DE4201937A1

DE4201937A1 - Piezoelektrisches laminiertes stellglied

Info

Publication number: DE4201937A1
Application number: DE4201937A
Authority: DE
Inventors: Jiro Inoue; Jun Tabota; Shiro Makino; Atsushi Morikawa; Takeshi Eimori
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1991-01-25
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1992-07-30
Anticipated expiration: 2012-01-25
Also published as: US5438232A; DE4201937C2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein piezoelektrisches lami niertes Stellglied zur Verwendung als Antriebsquelle, wie. z. B. für einen Druckerkopf oder als Positioniertrieb.

E sind zwei Typen von piezoelektrischen laminierten Stell gliedern bekannt: zum einen ein laminiertes Stellglied, bes tehend aus einer Anzahl von piezoelektrischen Schichten, wobei beide Enden des Stellglieds durch dielektrische Schichten abge schlossen sind; zum zweiten ein aus mehreren Einheiten be stehendes Stellglied, das eine Anzahl von miteinander verbun denen Stellgliedern des ersten Typs umfaßt.

Wie in den Fig. 14 und 15 dargestellt, umfaßt der erste aus dem Stand der Technik bekannte piezoelektrische laminierte Stell gliedtyp einen piezoelektrischen laminierten Körper, bestehend aus einer Anzahl von piezoelektrischen Schichten 2, die jeweils zwischen Innenelektroden 1 angeordnet sind. Eine dielektrische Schicht 3 ist jeweils mit beiden Enden des laminierten Körpers verklebt.

Zwei Außenelektroden 4 sind auf zwei gegenüberliegenden Seiten des piezoelektrischen laminierten Körpers auf den piezo elektrischen Schichten 2 aufgebracht, wobei die eine Außenelek trode mit jeder zweiten Innenelektrode und die andere Außen elektrode mit den übrigen Innenelektroden verbunden ist. An die Außenelektroden 4 sind Anschlußdrähte 5, 4 angelötet. Die Seiten des piezoelektrischen laminierten Körpers aus piezoelektrischen Schichten 2 und die Seiten der dielektrischen Schichten 3 wei sen als Feuchtigkeits- und Isolierschutz eine Beschichtung aus dielektrischem Harz auf, wie z. B. Epoxidharz oder Silikongummi.

Wie in Fig. 16 dargestellt, sind die Innenelektroden, zwischen denen die piezoelektrischen Schichten 2 angeordnet sind, räum lich wechselweise als positive Elektroden 1a und negative Elektroden 1b ausgebildet, so daß auch eine wechselweise räum liche Umkehrung der elektrischen Feldrichtung erfolgt. Jede In nenelektrode weist an ihrem einen offenen Ende einen Nicht- Elektrodenbereich auf.

Die piezoelektrischen Schichten 2 werden stapelweise laminiert, indem sie übereinander mittels eines dielektrischen Harzklebe mittels miteinander verklebt werden, wie in Fig. 16 darge stellt. Trotz Verwendung eines Klebstoffes aus dielektrischem Harz ist durch die Drückverklebung eine bestimmte Leitfähigkeit zwischen zwei Innenelektroden gegeben.

Bekannt ist die Verwendung eines leitenden Klebemittels zur Bildung der beiden Außenelektroden 4, 4 auf den beiden Seiten des piezoelektrischen laminierten Körpers aus piezoelektrischen Schichten 2. Das auf den piezoelektrischen laminierten Körper aus den piezoelektrischen Schichten 2 aufgebrachte leitende Klebemittel wird einer wärmeaushärtenden Behandlung unterzogen, aufgrund derer eine Verbindung mit den Innenelektroden herge stellt wird, wie in Fig. 16 dargestellt. Nachteilig bei diesem bekannten piezoelektrischen Stellglied ist, daß, bedingt durch den Herstellungsprozeß zwischen den Außenelektroden 4, die durch die Wärmeaushärtung des aufgetragenen leitfähigen Klebe mittels gebildet sind, und den Innenelektroden 1 häufig ein schlechter Kontakt erreicht wird. Die Herstellung derartiger Stellglieder ist daher mit einem relativ großen Ausschuß ver bunden.

Weiterhin weisen die Außenelektroden 4 ebenso wie die Lötver bindungen der Anschlußdrähte 5 eine geringe mechanische Festig keit auf.

Da des weiteren die dielektrischen Schichten 3 an beiden Enden des laminierten piezoelektrischen Körpers in der Regel mit zu bewegenden Körpern verklebt oder preßverklebt sind, können die dielektrischen Schichten 3 mit keinem Beschichtungsmaterial 6 bedeckt werden. Für eine möglichst wirtschaftliche Fertigung wird für die dielektrischen Schichten 3 üblicherweise der gleiche Keramikwerkstoff wie für die piezoelektrischen Schich ten 2 verwendet. Im allgemeinen weist jedoch diese Art von dielektrischem Keramikwerkstoff eine geringe Feuchtigkeitsbe ständigkeit auf.

Aufgrund der geringen Feuchtigkeitsbeständigkeit der dielektri schen Schichten 3 kann Feuchtigkeit eindringen und zu den In nenelektroden 1 oder piezoelektrischen Schichten 2 vordringen, wodurch die dielektrischen Eigenschaften verschlechtert werden.

Die Verwendung eines dickeren Keramikwerkstoffes für die di elektrischen Schichten 3 erhöht zwar die Feuchtigkeitsbestän digkeit, führt jedoch während des Betriebs des Stellglieds zu einem verringerten relativen Stellweg, da die dielektrischen Schichten 3 nicht zum Stellweg beitragen.

Im folgenden wird der zweite Stellgliedtyp erläutert: Bei der Herstellung eines Stellglieds mit zahlreichen Laminierungen unter Verwendung von zahlreichen piezoelektrischen Schichten 2 beträgt die Dicke des Stellglieds ohne die beiden dielektri schen Schichten z. B. ca. 120 mm bei Laminierung von 800 Schich ten, unter der Annahme, daß jede Schicht 150µm dick ist und daß das Stellglied aus einem einzigen Körper und nicht aus meh reren, zu einer Einheit zusammengefügten Körpern besteht.

Werden diese Schichten zu einem einzigen Körper miteinander verklebt, so wird bei Auftreten eines Defekts in einer einzigen der 800 Schichten, wie z. B. einer Verschlechterung der di elektrischen Eigenschaften, das gesamte Stellglied unbrauchbar.

Je höher die Anzahl der laminierten piezoelektrische Schichten ist, desto geringer ist die Ausbeute bei der Herstellung der Stellglieder und desto weniger wirtschaftlich ist die Fertig ung.

Dieser Nachteil läßt sich wie folgt beseitigen: mehrere Stell gliedeinheiten 7, die jeweils eine entsprechende Anzahl von laminierten piezoelektrischen Schichten aufweisen, welche noch eine akzeptable Ausbeute gewährleisten, z. B. vier Stellglied einheiten mit jeweils 200 Schichten mit einer Gesamtdicke von ca. 30 mm, sind längs miteinander verklebt und bilden ein aus mehreren Einheiten bestehendes laminiertes Stellglied.

Bei solch einem Aufbau sind die Außenelektroden von zwei be nachbarten Stellgliedeinheiten elektrisch miteinander verbun den. Wie in Fig. 17 dargestellt, sind Anschlußdrähte 8 an Außenelektroden 4 angelötet, um die Stellgliedeinheiten mitein ander zu verbinden.

Durch Anlöten jedes Anschlußdrahtes 8 zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit der benachbarten Elektrode 4 ent steht außerhalb des Stellglied-Körpers ein hervorstehender Bereich an jeder Übergangsstelle, wo ein Anschlußdraht 8 an gelötet ist. Ist, wie in Fig. 18 dargestellt, das Stellglied in ein Metallgehäuse 9 eingebaut, um ein durch Einknicken verur sachtes Brechen der Anschlußdrähte 8 zu verhindern, so sollte das Innere des Metallgehäuses so groß sein, daß ausreichend Platz für die hervorstehenden Bereiche vorhanden ist. Somit wird ein großes Metallgehäuse 9 benötigt.

Durch das Verlöten jedes Anschlußdrahtes 8 ergibt sich eine höhere Anzahl von Lötverbindungen, wodurch die Wirtschaftlich keit der Fertigung verringert wird. Außerdem weist jede Löt stelle zwischen zwei benachbarten Stellgliedeinheiten 7 eine geringe mechanische Festigkeit auf.

Jede der dielektrischen Keramikschichten 3 an beiden Enden jeder Stellgliedeinheit 7 dient als Bearbeitungsbereich, der so bearbeitet werden kann, daß die beiden Enden der Stellgliedein heit 7 bei deren Herstellung genau parallel zueinander ausge richtet sind und dient als Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit oder gegen mechanische Beschädigung bei Betrieb des Stellglieds. Die dielektrischen Schichten 3 tragen jedoch nicht zum Stellweg bei.

Bei jeder im Stand der Technik bekannten Stellgliedeinheit 7 finden dielektrische Schichten 3 Anwendung, die aus Keramik gefertigt sind und auf eine gleiche Dicke bearbeitet werden. Bei Verbindung von zwei Stellgliedeinheiten 7 verdoppelt sich die Dicke der inneren dielektrischen Schichten. Wie bereits er wähnt, tragen die dielektrischen Schichten 3 nicht zum Stellweg bei. Je größer die Gesamtdicke der dielektrischen Schichten ist, desto geringer ist der relative Stellweg.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein piezo elektrisches Stellglied zu schaffen, das die eingangs genannten Nachteile bekannter Stellglieder vermeidet, bei dem eine gute elektrische und mechanisch stabile Verbindung zwischen den Innen- und Außenelektroden gewährleistet ist, das einen kompak ten Aufbau aufweist und das eine kostengünstige Fertigung bei geringem Ausschuß erlaubt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merk malen des Patentanspruches 1.

Ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel stellt ein piezoelektrisches laminiertes Stellglied dar, das einen sicheren Kontakt zwischen den Außen- und Innenelektroden und eine feste Lötverbindung jedes Anschlußdrahtes gewährleistet.

Ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel stellt ein piezoelektrisches laminiertes Stellglied dar, dessen Leistung sich selbst bei der Bildung von Rissen auf den Außenelektroden nicht verschlechtert, und bei dem die feste Lötverbindung jedes Anschlußdrahtes gewährleistet ist.

Ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel stellt ein piezoelektrisches laminiertes Stellglied dar, bei dem die di elektrischen Schichten eine verbesserte Feuchtigkeitsbeständig keit aufweisen, ohne daß deren Dicke zunimmt und demzufolge die dielektrischen Eigenschaften und der Stellweg des Stellglieds beeinträchtigt werden.

Ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schafft ein piezoelektrisches laminiertes Stellglied, das aus einer Anzahl von miteinander verbundenen Stellgliedeinheiten besteht, und bei dem sowohl der Stellgliedkörper als auch das Gehäuse kom pakt sind, da keine unnötig hervorstehenden Bereiche an den jeweiligen Übergängen zwischen den Stellgliedeinheiten vorhan den sind, und das eine verbesserte mechanische Festigkeit an den Übergängen aufweist, wodurch eine wirtschaftlichere Fer tigung ermöglicht wird.

Ein fünftes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schafft ein piezoelektrisches laminiertes Stellglied, das aus einer Anzahl von miteinander verbundenen Stellgliedeinheiten besteht, und bei dem sowohl eine Abnahme des Stellwegs als auch das Eindrin gen von Feuchtigkeit minimiert sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem in den Zeich nungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines ersten Ausfüh rungsbeispieles eines piezoelektrischen laminierten Stellglieds nach der Erfindung;

Fig. 2 eine nur teilweise geschnittene Seitenansicht des piezoelektrischen laminierten Stellglieds in Fig. 1 aus einem um 90° gedrehten Blickwinkel;

Fig. 3 eine Seitenansicht im Schnitt eines zweiten Ausfüh rungsbeispieles eines piezoelektrischen laminierten Stellglieds nach der Erfindung;

Fig. 4 eine nur teilweise geschnittene Seitenansicht des piezoelektrischen laminierten Stellglieds in Fig. 3 aus einem um 90° gedrehten Blickwinkel;

Fig. 5 eine Seitenansicht im Schnitt eines dritten Ausfüh rungsbeispieles eines piezoelektrischen laminierten Stellglieds nach der Erfindung;

Fig. 6 eine nur teilweise geschnittene Seitenansicht des piezoelektrischen laminierten Stellglieds in Fig. 5 aus einem um 90° gedrehten Blickwinkel;

Fig. 7 einen vergrößerten Ausschnitt von Fig. 6;

Fig. 8 eine Seitenansicht im Schnitt eines vierten Ausfüh rungsbeispieles eines piezoelektrischen laminierten Stellglieds nach der Erfindung;

Fig. 9 eine nur teilweise geschnittene Seitenansicht des piezoelektrischen laminierten Stellglieds in Fig. 8 aus einem um 90° gedrehten Blickwinkel;

Fig. 10 eine teilweise geschnittene Darstellung des piezo elektrischen laminierten Stellglieds nach dem vier ten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, bei dem Metallbänder für eine andere Art der Verbindung verwendet werden;

Fig. 11 einen Querschnitt des in einem Gehäuse eingebauten Stellglieds in Fig. 10;

Fig. 12 eine Seitenansicht im Schnitt eines fünften Ausfüh rungsbeispieles eines piezoelektrischen laminierten Stellglieds nach der Erfindung;

Fig. 13 eine nur teilweise geschnittene Seitenansicht des piezoelektrischen laminierten Stellglieds in Fig. 12 aus einem um 90° gedrehten Blickwinkel;

Fig. 14 eine Seitenansicht im Schnitt eines bekannten Aus führungsbeispieles eines piezoelektrischen lami nierten Stellglieds nach der Erfindung;

Fig. 15 eine nur teilweise geschnittene Seitenansicht des piezoelektrischen laminierten Stellglieds in Fig. 14 aus einem um 90° gedrehten Blickwinkel;

Fig. 16 einen vergrößerten Querschnitt des bekannten piezo elektrischen Stellglieds in Fig. 15;

Fig. 17 eine vertikale Vorderansicht im Querschnitt eines aus mehreren Einheiten bestehenden bekannten piezo elektrischen Stellglieds; und

Fig. 18 eine nur teilweise geschnittene Seitenansicht des bekannten piezoelektrischen laminierten Stellglieds in einem Gehäuse aus einem um 90° gedrehten Blick winkel;

Anhand der Fig. 1 bis 13 werden im folgenden die erfindungs gemäßen Ausführungsbeispiele beschrieben. Zeigen diese Figuren ein Teil, das mit einem Teil des in den Fig. 14 bis 18 darge stellten bekannten Stellglieds identisch ist, so wird das gleiche Bezugszeichen ohne weitere Beschreibung verwendet.

Bei einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, das in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, sind Dünnfilm-Außenelektroden 11 aus einem leitfähigen Werkstoff, wie z. B. einer Nickel (Ni)- Legierung oder Silber (Ag), auf beiden Seiten eines laminierten piezoelektrischen Köpers aus piezoelektrischen Schichten 2 durch Sputtern gebildet. Die durch Sputter-Verfahren gebildeten Dünnfilm-Außenelektroden 11 ermöglichen eine ausgezeichnete Haftfestigkeit, wodurch deren feste Verbindung mit den Innen elektroden gewährleistet ist.

Des weiteren wird durch die durch Sputter-Verfahren gebildeten Dünnfilm-Außenelektroden auch eine ausgezeichnete Haftfestig keit an die piezoelektrischen Schichten 2 geschaffen, wodurch die Festigkeit der Lötverbindungen der Anschlußdrähte 5 ver stärkt wird. Bezugszeichen 6 bezeichnet in den Fig. 1 und 2 ein Beschichtungsmaterial, das die Seiten des laminierten piezoel ektrischen Körpers aus den piezoelektrischen Schichten 2 und dielektrischen Schichten 3 zu deren Isolierung bedeckt und das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert.

Da die Dünnfilm-Außenelektroden auf den Seiten des laminierten piezoelektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten durch das Sputter-Verfahren wie vorstehend beschrieben gebildet sind, ist bei dem dielektrischen laminierten Stellglied nach dem ersten Ausführungsbeispiel eine feste Verbindung zwischen den Innenelektroden und den Dünnfilm-Außenelektroden des laminier ten piezoelektrischen Körpers vorhanden. Somit lassen sich eine hohe Ausbeute und eine zuverlässige Fertigung erzielen.

Aufgrund der durch das Sputter-Verfahren gebildeten Dünnfilm- Außenelektroden läßt sich eine erhöhte Festigkeit der Lötver bindungen von Anschlußdrähten erzielen.

In den Fig. 3 und 4 ist ein piezoelektrisches laminiertes Stellglied nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbei spiel dargestellt. Dünne Metallbänder 12 sind auf beide Seiten des laminierten piezoelektrischen Körpers aus den piezoelektri schen Schichten 2 auf die Dünnfilm-Außenelektroden 4 geklebt. Anschlußdrähte 5 sind an die dünnen Metallbänder 12 angelötet. Die Seiten des laminierten piezoelektrischen Körpers aus den piezoelektrischen Schichten 2 und dielektrischen Schichten 3 sind von dem Beschichtungsmaterial 6 zur Isolierung bedeckt, und um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.

Die obenerwähnten Metallbänder 12 müssen nicht unbedingt die gesamte Fläche der Dünnfilm-Außenelektroden 4 bedecken; der von ihnen eingenommene Bereich kann unter Fertigungsgesichtspunkten bestimmt werden. In Fig. 4 sind beispielsweise 30µm dicke und 2 mm breite Metallbänder aus SUS304, 42Ni, auf die Dünnfilm- Außenelektroden 4 mit einem leitenden Klebemittel oder einem nichtleitenden Klebemittel, wie z. B. Epoxidharz, geklebt. Die Metallbänder sollten zwar vorzugsweise so bemessen sein, daß sie die gesamte Länge der Dünnfilm-Außenelektroden 4 bedecken, eine teilweise Bedeckung durch die Metallbänder ist aber auch möglich.

Das piezoelektrische laminierte Stellglied nach dem zweiten er findungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist vorstehend beschrieben. Da dünne Metallbänder 12 auf den Außenflächen der Dünnfilm- Außenelektroden 4 befestigt sind, erfahren die Dünnfilm-Außen elektroden 4 eine mechanische Verstärkung. Selbst bei Bildung von Rissen auf den Dünnfilm-Außenelektroden 4 aufgrund einer unter der Auswirkung von Ausdehnung und Zusammenziehung verur sachten Verformung erfolgt ein Anlegen der Spannung über die Metallbänder 12, unabhängig von einer Unterbrechung an den Ris sen auf den Dünnfilm-Außenelektroden 4. Somit wird eine Ver schlechterung der Eigenschaften verhindert.

Die Anschlußdrähte 5 sind direkt an die Metallbänder 12 ange lötet, wodurch eine ausreichende Festigkeit der Lötverbindung gewährleistet ist.

Bei dem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird, wie oben ausgeführt, durch die dünnen Metallbänder, die an den an beiden Seiten des laminierten piezoelektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten angeordneten Dünnfilm-Außen elektroden befestigt sind, eine Verschlechterung der Eigen schaften des piezoelektrischen laminierten Stellglieds selbst bei Bildung von Rissen auf den Dünnfilm-Außenelektroden ver hindert. Die Metallbänder haben die Funktion eines Leiters zur Spannungsversorgung der piezoelektrischen Schichten, die auf grund der Risse von den übrigen laminierten piezoelektrischen Schichten getrennt sind.

In den Fig. 5-7 ist ein piezoelektrisches laminiertes Stellglied nach einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbei spiel dargestellt. Die an beiden Enden des laminierten piezo elektrischen Köpers aus den piezoelektrischen Schichten 2 vor gesehenen dielektrischen Schichten 3 sind aus einer Anzahl von dielektrischen Unterschichten 13 gebildet, die durch ein feuch tigkeitsbeständiges Klebemittel miteinander verklebt sind. Die erforderliche Anzahl von dielektrischen Unterschichten 13, die jeweils aus einer dünnen Keramikschicht bestehen, ist durch ein feuchtigkeitsbeständiges Klebemittel, wie z. B. Bisphenol A Epoxidhart, miteinander verklebt und bildet laminierte di elektrische Schichten 3.

Wie in Fig. 7 dargestellt, ist durch das feuchtigkeits beständige Klebemittel, das zunächst auch als Klebemittel zwi schen den beiden dielektrischen Unterschichten 13 dient, eine feuchtigkeitsbeständige Schicht 14 zwischen den dielektrischen Unterschichten 13 gebildet.

Das piezoelektrische laminierte Stellglied nach dem dritten er findungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist wie vorstehend be schrieben aufgebaut. Um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern, bedeckt das Beschichtungsmaterial 6 die Seiten der dielektrischen Schichten 3 an beiden Enden des laminierten piezoelektrischen Körpers aus den piezoelektrischen Schichten 2. Die zwischen den dielektrischen Unterschichten 13 ange ordneten feuchtigkeitsbeständigen Schichten 14 schützen vor Feuchtigkeit, die an beiden Enden eintreten könnte. Ein Ein dringen von Feuchtigkeit wird somit völlig verhindert und dem zufolge eine Verschlechterung der dielektrischen Eigenschaften vermieden. Aufgrund der zwischen den dielektrischen Unter schichten 13 vorgesehenen feuchtigkeitsbeständigen Schichten 14 ist die Erhöhung der Dicke der dielektrischen Schichten 3 zur Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit nicht mehr notwen dig. Durch eine dünnere Ausbildung der nicht zum Stellweg bei tragenden dielektrischen Schichten 3 wird somit eine Ver ringerung des relativen Stellwegs vermieden.

Nach dem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die dielektrischen Schichten an beiden Enden des laminierten piezo elektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten vorge sehen, wobei die dielektrischen Schichten durch Verkleben einer Anzahl von dielektrischen Unterschichten gebildet sind, zwi schen denen feuchtigkeitsbeständige Schichten ausgebildet sind. Dieser Aufbau verbessert die Feuchtigkeitsbeständigkeit der dielektrischen Schichten, wodurch der Eintritt von Feuchtigkeit über die beiden Enden und somit auch eine Verschlechterung der dielektrischen Eigenschaften verhindert wird.

Da des weiteren die Feuchtigkeitsbeständigkeit des Stellglieds ohne eine dickere Ausbildung der dielektrischen Schichten er höht wird, ergibt sich auch keine Verringerung des relativen Stellwegs.

In den Fig. 8-11 ist ein piezoelektrisches laminiertes Stell glied nach einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel dargestellt. Zwei Stellgliedeinheiten 21 sind miteinander ver bunden und bilden ein Stellglied mit einer hohen Anzahl von laminierten Schichten. Metallbänder 22 verbinden die Dünnfilm- Außenelektroden 4 der beiden Stellgliedeinheiten 21. Anschluß drähte 5 sind an die Endbereiche der Metallbander 22 angelötet.

Die Metallbänder 22 sind durch ein leitendes Klebemittel so auf die Dünnfilm-Außenelektroden 4 geklebt, daß sie die Länge der Außenelektroden 4 vollkommen bedecken.

Bei Verwendung von drei oder mehr Stellgliedeinheiten können Metallbänder auf die gleiche Weise wie oben beschrieben auf die Dünnfilm-Außenelektroden geklebt werden. Wie jedoch in Fig. 10 dargestellt, müssen die Metallbänder 22 nicht so verklebt sein, daß sie die Länge der Außenelektroden 4 vollständig bedecken, sondern ein Metallband 22 kann auch auf jeden Übergang der Dünnfilm-Außenelektroden 4 geklebt sein.

Durch Verwendung der Metallbänder 22 zur Verbindung der Dünn film-Außenlektroden 4 ragen die hervorstehenden Bereiche weni ger weit nach außen. Wie in Fig. 11 dargestellt, ist im Inneren des Gehäuses 23 mit dem Stellglied lediglich Raum für die An schlußdrähte 5 vorzusehen, wodurch sich eine kompaktere Ge samtgröße erzielen läßt.

Nach dem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird durch die Verwendung von dünnen Metallbändern zur Verbindung der Dünnfilm-Außenelektroden jeder Stellgliedeinheit das piezo elektrische laminierte Stellglied in das kompakte Gehäuse ein gebaut, wobei unnötig hervorstehende Bereiche an den Übergängen zwischen den Stellgliedeinheiten vermieden werden und somit außer der für die Anschlußdrähte benötigten Einführbereiche keinerlei Raumbedarf mehr erforderlich ist.

Die Metallbänder sind mittels des leitenden Klebemittels auf die Dünnfilm-Außenelektroden geklebt, wodurch die Anzahl der erforderlichen Lötstellen auf ein Minimum reduziert ist und die Wirtschaftlichkeit der Fertigung erhöht wird. Die Übergangsbe reiche zwischen den Stellgliedeinheiten sind durch jedes Me tallband verstärkt, wodurch diese eine hohe mechanische Festig keit und elektrische Zuverlässigkeit aufweisen.

In den Fig. 12 und 13 ist ein piezoelektrisches laminiertes Stellglied nach dem fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbei spiel dargestellt. Bei dem aus mehreren Einheiten bestehenden Stellglied 31, das im speziellen Fall aus zwei Stellgliedein heiten 21 besteht, sind die an den beiden Enden des Stellglieds 31 vorgesehenen dielektrischen Schichten 3 dicker ausgebildet, während die übrigen, zwischen zwei Stellgliedeinheiten 21 an geordneten dielektrischen Schichten 3 dünner ausgebildet sind. Die ersten beiden dielektrischen Schichten 3 weisen somit eine andere Dicke auf als die übrigen beiden dielektrischen Schich ten 3.

Durch die an beiden Enden des aus mehreren Einheiten bestehen den laminierten Stellglieds 31 vorgesehenen, dicken dielektri schen Schichten 3 ist es möglich, daß das aus mehreren Ein heiten bestehende, laminierte Stellglied 31 an seinen Seiten mit reichlich Beschichtungsmaterial 6 bedeckt werden kann, wo durch der Eintritt von Feuchtigkeit zwischen den dielektrischen Schichten 3 und dem Beschichtungsmaterial 6 wirksam verhindert wird.

Da die zwischen den Stellgliedeinheiten 21 vorgesehenen di elektrischen Schichten 3 dünner ausgebildet sind als die di elektrischen Schichten 3 an den beiden Enden des Stellglieds 31, verringert sich die Gesamtdicke der Stellgliedeinheiten 21 auf ungefähr die Hälfte der Dicke der im Stand der Technik be kannten Konstruktionen. Aufgrund einer derartig dünnen Ausbil dung der dielektrischen Schichten wird eine Verringerung des relativen Stellweges bei dem aus mehreren Einheiten bestehenden laminierten Stellglied 31 auf ein Minimum reduziert.

Bei dem in den Fig. 12 und 13 dargestellten, aus mehreren Ein heiten bestehenden laminierten Stellglied 31 sind zwar zwei Stellgliedeinheiten 21 verwendet, es können aber auch drei oder mehr Stellgliedeinheiten verwendet werden. In diesem Fall las sen sich dann dünnere dielektrische Schichten als dielektrische Zwischenschicht zwischen den Stellgliedeinheiten verwenden.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist die dielektrische Schicht 3, 3a eine einzige Schicht. Die dielektrische Schicht 3, 3a kann aber auch aus einer Laminierung von zwei oder meh reren Unterschichten bestehen. In solch einem Fall ist die Dicke der dielektrischen Schicht die Summe der Dicke aller di elektrischen Unterschichten.

Nach dem fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel sind die an den beiden Enden des aus mehreren Einheiten bestehenden piezoelektrischen laminierten Stellglieds vorgesehenen di elektrischen Schichten dicker ausgebildet, während die übrigen zwischen zwei Stellgliedeinheiten angeordneten dielektrischen Schichten dünner ausgebildet sind. Das piezoelektrische lami nierte Stellglied reduziert somit die Verringerung des relativen Stellweges auf ein Minimum, wobei gleichzeitig das Eindringen von Feuchtigkeit über die beiden Stellgliedenden verhindert wird.

Claims

1. Piezoelektrisches laminiertes Stellglied, bei dem eine Anzahl von piezoelektrischen Schichten (2), die jeweils zwischen Innenelektroden (1) angeordnet sind, durch Ver kleben übereinander laminiert ist, bei dem eine di elektrische Schicht (3) an jeweils beiden Enden des lami nierten piezoelektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten (2) aufgeklebt ist und bei dem Dünnfilm- Außenelektroden (4) an zwei gegenüberliegenden Seiten des laminierten piezoelektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten (2) mittels Sputter-Technik gebildet sind, wobei die eine Dünnfilm-Außenelektrode (4) mit jeder zweiten In nenelektrode (1) verbunden ist, und wobei die andere Dünn film-Außenelektrode (4) mit den restlichen Innenelektroden (1) verbunden ist.

2. Piezoelektrisches laminiertes Stellglied, bei dem eine Anzahl von piezoelektrischen Schichten (2), die jeweils zwischen Innenelektroden (1) angeordnet sind, durch Ver kleben übereinander laminiert ist, bei dem eine di elektrische Schicht (3) an jeweils beiden Enden des lami nierten piezoelektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten (2) aufgeklebt ist und bei den Dünnfilm- Außenelektroden (4) an zwei gegenüberliegenden Seiten des laminierten piezoelektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten (2) gebildet sind, wobei die eine Dünnfilm- Außenelektrode (4) mit jeder zweiten Innenelektrode (1) verbunden ist, wobei die andere Dünnfilm-Außenelektrode (4) mit den restlichen Innenelektroden (1) verbunden ist, und wobei dünne Metallbänder (12) auf der Außenfläche der Dünn film-Außenelektroden des piezoelektrischen laminierten Stellglieds angeordnet sind.

3. Piezoelektrisches laminiertes Stellglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußdrähte (5) mit den dünnen Metallbändern (12) verbun den sind.

4. Piezoelektrisches laminiertes Stellglied mit einer Anzahl von Stellgliedeinheiten, die kaskadenförmig in ihrer Längs richtung miteinander verbunden sind, und deren Dünnfilm- Außenelektroden durch Metallbänder (12) verbunden sind, wobei jede Stellgliedeinheit durch eine Anzahl von piezo elektrischen Schichten (2) gebildet ist, die jeweils zwi schen Innenelektroden (1) angeordnet und die übereinander laminiert sind, wobei Dünnfilm-Außenelektroden (4) auf zwei gegenüberliegenden Seiten des laminierten piezoelektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten (2) gebildet sind, wobei eine Dünnfilm-Außenelektrode (4) mit jeder zweiten Innenelektrode (1) verbunden ist, und wobei die andere Dünn film-Außenelektrode (4) mit den übrigen Innenelektroden (1) verbunden ist.

5. Piezoelektrisches laminiertes Stellglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnfilm-Außenelektroden (4) durch einen Sputter-Prozeß gebildet sind.

6. Piezoelektrisches laminiertes Stellglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußdrähte (5) mit den dünnen Metallbändern (12) verbun den sind.

7. Piezoelektrisches laminiertes Stellglied, bei dem eine An zahl von piezoelektrischen Schichten (2), die jeweils zwi schen Innenelektroden (1) angeordnet sind, durch Verkleben übereinander laminiert ist, bei dem eine dielektrische Schicht (3) an jeweils beiden Enden des laminierten piezo elektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten (2) aufgeklebt ist und bei dem Dünnfilm-Außenelektroden (4) an zwei gegenüberliegenden Seiten des laminierten piezo elektrischen Körpers aus piezoelektrischen Schichten (2) gebildet sind, wobei die eine Dünnfilm-Außenelektrode (4) mit jeder zweiten Innenelektrode (1) verbunden ist, wobei die andere Dünnfilm-Außenelektrode (4) mit den restlichen Innenelektroden (1) verbunden ist, und wobei jede dielektri sche Schicht (3) aus einer Anzahl von dielektrischen Unter schichten (13) besteht, die durch ein feuchtigkeitsbe ständiges Mittel miteinander verklebt sind, welches die Funktion von feuchtigkeitsbeständigen Schichten zwischen den dielektrischen Unterschichten (13) besitzt.

8. Piezoelektrisches laminiertes Stellglied nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnfilm-Außenelektroden (4) durch Sputter-Technik ge bildet sind.

9. Piezoelektrisches laminiertes Stellglied mit einer Anzahl von Stellgliedeinheiten, die an ihren dielektrischen Schich ten (3) zur Bildung eines aus mehreren Einheiten bestehenden Stellglieds miteinander verbunden sind, wobei jede Stell gliedeinheit durch eine Anzahl von piezoelektrischen Schich ten (2) gebildet ist, die jeweils zwischen Innenelektroden (1) angeordnet sind, wobei die dielektrische Schicht (3) jeweils an beiden laminierten Stellgliedeinheiten befestigt ist, und wobei die dielektrischen Schichten (3) so ausgebil det sind, daß die an den beiden Enden des piezoelektrischen laminierten Stellglieds angeordneten Schichten dicker aus gebildet sind, während die zwischen den Stellgliedeinheiten angeordneten Schichten dünner ausgebildet sind.