EP2462636A1 - Method for producing piezoelectric workpieces - Google Patents

Method for producing piezoelectric workpieces

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Publication number
EP2462636A1
EP2462636A1 EP10724517A EP10724517A EP2462636A1 EP 2462636 A1 EP2462636 A1 EP 2462636A1 EP 10724517 A EP10724517 A EP 10724517A EP 10724517 A EP10724517 A EP 10724517A EP 2462636 A1 EP2462636 A1 EP 2462636A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sub
block
workpieces
piezoelectric
blocks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10724517A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Cromme
Karlheinz Fuchs
Bernhard Krapp
Jan Benes
Stefan Schneider
Helmut Sommariva
Alexander Klonczynski
Berthold Ficker
Alfred Linz
Thomas Merbecks
Robert Koellein
Hartwig Herrmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2462636A1 publication Critical patent/EP2462636A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H10N30/053—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by integrally sintering piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • H10N30/085—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining
    • H10N30/088—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by machining by cutting or dicing

Definitions

  • the invention relates to a method for the production of piezoelectric workpieces, in particular piezoelectric actuators and a system for carrying out such a method.
  • the ceramic green sheet is first printed with internal electrode material and then stacked into a block and pressed, that is laminated. After this process step, there is a monolithic block in which the green sheets are no longer different from each other. During further processing, the block is then separated into individual green actuators. These individual, green actuators are then debinded and sintered and processed in the subsequent manufacturing step by the grinding process.
  • the manufacturing step grinding realizes the production of the so-called isolation zones of the actuator. These isolation zones are clearly specified in the actuator drawing.
  • the manufacturability of the isolation zone is primarily influenced by the sintering process, which primarily determines the final geometry after sintering by the thermal process. At certain points in Hubfanherdofen the sintering process causes an impermissible distortion of the actuator, which prevents reliable production of the isolation zone in the subsequent grinding process.
  • the method according to the invention with the features of claim 1 and the inventive system with the features of claim 14 have the advantage that a improved production of piezoelectric materials is possible. Specifically, there is the advantage of reducing scrap in the manufacture of piezoelectric workpieces.
  • the amount of bending of the manufactured piezoelectric workpieces can be significantly reduced.
  • the individual piezoelectric workpieces separated by a dicing method step to require no further post-processing, so that a grinding process or the like for straightening the piezoelectric workpieces can be dispensed with.
  • At least one sub-block mxn (m by n) has undivided piezoelectric workpieces arranged in m rows and n columns of the sub-block, and that n is not smaller than 2.
  • m is equal to 1 and that the sub-block lxn has undivided piezoelectric workpieces.
  • a Riegeiförmiger sub-block can be formed, wherein the width of the bolt corresponds exactly to a single green piezoelectric workpiece.
  • the block M has columns on piezoelectric workpieces and that the block is divided into sub-blocks, each having at least one row of piezoelectric workpieces.
  • the length of the latch corresponds to the length of the original block, thereby facilitating the separation of the block into sub-blocks.
  • the block has m columns of piezoelectric workpieces and that the block is divided into sub-blocks, each having at least one row of piezoelectric workpieces and that each sub-block has exactly two rows of piezoelectric workpieces. Due to the longer bar shape with a width of two individual parts and the associated wider footprint the positive effect on the curvature in the bolt longitudinal direction can also be exploited in the transverse direction transverse. Specifically, a torsion bending or other bending can be prevented. In particular, occurring in a large length of the bolt strong sintering shrinkage in bolt longitudinal direction, which leads by friction effects on the sintered substrate to deformations, in particular in the region of the bolt ends, be reduced in their effect on a bending of the bolt.
  • channels are provided between the rows and / or the columns of the undivided piezoelectric workpieces of the sub-block.
  • the channels are designed as through-holes and / or that the channels are formed at least approximately perpendicular to a longitudinal direction of the undivided piezoelectric workpieces of the sub-block.
  • recesses are provided on at least one outer side of the sub-block between the rows and / or the columns of the undivided piezoelectric workpieces. In this case, it is particularly advantageous that the on the outside of the partial blocks provided recesses in a longitudinal direction of the undivided piezoelectric workpieces of the sub-block.
  • the loss of mass occurring during sintering is an important quality criterion for the piezoelectric workpieces, in particular the actuators.
  • the material homogeneity within the actuators depending on the longitudinal and transverse directions of the sub-block and in Dependence of the position of the actuator in the sub-block deteriorated.
  • actuators have a higher lead oxide evaporation rate at the edge of the sub-block during sintering than actuators that are located in the middle of the sub-block.
  • the sub-block has an unfavorable curvature in the edge region due to the higher evaporation rate of lead oxide after the sintering process, whereby a post-processing is required and possibly a Committee occurs.
  • debinder and sintered profiles for sintering of the sub-block are to be adapted, since the binder mass and sintering rates are preferably lowered due to the higher mass of the sub-block compared to isolated piezoelectric workpieces. This will require longer process times.
  • an influence on the sintering process can advantageously be taken by the channels and / or depressions.
  • the debindered and sintered sub-blocks are divided into individual piezoelectric workpieces.
  • the dividing the debindered and sintered sub-blocks is carried out in isolated piezoelectric workpieces by at least one dicing separation process.
  • FIG. 1 shows a configured as a bolt sub-block of piezoelectric workpieces for explaining a method according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows the partial block shown in FIG. 1 from the viewing direction designated by II in accordance with a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a film for producing a block of piezoelectric workpieces to explain a method according to the invention according to a third embodiment
  • FIG. 4 shows a partial block with piezoelectric workpieces for explaining a method according to a fourth embodiment
  • Fig. 5 shows a further sub-block for explaining a method according to a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a schematically illustrated process flow for carrying out a method according to an exemplary embodiment of the invention.
  • Fig. 1 shows a partial block 1, which serves together with other sub-blocks for the production of piezoelectric workpieces 2, according to a first embodiment of a method for producing piezoelectric workpieces 2.
  • the sub-block 1 piezoelectric workpieces 2A to 2 E on.
  • the sub-block 1 is designed here as a bolt.
  • the sub-block 1 may have mxn undivided piezoelectric workpieces 2, which are arranged in m rows and n columns of the sub-block 1.
  • a lamination of a block of a plurality of piezoelectric layers and a plurality of electrode layers arranged between the piezoelectric layers takes place first.
  • a block is divided into sub-block 1 and into further sub-blocks which correspond to sub-block 1. This division takes place in the green state of the block.
  • the sub-block 1 is then subjected to a debinding and sintering process. In this case, there is the advantage that the scattering of properties of the piezoelectric workpieces 2 is reduced.
  • the variations in the characteristics of stroke and large-signal capacitance can be significantly reduced, which is particularly advantageous for the use of the piezoelectric workpieces 2 as injectors for fuel injection valves.
  • the division of the debindered and sintered sub-block 1 into the individual piezoelectric workpieces 2 takes place by means of a separation process, for example by means of dicing. This allows the separation of the sub-block 1 in the piezoelectric workpieces 2 in the hard, sintered state.
  • a combined debindering and sintering continuous furnace with subsequent dicing separating station for carrying out the dicing separation process can advantageously be used instead of different batch debinding and sintering furnaces.
  • the use of personnel can be further reduced because the treatment of the blocks can be carried out fully automated up to the finished ground piezoelectric workpiece 2.
  • the sub-block 1 has a plurality of channels 3, which are provided between the undivided piezoelectric workpieces 2.
  • the channels 3A, 3B are provided between the workpieces 2A, 2B, and the channels 3C, 3D are provided between the workpieces 2G, 2H.
  • the channels extend from an end face 4 of the sub-block 1 to an end face 5 of the sub-block 1, which faces away from the end face 4, in a longitudinal direction 6 of the piezoelectric workpieces 2.
  • the channels 3 are designed as through-holes 3.
  • the channels 3 are formed perpendicular to the longitudinal direction 6 of the undivided piezoelectric workpieces 2 of the sub-block 1.
  • the terminal workpieces 2A, 21 on three outer surfaces, with which These adjoin the surrounding atmosphere.
  • An evaporation rate of process-relevant substances, in particular lead oxide, during the sintering process is therefore increased in relation to the piezoelectric workpieces 2 A, 2 E.
  • the remaining workpieces 2 B to 2 H adjoin only on two outer surfaces of the surrounding furnace atmosphere.
  • the evaporation rate with respect to the piezoelectric workpieces 2B to 2H is reduced.
  • a balance is created by the channels 3.
  • the evaporation of lead oxide is increased by the channels 3 and thus achieved a homogenization of the evaporation rate over the sub-block 1.
  • a curvature of the sub-block 1 in the edge region which can occur in the event of uneven evaporation, can be prevented or at least reduced.
  • the quality of the sintered piezoelectric workpieces 2 can be improved and a scrap rate can be further reduced.
  • the free surface is increased.
  • an evaporation between the undivided workpieces 2A to 21 is achieved in an advantageous manner.
  • the evaporation of lead oxide takes place uniformly in a longitudinal direction 7 and a transverse direction 8 of the sub-block 1.
  • conditions can be created that corresponds to a single sintering with separate workpieces 2.
  • the associated homogeneous loss of mass increases the quality, while a bending of the workpieces 2 at the edge of the sub-block 1 is prevented.
  • the proportion of a problematic secondary phase in the ceramic material of the workpieces 2 also decreases.
  • the proportion of workpieces 2 which have a mass loss of less than 0.85% and thus are rejected can be reduced and the yield of the product can be increased .
  • an existing procedure for the binder removal and sintering process can be maintained in an advantageous manner, since this does not have to be adapted to the larger mass of the partial block 1.
  • the process duration can be maintained and thus be relatively short.
  • it can be achieved via the channels 3 in an advantageous manner that the furnace atmosphere also within the sub-block 1 has an attack surface on the workpieces 2.
  • the course of the channels 3 can also take place in a different direction than in the transverse direction 8.
  • the channels 3 can also extend in the longitudinal direction 6 between the workpieces 2.
  • a combined configuration of channels 3 in both the longitudinal direction 6 and in the transverse direction 8 is possible.
  • the Design of the channels 3 can be done for example by drilling or water jet cutting.
  • the channels 3 can be introduced into the sub-block 1. It is also possible that the channels 3 are formed before the division of the original block in the sub-blocks 1.
  • FIG. 2 shows the partial block 1 shown in FIG. 1 from the viewing direction indicated by II when carrying out a method according to a second exemplary embodiment.
  • two recesses 11, 11 ' are provided on an outer side 10 of the sub-block 1 between the piezoelectric workpieces.
  • a recess 11 or 11 ' is provided between each two adjacent workpieces 2, wherein for simplicity of illustration only the depressions 11, 11' are marked.
  • a recess 12, 12 ' is provided, wherein only the recesses 12, 12' are marked.
  • the recesses 11, 11 ', 12, 12' are formed in the green state of the sub-block 1.
  • the recesses 11 ', 12' are located between the workpieces 2G, 2H.
  • a taper 13 in the form of a web 13 between the piezoelectric workpieces 2 G, 2 H is formed in the sub-block 1.
  • the surface of the sub-block 1 on the outer sides 10, 11 can be increased, so that an evaporation rate with respect to the workpieces 2 is increased and homogenized.
  • a curvature or bending of the sub-block 1 is prevented in the sintered state, or at least reduced.
  • the essential properties of the workpieces 2 are homogenized, so that a reject rate is reduced.
  • Fig. 3 shows a green sheet 15, which is printed with a plurality of inner electrode layers 16, 22.
  • the inner electrode layers 22A to 221 serve for the piezoelectric workpieces 2A to 21.
  • a plurality of such green sheets 15 are stacked on each other.
  • the green sheet 15 has a binder, which is selectively weakened chemically or thermally at defined locations.
  • a weakening of the lines 23, 23 'shown interrupted with only the lines 23, 23' shown interrupted are marked.
  • the chemical or thermal weakening takes place in such a way that decomposes at these points 23, 23 'when debinding the binder. In the area of the interrupted lines 23, 23 'there is then a high, open porosity.
  • a particularly advantageous method step for applying substances to form such Ausbrennkanäle can be done in a print or Jette technology. In such a print or jet technology, the substances which promote decomposition at low temperatures may be sprayed onto the green sheet 15.
  • Print or jet technology is a technology used in inkjet printers to spray ink onto paper for printing on paper.
  • an optionally reduced during sintering in sub-blocks 1 and inhomogeneous mass loss can be prevented or at least reduced and a homogeneous lead oxide evaporation rate can be achieved.
  • Fig. 4 shows a partial block 1, which is separated from a block 25, according to a fourth embodiment of the invention.
  • a sub-block 1 has 8 m rows in the transverse direction and n columns in the longitudinal direction.
  • the number m of the rows in the transverse direction 8 of the sub-block 1 is not less than 2, that is, the number m of the rows is greater than or equal to 2.
  • the number n of the columns in the longitudinal direction 7 is not less than 2, that is Number n of the columns is greater than or equal to 2.
  • the sub-block 1 is divided by suitable hard-machining steps, preferably by dicing.
  • the cutting can also be done by a water jet cutting method, laser beam cutting method, belt grinding, milling or similar methods.
  • Fig. 5 shows the partial block 1 shown in Fig. 4 according to a fifth embodiment.
  • the block 25 shown in FIG. 4 is in this case also subdivided in the longitudinal direction 7 so that sub-blocks 1 of 2 ⁇ 2 undivided piezoelectric workpieces 2 result in the green state.
  • This embodiment is an example of a sub-block 1 in which the number m of rows is equal to the number n of columns.
  • the evaporation rate for each workpiece 2 is the same.
  • the total footprint of the sub-block 1 is significantly larger than that of a single piezoelectric workpiece 2. This can prevent curvatures of the sintered piezoelectric workpieces 2.
  • FIG. 6 shows a schematically illustrated process flow for carrying out a method according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the process flow with steps 30 to 40 is shown.
  • the process is carried out starting from step 30 and is shown up to steps 37, 38, 39 and 40.
  • further steps, not shown, may be provided which are executed before step 30, after steps 37 to 40 and / or as intermediate steps.
  • steps 30 to 40 The following keywords are assigned to steps 30 to 40: the step 30 "block construction";
  • step 32 debinding and sintering / continuous furnace
  • Steps 33 to 36 each "dicing separation process"
  • Steps 37 to 40 each "loops and the like".
  • a block structure is formed by superimposed films.
  • the block construction can be done in any size.
  • a lamination of a block 25 is made of a plurality of piezoelectric layers and a plurality of electrode layers arranged between the piezoelectric layers.
  • a block 25 is formed, as shown for example in FIG. 4 or FIG. 5.
  • the block 25 is divided into sub-blocks 1. Furthermore, the sub-blocks 1 can still be processed in a suitable manner.
  • channels 3 can be incorporated between the rows and / or the columns of the sub-block. These channels 3 can be configured here as through holes. Furthermore, the channels 3 can be formed at least approximately perpendicular to a longitudinal direction 8 of the undivided piezoelectric workpieces 2 of the sub-block 1. As a result, for example, the partial block 1 shown in FIG. 1 can be formed. Additionally or alternatively, recesses 12, 13 may be formed on at least one outer side 10, 11 of the sub-block 1 between the rows and / or the columns of the undivided piezoelectric workpieces 2.
  • the depressions 12, 13 provided on the outer side 10, 11 of the sub-block 1 can run in a longitudinal direction 6 of the undivided piezoelectric workpieces 2 of the sub-block 1.
  • the partial block 1 shown in FIG. 2 can be formed.
  • a process step can be changed compared with a conventional production.
  • a separation of the block 25 is carried out in sub-blocks 1, eliminating the separation into piezoelectric workpieces, which are still in the green state at this stage.
  • the subsequent step 32 is a thermal process step.
  • individual debindering and sintering furnaces can be replaced by a combined debindering / sintering continuous furnace.
  • the combined process step 32 in which both the binder removal and the sintering takes place when passing through the continuous furnace, such damage is prevented since a higher mechanical strength is achieved after sintering.
  • the debinding and sintering is performed not on individual workpieces, but on sub-blocks 1. As a result, inter alia, the handling is improved.
  • the thermal process step 32 is then followed by a dicing process for the respective sub-block 1, which makes it possible to separate the sub-blocks 1 in the sintered state into piezoelectric workpieces 2 (so-called stacks).
  • one or more dicing separation stations may be connected to the combined continuous furnace, which has been passed through by the partial blocks 1 in step 32.
  • the separation of the sub-blocks according to steps 33 to 36 takes place at four parallel usable dicing separation stations.
  • the first sub-block 1 can be divided in step 33. the.
  • the next sub-block 1, which comes from the continuous furnace and for which the step 32 is completed, can be subjected to the dicing separation process in step 34.
  • the next subblocks can then be split in steps 35 and 36.
  • the following fifth sub-block can in turn be edited in step 33. This makes it possible to adapt the individual processing stages to each other. In particular, a degree of utilization of the individual processing stages can be optimized.
  • a subsequent step 37 to 40 is provided for each of the steps 33 to 36, respectively.
  • steps 37 to 40 in each case a grinding and possibly a further processing of the piezoelectric formed and separated in steps 33 to 36 by dividing the sub-blocks 1 takes place
  • the thus designed process chain with the steps 30 to 40 enables a process-capable production of ceramics with piezoelectric properties, that is, piezoelectric workpieces 2.

Abstract

The invention relates to a method for producing piezoelectric workpieces (2) comprising a plurality of steps: laminating a block (25) of a plurality of piezoelectric layers and a plurality of electrode layers disposed between the piezoelectric layers; separating the block (25) into partial blocks (1); and debinding and sintering the partial blocks (1).

Description

Beschreibung  description
Titel title
Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken  Process for the production of piezoelectric workpieces
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken, insbesondere piezoelektrischen Aktoren und eine Anlage zur Durchführung solch eines Verfahrens. The invention relates to a method for the production of piezoelectric workpieces, in particular piezoelectric actuators and a system for carrying out such a method.
Bei der Herstellung von piezoelektrischen Aktoren ist es denkbar, dass eine Blocktechnik zum Einsatz kommt. Bei der Blocktechnik wird die keramische Grünfolie zunächst mit Innenelektrodenmaterial bedruckt und anschließend zu einem Block gestapelt und verpresst, das heißt laminiert. Nach diesem Prozessschritt liegt ein monolithischer Block vor, bei dem sich die Grünfolien nicht mehr voneinander unterscheiden. Bei der weiteren Prozessierung wird der Block dann in einzelne grüne Aktoren getrennt. Diese einzelnen, grünen Aktoren werden dann entbindert und gesintert und im nachfolgen Fertigungsschritt durch den Schleifprozess bearbeitet. Der Fertigungsschritt Schleifen realisiert die Herstellung der sogenannten Isolationszonen des Aktors. Diese Isolationszonen sind in der Aktorzeichnung klar spezifiziert. Die Herstellbarkeit der Isolationszone wird primär durch den Sinterprozess beeinflusst, der durch den thermischen Prozess die Endgeometrie nach dem Sintern vorrangig determiniert. An bestimmten Stellen im Hubdrehherdofen verursacht der Sinterprozess eine unzulässige Verkrümmung des Aktors, der eine prozesssichere Herstellung der Isolationszone im nachfolgenden Schleifprozess verhindert. In the production of piezoelectric actuators, it is conceivable that a block technique is used. In the block technique, the ceramic green sheet is first printed with internal electrode material and then stacked into a block and pressed, that is laminated. After this process step, there is a monolithic block in which the green sheets are no longer different from each other. During further processing, the block is then separated into individual green actuators. These individual, green actuators are then debinded and sintered and processed in the subsequent manufacturing step by the grinding process. The manufacturing step grinding realizes the production of the so-called isolation zones of the actuator. These isolation zones are clearly specified in the actuator drawing. The manufacturability of the isolation zone is primarily influenced by the sintering process, which primarily determines the final geometry after sintering by the thermal process. At certain points in Hubdrehherdofen the sintering process causes an impermissible distortion of the actuator, which prevents reliable production of the isolation zone in the subsequent grinding process.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfind- ungemäße Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 14 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Herstellung von piezoelektrischen Werkstoffen ermöglicht ist. Speziell besteht der Vorteil, dass ein Ausschuss bei der Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken verringert wird. The method according to the invention with the features of claim 1 and the inventive system with the features of claim 14 have the advantage that a improved production of piezoelectric materials is possible. Specifically, there is the advantage of reducing scrap in the manufacture of piezoelectric workpieces.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und der im Anspruch 14 angegebenen Anlage möglich. The measures listed in the dependent claims advantageous refinements of the method specified in claim 1 and the system specified in claim 14 are possible.
Durch ein Sintern der piezoelektrischen Werkstücke in Teilblöcken, insbesondere in Riegeln, und anschließendes Vereinzeln der piezoelektrischen Werkstücke jedes Teilblocks, beispielsweise durch ein Hartbearbeitungsverfahren wie Dicing, kann das Ausmaß einer Verbiegung der hergestellten piezoelektrischen Werkstücke deutlich reduziert werden. Hierbei ist es auch möglich, dass die durch einen Dicing- Verfahrensschritt getrennten einzelnen piezoelektrischen Werkstücke keine weitere Nachbearbeitung erfordern, so dass ein Schleifprozess oder dergleichen zum Richten der piezoelektrischen Werkstücke entfallen kann. By sintering the piezoelectric workpieces in sub-blocks, particularly in bars, and then singulating the piezoelectric workpieces of each sub-block, for example by a hard machining method such as dicing, the amount of bending of the manufactured piezoelectric workpieces can be significantly reduced. In this case, it is also possible for the individual piezoelectric workpieces separated by a dicing method step to require no further post-processing, so that a grinding process or the like for straightening the piezoelectric workpieces can be dispensed with.
Vorteilhaft ist es, dass zumindest ein Teilblock mxn (m mal n) unzerteilte piezoelektrische Werkstücke aufweist, die in m- Reihen und n-Spalten des Teilblocks angeordnet sind, und dass n nicht kleiner als 2 ist. It is advantageous that at least one sub-block mxn (m by n) has undivided piezoelectric workpieces arranged in m rows and n columns of the sub-block, and that n is not smaller than 2.
Speziell ist vorteilhaft, dass m gleich 1 ist und dass der Teilblock lxn unzerteilte piezoelektrische Werkstücke aufweist. Dadurch kann ein riegeiförmiger Teilblock gebildet werden, wobei die Breite des Riegels genau einem einzigen grünen piezoelektrischen Werkstück entspricht. Ferner ist es vorteilhaft, dass in diesem Fall der Block M Spalten an piezoelektrischen Werkstücken aufweist und dass der Block in Teilblöcke aufgeteilt wird, die jeweils zumindest eine Reihe an piezoelektrischen Werkstücken aufweisen. Somit entspricht die Länge des Riegels der Länge des ursprünglichen Blocks, wodurch das Trennen des Blocks in Teilblöcke erleichtert ist. Diese Riegel können dann aufrecht stehend dem Sinterprozess zugeführt und anschließend mit einem geeigneten Hartbearbeitungsverfahren, beispielsweise durch Dicing, nach dem Sintern in die Einzelteile vereinzelt und weiter bearbeitet werden. Speziell bei einer geringen Querschnittsfläche oder einem ungünstigen Höhen- zu Breitenverhältnis (Aspekt- Verhältnis) der Einzelteile besteht der Vorteil dieses Riegelsinterns darin, dass eine verstärkte Verkrümmung der Teile im Sinterprozess, wie sie beim aufrecht stehenden Sintern von einzelnen grünen piezoelektrischen Werkstücken auftreten kann, durch das Sintern ganzer Riegel verringert ist. Die mit einer verstärkten Verkrümmung einhergehenden Nachteile für die nachfolgenden Prozesse sowie für die Produktqualität können somit vermieden werden. Specifically, it is advantageous that m is equal to 1 and that the sub-block lxn has undivided piezoelectric workpieces. Thereby, a Riegeiförmiger sub-block can be formed, wherein the width of the bolt corresponds exactly to a single green piezoelectric workpiece. Furthermore, it is advantageous that in this case the block M has columns on piezoelectric workpieces and that the block is divided into sub-blocks, each having at least one row of piezoelectric workpieces. Thus, the length of the latch corresponds to the length of the original block, thereby facilitating the separation of the block into sub-blocks. These bars can then be fed upright to the sintering process and then separated using a suitable hard machining process, for example by dicing, after sintering into the individual parts and further processed. Especially with a small cross-sectional area or an unfavorable height-to-width ratio (aspect ratio) of the individual parts, the advantage of this bolt-internalization is that a reinforced Deformation of the parts in the sintering process, which can occur in the upright sintering of individual green piezoelectric workpieces, is reduced by the sintering of entire bars. The disadvantages associated with increased warping for subsequent processes as well as for product quality can thus be avoided.
Vorteilhaft ist es auch, dass der Block m Spalten an piezoelektrischen Werkstücken aufweist und dass der Block in Teilblöcke aufgeteilt wird, die jeweils zumindest eine Reihe an piezoelektrischen Werkstücken aufweisen und dass jeder Teilblock genau zwei Reihen an piezoelektrischen Werkstücken aufweist. Durch die längere Riegelform mit einer Breite von zwei Einzelteilen und damit verbundenen breiteren Aufstandsfläche kann der positive Effekt auf die Verkrümmung in der Riegellängsrichtung auch in der Riegelquerrichtung ausgenutzt werden. Speziell kann eine Torsionsverbiegung oder eine andere Verbiegung verhindert werden. Insbesondere kann eine bei einer großen Länge des Riegels auftretende starke Sinterschrumpfung in Riegellängsrichtung, die durch Reibungseffekte an der Sinterunterlage zu Verformungen, insbesondere im Bereich der Riegelenden, führt, in ihrer Wirkung auf eine Verbiegung des Riegels verringert werden. Ferner besteht an den Enden des Riegels das Problem, dass an drei Außenflächen ein Kontakt mit der Ofenatmosphäre besteht, während im übrigen Riegel nur zwei Außenflächen der Ofenatmosphäre ausgesetzt sind. Hierdurch bedingte Unterschiede im Sinterverhalten, die sich in Unterschieden im Gefüge und den Bauteileigenschaften auswirken können, können durch einen verbreiterten Riegel mit zwei Reihen in ihrem Ausmaß verringert werden. Somit können die Gefüge- und Bauteileigenschaften in vorteilhafter Weise homogenisiert werden. It is also advantageous that the block has m columns of piezoelectric workpieces and that the block is divided into sub-blocks, each having at least one row of piezoelectric workpieces and that each sub-block has exactly two rows of piezoelectric workpieces. Due to the longer bar shape with a width of two individual parts and the associated wider footprint the positive effect on the curvature in the bolt longitudinal direction can also be exploited in the transverse direction transverse. Specifically, a torsion bending or other bending can be prevented. In particular, occurring in a large length of the bolt strong sintering shrinkage in bolt longitudinal direction, which leads by friction effects on the sintered substrate to deformations, in particular in the region of the bolt ends, be reduced in their effect on a bending of the bolt. Further, at the ends of the bolt there is the problem that there is contact with the furnace atmosphere at three outer surfaces, while in the remaining bolt only two outer surfaces are exposed to the furnace atmosphere. The resulting differences in the sintering behavior, which can affect differences in the structure and the component properties can be reduced by a widened bar with two rows in their extent. Thus, the structure and component properties can be homogenized in an advantageous manner.
Vorteilhaft ist es auch, dass zwischen den Reihen und/oder den Spalten der unzerteil- ten piezoelektrischen Werkstücke des Teilblocks Kanäle vorgesehen sind. Speziell ist es vorteilhaft, dass die Kanäle als Durchgangsbohrungen ausgestaltet sind und/oder dass die Kanäle zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Längsrichtung der un- zerteilten piezoelektrischen Werkstücke des Teilblocks ausgebildet sind. Ferner ist es vorteilhaft, dass an zumindest einer Außenseite des Teilblocks zwischen den Reihen und/oder den Spalten der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke Vertiefungen vorgesehen sind. Hierbei ist es speziell vorteilhaft, dass die an der Außenseite des Teil- blocks vorgesehenen Vertiefungen in einer Längsrichtung der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke des Teilblocks verlaufen. It is also advantageous that channels are provided between the rows and / or the columns of the undivided piezoelectric workpieces of the sub-block. Specifically, it is advantageous that the channels are designed as through-holes and / or that the channels are formed at least approximately perpendicular to a longitudinal direction of the undivided piezoelectric workpieces of the sub-block. Furthermore, it is advantageous that recesses are provided on at least one outer side of the sub-block between the rows and / or the columns of the undivided piezoelectric workpieces. In this case, it is particularly advantageous that the on the outside of the partial blocks provided recesses in a longitudinal direction of the undivided piezoelectric workpieces of the sub-block.
Der beim Sintern auftretende Masseverlust stellt ein wichtiges Qualitätskriterium für die piezoelektrischen Werkstücke, insbesondere die Aktoren, dar. Durch die Aufteilung der piezoelektrischen Werkstücke in Teilblöcke ist es möglich, dass sich die Materialhomogenität innerhalb der Aktoren in Abhängigkeit der Längs- und Querrichtung des Teilblocks und in Abhängigkeit der Position des Aktors im Teilblock verschlechtert. Beispielsweise weisen Aktoren am Rand des Teilblocks beim Sintern eine höhere Bleioxid-Abdampfrate auf als Aktoren, die sich in der Mitte des Teilblocks befinden. Hierdurch ist es möglich, dass der Teilblock im Randbereich auf Grund der höheren Abdampfrate von Bleioxid nach dem Sinterprozess eine unvorteilhafte Verkrümmung aufweist, wodurch eine Nachbearbeitung erforderlich ist und gegebenenfalls ein Aus- schuss auftritt. Ferner ist es gegebenenfalls erforderlich, dass Entbinder- und Sinterprofile für das Sintern des Teilblocks anzupassen sind, da durch die höhere Masse des Teilblocks im Vergleich zu vereinzelten piezoelektrischen Werkstücken die Entbinderund Sinterraten vorzugsweise erniedrigt sind. Hierdurch werden längere Prozesszeiten erforderlich. Allerdings kann durch die Kanäle und/oder Vertiefungen in vorteilhafter Weise ein Einfluss auf den Sinterprozess genommen werden. Durch diese wirtschaftlichen und einfach zu realisierenden Maßnahmen ist es möglich, beim Sintern in Teilblöcken auftretende Nachteile zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Gleichzeitig kann durch diese Maßnahmen die Robustheit der hergestellten piezoelektrischen Werkstücke gesteigert werden. The loss of mass occurring during sintering is an important quality criterion for the piezoelectric workpieces, in particular the actuators. By dividing the piezoelectric workpieces into sub-blocks, it is possible that the material homogeneity within the actuators depending on the longitudinal and transverse directions of the sub-block and in Dependence of the position of the actuator in the sub-block deteriorated. For example, actuators have a higher lead oxide evaporation rate at the edge of the sub-block during sintering than actuators that are located in the middle of the sub-block. This makes it possible that the sub-block has an unfavorable curvature in the edge region due to the higher evaporation rate of lead oxide after the sintering process, whereby a post-processing is required and possibly a Committee occurs. Furthermore, it may be necessary that debinder and sintered profiles for sintering of the sub-block are to be adapted, since the binder mass and sintering rates are preferably lowered due to the higher mass of the sub-block compared to isolated piezoelectric workpieces. This will require longer process times. However, an influence on the sintering process can advantageously be taken by the channels and / or depressions. These economic and easy-to-implement measures, it is possible to avoid disadvantages occurring during sintering in sub-blocks or at least reduce. At the same time, the robustness of the piezoelectric workpieces produced can be increased by these measures.
Vorteilhaft ist es, dass das Entbindern und Sintern der Teilblöcke in einem kombinierten thermischen Prozessschritt erfolgt. Hierdurch kann eine Ausschussrate weiter verringert werden. It is advantageous that the debinding and sintering of the sub-blocks takes place in a combined thermal process step. This can further reduce a reject rate.
In vorteilhafter Weise werden die entbinderten und gesinterten Teilblöcke in vereinzelte piezoelektrische Werkstücke aufgeteilt. Hierbei ist es ferner Vorteilhaft, dass das Aufteilen der entbinderten und gesinterten Teilblöcke in vereinzelte piezoelektrische Werkstücke durch zumindest ein Dicing-Trennverfahren erfolgt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt: Advantageously, the debindered and sintered sub-blocks are divided into individual piezoelectric workpieces. Here, it is also advantageous that the dividing the debindered and sintered sub-blocks is carried out in isolated piezoelectric workpieces by at least one dicing separation process. Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with corresponding reference numerals. It shows:
Fig. 1 einen als Riegel ausgestalteten Teilblock aus piezoelektrischen Werkstücken zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 shows a configured as a bolt sub-block of piezoelectric workpieces for explaining a method according to the invention according to a first embodiment;
Fig. 2 den in Fig. 1 dargestellten Teilblock aus der mit Il bezeichneten Blickrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; FIG. 2 shows the partial block shown in FIG. 1 from the viewing direction designated by II in accordance with a second exemplary embodiment of the invention;
Fig. 3 eine Folie zur Herstellung eines Blocks aus piezoelektrischen Werkstücken zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel; 3 shows a film for producing a block of piezoelectric workpieces to explain a method according to the invention according to a third embodiment;
Fig. 4 einen Teilblock mit piezoelektrischen Werkstücken zur Erläuterung eines Verfahrens entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel; 4 shows a partial block with piezoelectric workpieces for explaining a method according to a fourth embodiment;
Fig. 5 einen weiteren Teilblock zur Erläuterung eines Verfahrens entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 5 shows a further sub-block for explaining a method according to a fifth embodiment of the invention.
Fig. 6 einen schematisch dargestellten Prozessablauf zur Durchführung eines Verfahrens entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 6 shows a schematically illustrated process flow for carrying out a method according to an exemplary embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt einen Teilblock 1, der zusammen mit weiteren Teilblöcken zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken 2 dient, entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken 2. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Teilblock 1 piezoelektrische Werkstücke 2A bis 2 E auf. Der Teilblock 1 ist hierbei als Riegel ausgestaltet. Der Teilblock 1 kann mxn unzer- teilte piezoelektrische Werkstücke 2 aufweisen, die in m-Reihen und n-Spalten des Teilblocks 1 angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Teilblock 1 eine Reihe und neun Spalten auf. Das heißt, der Teilblock 1 weist 1x9 = 9 unzerteilte piezoelektrische Werkstücke 2 auf. Bei der Herstellung der piezoelektrischen Werkstücke 2 erfolgt zunächst eine Laminie- rung eines Blocks aus einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten und einer Vielzahl von zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordneten Elektrodenschichten. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wird solch ein Block in den Teilblock 1 und in weitere Teilblöcke aufgeteilt, die dem Teilblock 1 entsprechen. Diese Aufteilung erfolgt im Grünzustand des Blocks. Der Teilblock 1 wird dann einem Entbinder- und Sinterprozess unterworfen. Hierbei besteht der Vorteil, dass die Streuung von Eigenschaften der piezoelektrischen Werkstücke 2 verringert ist. Beispielsweise können die Streuungen der Eigenschaften Hub- und Großsignal- Kapazität erheblich reduziert werden, was insbesondere für den Einsatz der piezoelektrische Werkstücke 2 als Injektoren für Brennstoffeinspritzventile von Vorteil ist. Die Aufteilung des entbinderten und gesinterten Teilblocks 1 in die einzelnen piezoelektrischen Werkstücke 2 erfolgt mittels eines Trennverfahrens, beispielsweise mittels Dicing. Dies ermöglicht die Trennung des Teilblocks 1 in die piezoelektrischen Werkstücke 2 im harten, gesinterten Zustand. Fig. 1 shows a partial block 1, which serves together with other sub-blocks for the production of piezoelectric workpieces 2, according to a first embodiment of a method for producing piezoelectric workpieces 2. In this embodiment, the sub-block 1 piezoelectric workpieces 2A to 2 E on. The sub-block 1 is designed here as a bolt. The sub-block 1 may have mxn undivided piezoelectric workpieces 2, which are arranged in m rows and n columns of the sub-block 1. In this embodiment, the sub-block 1 has a row and nine columns. That is, the sub-block 1 has 1x9 = 9 undivided piezoelectric workpieces 2. In the production of the piezoelectric workpieces 2, a lamination of a block of a plurality of piezoelectric layers and a plurality of electrode layers arranged between the piezoelectric layers takes place first. In the first exemplary embodiment illustrated in FIG. 1, such a block is divided into sub-block 1 and into further sub-blocks which correspond to sub-block 1. This division takes place in the green state of the block. The sub-block 1 is then subjected to a debinding and sintering process. In this case, there is the advantage that the scattering of properties of the piezoelectric workpieces 2 is reduced. For example, the variations in the characteristics of stroke and large-signal capacitance can be significantly reduced, which is particularly advantageous for the use of the piezoelectric workpieces 2 as injectors for fuel injection valves. The division of the debindered and sintered sub-block 1 into the individual piezoelectric workpieces 2 takes place by means of a separation process, for example by means of dicing. This allows the separation of the sub-block 1 in the piezoelectric workpieces 2 in the hard, sintered state.
Bei einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung der piezoelektrischen Werkstücke 2 kann in vorteilhafter Weise anstelle unterschiedlicher Batch- Entbinder- und Sinteröfen ein kombinierter Entbinder- und Sinterdurchlaufofen mit anschließender Dicing-Trennstation zur Durchführung des Dicing-Trennverfahrens zum Einsatz kommen. Dadurch kann der Personaleinsatz weiter verringert werden, da die Behandlung der Blöcke bis zum fertig geschliffenen piezoelektrischen Werkstück 2 vollautomatisiert durchgeführt werden kann. In a system for carrying out the method for producing the piezoelectric workpieces 2, a combined debindering and sintering continuous furnace with subsequent dicing separating station for carrying out the dicing separation process can advantageously be used instead of different batch debinding and sintering furnaces. As a result, the use of personnel can be further reduced because the treatment of the blocks can be carried out fully automated up to the finished ground piezoelectric workpiece 2.
Der Teilblock 1 weist eine Vielzahl von Kanälen 3 auf, die zwischen den unzerteilten piezoelektrischen Werkstücken 2 vorgesehen sind. Beispielsweise sind zwischen den Werkstücken 2A, 2B die Kanäle 3A, 3B vorgesehen und zwischen den Werkstücken 2G, 2H sind die Kanäle 3C, 3D vorgesehen. Die Kanäle erstrecken sich dabei von einer Stirnseite 4 des Teilblocks 1 bis zu einer Stirnseite 5 des Teilblocks 1, die der Stirnseite 4 abgewandt ist, in einer Längsrichtung 6 der piezoelektrischen Werkstücke 2. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Kanäle 3 als Durchgangsbohrungen 3 ausgestaltet. Die Kanäle 3 sind dabei senkrecht zu der Längsrichtung 6 der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke 2 des Teilblocks 1 ausgebildet. Beim Sintern des Teilblocks 1 weisen die endständigen Werkstücke 2A, 21 drei Außenflächen auf, mit denen diese an die umgebende Atmosphäre angrenzen. Eine Abdampfrate von prozessrelevanten Stoffen, insbesondere Bleioxid, während des Sinterprozesses ist daher in Bezug auf die piezoelektrischen Werkstücke 2 A, 2 E erhöht. Die übrigen Werkstücke 2 B bis 2 H grenzen nur an zwei Außenflächen an die umgebende Ofenatmosphäre an. Dadurch ist die Abdampfrate in Bezug auf die piezoelektrischen Werkstücke 2B bis 2H verringert. Allerdings wird durch die Kanäle 3 ein Ausgleich geschaffen. Hierbei wird durch die Kanäle 3 die Abdampfung von Bleioxid erhöht und somit eine Homogenisierung der Abdampfrate über den Teilblock 1 erzielt. Dadurch kann insbesondere ein Verkrümmung des Teilblocks 1 im Randbereich, die bei einer ungleichmäßigen Abdampfung auftreten kann, verhindert oder zumindest verringert werden. Dadurch kann die Qualität der gesinterten piezoelektrischen Werkstücke 2 verbessert werden und eine Ausschussrate weiter verringert werden. Durch die Kanäle 3 wird sozusagen die freie Oberfläche erhöht. Hierbei wird in vorteilhafter Weise auch eine Abdampfung zwischen den ungeteilten Werkstücken 2A bis 21 erzielt. Somit findet die Abdampfung von Bleioxid gleichmäßig in einer Längsrichtung 7 und einer Querrichtung 8 des Teilblocks 1 statt. Dadurch können Verhältnisse geschaffen werden, die einer Einzelsinterung bei voneinander getrennten Werkstücken 2 entspricht. Durch den einhergehenden homogenen Masseverlust erhöht sich die Qualität, wobei gleichzeitig eine Verbiegung der Werkstücke 2 am Rand des Teilblocks 1 verhindert ist. Durch den gestiegenen Gesamtmasseverlust sinkt auch der Anteil einer problematischen Sekundärphase in dem keramischen Material der Werkstücke 2. Beispielsweise kann der Anteil der Werkstücke 2, die einen Masseverlust von weniger als 0,85 % aufweisen und somit Ausschuss sind, verringert werden und die Gutausbringung gesteigert werden. Ferner kann in vorteilhafter Weise ein bestehender Ablauf für den Entbinder- und Sinterprozess beibehalten werden, da dieser nicht an die größere Masse des Teilblocks 1 angepasst werden muss. Dadurch kann auch die Prozessdauer beibehalten werden und somit relativ kurz vorgegeben sein. Somit kann über die Kanäle 3 in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die Ofenatmosphäre auch innerhalb des Teilblocks 1 eine Angriffsfläche auf die Werkstücke 2 hat. The sub-block 1 has a plurality of channels 3, which are provided between the undivided piezoelectric workpieces 2. For example, the channels 3A, 3B are provided between the workpieces 2A, 2B, and the channels 3C, 3D are provided between the workpieces 2G, 2H. The channels extend from an end face 4 of the sub-block 1 to an end face 5 of the sub-block 1, which faces away from the end face 4, in a longitudinal direction 6 of the piezoelectric workpieces 2. In this embodiment, the channels 3 are designed as through-holes 3. The channels 3 are formed perpendicular to the longitudinal direction 6 of the undivided piezoelectric workpieces 2 of the sub-block 1. During sintering of the sub-block 1, the terminal workpieces 2A, 21 on three outer surfaces, with which These adjoin the surrounding atmosphere. An evaporation rate of process-relevant substances, in particular lead oxide, during the sintering process is therefore increased in relation to the piezoelectric workpieces 2 A, 2 E. The remaining workpieces 2 B to 2 H adjoin only on two outer surfaces of the surrounding furnace atmosphere. As a result, the evaporation rate with respect to the piezoelectric workpieces 2B to 2H is reduced. However, a balance is created by the channels 3. Here, the evaporation of lead oxide is increased by the channels 3 and thus achieved a homogenization of the evaporation rate over the sub-block 1. As a result, in particular, a curvature of the sub-block 1 in the edge region, which can occur in the event of uneven evaporation, can be prevented or at least reduced. Thereby, the quality of the sintered piezoelectric workpieces 2 can be improved and a scrap rate can be further reduced. Through the channels 3, so to speak, the free surface is increased. In this case, an evaporation between the undivided workpieces 2A to 21 is achieved in an advantageous manner. Thus, the evaporation of lead oxide takes place uniformly in a longitudinal direction 7 and a transverse direction 8 of the sub-block 1. As a result, conditions can be created that corresponds to a single sintering with separate workpieces 2. The associated homogeneous loss of mass increases the quality, while a bending of the workpieces 2 at the edge of the sub-block 1 is prevented. As a result of the increased total mass loss, the proportion of a problematic secondary phase in the ceramic material of the workpieces 2 also decreases. For example, the proportion of workpieces 2 which have a mass loss of less than 0.85% and thus are rejected can be reduced and the yield of the product can be increased , Furthermore, an existing procedure for the binder removal and sintering process can be maintained in an advantageous manner, since this does not have to be adapted to the larger mass of the partial block 1. As a result, the process duration can be maintained and thus be relatively short. Thus, it can be achieved via the channels 3 in an advantageous manner that the furnace atmosphere also within the sub-block 1 has an attack surface on the workpieces 2.
Der Verlauf der Kanäle 3 kann auch in einer anderen Richtung als in der Querrichtung 8 erfolgen. Insbesondere können die Kanäle 3 auch in der Längsrichtung 6 zwischen den Werkstücken 2 verlaufen. Dabei ist auch eine kombinierte Ausgestaltung von Kanälen 3 sowohl in der Längsrichtung 6 als auch in der Querrichtung 8 möglich. Die Ausgestaltung der Kanäle 3 kann beispielsweise durch Bohren oder Wasserstrahlschneiden erfolgen. Dabei können die Kanäle 3 in den Teilblock 1 eingebracht werden. Möglich ist es auch, dass die Kanäle 3 bereits vor dem Zerteilen des ursprünglichen Blocks in die Teilblöcke 1 ausgebildet werden. The course of the channels 3 can also take place in a different direction than in the transverse direction 8. In particular, the channels 3 can also extend in the longitudinal direction 6 between the workpieces 2. In this case, a combined configuration of channels 3 in both the longitudinal direction 6 and in the transverse direction 8 is possible. The Design of the channels 3 can be done for example by drilling or water jet cutting. In this case, the channels 3 can be introduced into the sub-block 1. It is also possible that the channels 3 are formed before the division of the original block in the sub-blocks 1.
Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 dargestellten Teilblock 1 aus der mit Il bezeichneten Blickrichtung bei der Durchführung eines Verfahrens entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel sind an einer Außenseite 10 des Teilblocks 1 zwischen den piezoelektrischen Werkstücken 2 Vertiefungen 11, 11' vorgesehen. Dabei ist zwischen jeweils zwei benachbarten Werkstücken 2 eine Vertiefung 11 beziehungsweise 11' vorgesehen, wobei zur Vereinfachung der Darstellung nur die Vertiefungen 11, 11' gekennzeichnet sind. Entsprechend sind an einer weiteren Außenseite 11 des Teilblocks 1 Vertiefungen 12, 12' vorgesehen. Dabei ist zwischen jeweils zwei Werkstücken 2A bis 21 eine Vertiefung 12, 12' vorgesehen, wobei nur die Vertiefungen 12, 12' gekennzeichnet sind. Die Vertiefungen 11, 11', 12, 12' werden im Grünzustand des Teilblocks 1 ausgebildet. Somit befinden sich beispielsweise zwischen den Werkstücken 2G, 2H die Vertiefungen 11', 12'. Dadurch ist eine Verjüngung 13 in Form eines Stegs 13 zwischen den piezoelektrischen Werkstücken 2 G, 2 H in dem Teilblock 1 ausgebildet. Somit kann die Oberfläche des Teilblocks 1 an den Außenseiten 10, 11 vergrößert werden, so dass eine Abdampfrate in Bezug auf die Werkstücke 2 vergrößert und homogenisiert ist. Hierdurch wird eine Verkrümmung oder Verbiegung des Teilblocks 1 im gesinterten Zustand verhindert oder zumindest verringert. Dadurch sind die wesentlichen Eigenschaften der Werkstücke 2 homogenisiert, so dass eine Ausschussrate verringert ist. FIG. 2 shows the partial block 1 shown in FIG. 1 from the viewing direction indicated by II when carrying out a method according to a second exemplary embodiment. In this embodiment, two recesses 11, 11 'are provided on an outer side 10 of the sub-block 1 between the piezoelectric workpieces. In this case, a recess 11 or 11 'is provided between each two adjacent workpieces 2, wherein for simplicity of illustration only the depressions 11, 11' are marked. Accordingly, recesses 12, 12 'are provided on a further outer side 11 of the sub-block 1. In this case, between each two workpieces 2A to 21, a recess 12, 12 'is provided, wherein only the recesses 12, 12' are marked. The recesses 11, 11 ', 12, 12' are formed in the green state of the sub-block 1. Thus, for example, the recesses 11 ', 12' are located between the workpieces 2G, 2H. As a result, a taper 13 in the form of a web 13 between the piezoelectric workpieces 2 G, 2 H is formed in the sub-block 1. Thus, the surface of the sub-block 1 on the outer sides 10, 11 can be increased, so that an evaporation rate with respect to the workpieces 2 is increased and homogenized. As a result, a curvature or bending of the sub-block 1 is prevented in the sintered state, or at least reduced. As a result, the essential properties of the workpieces 2 are homogenized, so that a reject rate is reduced.
Als Verfahren für den Materialabtrag zur Ausgestaltung der Vertiefungen 11, 11', 12, 12' kann beispielsweise Fräsen, Schneiden oder Wasserstrahlschneiden zum Einsatz kommen. As a method for the material removal for the design of the recesses 11, 11 ', 12, 12' can be used, for example, milling, cutting or water jet cutting.
Fig. 3 zeigt eine Grünfolie 15, die mit einer Vielzahl von Innenelektrodenschichten 16, 22 bedruckt ist. Die Innenelektrodenschichten 22A bis 221 dienen hierbei für die piezoelektrischen Werkstücke 2 A bis 21. Zum Herstellen eines Blocks wird eine Vielzahl solcher Grünfolien 15 aufeinander geschichtet. Die Grünfolie 15 weist einen Binder auf, der an definierten Stellen gezielt chemisch oder thermisch geschwächt wird. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt eine Schwächung an den unterbrochen dargestellten Linien 23, 23', wobei nur die unterbrochen dargestellten Linien 23, 23' gekennzeichnet sind. Die chemische oder thermische Schwächung erfolgt dabei so, dass sich an diesen Stellen 23, 23' beim Entbindern der Binder zersetzt. Im Bereich der unterbrochen dargestellten Linien 23, 23' besteht dann eine hohe, offene Porosität. Dies wirkt quasi als Kanal für den Abtransport von Spaltprodukten, wenn die unmodifizierten Bereiche der Folie 15 sich bei höheren Temperaturen zersetzen. Möglich ist auch das Aufdrucken einer geeigneten Substanz, die schon bei niedrigen Entbindertemperaturen exotherm reagiert und den Binder der Grünfolie 15 thermisch lokal zersetzt. Die entbinderten Bereiche der Grünfolie 15 wirken dann wieder als Kanäle für den Abtransport von Spaltprodukten, wenn sich der Rest der Grünfolie 15 bei höheren Temperaturen zersetzt. Ein besonders vorteilhafter Verfahrensschritt zum Aufbringen von Substanzen zum Bilden derartiger Ausbrennkanäle kann in einer Print- oder Jettechnologie erfolgen. Bei solch einer Print- oder Jettechnologie können die Substanzen, die ein Zersetzen bei niedrigen Temperaturen begünstigen, auf die Grünfolie 15 aufgespritzt werden. Die Print- oder Jettechnologie entspricht einer bei Tintenstrahldruckern eingesetzten Technologie, mit der zum Bedrucken von Papier Tinte auf Papier aufgespritzt wird. Fig. 3 shows a green sheet 15, which is printed with a plurality of inner electrode layers 16, 22. The inner electrode layers 22A to 221 serve for the piezoelectric workpieces 2A to 21. In order to produce a block, a plurality of such green sheets 15 are stacked on each other. The green sheet 15 has a binder, which is selectively weakened chemically or thermally at defined locations. In this Embodiment takes place a weakening of the lines 23, 23 'shown interrupted, with only the lines 23, 23' shown interrupted are marked. The chemical or thermal weakening takes place in such a way that decomposes at these points 23, 23 'when debinding the binder. In the area of the interrupted lines 23, 23 'there is then a high, open porosity. This acts quasi as a channel for the removal of fission products when the unmodified areas of the film 15 decompose at higher temperatures. It is also possible to print a suitable substance that exothermically reacts even at low Entbindertemperaturen and thermally decomposes the binder of the green sheet 15 locally. The debinded areas of the green sheet 15 then act again as channels for the removal of fission products, when the rest of the green sheet 15 decomposes at higher temperatures. A particularly advantageous method step for applying substances to form such Ausbrennkanäle can be done in a print or Jette technology. In such a print or jet technology, the substances which promote decomposition at low temperatures may be sprayed onto the green sheet 15. Print or jet technology is a technology used in inkjet printers to spray ink onto paper for printing on paper.
Somit kann ein gegebenenfalls beim Sintern in Teilblöcken 1 reduzierter und inhomogener Masseverlust verhindert oder zumindest verringert werden und eine homogene Bleioxid-Abdampfrate erzielt werden. Hierdurch reduziert sich die Verkrümmung der Teilblöcke 1 nach dem Sintern, da die freie Weglänge zum Abdampfen von Bleioxid kein Gefälle zu den Enden des jeweiligen Teilblocks 1 aufweist. Gleichzeitig kann durch die Auslegung der jeweiligen Maßnahme beziehungsweise der jeweiligen Maßnahmen sichergestellt werden, dass der Vorteil beim Sintern in Teilblöcken 1, insbesondere in riegeiförmigen Teilblöcken 1, nämlich die mechanische Abstützung der Werkstücke 2 innerhalb des Teilblocks 1, erhalten bleibt. Thus, an optionally reduced during sintering in sub-blocks 1 and inhomogeneous mass loss can be prevented or at least reduced and a homogeneous lead oxide evaporation rate can be achieved. This reduces the curvature of the sub-blocks 1 after sintering, since the free path to evaporate lead oxide has no slope to the ends of the respective sub-block 1. At the same time it can be ensured by the design of the respective measure or the respective measures that the advantage of sintering in sub-blocks 1, in particular in riegeiförmigen sub-blocks 1, namely the mechanical support of the workpieces 2 within the sub-block 1, is maintained.
Fig. 4 zeigt einen Teilblock 1, der aus einem Block 25 abgetrennt wird, entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei werden von dem Block 25 mehrere dem Teilblock 1 entsprechende Teilblöcke abgetrennt. Ein Teilblock 1 weist in der Querrichtung 8 m Reihen und in der Längsrichtung n Spalten auf. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Teilblock 1 m=6 Reihen und n=8 Spalten auf. Somit sind 6x8 = 48 Werkstücke 2 in dem Teilblock 1 vorgesehen. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Anzahl m der Reihen in der Querrichtung 8 des Teilblocks 1 nicht kleiner als 2, das heißt die Anzahl m der Reihen ist größer oder gleich 2. Ferner ist die Anzahl n der Spalten in der Längsrichtung 7 nicht kleiner als 2, das heißt die Anzahl n der Spalten ist größer oder gleich 2. Somit ist die Querschnitts- und damit Aufstandsfläche der Werkstücke 2 beim Sintern sowohl in der Querrichtung 8 als auch in der LängsrichtungFig. 4 shows a partial block 1, which is separated from a block 25, according to a fourth embodiment of the invention. Here are separated from the block 25 a plurality of sub-block 1 corresponding sub-blocks. A sub-block 1 has 8 m rows in the transverse direction and n columns in the longitudinal direction. In this embodiment, the sub-block 1 m = 6 rows and n = 8 columns. Thus, 6x8 = 48 workpieces 2 are provided in the sub-block 1. In this embodiment is the number m of the rows in the transverse direction 8 of the sub-block 1 is not less than 2, that is, the number m of the rows is greater than or equal to 2. Further, the number n of the columns in the longitudinal direction 7 is not less than 2, that is Number n of the columns is greater than or equal to 2. Thus, the cross-sectional and thus footprint of the workpieces 2 during sintering in both the transverse direction 8 and in the longitudinal direction
7 auf ein ganzzahliges Vielfaches eines einzelnen Werkstücks 2 erhöht. Dadurch ist die Verkrümmungs-Neigung beim Sintern verringert. Dies ist insbesondere bei piezoelektrischen Werkstücken 2 von Vorteil, die eine geringe Aufstandsfläche beziehungsweise ein ungünstiges Verhältnis von Einzelteilhöhe zu Einzelteilbreite aufweisen, von Vorteil. Ferner besteht gegenüber einem Teilblock 1 mit einer Breite in der Querrichtung 8 von einem Werkstück 2 der Vorteil, dass eine Verkrümmung des Teilblocks 1, insbesondere eine Torsion, oder eine Verformung durch große Längsschwingungen in Kombination mit Reibung an einer Unterlage sowie unterschiedliche Bedingungen zwischen endständigen und mittigen Einzelteilen verhindert oder zumindest verringert sind. 7 increased to an integer multiple of a single workpiece 2. As a result, the tendency to warp during sintering is reduced. This is particularly advantageous in the case of piezoelectric workpieces 2, which have a small footprint or an unfavorable ratio of part height to part width, an advantage. Furthermore, compared to a sub-block 1 with a width in the transverse direction 8 of a workpiece 2 has the advantage that a curvature of the sub-block 1, in particular a torsion, or deformation by large longitudinal vibrations in combination with friction on a substrate and different conditions between terminal and Central items prevented or at least reduced.
Nach dem Sintern des Teilblocks 1 erfolgt eine Zerteilung des Teilblocks 1 durch geeignete Hartbearbeitungsschritte, vorzugsweise durch Dicing. Das Zerteilen kann allerdings auch durch ein Wasserstrahlschneidverfahren, Laserstrahlschneidverfahren, Bandschleifen, Fräsen oder ähnliche Verfahren erfolgen. After the sintering of the sub-block 1, the sub-block 1 is divided by suitable hard-machining steps, preferably by dicing. However, the cutting can also be done by a water jet cutting method, laser beam cutting method, belt grinding, milling or similar methods.
Fig. 5 zeigt den in Fig. 4 dargestellten Teilblock 1 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Teilblock 1 in der QuerrichtungFig. 5 shows the partial block 1 shown in Fig. 4 according to a fifth embodiment. In this embodiment, the sub-block 1 in the transverse direction
8 m=2 Reihen und in der Längsrichtung 7 n=2 Spalten auf. Der in der Fig. 4 dargestellte Block 25 wird in diesem Fall auch in der Längsrichtung 7 unterteilt, so dass sich Teilblöcke 1 von 2x2 unzerteilten piezoelektrischen Werkstücken 2 im Grünzustand ergeben. Dieses Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel für einen Teilblock 1, bei dem die Anzahl m der Reihen gleich der Anzahl n der Spalten ist. Speziell bei dieser Ausgestaltung mit 2x2 Werkstücken ergibt sich außerdem der Vorteil, dass die Abdampfrate für jedes Werkstück 2 gleich groß ist. Allerdings ist die gesamte Aufstandsfläche des Teilblocks 1 deutlich größer als die eines einzelnen piezoelektrischen Werkstücks 2. Dadurch können Verkrümmungen der gesinterten piezoelektrischen Werkstücke 2 verhindert werden. Fig. 6 zeigt einen schematisch dargestellten Prozessablauf zur Durchführung eines Verfahrens entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei ist der Prozessablauf mit Schritten 30 bis 40 dargestellt. Das Verfahren wird hierbei ausgehend von dem Schritt 30 ausgeführt und ist bis zu den Schritten 37, 38, 39 und 40 dargestellt. Allerdings können noch weitere, nicht dargestellte Schritte vorgesehen sein, die vor dem Schritt 30, nach den Schritten 37 bis 40 und/oder als Zwischenschritte ausgeführt werden. 8 m = 2 rows and in the longitudinal direction 7 n = 2 columns. The block 25 shown in FIG. 4 is in this case also subdivided in the longitudinal direction 7 so that sub-blocks 1 of 2 × 2 undivided piezoelectric workpieces 2 result in the green state. This embodiment is an example of a sub-block 1 in which the number m of rows is equal to the number n of columns. Especially in this embodiment with 2x2 workpieces, there is also the advantage that the evaporation rate for each workpiece 2 is the same. However, the total footprint of the sub-block 1 is significantly larger than that of a single piezoelectric workpiece 2. This can prevent curvatures of the sintered piezoelectric workpieces 2. FIG. 6 shows a schematically illustrated process flow for carrying out a method according to an exemplary embodiment of the invention. Here, the process flow with steps 30 to 40 is shown. The process is carried out starting from step 30 and is shown up to steps 37, 38, 39 and 40. However, further steps, not shown, may be provided which are executed before step 30, after steps 37 to 40 and / or as intermediate steps.
Den Schritten 30 bis 40 sind folgende Schlagworte zugeordnet: dem Schritt 30 "Blockaufbau"; The following keywords are assigned to steps 30 to 40: the step 30 "block construction";
dem Schritt 31 "Trennen in Teilblöcke/Riegel"; the step 31 "separating into sub-blocks / bars";
dem Schritt 32 "Entbindern und Sintern/Durchlaufofen"; the step 32 "debinding and sintering / continuous furnace";
den Schritten 33 bis 36 jeweils "Dicing-Trennverfahren" und Steps 33 to 36 each "dicing separation process" and
den Schritte 37 bis 40 jeweils "Schleifen und dergleichen". Steps 37 to 40 each "loops and the like".
Im Schritt 30 wird ein Blockaufbau durch übereinander gelegte Folien gebildet. Der Blockaufbau kann in beliebiger Größe erfolgen. Hierbei erfolgt ein Laminieren eines Blocks 25 aus einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten und einer Vielzahl von zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordneten Elektrodenschichten. Dadurch ist ein Block 25 gebildet, wie er beispielsweise in der Fig. 4 oder der Fig. 5 dargestellt ist. In step 30, a block structure is formed by superimposed films. The block construction can be done in any size. Here, a lamination of a block 25 is made of a plurality of piezoelectric layers and a plurality of electrode layers arranged between the piezoelectric layers. As a result, a block 25 is formed, as shown for example in FIG. 4 or FIG. 5.
Im darauf folgenden Schritt 31 wird der Block 25 in Teilblöcke 1 aufgeteilt. Ferner können die Teilblöcke 1 noch auf geeignete Weise bearbeitet werden. In the following step 31, the block 25 is divided into sub-blocks 1. Furthermore, the sub-blocks 1 can still be processed in a suitable manner.
Im Schritt 31 können beispielsweise zwischen den Reihen und/oder den Spalten des Teilblocks 1 Kanäle 3 eingearbeitet werden. Diese Kanäle 3 können hierbei als Durchgangsbohrungen ausgestaltet werden. Ferner können die Kanäle 3 zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Längsrichtung 8 der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke 2 des Teilblocks 1 ausgebildet werden. Hierdurch kann beispielsweise der in der Fig. 1 dargestellte Teilblock 1 ausgebildet werden. Zusätzlich oder alternativ können an zumindest einer Außenseite 10, 11 des Teilblocks 1 zwischen den Reihen und/oder den Spalten der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke 2 Vertiefungen 12, 13 ausgebildet werden. Hierbei können die an der Außenseite 10, 11 des Teilblocks 1 vorgesehenen Vertiefungen 12, 13 in einer Längsrichtung 6 der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke 2 des Teilblocks 1 verlaufen. Hierdurch kann beispielsweise der in der Fig. 2 dargestellte Teilblock 1 ausgebildet werden. In step 31, for example, channels 3 can be incorporated between the rows and / or the columns of the sub-block. These channels 3 can be configured here as through holes. Furthermore, the channels 3 can be formed at least approximately perpendicular to a longitudinal direction 8 of the undivided piezoelectric workpieces 2 of the sub-block 1. As a result, for example, the partial block 1 shown in FIG. 1 can be formed. Additionally or alternatively, recesses 12, 13 may be formed on at least one outer side 10, 11 of the sub-block 1 between the rows and / or the columns of the undivided piezoelectric workpieces 2. In this case, the depressions 12, 13 provided on the outer side 10, 11 of the sub-block 1 can run in a longitudinal direction 6 of the undivided piezoelectric workpieces 2 of the sub-block 1. As a result, for example, the partial block 1 shown in FIG. 2 can be formed.
In dem in Fig. 6 dargestellten Schritt 31 kann somit ein Prozessschritt gegenüber einer herkömmlichen Fertigung geändert werden. Beim Prozessschritt 31, in dem ein Trennen des Blocks 25 in Teilblöcke 1 erfolgt, entfällt die Vereinzelung in piezoelektrische Werkstücke, die sich auf dieser Stufe noch im grünen Zustand befinden. Thus, in the step 31 shown in FIG. 6, a process step can be changed compared with a conventional production. In the process step 31, in which a separation of the block 25 is carried out in sub-blocks 1, eliminating the separation into piezoelectric workpieces, which are still in the green state at this stage.
Der darauf folgende Schritt 32 ist ein thermischer Prozessschritt. Zur Durchführung dieses thermischen Prozessschritts 32 können einzelne Entbinder- und Sinteröfen durch einen kombinierten Entbinder-/Sinter- Durchlaufofen ersetzt werden. Dadurch vereinfacht sich die Handhabung der Teilblöcke 1. Speziell ist die Masse der Teilblöcke nach einem isolierten Entbinderprozess spröde, wodurch die Gefahr von Beschädigungen dieser Masse besteht. Durch den kombinierten Prozessschritt 32, in dem sowohl das Entbindern als auch das Sintern beim Durchlaufen des Durchlaufofens erfolgt, wird eine solche Beschädigung verhindert, da nach dem Sintern eine höhere mechanische Festigkeit erreicht ist. Außerdem wird das Entbindern und Sintern nicht an einzelnen Werkstücken, sondern an Teilblöcken 1 durchgeführt. Hierdurch ist unter anderem die Handhabbarkeit verbessert. The subsequent step 32 is a thermal process step. To carry out this thermal process step 32, individual debindering and sintering furnaces can be replaced by a combined debindering / sintering continuous furnace. This simplifies the handling of the sub-blocks 1. Specifically, the mass of the sub-blocks is brittle after an insulated binder removal process, whereby the risk of damage to this mass. By the combined process step 32, in which both the binder removal and the sintering takes place when passing through the continuous furnace, such damage is prevented since a higher mechanical strength is achieved after sintering. In addition, the debinding and sintering is performed not on individual workpieces, but on sub-blocks 1. As a result, inter alia, the handling is improved.
An den thermischen Prozessschritt 32 schließt sich dann für den jeweiligen Teilblock 1 ein Dicing-Verfahren an, welches es ermöglicht, die Teilblöcke 1 im gesinterten Zustand in piezoelektrische Werkstücke 2 (sogenannte Stacks) zu trennen. The thermal process step 32 is then followed by a dicing process for the respective sub-block 1, which makes it possible to separate the sub-blocks 1 in the sintered state into piezoelectric workpieces 2 (so-called stacks).
Je nach Ausgestaltung des Verfahrens können sich an den im Schritt 32 von den Teilblöcken 1 durchlaufenen kombinierten Durchlaufofen eine oder mehrere Dicing- Trennstationen anschließen. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Trennung der Teilblöcke entsprechend den Schritten 33 bis 36 an vier parallel benutzbaren Dicing- Trennstationen. Beispielsweise kann der erste Teilblock 1 im Schritt 33 aufgeteilt wer- den. Der nächste Teilblock 1, der aus dem Durchlaufofen kommt und für den der Schritt 32 beendet ist, kann im Schritt 34 dem Dicing-Trennverfahren unterzogen werden. Die nächsten Teilblöcke können dann in den Schritten 35 und 36 aufgeteilt werden. Der folgende fünfte Teilblock kann wiederum im Schritt 33 bearbeitet werden. Dadurch ist eine Anpassung der einzelnen Bearbeitungsstufen aneinander möglich. Insbesondere kann ein Auslastungsgrad der einzelnen Bearbeitungsstufen optimiert werden. Depending on the configuration of the method, one or more dicing separation stations may be connected to the combined continuous furnace, which has been passed through by the partial blocks 1 in step 32. In this embodiment, the separation of the sub-blocks according to steps 33 to 36 takes place at four parallel usable dicing separation stations. For example, the first sub-block 1 can be divided in step 33. the. The next sub-block 1, which comes from the continuous furnace and for which the step 32 is completed, can be subjected to the dicing separation process in step 34. The next subblocks can then be split in steps 35 and 36. The following fifth sub-block can in turn be edited in step 33. This makes it possible to adapt the individual processing stages to each other. In particular, a degree of utilization of the individual processing stages can be optimized.
In diesem Ausführungsbeispiel ist für jeden der Schritt 33 bis 36 jeweils ein nachfolgender Schritt 37 bis 40 vorgesehen. In den Schritten 37 bis 40 erfolgt jeweils ein Schleifen und gegebenenfalls eine weitere Bearbeitung der in den Schritten 33 bis 36 durch Aufteilen der Teilblöcke 1 gebildeten und vereinzelten piezoelektrischen In this embodiment, a subsequent step 37 to 40 is provided for each of the steps 33 to 36, respectively. In steps 37 to 40, in each case a grinding and possibly a further processing of the piezoelectric formed and separated in steps 33 to 36 by dividing the sub-blocks 1 takes place
Werkstücke 2. Workpieces 2.
Die so gestaltete Prozesskette mit den Schritten 30 bis 40 ermöglicht eine prozessfähige Herstellung von Keramiken mit piezoelektrischen Eigenschaften, das heißt piezoelektrische Werkstücke 2. The thus designed process chain with the steps 30 to 40 enables a process-capable production of ceramics with piezoelectric properties, that is, piezoelectric workpieces 2.
Somit ist an Hand der Schritte 30 bis 40 eine vorteilhafte Prozesskette beschrieben. Durch diese können verfahrensbedingte Nachteile einer Verkrümmung der Werkstücke 2 beseitig werden. Damit verbunden kann die für die Funktion des Aktors entscheidende Herstellbarkeit der Isolationszone verbessert werden. Hierdurch ist eine Ausschussrate bei der Herstellung verringert Thus, an advantageous process chain is described with reference to steps 30 to 40. Through this process disadvantages of a distortion of the workpieces 2 can be eliminated. Associated with this, it is possible to improve the manufacturability of the isolation zone, which is crucial for the function of the actuator. This reduces a reject rate during production
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. The invention is not limited to the described embodiments.

Claims

Ansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken (2), das folgende Schritte aufweist: 1. A method of manufacturing piezoelectric workpieces (2), comprising the steps of:
Laminieren eines Blocks (25) aus einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten und einer Vielzahl von zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordneten Laminating a block (25) of a plurality of piezoelectric layers and a plurality of interposed between the piezoelectric layers
Elektrodenschichten; Electrode layers;
Trennen des Blocks (25) in Teilblöcke (1) und  Separating the block (25) into sub-blocks (1) and
Entbindern und Sintern der Teilblöcke (1).  Debinding and sintering of the sub-blocks (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilblock (1) mxn unzerteilte piezoelektrische Werkstücke (2) aufweist, die in m Reihen und n Spalten des Teilblocks (1) angeordnet sind, und dass die Anzahl n der Spalten nicht kleiner als 2 ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that at least one sub-block (1) mxn undivided piezoelectric workpieces (2), which are arranged in m rows and n columns of the sub-block (1), and that the number n of the columns not smaller than 2 is.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl m der Reihen gleich 1 ist und dass der Teilblock (1) lxn unzerteilte piezoelektrische 3. The method according to claim 2, characterized in that the number m of the rows is equal to 1 and that the sub-block (1) lxn undivided piezoelectric
Werkstücke (2) aufweist.  Workpieces (2).
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Block (25) m Spalten mit piezoelektrischen Werkstücken (2) aufweist und dass der Block (25) in Teilblöcke (1) aufgeteilt wird, die jeweils zumindest eine Reihe an piezoelektrischen Werkstücken (2) aufweisen. 4. The method of claim 1 or 2, characterized in that the block (25) m columns with piezoelectric workpieces (2) and that the block (25) is divided into sub-blocks (1), each having at least one row of piezoelectric workpieces (2).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Teilblock (1) genau eine Reihe an piezoelektrischen Werkstücken (2) aufweist oder dass jeder Teilblock (1) genau zwei Reihen an piezoelektrischen Werkstücken (2) aufweist. 5. The method according to claim 4, characterized in that each sub-block (1) has exactly one row of piezoelectric workpieces (2) or that each sub-block (1) has exactly two rows of piezoelectric workpieces (2).
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Reihen und/oder den Spalten der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke (2) des Teilblocks (1) Kanäle (3) vorgesehen sind. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that between the rows and / or columns of the undivided piezoelectric workpieces (2) of the sub-block (1) channels (3) are provided.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (3) als Durchgangsbohrungen ausgestaltet sind. 7. The method according to claim 6, characterized in that the channels (3) are designed as through holes.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (3) zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Längsrichtung (8) der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke (2) des Teilblocks (1) ausgebildet sind. 8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the channels (3) at least approximately perpendicular to a longitudinal direction (8) of the undivided piezoelectric workpieces (2) of the sub-block (1) are formed.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer Außenseite (10, 11) des Teilblocks (1) zwischen den Reihen und/oder den Spalten der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke (2) Vertiefungen (12, 13) vorgesehen sind. 9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that on at least one outer side (10, 11) of the sub-block (1) between the rows and / or the columns of the undivided piezoelectric workpieces (2) recesses (12, 13) are provided.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Außenseite (10, 11) des Teilblocks (1) vorgesehenen Vertiefungen (12, 13) in einer Längsrichtung (6) der unzerteilten piezoelektrischen Werkstücke (2) des Teilblocks (1) verlaufen. 10. The method according to claim 9, characterized in that on the outer side (10, 11) of the sub-block (1) provided recesses (12, 13) in a longitudinal direction (6) of the undivided piezoelectric workpieces (2) of the sub-block (1) run.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Entbindern und Sintern der Teilblöcke (1) in einem kombinierten thermischen Prozessschritt erfolgt. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the binder removal and sintering of the sub-blocks (1) takes place in a combined thermal process step.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized by
Aufteilen der entbinderten und gesinterten Teilblöcke (1) in vereinzelte piezoelektrische Werkstücke (2).  Dividing the debindered and sintered sub-blocks (1) into isolated piezoelectric workpieces (2).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufteilen der entbinderten und gesinterten Teilblöcke (1) in vereinzelte piezoelektrische Werkstücke (2) durch zumindest ein Dicing-Trennverfahren erfolgt. 13. The method according to claim 12, characterized in that the dividing the debindered and sintered sub-blocks (1) into isolated piezoelectric workpieces (2) by at least one dicing separation process takes place.
14. Anlage zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken (2), wobei die Anlage ausgestaltet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 auszuführen. 14. Plant for the production of piezoelectric workpieces (2), wherein the system is designed to carry out a method according to one of claims 1 to 13.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011003081A1 (en) 2011-01-25 2012-07-26 Robert Bosch Gmbh Method for manufacturing piezoelectric workpiece, involves changing shape of sub-block portion by applying force on sub-block portion through constraint element, during sintering process of sub-block portion
DE102013111121B4 (en) 2013-08-27 2020-03-26 Tdk Electronics Ag Process for the production of ceramic multilayer components
DE102014112207A1 (en) * 2014-08-26 2016-03-03 Epcos Ag Process for the production of ceramic multilayer components and ceramic multilayer component

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008092740A2 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Piezoceramic multilayer actuator and method for the production thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19757877A1 (en) * 1997-12-24 1999-07-01 Bosch Gmbh Robert Method of manufacturing piezoelectric actuators and piezoelectric actuator
US7468112B2 (en) * 2001-04-18 2008-12-23 Denso Corporation Method of producing a ceramic laminate
JP2003124766A (en) * 2001-10-17 2003-04-25 Murata Mfg Co Ltd Production method for layered piezoelectric resonator
JP4894143B2 (en) * 2004-12-20 2012-03-14 株式会社デンソー Method for manufacturing ceramic laminate

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008092740A2 (en) * 2007-01-31 2008-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Piezoceramic multilayer actuator and method for the production thereof

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