DE19945933C1 - Piezoactuator with multi-layer structure has separate contact wire projecting sidewards from piezoactuator stack for each electrode layer - Google Patents
Piezoactuator with multi-layer structure has separate contact wire projecting sidewards from piezoactuator stack for each electrode layerInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Piezoaktor in Vielschichtbauwei se, bei dem piezoelektrische Keramikschichten (8) und Elek trodenschichten (3, 5) alternierend übereinander zu einem Sta pel (1) angeordnet sind, bei dem die Elektrodenschichten (3, 5) zur elektrischen Kontaktierung in alternierender Pola rität mit seitlich am Stapel (1) aufgebrachten Metallisierun gen (2) verbunden sind, die wiederum elektrisch leitend mit einer Weiterkontaktierung verbunden sind, und bei dem für je de Elektrodenschicht (3, 5) separat eine horizontale, an der jeweiligen Elektrodenschicht (3, 5) mindestens über einen Teil des Stapelumfanges entlanglaufende Metallisierung (2) aufge bracht ist.The invention relates to a piezo actuator in multi-layer construction, in which piezoelectric ceramic layers ( 8 ) and electrode layers ( 3 , 5 ) are arranged alternately one above the other to form a stack ( 1 ) in which the electrode layers ( 3 , 5 ) are used for electrical contacting in alternating fashion Pola rity with laterally on the stack ( 1 ) applied metallizations ( 2 ) are connected, which in turn are electrically conductively connected to a further contact, and in which for each de electrode layer ( 3 , 5 ) separately a horizontal, on the respective electrode layer ( 3 , 5 ) at least over a part of the stack circumference along the metallization ( 2 ) is brought up.
Ein Piezoaktor ist beispielsweise in der DE 196 46 676 C1 ausführlich beschrieben. Bei derartigen Piezokeramiken wird der Effekt ausgenutzt, daß diese sich unter einem mechani schen Druck bzw. Zug aufladen und andererseits bei Anlegen einer elektrischen Spannung entlang der Hauptachse der Kera mikschicht ausdehnen. Zur Vervielfachung der nutzbaren Län genausdehnung werden monolithische Vielschichtaktoren verwen det, die aus einem gesinterten Stapel dünner Folien aus Pie zokeramik (z. B. Bleizirkonattitanat) mit eingelagerten metal lischen Innenelektroden bestehen. Die Innenelektroden sind wechselseitig aus dem Stapel herausgeführt und über Außene lektroden elektrisch parallel geschaltet. Auf den beiden Kon taktseiten des bis zu ca. 40 mm hohen Stapels ist hierzu je weils eine streifen- oder bandförmige, durchgehende Außenme tallisierung aufgebracht, die mit allen Innenelektroden glei cher Polarität verbunden ist. Zwischen Außenmetallisierung und elektrischen Anschlüssen wird häufig noch eine in vielen Formen ausführbare Weiterkontaktierung, z. B. ein Cu kaschierter Kaptonfolienstreifen, aufgebracht. Legt man eine elektrische Spannung an die Außenkontaktierung, so dehnen sich die Piezofolien in Feldrichtung aus. Durch die mechani sche Serienschaltung der einzelnen Piezofolien wird die Nenn dehnung des gesamten Stapels schon bei relativ niedrigen elektrischen Spannungen erreicht.A piezo actuator is, for example, in DE 196 46 676 C1 described in detail. With such piezoceramics exploited the effect that this is under a mechani charge pressure or train and on the other hand when mooring an electrical voltage along the main axis of the kera stretch mic layer. To multiply the usable length monolithic multilayer actuators are used det, which consists of a sintered stack of thin foils made of pie ceramic (e.g. lead zirconate titanate) with embedded metal inner electrodes exist. The internal electrodes are alternately led out of the stack and over the outside electrodes electrically connected in parallel. At the two con The clock sides of the stack, which is up to approx. 40 mm high, depends on this because a stripe or band-shaped, continuous exterior tallization applied, the same with all internal electrodes cher polarity is connected. Between outer metallization and electrical connections often become one in many Forms further contact, z. B. a Cu laminated Kapton film strip, applied. If you put one electrical voltage to the external contact, so stretch the piezo films in the field direction. By the mechani The series connection of the individual piezo foils becomes the nominal elongation of the entire stack even at relatively low electrical voltages reached.
Derartige Aktoren sind durch den mechanischen Hub einer er heblichen Belastung ausgesetzt. Von entscheidender Bedeutung für die Lebensdauer von Multilayeraktoren im dynamischen Be trieb ist, zur Erzielung hoher Zyklenzahlen und hoher Zuver lässigkeit, die elektrische Außenkontaktierung. Multilayerak toren aktueller Bauform enthalten mehrere Hundert Innenelek troden, die üblicherweise durch Siebdrucken einer Silber- Palladium-Paste und anschließendes Cofiring mit den Keramik schichten erzeugt werden. Diese Innenelektroden müssen zuver lässig und dauerhaft mit dem externen elektrischen Anschluß verbunden werden.Such actuators are a mechanical stroke he exposed to considerable stress. Crucial for the lifespan of multilayer actuators in dynamic loading is driven to achieve high cycle numbers and high reliability casualness, the electrical external contact. Multilayer Current design gates contain several hundred internal elec- trodes troden, which is usually by screen printing a silver Palladium paste and subsequent cofiring with the ceramics layers are generated. These internal electrodes must be verver casual and permanent with the external electrical connection get connected.
Die aus der DE 196 46 676 C1 bekannte Kontaktierungslösung erfolgt durch Einbringung von Isolationszonen in den Aktor mittels eines speziellen Innenelektrodenlayouts. In diesen Isolationszonen können die Innenelektroden gleicher Polarität separat durch eine vertikale, streifenförmige Außenmetalli sierung miteinander verbunden werden. Diese Metallisierungs bahnen werden meistens noch mit einer Weiterkontaktierung, beispielsweise seitlich am Stapel überstehende Kontaktfahnen, und/oder weiteren Anschlußelementen versehen, um die Außen kontaktierung des Aktors zu vervollständigen.The contacting solution known from DE 196 46 676 C1 is done by inserting isolation zones into the actuator using a special internal electrode layout. In these Isolation zones can be the internal electrodes of the same polarity separated by a vertical, strip-shaped outer metal be connected with each other. This metallization railways are usually still with a further contact, for example contact tabs protruding from the side of the stack, and / or other connection elements provided to the outside to complete contacting of the actuator.
In den piezoelektrisch inaktiven Isolationszonen, die bisher in den Multilayeraufbau eingebracht werden, entstehen bei An steuerung des Piezoaktors mechanische Spannungen, die beson ders im dynamischen Betrieb zu Delaminationsrissen und im weiteren Verlauf zu Kontaktunterbrechungen führen. Eine suk zessive Verringerung der erreichten Auslenkung bzw. ein kom pletter Ausfall des Aktors ist die Folge. In the piezoelectrically inactive isolation zones that used to be are brought into the multilayer structure at An control of the piezo actuator mechanical stresses, the particular in dynamic operation to delamination cracks and in further progress lead to interruptions of contact. A succ cessive reduction of the deflection achieved or a com The result is a complete failure of the actuator.
Ein Piezoaktor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist bei spielsweise in der US 4,845,399 beschrieben. Dort sind außen am Aktor-Stapel die Innenelektroden durch stromlose Metallab scheidung unter Ausbildung erhabener horizontaler Metallisie rungslinien verstärkt. Die Kontaktierung der Metallisierungs linien erfolgt durch im wesentlich vertikal verlaufende An schlußbändchen oder -drähte, die seitlich am Stapel aufge bracht sind. Diese Anschlußbändchen oder -drähte können auch horizontale Abschnitte aufweisen oder einen zickzackförmigen oder wellenartigen Verlauf besitzen.A piezo actuator according to the preamble of claim 1 is in described for example in US 4,845,399. There are outside the internal electrodes on the actuator stack by means of currentless metal divorce with formation of raised horizontal metallization lines reinforced. Contacting the metallization lines are made by an essentially vertical line closing ribbons or wires that are open on the side of the stack are brought. These connection tapes or wires can also have horizontal sections or a zigzag or have a wave-like course.
Ein Piezoaktor ist aus JP-A-6-232466 bekannt. Ein elek trostriktiver Aktor mit seitlich aufgebrachten horizontalen Metallisierungslinien ist aus JP-A-4-287984 bekannt.A piezo actuator is known from JP-A-6-232466. An elec Trostrictive actuator with horizontally applied horizontal Metallization lines are known from JP-A-4-287984.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen hinsichtlich der geschilderten Problematik verbesserten Piezoaktor der eingangs genannten Art und ein Verfahren zu seiner Herstel lung bereitzustellen.The aim of the present invention is to provide a the described problem improved piezo actuator type mentioned and a process for its manufacture provision.
Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei einem Piezoaktor der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die Elektroden schichten sich isolationszonenfrei über den gesamten Stapel querschnitt bis zu den seitlichen Oberflächen des Stapels er strecken, daß jede Metallisierung mit einem horizontal über einen Teil einer Seite des Stapels und seitlich darüber hin aus verlaufenden Kontaktierungsdraht verbunden ist, und daß die Enden der seitlich überstehenden Bereiche der zu Elektro denschichten gleicher Polarität gehörenden Kontaktierungs drähte mit einem gemeinsamen Anschlußelement mechanisch und elektrisch verbunden sind.According to the invention, this goal is achieved with a piezo actuator achieved in that the electrodes layer without isolation zones over the entire stack cross-section to the side surfaces of the stack stretch that any metallization with a horizontally over part of one side of the stack and laterally over it is made of extending contact wire, and that the ends of the laterally protruding areas of the electro contacting layers belonging to the same polarity wires with a common connection element mechanically and are electrically connected.
Durch ein Innenelektrodenlayout ohne inaktive Isolationszonen kann demnach erfindungsgemäß die Entstehung inhomogener me chanischer Spannungen im Aktor weitgehend verhindert werden. Die Möglichkeit zur separaten Kontaktierung jeder einzelnen Innenelektrode an der Aktoroberfläche wird durch horizontale, hinsichtlich elektrischer Überschläge ausreichend zueinander beabstandete Einzelmetallisierungen geschaffen.Thanks to an internal electrode layout without inactive isolation zones Accordingly, according to the invention, the formation of inhomogeneous me mechanical voltages in the actuator can be largely prevented. The possibility of contacting each one separately Internal electrode on the actuator surface is replaced by horizontal, with regard to electrical arcing enough to each other spaced individual metallizations created.
Die mechanische und elektrische Verbindung zwischen den hori zontal angeordneten Metallisierungspunkten oder einer hori zontalen Metallisierungslinie und den typischerweise stift förmigen Anschlußelementen kann je nach den Gegebenheiten un terschiedlich vorgenommen werden. Eine für viele Anwendungs situationen vorteilhafte Anschlußkonfiguration wird dadurch erreicht, daß die Elektrodenschichten unterschiedlicher Pola rität durch Metallisierungen kontaktiert sind, die auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Stapels aufgebracht sind, so daß auf jeder dieser Seiten nur jede zweite Elektrodenschicht kontaktiert ist. Zum Auffangen mechanischer Spannungen er weist sich dabei besonders die erfindungsgemäße Konfiguration mit den seitlich überstehenden Kontaktierungsdrähten als vor teilhaft, bei der zu einer Polarität gehörende Kontaktie rungsdrähte mit einem gemeinsamen Anschlußelement verbunden sind. Die Kontaktierungsdrähte können insbesondere an zwei gegenüberliegenden Seiten in entgegengesetzte horizontale Richtungen parallel übereinander bis zu vertikal angeordneten Anschlußstiften weitergeführt sein.The mechanical and electrical connection between the hori zonally arranged metallization points or a hori Central metallization line and the typical pin shaped connecting elements can un depending on the circumstances be made differently. One for many applications This makes connection configuration advantageous for situations achieved that the electrode layers of different pola Rity are contacted by metallizations on two opposite sides of the stack are applied, so that on each of these sides only every second electrode layer is contacted. To absorb mechanical stresses the configuration according to the invention is particularly useful with the laterally protruding contact wires as before partial, in the case of contact belonging to a polarity approximately wires connected to a common connector are. The contacting wires can in particular on two opposite sides in opposite horizontal Directions parallel one above the other up to vertically arranged Pins to be continued.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines derar tigen Piezoaktors umfaßt das Aufbringen horizontal verlaufen der separierter metallischer Metallisierungspunkte oder Me tallisierungslinien auf jede der sich bis zu den seitlichen Oberflächen des Stapels erstreckenden Elektrodenschichten mittels Siebdruck und anschließendem Einbrand.A method according to the invention for producing such a term piezo actuator includes the application run horizontally the separated metallic metallization points or Me lines of tallization on each of them extending to the side Electrode layers extending surfaces of the stack by means of screen printing and subsequent penetration.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawings. It shows
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Piezoaktor mit Außenkontak tierung in einer Seitenansicht, Fig. 1 a piezoelectric actuator according to the invention with Außenkontak orientation in a side view;
Fig. 2 einen Piezoaktor gemäß dem Stand der Technik mit Iso lationszonen, Fig lationszonen. 2 shows a piezoelectric actuator according to the prior art with Iso,
Fig. 3 den Aktor gemäß Fig. 1 in einer Ansicht von oben, Fig. 3 shows the actuator of FIG. 1 in a view from above,
Fig. 4 in einem Ausschnitt die Verbindung zwischen Kontak tierungsdrähten und den mit Metallisierungslinien versehenem Aktor gemäß Fig. 1 in Schnittdarstellung. Fig. 4 in a section, the connection between the contact wires and the actuator provided with metallization lines according to FIG. 1 in a sectional view.
Fig. 1 zeigt beispielhalber einen Stapel 1, dessen nur in Fig. 4 erkennbare, mit horizontalen Metallisierungen 2 ver sehene Elektrodenschichten 3 und 5 mit horizontalen Kontak tierungsdrähten 4 verbunden sind. An der dem Betrachter zuge wandten Seite des Stapels 1 sind alle Elektrodenschichten 3 gleicher Polarität, also nur jede zweite Schicht im Stapel 1, über die einzelnen Kontaktierungsdrähte 4 kontaktiert, die wie erkennbar, über den rechten Rand des Stapels 1 hinaus weitergeführt und mit einem ersten senkrechten Anschlußstift 6 verbunden sind. Analog sind auf der vom Betrachter abge wandten Seite des Stapels 1 die Elektrodenschichten 5 gemein samer, aber der der Vorderseite entgegengesetzten Polarität durch parallel übereinander verlaufende Kontaktierungsdrähte 4 bis zu einem links neben dem Stapel 1 angeordneten zweiten senkrechten Anschlußstift 7 weitergeführt. Insgesamt ergibt sich eine entfernt einer Harfe ähnelnde Anschlußkonfigurati on. Fig. 1 shows an example of a stack 1 , the only recognizable in Fig. 4, with horizontal metallizations 2 ver electrode layers 3 and 5 are connected to horizontal contacting wires 4 . On the side facing the viewer of the stack 1 , all electrode layers 3 of the same polarity, i.e. only every other layer in the stack 1 , are contacted via the individual contacting wires 4 , which, as can be seen, continue beyond the right edge of the stack 1 and with a first vertical pin 6 are connected. Analogously, on the side of the stack 1 facing away from the viewer, the electrode layers 5 are more common, but the opposite polarity of the opposite polarity is continued by contact wires 4 running parallel to one another to a second vertical connecting pin 7 arranged to the left of the stack 1 . Overall, there is a connection configuration remotely similar to a harp.
Fig. 2 zeigt einen bekannten, aus zahlreichen Keramikschich ten 8 und Elektrodenschichten 3 und 5 aufgebauten Stapel 1. Erkennbar sind die inaktiven Isolationszonen 9, die abwech selnd in gegenüberliegenden Ecken der aufeinander folgenden, hier sich nicht über den gesamten Stapelquerschnitt erstrec kenden Elektrodenschichten 3 und 5 angeordnet sind. Dieser Aufbau ermöglicht, wie dargestellt, den gemeinsamen Anschluß aller Elektrodenschichten 3 gleicher Polarität durch ein ver tikales Metallisierungsband 10, das gegebenenfalls durch eine seitlich überstehende Kontaktfahne 11 weiterkontaktierbar ist. Fig. 2 shows a known, from numerous ceramic layers th 8 and electrode layers 3 and 5 constructed stack 1st The inactive insulation zones 9 can be seen , which are arranged alternately in opposite corners of the successive electrode layers 3 and 5, which are not over the entire stack cross section here. This structure enables, as shown, the common connection of all electrode layers 3 of the same polarity through a vertical metallic strip 10 , which can optionally be further contacted by a laterally projecting contact tab 11 .
Fig. 3 zeigt den Stapel 1 mit seitlich beabstandeten, sich diametral gegenüberstehenden Anschlußstiften 6 und 7. Etwaige Dehnungen, Schwingungen etc. am Stapel 1 werden in den Kon taktierungsdrähten 4 abgebaut. Fig. 3 shows the stack 1 with laterally spaced, diametrically opposite pins 6 and 7. Any strains, vibrations, etc. on the stack 1 are broken down in the contact wires 4 .
Fig. 4 zeigt im Ausschnitt und in Schnittdarstellung die Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 3, bei der an zwei Seiten - und deshalb an jeder Seite jeweils nur jede zweite Elektro denschicht, z. B. 3 - einzeln kontaktiert wird. Diese Varian te erfordert eine Erhöhung des bisherigen Innenelektrodenab standes von 80 µm auf 200 µm. Bei einseitig kontaktierten Stapeln wäre demnach ein Innenelektrodenabstand gleicher Po larität von ca. 400 µm erforderlich. In jedem Fall lassen sich Metallisierungspunkte oder -linien auf einem gewünschten Teilbereich jeder Elektrodenschicht, genauer: auf die an die seitlichen Oberflächen des Stapels 1 anstoßende Außenkante der Elektrodenschichten 3 und 5, mittels Siebdruck und an schließendem Einbrand realisieren. Diese ausreichend beab standeten Metallisierungen bleiben auch bei Feldstärken um 2 kV/mm streng separiert. Typische Abmessungen einer solchen Metallisierungslinie sind 60 µm Breite und 4 mm Länge. Die Kontaktierungsdrähte 4 weisen einen Durchmesser von typi scherweise 0,05 mm auf. Die Dicke der Elektrodenschichten 3 und 5 beträgt z. B. 0,003 mm. Fig. 4 shows a detail and a sectional view of the embodiment of FIGS. 1 and 3, in which on two sides - and therefore on each side only every second electrode layer, z. B. 3 - is contacted individually. This variant requires an increase in the previous internal electrode spacing from 80 µm to 200 µm. In the case of stacks contacted on one side, an internal electrode spacing of the same polarity of approximately 400 μm would therefore be required. In any case, metallization points or lines can be realized on a desired partial area of each electrode layer, more precisely: on the outer edge of the electrode layers 3 and 5 which abuts the lateral surfaces of the stack 1 , by means of screen printing and subsequent firing. These sufficiently spaced metallizations remain strictly separated even with field strengths of around 2 kV / mm. Typical dimensions of such a metallization line are 60 µm wide and 4 mm long. The contacting wires 4 typically have a diameter of 0.05 mm. The thickness of the electrode layers 3 and 5 is z. B. 0.003 mm.
Mit dem erhöhten Innenelektrodenabstand geht eine verringerte Anzahl von Keramikschichten bzw. eine erhöhte Dicke derselben einher. Dies führt zwar zu einer höheren Spannung, die für ein Ansprechen der mit größerer Dicke als bisher verwendeten Keramikschichten erforderlich ist. Unter Kostengesichtspunk ten ist jedoch die Verringerung des insgesamt notwendigen In nenelektrodenmaterials (Ag-Pd) wesentlicher.With the increased internal electrode distance, a reduced one Number of ceramic layers or an increased thickness of the same hand in hand. Although this leads to a higher voltage for a response of those with greater thickness than previously used Ceramic layers is required. From a cost perspective However, is the reduction of the total necessary In electrode material (Ag-Pd) more essential.
Auf den beiden Seiten des Stapels 1 kann jede derart kontak tierte, also jede zweite, Elektrodenschicht 3 bzw. 5 einzeln mit einem der parallel laufenden Kontaktierungsdrähte 4 in einem Lötprozess (Bügellötanlage oder Laserlötanlage) verbun den werden. Es lassen sich demnach hinsichtlich Lebensdauer und Zuverlässigkeit optimierte Multilayeraktoren großserien tauglich fertigen.On the two sides of the stack 1 , each such contact, ie every second, electrode layer 3 or 5 can be individually connected to one of the contacting wires 4 running in parallel in a soldering process (iron soldering system or laser soldering system). Accordingly, multilayer actuators that are optimized with regard to service life and reliability can be mass-produced.
Claims (5)
daß die Elektrodenschichten (3, 5) sich isolationszonenfrei über den gesamten Stapelquerschnitt bis zu den seitlichen Oberflächen des Stapels (1) erstrecken,
daß jede Metallisierung (2) mit einem eigenen, horizontal über einen Teil einer Seite des Stapels (1) und seitlich darüber hinaus verlaufenden Kontaktierungsdraht (4) verbunden ist, und daß die Enden der seitlich überstehenden Bereiche der zu Elektrodenschichten (3, 5) gleicher Polarität gehörenden Kontaktierungsdrähte (4) mit einem gemeinsamen Anschlußelement mechanisch und elektrisch verbunden sind.1. Piezo actuator in multilayer design, in which piezoelectric ceramic layers ( 8 ) and electrode layers ( 3 , 5 ) are arranged alternately one above the other to form a stack ( 1 ), and in which the electrode layers ( 3 , 5 ) for electrical contacting in alternating polarity with laterally on Stack ( 1 ) applied metallizations ( 2 ) are connected, which in turn are electrically conductively connected to a further contact, in which for each electrode layer ( 3 , 5 ) separately a horizontal, on the respective electrode layer ( 3 , 5 ) at least over part of the Metallization ( 2 ) running along the circumference of the stack, characterized in that
that the electrode layers ( 3 , 5 ) extend without isolation zones over the entire cross-section of the stack up to the lateral surfaces of the stack ( 1 ),
that each metallization ( 2 ) with its own, horizontally over part of one side of the stack ( 1 ) and laterally extending contact wire ( 4 ) is connected, and that the ends of the laterally projecting areas of the electrode layers ( 3 , 5 ) are the same Contacting wires ( 4 ) belonging to polarity are mechanically and electrically connected to a common connecting element.
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Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10112588C1 (en) * | 2001-03-15 | 2002-05-02 | Siemens Ag | Piezoactuator has metallisation that is short in comparison to its associated electrode layer so that only part of electrode layer is connected to metallisation |
| DE10113744A1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-06-20 | Hans Richter | Electrical connection arrangement for a monolithic multilayer piezo actuator |
| WO2002073656A2 (en) * | 1999-09-24 | 2002-09-19 | Epcos Ag | Piezoactuator comprising electric contacting without isolation zones and method for the production thereof |
| DE10352773A1 (en) * | 2003-11-12 | 2005-06-30 | Siemens Ag | Contacting for an actuator and related manufacturing process |
| DE10207292B4 (en) * | 2002-02-21 | 2005-08-11 | Siemens Ag | Piezo stack and method for producing a piezo stack |
| DE102006003070B3 (en) * | 2006-01-20 | 2007-03-08 | Siemens Ag | Electrical contacting of stack of electronic components e.g. for piezo actuator, by covering insulating layers with electrically conductive material which also fills contact holes |
| EP1863104A2 (en) | 2003-09-30 | 2007-12-05 | Epcos Ag | Method of manufacturing a multi-layered ceramic component |
| US7429817B2 (en) | 2006-06-30 | 2008-09-30 | Denso Corporation | Multilayer piezoelectric element |
| US7490753B2 (en) | 2003-08-21 | 2009-02-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing electrical contacting of a piezoelectric actuator and polarization of the piezoelectric actuator |
| DE102007058875A1 (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Siemens Ag | Piezoelectric component i.e. stack-shaped piezoelement, for controlling injection valve of internal-combustion engine, has external electrode arranged such that electrode is indirectly connected with electrode layer by contacting field |
| US7612487B2 (en) | 2003-11-12 | 2009-11-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Contact mat for an actuator, and associated production method |
| DE102008031641A1 (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-14 | Epcos Ag | Piezoactuator for actuating injection valve in motor vehicle, has longitudinal axis and piezoelectric layers which are arranged to stack in stack direction |
| DE102008050539A1 (en) | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Epcos Ag | Piezo actuator with external electrode |
| WO2010103127A1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Epcos Ag | Piezoactuator of multilayer design and method for fastening an outer electrode in a piezoactuator |
| DE102009020238A1 (en) | 2009-05-07 | 2010-11-11 | Epcos Ag | Piezo actuator with electrical contacting pins |
| WO2011009866A1 (en) | 2009-07-21 | 2011-01-27 | Epcos Ag | Piezoactuator having electrical contact |
| DE102012020956A1 (en) | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Feindrahtwerk Adolf Edelhoff Gmbh & Co. Kg | Wire structure of piezo element e.g. piezoelectric actuator, has electrical conductive metallic material matrix that is formed on surface contact of piezoactive material and connected with single wires which are laterally spaced apart |
| WO2016008756A1 (en) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Continental Automotive Gmbh | Component for electrically contacting a piezo stack, a piezo stack, and method for producing same |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004004737A1 (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-18 | Robert Bosch Gmbh | Piezoactuator and a method for its production |
| DE102018104459A1 (en) * | 2018-02-27 | 2019-08-29 | Tdk Electronics Ag | Multi-layer component with external contacting |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4845399A (en) * | 1986-08-28 | 1989-07-04 | Nippon Soken, Inc. | Laminated piezoelectric transducer |
| JPH04287984A (en) * | 1991-01-10 | 1992-10-13 | Nec Corp | Electrostrictive effect element |
| JPH06232466A (en) * | 1993-02-03 | 1994-08-19 | Toyota Motor Corp | Piezoelectric laminated body |
| DE19646676C1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-04-23 | Siemens Ag | Piezo actuator with a new type of contact and manufacturing process |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59135784A (en) * | 1983-01-24 | 1984-08-04 | Nippon Soken Inc | Laminated type piezoelectric body |
| JPS601877A (en) * | 1983-06-20 | 1985-01-08 | Nippon Soken Inc | Laminated piezoelectric unit |
| JPH02170481A (en) * | 1988-12-22 | 1990-07-02 | Toto Ltd | Piezoelectric element |
| US4958100A (en) * | 1989-02-22 | 1990-09-18 | Massachusetts Institute Of Technology | Actuated truss system |
| DE19945933C1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-05-17 | Epcos Ag | Piezoactuator with multi-layer structure has separate contact wire projecting sidewards from piezoactuator stack for each electrode layer |
-
1999
- 1999-09-24 DE DE19945933A patent/DE19945933C1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-03-13 WO PCT/DE2001/000947 patent/WO2002073656A2/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4845399A (en) * | 1986-08-28 | 1989-07-04 | Nippon Soken, Inc. | Laminated piezoelectric transducer |
| JPH04287984A (en) * | 1991-01-10 | 1992-10-13 | Nec Corp | Electrostrictive effect element |
| JPH06232466A (en) * | 1993-02-03 | 1994-08-19 | Toyota Motor Corp | Piezoelectric laminated body |
| DE19646676C1 (en) * | 1996-11-12 | 1998-04-23 | Siemens Ag | Piezo actuator with a new type of contact and manufacturing process |
Cited By (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002073656A2 (en) * | 1999-09-24 | 2002-09-19 | Epcos Ag | Piezoactuator comprising electric contacting without isolation zones and method for the production thereof |
| WO2002073656A3 (en) * | 1999-09-24 | 2003-10-02 | Epcos Ag | Piezoactuator comprising electric contacting without isolation zones and method for the production thereof |
| DE10113744A1 (en) * | 2000-11-27 | 2002-06-20 | Hans Richter | Electrical connection arrangement for a monolithic multilayer piezo actuator |
| DE10112588C1 (en) * | 2001-03-15 | 2002-05-02 | Siemens Ag | Piezoactuator has metallisation that is short in comparison to its associated electrode layer so that only part of electrode layer is connected to metallisation |
| DE10207292B4 (en) * | 2002-02-21 | 2005-08-11 | Siemens Ag | Piezo stack and method for producing a piezo stack |
| US7042139B2 (en) | 2002-02-21 | 2006-05-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Piezostack and method for producing a piezostack |
| US7490753B2 (en) | 2003-08-21 | 2009-02-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for producing electrical contacting of a piezoelectric actuator and polarization of the piezoelectric actuator |
| US7525241B2 (en) | 2003-09-30 | 2009-04-28 | Epcos Ag | Ceramic multi-layer component and method for the production thereof |
| EP2264800A2 (en) | 2003-09-30 | 2010-12-22 | Epcos Ag | Multi-layered ceramic component |
| US9186870B2 (en) | 2003-09-30 | 2015-11-17 | Epcos Ag | Ceramic multi-layer component and method for the production thereof |
| EP1863104A2 (en) | 2003-09-30 | 2007-12-05 | Epcos Ag | Method of manufacturing a multi-layered ceramic component |
| US8776364B2 (en) | 2003-09-30 | 2014-07-15 | Epcos Ag | Method for producing a multilayer ceramic component |
| DE10352773A1 (en) * | 2003-11-12 | 2005-06-30 | Siemens Ag | Contacting for an actuator and related manufacturing process |
| US8112886B2 (en) | 2003-11-12 | 2012-02-14 | Continental Automotive Gmbh | Production method of contact mat for an actuator |
| US7612487B2 (en) | 2003-11-12 | 2009-11-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Contact mat for an actuator, and associated production method |
| WO2007087912A1 (en) * | 2006-01-20 | 2007-08-09 | Continental Automotive Gmbh | Method for making electrical contact with an electronic component |
| DE102006003070B3 (en) * | 2006-01-20 | 2007-03-08 | Siemens Ag | Electrical contacting of stack of electronic components e.g. for piezo actuator, by covering insulating layers with electrically conductive material which also fills contact holes |
| US7429817B2 (en) | 2006-06-30 | 2008-09-30 | Denso Corporation | Multilayer piezoelectric element |
| DE102007000357B4 (en) * | 2006-06-30 | 2017-09-21 | Denso Corporation | Multilayer piezoelectric element and piezoelectric actuator |
| DE102007058875A1 (en) * | 2007-12-06 | 2009-06-25 | Siemens Ag | Piezoelectric component i.e. stack-shaped piezoelement, for controlling injection valve of internal-combustion engine, has external electrode arranged such that electrode is indirectly connected with electrode layer by contacting field |
| DE102008031641B4 (en) * | 2008-07-04 | 2017-11-09 | Epcos Ag | Piezo actuator in multilayer construction |
| DE102008031641A1 (en) * | 2008-07-04 | 2010-01-14 | Epcos Ag | Piezoactuator for actuating injection valve in motor vehicle, has longitudinal axis and piezoelectric layers which are arranged to stack in stack direction |
| DE102008050539A1 (en) | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Epcos Ag | Piezo actuator with external electrode |
| US9214620B2 (en) | 2008-10-06 | 2015-12-15 | Epcos Ag | Piezoelectric actuator with outer electrode |
| WO2010103127A1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Epcos Ag | Piezoactuator of multilayer design and method for fastening an outer electrode in a piezoactuator |
| DE102009020238A1 (en) | 2009-05-07 | 2010-11-11 | Epcos Ag | Piezo actuator with electrical contacting pins |
| US8441175B2 (en) | 2009-07-21 | 2013-05-14 | Epcos Ag | Piezoactuator having electrical contact |
| DE102009034099A1 (en) | 2009-07-21 | 2011-01-27 | Epcos Ag | Piezo actuator with electrical contact |
| EP2799703A1 (en) | 2009-07-21 | 2014-11-05 | Epcos Ag | Piezoelectric actuator with electric contacts |
| WO2011009866A1 (en) | 2009-07-21 | 2011-01-27 | Epcos Ag | Piezoactuator having electrical contact |
| DE102012020956A1 (en) | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Feindrahtwerk Adolf Edelhoff Gmbh & Co. Kg | Wire structure of piezo element e.g. piezoelectric actuator, has electrical conductive metallic material matrix that is formed on surface contact of piezoactive material and connected with single wires which are laterally spaced apart |
| WO2016008756A1 (en) * | 2014-07-18 | 2016-01-21 | Continental Automotive Gmbh | Component for electrically contacting a piezo stack, a piezo stack, and method for producing same |
| US10153419B2 (en) | 2014-07-18 | 2018-12-11 | Continental Automotive Gmbh | Component for electrically contacting a piezo stack, a piezo stack, and method for producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2002073656A3 (en) | 2003-10-02 |
| WO2002073656A2 (en) | 2002-09-19 |
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