WO2012123156A1 - Piezoelektrisches aktorbauelement und verfahren zur herstellung eines piezoelektrischen aktorbauelements - Google Patents

Piezoelektrisches aktorbauelement und verfahren zur herstellung eines piezoelektrischen aktorbauelements Download PDF

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layers
layer thickness
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Christoph Auer
Reinhard Gabl
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Epcos AG
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    • H10N30/508—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure adapted for alleviating internal stress, e.g. cracking control layers

Definitions

  • the invention relates to a piezoelectric Aktorbauelement with piezoelectric layers, in which destruction by poling cracks can be largely prevented.
  • the invention further relates to a method for producing a piezoelectric Aktorbauelements with piezo ⁇ electrical layers, wherein destruction of the device by formation of poling cracks can be largely avoided.
  • a piezoelectric actuator component comprises a stack of stacked piezoelectric layers, which may be ceramic layers, for example. Between the ceramic layers, conductive layers are arranged as electrode layers for applying a voltage to the stack arrangement. First of the electrode layers extend from a first surface into the first
  • Second of the electrode layers extend from the second surface into the layer stack and end at a distance in front of the first surface.
  • poling cracks can form in the piezoelectric material of the isolation zone. These polarity cracks are caused by mechanical stresses in the isolation zone. The poling lead to Redukti ⁇ on the stress fields in the isolation zone.
  • the poling cracks at the interface between electrode layer and benachbar ⁇ ter ceramic layer within the ceramic layers form, or in specifically designated predetermined breaking locations. In the isolation zone, the cracks are generally parallel to the electrode plane. If the voltages at the electrode layers are too high, the poling cracks may increase depending on the electromechanical load.
  • a branching of the cracks can occur, in particular, at the transition from the isolation zone to the active region of the actuator. This entste ⁇ hen can within the stack conductive paths, as a result, may lead to component failure. It is desirable to provide a piezoelectric actuator device in which branching of the poling cracks into the piezoelectric material can be largely prevented. Furthermore, a method for producing a piezoelectric actuator component is to be specified, in which a Branching poling cracks in the piezoelectric material is largely prevented.
  • An embodiment of a piezoelectric actuator component comprises a plurality of conductive layers and a plurality of piezoelectric layers arranged one above the other in a stack.
  • the plurality of conductive layers are disposed between the piezoelectric layers.
  • At least one of the plurality of the conductive layers has a portion in a first layer thickness and at a white ⁇ direct section having a second layer thickness, the two ⁇ th layer thickness is greater than the first thickness.
  • the electrode design is characterized by the fact that the inner electrode layers in the transition region between the isolation zone and the active region are significantly thicker than in the active region.
  • the cooling after sintering due to the significantly smaller coefficient of thermal expansion of the piezoelectric or ceramic layers relative to the metallic layers of the electrodes, causes stresses to be set in the stack of ceramic material and electrode layers arranged therebetween.
  • the electrodes are claimed laterally, that is normal to the actuator axis, under train and the adjacent ceramic under pressure. Since the height of this pressure depends on the thickness of the Benach ⁇ disclosed electrode layers from above resulting guide shape of the piezoelectric Aktorbauelements to the fact that in the transition region isolation region / active region, the production-related lateral compressive stresses in the ceramic than in the other areas. As a result, tensile components occurring during operation are reduced. Thus, the tendency to divide the poling cracks can be significantly reduced or prevented altogether.
  • An embodiment of a method of manufacturing a piezoelectric actuator device includes providing a plurality of piezoelectric layers, coating each of the plurality of piezoelectric layers with a conductive layer by a printing method, particularly a screen printing method using a first template. Additional material of conductive
  • Layer is applied to at least one of the conductive layers in a subsequent printing process using a second template such that the at least one of the conductive layers has a first layer thickness in one section and a second layer thickness in another section, the second layer thickness being greater than that first layer thickness is.
  • the coated piezoelekt step ⁇ layers are stacked to form a stack one above the other and pressed. From the stack individual Aktorbau ⁇ parts can be isolated, which are then sintered to a dense body.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a piezoelectric actuator component
  • Figure 2 shows a detail of an imple mentation form of a
  • FIG. 3A shows an embodiment of a piezoelectric actuator component for avoiding the branching of polarity cracks
  • FIG. 3B shows an enlarged view of an embodiment of a region of electrode layers with increased layer thickness
  • FIG. 4A is a further disclosed embodiment, a piezoelectric Aktuatorbauelements to avoid From ⁇ branching of polarization cracks,
  • FIG. 4B shows an enlarged view of an embodiment of a region of electrode layers with increased layer thickness
  • FIG. 5 is a graphic illustration for defining a hoop stress at a crack tip
  • FIG. 6 is a graph of a hoop stress as a function of
  • FIG. 7A is a disclosed embodiment, a method for the manufacture ⁇ development of an electrode layer on a piezoelekt ⁇ step layer
  • FIG. 7B shows an embodiment of a method for applying additional material on a conductive layer to form a region of the conductive layer with a higher layer thickness.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a piezoelectric actuator component in which piezoelectric layers 30 are arranged one above the other in a stack 100. Between the piezoelectric layers 30, conductive layers 10, 20 are arranged, which in each case an inner electrode layer Neren in ⁇ In the stack 100 form. Electrode layers 10 extend from a surface 0100a into the piezoelectric layer stack and end at a distance in front of an opposing surface 0100b. Electrode layers 20 extend from the surface 0100b into the interior of the stack 100 and end at a distance in front of the surface 0100a. The electrode layers 10 are connected to each other via an outer metallization 41 for applying a voltage. The electrode layers 20 are connected to each other via an outer metallization 42 for applying a voltage.
  • the electrode layers 10 and 20 are arranged alternately in the layer stack 100 in the longitudinal direction of the actuator.
  • the ⁇ ggi areas of the stack 100 at which the electrical the layers 10 and 20 overlap provide the active area B0 of the actuator.
  • cracks can form at the interface between the electrode layer and the piezoelectric or ceramic layer.
  • the cracks in the isolati ⁇ onszone largely run parallel to the electrode plane.
  • the mechanical stress field of the layers stacked on top of each other has significant lateral stress components, that is, stress components normal to
  • FIG. 2 shows a detail of the piezoelectric actuator component of FIG. 1 with the electrode layers 10 and 20 extending from different sides of the stack 100 into the material of the ceramic 30.
  • the course of cracks R which may have arisen during polarity or during later operation of the component, is shown by dashed lines in the material of the piezoelectric layers 30.
  • the cracks extend from the surfaces 0100a or 0100b still largely parallel to the electrode layers, but then two ⁇ gen into the ceramic material 30th The cracks can penetrate the ceramic layers between two electrode planes and thus lead to the formation of conductive paths, which can result in device failure.
  • Whether a branching of the cracks occurs in the transition region between the insulation zone B1 and the active region B0 depends on the one hand on the individual main components of the stress field and thus on the electromechanical load. In particular, lateral, that is, normal to the actuator axis ver ⁇ current shares of the stress tensor promote the branching of Ris- se. On the other hand depends on the branching of cracks from the Inhomo ⁇ geneity of the strength, especially the distinction of a plane of weakness parallel to the internal electrodes decreases. In actuators in which the cracks between an electrode layer and a piezoelectric layer ausbil ⁇ den, the difference in the strength of this connection in comparison to the strength of the piezoelectric layer is very small. As a result, branching cracks frequently occur in these actuators even at low overvoltages.
  • FIGS. 3A and 4A each show an embodiment of a piezoelectric actuator component 1, 2 for avoiding the branching of poling cracks into the interior of the piezoelectric layers 30.
  • the actuator components 1 and 2 have a plurality of conductive layers 10, 20 and a multiplicity of piezoelectric layers 30 arranged one above the other in a stack 100.
  • the plurality of conductive layers 10, 20 are disposed between the piezoelectric layers 30.
  • At least one of the plurality of the conductive layers 10, 20 has, in a portion A0 of the at least one conductive layer having a first thickness and in another section, Al, A2, a second layer ⁇ thick, whereby the second layer thickness is greater than the first thickness.
  • the conductive layers 10 extend from a surface 100a of the stack 100 into the stack of piezoelectric layers and terminate at a distance d away from a surface 0100b of FIG
  • Conductive layers 20 extend from ⁇ continuously from the surface 0100b of the layer stack in the stack 100 into and terminate in the distance d in front of the Oberflä ⁇ che OlOOa.
  • the first and second conductive layers form the electrode layers to which a voltage potential can be applied.
  • the electrode layers 10 may, for example, 41 interconnected by a mounted on the surface 0100amidstmetalli ⁇ tion.
  • the electrode layers 20 can be electrically connected to one another by an outer metallization 42 applied to the surface 0100b.
  • FIGS. 3A and 4B Those regions within the layer stack 100 of FIGS. 3A and 4B, on which the electrode layers 10 and 20 overlap, form the active region of the actuator, which undergoes a change in length when a voltage is applied to the electrode layers 10 and 20.
  • the edge regions between the surface 0100a and the active region B0 and the edge regions between the surface 0100b and the active region B0 represent the isolation zones B1. In the region of the isolation zones B1, no deflection occurs when an external voltage is applied to the actuator component.
  • Figure 3B shows the section of AI one of the conductive layers 10 having the increased thickness compared to the portion A0 of the conductive layer 10 in a ver ⁇ recreationalten representation.
  • the Layer 10 has a partial section TAI which lies between a position PlOa and a position PlOb of the conductive layer 10.
  • the position PlOa is located at the distance d from the surface 0100a.
  • the position PlOb lies between the position PlOa and the surface 0100a.
  • the section AI of the conductive layer 10 has a partial section TA2 that lies between the position PlOa and a position PlOc of the conductive layer 10.
  • the position PlOc lies between the position PlOa and the surface 0100b of the layer stack.
  • the section AI of the conductive Layer further comprises a subsection TA3.
  • the subsection TA3 lies between the position PlOb and the surface 0100a of the layer stack.
  • Figure 3B further shows the section AI one of the conductive layers 20, which is arranged adjacent in the layer stack to the conductive layer 10, in a magnification ⁇ ßerten representation.
  • the conductive layer 20 has an increased layer thickness compared to its remaining section A0.
  • Layer 20 comprises a section TAI that is between ei ⁇ ner position P20a and P20b a position of the conductive layer twentieth
  • the position P20a is away from the surface 0100b of the layer stack at the distance d.
  • the position P20b lies between the position P20a and the surface 0100b of the layer stack.
  • the section AI of the conductive layer 20 has a part ⁇ section TA2 and a section TA3.
  • the subsection TA2 is located between the position P20a and a position P20c of the conductive layer 20.
  • the position P20c is between the position P20a and the surface 0100a.
  • the partial section TA3 lies between the position P20b and the surface 0100b of the layer stack.
  • the two can be up to four times the layer thickness of the portion ⁇ A0.
  • the electrode layers 10 and 20 may, for example, have a layer thickness between 1 ⁇ and 3 ⁇ . In the thickened area, the Electrode layers have a layer thickness between 2 ⁇ and 12 ⁇ on.
  • the material of the conductive layers 10 and 20 may be the same material in section AI as in section A0.
  • the conductive layers 10 and 20 but also in comparison with the section A0 of a different material ⁇ composition. It is also possible to use the same materials with different mixing ratios for section AI and section A0.
  • FIGS. 4A and 4B show a further embodiment of a piezoelectric actuator component 2 for avoiding branching poling cracks in the transition region between active region B0 and inactive region B1.
  • a section A2 of the thickened internal electrode region only partially extends in the isolation zone B1 and in the active region B0.
  • the portion A2 of the increased layer thickness is not sufficient, especially in the isolation zone Bl up to the upper ⁇ surfaces 0100a and 0100b of the layer stack.
  • FIG. 4B shows the conductive layers 10 and 20 with the sections A2 of the increased layer thickness in an enlarged representation.
  • the conductive layers 10 and 20 in the sections A2 have only the partial section TAI and the partial section TA2.
  • Layer 10 is disposed between the position and the position PlOa Plop the conductive layer 10, wherein the positi on PlOa ⁇ d is removed from the surface 0100a in the distance and the position between the position Plop PlOa and the surface 0100a lies.
  • the section of the TA2 leitfä ⁇ ELIGIBLE layer 10 is located between the position and a position PlOa Ploc the conductive layer 10, whereby the position between the position Ploc PlOa and the surface 0100b of the layer stack is located.
  • Layer 20 is disposed between a position P20a and P20b a position of the conductive layer 10, wherein the position P20a is d from the surface 0100b ent ⁇ removed in the distance and the position is located between the position P20b PlOa and the surface 0100b.
  • the partial section TA2 of the conductive layer 20 lies between the position P20a and a position P20c of the conductive layer 20, the position P20c between the position P20a and the surface
  • the positions PlOb, P20b and the positions PlOc, P20c are less than the distance d of the isolation zone from the position PlOa, P20a.
  • all of the conductive layers 10 and 20 have the increased layer thickness in their respective sections A2 in comparison to their respective sections A0.
  • the increased layer thickness can be two to four times the layer thickness in the section A0.
  • the electrode layers 10 and 20 may, for example, have a layer thickness between 1 ⁇ and 3 ⁇ . In the thickened region, the electrode layers have a layer thickness between 2 ⁇ and 12 ⁇ on.
  • the conductive layers 10 and 20 may comprise the same material as in section A0.
  • Ab ⁇ section A2 can also be a different material than in section A0, in particular a material with a different composition tion or another mixing ratio, ver ⁇ be used.
  • Circular arc with radius r around the crack tip describes the so-called hoop stress Scp in the direction of the vector e_cp.
  • the crack propagation direction is determined in the linear elastic case and in homogeneous fracture toughness of the material by an angle ⁇ for which the circumference stress is maximal.
  • FIG. 6 shows the simulation results of the hoop stress as a function of the angle ⁇ .
  • the simulations WUR ⁇ performed for a piezoelectric actuator of a single layer thickness in the portion A2 and a two-fold or three-fold increase in film thickness under overload conditions with an E-field of 3 kV / mm and an axial prestress of 20 MPa.
  • the results show that under these conditions conditions having at a actuator device, in which the electrodes ⁇ layers in the sections A0 and A2 a uniform layer thickness, the hoop stress becomes maximum at approximately ⁇ 60 °. At this angle, a branching of the poling cracks is to be expected for isotropic fracture toughness.
  • the graph of FIG. 6 further shows that the voltage field at the crack tip changes parallel to the crack direction due to the compression of the electrode and ceramic during the sintering of the internal electrodes due to the reinforcement of the internal electrodes.
  • the course of the hoop stress for twofold and in particular for triple electrode thickness shows that, on account of the increased layer thickness in sections AI and A2, the danger of branching of poling cracks is markedly reduced.
  • FIGS. 7A and 7B show a method of manufacturing the conductive layers 10, 20 on the piezoelectric layer 30 of a piezoelectric actuator device. For the sake of simplicity, only one of the plurality of piezoelectric layers 30 is shown, which is coated with an electrode layer 10 or 20, respectively.
  • FIG. 7A the coating of the piezoelectric layer 30 with the conductive layer 10, 20 takes place by printing the ceramic film 30 with a conductive material of the electrode layer, in particular by means of a screen printing method , using a template S1.
  • FIG. 7B shows the application of additional material for the electrode layers 10, 20 in sections AI and A2, respectively. The application of the additional material takes place in a subsequent printing process using a further stencil S2. The so coated Piezoelectric layers 30 are then stacked and sintered to stacking assembly 100.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Ein piezoelektrisches Aktorbauelement umfasst eine Vielzahl von leitfähigen Schichten (10, 20) und eine Vielzahl von übereinander in einem Stapel (100) angeordneten piezoelektrischen Schichten (30), wobei die Vielzahl der leitfähigen Schichten (10, 20) zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordnet sind. Mindestens eine der Vielzahl der leitfähigen Schichten (10, 20) weist in einem Abschnitt (A0) eine erste Schichtdicke und in einem weiteren Abschnitt (A1, A2 ) eine zweite Schichtdicke auf, wobei die zweite Schichtdicke größer als die erste Schichtdicke ist.

Description

Beschreibung
Piezoelektrisches Aktorbauelement und Verfahren zur Herstel¬ lung eines piezoelektrischen Aktorbauelements
Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Aktorbauelement mit piezoelektrischen Schichten, bei dem eine Zerstörung durch Polungsrisse weitgehend verhindert werden kann. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktorbauelements mit piezo¬ elektrischen Schichten, wobei eine Zerstörung des Bauelements durch Ausbildung von Polungsrissen weitgehend vermieden werden kann.
Ein piezoelektrisches Aktuatorbauelement umfasst einen Stapel von übereinander angeordneten piezoelektrischen Schichten, die beispielsweise keramische Schichten sein können. Zwischen den keramischen Schichten sind leitfähige Schichten als E- lektrodenschichten zum Anlegen einer Spannung an die Stapelanordnung angeordnet. Erste der Elektrodenschichten erstrecken sich ausgehend von einer ersten Oberfläche in den
Schichtstapel hinein und enden in einem Abstand vor einer zweiten Oberfläche in den Stapel. Die zweite Oberfläche des Schichtstapels kann eine zu der ersten Oberfläche gegenüber¬ liegende Oberfläche sein. Zweite der Elektrodenschichten erstrecken sich ausgehend von der zweiten Oberfläche in den Schichtstapel und enden in einem Abstand vor der ersten Oberfläche .
Beim Anlegen einer Spannung an die ersten und zweiten Elektrodenschichten tritt in einem aktiven Bereich der piezoelektrischen Schichten, in dem sowohl die ersten als auch die zweiten Elektrodenschichten angeordnet sind, ein piezoelekt- rischer Effekt auf, der zu einer Auslenkung des Aktuatorbau- teils führt. In Isolationszonen nahe der ersten und zweiten Oberfläche des Stapels, in denen jeweils nur die ersten E- lektrodenschichten oder nur die zweiten Elektrodenschichten angeordnet sind, tritt beim Anlegen einer Spannung an die ersten und zweiten Elektrodenschichten keine Längenänderung der piezoelektrischen Schichten auf.
Nach der Polung der piezoelektrischen Schichten und auch im späteren Betrieb können sich im piezoelektrischen Material der Isolationszone Risse, sogenannte Polungsrisse, ausbilden. Diese Polungsrisse entstehen durch mechanische Spannungen in der Isolationszone. Die Polungsrisse führen zu einer Redukti¬ on der mechanischen Spannungsfelder in der Isolationszone. Je nach Design des Piezoaktuators bilden sich die Polungsrisse an der Grenzfläche zwischen Elektrodenschicht und benachbar¬ ter keramischer Schicht, innerhalb der keramischen Schichten, oder aber in eigens dafür vorgesehenen Sollbruch-Lagen aus. In der Isolationszone verlaufen die Risse im Allgemeinen parallel zur Elektrodenebene. Bei zu hohen Spannungen an den Elektrodenschichten kann es in Abhängigkeit von der elektro- mechanischen Last zu einem Wachstum der Polungsrisse kommen. Durch die Charakteristik des mechanischen Spannungsfeldes kann insbesondere am Übergang von Isolationszone und aktivem Bereich des Aktuators ein Abzweigen der Risse auftreten. Dadurch können innerhalb des Stapels leitfähige Pfade entste¬ hen, infolgedessen es zu einem Bauteilversagen kommen kann. Es ist wünschenswert, ein piezoelektrisches Aktorbauelement anzugeben, bei dem ein Abzweigen der Polungsrisse in das piezoelektrische Material weitestgehend verhindert werden kann. Des Weiteren soll ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktuatorbauteils angegeben werden, bei dem ein Abzweigen von Polungsrissen in das piezoelektrische Material weitestgehend verhindert wird.
Ein derartiges piezoelektrisches Aktorbauelement und ein Ver¬ fahren zur Herstellung eines solchen Aktorbauelements sind den Patentansprüchen zu entnehmen.
Eine Aus führungs form eines piezoelektrischen Aktorbauelements umfasst eine Vielzahl von leitfähigen Schichten und eine Vielzahl von übereinander in einem Stapel angeordneten piezoelektrischen Schichten. Die Vielzahl der leitfähigen Schichten sind zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordnet. Mindestens eine der Vielzahl der leitfähigen Schichten weist in einem Abschnitt eine erste Schichtdicke und in einem wei¬ teren Abschnitt eine zweite Schichtdicke auf, wobei die zwei¬ te Schichtdicke größer als die erste Schichtdicke ist.
Durch das spezielle Design der Innenelektrodenschichten mit unterschiedlicher Schichtstärke kann durch Ausbildung eines zusätzlichen Spannungsfeldes die Ausbildung abzweigender Risse im Übergangsbereich zwischen Isolationszone und dem aktiven Bereich des Aktuators weitgehend unterdrückt beziehungs¬ weise verhindert werden. Das Elektrodendesign zeichnet sich dadurch aus, dass die Innenelektrodenschichten im Übergangsbereich zwischen Isolationszone und aktivem Bereich deutlich dicker als im aktiven Bereich ausgeführt sind.
Bei der Herstellung von Multilagen-Piezoaktuatoren führt die Abkühlung nach dem Sintern aufgrund des deutlich kleineren Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten der piezoelektrischen beziehungsweise keramischen Schichten gegenüber den metallischen Schichten der Elektroden dazu, dass sich in dem Stapel aus keramischen Material und dazwischen angeordneten Elektrodenschichten Spannungen einstellen. Durch diese Spannungen werden die Elektroden lateral, das heißt normal zur Aktorachse, unter Zug und die benachbarte Keramik unter Druck beansprucht. Da die Höhe dieses Drucks von der Dicke der benach¬ barten Elektrodenschichten abhängt, führt die oben genannte Aus führungs form des piezoelektrischen Aktorbauelements dazu, dass im Übergangsbereich Isolationszone/aktiver Bereich die herstellungsbedingten lateralen Druckspannungen in der Keramik größer als in den übrigen Bereichen sind. Dadurch werden im Betrieb auftretende Zugkomponenten verringert. Somit kann die Neigung zum Abzweigen der Polungsrisse deutlich reduziert beziehungsweise gänzlich verhindert werden.
Eine Aus führungs form eines Verfahrens zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktorbauelements umfasst das Bereitstellen einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten, das Beschichten jeder der Vielzahl der piezoelektrischen Schichten mit einer leitfähigen Schicht durch ein Bedruckungsverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, unter Verwendung einer ersten Schablone. Zusätzliches Material der leitfähigen
Schicht wird auf mindestens eine der leitfähigen Schichten in einem nachfolgenden Bedruckungsverfahren unter Verwendung einer zweiten Schablone derart aufgebracht, dass die mindestens eine der leitfähigen Schichten in einem Abschnitt eine erste Schichtdicke und in einem weiteren Abschnitt eine zweite Schichtdicke aufweist, wobei die zweite Schichtdicke größer als die erste Schichtdicke ist. Die beschichteten piezoelekt¬ rischen Schichten werden zu einem Stapel übereinander gestapelt und verpresst. Aus dem Stapel können einzelne Aktorbau¬ teile vereinzelt werden, die anschließend zu einem dichten Körper gesintert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zeigen, näher erläutert . Es zeigen:
Figur 1 eine Aus führungs form eines piezoelektrischen Aktuatorbauelements,
Figur 2 einen Ausschnitt aus einer Aus führungs form eines
Aktuatorbauelements mit abzweigenden Polungsrissen,
Figur 3A eine Aus führungs form eines piezoelektrischen Aktuatorbauelements zur Vermeidung der Abzweigung von Polungsrissen,
Figur 3B eine vergrößerte Darstellung einer Aus führungs form eines Bereichs von Elektrodenschichten mit erhöhter Schichtdicke,
Figur 4A eine weitere Aus führungs form eines piezoelektrischen Aktuatorbauelements zur Vermeidung der Ab¬ zweigung von Polungsrissen,
Figur 4B eine vergrößerte Darstellung einer Aus führungs form eines Bereichs von Elektrodenschichten mit erhöhter Schichtdicke,
Figur 5 eine grafische Veranschaulichung zur Definition ei- ner Umfangsspannung an einer Rissspitze,
Figur 6 ein Diagramm einer Umfangsspannung als Funktion der
Riss fortschrittsrichtung,
Figur 7A eine Aus führungs form eines Verfahrens zur Herstel¬ lung einer Elektrodenschicht auf einer piezoelekt¬ rischen Schicht, Figur 7B eine Aus führungs form eines Verfahrens zum Aufbringen von zusätzlichem Material auf einer leitfähigen Schicht zur Ausbildung eines Bereichs der leitfähigen Schicht mit einer höheren Schichtdicke.
Figur 1 zeigt eine Aus führungs form eines piezoelektrischen Aktuatorbauelements , bei dem piezoelektrische Schichten 30 in einem Stapel 100 übereinander angeordnet sind. Zwischen den piezoelektrischen Schichten 30 sind leitfähige Schichten 10, 20 angeordnet, die jeweils eine Innenelektrodenschicht im In¬ neren des Stapels 100 bilden. Elektrodenschichten 10 erstrecken sich von einer Oberfläche 0100a in den piezoelektrischen Schichtstapel und enden in einem Abstand vor einer gegenüberliegenden Oberfläche 0100b. Elektrodenschichten 20 verlaufen ausgehend von der Oberfläche 0100b in das Innere des Stapels 100 und enden in einem Abstand vor der Oberfläche 0100a. Die Elektrodenschichten 10 sind über eine Außenmetallisierung 41 zum Anlegen einer Spannung miteinander verbunden. Die Elektrodenschichten 20 sind über eine Außenmetallisierung 42 zum Anlegen einer Spannung miteinander verbunden.
Die Elektrodenschichten 10 und 20 sind in Längsrichtung des Aktors abwechselnd in dem Schichtstapel 100 angeordnet. Die¬ jenigen Bereiche des Stapels 100, an denen sich die Elektro- denschichten 10 und 20 überlappen, stellen den aktiven Bereich B0 des Aktuators dar. Die Randbereiche zwischen den Au¬ ßenmetallisierungen 41, 42 und dem Beginn des aktiven Bereichs, in denen somit jeweils nur eine der Elektrodenschichten 10 oder 20 angeordnet ist, bilden die Isolationszone Bl . Beim Anlegen einer Spannung an die Außenmetallisierungen 41 und 42 tritt lediglich im aktiven Bereich eine Auslenkung des Aktuatorbauelements auf. Im Bereich der Isolationszone, in der nur ein Potential anliegt, tritt beim Anlegen einer äuße¬ ren Spannung keine Auslenkung des Aktuatorbauelements auf. Bei der Polung und auch im weiteren Betrieb des Piezoaktua- tors können sich an der Grenzfläche zwischen Elektrodenschicht und piezoelektrischer beziehungsweise keramischer Schicht Risse, die sogenannten Polungsrisse, ausbilden. Wie in Figur 1 gezeigt ist, verlaufen die Risse in der Isolati¬ onszone weitgehend parallel zur Elektrodenebene. Insbesondere am Übergang zwischen Isolationszone Bl und dem aktiven Bereich BO weist das mechanische Spannungsfeld der übereinander gestapelten Schichten jedoch wesentliche laterale Spannungs- komponenten, das heißt Spannungskomponenten die normal zur
Aktorachse verlaufen, auf. Bei weiterem Rissfortschritt kön¬ nen diese Spannungen potentiell zu einem Abzweigen der Risse führen . Figur 2 zeigt einen Ausschnitt des piezoelektrischen Aktorbauelements der Figur 1 mit den Elektrodenschichten 10 und 20, die sich von verschiedenen Seiten des Stapels 100 in das Material der Keramik 30 erstrecken. Der Verlauf von Rissen R, die bei der Polung oder im späteren Betrieb des Bauteils ent- standen sein können, ist im Material der piezoelektrischen Schichten 30 strichliert eingezeichnet. Zunächst verlaufen die Risse ausgehend von den Oberflächen 0100a beziehungsweise 0100b noch weitgehend parallel zu den Elektrodenebenen, zwei¬ gen dann jedoch in das keramische Material 30 ab. Die Risse können die keramischen Schichten zwischen zwei Elektrodenebenen durchdringen und somit zur Bildung leitfähiger Pfade führen, die ein Bauelementversagen zur Folge haben können.
Ob in dem Übergangsbereich zwischen Isolationszone Bl und ak- tivem Bereich B0 ein Abzweigen der Risse auftritt, hängt zum einen von den einzelnen Hauptkomponenten des Spannungsfeldes und damit von der elektromechanischen Belastung ab. Insbesondere fördern laterale, das heißt normal zur Aktorachse ver¬ laufende Anteile des Spannungstensors das Abzweigen der Ris- se. Zum anderen hängt das Abzweigen der Risse von der Inhomo¬ genität der Festigkeit, insbesondere der Auszeichnung einer Ebene geringer Festigkeit parallel zu den Innenelektroden, ab. Bei Aktoren, bei denen sich die Risse zwischen einer Elektrodenschicht und einer piezoelektrischen Schicht ausbil¬ den, ist der Unterschied in der Festigkeit dieser Anbindung im Vergleich zur Festigkeit der piezoelektrischen Schicht sehr gering. Dadurch treten bei diesen Aktoren häufig bereits bei geringen Überspannungen abzweigende Risse auf.
Die Figuren 3A und 4A zeigen jeweils eine Aus führungs form eines piezoelektrischen Aktorbauelements 1, 2 zur Vermeidung der Abzweigung von Polungsrissen in das Innere der piezoelektrischen Schichten 30. Die Aktorbauelemente 1 und 2 wei- sen eine Vielzahl von leitfähigen Schichten 10, 20 und eine Vielzahl von übereinander in einem Stapel 100 angeordneten piezoelektrischen Schichten 30 auf. Die Vielzahl der leitfähigen Schichten 10, 20 ist zwischen den piezoelektrischen Schichten 30 angeordnet. Mindestens eine der Vielzahl der leitfähigen Schichten 10, 20 weist in einem Abschnitt A0 der mindestens einen leitfähigen Schicht eine erste Schichtdicke und in einem weiteren Abschnitt, AI, A2 eine zweite Schicht¬ dicke auf, wobei die zweite Schichtdicke größer als die erste Schichtdicke ist.
Bei den in den Figuren 3 und 4 gezeigten Aus führungs formen der piezoelektrischen Aktorbauelemente verlaufen die leitfähigen Schichten 10 von einer Oberfläche OlOOa des Stapels 100 in den Stapel der piezoelektrischen Schichten und enden in einem Abstand d entfernt von einer Oberfläche 0100b des
Schichtstapels. Leitfähige Schichten 20 erstrecken sich aus¬ gehend von der Oberfläche 0100b des Schichtstapels in den Stapel 100 hinein und enden in dem Abstand d vor der Oberflä¬ che OlOOa. Die ersten und zweiten leitfähigen Schichten bil- den Elektrodenschichten, an die ein Spannungspotential anlegbar ist. Die Elektrodenschichten 10 können beispielsweise durch eine auf der Oberfläche 0100a angebrachte Außenmetalli¬ sierung 41 miteinander verbunden sein. Ebenso können die E- lektrodenschichten 20 durch eine auf der Oberfläche 0100b aufgebrachte Außenmetallisierung 42 untereinander elektrisch verbunden sein.
Diejenigen Bereiche innerhalb des Schichtstapels 100 der Fi- guren 3A und 4B, an denen sich die Elektrodenschichten 10 und 20 überlappen, bilden den aktiven Bereich des Aktuators, der beim Anlegen einer Spannung an die Elektrodenschichten 10 und 20 eine Längenänderung erfährt. Der Randbereiche zwischen der Oberfläche 0100a und dem aktiven Bereich B0 und der Randbe- reiche zwischen der Oberfläche 0100b und dem aktiven Bereich B0 stellen die Isolationszonen Bl dar. Im Bereich der Isolationszonen Bl tritt beim Anlegen einer äußeren Spannung an das Aktuatorbauelement keine Auslenkung auf. Figur 3B zeigt den Abschnitt AI einer der leitfähigen Schichten 10, der im Vergleich zu dem Abschnitt A0 der leitfähigen Schicht 10 die erhöhte Schichtdicke aufweist, in einer ver¬ größerten Darstellung. Der Abschnitt AI der leitfähigen
Schicht 10 weist einen Teilabschnitt TAI auf, der zwischen einer Position PlOa und einer Position PlOb der leitfähigen Schicht 10 liegt. Die Position PlOa liegt in dem Abstand d von der Oberfläche 0100a entfernt. Die Position PlOb liegt zwischen der Position PlOa und der Oberfläche 0100a. Der Abschnitt AI der leitfähigen Schicht 10 weist einen Teilabschnitt TA2 auf, der zwischen der Position PlOa und einer Position PlOc der leitfähigen Schicht 10 liegt. Die Position PlOc liegt zwischen der Position PlOa und der Oberfläche 0100b des Schichtstapels. Der Abschnitt AI der leitfähigen Schicht weist des Weiteren einen Teilabschnitt TA3 auf. Der Teilabschnitt TA3 liegt zwischen der Position PlOb und der Oberfläche 0100a des Schichtstapels. Figur 3B zeigt des Weiteren den Abschnitt AI einer der leitfähigen Schichten 20, die in dem Schichtstapel benachbart zu der leitfähigen Schicht 10 angeordnet ist, in einer vergrö¬ ßerten Darstellung. In dem Abschnitt AI weist die leitfähige Schicht 20 im Vergleich zu ihrem übrigen Abschnitt A0 eine erhöhte Schichtdicke auf. Der Abschnitt AI der leitfähigen
Schicht 20 umfasst einen Teilabschnitt TAI, der zwischen ei¬ ner Position P20a und einer Position P20b der leitfähigen Schicht 20 liegt. Die Position P20a liegt von der Oberfläche 0100b des Schichtstapels in dem Abstand d entfernt. Die Posi- tion P20b liegt zwischen der Position P20a und der Oberfläche 0100b des Schichtstapels.
Der Abschnitt AI der leitfähigen Schicht 20 weist einen Teil¬ abschnitt TA2 und einen Teilabschnitt TA3 auf. Der Teilab- schnitt TA2 liegt zwischen der Position P20a und einer Position P20c der leitfähigen Schicht 20. Die Position P20c liegt zwischen der Position P20a und der Oberfläche 0100a. Der Teilabschnitt TA3 liegt zwischen der Position P20b und der Oberfläche 0100b des Schichtstapels.
Um ein Abzweigen der Polungsrisse in dem gesamten Schichtstapel zu vermeiden, weisen sämtliche der leitfähigen Schichten 10 und 20 in dem Schichtstapel 10 in dem Abschnitt AI gegen¬ über dem Abschnitt A0 eine erhöhte Schichtdicke auf. Die er- höhte Schichtdicke kann das Zwei- bis Vierfache der Schicht¬ dicke des Abschnitts A0 betragen. Die Elektrodenschichten 10 und 20 können beispielsweise eine Schichtstärke zwischen 1 μπι und 3 μπι aufweisen. In dem aufgedickten Bereich weisen die Elektrodenschichten eine Schichtdicke zwischen 2 μπι und 12 μπι auf .
Das Material der leitfähigen Schichten 10 und 20 kann im Ab- schnitt AI dasselbe Material wie im Abschnitt A0 sein. Für den Abschnitt AI können die leitfähigen Schichten 10 und 20 aber auch im Vergleich zum Abschnitt A0 eine andere Material¬ zusammensetzung haben. Es können auch die gleichen Materialien mit unterschiedlichem Mischungsverhältnis für den Ab- schnitt AI und den Abschnitt A0 verwendet werden.
Figur 4A und 4B zeigen eine weitere Aus führungs form eines piezoelektrischen Aktorbauelements 2 zur Vermeidung von abzweigenden Polungsrissen im Übergangsbereich zwischen aktivem Bereich B0 und inaktivem Bereich Bl . Im Unterschied zu den in den Figuren 3A und 3B gezeigten Aus führungs formen erstreckt sich ein Abschnitt A2 des verdickten Innenelektrodenbereichs lediglich teilweise in der Isolationszone Bl und im aktiven Bereich B0. Der Abschnitt A2 der erhöhten Schichtdicke reicht insbesondere in der Isolationszone Bl nicht bis an die Ober¬ flächen 0100a und 0100b des Schichtstapels.
Figur 4B zeigt die leitfähigen Schichten 10 und 20 mit den Abschnitten A2 der erhöhten Schichtdicke in einer vergrößer- ten Darstellung. Im Unterschied zu der in den Figuren 3A und 3B gezeigten Aus führungs form weisen die leitfähigen Schichten 10 und 20 in den Abschnitten A2 lediglich den Teilabschnitt TAI und den Teilabschnitt TA2 auf. Der Teilabschnitt TAI des Abschnitts A2 der leitfähigen
Schicht 10 ist zwischen der Position PlOa und der Position PlOb der leitfähigen Schicht 10 angeordnet, wobei die Positi¬ on PlOa in dem Abstand d von der Oberfläche 0100a entfernt liegt und die Position PlOb zwischen der Position PlOa und der Oberfläche 0100a liegt. Der Teilabschnitt TA2 der leitfä¬ higen Schicht 10 liegt zwischen der Position PlOa und einer Position PlOc der leitfähigen Schicht 10, wobei die Position PlOc zwischen der Position PlOa und der Oberfläche 0100b des Schichtstapels liegt.
Der Teilabschnitt TAI des Abschnitts A2 der leitfähigen
Schicht 20 ist zwischen einer Position P20a und einer Position P20b der leitfähigen Schicht 10 angeordnet, wobei die Po- sition P20a in dem Abstand d von der Oberfläche 0100b ent¬ fernt liegt und die Position P20b zwischen der Position PlOa und der Oberfläche 0100b liegt. Der Teilabschnitt TA2 der leitfähigen Schicht 20 liegt zwischen der Position P20a und einer Position P20c der leitfähigen Schicht 20, wobei die Po- sition P20c zwischen der Position P20a und der Oberfläche
0100a des Schichtstapels liegt. Bei den in den Figuren 4A und 4B gezeigten Aus führungs formen liegen die Positionen PlOb, P20b und die Position PlOc, P20c um weniger als den Abstand d der Isolationszone von der Position PlOa, P20a entfernt.
Bei der in den Figuren 4A und 4B gezeigten Aus führungs form weisen sämtliche der leitfähigen Schichten 10 und 20 in ihren jeweiligen Abschnitten A2 im Vergleich zu ihren jeweiligen Abschnitten A0 die erhöhte Schichtdicke auf. Die erhöhte Schichtdicke kann das Zwei- bis Vierfache der Schichtdicke in dem Abschnitt A0 betragen. Die Elektrodenschichten 10 und 20 können beispielsweise eine Schichtstärke zwischen 1 μπι und 3 μπι aufweisen. In dem aufgedickten Bereich weisen die Elektrodenschichten eine Schichtdicke zwischen 2 μπι und 12 μπι auf.
Im Abschnitt A2 können die leitfähigen Schichten 10 und 20 das gleiche Material wie im Abschnitt A0 aufweisen. Im Ab¬ schnitt A2 kann auch ein anderes Material als im Abschnitt A0, insbesondere ein Material mit einer anderen Zusammenset- zung beziehungsweise einem anderen Mischungsverhältnis, ver¬ wendet werden.
Mittels einer finite Elementsimulation lassen sich Spannungsfelder an der Rissspitze von Polungsrissen simulieren. Auf Basis der berechneten Spannungsfelder kann das Risiko zur Rissabzweigung abgeschätzt werden. Berechnet wurden Spannungsfelder für herkömmliche Vielschicht-Piezoaktoren, bei denen die Elektrodenschichten eine einheitliche Dicke aufwei¬ sen, sowie für Aktoren mit einer Verstärkung der Elektrodenschichten im Abschnitt A2. Für die Simulation wurde in den Abschnitten A2 die zweifache und dreifache Elektrodendicke angenommen .
In Figur 5 ist das verwendete Simulationsmodell mit der akti¬ ven Zone B0, der Isolationszone Bl und einem Polungsriss R dargestellt. Aufgrund von Bauteilsymmetrien können die Untersuchungen anhand des abgebildeten Ausschnitts des Vielschich- taktors erfolgen.
Die Komponente des Spannungste: .sors tangential zu einem
Kreisbogen mit Radius r um die Rissspitze beschreibt die so- genannte Umfangsspannung Scp in Richtung des Vektors e_cp. Die Rissfortpflanzungsrichtung ist im linear elastischen Fall und bei homogener Risszähigkeit de Materials durch enen Winkel φ bestimmt, für den die Umfang Spannung maximal ist.
In Figur 6 sind die Simulationsergebnisse der Umfangsspannung als Funktion des Winkels φ dargestellt. Die Simulationen wur¬ den für einen Piezoaktor einfacher Schichtdicke im Abschnitt A2 und mit einer zweifach beziehungsweise dreifach erhöhten Schichtdicke unter Überlastbedingungen mit einem E-Feld von 3 kV/mm und einer axial mechanischen Vorspannung von 20 MPa durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass unter diesen Bedin- gungen bei einem Aktorbauelement, bei dem die Elektroden¬ schichten in den Abschnitten A0 und A2 eine einheitliche Schichtdicke aufweisen, die Umfangsspannung bei cirka ±60° maximal wird. Bei diesem Winkeln ist bei isotroper Risszähig- keit eine Abzweigung der Polungsrisse zu erwarten.
Das Diagramm der Figur 6 zeigt weiter, dass sich durch die Verstärkung der Innenelektroden das Spannungsfeld an der Rissspitze durch die beim Kosintern von Elektrode und Keramik eingebrachten Druckspannungen parallel zur Rissrichtung verändert. Der Verlauf der Umfangsspannung für zweifache und insbesondere für dreifache Elektrodendicke zeigt, dass auf¬ grund der erhöhten Schichtdicke in dem Abschnitten AI beziehungsweise A2 die Gefahr des Abzweigens von Polungsrissen deutlich reduziert wird.
Die Figuren 7A und 7B zeigen ein Verfahren zur Herstellung der leitfähigen Schichten 10, 20 auf der piezoelektrischen Schicht 30 eines piezoelektrischen Aktorbauelements. Der Ein- fachheit halber ist lediglich eine der Vielzahl der piezoelektrischen Schichten 30 gezeigt, die mit einer Elektrodenschicht 10 beziehungsweise 20 beschichtet wird.
In Figur 7A erfolgt die Beschichtung der piezoelektrischen Schicht 30 mit der leitfähigen Schicht 10, 20 durch ein Bedrucken der Keramikfolie 30 mit einem leitfähigen Material der Elektrodenschicht, insbesondere durch ein Siebdruckver¬ fahren, unter Verwendung einer Schablone Sl. Figur 7B zeigt das Aufbringen von zusätzlichem Material für die Elektrodenschichten 10, 20 in den Abschnitten AI beziehungsweise A2. Das Aufbringen des zusätzlichen Materials erfolgt in einem nachfolgenden Bedruckungsverfahren unter Verwendung einer weiteren Schablone S2. Die derart beschichteten piezoelektrischen Schichten 30 werden anschließend zu der Stapelanordnung 100 übereinander gestapelt und gesintert.
Bezugs zeichenliste
10, 20 Leitfähige Schichten (Elektrodenschichten) 30 Piezoelektrische Schichten
41, 42 Außenmetallisierungen
B0 Aktiver Bereich
Bl Isolationszone
A0 Abschnitt mit einfacher Schichtdicke
AI, A2 Abschnitt mit erhöhter Schichtdicke d Breite der Isolationszone

Claims

Patentansprüche
Piezoelektrisches Aktorbauelement, umfassend:
- eine Vielzahl von leitfähigen Schichten (10, 20),
- eine Vielzahl von übereinander in einem Stapel (100) angeordneten piezoelektrischen Schichten (30),
- wobei die Vielzahl der leitfähigen Schichten (10, 20) zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordnet sind,
- wobei mindestens eine der Vielzahl der leitfähigen Schichten (10, 20) in einem Abschnitt (A0) eine erste Schichtdicke aufweist und in einem weiteren Abschnitt (AI, A2 ) eine zweite Schichtdicke aufweist, wobei die zweite Schichtdicke größer als die erste Schichtdicke ist .
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach Anspruch 1, wobei die zweite Schichtdicke das Zwei- bis Vierfache der ersten Schichtdicke beträgt.
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprü¬ che 1 oder 2,
wobei die erste Schichtdicke zwischen 1 μπι bis 3 μπι und die zweite Schichtdicke zwischen 2 μπι und 12 μπι beträgt.
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 3,
wobei das Material der mindestens einen der Vielzahl der leitfähigen Schichten (10, 20) in dem weiteren Abschnitt (AI, A2 ) dieselbe Zusammensetzung wie das Material in dem Abschnitt (A0) aufweist.
5. Piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 3, wobei sich das Material der mindestens einen der Viel¬ zahl der leitfähigen Schichten (10, 20) in dem weiteren Abschnitt (AI, A2 ) von dem Material der mindestens einen der Vielzahl der leitfähigen Schichten (10, 20) in dem Abschnitt (A0) unterscheidet.
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprü¬ che 1 bis 5,
- wobei die Vielzahl der leitfähigen Schichten (10, 20) erste leitfähige Schichten (10), an die ein erstes Span¬ nungspotential angelegbar ist, und zweite leitfähige Schichten (20), an die ein zweites von dem ersten Spannungspotential verschiedenes Spannungspotential anlegbar ist, umfasst,
- wobei die ersten und zweiten leitfähigen Schichten (10, 20) derart in dem Stapel (100) angeordnet sind, dass zwischen zwei der ersten leitfähigen Schichten (10) eine der zweiten leitfähigen Schichten (20) und zwischen zwei der zweiten leitfähigen Schichten (20) eine der ersten leitfähigen Schichten (10) angeordnet ist.
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach Anspruch 6,
- wobei sich die ersten leitfähigen Schichten (10) jeweils von einer ersten Oberfläche (0100a) des Stapels (100) in den Stapel erstrecken und in dem Stapel in einem Abstand (d) von einer zweiten von der ersten Oberfläche verschiedenen Oberfläche (0100b) des Stapels ent¬ fernt enden,
- wobei sich die zweiten leitfähigen Schichten (20) jeweils von der zweiten Oberfläche (0100b) des Stapels in den Stapel (100) erstrecken und in dem Stapel in dem Abstand (d) von der ersten Oberfläche (0100a) entfernt en¬ den . Piezoelektrisches Aktorbauelement nach Anspruch 7,
- wobei mindestens eine der ersten leitfähigen Schichten (10) den Abschnitt (A0) mit der ersten Schichtdicke und den weiteren Abschnitt (AI, A2 ) mit der zweiten Schichtdicke aufweist,
- wobei der weitere Abschnitt (AI, A2 ) der mindestens einen der ersten leitfähigen Schichten (10) einen ersten Teilabschnitt (TAI) aufweist,
- wobei der erste Teilabschnitt (TAI) des weiteren Ab¬ schnitts (AI, A2 ) der mindestens einen der ersten leitfähigen Schichten (10) zwischen einer ersten Position (PlOa) und einer zweiten Position (PlOb) der mindestens einen der ersten leitfähigen Schichten (10) liegt,
- wobei die erste Position (PlOa) in dem Abstand (d) von der ersten Oberfläche (0100a) des Stapels entfernt liegt,
- wobei die zweite Position (PlOb) zwischen der ersten Position (PlOa) und der ersten Oberfläche (0100a) liegt.
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach Anspruch 8,
- wobei der weitere Abschnitt (AI, A2 ) der mindestens einen der ersten leitfähigen Schichten (10) einen zweiten Teilabschnitt (TA2) aufweist,
- wobei der zweite Teilabschnitt (TA2) des weiteren Ab¬ schnitts (AI) zwischen der ersten Position (PlOa) und einer dritten Position (PlOc) der mindestens einen der ersten leitfähigen Schichten (10) liegt,
- wobei die dritte Position (PlOc) zwischen der ersten Position und der zweiten Oberfläche (0100b) des Stapels liegt .
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprü che 8 oder 9, - wobei der weitere Abschnitt (AI) der mindestens einen der ersten leitfähigen Schichten (10) einen dritten Teilabschnitt (TA3) aufweist,
- wobei der dritte Teilabschnitt (TA3) des weiteren Ab¬ schnitts (AI) zwischen der zweiten Position (PlOb) und der ersten Oberfläche (0100a) des Stapels liegt.
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprü¬ che 7 bis 10,
- wobei mindestens eine der zweiten leitfähigen Schichten (20) den Abschnitt (A0) mit der ersten Schichtdicke und den weiteren Abschnitt (AI, A2 ) mit der zweiten Schichtdicke aufweist,
- wobei der weitere Abschnitt (AI, A2 ) der mindestens einen der zweiten leitfähigen Schichten (20) einen ersten Teilabschnitt (TAI) aufweist,
- wobei der erste Teilabschnitt (TAI) des weiteren Ab¬ schnitts (AI, A2 ) der mindestens einen der zweiten leitfähigen Schichten (20) zwischen einer ersten Position (P20a) und einer zweiten Position (P20b) der mindestens einen der zweiten leitfähigen Schichten (20) liegt,
- wobei die erste Position (P20a) in dem Abstand (d) von der zweiten Oberfläche (0100b) entfernt liegt,
- wobei die zweite Position (P20b) zwischen der ersten Position (P20a) und der zweiten Oberfläche (0100b) des Stapels liegt.
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach Anspruch 11,
- wobei der weitere Abschnitt (AI, A2 ) der mindestens einen der zweiten leitfähigen Schichten (20) einen zweiten Teilabschnitt (TA2) aufweist,
- wobei der zweite Teilabschnitt (TA2) der mindestens einen der zweiten leitfähigen Schichten (20) zwischen der ersten Position (P20a) und einer dritten Position (P20c) der mindestens einen der zweiten leitfähigen Schichten (20) liegt,
- wobei die dritte Position (P20c) zwischen der ersten Position (P20a) und der ersten Oberfläche (0100a) liegt
Piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprü¬ che 11 oder 12,
- wobei der weitere Abschnitt (AI) der mindestens einen der zweiten leitfähigen Schicht (20) einen dritten Teil abschnitt (TA3) aufweist,
- wobei der dritte Teilabschnitt (TA3) zwischen der zweiten Position (P20b) und der zweiten Oberfläche
(0100b) des Stapels liegt. 14. Piezoelektrisches Aktorbauelement nach einem der Ansprü¬ che 8 bis 13,
wobei die zweite Position (PlOb, P20b) und die dritte Position (PlOc, P20c) um weniger als den Abstand (d) von der ersten Position (PlOa, PlOb) entfernt sind.
15. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Aktorbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfas¬ send :
- Bereitstellen einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten (30) ,
- Beschichten jeder der Vielzahl der piezoelektrischen Schichten (30) mit einer leitfähigen Schicht (10, 20) durch ein Bedruckungsverfahren, insbesondere ein Siebdruckverfahren, unter Verwendung einer ersten Schablone (Sl),
- Aufbringen von zusätzlichem Material der leitfähigen Schicht (10, 20) auf mindestens eine der leitfähigen Schichten in einem nachfolgenden Bedruckungsverfahren unter Verwendung einer zweiten Schablone (S2) derart, dass die mindestens eine der leitfähigen Schichten (10, 20) in einem Abschnitt (A0) eine erste Schichtdicke und in einem weiteren Abschnitt (AI, A2 ) eine zweite
Schichtdicke aufweist, wobei die zweite Schichtdicke größer als die erste Schichtdicke ist,
- Stapeln der beschichteten piezoelektrischen Schichten (30) zu einem Stapel (100) .
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