[发明专利]压电多层部件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造压电多层部件的方法以及一种可由该方法生产的压电多层部件，该压电多层部件具有机械稳定性较低的区域。

背景技术

从DE 10 2006 031 085 A1中公知一种具有脆弱层(Sollbruchschicht)的压电多层部件。

发明内容

要解决的任务在于，说明一种压电多层部件，该压电多层部件可以在尽可能长的时间段内稳定地运行。

说明一种作为中间产品的压电多层部件，该压电多层部件具有上下相叠布置的未烧结的压电陶瓷层的叠层，其中第一电极层施加在压电陶瓷层上并且包含第一金属。第二电极层施加在另一压电陶瓷层上并且在叠层方向上与第一电极层相邻。与第一电极层相比，第二电极层包含更高浓度的第一金属。在此，概念“浓度”表示相应电极层中金属的重量份额。

如果烧结该中间产品，则第二电极层中的第一金属部分地扩散到第一电极层并且与此同时在第二电极层中留下空腔。在此，第一金属的浓度差被选择为使得第二电极层在该多层部件运行时仍然可以充当电极层，直到该多层部件在特定机械负荷下在第二电极层中破裂。因此，第二电极层还充当脆弱层。

第一电极层中的第一金属的浓度少于100％。在此优选的是，在第一电极层中的第一金属的浓度最多为80％。

已经证实，作为第一金属，铜是特别有利的，因为铜在相对低的温度下变软，因此可以实现压电多层部件的经济的烧结，在烧结时，铜与压电陶瓷层良好地结合。此外已经证实，与诸如钯或者铂的其他金属相比，铜相对容易地扩散通过压电陶瓷。这有助于以下所述的压电多层部件的制造，所述压电多层部件具有在机械上被削弱的区域，该区域具有空腔。

替代铜，可以使用其他金属作为第一金属，例如银或者镍。

根据一个实施方式，第一电极层包含额外的第二金属，该第二金属不同于第一金属。

优选的是，与第一金属相比，第二金属较差地扩散通过与第一电极层相邻的压电陶瓷层。因此，金属扩散通过多层部件主要由第一金属实现，尤其是由铜实现。

根据哪种金属作为第一金属用在第一电极层中，优选从钯、铍、铝、锰、锌、锡、铋、镍、钴、铬、钼、铌、铷中选出第二金属。

有利的是，与第二金属相比，在第一电极层中第一金属具有更高浓度。例如在第一电极层中第一金属的浓度可以是70％而第二金属的浓度可以是30％。在此重要的是，第一电极层中第一金属的浓度低于第二电极层中第一金属的浓度，从而可以发生从第二电极层至第一电极层的扩散。通过第一金属的扩散，第一电极层和第二电极层之间的第一金属浓度差以自然的方式减小，即第二电极层中第一金属的浓度下降。

根据一个实施方式，第二电极层作为金属仅仅包含第一金属。因此第二电极层例如可以仅仅包含铜作为金属。但是，第二电极层也可以包含铜(作为第一金属)和例如镍氧化物的混合物或者铜和镍的合金。在此，铜镍合金应理解为第一金属。

为了优选在一个方向上发生扩散从而仅仅使一种电极层在材料方面遭受损失并且由此在机械上被削弱，优选在第一电极层中和第二电极层中使用在压电陶瓷材料中具有不同扩散率的金属。

优选的是，将第一电极层和第二电极层之间的第一金属的浓度差调整为使得在加热多层部件时第二电极层中的第一金属的扩散导致第二电极层的材料损失。在此，将浓度差-即第一电极层中第一金属的浓度相对于第二电极层中第一金属的浓度-调整为使得在第一金属的一部分迁移之后第二电极层在结构上保持完好。因此，第二电极层可以在多层部件运行时充当电极层。

相反，第二电极层的过高材料损失将导致，第二电极层连同压电陶瓷层和极性相反的电极层一起不能再建立显著的电场，从而由此也不能实现与第二电极层相邻的压电陶瓷的膨胀。因此，压电多层部件在运行时的性能将下降。

尤其是，所述浓度差被调整为使得在第二电极层和可能施加在叠层的一侧上的外部接触之间保持电连接。因此不应由于第一金属的扩散而中断在外部接触和第二电极层之间的电连接。

优选的是，压电多层部件的压电陶瓷层包含PZT(锆酸铅-钛酸盐)陶瓷。已经证实，金属-尤其是铜-在对压电多层部件进行烧结期间可以以相对小的阻力扩散通过PZT陶瓷。因此，可以有助于压电多层部件的两个区域之间的金属扩散过程，其中第一金属在这两个区域中具有不同的浓度。