EP3335252A1 - Piezoelektrisches bauelement - Google Patents

Piezoelektrisches bauelement

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Publication number
EP3335252A1
EP3335252A1 EP16729575.7A EP16729575A EP3335252A1 EP 3335252 A1 EP3335252 A1 EP 3335252A1 EP 16729575 A EP16729575 A EP 16729575A EP 3335252 A1 EP3335252 A1 EP 3335252A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
layer thickness
longitudinal axis
active
along
piezoelectric component
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Withdrawn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
EP16729575.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jerome Acker
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.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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 Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP3335252A1 publication Critical patent/EP3335252A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H10N30/508—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure adapted for alleviating internal stress, e.g. cracking control layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions

Definitions

  • the invention relates to a piezoelectric component which is used for example as a so-called piezoelectric actuator in injector systems for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a piezoelectric device includes several piezoceramic layers of material in space ⁇ common.
  • a so-called piezoceramic, with which the material layers are formed, is a material that expands due to the piezoelectric effect when applying an electrical voltage.
  • Such piezoceramics form the basis for the abovementioned piezoactuators which, when a voltage is applied across a
  • the piezoceramic has electrical dipole moments, each of which has a preferential direction within white areas which are delimited from one another.
  • In an unpolarized ground state of the piezoelectric ceramic are the preferred directions of the different White 'see districts disordered, so that outwardly no macroscopic electric Pola ⁇ ization of the piezoelectric ceramic is present.
  • the piezoceramic is polarized by the alignment of the electric dipole moments, after which the electrical dipole moments in all white 'do not see districts or differ only slightly from a predetermined by the polarization axis preference ⁇ direction.
  • the individual piezoceramic material layers described above are usually provided with metallic electrode layers on both sides. If a voltage is applied to these electrode layers, so that they actively conduct a voltage, the piezoceramic material layers react with a lattice distortion which leads to the useful one already explained above Length expansion leads. Since this length dimension is, however, very low, piezoelectric devices at ⁇ play, in the form of piezo actuators in injector systems a plurality of individual piezoelectric ceramic material layers and electrode layers, which are arranged in a stack along a longitudinal axis alternately stacked.
  • FIGS. 5 to 7 show such a piezoelectric component 10 known from the prior art with a plurality of piezoceramic material layers 12 and a plurality of electrode layers 14 which are alternately stacked along a longitudinal axis 16 to form a stack 18.
  • the electrode layers 14 following one another along the longitudinal axis 16 are always brought in alternately only up to one side surface 20 of the stack 18.
  • a head portion 22 and a foot portion 24 of the stack 18 as compared to a ⁇ arranged between the bulk portion 26 of the stack 18 has no electrode layers fourteenth
  • the adhesive strength of the piezoceramic material layers of the electrode layers can be set low by a suitable selection of material and entspre ⁇ sponding process parameters that the relief of mechanical stresses is carried out by defined cracks, which preferably run between the piezoceramic material layers and a directly adjacent electrode layer.
  • the object of the invention is to propose a piezoelectric device in which the propagation of cracks is significantly reduced.
  • a piezoelectric component has a plurality of piezoceramic material layers and a plurality of active electrode layers, wherein the piezoceramic material layers and the active electrode layers for forming a stack are alternately stacked along a longitudinal axis. The stack points along the
  • Longitudinal axis at least two first active areas in which at least two piezoceramic material layers are arranged, each having a first layer thickness, and at least two second active areas, in which at least two
  • piezoceramic material layers are each arranged with at least one second layer thickness, wherein the second
  • Layer thickness along the longitudinal axis is greater than the first layer thickness.
  • the first active regions and the second active regions are alternately stacked along the longitudinal axis.
  • Piezoceramic material layers having a greater layer thickness are therefore introduced into the piezoelectric components in the second active regions than is the case in the first active regions.
  • the electric field is less with applied electrical voltage than in piezoceramic material layers having a smaller layer thickness, as is the case in the first active region.
  • the mechanical stresses in the thicker piezoceramic material layers are lower than in the thinner piezoceramic material layers.
  • the potentially destructive cracks in the piezoelectric device propagate significantly less.
  • the durability of a piezoelectric component is significantly improved by the introduction of second active regions which have piezoceramic material layers with a second layer thickness that is greater than the first layer thickness.
  • the piezoelectric component is now used as a piezo stack in an injector arrangement, the piezo stack in the drive can be adapted to new and more demanding requirements.
  • This adaptation can be achieved not only by a suitable material selection as before, but in particular by the introduction of relief areas in a volume section of the piezoelectric ⁇ cal device by appropriate piezoceramic material layers and electrode layers are stacked.
  • first active regions Preferably, only piezoceramic material layers having the first layer thickness are arranged in the first active regions.
  • the first active regions therefore contribute essentially to the resulting linear expansion of the piezoelectric component, since more electrode layers are arranged here over a predetermined length than is the case in the second active regions. This results in the first active areas a significantly greater length than in the second active areas.
  • the essential function of the second active regions is the relief of mechanical stresses in order to avoid or at least greatly reduce the propagation of cracks in the piezoelectric component. Therefore, it is useful to arrange these second active regions preferably in the volume portion where the likelihood of cracking is increased.
  • first active regions at least three piezoceramic material ⁇ layers with a first layer thickness.
  • the first active regions are arranged not only in the top and bottom sections of the piezoelectric component, but also in the volume section.
  • the more piezoceramic material layers are arranged directly above one another, that is, only separated from one another by an electrode layer, the greater the length extension of the piezoelectric component can be achieved. Therefore, advantageously, the first active regions are also provided in the volume section of the piezoelectric component and then in this case have at least three piezoceramic material layers.
  • the ge ⁇ desired length dimension and the number of further first active regions, which are arranged in the piezoelectric device has a first active region in the volume portion of the stack between three and twenty
  • At least one piezoceramic Ma ⁇ terial Anlagen is arranged with a third layer thickness, wherein the third layer thickness along the longitudinal axis is greater than the second thickness.
  • Such a piezoceramic material ⁇ layer with a third layer thickness contributes to an even greater relief of the piezoelectric device and thus a greater reduction in the risk of cracking.
  • Layer thickness of the first active area arranged spaced. Therefore, there is a slow transition from thin layer thicknesses to thick layer thicknesses of the piezoceramic material layers. In this way, an abrupt transition can be avoided, which in turn carries the risk that it will could build mechanical stresses in the piezoelectric device.
  • At least one security layer is arranged with a safety electrode arranged centrally in the security layer along the longitudinal axis.
  • Safety layer along the longitudinal axis is greater than the first layer thickness.
  • the layer thickness of the security layer may correspond to the second layer thickness and / or the third layer thickness.
  • the layer thickness of the safety ⁇ layer may also be thicker than the second layer thickness or the third layer thickness.
  • Security electrodes are not electrode layers in the true sense, but mostly metallic layers that are constructed so that they do not allow power line. For example, these metallic layers are deliberately weakened me ⁇ chanically, so that they can tear, for example, during operation and thus can stop resulting cracks in the piezoelectric device. By such a crack through the security electrode, these are no longer electrically conductive, as is the case with the other electrode layers.
  • the security layer therefore contributes to a further relief of the piezoelectric component.
  • the security layer is disposed within one of the second active regions spaced from the first regions.
  • the security layer is preferably arranged spaced along the longitudinal axis by at least one piezoceramic material layer having the second and / or third layer thickness from the first active region.
  • a distance between the security layer and a ⁇ along the longitudinal axis of the stack above the security layer arranged in the first active region and a along the longitudinal axis of the security layer spaced first active region below the security layer is preferably symmetrical. Thus, a uniform discharge of the piezoelectric component can be achieved.
  • the stack parallel to the longitudinal axis of a first side surface and a second Be ⁇ tenober Structure, which lie opposite each other, wherein along the longitudinal axis successive active electrodes are alternately brought up to the first side surface and up to the second side surface.
  • the active electrodes brought up to the first side surface are spaced from the second side surface and the active electrodes brought up to the second side surface are spaced from the first side surface.
  • an external contact is applied in each case to the first side surface and to the second side surface, which covers substantially the entire length of the stack along the longitudinal axis.
  • both the first active regions and the second active regions as a whole are counted to the global active region of a piezoelectric component.
  • applied to the piezoelectric device head and foot plates which usually have no electrode layers and only serve for the isolation of other elements of a piezoelectric actuator, form the so-called inactive areas and usually have no Au ⁇ texkom réelle on.
  • the safety electrode to the first side surface and until introduced to the second Be ⁇ tenober Diagram.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view through a piezoelectric component according to a second embodiment
  • Figure 3 is a longitudinal sectional view through a piezoelectric device according to a third exporting ⁇ approximate shape.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view through a piezoelectric device according to a fourth exporting ⁇ approximate shape.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a piezoelectric device according to the prior art;
  • Fig. 6 is a longitudinal sectional view of a piezoelectric device according to the prior art.
  • Fig. 7 is a longitudinal sectional view of a piezoelectric device according to the prior art.
  • the piezoelectric component 10 has a plurality of piezoceramic material layers 12 and a plurality of electrode layers 14 which are arranged along a longitudinal axis 16 are stacked alternately, thus forming a stack 18.
  • the stack 18 has, parallel to the longitudinal axis 16, a first side surface 30 and a second side surface 32 facing each other.
  • the longitudinal axis Jerusalem nand adopted electrode layers 14 are alternately brought up to the first side surface 30 and to the second Be ⁇ tenober Structure 32nd On the respective wholie ⁇ ing side they are spaced from the respective side surface 30, 32.
  • the stack 18 each have an external contact 34, via which the respective contacted electrode layers 14 can be subjected to a voltage.
  • the external contact extends on the side surfaces 30, 32 substantially over the entire length of the piezoelectric component 10 along the longitudinal axis 16. Therefore, the stack 18 shown in FIG. 1 globally forms an active region of a piezoelectric actuator.
  • the stack 18 is divided along the longitudinal axis 16 in a plurality of active areas, namely into first active regions 36 and second active portions 38, which are arranged from ⁇ alternately stacked on each other along the longitudinal axis sixteenth
  • first active region 36 the piezoceramic material layers 12 all have a first layer thickness D1.
  • second active region 38 the piezoceramic material layers 12 each have a second layer thickness D 2, wherein the second layer thickness D 2 is greater than the first layer thickness D 1.
  • the stack 18 has a plurality of first active regions 36 and also a plurality of second active regions 38.
  • the first active regions 36 on the one hand form a head section 22 and a foot section 24 of the stack 18, but are also arranged in a volume section 26 of the stack 18 arranged between the head section 22 and the foot section 24.
  • the second active areas 38 are located only in the volume section 26.
  • the second active regions 38 in the piezoceramic material layers 12 Due to the larger second layer thickness D2, in the second active regions 38 in the piezoceramic material layers 12, the electric field is less there with applied electrical voltage than in the piezoceramic material layers 12 in the first active regions 36. This results in significantly lower mechanical stresses than in the first active regions 36 and potentially destructive cracks can propagate significantly less. Therefore, the second active regions 38 essentially act as relief regions for the piezoelectric component 10, while the first active regions 36 are essentially assigned the function of a good length expansion. In order to achieve a particularly good lengths ⁇ expansion of the piezoelectric component 10, 36 are arranged in the volume portion 26 of first active areas five piezoceramic material layers 12, while the second active portions 38, which are intended as decision lastungs Symposiume, only two
  • piezoceramic material layers 12 have.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through a piezoelectric component 10 according to a second embodiment.
  • a piezoceramic material layer 12 is arranged in the second active regions 38, which has a third layer thickness D3 which is greater along the longitudinal axis 16 than the second layer thickness D2.
  • FIG 3 shows a longitudinal sectional view of a piezoelectric component 10 according to a third embodiment.
  • a security layer 40 which has a security electrode 42, is arranged in the second active regions 38.
  • the security electrode 42 thereby extends from the first side surface 30 of the stack 18 to the second side surface 32 of the stack 18.
  • the security electrode 42 is in each case designed such that cracks form in it in the event of mechanical stress on the piezoelectric component 10, which are then stopped in the security electrode 42 and thus no longer propagate in the piezoelectric device 10.
  • the security electrode 42 is viewed along the longitudinal axis 16 of the stack 18 centrally ⁇ belongs to the security layer 40 and the layer thickness of the security layer 40 is greater than the first layer thickness Dl in the first active region 36.
  • the security layer 40 thus also forms a Ent ⁇ Lasting area in which on the one hand by a thick layer thickness, the occurrence of mechanical stresses can be generally reduced and on the other hand by the presence of the security electrode 42 cracks, which still arise, can be intercepted.
  • the security layer 40 is arranged in the second active region 38 in such a way that it is arranged at a distance from the first active region 36 which adjoins above and below, respectively, in that a respective piezoceramic energy is generated between the respective first active regions 36 and the security layer 40 Material layer 12 is arranged with the second layer thickness D2.
  • a piezoceramic material layer 12 with the third layer thickness D3 may be arranged between the security layer 40 and the first active region 36 so as to transition from the first active region 36 to the security layer 40 continuous to design.
  • the piezoceramic material layers 12 with the second layer thickness D 2 or the third layer thickness D 3 according to FIGS. 3 and 4 are are each arranged along the longitudinal axis 16 adjacent to the security layer 40 such that the security layer 40 is symmetrically spaced from the first active region 36 above and the first active region 36 below.
  • FIGS. 5 to 7 show longitudinal sectional views of prior art piezoelectric devices 10 already described above.
  • the arrangement and the number of second active regions 38 can be adapted to the piezoelectric component 10 as desired.
  • the security layer 40 may or may not be provided within the second active regions 38, and spaced further or less far from the adjacent first active regions 36 as required.
  • Layer thickness Dl which are arranged in the first active region 36.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Bauelement (10), das als Stapel (18) aus piezokeramischen Materialschichten (12) und Elektrodenschichten (14) aufgebaut ist, wobei der Stapel (18) entlang einer Längsachse (16) wenigstens zwei erste aktive Bereiche (36) aufweist, in denen wenigstens zwei piezokeramische Materialschichten (12) mit jeweils einer ersten Schichtdicke (D1) angeordnet sind, und wobei der Stapel (18) wenigstens zwei zweite aktive Bereiche (38) aufweist, in denen wenigstens zwei piezokeramische Materialschichten (12) mit jeweils wenigstens einer zweiten Schichtdicke (D2) angeordnet sind. Die zweite Schichtdicke (D2) ist entlang der Längsachse (16) größer als die erste Schichtdicke (D1).

Description

Beschreibung
Piezoelektrisches Bauelement Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Bauelement, das beispielsweise als sogenannter Piezoaktor in Injektorsystemen zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine verwendet wird. Ein derartiges piezoelektrisches Bauelement umfasst im All¬ gemeinen mehrere piezokeramischen Materialschichten. Eine sogenannte Piezokeramik, mit der die Materialschichten gebildet sind, ist ein Material, das sich aufgrund des piezoelektrischen Effektes beim Anlegen einer elektrischen Spannung ausdehnt. Solche Piezokeramiken bilden die Basis für die oben genannten Piezoaktoren, die beim Anlegen einer Spannung über eine
Längsausdehnung einen Verfahrweg von einigen Mikrometern realisieren. Die Piezokeramik weist elektrische Dipolmomente auf, die jeweils innerhalb von Weiss 'sehen Bezirken, die gegenei- nander abgegrenzt sind, eine Vorzugsrichtung aufweisen. In einem unpolarisierten Grundzustand der Piezokeramik sind die Vorzugsrichtungen der einzelnen Weiss 'sehen Bezirke ungeordnet, sodass nach außen hin keine makroskopische elektrische Pola¬ risierung der Piezokeramik vorliegt.
Um den piezoelektrischen Effekt für Piezoaktoren nutzbar zu machen, wird die Piezokeramik durch das Ausrichten der elektrischen Dipolmomente polarisiert, wonach die elektrischen Dipolmomente in allen Weiss 'sehen Bezirken nicht oder nur wenig von einer durch die Polarisationsachse vorgegebene Vorzugs¬ richtung abweichen.
Die einzelnen oben beschriebenen piezokeramischen Materialschichten sind zumeist beiderseits mit metallischen Elektro- denschichten versehen. Wird an diese Elektrodenschichten eine Spannung angelegt, sodass sie aktiv eine Spannung leiten, reagieren die piezokeramischen Materialschichten mit einer Gitterverzerrung, die zu der oben bereits erläuterten nutzbaren Längenausdehnung führt. Da diese Längenausdehnung allerdings sehr gering ist, weisen piezoelektrische Bauelemente bei¬ spielsweise in Form von Piezoaktoren in Injektorsystemen eine Vielzahl an einzelnen piezokeramischen Materialschichten und Elektrodenschichten auf, die in einem Stapel entlang einer Längsachse abwechselnd übereinander angeordnet sind.
Fig. 5 bis Fig. 7 zeigen ein solches aus dem Stand der Technik bekanntes piezoelektrisches Bauelement 10 mit einer Mehrzahl von piezokeramischen Materialschichten 12 und einer Mehrzahl von Elektrodenschichten 14, die entlang einer Längsachse 16 abwechselnd übereinander zu einem Stapel 18 gestapelt sind.
Wie insbesondere in Fig. 6 zu sehen ist, sind die entlang der Längsachse 16 aufeinanderfolgenden Elektrodenschichten 14 immer abwechselnd nur bis zu einer Seitenoberfläche 20 des Stapels 18 herangeführt. Weiter ist zu sehen, dass ein Kopfabschnitt 22 und ein Fußabschnitt 24 des Stapels 18 im Vergleich zu einem da¬ zwischen angeordneten Volumenabschnitt 26 des Stapels 18 keine Elektrodenschichten 14 aufweist.
Dadurch entstehen in seitlichen Randbereichen 28 des Stapels 18 sowie im Kopfabschnitt 22 und im Fußabschnitt 24 jeweils so¬ genannte piezoelektrisch inaktive Bereiche, die sich bei Anlegen einer Spannung, wie in Fig.7 gezeigt ist, in ihrer Längenausdehnung anders verhalten als die piezokeramischen Materialschichten 12 in dem sogenannten aktiven Bereich (in Fig. 6 gestrichelt dargestellt) . Durch die unterschiedliche Längenausdehnung der aktiven und inaktiven Bereiche des piezoelektrischen Bauelementes kommt es zu unerwünschten mechanisches Spannungen in dem piezoelektrischen Bauelement. Überdies führen zunehmende Anforderungen an Emission und
Verbrauch bei Verbrennungsmotoren zu höheren Anforderungen an die Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum. Beispielsweise werden höhere Kraftstoffdrücke und Mehrfachein- spritzungen erforderlich, die gleichzeitig auch eine höhere Dauerhaltbarkeit des piezoelektrischen Bauelementes in einer Injektoranordnung erfordern. Durch die beschriebenen mechanischen Spannungen in dem piezoelektrischen Bauelement können sich schädliche Risse innerhalb des piezoelektrischen Bauelementes ausbilden, was die Lebensdauer des piezoelektrischen Bauelementes deutlich herabsetzt .
Um dieses Problem zu lösen, das heißt die mechanische Spannung möglichst weit zu reduzieren, sind bisher zwei Strategien bekannt . Einerseits kann durch geeignete Materialauswahl und entspre¬ chende Prozessparameter die Haftfestigkeit der piezokeramischen Materialschichten an den Elektrodenschichten so gering eingestellt werden, dass die Entlastung der mechanischen Spannungen durch definierte Risse erfolgt, die vorzugsweise zwischen den piezokeramischen Materialschichten und einer direkt daneben liegenden Elektrodenschicht verlaufen.
Andererseits können durch geeignete Materialauswahl und ent¬ sprechende Prozessparameter sowie eine bestimmte Stapelsequenz der piezokeramischen Materialschichten und der Elektrodenschichten in dem piezoelektrischen Bauelement entlastende Sicherheitsschichten in regelmäßigen Abstand eingeführt werden.
Beide bekannten Ansätze verfolgen das Ziel, dass sich entstehende Risse gezielt und definiert ausbreiten. Es wäre jedoch wün¬ schenswert, die Bildung von Rissen grundsätzlich zu reduzieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein piezoelektrisches Bauelement vorzuschlagen, in dem die Ausbreitung von Rissen deutlich verringert ist.
Diese Aufgabe wird mit einem piezoelektrischen Bauelement mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein piezoelektrisches Bauelement weist eine Mehrzahl von piezokeramischen Materialschichten und eine Mehrzahl von aktiven Elektrodenschichten auf, wobei die piezokeramischen Materialschichten und die aktiven Elektrodenschichten zum Bilden eines Stapels entlang einer Längsachse abwechselnd übereinander gestapelt angeordnet sind. Der Stapel weist entlang der
Längsachse wenigstens zwei erste aktive Bereiche, in denen wenigstens zwei piezokeramische Materialschichten mit jeweils einer ersten Schichtdicke angeordnet sind, und wenigstens zwei zweite aktive Bereiche auf, in denen wenigsten zwei
piezokeramische Materialschichten mit jeweils wenigstens einer zweiten Schichtdicke angeordnet sind, wobei die zweite
Schichtdicke entlang der Längsachse größer ist als die erste Schichtdicke. Die ersten aktiven Bereiche und die zweiten aktiven Bereiche sind entlang der Längsachse abwechselnd übereinander gestapelt angeordnet.
In den zweiten aktiven Bereichen sind daher in den piezoelektrischen Bauelementen piezokeramische Materialschichten mit einer größeren Schichtdicke eingeführt, als dies in den ersten aktiven Bereichen der Fall ist. Bei zunehmend dicken
piezokeramischen Materialschichten in den aktiven Bereichen ist das elektrische Feld bei angelegter elektrischer Spannung geringer als in piezokeramischen Materialschichten, die eine geringere Schichtdicke aufweisen, wie dies in dem ersten aktiven Bereich der Fall ist. Daraus folgend sind auch die mechanischen Spannungen in den dickeren piezokeramischen Materialschichten geringer als in den dünneren piezokeramischen Materialschichten. Bei geringeren mechanischen Spannungen breiten sich die potenziell zerstörenden Risse in dem piezoelektrischem Bauelement deutlich geringer aus. Dadurch wird die Dauerhaltbarkeit eines piezoelektrischen Bauelementes durch die Einführung von zweiten aktiven Bereichen, die piezokeramische Materialschichten mit einer zweiten Schichtdicke aufweisen, die größer ist als die erste Schichtdicke, deutlich verbessert. Wird nun das piezoelektrische Bauelement als Piezostapel in einer Injektoranordnung verwendet, kann der Piezostapel im Antrieb an neue und anspruchsvollere Anforderungen angepasst werden. Diese Anpassung kann nicht nur durch eine geeignete Materialauswahl wie bisher, sondern insbesondere durch die Einführung von Entlastungsbereichen in einem Volumenabschnitt des piezoelekt¬ rischen Bauelementes erzielt werden, indem entsprechende piezokeramische Materialschichten und Elektrodenschichten aufeinander gestapelt werden.
Vorzugsweise sind in den ersten aktiven Bereichen ausschließlich piezokeramische Materialschichten mit der ersten Schichtdicke angeordnet. Die ersten aktiven Bereiche tragen daher im Wesentlichen zu der resultierenden Längenausdehnung des piezo- elektrischen Bauelementes bei, da hier auf einer vorbestimmten Länge mehr Elektrodenschichten angeordnet sind, als dies in den zweiten aktiven Bereichen der Fall ist. Dadurch ergibt sich in den ersten aktiven Bereichen eine deutlich größere Längenausdehnung als in den zweiten aktiven Bereichen.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Stapel entlang der Längsachse einen Kopfabschnitt und einen Fußabschnitt sowie einen zwischen dem Kopf- und den Fußabschnitt angeordneten Volumenabschnitt auf, wobei die zweiten aktiven Bereiche in dem Volumenabschnitt angeordnet sind, und wobei der Kopf- und der Fußabschnitt jeweils durch einen ersten Bereich gebildet sind.
Die wesentliche Funktion der zweiten aktiven Bereiche ist die Entlastung von mechanischen Spannungen, um eine Ausbreitung von Rissen in dem piezoelektrischen Bauelement zu vermeiden oder zumindest stark zu verringern. Daher ist es sinnvoll, diese zweiten aktiven Bereiche vorzugsweise in dem Volumenabschnitt anzuordnen, wo die Wahrscheinlichkeit einer Rissbildung erhöht ist .
Vorzugsweise weisen in dem Volumenabschnitt angeordnete erste aktive Bereiche wenigstens drei piezokeramische Material¬ schichten mit einer ersten Schichtdicke auf. Um die Längenausdehnung des piezoelektrischen Bauelementes besonders groß zu gestalten, ist es vorteilhaft, wenn die ersten aktiven Bereiche nicht nur im Kopf- und Fußabschnitt des piezoelektrischen Bauelementes angeordnet sind, sondern auch in dem Volumenabschnitt. Hier gilt, dass, je mehr piezokeramische Materialschichten direkt übereinander angeordnet sind, das heißt lediglich durch eine Elektrodenschicht voneinander getrennt sind, eine umso größere Längenausdehnung des piezoelektrischen Bauelementes erzielt werden kann. Daher werden vorteilhaft die ersten aktiven Bereiche auch in dem Volumenabschnitt des piezoelektrischen Bauelementes vorgesehen und weisen dann in diesem Fall wenigstens drei piezokeramische Materialschichten auf . Je nach Größe des piezoelektrischen Bauelementes, der ge¬ wünschten Längenausdehnung und der Anzahl der weiteren ersten aktiven Bereiche, die in dem piezoelektrischen Bauelement angeordnet sind, weist ein erster aktiver Bereich in dem Volumenabschnitt des Stapels zwischen drei und zwanzig
piezokeramische Materialschichten auf.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist in wenigstens einem der zweiten aktiven Bereiche wenigstens eine piezokeramische Ma¬ terialschicht mit einer dritten Schichtdicke angeordnet, wobei die dritte Schichtdicke entlang der Längsachse größer ist als die zweite Schichtdicke. Eine solche piezokeramische Material¬ schicht mit einer dritten Schichtdicke trägt zu einer noch stärkeren Entlastung des piezoelektrischen Bauelementes und somit einer stärkeren Reduktion der Gefahr von Rissbildung bei.
Vorzugsweise ist die piezokeramische Materialschicht mit der dritten Schichtdicke entlang der Längsachse durch wenigstens eine piezokeramische Materialschicht mit der zweiten
Schichtdicke von dem ersten aktiven Bereich beabstandet an- geordnet. Es erfolgt daher ein langsamer Übergang von dünnen Schichtdicken zu dicken Schichtdicken der piezokeramischen Materialschichten. So kann ein abrupter Übergang vermieden werden, der seinerseits die Gefahr in sich birgt, dass sich mechanische Spannungen in dem piezoelektrischen Bauelement aufbauen könnten.
Vorzugsweise ist in wenigstens einem der zweiten aktiven Bereiche wenigstens eine Sicherheitsschicht mit einer entlang der Längsachse mittig in der Sicherheitsschicht angeordneten Sicherheitselektrode angeordnet. Die Schichtdicke der
Sicherheitsschicht entlang der Längsachse ist größer als die erste Schichtdicke. Vorteilhaft kann die Schichtdicke der Sicherheitsschicht der zweiten Schichtdicke und/oder der dritten Schichtdicke entsprechen. Die Schichtdicke der Sicherheits¬ schicht kann jedoch auch dicker sein als die zweite Schichtdicke oder die dritte Schichtdicke. Sicherheitselektroden sind keine Elektrodenschichten im eigentlichen Sinne, sondern zumeist metallische Schichten, die so aufgebaut sind, dass sie keine Spannungsleitung ermöglichen. Beispielsweise sind diese metallischen Schichten gezielt me¬ chanisch geschwächt, sodass sie beispielsweise im Betrieb durchreißen und somit entstehende Risse in dem piezoelektrischen Bauelement stoppen können. Durch einen solchen Riss durch die Sicherheitselektrode sind diese nicht mehr als elektrisch leitend, wie dies bei den sonstigen Elektrodenschichten der Fall ist .
Die Sicherheitsschicht trägt daher zu einer weiteren Entlastung des piezoelektrischen Bauelementes bei.
Vorzugsweise ist die Sicherheitsschicht innerhalb eines der zweiten aktiven Bereiche beabstandet zu den ersten Bereichen angeordnet .
Die Sicherheitsschicht ist vorzugsweise entlang der Längsachse durch wenigstens eine piezokeramische Materialschicht mit der zweiten und/oder dritten Schichtdicke von dem ersten aktiven Bereich beabstandet angeordnet. Vorzugsweise ist dabei ein Abstand zwischen der Sicherheits¬ schicht und einem entlang der Längsachse des Stapels oberhalb der Sicherheitsschicht angeordneten ersten aktiven Bereich sowie zu einem entlang der Längsachse von der Sicherheitsschicht beabstandeten ersten aktiven Bereich unterhalb der Sicherheitsschicht symmetrisch. So kann eine gleichmäßige Entlastung des piezoelektrischen Bauelementes erzielt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung weist der Stapel parallel zu der Längsachse eine erste Seitenoberfläche und eine zweite Sei¬ tenoberfläche auf, die sich gegenüberliegen, wobei entlang der Längsachse aufeinanderfolgende aktive Elektroden abwechselnd bis zu der ersten Seitenoberfläche und bis zu der zweiten Seitenoberfläche herangeführt sind. Die bis zu der ersten Seitenoberfläche herangeführten aktiven Elektroden sind von der zweiten Seitenoberfläche beabstandet und die bis zu der zweiten Seitenoberfläche herangeführten aktiven Elektroden sind von der ersten Seitenoberfläche beabstandet. Durch eine solche Anordnung ist es möglich, jede zweite Elektrode zu kontaktieren und zwar derart, dass das Kontaktierungspotenzial unterschiedlich ist zu der direkt benachbarten Elektrode, die mit einem anderen Kontaktierungspotenzial beaufschlagt wird. Durch die unter¬ schiedliche Kontaktierung zueinander benachbarter Elektrodenschichten kann das zur Längenausdehnung des piezoelektrische Bauelements benötigte Potenzialgefälle erzeugt werden.
Vorzugsweise ist auf der ersten Seitenoberfläche und auf der zweiten Seitenoberfläche jeweils eine Außenkontaktierung aufgebracht, die im Wesentlichen die gesamte Länge des Stapels entlang der Längsachse bedeckt. Das bedeutet, dass sowohl die ersten aktiven Bereiche als auch die zweiten aktiven Bereiche insgesamt zum globalen aktiven Bereich eines piezoelektrischen Bauelementes gezählt werden. Zusätzlich auf das piezoelektrische Bauelement aufgebrachte Kopf- und Fußplatten, die für gewöhnlich keine Elektrodenschichten aufweisen und lediglich der Isolation von weiteren Elementen eines Piezoaktors dienen, bilden die sogenannten inaktiven Bereiche und weisen zumeist keine Au¬ ßenkontaktierung auf. Um eine besonders gute Entlastung des piezoelektrischen Bauelementes bereitstellen zu können, ist die Sicherheitselektrode bis an die erste Seitenoberfläche und bis an die zweite Sei¬ tenoberfläche herangeführt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: eine Längsschnittdarstellung durch ein piezoelekt risches Bauelement gemäß einer ersten Ausführungs form;
Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung durch ein piezoelektrisches Bauelement gemäß einer zweiten Ausfüh- rungsform;
Fig. 3 eine Längsschnittdarstellung durch ein piezoelektrisches Bauelement gemäß einer dritten Ausfüh¬ rungsform;
Fig. 4 eine Längsschnittdarstellung durch ein piezoelektrisches Bauelement gemäß einer vierten Ausfüh¬ rungsform; Fig. 5 eine Längsschnittdarstellung durch ein piezoelektrisches Bauelement gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 6 eine Längsschnittdarstellung durch ein piezoelektrisches Bauelement gemäß dem Stand der Technik; und
Fig. 7 eine Längsschnittdarstellung durch ein piezoelektrisches Bauelement gemäß dem Stand der Technik.
Fig. 1 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch ein piezoelektrisches Bauelement 10 gemäß einer ersten Ausführungsform Das piezoelektrische Bauelement 10 weist eine Mehrzahl an piezokeramischen Materialschichten 12 und eine Mehrzahl an Elektrodenschichten 14 auf, die entlang einer Längsachse 16 abwechselnd übereinander gestapelt sind, und so einen Stapel 18 bilden. Der Stapel 18 weist parallel zu der Längsachse 16 eine erste Seitenoberfläche 30 und eine zweite Seitenoberfläche 32 auf, die sich gegenüberliegen. Entlang der Längsachse aufei- nanderfolgende Elektrodenschichten 14 sind abwechselnd bis zu der ersten Seitenoberfläche 30 und bis zu der zweiten Sei¬ tenoberfläche 32 herangeführt. Auf der jeweils gegenüberlie¬ genden Seite sind sie von der jeweiligen Seitenoberfläche 30, 32 beabstandet angeordnet. Auf den Seitenoberflächen 30, 32 weist der Stapel 18 jeweils eine Außenkontaktierung 34 auf, über die die jeweils kontaktierten Elektrodenschichten 14 mit einer Spannung beaufschlagt werden können. Die Außenkontaktierung erstreckt sich auf den Seitenoberflächen 30, 32 im Wesentlichen über die gesamte Länge des piezoelektrischen Bauelementes 10 entlang der Längsachse 16. Daher bildet der in Fig. 1 dargestellte Stapel 18 global einen Aktivbereich eines Piezoaktors.
Der Stapel 18 ist entlang der Längsachse 16 in mehrere aktive Bereiche unterteilt, nämlich in erste aktive Bereiche 36 und zweite aktive Bereiche 38, die entlang der Längsachse 16 ab¬ wechselnd übereinander gestapelt angeordnet sind. In dem ersten aktiven Bereich 36 weisen die piezokeramischen Materialschichten 12 allesamt eine erste Schichtdicke Dl auf. In dem zweiten aktiven Bereich 38 weisen die piezokeramischen Materialschichten 12 jeweils eine zweite Schichtdicke D2 auf, wobei die zweite Schichtdicke D2 größer ist als die erste Schichtdicke Dl.
Der Stapel 18 weist mehrere erste aktive Bereiche 36 und auch mehrere zweite aktive Bereiche 38 auf. Die ersten aktiven Bereiche 36 bilden dabei einerseits einen Kopfabschnitt 22 und einen Fußabschnitt 24 des Stapels 18, sind allerdings auch in einem zwischen dem Kopfabschnitt 22 und dem Fußabschnitt 24 angeordneten Volumenabschnitt 26 des Stapels 18 angeordnet. Die zweiten aktiven Bereiche 38 dagegen befinden sich nur in dem Volumenabschnitt 26.
Durch die größere zweite Schichtdicke D2, die in den zweiten aktiven Bereichen 38 in den piezokeramischen Materialschichten 12 vorliegt, ist das elektrische Feld bei angelegter elektrischer Spannung dort geringer als in den piezokeramischen Materialschichten 12 in den ersten aktiven Bereichen 36. Dadurch entstehen dort deutlich geringere mechanische Spannungen als in den ersten aktiven Bereichen 36 und potenziell zerstörende Risse können sich deutlich weniger ausbreiten. Daher wirken die zweiten aktiven Bereiche 38 im Wesentlichen als Entlastungsbereiche für das piezoelektrische Bauelement 10, während den ersten aktiven Bereichen 36 im Wesentlichen die Funktion einer guten Län- genausdehnung zugeordnet ist. Um eine besonders gute Längen¬ ausdehnung des piezoelektrischen Bauelementes 10 zu erreichen, weisen die in dem Volumenabschnitt 26 angeordneten ersten aktiven Bereiche 36 jeweils fünf piezokeramische Materialschichten 12 auf, während die zweiten aktiven Bereiche 38, die als Ent- lastungsbereiche gedacht sind, lediglich jeweils zwei
piezokeramische Materialschichten 12 aufweisen.
Fig. 2 zeigt eine Längsschnittdarstellung durch ein piezoelektrisches Bauelement 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Unterschied zu der ersten Ausführungsform besteht darin, dass in den zweiten aktiven Bereichen 38 eine piezokeramische Materialschicht 12 angeordnet ist, die eine dritte Schichtdicke D3 aufweist, welche entlang der Längsachse 16 größer ist als die zweite Schichtdicke D2. Dadurch wird die Entlastungswirkung in dem piezoelektrischen Bauelement 10 noch mehr verstärkt, da eine noch dickere piezokeramische Materialschicht 12 in dem piezoelektrischen Bauelement 10 vorhanden ist, und so die Ausbreitung von unerwünschten Rissen noch stärker unterdrückt werden kann. Um Spannungen durch unterschiedliche Ausdehnungen der piezokeramischen Materialschichten 12 mit deutlich unterschiedlicher Schichtdicke zu vermeiden, ist die
piezokeramische Materialschicht 12 mit der dritten Schichtdicke D3 jeweils durch mindestens eine piezokeramische Materialschicht 12 mit der zweiten Schichtdicke D2 von dem ersten aktiven Bereich 36 beabstandet.
Fig. 3 zeigt eine Längsschnittdarstellung eines piezoelektrischen Bauelementes 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Der Unterschied zu der ersten Ausführungsform besteht darin, dass zusätzlich zu den piezokeramischen Materialschichten 12 mit der zweiten Schichtdicke D2 in den zweiten aktiven Bereichen 38 jeweils eine Sicherheitsschicht 40 angeordnet ist, die eine Sicherheitselektrode 42 aufweist. Die Sicherheitselektrode 42 reicht dabei von der ersten Seitenoberfläche 30 des Stapels 18 bis zu der zweiten Seitenoberfläche 32 des Stapels 18. Die Sicherheitselektrode 42 ist dabei jeweils so ausgebildet, dass sich in ihr bei einer mechanischen Beanspruchung des piezoe- lektrischen Bauelementes 10 gezielt Risse ausbilden, die dann in der Sicherheitselektrode 42 gestoppt werden und sich somit nicht mehr weiter in dem piezoelektrischen Bauelement 10 ausbreiten.
Die Sicherheitselektrode 42 ist entlang der Längsachse 16 des Stapels 18 gesehen mittig in der Sicherheitsschicht 40 ange¬ ordnet, und die Schichtdicke der Sicherheitsschicht 40 ist größer als die erste Schichtdicke Dl in dem ersten aktiven Bereich 36. Die Sicherheitsschicht 40 bildet somit ebenfalls einen Ent¬ lastungsbereich, in dem einerseits durch eine dicke Schichtdicke das Auftreten von mechanischen Spannungen generell reduziert werden kann und andererseits durch das Vorhandensein der Sicherheitselektrode 42 Risse, die dennoch entstehen, abgefangen werden können. Die Sicherheitsschicht 40 ist so in dem zweiten aktiven Bereich 38 angeordnet, dass sie beabstandet zu dem sich jeweils oberhalb und unterhalb anschließenden ersten aktiven Bereich 36 angeordnet ist, und zwar dadurch, dass zwischen den jeweiligen ersten aktiven Bereichen 36 und der Sicherheitsschicht 40 jeweils eine piezokeramische Materialschicht 12 mit der zweiten Schichtdicke D2 angeordnet ist.
In der in Fig. 4 gezeigten vierten Ausführungsform des Stapels 18 kann zusätzlich noch eine piezokeramische Materialschicht 12 mit der dritten Schichtdicke D3 zwischen der Sicherheitsschicht 40 und dem ersten aktiven Bereich 36 angeordnet sein, um so einen Übergang von dem ersten aktiven Bereich 36 zu der Sicherheitsschicht 40 kontinuierlicher auszugestalten. Die piezokeramischen Materialschichten 12 mit der zweiten Schichtdicke D2 bzw. der dritten Schichtdicke D3 gemäß Fig. 3 und Fig. 4 sind jeweils so entlang der Längsachse 16 neben der Sicherheitsschicht 40 angeordnet, dass die Sicherheitsschicht 40 zu dem ersten aktiven Bereich 36 oberhalb und dem ersten aktiven Bereich 36 unterhalb symmetrisch beabstandet ist.
Fig. 5 bis Fig. 7 zeigen Längsschnittdarstellungen von piezoelektrischen Bauelementen 10 gemäß dem Stand der Technik, die bereits zuvor beschrieben worden sind. Die Anordnung und die Anzahl der zweiten aktiven Bereiche 38 können je nach gewünschten Anforderungen an das piezoelektrische Bauelement 10 angepasst werden. Gleiches gilt für die Anordnung von piezokeramischen Materialschichten 12 mit der zweiten Schichtdicke D2 und/oder mit der dritten Schichtdicke D3 in- nerhalb der zweiten aktiven Bereiche 38. Auch diese können je nach Bedarf vorgesehen werden oder nicht. Ebenfalls kann optional die Sicherheitsschicht 40 innerhalb der zweiten aktiven Bereiche 38 vorgesehen werden oder nicht, und je nach Anforderungen weiter oder weniger weit von den benachbarten ersten aktiven Bereichen 36 beabstandet sein.
Insgesamt verringern sich die mechanischen Spannungen in den piezokeramischen Materialschichten 12 mit der zweiten
Schichtdicke D2 bzw. der dritten Schichtdicke D3 im Vergleich zu den piezokeramischen Materialschichten 12 mit der ersten
Schichtdicke Dl, die in dem ersten aktiven Bereich 36 angeordnet sind. Dadurch breiten sich potenziell zerstörende Risse in dem piezoelektrischen Bauelement generell weniger aus. Das führt dazu, dass die Dauerhaltbarkeit des piezoelektrischen Bau- elementes 10 deutlich verbessert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Piezoelektrisches Bauelement (10), aufweisend eine
Mehrzahl von piezokeramischen Materialschichten (12) und eine Mehrzahl von aktiven Elektrodenschichten (14), wobei die piezokeramischen Materialschichten (12) und die aktiven
Elektrodenschichten (14) zum Bilden eines Stapels (18) entlang einer Längsachse (16) abwechselnd übereinander gestapelt an¬ geordnet sind,
wobei der Stapel (18) entlang der Längsachse (16) wenigstens zwei erste aktive Bereiche (36) , in denen wenigstens zwei
piezokeramische Materialschichten (12) mit jeweils einer ersten Schichtdicke (Dl) angeordnet sind, und wenigstens zwei zweite aktive Bereiche (38) aufweist, in denen wenigstens zwei piezokeramische Materialschichten (12) mit jeweils wenigstens einer zweiten Schichtdicke (D2) angeordnet sind, wobei die zweite Schichtdicke (D2) entlang der Längsachse (16) größer ist als die erste Schichtdicke (Dl),
wobei die ersten aktiven Bereiche (36) und die zweiten aktiven Bereiche (38) entlang der Längsachse (16) abwechselnd über¬ einander gestapelt angeordnet sind.
2. Piezoelektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den ersten aktiven Bereichen (36) ausschließlich piezokeramische Materialschichten (12) mit der ersten Schichtdicke (Dl) angeordnet sind.
3. Piezoelektrisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (18) entlang der
Längsachse (16) einen Kopfabschnitt (22) und einen Fußabschnitt (24) und einen zwischen dem Kopf (22)- und dem Fußabschnitt (24) angeordneten Volumenabschnitt (26) aufweist, wobei die zweiten aktiven Bereiche (38) in dem Volumenabschnitt (26) angeordnet sind, und wobei der Kopf- (22) und der Fußabschnitt (24) jeweils durch einen ersten aktiven Bereich (36) gebildet ist.
4. Piezoelektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Volumenabschnitt (26) angeordnete erste aktive Bereiche (36) wenigstens drei piezokeramische Materialschichten (12) mit einer ersten
Schichtdicke (Dl) aufweisen.
5. Piezoelektrisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der zweiten aktiven Bereiche (38) wenigstens eine piezokeramische Mate- rialschicht (12) mit einer dritten Schichtdicke (D3) angeordnet ist, wobei die dritte Schichtdicke (D3) entlang der Längsachse (16) größer ist als die zweite Schichtdicke (D2) .
6. Piezoelektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die piezokeramische Material¬ schicht (12) mit der dritten Schichtdicke (D3) entlang der Längsachse (16) durch wenigstens eine piezokeramische Mate¬ rialschicht (12) mit der zweiten Schichtdicke (D2) von dem ersten aktiven Bereich (36) beabstandet angeordnet ist.
7. Piezoelektrisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der zweiten aktiven Bereiche (38) wenigstens eine Sicherheitsschicht (40) mit einer entlang der Längsachse (16) mittig in der Sicherheitsschicht (40) angeordneten Sicherheitselektrode (42) an¬ geordnet ist, wobei die Schichtdicke der Sicherheitsschicht (40) entlang der Längsachse (16) größer ist als die erste Schichtdicke (Dl) .
8. Piezoelektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , dass die Sicherheitsschicht (40) entlang der Längsachse (16) durch wenigstens eine piezokeramische Materialschicht (12) mit der zweiten (D2) und/oder dritten Schichtdicke (D3) von dem ersten aktiven Bereich (36) beabstandet angeordnet ist.
9. Piezoelektrisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Stapel (18) parallel zu der Längsachse (16) eine erste Seitenoberfläche (30) und eine zweite Seitenoberfläche (32) aufweist, die sich gegenüberliegen, wobei entlang der Längsachse (16) aufeinanderfolgende aktive
Elektrodenschichten (14) abwechselnd bis zu der ersten Seitenoberfläche (30) und bis zu der zweiten Seitenoberfläche (32) herangeführt sind, wobei die bis zu der ersten Seitenoberfläche (30) herangeführten aktiven Elektrodenschichten (14) von der zweiten Seitenoberfläche (32) beabstandet sind, und wobei die bis zu der zweiten Seitenoberfläche (32) herangeführten aktiven Elektrodenschichten (14) von der ersten Seitenoberfläche (30) beabstandet sind, wobei vorzugsweise auf der ersten Seiten- Oberfläche (30) und auf der zweiten Seitenoberfläche (32) jeweils eine Außenkontaktierung (34) aufgebracht ist, die im Wesent¬ lichen die gesamte Länge des Stapels (18) entlang der Längsachse (16) bedeckt 10. Piezoelektrisches Bauelement (10) nach Anspruch 9 und nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitselektrode (42) bis an die erste Seitenoberfläche (30) und bis an die zweite Seitenoberfläche (32) herangeführt ist.
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