DE4224284A1

DE4224284A1 - LAMINATE SHIFTING TRANSDUCER ELEMENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Info

Publication number: DE4224284A1
Application number: DE4224284A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Someji; Junichi Watanabe; Yoshiyuki Watanabe; Shigeru Jomura; Kiyomi Tanaka; Kazuo Kazama
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1993-01-28
Also published as: GB2258084A; GB9212714D0; JPH0529680A

Abstract

A laminated displacement transducer element formed by alternately laminating a plurality of thin sheets made of an electro-mechanical transducer material 1, 2 and a plurality of internal electrodes made of an electrical conductive material 3, 4. External terminals made of an electrical conductive material are connected to the side edges of alternate internal electrodes, and the side edges of the alternate internal electrodes protrude from the side edges of the thin sheets. The protruded portions are formed into an enlargement 5a, e.g. in cross-sectional a torpedo or mushroom shape, having a thickness larger than the thickness of the internal electrodes. Insulating layers 7 are provided on and in the vicinity of the side edges of other internal electrodes between the protruded portions. Finally external electrodes 9 are provided around the protruded portions and outside the insulating layers. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein laminatförmiges Verschie bungstransducerelement bzw. einen Wegmesser gebildet aus einer Anzahl von alternierenden aufeinander laminierten dünnen Blättern aus einem elektromechanischen Transducer material und einer Anzahl von inneren Elektroden aus einem elektrisch leitenden Material, die mit den Seiten kanten der alternierenden inneren Elektroden verbunden sind und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen laminat förmigen Verschiebungstransducerelements.The invention relates to a laminate displacement Exercise transducer element or a distance meter formed from a number of alternating laminated on top of each other thin sheets from an electromechanical transducer material and a number of inner electrodes from one electrically conductive material with the sides edges of the alternating inner electrodes are connected and a method for producing such a laminate shaped displacement transducer element.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein laminatförmiges Transducerelement, das eine verbesserte Zuverlässigkeit bei der elektrischen Verbindung der Seitenkanten der inneren Elektroden, die auf der Seitenfläche des Laminats freiliegen, zu den äußeren Elektro den besitzt. Solche laminatförmige Wegmesser bzw. Trans ducerelemente werden als Antriebsquelle für Betätigungs mechanismen in industriellen Robotern und Ultraschall motoren eingesetzt.In particular, the invention relates to laminate transducer element that improved Reliability in the electrical connection of the Side edges of the inner electrodes that are on the Side surface of the laminate exposed to the outer electrical owns that. Such laminate odometer or Trans ducer elements are used as a drive source for actuation mechanisms in industrial robots and ultrasound motors used.

Es wird allgemein davon ausgegangen, daß der Typ der sogenannten Gesamtelektrodenkonstruktion von lami natförmigen Wegmessern bzw. Transducerelementen, auf bauend auf den Längselektrostriktionseffekt, innere Elek troden des gleichen Oberflächenareals wie die Quer schnittsfläche des Elements hat, um wirksam die Span nungskonzentration nach der Erzeugung der Verschiebung zu verhindern (siehe hierzu JP-A-1 96 068/1983). Um eine große Verschiebung durch Erzeugung eines starken elek trischen Feldes bei niedriger Spannung zu erhalten, ist es notwendig, Abstände zwischen den inneren Elektroden kleiner als 100 µm einzustellen. Eine spezielle Ein richtung ist jedoch erforderlich, um alternierende innere Elektroden, die das gleiche Oberflächenareal wie die Querschnittsfläche des Elements haben, elek trisch parallel miteinander zu verbinden, wie dies schon voranstehend erwähnt wurde.It is generally assumed that the type the so-called lami overall electrode construction nat-shaped encoders or transducer elements building on the longitudinal electrostriction effect, inner elec tread the same surface area as the cross cutting surface of the element has to effectively the chip concentration after generation of the shift prevent (see JP-A-1 96 068/1983). To one large shift by generating a strong elec tric field at low voltage it is necessary to have distances between the internal electrodes smaller than 100 µm. A special one However, direction is required to alternate inner electrodes that have the same surface area like the cross-sectional area of the element, elec connect in parallel with each other like this has already been mentioned above.

Dies bedeutet, daß das Herausziehen von Elektroden oder Herausführen von Drähten von den Enden der alter nierenden inneren Elektroden extrem schwierige Opera tionen erfordert, da ein laminatförmiges Transducer element, das nach einem Verfahren hergestellt wird, das bei der Herstellung von laminierten Kondensatoren An wendung findet, nur Abstände zwischen den Elektroden von nur einigen Dutzend oder einigen 100 µm zuläßt und die Dicke der inneren Elektroden, die auf der Seitenfläche freiliegen, nur einige Mikrometer beträgt.This means pulling out electrodes or threading wires from the ends of the old ones internal electrodes extremely difficult opera tion requires a laminate transducer element that is manufactured by a process that in the manufacture of laminated capacitors only finds distances between the electrodes of allows only a few dozen or a few 100 µm and that Thickness of the inner electrodes on the side surface exposed, is only a few microns.

Zur Lösung dieser voranstehend erwähnten Schwierig keiten wird in der JP-A-1 96 981/1985 und der JP-C- 56 826/1990 ein Herstellungsverfahren für ein laminat förmiges Wegmesserelement bzw. Verschiebungstransducer element vorgeschlagen, bei dem ein Metall als Streifen durch Galvanisieren der Seitenkanten der alternierenden internen Elektroden niedergeschlagen wird, die zu der Seitenfläche des Laminats hin freiliegen, das aus einem elektromechanischen Transducermaterial mit den zuvor erwähnten Aufbau besteht, bei dem die äußeren Elektroden mit den inneren Elektroden über Flächen aus Metallnieder schlägen verbunden sind.To solve this difficulty mentioned above is in JP-A-1 96 981/1985 and JP-C- 56 826/1990 a manufacturing process for a laminate shaped displacement measuring element or displacement transducer element suggested using a metal as a strip by electroplating the side edges of the alternating internal electrodes is deposited which leads to the Exposed side surface of the laminate, which consists of a electromechanical transducer material with the previously mentioned structure, in which the outer electrodes with the inner electrodes over surfaces made of metal low blows are connected.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines laminatförmigen Ver schiebungstransducerelements gezeigt, das nach der zuvor erwähnten herkömmlichen Herstellungsmethode pro duziert ist, bei dem der Aufbau schematisch dargestellt ist, mit dunkelgetönten Linien, welche die aus Gründen der besseren Übersicht weggelassenen Querschnittsflächen andeuten. In Fig. 1 sind mit den Bezugszahlen 1 und 2 dünne Blätter aus einem elektromechanischen Trans ducermaterial, wie beispielsweise einem piezoelektri schen Keramikmaterial, belegt. Innere Elektroden 3 und 4 sind aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und als dünne Filme ausgebildet, die abwechselnd mit den dünnen Blättern 1 und 2 laminiert sind, um ein säulenförmiges Laminat unter Anwendung der Technik zur Herstellung von laminierten Keramik kondensatoren zu formen. Schutzplatten 1a und 2a aus dem gleichen Material wie die dünnen Blätter 1 und 2 sind an der oberen und unteren Endfläche des Laminats unlösbar befestigt.In Fig. 1 is a longitudinal section for explaining an embodiment of a laminate Ver displacement transducer element is shown, which is produced by the aforementioned conventional manufacturing method, in which the structure is shown schematically, with darkened lines, which indicate the cross-sectional areas omitted for reasons of clarity . In Fig. 1, the reference numerals 1 and 2 thin sheets of an electromechanical Trans ducermaterial, such as a piezoelectric ceramic material's are occupied. Inner electrodes 3 and 4 are made of an electrically conductive material and are formed as thin films which are alternately laminated with the thin sheets 1 and 2 to form a columnar laminate using the technique of manufacturing laminated ceramic capacitors. Protective plates 1 a and 2 a made of the same material as the thin sheets 1 and 2 are permanently attached to the upper and lower end surfaces of the laminate.

Streifenförmige Metallniederschläge 5 und 6 be stehen aus einem Galvanisiermetall, wie beispielsweise Nickel und sind in streifenförmiger Gestalt auf den Seitenkanten der alternierenden inneren Elektroden 3 und 4 niedergeschlagen. Isolationsschichten 7 und 8 befinden sich zwischen den streifenförmigen Metall niederschlägen 5 und 5 oder 6 und 6. äußere Elektroden 9 und 10 verbinden elektrisch eine Anzahl von strei fenförmigen Metallniederschlägen 5 und 6. Bleidrähte 11 und 12 dienen dem elektrischen Anschluß der äuße ren Elektroden 9 und 10.Strip-shaped metal deposits 5 and 6 are made of an electroplating metal, such as nickel, and are deposited in a striped shape on the side edges of the alternating inner electrodes 3 and 4 . Insulation layers 7 and 8 are between the strip-shaped metal deposits 5 and 5 or 6 and 6 . outer electrodes 9 and 10 electrically connect a number of strip-shaped metal deposits 5 and 6 . Lead wires 11 and 12 are used for the electrical connection of the electrodes 9 and 10 .

In Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines laminatförmigen Blocks gezeigt, der nach dem herkömm lichen Herstellungsverfahren gefertigt ist. Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt des wesentlichen Teils eines Laminats während des herkömmlichen Herstellungsver fahrens. Gleiche Teile sind mit korrespondierenden Referenzzahlen wie in Fig. 1 belegt. In Fig. 2 wei sen die dünnen Blätter 1 und 2 und die inneren Elek troden 3 und 4 jeweils eine rechteckförmige Gestalt auf und sind abwechselnd unter Anwendung der Techno logie zur Herstellung von laminatförmigen Keramik kondensatoren aufeinandergestapelt, um ein Laminat zu bilden. In dieser Figur sind die Seitenkanten aller inneren Elektroden 3 und 4 gegenüber den zwei sich gegenüberliegenden Seitenflächen ungeschützt, die die länglichen Außenseitenflächen (breiten Seitenflächen) des Laminats bilden, während die anderen Seitenkanten der inneren Elektroden 3 und 4 gegenüber den anderen, sich gegenüberliegenden Sei tenflächen (engen Seitenflächen) ungeschützt sind. Äußere Behelfselektroden 13 und 14 sind elektrisch mit den Seitenkanten der inneren Elektroden 3 und 4 verbunden, die abwechselnd gegenüber den sich gegen überliegenden engen Seitenflächen ungeschützt sind.In Fig. 2 is a perspective view of a laminate block is shown, which is manufactured by the conven union manufacturing process. Fig. 4 shows a longitudinal section of the essential part of a laminate during the conventional manufacturing process. The same parts are assigned corresponding reference numbers as in FIG. 1. In Fig. 2 white sen the thin sheets 1 and 2 and the inner electrodes 3 and 4 each have a rectangular shape and are alternately stacked using the technology for the production of laminate ceramic capacitors to form a laminate. In this figure, the side edges of all inner electrodes 3 and 4 are unprotected from the two opposing side surfaces that form the elongated outer side surfaces (wide side surfaces) of the laminate, while the other side edges of the inner electrodes 3 and 4 are exposed from the other, opposite side surfaces (narrow side surfaces) are unprotected. Outer auxiliary electrodes 13 and 14 are electrically connected to the side edges of the inner electrodes 3 and 4 , which are alternately unprotected against the narrow side surfaces opposite one another.

Das in Fig. 2 gezeigte Laminat und eine Metall platte als Galvanisierelektrode, die nicht gezeigt ist, werden beispielsweise in ein Galvanisierbad aus einer Nickellösung eingetaucht, und eine Gleich spannung wird zwischen der Galvanisierelektrode- Metallplatte und den äußeren Behelfselektroden 13 und 14 angelegt, so daß positiv geladene Nickelionen in dem Galvanisierbad sich auf der äußeren Elektrode 3 oder 4 niederschlagen und die streifenförmigen Metall niederschläge 5 und 6 (vgl. Fig. 1) bilden. In Fig. 3 ist der streifenförmige Metallniederschlag 5, der an der Seitenkante der inneren Elektrode 3 ausgebildet ist, gezeigt.The laminate shown in Fig. 2 and a metal plate as a plating electrode, which is not shown, are immersed, for example, in a plating bath made of a nickel solution, and a DC voltage is applied between the plating electrode metal plate and the external auxiliary electrodes 13 and 14 , so that positively charged nickel ions in the electroplating bath are deposited on the outer electrode 3 or 4 and form the strip-shaped metal deposits 5 and 6 (cf. FIG. 1). In Fig. 3, the strip-shaped metal deposit 5, which is formed on the side edge of the inner electrode 3 is shown.

In Fig. 3 ist eine Isolationsschicht 7 auf der Seitenfläche ausgebildet, auf der der streifenförmi ge Metallniederschlag 5 sich befindet. Zur Ausbildung der Isolationsschicht 7 wird ein pastenartiges Isolationsmaterial auf die Seitenfläche aufgebracht und zum Aushärten erhitzt. Die Oberfläche der ausge härteten Isolationsschicht 7 wird teilweise durch Polieren entfernt, um zu erreichen, daß der strei fenförmige Metallniederschlag 5 freigelegt ist. Der laminatförmige Block, der auf diese Weise geformt wurde, wird in eine Anzahl von Stücken längs einer Ebene parallel zu der Seitenfläche des Laminats ge schnitten, auf der die äußeren Behelfselektroden 13 und 14 montiert sind, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Eine äußere Elektrode 9 wird auf der Seiten fläche ausgebildet, gegenüber welcher der streifen förmige Metallniederschlag 5 in Fig. 4 freigelegt wurde. Obgleich dies in Fig. 4 nicht gezeigt ist, wird ebenso eine äußere Elektrode auf der anderen, gegenüberliegenden Seitenfläche ausgebildet. Somit wird ein laminatförmiges Verschiebungstransducerele ment erhalten, bei dem die inneren Elektroden 3 und 4 alternierend miteinander verbunden sind, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist. Wird an die äußeren Elektroden 9 und 10 über die Bleidrähte 11 und 12 Spannung an gelegt, so bewirkt die Spannungsanlegung an die inneren Elektroden 3 und 4, daß die dünnen Blätter 1 und 2 versetzt werden, um so das laminatförmige Verschiebungstransducerelement anzutreiben.In Fig. 3, an insulation layer 7 is formed on the side surface on which the stripe-shaped metal precipitate 5 is located. To form the insulation layer 7 , a paste-like insulation material is applied to the side surface and heated for curing. The surface of the hardened insulation layer 7 is partially removed by polishing to achieve that the strei fen-shaped metal deposit 5 is exposed. The laminate block formed in this way is cut into a number of pieces along a plane parallel to the side surface of the laminate on which the auxiliary auxiliary electrodes 13 and 14 are mounted, as shown in FIG. 2. An outer electrode 9 is formed on the side surface against which the strip-shaped metal deposit 5 has been exposed in Fig. 4. Although not shown in Fig. 4, an outer electrode is also formed on the other, opposite side surface. Thus, a laminate displacement transducer element is obtained in which the inner electrodes 3 and 4 are alternately connected to each other, as can be seen in FIG. 1. If voltage is applied to the outer electrodes 9 and 10 via the lead wires 11 and 12, the voltage application to the inner electrodes 3 and 4 causes the thin sheets 1 and 2 to be displaced so as to drive the laminate-shaped displacement transducer element.

Da die Sinterung der elektromechanischen Trans ducermaterialien im allgemeinen in einer oxidierenden Atmosphäre erfolgt, werden als Material für die inne ren Elektroden 3 und 4 Silber/Palladium oder Platin oder andere Edelmetalle mit großem Widerstand gegen über einer Oxidation verwendet. Als Material für die streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6, die die Verbindung mit den äußeren Elektroden 9 und 10 herstellen, werden Basismetalle verwendet, da ein durch Galvanisieren niederzuschlagendes Metall fähig sein muß, Ionen zu bilden. Wird der laminatförmige Block in eine Hochtemperaturumgebung eingebracht, um die äußeren Elektroden 9 und 10 nach dem Herstellungs verfahren für laminatförmige Verschiebungstransducer elemente der herkömmlichen Art auszubilden, neigen die streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6, die aus dem zuvor erwähnten Niederschlagsmetall bestehen, dazu, zu oxidieren, wodurch die elektrische Leitfähig keit zu den äußeren Elektroden 9 und 10 zerstört wird. Since the sintering of the electromechanical transducer materials generally takes place in an oxidizing atmosphere, silver / palladium or platinum or other noble metals with great resistance to oxidation are used as the material for the inner electrodes 3 and 4 . Base metals are used as the material for the strip-shaped metal deposits 5 and 6 , which establish the connection with the outer electrodes 9 and 10 , since a metal to be deposited by electroplating must be able to form ions. When the laminate block is placed in a high temperature environment to form the outer electrodes 9 and 10 according to the manufacturing method for the laminate displacement transducer elements of the conventional type, the strip metal precipitates 5 and 6 , which are made of the aforementioned precipitation metal, tend to oxidize. whereby the electrical conductivity to the outer electrodes 9 and 10 is destroyed.

In Extremfällen bewirkt der Volumenanstieg, der aus der Oxidation der streifenförmigen Metallniederschlä ge 5 und 6 resultiert, das Zerbrechen der streifen förmigen Metallniederschläge 5 und 6, was zu uner wünschten Phänomenen führt, wie das Brechen oder das Trennen der streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6 von den inneren Elektroden 3 und 4 und den äußeren Elektroden 9 und 10.In extreme cases, cause the volume increase, the ge from the oxidation of the strip-shaped Metallniederschlä 5 and 6 a result, the breakage of the strip-like metal deposits 5 and 6, resulting in unwanted desired phenomena such as the breakage or the separation of the strip-like metal deposits 5 and 6 of the inner electrodes 3 and 4 and outer electrodes 9 and 10 .

Zur Lösung dieser Probleme wurde ein Verfahren zur Ausbildung der äußeren Elektroden 9 und 10 in einer reduzierenden Atmosphäre angewandt, jedoch stellte es sich dabei heraus, daß die dünnen Blätter 1 und 2 aus einem elektromechanischen Transducermate rial gleichfalls reduziert wurden, wodurch die er forderlichen Eigenschaften der dünnen Blätter 1 und 2 für ein laminatförmiges Verschiebungstransducerele ment beeinträchtigt wurden. Eine andere zusätzliche Möglichkeit zum Lösen der voranstehend beschriebenen Probleme ist die Verwendung von Edelmetallen als Material zur Ausbildung der streifenförmigen Metall niederschläge 5 und 6. Jedoch kann die Verwendung von Silber zu einem niedrigeren Isolationswiderstand in folge von Wanderung führen, und die Verwendung von Platin oder Palladium kann einen Angriff der Galvani sierlösung auf die dünnen Blätter 1 und 2 auslösen. Obgleich ein organisches Harzmaterial, das bei rela tiv niedrigen Temperaturen formbar ist, als Material für die Isolationsschichten 7 und 8 und/oder die äußeren Elektroden 9 und 10 verwendet werden kann, sind solche Materialien wegen des Materialabbaus nach längerem Einsatz oder infolge der Anwesenheit von Wasser oder niedriger mechanischer Stärke in einer Hochtemperaturatmosphäre nicht geeignet.To solve these problems, a method for forming the outer electrodes 9 and 10 in a reducing atmosphere was used, however, it was found that the thin sheets 1 and 2 were also reduced from an electromechanical transducer material, thereby reducing the required properties of the thin sheets 1 and 2 for a laminate displacement transducer element were affected. Another additional possibility for solving the problems described above is the use of noble metals as material for the formation of the strip-shaped metal deposits 5 and 6 . However, the use of silver can result in lower insulation resistance due to migration, and the use of platinum or palladium can cause the plating solution to attack the thin sheets 1 and 2 . Although an organic resin material that is moldable at relatively low temperatures can be used as the material for the insulation layers 7 and 8 and / or the outer electrodes 9 and 10 , such materials are due to material degradation after prolonged use or due to the presence of water or low mechanical strength in a high temperature atmosphere is not suitable.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß Isolationsschichten 7 und 8 einer ausreichenden Dicke nicht erhalten werden können, da die Dicke der Isola tionsschichten 7 und 8 von der Dicke oder der Höhe der streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6 ab hängt, die als Ergebnis des Metallniederschlags durch das Galvanisieren ausgebildet werden. Fig. 5 und 6 zeigen Längsschnitte der Nachbarschaft der Isolationsschichten eines herkömmlichen laminatför migen Verschiebungstransducerelements. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen belegt, wie sie in den Fig. 1 bis 4 verwendet werden.Another problem is that insulation layers 7 and 8 of a sufficient thickness cannot be obtained, since the thickness of the insulation layers 7 and 8 depends on the thickness or height of the strip-shaped metal deposits 5 and 6 , which as a result of the metal precipitation by the Electroplating are trained. Fig. 5 and 6 show longitudinal sections of the vicinity of the insulating layers of a conventional laminatför-shaped Verschiebungstransducerelements. The same parts are given the same reference numerals as are used in FIGS . 1 to 4.

In Fig. 5 ist die Dicke der Isolationsschicht 7 gleich t, der Abstand zwischen dem streifenförmigen Metallniederschlag 5 und der inneren Elektrode 4, die eine unterschiedliche elektrische Polarität besitzt, beträgt w, wobei der Abstand w bevorzugt größer als t im Hinblick auf die Isolationswirksamkeit sein soll. Wird die Breite d des streifenförmigen Metallnieder schlags 5 reduziert, um den Abstand w zu erhöhen, wird auch die Höhe des streifenförmigen Metallnieder schlags 5, der durch Galvanisieren hergestellt wird, verringert. Somit kann eine ausreichende Dicke t für die Isolationsschicht 7 nicht sichergestellt werden, was dann zu einem niedrigeren Isolationswiderstand führt. Wie andererseits in Fig. 6 gezeigt ist, erhöht der Niederschlag eines größeren streifenförmigen Me tallniederschlags 5 die Breite d des streifenförmigen Metallniederschlags 5 und dementsprechend sinkt der Abstand w zwischen dem streifenförmigen Metallnieder schlag 5 und der inneren Elektrode 4. Dies kann es schwierig machen, eine ausreichende Isolationsdistanz oder Kriechwiderstanddistanz zu sichern. Bei der voranstehend beschriebenen Methode ist die Kontakt fläche zwischen dem streifenförmigen Metallnieder schlag 5 und der inneren Elektrode 4, ebenso wie zwischen dem streifenförmigen Metallniederschlag 6 und der inneren Elektrode 3 nach Fig. 1, extrem schmal. In FIG. 5, the thickness of the insulating layer 7 is equal to t, the distance between the strip-shaped metal deposit 5 and the inner electrode 4 which has a different electrical polarity, is w, the distance w preferably greater than t in view of the insulation effectiveness to be should. If the width d of the strip-shaped metal deposit 5 is reduced in order to increase the distance w, the height of the strip-shaped metal deposit 5 , which is produced by electroplating, is also reduced. A sufficient thickness t for the insulation layer 7 can therefore not be ensured, which then leads to a lower insulation resistance. As shown on the other hand in Fig. 6, the precipitate increased a larger strip-shaped Me tallniederschlags 5, the width d of the strip-shaped metal deposit 5, and accordingly the distance decreases w between the strip-shaped metal deposit 5 and the inner electrode 4. This can make it difficult to secure a sufficient insulation distance or creep resistance distance. In the method described above, the contact area between the strip-shaped metal deposit 5 and the inner electrode 4 , as well as between the strip-shaped metal deposit 6 and the inner electrode 3 according to FIG. 1, is extremely narrow.

Dies führt zu einer Auftrennung während des Herstel lungsverfahrens infolge der reduzierten Bindungskraft.This leads to a separation during the manufacture process due to the reduced binding force.

Als ein Mittel zur Lösung dieser Probleme wurde auch vorgeschlagen, die dünnen Blätter 1 und 2, die das Laminat bilden, zu ätzen, um zu erreichen, daß die Seitenkanten der inneren Elektroden 3 und 4 vor springen (vgl. JP-A-3 00 577/1989). Auf diese Weise kann der elektrische Kontakt zwischen den äußeren Behelfs elektroden 13 und 14 und den inneren Elektroden 3 und 4, wie in Fig. 2 gezeigt, verbessert werden, da das Galvanisiermetall mit den inneren Elektroden 3 und 4 verbunden ist, des weiteren werden die streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6 am Loslösen gehindert, und die Dicke t der Isolationsschicht 7, wie in den Fig. 5 und 6 gezeigt, kann erhöht werden.As a means of solving these problems, it has also been proposed to etch the thin sheets 1 and 2 that form the laminate to cause the side edges of the inner electrodes 3 and 4 to protrude (see JP-A-3 00 577/1989). In this way, the electrical contact between the auxiliary temporary electrodes 13 and 14 and the inner electrodes 3 and 4 , as shown in Fig. 2, can be improved since the electroplating metal is connected to the inner electrodes 3 and 4 , further the strip-shaped metal deposits 5 and 6 prevented from coming loose, and the thickness t of the insulation layer 7 , as shown in Figs. 5 and 6, can be increased.

Selbst bei Anwendung dieser voranstehend beschrie benen Mittel, wenn die äußeren Elektroden 9 und 10, wie sie in den Fig. 1 und 4 gezeigt sind, in normaler Atmosphäre ausgebildet werden, besteht insofern ein Problem darin, daß die elektrische Leitfähigkeit zwischen den streifenförmigen Metallniederschlägen 5 und 6 und den äußeren Elektroden 13 und 14 nicht sichergestellt werden kann, da die streifenförmigen Niederschläge 5 und 6 oxidieren. Die vorspringende Länge der inneren Elektroden 3 und 4, deren Dicke im Bereich von 3 bis 5 µm liegt, ist als solche begrenzt. Eine zu große vorspringende Länge der inneren Elektro den 3 und 4 kann zu einem Zusammenbruch, Deformation oder dergleichen des vorspringenden Teils führen, wodurch in unerwünschter Weise die Distanz w (vgl. Fig. 5 und 6) zwischen benachbarten inneren Elektroden 3 und 4, die unterschiedliche Polarität besitzen, reduziert wird. Des weiteren gilt, daß eine zu weite vorspringende Länge der inneren Elektroden 3 und 4 die Ätzzeit der dünnen Blätter 1 und 2 verlängert, was zu einer niedrigeren Produktivität und zu einer re duzierten effektiven Fläche der dünnen Blätter 1 und 2 führt, was zu einem mechanischen Spannungsaufbau beiträgt.Even when using the above-described means, when the outer electrodes 9 and 10 as shown in Figs. 1 and 4 are formed in a normal atmosphere, there is a problem in that the electrical conductivity between the strip-shaped metal deposits 5 and 6 and the outer electrodes 13 and 14 cannot be ensured because the strip-shaped precipitates 5 and 6 oxidize. As such, the protruding length of the inner electrodes 3 and 4 , the thickness of which is in the range of 3 to 5 µm, is limited. Too large a projecting length of the internal electrode 3 and 4 may lead to a collapse, deformation or the like of the protruding part perform, thereby undesirably increasing the distance w (see. Fig. 5 and 6) between adjacent internal electrodes 3 and 4, the have different polarity is reduced. Furthermore, a protruding length of the inner electrodes 3 and 4 extends the etching time of the thin sheets 1 and 2 , which leads to lower productivity and a reduced effective area of the thin sheets 1 and 2 , resulting in a mechanical Tension buildup contributes.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein laminatförmiges Verschiebungstransducerelement so weiterzuentwickeln, daß die elektrische Verbindung zwischen den inneren Elektroden, die zu den Seitenflächen des Laminats ge richtet sind, und den äußeren Elektroden beibehalten und die Wirksamkeit dieser Verbindung verbessert wird.The object of the invention is a laminate To further develop the displacement transducer element that the electrical connection between the inner Electrodes that ge to the side surfaces of the laminate are aligned, and maintain the outer electrodes and the effectiveness of this compound is improved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein laminatförmiges Verschiebungstransducerelement der eingangs beschriebenen Art in der Weise gelöst, daß die Seitenkanten der alternierenden inneren Elektroden von den Seitenkanten der dünnen Blätter derart vor springen, daß die vorspringenden Teile eine querschnitts mäßige torpedo- oder pilzförmige Gestalt mit einer größeren Dicke als die Dicke der inneren Elektroden haben, daß Isolationsschichten auf und in der Nähe der Seitenkanten der anderen inneren Elektroden zwi schen den vorspringenden Teilen vorhanden sind, und daß äußere Elektroden rings um die vorspringenden Teile und außerhalb der Isolationsschichten angeordnet sind.This object is achieved by a laminate displacement transducer element of the initially described in such a way that the side edges of the alternating inner electrodes from the side edges of the thin sheets like this jump that the protruding parts have a cross section moderate torpedo or mushroom shape with a greater thickness than the thickness of the inner electrodes have that insulation layers on and nearby the side edges of the other inner electrodes between protruding parts are present, and that outer electrodes around the protruding parts and are arranged outside the insulation layers.

Im Rahmen der voranstehenden Aufgabe soll auch ein Verfahren zur Herstellung eines laminatförmigen Verschiebungstransducerelements geschaffen werden, bei dem die elektrische Leitfähigkeit zwischen den inneren Elektroden und den äußeren Elektroden auf rechterhalten bleibt, ohne daß unerwünschte Oxide an der Oberfläche von streifenförmigen Metallniederschlä gen erzeugt werden, die integral mit den inneren Elek troden, die zu den Seitenflächen des Laminats gerich tet sind, ausgebildet werden. Die Lösung dieser Auf gabe ergibt sich aus einem Verfahren gemäß den Merk malen des Patentanspruchs 2.As part of the above task, too a process for producing a laminate Displacement transducer element are created, where the electrical conductivity between the inner electrodes and the outer electrodes is maintained without unwanted oxides the surface of strip-shaped metal deposits gene generated that are integral with the inner elec treads that face the side surfaces of the laminate are trained. The solution to this This results from a procedure according to the note paint claim 2.

In Ausgestaltung des Verfahrens werden die Seitenkanten der inneren Elektroden von den Seiten kanten der dünnen Blätter vorspringend gestaltet und werden Legierungsschichten eines Materials, aus dem die inneren Elektroden gefertigt sind und ein galva nisches Metall freigelegt, indem das galvanische Metall von ungeschützten Teilen der streifenförmigen Metall niederschläge entfernt wird. Dadurch wird die Ausbil dung von Oxidfilmen des galvanischen Metalls verhindert. In Weiterbildung des Verfahrens werden nach der Aus bildung der streifenförmigen Metallniederschläge zu mindest teilweise die vorspringenden Teile der anderen inneren Elektroden zwischen den streifenförmigen Me tallniederschlägen entfernt. Die Ausbildung der Iso lationsschichten und/oder der äußeren Elektroden er folgt zweckmäßigerweise in einer oxidfreien Atmosphäre.In the design of the process, the Side edges of the inner electrodes from the sides projecting edges of the thin sheets and become alloy layers of a material from which the inner electrodes are made and a galva niche metal exposed by the galvanic metal of unprotected parts of the strip-shaped metal precipitation is removed. This is the training Prevention of oxide films of the galvanic metal prevented. In further training of the procedure after the end formation of the strip-shaped metal deposits at least partially the protruding parts of the others inner electrodes between the strip-shaped me Precipitation removed. Training the iso tion layers and / or the outer electrodes suitably follows in an oxide-free atmosphere.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on the Drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt des wesentlichen Teils eines laminatförmigen Verschiebungstransducerelements, hergestellt nach einem herkömmlichen Verfahren, Fig. 1 is a longitudinal section of the essential part of a laminate-shaped Verschiebungstransducerelements prepared by a conventional method,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines laminatförmigen Blocks, hergestellt in herkömmlicher Weise, Fig. 2 is a perspective view of a laminate-shaped block manufactured in a conventional manner,

Fig. 3 und 4 Längsschnitte des wesentlichen Teils eines Laminats während eines herkömmlichen Her stellungsverfahrens, FIGS. 3 and 4 are longitudinal sections of the essential part of a laminate during a conventional method Her position,

Fig. 5 und 6 Längsschnitte der Nachbarschaft der Isolationsschichten eines herkömmlich hergestellten laminatförmigen Verschiebungstransducerelements, FIGS. 5 and 6 are longitudinal sections of the vicinity of the insulating layers of a laminate shaped Verschiebungstransducerelements conventionally produced,

Fig. 7 eine Draufsicht des wesentlichen Teils der dünnen Blätter und der inneren Elektroden einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 7 is a plan view of the essential part of the thin sheets and the inner electrodes of a first embodiment of the invention,

Fig. 8 und 9 perspektivische Ansichten des Laminatblocks der ersten Ausführungsform der Erfindung, FIGS. 8 and 9 are perspective views of the laminate block of the first embodiment of the invention,

Fig. 10 bis 13 Längsansichten des wesentlichen Teils des Laminats der ersten Ausführungsform der Er findung, Fig. 10 to 13 are elevational views of the essential part of the laminate of the first embodiment of the invention He,

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht des Laminatblocks der ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 14 is a perspective view of the laminate block of the first embodiment of the invention,

Fig. 15 einen Längsschnitt des wesentlichen Teils des laminatförmigen Verschiebungstransducer elements der ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 15 is a longitudinal section of the essential part of the laminate shaped displacement transducer elements of the first embodiment of the invention,

Fig. 16 und 17 vergrößerte Längsschnitte der Nachbarschaft der streifenförmigen Metallnieder schläge der ersten Ausführungsform der Erfindung, FIGS. 16 and 17 enlarged longitudinal sections of the vicinity of the strip-shaped metal precipitations of the first embodiment of the invention,

Fig. 18 einen vergrößerten Längsschnitt des Zustandes, in welchem die äußere Elektrode der ersten Ausführungsform der Erfindung niedergeschlagen wird, Fig. 18 is an enlarged longitudinal section of the state in which the outer electrode of the first embodiment of the invention is deposited,

Fig. 19 bis 21 Längsschnitte, die den wesentli chen Abschnitt des Herstellungsverfahrens für eine zweite Ausführungsform der Erfindung illustrieren, Fig. 19 to 21 are longitudinal sections illustrating the wesentli chen portion of the manufacturing method of a second embodiment of the invention,

Fig. 22 einen vergrößerten Längsschnitt des Zustandes, in welchem die äußere Elektrode der zweiten Ausführungsform der Erfindung niedergeschlagen wird, und Fig. 22 is an enlarged longitudinal section of the state in which the outer electrode of the second embodiment of the invention is deposited, and

Fig. 23 einen Längsschnitt eines laminatförmigen Verschiebungstransducerelements der zweiten Ausführungs form der Erfindung. Fig. 23 is a longitudinal section of a laminate displacement transducer element of the second embodiment of the invention.

In den Fig. 7 bis 14 ist ein Herstellungsverfahren für die erste Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugszahlen belegt, wie sie in den Fig. 1 bis 6 verwendet wurden. Fig. 7 ist eine Ansicht eines wesentlichen Teils der dünnen Blätter 1 und 2 und der inneren Elektroden 3 und 4. Die Fig. 8, 9 und 14 zeigen perspektivische Ansichten des laminatartigen Blocks, und die Fig. 10 bis 13 geben Längsschnittansichten des Laminats im Herstellungsverfah ren wieder.In Figs. 7 to 14, a manufacturing method for the first embodiment of the invention is illustrated. The same parts are given the same reference numerals as were used in FIGS . 1 to 6. Fig. 7 is a view of an essential part of the thin sheets 1 and 2 and the internal electrodes 3 and 4. Figs. 8, 9 and 14 show perspective views of the laminate-type block, and FIGS. 10 to 13 are longitudinal sectional views of the laminate type in Herstellungsverfah ren again.

PVB (Polyvinylbutyral) als ein organisches Binde mittel, BPBG (butyl-phthalic-butyl-glycolate) als ein Plastiziermittel und Trichlorethylen als ein organisches Lösungsmittel werden dem Pulvergemenge für das elektro mechanische Transducermaterial beigemischt, das im wesentlichen aus Pb(Zr, Ti)O₃-Pb(Mg, Nb)O₃ besteht, um eine Aufschlämmung zu bilden. Die so gebildete Auf schlämmung wird auf einen Mylarfilm (Polyethylenglycol terephthalat-Film) mit einer Rakel aufgebracht, um ein Blatt mit einer Dicke von 100 µm zu formen. Das resul tierende Blatt wird anschließend von dem Mylarfilm getrennt. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird eine Paste bestehend aus Silber-Palladium oder Platin auf eine Seite des dünnen Blattes 1 aufgedruckt, um innere Elektroden 3 und 4 zu erhalten. In Fig. 7 ist die innere Elektrode 3 entlang der linken Kante des dünnen Blattes 1 weggelassen, während entlang der rech ten Kante des dünnen Blattes 2 die innere Elektrode 4 weggelassen ist.PVB (polyvinyl butyral) as an organic binder, BPBG (butyl-phthalic-butyl-glycolate) as a plasticizer and trichlorethylene as an organic solvent are added to the powder mixture for the electro-mechanical transducer material, which essentially consists of Pb (Zr, Ti) O ₃ -Pb (Mg, Nb) O ₃ to form a slurry. The slurry thus formed is applied to a mylar film (polyethylene glycol terephthalate film) with a doctor blade to form a sheet having a thickness of 100 µm. The resulting sheet is then separated from the mylar film. As shown in Fig. 7, a paste consisting of silver palladium or platinum is printed on one side of the thin sheet 1 to obtain inner electrodes 3 and 4 . In Fig. 7, the inner electrode 3 along the left edge of the thin sheet 1 is omitted, while along the right edge of the thin sheet 2, the inner electrode 4 is omitted.

Mehrere Dutzend dünner Blätter 1 und 2, wie sie in Fig. 7 gezeigt sind, werden alternierend aufeinander laminiert und bei erhöhten Temperaturen unter Druck miteinander verbunden, einer Behandlung zum Entfernen des Bindemittels ausgesetzt, bei Temperaturen zwischen 1100 bis 1250°C für 1 bis 5 h gesintert, um einen Laminatblock zu präparieren, an dessen beiden Endflächen die inneren Elektroden 3 und 4 alternierend vorspringen, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Äußere Behelfselektroden 13 und 14 sind an den beiden Endflächen des Laminat blocks vorgesehen. Nachdem die oberen und unteren Flä chen, an denen die äußeren Behelfselektroden 13 und 14 und die inneren Elektroden 3 und 4 nicht vorspringen, maskiert sind, wird der Laminatblock der Ätzbehandlung ausgesetzt, um zu erreichen, daß die Seitenkanten der inneren Elektroden 3 und 4 vorstehen, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Dies geschieht in der Weise, daß die Seitenkanten der inneren Elektroden 3 und 4 durch das Ätzen der Seitenkanten der dünnen Blätter 1 und 2 um 10 µm vorstehen, indem der Laminatblock für 60 min in eine 10%ige Salzsäurelösung bei 50°C eingetaucht wird.Several dozen thin sheets 1 and 2 , as shown in Fig. 7, are alternately laminated together and bonded together at elevated temperatures under pressure, subjected to a binder removal treatment, at temperatures between 1100 to 1250 ° C for 1 to 5 h sintered to prepare a laminate block, on the both end surfaces of which the inner electrodes 3 and 4 alternately protrude, as shown in FIG. 2. External auxiliary electrodes 13 and 14 are provided on the two end faces of the laminate block. After the upper and lower surfaces, on which the auxiliary temporary electrodes 13 and 14 and the inner electrodes 3 and 4 do not protrude, are masked, the laminate block is subjected to the etching treatment to make the side edges of the inner electrodes 3 and 4 protrude as shown in FIG. 8. This is done in such a way that the side edges of the inner electrodes 3 and 4 protrude by 10 μm by etching the side edges of the thin sheets 1 and 2 by immersing the laminate block in a 10% strength hydrochloric acid solution at 50 ° C. for 60 minutes.

Nach der voranstehend beschriebenen Ätzbehandlung wird jede der Seitenflächen des Laminatblocks, die der Ätzbehandlung ausgesetzt war, mit einem Maskierungs mittel maskiert, um die gegenüberliegenden Flächen einem Galvanisiervorgang auszusetzen. Der Laminatblock und die nicht gezeigte Galvanisierelektrode aus Nickel werden in eine Galvanisierlösung von 300 g Nickelsulphat, 45 g Nickelchlorid und 45 g Borsäure in 1 l reinem Wasser eingetaucht und eine Gleichspannung an die äußere Behelfselektrode 13, gezeigt in Fig. 9, als die Kathode und die Galvanisierelektrode, die nicht gezeigt ist, als Anode mit einer Stromdichte von 40 A/dm² für 20 min angelegt. Als Ergebnis hiervon werden streifenförmige Metallniederschläge 5 mit einer Höhe von 50 µm und einer Dicke von 40 µm an den Seitenkanten der inneren Elektroden 3 niederge schlagen, wie dies beispielsweise in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist. Als nächstes werden streifenförmige Metallniederschläge auf den Seitenflächen, die mit einem Mittel ähnlich dem voranstehend beschriebenen maskiert wurden, niedergeschlagen. Das heißt, streifen förmige Metallniederschläge ähnlich den streifenför migen Metallniederschlägen 5 werden auch auf den Seiten kanten der inneren Elektroden 4 auf der anderen Seiten fläche, d. h. der Rückseite des Laminatblocks, der in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist, niedergeschlagen. Die andere Seite bzw. Rückseite als solche ist in Fig. 9 verdeckt.After the etching treatment described above, each of the side surfaces of the laminate block that has been subjected to the etching treatment is masked with a masking agent to expose the opposite surfaces to an electroplating process. The laminate block and the nickel plating electrode, not shown, are immersed in a plating solution of 300 g of nickel sulfate, 45 g of nickel chloride and 45 g of boric acid in 1 liter of pure water and a direct voltage to the auxiliary auxiliary electrode 13 shown in FIG. 9 as the cathode and the electroplating electrode, which is not shown, is applied as an anode with a current density of 40 A / dm ² for 20 min. As a result, strip-shaped metal deposits 5 with a height of 50 μm and a thickness of 40 μm are knocked down on the side edges of the inner electrodes 3 , as is shown, for example, in FIGS. 9 and 10. Next, strip-shaped metal deposits are deposited on the side faces which have been masked with an agent similar to that described above. That is, stripe-shaped metal deposits similar to the streifenför-shaped metal deposits 5 are also on the side edges of the inner electrodes 4 on the other side surface, ie the back of the laminate block, which is shown in FIGS . 9 and 10, deposited. The other side or back as such is hidden in FIG. 9.

Im nächsten Schritt wird eine Isolationsschicht 7 auf den Seitenflächen des Laminatblocks ausgebildet, auf denen die streifenförmigen Metallniederschläge 5 niedergeschlagen sind, indem eine Paste aus einem Iso lationsmaterial, wie beispielsweise Glaspulver, auf die Seitenflächen aufgebracht und die aufgetragene Paste, wie in Fig. 11 gezeigt, gebrannt wird. Das gleiche ge schieht mit den anderen gegenüberliegenden Seitenflä chen des Laminatblocks. Die streifenförmigen Metall niederschläge 5 werden teilweise durch Läppen der Oberfläche der Isolationsschicht 7, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist, freigelegt. Das gleiche geschieht mit den anderen gegenüberliegenden Seitenflächen. Der Laminat block wird anschließend in eine 10%ige Nickelchlorid lösung eingetaucht und einer elektrolytischen Ätz behandlung durch Anlegen einer Gleichspannung über die äußeren Behelfselektroden 13 und 14, die in Fig. 9 gezeigt sind, als die Anode und die Galvanisierelek trode aus Nickel als Kathode mit einer Stromdichte von 40 A/dm² für 30 min. unterzogen. Mit dieser elektro lytischen Ätzbehandlung bleiben nur Legierungsschich ten 5a, bei denen es sich um eine Legierung aus dem Material der inneren Elektrode und Nickel handelt und die die streifenförmigen Metallniederschläge bilden, ungeätzt, und es werden die Nickelschichten 5b, welche rund um die Legierungsschichten 5a niedergeschlagen sind, entfernt, wie dies aus Fig. 13 zu ersehen ist. Das gleiche geschieht mit den anderen gegenüberliegen den Seitenflächen.In the next step, an insulation layer 7 is formed on the side surfaces of the laminate block, on which the strip-shaped metal deposits 5 are deposited, by applying a paste made of an insulating material, such as glass powder, to the side surfaces and the applied paste, as shown in FIG. 11 is burned. The same thing happens with the other opposite side surfaces of the laminate block. The strip-shaped metal deposits 5 are partially exposed by lapping the surface of the insulation layer 7 , as shown in Fig. 12. The same happens with the other opposite side surfaces. The laminate block is then immersed in a 10% nickel chloride solution and subjected to an electrolytic etching treatment by applying a DC voltage across the auxiliary auxiliary electrodes 13 and 14 shown in FIG. 9 as the anode and the electroplating electrode made of nickel as the cathode a current density of 40 A / dm ² for 30 min. subjected. With this electro-lytic etching treatment, only alloy layers 5 a, which are an alloy of the material of the inner electrode and nickel and which form the strip-shaped metal deposits, remain unetched, and there are the nickel layers 5 b, which surround the alloy layers 5 a are removed, as can be seen from Fig. 13. The same happens with the other opposite side surfaces.

Der so erhaltene Laminatblock wird entlang der in Fig. 14 gestrichelt eingezeichneten Linien in eine Anzahl von Einzelelementen zerschnitten. Durch Befesti gung äußerer Elektroden an dem Einzelelement wird das gewünschte laminatartige Verschiebungstransducerelement erhalten. Fig. 15 zeigt einen Längsschnitt eines voll ständigen laminatförmigen Verschiebungstransducerele ments. Gleiche Teile wie in den Fig. 7 bis 14 sind mit den gleichen dort verwendeten Bezugszahlen belegt. Durch Aufbringen einer Paste bestehend aus einem elektrisch leitenden Material auf die Seitenflächen des Laminats und Brennen der aufgetragenen Paste werden die äußeren Elektroden 9 und 10 dicht mit den streifenförmigen Me tallniederschlägen bestehend aus den Legierungsschich ten 5a in einer Weise verbunden, daß sie die Legierungs schichten 5a umhüllen und sie mit den korrespondie renden inneren Elektroden 3 und 4, wie noch nachstehend beschrieben werden wird, verbinden.The laminate block obtained in this way is cut into a number of individual elements along the lines drawn in dashed lines in FIG. 14. The desired laminate-type displacement transducer element is obtained by attaching external electrodes to the individual element. Fig. 15 shows a longitudinal section of a full laminate displacement transducer element. The same parts as in FIGS . 7 to 14 are assigned the same reference numbers used there. By applying a paste consisting of an electrically conductive material on the side surfaces of the laminate and firing the applied paste, the outer electrodes 9 and 10 are tightly connected to the strip-shaped metal deposits consisting of the alloy layers 5 a in such a way that they layer the alloy 5 a envelop and connect them with the corresponding internal electrodes 3 and 4 , as will be described below, connect.

In den Fig. 16 und 17 sind vergrößerte Längsschnit te eines Bereichs nahe den streifenförmigen Metall niederschlägen 5 dargestellt. Gleiche Teile sind durch gleiche Bezugszahlen wie in den Fig. 7 bis 15 bezeichnet. In Fig. 16 ist der streifenförmige Metallniederschlag 5 durch Galvanisieren fest mit der Umgebungsfläche des vorspringenden Teils 3a der inneren Elektrode 3 (siehe Fig. 10) verbunden. Wird eine Isolationsschicht 7 auf den streifenförmigen Metallniederschlägen 5, wie in Fig. 11 gezeigt, ausgebildet, so formt der vorspringende Teil 3a eine Legierungsschicht 5a und dehnt sich zu einer torpedo- oder pilzartigen Gestalt aus, die dicker als die Dicke der inneren Elektrode 3 im Querschnitt während des Brennvorgangs ist, wie dies aus Fig. 17 ersichtlich ist. Die Bezugszahl 5b in der Figur be zeichnet eine Nickelschicht, die eine äußere Hülle der Legierungsschicht 5a bildet.In Figs. 16 and 17 are enlarged Längsschnit te of an area near the strip-shaped metal precipitates 5 shown. The same parts are denoted by the same reference numerals as in FIGS . 7 to 15. In FIG. 16, the strip-shaped metal deposit 5 is firmly connected to the surrounding surface of the projecting part 3 a of the inner electrode 3 (see FIG. 10) by electroplating. If an insulation layer 7 is formed on the strip-shaped metal deposits 5 , as shown in FIG. 11, the projecting part 3 a forms an alloy layer 5 a and expands to a torpedo or mushroom-like shape which is thicker than the thickness of the inner electrode 3 is in cross section during the firing process, as can be seen from FIG. 17. The reference number 5 b in the figure indicates a nickel layer that forms an outer shell of the alloy layer 5 a.

Nachdem die streifenförmigen Metallniederschläge 5 in der voranstehend beschriebenen Weise ausgeformt sind, wird die eine äußere Hülle bildende Nickelschicht 5b durch elektrolytisches Ätzen entfernt, siehe Fig. 13, und die Legierungsschicht 5a bleibt zurück, die durch metallisches Nickel kaum zu oxidieren ist. Wenn eine äußere, nicht gezeigte Elektrode rings um die Legierungsschicht 5a geformt wird, besitzt die äußere Elektrode einen guten bzw. hohen Widerstand gegenüber einem Zubruche gehen oder einer Trennung durch eine äußere Kraft, infolge des sogenannten Verankerungseffekts, zusätzlich zu der vergrößerten Kontaktfläche zwischen der Legierung und der Elektrode. Fig. 18 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt des Zustandes, in welchem die äußere Elek trode 9 niedergeschlagen bzw. ausgeformt ist. Da die Legierungsschicht 5a ausgezeichnete Eigenschaften gegen Oxidation besitzt, können sich unerwünschte Oxidschich ten auf der Legierungsschicht 5a kaum ausbilden, selbst dann nicht, wenn das Brennen der äußeren Elektrode in normaler Atmosphäre ausgeführt wird. Jedoch ist es empfehlens wert, das Brennen der äußeren Elektrode 9 in einer nicht oxidierenden Atmosphäre wie beispielsweise in einer Argon- oder Stickstoffatmosphäre auszutragen. After the strip-shaped metal deposits are formed in the manner described above 5, the nickel layer 5 an outer shell forming b by electrolytic etching away, see Fig. 13, and the alloy layer 5 a is left, which is hard to be oxidized to metallic nickel. If an outer, not shown electrode is formed around the alloy layer 5 a, the outer electrode has a good or high resistance to breakage or separation by an external force, due to the so-called anchoring effect, in addition to the increased contact area between the Alloy and the electrode. Fig. 18 shows an enlarged longitudinal section of the state in which the outer electrode 9 is deposited or formed. Since the alloy layer 5 a has excellent properties against oxidation, undesirable oxide layers can hardly form on the alloy layer 5 a, even if the outer electrode is fired in a normal atmosphere. However, it is advisable to carry out the burning of the outer electrode 9 in a non-oxidizing atmosphere such as, for example, in an argon or nitrogen atmosphere.

Fig. 19 bis 21 zeigen Längsschnitte, die einen Schritt eines Herstellungsverfahrens für eine zweite Ausführungsform der Erfindung illustrieren. Gleiche Teile werden mit den gleichen Referenzzahlen wie in den Fig. 10 bis 13 belegt. In Fig. 19 ist ein Zustand dargestellt, in dem ein Teil des anderen Komponentenmaterials zwischen den streifenförmigen Metallniederschlägen 5 entfernt ist. Dies geschieht in der Weise, daß nach der Ausformung der streifenförmigen Metallniederschläge 5 in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist, Nuten 7a durch Granulatstrahlen ausgebildet werden. Indem ein Strom aus abrasivem Pulver wie beispielsweise Aluminiumpulver, Siliciumcarbid, Siliciumdioxid oder dergleichen auf die Oberfläche des Laminats aufgeblasen wird, kommt es zu einem selektiven Entfernen der inneren Elektroden 4 und der Seitenkanten der dünnen Blätter 1 und 2 rings um die inneren Elektro den 4, auf denen keine streifenförmigen Metallnieder schläge 5 ausgeformt sind, so daß letztendlich die Nuten 7a ausgebildet werden. Durch einen Strahlvorgang mit abrasivem Pulver aus 400-Aluminium 10 s lang, werden Nuten 7a von ungefähr 20µm Tiefe ausgebildet. Die Methode zur Ausbildung der Nuten 7a ist nicht auf das Granulatstrahlen beschränkt, vielmehr können die Nuten 7a auch durch andere Verfahren geformt werden. Fig. 19 to 21 show longitudinal sections illustrating a step of a manufacturing method for a second embodiment of the invention. The same parts are assigned the same reference numbers as in FIGS. 10 to 13. FIG. 19 shows a state in which a part of the other component material between the strip-shaped metal deposits 5 has been removed. This is done in a manner that will be formed in the same manner as in the first embodiment, as shown in Fig. 10, the grooves 7 by a grit-blasting after forming the strip-like metal deposits. 5 By blowing a stream of abrasive powder such as aluminum powder, silicon carbide, silicon dioxide or the like onto the surface of the laminate, there is a selective removal of the inner electrodes 4 and the side edges of the thin sheets 1 and 2 around the inner electrodes 4 , on which no strip-shaped metal strikes 5 are formed, so that ultimately the grooves 7 a are formed. By blasting with abrasive powder made of 400 aluminum for 10 s, grooves 7 a of approximately 20 μm depth are formed. The method for forming the grooves 7 a is not limited to the granular blasting, rather the grooves 7 a can also be formed by other methods.

Als nächstes wird eine Isolationsschicht 7, wie in Fig. 20 gezeigt, ausgebildet, und die streifenförmigen Metallniederschläge 5 werden teilweise durch Läppen der Oberfläche der Isolationsschicht 7 freigelegt, wie aus Fig. 21 zu ersehen ist. Das gleiche gilt für die an deren sich gegenüberliegenden Oberflächen. Das laminat förmige Verschiebungstransducerelement, das in Fig. 23 dargestellt ist, kann eventuell auch durch die Verfah rensschritte ähnlich denjenigen, die in den Fig. 13 bis 15 gezeigt sind, erhalten werden. In dem laminatförmigen Verschiebungstransducerelement, das so ausgebildet wird, kann die dielektrische Stärke verbessert werden, da der Abstand zwischen der Anode 7a, die sich zwischen den streifenförmigen Metallniederschlägen 5 befindet und den inneren Elektroden 4, die eine unterschiedliche Polarität gegenüber derjenigen der streifenförmigen Metallniederschläge 5 aufweisen (Zwischen- oder Kriech distanz, entsprechend dem Abstand w in den Fig. 5 und 6) wesentlich erhöht werden kann und ebenso die Dicke der Isolationsschicht vergrößert werden kann, wie dies aus den Fig. 19 bis 21 ersichtlich ist.Next, an insulation layer 7 is formed , as shown in FIG. 20, and the strip-shaped metal deposits 5 are partially exposed by lapping the surface of the insulation layer 7 , as can be seen from FIG. 21. The same applies to those on their opposite surfaces. The laminate displacement transducer element shown in Fig. 23 may also be obtained by the process steps similar to those shown in Figs. 13 to 15. In the laminate displacement transducer element thus formed, the dielectric strength can be improved because the distance between the anode 7 a, which is located between the strip-shaped metal deposits 5 and the inner electrodes 4 , which have a different polarity than that of the strip-shaped metal deposits 5 have (intermediate or creep distance, corresponding to the distance w in FIGS . 5 and 6) can be increased significantly and the thickness of the insulation layer can also be increased, as can be seen from FIGS. 19 to 21.

Fig. 22 zeigt einen vergrößerten Längsschnitt, der den Zustand wiedergibt, in welchem die äußere Elek trode niedergeschlagen wird, entsprechend der Fig. 18. Wie aus Fig. 22 offensichtlich ist, wird die äußere Elektrode 9 in einer Weise niedergeschlagen, daß sie die Legierungsschicht 5a, die den streifenförmigen Metallniederschlag 5 bildet, umschließt. Des weiteren wird die Dicke der Isolationsschicht 7 infolge der Aus bildung der Nut 7a erhöht, woraus eine vergrößerte Zwischen- oder Kriechdistanz zwischen den inneren Elek troden 3 und 4 resultiert. Fig. 22 is an enlarged longitudinal section showing the state in which the outer electrode is deposited, corresponding to Fig. 18. As is apparent from Fig. 22, the outer electrode 9 is deposited in such a way that it the alloy layer 5 a, which forms the strip-shaped metal deposit 5 , encloses. Furthermore, the thickness of the insulating layer 7 is increased due to the formation of the groove 7 a, which results in an increased intermediate or creeping distance between the inner electrodes 3 and 4 .

In den Fig. 19 bis 21 werden die Nuten 7a, die einen kreisbogenförmigen Querschnitt haben, zwischen den streifenförmigen Metallniederschlägen 5 und 5 aus gebildet und zumindest teilweise wird der vorspringende Teil der inneren Elektrode 4 entfernt, indem die Ge schwindigkeit des Granulatstrahlens geregelt wird.In Figs. 19 to 21, the grooves 7 are a having a circular arc-shaped cross section, formed between the strip-shaped metal precipitates 5 and 5, and at least partially the projecting part of the inner electrode 4 is removed by the Ge speed of the granular blasting is controlled.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß Nickel als Galvanisiermetall unter den Materialien, die die streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6 bilden können, zum Oxidieren neigt, wird die Nickelschicht erst, nachdem die streifenförmigen Metallniederschläge 5 ausgebildet und die Isolationsschichten 7 und 9 niedergeschlagen sind, durch eine elektrolytische Ätzbehandlung entfernt, um die elektri sche Verbindung zwischen den inneren Elektroden 3 und 4 und den äußeren Elektroden 9 und 10 sicherzustellen. In view of the fact that nickel tends to oxidize as the electroplating metal among the materials which can form the strip-shaped metal deposits 5 and 6 , the nickel layer is only formed after the strip-shaped metal deposits 5 are formed and the insulation layers 7 and 9 are deposited Removed electrolytic etching treatment to ensure the electrical connection between the inner electrodes 3 and 4 and the outer electrodes 9 and 10 .

Es wird angenommen, daß selbst dann, wenn ein Material, das zur Oxidation neigt, wie Nickel, auf den streifen förmigen Metallniederschlägen 5 und 6 verbleibt, die elektrische Verbindung zwischen den inneren Elektro den 3 und 4 und den äußeren Elektroden 9 und 10 sicher gestellt ist, wenn die Anordung so getroffen wird, daß die Oxidation des Materials während des Brennvorgangs zum Ausbilden der Isolationsschichten 7 und 8 und/oder der äußeren Schichten 9 und 10 verhindert wird.It is believed that even if a material that tends to oxidize, such as nickel, remains on the strip-shaped metal deposits 5 and 6 , the electrical connection between the inner electrodes 3 and 4 and the outer electrodes 9 and 10 is ensured is when the arrangement is made so as to prevent oxidation of the material during the firing process to form the insulation layers 7 and 8 and / or the outer layers 9 and 10 .

Die dritte Ausführungsform auf der Grundlage dieses Konzeptes wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 beschrieben. Obgleich der Herstellungsprozeß schon bei der Beschreibung des Standes der Technik be schrieben würde, gilt für die dritte Ausführungsform, daß die in Fig. 3 gezeigte Isolationsschicht 7 durch Brennen der Isolationspaste in einer Argonatmosphäre ausgeformt wird. Die in Fig. 4 dargestellte äußere Elektrode 9 würde gleichfalls durch Brennen der elektrisch leitenden Paste in einer Argonatmosphäre ausgebildet. Nach der Ausbildung der Isolationsschicht 7 und der äußeren Elektrode 9 würden die fraglichen Teile für einen Bruchtest abge schnitten. Der Bruchtest lieferte als Ergebnis, daß Oxid schichten auf der Oberfläche der streifenförmigen Metall niederschläge 5 nicht gefunden würden. Würden die Iso lationsschicht 7 und die äußere Elektrode 9 andererseits in einer Atmosphäre gemäß dem Stand der Technik ausge bildet, so würden auf der Oberfläche der streifenförmi gen Metallniederschläge 5 und 6, wie früher schon be schrieben würde, Oxidschichten gefunden.The third embodiment based on this concept will be described below with reference to Figs. 2-4. Although the manufacturing process would already be described in the description of the prior art, the third embodiment applies that the insulation layer 7 shown in FIG. 3 is formed by firing the insulation paste in an argon atmosphere. The outer electrode 9 shown in FIG. 4 would also be formed by firing the electrically conductive paste in an argon atmosphere. After the formation of the insulation layer 7 and the outer electrode 9 , the parts in question would be cut off for a break test. As a result, the fracture test showed that oxide layers on the surface of the strip-shaped metal precipitates 5 were not found. If the insulation layer 7 and the outer electrode 9, on the other hand, were formed in an atmosphere according to the prior art, then oxide layers would be found on the surface of the metal stripes 5 and 6 as previously described.

Die Eigenschaften von laminatförmigen Verschie bungstransducerelementen, die gemäß dem Stand der Tech nik hergestellt sind und diejenigen von Elementen, die gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren produziert wurden, sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengestellt. In der Tabelle geben die Nummern 1 bis 6 die Ausführungs formen dieser Erfindung wieder, Nr. 7 entspricht dem Aus führungsbeispiel nach dem Stand der Technik. In der Spalte, in der die Atmosphäre angeführt ist, sind die atmosphärischen Bedingungen angegeben, die bei der Ausbildung der Isolationsschichten 7 und 8 und der äußeren Elektroden 9 und 10 herrschten.The properties of laminate displacement transducer elements which are produced in accordance with the prior art and those of elements which have been produced in accordance with the method according to the invention are summarized in the table below. In the table, numbers 1 to 6 show the forms of execution of this invention, number 7 corresponds to the exemplary embodiment from the prior art. In the column in which the atmosphere is listed, the atmospheric conditions are given which prevailed when the insulation layers 7 and 8 and the outer electrodes 9 and 10 were formed .

Wie aus der voranstehenden Tabelle ersichtlich ist, zeigen die Testergebnisse der Ausführungsform nach dem Stand der Technik unter Nr. 7, daß die elektrostatische Kapazität und die Größe der Verschiebung bei sehr nied rigen Werten liegen, da Nickel auf den streifenförmigen Metallniederschlägen 5 verbleibt und während des Brenn vorgangs oxidiert und da einige innere Elektroden 3 und 4 nicht mit den äußeren Elektroden 9 und 10 ver bunden würden. Die Testergebnisse bei den erfindungs gemäßen Ausführungsbeispielen gemäß den Nr. 1 bis 4 zeigen, daß die Eigenschaftswerte extrem hoch waren, da das Nickel, anders als die Nickellegierungsschichten, die die streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6 bilden, entfernt würde. In der Argonatmosphäre wurden diese Eigenschaftswerte noch weiter verbessert. Bei den Ausführungsbeispielen gemäß den Nr. 5 und 6 ver blieb zwar Nickel auf den streifenförmigen Metall niederschlägen 5 und 6, jedoch waren die Eigenschafts werte verbessert, da verhindert wurde, daß Nickel wäh rend des Brennvorgangs der Isolationsschichten 7 und 8 und der äußeren Elektroden 9 und 10 in der Argon atmosphäre oxidierte. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Nr. 6 wurden die Isolationsschichten 7 und 8 in einer Luftatmosphäre gebrannt, die Eigenschaftswerte waren nur geringfügig schlechter als bei den Ausführungsbei spielen, bei denen sowohl die Isolationsschichten als auch die äußeren Elektroden jeweils in einer Argon atmosphäre gebrannt wurden. Das ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß die aus Nickel bestehenden strei fenförmigen Metallniederschläge 5 und 6 durch Läppen der Oberflächen der Isolationsschichten 7 und 8 teil weise freigelegt wurden und dabei ein Teil der Nickel oxidschicht, geformt zum Zeitpunkt der Ausbildung der Isolationsschichten 7 und 8, entfernt wurde.As can be seen from the table above, the test results of the prior art embodiment under No. 7 show that the electrostatic capacity and the amount of the shift are at very low values, since nickel remains on the strip-shaped metal deposits 5 and during the Burning process oxidized and since some inner electrodes 3 and 4 would not ver with the outer electrodes 9 and 10 connected. The test results in the inventive embodiments according to Nos. 1 to 4 show that the property values were extremely high since, unlike the nickel alloy layers which form the strip-shaped metal deposits 5 and 6 , the nickel would be removed. These property values were further improved in the argon atmosphere. In the exemplary embodiments according to Nos. 5 and 6, nickel remained on the strip-shaped metal deposits 5 and 6 , but the property values were improved since nickel was prevented during the burning process of the insulating layers 7 and 8 and the outer electrodes 9 and 10 oxidized in the argon atmosphere. In the embodiment according to No. 6, the insulation layers 7 and 8 were fired in an air atmosphere, the property values were only slightly worse than in the exemplary embodiments, in which both the insulation layers and the outer electrodes were each fired in an argon atmosphere. This is due to the fact that the strip-shaped metal precipitates 5 and 6 made of nickel were partially exposed by lapping the surfaces of the insulation layers 7 and 8 , and part of the nickel oxide layer, formed at the time of formation of the insulation layers 7 and 8 , was removed.

Die obige Ausführungsform wurde an Hand eines Beispiels beschrieben, bei dem als das Metallmaterial für die streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6 Nickel verwendet wurde. Das Metallmaterial jedoch ist nicht auf Nickel begrenzt, ebenso können Kupfer, Eisen, Chrom, Zinn oder andere metallische Materialien für die streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6 verwendet werden, solange sie elektrisch galvanisierbar sind, und eine Galvanisierlösung bilden, welche die dünnen Blätter 1 und 2 aus einem elektromechanischen Transducermaterial nicht angreift. Des weiteren wurde die Erfindung an einem Beispiel beschrieben, bei dem eine Säurelösung verwendet wird, um zu erreichen, daß die inneren Elek troden 3 und 4 vorspringen, jedoch kann ebenso Ionen ätzen oder jedes sonstige Verfahren eingesetzt werden, solange dieses selektiv die dünnen Blätter 1 und 2 aus einem elektromechanischen Transducermaterial ätzt. Ebenso wenig ist das Verfahren zum Entfernen eines gal vanisierenden Metalls rings um die streifenförmigen Metallniederschläge 5 und 6 auf elektrolytisches Ätzen beschränkt, ebenso kann nämlich chemisches Ätzen unter Verwendung einer Säurelösung, Ionenätzen oder ein sonstiges Verfahren eingesetzt werden.The above embodiment was described using an example in which 5 and 6 of nickel were used as the metal material for the strip-shaped metal deposits. However, the metal material is not limited to nickel, and copper, iron, chromium, tin, or other metallic materials can also be used for the strip-shaped metal deposits 5 and 6 as long as they are electrically galvanizable and form an electroplating solution which the thin sheets 1 and 2 from an electro-mechanical transducer material. Furthermore, the invention has been described using an example in which an acid solution is used to achieve that the inner electrodes protrude 3 and 4 , but ion etching or any other method can also be used as long as this selectively the thin sheets 1st and 2 etches from an electromechanical transducer material. Likewise, the method for removing a galvanizing metal around the strip-shaped metal deposits 5 and 6 is not limited to electrolytic etching, and chemical etching using an acid solution, ion etching or another method can also be used.

Mit der vorliegenden Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:With the present invention, the following Benefits achieved:

1) Since only the galvanized metal that tends to to be oxidized selectively by those mate rialien is removed, which the strip-shaped Metal precipitates form, with hardly any oxidizing alloy layer is left behind, can cause such adverse events as a incomplete electrical connection as a result of Oxidation of the electroplating metal and / or mecha breakage can be prevented.
2) Because bulged protrusions made of alloy layers thicker than the thickness of the inner electrodes can be formed, the binding surface increased with the outer electrodes, resulting in a ver leads to better bond strength.
3) The insulation effectiveness is improved because the Interfacial distance between the thin sheets and the Insulation layers or the creepage distance between the strip-shaped metal deposits and the inner electrodes that have a different polarity have increased significantly, as well the thickness of the insulation layers.

Claims

1. Laminate-shaped displacement transducer element formed from a number of alternately laminated thin sheets of an electro-mechanical transducer material and a number of inner electrodes made of an electrically conductive material, with outer connections made of an electrically conductive material, which are connected to the side edges of the alternating inner electrodes , characterized in that the side edges of the alternating inner electrodes ( 3 , 4 ) project from the side edges of the thin sheets ( 1 , 2 ) such that the projecting parts ( 5 a) have a cross-sectional torpedo or mushroom shape with a greater thickness than the thickness of the inner electrodes have that insulation layers ( 7 , 8 ) on and in the vicinity of the side edges of the other inner electrodes are present between the projecting parts, and that outer electrodes ( 9 , 10 ) all around the projecting parts and outside the isolate ion layers ( 7 , 8 ) are arranged.

2. A method for producing a laminate-shaped displacement transducer element by alternately laminating together a number of thin sheets of an electromechanical transducer material and a number of inner electrodes of an electrically conductive material, in which a laminate with two opposite side surfaces on which the sides edge of all inner electrodes are exposed and two mutually opposite electrodes are prepared, on which the side edges of the alternating inner electrodes lie unprotected, characterized in that auxiliary auxiliary electrodes ( 13 , 14 ) on the two mutually opposite side surfaces, on which the side edges of the alternating inner electrodes ( 3 , 4 ) are unprotected, are formed such that galvanized strip-shaped metal deposits ( 5 , 6 ) made of a galvanic metal are connected to each of the other inner electrodes on the sides surfaces on which the side edges of all inner electrodes with the outer auxiliary electrodes are exposed as a minus electrode are formed, that insulation layers ( 7 , 8 ) are formed on the side surfaces on which the strip-shaped metal deposits are present, that the strip-shaped metal deposits ( 5 , 6 ) that external electrodes ( 9 , 10 ) are formed for the electrical connection to the exposed strip-shaped metal deposits and that the insulation layers and / or external electrodes are formed in an oxide-free atmosphere.

3. A method for producing a laminate-shaped displacement transducer element by alternately laminating together a number of thin sheets of an electromechanical transducer material and a number of inner electrodes of an electrically conductive material, in which a laminate with two opposite side surfaces on which the sides edge of all inner electrodes are exposed and two mutually opposite electrodes are prepared, on which the side edges of the alternating inner electrodes lie unprotected, characterized in that auxiliary auxiliary electrodes ( 13 , 14 ) on the two mutually opposite side surfaces, on which the side edges of the alternating inner electrodes ( 3 , 4 ) are unprotected, are formed such that galvanized strip-shaped metal deposits ( 5 , 6 ) made of a galvanic metal are connected to each of the other inner electrodes on the sides surfaces on which the side edges of all inner electrodes with the outer auxiliary electrodes lie unprotected are formed as minus electrodes that insulation layers ( 7 , 8 ) are formed on the side surfaces on which the strip-shaped metal deposits are present, that the strip-shaped metal deposits ( 5 , 6 ) are exposed, that outer electrodes ( 9 , 10 ) are formed for the electrical connection with the exposed strip-shaped metal precipitates, that the side edges of the inner electrodes ( 3 , 4 ) are designed to protrude from the side edges of the thin sheets ( 1 , 2 ) and that alloy layers of a material from which the inner electrodes are made and a galvanic metal are exposed by removing the galvanic metal from unprotected parts of the strip-shaped metal deposits.

4. A method for producing a laminate displacement transducer element according to claim 3, characterized in that after the formation of the strip-shaped metal deposits ( 5 , 6 ) at least partially the projecting parts of the other inner electrodes ( 3 , 4 ) between the strip-shaped metal deposits ( 5 , 6 ) be removed.

5. A method for producing a laminate displacement transducer element according to claim 3 or 4, characterized in that the formation of the insulation layers ( 7 , 8 ) and / or the outer electrodes ( 9 , 10 ) takes place in an oxide-free atmosphere.