專利名稱：多層壓電致動器或壓電傳感器的接觸的制作方法
多層壓電致動器或壓電傳感器的接觸
本發(fā)明涉及一種根據主權利要求的前序部分所述的裝置和一種相對應
的方法。
壓電堆通常由多個單個致動器層或者傳感器層組成。這種結構能與陶 瓷電容器相比較。首先，在所述致動器/傳感器的每一邊上通過印刷金屬條 相互連接一極的所有電極。在電容器的情況下，現在可以在這種接觸上焊 接連接線?？墒?，由于所述致動器/傳感器改變其長度，所以在所接觸的區(qū) 域中形成應力裂紋。由此中斷所述接觸。因此，為了接觸壓電堆，在盡可 能多的位置，將該接觸與連接線柔性連接。為此，目前將由多個單線組成
的所謂的線架(Drahtharfe)焊接到所述堆電極和連接線上。為了使這種線 架與所述致動器電極或傳感器電極相互絕緣，用絕緣材料對致動器/傳感器 進行涂層。接著再次通過有彈性的澆注來封裝所述致動器/傳感器，以便穩(wěn) 定所述連接線和保護所述線架。
缺點是不能夠完全排除所接觸的區(qū)域中的由于致動器長度變化或傳感 器長度變化所產生的應力裂紋。
本發(fā)明的任務是節(jié)約成本地并且可靠地提供一種壓電堆致動器(壓電 堆)的接觸。尤其是在致動器的情況下，壓電應可靠地與電源裝置電連 接，而在傳感器的情況下，壓電應可靠地與信號檢測裝置電連接。
該任務通過一種根據主權利要求所述的裝置和一種根據附加權利要求 所述的方法來解決。其它有利的改進方案在從屬^l利要求可找到。
所述接觸通過一種具有無支撐的或者暴露的接線端的柔性引線框 (Xeadframe)實現。
在此，壓電堆由多個相互堆疊的、帶有電極的致動器層或者傳感器層 組成，所述電極借助于尤其是TAB (帶自動連接(tape-automated bonding))引線框的柔性引線框以導體結構的形式在絕緣膜上通過所述絕 緣膜的開口與無支撐的導體結構區(qū)域接觸。此處，所述壓電堆的電極被理 解為每個壓電的、與所述無支撐的導體結構接觸的位置，尤其是借助連接
材料接觸的位置。在此，電極要么鄰接壓電的正極性區(qū)域，要么鄰接壓電 的負極性區(qū)域。電極是壓電堆接觸元件。
根據本發(fā)明的有利的解決方案產生單個堆電極的接觸。由此避免壓電 表面上的鈍化區(qū)并且提高效率。附加地可實現從一側接觸兩個極(節(jié)省成
本/工作步驟)。
根據有利的改進方案，所述壓電堆的所有電極都被布置在所述壓電堆
的一側上。
根據另一有利的改進方案，堆疊所述壓電，以致相同極性的區(qū)域相互 鄰近，并且在其過渡區(qū)域中布置公共電極。
根據另一有利的改進方案，給每個電極分配相互平行的回形導體結 構。因此，以有利的方式將每個壓電或每個壓電層直接與所述正極和所述
負極連接。
根據另一有利的改進方案，所述引線框以其絕緣膜側被固定在所述壓 電堆上。由此以簡單的方式使所述導體結構在所述電極之外的區(qū)域中與所 述壓電電絕緣。所述引線框薄膜應是薄的，以便能更簡單地通過連接材料 跨接所述導體結構的無支撐的區(qū)域與所述電極之間的距離。
絕緣膜被理解為完全不導電的薄膜。
根據另一有利的改進方案，所述引線框以導體結構側被固定在所述壓 電堆上，其中在導體結構與壓電之間構造附加的絕緣，用于避免短路。因 此減小了所述導體結構的無支撐的區(qū)域距所述電極的距離。也就是說，導 電的連接材料只須跨接相對短的距離。
根據另一有利的改進方案，所述導體結構具有饋電線的連接面，該連 接面可選地經所述堆疊向外引出，所述饋電線尤其是到電源或者信號檢測 裝置的饋電線。
根據另一有利的改進方案，所述導體結構借助于導電的連接材料與電
極和饋電線接觸。
在一種用于接觸壓電堆的方法中，產生柔性引線框，尤其是產生TAB 引線框，所述柔性引線框在絕緣膜上具有導體結構，并且所述柔性引線框 具有通過所述絕緣膜的開口與所述導體結構的起電極作用的無支撐的區(qū)域 的電連接，并且所述柔性弓I線框的所述無接觸的區(qū)域的位置匹配于要接觸
的電極的位置。此后，在要接觸的電極上涂敷連接材料(例如焊珠或者焊 膏)、在所述電極上定位所述引線框、通過焊接(例如熱壓焊接或者回流 焊接)激活所述連接材料。最后將饋電線安裝到所述導線框上，尤其是安 裝到電源或者到信號檢測裝置的饋電線。
根據有利的改進方案，在產生所述引線框時，無支撐的導體結構配備 有能焊接的表面。這簡化了所述接觸。
根據有利的改進方案，所述連接材料是焊珠、焊膏、導電膠和/或ACA (各向異性導電膠(anisotropic conductive adhesive))。
根據另一有利的改進方案，所述激活連接材料借助焊接來產生，例如 借助熱壓焊接或者回流焊接產生。
根據另一有利的改進方案，將饋電線安裝到所述引線框上借助熔焊、 粘合、焊接、用導電膠膠粘、夾緊或者直連式連接器(Direktstecker)來實 現。
根據另一有利的改進方案，在所述引線框的導體結構側和/或在所述壓 電堆的有電極的側面上產生附加的絕緣。如果所述引線框以所述導體結構 側在所述堆疊的電極側上被涂敷，則這尤其是必要的。
根據另一有利的改進方案，借助于浸漆(Tauchlackierung)、噴漆、 (真空)澆注或者注模附加產生外部絕緣、振動保護和/或減輕張力。減輕 張力例如用于保證饋電線和導體結構的電連接。
本發(fā)明的優(yōu)點
-能放棄安裝印刷金屬條。
-所述方法允許非常大的設計自由度。
-所述堆疊的絕緣基本上更薄(視所采用的TAB薄膜而定)。 -改善散熱。
-所述方法在工藝上可靠。 -所述方法的大部分自動地用巻到巻工藝實現。
-通過所述設計自由度能提高穩(wěn)定性
c:確定所希望的裂紋位置或者
a應力優(yōu)化的無裂紋設計
-可以在避免所述堆中的鈍化區(qū)的情況下接觸單個電極。因此排除由于
鈍化區(qū)引起的應力裂紋。所述堆的電極不需要結構性地制造。
-因為整個致動器面是活性的并且可以放棄鈍化區(qū)，所以提高了效率。 -所述方法使得能在一側上接觸兩個極。因此取消兩側處理的工藝成本。
-所有的工藝是適于大批量生產的。 -提高和更準確地確定介電強度和可靠性。 -改善的特性使得能夠采用較小的堆并且因此節(jié)省成本。 結合附圖借助于實施例詳細地說明本發(fā)明。其中

圖1示出根據本發(fā)明的裝置的第一實施例； 圖2示出根據本發(fā)明的裝置的第二實施例。 圖]示出第一實施例，其中在壓電堆2上定位一引線框1。 柔性引線框1在絕緣膜6上具有導體結構4，并且通過所述導體結構4 的、絕緣膜6的開口 8所產生的無支撐的或者暴露的區(qū)域3與所述壓電堆2 的電極5電連接。此處，所述導體結構4是平坦的印制導線。開口8是所述 絕緣膜6的條狀槽。這些溝道相互平行并且由壓電堆2的電極5的位置得 出。同樣能有其它形狀的開口 8。所述印制導線的回形在良好絕緣的情況下 起最優(yōu)接觸的作用，并且匹配所述壓電厚度(所述壓電厚度例如是50um 至100um)。銅或者鋁適用作導體材料。絕緣膜6例如由聚合物組成。 首先能引入下列構造步驟
1. 在壓電堆2的網格中利用導體結構4的交替的無支撐的小終端 引線(Anschlussbeinchen)或無支撐的區(qū)域3構造TAB引線框1?？蛇x地， 小終端引線3 (或者也稱為小撐腳(Anschlussfaehnchen) 3)能配備有可焊
接的表面。
2. 將焊珠或者焊膏涂敷到所述壓電堆接觸元件或電極5上。
3. 定位所述引線框1并且例如通過熱壓焊接或者回流焊接來焊接。
可以用兩種方式定位引線框l。根據圖l所示的第一實施例，利用背離 堆2的側面上的小終端引線3來定位引線框1。所述引線框以其絕緣膜6鄰 近堆2的具有電極5的側面。根據該實施例要求一種盡可能薄的引線框薄 膜6，以便保持小終端引線3距堆2的距離很小。該距離必須通過相應的高度的導電連接材料(焊珠、焊膏、導電膠、ACA等等)來跨接。導體結構 4與所述堆疊的絕緣通過引線框1的襯底材料實現，也就是說通過絕緣膜6實現。
根據圖2所示的第二實施例，利用朝向堆2的小終端引線3實現引線 框1的定位。也就是說，弓l線框1以導體結構4的側面鄰近壓電堆2的具有 電極5的側面。必要的是導體結構4的絕緣7，以便避免極間的短路。絕緣 7可以在引線框加工期間來涂敷，或者壓電堆2可以具有絕緣7。所述連接 重新通過導電的連接材料(焊珠、焊膏、導電膠)來制造?？商鎿Q地可以 通過ACA膠粘連(各向異性導電膠)來實現絕緣和同時的接觸。
作為第四個也是最后一個構造步驟，例如通過熔焊、粘合、焊接、用 導電膠膠粘、夾緊或者直連式連接器實現任意饋電線的安裝。可選地，可 以用適當的方法(浸漆、噴漆、(真空)澆注、注模等等)產生外部絕 緣、振動保護和/或減輕張力。該方法步驟與方法步驟1和2同樣可以在這 兩個實施例中相同地實施。
根據這兩個實施例，導體結構4具有一種回形的分布并且相互平行。
在構造引線框1的方面，其它實施形式同樣被包含在本申請的保護范 圍中。
產生根據圖1和圖2所示的裝置的方法同樣屬于該保護范圍。
權利要求
1.一種裝置、尤其是一種壓電堆(2)，所述壓電堆(2)由多個相互堆疊的、帶有電極(5)或壓電堆(2)接觸元件的致動器層或者傳感器層組成，其特征在于，柔性引線框(1)與電極(5)電連接。
2. 如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述柔性引線框(1)在絕緣膜(6)上具有導體結構(4)，并且通過 導體結構(4)的、絕緣膜(6)的開口 (8)所產生的無支撐的區(qū)域(3) 與電極(5)電連接。
3. 如權利要求1或2所述的裝置， 其特征在于，所有電極(5)都被布置在所述壓電堆(2)的一側上。
4. 如以上權利要求中的一個或多個所述的裝置， 其特征在于，堆疊所述壓電，以致相同極性的區(qū)域(3)相互鄰接，并且在其過渡區(qū) 域中布置一公共電極。
5. 如以上權利要求中的一個或多個所述的裝置， 其特征在于，給每個電極分配相互平行的回形導體結構。
6. 如以上權利要求中的一個或多個所述的裝置， 其特征在于，所述引線框(1)以其絕緣膜(6)側被固定在所述壓電堆(2)上。
7. 如以上權利要求中的一個或多個所述的裝置， 其特征在于，所述引線框(1)以導體結構(4)側被固定在壓電堆(2)上，并且在 導體結構(4)與壓電之間構造絕緣(7)。
8. 如以上權利要求中的一個或多個所述的裝置，其特征在于，導體結構(4)具有饋電線的連接面(9)，該連接面(9)可選地經所述壓電堆(2)向外引出，所述饋電線尤其是到電源或者到信號檢測裝置的饋電線。
9. 如以上權利要求中的一個或多個所述的裝置，其特征在于，所述導體結構(4)借助于導電連接材料與電極(5)和饋電線接觸。
10. —種用于電接觸一種裝置、尤其是一種壓電堆(2)的方法，所述壓 電堆(2)由多個相互堆疊的、帶有電極(5)或壓電堆(2)接觸元件的致 動器層或者傳感器層組成，其特征在于，-產生匹配要接觸的電極(5)的位置的引線框(1)， -在要接觸的電極(5)上涂敷導電連接材料， -在電極(5)上定位引線框(1)， -激活所述連接材料，-將饋電線安裝到所述引線框(1)，所述饋電線尤其是到電源或者信 號檢測裝置的饋電線。
11. 如權利要求IO所述的方法， 其特征在于，在產生所述引線框(1)時，無支撐的導體結構(4)配備有可焊接的表面。
12. 如以上權利要求10和11中的一個或多個所述的方法， 其特征在于，所述連接材料是焊珠、焊膏、導電膠和域ACA (各向異性導電膠)。
13. 如以上權利要求10至12中的一個或多個所述的方法， 其特征在于，所述連接材料的激活借助焊接產生，例如借助熱壓焊接或者回流焊接產生。
14. 如以上權利要求10至13中的一個或多個所述的方法，其特征在于，將饋電線安裝到引線框(l)借助熔焊、粘合、悍接、用導電膠膠粘、夾 緊或者直連式連接器來實現。
15. 如以上權利要求10至14中的一個或多個所述的方法，其特征在于，在引線框(1)的導體結構側面和域在所述壓電堆(2)的具有電極(5)的側面 上產生附加的絕緣(7)。
16. 如以上權利要求10至14中的一個或多個所述的方法， 其特征在于，借助于浸漆、噴漆、(真空)澆注或者注模產生外部絕緣、振動保護 和/或減輕張力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝置，尤其是一種壓電堆(2)，所述壓電堆(2)由多個相互堆疊的、帶有電極(5)或壓電堆(2)接觸元件的致動器層或者傳感器層組成。本發(fā)明的特征在于，柔性的引線框(1)與電極(5)電連接。
文檔編號H01L41/047GK101103469SQ200580041008
公開日2008年1月9日 申請日期2005年11月11日 優(yōu)先權日2004年11月30日
發(fā)明者E·馬戈里, M·卡斯帕, R·韋因克 申請人:西門子公司