DE102018125341A1 - Piezoelektrisches Vielschichtbauelement und Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements - Google Patents

Abstract

Es wird ein piezoelektrisches Vielschichtbauteil bereitgestellt, das einen keramischen Grundkörper umfasst (1), der ein Keramikmaterial enthält, wobei- die Hauptkomponente des Keramikmaterials die allgemeine Summenformel (KNa)NbOaufweist und es gilt:0 ≤ x ≤ 1,- und das Keramikmaterial mindestens zwei Zusatzstoffe enthält, die ausgewählt sind aus einer Menge von Verbindungen, die jeweils wenigstens ein Metall enthalten, das ausgewählt ist aus einer Menge von Metallen, die wenigstens K, Nb, Cu, Mn, Ta enthält.

Description

• Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Vielschichtbauelement, umfassend einen keramischen Grundkörper, der als Hauptbestandteil ein Keramikmaterial enthält. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements.
• Piezoelektrische Vielschichtbauelemente sind weit verbreitete Bauteile für eine Vielzahl von technischen Anwendungen. So werden piezoelektrische Vielschichtbauteile beispielsweise als Aktoren, Resonatoren, Sensoren und Transformatoren eingesetzt. Insbesondere können piezoelektrische Transformatoren in Atmosphärendruck-Plasmageneratoren eingesetzt werden.
• Herkömmlicherweise umfassen piezoelektrische Vielschichtbauteile einen keramischen Grundkörper, der ein bleihaltiges, piezoelektrisches Keramikmaterial enthält. So ist aus der DE 10 2006 057 691 A1 ein piezoelektrisches Vielschichtbauelement bekannt, das einen keramischen Grundkörper umfasst, der ein Keramikmaterial auf Blei-Zirkonat-Titanat-Basis enthält. Aufgrund des Bleigehalts des bleihaltigen, piezoelektrischen Keramikmaterials ergeben sich negative Einflüsse auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher das Bereitstellen eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements, das einen keramischen Grundkörper umfasst, wobei ein Keramikmaterial, das in dem keramischen Grundkörper enthalten ist, geringere negative Einflüsse auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit hat. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des piezoelektrischen Vielschichtbauelements anzugeben.
• Diese Aufgaben werden durch ein piezoelektrisches Vielschichtbauelement nach Anspruch 1 und Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements nach den Ansprüchen 5 und 10 gelöst. Weitere Ausführungsformen des piezoelektrischen Vielschichtbauelements und der Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements sind weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
• Es wird ein piezoelektrisches Vielschichtbauelement, das einen keramischen Grundkörper umfasst, bereitgestellt. Der keramische Grundkörper enthält ein Keramikmaterial, wobei
• - die Hauptkomponente des Keramikmaterials die allgemeine Summenformel (K_xNa_1-x)NbO₃ aufweist, und es gilt: 0 ≤ x ≤ 1,
• - und das Keramikmaterial mindestens zwei Zusatzstoffe enthält, die ausgewählt sind aus einer Menge von Verbindungen, die jeweils wenigstens ein Metall enthalten, das ausgewählt ist aus einer Menge von Metallen, die wenigstens K, Nb, Cu, Mn, Ta enthält.
• Mit anderen Worten, das Keramikmaterial enthält als Hauptkomponente (K_xNa_1-x)NbO₃ wobei gilt: 0 ≤ x ≤ 1. Zusätzlich zu der Hauptkomponente enthält das Keramikmaterial mindestens zwei weitere Verbindungen als Zusatzstoffe. Die einzelnen Verbindungen, die der Hauptkomponente als Zusatzstoffe zugegeben werden, enthalten dabei jeweils ein oder mehrere Metalle, die aus einer Menge an Metallen ausgewählt sind, die wenigstens K, Nb, Cu, Mn, Ta enthält. Mengen an Zusatzstoffen, die der Hauptkomponente zugegeben werden, beziehen sich für den jeweiligen Zusatzsoff auf 100 mol% der Hauptkomponente.
• Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements angegeben, das einen keramischen Grundkörper umfasst, der ein Keramikmaterial enthält, wobei das Verfahren einen ersten Kalzinierungsschritt und einen zweiten Kalzinierungsschritt umfasst.
• Ferner wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements, das einen keramischen Grundkörper umfasst, der ein Keramikmaterial enthält, angegeben, wobei Ausgangsmaterialien zur Herstellung des Keramikmaterials in Wasser prozessiert werden.
• Der Begriff Ausgangsmaterialien umfasst Rohstoffe und Zusatzstoffe, die zur Herstellung des Keramikmaterials benötigt werden. Rohstoffe sind Stoffe, die zur Herstellung einer Hauptkomponente des Keramikmaterials benötigt werden. Durch die Verwendung von Wasser als Lösungs- und Dispersionsmittel anstatt organischer Lösungsmittel, wie Ethanol, lässt sich die Herstellung des Keramikmaterials umweltschonend und kostensparend realisieren.
• Die obengenannten Verfahren lassen sich in herkömmliche Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Vielschichtbauelementen integrieren. Ein solches Verfahren kann folgende Schritte umfassen:
• - Bereitstellen von Rohstoffen zur Herstellung einer Hauptkomponente eines Keramikmaterials,
• - Bereitstellen von Zusatzstoffen,
• - Mischen, Mahlen und Kalzinieren der Rohstoffe, um die Hauptkomponente des Keramikmaterials zu erhalten,
• - Zugabe der Zusatzstoffe zu der Hauptkomponente, um das Keramikmaterial zu erhalten,
• - Verarbeiten des Keramikmaterials zu einer keramischen Grünfolie,
• - Bedrucken der keramischen Grünfolie mit Innenelektroden,
• - Stapeln einer Vielzahl von bedruckten keramischen Grünfolien, um einen Folienstapel zu bilden,
• - Pressen des Folienstapels, um einen Grünkörper zu bilden,
• - Durchführen eines Sinterschritts mit dem Grünkörper, um einen keramischen Grundkörper zu erhalten,
• - Durchführen eines Temperschritts mit dem keramischen Grundkörper,
• - Aufbringen von Außenkontaktierungen auf den getemperten keramischen Grundkörper.
• Die obengenannten Verfahren sind besonders geeignet für die Herstellung von piezoelektrischen Vielschichtbauteilen, die einen keramischen Grundkörper umfassen, wobei der keramische Grundkörper ein bleifreies, piezoelektrisches Keramikmaterial enthält.
• Bevorzugt können Metalloxide als Zusatzstoffe verwendet werden. Besonders bevorzugt können metallhaltige Verbindungen, die sich in Metalloxide umwandeln können, als Zusatzstoffe verwendet werden. Diese metallhaltigen Verbindungen wandeln sich während des Sinterschritts in die entsprechenden Metalloxide um. Die metallhaltigen Verbindungen können ausgewählt sein aus einer Menge, umfassend wenigstens Metallcarbonate und Metallacetate und Mischungen daraus.
• Des Weiteren kann der keramische Grundkörper des piezoelektrischen Vielschichtbauelements eine Vielzahl von Innenelektroden aufweisen. Die Innenelektroden können aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus einer Menge, die wenigstens Ag, Pd, Pt, Cu, Ni und jegliche Legierungen aus mindestens zwei der genannten Metalle enthält. Vorzugsweise bestehen die Innenelektroden aus Cu, da dieses eine hohe Leitfähigkeit aufweist und erheblich kostengünstiger ist als, beispielsweise Ag oder Pt.
• Ferner kann in dem Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Bauelements der zweite Kalzinierungsschritt bei einer Maximaltemperatur durchgeführt werden, die verschieden ist von einer Maximaltemperatur, bei der der erste Kalzinierungsschritt durchgeführt wird. Vorzugsweise kann der erste Kalzinierungsschritt bei einer Maximaltemperatur durchgeführt werden, die aus einem Bereich von 700 °C bis 800 °C ausgewählt ist. Der zweite Kalzinierungsschritt kann bevorzugt bei einer Maximaltemperatur durchgeführt werden, die aus einem Bereich von 800 °C bis 900 °C ausgewählt ist. Besonders bevorzugt kann der erste Kalzinierungsschritt bei 750 °C und der zweite Kalzinierungsschritt bei 880 °C durchgeführt werden.
• Durch die Durchführung des ersten und des zweiten Kalzinierungsschritts bei unterschiedlichen Maximaltemperaturen lässt sich die Hauptkomponente des Keramikmaterials reproduzierbar mit hoher Phasenreinheit herstellen. Dies ist insbesondere in der industriellen Massenfertigung von Vorteil.
• Weiterhin kann der zweite Kalzinierungsschritt bei einer Haltezeit durchgeführt werden, die gleich der Haltezeit des ersten Kalzinierungsschritts ist. Die Haltezeit, bei dem der erste und der zweite Kalzinierungsschritt durchgeführt werden, kann aus einem Bereich von zwei Stunden bis sechs Stunden ausgewählt sein. Bevorzugt kann die Haltezeit aus einem Bereich von drei Stunden bis fünf Stunden ausgewählt sein. Besonders bevorzugt können der erste und der zweite Kalzinierungsschritt mit einer Haltezeit von jeweils vier Stunden durchgeführt werden.
• Unter Haltezeit ist hier und im Folgenden eine Zeit während eines thermischen Prozesses zu verstehen, bei dem ein Material, das diesem Prozess ausgesetzt ist, der für den thermischen Prozess vorgesehenen Maximaltemperatur ausgesetzt ist. Ein thermischer Prozess kann beispielsweise ein Kalzinierungsschritt, ein Sinterschritt oder ein Temperschritt sein.
• Mit anderen Worten, ist, bezogen auf die obengenannten Kalzinierungsschritte, für den ersten Kalzinierungsschritt, beispielweise eine Maximaltemperatur von 750 °C und für den zweiten Kalzinierungsschritt, beispielsweise eine Maximaltemperatur von 880 °C vorgesehen und beträgt die Haltezeit vier Stunden, so werden die Rohstoffe jeweils für die Dauer von vier Stunden bei 750 °C bzw. 880 °C kalziniert.
• Weiterhin können die keramischen Grünfolien bei unterschiedlichen Lagerbedingungen gelagert werden, um Einfluss auf die Güte des gesinterten Bauteils zu nehmen. Insbesondere können die keramischen Grünfolien bei einer bestimmten Luftfeuchtigkeit gelagert werden.
• Des Weiteren kann der Sinterschritt bei einer Maximaltemperatur durchgeführt werden, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 1000 °C bis 1080 °C. Vorzugsweise kann für den Sinterschritt eine Maximaltemperatur von 1050 °C ausgewählt sein. Eine Maximaltemperatur von 1050 °C ist insbesondere bei Innenelektroden aus Kupfer bevorzugt, da diese Maximaltemperatur hoch genug ist um den Grünkörper zu sintern ohne dabei die Innenelektroden zu schmelzen.
• Weiterhin kann die Haltezeit des Sinterschritts aus einem Bereich von 30 Minuten bis 120 Minuten ausgewählt sein. Bevorzugt kann die Haltezeit aus einem Bereich von 30 Minuten bis 60 Minuten ausgewählt sein. Besonders bevorzugt kann eine Haltezeit von 30 Minuten ausgewählt sein.
• Der Sinterschritt kann in einer inerten Atmosphäre durchgeführt werden. Bevorzugt kann der Sinterschritt in einer Stickstoffatmosphäre oder in einer FormiergasAtmosphäre durchgeführt werden. Die Durchführung des Sinterschritts in einer inerten Atmosphäre ist insbesondere bei der Verwendung von Kupfer, als Material für die Innenelektroden, von Vorteil. Durch die inerte Atmosphäre wird eine Oxidation des Kupfers vermieden und die elektrischen Eigenschaften des Kupfers bleiben erhalten.
• Weiterhin kann nach dem Sinterschritt ein Temperschritt erfolgen. Bevorzugt kann der Temperschritt bei einer Maximaltemperatur durchgeführt werden, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 800 °C bis 900 °C. Besonders bevorzugt kann der Temperschritt bei einer Maximaltemperatur durchgeführt werden, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 800 °C bis 850 °C.
• Unter einem Temperschritt ist hier und im Folgenden ein thermischer Prozess zu verstehen der nach einem Sinterschritt erfolgt. Außerdem ist die Maximaltemperatur für den Temperschritt derart ausgewählt, dass diese geringer ist als eine Maximaltemperatur, die für den Sinterschritt ausgewählt ist.
• Ferner kann für den Temperschritt eine Haltezeit ausgewählt sein, die in einem Bereich von einer Stunde bis zwei Stunden liegt. Bevorzugt kann für den Temperschritt eine Haltezeit von zwei Stunden ausgewählt sein. Der Temperschritt kann in Luft oder einer Atmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck von 2x10^-1 bis 2x10^-6 bar erfolgen.
• Der Temperschritt ist insbesondere von Vorteil wenn der Sinterschritt in einer inerten Atmosphäre durchgeführt wurde. Durch das Sintern des Keramikmaterials in einer inerten Atmosphäre werden Sauerstofffehlstellen in das Keramikmaterial induziert. Diese Sauerstofffehlstellen haben einen negativen Einfluss auf die Eigenschaften des Keramikmaterials und somit auf das ganze piezoelektrische Vielschichtbauelement. Um die Sauerstofffehlstellen zu entfernen und damit negative Einflüsse auf das piezoelektrische Vielschichtbauelement zu vermeiden, wird der Temperschritt in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre durchgeführt. Dabei sind die vorhergenannten Bereiche für die Maximaltemperatur und Haltezeit des Temperschritts derart gewählt, dass eine hohe Mobilität der in dem Keramikmaterial enthaltenen Atome und Ionen erreicht wird ohne, dass sich dabei das Vielschichtbauelement signifikant deformiert und/oder die Innenelektroden oxidieren.
• Weiterhin wird angemerkt, dass das beschriebene piezoelektrische Vielschichtbauelement neben dem geringeren negativen Einfluss auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit, weitere, prozesstechnische Vorteile gegenüber bleihaltigen, piezoelektrischen Vielschichtbauteilen aufweist. So bleibt die Geometrie des keramischen Grundkörpers des beschriebenen Vielschichtbauelements auch nach der Durchführung der thermischen Prozesse erhalten.
• Mit anderen Worten, die keramischen Schichten des keramischen Grundkörpers verformen sich nicht nennenswert während der Durchführung eines thermischen Prozesses. Dies gilt unabhängig von einer gewählten Atmosphäre. Dadurch entfallen eventuelle Nachbearbeitungsschritte, wodurch die Herstellung des beschriebenen piezoelektrischen Vielschichtbauelements kostengünstig und einfach realisiert werden kann.
• Ferner kann das piezoelektrische Vielschichtbauelement zum Schutz gegen negative Umwelteinflüsse eine Beschichtung aufweisen. Diese Beschichtung kann ein Material enthalten das ausgewählt ist aus einer Menge, umfassend mindestens Parylene und Silikone.
• Das piezoelektrische Vielschichtbauteil ist für eine Anwendung in einem Atmosphärendruck-Plasmagenerator geeignet. Ein Atmosphärendruck-Plasmagenerator ist ein Plasmagenerator, der unter Druckverhältnissen, die üblicherweise auf der Erdoberfläche herrschen, ein kaltes Plasma erzeugt. Unter einem kalten Plasma ist ein Plasma zu verstehen, das eine Temperatur von 50 °C oder weniger aufweist.
• Im Folgenden werden ein keramischer Grundkörper, eine keramische Grünfolie und ein piezoelektrisches Vielschichtbauteil anhand von schematischen Zeichnungen beschrieben.
• 1 zeigt einen keramischen Grundkörper
• 2 zeigt in einer Draufsicht eine keramische Grünfolie.
• 3a zeigt einen Längsschnitt eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements.
• 3b zeigt einen Querschnitt eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements.
• Gleiche Elemente, ähnliche oder augenscheinlich gleiche Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse in den Figuren sind nicht maßstabsgetreu.
• 1 zeigt einen keramischen Grundkörper 1 eines piezoelektrischen Vielschichtbauteils. Der keramische Grundkörper 1 weist eine Längsseite x auf, die länger ist als eine erste Querseite y und eine zweite Querseite z. Weiterhin ist die erste Querseite y länger als die zweite Querseite z. Der keramische Grundkörper 1 enthält ein Keramikmaterial, das eine Hauptkomponente mit der allgemeinen Summenformel (Na_0,5K_0,5)NbO₃ enthält. Zusätzlich wurden der Hauptkomponente K_5,4Cu_1,3Ta₁₀Nb₂₉ und MnCO₃ als Zusatzstoffe zugegeben.
• Für die Herstellung der Hauptkomponente werden Rohstoffe, wie beispielsweise K₂CO₃, Na₂CO₃ und Nb₂O₅ vermischt und gemahlen. Anschließend werden die Rohstoffe in einem ersten Kalzinierungsschritt bei 750 °C und einer Haltezeit von vier Stunden kalziniert. Auf den ersten Kalzinierungsschritt folgt ein zweiter Kalzinierungsschritt der bei 880 °C und einer Haltezeit von vier Stunden durchgeführt wird. Anschließend werden der Hauptkomponente, bezogen auf 100 mol% (Na_0,5K_0,5)NbO₃, 0,38 mol% K_5,4Cu_1,3Ta₁₀Nb₂₉ und 0,25 mol% MnCO₃ hinzugegeben um das Keramikmaterial zu erhalten.
• Für die Herstellung des keramischen Grundkörpers 1 werden aus dem Keramikmaterial keramische Grünfolien hergestellt und mit Innenelektroden aus Kupfer (nicht dargestellt) bedruckt. Anschließend wird eine Vielzahl von bedruckten keramischen Grünfolien aufeinander gestapelt und gepresst, um einen Grünkörper zu bilden. Mit dem Grünkörper wird, in einem nächsten Schritt, bei 1050 °C und einer Haltezeit, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 30 min bis 120 min, ein Sinterschritt durchgeführt, um einen keramischen Grundkörper 1 zu erhalten. Der Sinterschritt erfolgt dabei in einer inerten Atmosphäre, beispielweise einer Sticksoff-Atmosphäre. Nach dem Sinterschritt wird mit dem keramischen Grundkörper 1 ein Temperschritt durchgeführt. Der Temperschritt wird an Luft bei einer Maximaltemperatur zwischen 800 °C und 900 °C und einer Haltezeit zwischen einer Stunde und zwei Stunden durchgeführt.
• Nach dem Temperschritt werden auf dem keramischen Grundkörper 1 Außenkontaktierungen (nicht dargestellt), beispielweise aus Ag aufgebracht, um die Innenelektroden (nicht dargestellt) zu kontaktieren.
• 2 zeigt in einer Draufsicht eine keramische Grünfolie 1'. Die keramische Grünfolie 1' ist teilweise mit einer Innenelektrode 2 aus Kupfer bedruckt. Die abgebildete Grünfolie 1' kann dazu verwendet werden einen keramischen Grundkörper, ähnlich dem wie er in 1 beschrieben ist, aufzubauen.
• 3a zeigt einen Längsschnitt eines piezoelektrischen Vielschichtbauteils. Das piezoelektrische Vielschichtbauteil umfasst einen keramischen Grundkörper 1, ähnlich dem wie er in 1 beschrieben ist. Der Längsschnitt verläuft in einer Ebene durch den keramischen Grundkörper 1, die parallel zu einer Fläche ist, die durch die Längsseite x und die zweite Querseite z aufgespannt wird. Das piezoelektrische Vielschichtbauelement weist einen Bereich mit Innenelektroden 2 und einen Bereich ohne Innenelektroden 2 auf. Der Bereich, der die Innenelektroden 2 aufweist wird als Eingangsseite A bezeichnet und der Bereich, der keine Innenelektroden 2 aufweist wird als Ausgangsseite B bezeichnet. Das piezoelektrische Vielschichtbauteil ist als ein Piezotransformator ausgebildet.
• 3b zeigt einen Querschnitt durch ein Vielschichtbauelement, ähnlich dem wie es in 3a beschrieben ist. Der Querschnitt verläuft durch den keramischen Grundkörper 1 in einer Ebene, die parallel zu einer Fläche ist, die durch die erste Querseite y und durch die zweite Querseite z aufgespannt wird. Der Querschnitt verläuft durch die Eingangsseite A des Vielschichtbauteils, die die Innenelektroden 2 aufweist. Die Innenelektroden 2 lassen sich in erste Innenelektroden 2a und zweite Innenelektroden 2b aufteilen. Die ersten Innenelektroden 2a sind mit einer ersten Außenkontaktierung 2a' kontaktiert und die zweiten Innenelektroden 2b sind mit einer zweiten Außenkontaktierung 2b' kontaktiert. Die erste Außenkontaktierung 2a' und die zweite Außenkontaktierung 2b' weisen eine gegensätzliche Polarität auf.
• Durch das Anlegen einer Spannung an die erste Außenkontaktierung 2a' und an die zweite Außenkontaktierung 2b' wird, mittels der ersten Innenelektroden 2a und der zweiten Innenelektroden 2b, ein elektromagnetisches Feld in die Eingangsseite A des keramischen Grundkörpers 1 induziert. Dadurch kommt es, aufgrund eines inversen piezoelektrischen Effekts, zu einer Längenänderung der Eingangsseite A des keramischen Grundkörpers 1 entlang des induzierten elektromagnetischen Feldes. Mögliche Richtungen von Längenänderungen sind in 3b anhand der Pfeile dargestellt.
• Durch Anlegen einer Wechselspannung an die erste Außenkontaktierung 2a' und an die zweite Außenkontaktierung 2b' wird eine alternierende Längenänderung in der Eingangsseite A des keramischen Grundkörpers 1 erzeugt. Mit anderen Worten, die Eingangsseite A des keramischen Grundkörpers 1 fängt an zu schwingen. Dieses Schwingen wird von der Eingangsseite A des keramischen Grundkörpers 1 auf die Ausgangsseite B des keramischen Grundkörpers 1 übertragen.
• Durch die alternierende Längenänderung der Ausgangsseite B wird, aufgrund eines piezoelektrischen Effekts, eine Wechselspannung erzeugt. Diese Wechselspannung kann mittels dritten Außenkontaktierungen (nicht dargestellt) an der Ausgangseite B des keramischen Grundkörpers 1 abgegriffen werden. Je nach Position der dritten Außenelektroden (nicht dargestellt) an der Ausgangsseite B des keramischen Grundkörper 1 kann die Wechselspannung, die an der Ausgangsseite B abgegriffen wird, um ein Vielfaches höher sein als die Spannung, die an der Eingangsseite A angelegt wird.
• Die Spannungen, die an der Ausgangsseite B des keramischen Grundkörpers 1 erzeugt werden können, können so groß sein, dass spontane elektrische Entladungen erzeugt werden. Aus diesem Grund ist das hier beschriebene Bauteil besonders geeignet für eine Verwendung in einem Atmosphärendruck-Plasmagenerator.
• Obwohl die Figuren ausschließlich einen piezoelektrischen Transformator beschreiben ist die vorliegende Erfindung nicht auf Selbigem beschränkt. Beispielsweise sind auch Ausgestaltungen als Sensor oder Resonator möglich.
• Bezugszeichenliste

1

keramischer Grundkörper

1'

keramische Grünfolie

2

Innenelektrode

2a

erste Innenelektrode

2b

zweite Innenelektrode

2a'

erste Außenkontaktierung

2b'

zweite Außenkontaktierung

A

Eingangsseite

B

Ausgangsseite

x

Längsseite

y

erste Querseite

z

zweite Querseite

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102006057691 A1 [0003]

Claims (15)

1. Piezoelektrisches Vielschichtbauteil, umfassend einen keramischen Grundkörper (1), der ein Keramikmaterial enthält, wobei - die Hauptkomponente des Keramikmaterials die allgemeine Summenformel (K_xNa_1-x)NbO₃ aufweist und es gilt: 0 ≤ x ≤ 1, - und das Keramikmaterial mindestens zwei Zusatzstoffe enthält, die ausgewählt sind aus einer Menge von Verbindungen, die jeweils wenigstens ein Metall enthalten, das ausgewählt ist aus einer Menge von Metallen, die wenigstens K, Nb, Cu, Mn, Ta enthält.
2. Piezoelektrisches Vielschichtbauteil nach Anspruch 1, wobei das Vielschichtbauteil für eine Anwendung in einem Atmosphärendruck-Plasmagenerator geeignet ist.
3. Piezoelektrisches Vielschichtbauteil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der keramische Grundkörper (1) eine Vielzahl von Innenelektroden (2) aufweist.
4. Piezoelektrisches Vielschichtbauteil nach Anspruch 3, wobei die Innenelektroden (2) aus einem Material bestehen, das ausgewählt ist aus einer Menge, die wenigstens Ag, Pd, Pt, Cu, Ni und jegliche Legierungen aus mindestens zwei der genannten Metalle enthält.
5. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements, das einen keramischen Grundkörper (1) umfasst, der ein Keramikmaterial enthält, wobei das Verfahren einen ersten Kalzinierungsschritt und einen zweiten Kalzinierungsschritt umfasst.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der zweite Kalzinierungsschritt bei einer Maximaltemperatur durchgeführt wird, die verschieden ist von einer Maximaltemperatur bei der der erste Kalzinierungsschritt durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der erste Kalzinierungsschritt bei einer Maximaltemperatur durchgeführt wird, die aus einen Bereich von 700 °C bis 800 °C ausgewählt ist und der zweite Kalzinierungsschritt bei einer Maximaltemperatur durchgeführt wird, die aus einem Bereich von 800 °C bis 900 °C ausgewählt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei für den zweiten Kalzinierungsschritt eine Haltezeit ausgewählt wird, die gleich der Haltezeit des ersten Kalzinierungsschritts ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der erste und der zweite Kalzinierungsschritt jeweils bei einer Haltezeit durchgeführt werden, die aus einem Bereich von zwei Stunden bis sechs Stunden ausgewählt ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines piezoelektrischen Vielschichtbauelements, das einen keramischen Grundkörper (1) umfasst, der ein Keramikmaterial enthält, wobei Ausgangsmaterialien für die Herstellung des Keramikmaterials in Wasser prozessiert werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei ein Sinterschritt durchgeführt wird, für den eine Maximaltemperatur zwischen 1000 °C und 1080 °C und eine Haltezeit zwischen 30 Minuten und 120 Minuten ausgewählt ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei ein Sinterschritt in einer inerten Atmosphäre durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, wobei nach einem Sinterschritt ein Temperschritt durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei für den Temperschritt eine Maximaltemperatur zwischen 800 °C und 900 °C und eine Haltezeit zwischen einer und zwei Stunden ausgewählt ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei als Atmosphäre während des Temperschritts Luft oder eine Atmosphäre mit einem Sauerstoffpartialdruck von 2×10^-1 bis 2×10^-6 bar ausgewählt wird.

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