DE19646676C1 - Piezoaktor mit neuartiger Kontaktierung und Herstellverfahren - Google Patents

Description

Piezoaktoren bestehen üblicherweise aus mehreren in einem Stapel angeordneten Piezoelementen. Jedes dieser Elemente wiederum besteht aus einer Piezokeramikschicht, die beider­ seits mit metallischen Elektroden versehen ist. Wird an diese Elektroden eine Spannung angelegt, so reagiert die Piezokera­ mikschicht mit einer Gitterverzerrung, die entlang einer Hauptachse zu einer nutzbaren Längenausdehnung führt. Da die­ se wiederum weniger als zwei Promille der Schichtdicke ent­ lang der Hauptachse beträgt, muß zur Erzielung einer ge­ wünschten absoluten Längenausdehnung eine entsprechend höhere Schichtdicke aktiver Piezokeramik bereitgestellt werden. Mit zunehmender Schichtdicke der Piezokeramikschicht innerhalb eines Piezoelementes steigt jedoch auch die zum Ansprechen des Piezoelementes erforderliche Spannung. Um diese in hand­ habbaren Grenzen zu erhalten, werden Mehrschichtaktoren her­ gestellt, bei denen die Dicken von Piezoeinzelelementen übli­ cherweise zwischen 20 und 200 µm liegen. Ein Piezoaktor muß für eine gewünschte Längenausdehnung dann eine entsprechende Anzahl an Einzelelementen bzw. -schichten aufweisen.

Bekannte Piezoaktoren in Vielschichtbauweise bestehen daher aus insgesamt bis zu einigen hundert Einzelschichten. Zu de­ ren Herstellung werden Piezokeramikgrünfolien alternierend mit Elektrodenmaterial zu einem Stapel angeordnet und gemein­ sam zu einem monolithischen Verbund von bis zu ca. 5 mm Höhe laminiert und gesintert. Größere Aktoren mit größerer abso­ luter Auslenkung können beispielsweise durch Verkleben mehre­ rer solcher Stapel erhalten werden. Ausreichend hohe Steifig­ keiten, insbesondere wenn mit dem Piezoaktor hohe Kräfte übertragen werden müssen, besitzen Piezoaktoren in voll mono­ lithischer Vielschichtbauweise, die einen ausreichend festen Verbund der Einzelschichten im Stapel zeigen.

Zur elektrischen Kontaktierung solcher Piezoaktoren in Viel­ schichtbauweise werden beispielsweise Metallisierungsstreifen an der Außenseite des Piezoaktors oder auch in einer Bohrung in der Flächenmitte der Einzelaktoren angebracht. Damit eine Elektrodenschicht für die beiden benachbarten Piezokeramik­ schichten als Elektrode dienen kann, erfolgt die elektrische Kontaktierung der Elektrodenschichten innerhalb des Stapels in alternierender Polarität. Um beispielsweise jede zweite Elektrodenschicht mit einem der Metallisierungsstreifen zu verbinden, muß dieser gegen die dazwischenliegenden Elektro­ denschichten isoliert werden. Dies gelingt in einfacher Weise dadurch, daß jede zweite Elektrodenschicht im Bereich des ei­ nen Metallisierungsstreifens eine Aussparung aufweist, in der sie nicht bis zum Metallisierungsstreifen geführt wird. Die übrigen Elektrodenschichten weisen die Aussparungen dann im Bereich des zweiten Metallisierungsstreifens auf, um eine Kontaktierung mit alternierender Polarität zu ermöglichen.

Ein solcher mehrschichtiger Piezoaktor ist beispielsweise aus der US 4 845 399 bekannt. Ein mehrschichtiges piezoelektri­ sches Element ist außerdem aus der JP 03-4576 A bekannt, bei dem die Kontaktierungsstreifen zur Verbesserung der Rißfe­ stigkeit einen mehrschichtigen, eine isolierende Schicht um­ fassenden Aufbau aufweisen.

Eine weitere Möglichkeit der alternierenden Kontaktierung be­ steht darin, jede zweite Elektrodenschicht nachträglich im Bereich der Metallisierungsstreifen zu isolieren. Dies ge­ lingt beispielsweise durch Glasisolierungen, die nach dem Herstellen des gestapelten monolithischen Piezoaktors zum Beispiel elektrophoretisch am Rand der Elektrodenschichten aufgebracht werden. Dieses Verfahren ist jedoch kostenaufwen­ dig und ist auf Piezoaktoren beschränkt, deren keramische Einzelschichten eine Dicke von zumindest 100 µm aufweisen. Wegen der geringen Glasisolierstrecke sind derartig kontak­ tierte Piezoaktoren außerdem nicht für hohe Zuverlässigkeit und ungeschützte Umgebungsbedingungen geeignet.

Piezoaktoren, deren alternierende Kontaktierung über Ausspa­ rungen der Elektrodenschichten erfolgt, sind im Kontaktie­ rungsbereich piezoelektrisch inaktiv, da sich dort durch die jeweils eine fehlende Elektrode kein elektrisches Feld auf­ bauen kann. Dies hat sowohl bei der Polarisation als auch beim Betrieb des Piezoaktors zur Folge, daß sich in diesem piezoelektrisch inaktiven Kontaktierungsbereich mechanische Spannungen aufbauen, die zu Rissen an den Metallisierungs­ streifen parallel zu den Elektrodenschichten führen können. Dies kann zum vollständigen Durchtrennen der Metallisierungs­ streifen führen und hat zur Folge, daß bei punktförmiger Spannungszuführung von außen an die Metallisierungsstreifen ein Teil des Piezoaktors von der Spannungsversorgung abge­ hängt und damit inaktiv wird. Die Zahl der Risse hängt von der Gesamthöhe des Aktors sowie von der Festigkeit der Grenz­ fläche Innenelektrode/Piezokeramik ab und kann sich auch im Dauerbetrieb bei wechselnden Lastbedingungen weiter erhöhen. Eine bereits bei der Polarisierung bestehende Rißöffnung wird parallel zur Ansteuerung des Aktors weiter vergrößert, geht aber bei Abschalten der Spannung wieder auf den Ausgangswert zurück. Es wird also beim dynamischen Betrieb eine dynamische Veränderung der Risse bzw. eine dynamische Veränderung der Rißöffnungen beobachtet, die die Metallisierungsstreifen wei­ ter schädigen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Piezo­ aktor samt Herstellverfahren anzugeben, der eine sichere elektrische Kontaktierung besitzt, die die negativen Folgen auftretender Spannungsrisse in der Kontaktierung vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Piezoaktor nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Er­ findung sowie ein Verfahren zur Herstellung des Piezoaktors sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Der erfindungsgemäße Piezoaktor kann einen herkömmlichen und vorzugsweise monolithischen Aufbau besitzen. Stapelartig sind alternierend piezoelektrische Keramikschichten und Elektro­ denschichten übereinander angeordnet und vorzugsweise zusam­ men gesintert. Außen am Stapel sind zumindest zwei Metalli­ sierungsstreifen zur alternierenden Kontaktierung der Elek­ trodenschichten aufgebracht. Erfindungsgemäß sind die Metal­ lisierungsstreifen mit Kontaktfahnen verbunden, die eine elektrisch leitende Schicht aufweisen. Die Verbindung ist elektrisch leitend und erfolgt zumindest über die gesamte Hö­ he der zu kontaktierenden Elektrodenschichten derart, daß seitlich der Metallisierungsstreifen ein überstehender Be­ reich der Kontaktfahnen verbleibt.

Vorzugsweise ist die Kontaktfahne dünn, aber reißfest ausge­ bildet und vorzugsweise auch flexibel.

Die überstehende Kontaktfahne stellt eine elektrisch leitende und mit den Metallisierungsstreifen verbundene, vergrößerte Fläche zur Verfügung, ohne daß dadurch gleichzeitig der inak­ tive Bereich des Piezoaktors vergrößert werden muß. Treten nun während der Polarisierung oder des Betriebs des Piezoak­ tors Spannungsrisse im Metallisierungsstreifen auf, so werden diese durch die elektrisch leitende Schicht im überstehenden Bereich der Kontaktfahne überbrückt. Die Breite der Kontakt­ fahnen und damit die Breite des überstehenden Bereichs ist so bemessen, daß Risse in den Metallisierungsstreifen mit großen Rißöffnungen zwar zu einem lokalen Riß auch in der Kontakt­ fahne führen, dieser mit Sicherheit jedoch noch innerhalb der Kontaktfahne zum Stehen kommt. Auf diese Weise können sämtli­ che auftretenden Risse innerhalb der Metallisierungsstreifen elektrisch leitend überbrückt werden, so daß alle ursprüng­ lich kontaktierten Elektrodenschichten elektrisch angeschlos­ sen bleiben und der gesamte Aktor somit keine Leistungseinbu­ ße zeigt.

Mit der Erfindung ist es auch möglich, die Anzahl der Schich­ ten und damit die Stapelhöhe des Piezoaktors zu erhöhen, ohne daß die gleichzeitig damit steigende Gefahr der Rißbildung zum Unterbrechen der elektrischen Kontaktierung und damit zu einer Beeinträchtigung der Funktionstüchtigkeit des Piezoak­ tors führt. Es ist also möglich, monolithische Piezoaktoren in Vielschichtbauweise mit größerer Stapelhöhe und damit grö­ ßerer nutzbarer Auslenkung zu erzeugen. Während große Auslen­ kungen bisher nur durch Zusammenkleben mehrerer kleinerer mo­ nolithischer Aktoren erhalten werden können, läßt sich nun auch die Ausdehnung einzelner monolithischer Piezoaktoren steigern, ohne Beschädigungen der Aktoren in Kauf nehmen zu müssen. Nur monolithische Piezoaktoren besitzen die hohen Steifigkeiten, mit denen hohe Kräfte im dynamischen Betrieb sicher übertragen werden können.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Kontaktfahne aus einem Verbundmaterial, welches neben der elektrisch leitenden Schicht noch zumindest eine Kunststoff­ schicht umfaßt. Diese Kunststoffschicht erhöht die Reißfe­ stigkeit der Kontaktfahne und dient zum verbesserten Schutz der Kontaktfahne gegen ein Weiterreißen im Betrieb des Piezo­ aktors. Eine Kontaktfahne aus Verbundmaterial hat außerdem den Vorteil, daß sie gegenüber einer zum Beispiel rein metal­ lisch ausgebildeten Kontaktfahne, beispielsweise eine Metall­ folie, leichter sein kann. Im dynamischen Betrieb des Piezo­ aktors stellt sie also keinen nennenswerten zusätzlichen me­ chanischen Ballast dar. Die Kontaktfahne ist mechanisch fle­ xibel und kann somit an verschiedene Einbauarten des Piezoak­ tors und beispielsweise an verschiedene Einbaugehäuse leicht angepaßt werden. Gegenüber herkömmlichen Kontaktierungen tre­ ten nur geringe zusätzliche Materialkosten auf.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Kon­ taktfahne eine metallisch beschichtete Kunststoffolie. Vor­ zugsweise ist die metallische, elektrisch leitende Schicht im überstehenden Bereich der Kontaktfahne zusätzlich mit einer weiteren Kunststoffschicht kaschiert. Dies hat den Vorteil, daß die Kontaktfahne im überstehenden Bereich allseitig elek­ trisch isoliert ist, so daß selbst bei starkem Umbiegen im überstehenden Bereich kein Kurzschluß mit den am Rand des Piezoaktors frei zugänglichen Elektrodenschichten auftreten kann. Durch die beidseits der elektrisch leitenden und zum Beispiel metallischen Schicht aufgebrachten Kunststoffschich­ ten wird die Reißfestigkeit der Kontaktfahne zusätzlich er­ höht.

Im Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Piezoak­ tors wird ein monolithischer Vielschichtverbund in herkömmli­ cher und an sich bekannter Weise hergestellt. Dazu können mit Elektrodenmaterial bedruckte Grünfolien übereinander gesta­ pelt und frei oder unter Druck gemeinsam gesintert werden. Die Piezokeramikfolien und gegebenenfalls auch die fertigen Piezoaktoren können einen runden, rechteckigen oder beliebig anderen geformten Querschnitt aufweisen. Das Elektrodenmate­ rial wird so auf die Folie gedruckt, daß nach dem Stapeln nur jede zweite Elektrodenschicht im Kontaktierungsbereich bis an die Außenkante der piezokeramischen Folie bzw. des späteren Stapels geleitet wird. Durch Aufbringen von je einem Metalli­ sierungsstreifen auf die zwei Kontaktierungsbereiche wird beispielsweise jede zweite Elektrodenschicht mit dem einem, die restlichen Elektrodenschichten mit dem zweiten Metalli­ sierungsstreifen verbunden. Der Metallisierungsstreifen um­ faßt ein Metall, das aufgedampft oder aufgesputtert ist oder mit Hilfe einer metallhaltigen Paste aufgebracht und einge­ brannt ist.

Auf die Metallisierungsstreifen wird nun eine Kontaktfahne so aufgebracht, daß deren elektrisch leitende Schicht über die gesamte Stapelhöhe der kontaktierten Elektrodenschichten elektrisch leitend und fest verbunden ist. Die elektrisch leitende Verbindung kann mit Hilfe eines Leitklebers, eines Lötvorgangs oder gegebenenfalls gleichzeitig mit dem Einbren­ nen der Metallisierungsstreifen erfolgen. Vorzugsweise wird die Kontaktfahne aufgelötet. Ein besonders schonendes Lötver­ fahren ist das Laserstrahllöten. Dieses ermöglicht die selek­ tive Einkopplung der zum Löten erforderlichen Energie in die Kontaktfahne, wobei der Piezoaktor selbst einer nur minimalen thermischen Belastung ausgesetzt wird. Er muß auch nicht vor­ gewärmt werden, so daß keine Schädigung der Keramik durch Thermoschock oder Überhitzen eintreten kann.

Das für die Lötung erforderliche Lot ist vorzugsweise bereits auf der Kontaktfahne aufgebracht. Dazu wird es in dem zur Verlötung vorgesehenen Bereich in herkömmlicher Weise, bei­ spielsweise durch Bedampfen, Sputtern oder Galvanisieren mit einem passenden Lötzinn herkömmlicher Zusammensetzung be­ schichtet.

Zum Aufbringen der Kontaktfahne mittels Laserstrahllötens ist es von Vorteil, wenn die Kontaktfahne ein Verbundmaterial aus einem Kunststoff und einer elektrisch leitenden Schicht um­ faßt, deren Kunststoff für die Wellenlänge des zum Löten ver­ wendeten Lasers transparent ist. Auf diese Weise kann die La­ serenergie nahezu vollständig in die elektrisch leitende Schicht bzw. das darüber aufgebrachte Lötzinn eingekoppelt werden.

Die Verlötung der Metallisierungsstreifen mit der Kontaktfah­ ne erfolgt durchgehend über die gesamte Länge des Metallisie­ rungsstreifens oder zumindest über die gesamte Stapelhöhe der zu kontaktierenden Elektrodenschichten. Dazu kann ein Dauer­ strichlaser oder ein entsprechend gerasteter gepulster Laser verwendet werden. Die Dauer der Laserlötung beträgt typi­ scherweise nur wenige Sekunden und läßt sich automatisiert durchführen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spiels und der dazugehörigen sechs Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Kontaktierung eines Piezoaktors in schema­ tischer Querschnittsdarstellung.

Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Piezoaktor im schemati­ schen Querschnitt.

Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Piezoaktor in perspek­ tivischer schematischer Darstellung und

Fig. 4 bis 6 zeigen mögliche Ausgestaltungen einer Kon­ taktfahne im schematischen Querschnitt.

Fig. 1 zeigt einen an sich bekannten Piezoaktor in Viel­ schichtbauweise ausschnittsweise in schematischer Darstel­ lung. Dieser besteht aus einem Stapel von Piezokeramikschich­ ten 2 und dazwischen angeordneten Elektrodenschichten 3. Als Piezokeramik kann eine beliebige PZT-Keramik (= Bleizirkonat­ titanat) eingesetzt werden. Die Elektrodenschichten sind aus einem geeigneten Material, vorzugsweise einer silberhaltigen Einbrennpaste. Die Elektrodenschichten können noch zusätzli­ che oxidische Zuschläge zur besseren Haftung auf den Piezoke­ ramikschichten 2 sowie andere Metalle allein oder als weite­ ren Zusatz enthalten, beispielsweise Platin oder Palladium.

Der hier mit sechs Piezokeramikschichten 2 dargestellte Sta­ pel wird durch gemeinsames Sintern, gegebenenfalls unter er­ höhtem Druck, zu einem festen Verbund vereinigt. Am Rand des Stapels, parallel zur Stapelrichtung sind Metallisierungs­ streifen 4 und 5 angebracht. Diese können ebenfalls aus einer eingebrannten Silberpaste bestehen, können alternativ aber auch aufgedampft oder aufgesputtert sein. Maßgeblich ist je­ doch weder die Art des Metalles noch die Art der Aufbringung der Metallisierungsstreifen am Piezoaktorstapel. An jedem Me­ tallisierungsstreifen 4, 5 wiederum werden nun die elektri­ schen Anschlüsse 6 und 7 befestigt, beispielsweise durch Auflöten eines elektrischen Leiters. Die Verbindung kann da­ bei an einem oder an mehreren Punkten eines Metallisierungs­ streifens oder der Kontaktfahne hergestellt werden. Nach der Polung parallel zur Stapelrichtung wird ein funktionsfähiger Piezoaktor erhalten, der bei Anlegen einer Spannung an die Anschlüsse 6 und 7 eine Auslenkung in Richtung r zeigt. Mono­ lithische Aktoren zur Übertragung großer Kräfte können Sta­ pelhöhen bis zu 40 mm erreichen und je nach Dicke der Piezo­ keramikschichten bis zu 1000 Keramikschichten 2 umfassen.

Desweiteren geht aus der Fig. 1 hervor, wie die einzelnen Elektrodenschichten parallel so verschaltet werden, daß jede zweite Elektrodenschicht auf gleicher Polarität liegt. Dazu werden die Elektrodenschichten 3 so auf den Piezokeramik­ schichten 2 aufgebracht, daß Aussparungen 14 im Kontaktie­ rungsbereich bei den Metallisierungsstreifen verbleiben, die nicht mit Elektrodenmaterial bedeckt sind. Diese Aussparungen dienen zur Isolation der Elektrodenschicht gegenüber dem Me­ tallisierungsstreifen, an den sie nicht angeschlossen werden soll.

Fig. 2 zeigt einen beispielhaften Piezoaktor im Querschnitt durch die Ebene einer Innenelektrode. In der Figur ist der Aktor mit quadratischem Grundriß dargestellt, kann jedoch auch beliebige andere Formen aufweisen. Die oberste Elektro­ denschicht 3a hat in der linken oberen Ecke eine Aussparung, an der die darunterliegende Piezokeramikschicht 2 sichtbar ist. Diese Aussparung kann nicht nur quadratisch, wie be­ zeichnet, sondern auch rechteckige oder elliptische oder kreisförmige Abmessung besitzen und nicht nur an der Ecke, sondern auch in der Mitte der Aktorseite angeordnet sein. Die Elektrodenschicht 3a ist elektrisch leitend mit dem Metalli­ sierungsstreifen 4 verbunden, der hier an der Ecke aufge­ bracht ist. Der an der gegenüberliegenden Ecke aufgebrachte Metallisierungsstreifen 5 besitzt aufgrund der Aussparung in der Elektrodenschicht 3a keinen Kontakt mit dieser. Er ist dagegen mit der darunterliegenden (hier nicht sichtbaren) Elektrodenschicht 3b verbunden, die an der gegenüberliegenden Ecke des Aktors die gestrichelt dargestellte und mit 8 be­ zeichnete Aussparung aufweist.

Erfindungsgemäß werden nun die Metallisierungsstreifen 4 und 5 mit einer Kontaktfahne 13 verbunden. Die Verbindung erfolgt über die gesamte Höhe des Stapels oder zumindest über die ge­ samte Höhe der zu kontaktierenden Elektrodenschichten 3. Die Kontaktfahne 13 wird mit Hilfe eines Verbindungsmittels 9 aufgebracht, beispielsweise eines leitfähigen Klebers oder einer Lotschicht. Gegenüber dem Stapel bzw. der Verbindung mit dem Metallisierungsstreifen 4 weist die Kontaktfahne 13 einen überstehenden Bereich auf, dessen Länge b ausreichend ist, daß während des Betriebs oder der Polung des Piezoaktors 1 auftretende Risse im Metallisierungsstreifen innerhalb der Kontaktfahne 13 auslaufen. Für beispielhafte Piezoaktoren mit einer Grundfläche von 7 × 7 mm und einer Höhe von bis zu 40 mm ist es ausreichend, wenn der überstehende Bereich eine Breite b von 5 bis 10 mm besitzt. Bei geringeren Stapelhöhen kann die Breite des überstehenden Bereichs b auch kleiner ge­ wählt werden.

Am Ende des überstehenden Bereichs b kann dann die Weiterkon­ taktierung in beliebiger Weise, zum Beispiel durch Anlöten eines Drahts, zur Weiterführung an die elektrischen Anschlüs­ se 6 und 7 erfolgen.

In gleicher Weise wird der zweite Metallisierungsstreifen 5 mit einer gleichartigen Kontaktfahne 13 verbunden. Als bevor­ zugtes Aufbringverfahren wird Laserstrahllöten verwendet.

Fig. 3 zeigt ausschnittsweise und in perspektivischer sche­ matischer Darstellung einen Piezoaktor 1 mit einer angebrach­ ten Kontaktfahne 13. Der dargestellte Piezoaktor zeigt zwar eine Längenausdehnung, ist jedoch noch nicht zur Übertragung großer Kräfte geeignet. Dazu sind hier nicht dargestellte piezoelektrisch inaktive Stirnplatten auf Ober- und Untersei­ te des Piezoaktors 1 erforderlich, die ebenfalls monolithisch mit dem Stapel verbunden sind.

Fig. 4 zeigt die einfachste Ausführungsform einer Kontakt­ fahne im schematischen Querschnitt, bei der die Kontaktfahne nur eine elektrisch leitfähige Schicht umfaßt, beispielsweise eine Metallfolie 10. Wahlweise kann die elektrisch leitende Schicht (Folie) 10 entlang einer Kante bereits mit Lot 9 oder einem anderen elektrisch leitfähigen Verbindungsmittel be­ schichtet sein, das zum Verbinden mit den Metallisierungs­ streifen 4 und 5 dient. Die Länge der Kontaktfahne vertikal zur dargestellten Schnittebene entspricht beispielsweise der Stapelhöhe des Piezoaktors 1, während die Breite der Kontakt­ fahne 13 bzw. der Folie 10 zumindest der Breite b des über­ stehenden Bereichs plus der Breite der Verbindung mit den Me­ tallisierungsstreifen entspricht. Für die beispielhaft ge­ nannten Piezoaktoren von 7 × 7 × 40 (mm)³ ist ein überstehen­ der Bereich b von 5 bis 10 mm ausreichend.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführung der Kontaktfahne 13, bei der diese ein Verbundmaterial aus einem Träger 11 und ei­ ner elektrisch leitenden Schicht 10 umfaßt. Als Träger 11 wird beispielsweise eine Kunststoffolie verwendet, die mit einem elektrisch gut leitfähigen Metall 10 beschichtet ist. In einer Ausführungsform der Erfindung wird als Träger 11 ei­ ne Kaptonfolie® von beispielsweise 25 µm Dicke verwendet, die mit einem geeigneten Metall, beispielsweise mit 25 µm Kupfer, beschichtet ist. Als Verbindungsmittel 9 wird bei­ spielsweise galvanisch eine Zinnschicht 9 aufgebracht. Die Verwendung von Kupfer für die elektrisch leitfähige Schicht 10 hat den Vorteil einer guten Lötbarkeit sowie einer hohen elektrischen Leitfähigkeit.

Fig. 6: In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Kontaktfahne 13 ähnlich wie in Fig. 5 ausgebildet, weist jedoch noch neben dem Lotstreifen 9 noch eine Isolierschicht 12 auf, mit der nahezu die gesamte Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schicht 10 abgedeckt bzw. kaschiert ist. Diese Isolierschicht 12 kann eine weitere Kunststoffschicht sein, die direkt an den Lotstreifen 9 grenzt, oder wie dargestellt, von diesem beabstandet ist.

Wird als Aufbringverfahren ein Laserstrahllöten verwendet, so ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kontaktfahnen gemäß den Fig. 5 und 6 einen für die Wellenlänge des verwendeten Lasers transparenten Träger 11 umfassen, beispielsweise die genannte Kaptonfolie. Auf diese Weise kann das Laserstrahllö­ ten mit geringstem Energieaufwand durchgeführt werden, wobei die Laserenergie nahezu vollständig in das aufzuschmelzende Lot 9 eingekoppelt werden kann. Eine thermische Belastung der Folie 11 oder des Piezoaktors 1 wird dabei vermieden.

Claims (11)

1. Piezoaktor in Vielschichtbauweise mit den folgenden Merk­ malen

• - piezoelektrische Keramikschichten (2) und Elektrodenschich­ ten (3) sind alternierend übereinander zu einem Stapel (1) angeordnet
• - die Elektrodenschichten (3) sind zur elektrischen Kontak­ tierung in alternierender Polarität abwechselnd mit zumin­ dest zwei seitlich am Stapel aufgebrachten Metallisierungs­ streifen (4, 5) verbunden,
• - Kontaktfahnen (13), die eine elektrisch leitende Schicht (10) aufweisen, sind über diese elektrisch leitende Schicht mit den Metallisierungsstreifen (4, 5) zumindest über die gesamte Höhe der kontaktierten Elektrodenschichten (3) so verbunden, daß seitlich der Metallisierungsstreifen ein überstehender Bereich (b) der Kontaktfahnen verbleibt, wo­ bei die Kontaktfahnen die elektrisch leitende Schicht auch im überstehenden Bereich aufweisen.

2. Piezoaktor nach Anspruch 1, der monolithisch aufgebaut ist.

3. Piezoaktor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Kontaktfahne (13) ein Verbundmaterial aus einer elektrisch leitenden Schicht (10) und einer Kunststoffschicht (11) ist.

4. Piezoaktor nach Anspruch 3, bei dem die Kontaktfahne (13) eine metallisch beschichtete Kunststoffolie (11) ist.

5. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bei dem der überstehende Bereich (b) der Kontaktfahne (13) eine Breite von zumindest 5 bis 10 mm besitzt.

6. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kontaktfahne (13) eine beidseitig mit Kunststoff (11, 12) kaschierte elektrisch leitende Schicht (10) umfaßt, die im Bereich der Metallisierungsstreifen nur einseitig oder gar nicht mit Kunststoff (12) kaschiert ist.

7. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Kontaktfahne (13) eine mit Kupfer beschichtete Kunststoffolie (11) umfaßt.

8. Piezoaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Metallisierungsstreifen (4, 5) eine Einbrennme­ tallisierung umfassen.

9. Verfahren zum Herstellen eines Piezoaktors in Viel­ schichtbauweise,

• - bei dem piezoelektrische Keramikschichten (2) und Elektro­ denschichten (3) alternierend übereinander angeordnet und zu einem monolithischen Verbund (1) verbunden werden,
• - bei dem zumindest zwei Metallisierungsstreifen (4, 5) seit­ lich am Stapel (1) aufgebracht werden, um die Elektroden­ schichten (3) in alternierender Polarität elektrisch zu kontaktieren,
• - bei dem die Metallisierungsstreifen (4, 5) über die gesamte Höhe der kontaktierten Elektrodenschichten (3) mit je ei­ ner, eine elektrisch leitende Schicht (10) aufweisenden Kontaktfahne (13) über die elektrisch leitende Schicht so verbunden werden, daß seitlich der Metallisierungsstreifen ein überstehender Bereich (b) verbleibt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die elektrisch leitende Schicht (10) im zu verbinden­ den Bereich eine Lotschicht (9) aufweist und die Kontaktfahne (13) dann mit Hilfe dieser Lotschicht und einem Lötverfahren auf die Metallisierungsstreifen (4, 5) aufgelötet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem das Verbinden der Metallisierungsstreifen (4, 5) mit den Kontaktfahnen (13) mittels Laserlötens erfolgt.