PICMA® Multilayer-Folientechnologie

Herstellung von Multilayer-Piezoaktoren

Dünne Piezokeramiken dank patentiertem Cofiring-Verfahren

Die Multilayer-Cofiring-Technologie ist ein besonders innovatives Herstellungsverfahren, bei dem zunächst Folien aus Piezokeramikmaterial gegossen und anschließend noch im Grünzustand mit Elektroden versehen werden. Aus vielen Einzelfolien wird ein Piezoelement laminiert und anschließend gemeinsam mit den Kontaktelektroden in einem einzigen Prozessschritt gesintert.

Das patentierte Design dieses Aufbaus bewirkt einevollkeramische Außenschicht des Aktors, die isolierend wirkt. Auf weitere Ummantelungen durch z. B. Polymermaterialien kann dadurch verzichtet werden. Damit bleiben PICMA® Piezoaktoren auch unter hoher dynamischer Belastung stabil. Sie erreichen eine höhere Zuverlässigkeit und eine um einen Faktor 10 längere Lebensdauer als herkömmliche Multilayer-Piezoaktoren.

Je feinkörniger das verwendete Keramikpulver ist, umso dünnere Multilayer-Schichten können hergestellt werden.

>> PICMA® Stack Stapelaktoren: die Höhe der aktiven Schichten beträgt 60 μm.

>> PICMA® Bender Aktoren: die Höhe der aktiven Schichten beträgt 20 bis 30 μm.
           Die Bieger können mit einer sehr geringen Nominalspannung von ≤60 V betrieben werden.

Variable Kontur: Flexibilität in der Formgebung mit keramischer Rundumversiegelung

Mit modernster Produktionstechnik ist PI Ceramic in der Lage, nahezu beliebige Formen von PICMA® Multilayer-Piezoaktoren zu fertigen. Dabei sind alle Flächen von einer vollkeramischen Isolierschicht umgeben. Fertigbar sind nicht nur variable Grundformen, z. B. runde oder dreieckige Querschnitte, sondern auch isolierte Innenbohrungen an Biegern, Chips oder Stapelaktoren, wodurch die Integration vereinfacht werden kann.

Spezielle Fräsmaschinen bearbeiten die empfindlichen Keramikfolien bereits im Grünzustand, also vor dem Sintern. Anschließend werden die einzelnen Schichten mit Elektroden versehen und laminiert. Wie bei den PICMA® Standardaktoren wird die Keramik im Cofired-Prozess gemeinsam mit den Innenelektroden gesintert.

Höchste Dynamik: Elektroden für hohe Ströme

Für hochdynamische Anwendungen sind die Multilayeraktoren mit Elektroden für besonders hohe Ströme versehen. Zusammen mit einem Hochleistungsverstärker sind hohe Betriebsfrequenzen im Kilohertz-Bereich erreichbar. Die Anstiegszeiten bis zur Nominalauslenkung liegen bei einigen zehn Mikrosekunden.


Herstellungsprozess für die Folientechnologie

Verschlickern / Foliengießen

 

  • Piezokeramikmaterial mit niedriger Sintertemperatur
  • Typische Folienhöhen 20 bis 40 μm

Siebdrucken / Stapeln / Pressen

  • Innenelektroden Ag-Pd
  • Bis zu mehrere hundert Schichten
  • Uniaxiales oder isostatisches Pressen

Schneiden / Grünbearbeiten

 

  • Automatisiertes Schneiden
  • Flexible Konturen durch Fräsen, Bohren oder Stanzen

Entbindern / Sintern

 

  • Langsame Entbinderung bis 500° durch Pyrolyse
  • Anschließend Cofiring bei 1100°

Läppen / Aufbringen der Außenelektroden

 

  • Präzisionsläppen der Stirn- und Seitenflächen
  • Termination-Siebdruck
  • Automatisiertes Löten des Kontaktstreifens
  • Auch: Sonderelektroden für besonders hohe Ströme

Polarisieren / Konfektionieren / Endprüfen

 

  • Polung bei Raumtemperatur
  • Konfektionierung nach Kundenwunsch
  • Klimatest vor Auslieferung

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