WO2016120072A1 - Verfahren zur herstellung von piezoelektrischen vielschichtbauelementen - Google Patents

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Peter WINDISCH
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Definitions

  • a method for producing piezoelectric multilayer components is specified. Such a method is known for example from DE 10 2011 109008 AI. However, a disadvantage of this method is that the multilayer components in
  • a method for the production of piezoelectric multilayer components which comprises the steps:
  • This method makes it possible to treat a plurality of multilayer components together in a stack, so that a plurality of method steps can be performed on the stack during the manufacturing process. In this way, a complex single-component handling can be avoided. Only in the late in the process performed step of
  • Burning caused by rapid temperature changes is triggered.
  • the singling can thus during baking by dissolving or separating the layer of the first
  • Multi-layer devices hardly additional effort, since the step of baking in the production of
  • Multi-layer devices must always be performed.
  • the piezoelectric multilayer components produced by this method may be in particular
  • Piezoactors act. These can be used, for example, for Actuation of an injection valve can be used in a motor vehicle.
  • the layers of electrode material form the inner electrodes in the finished multilayer component and can
  • the electrode material may be a Cu alloy, for example copper palladium (CuPd).
  • CuPd copper palladium
  • Other electrode materials are possible, for example, pure copper.
  • the piezoelectric green sheets may be a material
  • PZT lead zirconium titanate
  • the first auxiliary material is chosen such that a
  • Layer of the first auxiliary material during sintering is thinned such that this layer is separated during the baking of the stack, so that it along this
  • Delamination refers to a singulation of the stack along the layer containing the layer of the first auxiliary material.
  • the first auxiliary material can be thinned out by increasing the density of the first layer
  • the first auxiliary material may for example consist of a
  • the first component may be a metal which is also a constituent of the electrode material, the metal in the first component being in a bonded state, e.g. oxidized, is.
  • the first component may be CuO.
  • the second component may be pure metal, which is also a constituent of the electrode material.
  • the second component may be Cu.
  • the second component and the inert inorganic material are optional ingredients of the first auxiliary material.
  • the proportion of the first component may be up to 100% by weight of the first auxiliary material.
  • a ratio of the first component and the second component is selected from 50% by weight to 50% by weight.
  • the first auxiliary material can also comprise an organic paste or a paste with an inorganic, PZT-inert material.
  • the first auxiliary material may also be a combination of organic and inorganic
  • the organic paste can be any organic paste.
  • the organic paste can be any organic paste.
  • auxiliary material thinned out.
  • a first and a second component of the first auxiliary material chemically react with each other.
  • step D) can according to a
  • the first and second components react to a third component and / or the first component into a third and a fourth component and decay the fourth component with the second component to the first
  • the first and second components of the first auxiliary material may, after a certain time, react largely or completely with the third component.
  • the second component is the metal, which is also present, for example, as an alloy in the electrode material, in pure form, the process
  • Electrode material is not or only to a small extent chemically altered.
  • the first component may also contain the metal as the second component and the electrode material, or one of the metal of the second component and the
  • Electrode material contain different metal.
  • Component selected so can be a primary third component, the decay product of the first component, and a secondary component third component, the reaction product of second
  • Component of fourth component arise.
  • the decay of the first component into the third and fourth components may be, for example, a
  • the first component may thus be a metal oxide in which the metal is present in a first oxidation state, and which
  • the fourth component splits off. Due to the elimination of oxygen, the third component may be a metal oxide in which the metal is in a second
  • Oxidation level is present, form.
  • Oxygen cleavage can therefore be oxidized in the first auxiliary material targeted the metal.
  • the method thus makes it possible to selectively restrict a chemical reaction, for example the oxidation of a metal, spatially, namely to the area of the layer which contained the first auxiliary material before the sintering.
  • a chemical reaction for example the oxidation of a metal
  • spatially namely to the area of the layer which contained the first auxiliary material before the sintering.
  • step E the position along which the separation will take place in step E) can not be completely degraded.
  • step D) the third
  • Component and / or the first component to at least one of the layers containing electrode material diffuse out.
  • the first and / or third component diffuses to such an extent that they are absorbed by the electrode material or diffuse only toward the electrode material and from the piezoelectric material through which it passes
  • the second variant takes place, for example, when the first and third
  • Component does not contain metal in the
  • Electrode material is present.
  • the metal oxides formed or already present, in which the metal is present in different oxidation states can diffuse toward the electrode material. In this case, the metal diffuses as a cation.
  • the diffusion can take place after the components have chemically reacted, that is, when in the position largely only the third component is present.
  • the diffusion can even while the above reactions of the components are still taking place. Furthermore, the
  • a segmentation layer can be formed in the region of the layer of the first auxiliary material in the stack, along which the stack is separated in step E).
  • Process step D) contained the auxiliary material degraded, in which react the first and second components of the auxiliary material by the action of the temperature used during sintering to a third component and thereby the diffusion of the first and / or third component in the direction of
  • Segmentleiterstik can be understood, in which the second component has reacted completely and the third component and, if still present, the first component, diffused away.
  • CuO may be selected as the first component, Cu as the second component, and a Cu alloy as the electrode material. Be the Cu-containing
  • Components selected can be in the diffusion
  • Process step D) take place in the form of copper oxides. According to another embodiment, as the first
  • Component PdO as a second component Cu and as
  • Electrode material can be selected a Cu alloy.
  • Material from the first auxiliary material layer may be toward the electrode layers during sintering
  • CuO or CU2O could be replaced by the piezoelectric layer to diffuse toward the electrode layers.
  • the degree of diffusion is characterized by the Cu concentration difference between the side by side
  • the electrode layers may comprise a Cu alloy whose Cu content is less than the Cu content of the auxiliary material.
  • a Cu alloy whose Cu content is less than the Cu content of the auxiliary material.
  • This difference in concentration causes diffusion of the metal from the layer to at least one of the layers during sintering
  • Electrode material can take place. This diffusion takes place through the adjacent piezoelectric piezoelectric
  • Diffusion of the metal is possible, for example, when the metal is in the vapor phase, as a metal oxide, or as a pure metal.
  • the mobility of the metal in the piezoelectric layers is determined by the
  • the diffusion behavior can be further improved by using copper cations produced by a chemical
  • Reaction of the first and the second component of the first auxiliary material may diffuse easier than pure copper. After completion of the sintering process, the printed auxiliary material can completely into the
  • Stack determined. Delamination of the stack may now occur during the stoving of the stack. During firing, the stack can first be heated quickly and then rapidly cooled, resulting in a thermal shock during the baking process. This thermal shock can cause delamination of the stack.
  • the baking of the stack can be at a temperature
  • the temperature can be reduced by 10 to 30 ° C per minute. The reduction of the temperature can be continued until an ambient temperature is reached. Increasing the temperature can be directly followed by reducing the temperature. By adjusting the
  • the thermal shock is directly related to the bending strength of the sintered component.
  • the bending strength is chosen such that the process steps that are performed on the sintered component prior to baking, process technology can run stable.
  • Process steps may include thermal processes such as e.g.
  • the maximum stoving temperature may be between 720 and 800 ° C, preferably between 750 and 770 ° C.
  • a maximum baking temperature in this area ensures that it delamination occurs along the segmentation layers.
  • the first auxiliary material may include at least a first component and a second component, which in
  • Process step D) chemically react with each other.
  • the first component may be a metal in bound form and the second component may be a metal in pure form.
  • the first auxiliary material may further comprise an inert inorganic material. This material can in particular
  • Inorganic material may cause pores in the layer of the first auxiliary material to be kept open during the sintering process.
  • the structure of the inert inorganic material may be that of a stent.
  • the breaking stress of the segmentation layer can be determined by the addition of the inert inorganic material and by adjusting the concentration of this material and its grain size. In particular, after the
  • the inert inorganic material may be any inert inorganic material.
  • the inert inorganic material may be any inert inorganic material.
  • Zirconium (IV) oxide act. This is characterized by a structure with tubular cavities. These are very similar to the vessel structure (stent) as described above and ensure the keeping open of pores.
  • the proportion of the inert inorganic material to the first auxiliary material may be at least 40% by weight. The higher the content of the inert inorganic material, the more rather, there is delamination along the respective layer.
  • the inert inorganic material provides
  • Auxiliary material may for example be between 40% by weight and 90% by weight, preferably between 50% by weight and 70% by weight. This information refers to the first auxiliary material in the state in which it is applied to the green sheet, i. before sintering.
  • step C) furthermore, at least one layer of a green sheet containing the piezoelectric material and on the one layer of a second auxiliary material
  • step D) the at least one layer of the second auxiliary material is thinned, so that in
  • the multilayer component is mechanically more unstable along the weakening layer, so that cracks may occur during operation of the multilayer component.
  • the cracks can be guided in a controlled manner along the weakening layer.
  • the weakening layer can ensure that uncontrolled tearing of the multilayer component is avoided or at least reduced.
  • the first auxiliary material and the second auxiliary material may have the same components, wherein the proportion of the inert inorganic material in the first auxiliary material is higher than in the second auxiliary material.
  • Auxiliary materials differ accordingly only in the proportion of the inert inorganic material to the respective material.
  • the two can be any one of the inert inorganic material to the respective material.
  • Auxiliary materials in particular as a first component copper oxide and as a second component copper.
  • the proportion of the inert inorganic material to the second auxiliary material may be, for example, between 10% and 35% by weight, preferably between 20% and 30% by weight. This information refers to the second auxiliary material in the state in which it is applied to the green sheet, i. before sintering.
  • Using the layer of the first auxiliary material allows along which the stack is singled during firing.
  • the edges of the stack Prior to separation in at least two multilayer components, the edges of the stack can be ground, with a in the grinding force applied is adjusted so that it does not come to a separation of the stack in the grinding. For this purpose, for example, when grinding the peripheral edges of a force of 530 to 570 Newton be exercised. When grinding the face edges, a force of 190 to 230 Newtons can be exerted.
  • This information refers to a stack with a square base with a side length of 6.8 mm and a stack height of 30 mm. If stacks of other geometrical dimensions are used, the force exerted during grinding is adequate
  • FIG. 1 shows a stack of several
  • Multilayer components are manufactured before singulation.
  • Figure 2 shows multilayer devices, which by a
  • FIG. 1 shows a stack 1, of which several
  • Multilayer devices 2 are manufactured at an early stage of the manufacturing process, in particular before sintering.
  • FIG. 2 shows the multilayer components 2 produced from the stack 1.
  • the stack has green sheets 3 containing a piezoelectric material. These green sheets 3 have a Material which is sintered to a piezoelectric layer 4.
  • the piezoelectric layer 4 comprises lead zirconium titanate (PZT).
  • the stack has layers of an electrode material 5, which are printed on green sheets 3.
  • Electrode material 5 is in the form of a metal paste
  • first inner electrode 6a and second inner electrodes 6b are formed alternately. Here are the first
  • the second inner electrodes 6b are led out to the second outer surface 8 and from the first
  • the stack 1 has at least one layer of a first auxiliary material 9, which is applied to a green sheet 3.
  • the layer of the first auxiliary material 9 is converted in the course of the manufacturing process into a segmentation layer, along which two multilayer components 2 are separated from one another.
  • the first auxiliary material 9 has a first component and a second component.
  • the first component is a metal in a bonded state
  • Component is a metal in a pure form.
  • the metal of the first component and the metal of the second component are a metal also in the Electrode material 5, from which the internal electrodes 6a, 6b are formed, is present.
  • the first auxiliary material 9 has an inert
  • the inert inorganic material is zirconium (IV) oxide. This material is inert to sintering processes.
  • the stack 1 has layers of a second auxiliary material 10.
  • the second auxiliary material 10 has the same constituents as the first auxiliary material 9, wherein the proportion of the inert inorganic material to the second auxiliary material 10 is smaller.
  • the layer of the second auxiliary material 10 is to
  • Attenuation layers 11 may cause cracks in mechanical
  • green sheets 3 are printed with the electrode material, which later forms the internal electrodes 6, 6b. Further green sheets 3 are printed with the first auxiliary material 9. Further green sheets 3 are printed with the second auxiliary material 10. Subsequently, the stack 1 is stacked on each other as shown in FIG.
  • the stack 1 shown in FIG. 1 is sintered. Since a variety of Multilayer devices 2 is combined to the stack 1, the cost of this process step is considerably lower compared to a sintering of the individual
  • Multilayer components separated from each other.
  • the layers of the first and second auxiliary materials 9, 10 are thinned out.
  • the layers comprising the first auxiliary material 9 become thereby
  • Multilayer component 2 preferably ruptures during operation. Subsequently, further method steps are carried out in which the multilayer components 2 remain mechanically connected in the stack 1. These include the grinding of the peripheral edges and the face edges of the stack 1. The peripheral edges are the longest edges of the stack
  • Metallization of the first and second outer surfaces 7, 8 can be made while the multilayer devices 2 remain connected to the stacks 1.
  • the outer electrodes 13 for example, can be applied by a screen printing method or a sputtering method.
  • a Cu layer can be applied to one of the outer surfaces of the stack, on which an AG layer
  • This layer sequence makes it possible to solder contacts in the individual multilayer components. Also this step is done while the
  • Multilayer component 2 are mechanically connected in the stack 1.
  • this layer can be used for a variety of
  • Multi-layer devices 2 are generated simultaneously in a single process step.
  • the baking process occurs due to a so-called
  • Thermal shocks to a separation of the stack 1 along the Segment michs slaughteren on which the first auxiliary material 9 was arranged can be exposed during the baking of the stack 1 of the stack 1 a temperature which is increased by 10 to 30 ° C per minute until a maximum baking temperature is reached and then by 10 to 30 ° C per minute
  • the maximum stoving temperature between 720 and 800 ° C, preferably between 750 and 770 ° C.
  • Auxiliary material 10 are formed, it does not come to a separation, since the layers of the second auxiliary material 10, the inorganic inert material in a smaller proportion than the first auxiliary material 9 have.
  • FIG. 2 shows a plurality of multilayer components 2 according to FIG.
  • Electrode material 5 which is sintered to the internal electrodes 6a, 6b.
  • the layers of the first and second auxiliary materials 9, 10 are shown substantially thicker for better illustration.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Vielschichtbauelementen (2) das die folgenden Schritte umfasst: Aufbringen eines Elektrodenmaterials (5) auf Grünfolien (3) enthaltend ein piezoelektrisches Material, Aufbringen einer Schicht eines ersten Hilfsmaterials (9) auf zumindest eine Grünfolie (3) enthaltend das piezoelektrische Material, Bilden eines Stapels (1), in dem die Grünfolien (3), auf denen Elektrodenmaterial (5) aufgebracht ist, übereinander angeordnet sind, wobei in dem Stapel (1) zumindest eine Lage der Grünfolie(3), auf der die Schicht des ersten Hilfsmaterial (9) aufgebracht ist, angeordnet wird, Sintern des Stapels (1), wobei die Schicht des ersten Hilfsmaterials (9) ausgedünnt wird, und Einbrennen des Stapels (1), wobei der Stapel (1) entlang der zumindest einen Lage in zumindest zwei Vielschichtbauelemente (2) vereinzelt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen
Vielschichtbauelementen
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Vielschichtbauelementen angegeben . Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus DE 10 2011 109008 AI bekannt. Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, dass die Vielschichtbauelemente in
Einzelteilfertigung hergestellt werden, wodurch ein
erheblicher Herstellungsaufwand entsteht.
Eine zu lösende Aufgabe ist es daher, ein verbessertes
Verfahren zur Herstellung piezoelektrischer
Vielschichtbauelemente anzugeben, das beispielsweise einen verringerten Fertigungsaufwand erfordert. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche.
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Vielschichtbauelementen angegeben, das die Schritte umfasst:
A) Aufbringen eines Elektrodenmaterials auf Grünfolien enthaltend ein piezoelektrisches Material,
B) Aufbringen einer Schicht eines ersten Hilfsmaterials auf zumindest eine Grünfolie enthaltend das piezoelektrische Material,
C) Bilden eines Stapels, in dem die Grünfolien, auf denen Elektrodenmaterial aufgebracht ist, übereinander angeordnet sind, wobei in dem Stapel zumindest eine Lage der Grünfolie, auf der die Schicht des ersten Hilfsmaterials aufgebracht ist, angeordnet wird,
D) Sintern des Stapels, wobei die Schicht des ersten
Hilfsmaterials ausgedünnt wird, und
E) Einbrennen des Stapels, wobei der Stapel entlang der zumindest einen Lage in zumindest zwei Vielschichtbauelemente vereinzelt wird.
Dieses Verfahren ermöglicht es mehrere Vielschichtbauelemente gemeinsam in einem Stapel zu behandeln, so dass eine Vielzahl von Verfahrensschritten während des Herstellungsverfahrens an dem Stapel vorgenommen werden können. Auf diese Weise kann ein aufwendiges Einzelbauteil-Handling vermieden werden. Erst in dem spät im Verfahren durchgeführten Schritt des
Einbrennens wird der Stapel zu den einzelnen
Vielschichtbauelementen vereinzelt .
Dabei wird die Vereinzelung während des Einbrennens durch die vorherige Schwächung der Schicht des ersten Hilfsmaterials beim Sintern und durch einen Temperaturschock, der beim
Einbrennen durch schnelle Temperaturänderungen erzeugt wird, ausgelöst. Die Vereinzelung kann somit beim Einbrennen durch ein Auflösen oder ein Auftrennen der Schicht des ersten
Hilfsmaterials erfolgen. Es sind keine weiteren
Arbeitsschritte zur Vereinzelung erforderlich.
Dementsprechend entsteht für die Vereinzelung der
Vielschichtbauelemente kaum zusätzlicher Aufwand, da der Schritt des Einbrennens bei der Herstellung von
Vielschichtbauelementen stets durchgeführt werden muss.
Bei den mit diesem Verfahren hergestellten piezoelektrischen Vielschichtbauelementen kann es sich insbesondere um
Piezoaktoren handeln. Diese können beispielsweise zum Betätigen eines Einspritzventils in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden.
Die Schichten aus Elektrodenmaterial bilden im fertigen Viel- Schichtbauelement die Innenelektroden und können
beispielsweise mittels eines Siebdruckverfahrens als
Metallpaste auf die Grünfolien aufgebracht werden.
Bei dem Elektrodenmaterial kann es sich um eine Cu-Legierung, beispielsweise um Kupferpalladium (CuPd) , handeln. Auch andere Elektrodenmaterialien sind möglich, beispielsweise reines Kupfer.
Die piezoelektrischen Grünfolien können ein Material
aufweisen, das zu Blei-Zirkon-Titanat (PZT) Keramik gesintert werden kann.
Das erste Hilfsmaterial wird derart gewählt, dass eine
Schicht des ersten Hilfsmaterials während des Sinterns derart ausgedünnt wird, dass diese Schicht während des Einbrennens des Stapels aufgetrennt wird, so dass es entlang dieser
Schicht zu einer Delamination des Stapels kommt. Als
Delamination bezeichnet man ein Vereinzeln des Stapels entlang der Lage, die die Schicht des ersten Hilfsmaterials enthielt.
Während des Sinterns kann das erste Hilfsmaterial ausgedünnt werden, indem sich die Dichte der Schicht des ersten
Hilfsmaterials während des Sinters verringert und/oder indem sich die Porosität der Schicht während des Sinters erhöht. Diese Veränderungen können dadurch ausgelöst werden, dass Material aus der Schicht des ersten Hilfsmaterials wegdiffundiert und/oder dadurch das sich das erste Hilfsmaterial in seiner chemischen Zusammensetzung verändert.
Das erste Hilfsmaterial kann beispielsweise aus einer
Kombination einer ersten Komponente, einer zweiten Komponente und einem inerten anorganischen Material bestehen. Bei der ersten Komponente kann es sich um ein Metall handeln, das auch ein Bestandteil des Elektrodenmaterials ist, wobei das Metall in der ersten Komponente in einem gebundenen Zustand, z.B. oxidiert, ist. Beispielsweise kann die erste Komponente CuO sein.
Bei der zweiten Komponente kann es sich um das Metall, das auch ein Bestandteil des Elektrodenmaterials ist, in reiner Form handeln. Beispielsweise kann die zweite Komponente Cu sein .
Die zweite Komponente und das inerte anorganische Material sind optionale Bestandteile des ersten Hilfsmaterials.
Dementsprechend kann der Anteil der ersten Komponente bis zu 100 Gewichts-% des ersten Hilfsmaterials betragen. Bevorzugt wird ein Verhältnis der ersten Komponente und der zweiten Komponente von 50 Gewichts-% zu 50 Gewichts-% gewählt. Alternativ kann das erste Hilfsmaterial auch eine organische Paste oder eine Paste mit anorganischem, gegenüber PZT inertem Material aufweisen. Das erste Hilfsmaterial kann auch aus einer Kombination von organischen und anorganischen
Komponenten bestehen. Die organische Paste kann
beispielsweise ZrÜ2 und/oder BaTi03 aufweisen oder aus einem dieser Materialien bestehen. Das anorganische Material kann Ethylzellulose sein. Bei dem Sintern des Stapels wird die Schicht des ersten
Hilfsmaterials ausgedünnt. Dabei können beispielsweise eine erste und eine zweite Komponente des ersten Hilfsmaterials miteinander chemisch reagieren.
In dem Verfahrensschritt D) können gemäß einer
Ausführungsform die erste und zweite Komponente zu einer dritten Komponente reagieren und/oder die erste Komponente in eine dritte und eine vierte Komponente zerfallen und die vierte Komponente mit der zweiten Komponente zu der ersten
Komponente reagieren. Mit diesen Reaktionen können die erste und die zweite Komponente des ersten Hilfsmaterials nach einer gewissen Zeit weitgehend oder vollständig zu der dritten Komponente reagieren.
Ist beispielsweise die zweite Komponente das Metall, welches auch beispielsweise als Legierung in dem Elektrodenmaterial vorhanden ist, in reiner Form, wird mit dem Verfahren
erreicht, dass durch gezielte Zugabe der ersten Komponente zu der zweiten Komponente in dem ersten Hilfsmaterial, das reine Metall in dem ersten Hilfsmaterial chemischen Reaktionen unterworfen wird, während das Metall in dem
Elektrodenmaterial nicht oder nur zu geringen Anteilen chemisch verändert wird.
Dabei kann die erste Komponente ebenfalls das Metall wie die zweite Komponente und das Elektrodenmaterial enthalten, oder ein von dem Metall der zweiten Komponente und des
Elektrodenmaterials unterschiedliches Metall enthalten.
Werden unterschiedliche Metalle in der ersten und zweiten
Komponente gewählt, so können eine primäre dritte Komponente, das Zerfallsprodukt der ersten Komponente, und eine sekundäre dritte Komponente, das Reaktionsprodukt aus zweiter
Komponente vierter Komponente entstehen.
Bei dem Zerfall der ersten Komponente in die dritte und vierte Komponente kann es sich beispielsweise um eine
Sauerstoffabspaltung eines Metalloxids handeln. Die erste Komponente kann somit ein Metalloxid sein, in dem das Metall in einer ersten Oxidationsstufe vorliegt, und welches
Sauerstoff, also die vierte Komponente, abspaltet. Durch die Abspaltung von Sauerstoff kann sich als dritte Komponente ein Metalloxid, in dem das Metall in einer zweiten
Oxidationsstufe vorliegt, bilden. Durch die
Sauerstoffabspaltung kann also im ersten Hilfsmaterial gezielt das Metall oxidiert werden.
Die genannten Reaktionen, insbesondere der Zerfall der ersten Komponente in die dritte und vierte Komponente, können vor Erreichen der maximalen Sintertemperatur stattfinden. Damit findet die gezielte Oxidation vor Erreichen der maximalen Sintertemperatur und damit vor der Verdichtung des
Bauelements statt.
Das Verfahren ermöglicht es also, eine chemische Reaktion, beispielsweise die Oxidation eines Metalls, gezielt räumlich zu beschränken, nämlich auf den Bereich der Schicht, die vor der Sinterung das erste Hilfsmaterial enthielt. Damit kann das reine Metall in der Lage vollständig oxidiert werden, während das Metall in dem Elektrodenmaterial nicht oder kaum angegriffen wird.
In herkömmlichen Methoden, mit denen die Oxidation nur über die Sinteratmosphäre gesteuert wird, ist eine räumlich gezielte Oxidation nicht verwirklichbar, da die Oxidation auch an dem Elektrodenmaterial stattfindet, was unerwünscht ist, da einerseits oxidiertes Elektrodenmaterial
wegdiffundieren und damit die Elektrodenschicht auflösen kann und andererseits die Lage, entlang der in Schritt E) die Vereinzelung erfolgen wird, nicht vollständig abgebaut werden kann .
Weiterhin können im Verfahrensschritt D) die dritte
Komponente und/oder die erste Komponente zu mindestens einer der Schichten enthaltend Elektrodenmaterial hin diffundieren.
Unter „hindiffundieren" soll verstanden werden, dass die erste und/oder dritte Komponente soweit diffundieren, dass sie von dem Elektrodenmaterial absorbiert werden oder dass sie nur in Richtung des Elektrodenmaterials diffundieren und von dem piezoelektrischen Material, durch das sie
diffundieren, absorbiert werden. Die zweite Variante findet beispielsweise dann statt, wenn die erste und dritte
Komponente kein Metall enthalten, das in dem
Elektrodenmaterial vorhanden ist.
Wenn die Reaktionen vollständig abgelaufen sind, ist nur noch dritte Komponente vorhanden, die diffundieren kann, es ist aber auch möglich, dass noch Reste von der ersten Komponente da sind, die dann ebenfalls diffundieren können. Damit können also die gebildeten oder bereits vorhandenen Metalloxide, in denen das Metall in jeweils verschiedenen Oxidationsstufen vorliegt, zu dem Elektrodenmaterial hin diffundieren. In diesem Fall diffundiert das Metall als Kation.
Die Diffusion kann stattfinden, nachdem die Komponenten chemisch reagiert haben, also wenn in der Lage weitgehend nur noch die dritte Komponente vorhanden ist. Die Diffusion kann auch schon beginnen, während die oben genannten Reaktionen der Komponenten noch stattfinden. Weiterhin kann die
Diffusion stattfinden, wenn die maximale Sintertemperatur erreicht ist.
Durch die Diffusion kann im Bereich der Schicht des ersten Hilfsmaterials in dem Stapel eine Segmentierungsschicht gebildet werden, entlang der der Stapel in Schritt E) vereinzelt wird. Somit wird die Lage, die vor dem
Verfahrensschritt D) das Hilfsmaterial enthielt, abgebaut, in dem die erste und zweite Komponente des Hilfsmaterials durch Einwirkung der beim Sintern verwendeten Temperatur zu einer dritten Komponente reagieren und dadurch die Diffusion der ersten und/oder dritten Komponente in Richtung der
Elektrodenschichten ermöglichen. Im Bereich der Lage bildet sich also eine poröse Schicht, die auch als
Segmentierungsschicht verstanden werden kann, in der die zweite Komponente vollständig reagiert hat und die dritte Komponente und, wenn noch vorhanden die erste Komponente, wegdiffundiert sind.
Gemäß einer Ausführungsform kann als erste Komponente CuO, als zweite Komponente Cu und als Elektrodenmaterial eine Cu- Legierung ausgewählt werden. Werden die Cu-haltigen
Komponenten ausgewählt kann die Diffusion im
Verfahrensschritt D) in Form von Kupferoxiden stattfinden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann als erste
Komponente PdO, als zweite Komponente Cu und als
Elektrodenmaterial eine Cu-Legierung ausgewählt werden.
Material aus der Schicht des ersten Hilfsmaterials kann zu den Elektrodenschichten während des Sinterns hin
diffundieren. Beispielsweise könnte CuO oder CU2O durch die piezoelektrische Schicht hindurch zu den Elektrodenschichten hin diffundieren. Der Diffusionsgrad wird dabei durch den Cu- Konzentrationsunterschied zwischen den nebeneinander
liegenden Schichten aus Elektrodenmaterial und Hilfsmaterial bestimmt. Die Elektrodenschichten können eine Cu-Legierung aufweisen, deren Cu-Anteil geringer ist als der Cu-Anteil des Hilfsmaterials. Unter „zu einem geringeren Anteil" soll verstanden werden, dass die Gesamtkonzentration des Metalls in dem Elektrodenmaterial geringer ist als in dem
Hilfsmaterial. Dieser Konzentrationsunterschied bewirkt, dass während des Sinterns eine Diffusion des Metalls von der Lage zu mindestens einer der Schichten enthaltend
Elektrodenmaterial stattfinden kann. Diese Diffusion erfolgt dabei durch die der Lage benachbarten piezoelektrischen
Schichten. Eine Diffusion des Metalls ist beispielsweise möglich, wenn das Metall in der Dampfphase, als Metalloxid oder als reines Metall vorliegt. Die Mobilität des Metalls in den piezoelektrischen Schichten ist durch den
Konzentrationsunterschied als treibende Kraft gegeben.
Das Diffusionsverhalten kann ferner dadurch verbessert werden, dass Kupfer-Kationen, die durch eine chemische
Reaktion der ersten und der zweiten Komponente des ersten Hilfsmaterials entstehen können, leichter diffundieren als reines Kupfer. Nach Abschluss des Sinterprozesses kann das bedruckte Hilfsmaterial vollständig in die
Innenelektrodenschichten absorbiert worden sein.
Dementsprechend bleibt eine Segmentierungsschicht zurück, die parallel zu den Innenelektroden in dem Stapel verläuft. Durch die Porosität dieser Schicht wird die Bruchspannung des
Stapels bestimmt. Zu einer Delamination des Stapels kann es nunmehr während des Einbrennens des Stapels kommen. Beim Einbrennen kann der Stapel zunächst schnell erhitzt und anschließend schnell abgekühlt werden, wodurch es während des Einbrennprozesses zu einem Thermoschock kommt. Dieser Thermoschock kann für die Delamination des Stapels sorgen.
Das Einbrennen des Stapels kann bei einer Temperatur
erfolgen, die pro Minute um 10 bis 30 °C erhöht wird bis eine maximale Einbrenntemperatur erreicht wird. Bei dem Einbrennen des Stapels kann nach dem Erreichen der maximalen
Einbrenntemperatur die Temperatur um 10 bis 30 °C pro Minute reduziert werden. Die Reduzierung der Temperatur kann bis zum Erreichen einer Umgebungstemperatur fortgesetzt werden. Das Erhöhen der Temperatur kann unmittelbar vom Reduzieren der Temperatur gefolgt werden. Durch das Einstellen der
Temperaturrampen auf eine Temperaturänderung von 10 bis 30 °C pro Minute beim Aufheizen und Abkühlen kann der gewünschte Temperaturschock erzielt werden.
Der Thermoschock hängt unmittelbar mit der Biegefestigkeit des gesinterten Bauteils zusammen. Die Biegefestigkeit wird dabei derart gewählt, dass die Verfahrensschritte, die an dem gesinterten Bauteil vor dem Einbrennen durchgeführt werden, prozesstechnisch stabil ablaufen können. Zu diesen
Verfahrensschritten können thermische Prozesse wie z.B.
Sintern und Entkohlen und andere Prozesse wie z. B. Schleifen und Metallisieren gehören. Die maximale Einbrenntemperatur kann zwischen 720 und 800 °C liegen, vorzugsweise zwischen 750 und 770 °C. Eine maximale Einbrenntemperatur in diesem Bereich stellt sicher, dass es zu einer Delamination entlang der Segmentierungsschichten kommt .
Das erste Hilfsmaterial kann zumindest eine erste Komponente und eine zweite Komponente enthalten, die in
Verfahrensschritt D) miteinander chemisch reagieren. Dabei kann die erste Komponente ein Metall in gebundener Form und die zweite Komponente ein Metall in reiner Form sein. Das erste Hilfsmaterial kann ferner ein inertes anorganisches Material aufweisen. Dieses Material kann insbesondere
hinsichtlich des Sinterprozesses inert sein, d.h. es
verändert sich während des Sinterns nicht. Das inerte
anorganische Material kann dafür sorgen, dass Poren in der Schicht des ersten Hilfsmaterials während des Sinterprozesses offengehalten werden. Die Struktur des inerten anorganischen Materials kann der einer Gefäßstütze (Stent) nachempfunden sein. Die Bruchspannung der Segmentierungsschicht kann durch die Zugabe des inerten anorganischen Materials sowie durch die Einstellung der Konzentration dieses Materials und seiner Korngröße festgelegt werden. Insbesondere kann nach dem
Sintern lediglich das inerte anorganische Material in der Schicht des ersten Hilfsmaterials verbleiben. Bei dem inerten anorganischen Material kann es sich um
Zirkonium ( IV) -Oxid handeln. Dieses zeichnet sich durch eine Struktur mit röhrenförmigen Hohlräumen aus. Die sind wie oben beschrieben der Gefäßstruktur (Stent) sehr ähnlich und sorgen für das Offenhalten von Poren.
Der Anteil des inerten anorganischen Materials an dem ersten Hilfsmaterial kann zumindest 40 Gewichts-% betragen. Je höher der Anteil des inerten anorganischen Materials ist, desto eher kommt es zu einer Delamination entlang der jeweiligen Schicht. Das inerte anorganische Material sorgt
dementsprechend für eine Schwächung der Schicht. Der Anteil des inerten anorganischen Materials an dem ersten
Hilfsmaterial kann beispielsweise zwischen 40 Gewichts-% und 90 Gewichts-% liegen, vorzugsweise zwischen 50 Gewichts-% und 70 Gewichts-%. Diese Angaben beziehen sich auf das erste Hilfsmaterial in dem Zustand, in dem es auf die Grünfolie aufgebracht wird, d.h. vor dem Sintern.
Bei Verfahrensschritt C) kann ferner zumindest eine Lage einer Grünfolie, die das piezoelektrische Material enthält und auf der eine Schicht eines zweiten Hilfsmaterials
aufgebracht ist, in dem Stapel angeordnet werden, wobei bei Verfahrensschritt D) die zumindest eine Schicht aus dem zweiten Hilfsmaterial ausgedünnt wird, so dass im
Vielschichtbauelement im Bereich der Schicht aus dem zweiten Hilfsmaterial eine Schwächungsschicht gebildet wird. Es kommt jedoch nicht zu einer Delamination entlang dieser
Schwächungsschicht. Das Vielschichtbauelement ist jedoch entlang der Schwächungsschicht mechanisch instabiler, so dass hier bevorzugt Risse bei Betrieb des Vielschichtbauelements entstehen können. Dabei können die Risse in kontrollierter Weise entlang der Schwächungsschicht geführt werden.
Demensprechend kann die Schwächungsschicht dafür sorgen, dass ein unkontrolliertes Reißen des Vielschichtbauelements vermieden oder zumindest vermindert wird.
Das erste Hilfsmaterial und das zweite Hilfsmaterial können die gleichen Bestandteile aufweisen, wobei der Anteil des inerten anorganischen Materials in dem ersten Hilfsmaterial höher ist als in dem zweiten Hilfsmaterial. Die beiden
Hilfsmaterialien unterscheiden sich dementsprechend lediglich in dem Anteil des inerten anorganischen Materials an dem jeweiligen Material. Darüber hinaus können die beiden
Hilfsmaterialien insbesondere als erste Komponente Kupferoxid und als zweite Komponente Kupfer enthalten.
Der Anteil des inerten anorganischen Materials an dem zweiten Hilfsmaterial kann beispielsweise zwischen 10 Gewichts-% und 35 Gewichts-% liegen, vorzugsweise zwischen 20 Gewichts-% und 30 Gewichts-%. Diese Angaben beziehen sich auf das zweite Hilfsmaterial in dem Zustand, in dem es auf die Grünfolie aufgebracht wird, d.h. vor dem Sintern.
Nach dem Verfahrensschritt D) und vor der Vereinzelung in zumindest zwei Vielschichtbauelemente in Verfahrensschritt E) können weitere Verarbeitungsschritte durchgeführt werden, bei denen die Vielschichtbauelemente in dem einstückigen Stapel behandelt werden. Hierzu gehören beispielsweise das
Aufbringen einer Außenelektrode, das Metallisieren zur
Erzeugung einer Lötfläche sowie das Schleifen von Umfangs- und Stirnflächenkanten. Durch das Schleifen können das
Entstehen von Spannungsspitzen vermieden werden und außerdem die Fertigungstoleranzen verringert werden.
Da diese Schritte an einem Stapel, der später zu einer
Vielzahl von Vielschichtbauelementen vereinzelt wird, für jedes dieser Bauelemente gemeinsam vorgenommen werden können, ist der Aufwand gegenüber einer Einzelbauteilbehandlung erheblich reduziert. Diese Vorteile werden durch die
Verwendung der Schicht des ersten Hilfsmaterials ermöglicht, entlang der der Stapel beim Einbrennen vereinzelt wird.
Vor der Vereinzelung in zumindest zwei Vielschichtbauelemente können die Kanten des Stapels geschliffen werden, wobei eine bei dem Schleifen ausgeübte Kraft derart eingestellt wird, dass es bei dem Schleifen nicht zu einer Vereinzelung des Stapels kommt. Hierzu kann beispielsweise beim Schleifen der Umfangskanten eine Kraft von 530 bis 570 Newton ausgeübt werden. Bei dem Schleifen der Stirnflächenkanten kann eine Kraft von 190 bis 230 Newton ausgeübt werden. Diese Angaben beziehen sich auf einen Stapel mit einer quadratischen Grundfläche mit einer Seitenlänge von 6,8 mm und einer Stapelhöhe von 30mm. Werden Stapel mit anderen geometrischen Abmessungen verwendet, so ist die beim Schleifen ausgeübte Kraft entsprechend
anzupassen . Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand von Figuren detaillierter beschrieben.
Figur 1 zeigt einen Stapel, aus dem mehrere
Vielschichtbauelemente gefertigt werden vor der Vereinzelung.
Figur 2 zeigt Vielschichtbauelemente, die durch eine
Vereinzelung des in Figur 1 gezeigten Stapels gefertigt wurden.
Figur 1 zeigt einen Stapel 1, aus dem mehrere
Vielschichtbauelemente 2 gefertigt werden zu einem frühen Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens, insbesondere vor dem Sintern. Figur 2 zeigt die aus dem Stapel 1 gefertigten Vielschichtbauelemente 2.
Der Stapel weist Grünfolien 3, die ein piezoelektrisches Material enthalten, auf. Diese Grünfolien 3 weisen ein Material auf, das zu einer piezoelektrischen Schicht 4 gesintert wird. Die piezoelektrische Schicht 4 weist Blei- Zirkon-Titanat (PZT) auf. Ferner weist der Stapel Schichten eines Elektrodenmaterials 5 auf, die auf Grünfolien 3 aufgedruckt sind. Das
Elektrodenmaterial 5 wird in Form einer Metallpaste
aufgedruckt. Bei dem Sintern des Stacks werden aus den
Schichten des Elektrodenmaterials 5 die Innenelektroden 6a, 6b gebildet. Das Elektrodenmaterial 5 weist CuPd auf. In dem Stapel sind abwechselnd erste Innenelektrode 6a und zweite Innenelektroden 6b ausgebildet. Dabei sind die ersten
Innenelektroden 6a zu einer ersten Außenfläche 7
hinausgeführt und von einer zweiten Außenfläche 8
beabstandet. Die zweiten Innenelektroden 6b sind zu der zweiten Außenfläche 8 herausgeführt und von der ersten
Außenflächen 7 beabstandet.
Ferner weist der Stapel 1 zumindest eine Schicht eines ersten Hilfsmaterials 9 auf, das auf einer Grünfolie 3 aufgebracht ist. Die Schicht des ersten Hilfsmaterials 9 wird im Laufe des Herstellungsverfahrens in eine Segmentierungsschicht umgewandelt, entlang der zwei Vielschichtbauelemente 2 voneinander getrennt werden.
Das erste Hilfsmaterial 9 weist eine erste Komponente und eine zweite Komponente auf. Bei der ersten Komponente handelt es sich um ein Metall in einem gebundenen Zustand,
beispielsweise ein oxidiertes Metall. Bei der zweiten
Komponente handelt es sich um ein Metall in einer reinen Form. Das Metall der ersten Komponente und das Metall der zweiten Komponente sind ein Metall, das ebenfalls in dem Elektrodenmaterial 5, von der die Innenelektroden 6a, 6b ausgebildet werden, vorhanden ist.
Ferner weist das erste Hilfsmaterial 9 ein inertes
anorganisches Material auf. Das inerte anorganische Material ist Zirkonium ( IV) -Oxid . Dieses Material ist inert gegenüber Sinterprozessen.
Darüber hinaus weist der Stapel 1 Schichten eines zweiten Hilfsmaterials 10 auf. Das zweite Hilfsmaterial 10 weist dieselben Bestandteile wie das erste Hilfsmaterial 9 auf, wobei der Anteil des inerten anorganischen Materials an dem zweiten Hilfsmaterial 10 geringer ist. Die Schicht des zweiten Hilfsmaterials 10 ist dazu
ausgebildet, in dem Vielschichtbauelement 2 eine
Schwächungsschicht 11 zu bilden. Entlang der
Schwächungsschichten 11 können Risse bei mechanischer
Belastung des Vielschichtbauelements 2 entstehen und entlang dieser Schicht geführt werden. Auf diese Weise kann ein unkontrolliertes Reißen des Vielschichtbauelements 2
vermieden werden.
Im Folgenden wird zunächst die Herstellung des in Figur 1 gezeigten Stapels 1 beschrieben: Zunächst werden Grünfolien 3 mit dem Elektrodenmaterial, das später die Innenelektroden 6, 6b ausbildet, bedruckt. Weitere Grünfolien 3 werden mit dem ersten Hilfsmaterial 9 bedruckt. Weitere Grünfolien 3 werden mit dem zweiten Hilfsmaterial 10 bedruckt. Anschließend wird der Stapel 1 wie in Figur 1 gezeigt aufeinander gestapelt.
In einem nächsten Verfahrensschritt wird der in Figur 1 gezeigte Stapel 1 gesintert. Da hierbei eine Vielzahl von Vielschichtbauelementen 2 zu dem Stapel 1 zusammengefasst ist, ist der Aufwand für diesen Verfahrensschritt erheblich geringer gegenüber einem Sintern der einzelnen
Vielschichtbauelemente getrennt voneinander.
Beim Sintern werden die Schichten des ersten und des zweiten Hilfsmaterials 9, 10 ausgedünnt. Die Schichten, die das erste Hilfsmaterial 9 aufweisen, werden dabei zu
Segmentierungsschichten, entlang denen in einem späteren Verfahrensschritt die Vereinzelung erfolgt. Die Schichten, die das zweite Hilfsmaterial 10 aufweisen, werden beim
Sintern zu Schwächungsschichten 11, entlang denen ein
Vielschichtbauelement 2 bei Betrieb bevorzugt reißt. Anschließend werden weitere Verfahrensschritte durchgeführt, bei denen die Vielschichtbauelemente 2 mechanisch in dem Stapel 1 verbunden bleiben. Hierzu gehören das Schleifen der Umfangskanten und der Stirnflächenkanten des Stapels 1. Als Umfangskanten werden die längsten Kanten des Stapels
lbezeichnet. Diese verbinden die beiden Stirnflächen 12 des Stapels 1 miteinander. Als Stirnflächenkanten werden die Kanten bezeichnet, die die Stirnflächen 12 des Stapels 1 begrenzen . Bei den SchleifVorgängen wird ein Schleifdruck derart eingestellt, dass es nicht zu einer Delamination des Stapels 1 kommt .
Auch das Aufbringen der Außenelektroden 13 durch
Metallisierung der ersten und der zweiten Außenfläche 7, 8 kann vorgenommen werden während die Vielschichtbauelemente 2 zu den Stapel 1 verbunden bleiben. Die Außenelektroden 13 z.B. können durch ein Siebdruckverfahren oder ein Sputterverfahren aufgebracht werden.
Ferner kann auf eine der Außenflächen des Stapels eine Cu- Schicht aufgebracht werden, auf der eine AG-Schicht
aufgesputtert wird. Diese Schichtenfolge ermöglicht es in den vereinzelten Vielschichtbauelementen, Kontakte aufzulöten. Auch dieser Schritt wird durchgeführt, während die
Vielschichtbauelement 2 in dem Stapel 1 mechanisch verbunden sind. Somit kann diese Schicht für eine Vielzahl von
Vielschichtbauelementen 2 gleichzeitig in einem einzigen Prozessschritt erzeugt werden.
Gegebenenfalls können weitere Beschichtungsprozesse,
beispielsweise galvanisch, an dem Stapel 1 durchgeführt werden .
Da all die hier genannten Verfahrensschritt an dem Stapel 1 für eine Vielzahl von Vielschichtbauelementen 2 durchgeführt werden können, kann auf eine aufwendige Einzelteilhandhabung in dem Verfahren weitestgehend verzichtet werden.
Anschließend wird ein Einbrennvorgang durchgeführt. Bei dem Einbrennvorgang kommt es aufgrund eines sogenannten
Thermoschocks zu einer Vereinzelung des Stapels 1 entlang der Segmentierungsschichten, an denen das erste Hilfsmaterial 9 angeordnet war. Zur Erzeugung des gewünschten Thermoschocks kann bei dem Einbrennen des Stapels 1 der Stapel 1 einer Temperatur ausgesetzt werden, die pro Minute um 10 bis 30 °C erhöht wird bis eine maximale Einbrenntemperatur erreicht wird und die anschließend um 10 bis 30 °C pro Minute
reduziert wird bis eine Umgebungstemperatur erreicht ist. Dabei kann die maximale Einbrenntemperatur zwischen 720 und 800 °C liegen, vorzugsweise zwischen 750 und 770 °C.
Dieses Vorgehen führt zu einem schnellen Ausdehnen und anschließenden Wiederzusammenziehen des Stapels 1, wodurch mechanische Spannungen auftreten, die zu einer Vereinzelung entlang der Segmentierungsschicht führen. Entlang der
Schwächungsschichten 11, die an den Orten des zweiten
Hilfsmaterials 10 ausgebildet sind, kommt es nicht zu einer Vereinzelung, da die Schichten des zweiten Hilfsmaterials 10 das anorganische inerte Material in einem geringeren Anteil als das erste Hilfsmaterial 9 aufweisen.
Figur 2 zeigt mehrere Vielschichtbauelemente 2 nach der
Vereinzelung entlang der Segmentierungsschichten.
Zu beachten ist, dass Figur 1 und Figur 2 keine
maßstabsgetreuen Darstellungen liefern. So weisen
beispielsweise die Schichten des ersten und des zweiten
Hilfsmaterials 9, 10 eine Höhe auf die in der gleichen
Größenordnung liegt wie die Höhe der aufgedruckten
Elektrodenmaterials 5, das zu den Innenelektroden 6a, 6b gesintert wird. In den Figuren 1 und 2 sind die Schichten des ersten und zweiten Hilfsmaterials 9, 10 dagegen zur besseren Veranschaulichung wesentlich dicker dargestellt.
Bezugs zeichenliste
1 Stapel
2 VielSchichtbauelement
3 Grünfolie
4 piezoelektrische Schicht
5 Elektrodenmaterial
6a erste Innenelektrode
6b zweite Innenelektrode
7 erste Außenfläche
8 zweite Außenfläche
9 erstes Hilfsmaterial
10 zweites Hilfsmaterial
11 SchwächungsSchicht
12 Stirnfläche
13 Außenelektrode

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen
Vielschichtbauelementen (2) umfassend die Schritte:
A. Aufbringen eines Elektrodenmaterials (5) auf
Grünfolien (3) enthaltend ein piezoelektrisches Material ,
B. Aufbringen einer Schicht eines ersten
Hilfsmaterials (9) auf zumindest eine Grünfolie (3) enthaltend das piezoelektrische Material,
C. Bilden eines Stapels (1), in dem die Grünfolien
(3) , auf denen Elektrodenmaterial (5) aufgebracht ist, übereinander angeordnet sind, wobei in dem Stapel (1) zumindest eine Lage der Grünfolie (3), auf der die Schicht des ersten Hilfsmaterial (9) aufgebracht ist, angeordnet wird,
D. Sintern des Stapels (1), wobei die Schicht des
ersten Hilfsmaterials (9) ausgedünnt wird, und
E. Einbrennen des Stapels (1), wobei der Stapel (1) entlang der zumindest einen Lage in zumindest zwei Vielschichtbauelemente (2) vereinzelt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1,
wobei das Einbrennen des Stapels (1) bei einer
Temperatur erfolgt, die pro Minute um 10 bis 30 °C erhöht wird bis eine maximale Einbrenntemperatur
erreicht wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2,
wobei bei dem Einbrennen des Stapels (1) nach Erreichen der maximalen Einbrenntemperatur die Temperatur um 10 bis 30 °C pro Minute reduziert wird.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei die maximale Einbrenntemperatur zwischen 720 °C und 800 °C liegt, vorzugsweise zwischen 750 °C und
770 C.
5. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das erste Hilfsmaterial (9) zumindest eine erste Komponente und eine zweite Komponente enthält, die in Verfahrensschritt D) miteinander chemisch reagieren.
6. Verfahren gemäß Anspruch 5,
wobei als erste Komponente CuO und als zweite Komponente Cu ausgewählt wird.
7. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
wobei das erste Hilfsmaterial (9) ein inertes
anorganisches Material aufweist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7,
wobei das inerte anorganische Material Zirconium ( IV) - Oxid ist.
9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8,
wobei der Anteil des inerten anorganischen Materials an dem ersten Hilfsmaterial (9) zumindest 40 Gewichts-% beträgt .
10. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
wobei bei Verfahrensschritt C) ferner zumindest eine Lage einer Grünfolie (3) , die das piezoelektrische
Material enthält und auf der eine Schicht eines zweiten Hilfsmaterials (10) aufgebracht ist, in dem Stapel (1) angeordnet wird, wobei bei Verfahrensschritt D) die zumindest eine
Schicht aus dem zweiten Hilfsmaterial (10) ausgedünnt wird, so dass im Vielschichtbauelement (2) im Bereich der Schicht aus dem zweiten Hilfsmaterial (10) eine Schwächungsschicht (11) gebildet wird.
11. Verfahren gemäß dem Anspruch 10, sofern dieser auf einen der Ansprüche 7 bis 9 rückbezogen ist,
wobei das erste Hilfsmaterial (9) und das zweite
Hilfsmaterial (10) die gleichen Bestandteile aufweisen und
wobei der Anteil des inerten anorganischen Materials in dem ersten Hilfsmaterial (9) höher ist als in dem zweiten Hilfsmaterial (10).
12. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
wobei nach dem Verfahrensschritt D) und vor der
Vereinzelung in zumindest zwei Vielschichtbauelemente (2) in Verfahrensschritt E) weitere
Verarbeitungsschritte durchgeführt werden, bei denen die Vielschichtbauelemente (2) in dem einstückigen Stapel (1) behandelt werden.
13. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche,
wobei vor der Vereinzelung in zumindest zwei
Vielschichtbauelemente (2) Kanten des Stapels (1) geschliffen werden, wobei ein Schleifdruck derart eingestellt wird, dass es bei dem Schleifen nicht zu einer Vereinzelung kommt.
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