專利名稱：用于制造壓電轉(zhuǎn)換器的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造壓電轉(zhuǎn)換器的方法和裝置。
背景技術(shù)：
壓電轉(zhuǎn)換器的制造方法可以粗略地分為三個(gè)不同的工藝步驟，亦即 層壓、涂覆和分割。
層壓時(shí)把平板狀的備有導(dǎo)電材料制的連接元件的接觸單元、多個(gè)與 接觸單元交界的壓電材料制的壓電層與 一個(gè)亦稱載體預(yù)浸料坯的載體 初始結(jié)構(gòu)拼合成一個(gè)壓電層壓體。層壓過程在確定的壓力下和在確定的 溫度下進(jìn)行，可以說以此使各層"粘結(jié)在一起"。
層壓之后進(jìn)行涂覆過程，其中優(yōu)選分成多個(gè)涂覆步驟涂上不同的功 能層。涂覆通常借助于濾壓或者濺射涂膜進(jìn)行。功能層中至少有一層是 涂在壓電層上的導(dǎo)電材料制的電極層。通常還涂上電介質(zhì)，亦即非導(dǎo)電 材料制的層，例如，用以填充層間現(xiàn)有的裂紋等等。
涂覆過程之后產(chǎn)生壓電坯料(Piezo-Nutzen)，接著，將其分割成 單個(gè)的壓電轉(zhuǎn)換器。
制造壓電轉(zhuǎn)換器時(shí)，高的尺寸精度是非常重要的，亦即各層位置必 須精確定位。特別是在接點(diǎn)的范圍內(nèi)尺寸精度的要求非常高，以便使電 極可靠接觸。在上述每個(gè)工藝步驟中在各元件或各層的位置方面都會(huì)發(fā) 生允差。維持一個(gè)可靠的最大允差是非常重要的，并進(jìn)行控制，例如涂 覆過程結(jié)束時(shí)要對壓電坯料進(jìn)行質(zhì)量控制。若超過最大允差，則壓電坯 料的各個(gè)范圍或者甚至全部壓電坯料元件出錯(cuò)，并在給定情況下報(bào)廢。
已知要相對于后來的壓電坯料的外邊緣來構(gòu)造結(jié)構(gòu)元件或各層。其結(jié)果 是，不利地加大各制備步驟的允差，后果是質(zhì)量下降，成品率降低，同 時(shí)生產(chǎn)成本上升。其結(jié)果是，永久性的費(fèi)用高昂的對產(chǎn)品和過程質(zhì)量的 高層檢驗(yàn)成為必要。如果需要，該工藝步驟必須部分地手工進(jìn)行再調(diào)整。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，創(chuàng)造前言中所述類型的方法和裝置，其中在制造 壓電轉(zhuǎn)換器時(shí)提高質(zhì)量和成品率。這個(gè)任務(wù)用帶有獨(dú)立權(quán)利要求1特征 的方法和帶有獨(dú)立權(quán)利要求14特征的裝置解決。 日jE
觸單元、多個(gè)與該伏鵬干乂UX"I、 層壓為壓電層壓體，其中在接觸單元的中間區(qū)域有一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)記并在離 開該基準(zhǔn)標(biāo)記一個(gè)確定的距離處有至少一個(gè)第一輔助標(biāo)記，借助于標(biāo)記 測量根據(jù)該基準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行定位定向。
另外，在多個(gè)涂覆步驟中把不同的功能層涂覆在壓電層壓體上變成 壓電坯料，功能層中至少有 一個(gè)是涂在壓電層上的導(dǎo)電材料制的電極 層，其中進(jìn)行每個(gè)涂覆步驟時(shí)，都根據(jù)該基準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行定位，并且再設(shè) 置至少另 一個(gè)與至少第 一輔助標(biāo)記相鄰的的輔助標(biāo)記，并借助于標(biāo)記測 量求出該相鄰的輔助標(biāo)記的相對位置，并作為實(shí)際位置與預(yù)先儲存的設(shè) 定位置比較，其中實(shí)際位置和設(shè)定位置之間不超過設(shè)定偏差時(shí)，進(jìn)行下 一個(gè)或者最后一個(gè)涂覆步驟，或者超過設(shè)定位置時(shí)在下一個(gè)或者最后一 個(gè)涂覆步驟中在該功能層的定位上進(jìn)行調(diào)整，并附帶地針對接著要制造 的壓電元件進(jìn)行調(diào)整。最后把壓電坯料分割成單個(gè)的壓電轉(zhuǎn)換器，其中 至少4艮據(jù)該基準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行一 次定位。
這樣，在層壓時(shí)就已經(jīng)能夠根據(jù)該基準(zhǔn)標(biāo)記的定位完成對各元件的 準(zhǔn)確定位。例如該接觸單元位置可以精確地定位在該載體初始結(jié)構(gòu)上。 而且還可以在層壓時(shí)對正在出現(xiàn)的壓電層壓體進(jìn)行準(zhǔn)確定位，使得下一 個(gè)涂覆步驟能以高精度進(jìn)行。在涂覆時(shí)可以通過實(shí)際/要求值的比較，就 在工藝過程中就測知差錯(cuò)，并在該工藝過程的同時(shí)加以排除。這樣便進(jìn) 行就地質(zhì)量控制。若確認(rèn)不允許的位置偏差，則總還可能通過對下一個(gè) 涂覆步驟的位置調(diào)整把這個(gè)部分"挽救"過來。這個(gè)信息還可供下一個(gè) 壓電元件使用，以便在這里通過相應(yīng)的位置調(diào)整從一開始就防止超過該 i殳定偏差。
通過按照本發(fā)明的方法進(jìn)行的就地質(zhì)量控制，有可能就在處理的同 時(shí)測知誤差，然后逆向加以控制，使得壓電轉(zhuǎn)換器總體質(zhì)量和成品率提 高。同時(shí)降低生產(chǎn)成本。
按照特別優(yōu)選的方法指定進(jìn)行標(biāo)記光學(xué)測量。作標(biāo)記是指作適用于 標(biāo)記光學(xué)測量的幾何標(biāo)記。例如，幾何標(biāo)記具有用光學(xué)方法可以確定邊界的，特別清晰的輪廓。作為幾何標(biāo)記可以考慮十字、菱形、彼此相交 的圓、半圓、由平行線建立的光柵、柵格等等。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，以整個(gè)組件的中心結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，根據(jù)接觸 單元的標(biāo)記，保證整個(gè)組件的允差最小。
在本發(fā)明的改進(jìn)方案中，在該接觸單元的邊緣區(qū)域離基準(zhǔn)標(biāo)記一個(gè) 確定距離處，安置至少一個(gè)基準(zhǔn)輔助標(biāo)記，其中定位定向根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記 和該至少一個(gè)基準(zhǔn)輔助標(biāo)記進(jìn)行。這樣便可以至少設(shè)置兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，以 其為根據(jù)進(jìn)行定向，例如，以便考慮在邊緣區(qū)域出現(xiàn)的較大的位置偏 差。
在特別優(yōu)選的方法中，至少 一個(gè)第 一輔助標(biāo)記是指補(bǔ)充的輔助標(biāo) 記，它們用至少一個(gè)在涂覆步驟中安置的另一個(gè)輔助標(biāo)記這樣地補(bǔ)充， 以便出現(xiàn)一個(gè)補(bǔ)充至完整的標(biāo)記圖形，它在另一個(gè)輔助標(biāo)記的位置方面 與預(yù)先儲存的理想的標(biāo)記圖形比較。這樣，以此便可以用簡單的方法， 借助于新出現(xiàn)的標(biāo)記圖形的光學(xué)測量求出對該設(shè)定位置的位置偏差，并 與該允許的設(shè)定偏差比較。
待補(bǔ)充的第一輔助標(biāo)記可以是指十字，其象限通過涂覆步驟逐步地 規(guī)定另一個(gè)輔助標(biāo)記，例如象限或者三角形。作為替代或補(bǔ)充可以設(shè)置 至少 一個(gè)圓弧，該圓弧通過該涂覆步驟逐步地用另 一個(gè)圓弧補(bǔ)充成一個(gè) 圓環(huán)。還可以是一個(gè)光柵，配有多條主平行線，通過該涂覆步驟逐步地 配有處于相鄰的主線之間的中間線，其位置，特別是距離參照主線求 出。
在特別優(yōu)選的方法中，特別是在不同的工位之間在實(shí)際位置和位置 偏差方面優(yōu)選進(jìn)行連續(xù)的數(shù)據(jù)傳遞。這可以在兩個(gè)不同的加工步驟，例 如層壓和涂覆之間進(jìn)行，或者在一個(gè)加工步驟內(nèi)部兩個(gè)分步驟之間進(jìn) 行。在多個(gè)涂覆步驟中出現(xiàn)的涂覆過程可以在一個(gè)帶有多個(gè)涂覆單元的 涂覆裝置中進(jìn)行。這樣，每個(gè)涂覆單元都進(jìn)行一個(gè)涂覆步驟。每個(gè)涂覆 步驟之后可以進(jìn)行一次實(shí)際-設(shè)定位置比較，其中用所分配的涂覆單元 求出的數(shù)據(jù)傳輸給安排在后面的涂覆單元。這樣，便不需要每個(gè)涂覆單 元都進(jìn)行單獨(dú)的數(shù)據(jù)測量，而是數(shù)據(jù)測量可以集中，例如借助于 一個(gè)標(biāo) 記測量裝置進(jìn)行，從涂覆單元到涂覆單元的數(shù)據(jù)可以連續(xù)進(jìn)行下去。
除標(biāo)記的光學(xué)測量外，還可以附加地在位置、涂層厚度、涂層的導(dǎo) 電率等等方面用非光學(xué)方法，特別是電容的和/或磁的方法進(jìn)行質(zhì)量控
制。優(yōu)選在各個(gè)工藝步驟結(jié)束時(shí)，特別是在分割之后用非光學(xué)方法對成 品壓電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行質(zhì)量控制。
在分割壓電坯料時(shí)，可以根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記和分配給要分割的壓電轉(zhuǎn)換 器的輔助標(biāo)記進(jìn)行定向。分割可以通過鋸切，例如借助于切割圓盤進(jìn) 行。然而還有其他分割方法可以應(yīng)用，例如激光切割等等。
可以在兩個(gè)工藝步驟或工序之間用機(jī)械方法從初始位置取走壓電 層壓體或壓電坯料，在一個(gè)離開初始位置或者相對于初始位置的一個(gè)其 他取向的加工位置上接著對壓電層壓體或壓電坯料進(jìn)行加工，接著送回 該初始位置，其中定位定向根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行。以此可以準(zhǔn)確地把壓電 層壓體或壓電坯料放回初始位置。
本發(fā)明還包括一種制造壓電轉(zhuǎn)換器用的裝置，帶有
-層壓裝置，用來把平板狀備有導(dǎo)電材料制連接元件的接觸單元、
多個(gè)與該接觸單元交界的壓電材料制壓電層與一個(gè)載體初始結(jié)構(gòu)層壓
為壓電層壓體；
-涂覆裝置，帶有至少一個(gè)涂覆單元，用以在多個(gè)涂覆步驟給壓電 層壓體涂上不同的功能層，成為壓電坯料，功能層中至少一個(gè)是放置在 壓電層上的導(dǎo)電材料制的電極層；
-分割裝置，用以把壓電坯料分割成單個(gè)壓電轉(zhuǎn)換器；和 -標(biāo)記測量裝置，帶有測量單元和數(shù)據(jù)整理單元，測量單元用以根 據(jù)安排在該接觸單元上的基準(zhǔn)標(biāo)記的定向，測量壓電層壓體或壓電坯料 的位置，并用以測量安排在接觸單元上相鄰的輔助標(biāo)記的相對位置作為 實(shí)際位置，而數(shù)據(jù)整理單元用以把貯存于其中的設(shè)定位置與該實(shí)際位置 進(jìn)行比較，其中實(shí)際和設(shè)定位置之間不超過設(shè)定偏差時(shí)，可以進(jìn)行下一 個(gè)或者最后一個(gè)涂覆步驟，或者超過該設(shè)定偏差時(shí)，在下一個(gè)或者最后
一個(gè)涂覆步驟中在該功能層的定位上進(jìn)行調(diào)整，并附帶地對下一個(gè)要制 造的壓電組件進(jìn)行調(diào)整。


本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例在附圖中顯示并在下面作較詳細(xì)的說明。附圖
中
圖1是層壓后出現(xiàn)的壓電層壓體的透視示意圖2是一個(gè)帶有基準(zhǔn)標(biāo)記和三個(gè)待補(bǔ)充的第一輔助標(biāo)記的接觸單元
中間區(qū)域的放大顯示；
圖3是帶有基準(zhǔn)-輔助標(biāo)記和兩個(gè)待補(bǔ)充的第一輔助標(biāo)記的接觸單 元邊緣區(qū)域的放大顯示；
圖4是第一涂覆步驟后的壓電層壓體；
圖5是該接觸單元中間區(qū)域的放大顯示，其中第一輔助標(biāo)記各用一 個(gè)單獨(dú)的輔助標(biāo)記補(bǔ)充；
圖6是該接觸單元邊緣區(qū)域的放大顯示，其中該第一輔助標(biāo)記各自 通過一個(gè)單獨(dú)的其他輔助標(biāo)記完成；
圖7是第二涂覆步驟之后圖4的壓電層壓體；
圖8是該接觸單元的中間區(qū)域，其中該第一輔助標(biāo)記已經(jīng)備有另外 兩個(gè)^助標(biāo)i己；
圖9是該接觸單元邊緣區(qū)域的放大顯示，其中該第一輔助標(biāo)記各有 兩個(gè)其他輔助標(biāo)記；
圖10是第三和最后一個(gè)涂覆步驟之后圖7的壓電層壓體，其中出 現(xiàn)一個(gè)壓電坯料；
圖11是該接觸單元中間區(qū)域的放大剖面圖，其中該第一輔助標(biāo)記 具有三個(gè)其他輔助標(biāo)記；
圖12是該接觸單元邊緣區(qū)域的局部放大圖，其中該第一輔助標(biāo)記 各有三個(gè)其他輔助標(biāo)記；
圖13是分割壓電坯料時(shí)該接觸單元的透視和放大分視圖；而
圖14是按照本發(fā)明的制造壓電轉(zhuǎn)換器用的裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖14示意地表示制造壓電轉(zhuǎn)換器用的裝置11。盡管本發(fā)明是針對 壓電彎曲轉(zhuǎn)換器作進(jìn)一步描述的，但并不因此而限于這樣的產(chǎn)品類型。 該壓電彎曲轉(zhuǎn)換器可以是液體流量控制用的壓電閥的組成部分。 裝置11包括層壓裝置12,其中下面更詳細(xì)地描述的層壓是在確定 的壓力和一定的溫度下發(fā)生的，其中產(chǎn)生壓電層壓體13。裝置ll還包 括涂覆裝置14，在這方面至少具有一個(gè)涂覆單元l5,用來分多個(gè)涂覆 步驟給層壓體13涂上不同的功能層。涂覆過程之后，從壓電層壓體13
產(chǎn)生壓電坯料16。屬于裝置ii的還有分割裝置n,用來把壓電坯料16
分割成單個(gè)的壓電彎曲轉(zhuǎn)換器。最后屬于裝置11的還有標(biāo)記測量裝置
18，它分配給層壓裝置12、涂覆裝置14和分割裝置17,并有一個(gè)測量 單元19，用來測量壓電層壓體13或壓電坯料16的位置或用來測量各功 能層的準(zhǔn)確位置，以及含有數(shù)據(jù)整理單元20,用以進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制 各裝置，以便進(jìn)行再調(diào)整。
層壓時(shí)準(zhǔn)備好載體初始結(jié)構(gòu)21,亦可稱為預(yù)浸料坯。預(yù)浸料坯是指 半成品，形狀優(yōu)選呈平板狀，尚未硬化，彎曲柔軟的毛坯，帶有嵌入 的增強(qiáng)纖維。這增強(qiáng)纖維宜存在于一個(gè)或者多個(gè)單向?qū)觾?nèi)，在縱向或者 橫向插入預(yù)浸料坯。下面還將描述的壓電層22優(yōu)選縱向?qū)R。然而增 強(qiáng)纖維還可以作為織物或者纖維束(Gelege)存在。該預(yù)浸料坯可以處 于尚未硬化的狀態(tài)，容易變形并做成希望的形狀。此外，由于它的粘性， 它可以非常精確與組件一起裝配。
一個(gè)這種組件形成為導(dǎo)電板狀的接觸單元23,它具有由非導(dǎo)電材料 組成的襯板24。作為襯板材料可以考慮玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂或者合成 樹脂。
在襯板24的以后遠(yuǎn)離載體21的上側(cè)25，安排多個(gè)由導(dǎo)電材料，例 如銅制的連接元件26。連接元件26，亦稱連接焊盤例如可以用光刻的 方法獲得。連接元件26成對地安排，其中第一連接焊盤27用以接觸下 面將要更詳細(xì)地描述的上電極35，而第二連接焊盤28用以接觸下電極。
基準(zhǔn)標(biāo)記30，舉例說明為十字形，處于接觸單元23的中間區(qū)域29。 基準(zhǔn)標(biāo)記30優(yōu)選準(zhǔn)確地在4矣觸單元23的中心形成。輔助標(biāo)記31，例如 同樣呈十字形可以任選地設(shè)置在接觸單元23的邊緣區(qū)域?；鶞?zhǔn)標(biāo)記30 和在給定情況下輔助標(biāo)記31可以借助于標(biāo)記光學(xué)測量裝置18用光學(xué)方 法識別。給載體初始結(jié)構(gòu)21配備接觸單元23時(shí)就已經(jīng)可以根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo) 記30或在給定情況下附加地根據(jù)輔助標(biāo)記31進(jìn)行定向，使接觸單元" 位置準(zhǔn)確地定位在載體初始結(jié)構(gòu)21上。
第一輔助標(biāo)記32a， 32b， 32c， 32d, 32e處于在接觸單元的中間區(qū) 域29和邊緣區(qū)域，優(yōu)選與基準(zhǔn)標(biāo)記30相鄰和在給定情況下與輔助標(biāo)記 31相鄰。第一輔助標(biāo)記是指要補(bǔ)充的輔助標(biāo)記32a至32e，它們在以下 工序中步進(jìn)式進(jìn)行補(bǔ)充。例如十字、半圓等適宜于作為輔助標(biāo)記。下面 參照處于與基準(zhǔn)標(biāo)記30相鄰位置的十字32a和處于與基準(zhǔn)標(biāo)記30相鄰 的兩個(gè)半圓32b和32c以及與基準(zhǔn)輔助標(biāo)記31相鄰的十字32d和一個(gè)
由三角形形成的象限32e來描述本發(fā)明。顯而易見還可以使用其他幾何 標(biāo)記。在接觸單元23上形成的標(biāo)記同樣可以用光刻的方法獲得。
載體初始結(jié)構(gòu)21還裝有壓電層22,其中作為范例數(shù)目上顯示為四 個(gè)。壓電層22直接以接觸單元的縱向側(cè)為界。壓電層22，亦可稱為壓 電體，由可激活的壓電材料，特別是鋯酸鉛氧化鈦陶瓷(PZT)或者其 他壓電陶覺組成。它可以設(shè)想為單片或者多層結(jié)構(gòu)的壓電層。
在載體初始結(jié)構(gòu)21定位壓電層22時(shí)，至少根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記30進(jìn)行 定向，使之位置準(zhǔn)確地進(jìn)行定位。
層壓時(shí)壓電層22在溫度和壓力的作用下與載體預(yù)浸坯料壓合在一 起。這里載體預(yù)浸坯料的基本材料，例如環(huán)氧樹脂擠壓得使壓電層22 的下側(cè)大面積地與導(dǎo)電的增強(qiáng)纖維接觸?，F(xiàn)在增強(qiáng)纖維的這個(gè)區(qū)域可以 構(gòu)成該壓電層22用的下電極。在接觸單元23和載體初始結(jié)構(gòu)21之間， 在載體初始結(jié)構(gòu)21在較高的溫度下硬化時(shí)還形成由材料決定的連接， 使得存在一個(gè)牢固地保持在一起的結(jié)構(gòu)單元。載體初始結(jié)構(gòu)21在層壓 之后變?yōu)檩d體21。層壓過程之后總共出現(xiàn)一個(gè)壓電層壓體13
層壓之后重新根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記30進(jìn)行定位定向，使得該壓電層壓體 針對隨后各層位置準(zhǔn)確地定位在涂覆裝置14中，特別是定位在第一涂 覆單元15中。
圖2和3表示層壓之后接觸單元23的中間區(qū)域29和邊緣區(qū)域，其 中第 一輔助標(biāo)記32a至32e仍舊"空白"，亦即尚未補(bǔ)充。
下一個(gè)涂覆，例如借助于濾壓或者濺射涂膜進(jìn)行。每個(gè)涂覆步驟更 適宜于在為此設(shè)置的涂覆單元15上進(jìn)行。
圖4表示第一涂覆步驟之后在第一涂覆單元15中的情況。在這里 介電質(zhì)33,亦即非導(dǎo)電材料制的層擠壓在與接觸單元23相對的壓電層 22的邊沿上。正如特別是在圖5和6所示，第一輔助標(biāo)記32a至32e同 時(shí)用其他輔助標(biāo)記34a至34e補(bǔ)充。例如在基準(zhǔn)標(biāo)記30的范圍內(nèi)形成為 十字的第一輔助標(biāo)記32a，由在其第一象限的另一個(gè)單獨(dú)的輔助標(biāo)記34a 補(bǔ)充，例如這里為此可以設(shè)置象限。以半圓的形式形成的第一輔助標(biāo)記 32b, 32c在基準(zhǔn)標(biāo)記30的范圍內(nèi)，例如用 一個(gè)補(bǔ)充半圓補(bǔ)充為一個(gè)整 圓。在接觸單元23的邊緣區(qū)域，形成為十字的第一輔助標(biāo)記32d用第 一象限中的另一個(gè)單獨(dú)的輔助標(biāo)記^d補(bǔ)充，為此例如也適用象限。然 而，還可以以一個(gè)三角形或者其他幾何符號的形式進(jìn)行補(bǔ)充。最后由三
角形建立的象限的第一輔助標(biāo)記32e，坐在第一象限內(nèi)的三角形區(qū)域 內(nèi)，以印花的形式設(shè)置另 一個(gè)單獨(dú)的輔助標(biāo)記34e。
相鄰的輔助標(biāo)記32a至32e或34a至34e的位置，亦即第一輔助標(biāo) 記32a至32e和在第一涂覆步驟時(shí)設(shè)置并分配給它的另一個(gè)輔助標(biāo)記 34a至34e之間的相對位置，現(xiàn)在作為實(shí)際位置與預(yù)先儲存的設(shè)定位置 加以比較。例如通過在涂覆時(shí)各自安置的其他輔助標(biāo)記34a至34e出現(xiàn) 一個(gè)特征的標(biāo)記圖形，它與預(yù)先儲存的理想標(biāo)記圖形比較。若不超過實(shí) 際和設(shè)定位置之間允許的設(shè)定偏差，則進(jìn)行下一個(gè)或者最后一個(gè)涂覆步 驟。例如用光學(xué)方法求出，位于十字形第一輔助標(biāo)記32a的第一象限的 象限是否處于正確定位。同時(shí)借助于標(biāo)記的光學(xué)測量求出，半圓形的第 一輔助標(biāo)記32b, 32c是否通過半圓形的另一個(gè)輔助標(biāo)記34b, 34c的準(zhǔn) 確地補(bǔ)充成整圓。在接觸單元23的邊緣區(qū)域也采用同樣處理。特別是 在由三角形建立的象限的第 一輔助標(biāo)記32a時(shí)檢驗(yàn)，處于第 一象限中的
三角形是否全面積地進(jìn)行印花。為了在邊緣區(qū)域也確定可能偏離接觸單 元23在中間區(qū)域的位置偏差的位置偏差，在接觸單元23的邊緣區(qū)域安 置要補(bǔ)充的第一輔助標(biāo)記32d和32e是有意義的。例如，該介電質(zhì)33 可能以較大的實(shí)際和設(shè)定位置之間的位置偏差直接擠壓在邊緣區(qū)域。
允許的設(shè)定偏差或最大允許的允差可以根據(jù)接觸單元的區(qū)域而具 有不同的大小。允許的設(shè)定偏差優(yōu)選《300ym，特別是《20Mm。.
若超過該設(shè)定偏差，則為下一個(gè)涂覆步驟進(jìn)行調(diào)整，使得下一個(gè)覆 層必須處于允差范圍內(nèi)，而且整個(gè)組件可以得到"挽救"。此外，還對 下 一個(gè)壓電組件的制造方法進(jìn)行調(diào)整。
如圖7至9中所示，接著擠壓另一個(gè)介電質(zhì)35,以便消除壓電層22 的縱向側(cè)和面向接觸單元23的縱向側(cè)之間的間隙。同時(shí)第一輔助標(biāo)記 32a至32e用其他輔助標(biāo)記34a至34e補(bǔ)充。然后，例如形成為十字的 第一輔助標(biāo)記32a， 32d還有處于第二象限的象限等。由三角形建立的 象限的第一輔助標(biāo)記32e還有壓在處于第二象限的三角形上的印花。在 這里作為范例表示，該象限或印花位置不準(zhǔn)確，以此表示該涂覆過程沒 有準(zhǔn)確進(jìn)行?，F(xiàn)在必須確定，該位置偏差是否超過允許的設(shè)定偏差，要 進(jìn)行調(diào)整。
如圖10至12所示，進(jìn)行下一個(gè)涂覆步驟時(shí)在該壓電層上擠壓薄的 導(dǎo)電層，構(gòu)成上電極35。例如為此適用碳纖維材料。在這個(gè)涂覆步驟上，
第 一輔助標(biāo)記32a至32e還用其他輔助標(biāo)記34a至34e補(bǔ)充。然后例如 在形成為十字的第一輔助標(biāo)記32a中，在三個(gè)象限中安排象限等。在這 里也再次由這個(gè)涂覆步驟時(shí)安置的另一個(gè)輔助標(biāo)記的位置，在所分配的 第一輔助標(biāo)記32a方面，得出所涂覆的覆層的質(zhì)量和位置的結(jié)論。
因此，每個(gè)涂覆步驟之后總共進(jìn)行一次輔助標(biāo)記32a至32e; 34a 至34e的實(shí)際-設(shè)定位置比較，由此可以得出該覆層的質(zhì)量、所述準(zhǔn)確 位置的結(jié)論。在給定情況下采取對策，例如，針對下一個(gè)涂覆步驟進(jìn)行 調(diào)整，同時(shí)針對下一個(gè)要制造的壓電組件進(jìn)行調(diào)整。這時(shí)，所求出的數(shù) 據(jù)一個(gè)一個(gè)涂覆單元地連續(xù)向下傳送。這樣，在這里總共發(fā)生一次涂覆 過程的現(xiàn)場質(zhì)量控制。涂層之后由壓電層壓體13變?yōu)閴弘娕髁?6,它 在以下的分割步驟分割成單個(gè)壓電彎曲轉(zhuǎn)換器。
在每個(gè)涂覆步驟中都至少根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記30進(jìn)行定向，優(yōu)選根據(jù)基 準(zhǔn)標(biāo)記30、基準(zhǔn)輔助標(biāo)記31和第一輔助標(biāo)記32a至32e進(jìn)行，使得各 涂覆單元15和壓電層壓體13彼此位置準(zhǔn)確地定位。這樣，在要進(jìn)行的 涂覆步驟之前就已經(jīng)可以避免由于定位不準(zhǔn)確造成的涂層誤差。
如圖13所示，在分割裝置17中壓電坯料16被分割成單個(gè)的壓電 彎曲轉(zhuǎn)換器。分割用切割圓盤36通過鋸切過程進(jìn)行，其中在這里還進(jìn) 行一次根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記30和輔助標(biāo)記32a至32e或34a至34e的定向。這 樣可以準(zhǔn)確設(shè)置切割線，以便產(chǎn)生尺寸大體相同的壓電彎曲轉(zhuǎn)換器。
在給定情況下可以在載體21的下側(cè)再設(shè)置壓電不可激活的匹配 層，用來補(bǔ)償由熱決定的材料變形。盡管溫度可能波動(dòng)，但它們在一個(gè) 與先給定的范圍內(nèi)保證壓電彎曲轉(zhuǎn)換器的中性行為。
權(quán)利要求
1.用于制造壓電轉(zhuǎn)換器的方法，該方法有下列步驟-把平板狀的、配備有由導(dǎo)電材料構(gòu)成的連接元件(26)的接觸單元(23)、多個(gè)與接觸單元(23)交界的由壓電材料構(gòu)成的壓電層與載體初始結(jié)構(gòu)(21)層壓為壓電層壓體(13)，其中接觸單元(23)在其中間區(qū)域(29)具有基準(zhǔn)標(biāo)記(30)和至少一個(gè)離開基準(zhǔn)標(biāo)記(30)一個(gè)確定的距離的第一輔助標(biāo)記(32a-32e)，借助于標(biāo)記測量進(jìn)行根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記(30)的定位定向，-在多個(gè)涂覆步驟中，給壓電層壓體(13)涂上不同的功能層而成為壓電坯料(16)，功能層中至少一個(gè)是施加在壓電層(22)上的由導(dǎo)電材料構(gòu)成的電極層(35)，其中每個(gè)涂覆步驟都進(jìn)行一次根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記(30)的定向，并設(shè)置至少另一個(gè)與至少一個(gè)第一輔助標(biāo)記(32a-32e)相鄰的輔助標(biāo)記(34a-34e)，而且其中借助于該標(biāo)記測量求出相鄰的輔助標(biāo)記(32a-32e，34a-34e)的相對位置，并作為實(shí)際位置與預(yù)先儲存的設(shè)定位置比較，其中不超過實(shí)際位置和設(shè)定位置之間的設(shè)定偏差時(shí)進(jìn)行下一個(gè)或者最后一個(gè)涂覆步驟，或者在超過設(shè)定位置時(shí)在下一個(gè)或者最后一個(gè)涂覆步驟中針對功能層的定位并附加地針對下一個(gè)要制造的壓電組件進(jìn)行調(diào)整，-把壓電坯料(17)分割成單個(gè)壓電轉(zhuǎn)換器，其中至少根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記(30)進(jìn)行一次定向。
2. 按照權(quán)利要求l的方法，其特征在于標(biāo)記光學(xué)測量。
3. 按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，標(biāo)記(30,32a-32e， 34a - 34e )是指適用于光學(xué)標(biāo)記測量的幾何標(biāo)記。
4. 按照上列權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，該基準(zhǔn)標(biāo)記(30) 安排在接觸單元(23)的中心。
5. 按照上列權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，在接觸單元(23) 的邊緣區(qū)域，在距離基準(zhǔn)標(biāo)記(30)確定的距離的位置上安置至少一個(gè) 基準(zhǔn)輔助標(biāo)記(31)并且根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記(30)和該至少一個(gè)基準(zhǔn)輔助標(biāo) 記(31 )進(jìn)行定位定向。
6. 按照上列權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，至少一個(gè)輔助標(biāo) 記(32a-32b)是指待補(bǔ)充的輔助標(biāo)記(32a-32e)，它用通過至少一個(gè) 在涂覆步驟中施加的其他輔助標(biāo)記(34a-34e)這樣地補(bǔ)充，以便形成作為補(bǔ)充的標(biāo)記圖形，使得針對另一個(gè)輔助標(biāo)記(34a-34e)的位置與 預(yù)先儲存的理想標(biāo)記圖形比較。
7. 按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，作為待補(bǔ)充的第一輔助標(biāo) 記(32a-32e)設(shè)置一個(gè)十字(32a, 32e )，它的象限逐步地通過涂覆步 驟用另一個(gè)輔助標(biāo)記(34a, 34d)補(bǔ)充；和/或一個(gè)圓弧(32b, 32c)， 后者逐步地用另一個(gè)圓弧(34b, 34c)補(bǔ)充為一個(gè)圓；和/或一個(gè)帶有多 條平行線的光柵，這些平行線逐步地通過涂覆步驟配置有中間線。
8. 按照上列權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，特別是針對在各 個(gè)工藝步驟之間，特別是在各個(gè)涂覆步驟之間的位置和設(shè)定偏差方面進(jìn) 行優(yōu)選連續(xù)的數(shù)據(jù)傳遞。
9. 按照上列權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，允許的設(shè)定偏差 《300,，特別是《20jum。
10. 按照上列權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，除標(biāo)記的光學(xué) 測量外，還用非光學(xué)方法，特別是用電容和/或磁力方法進(jìn)行質(zhì)量控制。
11. 按照上列權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，兩個(gè)工藝步驟 之間用機(jī)械方法把壓電層壓體(13)或壓電坯料(16)從初始位置取走， 緊接著在一個(gè)離開初始位置或者相對于初始位置的另一個(gè)取向的加工 位置上接著對壓電層壓體(13)或壓電坯料(16)進(jìn)行加工，并接著送 回初始位置，其中根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記(30)進(jìn)行定位定向。
12. 按照上列權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，分割借助于鋸 切過程進(jìn)行。
13. 按照上列權(quán)利要求中之一的方法，其特征在于，壓電轉(zhuǎn)換器是 壓電彎曲轉(zhuǎn)換器。
14. 用于制造壓電轉(zhuǎn)換器的裝置，帶有-層壓裝置(12)，用以把平板狀的備有導(dǎo)電材料制的連接元件 (26)的接觸單元(23)、多個(gè)與接觸單元交界的壓電材料制的壓電層 (22)與載體初始結(jié)構(gòu)(21 )層壓為壓電層壓體(13);-涂覆裝置(14),帶有至少一個(gè)涂覆單元(15),用以在多個(gè)涂覆 步驟中給壓電層壓體(13)涂上不同的功能層，功能層中至少一個(gè)是放 置在壓電層(22)上的導(dǎo)電材料制的電極層(35);-分割裝置(17),用來把壓電坯料(16)分割成單個(gè)壓電轉(zhuǎn)換器；和 -標(biāo)記測量裝置(18 )，帶有測量單元(l9 )和數(shù)據(jù)整理單元(20 )， 測量單元(19)用以根據(jù)安排在接觸單元(23)上的基準(zhǔn)標(biāo)記(30)的 定向，測量壓電層壓體(13)或壓電坯料(16)的位置，并用以測量安 排在接觸單元(22)上的相鄰的輔助標(biāo)記(32a-32e， 34a - 34e )的相對位置，作為實(shí)際位置；而數(shù)據(jù)整理單元(20)用以對貯存的設(shè)定位置 與該實(shí)際位置進(jìn)行比較。
全文摘要
制造壓電轉(zhuǎn)換器的方法包括步驟把平板狀的備有導(dǎo)電材料制的連接元件(26)的接觸單元(23)、多個(gè)與該接觸單元(23)交界的壓電材料制的壓電層(22)與載體初始結(jié)構(gòu)(21)層壓為壓電層壓體(13)，接觸單元在其中間區(qū)域(29)有基準(zhǔn)標(biāo)記(30)和與其相距一定距離的第一輔助標(biāo)記，借此進(jìn)行定位定向；在多個(gè)涂覆步驟中給壓電層壓體(13)涂上不同的功能層，其中在每個(gè)涂覆步驟都根據(jù)基準(zhǔn)標(biāo)記(30)進(jìn)行定向，并在第一輔助標(biāo)記的相鄰處安置至少另一個(gè)輔助標(biāo)記，求出該相鄰的輔助標(biāo)記的相對位置，并與預(yù)先儲存的設(shè)定位置比較，不超過實(shí)際和設(shè)定位置之間的設(shè)定偏差時(shí)，進(jìn)行下一個(gè)涂覆步驟；把壓電坯料(17)分割成單個(gè)的壓電轉(zhuǎn)換器。
文檔編號H01L41/22GK101179107SQ20071018601
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者A·J·施米德, M·韋因曼 申請人:費(fèi)斯托合資公司