用于利用填充材料填充多層構件的至少一個空穴的方法以及多層構件的制作方法
【專利說明】用于利用填充材料填充多層構件的至少一個空穴的方法以 及多層構件
[0001] 本文給出一種用于利用填充材料填充多層構件的至少一個空穴的方法以及多層 構件。例如多層構件是壓電致動器，該壓電致動器能夠用于操縱機動車中的噴射閥。備選 地，多層構件能夠例如是多層電容器。
[0002] 在文獻DE10 2006 001 656A1、DE44 10 504B4 和DE10 2007 004 813A1 中 描述了用于在多層構件中構造絕緣區段的電化學蝕刻法。
[0003] 待解決的任務是給出用于利用填充材料填充多層構件的空穴的改進方法以及具 有已改進特性的多層構件。
[0004] 給出一種用于利用填充材料填充多層構件的至少一個空穴的方法。該方法在第一 步驟中包括提供多層構件的基本主體，其中該基本主體具有至少一個空穴。在下一步驟中 基本主體在腔室內定位。接著在腔室內產生第一壓力，其中該第一壓力是負壓。接著，將填 充材料布置在基本主體處。
[0005] 優選地，首先將基本主體在腔室內定位成使得該基本主體不與腔室內已經存在的 填充材料接觸。
[0006] 優選地，從至少一個空穴中移除空氣，尤其是大部分空氣，因此降低以后在絕緣材 料中形成氣泡的風險。
[0007] 優選地，絕緣材料應該具有盡可能少的氣泡。由此能夠降低例如在基本主體內部 的電極層和布置在基本主體上的外接觸部之間電擊穿的風險。
[0008] 基本主體能夠具有由介電層和內電極層構成的疊層。例如介電層和內電極層沿著 疊層方向堆疊。疊層方向優選地對應于基本主體的縱向。優選地，介電層和內電極層上下 交替堆疊。
[0009] 在一實施方式中，基本主體具有第一內電極層和第二內電極層，在疊層方向上看 是上下交替的。第一內電極層延伸至第一外側，并且第二內電極層延伸至第二外側。例如 第一外側和第二外側位置相對。
[0010] 介電層能夠具有例如陶瓷材料等壓電材料。為了制造基本主體能夠使用綠色膜， 例如為了構成內電極層而在綠色膜上施加金屬膏體。例如在絲網印刷法中施加金屬膏體。 該金屬膏體能夠包含銅。例如，由此構成包含銅作為主要成分的內電極層。備選地，金屬膏 體能夠包含銀-鈀，其中，由此能夠構成包含銀-鈀作為主要成分的內電極層。在施加金屬 膏體之后，這些膜優選地堆疊、擠壓并且共同燒結，因此形成單件式的燒結主體。優選地， 構件的基本主體由單件式的燒結主體構成，例如由如同之前描述的那樣制造的燒結主體構 成。
[0011] 基本主體的至少一個空穴例如能夠構造為溝槽。空穴、尤其是溝槽能夠布置在分 別帶有內電極層的平面內。空穴尤其能夠布置在內電極層和基本主體的外側之間。優選地， 空穴、尤其是溝槽達到基本主體的外側。由此，空穴至少部分地從外側可達到。尤其是，未 被外接觸部覆蓋的區域中的空穴能夠是從外側可達到的。
[0012] 優選地，基本主體具有多個空穴、尤其是溝槽。在第一內電極層和第二內電極層交 替地達到第一外側和第二外側的情況下，例如在每個第一內電極層和基本主體的第一外側 之間布置空穴。在基本主體的位置相對的第二外側上，能夠在每個第二內電極層和基本主 體的第二外側之間布置空穴。由此，第一內電極層和第二內電極層能夠交替地與基本主體 的第一外側和第二外側間隔開。
[0013] 這些空穴例如通過蝕刻法來制造。例如，基本主體能夠布置在蝕刻介質中，用于蝕 刻空穴，同時借助于電極在內電極層之間加以電壓。通過加以電壓能夠蝕刻掉一部分電極， 因此在內電極層和基本主體的外側之間形成空穴。
[0014] 空穴具有例如在1ym和5ym之間的寬度。空穴的寬度優選地對應于空穴沿基本 主體的疊層方向的延伸長度。基于該小的寬度，空穴是難以填充的。尤其是具有高粘度的 材料僅能困難地填充進空穴。另外，空穴能夠具有例如在80ym和120ym之間的深度。此 夕卜，空穴能夠具有在3mm和4mm之間的長度。空穴的長度優選地對應于空穴垂直于基本主 體的疊層方向的延伸長度。
[0015] 因為空穴具有微米級范圍的尺寸，所以人們也稱為微米結構化的空洞。
[0016] 填充材料例如是絕緣材料。該絕緣材料例如具有在200mPas和2000mPas之間的 粘度。根據一優選的實施方式，絕緣材料具有在300mPas和500mPas之間的粘度。絕緣材 料例如是硅橡膠或者聚酰亞胺或者包含硅橡膠或者聚酰亞胺成分。絕緣材料例如是澆鑄材 料。絕緣材料優選地具有硬化時少量的收縮性能。此外，絕緣材料優選具有少量的汽壓，因 此在產生負壓時絕緣材料未開始蒸發。此外，絕緣材料應該不包含能夠堵塞溝槽的填充料。 另外，絕緣材料應該不具有或者具有盡可能少量的流變極限。流變極限描述如下力，該力必 須施加以便物質持續地變形。
[0017] 通過利用絕緣材料填充空穴能夠構成絕緣區段，所述絕緣區段能夠使內電極層 特別可靠地與外接觸部絕緣。
[0018] 能夠利用絕緣材料來填充空穴，用于提高電擊穿強度、尤其是用于避免在內電極 層之間加以電壓時，內電極層和外接觸部之間的電擊穿。
[0019] 根據一實施方式，在將基本主體定位在腔室內之前，已經在基本主體上布置至少 一個外接觸部。例如外接觸部至少部分覆蓋基本主體的至少一個空穴。例如，外接觸部具 有銀-鈀或銅或銀，或者是由銀-鈀或銅或銀組成。外接觸部例如以條狀形式施加在外側 上。外接觸部例如借助于絲網印刷法施加。外接觸部尤其能夠燃燒。外接觸部優選地分別 布置在基本主體的兩個相對的外側處。外接觸部能夠部分地覆蓋在基本主體的外側上的至 少一個空穴。優選地，外接觸部遮蓋基本主體的至少一個空穴，使得所述空穴仍然是從外部 可達到的、尤其是通過基本主體的外側可達到的。
[0020] 所述方法尤其適用于利用絕緣材料來填充所施加的外接觸部之下的空穴。這具有 如下優點：也可以使用在外接觸部燃燒時能被損壞的絕緣材料。根據一備選的方法，這些外 電極也能夠在利用絕緣材料填充空穴之后施加。
[0021] 優選地，接觸元件布置在外接觸部處。接觸元件優選地用于多層構件的另外的接 觸部。接觸元件例如能夠具有接觸線。附加地或者備選地，接觸元件能夠具有增強元件，該 增強元件、例如篩網（Siebgewebe)或者絲網（Drahtharfe)能夠布置在外接觸部處。接觸元 件例如與外接觸部焊接在一起。接觸線例如能夠布置在外接觸部處或者增強元件處。
[0022] 外接觸部例如能夠具有沿外接觸部縱向延伸的縫隙。通過所述縫隙在基本主體的 外側上產生額外的開口，絕緣材料能夠通過該開口在外接觸部之下流入空穴。
[0023] 為了利用絕緣材料來填充至少一個空穴，例如能夠在將基本主體定位在腔室內期 間已經在腔室內布置絕緣材料。備選地，絕緣材料能夠在以后的方法步驟中才放置在腔室 內。
[0024] 將基本主體定位在腔室內能夠借助于夾具進行。夾具例如是夾子。基本主體能夠 固定于夾具中，使得基本主體的上側和下側被遮蓋。附加地，也能蓋住設置用于多層構件 的另外的接觸部的區域。例如能夠蓋住安裝在外接觸部處用于另外的接觸部的篩網織層 (Siebgeflecht)。由此保證能夠對多層構件進行可靠的接觸。尤其是電接觸不受可能粘滯 在其他接觸部處的絕緣材料的影響。
[0025] 根據一實施方式，基本主體能夠布置在套管中。基本主體能夠與套管一起固定在 夾具中并且定位在腔室內。套管例如能夠在利用絕緣材料填充至少一個空穴之后保留在構 件處。套管例如能夠在之后使用多層構件時，用于保護多層構件，例如免受污染或者機械影 響。
[0026] 根據方法的一實施方式，在將基本主體定位在腔室內并且產生第一壓力、尤其是 負壓之后，將基本主體浸入已經存在于腔室內的絕緣材料中。備選地，腔室充滿絕緣材料。 備選地，只利用絕緣材料例如借助于探針來填充基本主體能夠布置其中的套管。在套管內 填充的絕緣材料也能夠在套管中的填充過程之后保留和硬化。處于套管內的絕緣材料尤其 能夠在硬化后圍繞基本主體并且用作鈍化材料。
[0027] 根據一優選的實施方式，基本主體與絕緣材料接觸，使得至少利用絕緣材料遮蓋 基本主體的如下區域，在所述區域中，溝槽是從外部可達到的。
[0028] 在接下來的方法步驟中，腔室內的壓力提高到第二壓力。該壓力例如通過腔室進 氣來提高。根據一實施方式，腔室內的壓力提高到正常氣壓。腔室例如能夠通過閥門進氣 和出氣。在腔室進氣之后壓力還能夠進一步提高。尤