WO2014184011A1 - Vielschichtbauelement mit einer aussenkontaktierung - Google Patents

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WO2014184011A1
WO2014184011A1 PCT/EP2014/059001 EP2014059001W WO2014184011A1 WO 2014184011 A1 WO2014184011 A1 WO 2014184011A1 EP 2014059001 W EP2014059001 W EP 2014059001W WO 2014184011 A1 WO2014184011 A1 WO 2014184011A1
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sacrificial
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multilayer component
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Franz Rinner
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Epcos Ag
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    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/872—Interconnections, e.g. connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/508—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure adapted for alleviating internal stress, e.g. cracking control layers
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H10N30/053—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by integrally sintering piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes

Definitions

  • the component is a piezoelectric actuator that can be used to actuate an injection valve in a motor vehicle.
  • a multilayer capacitor or a multilayer the Dahlbaue ⁇ lement example may be varistor.
  • the multilayer component a Grundkör ⁇ by having a stack of dielectric layers and internal electrode layers.
  • the multilayer component also has an external contact with main wires and sacrificial wires, wherein the main wires have a higher extensibility than the sacrificial wires.
  • Extensibility is the ability of a body to change its shape under the action of force. Extensibility indicates how far a body can be stretched without it tearing or breaking.
  • the main wires and the sacrificial wires are stretchable up to a certain voltage in Sta ⁇ pelraum.
  • the higher extensibility of the main wires means that the Main wires endure a stronger deformation of the layer stack than the sacrificial wires.
  • the sacrificial wires can be selected according to technical process requirements.
  • the sacrificial wires may for example comprise a ferromagnetic material or consist of a ferromagnetic material. Due to the ferromagnetic properties, the external contact can be fixed to a carrier during production of the multilayer component without slippage. This makes it possible to dispense with the use of a particularly sticky flux. As a result, residues and Ver ⁇ dirt on the external contact can be avoided.
  • the external contacts are preferably fabric or sieve-like design ⁇ . Such external contacts have a small footprint.
  • the dielectric layers and the internal electrode layers are stacked along a stacking direction.
  • the stacking direction preferably corresponds to the longitudinal direction of the main body.
  • the dielektri ⁇ rule layers and the internal electrode layers are stacked alternately.
  • the dielectric layers may comprise a piezoelectric material.
  • the dielectric layers may comprise a ceramic material, in particular a piezoceramic material.
  • a metal paste is applied.
  • the metal paste is applied in a screen printing process. After the application of the metal paste films are preferably stacked, pressed and sintered together, so that arises ⁇ a monolithic sintered body.
  • the main body of the component is preferably formed by a monolithic sintered body, for example by a sintered body produced as described above.
  • the multilayer component is designed as a piezoelectric component , for example as a piezoelectric actuator.
  • a piezoelectric actuator when a voltage is applied to the internal electrode layers, piezoelectric layers are arranged between the internal electrode layers, so that a stroke of the piezoactuator is generated.
  • the Dahlbauele ⁇ ment can also be embodied as another component, such as a multilayer capacitor.
  • the external contact preferably serves to apply a voltage between internal electrode layers adjacent in the stacking direction.
  • two outer contacts are arranged on opposite outer sides of the base body.
  • the internal electrode layers are alternately electrically connected in the stacking direction with one of the external contacts and electrically insulated from the other external contact.
  • the electrode paste that Elect ⁇ clear layers seen in a stacking direction alternately extend to an outer side of the stack and are spaced from the opposite outer side of the stack. To this way, the electrode layers can alternately be electrically connected to one of the outer contacts.
  • the multilayer component may be a fully active multilayer component.
  • the internal electrode layers extend over the entire cross section of the base body.
  • the internal electrode layers on one outer side are covered alternately with electrically insulating material.
  • the internal electrode layers are alternately electrically connected in the stacking direction with one of the external contacts and electrically insulated from the other external contact.
  • the main wires have a larger diameter than the sacrificial wires.
  • the sacrificial wires For example, is the
  • Diameter of the main wires at least twice as large as the diameter of the sacrificial wires.
  • the main wires are e.g. a diameter of 70ym.
  • the sacrificial wires have e.g. a diameter of 30ym.
  • the main wires and the sacrificial wires differ in material.
  • the main wires to a material which has a higher stretch ⁇ ability than the material of the sacrificial wires.
  • the main wires and the sacrificial wires can alswei ⁇ sen a metallic material or consist of a metallic material.
  • the main wires may comprise or consist of grade 1.4201 or 1.4310 stainless steel.
  • the sacrificial wires can have a ferromagnetic material or consist of a ferromagnetic material.
  • the victim wires Grade 1.0340 steel or made of grade 1.0340 steel.
  • the materials of the main wires and the sacrificial wires can be plated.
  • a coating can be applied which contains copper, silver and tin. This coating is used for the solderability of the external contact.
  • the ferromagnetic properties of the external contact, in particular the sacrificial wires can serve in the soldering process of ren ⁇ fixed gear of the wire mesh.
  • the main wires and the sacrificial wires can be deformed to varying degrees during operation.
  • main wires and sacrificial wires can be deformed to different degrees.
  • This main wires and victim wires are differentially biased me ⁇ mechanically.
  • the thicker main wires are not or only slightly deformed. This allows the main wires to ensure a reliable via.
  • the sacrificial wires are intended to rupture when exceeding a certain voltage in the victim wires.
  • the sacrificial wires tear at an elongation of about 1 per thousand. At a higher strain sets the plastic deformation, so that the sacrificial wires easily tear at a repeated expansion of the piezo stack.
  • the main wires and the sacrificial wires preferably intersect at an angle of 90 °.
  • the base body has at least one predetermined breaking point which has a lower Bruchfestig ⁇ ness compared to other areas of the body.
  • the sacrificial wires are preferably intended to tear during the operation of the multilayer component along the at least one predetermined breaking point.
  • cracks can spread in a targeted manner during operation of the multilayer component or during the poling of the multilayer component. As a result, reliable operation of the multilayer component can be ensured. In particular, an uncontrolled Ausbrei ⁇ tion of cracks, which can lead to a failure of the device pier ⁇ ren, be avoided.
  • the sacrificial wires are designed to tear during operation along the at least one predetermined breaking layer.
  • the main wires By the main wires, a reliable current flow across the at least one predetermined breaking point can ignore ensured ⁇ the. Between two predetermined breaking layers, the current can be transmitted through the main wires and sacrificial wires.
  • the sacrificial wires may be at an angle of at least one predetermined breaking layer
  • solder can fix the external contact on the main body.
  • the contact between the main wires can also be ensured by the solder.
  • FIG. 1 shows a side view of the main body
  • FIG. 2 shows a side view of a multilayer component with an external contact
  • Figure 3 is a side view of another multilayer construction ⁇ elements with an external contact.
  • first internal electrode layers 3a and second internal electrode layers 3b are arranged alternately along a stacking direction S.
  • the internal electrode layers 3b ⁇ are not visible in this side view, shown per ⁇ but dashed for clarity.
  • the first internal electrode layers 3a extend up to a first outer side of the main body.
  • the second internal electrode layers extend up to a second outer side of the main body, which lies opposite the first outer side of the main body 1.
  • Figure 2 shows a multilayer component in a seean ⁇ view.
  • the main body 1 of the multilayer component may be formed as shown in FIG.
  • the internal electrode layers 3a, 3b are not shown in FIGS. 2 and 3 for reasons of clarity.
  • the main body 1 has a plurality of predetermined breaking layers 6.
  • the predetermined breaking layers 6 have a reduced breaking strength compared with other regions of the main body 1. Along the predetermined breaking layers 6 cracks can spread in a targeted manner during operation or polarization of the component.
  • an external contact 4a is arranged on the outside of the main body 1 .
  • the external contact 4a serves for contacting the internal electrode layers 3a.
  • a further external contact 4b (not shown) is arranged, which contacts the internal electrode layers 3b.
  • the external contacts 4a, 4b are formed in the form of a wire turn ⁇ esp.
  • Each external contact 4a, 4b has main ⁇ wires 5a and 5b sacrificial wires.
  • the main wires 5a each run parallel to each other.
  • the sacrificial wires 5b run up ⁇ if parallel.
  • the sacrificial wires 5b cross the main wires 5a at an angle of 90 °.
  • the main wires 5a form the weft wire of the fabric and the sacrificial wires 5b form the warp wire of the fabric or vice versa.
  • warp wire refers to the wires in longitudinal direction, and as a weft wire called the wires in the transverse direction.
  • the main wires 5a differ in their extensibility from the sacrificial wires 5b.
  • the main wires 5a have a higher extensibility than the sacrificial wires 5b.
  • the hö ⁇ here extensibility of the main wires 5a is achieved by a different diameter for the main wires 5a, for example, a different material or a different crossing angle chosen relative to the sta- pelebenen.
  • the main wires 5a may also differ from the sacrificial wires 5b in other material properties.
  • the main wires 5a and the sacrificial wires 5b are deformed to different degrees during the operation of the component and mechanically biased.
  • the sacrificial wires 5b ver ⁇ formed.
  • the sacrificial wires 5b tear and are virtually geop ⁇ fert.
  • the sacrificial wires 5b are designed to tear along the predetermined breaking layers 6 during operation.
  • the main wires 5a then ensure a reliable contact of the multilayer component even after complete tearing of the sacrificial wires 5b.
  • the outer electrode shown in Figure 2 has a Orientie ⁇ tion of 45 °.
  • the main wires 5a and 5b Op ⁇ ferdrähte an angle of 45 ° with a plane of stacking a ⁇ close.
  • the main wires 5a and the sacrificial wires 5b make an angle of 45 ° with the predetermined breaking layers 6.
  • a sufficient number of main wires 5a intersect a predetermined breaking layer 6.
  • an electric current can reliably flow over the predetermined breaking layers 6.
  • the current through the main wires 5a and the sacrificial wires 5b is reliably transmitted.
  • the stress between the main wires 5a and the sacrificial wires 5b can be shifted.
  • the load on the sacrificial wires 5b is proportional to sin 2 (), the angle being between a sacrificial wire 5b and a predetermined breaking point 6.
  • Figure 3 shows for example a multilayer element in which the Op ⁇ ferdrähte 5b form an angle of 60 ° with the predetermined breaking layers.
  • the load for the sacrificial wires 5b is increased by about 50% with respect to an angle of 45 °, and lowered by about 50% for the main wires 5a.
  • the angle between the victim wires should be 5b and the
  • Predetermined breaking layers 6 should not be too large, since otherwise only a few main wires 5a cross the predetermined breaking point 6. This could affect the reliability of the contact.
  • the main wires 5a and the sacrificial wires 5b may be galvanized.
  • the main wires 5a and sacrificial wires 5b may have a coating containing copper, silver and tin.
  • the coating may already contain the solder, so that an additional Lot ⁇ layer on the base body 1 is not necessary.
  • a sufficient amount of tin can be deposited to solder the external contact 4a, 4b on the main wires 5a and the sacrificial wires 5b.
  • the ferromagnetic sacrificial wires 5b can serve to fix the tissue during the soldering process.

Landscapes

  • Insulated Conductors (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Abstract

Es wird ein Vielschichtbauelement aufweisend einen Grundkör- per (1) mit einem Stapel aus dielektrischen Schichten (2) und internen Elektrodenschichten (3a, 3b) angegeben. Das Viel- schichtbauelement weist zudem eine Außenkontaktierung (4a, 4b) mit Hauptdrähten (5a) und Opferdrähten (5b) auf, wobei die Hauptdrähte (5a) eine höhere Dehnbarkeit aufweisen als die Opferdrähte (5b). Des Weiteren wird ein Vielschichtbau- element angegeben, wobei die Hauptdrähte (5a) einen größeren Durchmesser aufweisen als die Opferdrähte (5b). Signifikante Figur: Fig. 2

Description

Beschreibung
Vielschichtbauelement mit einer Außenkontaktierung
Es wird ein Vielschichtbauelement mit einer Außenkontaktie¬ rung angegeben. Z.B. ist das Bauelement ein Piezoaktor, der zum Betätigen eines Einspritzventils in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann. Alternativ kann das Vielschichtbaue¬ lement z.B. ein Vielschichtkondensator oder ein Vielschicht- varistor sein.
Zur Kontaktierung eines Vielschichtbauelements wird z.B. eine Außenkontaktierung des Vielschichtbauelements mit einer Wei- terkontaktierung verlötet.
Es ist eine Aufgabe, ein Vielschichtbauelement mit einer ver¬ besserten Außenkontaktierung anzugeben.
Es wird ein Vielschichtbauelement aufweisend einen Grundkör¬ per mit einem Stapel aus dielektrischen Schichten und internen Elektrodenschichten angegeben. Das Vielschichtbauelement weist zudem eine Außenkontaktierung mit Hauptdrähten und Opferdrähten auf, wobei die Hauptdrähte eine höhere Dehnbarkeit aufweisen als die Opferdrähte.
Unter Dehnbarkeit versteht man die Eigenschaft eines Körpers, unter Krafteinwirkung seine Form zu verändern. Die Dehnbarkeit gibt an, wie weit ein Körper gedehnt werden kann, ohne dass er reißt oder bricht. Insbesondere sind die Hauptdrähte und die Opferdrähte bis zu einer bestimmten Spannung in Sta¬ pelrichtung dehnbar. Bezogen auf das Vielschichtbauelement bedeutet die höhere Dehnbarkeit der Hauptdrähte, dass die Hauptdrähte eine stärkere Verformung des Lagenstapels als die Opferdrähte aushalten.
Der Vorteil einer Außenkontaktierung mit Hauptdrähten, welche eine hohe Dehnbarkeit aufweisen ist, dass diese eventuell auftretende Risse im Grundkörper des Vielschichtbauelements überbrücken kann. Die Opferdrähte hingegen können nach prozesstechnischen Notwendigkeiten ausgewählt werden. Die Opferdrähte können z.B. ein ferromagnetisches Material aufweisen oder aus einem ferromagnetischen Material bestehen. Aufgrund der ferromagnetischen Eigenschaften kann die Außenkontaktierung während der Herstellung des Vielschichtbauelements an einem Träger fixiert werden, ohne zu verrutschen. Dadurch kann auf die Verwendung eines besonders klebrigen Flussmit- tels verzichtet werden. Dadurch können Rückstände und Ver¬ schmutzungen an der Außenkontaktierung vermieden werden.
Die Außenkontaktierungen sind vorzugsweise gewebe- oder sieb¬ artig ausgebildet. Derartige Außenkontaktierungen haben einen geringen Platzbedarf.
Vorzugsweise sind die dielektrischen Schichten und die internen Elektrodenschichten entlang einer Stapelrichtung gestapelt. Die Stapelrichtung entspricht vorzugsweise der Längs- richtung des Grundkörpers. Vorzugsweise sind die dielektri¬ schen Schichten und die internen Elektrodenschichten alternierend übereinander gestapelt.
Die dielektrischen Schichten können ein piezoelektrisches Ma- terial aufweisen. Z.B. können die dielektrischen Schichten ein keramisches Material, insbesondere ein piezokeramisches Material aufweisen. Zur Herstellung des Grundkörpers können Grünfolien verwendet werden, auf die zur Bildung von internen Elektrodenschichten z.B. eine Metallpaste aufgebracht wird. Z.B. wird die Metallpaste in einem Siebdruckverfahren aufgebracht . Nach dem Aufbringen der Metallpaste werden die Folien vorzugsweise gestapelt, verpresst und gemeinsam gesintert, so¬ dass ein monolithischer Sinterkörper entsteht. Vorzugsweise wird der Grundkörper des Bauelements durch einen monolithischen Sinterkörper gebildet, z.B. durch einen wie oben be- schrieben hergestellten Sinterkörper.
Z.B. ist das Vielschichtbauelement als piezoelektrisches Bau¬ element, zum Beispiel als Piezoaktor, ausgebildet. Bei einem Piezoaktor dehnen sich beim Anlegen einer Spannung an die internen Elektrodenschichten zwischen den internen Elektrodenschichten angeordnete piezoelektrische Schichten aus, sodass ein Hub des Piezoaktors erzeugt wird. Das Vielschichtbauele¬ ment kann auch als ein anderes Bauelement ausgebildet sein, z.B. als Vielschichtkondensator .
Die Außenkontaktierung dient vorzugsweise zum Anlegen einer Spannung zwischen in Stapelrichtung benachbarten internen Elektrodenschichten. Z.B. sind zwei Außenkontaktierungen auf gegenüberliegenden Außenseiten des Grundkörpers angeordnet. Vorzugsweise sind die internen Elektrodenschichten in Stapelrichtung abwechselnd mit einer der Außenkontaktierungen elektrisch verbunden und von der anderen Außenkontaktierung elektrisch isoliert. Z.B. wird die Elektrodenpaste so aufgebracht, dass die Elekt¬ rodenschichten in Stapelrichtung gesehen abwechselnd bis zu einer Außenseite des Stapels reichen und von der gegenüberliegenden Außenseite des Stapels beabstandet sind. Auf diese Weise können die Elektrodenschichten abwechselnd mit einer der Außenkontaktierungen elektrisch verbunden werden.
Alternativ kann das Vielschichtbauelement ein vollaktives Vielschichtbauelement sein. Bei einem vollaktiven Viel¬ schichtbauelement erstrecken sich die internen Elektrodenschichten über den gesamten Querschnitt des Grundkörpers. Zur abwechselnden Verbindung der internen Elektrodenschichten mit einer Außenkontaktierung werden die internen Elektroden- schichten auf einer Außenseite alternierend mit elektrisch isolierendem Material bedeckt. Vorzugsweise sind die internen Elektrodenschichten in Stapelrichtung abwechselnd mit einer der Außenkontaktierungen elektrisch verbunden und von der anderen Außenkontaktierung elektrisch isoliert.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die Hauptdrähte einen größeren Durchmesser auf als die Opferdrähte. Z.B. ist der
Durchmesser der Hauptdrähte mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser der Opferdrähte. Die Hauptdrähte weisen z.B. einen Durchmesser von 70ym auf. Die Opferdrähte weisen z.B. einen Durchmesser von 30ym auf.
Gemäß einer Ausführungsform unterscheiden sich die Hauptdrähte und die Opferdrähte im Material. Vorzugsweise weisen die Hauptdrähte ein Material auf, welches eine höhere Dehn¬ barkeit als das Material der Opferdrähte hat. Die Hauptdrähte und die Opferdrähte können ein metallisches Material aufwei¬ sen oder aus einem metallischen Material bestehen. Z.B. können die Hauptdrähte Edelstahl der Sorte 1.4201 oder 1.4310 aufweisen oder aus diesem bestehen. Die Opferdrähte können ein ferromagnetisches Material aufweisen oder aus einem fer- romagnetischen Material bestehen. Z.B. weisen die Opferdrähte Stahl der Sorte 1.0340 auf oder bestehen aus Stahl der Sorte 1.0340.
Vorzugsweise können die Materialien der Hauptdrähte und der Opferdrähte galvanisiert werden. Dadurch kann eine Beschich- tung aufgebracht werden, welche Kupfer, Silber und Zinn enthält. Diese Beschichtung dient der Lötbarkeit der Außenkontaktierung . Die ferromagnetischen Eigenschaften der Außenkontaktierung, insbesondere der Opferdrähte, können im Lötprozess zum Fixie¬ ren des Drahtgewebes dienen.
Die Hauptdrähte und die Opferdrähte können während des Be- triebs unterschiedlich stark verformt werden. Insbesondere bei unterschiedlichen Durchmessern können Hauptdrähte und Opferdrähte unterschiedlich stark verformt werden. Dadurch werden Hauptdrähte und Opferdrähte unterschiedlich stark me¬ chanisch vorbelastet. Vorzugsweise werden nur die dünneren Opferdrähte verformt. Die dickeren Hauptdrähte werden nicht oder nur geringfügig verformt. Dadurch können die Hauptdrähte eine zuverlässige Durchkontaktierung gewährleisten.
Gemäß einer Ausführungsform sind die Opferdrähte dazu vorge- sehen, beim Überschreiten einer bestimmten Spannung in den Opferdrähten zu reißen.
Die Opferdrähte reißen bei einer Dehnung von ca. 1 Promille. Bei einer höheren Dehnung setzt die plastische Verformung ein, so dass die Opferdrähte bei einer wiederholten Ausdehnung des Piezostapels leicht reißen. Die Hauptdrähte und die Opferdrähte kreuzen sich vorzugsweise in einem Winkel von 90°.
Gemäß einer Ausführungsform weist der Grundkörper wenigstens eine Sollbruchstelle auf, welche eine geringere Bruchfestig¬ keit im Vergleich zu anderen Bereichen des Grundkörpers aufweist. Die Opferdrähte sind vorzugsweise dazu vorgesehen, während des Betriebs des Vielschichtbauelements entlang der wenigstens einen Sollbruchstelle zu reißen.
In den Sollbruchstellen können sich während des Betriebs des Vielschichtbauelements oder während der Polung des Viel¬ schichtbauelements Risse gezielt ausbreiten. Dadurch kann ein zuverlässiger Betrieb des Vielschichtbauelements gewährleis- tet werden. Insbesondere kann eine unkontrollierte Ausbrei¬ tung von Rissen, welche zu einem Ausfall des Bauelements füh¬ ren kann, vermieden werden.
Die Opferdrähte sind dazu ausgebildet, während des Betriebs entlang der wenigstens einen Sollbruchschicht zu reißen.
Durch die Hauptdrähte kann ein zuverlässiger Stromfluss über die wenigstens eine Sollbruchstelle hinweg gewährleistet wer¬ den. Zwischen zwei Sollbruchschichten kann der Strom durch die Hauptdrähte und Opferdrähte übertragen werden.
Gemäß einer Ausführungsform können die Opferdrähte mit der wenigstens einen Sollbruchschicht einen Winkel von
30° <= <= 60° einschließen. Dadurch kreuzen ausreichend viele Hauptdrähte die Sollbruchstelle, um eventuell auftre- tende Risse zu überbrücken. Durch eine Änderung des Winkels kann die Belastung zwischen den Hauptdrähten und den Opferdrähten verschoben werden. Die Belastung der Opferdrähte kann proportional zum Wert von sin2 ( ) sein. Vorzugsweise beträgt = 45°. Bei einer Ausrichtung der Hauptdrähte und Opferdrähte unter einem Winkel von = 45° kann eine zuverlässige Übertragung des Stroms über die Sollbruchstellen, bzw. über eventuell auftretende Risse, hinweg stattfinden.
Gemäß einer Ausführungsform kann Lot die Außenkontaktierung am Grundkörper befestigen.
Im Bereich zwischen zwei Sollbruchschichten kann der Kontakt zwischen den Hauptdrähten auch durch das Lot gewährleistet sein .
Im Folgenden wird das Vielschichtbauelement anhand von sche¬ matischen Figuren erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Seitenansicht des Grundkörpers, Figur 2 eine Seitenansicht eines Vielschichtbauelements mit einer Außenkontaktierung,
Figur 3 eine Seitenansicht eines weiteren Vielschichtbau¬ elements mit einer Außenkontaktierung.
Figur 1 zeigt einen Grundkörper 1 eines Vielschichtbauele¬ ments mit internen Elektrodenschichten 3a, 3b in einer Seitenansicht. Erste interne Elektrodenschichten 3a und zweite interne Elektrodenschichten 3b sind entlang einer Stapelrich- tung S alternierend angeordnet. Die internen Elektroden¬ schichten 3b sind in dieser Seitenansicht nicht sichtbar, je¬ doch zum besseren Verständnis gestrichelt dargestellt. Die ersten internen Elektrodenschichten 3a erstrecken sich bis zu einer ersten Außenseite des Grundkörpers. Die zweiten inter¬ nen Elektrodenschichten erstrecken sich bis zu einer zweiten Außenseite des Grundkörpers, welche der ersten Außenseite des Grundkörpers 1 gegenüberliegt.
Figur 2 zeigt ein Vielschichtbauelement in einer Seitenan¬ sicht. Der Grundkörper 1 des Vielschichtbauelements kann wie in Figur 1 gezeigt ausgebildet sein. Die internen Elektrodenschichten 3a, 3b sind aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren 2 und 3 nicht dargestellt. Neben den Elektrodenschichten weist der Grundkörper 1 mehrere Sollbruchschichten 6 auf. Die Sollbruchschichten 6 weisen eine reduzierte Bruchfestigkeit gegenüber anderen Bereichen des Grundkörpers 1 auf. Entlang der Sollbruchschichten 6 können sich während des Betriebs oder der Polarisierung des Bauelements Risse gezielt ausbreiten .
Auf der Außenseite des Grundkörpers 1 ist eine Außenkontak- tierung 4a angeordnet. Die Außenkontaktierung 4a dient zur Kontaktierung der internen Elektrodenschichten 3a. Auf einer gegenüberliegenden Außenseite des Grundkörpers 1 ist eine weitere Außenkontaktierung 4b (nicht dargestellt) angeordnet, welche die internen Elektrodenschichten 3b kontaktiert. Die Außenkontaktierungen 4a, 4b sind in Form eines Drahtgewe¬ bes ausgebildet. Jede Außenkontaktierung 4a, 4b weist Haupt¬ drähte 5a und Opferdrähte 5b auf. Die Hauptdrähte 5a laufen jeweils parallel zueinander. Die Opferdrähte 5b laufen eben¬ falls parallel zueinander. Die Opferdrähte 5b kreuzen die Hauptdrähte 5a unter einem Winkel von 90°. Die Hauptdrähte 5a bilden den Schussdraht des Gewebes und die Opferdrähte 5b bilden den Kettdraht des Gewebes oder umgekehrt. Als Kett¬ draht bezeichnet man bei einem Gewebe die Drähte in Längs- richtung, und als Schussdraht bezeichnet man die Drähte in Querrichtung .
Die Hauptdrähte 5a unterscheiden sich von den Opferdrähten 5b in ihrer Dehnbarkeit. Insbesondere weisen die Hauptdrähte 5a eine höhere Dehnbarkeit als die Opferdrähte 5b auf. Die hö¬ here Dehnbarkeit der Hauptdrähte 5a wird erreicht, indem für die Hauptdrähte 5a z.B. ein anderer Durchmesser, ein anderes Material oder ein anderer Kreuzungswinkel relativ zu den Sta- pelebenen gewählt. Die Hauptdrähte 5a können sich auch in anderen Materialeigenschaften von den Opferdrähten 5b unterscheiden .
Durch mögliche unterschiedliche Durchmesser der Hauptdrähte 5a und der Opferdrähte 5b werden diese während dem Betrieb des Bauelements unterschiedlich stark verformt und mechanisch vorbelastet. Idealerweise werden nur die Opferdrähte 5b ver¬ formt. Dabei reißen die Opferdrähte 5b und werden quasi geop¬ fert. Insbesondere sind die Opferdrähte 5b dazu ausgebildet, während des Betriebs entlang der Sollbruchschichten 6 einzureißen. Die Hauptdrähte 5a gewährleisten dann auch nach vollständigem Abreißen der Opferdrähte 5b eine zuverlässige Kon- taktierung des Vielschichtbauelements . Die in Figur 2 gezeigte Außenelektrode weist eine Orientie¬ rung von 45° auf. Das heißt, dass Hauptdrähte 5a und die Op¬ ferdrähte 5b einen Winkel von 45° mit einer Stapelebene ein¬ schließen. Z.B. schließen die Hauptdrähte 5a und die Opferdrähte 5b einen Winkel von 45° mit den Sollbruchschichten 6 ein. Bei einer derartigen Sieborientierung kreuzen ausreichend viele Hauptdrähte 5a eine Sollbruchschicht 6. Dadurch kann ein elektrischer Strom zuverlässig über die Sollbruchschichten 6 hinweg fließen. In den Bereichen zwischen den Sollbruchschichten 6 wird der Strom durch die Hauptdrähte 5a und die Opferdrähte 5b zuverlässig übertragen.
Durch eine Änderung der Orientierung der Außenkontaktierung kann die Belastung zwischen den Hauptdrähten 5a und den Opferdrähten 5b verschoben werden. Die Belastung der Opferdrähte 5b ist proportional zu sin2 ( ) , wobei der Winkel zwischen einem Opferdraht 5b und einer Sollbruchstelle 6 ist. Figur 3 zeigt z.B. ein Vielschichtbauelement , bei dem die Op¬ ferdrähte 5b einen Winkel von 60° mit den Sollbruchschichten einschließen. Dadurch wird die Belastung für die Opferdrähte 5b gegenüber einem Winkel von 45° um ca. 50% erhöht, und für die Hauptdrähte 5a um ca. 50% abgesenkt. Allerdings sollte der Winkel zwischen den Opferdrähten 5b und den
Sollbruchschichten 6 nicht zu groß sein, da sonst nur noch wenige Hauptdrähte 5a die Sollbruchstelle 6 kreuzen. Dadurch könnte die Zuverlässigkeit der Kontaktierung beeinträchtigt werden .
Die Hauptdrähte 5a und die Opferdrähte 5b können galvanisiert sein. Insbesondere können die Hauptdrähte 5a und Opferdrähte 5b eine Beschichtung aufweisen, welche Kupfer, Silber und Zinn enthält. Dadurch ist die Lötbarkeit der Außenkontaktie- rungen 4a, 4b verbessert. Alternativ kann die Beschichtung bereits das Lot enthalten, so dass eine zusätzliche Lot¬ schicht auf dem Grundkörper 1 nicht notwendig ist. Z. B. kann ausreichend viel Zinn zur Verlötung der Außenkontaktierung 4a, 4b auf den Hauptdrähten 5a und den Opferdrähten 5b abge- schieden sein.
Die ferromagnetischen Opferdrähte 5b können im Lötprozess zum fixieren des Gewebes dienen. Bezugs zeichenliste
1 Grundkörper
2 piezoelektrische Schicht
3a, 3b interne Elektrodenschicht
4a, 4b Außenkontaktierung
5a Hauptdraht
5b Opferdraht
6 Sollbruchstelle
Winkel
S Stapelrichtung orthogonal zu Stapelebenen

Claims

Patentansprüche
1. Vielschichtbauelement, aufweisend
- einen Grundkörper (1) mit einem Stapel aus dielektrischen Schichten (2) und internen Elektrodenschichten (3a, 3b) und
- eine Außenkontaktierung (4a, 4b) mit Hauptdrähten (5a) und Opferdrähten (5b) , wobei
- die Hauptdrähte (5a) eine höhere Dehnbarkeit als die Opfer¬ drähte (5b) aufweisen.
2. Vielschichtbauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Hauptdrähte (5a) einen größeren Durchmesser als die Opferdrähte (2) aufweisen.
3. Vielschichtbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Hauptdrähte (5a) und die Opferdrähte (5b) im Material unterscheiden.
4. Vielschichtbauelement nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, wobei die Hauptdrähte (5a) und die Opferdrähte (5b) während des Betriebs des Vielschichtbauelements unterschied¬ lich stark verformt werden.
5. Vielschichtbauelement nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, wobei die Opferdrähte (5b) dazu vorgesehen sind, bei
Überschreiten einer bestimmten Spannung in den Opferdrähten (5b) zu reißen.
6. Vielschichtbauelement nach einem der vorhergehenden An- sprüche, wobei die Hauptdrähte (5a) und die Opferdrähte (5b) sich in einem Winkel von 90° kreuzen.
7. Vielschichtbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Grundkörper (1) wenigstens eine Sollbruchstelle (6), welche eine geringere Bruchfestigkeit im Vergleich zu anderen Bereichen des Grundkörpers (1) aufweist, und
- die Opferdrähte (5b) dazu vorgesehen sind, während des Be¬ triebs des Vielschichtbauelements entlang der Sollbruchstelle (6) reißen.
8. Vielschichtbauelement nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Opferdrähte (5b) mit der Sollbruchschicht (6) einen Winkel 30° <= <= 60° einschließen.
9. Vielschichtbauelement nach einem der vorhergehenden An- sprüche, wobei die Opferdrähte (5b) ein ferromagnetisches Ma¬ terial aufweisen.
10. Vielschichtbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Lot die Außenkontaktierung (4a, 4b) am Grund- körper (1) befestigt.
11. Vielschichtbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hauptdrähte (5a) einen Durchmesser von 70ym und die Opferdrähte (5b) einen Durchmesser von 30ym auf- weisen.
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