EP3359936A1 - Drucksensor und verfahren zur messung eines drucks - Google Patents

Drucksensor und verfahren zur messung eines drucks

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EP3359936A1
EP3359936A1 EP16758220.4A EP16758220A EP3359936A1 EP 3359936 A1 EP3359936 A1 EP 3359936A1 EP 16758220 A EP16758220 A EP 16758220A EP 3359936 A1 EP3359936 A1 EP 3359936A1
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EP
European Patent Office
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pressure sensor
outer electrode
pressure
internal electrodes
electrodes
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16758220.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Galler
Harald Kastl
Markus Puff
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
TDK Electronics AG
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Epcos AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Epcos AG filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3359936A1 publication Critical patent/EP3359936A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
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    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/0028—Force sensors associated with force applying means
    • G01L5/0038—Force sensors associated with force applying means applying a pushing force
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
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    • H10N30/80—Constructional details
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    • H10N30/853—Ceramic compositions
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/877—Conductive materials

Definitions

  • Pressure sensor and method for measuring a pressure The present invention relates to a pressure sensor. It is a pressure sensor that measures a pressure or a mechanical stress with the help of the piezoelectric effect. The pressure acting on the pressure sensor is thereby in an electrical
  • the present invention relates to a method of measuring a pressure.
  • Pressure sensors based on piezoelectric materials such as lead zirconate titanate (PZT) ceramic or quartz are known.
  • PZT lead zirconate titanate
  • monolithic piezoelectric pressure sensor 101 This has a monolithic body 102, which consists of a homogeneous layer of a pressure-sensitive material. On an upper side surface 109 and a lower side surface 110 of the main body 102, an outer electrode 105, 108 are arranged, so that the layer of pressure-sensitive material between the outer electrodes 105, 108 is located.
  • the outer electrodes 105, 108 are used for tapping at
  • the pressure to be measured acts directly on the external electrodes 105, 108.
  • the outer electrodes 105, 108 must be covered with insulating layers to prevent the formation of
  • the outer electrodes 105, 108 have a metallic material that can be manufactured with reasonable effort only with insufficient flatness. The unevenness on the surfaces 106, 107 can lead to measurement inaccuracies. In addition, the metallic outer electrodes 105, 108 are resistant
  • a pressure sensor having a base body, wherein the base body is a piezoelectric
  • Internal electrodes are arranged in the piezoelectric material such that between the at least two
  • the internal electrodes can be used as "in the
  • piezoelectric material arranged to be called, if they are between two layers of the piezoelectric
  • each inner electrode To be covered by the piezoelectric material. A side
  • a surface that abuts an outer electrode may be free of the piezoelectric material.
  • the main body can also have a plurality of side surfaces provided for pressurizing.
  • the pressure sensor may have any number of internal electrodes. In particular, the pressure sensor may have more than two internal electrodes.
  • the inner electrodes may be divided into first inner electrodes contacted with a first outer electrode and second inner electrodes contacted with a second outer electrode, wherein the number of first and second inner electrodes need not be equal.
  • the pressure sensor with internal electrodes arranged in the piezoelectric material allows the above
  • Pressurized side surface provided may consist of the piezoelectric material.
  • the piezoelectric material can under constant pressure swing load have a much higher load capacity than a metallic material, so that the life of the pressure sensor is increased. Furthermore, the piezoelectric material can be made with a large flatness, so that the for the Pressurization provided side surface free from
  • the output signal produced by the pressure sensor can be influenced as desired by a variation in the number of internal electrodes.
  • the pressure sensor may further include a first outer electrode and a second outer electrode. Each of the at least two internal electrodes may be connected to the first external electrode or the second external electrode.
  • Outer electrode may be on a first side surface of
  • the second outer electrode may be arranged on a second side surface of the main body. Neither the first side surface nor the second
  • Side surface can be provided for the pressurization. Accordingly, they differ from the side surface provided for the pressurization and are arranged in particular perpendicular to this side surface.
  • the first and second side surfaces may be one another
  • the first outer electrode may be arranged perpendicular to the at least two inner electrodes.
  • the second outer electrode may be perpendicular to the at least two inner electrodes
  • the provided for pressurizing side surface of the body can be parallel to the at least two
  • the pressure sensor may further include one with the at least two
  • Internal electrodes have associated evaluation unit, which is designed to determine the pressure acting on the base body pressure.
  • the at least two can
  • the evaluation unit is configured to one between the at least two
  • the evaluation unit can also be configured to measure a voltage applied between the at least two internal electrodes and to determine therefrom the pressure acting on the base body.
  • Pressure sensor be designed such that the current or the voltage of a generated as a result of acting on the body pressure signal is particularly high.
  • a high voltage results in a small number of internal electrodes.
  • a high current results in a large number of internal electrodes.
  • the piezoelectric body may comprise a lead zirconate titanate ceramic.
  • the Piezoelectric bodies have a different piezoelectric material, such as a piezoelectric quartz.
  • the internal electrodes may comprise silver, silver-palladium or copper or one of these
  • the first and the second outer electrode may include or consist of a partially glass-containing Einbrandmetallmaschine of silver, silver-palladium or copper.
  • the first and second outer electrodes may further comprise a
  • Sputter layer of CuAg or CrNiAg have.
  • the present invention relates
  • Invention a method for measuring a pressure.
  • a base body having a piezoelectric material, at least two inner electrodes disposed in the piezoelectric material, a first outer electrode and a second outer electrode, wherein each of the at least two
  • Internal electrodes is connected to the first outer electrode or the second outer electrode, wherein the first
  • outside electrode disposed on a first side surface of the base body, wherein the second outer electrode is disposed on a second side surface of the base body, and wherein the base body further comprises a third side surface
  • the pressure to be measured is exerted on the third side surface.
  • the pressure sensor described above may be used for the method according to the aspect discussed herein become. Accordingly, all structural and functional features disclosed for the pressure sensor may also apply to the method.
  • the pressure to be measured is exerted on a side surface of the main body which is free of electrodes.
  • the third side surface provided for the pressurization may consist of the piezoelectric material.
  • the piezoelectric material can under constant pressure swing load have a much higher load capacity than a metallic material, so that the
  • the piezoelectric material can be made with a large flatness, so that the side surface provided for the pressurization is free from bumps and therefrom no
  • Evaluation unit may have.
  • the method can be
  • FIG 1 shows one known in the art
  • Figure 2 shows a first embodiment of a
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the
  • FIG. 4 shows a second exemplary embodiment of a
  • FIG. 2 shows a pressure sensor 1 according to a first
  • the pressure sensor 1 has a
  • Base body 2 which has a piezoelectric material 13.
  • first internal electrodes 3 and second internal electrodes 4 are arranged.
  • first internal electrodes 3 and second internal electrodes 4 are arranged.
  • the piezoelectric material 13 is arranged.
  • the first internal electrodes 3 are provided with a first one
  • Outer electrode 5 is arranged on a first side surface 6 of the main body 2.
  • the first side surface 6 of the base body 2 and the first outer electrode 5 are perpendicular to the inner electrodes 3, 4. Furthermore, the first inner electrodes 3 with respect to a second outer surface 7, which is opposite to the first side surface 6, set back.
  • a second outer electrode 8 is arranged on the second side surface 7, .
  • the first internal electrodes 3 are not
  • the second internal electrodes 4 are connected to the second
  • the second Internal electrodes 4 are set back from the first side surface 6 and accordingly are not electrically connected to the first outer electrode 5. In a stacking direction S perpendicular to the
  • first inner electrodes 3 and second inner electrodes 4 alternate, wherein in each case between two inner electrodes 3, 4 a layer consisting of the piezoelectric material 13 is arranged.
  • the main body 2 also has at least one side surface 9, 10, which is provided for pressurization.
  • the direction from which the pressure acts on the base body 2 is marked in FIG. 1 by two corresponding arrows.
  • the provided for pressurizing side surface 9, 10 extends parallel to the inner electrodes 3, 4.
  • In the pressure sensor 1 shown in Figure 1 is an upper
  • s indicates the mechanical expansion of the main body 2
  • D indicates the shift density
  • E indicates the electrical
  • T is the on the
  • d indicates the piezoelectric constant of the piezoelectric material 13 of the
  • Dielectric constant and s 33 indicates the compliance. It is further assumed in equations (1) and (2) that the print axis, the polarization axis and the
  • Detection axis respectively match and lie in the stacking direction S, which is also referred to here as the 33 direction.
  • the pressure acting on the main body 2 can be calculated therefrom.
  • FIG. 4 shows a possible structure for pressure measurement with the aid of the pressure sensor 1, a pressure sensor 1 according to a second exemplary embodiment being used here.
  • the pressure sensor 1 with an electronic
  • Evaluation unit 11 connected. According to the embodiment shown in Figure 4, the first outer electrode 5 and the second outer electrode 8 via the electronic
  • Evaluation unit 11 contacted with each other electrically.
  • a pressure acts on the main body 2
  • a current flows from the first outer electrode 5 via the evaluation unit 11 to the second outer electrode 8.
  • the evaluation unit 11 is designed to measure the current intensity of this current. From this measurement, the pressure acting on the base body 2 pressure can be calculated.
  • the first outer electrode 5 and the second outer electrode 8 are not connected to one another via the electronic evaluation unit 11
  • the evaluation unit 11 can determine a voltage applied between the two outer electrodes 5, 8 and from this measured value to the
  • the pressure sensors 1 described here with internal electrodes 3, 4 arranged in the main body 2 have considerable advantages over the monolithic pressure sensors 101 shown in FIG.
  • the pressure sensors 1 are such designed that the pressure load is not on the
  • Side surface 6, 7 acts, on which the outer electrodes 5, 8 are located.
  • the provided for pressurizing side surfaces 9, 10 consist of an electric
  • Be provided side surfaces, so a part of the surface would be used for electrical contacting of the outer electrodes.
  • the side surface provided for pressurizing is made of a piezoelectric material 13, it can be made with a high flatness, resulting in
  • a piezoelectric material 13 can be manufactured with less effort in a greater flatness than would be possible for metallic surfaces. Further, the piezoelectric materials 13 prove to be very resistant to pressure swing loads, so that a side surface made of a piezoelectric material 13 can increase the life of the pressure sensor 1.
  • Another advantage of the pressure sensor described here is its high design freedom. Due to the fact that the number of internal electrodes can be changed as desired, the output charge dissipated via the internal electrodes or between the internal electrodes can be changed
  • n indicates the number of piezoelectric layers.
  • Q n indicates the charge output of the pressure sensor 1 with n
  • U n indicates the no-load voltage applied between the outer electrodes 5, 8 of the pressure sensor 1 with n piezoelectric layers when the outer electrodes 5, 8 are not short-circuited with each other.
  • Uo gives the no-load voltage between the
  • E n indicates the output energy of the pressure sensor 1 with n piezoelectric layers, which is proportional to the product of open circuit voltage and charge output.
  • Eo indicates the output energy of the monolithic sensor 101.
  • the charge output Q n which essentially determines the current strength of an electrical signal when the two external electrodes 5, 8 are connected, is directly proportional to the number of internal electrodes.
  • Amount of current to be made of the output current therefore, a pressure sensor 1 with many internal electrodes 3, 4 advantageous because here a larger output current is reached, whereby the sensitivity of the sensor 1 can be increased.
  • a sensor 1 with a small number of internal electrodes 3, 4 is advantageous, since in this way a maximum sensitivity can be achieved.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor (1) mit einem Grundkörper, der ein piezoelektrisches Material (13) und zumindest zwei in dem piezoelektrischen Material (13) angeordnete Innenelektroden (3, 4) aufweist, die derart angeordnet sind, dass zwischen den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) eine Spannung entsteht, wenn ein Druck auf eine für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche (9, 10) des Grundkörpers (2) einwirkt.

Description

Beschreibung
Drucksensor und Verfahren zur Messung eines Drucks Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drucksensor. Es handelt sich dabei um einen Drucksensor, der einen Druck, beziehungsweise eine mechanische Spannung, mit Hilfe des piezoelektrischen Effektes misst. Der auf den Drucksensor einwirkende Druck wird dabei in einen elektrischen
Ladungsfluss umgewandelt. Diese Eigenschaft kann dazu
angewandt werden, um Drücke beziehungsweise Druckschwankungen zu vermessen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Messung eines Drucks. Drucksensoren, die auf piezoelektrischen Materialien, wie zum Beispiel einer Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) Keramik oder Quarz basieren, sind bekannt. Figur 1 zeigt einen solchen
monolithischen piezoelektrischen Drucksensor 101. Dieser weist einen monolithischen Grundkörper 102 auf, der aus einer homogene Schicht eines drucksensitiven Materials besteht. Auf einer oberen Seitenfläche 109 und einer unteren Seitenfläche 110 des Grundkörpers 102 sind je eine Außenelektroden 105, 108 angeordnet, so dass sich die Schicht des drucksensitiven Materials zwischen den Außenelektroden 105, 108 befindet. Die Außenelektroden 105, 108 dienen zum Abgreifen des bei
Druckbelastung entstehenden elektrischen Signals.
Bei diesem Sensor 101 wirkt der zu messende Druck unmittelbar auf die Außenelektroden 105, 108 ein. Damit sind zahlreiche Nachteile verbunden. Die Außenelektroden 105, 108 müssen mit Isolationsschichten bedeckt sein, um das Entstehen von
Leckströmen zu vermeiden. Außerdem müssen auf der oberen und der unteren Seitenflächen 106, 107 ferner elektrische Verbindungen der Außenelektroden 105, 108 vorgesehen sein, sodass die Flächen 106, 107 nicht ganzflächig zur
Druckbelastung genutzt werden können. Die Außenelektroden 105, 108 weisen ein metallisches Material auf, das mit vertretbarem Aufwand nur mit einer unzureichenden Ebenheit fertigbar ist. Die Unebenheiten auf den Flächen 106, 107 können zu Messungenauigkeiten führen. Außerdem weisen die metallischen Außenelektroden 105, 108 unter beständig
auftretenden Druckwechselbelastungen hohe Abnutzungseffekte auf, die die Lebensdauer des Drucksensors 101 verkürzen können .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verbesserten Drucksensor anzugeben, der es ermöglicht, zumindest einen der oben genannten Nachteile zu überwinden. Eine weitere Aufgabe ist es, ein verbessertes Verfahren zur Messung eines Drucks anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Drucksensor gemäß dem
vorliegenden Anspruch 1 gelöst.
Es wird ein Drucksensor vorgeschlagen, der einen Grundkörper aufweist, wobei der Grundkörper ein piezoelektrisches
Material und zumindest zwei in dem piezoelektrischen Material angeordnete Innenelektroden aufweist. Die zumindest zwei
Innenelektroden sind dabei derart in dem piezoelektrischen Material angeordnet, dass zwischen den zumindest zwei
Innenelektroden eine Spannung entsteht, wenn ein Druck auf eine für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche des Grundkörpers einwirkt.
Die Innenelektroden können dabei als „in dem
piezoelektrischen Material angeordnet" bezeichnet werden, wenn sie zwischen zwei Schichten des piezoelektrischen
Materials angeordnet sind. Dementsprechend können eine
Oberseite und eine Unterseite jeder Innenelektrode von dem piezoelektrischen Material bedeckt sein. Eine seitliche
Fläche, die an einer Außenelektrode anliegt, kann jedoch frei von dem piezoelektrischen Material sein.
Bei der für die Druckbeaufschlagung vorgesehenen Seitenfläche des Grundkörpers handelt es sich insbesondere um eine
Seitenfläche des Grundkörpers, die parallel zu den
Innenelektroden angeordnet ist. Der Grundkörper kann auch mehrere für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenflächen aufweisen . Der Drucksensor kann eine beliebige Anzahl an Innenelektroden aufweisen. Insbesondere kann der Drucksensor mehr als zwei Innenelektroden aufweisen. Die Innenelektroden können in erste Innenelektroden, die mit einer ersten Außenelektrode kontaktiert sind, und zweite Innenelektroden, die mit einer zweiten Außenelektrode kontaktiert sind, aufgeteilt werden, wobei die Anzahl der ersten und der zweiten Innenelektroden nicht gleich sein muss.
Der Drucksensor mit in den in dem piezoelektrischen Material angeordneten Innenelektroden ermöglicht es, die oben
beschriebenen Nachteile zu überwinden. Die für die
Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche kann aus dem piezoelektrischen Material bestehen. Das piezoelektrische Material kann unter ständiger Druckwechselbelastung eine deutlich höhere Belastbarkeit aufweisen als ein metallisches Material, so dass die Lebensdauer des Drucksensors erhöht wird. Ferner kann das piezoelektrische Material mit einer großen Ebenheit gefertigt werden, so dass die für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche frei von
Unebenheiten ist und daraus keine Messfehler resultieren können . Ein weiterer Vorteil des Drucksensors besteht in seiner verbesserten Designfreiheit. Das von dem Drucksensor erzeugte Ausgangssignal kann durch eine Variation in der Anzahl der Innenelektroden in gewünschter Weise beeinflusst werden.
Dabei kann insbesondere erreicht werden, dass die Stromstärke dieses Signals oder die Spannung dieses Signals erhöht wird.
Der Drucksensor kann ferner eine erste Außenelektrode und eine zweite Außenelektrode aufweisen. Jede der zumindest zwei Innenelektroden kann mit der ersten Außenelektrode oder der zweiten Außenelektrode verbunden sein. Die erste
Außenelektrode kann auf einer ersten Seitenfläche des
Grundkörpers angeordnet sein. Die zweite Außenelektrode kann auf einer zweiten Seitenfläche des Grundkörpers angeordnet sein. Weder die erste Seitenfläche noch die zweite
Seitenfläche können für die Druckbeaufschlagung vorgesehen sein. Dementsprechend unterscheiden sie sich von der für die Druckbeaufschlagung vorgesehenen Seitenfläche und sind insbesondere senkrecht zu dieser Seitenfläche angeordnet. Die erste und die zweite Seitenfläche können einander
gegenüberliegen.
Die erste Außenelektrode kann senkrecht zu den zumindest zwei Innenelektroden angeordnet sein. Die zweite Außenelektrode kann senkrecht zu den zumindest zwei Innenelektroden
angeordnet sein.
Da der Druck in Richtung senkrecht zu den Innenelektroden wirkt, übt der Druck eine nur minimale Kraft auf die Außenelektroden aus, die sich ebenfalls in dieser Richtung erstrecken .
Die für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche des Grundkörpers kann parallel zu den zumindest zwei
Innenelektroden angeordnet sein. Dementsprechend übt der Druck vorzugsweise eine maximale Kraft auf diese Seitenfläche aus . Der Drucksensor kann ferner eine mit den zumindest zwei
Innenelektroden verbundene Auswerteeinheit aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, den auf den Grundkörper einwirkenden Druck zu bestimmen. Dabei können die zumindest zwei
Innenelektroden über die Auswerteeinheit miteinander
elektrisch kontaktiert sein, wobei die Auswerteeinheit dazu ausgestaltet ist, einen zwischen den zumindest zwei
Innenelektroden fließenden Strom zu vermessen und daraus den auf den Grundkörper einwirkenden Druck zu bestimmen.
Alternativ kann die Auswerteeinheit auch ausgestaltet sein, eine zwischen den zumindest zwei Innenelektroden anliegende Spannung zu vermessen und daraus den auf den Grundkörper einwirkenden Druck zu bestimmen.
Je nach Ausgestaltung der Auswerteeinheit kann der
Drucksensor derart ausgestaltet sein, dass die Stromstärke oder die Spannung eines in Folge eines auf den Grundkörper einwirkenden Drucks erzeugten elektrischen Signals besonders hoch ist. Eine hohe Spannung ergibt sich bei einer kleinen Anzahl von Innenelektroden. Eine hohe Stromstärke ergibt sich bei einer großen Anzahl von Innenelektroden.
Der piezoelektrische Grundkörper kann eine Blei-Zirkonat- Titanat-Keramik aufweisen. Alternativ kann der piezoelektrische Grundkörper ein anderes piezoelektrisches Material, beispielsweise einen piezoelektrischen Quarz, aufweisen. Die Innenelektroden können Silber, Silber- Palladium oder Kupfer aufweisen oder aus einem dieser
Materialien bestehen.
Die erste und die zweite Außenelektrode können eine teilweise glashaltige Einbrandmetallisierung aus Silber, Silber- Palladium oder Kupfer aufweisen oder aus dieser bestehen. Die erste und die zweite Außenelektrode können ferner eine
Sputterschicht aus CuAg oder CrNiAg aufweisen.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren zur Messung eines Drucks.
Es wird ein Verfahren zur Messung eines Drucks mit einem Drucksensor vorgeschlagen, wobei der Drucksensor einen
Grundkörper aufweist, der ein piezoelektrisches Material, zumindest zwei in dem piezoelektrischen Material angeordnete Innenelektroden, eine erste Außenelektrode und eine zweite Außenelektrode aufweist, wobei jede der zumindest zwei
Innenelektroden mit der ersten Außenelektrode oder der zweiten Außenelektrode verbunden ist, wobei die erste
Außenelektrode auf einer ersten Seitenfläche des Grundkörpers angeordnet ist, wobei die zweite Außenelektrode auf einer zweiten Seitenfläche des Grundkörpers angeordnet ist, und wobei der Grundkörper ferner eine dritte Seitenfläche
aufweist, die frei von der ersten Außenelektrode und der zweiten Außenelektrode ist. Bei dem Verfahren wird der zu messende Druck auf die dritte Seitenfläche ausgeübt wird.
Insbesondere kann der oben beschriebene Drucksensor für das Verfahren gemäß dem hier diskutierten Aspekt verwendet werden. Dementsprechend können sämtliche strukturellen und funktionellen Merkmale, die für den Drucksensor offenbart sind, auch auf das Verfahren zutreffen. Bei dem hier beschriebenen Verfahren wird der zumessende Druck auf eine Seitenfläche des Grundkörpers ausgeübt, die frei von Elektroden ist. Dadurch können verschiedene Vorteile erreicht werden. Die für die Druckbeaufschlagung vorgesehene dritte Seitenfläche kann aus dem piezoelektrischen Material bestehen. Das piezoelektrische Material kann unter ständiger Druckwechselbelastung eine deutlich höhere Belastbarkeit aufweisen als ein metallisches Material, so dass die
Lebensdauer des Drucksensors erhöht wird. Ferner kann das piezoelektrische Material mit einer großen Ebenheit gefertigt werden, so dass die für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche frei von Unebenheiten ist und daraus keine
Messfehler resultieren können.
Ferner kann in Folge des auf die dritte Seitenfläche
ausgeübten Drucks zwischen den zumindest zwei Innenelektroden eine Spannung entstehen, wobei der Drucksensor ferner eine mit den zumindest zwei Innenelektroden verbundene
Auswerteeinheit aufweisen kann. Das Verfahren kann den
Schritt des Bestimmens des auf den Grundkörper einwirkenden Drucks auf Basis einer von der Auswerteeinheit gemessenen Stromstärke oder auf Basis einer von der Auswerteeinheit gemessenen Spannung aufweisen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von
Figuren genauer beschrieben.
Figur 1 zeigt einen im Stand der Technik bekannten
monolithischen Drucksensor, Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Drucksensors ,
Figur 3 zeigt in einer schematischen Darstellung die
Veränderung der Polarisation eines
piezoelektrischen Materials unter Druckeinwirkung.
Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Drucksensors.
Figur 2 zeigt einen Drucksensor 1 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel. Der Drucksensor 1 weist einen
Grundkörper 2 auf, der ein piezoelektrisches Material 13 aufweist. In dem Grundkörper 2 sind erste Innenelektroden 3 und zweite Innenelektroden 4 angeordnet. Dabei sind die
Innenelektroden 3, 4 jeweils zwischen Schichten des
piezoelektrischen Materials 13 angeordnet. Die ersten Innenelektroden 3 sind mit einer ersten
Außenelektrode 5 elektrisch kontaktiert. Die erste
Außenelektrode 5 ist auf einer ersten Seitenfläche 6 des Grundkörpers 2 angeordnet. Die erste Seitenfläche 6 des Grundkörpers 2 sowie die erste Außenelektrode 5 sind dabei senkrecht zu den Innenelektroden 3, 4. Ferner sind die ersten Innenelektroden 3 gegenüber einer zweiten Außenfläche 7, die der ersten Seitenfläche 6 gegenüberliegt, zurückgesetzt. Auf der zweiten Seitenfläche 7 ist eine zweite Außenelektrode 8 angeordnet. Die ersten Innenelektroden 3 sind nicht
elektrisch mit der zweiten Außenelektrode 8 kontaktiert.
Die zweiten Innenelektroden 4 sind mit der zweiten
Außenelektrode 8 elektrisch kontaktiert. Die zweiten Innenelektroden 4 sind gegenüber der ersten Seitenfläche 6 zurückgesetzt und sind dementsprechend nicht mit der ersten Außenelektrode 5 elektrisch verbunden. In einer Stapelrichtung S, die senkrecht zu den
Innenelektroden 3, 4 ist, wechseln sich erste Innenelektroden 3 und zweite Innenelektroden 4 ab, wobei jeweils zwischen zwei Innenelektroden 3, 4 eine Schicht bestehend aus dem piezoelektrischen Material 13 angeordnet ist.
Der Grundkörper 2 weist ferner zumindest eine Seitenfläche 9, 10 auf, die für eine Druckbeaufschlagung vorgesehen ist. Die Richtung, aus der der Druck auf den Grundkörper 2 einwirkt, ist in Figur 1 durch zwei entsprechende Pfeile markiert. Die für die Druckbeaufschlagung vorgesehenen Seitenfläche 9, 10 erstreckt sich parallel zu den Innenelektroden 3, 4. Bei dem in Figur 1 gezeigten Drucksensor 1 ist eine obere
Seitenfläche 9 und eine untere Seitenfläche 10 für die
Druckbeaufschlagung vorgesehen.
Wirkt nunmehr ein Druck auf die für die Druckbeaufschlagung vorgesehenen Seitenflächen 9, 10, so wirkt dieser Druck auf das piezoelektrische Material 13 des Grundkörpers 2. Aufgrund des Piezoeffekts wird dadurch unter Einwirkung des Druckes die Polarisation des piezoelektrischen Materials 13
verändert. Damit verbunden ist eine Ansammlung von
elektrischer Ladung, die in dem piezoelektrischen Material 13 entsteht und über die Innenelektroden 3, 4 abgeführt werden kann. Je größer der auf den Drucksensor 1 einwirkende Druck, desto mehr Ladung wird im Grundkörper 2 erzeugt und über die Innenelektroden 3, 4 zu den jeweiligen Außenelektroden 5, 8 abgeführt . Der Zusammenhang zwischen dem in dem Grundkörper 2 erzeugten elektrischen Feld und dem auf den Grundkörper 2 ausgeübten Druck wird durch die beiden Gleichungen (1) und (2)
beschrieben : s = d33 E + S33 (1)
D = ε33 εο E + d33 (2)
Dabei gibt s die mechanische Dehnung des Grundkörpers 2 an, D gibt die Verschiebungsdichte an, E gibt die elektrische
Feldstärke des infolge des piezoelektrischen Effektes
entstehenden elektrischen Feldes an, T gibt die auf dem
Grundkörper einwirkende mechanische Spannung an, d gibt die Piezokonstante des piezoelektrischen Materials 13 des
Grundkörpers 2 an, ε33 und So geben die
Dielektrizitätskonstanten an und s33 gibt die Nachgiebigkeit an. Es wird in den Gleichungen (1) und (2) ferner angenommen, dass die Druckachse, die Polarisationsachse und die
Detektionsachse jeweils übereinstimmen und in Stapelrichtung S liegen, die hier auch als 33-Richtung bezeichnet wird.
Wird nunmehr das erzeugte elektrische Feld vermessen, kann daraus der auf den Grundkörper 2 einwirkende Druck berechnet werden. Um dieses Feld zu vermessen, kann entweder eine an den Außenelektroden 5, 8 anliegende Spannung oder eine
Stromstärke eines Stroms, der beim Kurzschließen der
Außenelektroden 5, 8 fließt, vermessen werden.
In Figur 3 ist angedeutet, dass sich die
Polarisationsrichtung 12 des piezoelektrischen Materials 13 unter Einwirkung eines Druckes ändert. Ausschnitt i zeigt die Polarisation ohne Einwirkung eines Druckes und Ausschnitt ii zeigt die Polarisation mit einwirkendem Druck. Figur 4 zeigt einen möglichen Aufbau zur Druckmessung mit Hilfe des Drucksensors 1, wobei hier ein Drucksensor 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird. Der
Drucksensor 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem Drucksensor 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in der Anzahl der ersten und zweiten Innenelektroden 3, 4.
Ferner ist der Drucksensor 1 mit einer elektronischen
Auswerteeinheit 11 verbunden. Gemäß dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die erste Außenelektrode 5 und die zweite Außenelektrode 8 über die elektronische
Auswerteeinheit 11 miteinander elektrisch kontaktiert.
Dementsprechend fließt bei Einwirkung eines Druckes auf den Grundkörper 2 ein Strom von der ersten Außenelektrode 5 über die Auswerteeinheit 11 zur zweiten Außenelektrode 8. Die Auswerteeinheit 11 ist dazu ausgestaltet, die Stromstärke dieses Stroms zu vermessen. Aus dieser Messgröße kann der auf den Grundkörper 2 einwirkende Druck errechnet werden.
Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel sind die erste Außenelektrode 5 und die zweite Außenelektrode 8 nicht über die elektronische Auswerteeinheit 11 miteinander
kurzgeschlossen. In diesem Fall kann die Auswerteeinheit 11 eine zwischen den beiden Außenelektroden 5, 8 anliegende Spannung bestimmen und aus dieser Messgröße den auf den
Grundkörper 2 einwirkenden Druck berechnen. Die hier beschriebenen Drucksensoren 1 mit in dem Grundkörper 2 angeordneten Innenelektroden 3, 4 weisen gegenüber dem in Figur 1 gezeigten monolithischen Drucksensoren 101 erhebliche Vorteile auf. Insbesondere sind die Drucksensoren 1 derart ausgestaltet, dass die Druckbelastung nicht auf die
Seitenfläche 6, 7 einwirkt, auf der sich die Außenelektroden 5, 8 befinden. Die für die Druckbeaufschlagung vorgesehen Seitenflächen 9, 10 bestehen aus einem elektrisch
isolierenden piezoelektrischen Material 13. Daher ist keine zusätzliche Isolierschicht erforderlich, um Leckströme zu vermeiden. Ferner findet keine elektrische Kontaktierung auf den druckbeaufschlagten Flächen statt, sodass diese
vollflächig von dem Druck belastet werden können. Würden dagegen Außenelektroden auf den zu beaufschlagenden
Seitenflächen vorgesehen sein, so müsste ein Teil der Fläche zur elektrischen Kontaktierung der Außenelektroden genutzt werden .
Da die zur Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche aus einem piezoelektrischen Material 13 besteht, kann sie mit einer hohen Ebenheit gefertigt werden, woraus sich
insbesondere eine hohe Messgenauigkeit ergeben kann. Flächen aus einem piezoelektrischen Material 13 können mit weniger Aufwand in einer größeren Ebenheit gefertigt werden als dies für metallische Flächen möglich wäre. Ferner erweisen die piezoelektrischen Materialien 13 sich als sehr beständig gegenüber Druckwechselbelastungen, sodass eine aus einem piezoelektrischen Material 13 bestehende Seitenfläche die Lebensdauer des Drucksensors 1 erhöhen kann.
Ein weiterer Vorteil des hier beschriebenen Drucksensors besteht in seiner hohen Designfreiheit. Dadurch, dass die Anzahl der Innenelektroden in gewünschter Weise verändert werden kann, können die über die Innenelektroden abgeführte Ausgangsladung beziehungsweise die zwischen den
Innenelektroden anliegende Spannung in gewünschter Weise eingestellt werden. Der Zusammenhang zwischen diesen Größen wird durch die Formeln (3) bis (5) beschrieben.
Qn = n-Qo (3)
Un = U0/n (4)
En = ( Qn - Un)/2 = (Q0-U0)/2 = E0 (5) n gibt dabei die Anzahl der piezoelektrischen Schichten an. Qn gibt den Ladungsoutput des Drucksensors 1 mit n
piezoelektrischen Schichten an. Qo gibt den Ladungsoutput eines monolithischen Drucksensors 101 ohne integrierte
Innenelektroden und mit gleichem Volumen an. Un gibt die zwischen den Außenelektroden 5, 8 anliegende LeerlaufSpannung des Drucksensors 1 mit n piezoelektrischen Schichten an, wenn die Außenelektroden 5, 8 nicht miteinander kurzgeschlossen werden. Uo gibt die LeerlaufSpannung zwischen den
Außenelektroden 105, 108 des entsprechenden monolithischen Sensors 101 an. En gibt die Ausgangsenergie des Drucksensors 1 mit n piezoelektrischen Schichten an, die proportional zu dem Produkt aus LeerlaufSpannung und Ladungsoutput ist. Eo gibt die Ausgangsenergie des monolithischen Sensors 101 an.
Die Formeln (3) bis (5) zeigen, dass die Ausgangsenergie En unabhängig von der Anzahl der Innenelektroden 3, 4 ist. Die Ausgangsspannung Qn ist dagegen umgekehrt proportional zur
Anzahl der Innenelektroden 3, 4. Der Ladungsoutput Qn, der im Wesentlichen die Stromstärke eines elektrischen Signals bei Verbindung der beiden Außenelektroden 5, 8 bestimmt, ist direkt proportional zur Anzahl der Innenelektroden. Für eine Auswerteeinheit 11, bei der Messungen auf Basis der
Stromstärke des Ausgangsstroms vorgenommen werden sollen, ist daher ein Drucksensor 1 mit vielen Innenelektroden 3, 4 vorteilhaft, da hier eine größere Ausgangsstromstärke erreicht wird, wodurch die Sensitivität des Sensors 1 erhöht werden kann. Für einen Sensor 1, bei dem die Auswerteeinheit 11 auf Basis der Ausgangsspannung misst, ist dagegen ein Sensor 1 mit einer geringen Anzahl von Innenelektroden 3, 4 vorteilhaft, da auf diese Weise eine maximale Sensitivität erreicht werden kann.
Bezugs zeichenliste
1 Drucksensor
2 Grundkörper
3 erste Innenelektrode
4 zweite Innenelektrode
5 erste Außenelektrode
6 erste Seitenfläche
7 zweite Außenfläche
8 zweite Außenelektrode
9 obere für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche
10 untere für die Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche
11 Auswerteeinheit
12 Polarisationsrichtung
13 piezoelektrisches Material
101 monolitischer Drucksensor
102 Grundkörper
105 Außenelektrode
108 Außenelektrode
109 obere Seitenfläche
110 untere Seitenfläche
S Stapelrichtung

Claims

Drucksensor (1), aufweisend
einen Grundkörper (2), der ein piezoelektrisches
Material (13) und zumindest zwei in dem
piezoelektrischen Material (13) angeordnete
Innenelektroden (3, 4) aufweist, die derart angeordnet sind, dass zwischen den zumindest zwei Innenelektroden
(3, 4) eine Spannung entsteht, wenn ein Druck auf eine für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene Seitenfläche
(9, 10) des Grundkörpers (2) einwirkt.
Drucksensor (1) gemäß Anspruch 1,
wobei die für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene
Seitenfläche (9, 10) des Grundkörpers (2) aus dem piezoelektrischen Material (13) besteht.
Drucksensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Drucksensor (1) ferner eine erste
Außenelektrode (5) und eine zweite Außenelektrode (6) aufweist und jede der zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) mit der ersten Außenelektrode (5) oder der zweiten Außenelektrode (6) verbunden ist,
wobei die erste Außenelektrode (5) auf einer ersten Seitenfläche (6) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, wobei die zweite Außenelektrode (6) auf einer zweiten Seitenfläche (7) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, und
wobei weder die erste Seitenfläche (6) noch die zweite Seitenfläche (7) für die Druckbeaufschlagung vorgesehen sind .
Drucksensor (1) gemäß Anspruch 3, wobei die erste Außenelektrode (5) senkrecht zu den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) angeordnet ist, und wobei die zweite Außenelektrode (6) senkrecht zu den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) angeordnet ist.
Drucksensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die für eine Druckbeaufschlagung vorgesehene
Seitenfläche (9, 10) des Grundkörpers (2) parallel zu den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) angeordnet ist .
Drucksensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Drucksensor (1) ferner eine mit den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) verbundene Auswerteeinheit (11) aufweist, die dazu ausgestaltet ist, den auf den Grundkörper (2) einwirkenden Druck zu bestimmen.
Drucksensor (1) gemäß Anspruch 6,
wobei die zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) über die Auswerteeinheit (11) miteinander elektrisch kontaktiert sind, und wobei die Auswerteeinheit (11) dazu
ausgestaltet ist, einen zwischen den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) fließend Strom zu vermessen und daraus den auf den Grundkörper (2) einwirkenden Druck zu bestimmen .
Drucksensor (1) gemäß Anspruch 6,
wobei die Auswerteeinheit (11) dazu ausgestaltet ist, eine zwischen den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) anliegende Spannung zu vermessen und daraus den auf den Grundkörper (2) einwirkenden Druck zu bestimmen.
9. Drucksensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der piezoelektrische Grundkörper (2) eine Blei- Zirkonat-Titanat Keramik aufweist.
Drucksensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Innenelektroden (3, 4) Silber, Silber- Palladium oder Kupfer aufweisen.
Drucksensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und die zweite Außenelektrode (3, 4) eine teilweise glashaltige Einbrandmetallisierung aus Silber, Silber-Palladium oder Kupfer aufweisen.
Drucksensor (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die erste und die zweite Außenelektrode (5, 8) eine Sputterschicht aus CuAg oder CrNiAg aufweisen.
Verfahren zur Messung eines Drucks mit einem Drucksensor (1) ,
wobei der Drucksensor (1) einen Grundkörper (2)
aufweist, der ein piezoelektrisches Material, zumindest zwei in dem piezoelektrischen Material angeordnete
Innenelektroden (3, 4),
eine erste Außenelektrode (5) und eine zweite
Außenelektrode (6) aufweist, wobei jede der zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) mit der ersten
Außenelektrode (5) oder der zweiten Außenelektrode (6) verbunden ist,
wobei die erste Außenelektrode (5) auf einer ersten Seitenfläche (6) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, wobei die zweite Außenelektrode (6) auf einer zweiten Seitenfläche (7) des Grundkörpers (2) angeordnet ist, wobei der Grundkörper ferner eine dritte Seitenfläche (9) aufweist, die frei von der ersten Außenelektrode (5) und der zweiten Außenelektrode (6) ist,
wobei der zu messende Druck auf die dritte Seitenfläche (9) ausgeübt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 13,
wobei in Folge des auf die dritte Seitenfläche (9) ausgeübten Drucks zwischen den zumindest zwei
Innenelektroden (3, 4) eine Spannung entsteht,
wobei der Drucksensor (1) ferner eine mit den zumindest zwei Innenelektroden (3, 4) verbundene Auswerteeinheit (11) aufweist, und
wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist:
- Bestimmen des auf den Grundkörper (2) einwirkenden Drucks auf Basis einer von der Auswerteeinheit (11) gemessenen Stromstärke oder auf Basis einer von der Auswerteeinheit (11) gemessenen Spannung.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109141710A (zh) * 2018-07-05 2019-01-04 西安电子科技大学 一种压电陶瓷片应力测量方法及测量装置
AT523510B1 (de) * 2020-01-29 2021-10-15 Piezocryst Advanced Sensorics Strukturiertes, piezoelektrisches Sensorelement
KR102573040B1 (ko) * 2021-08-20 2023-08-31 에이티아이 주식회사 시료 표면의 범프 결합 강도 측정 장치

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1231033B (de) * 1963-09-13 1966-12-22 Siemens Ag Druckempfindliches Halbleiterbauelement mit drei Zonen abwechselnd entgegengesetztenLeitungstyps und einem Stempel auf einer Zone
US4346041A (en) 1980-02-28 1982-08-24 The Upjohn Company Composition and process
JPS57142530A (en) 1981-02-27 1982-09-03 Yazaki Corp Load detector
US4545254A (en) * 1984-06-01 1985-10-08 Ceramphysics, Inc. Materials and methods for pressure and temperature sensors at cryogenic temperatures
JPH04346041A (ja) 1991-05-23 1992-12-01 Fuji Electric Co Ltd 圧電式荷重センサとその応用装置および回路
US5729077A (en) 1995-12-15 1998-03-17 The Penn State Research Foundation Metal-electroactive ceramic composite transducer
US6411491B2 (en) * 1997-06-05 2002-06-25 Ceramphysics, Inc. Capacitive energy storage device and method of producing the same
WO2002019388A2 (en) 2000-08-30 2002-03-07 The Penn State Research Foundation Class v flextensional transducer with directional beam patterns
JP4693999B2 (ja) 2001-01-19 2011-06-01 株式会社エー・アンド・デイ 秤の緩衝機構
JP3694740B2 (ja) 2001-03-08 2005-09-14 独立行政法人産業技術総合研究所 薄型圧力センサ及びそれを用いた人体情報計測装置
US6823739B2 (en) 2001-12-20 2004-11-30 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Thin pressure sensor and biological information measuring device using same, and biological information measuring method
WO2004015789A2 (de) 2002-07-31 2004-02-19 Siemens Aktiengesellschaft Piezoaktor und verfahren zum herstellen des piezoaktors
US6690567B1 (en) * 2002-09-26 2004-02-10 Ceramphysics, Inc. Capacitive energy storage device
DE602004023665D1 (de) * 2003-02-26 2009-12-03 Kyocera Corp Laminiertes elektronisches Bauelement
WO2005011009A1 (ja) * 2003-07-28 2005-02-03 Kyocera Corporation 積層型電子部品とその製造方法及び積層型圧電素子
JP4808915B2 (ja) 2003-09-24 2011-11-02 京セラ株式会社 積層型圧電素子及び噴射装置
JP4359535B2 (ja) * 2004-02-06 2009-11-04 アルプス電気株式会社 弾性表面波素子
US7786652B2 (en) * 2004-03-29 2010-08-31 Kyocera Corporation Multi-layer piezoelectric element
JP2006303044A (ja) * 2005-04-18 2006-11-02 Denso Corp 積層型圧電体素子
JP4279271B2 (ja) * 2005-06-01 2009-06-17 アルプス電気株式会社 弾性表面波素子及びその製造方法
US8378554B2 (en) * 2005-10-28 2013-02-19 Kyocera Corporation Multi-layer piezoelectric element and injection apparatus using the same
DE102006001134A1 (de) * 2006-01-09 2007-07-12 Robert Bosch Gmbh Piezoaktor
CN101563795B (zh) * 2006-10-20 2011-03-23 京瓷株式会社 压电致动器装置及其制造方法
US8077444B2 (en) * 2006-10-24 2011-12-13 Kyocera Corporation Multilayer capacitor
CN102290526B (zh) 2006-11-29 2014-04-16 京瓷株式会社 层叠型压电元件、具备其的喷射装置及燃料喷射系统
DE112008003104B4 (de) * 2007-11-22 2014-09-25 Murata Mfg. Co., Ltd. Keramische Mehrschichtkomponente
US8405287B2 (en) * 2007-11-28 2013-03-26 Kyocera Corporation Laminated piezoelectric element, injection device having the element, and fuel injection system
FI20096034A (fi) 2009-10-08 2011-04-09 Vti Technologies Oy Menetelmä ja järjestelmä energian keräämiseksi
JP5584066B2 (ja) * 2010-09-14 2014-09-03 太陽誘電株式会社 積層型圧電構造体
JP2012112824A (ja) 2010-11-25 2012-06-14 Kyocera Corp 圧力センサ素子およびこれを備えた圧力センサ
DE102010055621A1 (de) * 2010-12-22 2012-06-28 Epcos Ag Aktor, Aktorsystem und Ansteuerung eines Aktors
DE102010055934B4 (de) 2010-12-23 2018-09-06 Epcos Ag Aktuator und Verfahren zu dessen Herstellung
JP5586777B2 (ja) * 2011-02-24 2014-09-10 京セラ株式会社 積層型圧電素子およびこれを備えた噴射装置ならびに燃料噴射システム
JP5836754B2 (ja) * 2011-10-04 2015-12-24 富士フイルム株式会社 圧電体素子及びその製造方法
FR2989485B1 (fr) * 2012-04-11 2016-02-05 Commissariat Energie Atomique Capteur tactile et procede de fabrication d'un tel capteur
WO2013164952A1 (ja) * 2012-05-02 2013-11-07 株式会社村田製作所 電子部品
CN104335376B (zh) * 2012-06-05 2017-05-03 三井化学株式会社 压电器件及压电器件的制造方法
US9183710B2 (en) * 2012-08-03 2015-11-10 Novasentis, Inc. Localized multimodal electromechanical polymer transducers
CN102790168A (zh) 2012-08-09 2012-11-21 昆山攀特电陶科技有限公司 具有柔性电极的压电陶瓷执行器
CN104350624B (zh) * 2012-10-29 2017-04-05 京瓷株式会社 层叠型压电元件及具备其的压电致动器、喷射装置以及燃料喷射系统
JP2015175811A (ja) 2014-03-18 2015-10-05 セイコーエプソン株式会社 力検出装置、およびロボット
US9919344B2 (en) * 2013-12-30 2018-03-20 Photosonix Medical, Inc. Flextensional transducers and related methods
CN105939983A (zh) * 2014-01-29 2016-09-14 佳能株式会社 压电陶瓷、压电陶瓷的制造方法、压电元件、多层压电元件、液体喷出头、液体喷出装置、超声马达、光学设备、振动装置、尘埃去除装置、成像装置和电子设备
US10247152B2 (en) * 2014-07-22 2019-04-02 Kyocera Corporation Multi-layer piezoelectric element, and injection device and fuel injection system provided with the multi-layer piezoelectric element
EP3252836B1 (de) * 2015-01-28 2021-01-20 Kyocera Corporation Laminiertes piezoelektrisches element, einspritzvorrichtung damit und brennstoffeinspritzsystem
US10018521B2 (en) * 2015-07-16 2018-07-10 Silicon Audio, Inc. Solid-state shear-stress sensor

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017060012A1 (de) 2017-04-13
US10928257B2 (en) 2021-02-23
WO2017060478A1 (de) 2017-04-13
JP6619512B2 (ja) 2019-12-11
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KR20180102050A (ko) 2018-09-14
DE102015117203A1 (de) 2017-04-13
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