DE10149840A1 - Piezoceramic bending transducer and use of the piezoceramic bending transducer - Google Patents

Abstract

The invention relates to a piezoceramic bending transducer (1) comprising a support body (3) and a stack (4), applied to said support body, of piezoceramic layers (6) and flat electrodes (7, 8) which are arranged between said layers (6). An adaptation layer (10) is applied to the side of the support body (3) opposing the stack (4), said adaptation layer consisting of a material having essentially the same thermal expansion coefficient as the piezoceramic material. Furthermore, the stack (4) of layers (6) ends flush with the supporting body (3) on the fixing side (12). The bending transducer (1) exhibits a good actuating force and low inherent thermal deformation with favourable production costs and an especially compact structure. The inventive bending transducer is especially suitable for using in a valve e.g. in a microvalve.

Description

Die Erfindung betrifft einen piezokeramischen Biegewandler mit einem Tragkörper und mit einem darauf aufgebrachten Stapel aus Schichten aus Piezokeramik und aus zwischen den Schichten angeordneten flächigen Elektroden. Die Erfindung betrifft weiter eine Verwendung eines derartigen Biegewandlers. The invention relates to a piezoceramic bending transducer with a support body and with one attached to it Stack of layers of piezoceramic and between the Layers of flat electrodes. The invention further relates to the use of such Bender.

Ein derartiger piezokeramischer Biegewandler ist z. B. aus der DD 293 918 A5, der WO 99/17383 und der DE 100 17 760 C1 bekannt. Gemäß der WO 99/17383 werden zur Ansteuerung des piezokeramischen Biegewandlers die zwischen den Schichten aus Piezokeramik angeordneten Elektroden in Stapelrichtung betrachtet abwechselnd auf positives und negatives Potential gelegt. Dabei sind jeweils benachbarte Schichten aus Piezokeramik in entgegengesetzter Richtung polarisiert, so dass der gesamte Stapel bei Anlegen der Betriebsspannung aufgrund des piezoelektrischen Effektes der Piezokeramik entweder eine Kontraktion oder eine Expansion erfährt. Such a piezoceramic bending transducer is such. B. from the DD 293 918 A5, WO 99/17383 and DE 100 17 760 C1 known. According to WO 99/17383 to control the piezoceramic bending transducer made between layers Piezoceramic electrodes arranged in the stacking direction looks alternately at positive and negative potential placed. Adjacent layers are made of each Piezoceramic polarized in the opposite direction, so that the entire stack when applying the operating voltage due to the Piezoelectric effect of either piezoceramic Undergoes contraction or expansion.

Weitere Möglichkeiten zur Ansteuerung eines derartigen Stapels aus Schichten aus Piezokeramik sind der DE 34 34 726 C2 zu entnehmen. Other ways to control such Stacks of layers made of piezoceramic are described in DE 34 34 726 C2 refer to.

Aus der DE 34 34 726 ist weiter als Material für die Piezokeramik der Schichten Bleititanat, Bariumtitanat, Bleizirkontitanat oder Abwandlungen dieser keramischen Substanzen bekannt. Als Material für den Tragkörper ist aus der DD 293 918 A5 Federstahl und aus der WO 97/17383 ein Faserverbundwerkstoff oder Glas bekannt. Der Tragkörper aus einem Faserverbundwerkstoff oder aus Glas führt dabei zu einem guten Wirkungsgrad für die Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie. From DE 34 34 726 is further as material for the Piezoceramic of the layers of lead titanate, barium titanate, Lead zirconium titanate or modifications of these ceramic substances known. The material for the support body is from DD 293 918 A5 spring steel and from WO 97/17383 Fiber composite material or glass known. The support body from one Fiber composite or glass leads to one good efficiency for converting electrical to mechanical energy.

Ein piezoelektrischer Biegewandler mit einem Tragkörper wird in der Regel als ein sogenannter Trimorph aufgebaut. Dies bedeutet, dass der Tragkörper beidseitig jeweils mit mindestens einer piezoelektrisch aktiven Schicht aus Piezokeramik beschichtet ist. Aufgrund des symmetrischen Aufbaus ist die temperaturbedingte Eigenverbiegung eines solchen piezokeramischen Biegewandlers geringer, als wenn der Tragkörper lediglich einseitig beschichtet wäre. A piezoelectric bending transducer with a supporting body is usually constructed as a so-called trimorph. This means that the support body on both sides with at least a piezoelectrically active layer made of piezoceramic is coated. Due to the symmetrical structure, the temperature-related self-bending of such piezoceramic bending transducer less than if the supporting body would only be coated on one side.

Wird anstelle einer einzigen piezokeramischen Schicht ein Stapel aus vielen piezokeramischen Schichten eingesetzt, so wird die gleiche mechanische Energie bereits bei einer niedrigeren Betriebsspannung zur Verfügung gestellt. Dies ist darin begründet, dass sich aufgrund der geringen Dicke der einzelnen piezokeramischen Schichten in einem Stapel bei gleicher Betriebsspannung gemäß E = U/d, wobei E das elektrische Feld, U die angelegte Spannung und d die Dicke der Keramikschicht angibt, eine größere elektrische Feldstärke ergibt als bei Verwendung einer einzigen Schicht mit der Dicke des Stapels. Der Aufbau der piezoelektrisch aktiven Substanz in Form eines Stapels mit vielen einzelnen Schichten aus Piezokeramik, d. h. in Multilayer-Technik, ist vorteilhaft, wenn kleine Stellwege und große Stellkräfte für den piezokeramischen Biegewandler gefordert werden. Will be used instead of a single piezoceramic layer Stack of many piezoceramic layers used, so the same mechanical energy is already at one lower operating voltage provided. This is is due to the fact that due to the small thickness of the individual piezoceramic layers in a stack same operating voltage according to E = U / d, where E is the electric field, U the applied voltage and d the thickness of the Ceramic layer indicates a greater electrical field strength results than when using a single layer with the thickness of the Stack. The structure of the piezoelectrically active substance in Form a stack with many individual layers Piezoceramic, d. H. in multilayer technology, is advantageous if small travel ranges and large positioning forces for the Piezoceramic bending transducer are required.

Aus letztgenanntem Grund werden gerade für Anwendungen in einem Ventil piezokeramische Biegewandler in Stapel- oder Multilayer-Bauweise bevorzugt. Nachteiligerweise sind jedoch die Fertigungs- und Materialkosten für einen piezokeramischen Biegewandler in Multilayer-Bauweise relativ hoch. Die piezokeramischen Schichten müssen aufwendig als Folien gezogen werden; es sind viele einzelne Elektrodenschichten erforderlich, was die Materialkosten (AgPd) anhebt. Bei Einsatz eines piezokeramischen Biegewandlers in Multilayer-Bauweise wäre demnach ein Ventil trotz besserer Stelleigenschaften aufgrund des hohen Stückpreises gegenüber einem vergleichbaren Ventil herkömmlicher Bauweise nicht konkurrenzfähig. For the latter reason, especially for applications in a valve piezoceramic bending transducer in stack or Multilayer construction preferred. However, they are disadvantageous Manufacturing and material costs for a piezoceramic Bending converter in multilayer construction relatively high. The Piezoceramic layers have to be drawn as foils become; there are many individual electrode layers required, which increases the material costs (AgPd). When using a piezoceramic multi-layer bending transducer therefore a valve despite better positioning properties the high unit price compared to a comparable valve conventional construction not competitive.

Hinzu kommt nachteiligerweise, dass die derzeit bekannten Biegewandler in Multilayer-Bauweise hinsichtlich des Bauvolumens noch erheblichen Miniaturisierungsbedarf aufweisen, was deren Einsatzmöglichkeiten bei sehr beengten Einbauverhältnissen stark begrenzt. In addition, there is the disadvantage that the currently known Bending converter in multilayer design with regard to the Construction volume still have considerable need for miniaturization, what their uses in very cramped conditions Installation conditions severely limited.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen piezokeramischen Biegewandler in Multilayer-Bauweise anzugeben, der sich günstig herstellen lässt und hinsichtlich des benötigten Bauvolumens verbessert ist. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Verwendung für einen derartigen piezokeramischen Biegewandler anzugeben. The object of the invention is therefore a piezoceramic Bending transducer in multilayer design to specify the can be produced cheaply and in terms of the required Construction volume is improved. Another object of the invention is a use for such a piezoceramic To specify bending transducers.

Die erstgenannte Aufgabe wird für einen piezokeramischen Biegewandler der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf der dem Stapel abgewandten Seite des Tragkörpers eine Anpassschicht aus einem Material mit im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die Piezokeramik aufgebracht ist, wobei der Stapel mit dem Tragkörper auf einer Befestigungsseite bündig abschließt. The first task is for a piezoceramic Bending transducer of the type mentioned in the introduction solved that on the side facing away from the stack Carrier a matching layer made of a material with im Thermal expansion coefficient essentially the same as that Piezoceramic is applied, the stack with the Carrier body is flush on one fastening side.

Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass bei Anwendung des piezokeramischen Biegewandlers in einem Ventil lediglich zwei definierte Positionen des Biegewandlers notwendig sind. Bei der einen definierten Position des Biegewandlers muss das Ventil geschlossen und bei der anderen definierten Position des Biegewandlers offen sein. Eine weitere, dritte definierte Position des Biegewandlers ist nicht erforderlich. Je nach Ansteuerung des Biegewandlers spricht man von einem normal offenen Ventil, wenn das Ventil bei nicht angesteuertem Biegewandler offen ist, und von einem normal geschlossenen Ventil, wenn das Ventil bei nicht angesteuertem Biegewandler geschlossen ist. The invention is based on the consideration that Application of the piezoceramic bending transducer in a valve only two defined positions of the bending transducer are necessary. At the one defined position of the Bending converter, the valve must be closed and the other defined position of the bending transducer. A further, third defined position of the bending transducer is not required. Depending on the control of the bending transducer speaks one from a normally open valve when the valve is at non-controlled bending transducer is open, and by one normally closed valve when the valve is not at controlled bending transducer is closed.

Die Erfindung geht weiter von der Überlegung aus, dass die beiden zur Steuerung eines Ventils erforderlichen Positionen des piezokeramischen Biegewandlers durch seine Ruheposition bei nicht angelegter Spannung und durch eine Auslenkposition bei angelegter Spannung gegeben sind. Es ist demnach lediglich eine Auslenkung des Biegewandlers in eine Richtung erforderlich. Für einen in einem Ventil zum Einsatz kommenden Biegewandler genügt daher eine einseitige Aufbringung des Stapels aus Schichten aus Piezokeramik, im Folgenden Piezostapel genannt, auf den Tragkörper. Ein zweiter, entgegen der Polarisationsrichtung angesteuerter Piezostapel liefert nämlich zur Auslenkung nur einen geringen Beitrag, da die Feldstärke wegen Depolarisationseffekten begrenzt werden muss. Ohne die Leistungsfähigkeit des Biegewandlers für den Einsatz in Ventilen zu schmälern, kann demnach auf einen Piezostapel verzichtet werden. Dies ist eine kostengünstige Maßnahme, da die Herstellung eines aus vielen einzelnen Piezokeramikschichten mit dazwischenliegenden Elektroden bestehenden Piezostapels teuer ist. The invention is based on the consideration that the two positions required to control a valve of the piezoceramic bending transducer through its rest position when voltage is not applied and by a deflection position with voltage applied. So it is only a deflection of the bending transducer in one direction required. For one used in a valve Bending converter is therefore sufficient one-sided application of the Pieces of layers of piezoceramic, hereinafter Piezo stack called on the support body. A second, contrary to Polarization direction driven piezo stack delivers namely only a small contribution to the deflection, since the Field strength must be limited due to depolarization effects. Without the performance of the bending transducer for use Narrowing in valves can therefore be done on a piezo stack to be dispensed with. This is an inexpensive measure since making one out of many individual Piezoceramic layers with existing electrodes in between Piezo stack is expensive.

Des Weiteren geht die Erfindung nun von der Überlegung aus, dass ein piezokeramischer Biegewandler mit einem Tragkörper und einem darauf einseitig aufgebrachten Piezostapel gegenüber einem Biegewandler mit einem Tragkörper und beidseitig darauf aufgebrachten Piezostapeln aufgrund des unsymmetrischen Aufbaus eine höhere thermische Eigenverbiegung aufweist, und insofern für eine Verwendung in einem Ventil ungeeignet wäre. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass auf der dem Stapel abgewandten Seite des Tragkörpers eine Anpassschicht aus einem Material mit einem im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie dem der Piezokeramik, aufgebracht ist. Furthermore, the invention is based on the consideration that a piezoceramic bending transducer with a supporting body and a piezo stack on one side compared to a bending transducer with a supporting body and on both sides Piezo stacks applied to it due to the asymmetrical structure a higher thermal self-bending and in so far for use in a valve would be unsuitable. This problem is solved by the fact that on the a side of the support body facing away from the stack Matching layer made of a material with an essentially the same coefficient of thermal expansion, such as that of Piezoceramic, is applied.

Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung und Anordnung von Stapel und Tragkörpern wird mit der Erfindung ein völlig neuer Weg aufgezeigt, eine gegenüber bekannten Ausführungsformen eines Biegewandlers deutlich kompakteren Aufbau zu erreichen. Hierzu ist es vorgesehen, dass der Stapel mit dem Tragkörper auf einer Befestigungsseite bündig abschließt. Mit der Erfindung werden also erstmals sowohl thermomechanische Eigenschaften des Biegewandlers verbessert als auch erhebliche Bauraumvorteile durch die Miniaturisierung erzielt. With regard to the structural design and arrangement of the stack and supporting bodies is a completely with the invention showed a new way, a known way Embodiments of a bending transducer to significantly more compact structure to reach. For this purpose it is provided that the stack with the Carrier body is flush on one fastening side. With The invention is therefore both thermomechanical for the first time Properties of the bending transducer improved as well achieved considerable space advantages through miniaturization.

Vorteilhafterweise besteht die Anpassschicht aus einem Glas oder einem Aluminiumoxid. Diese beiden Materialien weisen einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf wie die üblicherweise als Piezokeramik verwendete Blei-Zirkonat- Titan-Oxidkeramik. The matching layer advantageously consists of a glass or an alumina. These two materials point a similar coefficient of thermal expansion to the lead zirconate- commonly used as piezoceramic Titanium oxide ceramic.

Eine Piezokeramik erhält ihre piezoelektrischen Eigenschaften in der Regel dadurch, dass sie in einem homogenen elektrischen Feld polarisiert wird. Mit der Polarisation ist eine Veränderung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Piezokeramik verbunden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht daher die Anpassschicht zur Kompensation der thermischen Eigenverbiegung des Biegewandlers aus einer polarisierten Piezokeramik. In diesem Fall ist der thermische Ausdehnungskoeffizient der Anpassschicht identisch mit dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Schichten aus Piezokeramik in dem auf der anderen Seite des Tragkörpers aufgebrachten Stapel. In diesem Fall besteht die Anpassschicht aus einer monolithischen polarisierten Piezokeramik, d. h. aus einer einzigen Schicht aus Piezokeramik. A piezoceramic maintains its piezoelectric properties usually by being in a homogeneous electric field is polarized. With polarization is one Change in the coefficient of thermal expansion of the Piezoceramic connected. In another advantageous Embodiment of the invention therefore consists of the adaptation layer Compensation of the thermal bending of the Bending transducer made of a polarized piezoceramic. In this case the coefficient of thermal expansion of the matching layer identical to the coefficient of thermal expansion of the individual layers of piezoceramic in the one on the other Stacked side of the support body. In this case the matching layer consists of a monolithic polarized piezoceramic, d. H. from a single layer Piezoceramic.

Als Material für den Tragkörper kann beispielsweise Glas, Metall oder ein Faserverbundwerkstoff verwendet werden. Hinsichtlich einer einfachen Verarbeitbarkeit und einer dauerhaften Verbindung zwischen Piezokeramik und Tragkörper hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn der Tragkörper aus einem Faserverbundwerkstoff besteht. For example, glass, Metal or a fiber composite material can be used. Regarding easy processability and one It has a permanent connection between the piezoceramic and the supporting body proved to be advantageous, however, if the support body is made of a fiber composite material.

Insbesondere kann eine dauerhafte und feste Verbindung zwischen einer Piezokeramik und dem Tragkörper dann gebildet werden, wenn der Faserverbundwerkstoff ein mit Kohle- oder Glasfasern verstärktes Epoxidharz ist. Zur Herstellung wird als Ausgangsmaterial dann für den Tragkörper ein Epoxidharz- Prepreg (ein noch nicht ausgehärteter Rohling) verwendet, welches durch eine Wärmebehandlung mit der Piezokeramik thermisch verklebt wird. In particular, a permanent and firm connection then formed between a piezoceramic and the support body be when the fiber composite material is a coal or Glass fiber reinforced epoxy is. To manufacture an epoxy resin as the starting material for the supporting body Prepreg (a not yet hardened blank) used, which by a heat treatment with the piezoceramic is thermally bonded.

In einer früheren, in der DE 100 17 760 C1 verfolgten, Konzeption, die gegenüber der Erfindung insbesondere den Aspekt der Bauraumoptimierung nicht umfassend berücksichtigt, erstreckt sich ein freier Teil des Tragkörpers auf der Befestigungsseite über den Stapel und über die Anpassschicht hinaus. Der freie Teil des Tragkörpers kann demzufolge zur Befestigung des Biegewandlers herangezogen werden. Zur Kontaktierung der einzelnen Elektroden in dem Piezostapel kann auf den freien Teil des Tragkörpers ein Kupferplättchen aufgeklebt sein, welches sich teilweise unter den Piezostapel erstreckt und dort mit den jeweiligen Elektroden elektrisch kontaktiert ist. Auf dieses Kupferplättchen kann dann ein Anschlussdraht aufgelötet werden. In an earlier one, which was followed in DE 100 17 760 C1, Conception, the aspect of the invention in particular the space optimization has not been fully taken into account, extends a free part of the support body on the Fastening side beyond the stack and beyond the matching layer. The free part of the support body can therefore Attachment of the bending transducer can be used. For contacting of the individual electrodes in the piezo stack can on the a copper plate is glued to the free part of the supporting body be, which extends partially under the piezo stack and electrically contacted there with the respective electrodes is. A connecting wire can then be placed on this copper plate be soldered on.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Elektroden des Piezostapels zur elektrischen Kontaktierung auf der Befestigungsseite aus der Piezokeramik etwas herausgeführt und an den übrigen Seiten gegenüber der Piezokeramik zurückversetzt. Die als flächige Metallisierung ausgeführten Elektroden treten auf diese Art und Weise lediglich an der Befestigungsseite aus dem Piezostapel oder aus der Anpassschicht heraus. Beim gemeinsamen Versintern des Piezostapels bildet sich durch die zurückversetzte Lage der Elektroden an den Außenseiten eine Sinterhaut, die nach Abschluss des Sinterprozesses die Elektroden dicht gegen die Umwelt abschließt. Eine solche Ausführung der Elektroden innerhalb des Piezostapels ermöglicht daher den Betrieb des piezokeramischen Biegewandlers auch bei hohen Luftfeuchtigkeiten oder in Wasser. Die einzelnen Elektroden sind durch die Sinterhaut sehr gut gegeneinander elektrisch isoliert, was die Kurzschlussfestigkeit des Piezostapels erhöht. In an advantageous embodiment of the invention Electrodes of the piezo stack for electrical contact on the Fastening side slightly led out of the piezoceramic and on the other sides opposite the piezoceramic set back. The executed as flat metallization In this way, electrodes only appear on the Fastening side from the piezo stack or from the matching layer out. When sintering the piezo stack together due to the recessed position of the electrodes on the Sintered skin on the outside, which after completion of the Sintering the electrodes tightly against the environment. A such execution of the electrodes within the piezo stack therefore enables the operation of the piezoceramic Bending transducer even in high humidity or in water. The individual electrodes are very good due to the sinter skin electrically isolated from each other, which the Short-circuit strength of the piezo stack increased.

In einer alternativen Ausgestaltung ist es aber auch möglich, dass die Elektroden des Piezostapels zur elektrischen Kontaktierung auf der Befestigungsseite der Piezokeramik nicht in der oben beschriebenen Art und Weise herausgeführt sind, sondern diese bündig mit der Piezokeramik auf der Befestigungsseite abschließen. Durch den bündigen Abschluss bilden die Elektroden eine leitfähige äußere Teiloberfläche des Stapels, wodurch ein besonders kompakter Aufbau bei gleichzeitig guten Kontaktierungsmöglichkeiten für den piezokeramischen Biegewandler erreicht sind. In an alternative embodiment, it is also possible that the electrodes of the piezo stack for electrical Contact on the fastening side of the piezoceramic not in are brought out in the manner described above, but it is flush with the piezoceramic on the Complete the fastening side. Due to the flush conclusion the Electrodes a conductive outer partial surface of the stack, whereby a particularly compact construction with good at the same time Contact options for the piezoceramic Bending transducers are reached.

Im Falle einer Herausführung der Elektroden aus der Piezokeramik kann es hinsichtlich der Kurzschlussfestigkeit des piezokeramischen Biegewandlers von Vorteil sein, wenn der aus dem Piezostapel oder einer Vergussmasse herausgeführte Teil der Elektroden mit der Vergussmasse zugleich versiegelt ist. Hierzu wird der Biegewandler in eine Form eingesetzt, welche dann mit der Vergussmasse ausgegossen wird. Hinsichtlich der leichten Handhabbarkeit kann es bei dieser Ausgestaltung von Vorteil sein, wenn die Vergussmasse ein Epoxidharz ist. Auch können insbesondere mittels Laser aushärtbare Kleber als Vergussmasse verwendet werden. Durch das Vergießen mit einer Vergussmasse ist der gesamte piezokeramische Biegewandler vor Feuchtigkeit geschützt und kann daher selbst in flüssigkeitführenden Ventilen der Mikropumpen eingesetzt werden. If the electrodes are removed from the Piezoceramic can with respect to the short-circuit strength of the Piezoceramic bending transducer can be beneficial when out the piezostack or a casting compound the electrodes are sealed with the sealing compound at the same time. For this purpose, the bending transducer is used in a form which is then poured out with the casting compound. With regard to the it can be easy to handle in this embodiment of Be an advantage if the potting compound is an epoxy resin. Also can be used as a laser-curable adhesive Potting compound can be used. By shedding one Potting compound is the entire piezoceramic bending transducer Moisture protected and can therefore even in liquid-carrying valves of the micropumps are used.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung schließt auf der Befestigungsseite die Anpassschicht mit dem Tragkörper bündig ab oder ist gegenüber dem Tragkörper zurückversetzt. In a particularly preferred embodiment of the invention closes the matching layer on the fastening side with the Support body flush or is opposite the support body set back.

In erstgenannter Alternative ist hierbei auf der Befestigungsseite ein bündiger Abschluss des Schichtsystems aus Stapel, Tragkörper und Anpassschicht realisiert, wobei zugleich vorteilhafter Weise ein besonders kompakter Aufbau zu verzeichnen ist. In letztgenannter Alternative bei gegenüber dem Tragkörper auf der Befestigungsseite zurückversetzter Anpassschicht ist eine weitere Miniaturisierung erreicht, weil zusätzlicher Bauraum beispielsweise zur Kontaktierung der Anpassschicht gewonnen ist. In the former alternative, this is based on the Fastening side a flush end of the layer system Stack, support body and matching layer realized, at the same time advantageously a particularly compact structure is recorded. In the latter alternative with compared to the Support body set back on the fastening side Adaptation layer has achieved further miniaturization because additional installation space, for example, for contacting the Adjustment layer is won.

Vorzugsweise ist zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden auf der Befestigungsseite eine Umkontaktierung vorgesehen. Die Umkontaktierung legt sich dabei unmittelbar an die entsprechenden Kontaktstellen der Elektroden an der äußeren Oberfläche des Stapels an. Is preferably for electrical contacting Electrodes on the fastening side a contact change intended. The change of contact is made directly to the corresponding contact points of the electrodes on the outer Surface of the stack.

Die Umkontaktierung weist in bevorzugter Ausgestaltung eine elektrisch leitfähige Kontaktschicht auf, die auf der Befestigungsseite aufgebracht ist. Durch die Wahl einer Kontaktschicht zur Umkontaktierung kann bei entsprechender Wahl der Schichtdicke für die Kontaktschicht und deren Positionierung auf der Befestigungsseite ein besonders kompakter Aufbau für den piezokeramischen Biegewandler erzielt werden. In a preferred embodiment, the changeover contact has one electrically conductive contact layer on the Attachment side is applied. By choosing one Contact layer for re-contacting can be selected with the appropriate choice Layer thickness for the contact layer and its positioning on the fastening side a particularly compact structure for the piezoceramic bending transducer can be achieved.

Beispielsweise kann in einer bevorzugten Ausgestaltung eine durch Sputtern aufgebrachte Kontaktschicht mit der Schichtdicke zwischen etwa 0,1 µm bis 2 µm, insbesondere 0,8 µm bis 1,5 µm vorgesehen sein. Als Beschichtungsmaterial kommen hierbei im Grunde genommen alle Metalle infrage. Bevorzugt ist bei der Umkontaktierung mittels eines Sputterverfahrens allerdings eine CrNiVAu aufweisende Schicht vorgesehen. Durch den Sputterprozess können Schichten hergestellt werden, die sich durch eine besonders hohe Haftfestigkeit auszeichnen. Weiterhin sind Sputterelektroden auf der Basis einer CuNi- Schicht in vorteilhafter Weise zur Umkontaktierung der Elektroden auf der Befestigungsseite einsetzbar. For example, in a preferred embodiment, a contact layer applied by sputtering with the Layer thickness between about 0.1 microns to 2 microns, in particular 0.8 microns to 1.5 µm can be provided. Come as coating material basically all metals in question. Prefers is in the re-contacting by means of a sputtering process however, a CrNiVAu layer is provided. By the sputtering process can be made layers that are characterized by a particularly high adhesive strength. Furthermore, sputter electrodes based on a CuNi Layer in an advantageous manner for re-contacting the Electrodes can be used on the fastening side.

In einer alternativen Ausgestaltung der Kontaktschicht ist diese eine elektrisch leitfähige Paste. Bei diesen Verfahren, die unter den Namen Siebdruck- oder Verdampfungsverfahren bekannt sind, werden vorzugsweise Silberpasten mit einer Dicke von 1 µm bis etwa 20 µm verwendet. Elektrisch leitfähige Pasten oder Leitpasten können hierbei aus Silber, Kupfer, Karbon oder Nickel bestehen oder Gemische aus diesen Materialien darstellen. Vorteilhafterweise können nahezu sämtliche Metalle in einem Siebdruck- oder Bedampfungsverfahren aufgebracht werden. Möglich ist es auch, die Kontaktschicht mittels eines sogenannten Tamponprint-Verfahrens auf die Befestigungsseite aufzubringen. In an alternative embodiment, the contact layer is this is an electrically conductive paste. With these procedures, those under the names of screen printing or evaporation processes are known are preferably silver pastes with a thickness from 1 µm to about 20 µm. Electrically conductive Pastes or conductive pastes can be made of silver, copper, carbon or nickel or mixtures of these materials represent. Almost all can advantageously Metals applied in a screen printing or vapor deposition process become. It is also possible to use a contact layer so-called pad printing process on the fastening side applied.

Hinsichtlich der Verwendung wird die eingangs gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der piezokeramische Biegewandler, wie in den Patentansprüchen 1 bis 10 beschrieben, als ein Stellelement in einem Ventil, insbesondere in einem Pneumatik-Ventil oder einem Mikroventil, eingesetzt wird. Ein solches Ventil ist aufgrund seines guten Preis/Leistungs-Verhältnisses und dem besonders kompakten Aufbau gegenüber einem herkömmlichen Ventil wettbewerbsfähig. With regard to the use, the above is presented Object achieved according to the invention in that the piezoceramic Bending transducers, as in claims 1 to 10 described as an actuator in a valve, particularly in a pneumatic valve or a micro valve becomes. Such a valve is due to its good Price / performance ratio and the particularly compact Construction competitive compared to a conventional valve.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: Embodiments of the invention are based on a Drawing explained in more detail. Show:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen piezokeramischen Biegewandler mit einem auf der Befestigungsseite überstehenden Tragkörper, der auf der einen Seite mit einem Stapel aus Schichten aus Piezokeramik und auf der anderen Seite mit einer Anpassschicht in Gestalt einer monolithischen Piezokeramik beschichtet ist, Fig. 1 shows a longitudinal section through a piezoceramic bending transducer with a protruding on the mounting side support body that is on the coated one side with a stack of layers of piezoelectric ceramic and on the other side with a matching layer in the form of a monolithic piezoceramic

Fig. 2 einen Querschnitt durch den in Fig. 1 dargestellten piezokeramischen Biegewandler, Fig. 2 shows a cross section through the piezoceramic shown in Fig. 1 bending transducer,

Fig. 3 in dreidimensionaler Darstellung die Befestigungsseite des piezokeramischen Biegewandlers gemäß Fig. 1, Fig. 3 in three-dimensional representation, the fastening side of the piezoceramic bending transducer according to Fig. 1,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen piezokeramischen Biegewandler gemäß der Erfindung mit einem bündigen Abschluss auf der Befestigungsseite, Fig. 4 shows a longitudinal section through a piezoceramic bending transducer according to the invention with a flush finish on the fastening side,

Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht eine Explosionsdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einer Umkontaktierung auf der Befestigungsseite, Fig. 5 is a perspective view of an exploded view of another embodiment of the invention with a recontacting on the fastening side,

Fig. 6 in perspektivischer Darstellung den in Fig. 5 gezeigten piezokeramischen Biegewandler in zusammengebautem Zustand. Fig. 6 in a perspective view of the piezoceramic bending transducer shown in Fig. 5 in the assembled state.

Fig. 1 zeigt in einem Längsschnitt einen piezokeramischen Biegewandler 1 mit einem Tragkörper 3 aus einem mit Glasfasern verstärkten Epoxidharz. Auf den Tragkörper 3 ist einseitig ein Stapel 4 aus einer Anzahl von Schichten 6 aus Piezokeramik mit jeweils dazwischen angeordneten Elektroden 7, 8 in Form einer Silber/Palladium-Metallisierungsschicht aufgebracht. Auf der dem Stapel 4 abgewandten Seite des Tragkörpers 3 ist eine Anpassschicht 10 aus einer monolithischen Piezokeramik aufgebracht. Fig. 1 shows a longitudinal section of a piezoceramic bending transducer 1 having a supporting body 3 made of a glass fiber reinforced epoxy resin. A stack 4 made of a number of layers 6 made of piezoceramic, each with electrodes 7 , 8 arranged in between in the form of a silver / palladium metallization layer, is applied to the support body 3 on one side. On the side of the support body 3 facing away from the stack 4 , an adaptation layer 10 made of a monolithic piezoceramic is applied.

Auf der Befestigungsseite 12 des piezokeramischen Biegewandlers 1 erstreckt sich ein freier Teil 21 des Tragkörpers 3 nach außen. Im Längsschnitt sichtbar sind Teile 13 der Elektroden 8 an der Befestigungsseite 12 aus dem Stapel 4 nach außen geführt und dort miteinander elektrisch kontaktiert. Auch die Elektroden 7 sind - im gezeigten Längsschnitt nicht sichtbar - an anderer Stelle auf die gleiche Art und Weise nach außen geführt und ebenfalls miteinander kontaktiert (siehe Fig. 2). Der nach außen geführte Teil 13 der Elektroden 7, 8 ist auf der Befestigungsseite 12 mit einer Vergussmasse 14 aus Epoxidharz versiegelt. On the fastening side 12 of the piezoceramic bending transducer 1 , a free part 21 of the support body 3 extends outwards. In the longitudinal section, parts 13 of the electrodes 8 on the fastening side 12 are led out of the stack 4 and electrically contacted there. The electrodes 7 - not visible in the longitudinal section shown - are also led to the outside in the same way at another point and also contacted with one another (see FIG. 2). The outwardly directed part 13 of the electrodes 7 , 8 is sealed on the fastening side 12 with a potting compound 14 made of epoxy resin.

Der Stapel 4 weist weiter eine dem Tragkörper 3 zugewandte Innenelektrode 16 und eine Außenelektrode 18, ebenfalls in Form einer Silber/Palladium-Metallisierung, auf. Die Innen- und Außenelektrode 16 bzw. 18 können auch weggelassen werden. Dies ist z. B. von Vorteil beim Betrieb des Biegewandlers in Feuchte. Auch die Anpassschicht 10 ist mit einer Innenelektrode 15 und einer Außenelektrode 17 versehen. Sowohl die Schichten 6 aus Piezokeramik des Stapels 4 als auch die monolithische Piezokeramik der Anpassschicht 10 werden über die Elektroden 7 und 8 sowie 16 und 18 bzw. 15 und 17 bei Anlegen einer vorgegebenen Spannung polarisiert. Die Anpassschicht 10 weist damit den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf wie die Schichten 6 aus Piezokeramik. Als Piezokeramik wird eine Blei-Zirkonat-Titan-Oxidkeramik verwendet. The stack 4 also has an inner electrode 16 facing the support body 3 and an outer electrode 18 , likewise in the form of a silver / palladium metallization. The inner and outer electrodes 16 and 18 can also be omitted. This is e.g. B. advantageous when operating the bending transducer in moisture. The matching layer 10 is also provided with an inner electrode 15 and an outer electrode 17 . Both the layers 6 made of piezoceramic of the stack 4 and the monolithic piezoceramic of the matching layer 10 are polarized via the electrodes 7 and 8 and 16 and 18 or 15 and 17 when a predetermined voltage is applied. The matching layer 10 thus has the same coefficient of thermal expansion as the layers 6 made of piezoceramic. A lead zirconate titanium oxide ceramic is used as the piezoceramic.

Auf der Befestigungsseite 12 des piezokeramischen Biegewandlers 1 ist auf den Tragkörper 3 ein Kupferplättchen 19 aufgeklebt, welches sich teilweise unter den Stapel 4 erstreckt. Dort ist das Kupferplättchen 19 - wie im Längsschnitt erkennbar, mit den Elektroden 8 elektrisch kontaktiert. Zum Versorgen der Elektroden 8 mit einer Spannung wird ein nicht näher dargestelltes Anschlusskabel auf das Kupferplättchen 19 gelötet. On the mounting side 12 of the piezoceramic bending transducer 1 , a copper plate 19 is glued onto the support body 3 , which extends partially under the stack 4 . There, the copper plate 19 - as can be seen in the longitudinal section - is electrically contacted with the electrodes 8 . To supply the electrodes 8 with a voltage, a connection cable, not shown, is soldered onto the copper plate 19 .

In Fig. 2 ist ein Querschnitt des piezokeramischen Biegewandlers gemäß Fig. 1 dargestellt. Der Querschnitt ist dabei so gewählt, dass eine Elektrode 7 gemäß Fig. 1 sichtbar wird. Man erkennt deutlich, dass zur Kontaktierung der Elektroden 7 ein Kupferplättchen 19a und zur Kontaktierung der Elektroden 8 ein Kupferplättchen 19b verwendet ist. Hierzu wird ein Elektrodenteil 20 aus dem Stapel herausgeführt und außen mit dem Kupferplättchen 19a kontaktiert. Die Kupferplättchen 19a und 19b sind auf dem freien Teil 21 des Tragkörpers aufgeklebt. FIG. 2 shows a cross section of the piezoceramic bending transducer according to FIG. 1. The cross section is chosen so that an electrode 7 according to FIG. 1 is visible. It can be clearly seen that a copper plate 19 a is used to contact the electrodes 7 and a copper plate 19 b is used to contact the electrodes 8. For this purpose, an electrode part 20 is guided out of the stack and contacted on the outside with the copper plate 19 a. The copper plates 19 a and 19 b are glued to the free part 21 of the support body.

Weiter wird deutlich, dass die Elektroden - dargestellt sind die Elektroden 7 - an den Seiten 22, 24 und 26 gegenüber den Schichten 6 aus Piezokeramik zurückversetzt sind. Durch dieses Zurückversetzen wird die Kurzschlussfestigkeit des piezokeramischen Biegewandlers bei Feuchtigkeit verbessert. It is also clear that the electrodes - the electrodes 7 are shown - on the sides 22, 24 and 26 are set back relative to the layers 6 made of piezoceramic. This reset improves the short-circuit strength of the piezoceramic bending transducer in the presence of moisture.

In Fig. 3 ist der freie Teil 21 des Tragkörpers 3 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Man erkennt deutlich, dass das Kupferplättchen 19a mit allen Elektroden 8 und das Kupferplättchen 19b mit allen Elektroden 7 elektrisch kontaktiert ist. Wird zwischen die Kupferplättchen 19a und 19b eine Spannung angelegt, so zeigt das elektrische Feld in benachbarten Schichten 6 aus Piezokeramik jeweils in entgegengesetzte Richtung. Da die Polarisationsrichtungen benachbarter Schichten 6 aus Piezokeramik ebenfalls in entgegengesetzte Richtung zeigen, führt das Anlegen einer elektrischen Spannung demnach zu einer Kontraktion oder zu einer Expansion sämtlicher Schichten 6 des Stapels 4 und damit zu einer Gesamtkontraktion oder Expansion des Stapels 4. Wird der freie Teil 21 des Tragkörpers 3 festgehalten, so führt das Anlegen einer Spannung an die Kupferplättchen 19a und 19b damit zu einer Auslenkung des anderen Endes des Biegewandlers 1. In Fig. 3 the free part 21 of the support body 3 is shown in perspective. It can clearly be seen that the copper plate 19 a is electrically contacted with all electrodes 8 and the copper plate 19 b with all electrodes 7 . If a voltage is applied between the copper plates 19 a and 19 b, the electric field in adjacent layers 6 made of piezoceramic points in opposite directions. Since the polarization directions of adjacent layers 6 of piezoceramic also point in the opposite direction, the application of an electrical voltage accordingly leads to a contraction or to an expansion of all layers 6 of the stack 4 and thus to an overall contraction or expansion of the stack 4 . If the free part 21 of the support body 3 is held tight, the application of a voltage to the copper plates 19 a and 19 b thus leads to a deflection of the other end of the bending transducer 1 .

Weiter ist in Fig. 3 noch ersichtlich, dass die Piezokeramik der Anpassschicht 10 mittels der Kupferplättchen 19c und 19d bei Anlegen einer Spannung ebenfalls polarisiert werden kann. It can also be seen in FIG. 3 that the piezoceramic of the matching layer 10 can also be polarized by means of the copper plates 19 c and 19 d when a voltage is applied.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch einen piezokeramischen Biegewandler 1 mit einem Tragkörper 3 aus einem mit Glasfaser verstärkten Epoxydharz. Auf den Tragkörper 3 ist einseitig ein Stapel 4 aus einer Anzahl von Schichten 6 aus Piezokeramik mit jeweils dazwischen angeordneten Elektroden 7, 8 in Form einer Silber/Palladium-Metallisierungsschicht aufgebracht. Auf der dem Stapel 4 abgewandten Seite des Tragkörpers 3 ist eine Anpassschicht 10 aus einer monolithischen Piezokeramik aufgebracht. Im Gegensatz zu den in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispielen weist der in der Fig. 4 gezeigte piezokeramische Biegewandler 1 auf der Befestigungsseite 12 keinen freien Teil 21 des Tragkörpers 3 nach außen hin auf. Vielmehr schließt der Stapel 4 mit dem Tragkörper 3 auf der Befestigungsseite 12 bündig ab. Ebenso schließt die Anpassschicht 10 mit dem Tragkörper 3 auf der Befestigungsseite 12 bündig ab. Es ist aber auch möglich, dass die Anpassschicht 10 auf der Befestigungsseite gegenüber dem Tragkörper 3 zurückversetzt ist. Die Anpassschicht 10besteht aus einem Material mit im Wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die Piezokeramik. Durch den bündigen Abschluss des Schichtsystems aus Stapel 4, Tragkörper 3 und Anpassschicht 10 auf der Befestigungsseite ist ein besonders kompakter Aufbau des piezokeramischen Biegewandlers 1 realisiert, was neue Einsatzmöglichkeiten beispielsweise für ein sehr kompaktes Mikroventil ermöglicht. Fig. 4 shows a longitudinal section through a piezoceramic bending transducer 1 having a supporting body 3 made of a glass fiber-reinforced epoxy resin. A stack 4 composed of a number of layers 6 made of piezoceramic, each with electrodes 7 , 8 arranged in between in the form of a silver / palladium metallization layer, is applied to the support body 3 . On the side of the support body 3 facing away from the stack 4 , an adaptation layer 10 made of a monolithic piezoceramic is applied. In contrast to the exemplary embodiments shown in FIGS. 1 to 3, the piezoceramic bending transducer 1 shown in FIG. 4 has no free part 21 of the support body 3 on the fastening side 12 to the outside. Rather, the stack 4 is flush with the support body 3 on the fastening side 12 . Likewise, the matching layer 10 is flush with the support body 3 on the fastening side 12 . However, it is also possible for the matching layer 10 to be set back on the fastening side in relation to the supporting body 3 . The adaptation layer 10 consists of a material with essentially the same thermal expansion coefficient as the piezoceramic. Due to the flush termination of the layer system consisting of stack 4 , supporting body 3 and matching layer 10 on the fastening side, a particularly compact structure of the piezoceramic bending transducer 1 is realized, which enables new application possibilities, for example for a very compact microvalve.

Zur elektrischen Kontaktierung und Ansteuerung der Elektroden 7, 8 ist auf der Befestigungsseite 12 eine Umkontaktierung 23 vorgesehen. Die Umkontaktierung 23 legt sich hierbei formschlüssig unter Herstellung eines elektrischen Kontakts an den bündigen Abschluss an. Die Umkontaktierung 23 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine elektrisch leitfähige dünne Kontaktschicht 25 realisiert, welche auf der Befestigungsseite 12 aufgebracht ist. Die Kontaktschicht kann beispielsweise durch einen Sputterprozess mit einem geeigneten Sputtermaterial, beispielsweise CrNiVAu, mit einer Schichtdicke zwischen etwa 0,1 µm bis 2 µm gebildet sein. In einer alternativen Ausgestaltung der Kontaktschicht 25 kann diese durch eine elektrisch leitfähige Paste realisiert sein, welche durch ein Siebdruck- oder Bedampfungsverfahren auf der Befestigungsseite 12 aufgebracht ist. Hierbei sind Schichtdicken von ca. 1 µm bis 20 µm typischerweise vorgesehen, wobei die Leitpasten aus Silber, Kupfer, Karbon oder Nickel bestehen können oder auch Gemische aus diesen Substanzen darstellen können. A contact changeover 23 is provided on the fastening side 12 for the electrical contacting and control of the electrodes 7 , 8 . The changeover 23 in this case engages in a form-fitting manner with an electrical contact at the flush termination. In the exemplary embodiment shown, the changeover contact 23 is realized by an electrically conductive thin contact layer 25 which is applied to the fastening side 12 . The contact layer can be formed, for example, by a sputtering process with a suitable sputtering material, for example CrNiVAu, with a layer thickness between approximately 0.1 μm and 2 μm. In an alternative embodiment of the contact layer 25 , this can be realized by an electrically conductive paste, which is applied to the fastening side 12 by a screen printing or vapor deposition method. Layer thicknesses of approximately 1 .mu.m to 20 .mu.m are typically provided here, the conductive pastes being able to consist of silver, copper, carbon or nickel or may also be mixtures of these substances.

Fig. 5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine Explosionsdarstellung des in Fig. 4 gezeigten piezokeramischen Biegewandlers 1. Der Stapel 4 umfasst eine Vielzahl von Schichten 6 aus Piezokeramik. Im gezeigten Beispiel sind sieben solcher Schichten 6 aus Piezokeramik, sogenannte Funktionskeramikschichten, vorgesehen. Zwischen den Schichten 6 sind flächige Elektroden 7, 8 angeordnet. Auf der äußersten Schicht 6 des Stapels 4 ist eine Außenelektrode 17 zur elektrischen Ansteuerung angebracht. Weiterhin ist der Tragkörper 3 dargestellt, welcher zwischen der Anpassschicht 10 und dem Stapel 4 angeordnet ist. Der Stapel 4 bildet mit dem Tragkörper auf der Befestigungsseite 12 einen bündigen Abschluss. Die Anpassschicht 10 schließt ebenso mit dem Tragkörper 3 bündig ab. In einer alternativen Ausgestaltung kann die Anpassschicht 10 aber auch gegenüber dem Tragkörper 3 etwas zurückversetzt sein. Zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden 7, 8, 17 auf der Befestigungsseite 12 ist eine Umkontaktierung 23 vorgesehen, welche an dem bündigen Abschluss von Tragkörper 10, Stapel 4 und Anpassschicht 10 angebracht ist. Die Umkontaktierung 23 ist durch Kontaktelektroden 27A, 27B, 27C realisiert. Hierbei sind je nach Anforderung unterschiedliche Geometrien der Kontaktelektroden 27A, 27B, 27C möglich. So ist die Kontaktelektrode 27A ebenso wie die Kontaktelektrode 27C mit einem U-förmigen Profil ausgelegt, während die mittlere Kontaktelektrode 27B flächige Geometrie aufweist. Die Kontaktelektroden 27A, 27B, 27C sind jeweils als eine dünne Kontaktschicht 25 ausgebildet, welche beispielsweise durch einen Sputterprozess oder mittels einer dünnen Leitpaste gebildet ist. FIG. 5 shows an exploded view of the piezoceramic bending transducer 1 shown in FIG. 4 in a perspective view. The stack 4 comprises a multiplicity of layers 6 made of piezoceramic. In the example shown, seven such layers 6 made of piezoceramic, so-called functional ceramic layers, are provided. Flat electrodes 7 , 8 are arranged between the layers 6 . On the outermost layer 6 of the stack 4 , an outer electrode 17 for electrical control is attached. Furthermore, the support body 3 is shown, which is arranged between the matching layer 10 and the stack 4 . The stack 4 forms a flush end with the supporting body on the fastening side 12 . The matching layer 10 also ends flush with the support body 3 . In an alternative embodiment, the adaptation layer 10 can also be set back somewhat with respect to the support body 3 . For electrical contacting of the electrodes 7 , 8 , 17 on the fastening side 12 , a changeover contact 23 is provided, which is attached to the flush termination of the support body 10 , stack 4 and matching layer 10 . The changeover 23 is realized by contact electrodes 27 A, 27 B, 27 C. Depending on the requirements, different geometries of the contact electrodes 27 A, 27 B, 27 C are possible. Thus, the contact electrode 27 A, like the contact electrode 27 C, is designed with a U-shaped profile, while the central contact electrode 27 B has a flat geometry. The contact electrodes 27 A, 27 B, 27 C are each formed as a thin contact layer 25 , which is formed, for example, by a sputtering process or by means of a thin conductive paste.

Der piezokeramische Biegewandler 1 der Erfindung weist einen besonders kompakten Aufbau auf. Dies ist anschaulich in Fig. 6 gezeigt, die den piezokeramischen Biegewandler 1 gemäß der Explosionsdarstellung der Fig. 5 im zusammengesetzten Zustand zeigt. Gegenüber den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 ist eine weitere Kompaktifizierung und Miniaturisierung des Biegewandlers 1 erreicht. Dabei werden erstmals sowohl die thermomechanischen Eigenschaften des Biegewandlers durch Anpassung der Materialien des Tragkörpers 3 und der Anpassschicht 10 im Hinblick auf im Wesentlichen gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten berücksichtigt, als auch eine besonders platzsparende Bauweise. Hierdurch sind neue Einsatzmöglichkeiten des piezokeramischen Biegewandlers 1 möglich, insbesondere in einer Umgebung mit wechselnden Temperaturen, mit Luftfeuchte und/oder sehr begrenztem verfügbaren Einbauvolumen im Einsatzfall. Der piezokeramische Biegewandler 1 gemäß der Erfindung ist daher gerade für den Einsatz in kompakten Mikroventilen oder Mikropumpen besonders geeignet. The piezoceramic bending transducer 1 of the invention has a particularly compact structure. This is shown clearly in FIG. 6, which shows the piezoceramic bending transducer 1 according to the exploded view of FIG. 5 in the assembled state. Compared to the exemplary embodiments in FIGS. 1 to 3, a further compactification and miniaturization of the bending transducer 1 is achieved. For the first time, both the thermomechanical properties of the bending transducer are taken into account by adapting the materials of the support body 3 and the adaptation layer 10 with regard to essentially the same thermal expansion coefficients, and also a particularly space-saving design. This enables new uses of the piezoceramic bending transducer 1 , in particular in an environment with changing temperatures, with air humidity and / or very limited available installation volume in the application. The piezoceramic bending transducer 1 according to the invention is therefore particularly suitable for use in compact micro valves or micropumps.

Claims (11)

1. Piezokeramischer Biegewandler (1) mit einem Tragkörper (3) und mit einem darauf aufgebrachten Stapel (4) aus Schichten (6) aus Piezokeramik und aus zwischen den Schichten (6) angeordneten flächigen Elektroden (7, 8), dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Stapel (4) abgewandten Seite des Tragkörpers (3) eine Anpassschicht (10) aus einem Material mit im wesentlichen gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie die Piezokeramik aufgebracht ist, wobei der Stapel(4) mit dem Tragkörper (3) auf einer Befestigungsseite (12) bündig abschließt. 1. Piezoceramic bending transducer ( 1 ) with a support body ( 3 ) and with a stack ( 4 ) of layers ( 6 ) made of piezoceramic and flat electrodes ( 7 , 8 ) arranged between the layers ( 6 ), characterized in that On the side of the support body ( 3 ) facing away from the stack ( 4 ), an adaptation layer ( 10 ) made of a material with essentially the same thermal expansion coefficient as the piezoceramic is applied, the stack ( 4 ) with the support body ( 3 ) on an attachment side ( 12 ) is flush. 2. Piezokeramischer Biegewandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassschicht (10) aus einem Glas oder einem Aluminiumoxid besteht. 2. Piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the matching layer ( 10 ) consists of a glass or an aluminum oxide. 3. Piezokeramischer Biegewandler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassschicht (10) aus einer polarisierten Piezokeramik besteht. 3. Piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the matching layer ( 10 ) consists of a polarized piezoceramic. 4. Piezokeramischer Biegewandler (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragkörper (3) aus einem Faserverbundwerkstoff besteht. 4. Piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the support body ( 3 ) consists of a fiber composite material. 5. Piezokeramischer Biegewandler (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserverbundwerkstoff ein mit Kohle- oder Glasfasern verstärktes Epoxidharz ist. 5. Piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the fiber composite material is an epoxy resin reinforced with carbon or glass fibers. 6. Piezokeramischer Biegewandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Befestigungsseite (12) die Anpassschicht (10) mit dem Tragkörper (3) bündig abschließt oder gegenüber dem Tragkörper (3) zurückversetzt ist. 6. Piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on the fastening side ( 12 ) the matching layer ( 10 ) is flush with the supporting body ( 3 ) or is set back with respect to the supporting body ( 3 ). 7. Piezokeramischer Biegewandler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden (7, 8) auf der Befestigungsseite (12) eine Umkontaktierung (23) vorgesehen ist. 7. Piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that for the electrical contacting of the electrodes ( 7 , 8 ) on the fastening side ( 12 ) a changeover contact ( 23 ) is provided. 8. Piezokeramischer Biegewandler (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umkontaktierung (23) eine elektrisch leitfähige Kontaktschicht (25) aufweist, die auf der Befestigungsseite (12) aufgebracht ist. 8. Piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the changeover contact ( 23 ) has an electrically conductive contact layer ( 25 ) which is applied to the fastening side ( 12 ). 9. Piezokeramischer Biegewandler (1) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine durch Sputtern aufgebrachte Kontaktschicht (25) mit einer Schichtdicke zwischen 0.1 µm bis 2 µm gebildet ist. 9. A piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to claim 8, characterized by a contact layer ( 25 ) applied by sputtering and having a layer thickness of between 0.1 µm and 2 µm. 10. Piezokeramischer Biegewandler (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktschicht (25) eine elektrisch leitfähige Paste ist. 10. Piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the contact layer ( 25 ) is an electrically conductive paste. 11. Verwendung eines piezokeramischen Biegewandlers (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche als Stellelement in einem Ventil, insbesondere in einem Mikroventil. 11. Use of a piezoceramic bending transducer ( 1 ) according to one of the preceding claims as an actuating element in a valve, in particular in a micro valve.