[发明专利]用于制造压电的层堆叠的方法以及压电的层堆叠

说明书

本发明涉及用于制造压电的层堆叠（10）的方法，在所述方法中提供具有多个压电的陶瓷层（12）并具有多个能导电的内电极（14）的层堆叠（10），所述陶瓷层和内电极沿着纵轴（L）交替，其中陶瓷层（12）在自身表面（16）上具有第一区域（18）和第二区域（22），所述第一区域具有多晶组织结构(20)，所述第二区域具有仅仅以机械的方式附着在所述多晶组织结构（20）上的松脱的陶瓷材料（24），其中所述松脱的陶瓷材料（24）被从多晶组织结构（20）去除，而不损坏多晶组织结构（20）。本发明另外涉及层堆叠（10），所述层堆叠尤其是利用这样的方法所制造的。

技术领域

本发明涉及一种用于制造压电的层堆叠的方法以及一种尤其是利用这样的方法所制造的压电的层堆叠。

背景技术

压电的层堆叠作为电子器件例如被使用在用于将燃料喷射到内燃机的汽缸的燃烧室内的执行器单元中。

例如作为执行器单元所使用的层堆叠典型地具有多个压电的陶瓷层和多个能导电的内电极，其中在两个压电的陶瓷层之间分别布置所述内电极的其中之一。特别常见地，作为电子器件所构造的层堆叠以压电执行器的形式被使用，以便作为在用于机动车的最不同的发动机类型的喷射阀中的操纵元件来得以应用。

随着对于排放和消耗的增大的要求，对于将燃料喷射到燃烧室内的要求也增高。更高的压力、温度以及多次喷射因此要求在计量所喷射的燃料的情况下的更高精确度。在此，趋势是更高电场强度和更高的运行时要求。在此，增高在层堆叠的表面上的电闪络（elektrischen Überschlägen）的危险。

在层堆叠的表面上的电闪络的危险在此提高，其方式为：例如通过层堆叠的磨损过程而典型地使最上方的颗粒层以机械的方式受到损坏，然而其中松脱（los）的颗粒材料并不从经烧结的陶瓷复合物分离。由此形成松脱的颗粒层，所述颗粒层仅以机械的方式与陶瓷的晶体（Kristallkörper ）连接。所述松脱的颗粒层在机械和热机械的负载的情况下构成用于陶瓷的降解现象的基础以及在其他情况下的高欧姆的陶瓷材料中的能传导的路径。因为通过松脱的颗粒层使微观裂缝在层堆叠的表面上产生，湿气和/或金属离子可以迁移到所述微观裂缝中并且因此可以在两个相邻的内电极之间构成导电路径。

图14和图15示意性地示出相关的问题。

在图14中示出层堆叠10，所述层堆叠具有多个压电的陶瓷层12和多个能导电的内电极14，其中沿着层堆叠10的纵轴L在两个陶瓷层12之间分别布置一个电极14。图14以放大的视图另外示出陶瓷层12其中之一的表面16的一个区域。在所述放大的视图中看出：在表面16上，陶瓷层12具有第一区域18，陶瓷层12的材料在所述第一区域中作为多晶组织结构20、也即作为封闭晶存在。此外，在陶瓷层12的表面16上存在第二区域22，压电的陶瓷材料24在所述第二区域中存在，所述陶瓷材料不再是多晶组织结构20的组成部分，而是仅仅以机械的方式附着在所述多晶组织结构20上。所述陶瓷材料24因此构成关于所述多晶组织结构20来说的松脱的颗粒复合物26。

图15示出从陶瓷层12的表面16脱去的颗粒复合物26的REM影像。

这样的松脱的颗粒复合物26虽然不再是多晶组织结构20的部分，却还以机械的方式相对强地附着在所述多晶组织结构20上。

图16对此在图 a）中示出表面16的显微镜影像，其中所述松脱的颗粒复合物26通过淡色区域来表示。在图b）中示出在层堆叠10为了去除脏污和颗粒而在溶剂浴中已经超声波处理之后的表面16。因为电场强度在过去曾经不是这样高，用于清洁层堆叠10的预先处理的所述方式曾是足够的。然而，在图像b）中看出：在表面16上也另外存在以大量数目的松脱的颗粒复合物26。颗粒复合物26的机械式附着因此是这样强力的，使得一般清洁方法、诸如超声波不能将所述松脱的颗粒复合物26从层堆叠10分离。

如在图14中看出的，在最不利的情况下，在多晶组织结构20和颗粒复合物26之间产生路径28，如果例如湿气在表面16的所述区域内渗入，则所述路径可以构成能导电的路径28。