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DE102005035158A1 - Laminated piezoelectric element for piezoelectric actuator of common rail fuel injection system, has conductive adhesive for joining mesh shaped electrodes, whose thickness at specific area is smaller than electrode thickness - Google Patents

Laminated piezoelectric element for piezoelectric actuator of common rail fuel injection system, has conductive adhesive for joining mesh shaped electrodes, whose thickness at specific area is smaller than electrode thickness Download PDF

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DE102005035158A1
DE102005035158A1 DE200510035158 DE102005035158A DE102005035158A1 DE 102005035158 A1 DE102005035158 A1 DE 102005035158A1 DE 200510035158 DE200510035158 DE 200510035158 DE 102005035158 A DE102005035158 A DE 102005035158A DE 102005035158 A1 DE102005035158 A1 DE 102005035158A1
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DE
Germany
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lead
conductive adhesive
electrically conductive
exposed
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200510035158
Other languages
German (de)
Inventor
Kazuhide Kariya Sato
Hidekazu Kariya Hattori
Takeshi Kariya Kaji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The laminated piezoelectric element (1) has a pair of mesh shaped electrodes (34) joined at the sides (101,102) of a ceramic laminate (10) through a conductive adhesive (33). The thickness of conductive adhesive which enters into through-hole in 50% area of joint surface of electrode and conductive adhesive, is smaller than the thickness of electrode. An independent claim is also included for laminated piezoelectric element manufacturing method.

Description

Die Erfindung betrifft ein geschichtetes piezoelektrisches Element, das auf einen piezoelektrischen Aktuator angewandt wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung des geschichteten piezoelektrischen Elementes.The Invention relates to a layered piezoelectric element, which is applied to a piezoelectric actuator, as well as a Process for producing the layered piezoelectric element.

Das geschichtete piezoelektrische Element umfasst im Allgemeinen ein Keramiklaminat mit piezoelektrischen Schichten, die aus einem piezoelektrischen Material zusammengesetzt sind, und internen Elektrodenschichten mit elektrischer Leitfähigkeit, welche abwechselnd gestapelt sind, sowie ein mit jeder zweiten internen Elektrodenschicht auf einer Seite des Keramiklaminats elektrisch verbundenes Seitenelektrodenpaar. Das geschichtete piezoelektrische Element ist so aufgebaut, dass eine piezoelektrische Verschiebung durch eine an ein Paar von mit den Seitenelektroden elektrisch verbundenen Herausführungselektroden angelegte Ansteuerungsspannung verursacht wird.The layered piezoelectric element generally comprises a Ceramic laminate with piezoelectric layers consisting of a piezoelectric Material are composed, and internal electrode layers with electrical conductivity, which are alternately stacked, as well as one with every second internal Electrode layer on one side of the ceramic laminate electrically connected side electrode pair. The layered piezoelectric Element is constructed so that a piezoelectric displacement by one to a pair of electrically connected to the side electrodes Out electrodes applied driving voltage is caused.

Ein derartiges geschichtetes piezoelektrisches Element weist jedoch die Probleme auf, dass ein Fehler und eine verringerte Zuverlässigkeit aufgrund des Fehlers verursacht werden, wobei eine Verspannung bei verbundenen Abschnitten der Herausführungselektroden durch während einer Ansteuerungsperiode verursachte Verschiebungen der piezoelektrischen Schichten bewirkt wird, und ein Reißen in elektrisch leitenden Haftmitteln auftritt, die an den verbundenen Abschnitten angeordnet sind, und die Herausführungselektroden sich von der Seitenoberfläche des Keramiklaminats ablösen.One however, such layered piezoelectric element has the problems on that one error and a reduced reliability due to the fault, with a tension at connected portions of the lead-out electrodes by during a Driving period caused shifts of the piezoelectric Layers is caused, and tearing in electrically conductive Adhesive occurs, which is arranged on the connected sections are, and the lead-out electrodes itself from the side surface replace the ceramic laminate.

Die Druckschriften JP-A 2-251185, JP-A-4-167579 und JP-A-10-229227 beschreiben Herausführungselektrodenstrukturen für das geschichtete piezoelektrische Element, die zum Lösen der vorstehend angeführten Probleme entworfen wurden.The JP-A 2-251185, JP-A-4-167579 and JP-A-10-229227 disclose lead-out electrode structures Piezoelectric element used to solve the above-mentioned problems were designed.

Die in dieser Patentliteratur offenbarten Herausführungselektrodenstrukturen beinhalten eine Struktur der teilweisen Verbindung zwischen der Herausführungselektrode und der Seitenoberfläche des Keramiklaminats (vergleiche Druckschriften JP-A-2-251185 und JP-A-4-167579), sowie eine Struktur zu deren Anhaftung über das elektrisch leitende Haftmittel (vergleiche Druckschrift JP-A-10-229227) und dergleichen. Dadurch wird es leicht, die Herausführungselektrode gegen die Verschiebungen der piezoelektrischen Schichten elastisch zu verformen. Ausreichende Festigkeiten der Verbindung und der Anhaftung werden jedoch mit diesen Strukturen nicht erhalten. Daher ist es schwierig, die Probleme wie etwa ein Ablösen der Herausführungselektroden aufgrund der an den Verbindungsabschnitten der Herausführungselektroden durch Verschiebungen der piezoelektrischen Schichten verursachten Verspannung zu lösen.The in this patent literature disclosed lead-out electrode structures include a structure of partial connection between the Out electrode and the side surface the ceramic laminate (see JP-A-2-251185 and JP JP-A-4-167579), and a structure for adhering thereto electrically conductive adhesives (see JP-A-10-229227) and the same. This makes it easy, the lead-out electrode elastic against the displacements of the piezoelectric layers to deform. Sufficient strength of connection and attachment however, are not obtained with these structures. Therefore, it is difficult, the problems such as detachment of the lead-out electrodes due to the at the connecting portions of the lead-out by Displacements of the piezoelectric layers caused strain to solve.

Andererseits kann ebenfalls in Betracht gezogen werden, die Herausführungselektroden vollständig an den Seitenelektroden zu befestigen, um die Verbindungsfestigkeit oder die Anhaftungsfestigkeit der Herausführungselektroden ausreichend sicherzustellen. Dabei wird es jedoch schwierig, die Herausführungselektroden gegen die Verschiebungen der piezoelektrischen Schichten leicht elastisch zu verformen, und die an den Verbindungsabschnitten der Herausführungselektroden verursachte Verspannung wird größer. Daher ist es auch dabei schwierig, das Auftreten von Rissen an den Verbindungsabschnitten der Herausführungselektroden sicher zu vermeiden.on the other hand may also be considered, the lead-out electrodes Completely to attach to the side electrodes to the connection strength or the adhesion strength of the lead-out electrodes is sufficient sure. However, it becomes difficult, the lead-out against the displacements of the piezoelectric layers easily elastically deform, and at the connecting portions of the Out electrodes caused tension is greater. Therefore it is also difficult in this case, the occurrence of cracks on the connecting sections the lead-out electrodes sure to avoid.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, und ein geschichtetes piezoelektrisches Element bereit zu stellen, bei dem Herausführungselektroden vorgesehen sind, die leicht elastisch zu verformen sind, und die eine ausreichende Anhaftungsfestigkeit aufweisen, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.Of the The present invention is therefore based on the object, the above solve the problems described, and to provide a layered piezoelectric element, at the lead-out electrodes are provided, which are slightly elastic to deform, and the have a sufficient adhesion strength, as well as a method to its production.

Eine erste Ausgestaltung der Erfindung ist ein geschichtetes piezoelektrisches Element mit einem Keramiklaminat mit aus einem piezoelektrischen Material zusammengesetzten piezoelektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten, die jeweils abwechselnd gestapelt sind, sowie Herausführungselektroden zum Zuführen von elektrischer Energie, die mit Seitenflächen des Keramiklaminats über ein elektrisch leitendes Haftmittel verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Herausführungselektrode die Form eines Netzes mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern aufweist, und dem elektrisch leitenden Haftmittel ein Eindringen in die durchgehenden Löcher erlaubt, und in einem Bereich von 50% oder mehr der Fläche der Gesamtverbindungsfläche zwischen Herausführungselektrode und dem elektrisch leitenden Haftmittel die Dicke des in die durchgehenden Löcher eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels weniger als die Dicke der Herausführungselektrode beträgt.A First embodiment of the invention is a layered piezoelectric Element with a ceramic laminate with a piezoelectric Material composite piezoelectric layers and internal Electrode layers, which are alternately stacked, as well as Out electrodes for feeding of electrical energy coming in with side surfaces of the ceramic laminate over electrically conductive adhesive are connected, characterized that the lead out electrode has the form of a network with a plurality of through holes, and the electrically conductive adhesive penetrates into the continuous holes allowed, and within a range of 50% or more of the area of Total joint area between lead-out electrode and the electrically conductive adhesive, the thickness of the continuous holes penetrating electrically conductive adhesive less than the thickness the lead-out electrode is.

Bei dem erfindungsgemäßen geschichteten piezoelektrischen Element weist jede der Herausführungselektroden die Form eines Netzes mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern auf, und erlaubt dem elektrisch leitenden Haftmittel ein Eindringen in die durchgehenden Löcher. Zudem ist in einem Bereich von 50% oder mehr der Fläche der Gesamtverbindungsfläche zwischen der Herausführungselektrode und dem elektrisch leitenden Haftmittel die Dicke des in die durchgehenden Löcher eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels weniger als die Dicke der Herausführungselektrode.In the laminated piezoelectric element of the present invention, each of the lead-out electrodes is in the form of a mesh having a plurality of through-holes, and allows the electroconductive adhesive to penetrate through holes. In addition, in a range of 50% or more, the area of the total connection area between the lead-out is tion electrode and the electrically conductive adhesive, the thickness of the penetrating into the through holes electrically conductive adhesive less than the thickness of the lead-out electrode.

Dadurch können sich die Herausführungselektroden gegenüber den Verschiebungen der piezoelektrischen Schichten leicht elastisch verformen, und eine ausreichende Anhaftungsfestigkeit kann für das elektrisch leitende Haftmittel sichergestellt werden.Thereby can the lead-out electrodes across from the shifts of the piezoelectric layers slightly elastic deform, and sufficient adhesion strength can be for the electric conductive adhesives are ensured.

Der Grund hierfür kann wie folgt gesehen werden.Of the reason for this can be seen as follows.

Jede der Herausführungselektroden weist nach vorstehender Beschreibung die Form eines Netzes auf, und deren Verschiebung ist in einem bestimmten Bereich möglich. Die Herausführungselektrode weist die Eigenschaft des Schrumpfens in der Breitenrichtung auf, wenn sie in Längsrichtung ausgedehnt wird. Wenn eine derartige Herausführungselektrode zu stark durch das elektrisch leitende Haftmittel verbunden ist, wird die zwischen der Herausführungselektrode und dem elektrisch leitenden Haftmittel verursachte Verspannung groß, und die vorstehend angeführten Probleme wie etwa Risse können nicht gelöst werden.each the lead-out electrodes has the form of a network as described above, and their displacement is possible in a certain area. The Out electrode has the property of shrinking in the width direction when in the longitudinal direction is extended. If such a lead-out electrode too strong the electrically conductive adhesive is connected between the the lead-out electrode and the electrically conductive adhesive caused stress large, and those listed above Problems such as cracks can not solved become.

In Gegensatz dazu stellt die vorliegende Erfindung eine Struktur sicher, wobei im Bereich von 50% oder mehr der Fläche einer Gesamtverbindungsfläche zwischen der Herausführungselektrode und dem elektrisch leitenden Haftmittel die Dicke des in die durchgehenden Löcher eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels weniger als die Dicke der Herausführungselektrode beträgt, während die durchgehenden Löcher der Herausführungselektroden durch das elektrisch leitende Haftmittel durchdrungen und verbunden sind.In In contrast, the present invention ensures a structure being in the range of 50% or more of the area of a total connecting area between the lead-out electrode and the electrically conductive adhesive, the thickness of the in the continuous holes penetrating electrically conductive adhesive less than the thickness the lead-out electrode is, while the through holes the lead-out electrodes penetrated and connected by the electrically conductive adhesive are.

Dadurch vermeidet die Herausführungselektrode eine zu starke Verbindung, indem die in dem elektrisch leitenden Haftmittel befestigten Abschnitte verringert werden, wobei eine ausreichende Anhaftungsstärke für das elektrisch leitende Haftmittel sichergestellt wird. Daher ist es möglich, die durch die Verschiebungen der piezoelektrischen Schichten verursachten Verspannung zu entspannen, und das Auftreten von Rissen, Ablösevorgängen und dergleichen zu reduzieren.Thereby avoids the lead-out electrode too strong a connection by the in the electrically conductive Adhesive fastened sections are reduced, with a sufficient adhesion strength for the electrically conductive adhesive is ensured. Therefore, it is possible, caused by the displacements of the piezoelectric layers Tension to relax, and the occurrence of cracks, detachments and to reduce the like.

Auf diese Weise wird das erfindungsgemäße geschichtete piezoelektrische Element mit den Herausführungselektroden versehen, die leicht elastisch verformt werden können, und die eine ausreichende Anhaftungsfestigkeit aufweisen.On This is the layered piezoelectric according to the invention Element with the lead-out electrodes provided that can be easily elastically deformed, and the sufficient adhesion strength exhibit.

Die zweite Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elementes mit einem Keramiklaminat mit aus einem piezoelektrischen Material zusammengesetzten piezoelektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten, die abwechselnd gestapelt sind, sowie mit Herausführungselektroden zum Zuführen von elektrischer Energie, die mit Seitenflächen des Keramiklaminats über ein elektrisch leitendes Haftmittel verbunden sind, gekennzeichnet durch einen Laminatausbildungsschritt zum Ausbilden des Keramiklaminats durch abwechselndes Stapeln der piezoelektrischen Schicht der internen Elektrodenschicht, einen Anhaftungsmittelaufbringungsschritt zum Aufbringen des elektrisch leitenden Haftmittels auf die Seitenflächen des Keramiklaminats dünner als die Dicke der Herausführungselektrode, und eine Herausführungselektrodenanordnungsschritt zum Ausbilden eines oder mehr durchdringend freigelegter Abschnitte mit einer freiliegenden Fläche, die ein durchgehendes Loch durchdringt und an der Oberflächenseite der Herausführungselektrode an Abschnitten freiliegt, die unter Druck mit einem Druckelement in Kontakt kommen, indem die Herausführungselektroden mit der Form eines Netzes mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern auf einer Oberfläche des elektrisch leitenden Haftmittels angeordnet werden, und das elektrisch leitende Haftmittel in einem Zustand ausgeheilt wird, indem die Herausführungselektrode an seiner Oberfläche durch das Druckelement gepresst wird.The Second embodiment of the invention is a method for manufacturing a layered piezoelectric element with a ceramic laminate with piezoelectric material composed of a piezoelectric material Layers and Internal Electrode Layers Stacked Alternately as well as with lead-out electrodes for feeding of electrical energy coming in with side surfaces of the ceramic laminate over electrically conductive adhesive are connected, characterized by a A laminate forming step for forming the ceramic laminate alternately stacking the piezoelectric layer of the internal Electrode layer, a Anhaftungsmittelaufbringungsschritt to Applying the electrically conductive adhesive to the side surfaces of the Ceramic laminate thinner than the thickness of the lead-out electrode, and a lead-out electrode arranging step for forming one or more pervious exposed portions with an exposed surface, which penetrates a through hole and on the surface side the lead-out electrode exposed at portions which are under pressure with a pressure element in Contact come by taking the lead-out electrodes with the mold a network with a plurality of through holes a surface of the electrically conductive adhesive, and the electrically conductive adhesive is cured in a state by the Out electrode on its surface is pressed by the pressure element.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung wird der Herausführungselektrodenanordnungsschritt nach dem Laminatausbildungsschritt und dem Haftmittelaufbringungsschritt ausgeführt.at the method according to the invention For the preparation, the lead-out electrode arranging step after the laminate forming step and the adhesive applying step executed.

Bei dem Herausführungselektrodenanordnungsschritt werden die Herausführungselektroden mit der Form eines Netzes mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern auf einer Oberfläche des elektrisch leitenden Haftmittels angeordnet. Dann wird das elektrisch leitende Haftmittel in einem Zustand ausgeheilt, indem die Herausführungselektrode auf einer Oberfläche durch das Druckelement gepresst wird. Dadurch werden ein oder mehr durchdringend freiliegende Abschnitte mit einer freiliegenden Fläche, die das durchgehende Loch durchdringen und auf der Oberflächenseite der Herausführungselektrode freiliegen, an Abschnitten ausgebildet, die unter Druck mit dem Druckelement in Kontakt stehen.at the lead-out electrode arranging step Be the lead-out with the form of a network with a plurality of through holes a surface arranged the electrically conductive adhesive. Then that gets electric conductive adhesive cured in a state by the lead-out electrode on a surface is pressed by the pressure element. This will be one or more penetrating exposed portions having an exposed surface which penetrate the through hole and on the surface side the lead-out electrode are exposed, formed on sections that are under pressure with the Pressure element in contact.

Mit anderen Worten, bei dem Herausführungselektrodenanordnungsschritt wird das Druckelement auf Abschnitten angeordnet und gedrückt, wo die durchdringenden freiliegenden Abschnitte ausgebildet sind. Durch kleine Verformungen während dieser Druckdauer wird das elektrisch leitende Haftmittel in einen Haftzustand auf der Peripherie des Druckelementes versetzt. Während dieser Zustand beibehalten wird, werden dann, während das elektrisch leitende Haftmittel ausheilt, die durchdringend freiliegenden Abschnitte ausgebildet, nachdem das Druckelement entfernt wurde.In other words, in the lead-out electrode arranging step, the pressing member is arranged and pressed on portions where the penetrating exposed portions are formed. By small deformations during this printing period, the electrically conductive adhesive is placed in a state of adhesion on the periphery of the printing element. While this state is maintained, then while annealing the electrically conductive adhesive formed penetratingly exposed portions after the printing element has been removed.

Da die Dicke der Herausführungselektrode weniger als die Dicke des elektrisch leitenden Haftmittels beträgt, wird andererseits das elektrisch leitende Haftmittel ausgeheilt, ohne die Herausführungselektrode in dem Bereich zu durchdringen, wo das Druckelement nicht unter Druck kontaktiert wird.There the thickness of the lead-out electrode less as the thickness of the electrically conductive adhesive is on the other hand, the electrically conductive adhesive healed, without the lead-out electrode penetrate in the area where the pressure element is not under Print is contacted.

Durch eine derartige Bereitstellung von ein oder mehr durchdringend freiliegenden Abschnitten vermeidet die Herausführungselektrode eine zu starke Verbindung, indem nur einige Abschnitte ausgebildet werden, wo die Herausführungselektrode in dem elektrisch leitenden Haftmittel befestigt ist, wobei eine ausreichende Haftungsfestigkeit für das elektrisch leitende Haftmittel sichergestellt wird. Daher ist es möglich, die durch die Verschiebungen der piezoelektrischen Schichten verursachte Verspannung zu entspannen, und die Erzeugung von Rissen, Ablösevorgängen und dergleichen zu reduzieren.By such provision of one or more pervasively exposed ones Sections avoids the lead-out electrode too strong Connection by only a few sections are formed, where the Out electrode is mounted in the electrically conductive adhesive, wherein a sufficient adhesion strength for the electrically conductive adhesive is ensured. Therefore, it is possible by the shifts relax the tension created by the piezoelectric layers, and to reduce the generation of cracks, peeling processes and the like.

Auf diese Weise wird das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene geschichtete piezoelektrische Element ein mit Herausführungselektroden versehenes piezoelektrisches Element, die leicht elastisch verformt werden können und eine ausreichende Haftungsfestigkeit aufweisen.On this way, the layered product obtained by the process according to the invention becomes piezoelectric element provided with lead-out electrodes piezoelectric element which is easily deformed elastically can and have sufficient adhesion strength.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:The The invention is described below by means of embodiments with reference closer to the enclosed drawing described. Show it:

1 eine Zeichnung zur Darstellung der Struktur eines geschichteten piezoelektrischen Elementes nach Beispiel 1; 1 a drawing showing the structure of a laminated piezoelectric element according to Example 1;

2 eine Seitenansicht eines geschichteten piezoelektrischen Elementes nach Beispiel 1; 2 a side view of a layered piezoelectric element according to Example 1;

die 3(a) bis 3(d) Zeichnungen zur Darstellung von Schritten zur Ausbildung einer piezoelektrischen Einheit nach Beispiel 1;the 3 (a) to 3 (d) Drawings illustrating steps for forming a piezoelectric unit according to Example 1;

die 4(a) und 4(b) Zeichnungen zur Darstellung von Schritten zum Anordnen von Seitenelektroden und zur Ausbildung eines Keramiklaminats nach Beispiel 1;the 4 (a) and 4 (b) Drawings illustrating steps for arranging side electrodes and forming a ceramic laminate according to Example 1;

5 eine Zeichnung zur Darstellung einer Struktur eines mit Seitenelektroden versehenen Keramiklaminats nach Beispiel 1; 5 a drawing showing a structure of a side electrode provided with ceramic laminate according to Example 1;

die 6(a) bis 6(d) Zeichnungen zur Darstellung von Schritten zum Aufbringen eines elektrisch leitenden Haftmittels und zum Anordnen von Herausführungselektroden nach Beispiel 1;the 6 (a) to 6 (d) Drawings illustrating steps of applying an electroconductive adhesive and disposing lead-out electrodes of Example 1;

die 7(a) bis 7(c) Zeichnungen zur Darstellung von Beispielen zum Anordnen von durchdringend freiliegenden Abschnitten nach Beispiel 2;the 7 (a) to 7 (c) Drawings illustrating examples for arranging penetrating exposed portions according to Example 2;

die 8(a) bis 8(d) Zeichnungen zur Darstellung von Beispielen zur Anordnung von durchdringend freiliegenden Abschnitten nach Beispiel 2; the 8 (a) to 8 (d) Drawings illustrating examples of the arrangement of penetrating exposed portions of Example 2;

die 9(a) bis 9(d) Seitenansichten zur Darstellung von Beispielen der Form von Punkten nach Beispiel 3;the 9 (a) to 9 (d) Side views illustrating examples of the shape of points according to Example 3;

10 eine Zeichnung zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Punktabstand und einer Anhaftungsstärke nach Beispiel 4; 10 Fig. 4 is a drawing showing a relationship between a dot pitch and an adhesion strength according to Example 4;

11 eine Zeichnung zur Darstellung eines Zusammenhangs zwischen einem Punktabstand und Betriebsvorgängen nach Beispiel 4; 11 a drawing showing a relationship between a dot pitch and operations according to Example 4;

12 eine Zeichnung zur Darstellung eines Zusammenhangs zwischen einer Punktfläche und der Anhaftungsstärke nach Beispiel 5; 12 a drawing showing a relationship between a dot area and the adhesion strength according to Example 5;

13 eine Zeichnung zur Darstellung eines Zusammenhangs zwischen der Punktfläche und den Betriebsvorgängen nach Beispiel 5; und 13 a drawing showing a relationship between the dot area and the operations of Example 5; and

14 eine Zeichnung zur Darstellung einer Struktur eine Injektionseinrichtung nach Beispiel 6. 14 a drawing showing a structure of an injection device according to Example 6.

Bei dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen geschichteten piezoelektrischen Element liegt die Fläche, wo die Dicke des in die durchgehenden Löcher eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels weniger als die Dicke der Herausführungselektrode beträgt, vorzugsweise im Bereich von 50% bis 95% der Gesamtverbindungsfläche zwischen der Herausführungselektrode und dem elektrisch leitenden Haftmittel.at the above-described layered piezoelectric according to the invention Element lies the surface, where the thickness of penetrating into the through holes electrical conductive adhesive less than the thickness of the lead-out electrode is, preferably in the range of 50% to 95% of the total joint area between the lead-out electrode and the electrically conductive adhesive.

Wenn die Fläche weniger als 50% beträgt, wird es potenziell schwierig, dass die Herausführungselektroden durch die Verschiebungen der piezoelektrischen Schichten leicht elastisch verformt werden. Wenn die Fläche mehr als 95% beträgt, wird es zudem potenziell unmöglich, dass die Herausführungselektroden eine ausreichende Anhaftungsstärke für das elektrisch leitende Haftmittel erhalten.If the area is less than 50% It is potentially difficult for the lead-out electrodes to be affected by the displacements the piezoelectric layers are easily elastically deformed. If the area is more than 95%, it also becomes potentially impossible that the lead out electrodes sufficient adhesion strength for the obtained electrically conductive adhesive.

Es können verschiedene Materialien mit einer Vielzahl der durchgehenden Löcher als die Herausführungselektrode verwendet werden. Es kann beispielweise ein durch Verarbeiten einer Metallplatte wie etwa aus Streckmetall oder Stanzmetall und dergleichen erhaltenes Material verwendet werden. Zudem können Edelstahl, Kupfer, eine Eisennickellegierung und dergleichen als Rohmaterialien verwendet werden. Als bevorzugte Größe der Herausführungselektrode liegt die Länge im Bereich von 5% bis 100 der Länge des Laminatelements, die Breite liegt im Bereich von 5% bis 100 der Breite des Laminatelements, und die Dicke liegt im Bereich von 50 μm bis 500 μm. Dabei kann die Größe auf einen piezoelektrischen Aktuator und dergleichen mit einer allgemein verwendeten Größe angewendet werden.Various materials having a plurality of through holes may be used as the lead-out electrode. For example, a material obtained by processing a metal plate such as expanded metal or punched metal and the like can be used. In addition, stainless steel, copper, iron nickel alloy and the like can be used as raw materials. As a preferable size of the lead-out electrode, the length is in the range of 5% to 100 the length of the laminate member, the width is in the range of 5% to 100% of the width of the laminate member, and the thickness is in the range of 50 μm to 500 μm. At this time, the size may be applied to a piezoelectric actuator and the like of a generally used size.

Zudem sind die piezoelektrischen Schichten vorzugsweise aus einem Bleizirkonattitanat zusammengesetzt, das ein Oxyd mit einer Perovskitstruktur mit der Formel Pb(Zr, Ti)O3 ist. Das Bleizirkonattitanat (PZT) weist ausgezeichnete piezoelektrische Eigenschaften auf, und kann außerdem dem geschichteten piezoelektrischen Element ausgezeichnete Eigenschaften verleihen. Für die Umwelt ist es ebenso bevorzugt, ein bleifreies piezoelektrisches Keramiklaminat zu verwenden.In addition, the piezoelectric layers are preferably composed of a lead zirconate titanate which is an oxide having a perovskite structure of the formula Pb (Zr, Ti) O 3 . The lead zirconate titanate (PZT) has excellent piezoelectric properties, and also can impart excellent properties to the laminated piezoelectric element. For the environment, it is also preferable to use a lead-free piezoelectric ceramic laminate.

Das Keramiklaminat kann von einer Einheitenbauart sein, wobei jede piezoelektrische Einheit, die aus piezoelektrischen Schichten zusammengesetzt ist, die weniger als die Gesamtendanzahl der Schichten sind, kalziniert wird, und die piezoelektrischen Einheiten sodann aneinander angehaftet werden, oder sie kann von der einstückig kalzinierten Bauart sein, die in einem Stück kalziniert wird, nachdem alle benötigen piezoelektrischen Schichten im Voraus geschichtet wurden.The Ceramic laminate may be of a unit type, each piezoelectric Unit composed of piezoelectric layers, which are less than the total number of ends of the layers are calcined and the piezoelectric units are then adhered to each other be, or it may be of the one-piece calcined type, in one piece is calcined after all need piezoelectric layers were layered in advance.

Zudem kann das Keramiklaminat auch in einer Teilelektrodenstruktur oder einer Gesamtelektrodenstruktur vorliegen.moreover The ceramic laminate may also be in a partial electrode structure or a total electrode structure.

Es ist außerdem möglich, eine Seitenelektrode auf einer Seitenfläche des Keramiklaminats bereitzustellen, und die Herausführungselektrode mit der Seitenelektrode über das elektrisch leitende Haftmittel zu verbinden. Dabei kann eine sehr viel höhere elektrische Leitfähigkeit sichergestellt werden.It is also possible, to provide a side electrode on a side surface of the ceramic laminate, and the lead-out electrode with the side electrode over to connect the electrically conductive adhesive. It can be a much higher electrical conductivity be ensured.

Das elektrisch leitende Haftmittel bildet einen oder mehr durchdringend freiliegende Abschnitte mit einer freiliegenden Fläche aus, die das durchgehende Loch durchdringt und auf der Oberseitenfläche der Herausführungselektrode freiliegt. Dabei werden die Anhaftungseigenschaften zwischen dem elektrisch leitenden Haftmittel und der Herausführungselektrode verbessert, und deren Ablösen wird aufgrund der Existenz des durchdringend freiliegenden Abschnitts erschwert.The electrically conductive adhesive forms one or more penetrating exposing sections with an exposed surface, penetrating the through hole and on the top surface of the lead-out electrode exposed. The adhesion properties between the electrically conductive adhesive and the lead-out electrode improves and their detachment becomes difficult due to the existence of the penetrating exposed portion.

Es ist bevorzugt, dass der durchdringend freiliegende Abschnitt die Form eines Punktes aufweist, und dass die durchdringend freiliegenden Abschnitte an vielen verstreuten Stellen angeordnet sind. Dabei kann die Verbindungsfestigkeit und dergleichen relativ leicht durch Einstellen der Orte, der Anzahl und dergleichen der durchdringend freiliegenden Abschnitte optimiert werden.It it is preferred that the penetrating exposed portion of the Having a shape of a point, and that the penetrating exposed Sections are arranged in many scattered locations. there The connection strength and the like can be relatively easily Setting the places, the number and the like of penetrating be optimized for exposed sections.

Ferner sind die durchdringend freiliegenden Abschnitte vorzugsweise homogen verteilt. Dabei kann vermieden werden, dass die Herausführungselektrode bei der Verschiebung der piezoelektrischen Schicht nicht homogen elastisch verformt wird, und der Effekt der Vermeidung von Reißen, Ablösen und dergleichen kann weiter verbessert werden.Further the penetrating exposed portions are preferably homogeneous distributed. It can be avoided that the lead-out electrode not homogeneous during the displacement of the piezoelectric layer is elastically deformed, and the effect of preventing tearing, peeling and the like can be further improved.

Die Größe jeder freiliegenden Fläche der durchdringend freiliegenden Abschnitte liegt vorzugsweise im Bereich von 2 × 10-3 mm2 bis 13 mm2.The size of each exposed surface of the penetrating exposed portions is preferably in the range of 2 × 10 -3 mm 2 to 13 mm 2 .

Wenn die Größe jeder freiliegenden Fläche weniger als 2 × 10-3 mm2 beträgt, weist die Herausführungselektrode potenziell keine ausreichende Anhaftungsfestigkeit mit dem elektrisch leitenden Haftmittel auf. Wenn zudem die Größe jeder freiliegenden Fläche mehr als 13 mm2 beträgt, wird die Herausführungselektrode potenziell nur schwer bei der Verschiebung der piezoelektrischen Schicht elastisch verformt.When the size of each exposed area is less than 2 × 10 -3 mm 2 , the lead-out electrode has potentially insufficient adhesive strength with the electroconductive adhesive. In addition, if the size of each exposed surface is more than 13 mm 2 , the lead-out electrode is potentially difficult to be elastically deformed upon displacement of the piezoelectric layer.

Vorzugsweise weist der durchdringend freiliegende Abschnitt eine freiliegende Fläche mit der Form einer kontinuierlichen geraden Linie, einer kontinuierlichen Kurve, einer unterbrochenen geraden Linie oder einer unterbrochenen Kurve auf. Dabei wird die Wirkung aufgrund der Bereitstellung der durchdringend freiliegenden Abschnitte erhalten.Preferably The penetrating exposed portion has an exposed one area in the form of a continuous straight line, a continuous one Curve, a broken straight line or an interrupted one Curve up. In doing so, the effect becomes pervasive due to the provision of received exposed sections.

Außerdem stehen die durchdringend freiliegenden Abschnitte vorzugsweise gegenüber der Oberfläche der Herausführungselektrode zumindest in einem Abschnitt der freiliegenden Fläche hervor, und das Ausmaß des Hervorstehens liegt im Bereich von 0,01 mm bis 0,3 mm.In addition, stand the penetrating exposed portions preferably opposite to the surface of the Out electrode at least in a portion of the exposed surface, and the extent of Protruding lies in the range of 0.01 mm to 0.3 mm.

Wenn das Ausmaß des Hervorstehens weniger als 0,01 mm beträgt, weist die Herausführungselektrode potenziell keine ausreichende Anhaftungsfestigkeit für das elektrisch leitende Haftmittel auf. Wenn zudem das Ausmaß des Hervorstehens über 0,3 mm liegt, überschreitet der Vorsprung die Dicke des isolierenden Harzes und eine ausreichende Isolation nach außen kann nicht sichergestellt werden.If the extent of Protruding less than 0.01 mm, has the lead-out electrode potentially no sufficient adhesion strength for the electrical conductive adhesive. In addition, if the amount of protrusion exceeds 0.3 mm is exceeded the projection the thickness of the insulating resin and a sufficient Isolation to the outside can not be guaranteed.

Außerdem ist das geschichtete piezoelektrische Element vorzugsweise ein piezoelektrischer Aktuator für eine Injektionseinrichtung, der als Ansteuerungskraft der Injektionseinrichtung verwendet wird.Besides that is the layered piezoelectric element is preferably a piezoelectric element Actuator for an injection device serving as the driving force of the injection device is used.

Die Injektionseinrichtung wird unter den schweren Bedingungen einer hohen Temperatur verwendet. Daher wird die Beständigkeit des Aktuators sowie die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der ganzen Injektionseinrichtung unter Verwendung des ausgezeichneten geschichteten piezoelektrischen Elementes als Aktuator verbessert.The injector is used under the severe conditions of high temperature. Therefore, the durability of the actuator as well as the performance and reliability of the whole injector using the excellent layered piezoelectric element as an actuator improved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung umfasst das Druckelement vorzugsweise einen oder mehr Stiftabschnitte, die unter Druck mit der Herausführungselektrode in Kontakt kommen, sowie eine oder mehr Federn, die jeweils jedem der Stiftabschnitte einen Impuls nach vorne verleihen, und es ist vorzugsweise so aufgebaut, dass sich die Stiftabschnitte gegen eine Impulskraft der Federn bewegen können, wenn die Stiftabschnitte unter Druck mit der Herausführungselektrode in Kontakt kommen. Dabei können die durchdringend freiliegenden Abschnitte genau angeordnet sein. Durch Einstellen der Form der Spitze, der Last und dergleichen des Druckelementes kann die Form und das Ausmaß des Vorsprungs des durchdringend freiliegenden Abschnitts sowie die Größe der freiliegenden Fläche gesteuert werden.at the method according to the invention For the production, the printing element preferably comprises one or more pen sections under pressure with the lead-out electrode come into contact, as well as one or more springs, each one lend the pin sections a pulse forward, and it is preferably constructed so that the pin portions against a Can move the impulsive force of the springs, when the pin portions under pressure with the lead-out electrode get in touch. It can the penetrating exposed portions should be accurately located. By adjusting the shape of the tip, the load and the like of the pressure element can the shape and extent of the projection of the penetrating exposed portion as well as the size of the exposed ones area to be controlled.

Beispiel 1example 1

Das geschichtete piezoelektrische Element und das Verfahren zu dessen Herstellung bei einem Beispiel gemäß der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 6(d) beschrieben.The layered piezoelectric element and the method of producing it in an example according to the present invention will be described below with reference to FIGS 1 to 6 (d) described.

Das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel umfasst gemäß 1 ein Keramiklaminat 10 mit aus einem piezoelektrischen Material zusammengesetzten piezoelektrischen Schichten 20 und interne Elektrodenschichten 21, 22, die jeweils abwechselnd gestapelt sind, und Herausführungselektroden 34 zum Zuführen von elektrischer Energie, die mit Seitenflächen des Keramiklaminats 10 über ein elektrisch leitendes Haftmittel 33 verbunden sind.The layered piezoelectric element 1 according to the present example comprises according to 1 a ceramic laminate 10 with piezoelectric layers composed of a piezoelectric material 20 and internal electrode layers 21 . 22 , which are alternately stacked, and lead-out electrodes 34 for supplying electrical energy with side surfaces of the ceramic laminate 10 via an electrically conductive adhesive 33 are connected.

Jede der Herausführungselektroden 34 weist eine netzartige Form mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern 341 auf, und erlaubt ein Durchdringen des elektrisch leitendes Haftmittels 33 in die durchgehenden Löcher 341 (wobei die durchgehenden Löcher in 1 und in den 6(b) bis 6(d) weggelassen sind). Im Bereich von 50% oder mehr Fläche der Gesamtverbindungsfläche zwischen der Herausführungselektrode 34 und dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 beträgt die Dicke des in die durchgehenden Löcher 341 eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels 33 weniger als die Dicke der Herausführungselektrode 34.Each of the lead-out electrodes 34 has a net-like shape with a plurality of through holes 341 on, and allows penetration of the electrically conductive adhesive 33 in the through holes 341 (with the through holes in 1 and in the 6 (b) to 6 (d) are omitted). In the range of 50% or more area of the total joint area between the lead-out electrode 34 and the electrically conductive adhesive 33 is the thickness of the through holes 341 penetrating electrically conductive adhesive 33 less than the thickness of the lead-out electrode 34 ,

Dies ist nachstehend näher beschrieben.This is closer below described.

Bei dem geschichteten piezoelektrischen Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel ist gemäß den 1 und 2 da Keramiklaminat 10 durch Stapeln und Anhaften von piezoelektrischen Einheiten 2 ausgebildet, die durch jeweils abwechselndes Stapeln von aus piezoelektrischen Material zusammengesetzten piezoelektrischen Schichten 20 und internen Elektrodenschichten 21, 22 mit elektrischer Leitfähigkeit mit einem aus Silikonharz zusammengesetzten Haftmittel 101 ausgebildet sind.In the layered piezoelectric element 1 according to the present example, according to the 1 and 2 there ceramic laminate 10 by stacking and adhering piezoelectric units 2 formed by alternately stacking piezoelectric layers composed of piezoelectric material 20 and internal electrode layers 21 . 22 having electrical conductivity with an adhesive composed of silicone resin 101 are formed.

Das Keramiklaminat 10 umfasst eine auf der Seitenfläche 101 bereitgestellte erste Seitenelektrode 31 und ein auf der zweiten Seitenfläche 102 bereitgestellte zweite Seitenelektrode. Die mit der ersten Seitenelektrode 31 elektrisch verbundene erste interne Elektrodenschicht 21 und die mit der zweiten Seitenelektrode 32 verbundene zweite interne Elektrodenschicht 22 sind abwechselnd angeordnet. Die Seitenelektroden 31, 32 sind auf den Seiten der piezoelektrischen Einheit 2 im Voraus bereitgestellt.The ceramic laminate 10 includes one on the side surface 101 provided first side electrode 31 and one on the second side surface 102 provided second side electrode. The one with the first side electrode 31 electrically connected first internal electrode layer 21 and those with the second side electrode 32 connected second internal electrode layer 22 are arranged alternately. The side electrodes 31 . 32 are on the sides of the piezoelectric unit 2 provided in advance.

Wie in denselben Figuren gezeigt ist, ist ein Endabschnitt der zweiten internen Elektrodenschicht 22 auf der Seitenfläche 101 nicht freigelegt, wo die erste Seitenelektrode 31 in dem Keramiklaminat bereitgestellt ist. Andererseits ist ein Endabschnitt der ersten internen Elektrodenschicht 21 nicht auf der Seitenfläche 102 freigelegt, wo die zweite Seitenelektrode 32 in dem Keramiklaminat bereitgestellt ist. Mit anderen Worten weist das Keramiklaminat 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel eine Teilelektrodenstruktur auf.As shown in the same figures, an end portion of the second internal electrode layer is 22 on the side surface 101 uncovered where the first side electrode 31 is provided in the ceramic laminate. On the other hand, an end portion of the first internal electrode layer 21 not on the side surface 102 uncovered where the second side electrode 32 is provided in the ceramic laminate. In other words, the ceramic laminate 10 According to the present example, a partial electrode structure.

Die Herausführungselektroden 34 sind mit der ersten Seitenelektrode 31 und der zweiten Seitenelektrode 32 über das elektrisch leitende Haftmittel 33 verhaftet. Es ist ebenfalls möglich, die Herausführungselektroden 34 mit den Seitenflächen 101, 102 des Keramiklaminats 10 über das elektrisch leitende Haftmittel 33 zu verbinden, ohne die Seitenelektroden 31, 32 bereitzustellen.The lead-out electrodes 34 are with the first side electrode 31 and the second side electrode 32 over the electrically conductive adhesive 33 arrested. It is also possible to use the lead-out electrodes 34 with the side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminate 10 over the electrically conductive adhesive 33 to connect without the side electrodes 31 . 32 provide.

Zudem dringt gemäß denselben Figuren das elektrisch leitende Haftmittel 33 durch die durchgehenden Löcher 341 der Herausführungselektroden 34 in der Form eines Netzes hindurch, und bildet die durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 mit der freiliegenden Fläche 332 aus, die auf der Oberflächenseite der Herausführungselektroden 34 freilegt.In addition, according to the same figures, the electrically conductive adhesive penetrates 33 through the through holes 341 the lead-out electrodes 34 in the form of a net, forming the penetrating exposed portions 331 with the exposed area 332 made on the surface side of the lead-out electrodes 34 exposes.

Jeder der durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 gemäß dem vorliegenden Beispiel weist die Form eines kreisförmigen Zylinders auf, die freiliegende Fläche 332 weist die Form eines kreisförmigen Punktes auf, und die durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 sind in einer Reihe in Längsrichtung mit regelmäßigen Abständen angeordnet.Each of the penetrating exposed sections 331 According to the present example, the shape of a circular cylinder has the exposed surface 332 has the shape of a circular point, and the penetrating exposed portions 331 are arranged in a row in the longitudinal direction at regular intervals.

In dem Bereich von 50% oder mehr der Fläche der Gesamtverbindungsfläche zwischen den Herausführungselektroden 34 und dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 beträgt die Dicke des in die durchgehenden Löcher 341 eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels 33 weniger als die Dicke der Herausführungselektrode 34. Die durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 sind mit anderen Worten nicht in dem vorstehend angeführten Bereich ausgebildet.In the range of 50% or more of the area of the total joint area between the lead-out electrodes 34 and the electrically conductive adhesive 33 is the thickness of the through holes 341 penetrating electrical lei border adhesive 33 less than the thickness of the lead-out electrode 34 , The penetrating exposed sections 331 In other words, they are not formed in the above-mentioned range.

Ein Vergussmaterial 35 (wobei das Vergussmaterial 35 in 2 weggelassen ist) aus Silikonharz ist als isolierendes Material auf dem gesamten Umfang der Seitenflächen des Keramiklaminats 10 bereitgestellt, so dass die Herausführungselektroden 34 und die durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 bedeckt sind.A potting material 35 (wherein the potting material 35 in 2 is omitted) of silicone resin is as an insulating material on the entire circumference of the side surfaces of the ceramic laminate 10 provided so that the lead-out electrodes 34 and the penetrating exposed portions 331 are covered.

Die internen Elektrodenschichten 21, 22 sind durch Kalzinieren von elektrisch leitenden Pasten 210, 220 ausgebildet. Die elektrisch leitenden Pasten 210, 220 enthalten Ag (Silber) und Pd (Palladium). Cu (Kupfer) kann ebenfalls als Hauptmaterial für die internen Elektrodenschichten 21, 22 verwendet werden.The internal electrode layers 21 . 22 are by calcining electrically conductive pastes 210 . 220 educated. The electrically conductive pastes 210 . 220 contain Ag (silver) and Pd (palladium). Cu (copper) can also be used as the main material for the internal electrode layers 21 . 22 be used.

Die Seitenelektroden 31, 32 sind durch Kalzinieren von elektrisch leitenden Pasten 310, 320 ausgebildet. Die elektrisch leitenden Pasten 310, 320 enthalten Silber und Glasurmasse.The side electrodes 31 . 32 are by calcining electrically conductive pastes 310 . 320 educated. The electrically conductive pastes 310 . 320 contain silver and glaze mass.

Das elektrisch leitende Haftmittel 33 ist ein Material, bei dem Silberfüllmaterial in Epoxydharz enthalten ist.The electrically conductive adhesive 33 is a material in which silver filler is contained in epoxy resin.

Ein Verfahren zur Herstellung des geschichteten piezoelektrischen Elementes 1 ist nachstehend beschrieben.A method of manufacturing the layered piezoelectric element 1 is described below.

Zum Herstellen des geschichteten piezoelektrischen Elementes 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel werden zumindest der Laminatausbildungsschritt, der Haftmittelaufbringungsschritt und der Herausführungselektrodenanordnungsschritt ausgeführt.For producing the layered piezoelectric element 1 According to the present example, at least the laminate forming step, the adhesive applying step, and the lead-out electrode arranging step are carried out.

Der Laminatausbildungsschritt ist ein Schritt zum Ausbilden des Keramiklaminats 10 durch jeweils abwechselndes Stapeln der piezoelektrischen Schichten 20 und der internen Elektrodenschicht 21, 22.The laminate forming step is a step of forming the ceramic laminate 10 by alternately stacking the piezoelectric layers 20 and the internal electrode layer 21 . 22 ,

Der Haftmittelaufbringungsschritt ist ein Schritt zum Aufbringen des elektrisch leitenden Haftmittels 33 auf der Seitenfläche des Keramiklaminats 10 in einer dünneren Dicke als die Dicke der Herausführungselektrode 34.The adhesive applying step is a step of applying the electroconductive adhesive 33 on the side surface of the ceramic laminate 10 in a thinner thickness than the thickness of the lead-out electrode 34 ,

Bei dem Herausführungselektrodenanordnungsschritt werden die Herausführungselektroden 34 mit der Form eines Netzes mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern 341 auf einer Oberfläche des elektrisch leitenden Haftmittels 33 angeordnet. Sodann wird das elektrisch leitende Haftmittel 33 in einem Zustand ausgeheilt, bei dem die Herausführungselektrode 34 auf seiner Oberfläche durch das Druckelement gepresst wird. Der Herausführungselektrodenanordnungsschritt ist ein Schritt zum Ausbilden von einem oder mehr durchdringend freiliegenden Abschnitten 331 mit einer freiliegenden Fläche, die durch das durchgehende Loch 341 hindurchdringt und auf der Oberflächenseite der Herausführungselektroden 34 an Abschnitten freiliegt, die unter Druck mit dem Presselement in Kontakt kommt.In the lead-out electrode arranging step, the lead-out electrodes become 34 in the form of a net with a multitude of through holes 341 on a surface of the electroconductive adhesive 33 arranged. Then the electrically conductive adhesive 33 annealed in a state in which the lead-out electrode 34 pressed on its surface by the pressure element. The lead-out electrode arranging step is a step of forming one or more penetrating exposed portions 331 with an exposed area through the through hole 341 penetrates and on the surface side of the lead-out electrodes 34 is exposed at portions which come in contact with the pressing member under pressure.

Zunächst wurde ein in ein piezoelektrisches Material auszubildendes Pulver aus Bleizirkonattitanat (PZT) vorbereitet, und teilweise bei 800 bis 950°C kalziniert. Dann wurden reines Wasser und ein Dispergiermittel dem teilweise kalzinierten Pulver zur Ausbildung einer wässrigen Masse hinzugefügt. Die wässrige Masse wurde durch eine Perlenmühle in Wasser gemahlen. Nachdem dieses gemahlene Material getrocknet und entfettet wurde, wurde ein Lösungsmittel, ein Bindemittel, ein Weichmacher, ein Dispergiermittel und dergleichen der wässrigen Masse hinzugefügt, und die wässrige Masse wurde danach durch eine Kugelmühle gemischt. Die wässrige Masse wurde sodann unter Vakuum entgast und seine Viskosität wurde eingestellt, während es in einer Ausrüstung unter Vakuum gemischt wurde.At first was a powder to be formed in a piezoelectric material Bleizirkonattitanat (PZT) prepared, and partially at 800 bis Calcined 950 ° C. Then, pure water and a dispersant became partially calcined powder added to form an aqueous mass. The watery mass was through a pearl mill ground in water. After drying this ground material and degreased, became a solvent, a binder, a plasticizer, a dispersant and the like the aqueous Added mass, and the watery Mass was then mixed by a ball mill. The watery mass was then degassed under vacuum and its viscosity became set while it in an equipment was mixed under vacuum.

Gemäß 3(a) wurde ein Grünling 200 mit einer konstanten Dicke aus der wässrigen Masse durch eine Rakelklingenausrüstung ausgebildet. Der erhaltene Grünling 200 wurde in quadratische Stücke durch eine Schneidemaschine geschnitten. Die Form der Stücke kann gemäß der gewünschten Form des geschichteten piezoelektrischen Elementes variiert werden.According to 3 (a) became a greengrocer 200 formed with a constant thickness of the aqueous mass by a doctor blade equipment. The preserved greenling 200 was cut into square pieces by a slicer. The shape of the pieces can be varied according to the desired shape of the layered piezoelectric element.

Dann wurden gemäß 3(b) die elektrisch leitenden Pasten 210, 220 mit Silber und Palladium auf die Oberfläche des Grünlings 200 in einem Siebdruckvorgang aufgebracht. Nicht-polige Teile 219, 229, wo die internen Elektrodenschichten 21, 22 nicht ausgebildet werden sollen, wurden nicht bedruckt. Gemäß 3(c) wurden 20 Schichten der gedruckten Schichten sodann gestapelt, unter Druck verbunden und kalziniert. Auf diese Weise wurde die piezoelektrische Einheit 2 mit den piezoelektrischen Schichten 20 und den internen Elektrodenschichten 21, 22, die jeweils abwechselnd gestapelt waren, erhalten.Then according to 3 (b) the electrically conductive pastes 210 . 220 with silver and palladium on the surface of the green compact 200 applied in a screen printing process. Non-pole parts 219 . 229 where the internal electrode layers 21 . 22 not to be formed, were not printed. According to 3 (c) Twenty layers of the printed layers were then stacked, bonded under pressure and calcined. In this way, the piezoelectric unit became 2 with the piezoelectric layers 20 and the internal electrode layers 21 . 22 , which were stacked alternately, received.

Ferner wurden dann gemäß 4(a) die elektrisch leitenden Pasten 310, 320 mit Silber und Glasurmasse auf die Seitenflächen 101, 102 der piezoelektrischen Einheit 2 in einem Siebdruckvorgang aufgebracht. Die bedruckten Flächen wurden mit Fixierelementen geklammert, und in einem durch eine Last zusammengepressten Zustand erhitzt. Durch einen Abkühlvorgang nach Abschluss des Erwärmungsvorgangs wurden die elektrisch leitenden Pasten in kalziniertem Zustand ausgebildet, und die erste Seitenelektrode 31 und die zweite Seitenelektrode 32 wurden jeweils auf den Seitenflächen 101, 102 ausgebildet.Further, according to 4 (a) the electrically conductive pastes 310 . 320 with silver and glaze on the side surfaces 101 . 102 the piezoelectric unit 2 applied in a screen printing process. The printed areas were clamped with fixing elements and heated in a state compressed by a load. By a cooling process after completion of the heating process, the electrically conductive Pas formed in the calcined state, and the first side electrode 31 and the second side electrode 32 were each on the side surfaces 101 . 102 educated.

Sodann wurden gemäß 4(b) 25 Stück der piezoelektrischen Einheiten 2 mit den Seitenelektroden 31, 32 durch das Haftmittel 11 aneinander gehaftet. Durch Belasten des erhaltenen Laminats von beiden Enden in der Stapelrichtung und dessen Ausheilung mit Wärme wurden die piezoelektrischen Einheiten 2 in ein Stück integriert. Auf diese Weise wurde gemäß 5 das mit den Seitenelektroden 31, 32 versehene Keramiklaminat 10 erhalten.Then, according to 4 (b) 25 pieces of piezoelectric units 2 with the side electrodes 31 . 32 through the adhesive 11 stuck together. By loading the obtained laminate from both ends in the stacking direction and curing it with heat, the piezoelectric units became 2 integrated into one piece. This way was according to 5 that with the side electrodes 31 . 32 provided ceramic laminate 10 receive.

Zudem wurde das ein Silberfüllmaterial in Epoxydharz enthaltende elektrisch leitende Haftmittel 33 gemäß 6(a) durch einen Metallmaskendruckvorgang auf den Seitenelektroden 31, 32 aufgebracht. Gemäß 6(b) wurde die aus einem Streckmetall aus Edelstahl zusammengesetzte Herausführungselektrode 34 mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern in Dickenrichtung mit einer Länge von 40 mm, einer Breite von 3 mm und einer Dicke von 150 μm auf dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 angeordnet.In addition, the electroconductive adhesive containing a silver filler in epoxy resin became 33 according to 6 (a) by a metal mask printing process on the side electrodes 31 . 32 applied. According to 6 (b) became the lead-out electrode composed of expanded stainless steel 34 with a plurality of through holes in the thickness direction with a length of 40 mm, a width of 3 mm and a thickness of 150 microns on the electrically conductive adhesive 33 arranged.

Danach wurde gemäß 6(c) das elektrisch leitende Haftmittel 33 in einem Zustand, in dem die Herausführungselektrode 34 mit Stiftabschnitten 41 des (in 6(c) weggelassenen) Druckelementes fixiert ist, mit Wärme ausgeheilt.After that was according to 6 (c) the electrically conductive adhesive 33 in a state in which the lead-out electrode 34 with pen sections 41 of (in 6 (c) omitted) pressure element is fixed, with heat healed.

Dadurch übt das Druckelement mit den Stiftabschnitten 41 und den Federn 42 einen Impuls auf die Stiftabschnitte 41 in Vorwärtsrichtung aus. Das Druckelement ist so konfiguriert, dass die Stiftabschnitte 41 gegen die Impulskraft der Federn 42 zurückweichen können, wenn die Stiftabschnitte unter Druck mit der Herausführungselektrode in Kontakt kommen.As a result, the pressure element exercises with the pin sections 41 and the springs 42 an impulse on the pin sections 41 in the forward direction. The pressure element is configured so that the pin sections 41 against the impulsive force of the springs 42 can recede when the pin portions come under pressure with the Herausführungselektrode in contact.

Wenn danach die Stiftabschnitte 41 des Druckelementes gemäß 6(d) entfernt werden, durchdringt das elektrisch leitende Haftmittel 33 die durchgehenden Löcher 341, und die durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 mit der freiliegenden Fläche 332 wurden ausgebildet, die auf der Oberflächenseite der Herausführungselektroden 34 freigelegt ist. Jede der freiliegenden Flächen 332 beträgt 0,8 mm2, und das Ausmaß des Vorsprungs des durchdringend freiliegenden Abschnitts 331 liegt bei 0,02 mm.When then the pen sections 41 of the pressure element according to 6 (d) are removed penetrates the electrically conductive adhesive 33 the through holes 341 , and the penetrating exposed portions 331 with the exposed area 332 were formed on the surface side of the lead-out electrodes 34 is exposed. Each of the exposed surfaces 332 is 0.8 mm 2 , and the extent of protrusion of the penetrating exposed portion 331 is 0.02 mm.

Schließlich wurde das geschichtete piezoelektrische Element 1 in Einheitenbauart erhalten, indem das Vergussmaterial 35 auf den gesamten Umlauf der Seitenfläche des Keramiklaminats 10 durch ein Spendeverfahren aufgebracht wurde.Eventually, the layered piezoelectric element became 1 obtained in unit type by the potting material 35 on the entire circulation of the side surface of the ceramic laminate 10 was applied by a donation process.

Die Wirkungen des geschichteten piezoelektrischen Elementes 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel sind nachstehend beschrieben.The effects of the layered piezoelectric element 1 according to the present example are described below.

Bei dem geschichteten piezoelektrischen Element 1 gemäß dem vorliegenden Beispiel sind die Herausführungselektroden 34 in der Form eines Netzes mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern 341 ausgebildet, und erlauben dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 ein Eindringen in die durchgehenden Löcher 341. Zudem ist in einem Bereich von 50% oder mehr der Fläche einer Gesamtverbindungsfläche zwischen den Herausführungselektroden 34 und dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 die Dicke des in die durchgehenden Löcher 341 eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels weniger als die Dicke der Herausführungselektroden 34.In the layered piezoelectric element 1 According to the present example, the lead-out electrodes are 34 in the form of a net with a plurality of through holes 341 formed, and allow the electrically conductive adhesive 33 an intrusion into the through holes 341 , In addition, in a range of 50% or more, the area of a total joint area between the lead-out electrodes 34 and the electrically conductive adhesive 33 the thickness of the through holes 341 penetrating electrically conductive adhesive less than the thickness of the lead-out electrodes 34 ,

Mit anderen Worten, obwohl das elektrisch leitende Haftmittel 33 in die durchgehenden Löcher 341 eindringt, und der durchdringend freiliegende Abschnitt 331 mit der freiliegenden Fläche 332 auf der Oberfläche ausgebildet und fixiert ist, sichert die Herausführungselektrode 34 eine Struktur, bei der im Bereich von 50% oder mehr der Fläche der Gesamtverbindungsfläche zwischen der Herausführungselektrode 34 und dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 die Dicke des in die durchgehenden Löcher 341 eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels 33 weniger als die Dicke der Herausführungselektrode beträgt.In other words, although the electrically conductive adhesive 33 in the through holes 341 penetrates, and the penetrating exposed portion 331 with the exposed area 332 formed on the surface and fixed, secures the lead-out electrode 34 a structure in which in the range of 50% or more of the area of the total joint area between the lead-out electrode 34 and the electrically conductive adhesive 33 the thickness of the through holes 341 penetrating electrically conductive adhesive 33 less than the thickness of the lead-out electrode.

Dadurch vermeidet die Herausführungselektrode 34 eine zu starke Verbindung, indem weniger Abschnitte ausgebildet werden, die in das elektrisch leitende Haftmittel 33 zur Sicherstellung einer ausreichenden Haftungsfestigkeit für das elektrisch leitende Haftmittel 33 befestigt werden. Daher kann die durch eine Verschiebung der piezoelektrischen Schicht verursachte Verspannung erleichtert werden, und das Auftreten von Rissen, Ablösungen und dergleichen kann reduziert werden.This avoids the lead-out electrode 34 too strong a connection, by forming fewer sections that are in the electrically conductive adhesive 33 to ensure sufficient adhesion strength to the electrically conductive adhesive 33 be attached. Therefore, the stress caused by displacement of the piezoelectric layer can be facilitated, and the occurrence of cracks, peeling and the like can be reduced.

Besonders bei dem vorliegenden Beispiel liegt die freiliegende Fläche 332 in der Form eines kreisförmigen Punktes vor, und die durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 sind in einer Reihe mit regelmäßigen Abständen in der Längsrichtung der Herausführungselektroden 34 angeordnet. Daher können die vorstehend beschriebenen Wirkungen zur Reduktion von Rissen, Ablösungen und dergleichen weiter verbessert werden.Especially in the present example, the exposed surface is located 332 in the form of a circular point, and the penetrating exposed portions 331 are in a row at regular intervals in the longitudinal direction of the lead-out electrodes 34 arranged. Therefore, the above-described effects for reducing cracks, peeling and the like can be further improved.

Auf diese Weise kann das gemäß dem vorliegenden Beispiel erhaltene geschichtete piezoelektrische Element 1 mit den Herausführungselektroden 34 versehen werden, die leicht elastisch verformt werden und eine ausreichende Haftungsfestigkeit aufweisen.In this way, the laminated piezoelectric element obtained according to the present example 1 with the lead-out electrodes 34 provided that are slightly elastically deformed and have sufficient adhesion strength.

Bei dem vorliegenden Beispiel wurde zur Herstellung des Keramiklaminats 10 das Verfahren zur Ausbildung des Laminats durch Anhaften zwischen den piezoelektrischen Einheiten mit Haftmittel nach deren Kalzinierung verwendet. Anstelle diese Verfahrens kann jedoch ebenso ein Verfahren zum Kalzinieren der piezoelektrischen Einheit in einstückiger Bauart nach einem Stapeln der Schichten im Zustand eines Grünlings sowie andere Verfahren verwendet werden.In the present example, the preparation of the ceramic laminate was used 10 the method for forming the laminate is used by adhering between the piezoelectric units with adhesive after calcination. However, instead of this method, a method of calcining the piezoelectric unit in one-piece type after stacking the layers in a state of a green compact, and other methods may also be used.

Obwohl die Teilelektrodenstruktur für das Keramiklaminat 10 verwendet wurde, kann ebenfalls die Gesamtelektrodenstruktur verwendet werden.Although the partial electrode structure for the ceramic laminate 10 is used, the overall electrode structure can also be used.

Obwohl ferner ein Keramiklaminat 10 in quadratischer Bauart verwendet wurde, können verschiedene Formen wie etwa eine kreisförmige Bauart, eine hexagonale Bauart, oder eine oktagonale Bauart ebenfalls verwendet werden.Although further a ceramic laminate 10 is used in square type, various shapes such as a circular type, a hexagonal type, or an octagonal type can also be used.

Beispiel 2Example 2

Bei dem vorliegenden Beispiel zeigen die 7(a) bis 7(c) und die 8(a) bis 8(b) Beispiele der Anordnung der durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 mit der freiliegenden Fläche 332, die ausgebildet wurden, indem ein Eindringen des elektrisch leitenden Haftmittels 33 durch die durchgehenden Löcher 341 der Herausführungselektrode 34 und deren Freiliegen ermöglicht wird.In the present example, the 7 (a) to 7 (c) and the 8 (a) to 8 (b) Examples of the arrangement of the penetrating exposed portions 331 with the exposed area 332 , which have been formed by a penetration of the electrically conductive adhesive 33 through the through holes 341 the lead-out electrode 34 and whose exposure is made possible.

In 7(a) weist jede der freiliegenden Flächen 332 die Form eines Punktes auf, und die durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 sind in einer Reihe in der Längsführung der Herausführungselektroden 34 angeordnet.In 7 (a) points each of the exposed areas 332 the shape of a dot, and the penetrating exposed portions 331 are in a row in the longitudinal guide of the lead-out electrodes 34 arranged.

In 7(b) weist jede der freiliegenden Flächen 332 die Form eines Punktes auf, und die durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 sind in zwei Reihen in der Längsrichtung der Herausführungselektrode 34 angeordnet. Die zwei Reihen von durchdringend freiliegenden Abschnitten 331 sind zueinander verschoben.In 7 (b) points each of the exposed areas 332 the shape of a dot, and the penetrating exposed portions 331 are in two rows in the longitudinal direction of the lead-out electrode 34 arranged. The two rows of penetrating exposed sections 331 are shifted to each other.

In 7(c) weist jede der freiliegenden Flächen 332 die Form eines Punktes auf, und die durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 sind zufällig auf den Herausführungselektroden 34 angeordnet.In 7 (c) points each of the exposed areas 332 the shape of a dot, and the penetrating exposed portions 331 are random on the lead out electrodes 34 arranged.

In 8(a) weist die freiliegende Fläche 332 die Form einer kontinuierlich geraden Linie auf, und der durchdringend freiliegende Abschnitt 331 ist in einer geraden Linie in der Längsrichtung der Herausführungselektrode 34 angeordnet.In 8 (a) indicates the exposed area 332 the shape of a continuous straight line, and the penetrating exposed portion 331 is in a straight line in the longitudinal direction of the lead-out electrode 34 arranged.

In 8(b) weist die freiliegende Fläche 332 die Form einer kontinuierlichen Kurve auf, und der durchdringend freiliegende Abschnitt 331 ist in einer Kurve in der Längsrichtung der Herausführungselektrode 34 angeordnet.In 8 (b) indicates the exposed area 332 the shape of a continuous curve, and the penetrating exposed portion 331 is in a curve in the longitudinal direction of the lead-out electrode 34 arranged.

In 8(c) weist jede der freiliegenden Flächen 332 die Form einer unterbrochenen geraden Linie auf, und viele durchdringend freiliegende Abschnitte 331 sind in der Längsrichtung der Herausführungselektroden 34 angeordnet.In 8 (c) indicates each of the exposed areas 332 the shape of a broken straight line, and many penetrating exposed sections 331 are in the longitudinal direction of the lead-out electrodes 34 arranged.

In 8(d) weist jede der freiliegenden Flächen 332 die Form einer unterbrochenen Kurve auf, und viele durchdringend freiliegende Abschnitte 331 sind in der Längsrichtung der Herausführungselektroden 34 angeordnet.In 8 (d) points each of the exposed areas 332 the shape of a broken curve, and many penetrating exposed sections 331 are in the longitudinal direction of the lead-out electrodes 34 arranged.

Jede dieser Anordnungen der durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 kann ähnliche Wirkungen wie gemäß Beispiel 1 bereitstellen.Any of these arrangements of penetrating exposed sections 331 can provide similar effects as in Example 1.

Beispiel 3Example 3

Bei dem vorliegenden Beispiel werden unter Verwendung der 9(a) bis 9(d) Beispiele für Formen der durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 mit der freiliegenden Fläche 332 beschrieben, die durch Eindringen in des elektrisch leitenden Haftmittels 33 durch die durchgehenden Löcher 341 (die in den 9(a) bis 9(b) weggelassen sind) und deren Freilegen ausgebildet wurden.In the present example, using the 9 (a) to 9 (d) Examples of shapes of penetrating exposed portions 331 with the exposed area 332 described by penetration of the electrically conductive adhesive 33 through the through holes 341 (which in the 9 (a) to 9 (b) omitted) and their exposures were formed.

Bei dem vorliegenden Beispiel sind beispielsweise in den 7(a) bis 7(c) nach Beispiel 2 gezeigte Beispiele der durchdringend freiliegenden Abschnitte 331 (die nachstehend als Punkte bezeichnet werden) gezeigt, die durch Verteilen in einen oder mehrere Abschnitte angeordnet sind.In the present example, for example, in 7 (a) to 7 (c) Examples of the penetrating exposed portions shown in Example 2 331 (hereinafter referred to as points), which are arranged by distributing into one or more sections.

In 9(a) weist der Punkt 331 die Form beispielsweise eines kreisförmigen Zylinders, eines Primas oder dergleichen auf, und dessen Längsschnitt ist ungefähr 1 Quadrat.In 9 (a) points the point 331 The shape of, for example, a circular cylinder, a primate, or the like, and its longitudinal section is about 1 square.

In 9(b) weist der Punkt 331 die Form beispielsweise eines kreisförmigen Kegelstumpfes, eines Pyramidenstumpfes oder dergleichen auf, und dessen Längsquerschnitt ist ungefähr ein Trapezoid.In 9 (b) points the point 331 the shape of, for example, a circular truncated cone, a truncated pyramid or the like, and its longitudinal cross section is approximately a trapezoid.

In 9(c) weist der Punkt 331 die Form beispielsweise eines kreisförmigen Kegels, einer Pyramide oder dergleichen auf, und dessen Längsschnitt ist ungefähr ein Dreieck.In 9 (c) points the point 331 The shape of, for example, a circular cone, a pyramid or the like, and its longitudinal section is approximately a triangle.

In 9(d) weist der Punkt 331 die Form beispielsweise eines kreisförmigen Kegelstumpfes auf, wobei dessen Oberfläche nicht eben sondern uneben ist.In 9 (d) points the point 331 the shape of a circular truncated cone, for example, whose surface is not flat but uneven.

Jeder dieser Formen der Punkte 331 kann ähnliche Wirkungen wie bei Beispiel 1 bereitstellen.Each of these forms of points 331 can provide similar effects as in Example 1.

Beispiel 4Example 4

Bei dem vorliegenden Beispiel wurden für das in Beispiel 1 erhaltene geschichtete piezoelektrische Element 1 die Anhaftungsstärke der Herausführungselektrode 34 mit dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 und die Anzahl der Betriebsvorgänge, bis ein fehlerhafter Betriebsvorgang verursacht wird, unter wiederholtem Anlegen eines elektrischen Feldes an das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemessen und gemäß dem Punktabstand bewertet.In the present example, the layered piezoelectric element obtained in Example 1 was used 1 the adhesion strength of the lead-out electrode 34 with the electrically conductive adhesive 33 and the number of operations until a faulty operation is caused by repeatedly applying an electric field to the laminated piezoelectric element 1 measured and evaluated according to the point distance.

Jeder der Punkte 331 weist die Form eines kreisförmigen Zylinders auf, und die Punkte 331 sind in einer Reihe in der Längsrichtung in regelmäßigen Abständen auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 angeordnet. Die Fläche des Punktes beträgt 0,8 mm2.Each of the points 331 has the shape of a circular cylinder, and the points 331 are arranged in a row in the longitudinal direction at regular intervals in the same manner as in Example 1. The area of the dot is 0.8 mm 2 .

Dabei bedeutet der Punktabstand eine Durchschnittsanzahl von zwischen beiden Mittelpunkten von zwei benachbarten Punkten 331 gestapelten piezoelektrischen Schichten.Here, the dot pitch means an average number between two midpoints of two adjacent dots 331 stacked piezoelectric layers.

Die Punktfläche bedeutet eine Durchschnittsfläche (mm2) der freiliegenden Flächen 332 der Punkte 331.The dot area means an average area (mm 2 ) of the exposed areas 332 the points 331 ,

Diese Begriffe werden auch bei dem nachstehend wiedergegebenen Beispiel 5 verwendet.These Terms are also used in the example given below 5 used.

Die 10 und 11 zeigen die Ergebnisse der Messungen. In jeder Figur gibt die vertikale Achse die Anhaftungsstärke bzw. die Anzahl der Betriebsvorgänge und die horizontale Achse den Punktabstand (in Schichten) an.The 10 and 11 show the results of the measurements. In each figure, the vertical axis indicates the adhesion strength and the number of operations respectively, and the horizontal axis indicates the dot pitch (in layers).

10 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Punktabstand und der Anhaftungsstärke. Sie zeigt, dass die Anhaftungsstärke sinkt, wenn der Punktabstand größer als 100 Schichten ist. 10 shows the relationship between the dot pitch and the adhesion strength. It shows that the adhesion strength decreases when the dot pitch is larger than 100 layers.

11 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Punktabstand und der Anzahl der Betriebsvorgänge. Sie zeigt, dass die Anzahl der Betriebsvorgänge sinkt, wenn der Punktabstand weniger als 5 Schichten beträgt. 11 shows the relationship between the dot pitch and the number of operations. It shows that the number of operations decreases when the dot pitch is less than 5 layers.

Aus diesen Ergebnissen im Bereich von 5 bis 100 Schichten des Punktabstandes kann geschlossen werden, dass sowohl die Anhaftungsstärke der Herausführungselektrode 34 als auch die Anzahl der Betriebsvorgänge des geschichteten piezoelektrischen Elementes 1 ausreichend befriedigt sein können, wie auch die anderen Wirkungen nach Beispiel 1 erzielt werden.From these results in the range of 5 to 100 layers of dot pitch, it can be concluded that both the adhesion strength of the lead-out electrode 34 as well as the number of operations of the layered piezoelectric element 1 can be sufficiently satisfied, as well as the other effects of Example 1 can be achieved.

Beispiel 5Example 5

Bei dem vorliegenden Beispiel wurden für das bei Beispiel 1 erhaltene geschichtete piezoelektrische Element 1 die Anhaftungsstärke der Herausführungselektrode 34 mit dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 und die Anzahl der Betriebsvorgänge, bis ein fehlerhafter Betriebsvorgang verursacht wurde, unter wiederholtem Anlegen eines elektrischen Feldes an das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemessen und gemäß einem Punktabstand bewertet.In the present example, the layered piezoelectric element obtained in Example 1 was used 1 the adhesion strength of the lead-out electrode 34 with the electrically conductive adhesive 33 and the number of operations until a faulty operation has been caused by repeatedly applying an electric field to the laminated piezoelectric element 1 measured and evaluated according to a point distance.

Jeder der Punkte 331 weist die Form eines kreisförmigen Zylinders auf, und die Punkte 331 sind in einer Reihe in der Längsrichtung mit regelmäßigen Abständen auf dieselbe Weise wie bei Beispiel 1 angeordnet. Der Punktabstand beträgt 30 Schichten.Each of the points 331 has the shape of a circular cylinder, and the points 331 are arranged in a row in the longitudinal direction at regular intervals in the same manner as in Example 1. The dot pitch is 30 layers.

12 und 13 zeigen die Ergebnisse der Messungen. In jeder Figur bezeichnet die vertikale Achse die Anhaftungsstärke (N) bzw. die Anzahl an Betriebsvorgängen (Vorgänge), und die horizontale Achse bezeichnet die Punktfläche (mm2). 12 and 13 show the results of the measurements. In each figure, the vertical axis indicates the adhesion strength (N) and the number of operations (operations), respectively, and the horizontal axis indicates the dot area (mm 2 ).

12 zeigt den Zusammenhang zwischen der Punktfläche und der Anhaftungsstärke. Es ist gezeigt, dass die Anhaftungsstärke sinkt, wenn die Punktfläche weniger als 2 × 10-3 mm2 beträgt. 12 shows the relationship between the dot area and the adhesion strength. It is shown that the adhesion strength decreases when the dot area is less than 2 × 10 -3 mm 2 .

13 zeigt den Zusammenhang zwischen der Punktfläche und der Anzahl an Betriebsvorgängen. Sie zeigt, dass die Anzahl an Betriebsvorgängen sinkt, wenn die Punktfläche größer als 13 mm2 ist. 13 shows the relationship between the dot area and the number of operations. It shows that the number of operations decreases when the dot area is larger than 13 mm 2 .

Gemäß diesen Ergebnissen kann im Bereich von 2 × 10-3 bis 13 mm2 für die Punktfläche angeordnet werden, so dass sowohl die Anhaftungsstärke der Herausführungselektrode 34 als auch die Anzahl an Betriebsvorgängen des geschichteten piezoelektrischen Elementes 1 ausreichend befriedigt werden, und dieselben Wirkungen wie bei Beispiel 1 erzielt werden.According to these results, in the range of 2 × 10 -3 to 13 mm 2 can be arranged for the dot area, so that both the adhesion strength of the lead-out electrode 34 as well as the number of operations of the laminated piezoelectric element 1 be sufficiently satisfied, and the same effects as in Example 1 are achieved.

Beispiel 6Example 6

Gemäß dem vorliegenden Beispiel wird das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß Beispiel 1 als piezoelektrischer Aktuator einer Injektionseinrichtung 6 verwendet.According to the present example, the layered piezoelectric element becomes 1 according to Example 1 as a piezoelectric actuator of an injection device 6 used.

Die Injektionseinrichtung 6 gemäß dem vorliegenden Beispiel wird nach 14 für das Injektionssystem in der Bauart mit gemeinsamer Kraftstoffleitung für einen Dieselmotor verwendet.The injection device 6 according to the present example is after 14 used for the common rail type injection system for a diesel engine.

Diese Injektionseinrichtung 6 umfasst gemäß 14 ein oberes Gehäuse 62, wo das geschichtete piezoelektrische Element 1 als Ansteuerungsteil eingebaut ist, und ein unteres Gehäuse 63, das mit dem unteren Ende des oberen Gehäuses fixiert ist, wo ein Injektionsdüsenabschnitt 64 intern ausgebildet ist.This injection device 6 includes according to 14 an upper case 62 where the layered piezoelectric element 1 is installed as a driving part, and a lower housing 63 which is fixed to the lower end of the upper housing, where an injection nozzle section 64 is internally trained.

Das obere Gehäuse 62 weist ungefähr die Form eines kreisförmigen Zylinders auf, und das geschichtete piezoelektrische Element 1 ist innerhalb eines Längslochs 621 eingefügt und fixiert, das gegen die Zentralachse dezentriert ist.The upper case 62 has approximately the shape of a circular cylinder, and the layered piezoelectric element 1 is inside a longitudinal hole 621 inserted and fixed, which is decentered against the central axis.

Auf der Seite des Längslochs 621 ist eine Hochdruckbrennstoffpassage 622 parallel angeordnet, und deren oberes Ende ist mit einer Kommunikationspassage durch eine Brennstoffeinlassröhre 623 versehen, die auf der oberen Seite des oberen Gehäuses 62 zu einer (in 14 weggelassenen) äußeren gemeinsamen Brennstoffleitung hervorsteht.On the side of the longitudinal hole 621 is a high pressure fuel passage 622 arranged in parallel, and whose upper end is connected to a communication passage through a fuel inlet tube 623 provided on the upper side of the upper case 62 to one (in 14 omitted) outer common fuel line protrudes.

Das obere Gehäuse 62 ist außerdem mit einer Brennstoffauslassröhre 625 mit einer Kommunikationspassage zu einer Abflusspassage 624 vorspringend versehen, und ein aus der Brennstoffauslassröhre 625 herausfließender Brennstoff wird einem (in 14 weggelassenen) Brennstofftank zurückgeführt.The upper case 62 is also with a fuel outlet tube 625 with a communication passage to a drainage passage 624 projecting, and one from the Brennstoffauslassröhre 625 outgoing fuel is a (in 14 omitted) fuel tank returned.

Die Abflusspassage 625 ist mit einer Kommunikationspassage durch eine Lücke 60 zwischen dem Längsloch 621 und dem Ansteuerungsteil (dem geschichteten piezoelektrischen Element) 1 zu einem Dreiwegeventil 651 über eine (in 14 weggelassene) Passage versehen, die sich von dieser Lücke 60 in dem oberen Gehäuse 62 und dem unteren Gehäuse 63 nach unten erstreckt.The drainage passage 625 is with a communication passage through a gap 60 between the longitudinal hole 621 and the driving part (the laminated piezoelectric element) 1 to a three-way valve 651 about one (in 14 omitted) passage, extending from this gap 60 in the upper case 62 and the lower case 63 extends downwards.

Der Injektionsdüsenabschnitt 64 ist mit einer in einem Kolbenkörper 631 nach oben oder unten gleitenden Düsennadel 641 und einem Injektionsschlitz 643 versehen, der den Hochdruckbrennstoff, der von einem durch die Düsennadel 641 geöffneten/geschlossenen Brennstoffreservoir 642 zugeführt wird, an jeden Zylinder des Motors injiziert. Das Brennstoffreservoir 642 ist auf der Peripherie des Mittelabschnitts der Düsennadel 641 eingerichtet, und der Bodenabschnitt der Hochdruckbrennstoffpassage 622 ist dort geöffnet. Die Düsennadel 641 empfängt Brennstoffdruck in der Ventilöffnungsrichtung von dem Brennstoffreservoir 642 und sie empfängt außerdem Brennstoffdruck in der Ventilschließungsrichtung von einer dem oberen Bereich zugewandt bereitgestellten Rückdruckkammer 644. Wenn der Druck der Rückdruckkammer 644 fällt, hebt sich die Düsennadel 641 und der Injektionsschlitz 643 wird geöffnet, und der Brennstoff wird injiziert.The injection nozzle section 64 is with one in a piston body 631 up or down sliding nozzle needle 641 and an injection slot 643 provided, the high-pressure fuel, by a through the nozzle needle 641 open / closed fuel reservoir 642 is supplied to each cylinder of the engine injected. The fuel reservoir 642 is on the periphery of the central portion of the nozzle needle 641 set up, and the bottom portion of the high-pressure fuel passage 622 is open there. The nozzle needle 641 receives fuel pressure in the valve opening direction from the fuel reservoir 642 and also receives fuel pressure in the valve closing direction from a back pressure chamber provided to the upper portion 644 , When the pressure of the back pressure chamber 644 falls, raises the nozzle needle 641 and the injection slot 643 is opened and the fuel is injected.

Der Druck der Rückdruckkammer 644 erhöht sich oder verringert sich durch das Dreiwegeventil 651. Das Dreiwegeventil 651 ist so konfiguriert, dass es mit einer Kommunikationspassage mit der Rückdruckkammer 644 und der Hochdruckbrennstoffpassage 622 oder der Abflusspassage 624 selektiv versehen ist. Ein Ventilelement mit der Form einer Kugel, die einen Anschluss mit einer Kommunikationspassage zu der Hochdruckbrennstoffpassage 622 oder der Abflusspassage 624 öffnet oder schließt, ist dort bereitgestellt. Dieses Ventilelement verzweigt sich von dem Ansteuerungsteil 1 über einen Kolben 652 mit einem großen Durchmesser, einer Öldruckkammer 653 und einen Kolben 652 mit kleinem Durchmesser.The pressure of the back pressure chamber 644 increases or decreases through the three-way valve 651 , The three-way valve 651 is configured to communicate with a communication passage with the back pressure chamber 644 and the high pressure fuel passage 622 or the drainage passage 624 is selectively provided. A valve member having the shape of a ball which communicates with a communication passage to the high-pressure fuel passage 622 or the drainage passage 624 opens or closes, is provided there. This valve element branches from the drive part 1 over a piston 652 with a large diameter, an oil pressure chamber 653 and a piston 652 with a small diameter.

Bei dem vorliegenden Beispiel wird das geschichtete piezoelektrische Element 1 gemäß Beispiel 1 als Ansteuerungsquelle für die Injektionseinrichtung 6 mit der vorstehend beschriebenen Struktur verwendet. Dieses geschichtete piezoelektrische Element 1 ist gemäß vorstehender Beschreibung mit den Herausführungselektroden versehen, die gegenüber den Verschiebungen der piezoelektrischen Schichten leicht elastisch verformt werden können und eine ausreichende Anhaftungsstärke aufweisen. Daher kann die Leistungsfähigkeit und die Zuverlässigkeit des gesamten Injektionssystems 6 verbessert werden.In the present example, the layered piezoelectric element becomes 1 according to Example 1 as a driving source for the injection device 6 used with the structure described above. This layered piezoelectric element 1 is provided as described above with the lead-out electrodes, which can be easily elastically deformed with respect to the displacements of the piezoelectric layers and have a sufficient adhesion strength. Therefore, the performance and reliability of the entire injection system 6 be improved.

So ist nach vorstehender Beschreibung ein geschichtetes piezoelektrisches Element bereitgestellt, das ein Keramiklaminat 10 mit aus einem piezoelektrischen Material zusammengesetzten piezoelektrischen Schichten 20 und internen Elektrodenschichten 21, 22, die jeweils abwechselnd gestapelt sind, sowie Herausführungselektroden 34 zum Zuführen elektrischer Energie, die mit Seitenflächen 101, 102 des Keramiklaminats 10 über ein elektrisch leitendes Haftmittel 33 verbunden sind, umfasst. Zudem weist jede der Herausführungselektroden eine Netzform mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern auf, und erlaubt dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 ein Eindringen in die durchgehenden Löcher. Im Bereich von 50% oder mehr an Fläche einer Gesamtverbindungsfläche zwischen der Herausführungselektrode 34 und dem elektrisch leitenden Haftmittel 33 beträgt die Dicke des in die durchgehenden Löcher eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels 33 weniger als die Dicke der Herausführungselektrode.Thus, as described above, there is provided a laminated piezoelectric element which is a ceramic laminate 10 with piezoelectric layers composed of a piezoelectric material 20 and internal electrode layers 21 . 22 each alternately stacked, and lead-out electrodes 34 for supplying electric power, which are provided with side surfaces 101 . 102 of the ceramic laminate 10 via an electrically conductive adhesive 33 are connected. In addition, each of the lead-out electrodes has a mesh shape with a plurality of through-holes, and allows the electrically conductive adhesive 33 an intrusion into the through holes. In the range of 50% or more of the area of a total joint area between the lead-out electrode 34 and the electrically conductive adhesive 33 is the thickness of the penetrating into the through holes electrically conductive adhesive 33 less than the thickness of the lead-out electrode.

Claims (9)

Geschichtetes piezoelektrisches Element mit einem Keramiklaminat mit aus einem piezoelektrischen Material zusammengesetzten piezoelektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten, die jeweils abwechselnd gestapelt sind, sowie Herausführungselektroden für die Zufuhr von elektrischer Energie, die mit den Seitenflächen des Keramiklaminats über ein elektrisch leitfähiges Haftmittel verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Herausführungselektrode die Form eines Netzes mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern aufweist, und dem elektrisch leitenden Haftmittel das Eindringen in die durchgehenden Löcher erlaubt, und im Bereich von 50% oder mehr der Fläche einer Gesamtverbindungsfläche zwischen der Herausführungselektrode und dem elektrisch leitenden Haftmittel die Dicke des in die durchgehenden Löcher eindringenden elektrisch leitenden Haftmittels geringer als die Dicke der Herausführungselektrode ist.A laminated piezoelectric element comprising a ceramic laminate having piezoelectric layers composed of a piezoelectric material and internal electrode layers each stacked alternately, and lead-out electrodes for supplying electric energy connected to the side surfaces of the ceramic laminate via an electroconductive adhesive, characterized the lead-out electrode is in the form of a mesh having a plurality of through holes, and allows the electroconductive adhesive to penetrate into the through-holes, and in the range of 50% or more of the area of a total joint surface between the lead-out and the electrically conductive adhesive, the thickness of the electrically conductive adhesive penetrating into the through holes is less than the thickness of the lead-out electrode. Geschichtetes piezoelektrisches Element nach Anspruch 1, wobei das elektrisch leitende Haftmittel einen oder mehr durchdringend freiliegende Abschnitte mit einer freiliegenden Fläche aufweist, die in das durchgehende Loch eindringen und auf der Oberflächenseite der Herausführungselektrode freigelegt sind.Layered piezoelectric element according to claim 1, wherein the electrically conductive adhesive penetrates one or more having exposed portions with an exposed surface, the penetrate into the through hole and on the surface side the lead-out electrode are exposed. Geschichtetes piezoelektrisches Element nach Anspruch 2, wobei der durchdringend freiliegende Abschnitt die Form eines Punktes aufweist, und die durchdringend freiliegenden Abschnitte an mehreren verstreuten Stellen angeordnet sind.Layered piezoelectric element according to claim 2, wherein the penetrating exposed portion takes the form of a Point, and the penetrating exposed portions are arranged at several scattered locations. Geschichtetes piezoelektrisches Element nach Anspruch 3, wobei die Größe der freiliegenden Fläche der durchdringend freiliegenden Abschnitte im Bereich von 2 × 10-3 mm2 bis 13 mm2 liegt.The laminated piezoelectric element according to claim 3, wherein the size of the exposed surface of the penetrating exposed portions is in the range of 2 × 10 -3 mm 2 to 13 mm 2 . Geschichtetes piezoelektrisches Element nach Anspruch 2, wobei jeder der durchdringend freiliegenden Abschnitte eine freiliegende Fläche mit der Form einer kontinuierlichen oder unterbrochenen geraden Linie oder Kurve aufweist.Layered piezoelectric element according to claim 2, wherein each of the penetrating exposed portions has an exposed one area with the shape of a continuous or interrupted straight Has line or curve. Geschichtetes piezoelektrisches Element nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei jeder der durchdringend freiliegende Abschnitte von einer Oberfläche der Herausführungselektrode zumindest zu einem Abschnitt der freiliegenden Fläche vorsteht, und das Ausmaß des Vorstehens im Bereich von 0,01 mm bis 0,3 mm liegt.Layered piezoelectric element after a the claims 2 to 5, wherein each of the penetrating exposed portions of a surface the lead-out electrode protruding at least to a portion of the exposed surface, and the extent of Projecting in the range of 0.01 mm to 0.3 mm. Geschichtetes piezoelektrisches Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das geschichtete piezoelektrische Element ein piezoelektrischer Aktuator für eine Injektionseinrichtung ist, der als Ansteuerungskraft der Injektionseinrichtung verwendet wird.Layered piezoelectric element after a the claims 1 to 6, wherein the layered piezoelectric element is a piezoelectric Actuator for is an injection device, which serves as a driving force of the injection device is used. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elements mit einem Keramiklaminat mit aus einem piezoelektrischen Material zusammengesetzten piezoelektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten, die jeweils abwechselnd gestapelt sind, sowie mit Herausführungselektroden für die Zufuhr von elektrischer Energie, die mit Seitenflächen des Keramiklaminats über ein elektrisch leitendes Haftmittel verbunden sind, gekennzeichnet durch einen Laminatausbildungsschritt zum Ausbilden des Keramiklaminats durch abwechselndes Stapeln der piezoelektrischen Schicht und der internen Elektrodenschicht, einen Haftmittelaufbringungsschritt zum Aufbringen des elektrisch leitenden Haftmittels auf den Seitenflächen des Keramiklaminats, dünner als die Dicke der Herausführungselektrode, und einen Herausführungselektrodenanordnungsschritt zum Ausbilden eines oder mehrerer durchdringend freiliegender Abschnitte mit einer freiliegenden Fläche, welche ein durchgehendes Loch durchdringen und auf der Oberflächenseite der Herausführungselektroden freiliegen, an Abschnitten, die unter Druck mit einem Druckelement in Kontakt stehen, indem die Herausführungselektroden mit der Form eines Netzes mit einer Vielzahl von durchgehenden Löchern auf einer Oberfläche des elektrisch leitenden Haftmittels angeordnet werden, und das elektrisch leitende Haftmittel in einem Zustand ausgeheilt wird, bei dem die Herausführungselektrode auf einer Oberfläche durch das Druckelement gepresst wird.Process for producing a layered piezoelectric Elements with a ceramic laminate with a piezoelectric Material composite piezoelectric layers and internal Electrode layers, which are alternately stacked, as well as with lead-out electrodes for the feed of electrical energy coming in with side surfaces of the ceramic laminate over electrically conductive adhesive are connected, characterized by one A laminate forming step for forming the ceramic laminate alternately stacking the piezoelectric layer and the internal one Electrode layer, an adhesive application step for Applying the electrically conductive adhesive on the side surfaces of the Ceramic laminate, thinner as the thickness of the lead-out electrode, and a lead-out electrode arranging step for Forming one or more penetrating exposed portions with an exposed surface, which penetrate a through hole and on the surface side the lead-out electrodes exposed to sections that are under pressure with a pressure element be in contact by the lead-out electrodes with the mold a network with a plurality of through holes a surface of the electrically conductive adhesive, and that electrically conductive adhesive is cured in a state in which the lead-out electrode through on a surface the pressure element is pressed. Verfahren zur Herstellung eines geschichteten piezoelektrischen Elements nach Anspruch 8, wobei das Druckelement einen oder mehr Stiftabschnitte, die unter Druck mit der Herausführungselektrode in Kontakt kommen, sowie eine oder mehr Federn aufweist, die jedem der Stiftabschnitte in Vorwärtsrichtung jeweils einen Impuls verleihen, und das so aufgebaut ist, dass die Stiftabschnitte gegen die Impulskraft der Federn zurückweichen können, wenn die Stiftabschnitte unter Druck mit der Herausführungselektrode in Kontakt kommen.Process for producing a layered piezoelectric The element of claim 8, wherein the pressure element is one or more Pin portions in contact with the take-out electrode under pressure come, as well as having one or more springs, each of the pin sections in the forward direction each impart a pulse, and which is constructed so that the Pen sections back against the impulse force of the springs can, when the pin portions under pressure with the lead-out electrode get in touch.
DE200510035158 2004-07-28 2005-07-27 Laminated piezoelectric element for piezoelectric actuator of common rail fuel injection system, has conductive adhesive for joining mesh shaped electrodes, whose thickness at specific area is smaller than electrode thickness Withdrawn DE102005035158A1 (en)

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