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Dokumentenidentifikation DE102004042373A1 31.03.2005
Titel Geschichtetes piezoelektrisches Element und dessen Herstellungsverfahren
Anmelder Denso Corp., Kariya, Aichi, JP
Erfinder Asano, Hiroaki, Kariya, Aichi, JP;
Totokawa, Masashi, Kariya, Aichi, JP;
Satou, Kazuhide, Kariya, Aichi, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 01.09.2004
DE-Aktenzeichen 102004042373
Offenlegungstag 31.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.03.2005
IPC-Hauptklasse H01L 41/22
IPC-Nebenklasse H01L 41/083   H01L 41/047   
Zusammenfassung Wenn ein geschichtetes piezoelektrisches Element hergestellt bzw. bereitgestellt wird, das eine durch abwechselndes Stapeln von in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbaren piezoelektrischen Schichten und inneren Elektrodenschichten zum Anlegen einer Spannung an piezoelektrische Schichten ausgebildete geschichtete Struktur sowie zu den inneren Elektrodenschichten an den Seiten der geschichteten Struktur elektrisch leitende Seitenelektroden aufweist, werden die Seitenelektroden hergestellt, indem eine Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen zur Ausbildung einer beschichteten Schicht und Sintern der beschichteten Schicht hergestellt werden. Die Temperatur zum Sintern der beschichteten Schicht liegt vorzugsweise zwischen 150°C und 300°C. Die ultrafeinen Metallteilchen weisen vorzugsweise einen Durchschnittsdurchmesser von 1 nm bis 100 nm auf. Die ultrafeinen Metallteilchen sind aus Gold, Silber, Kupfer, Platin, Palladium oder einer beliebigen Kombination daraus ausgebildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein geschichtetes piezoelektrisches Element, das auf eine Präzisionspositionierungsvorrichtung beispielsweise eines Brennstoffeinspritzventils für ein Automobil, einer optischen Vorrichtung, eines Ansteuerungselementes zur Anti-Vibration, eines Tintenstrahldruckers usw. angewendet wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Elementes.

Ein geschichtetes piezoelektrisches Element, das eine geschichtete Struktur mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten, die in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung gedehnt werden können, sowie eine Vielzahl von inneren Elektrodenschichten zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die piezoelektrischen Schichten, wobei alle piezoelektrischen Schichten mit allen internen Elektrodenschichten abwechselnd gestapelt sind, sowie Seitenelektroden aufweist, die eine elektrische Leitung zu den inneren Elektrodenschichten an den Seiten der geschichteten Struktur bereitstellen, ist bekannt. Die Seitenelektroden verbinden die auf derselben Spannung gehaltenen inneren Elektrodenschichten, und können eine Spannung an jede der inneren Elektrodenschichten anlegen.

Dann werden weiter außerhalb der Seitenelektroden externe Elektroden hergestellt, und herausführende Drähte von einer elektrischen Energieversorgungsquelle zum Ansteuern des geschichteten piezoelektrischen Elementes werden auf den externen Elektroden installiert (vergleiche beispielsweise das nachstehend beschriebene Beispiel 1).

Im Übrigen erfolgte eine Vielzahl von Anregungen für die Verbindungen zwischen den Seitenelektroden und der geschichteten Struktur im Hinblick auf die Lebensdauer des geschichteten piezoelektrischen Elementes, weil in Abhängigkeit von Ausdehnung und Zusammenziehung des geschichteten piezoelektrischen Elementes eine Verspannung auf die Seitenelektroden wirkt.

Bekannt sind beispielsweise ein Verfahren zum Backen einer leitenden Paste mit Glasfritte in einer reduzierenden Atmosphäre und bei einer hohen Temperatur (vergleiche Druckschrift JP-A-2001-307548, ein Verfahren zum Installieren der Seitenelektroden auf einer Oberfläche der laminierten Struktur nach Einstellen von deren Oberflächenrauhigkeit in einem Bereich von 5 &mgr;m bis 10 &mgr;m (vergleiche Druckschrift JP-A-2001-102647), sowie ein Verfahren zum Ausbilden der Seitenelektrode aus einer metallischen Abscheideschicht und einer metallisierten Schicht (vergleiche Patentschrift JP-2536101).

Es war jedoch bei den durch die bekannten Verfahren hergestellten Seitenelektroden schwierig, das geschichtete piezoelektrische Element mit hoher Zuverlässigkeit zu erhalten.

Genauer backt das Verfahren zur Verwendung von Glasfritte eine leitende Paste mit der Glasfritte auf die geschichtete Struktur bei einer hohen Temperatur, um das Glas zu schmelzen. Es war schwierig, die aus Kupfer und/oder Nickel zusammengesetzten internen Elektrodenschichten als die geschichtete Struktur zu verwenden, die bei einer hohen Temperatur oxidieren. Da Kupfer und Nickel kostengünstig und sehr nützlich zur Reduktion der Kosten zur Herstellung des geschichteten piezoelektrischen Elementes sind, sind sie stark erwünschte Materialien.

Während es versuchsweise möglich war, die Seitenelektroden aus einer leitenden Paste mit einer Glasfritte auszubilden, und die geschichtete Struktur mit den internen Elektrodenschichten mit Kupfer und/oder Nickel zu kalzinieren, erwies sich dies aufgrund der Notwendigkeit einer Wärmebehandlung in reduzierender Atmosphäre als sehr mühsam.

Zudem liegt gemäß der nachstehend beschriebenen 6 bei dem geschichteten piezoelektrischen Element, bei dem Isolatoren zur Bedeckung eines Endes der ersten internen Elektrodenschicht, die auf einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich freigelegt ist, wo die zweite Seitenelektrode ausgebildet ist, sowie eines Endes der zweiten internen Elektrodenschicht installiert sind, die auf einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich freigelegt ist, wo die erste Seitenelektrode ausgebildet ist, eine Wärmewiderstandstemperatur des Isolators für den Fall, dass ein allgemeiner Isolator (beispielsweise Silikonharz, Epoxydharz, Urethanharz, Polyimid usw.) verwendet wird und für eine kurze Zeitdauer wärmebehandelt wird, ungefähr in einem Bereich von 250°C bis 300°C. Daher war die Verwendung einer leitenden Paste mit einer Glasfritte für das geschichtete piezoelektrische Element mit den in 6 gezeigten Isolatoren, die nachstehend beschrieben sind, unmöglich.

Ferner war das Verfahren zum Installieren der Seitenelektrode durch Einstellen seiner Oberflächenrauhigkeit in einem Bereich von 5 &mgr;m bis 10 &mgr;m ein Verfahren zum Verbinden der Seitenelektroden mit der geschichteten Struktur, indem verbindende Flächen zwischen ihnen mit einem Verankerungseffekt erhalten wurden, und kein Verfahren zum Anhaften der Seitenelektroden mit hoher Zulässigkeit vom Gesichtspunkt einer Verbindung zwischen den internen Elektrodenschichten und den Seitenelektroden.

Es trat jedoch das Problem auf, dass bei der metallischen Abscheideschicht und der metallisierten Schicht das Metall in Stellen eindringt, wo es nicht elektrisch leiten soll und die Isolationsqualitäten dieser Stellen reduziert, wobei die Zuverlässigkeit des geschichteten piezoelektrischen Elementes gestört werden. Zudem wurde ein Maskierungsvorgang erforderlich, um ein Eindringen der metallisierten Schicht in diese Stellen zu verhindern. Es kann nicht gesagt werden, dass die Effizienz dieser Vorgänge hoch war. Im Allgemeinen ist der Metallisierungsvorgang ein teures Verfahren.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen. Erfindungsgemäß werden ein geschichtetes piezoelektrisches Element und ein Herstellungsverfahren bereitgestellt. Das erfindungsgemäße geschichtete piezoelektrische Element ist hoch zuverlässig und kann mit Niedertemperaturvorgängen bei geringen Kosten leicht hergestellt werden.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elements bereitgestellt, mit einer geschichteten Struktur mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten, die in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbar sind, sowie einer Vielzahl von inneren Elektrodenschichten zum Anlegen einer Spannung an die piezoelektrischen Schichten, wobei alle piezoelektrischen Schichten und alle inneren Elektrodenschichten abwechselnd gestapelt sind, sowie mit Seitenelektroden, die zu den inneren Elektrodenschichten an den Seiten der geschichteten Struktur elektrisch leiten, mit dem Schritt: Herstellen der Seitenelektroden durch Beschichten einer Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen zur Ausbildung einer beschichteten Schicht und Sintern der beschichteten Schicht.

Gemäß dieser ersten Ausgestaltung der Erfindung werden die Seitenelektroden durch Sintern der geschichteten Schicht hergestellt, welche durch Beschichten einer Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen ausgebildet wird.

Die beschichtete Schicht, bei der ultrafeine Teilchen dicht gepackt sind, kann durch Beschichten der Dispersion mit ultrafeinen Teilchen auf gewünschten Positionen der geschichteten Struktur ausgebildet werden. Durch Beibehaltung des dicht gepackten Zustands der ultrafeinen Teilchen für den Erhalt der Seitenelektroden durch Sintern dieser geschichteten Schicht kann eine mit einer hohen Dichte ähnlich einer metallischen Abscheideschicht dicht gepackte Metallschicht erhalten werden.

Gemäß dieser ersten Ausgestaltung kann zudem ein Verbindungszustand mit hoher Festigkeit zwischen den internen Elektrodenschichten und den Seitenelektroden erhalten werden, weil eine Metall-Metall-Bindungskraft zwischen den internen Elektrodenschichten und den Seitenelektroden wirkt. Folglich werden die Seitenelektroden nur schwierig von der geschichteten Struktur abgelöst.

Die Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen kann bei einer niedrigen Temperatur gesintert werden. Daher können interne Elektrodenschichten mit Kupfer und Nickel verwendet werden, die bei einer hohen Temperatur oxidieren.

Zudem kann das geschichtete piezoelektrische Element mit einer Vielzahl von Isolatoren mit einer niedrigen Wärmewiderstandstemperatur ausgebildet werden (beispielsweise bei dem nachstehend beschriebenen in 6 gezeigten Aufbau).

Das Beschichten der Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen kann durch einen Druckvorgang oder ähnliches leicht ausgeführt werden, und auch die Form der geschichteten Schicht kann leicht gesteuert werden.

Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung wird ein geschichtetes piezoelektrisches Element bereitgestellt, mit einer geschichteten Struktur mit einer Vielzahl von in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbaren piezoelektrischen Schichten sowie einer Vielzahl von inneren Elektrodenschichten zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die piezoelektrischen Schichten, wobei alle piezoelektrischen Schichten und alle inneren Elektrodenschichten abwechselnd gestapelt sind, und Seitenelektroden, die zu den inneren Elektrodenschichten an den Seiten der geschichteten Struktur elektrisch leiten, wobei alle piezoelektrischen Schichten zwischen einer ersten inneren Elektrodenschicht und einer zweiten inneren Elektrodenschicht sandwichartig angeordnet sind, wobei die erste innere Elektrodenschicht zu einer ersten Seitenelektrode elektrisch leitet, und die zweite innere Elektrodenschicht zu einer zweiten Seitenelektrode elektrisch leitet, eine Teilelektrodenstruktur aufgebaut ist, wobei die erste innere Elektrodenschicht auf einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich nicht freigelegt ist, wo die zweite Seitenelektrode ausgebildet ist, und die zweite innere Elektrodenschicht auf einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich nicht freigelegt ist, wo die erste Seitenelektrode ausgebildet ist, und die Seitenelektroden durch Sintern von ultrafeinen Metallteilchen ausgebildet sind.

Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung wird ein geschichtetes piezoelektrisches Element bereitgestellt, mit einer geschichteten Struktur mit einer Vielzahl von in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbaren piezoelektrischen Schichten sowie einer Vielzahl von inneren Elektrodenschichten zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die piezoelektrischen Schichten, wobei alle piezoelektrischen Schichten und alle inneren Elektrodenschichten abwechselnd gestapelt sind, und Seitenelektroden, die zu den inneren Elektrodenschichten an den Seiten der geschichteten Struktur elektrisch leiten, wobei alle piezoelektrischen Schichten zwischen einer ersten inneren Elektrodenschicht und einer zweiten inneren Elektrodenschicht sandwichartig angeordnet sind, wobei die erste innere Elektrodenschicht zu einer ersten Seitenelektrode elektrisch leitet, und die zweite innere Elektrodenschicht zu einer zweiten Seitenelektrode elektrisch leitet, die erste innere Elektrodenschicht und die zweite innere Elektrodenschicht eine Gesamtoberflächenelektrode mit etwa derselben Form und etwa derselben Fläche wie die piezoelektrische Schicht ausbilden, jeder aus einer Vielzahl von Isolatoren durch Bedecken eines Endes der ersten inneren Elektrodenschicht, die zu einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich freigelegt ist, wo die zweite Seitenelektrode ausgebildet ist, sowie einem Ende der zweiten inneren Elektrodenschicht ausgebildet ist, die zu einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich freigelegt ist, wo die erste Seitenelektrode ausgebildet ist, und die Seitenelektroden durch Sintern von ultrafeinen Metallteilchen ausgebildet sind.

Die zweite Ausgestaltung der Erfindung betrifft das geschichtete piezoelektrische Element mit einer sogenannten Teilelektrodenstruktur, und die dritte Ausgestaltung der Erfindung betrifft das geschichtete piezoelektrische Element mit einer sogenannten Gesamtoberflächenelektrodenstruktur.

Ungeachtet der Art und der Struktur des Elements sind die Seitenelektroden durch das Sintern von ultrafeinen Metallteilchen nur schwer von der Oberfläche der geschichteten Struktur zu entfernen und hoch zuverlässig. Die Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen kann bei einer niedrigen Temperatur gesintert werden, was eine Verwendung der internen Elektrodenschichten mit Kupfer und/oder Nickel ermöglicht, die bei einer hohen Temperatur oxidiert werden. Daher wird die Herstellung des Elementes leicht.

Unter diesen Umständen kann gemäß der ersten, zweiten und dritten Ausgestaltung der Erfindung ein geschichtetes piezoelektrisches Element sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt werden, wobei die Verarbeitungstemperatur während der Herstellung der Seitenelektroden niedrig ist, das Element zuverlässig ist, und seine Herstellung leicht und kostengünstig ist.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine Schnittansicht zur Darstellung des geschichteten piezoelektrischen Elementes nach Beispiel 1;

2 eine Zeichnung zur Darstellung der internen Elektrodenschicht, die durch Verbleiben der piezoelektrischen Schicht und Reserveteilen bei Beispiel 1 installiert ist;

3 eine Draufsicht zur Darstellung einer gestapelten Struktur der piezoelektrischen Schichten bei Beispiel 1;

4 eine Zeichnung zur Darstellung der geschichteten Struktur vor der Ausbildung der Seitenelektroden bei Beispiel 1;

5 eine Zeichnung zur Darstellung der Installierung der geschichteten Schicht bei der geschichteten Struktur zur Ausbildung der Seitenelektroden bei Beispiel 1;

6 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Struktur der Gesamtoberflächenelektroden bei Beispiel 2, d.h. des geschichteten piezoelektrischen Elementes, wobei Vertiefungen an den Seiten ausgebildet sind, und die Isolatoren dort ausgebildet sind;

7 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Struktur der Gesamtoberflächenelektroden bei Beispiel 2, d.h. des geschichteten piezoelektrischen Elementes mit einer Struktur, bei der Vertiefungen an den Seiten ausgebildet sind, die Isolatoren dort ausgebildet sind, und die Seitenelektroden nicht an Stellen installiert sind, wo die Isolatoren ausgebildet sind;

8 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Struktur der Gesamtoberflächenelektrode bei Beispiel 2, d.h. des geschichteten piezoelektrischen Elementes, bei dem die Isolatoren durch Hervorstehen von den Seiten ausgebildet sind; und

9 eine Schnittansicht zur Darstellung einer Struktur der Gesamtoberflächenelektrode bei Beispiel 2, d.h. des geschichteten piezoelektrischen Elementes, bei dem die Isolatoren durch Hervorstehen von den Seiten ausgebildet sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Herstellung des geschichteten piezoelektrischen Elementes gemäß der ersten Ausgestaltung wird nachstehend beschrieben.

Die Paste für die internen Elektrodenschichten wird auf Grünlingen für die piezoelektrischen Schichten zur Herstellung der internen Elektrodenschichten gedruckt, eine gewünschte Anzahl dieser Schichten wird gestapelt, und eine unkalzinierte geschichtete Struktur wird vorbereitet. Die unkalzinierte geschichtete Struktur kann unter Verwendung von größeren Schichten als die gewünschten piezoelektrischen Schichten für die zu diesem Zeitpunkt verwendeten Grünlinge sowie durch Zerschneiden in Teile mit der benötigten Fläche nach dem Stapeln vorbereitet werden.

Dann wird die unkalzinierte geschichtete Struktur kalziniert. Die geschichtete Schicht wird durch Beschichten der Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen auf der geschichteten Struktur erhalten, die kalziniert wurde. Für diesen Beschichtungsvorgang kann ein Siebdruckvorgang oder ein Tintenstrahldruckvorgang verwendet werden. Danach wird die kalzinierte geschichtete Struktur mit der geschichteten Schicht einem Wärmevorgang bei einer geeigneten Temperatur unterzogen. Das geschichtete piezoelektrische Element kann durch Ausbilden der Seitenelektroden bei diesem Vorgang erhalten werden.

Wie nachstehend bei Beispiel 1 beschrieben ist, können zudem aus einem leitenden Harz wie etwa einem leitenden Epoxydharz ausgebildete externe Elektroden außerhalb der Seitenelektroden der geschichteten Struktur installiert werden. Herausgeführte Drähte der elektrischen Energieversorgungsquelle können installiert werden, die eine Spannung an diese externen Elektroden zum Ansteuern des geschichteten piezoelektrischen Elementes anlegen.

Bezüglich anderer Herstellungsverfahren kann die Wirkung gemäß der ersten Ausgestaltung erhalten werden, indem die Seitenelektroden unter Verwendung des Verfahrens gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung hergestellt werden. Hierbei bedeutet „eine Seitenelektrode" eine elektrisch leitende Struktur, welche es der internen Elektrodenschicht erlaubt, elektrisch zu leiten, und die unmittelbar auf der Seite der geschichteten Struktur installiert ist.

Bei der ersten Ausgestaltung liegt die Temperatur zum Sintern der geschichteten Schicht vorzugsweise in einem Bereich von 150°C bis 300°C.

Gemäß der vorstehend angeführten ersten Ausgestaltung können, da die Seitenelektroden durch Sintern bei einer niedrigen Temperatur hergestellt werden können, Materialien mit Nickel oder Kupfer, die bei einer hohen Temperatur leicht oxidieren, als Materialien für die internen Elektrodenschichten verwendet werden, und die Isolatoren in dem Element mit einer in 6 gezeigten nachstehend beschriebenen Struktur werden kaum verschlechtert.

Wenn die Temperatur weniger als 150°C beträgt, wird das Sintern der ultrafeinen Teilchen wahrscheinlich schwierig. Wenn die Temperatur mehr als 300°C beträgt, wird das Sintern der ultrafeinen Teilchen wahrscheinlich schwierig, und eine Verdampfung der Dispersion braucht wahrscheinlich eine lange Zeitdauer. Wenn die Temperatur über 300°C liegt, und die internen Elektrodenschichten Kupfer und/oder Nickel enthalten, oxidieren diese Materialien wahrscheinlich. Wenn Isolatoren mit einer geringen Wärmewiderstandstemperatur in dem geschichteten piezoelektrischen Element (beispielsweise mit einer in 6 gezeigten nachstehend beschriebenen Struktur) installiert werden, verschlechtern sich die Isolatoren wahrscheinlich, und werden aufgrund einer großen Differenz der Wärmeausdehnung (Schrumpfung) zwischen der piezoelektrischen Schicht und den Seitenelektroden aufgrund der Temperaturdifferenz zwischen der hohen Temperatur nach dem Sintern und der Raumtemperatur während des Abkühlvorgangs abgelöst.

Für den nächsten Schritt erfolgt nachstehend eine Darstellung der ultrafeinen Metallteilchen und der Dispersion mit den ultrafeinen Metallteilchen.

Bei der ersten Ausgestaltung der Erfindung enthalten die ultrafeinen Metallteilchen vorzugsweise 30 oder mehr Gewichtsprozent Teilchen mit einem Durchmesser von 1 nm bis 100 nm auf der Grundlage des Gesamtgewichtes der ultrafeinen Metallteilchen.

Teilchen aus einem Metall mit einem sehr geringen Teilchendurchmesser können bei einer Temperatur gesintert werden, die insbesondere niedriger als ihr Schmelzpunkt ist. Wenn der Durchschnitt der Teilchendurchmesser gering genug wird, steigt die Oberflächendiffusion der Metallatome und ist nicht mehr zu vernachlässigen, da der Anteil von Atomen mit hoher Energie zu der Gesamtmenge von auf der Teilchenoberfläche existierenden Atomen groß ist. Folglich dehnt sich die Grenzfläche zwischen den Teilchen aufgrund dieser Oberflächendiffusion aus, woraufhin ein Sintervorgang auftritt.

Wenn die ultrafeinen Metallteilchen 30 oder mehr Gewichtsprozent Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 1 nm enthalten, ist die Oberflächendiffusion der Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 1 nm extrem groß, und die Differenz der Sintergeschwindigkeit zwischen den Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 1 nm und der Teilchen von 1 nm oder mehr wird hoch, wobei sich wahrscheinlich keine homogene Seitenelektrode ausbildet. Wenn der Durchmesser mehr als 100 nm beträgt, ist die Oberflächendiffusion gering, und ein Sintern der Teilchen wird wahrscheinlich schwierig.

Die ultrafeinen Metallteilchen sind vorzugsweise aus Gold, Silber, Kupfer, Platin, Palladium oder einer Legierung daraus zusammengesetzt.

Diese sind alle gute elektrische Leiter und aus ihnen können bessere Seitenelektroden hergestellt werden.

Besonders Gold, Silber und Platin sind Materialien mit einem hohen Schmelzpunkt. Daher ist die erfindungsgemäße Leistung hoch, wenn ein Sintern dieser Metalle bei einer geringen Temperatur im Vergleich zu den bekannten Verfahren erfolgen kann.

Die Dispersion mit den ultrafeinen Teilchen enthält die ultrafeinen Metallteilchen vorzugsweise in einem Bereich von 50 bis 90 Gewichtsprozent, wenn das Gewicht der Dispersion gleich 100 ist.

Wenn der Gehalt weniger als 50 Gewichtsprozent beträgt, bildet sich nach dem Sintern wahrscheinlich keine homogene Seitenelektrode aus. Wenn der Gehalt mehr als 95 Gewichtsprozent beträgt, wird die Viskosität der Dispersion mit den ultrafeinen Teilchen größer, und eine Beschichtung wird wahrscheinlich schwierig.

Um die Dispersion mit den ultrafeinen Teilchen auf einer vorbestimmten Stelle der geschichteten Struktur angemessen zu beschichten, ist eine Einstellung der Viskosität der Dispersion beispielsweise gemäß der Breitengenauigkeit und der Steuerbarkeit der Schichtdicke nötig. Die Viskosität der Dispersion liegt vorzugsweise im Bereich von 1 Pa·s bis 500 Pa·s, bevorzugter im Bereich von 2 Pa·s bis 200 Pa·s. Die Viskosität kann gesteuert werden, indem der Gehalt der ultrafeinen Metallteilchen eingestellt wird.

Vorzugsweise wird die Dispersion mit den ultrafeinen Teilchen gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung vorbereitet, indem die ultrafeinen Metallteilchen in ein Lösungsmittel dispergiert werden, wobei ein organisches Lösungsmittel für die Dispersion verwendet wird. Bevorzugt wird ein organisches Lösungsmittel, das beim Erwärmungsvorgang für die Sinterung schnell verdampft und so stabil ist, dass es keine Wärmezersetzung während der Verdampfung verursacht. Zudem wird vorzugsweise ein Lösungsmittel ausgewählt, das einen geeigneten viskosen Zustand während der Ausbildung der Beschichtungsschicht beibehält.

Es kann beispielsweise ein Lösungsmittel wie etwa ein nicht-polares Lösungsmittel oder ein niederpolares Lösungsmittel verwendet werden, die in der Nähe der Raumtemperatur nicht leicht verdampfen, wie beispielsweise Terpinol, mineralischer Spiritus, Dimethylbenzol, Toluol, Ethylbenzol, Methylbenzol oder ähnliches, zudem können Hexane, Heptane, Oktane, Dekane, Dodekane, Zyklohexane, Zyklooktane oder ähnliches verwendet werden.

Die Dispersion mit ultrafeinen Teilchen kann im Voraus durch Mischen von ultrafeinen Metallteilchen, einem Lösungsmittel zu deren Dispersion, sowie einer Verbindung mit einer ein Stickstoffatom, ein Sauerstoffatom oder ein Schwefelatom enthaltenden Gruppe als eine mit einem Metallatom koordiniert verbindbaren Gruppe zur Verhinderung einer Aggregatbildung der ultrafeinen Metallteilchen und für den Erhalt eines homogen dispersiven Zustands gemischt werden.

Die inneren Elektrodenschichten enthalten vorzugsweise Kupfer und/oder Nickel in einem Bereich von 80 oder mehr Gewichtsprozent auf der Grundlage des Gesamtgewichts der inneren Elektrodenschichten.

Durch diese Konstruktion können die inneren Elektrodenschichten mit einem weniger teuren Material ausgebildet werden. Zudem können die internen Elektrodenschichten auch unter Verwendung von nur Kupfer oder nur Nickel ausgebildet werden. Ebenso können sie unter Verwendung von beiden hergestellt werden. Es können auch andere Metalle als Kupfer und Nickel enthalten sein.

Bei der zweiten und dritten erfindungsgemäßen Ausgestaltung kann das geschichtete piezoelektrische Element durch Überlagern einer erforderlichen Anzahl von piezoelektrischen Schichten en gros hergestellt werden. Es kann als Einheitenschichtsystem hergestellt werden.

Dabei bedeutet ein Einheitenschichtsystem ein großes geschichtetes piezoelektrisches Element, das durch Überlagern einer gewünschten Anzahl von Einheiten hergestellt wird, die durch Stapeln einer geeigneten Anzahl von piezoelektrischen Schichten aufgebaut werden.

Beispiel 1

Nachstehend wird das erfindungsgemäße geschichtete piezoelektrische Element erläutert.

Das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel umfasst nach 1 eine durch abwechselndes Stapeln der in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbaren piezoelektrischen Schicht 11 sowie einer ersten und zweiten inneren Elektrodenschicht 121 und 122 zum Anlegen einer Spannung an die piezoelektrische Schicht 11 ausgebildete geschichtete Struktur 10, sowie die Seitenelektroden 131 und 132, welche zu den inneren Elektrodenschichten 121 und 122 an den Seiten 101, 102 der geschichteten Struktur 10 elektrisch leiten.

Wenn dieses geschichtete piezoelektrische Element 1 hergestellt wird, werden die Seitenelektroden 131 und 132 durch Beschichten einer Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen zur Ausbildung der geschichteten Schicht sowie Sintern der beschichteten Schicht hergestellt.

Nachstehend werden Einzelheiten beschrieben.

Das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß dem vorliegendem Beispiel umfasst nach 1 die geschichtete Struktur 10, die durch abwechselndes Stapeln der piezoelektrischen Schicht 11 sowie der ersten und zweiten Elektrodenschicht 121 und 122 und durch Installieren von Scheinschichten 119 an beiden Enden bezüglich der Schichtungsrichtung ausgebildet wird.

Auf der ersten Seite 101 der geschichteten Struktur 10, leitet das Ende der ersten inneren Elektrodenschicht 121 zu der ersten Seitenelektrode 131, und an der zweiten Seite 102 leitet das Ende der zweiten inneren Elektrodenschicht 122 zu der zweiten Seitenelektrode 132.

Die erste innere Elektrodenschicht 121 ist nicht auf der Seite 102 der geschichteten Struktur 10 in einem Bereich freigelegt, wo die zweite Seitenelektrode 132 ausgebildet ist, zudem ist die zweite innere Elektrodenschicht 122 nicht auf der Seite 101 der geschichteten Struktur 10 in einem Bereich freigelegt, wo die erste Seitenelektrode 131 ausgebildet ist. Das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist nämlich eine Teilelektrodenstruktur auf.

Genauer verbleibt gemäß den 2(a) und 2(b) an der piezoelektrischen Schicht 11 ein Restteil 110, der nicht eine innere Elektrodenschicht 121 und 122 auf beiden Seiten ausbildet. Diese piezoelektrische Schicht 11 wird geschichtet, wonach die geschichtete Struktur 10 gemäß den 2 und 4 ausgebildet wird.

Außerhalb der ersten und zweiten Seitenelektrode 131 und 132 werden die äußeren Elektroden 141 und 142 installiert, wobei der herausgeführte Draht 152 durch ein leitendes Haftmittel 151 verbunden und an eine nicht gezeigte externe elektrische Energieversorgungsquelle angeschlossen wird. Durch Anschalten der Elektrizität der externen elektrischen Energieversorgungsquelle empfangen die erste und zweite innere Elektrodenschicht 121 und 122 die Elektrizität durch die externen Elektroden 141 und 142 und die erste und zweite Seitenelektrode 131 und 132.

Die piezoelektrische Schicht 11 und die Scheinschichten 119 sind aus PZT (Bleizirkoniumtitanat) zusammengesetzt, die inneren Elektrodenschichten 121 und 122 sind aus einer Silberpalladiumelektrode zusammengesetzt, und die externen Elektroden 141 und 142 sind aus einem Epoxydharz mit leitenden Teilchen aus Silber zusammengesetzt.

Die erste und zweite Seitenelektrode 131 und 132 werden durch Sintern von ultrafeinen Metallteilchen hergestellt, wobei die ultrafeinen Metallteilchen aus Silber ausgebildet sind.

Nachstehend wird das Verfahren zur Herstellung des geschichteten piezoelektrischen Elementes 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel erläutert.

Der Grünling für die piezoelektrische Schicht 11 wird vorbereitet, und die gedruckte Schicht für die inneren Elektrodenschichten 121 und 122 wird auf der Oberfläche des Grünlings für die piezoelektrische Schicht 11 ausgebildet, indem der Restteil 110 behalten wird, wo die gedruckte Schicht auf beiden Seiten des Grünlings für die piezoelektrische Schicht 11 nicht ausgebildet wird.

Diese gedruckte Schicht wird durch Drucken von in einer Paste mit einem organischen Lösungsmittel ausgebildetem Silberpalladium auf eine Oberfläche des Grünlings für die piezoelektrische Schicht 11 über einen Siebdruckvorgang hergestellt.

Für den nächsten Schritt wird eine vorbestimmte Anzahl der Grünlinge miteinander in Kontakt stehend verbunden und für den Erhalt der geschichteten Struktur 10 gemäß den 3 und 4 gesintert. Dann wird gemäß 5 die Dispersion mit den ultrafeinen Teilchen an einer vorbestimmten Stelle der Seiten 101 und 102 der geschichteten Struktur 10 zur Ausbildung der beschichteten Schicht 135 geschichtet.

Die Dispersion mit den ultrafeinen Teilchen wird durch Mischen von 7 g der aus Silber ausgebildeten ultrafeinen Metallteilchen mit einem Durchschnittsdurchmesser von 5 nm, 3 g Dekan als Lösungsmittel sowie 1 g Alkylamin hergestellt.

Diese Dispersion mit ultrafeinen Teilchen wird auf eine vorbestimmte Stelle auf der geschichteten Struktur 10 über einen Siebdruckvorgang oder einen Tintenstrahldruckvorgang zur Ausbildung der geschichteten Schicht geschichtet.

Danach werden die Seitenelektroden 131 und 132 durch Kalzinieren für 30 min bei 250°C erhalten.

Danach wird ein leitendes Epoxydharzhaftmittel mit Silber für die äußeren Elektroden 141 und 142 durch einen Siebdruckvorgang geschichtet und für 60 min bei 150°C ausgeheilt.

Sodann wird der herausgeführte Draht 152 mit einem leitenden Epoxydharzhaftmittel mit Silber verbunden, und das geschichtete piezoelektrische Element 1 nach 1 wurde erhalten.

Bezüglich der auf diese Weise hergestellten Seitenelektroden 131 und 132 wurden kontinuierliche Betriebsexperimente durchgeführt. Der Kontakt zwischen den inneren Elektrodenschichten 121 und 122 und den Seitenelektroden 131 und 132 wurde aufrecht erhalten, selbst nachdem der Betrieb 1 × 108 Mal wiederholt wurde.

Bezüglich einem mit einem leitenden Epoxydharzhaftmittel mit Silber hergestellten bekannten geschichteten piezoelektrischen Element wurden dieselben Experimente ausgeführt. Nach einem 3 × 107-maligen Betrieb waren die Verbindungen zwischen mehreren Schichten der inneren Elektrodenschicht und der Seitenelektrode geschwächt, und es wurde ein großer elektrischer Widerstand gemessen.

Nach vorstehender Beschreibung konnten durch Ausbildung der Seitenelektrode mit ultrafeinen Metallteilchen eine hochzuverlässige Verbindung zwischen der inneren Elektrodenschicht und der Seitenelektrode erhalten werden.

Der Betrieb und die Wirkung gemäß dem vorliegenden Beispiel werden nachstehend erläutert.

Die Seitenelektroden 131 und 132 gemäß dem vorliegenden Beispiel werden durch Sintern der beschichteten Schicht hergestellt, die mit einer Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen aus Silber geschichtet wird.

Während es gemäß dem Stand der Technik nötig ist, Silber bei einer hohen Temperatur von 900°C bis 1000°C zur Sinterung zu erwärmen, ist es bei dem vorliegenden Beispiel möglich, Silber mit einer Wärmebehandlung bei einer niedrigen Temperatur von 250°C für 30 min zu sintern, und die Seitenelektroden 131 und 132 mit Silber als Hauptbestandteil auszubilden.

Dies ermöglicht eine Schmelzverbindung zwischen den ultrafeinen Teilchen und bildet eine dichte Silberschicht ähnlich einer metallischen Abscheideschicht mit hoher Dichte aus, wobei ein dichter Füllzustand der ultrafeinen Teilchen aus Silber beibehalten wird, damit die geschichtete Schicht in einem dichten Füllzustand aus ultrafeinen Silberteilchen durch einen Siebdruckvorgang mit einer Dispersion erhalten wird, wobei ultrafeine Silberteilchen dispergiert sind, und damit zudem die Seitenelektroden 131 und 132 durch Sintern der beschichteten Schicht erhalten werden.

Das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel ermöglicht den Erhalt einer Verbindung mit einer bemerkenswert starken Kraft zwischen den inneren Elektrodenschichten 121 und 122 und den Seitenelektroden 131 und 132, weil eine Metall-Metall-Bindungskraft zwischen den inneren Elektrodenschichten 121 und 122 und den Seitenelektroden 131 und 132 arbeitet. Daher sind die Seitenelektroden 131 und 132 von der geschichteten Struktur 10 schwierig zu entfernen.

Gemäß dem vorliegenden Beispiel kann nach vorstehender Beschreibung das geschichtete piezoelektrische Element, bei dem die Verarbeitungstemperatur während der Herstellung niedrig ist, mit hoher Zuverlässigkeit und bei leichter Herstellung unter geringen Kosten sowie das Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt werden.

Beispiel 2

Das vorliegende Beispiel erläutert das geschichtete piezoelektrische Element 1 mit einer Gesamtoberflächenelektrodenstruktur.

Das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel umfasst nach 6 die durch abwechselndes Stapeln der in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbaren piezoelektrischen Schicht 11 sowie der ersten und zweiten inneren Elektrodenschicht 121 und 122 zum Anlegen einer Spannung an die piezoelektrische Schicht 11 ausgebildete geschichtete Struktur 10 sowie die erste und zweite Seitenelektrode 131 und 132, die zu der ersten und zweiten inneren Elektrodenschicht 121 und 122 an den Seiten 101, 102 der geschichteten Struktur 10 elektrisch leiten.

Die piezoelektrische Schicht 11 ist zwischen der ersten inneren Elektrodenschicht 121 und der zweiten inneren Elektrodenschicht 122 sandwichartig zwischengelagert, wobei die erste innere Elektrodenschicht 121 zu der ersten Seitenelektrode 131 elektrisch leitet, die zweite innere Elektrodenschicht 122 zu der zweiten Seitenelektrode 132 elektrisch leitet, und die erste und zweite innere Elektrodenschicht 121 und 122 eine mit ungefähr derselben Fläche und ungefähr derselben Form wie die piezoelektrische Schicht 11 ausgebildete Gesamtoberflächenelektrodenstruktur aufweisen.

Der Isolator 16 wird zur Bedeckung des Endes der ersten inneren Elektrodenschicht 121, die an der Seite 102 der geschichteten Struktur 10 in einem Bereich freigelegt ist, wo die zweite Seitenelektrode 132 ausgebildet ist, sowie des Endes der zweiten inneren Elektrodenschicht 122 ausgebildet, die an der Seite 101 der geschichteten Struktur 10 in einem Bereich freigelegt ist, wo die erste Seitenelektrode 131 ausgebildet ist.

Zudem sind die erste und zweite Seitenelektrode 131 und 132 durch Sintern von ultrafeinen Metallteilchen ausgebildet.

Genauer umfasst das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel eine Konstruktion der geschichteten Struktur 10, die durch abwechselndes Stapeln der piezoelektrischen Schicht 11 und der als Gesamtoberflächenelektrode für die piezoelektrische Schicht 11 aufgebauten ersten und zweiten inneren Elektrodenschichten 121 und 122 ausgebildet ist, wobei der Teil, wo die zweite innere Elektrodenschicht 122 an der Seitenelektrode 101 freigelegt ist, abgeschnitten ist, um eine Vertiefung auszubilden, und ein Isolator 16 dort eingefüllt ist, um eine elektrische Leitung der ersten Seitenelektrode 131 und der zweiten inneren Elektrodenschicht 122 zu verhindern. Zudem befinden sich die Seitenelektrode 102, die erste innere Elektrodenschicht 121 und die zweite Seitenelektrode 132 in demselben vorstehend beschriebenen Zustand.

Wenn dieses geschichtete piezoelektrische Element 1 hergestellt wird, wird die geschichtete Struktur 10 auf dieselbe Weise wie Beispiel 1 vorbereitet. Dabei sind die ersten und zweiten inneren Elektrodenschichten 121 und 122 als Gesamtoberflächenelektrode ausgebildet.

Die ersten und zweiten inneren Elektrodenschichten 121 und 122 sind aus Kupfer ausgebildet, das bei einer hohen Temperatur leicht oxidiert.

Sodann werden vor der Beschichtung der Dispersion mit den ultrafeinen Metallteilchen die Umgebungen des Endes der Seitenelektrode 101, wo die zweite innere Elektrodenschicht 122 freigelegt ist, und des Endes der Seitenelektrode 102, wo die erste innere Elektrodenschicht 121 freigelegt ist, zur Ausbildung von Vertiefungen abgeschnitten.

Für den nächsten Schritt wird Epoxydharz eingefüllt, und bei 150°C für 60 min zur Ausbildung des Isolators 16 ausgeheilt.

Danach wurde die aus der Dispersion mit ultrafeinen Teilchen zusammengesetzte beschichtete Schicht auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 ausgebildet und bei 250°C für 30 min zur Ausbildung der Seitenelektroden 131 und 132 ausgeheilt.

Nach vorstehender Beschreibung wurde das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel erhalten.

Gemäß dem Herstellungsverfahren nach dem vorliegenden Beispiel kann das Element unter geringen Kosten sowie mit der Wirkung erhalten werden, dass es im Vergleich zu einer gewöhnlichen inneren Elektrodenschicht, die aus Metallmaterialien mit Silber zusammengesetzt ist, schwieriger ist, eine Migration zu verursachen, da Kupfer für die ersten und zweiten inneren Elektrodenschichten 121 und 122 verwendet wird. Da die Kalzinierungstemperatur der Seitenelektroden 131 und 132 bei dem vorliegenden Beispiel niedrig ist, sind die inneren Elektrodenschichten 121 und 122 während der Herstellung der Seitenelektroden 131 und 132 schwierig zu oxidieren.

Die Wärmewiderstandstemperatur des Isolators 16 aus Epoxydharz ist niedrig. Gemäß dem vorliegenden Beispiel wird der Isolator 16 nur schwierig durch die Wärme während der Herstellung der Seitenelektroden 131 und 132 verschlechtert, da die Seitenelektroden 131 und 132 bei einer niedrigen Temperatur kalziniert werden.

Im Übrigen werden zum Beispiel 1 ähnliche Betriebsweisen und Wirkungen erhalten.

Ferner ist das geschichtete piezoelektrische Element 1, welches dieselbe Konstruktion wie das vorliegende Beispiel und andere Strukturen aufweist, in 7 gezeigt. Dieses Element 1 umfasst nicht die ersten und zweiten Seitenelektroden 131 und 132 auf den Teilen, auf denen der Isolator 16 installiert ist.

Wenn eine Vertiefung ausgebildet wird, um den Isolator 16 aufzunehmen, und der Isolator 16 nach der Ausbildung der Seitenelektroden 131 und 132 ausgebildet werden kann, kann dieses Element 1 auch auf einen Fall angewendet werden, wo die Wärmewiderstandstemperatur des Isolators 16 unter der Temperatur zum Sintern der Seitenelektrode liegt.

Die anderen Einzelheiten sind dieselben wie bei dem geschichteten piezoelektrischen Element 1 nach dem vorliegenden Beispiel.

Bei den 6 und 7 sind Vertiefungen an den Seiten 101 und 102 der geschichteten Struktur 10 ausgebildet, und die Isolatoren 16 werden dort installiert. Gemäß den 8 und 9 kann jedoch der Isolator 17, der das Ende der ersten und zweiten inneren Elektrodenschichten 121 und 122 bedeckt, die nicht für eine elektrische Leitung zu den Seitenelektroden 131 und 132 an den Seiten 101 und 102 gedacht sind, durch Ausführen eines Abscheidevorgangs ausgebildet werden.

8 zeigt ein Beispiel, bei dem die erste und zweite Seitenelektrode 131 und 132 zur Bedeckung des Isolators 17 installiert sind. 9 zeigt ein Beispiel, bei dem die erste und zweite Seitenelektrode 131 und 132 nicht an Stellen installiert ist, wo die Isolatoren 17 ausgebildet sind.

Bei dem geschichteten piezoelektrischen Element 1 nach 8 kann eine Leistungsfähigkeit mit höherer Effizienz erhalten werden, da die innere Elektrodenschicht mit einer größeren Fläche im Vergleich zu den in 6 und 7 gezeigten Elementen ausgebildet werden kann.

Zusätzlich zu der Wirkung des Elementes nach 8 kann das geschichtete piezoelektrische Element 1 nach 9 auch in einem Fall angewendet werden, wo die Wärmewiderstandstemperatur des Isolators 17 niedriger als die Sintertemperatur der Seitenelektrode ist, da ein Teil zum Installieren des Isolators 17 ausgebildet werden kann, und der Isolator 17 dort installiert werden kann, nachdem die Seitenelektroden 131 und 132 auf dieselbe Weise wie bei 7 installiert wurden.

Andere Einzelheiten sind dieselben wie bei dem geschichteten piezoelektrischen Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel.

Nach vorstehender Beschreibung wird ein geschichtetes piezoelektrisches Element hergestellt bzw. bereitgestellt, das eine durch abwechselndes Stapeln von in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbaren piezoelektrischen Schichten und inneren Elektrodenschichten zum Anlegen einer Spannung an piezoelektrische Schichten ausgebildete geschichtete Struktur sowie zu den inneren Elektrodenschichten an den Seiten der geschichteten Struktur elektrisch leitende Seitenelektroden aufweist, wobei die Seitenelektroden hergestellt werden, indem eine Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen zur Ausbildung einer beschichteten Schicht und Sintern der beschichteten Schicht hergestellt werden. Die Temperatur zum Sintern der beschichteten Schicht liegt vorzugsweise zwischen 150°C und 300°C. Die ultrafeinen Metallteilchen weisen vorzugsweise einen Durchschnittsdurchmesser von 1 nm bis 100 nm auf. Die ultrafeinen Metallteilchen sind aus Gold, Silber, Kupfer, Platin, Palladium oder einer beliebigen Kombination daraus ausgebildet.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elements mit einer geschichteten Struktur mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten, die in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbar sind, sowie einer Vielzahl von inneren Elektrodenschichten zum Anlegen einer Spannung an die piezoelektrischen Schichten, wobei alle piezoelektrischen Schichten und alle inneren Elektrodenschichten abwechselnd gestapelt sind, sowie Seitenelektroden, die zu den inneren Elektrodenschichten an den Seiten der geschichteten Struktur elektrisch leiten, mit dem Schritt:

    Herstellen der Seitenelektroden durch Beschichten einer Dispersion mit ultrafeinen Metallteilchen zur Ausbildung einer beschichteten Schicht und Sintern der beschichteten Schicht.
  2. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elements nach Anspruch 1, wobei die Temperatur zum Sintern der beschichteten Schicht in einem Bereich von 150°C bis 300°C liegt.
  3. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elements nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die ultrafeinen Metallteilchen 30 oder mehr Gewichtsprozent Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von 1 nm bis 100 nm auf der Grundlage des Gesamtgewichts der ultrafeinen Metallteilchen enthalten.
  4. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ultrafeinen Metallteilchen aus Gold, Silber, Kupfer, Platin, Palladium oder einer beliebigen Legierung daraus ausgebildet sind.
  5. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Gehalt der ultrafeinen Metallteilchen in der Dispersion mit den ultrafeinen Teilchen in einem Bereich von 50 bis 90 Gewichtsprozent liegt, wobei die Dispersion 100 Gewichtsprozent ausmacht.
  6. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die inneren Elektrodenschichten Kupfer und/oder Nickel in einer Menge von 80 oder mehr Gewichtsprozent auf der Grundlage des Gesamtgewichts der inneren Elektrodenschicht enthalten.
  7. Geschichtetes piezoelektrisches Element mit einer geschichteten Struktur mit einer Vielzahl von in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbaren piezoelektrischen Schichten sowie einer Vielzahl von inneren Elektrodenschichten zum Anlegen einer Spannung an die piezoelektrischen Schichten, wobei alle piezoelektrischen Schichten und alle inneren Elektrodenschichten abwechselnd gestapelt sind, und Seitenelektroden, die zu den inneren Elektrodenschichten an den Seiten der geschichteten Struktur elektrisch leiten, wobei

    alle piezoelektrischen Schichten zwischen einer ersten inneren Elektrodenschicht und einer zweiten inneren Elektrodenschicht sandwichartig angeordnet sind, wobei die erste innere Elektrodenschicht zu einer ersten Seitenelektrode elektrisch leitet, und die zweite innere Elektrodenschicht zu einer zweiten Seitenelektrode elektrisch leitet,

    eine Teilelektrodenstruktur aufgebaut ist, wobei die erste innere Elektrodenschicht auf einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich nicht freigelegt ist, wo die zweite Seitenelektrode ausgebildet ist, und die zweite innere Elektrodenschicht auf einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich nicht freigelegt ist, wo die erste Seitenelektrode ausgebildet ist, und

    die Seitenelektroden durch Sintern von ultrafeinen Metallteilchen ausgebildet sind.
  8. Geschichtetes piezoelektrisches Element mit einer geschichteten Struktur mit einer Vielzahl von in Abhängigkeit von einer angelegten Spannung dehnbaren piezoelektrischen Schichten sowie einer Vielzahl von inneren Elektrodenschichten zum Anlegen einer Spannung an die piezoelektrischen Schichten, wobei alle piezoelektrischen Schichten und alle inneren Elektrodenschichten abwechselnd gestapelt sind, und Seitenelektroden, die zu den inneren Elektrodenschichten an den Seiten der geschichteten Struktur elektrisch leiten, wobei

    alle piezoelektrischen Schichten zwischen einer ersten inneren Elektrodenschicht und einer zweiten inneren Elektrodenschicht sandwichartig angeordnet sind, wobei die erste innere Elektrodenschicht zu einer ersten Seitenelektrode elektrisch leitet, und die zweite innere Elektrodenschicht zu einer zweiten Seitenelektrode elektrisch leitet,

    die erste innere Elektrodenschicht und die zweite innere Elektrodenschicht eine Gesamtoberflächenelektrode mit annähernd derselben Form und annähernd derselben Fläche wie die piezoelektrische Schicht ausbilden,

    jeder aus einer Vielzahl von Isolatoren durch Bedecken eines Endes der ersten inneren Elektrodenschicht, die an einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich freigelegt ist, wo die zweite Seitenelektrode ausgebildet ist, sowie eines Endes der zweiten inneren Elektrodenschicht, die an einer Seite der geschichteten Struktur in einem Bereich freigelegt ist, wo die erste Seitenelektrode ausgebildet ist, und

    die Seitenelektroden durch Sintern von ultrafeinen Metallteilchen ausgebildet sind.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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