umfassen, der ferner eine erste und eine zweite elektroaktive Polymerschicht (EAP) umfassen kann. Jede der ersten und zweiten EAP-Schichten kann ein EAP-Material enthalten. Ein wesentlicher Teil davon kann jeweils partikelfrei sein. Der Stapel kann ferner eine elektroaktive Verbundschicht enthalten, die zwischen der ersten und der zweiten EAP-Schicht angeordnet sein kann und eine Dicke entlang einer ersten Richtung aufweisen kann. Die elektroaktive Verbundschicht kann eine Polymermatrix enthalten und kann außerdem Partikel enthalten.Various embodiments may provide a layered electronic device. The layered electronic device may include a stack, which may further include first and second electroactive polymer (EAP) layers. Each of the first and second EAP layers may contain an EAP material. A significant part of it can be particle-free. The stack may further include an electroactive composite layer, which may be disposed between the first and second EAP layers and may have a thickness along a first direction. The electroactive composite layer may contain a polymer matrix and may also contain particles.

Verschiedene Ausführungsformen können ein Verfahren zur Herstellung des geschichteten elektronischen Bauelements vorsehen. Das Verfahren kann die Bereitstellung eines Substrats und die Bildung des Stapels umfassen. Der Stapel kann die Abscheidung eines ersten EAP-Schichtmaterials, die Abscheidung einer EAP-Verbundschichtzusammensetzung und ferner die Abscheidung eines zweiten EAP-Schichtmaterials umfassen.Various embodiments may provide a method of manufacturing the layered electronic component. The method may include providing a substrate and forming the stack. The stack may include depositing a first EAP layer material, depositing an EAP composite layer composition, and further depositing a second EAP layer material.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das geschichtete elektronische Bauelement ein flexibler Aktuator mit haptischem Feedback sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das geschichtete elektronische Bauelement ein flexibler haptischer Rückkopplungsaktuator mit Dünnfilm sein.According to various embodiments, the layered electronic component may be a flexible actuator with haptic feedback. According to various embodiments, the layered electronic device may be a flexible thin film haptic feedback actuator.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird mit Bezug auf die detaillierte Beschreibung besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den nicht einschränkenden Beispielen und den zugehörigen Zeichnungen betrachtet wird, in denen Folgendes gilt:

  • - 1A und 1 B zeigen als Beispiel schematische Darstellungen eines Querschnitts eines geschichteten elektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • - 2A und 2B zeigen schematische Darstellungen von geschichteten elektronischen Bauelementen 200 und 230, als Beispiel, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • - 3 zeigt eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Herstellung eines geschichteten elektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • - 4 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahme des Querschnitts der EAP / ZrO2:EAP / EAP-Schichten, als Beispiel, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • - 5A und 5B zeigen die Röntgenbeugungsspektren (XRD) zum Vergleich der (A) EAP / ZrO2-Schichten und der EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten und (B) der EAP / TiO2-Schichten und der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten, als Beispiel, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • - 6A bis 6C zeigen die elektrische Durchbruchverteilung und das ferroelektrische Hysteresediagramm der EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten im Vergleich zu den EAP / ZrO2-Schichten, als Beispiel, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • - 7A bis 7C zeigen die Verteilung des elektrischen Durchbruchs und die ferroelektrische Hysteresekurve der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten im Vergleich zu den EAP / TiO2-Schichten, als Beispiel, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
  • - 8 zeigt ein Diagramm, das die Ausgangskraft der EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten, der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten und der reinen EAP / EAP / EAP-Schichten gemäß verschiedenen Ausführungsformen beispielhaft vergleicht.
The invention will be better understood with reference to the detailed description when considered in conjunction with the non-limiting examples and accompanying drawings, in which:
  • - 1A and 1 B show, as an example, schematic representations of a cross section of a layered electronic component 100 according to various embodiments;
  • - 2A and 2 B show schematic representations of layered electronic components 200 and 230, by way of example, according to various embodiments;
  • - 3 shows a schematic representation of an exemplary method 300 for producing a layered electronic component 100 according to various embodiments;
  • - 4 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the cross section of the EAP/ZrO 2 :EAP/EAP layers, as an example, according to various embodiments;
  • - 5A and 5B show the X-ray diffraction spectra (XRD) for comparing the (A) EAP / ZrO 2 layers and the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP layers and (B) the EAP / TiO 2 layers and the EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers, by way of example, according to various embodiments;
  • - 6A until 6C show the electrical breakdown distribution and ferroelectric hysteresis diagram of the EAP/ZrO 2 :EAP/EAP layers compared to the EAP/ZrO 2 layers, as an example, according to various embodiments;
  • - 7A until 7C show the electrical breakdown distribution and ferroelectric hysteresis curve of the EAP/TiO 2 :EAP/EAP layers compared to the EAP/TiO 2 layers, as an example, according to various embodiments; and
  • - 8th shows a diagram that compares, by way of example, the output force of the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP layers, the EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers and the pure EAP / EAP / EAP layers according to various embodiments.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen, die zur Veranschaulichung spezifische Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Offenbarung praktiziert werden kann. Diese Ausführungsformen sind ausreichend detailliert beschrieben, um den Fachleuten die Anwendung der Offenbarung zu ermöglichen. Andere Ausführungsformen können angewendet werden, und strukturelle und logische Änderungen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen. Die verschiedenen Ausführungsformen schließen sich nicht unbedingt gegenseitig aus, da einige Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu bilden.The following detailed description refers to the accompanying drawings, which show, by way of illustration, specific details and embodiments in which the disclosure may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to utilize the disclosure. Other embodiments may be employed, and structural and logical changes may be made, without departing from the scope of the disclosure. The various embodiments are not necessarily mutually exclusive, as some embodiments may be combined with one or more other embodiments to form new embodiments.

Merkmale, die im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben werden, können entsprechend auf die gleichen oder ähnliche Merkmale in den anderen Ausführungsformen anwendbar sein. Merkmale, die im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben werden, können entsprechend auf die anderen Ausführungsformen anwendbar sein, auch wenn sie in diesen anderen Ausführungsformen nicht ausdrücklich beschrieben sind. Darüber hinaus können Ergänzungen und/oder Kombinationen und/oder Alternativen, wie sie für ein Merkmal im Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben sind, entsprechend auf das gleiche oder ähnliche Merkmal in den anderen Ausführungsformen anwendbar sein.Features described in connection with one embodiment may apply correspondingly to the same or similar features in the other embodiments. Features described in connection with one embodiment may apply correspondingly to the other embodiments, even if they are not expressly described in those other embodiments. In addition, additions and/or combinations and/or alternatives as described for a feature in connection with one embodiment may apply correspondingly to the same or similar feature in the other embodiments.

Die hier illustrativ beschriebene Offenbarung kann in geeigneter Weise in Abwesenheit eines oder mehrerer Elemente, einer oder mehrerer Beschränkungen, die hier nicht spezifisch offenbart sind, ausgeführt werden. So sind zum Beispiel die Begriffe „umfassend“, „einschließlich“, „enthaltend“ usw. breit gefasst und ohne Einschränkung zu verstehen. Das Wort „umfassen“ oder Abwandlungen wie „umfasst“ oder „umfassend“ sind dementsprechend so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung einer bestimmten ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen, nicht aber den Ausschluss einer anderen ganzen Zahl oder Gruppe von ganzen Zahlen implizieren. Darüber hinaus wurden die hier verwendeten Begriffe und Ausdrücke zur Beschreibung und nicht zur Einschränkung verwendet, und es ist nicht beabsichtigt, durch die Verwendung solcher Begriffe und Ausdrücke Äquivalente der gezeigten und beschriebenen Merkmale oder Teile davon auszuschließen, sondern es wird anerkannt, dass verschiedene Modifikationen innerhalb des Umfangs der Offenbarung möglich sind. Es sollte daher verstanden werden, dass, obwohl die vorliegende Offenbarung speziell durch beispielhafte Ausführungsformen und optionale Merkmale offenbart wurde, Modifikationen und Variationen der hier verkörperten Offenbarung von Fachleuten vorgenommen werden können.The disclosure illustratively described herein may be conveniently carried out in the absence of one or more elements or limitations not specifically disclosed herein. For example, the terms “comprising,” “including,” “including,” etc. are intended to be broadly construed and not limited. Accordingly, the word “comprise” or variations such as “comprises” or “comprising” are to be understood to imply the inclusion of a particular integer or group of integers, but not the exclusion of any other integer or group of integers. Furthermore, the terms and expressions used herein have been used for purposes of description rather than limitation, and the use of such terms and expressions is not intended to exclude equivalents of the features shown and described or portions thereof, but rather acknowledges that various modifications may occur within the scope of the disclosure is possible. It should therefore be understood that although the present disclosure has been specifically disclosed through example embodiments and optional features, modifications and variations to the disclosure embodied herein may be made by those skilled in the art.

Im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsformen schließen die Artikel „ein“, „eine“ und „der, die, das“, die in Bezug auf ein Merkmal oder Element verwendet werden, einen Verweis auf eines oder mehrere der Merkmale oder Elemente ein. Wie hier verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ jede und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgeführten Elemente ein.In connection with various embodiments, the articles "a," "an," and "the" used in reference to a feature or element include a reference to one or more of the features or elements. As used herein, the term “and/or” includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.

Die in den Ansprüchen in Klammern gesetzten Bezugszeichen dienen dem besseren Verständnis der Offenbarung und haben keine einschränkende Wirkung auf den Umfang der Ansprüche.The reference symbols in parentheses in the claims serve to better understand the disclosure and have no limiting effect on the scope of the claims.

Wie hierin und gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet, kann das „J“ eine Schichttrennung bedeuten, z. B. kann „A / B“ bedeuten, dass die Komponenten A und B in getrennten Schichten vorliegen, wie z. B. eine Hauptoberfläche der Schicht A gegenüber einer Hauptoberfläche der Schicht B, die Schichten A und B liegen übereinander, die Schichten A und B überlappen einander direkt oder indirekt mit weiteren Schichten dazwischen. Wie hierin verwendet und gemäß verschiedenen Ausführungsformen, kann der „:“ bedeuten, dass die Komponenten einer Schicht eine Mischung oder ein Gemisch darstellen, z. B. kann „A : B“ bedeuten, dass A und B in einer gemeinsamen Schicht gemischt oder vermengt sind.As used herein and in various embodiments, the “J” may mean delamination, e.g. For example, “A/B” can mean that components A and B exist in separate layers, such as B. a main surface of layer A opposite a main surface of layer B, the layers A and B lie on top of each other, the layers A and B overlap each other directly or indirectly with further layers in between. As used herein and according to various embodiments, the ":" may mean that the components of a layer represent a mixture or mixture, e.g. B. “A : B” can mean that A and B are mixed or blended in a common layer.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Begriff „geschichtet“, wie er hier verwendet wird, auf eine Anordnung von Schichten oder Blättern beziehen, die übereinander gestapelt sind. Der Begriff „geschichtet“ kann zwei oder mehr Schichten umfassen, die in einer Mehrfachstapelstruktur angeordnet sind. Der Begriff „geschichtet“ kann sich zum Beispiel auf eine Anordnung beziehen, die eine erste elektroaktive Polymerschicht (EAP), eine elektroaktive Verbundschicht, die auf die erste EAP-Schicht gestapelt ist, und eine zweite EAP-Schicht, die auf die elektroaktive Verbundschicht gestapelt ist, umfasst. Dementsprechend kann sich der Begriff „geschichtetes elektronisches Bauelement“ auf ein elektronisches Bauelement beziehen, das durch die Anordnung von Schichten gebildet werden kann. Wie hier und gemäß verschiedenen Ausführungsformen verwendet, werden die Begriffe „oben“ und „unten“ verwendet, um verschiedene Seiten zu bezeichnen, und können ferner eine Position oder Stapelrichtung in Bezug auf das Substrat oder den Boden bezeichnen, zum Beispiel das Substrat, das näher am Boden liegt als die elektroaktiven Schichten, die sich „oben“ auf dem Substrat befinden können.According to various embodiments, the term "layered" as used herein may refer to an arrangement of layers or sheets stacked one on top of the other. The term “layered” may include two or more layers arranged in a multi-stack structure. For example, the term "layered" may refer to an assembly that includes a first electroactive polymer layer (EAP), an electroactive composite layer stacked on the first EAP layer, and a second EAP layer stacked on the electroactive composite layer is, includes. Accordingly, the term “layered electronic device” may refer to an electronic device that can be formed by the arrangement of layers. As used herein and in accordance with various embodiments, the terms "top" and "bottom" are used to mean various those sides, and may further denote a position or stacking direction with respect to the substrate or the bottom, for example the substrate being closer to the bottom than the electroactive layers which may be “on top” of the substrate.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Begriff „Partikel“, wie er hier verwendet wird, auf einzelne Teile beziehen, die aus keramischen oder metallischen Materialien bestehen können. Zum Beispiel können keramische Partikel anorganisch und zusätzlich hitzebeständig sein und sowohl aus metallischen als auch aus nichtmetallischen Verbindungen bestehen. Metallische Partikel können aus metallischen Elementen bestehen. Die keramischen Partikel und die metallischen Partikel können eine oder mehrere dielektrische, ferroelektrische oder piezoelektrische Eigenschaften aufweisen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Im Rahmen der Offenbarung können einige Ausführungsformen und Beispiele keramische Partikel verwenden. Es ist jedoch denkbar, dass die Ausführungsformen und Beispiele gemäß der Offenbarung anstelle von (oder zusätzlich zu) Keramikpartikeln auch Metallpartikel verwenden.According to various embodiments, the term "particles" as used herein may refer to individual parts, which may be composed of ceramic or metallic materials. For example, ceramic particles can be inorganic and additionally heat-resistant and consist of both metallic and non-metallic compounds. Metallic particles can consist of metallic elements. The ceramic particles and the metallic particles may have one or more dielectric, ferroelectric, or piezoelectric properties, according to various embodiments. Within the scope of the disclosure, some embodiments and examples may use ceramic particles. However, it is conceivable that the embodiments and examples according to the disclosure also use metal particles instead of (or in addition to) ceramic particles.

Die 1A zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts eines geschichteten elektronischen Bauelements 100 als Beispiel. Der Einschub zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Teils der elektroaktiven Verbundschicht 130 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das geschichtete elektronische Bauelement 100 kann ein Substrat 110 und einen Stapel 170 enthalten. Der Stapel 170 kann eine erste EAP-Schicht 120, eine elektroaktive Verbundschicht 130 und eine zweite EAP-Schicht 140 enthalten. Die elektroaktive Verbundschicht 130 kann zwischen der ersten und der zweiten EAP-Schicht 120, 140 angeordnet sein und kann eine Dicke entlang einer ersten Richtung 1 D aufweisen. Die erste Richtung 1 D kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen senkrecht zum Substrat 110 verlaufen. Die elektroaktive Verbundschicht 130 kann parallel zu dem Substrat 110 ausgerichtet sein. Die elektroaktive Verbundschicht 130 kann zwischen der ersten und der zweiten EAP-Schicht 120, 140 eingebettet sein. Das geschichtete elektronische Bauelement 100 kann ferner eine erste Elektrode 180 und eine zweite Elektrode 190 sowie den zwischen der ersten Elektrode 180 und der zweiten Elektrode 190 angeordneten Stapel 170 umfassen. Der Stapel 170 kann beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 180, 190 eingebettet sein. Dabei kann die erste EAP-Schicht 120 in Kontakt mit der ersten Elektrode 180 und die zweite EAP-Schicht 140 in Kontakt mit der zweiten Elektrode 190 sein. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung und gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das geschichtete elektronische Bauelement 100 ein elektromechanisches Bauelement sein, z. B. ein Aktuator mit haptischem Feedback. Als weiteres Beispiel kann das geschichtete elektronische Bauelement 100 ein flexibler Aktuator mit haptischem Feedback sein.The 1A shows a schematic representation of a cross section of a layered electronic component 100 as an example. The inset shows an enlarged view of a portion of the electroactive composite layer 130 according to various embodiments. The layered electronic component 100 may include a substrate 110 and a stack 170. The stack 170 may include a first EAP layer 120, an electroactive composite layer 130, and a second EAP layer 140. The electroactive composite layer 130 may be disposed between the first and second EAP layers 120, 140 and may have a thickness along a first direction 1D. The first direction 1D can run perpendicular to the substrate 110 according to various embodiments. The electroactive composite layer 130 may be aligned parallel to the substrate 110. The electroactive composite layer 130 may be embedded between the first and second EAP layers 120, 140. The layered electronic component 100 may further include a first electrode 180 and a second electrode 190 as well as the stack 170 arranged between the first electrode 180 and the second electrode 190. The stack 170 can, for example, be embedded between the first and second electrodes 180, 190. The first EAP layer 120 can be in contact with the first electrode 180 and the second EAP layer 140 can be in contact with the second electrode 190. Within the scope of the present disclosure and in accordance with various embodiments, the layered electronic device 100 may be an electromechanical device, e.g. B. an actuator with haptic feedback. As another example, the layered electronic component 100 may be a flexible actuator with haptic feedback.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat 110 jedes beliebige Substrat umfassen, das für die Verwendung in Aktuatoren geeignet ist. Zum Beispiel kann das Substrat 110 ein flexibles Substrat und/oder ein transparentes Substrat sein. Als weiteres Beispiel kann das Substrat 110 ein Polymersubstrat sein, zum Beispiel Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylennaphthalat (PEN), Polycarbonat (PC), das flexibel und/oder transparent sein kann.According to various embodiments, substrate 110 may include any substrate suitable for use in actuators. For example, the substrate 110 may be a flexible substrate and/or a transparent substrate. As another example, the substrate 110 may be a polymeric substrate, for example polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), which may be flexible and/or transparent.

Die erste und zweite EAP-Schicht 120, 140 kann jeweils ein EAP-Material enthalten. Ein wesentlicher Teil der ersten und zweiten EAP-Schichten 120, 140 kann frei von Partikeln 160 (z. B. Keramikpartikeln) sein.The first and second EAP layers 120, 140 may each contain an EAP material. A significant portion of the first and second EAP layers 120, 140 may be free of particles 160 (e.g., ceramic particles).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Begriff „elektroaktives Polymer“ oder seine Abkürzung EAP, wie hier verwendet, auf ein Polymer beziehen, das als Reaktion auf ein angelegtes elektrisches Feld eine Formänderung erfahren kann, wobei das Polymer bei mechanischer Stimulation zusätzlich ein elektrisches Signal aussenden kann. Das elektrische Signal kann über Elektroden, die mit dem EAP verbunden sind, erfasst werden. Bei dem EAP kann es sich um eine Art elektroaktives Material handeln. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung und gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das EAP ein Polymer, das als Reaktion auf ein angelegtes elektrisches Feld eine Formänderung erfährt. Beispiele für EAPs können Folgende einschließen: dielektrisches EAP (dEAP), piezoelektrisch aktives Polymer (piezoEAP). Beispiele für piezoelektrische EAPs sind Poly(vinylidenfluorid), abgekürzt (PVDF), und seine Copolymere, nämlich: ferroelektrische EAPs (ferroEAPs) wie Poly (Vinylidenfluorid - Trifluorethylen - Chlortrifluorethylen), abgekürzt als P(VDF - TrFE - CTFE), Poly (Vinylidenfluorid - Trifluorethylen - Chlorfluorethylen), abgekürzt als P(VDF - TrFE - CFE), Poly (Vinylidenfluorid - Trifluorethylen - Hexafluorpropylen), abgekürzt als P(VDF - TrFE - HFP), und Poly[(vinylidenfluorid - co - trifluorethylen], abgekürzt als P(VDF - TrFE), Poly[(vinylidenfluorid - co - hexafluorpropylen], abgekürzt als P(VDF - HFP), Poly[(vinylidenfluorid - co - chlortrifluorethylen], abgekürzt als P(VDF - CTFE). Beispiele für dielektrische EAPs sind: Acrylelastomere, Silikonelastomere, Fluorelastomere, Polyurethan, natürliche/synthetische Kautschuke.According to various embodiments, the term "electroactive polymer" or its abbreviation EAP, as used herein, may refer to a polymer that can undergo a shape change in response to an applied electric field, wherein the polymer can additionally emit an electrical signal upon mechanical stimulation . The electrical signal can be detected via electrodes connected to the EAP. The EAP may be a type of electroactive material. Within the scope of the present disclosure and in accordance with various embodiments, the EAP is a polymer that undergoes a shape change in response to an applied electric field. Examples of EAPs may include: dielectric EAP (dEAP), piezoelectric active polymer (piezoEAP). Examples of piezoelectric EAPs are poly(vinylidene fluoride), abbreviated (PVDF), and its copolymers, namely: ferroelectric EAPs (ferroEAPs) such as poly (vinylidene fluoride - trifluoroethylene - chlorotrifluoroethylene), abbreviated as P(VDF - TrFE - CTFE), poly (vinylidene fluoride - Trifluoroethylene - Chlorofluoroethylene), abbreviated as P(VDF - TrFE - CFE), Poly(vinylidene fluoride - trifluoroethylene - hexafluoropropylene), abbreviated as P(VDF - TrFE - HFP), and Poly[(vinylidene fluoride - co - trifluoroethylene], abbreviated as P(VDF - TrFE), Poly[(vinylidene fluoride - co - hexafluoropropylene], abbreviated as P(VDF - HFP), Poly[(vinylidene fluoride - co - chlorotrifluoroethylene], abbreviated as P(VDF - CTFE). Examples of dielectric EAPs are : Acrylic elastomers, silicone elastomers, fluoroelastomers, polyurethane, natural/synthetic rubbers.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Begriff „EAP-Material“, wie er hier verwendet wird, auf ein Material beziehen, das EAPs wie oben definiert enthält. Ein EAP-Material kann zum Beispiel eine EAP-Zusammensetzung umfassen, die mindestens ein EAP enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff EAP-Material ein EAP einschließen oder ein EAP sein.According to various embodiments, the term “EAP material” as used herein may refer to a material that contains EAPs as defined above. For example, an EAP material may include an EAP composition that contains at least one EAP. According to various embodiments, the term EAP material may include or be an EAP.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der hier verwendete Begriff „wesentlicher Anteil davon“ in Bezug auf eine Schicht bedeuten, dass ein großer Teil der Schicht ein Material, z. B. das EAP, umfasst oder im Wesentlichen daraus besteht. Mit anderen Worten, die Schicht darf keine oder nur geringe Mengen einer Verunreinigung, z. B. anorganische Partikel wie Keramikpartikel, enthalten. Der Begriff „wesentlicher Anteil“ kann z. B. bedeuten, dass der Anteil des EAP in der Schicht mehr als 95 % oder mehr als 98 % der Dicke der Schicht ausmacht oder dass die Schicht frei von Partikeln ist.According to various embodiments, as used herein, the term "substantial portion thereof" with respect to a layer may mean that a large portion of the layer is a material, e.g. B. the EAP, includes or essentially consists of it. In other words, the layer must contain no or only small amounts of a contaminant, e.g. B. contain inorganic particles such as ceramic particles. The term “significant share” can e.g. B. mean that the proportion of EAP in the layer accounts for more than 95% or more than 98% of the thickness of the layer or that the layer is free of particles.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Begriff „partikelfrei“, wie er hier verwendet wird, auf das EAP-Material beziehen, z. B. eine EAP-Zusammensetzung, die ein EAP enthält, das keine Partikel (z. B. Keramikpartikel) oder Spuren oder winzige Mengen von Partikeln (z. B. Keramikpartikel) enthalten kann. Beispielsweise können winzige Mengen der Partikel (z. B. Keramikpartikel) unbeabsichtigt in das EAP-Material der benachbarten EAP-Schichten (z. B. erste und zweite EAP-Schicht) gelangen, und zwar aufgrund der Diffusion der Partikel (z. B. Keramikpartikel) aus der elektroaktiven Verbundschicht (z. B. während der Bildung des geschichteten elektronischen Bauelements). Der Begriff partikelfrei (z. B. Keramikpartikel) kann sich auf ein EAP-Material beziehen, das 96 bis 100 Vol.-% des EAP enthält (z. B. ≤ 5 Vol. -% der Partikel, z. B. Keramikpartikel). Der Begriff frei von Partikeln (z. B. Keramikpartikeln) kann sich beispielsweise auf ein EAP-Material beziehen, das 98 bis 100 Vol.-% des EAP enthält (z. B. ≤ 2 Vol. -% der Partikel, z. B. Keramikpartikel). Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung und gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich der Begriff „frei von Partikeln (z. B. Keramikpartikeln)“ auf das EAP-Material beziehen, das ≤ 2 Vol.-% an Partikeln (z. B. Keramikpartikeln) enthält. Mit anderen Worten, das EAP-Material der ersten und zweiten EAP-Schichten 120, 140 kann mindestens 98 Vol.-% des EAP enthalten.According to various embodiments, the term "particulate-free" as used herein may refer to the EAP material, e.g. B. an EAP composition containing an EAP that may contain no particles (e.g., ceramic particles) or trace or minute amounts of particles (e.g., ceramic particles). For example, minute amounts of the particles (e.g., ceramic particles) may inadvertently enter the EAP material of the adjacent EAP layers (e.g., first and second EAP layers) due to the diffusion of the particles (e.g. Ceramic particles) from the electroactive composite layer (e.g. during the formation of the layered electronic component). The term particle-free (e.g., ceramic particles) may refer to an EAP material that contains 96 to 100 vol% of the EAP (e.g., ≤ 5 vol% of the particles, e.g., ceramic particles) . The term free of particles (e.g. ceramic particles) may, for example, refer to an EAP material that contains 98 to 100% by volume of the EAP (e.g. ≤ 2% by volume of the particles, e.g . Ceramic particles). As used herein and in accordance with various embodiments, the term “free of particulates (e.g., ceramic particles)” may refer to the EAP material containing ≤2% by volume of particulates (e.g., ceramic particles). In other words, the EAP material of the first and second EAP layers 120, 140 may contain at least 98% by volume of the EAP.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das EAP-Material der ersten und zweiten EAP-Schicht 120, 140 eine EAP-Zusammensetzung umfassen, die ein elektroaktives Material, z. B. ein EAP, enthält. Als weiteres Beispiel kann das EAP-Material FerroEAPs wie PVDF - TrFE, P(VDF - TrFE - CTFE), P(VDF - TrFE - CFE) umfassen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das EAP-Material der ersten und zweiten EAP-Schichten 120, 140 P(VDF - TrFE - CTFE) sein.According to various embodiments, the EAP material of the first and second EAP layers 120, 140 may comprise an EAP composition that includes an electroactive material, e.g. B. an EAP. As another example, the EAP material may include FerroEAPs such as PVDF - TrFE, P(VDF - TrFE - CTFE), P(VDF - TrFE - CFE). According to a preferred embodiment, the EAP material of the first and second EAP layers 120, 140 may be P(VDF - TrFE - CTFE).

In der 1A zeigt der Einschub eine vergrößerte Ansicht einer beispielhaften schematischen Darstellung der elektroaktiven Verbundschicht 130 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die elektroaktive Verbundschicht 130 kann eine Polymermatrix 150 und Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) enthalten. Zum Beispiel kann die elektroaktive Verbundschicht 130 Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) enthalten, die in der Polymermatrix 150 dispergiert sind. Ein weiteres Beispiel ist, dass die Polymermatrix 150 eine Masse sein kann, in die die Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) eingebettet sind. Die Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) können Partikel mit einer hohen Dielektrizitätskonstante (z. B. höher als die Dielektrizitätskonstante von Siliziumdioxid, z. B. > 3,9) enthalten, um die Permittivität und die Polarisierbarkeit der elektroaktiven Verbundschicht 130 zu erhöhen. Bei den Partikeln 160 kann es sich beispielsweise um keramische Partikel handeln, zu denen auch dielektrische keramische Nanopartikel gehören können. In the 1A the inset shows an enlarged view of an exemplary schematic representation of the electroactive composite layer 130 according to various embodiments. The electroactive composite layer 130 may contain a polymer matrix 150 and particles 160 (e.g., ceramic particles). For example, the electroactive composite layer 130 may contain particles 160 (e.g., ceramic particles) dispersed in the polymer matrix 150. Another example is that the polymer matrix 150 may be a mass in which the particles 160 (e.g. ceramic particles) are embedded. The particles 160 (e.g., ceramic particles) may contain particles with a high dielectric constant (e.g., higher than the dielectric constant of silicon dioxide, e.g., >3.9) to increase the permittivity and polarizability of the electroactive composite layer 130 increase. The particles 160 can be, for example, ceramic particles, which can also include dielectric ceramic nanoparticles.

Während die in den 1A und 1B dargestellten Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) unterschiedliche Abmessungen aufweisen, können die Partikel 160 in einigen Ausführungsformen eine regelmäßige Größe und/oder Form haben. Zum Beispiel kann jedes Teilchen 160 (z. B. Keramikteilchen) im Wesentlichen identisch sein und eine enge Größenverteilung aufweisen.While those in the 1A and 1B Particles 160 (e.g., ceramic particles) shown have different dimensions, the particles 160 may have a regular size and/or shape in some embodiments. For example, each particle 160 (e.g., ceramic particles) may be substantially identical and have a narrow size distribution.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Polymermatrix 150 eine Matrix sein, die ein elektroaktives Material, zum Beispiel ein EAP, enthält. Als weiteres Beispiel kann die Polymermatrix 150 ferroEAPs enthalten, zum Beispiel PVDF - TrFE, P(VDF - TrFE - CTFE), P(VDF - TrFE - CFE). Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann die Polymermatrix 150 die P(VDF - TrFE - CTFE) EAP enthalten. Die erste (120) und die zweite (140) EAP-Schicht und die Polymermatrix (150) der elektroaktiven Verbundschicht (130) können gemäß verschiedenen Ausführungsformen das gleiche EAP-Material als Hauptbestandteil enthalten. Das gleiche EAP-Material kann zum Beispiel das P(VDF - TrFE - CTFE) EAP sein.According to various embodiments, the polymer matrix 150 may be a matrix containing an electroactive material, for example an EAP. As another example, the polymer matrix may contain 150 ferroEAPs, for example PVDF - TrFE, P(VDF - TrFE - CTFE), P(VDF - TrFE - CFE). According to a preferred embodiment, the polymer matrix 150 may contain the P(VDF-TrFE-CTFE) EAP. The first (120) and second (140) EAP layers and the polymer matrix (150) of the electroactive composite layer (130) may contain the same EAP material as a major component, according to various embodiments. The same EAP material can be, for example, the P(VDF - TrFE - CTFE) EAP.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Teilchen 160 (z. B. Keramikteilchen) in einem Nanometerbereich (z. B. Skala) von Abmessungen liegen. Die Größe, z. B. der Durchmesser der Partikel 160 (z. B. keramische Partikel) kann z. B. Abmessungen im Bereich von 2 nm bis 300 nm umfassen. So kann beispielsweise die Größe (z. B. der Durchmesser) der Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) im Bereich von 2 nm bis 200 nm liegen. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung können die Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) Nanopartikel 160 (z. B. Keramiknanopartikel) mit einer Größe (z. B. Durchmesser) im Bereich von 2 nm bis 100 nm umfassen.According to various embodiments, the particles 160 (e.g., ceramic particles) may be on a nanometer range (e.g., scale) of dimensions. The size, e.g. B. the diameter of the particles 160 (e.g. ceramic particles) can e.g. B. Dimensions in the range from 2 nm to 300 nm. For example, the size (e.g. diameter) of the particles 160 (e.g. ceramic particles) can be in the range from 2 nm to 200 nm. Within the scope of the present disclosure, the particles 160 (e.g., ceramic particles) may be nanoparticles 160 (e.g., ceramic nanoparticles) having a size (e.g. Diameter) in the range from 2 nm to 100 nm.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Partikel 160 keramische Partikel enthalten oder sein. Die Keramikpartikel 160 können ein Metalloxid enthalten. Das Metalloxid kann Teilchen umfassen, die ein Metallkation und ein Oxidanion enthalten. Das Metalloxid kann eine hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen und kann ein piezoelektrisches Metalloxid sein. Daher können die Teilchen 160 als Reaktion auf eine mechanische Belastung einen elektrischen Strom erzeugen. Beispiele für Metalloxide sind Zirkoniumdioxid, abgekürzt (ZrO2), Titandioxid, abgekürzt (TiO2), Bariumtitanat, abgekürzt (BaTiO3), Bariumstrontiumtitanat, abgekürzt ((Ba·Sr)TiO3), Magnesium-Titanoxid, abgekürzt als (MgTiO3), Calcium-Kupfer-Titanat, abgekürzt als (CaCuaTi4O12), Blei-Magnesium-Niobat-Bleititanat, abgekürzt als (Pb(Mg1/3Nb2/3)O3), Blei-Zirkonat-Titanat, abgekürzt als (Pb(Zr,Ti)O3). Die keramischen Partikel 160 können gemäß verschiedenen Ausführungsformen aus ZrO2 oder aus TiO2 bestehen.According to various embodiments, the particles 160 may include or be ceramic particles. The ceramic particles 160 may contain a metal oxide. The metal oxide may include particles containing a metal cation and an oxide anion. The metal oxide may have a high dielectric constant and may be a piezoelectric metal oxide. Therefore, the particles 160 can generate an electrical current in response to mechanical stress. Examples of metal oxides are zirconium dioxide, abbreviated (ZrO 2 ), titanium dioxide, abbreviated (TiO 2 ), barium titanate, abbreviated (BaTiO 3 ), barium strontium titanate, abbreviated ((Ba Sr)TiO 3 ), magnesium titanium oxide, abbreviated as (MgTiO 3 ), calcium copper titanate, abbreviated as (CaCu a Ti 4 O 12 ), lead magnesium niobate lead titanate, abbreviated as (Pb(Mg 1/3 Nb 2/3 )O 3 ), lead zirconate titanate , abbreviated as (Pb(Zr,Ti)O 3 ). According to various embodiments, the ceramic particles 160 can consist of ZrO 2 or TiO 2 .

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Gewichtsverhältnis der Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) zur Polymermatrix 150 der elektroaktiven Verbundschicht 130 zwischen 2 Vol.-% und 70 Vol.-% liegen. Beispielsweise kann das Gewichtsverhältnis der Keramikpartikel 160 zur Polymermatrix 150 zwischen 2 Vol.-% und 60 Vol.-% oder zwischen 2 Vol.-% und 50 Vol.-% liegen.According to various embodiments, the weight ratio of the particles 160 (e.g. ceramic particles) to the polymer matrix 150 of the electroactive composite layer 130 can be between 2% by volume and 70% by volume. For example, the weight ratio of the ceramic particles 160 to the polymer matrix 150 can be between 2% by volume and 60% by volume or between 2% by volume and 50% by volume.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) in der elektroaktiven Verbundschicht 130 zufällig in der Polymermatrix 150 dispergiert sein, beispielsweise in einer zweiten Richtung 2D, die senkrecht zur ersten Richtung 1 D sein kann. Die zweite Richtung 2D kann z. B. parallel zum Substrat 110 verlaufen. Beispielsweise können die Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) in der Polymermatrix 150 entlang der zweiten Richtung 2D innerhalb der Polymermatrix 150 der elektroaktiven Verbundschicht 130 in einer ungleichmäßigen oder unregelmäßigen Weise angeordnet sein. Als weiteres Beispiel kann jedes Teilchen 160 (z. B. Keramikteilchen) innerhalb der Polymermatrix 150 in verschiedenen Ebenen entlang der Dicke der elektroaktiven Verbundschicht 130 angeordnet sein (z. B. entlang der ersten Richtung 1 D, senkrecht zum Substrat 110). Zur Veranschaulichung könnte ein erstes Teilchen 160 nicht mit einem zweiten Teilchen 160 innerhalb der Polymermatrix 150 ausgerichtet sein. Mit anderen Worten, die Partikel 160 sind möglicherweise nicht in einer regelmäßigen Anordnung in der Polymermatrix 150 verteilt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Partikel 160 keramische Partikel 160 umfassen oder sein.According to various embodiments, the particles 160 (e.g., ceramic particles) in the electroactive composite layer 130 may be randomly dispersed in the polymer matrix 150, for example, in a second direction 2D, which may be perpendicular to the first direction 1D. The second direction 2D can z. B. run parallel to the substrate 110. For example, the particles 160 (e.g., ceramic particles) in the polymer matrix 150 may be arranged in a non-uniform or irregular manner along the second direction 2D within the polymer matrix 150 of the electroactive composite layer 130. As another example, each particle 160 (e.g., ceramic particles) within the polymer matrix 150 may be disposed in different planes along the thickness of the electroactive composite layer 130 (e.g., along the first direction 1D, perpendicular to the substrate 110). To illustrate, a first particle 160 could not be aligned with a second particle 160 within the polymer matrix 150. In other words, the particles 160 may not be distributed in a regular arrangement in the polymer matrix 150. According to various embodiments, the particles 160 may include or be ceramic particles 160.

Die 1B zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung eines Querschnitts des geschichteten elektronischen Bauelements 100. Die Einschübe (a) und (b) zeigen vergrößerte Ansichten von Bereichen der elektroaktiven Verbundschicht 130 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die Konzentration der Teilchen 160 (z. B. Keramikteilchen) in der elektroaktiven Verbundschicht 130 in einem ersten Bereich von der Konzentration der Teilchen 160 (z. B. Keramikteilchen) in der elektroaktiven Verbundschicht 130 in einem zweiten Bereich innerhalb der Polymermatrix 150 unterscheiden. Der erste und der zweite Bereich können sich entlang der zweiten Richtung 2D (z. B. parallel zum Substrat 110) befinden. Der erste und der zweite Bereich können eine Dicke entlang der ersten Richtung 1 D der elektroaktiven Verbundschicht 130 umfassen und können vom Substrat 110 entfernt sein. In der 1 B zeigt Einschub (a) eine vergrößerte Ansicht der schematischen Darstellung eines beispielhaften ersten Bereichs in der elektroaktiven Verbundschicht 130. Einschub (b) zeigt eine vergrößerte Ansicht der schematischen Darstellung eines beispielhaften zweiten Bereichs in der elektroaktiven Verbundschicht 130. Der erste Bereich (z. B. Einschub (a)) kann eine größere Anzahl von Partikeln 160 (z. B. Keramikpartikel) enthalten, die in der Polymermatrix 150 dispergiert sind, als der zweite Bereich (z. B. Einschub (b)). Mit anderen Worten: Die Konzentration der Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) im ersten Bereich der elektroaktiven Verbundschicht 130 kann höher sein als die Konzentration der Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) im zweiten Bereich (z. B. Einschub (b)) innerhalb der Polymermatrix 150. Anders ausgedrückt, die Konzentration der Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) im zweiten Bereich kann niedriger sein als die im ersten Bereich innerhalb der Polymermatrix 150 der elektroaktiven Verbundschicht 130. Zum Beispiel kann der Unterschied zwischen der Konzentration der Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich weniger als 20 %, weniger als 10 % oder weniger als 5 % betragen. Alternativ kann die Konzentration der Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) innerhalb der Polymermatrix 150 der elektroaktiven Verbundschicht 130 gemäß verschiedenen Ausführungsformen im Wesentlichen gleichmäßig sein. Zum Beispiel kann die Konzentration der Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) in den ersten und zweiten Bereichen gleich sein.The 1B shows an exemplary schematic representation of a cross section of the layered electronic component 100. The insets (a) and (b) show enlarged views of areas of the electroactive composite layer 130 according to various embodiments. According to various embodiments, the concentration of the particles 160 (e.g., ceramic particles) in the electroactive composite layer 130 in a first range may vary from the concentration of the particles 160 (e.g., ceramic particles) in the electroactive composite layer 130 in a second range within the Polymer matrix 150 differ. The first and second regions may be located along the second direction 2D (e.g., parallel to the substrate 110). The first and second regions may include a thickness along the first direction 1D of the electroactive composite layer 130 and may be remote from the substrate 110. In the 1 B Inset (a) shows an enlarged view of the schematic representation of an exemplary first region in the electroactive composite layer 130. Inset (b) shows an enlarged view of the schematic representation of an exemplary second region in the electroactive composite layer 130. The first region (e.g. Inset (a)) may contain a larger number of particles 160 (e.g., ceramic particles) dispersed in the polymer matrix 150 than the second region (e.g., inset (b)). In other words: The concentration of the particles 160 (e.g. ceramic particles) in the first region of the electroactive composite layer 130 can be higher than the concentration of the particles 160 (e.g. ceramic particles) in the second region (e.g. inset (b )) within the polymer matrix 150. In other words, the concentration of the particles 160 (e.g. ceramic particles) in the second region may be lower than that in the first region within the polymer matrix 150 of the electroactive composite layer 130. For example, the difference between the concentration of particles 160 (e.g. ceramic particles) between the first and second regions are less than 20%, less than 10% or less than 5%. Alternatively, the concentration of the particles 160 (e.g., ceramic particles) within the polymer matrix 150 of the electroactive composite layer 130 may be substantially uniform, according to various embodiments. For example, the concentration of particles 160 (e.g., ceramic particles) may be the same in the first and second regions.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der elektroaktiven Verbundschicht 130 weniger als 10 µm, weniger als 5 µm oder weniger als 2 µm betragen. Somit kann die Größe (z. B. der Durchmesser) der Partikel 160 (z. B. keramische Partikel im Bereich von 2 nm bis 100 nm) weniger als die Hälfte, weniger als 10 %, weniger als 5 % oder weniger als 1 % der Dicke der elektroaktiven Verbundschicht 130 umfassen oder betragen.According to various embodiments, the thickness of the electroactive composite layer 130 may be less than 10 μm, less than 5 μm, or less than 2 μm. Thus, the size (e.g., diameter) of the particles 160 (e.g., ceramic particles in the range of 2 nm to 100 nm) may be less than half, less than 10%, less than 5%, or include or be less than 1% of the thickness of the electroactive composite layer 130.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke des Stapels 170 weniger als 300 µm, weniger als 200 µm oder weniger als 100 µm betragen. Zum Beispiel kann die Dicke des Stapels 170 zwischen 2 µm und 100 µm oder zwischen 2 µm und 50 µm liegen. Somit kann die Dicke des geschichteten elektronischen Bauelements 100 als Ganzes eine Dicke aufweisen, die für elektromechanische Anwendungen geeignet ist, z. B. für elektromechanische Dünnschichtanwendungen (z. B. zur Verwendung in flexiblen haptischen Dünnschichtaktuatoren). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke des geschichteten elektronischen Bauelements 100 weniger als 800 µm oder weniger als 500 µm betragen und kann das Substrat 110, den Stapel 170 sowie die erste und zweite Elektrode 180, 190 umfassen.According to various embodiments, the thickness of the stack 170 may be less than 300 μm, less than 200 μm, or less than 100 μm. For example, the thickness of the stack 170 may be between 2 µm and 100 µm or between 2 µm and 50 µm. Thus, the thickness of the layered electronic component 100 as a whole may have a thickness suitable for electromechanical applications, e.g. B. for electromechanical thin film applications (e.g. for use in flexible haptic thin film actuators). According to various embodiments, the thickness of the layered electronic device 100 may be less than 800 μm or less than 500 μm and may include the substrate 110, the stack 170, and the first and second electrodes 180, 190.

Die 2A zeigt eine schematische Darstellung eines geschichteten elektronischen Bauelements 200, als Beispiel, gemäß einer Ausführungsform. Das geschichtete elektronische Bauelement 200 kann ein Substrat 210 und eine Mehrzahl der Stapel 220 enthalten, die als Array angeordnet sind. Das Substrat 210 kann ein gemeinsames Substrat 210 für jeden Stapel 170 der Mehrzahl der Stapel 220 sein. Die Mehrzahl der Stapel 220 kann einen einzelnen Stapel 170 enthalten. Beispielsweise kann der einzelne Stapel 170 die erste und zweite EAP-Schicht 120, 140 und die elektroaktive Verbundschicht 130 enthalten, die zwischen der ersten und zweiten EAP-Schicht 120, 140 liegt. Einzelne Stapel 170 aus der Mehrzahl der Stapel 220 können nebeneinander in einer Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des gemeinsamen Substrats 210 angeordnet sein und so das Array bilden. Beispielsweise kann jeder Stapel 170 aus der Mehrzahl der Stapel 220 nebeneinander und in einer regelmäßigen Anordnung entlang einer Ebene angeordnet sein, die parallel zur Hauptoberfläche des gemeinsamen Substrats 210 verläuft. Ein weiteres Beispiel ist, dass jeder Stapel 170 der Mehrzahl von Stapeln 220 in Kontakt miteinander stehen kann (z. B. parallel zur Oberfläche der Mehrzahl von Stapeln 220). Beispielsweise können die erste 120 und die zweite 140 EAP-Schicht und die elektroaktive Verbundschicht 130 eines ersten Stapels 170 aus der Mehrzahl der Stapel 220 mit dem zweiten Stapel 170 aus der Mehrzahl der Stapel 220 in Kontakt sein. Das geschichtete elektronische Bauelement 200 kann ferner Elektroden umfassen, und die Mehrzahl der Stapel 220 kann zwischen den Elektroden angeordnet sein.The 2A shows a schematic representation of a layered electronic component 200, as an example, according to an embodiment. The layered electronic device 200 may include a substrate 210 and a plurality of the stacks 220 arranged as an array. The substrate 210 may be a common substrate 210 for each stack 170 of the plurality of stacks 220. The majority of stacks 220 may contain a single stack 170. For example, the single stack 170 may include the first and second EAP layers 120, 140 and the electroactive composite layer 130 lying between the first and second EAP layers 120, 140. Individual stacks 170 from the plurality of stacks 220 may be arranged side by side in a direction parallel to a major surface of the common substrate 210, thus forming the array. For example, each stack 170 of the plurality of stacks 220 may be arranged side by side and in a regular array along a plane that is parallel to the major surface of the common substrate 210. Another example is that each stack 170 of the plurality of stacks 220 may be in contact with one another (e.g., parallel to the surface of the plurality of stacks 220). For example, the first 120 and second 140 EAP layers and the electroactive composite layer 130 of a first stack 170 of the plurality of stacks 220 may be in contact with the second stack 170 of the plurality of stacks 220. The layered electronic device 200 may further include electrodes, and the plurality of stacks 220 may be disposed between the electrodes.

Die 2B zeigt eine schematische Darstellung eines geschichteten elektronischen Bauelements 230, als Beispiel, gemäß einer anderen Ausführungsform. Das geschichtete elektronische Bauelement 230 kann ein Substrat 240 und eine Mehrzahl der Stapel 250 enthalten, die als Superstapel angeordnet sind. Zum Beispiel kann das Substrat 240 ein gemeinsames Substrat 240 für die Mehrzahl der Stapel 250 sein. Die Mehrzahl der Stapel 250 kann einen einzelnen Stapel 170 umfassen. Der einzelne Stapel 170 kann beispielsweise die erste und zweite EAP-Schicht 120, 140 und die elektroaktive Verbundschicht 130 enthalten. Einzelne Stapel 170 der Mehrzahl der Stapel 250 können in einer mehrstöckigen Anordnung (z. B. Superstapel) angeordnet sein. Beispielsweise kann jeder Stapel 170 aus der Mehrzahl der Stapel 250 in einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des gemeinsamen Substrats 240 gestapelt und in einer regelmäßigen Anordnung übereinander gestapelt werden. Zur Veranschaulichung kann ein zweiter Stapel auf einem ersten Stapel und ein dritter Stapel auf dem zweiten Stapel angeordnet werden, so dass die Mehrzahl der Stapel 250 eine mehrstöckige Struktur bildet. Als weiteres Beispiel kann jeder Stapel 170 der Mehrzahl der Stapel 250 miteinander in Kontakt stehen (z. B. in der Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des gemeinsamen Substrats 240). Beispielsweise kann die zweite EAP-Schicht 140 eines ersten Stapels 170 aus der Mehrzahl der Stapel 250 mit der ersten EAP-Schicht 120 eines zweiten Stapels 170 aus der Mehrzahl der Stapel 250 in Kontakt sein. Alternativ kann eine einzelne EAP-Schicht, beispielsweise zwischen zwei einzelnen Stapeln 170 des Superstapels 250, die zweite EAP-Schicht 140 des ersten Stapels 170 der Mehrzahl der Stapel 250 und die erste EAP-Schicht 120 des zweiten Stapels 170 der Mehrzahl der Stapel 250 (die miteinander in Kontakt stehen) ersetzen. Das geschichtete elektronische Bauelement 230 kann ferner Elektroden umfassen, und die Mehrzahl der Stapel 250 kann zwischen den Elektroden angeordnet sein (in der 2B nicht dargestellt).The 2 B shows a schematic representation of a layered electronic component 230, as an example, according to another embodiment. The layered electronic device 230 may include a substrate 240 and a plurality of the stacks 250 arranged as a superstack. For example, substrate 240 may be a common substrate 240 for the majority of stacks 250. The majority of stacks 250 may include a single stack 170. The single stack 170 may include, for example, the first and second EAP layers 120, 140 and the electroactive composite layer 130. Individual stacks 170 of the plurality of stacks 250 may be arranged in a multi-story arrangement (e.g., superstacks). For example, each stack 170 of the plurality of stacks 250 may be stacked in a direction perpendicular to the main surface of the common substrate 240 and stacked one above the other in a regular arrangement. To illustrate, a second stack may be placed on top of a first stack and a third stack on top of the second stack such that the plurality of stacks 250 form a multi-story structure. As another example, each stack 170 of the plurality of stacks 250 may be in contact with each other (e.g., in the direction perpendicular to the major surface of the common substrate 240). For example, the second EAP layer 140 of a first stack 170 of the plurality of stacks 250 may be in contact with the first EAP layer 120 of a second stack 170 of the plurality of stacks 250. Alternatively, a single EAP layer, for example between two individual stacks 170 of the superstack 250, the second EAP layer 140 of the first stack 170 of the plurality of stacks 250 and the first EAP layer 120 of the second stack 170 of the plurality of stacks 250 ( that are in contact with each other). The layered electronic device 230 may further include electrodes, and the plurality of stacks 250 may be disposed between the electrodes (in the 2 B not shown).

Die in den 2A und 2B gezeigten Anordnungen dienen lediglich als Beispiele, und es sind auch andere Ausführungsformen denkbar (z. B. ein geschichtetes elektronisches Bauelement, das sowohl die Anordnung der Stapel 220 als auch den Superstapel 250 enthält). So kann es Flexibilität bei der Herstellung verschiedener komplexer Aktuator-Designs gemäß des geschichteten elektronischen Bauelements 100 der vorliegenden Offenbarung geben.The ones in the 2A and 2 B Arrangements shown are merely examples, and other embodiments are also conceivable (e.g., a layered electronic device that includes both the array of stacks 220 and superstack 250). Thus, there may be flexibility in fabricating various complex actuator designs according to the layered electronic device 100 of the present disclosure.

Die detaillierte Beschreibung des Herstellungsverfahrens wird in Verbindung mit der 3 gezeigt, die eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Herstellung eines geschichteten elektronischen Bauelements 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen zeigt. Das Verfahren 300 kann einen Schritt der Bereitstellung des Substrats 110 und der ersten Elektrode 180 umfassen.The detailed description of the manufacturing process is provided in connection with the 3 shown, which shows a schematic representation of an exemplary method 300 for producing a layered electronic component 100 according to various embodiments. The method 300 may include a step of providing the substrate 110 and the first electrode 180.

Der Schritt 310 umfasst das Aufbringen eines ersten EAP-Schichtmaterials 120. Das erste EAP-Schichtmaterial 120 kann auf dem darunter liegenden Substrat 110 oder der darunter liegenden Elektrode, z. B. der ersten Elektrode 180 (z. B. in einem Bauelement), abgeschieden werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Material der ersten EAP-Schicht 120 eine EAP-Zusammensetzung enthalten, die ein EAP enthält. Das Material der ersten EAP-Schicht 120 kann beispielsweise mit Hilfe von Rakeln, der Beschichtung mittels einer Rakelstreichmaschine (bar coating), der Walzenbeschichtung mit von unten wirkender Stabrakel (rod coating), Siebdruck, Schlitzdüsenbeschichtung, Schleuderbeschichtung, Walze-zu-Walze-Beschichtung (R2R) oder einer anderen Beschichtungstechnik aufgebracht, z. B. beschichtet werden. Die 3 zeigt beispielhaft die Stabbeschichtung mit dem Stab 160. Die erste EAP-Schicht 120 kann ferner gemäß verschiedenen Ausführungsformen gemustert oder nicht gemustert sein.Step 310 includes applying a first EAP layer material 120. The first EAP layer material 120 may be applied to the underlying substrate 110 or the underlying electrode, e.g. B. the first electrode 180 (e.g. in a component) are deposited. According to various embodiments, the material of the first EAP layer 120 may include an EAP composition that contains an EAP. The material of the first EAP layer 120 can be coated, for example, with the help of squeegees, coating using a bar coating machine, roller coating with a rod coating acting from below, screen printing, slot die coating, spin coating, roller-to-roll coating (R2R) or another coating technique applied, e.g. B. be coated. The 3 shows an example of the rod coating with the rod 160. The first EAP layer 120 may further be patterned or unpatterned according to various embodiments.

Der Schritt 310 kann ferner einen Nachbearbeitungsschritt umfassen, bei dem das Material der ersten EAP-Schicht 120 getrocknet wird, um das Lösemittel zu entfernen, und/oder getempert wird. Das Tempern kann die kristalline Struktur verstärken und die ferroelektrischen Eigenschaften von FerroEAPs weiter verstärken. Zur Erleichterung des Nachbearbeitungsschritts kann Vakuum und/oder Wärme angewendet werden.Step 310 may further include a post-processing step in which the material of the first EAP layer 120 is dried to remove the solvent and/or annealed. Annealing can strengthen the crystalline structure and further enhance the ferroelectric properties of FerroEAPs. To facilitate the post-processing step, vacuum and/or heat may be applied.

Der Schritt 320 umfasst die Abscheidung einer elektroaktiven Verbundschicht 130-Zusammensetzung. Die Zusammensetzung der elektroaktiven Verbundschicht 130 kann die in der Polymermatrix 150 dispergierten Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) enthalten und kann auf der ersten EAP-Schicht 120 abgeschieden werden. Die Zusammensetzung der elektroaktiven Verbundschicht 130 kann mit Hilfe von konventionellen Beschichtungsverfahren, wie oben in Schritt 310 beschrieben, aufgebracht, z. B. beschichtet, werden. Die Zusammensetzung der elektroaktiven Verbundschicht 130 kann auch z. B. durch eine Polymer-Dünnschicht-Transfertechnik aufgebracht werden. Diese Technik kann die Herstellung der elektroaktiven Verbundschicht 130 als Dünnfilm-Multiup auf einem wiederverwendbaren temporären Glasträger und die spätere Übertragung der elektroaktiven Verbundschicht 130 auf eine Schicht der Wahl, beispielsweise die darunter liegende erste EAP-Schicht 120, umfassen.Step 320 includes depositing an electroactive composite layer 130 composition. The composition of the electroactive composite layer 130 may contain the particles 160 (e.g., ceramic particles) dispersed in the polymer matrix 150 and may be deposited on the first EAP layer 120. The composition of the electroactive composite layer 130 can be applied using conventional coating methods as described above in step 310, e.g. B. coated. The composition of the electroactive composite layer 130 can also, for example, B. can be applied using a polymer thin-film transfer technique. This technique may include fabricating the electroactive composite layer 130 as a thin film multiup on a reusable temporary glass support and later transferring the electroactive composite layer 130 to a layer of choice, such as the underlying first EAP layer 120.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Zusammensetzung der elektroaktiven Verbundschicht 130 einschließlich der Polymermatrix 150 und der Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) eine Lösung sein. Zum Beispiel können die Polymermatrix 150 und die Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) in der Lösung suspendiert sein. Die Lösung kann ein Lösemittel enthalten, das so gewählt werden kann, dass es das EAP der Polymermatrix 150 auflöst und die Partikel 160 (z. B. Keramikpartikel) dispergiert und deren Agglomeration verhindert. Darüber hinaus kann das gewählte Lösemittel verhindern, dass die darunter liegende Schicht (z. B. die erste EAP-Schicht 120) aufgelöst und/oder die durch ein vorheriges Temperverfahren in Schritt 310 erreichte Kristallinität zerstört wird. Zu den Lösemitteln zum Auflösen von PVDF und seinen Co- und Terpolymeren gehören beispielsweise Methylethylketon, abgekürzt (MEK), Aceton, Methylisobutylketon und Cyclohexanon, sind aber nicht darauf beschränkt.According to various embodiments, the composition of the electroactive composite layer 130 including the polymer matrix 150 and the particles 160 (e.g., ceramic particles) may be a solution. For example, the polymer matrix 150 and the particles 160 (e.g., ceramic particles) may be suspended in the solution. The solution may contain a solvent that can be selected to dissolve the EAP of the polymer matrix 150 and disperse the particles 160 (e.g., ceramic particles) and prevent them from agglomerating. Additionally, the selected solvent may prevent the underlying layer (e.g., first EAP layer 120) from dissolving and/or destroying the crystallinity achieved by a prior annealing process in step 310. Solvents for dissolving PVDF and its co- and terpolymers include, but are not limited to, methyl ethyl ketone, abbreviated (MEK), acetone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone.

Im Beispiel des Schritts 320 von der 3 kann die Meyer-Stabrakel-Beschichtung für die Abscheidung der elektroaktiven Verbundschicht 130-Zusammensetzung aufgrund ihrer schnellen Geschwindigkeit und einfachen Anwendung gewählt werden. Es können jedoch auch andere geeignete Beschichtungsverfahren verwendet werden, z. B. Rakelstreichbeschichtung, Sprühbeschichtung, Siebdruck und andere. Der Stabrakel 160 kann der gleiche oder ein anderer sein als der in Schritt 310 verwendete. Die elektroaktive Verbundschicht 130 kann ferner gemäß verschiedenen Ausführungsformen gemustert oder nicht gemustert sein.In the example of step 320 from the 3 The Meyer rod coating can be chosen for the deposition of the electroactive composite layer 130 composition due to its fast speed and ease of use. However, other suitable coating processes can also be used, e.g. B. Squeegee coating, spray coating, screen printing and others. The bar squeegee 160 may be the same or different than that used in step 310. The electroactive composite layer 130 may further be patterned or unpatterned according to various embodiments.

Der Schritt 320 kann ferner einen Nachbearbeitungsschritt umfassen, bei dem die Zusammensetzung der elektroaktiven Verbundschicht 130 getrocknet wird, um das Lösemittel zu entfernen, und/oder getempert wird, wie in Schritt 310 oben beschrieben.Step 320 may further include a post-processing step in which the composition of the electroactive composite layer 130 is dried to remove the solvent and/or annealed, as described in step 310 above.

Der Schritt 330 umfasst die Abscheidung eines zweiten EAP-Schichtmaterials 140, das auf der darunter liegenden Schicht, beispielsweise der elektroaktiven Verbundschicht 130, abgeschieden werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Material der zweiten EAP-Schicht 140 eine EAP-Zusammensetzung mit einem EAP enthalten. Das Material der zweiten EAP-Schicht 140 kann mit Hilfe geeigneter Beschichtungsverfahren aufgebracht, z. B. beschichtet, oder mit Hilfe des Polymer-Dünnschicht-Transferverfahrens aufgebracht werden, wie in den Schritten 310 bzw. 320 beschrieben. Der Schritt 330 kann ferner einen Nachbearbeitungsschritt umfassen, bei dem das Material der zweiten EAP-Schicht 140 getrocknet wird, um das Lösemittel zu entfernen, und/oder getempert wird, wie in Schritt 310 oben beschrieben. Die zweite EAP-Schicht 120 kann ferner gemäß verschiedenen Ausführungsformen gemustert oder ungemustert sein.Step 330 includes depositing a second EAP layer material 140, which may be deposited on the underlying layer, such as the electroactive composite layer 130. According to various embodiments, the material of the second EAP layer 140 may include an EAP composition having an EAP. The material of the second EAP layer 140 can be applied using suitable coating methods, e.g. B. coated, or applied using the polymer thin film transfer process, as described in steps 310 and 320, respectively. Step 330 may further include a post-processing step in which the material of the second EAP layer 140 is dried to remove the solvent and/or annealed, as described in step 310 above. The second EAP layer 120 may further be patterned or unpatterned according to various embodiments.

Der Schritt 340 umfasst die Behandlung des Stapels 170 einschließlich der ersten und zweiten EAP-Schichten 120, 140 und der elektroaktiven Verbundschicht 130. Die Behandlung kann jede herkömmliche Wärmebehandlung und/oder Reckbehandlung umfassen, um die Polymerkristallinität und folglich die dielektrischen Eigenschaften des geschichteten elektronischen Bauelements 100 zu verbessern. Zum Beispiel kann Schritt 340 eine Wärmebehandlung bei 110 °C für 120 Minuten umfassen.Step 340 includes treating the stack 170 including the first and second EAP layers 120, 140 and the electroactive layers composite layer 130. The treatment may include any conventional heat treatment and/or stretching treatment to improve the polymer crystallinity and hence the dielectric properties of the layered electronic device 100. For example, step 340 may include heat treatment at 110°C for 120 minutes.

Der Schritt 350 von 3 zeigt das geschichtete elektronische Bauelement 100, das gemäß verschiedenen Ausführungsformen hergestellt wurde. Der Schritt 350 kann das Anbringen einer zweiten Elektrode 190 auf der darunter liegenden Schicht, z. B. der zweiten EAP-Schicht 140, umfassen. Die zweite Elektrode 190 kann mit jeder geeigneten Schichtbeschichtungstechnik abgeschieden werden, z. B. durch Sputtern, Aufdampfen oder mit Techniken, wie sie oben in Schritt 310 beschrieben wurden. Die erste Elektrode 180 kann ebenfalls mit einer dieser Techniken abgeschieden werden, und zwar auf ähnliche Weise wie die zweite Elektrode. Die erste und die zweite Elektrode 180, 190 können unabhängig voneinander abgeschieden werden und können jeweils gemustert oder ungemustert sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das geschichtete elektronische Bauelement das Substrat 110, die erste und zweite EAP-Schicht 120, 140, die elektroaktive Verbundschicht 130 und die erste und zweite Elektrode 180, 190 umfassen.The step 350 of 3 shows the layered electronic device 100 manufactured according to various embodiments. Step 350 may include attaching a second electrode 190 to the underlying layer, e.g. B. the second EAP layer 140. The second electrode 190 can be deposited using any suitable layer coating technique, e.g. B. by sputtering, vapor deposition or using techniques as described above in step 310. The first electrode 180 can also be deposited using one of these techniques, in a similar manner to the second electrode. The first and second electrodes 180, 190 may be deposited independently of one another and may each be patterned or unpatterned. According to various embodiments, the layered electronic device may include the substrate 110, the first and second EAP layers 120, 140, the electroactive composite layer 130, and the first and second electrodes 180, 190.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 300 ferner die Bildung einer Verkapselung umfassen. Beispielsweise kann eine schützende Isolierschicht auf die oberste Elektrode (z. B. die zweite Elektrode 190) aufgetragen werden, um sie zu schützen, z. B. um das geschichtete elektronische Bauelement 100 elektrisch von einem Benutzer zu isolieren, der das Bauelement berührt.According to various embodiments, the method 300 may further include forming an encapsulation. For example, a protective insulating layer may be applied to the top electrode (e.g., second electrode 190) to protect it, e.g. B. to electrically isolate the layered electronic component 100 from a user touching the component.

BeispieleExamples

In den folgenden Beispielen werden die Partikel 160 als Keramikpartikel 160 bezeichnet. Es ist jedoch vorstellbar, dass die Partikel 160 auch metallische Partikel umfassen oder sein können.In the following examples, the particles 160 are referred to as ceramic particles 160. However, it is conceivable that the particles 160 also include or can be metallic particles.

Die 4 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische (REM) Aufnahme des Querschnitts der beispielhaften EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten (z. B. Stapel 170 in der 1A, einschließlich der ersten 120 und zweiten 140 EAP-Schichten und der elektroaktiven Verbundschicht 130, die zwischen den ersten 120 und zweiten 140 EAP-Schichten liegt). Die ersten 120 und zweiten 140 EAP-Schichten und die elektroaktive Verbundschicht 130 können das EAP P(VDF - TrFE - CTFE) enthalten. Die Konzentration der keramischen Partikel 160, ZrO2, kann bei einem Gewichtsverhältnis von 50 Vol.-% liegen, und der Maßstabsbalken stellt 1 Mikrometer dar. Wie in der 4 zu sehen ist, ist die elektroaktive Verbundschicht 130 deutlich von der ersten 120 und der zweiten 140 EAP-Schicht zu unterscheiden und zeigt relativ scharfe Grenzen.The 4 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the cross section of the exemplary EAP / ZrO 2 : EAP / EAP layers (e.g. stack 170 in the 1A , including the first 120 and second 140 EAP layers and the electroactive composite layer 130 lying between the first 120 and second 140 EAP layers). The first 120 and second 140 EAP layers and the electroactive composite layer 130 may contain the EAP P(VDF - TrFE - CTFE). The concentration of the ceramic particles 160, ZrO 2 , may be at a weight ratio of 50 vol%, and the scale bar represents 1 micrometer. As in the 4 As can be seen, the electroactive composite layer 130 is clearly distinguishable from the first 120 and second 140 EAP layers and shows relatively sharp boundaries.

Die 5 bis 8 zeigen vergleichende Beispiele der EAP/ZrO2- oder EAP/TiO2-Schichten im Vergleich zu den EAP/ZrO2: EAP/EAP- oder EAP/TiO2: EAP/EAP-Schichten (z. B. Stapel 170). Die EAP / ZrO2- oder EAP / TiO2-Schichten können eine EAP-Schicht, z. B. die erste EAP-Schicht 120, und die elektroaktive Verbundschicht 130 umfassen. In der elektroaktiven Verbundschicht 130 der EAP/ZrO2- oder der EAP/TiO2-Schichten kann das Gewichtsverhältnis der Keramikpartikel 160 zur Polymermatrix 150 zwischen 10 und 50 Vol.% liegen. Andererseits können die EAP / ZrO2: EAP / EAP- oder die EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten die elektroaktive Verbundschicht 130 enthalten, die zwischen zwei EAP-Schichten, z. B. der ersten und der zweiten EAP-Schicht 120, 140 (z. B. Stapel 170 in 1A), angeordnet ist. In der elektroaktiven Verbundschicht 130 der EAP / ZrO2: EAP / EAP- oder der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten kann das Gewichtsverhältnis der Keramikpartikel 160 zur Polymermatrix 150 50 Vol.-% betragen. Die erste und zweite EAP-Schicht 120, 140 und die elektroaktive Verbundschicht 130 können jeweils EAP, P(VDF - TrFE - CTFE) enthalten. In den folgenden Beispielen wurde das Lösemittel MEK für den Herstellungsprozess verwendet (z. B. Verfahren 300 in 3).The 5 until 8th show comparative examples of the EAP/ZrO 2 or EAP/TiO 2 layers compared to the EAP/ZrO 2 : EAP/EAP or EAP/TiO 2 : EAP/EAP layers (e.g. stack 170). The EAP/ZrO 2 or EAP/TiO 2 layers can be an EAP layer, e.g. B. the first EAP layer 120, and the electroactive composite layer 130 include. In the electroactive composite layer 130 of the EAP/ZrO 2 or the EAP/TiO 2 layers, the weight ratio of the ceramic particles 160 to the polymer matrix 150 can be between 10 and 50 vol.%. On the other hand, the EAP/ ZrO2 :EAP/EAP or the EAP/ TiO2 :EAP/EAP layers may contain the electroactive composite layer 130 sandwiched between two EAP layers, e.g. B. the first and second EAP layers 120, 140 (e.g. stack 170 in 1A) , is arranged. In the electroactive composite layer 130 of the EAP/ZrO 2 :EAP/EAP or the EAP/TiO 2 :EAP/EAP layers, the weight ratio of the ceramic particles 160 to the polymer matrix 150 can be 50% by volume. The first and second EAP layers 120, 140 and the electroactive composite layer 130 may each contain EAP, P(VDF - TrFE - CTFE). In the following examples, the solvent MEK was used for the manufacturing process (e.g. Process 300 in 3 ).

Die 5 zeigt beispielhafte Röntgenbeugungsspektren (XRD) der: (A) EAP/ ZrO2-Schichten und der EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten, und (B) EAP / TiO2-Schichten und der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten. Wie in den 5A und 5B gezeigt, bleibt die Spitzenintensität der EAP / ZrO2: EAP / EAP- oder der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten unabhängig von der Art der verwendeten Keramikpartikel 160 bei 18,3°. In der 5A kann die Peak-Intensität bei Verwendung des ZrO2-Keramikpartikels 160 (durch einen Pfeil gekennzeichnet) zwischen der der EAP / ZrO2-Schichten liegen, die ein Gewichtsverhältnis von 40 Vol.-% (mit 510 gekennzeichnet) bis 50 Vol.-% (mit 520 gekennzeichnet) von ZrO2 zur Polymermatrix 150 aufweisen. In der 5B kann die Peak-Intensität unter Verwendung des TiO2-Keramikpartikels 160 (durch einen Pfeil gekennzeichnet) zwischen der der EAP/TiO2-Schichten mit einem Gewichtsverhältnis von 30 Vol.-% (gekennzeichnet als 530) bis 40 Vol.-% liegen. Aus den 5A und 5B ist ersichtlich, dass die EAP / ZrO2: EAP / EAP- und die EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten im Vergleich zu den EAP ZrO2- und EAP / TiO2-Schichten eine höhere Kristallinität aufweisen, da die ersten und zweiten EAP-Schichten 120, 140, die frei von keramischen Partikeln 160 sind, die Bildung von Polymerkristalliten in der elektroaktiven Verbundschicht 130 während des Trocknungs- und Temperprozesses (z. B. Nachbearbeitungsschritt 320) nicht behindern dürfen.The 5 shows exemplary X-ray diffraction spectra (XRD) of the: (A) EAP/ZrO 2 layers and the EAP/ZrO 2 : EAP/EAP layers, and (B) EAP/TiO 2 layers and the EAP/TiO 2 : EAP/EAP -Layers. Like in the 5A and 5B shown, the peak intensity of the EAP/ ZrO2 :EAP/EAP or the EAP/ TiO2 :EAP/EAP layers remains at 18.3° regardless of the type of ceramic particles 160 used. In the 5A When using the ZrO 2 ceramic particle 160 (marked by an arrow), the peak intensity can lie between that of the EAP / ZrO 2 layers, which have a weight ratio of 40 vol.-% (marked with 510) to 50 vol.-% (marked with 520) from ZrO 2 to the polymer matrix 150. In the 5B The peak intensity using the TiO 2 ceramic particle 160 (indicated by an arrow) may be between that of the EAP/TiO 2 layers with a weight ratio of 30 vol% (indicated as 530) to 40 vol%. From the 5A and 5B It can be seen that the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP and the EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers have a higher crystallinity compared to the EAP ZrO 2 and EAP / TiO 2 layers because the first and second EAP layers 120, 140, which are free of ceramic particles 160, the formation of polymer crystallites in the electroactive composite layer 130 during drying The preparation and tempering process (e.g. post-processing step 320) must not be hindered.

Die 6A bis 6C zeigen beispielhaft die Verteilung der elektrischen Ausfälle und die ferroelektrische Hysteresekurve der EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten im Vergleich zu den EAP / ZrO2-Schichten. Die 6 zeigt die (A) Weibull-Verteilung der elektrischen Ausfälle und die (B) Polarisationskurve der EAP / ZrO2- und der EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten bei 75 V/µm. Die 6C zeigt die entsprechende Tabelle der elektrischen Durchschlagsfestigkeit EB, des (dielektrischen) Verlustfaktors DF und der Polarisation P der EAP / ZrO2- und EAP / ZrO2:EAP/ EAP-Schichten, erhalten aus den Diagrammen der 6A und 6B. Aus den 6A bis 6C ist ersichtlich, dass die EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten im Vergleich zu den EAP / ZrO2-Schichten bei unterschiedlichen ZrO2-Konzentrationen eine deutlich höhere elektrische Durchschlagsfestigkeit EB von 113,3 MV/m aufweisen. Beispielsweise kann die elektrische Durchschlagsfestigkeit EB der EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten 143,1 % der EAP / ZrO2-Schichten mit einem ZrO2-Gewichtsverhältnis von 40 Vol.-% betragen. In Bezug auf 6B kann die Polarisation P der EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten ähnlich wie die der EAP / ZrO2-Schichten mit einem Gewichtsverhältnis von 40 Vol.-% sein und eine schlankere Hystereseschleife aufweisen, was auf einen geringeren dielektrischen Verlust schließen lässt. Darüber hinaus weisen die EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten einen geringeren Verlustfaktor DF auf als die EAP / ZrO2-Schichten mit einem ZrO2-Gewichtsverhältnis von 30 Vol.-%. Mit anderen Worten, die EAP / ZrO2: EAP / EAP-Schichten weisen im Vergleich zu den EAP / ZrO2-Schichten mit einem ZrO2-Gewichtsverhältnis von 40 Vol.-% eine erhöhte elektrische Durchschlagsfestigkeit EB und Polarisation P auf, bei einem geringeren Verlustfaktor DF und dielektrischen Verlusten (durch Pfeile in 6C angezeigt).The 6A until 6C show an example of the distribution of electrical failures and the ferroelectric hysteresis curve of the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP layers in comparison to the EAP / ZrO 2 layers. The 6 shows the (A) Weibull distribution of the electrical failures and the (B) polarization curve of the EAP / ZrO 2 and the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP layers at 75 V/µm. The 6C shows the corresponding table of the electrical dielectric strength E B , the (dielectric) loss factor DF and the polarization P of the EAP / ZrO 2 and EAP / ZrO 2 :EAP / EAP layers, obtained from the diagrams of 6A and 6B . From the 6A until 6C It can be seen that the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP layers have a significantly higher dielectric strength E B of 113.3 MV/m compared to the EAP / ZrO 2 layers at different ZrO 2 concentrations. For example, the electrical dielectric strength E B of the EAP/ZrO 2 :EAP/EAP layers can be 143.1% of the EAP/ZrO 2 layers with a ZrO 2 weight ratio of 40 vol.%. In relation to 6B The polarization P of the EAP/ ZrO2 :EAP/EAP layers can be similar to that of the EAP/ ZrO2 layers with a weight ratio of 40 vol% and have a slimmer hysteresis loop, suggesting lower dielectric loss. In addition, the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP layers have a lower loss factor DF than the EAP / ZrO 2 layers with a ZrO 2 weight ratio of 30 vol.%. In other words, the EAP/ZrO 2 :EAP/EAP layers have an increased dielectric strength E B and polarization P compared to the EAP/ZrO 2 layers with a ZrO 2 weight ratio of 40 vol.% a lower loss factor DF and dielectric losses (shown by arrows in 6C displayed).

Die 7A bis 7C zeigen beispielhaft die Verteilung der elektrischen Ausfälle und die ferroelektrische Hysteresekurve der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten im Vergleich zu den EAP / TiO2-Schichten. Die 7 zeigt die (A) Weibull-Verteilung der elektrischen Ausfälle und die (B) Polarisationskurve der EAP / TiO2-Schichten und der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten bei 75 V/µm. Die 7C zeigt die entsprechende Tabelle der elektrischen Durchschlagsfestigkeit EB, des Verlustfaktors DF und der Polarisation P der EAP / TiO2- und EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten, die aus den Diagrammen der 7A und 7B erhalten wurden. Aus den 7A bis 7C ist ersichtlich, dass die EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten eine deutlich höhere elektrische Durchschlagsfestigkeit EB von 103,8 MV/m aufweisen als die EAP / TiO2-Schichten bei unterschiedlichen TiO2-Konzentrationen. Beispielsweise kann die elektrische Durchschlagsfestigkeit EB der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten 200 % der EAP / TiO2-Schichten mit einem TiO2-Gewichtsverhältnis von 20 Vol.-% betragen. In Bezug auf 7B kann die Polarisation P der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten ähnlich wie die der EAP / TiO2-Schichten mit einem Gewichtsverhältnis von 20 Vol.-% sein und eine schlankere Hystereseschleife aufweisen, was auf einen geringeren dielektrischen Verlust schließen lässt. Darüber hinaus weisen die EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten einen geringeren Verlustfaktor DF auf als die EAP / TiO2-Schichten mit einem TiO2-Gewichtsverhältnis von 20 Vol.-%. Mit anderen Worten, die EAP / TiO2:EAP/ EAP-Schichten weisen im Vergleich zu den EAP / TiO2-Schichten mit einem TiO2-Gewichtsverhältnis von 20 Vol.-% eine erhöhte elektrische Durchschlagsfestigkeit EB und Polarisation P auf, bei einem geringeren Verlustfaktor DF und dielektrischen Verlust (durch Pfeile in 7C angezeigt).The 7A until 7C show an example of the distribution of electrical failures and the ferroelectric hysteresis curve of the EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers in comparison to the EAP / TiO 2 layers. The 7 shows the (A) Weibull distribution of the electrical failures and the (B) polarization curve of the EAP / TiO 2 layers and the EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers at 75 V/µm. The 7C shows the corresponding table of the electrical dielectric strength E B , the loss factor DF and the polarization P of the EAP / TiO 2 and EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers, which are taken from the diagrams of 7A and 7B were received. From the 7A until 7C It can be seen that the EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers have a significantly higher electrical dielectric strength E B of 103.8 MV/m than the EAP / TiO 2 layers at different TiO 2 concentrations. For example, the electrical dielectric strength E B of the EAP/TiO 2 :EAP/EAP layers can be 200% of the EAP/TiO 2 layers with a TiO 2 weight ratio of 20 vol.%. In relation to 7B The polarization P of the EAP/ TiO2 :EAP/EAP layers may be similar to that of the EAP/ TiO2 layers with a weight ratio of 20 vol% and have a slimmer hysteresis loop, suggesting lower dielectric loss. In addition, the EAP/TiO 2 :EAP/EAP layers have a lower loss factor DF than the EAP/TiO 2 layers with a TiO 2 weight ratio of 20% by volume. In other words, the EAP/TiO 2 :EAP/EAP layers have an increased dielectric strength E B and polarization P compared to the EAP/TiO 2 layers with a TiO 2 weight ratio of 20 vol.% a lower loss factor DF and dielectric loss (shown by arrows in 7C displayed).

Die 8 zeigt ein Diagramm, in dem die Ausgangskraft der EAP / ZrO2: EAP / EAP-, der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten und der reinen EAP / EAP / EAP-Schichten beispielhaft verglichen wird. Die reinen EAP / EAP / EAP-Schichten können EAP-Schichten (z. B. ohne die elektroaktive Verbundschicht 130) enthalten, z. B. drei übereinander gestapelte EAP-Schichten. Es zeigt sich, dass die Ausgangskraft der EAP / ZrO2: EAP / EAP- und der EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten bei steigenden elektrischen Feldstärken höher sein kann als die der reinen EAP / EAP / EAP-Schichten. Um beispielsweise eine Ausgangskraft von 1 mN zu erzeugen, kann die von den EAP / ZrO2: EAP / EAP- und den EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten benötigte elektrische Feldstärke 10 MV/m betragen, im Vergleich zu den reinen EAP / EAP / EAP-Schichten, die eine wesentlich höhere elektrische Feldstärke von 25 MV/m benötigen. Ein weiteres Beispiel: Bei einer gegebenen elektrischen Feldstärke von 10 MV/m können die EAP / ZrO2: EAP / EAP- und die EAP / TiO2: EAP / EAP-Schichten eine wesentlich höhere Ausgangskraft erzeugen, insbesondere eine Ausgangskraft, die 9,3 mal bzw. 8,5 mal höher ist als die Ausgangskraft, die von den reinen EAP / EAP / EAP-Schichten erzeugt wird.The 8th shows a diagram in which the initial force of the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP, the EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers and the pure EAP / EAP / EAP layers are compared as an example. The pure EAP/EAP/EAP layers may contain EAP layers (e.g. without the electroactive composite layer 130), e.g. B. three EAP layers stacked on top of each other. It is shown that the initial force of the EAP/ ZrO2 :EAP/EAP and the EAP/ TiO2 :EAP/EAP layers can be higher than that of the pure EAP/EAP/EAP layers with increasing electric field strengths. For example, to generate an output force of 1 mN, the electric field strength required by the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP and the EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers can be 10 MV/m, compared to the pure EAP / EAP / EAP layers that require a significantly higher electric field strength of 25 MV/m. Another example: For a given electric field strength of 10 MV/m, the EAP / ZrO 2 : EAP / EAP and the EAP / TiO 2 : EAP / EAP layers can produce a significantly higher output force, in particular an output force that is 9. 3 times and 8.5 times higher, respectively, than the initial force generated by the pure EAP / EAP / EAP layers.

Das geschichtete elektronische Bauelement 100, das durch das Verfahren 300 gemäß verschiedenen Ausführungsformen hergestellt werden kann, hat folgende Vorteile:

  • - Erhöhte Durchschlagsfestigkeit, Permittivität und Polarisierbarkeit im Vergleich zu den reinen EAP-Schichten;
  • - Abschwächung der starken Verschlechterung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit und des dielektrischen Verlusts;
  • - Hoher Widerstand gegen elektrischen Durchschlag in elektronischen geschichteten Bauelementen aufgrund der Einbeziehung der beiden EAP-Schichten, die die elektroaktive Verbundschicht sandwichartig umgeben;
  • - Verbesserte Betätigungsleistung bei hoher zulässiger angelegter Spannung / elektrischem Feld ohne vorzeitigen elektrischen Durchbruch;
  • - Hohe Kompatibilität mit Standard-Schichtbeschichtungsverfahren, z. B. Rakel, Stabbeschichtung bzw. Walzenbeschichtung mit von unten wirkender Stabrakel (rod coating), Stangenbeschichtung bzw. Beschichtung mittels einer Rakelstreichmaschine (bar coating), der Siebdruck, Schlitzdüsenbeschichtung, Schleuderbeschichtung, R2R-Beschichtung und andere;
  • - Die Strukturierung von Bereichen mit hoher und niedriger Dielektrizitätskonstante ist durch die räumliche Steuerung der Partikeldichte und damit die Steuerung des Grades der Dielektrizitätskonstante des geschichteten elektronischen Bauelements möglich;
  • - Flexibilität bei der Herstellung verschiedener haptischer Aktuator-Designs (z. B. komplexes Array oder mehrfach gestapelte Strukturen) und Up-Scaling;
The layered electronic component 100, which can be manufactured by the method 300 according to various embodiments, has the following advantages:
  • - Increased dielectric strength, permittivity and polarizability compared to pure EAP layers;
  • - Mitigation of the severe deterioration in electrical dielectric strength and dielectric loss;
  • - High resistance to electrical breakdown in electronic layered devices due to the inclusion of the two EAP layers sandwiching the electroactive composite layer;
  • - Improved actuation performance at high allowable applied voltage/electric field without premature electrical breakdown;
  • - High compatibility with standard layer coating processes, e.g. B. squeegee, rod coating or roller coating with rod coating acting from below, rod coating or coating using a squeegee coating machine (bar coating), screen printing, slot die coating, spin coating, R2R coating and others;
  • - The structuring of areas with high and low dielectric constant is possible by spatially controlling the particle density and thus controlling the degree of dielectric constant of the layered electronic component;
  • - Flexibility in manufacturing different haptic actuator designs (e.g. complex array or multi-stacked structures) and up-scaling;

Die vorliegende Offenbarung stellt auch vorteilhafterweise ein einfaches, kosten- und zeiteffizientes Herstellungsverfahren für geschichtete elektronische Bauelemente 100 vor, insbesondere für flexible piezoelektrische Dünnschicht-, wie ferroelektrische, Polymeraktuatoren für haptische Feedback-Anwendungen. Das geschichtete elektronische Bauelement 100 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen höhere Betätigungsamplituden bei Beibehaltung einer zulässigen Ansteuerspannung liefern. Das geschichtete elektronische Bauelement 100 kann auch in Aktuatoren mit gemusterten oder nicht gemusterten Elektroden und/oder aktiven Schichten sowie in Designs mit mehreren aktiven Schichten verwendet werden.The present disclosure also advantageously presents a simple, cost- and time-efficient manufacturing method for layered electronic devices 100, particularly for flexible thin-film piezoelectric, such as ferroelectric, polymer actuators for haptic feedback applications. The layered electronic component 100 can provide higher actuation amplitudes while maintaining a permissible drive voltage, according to various embodiments. The layered electronic device 100 can also be used in actuators with patterned or non-patterned electrodes and/or active layers, as well as in designs with multiple active layers.

Mehrere Beispiele der Offenbarung beziehen sich auf das geschichtete elektronische Bauelement, das Teilchen wie Keramikteilchen enthält. Die vorliegende Offenbarung sieht auch Ausführungsformen (z. B. eines geschichteten elektronischen Bauelements) vor, die metallische Teilchen, z. B. metallische Teilchen, enthalten.Several examples of the disclosure relate to the layered electronic device containing particles such as ceramic particles. The present disclosure also provides embodiments (e.g., a layered electronic device) that include metallic particles, e.g. B. metallic particles.

Während die Offenbarung insbesondere unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, sollte es für Fachleute verständlich sein, dass verschiedene Änderungen in Form und Detail darin vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind, abzuweichen. Der Umfang der Erfindung ist daher durch die beigefügten Ansprüche angegeben, und alle Änderungen, die in den Bedeutungs- und Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, sollen daher einbezogen werden.While the disclosure has been particularly shown and described with reference to specific embodiments, it should be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. to deviate. The scope of the invention is therefore indicated by the appended claims and all changes which come within the scope of meaning and equivalence of the claims are therefore intended to be embraced.

Claims (15)

Geschichtetes elektronisches Bauelement (100), umfassend: einen Stapel (170) mit einer ersten (120) und einer zweiten (140) elektroaktiven Polymerschicht (EAP), die jeweils ein EAP-Material umfassen, wobei der Stapel (170) eine elektroaktive Verbundschicht (130) umfasst, die zwischen der ersten (120) und der zweiten (140) EAP-Schicht angeordnet ist und eine Dicke entlang einer ersten Richtung (1D) aufweist, wobei jede der ersten (120) und zweiten (140) EAP-Schichten oder ein wesentlicher Teil davon frei von Partikeln (160) ist, und wobei die elektroaktive Verbundschicht (130) eine Polymermatrix (150) umfasst, die Partikel (160) enthält.Layered electronic component (100), comprising: a stack (170) having a first (120) and a second (140) electroactive polymer layer (EAP), each comprising an EAP material, wherein the stack (170) comprises an electroactive composite layer (130) disposed between the first (120) and second (140) EAP layers and having a thickness along a first direction (1D), wherein each of the first (120) and second (140) EAP layers or a substantial portion thereof is free of particles (160), and wherein the electroactive composite layer (130) comprises a polymer matrix (150) containing particles (160). Geschichtetes elektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei jedes der EAP-Materialien der ersten (120) und zweiten (140) EAP-Schicht mindestens 98 Vol.-% eines EAP umfasst.Layered electronic component (100). Claim 1 , wherein each of the EAP materials of the first (120) and second (140) EAP layers comprises at least 98% by volume of an EAP. Geschichtetes elektronisches Bauelement (100) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Gewichtsverhältnis der Partikel (160) zu der Polymermatrix (150) in der elektroaktiven Verbundschicht (130) zwischen 2 Vol.-% und 50 Vol.-% liegt.Layered electronic component (100). Claim 1 or Claim 2 , wherein the weight ratio of the particles (160) to the polymer matrix (150) in the electroactive composite layer (130) is between 2% by volume and 50% by volume. Geschichtetes elektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Partikel (160) in der elektroaktiven Verbundschicht (130) Abmessungen im Bereich von 2 nm bis 100 nm aufweisen.Layered electronic component (100) according to one of the Claims 1 until 3 , wherein the particles (160) in the electroactive composite layer (130) have dimensions in the range from 2 nm to 100 nm. Geschichtetes elektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Partikel (160) in der elektroaktiven Verbundschicht (130) ein Metalloxid umfassen.Layered electronic component (100) according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the particles (160) in the electroactive composite layer (130) comprise a metal oxide. Geschichtetes elektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Partikel (160) in der elektroaktiven Verbundschicht (130) zufällig in der Polymermatrix (150) in einer zweiten Richtung senkrecht zur ersten Richtung dispergiert sind.Layered electronic component (100) according to one of the Claims 1 until 5 , wherein the particles (160) in the electroactive composite layer (130) are randomly dispersed in the polymer matrix (150) in a second direction perpendicular to the first direction. Geschichtetes elektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Konzentration von Partikeln (160) in der elektroaktiven Verbundschicht (130) in einem ersten Bereich höher ist als die Konzentration von Partikeln in einem zweiten Bereich innerhalb der Polymermatrix (150), und wobei der erste Bereich und der zweite Bereich entlang der zweiten Richtung (2D) liegen.Layered electronic component (100) according to one of the Claims 1 until 6 , wherein a concentration of particles (160) in the electroactive composite layer (130) in a first region is higher than the concentration of particles in a second region within the polymer matrix (150), and wherein the first region and the second region lie along the second direction (2D). Geschichtetes elektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Polymermatrix (150) in der elektroaktiven Verbundschicht (130) ein Polymer umfasst, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Poly(vinylidenfluorid) (PVDF), Poly[(vinylidenfluorid - co - trifluorethylen] (PVDF - TrFE), Poly(vinylidenfluorid - Trifluorethylen - Chlortrifluorethylen) P(VDF - TrFE - CTFE), Poly(vinylidenfluorid - Trifluorethylen - Chlorfluorethylen) P(VDF - TrFE - CFE) umfasst.Layered electronic component (100) according to one of the Claims 1 until 7 , wherein the polymer matrix (150) in the electroactive composite layer (130) comprises a polymer selected from a group consisting of poly(vinylidene fluoride) (PVDF), poly[(vinylidene fluoride - co - trifluoroethylene] (PVDF - TrFE), poly (vinylidene fluoride - trifluoroethylene - chlorotrifluoroethylene) P(VDF - TrFE - CTFE), poly(vinylidene fluoride - trifluoroethylene - chlorofluoroethylene) P(VDF - TrFE - CFE). Geschichtetes elektronisches Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Dicke des Stapels (170) im Bereich von 5 µm bis 20 µm liegt.Layered electronic component (100) according to one of the Claims 1 until 8th , the thickness of the stack (170) being in the range from 5 µm to 20 µm. Geschichtetes elektronisches Bauelement (200), das eine Mehrzahl der Stapel (220) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst, die sich ein gemeinsames Substrat (210) teilen und nebeneinander in einer Richtung parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats (110) angeordnet sind.Layered electronic component (200), which has a plurality of stacks (220) according to one of the Claims 1 until 9 which share a common substrate (210) and are arranged side by side in a direction parallel to a main surface of the substrate (110). Geschichtetes elektronisches Bauelement (230), das eine Mehrzahl der Stapel (250) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfasst, die sich ein gemeinsames Substrat (240) teilen und in einer Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Substrats (110) gestapelt sind.Layered electronic component (230), which has a plurality of stacks (250) according to one of the Claims 1 until 10 which share a common substrate (240) and are stacked in a direction perpendicular to the main surface of the substrate (110). Verfahren (300) zur Herstellung des geschichteten elektronischen Bauelements (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend: Bereitstellen des Substrats (110); Bilden des Stapels (170) durch: Abscheiden eines ersten EAP-Schichtmaterials (120); Abscheiden einer elektroaktiven Verbundschichtzusammensetzung (130); und Abscheiden eines zweiten EAP-Schichtmaterials (140).Method (300) for producing the layered electronic component (100) according to one of Claims 1 until 11 , comprising: providing the substrate (110); Forming the stack (170) by: depositing a first EAP layer material (120); depositing an electroactive composite layer composition (130); and depositing a second EAP layer material (140). Verfahren (300) nach Anspruch 12, ferner umfassend: Erhitzen des Stapels (170).Procedure (300). Claim 12 , further comprising: heating the stack (170). Verfahren (300) nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, das ferner umfasst: Bereitstellen einer ersten Elektrode (180) auf dem Substrat (110), und Bereitstellen einer zweiten Elektrode (190) auf dem Stapel (170).Procedure (300). Claim 12 or Claim 13 , further comprising: providing a first electrode (180) on the substrate (110), and providing a second electrode (190) on the stack (170). Flexibler haptischer Rückkopplungsaktuator, hergestellt nach dem Verfahren (300) des Anspruchs 14.Flexible haptic feedback actuator manufactured by method (300) of Claim 14 .
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