特表 2015-506580 パッシベーション部を備えた圧電スタック、および、圧電スタックのパッシベーション方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2015-506580(P2015-506580A)

(43)【公表日】2015年3月2日

(54)【発明の名称】パッシベーション部を備えた圧電スタック、および、圧電スタックのパッシベーション方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 41/053 20060101AFI20150203BHJP

   H01L 41/23 20130101ALI20150203BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20150203BHJP

【ＦＩ】

   H01L41/053

   H01L41/23

   H01L41/09

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2014-549429(P2014-549429)

(86)(22)【出願日】2012年12月19日

(85)【翻訳文提出日】2014年6月30日

(86)【国際出願番号】EP2012076228

(87)【国際公開番号】WO2013098168

(87)【国際公開日】20130704

(31)【優先権主張番号】102011090156.6

(32)【優先日】2011年12月30日

(33)【優先権主張国】DE

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,KM,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VC

(71)【出願人】

【識別番号】508097870

【氏名又は名称】コンチネンタル オートモーティヴ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】トーマス リヒター

(72)【発明者】

【氏名】ハラルト ヨハネス カストル

(72)【発明者】

【氏名】クラウス ツムシュトルル

(57)【要約】

本発明は、複数の側面（１，２，３，４）と、第１の側面（１，２，３，４）に設けられた第１のパッシベーション層（１ａ，２ａ，３ａ，４ａ）とを有する圧電スタック（１０）と、圧電スタックのパッシベーション方法とに関し、前記第１のパッシベーション層（１ａ，２ａ，３ａ，４ａ）の終端は、前記第１の側面（１，２，３，４）に接する側面（１，２，３，４）と同一平面上にある。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

・複数の側面（１，２，３，４）と、
・第１の側面（１）に設けられた第１のパッシベーション層（１ａ）と
を有する圧電スタック（１０）であって、
前記第１のパッシベーション層（１ａ）の断面は実質的に方形であり、
前記第１のパッシベーション層（１ａ）の終端は、前記圧電スタックの前記第１の側面（１）に接する側面（３，４）と同一平面上にある
ことを特徴とする圧電スタック（１０）。

【請求項2】

・前記圧電スタック（１０）は第２のパッシベーション層（２ａ）を有し、
・前記第２のパッシベーション層（２ａ）は第２の側面（２）に設けられており、
・前記第２の側面（２）は、前記第１の側面（１）に対向する位置にあり、
・前記第２のパッシベーション層（２ａ）の断面は実質的に方形であり、かつ、当該第２のパッシベーション層（２ａ）の終端は、前記圧電スタック（２）の前記第２の側面に接する側面（３，４）と同一平面上にある、
請求項１記載の圧電スタック（１０）。

【請求項3】

前記第１のパッシベーション層（１ａ）および／または前記第２のパッシベーション層（２ａ）はプラスチックを含む、
請求項１または２記載の圧電スタック。

【請求項4】

前記プラスチックはポリイミドを含む、
請求項３記載の圧電スタック。

【請求項5】

・前記圧電スタック（１０）は、当該圧電スタック（１０）の第３の側面（３）および／または第４の側面（４）に設けられた第３のパッシベーション層（３ａ）および／または第４のパッシベーション層（４ａ）を有し、
・前記第３のパッシベーション層（３ａ）および／または前記第４のパッシベーション層（４ａ）の、積層方向に対して垂直な寸法は、前記圧電スタック（１０）の前記第３の側面（３）および／または第４の側面（４）の幅（Ｂ）と、前記第１のパッシベーション層（１ａ）および前記第２のパッシベーション層（２ａ）の厚さ（Ｄ）とにわたって延在する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の圧電スタック（１０）。

【請求項6】

圧電スタック（１０）の、第１の長さ（Ｌ１）を有する少なくとも１つの側面（１）をパッシベーションする方法であって、
・前記第１の長さ（Ｌ１）より大きい第２の長さ（Ｌ２）を有する側面（１，２）を有する圧電バー（２０）を準備するステップと、
・前記圧電バー（２０）の少なくとも１つの第１の側面（１）に、第１のパッシベーション層（１ａ）を設けるステップと、
・前記第１のパッシベーション層（１ａ）を硬化させるステップと、
・前記第１の長さ（Ｌ１）を有する少なくとも１つの圧電スタック（１０）が得られるように、前記圧電バー（２０）の機械的な分割を行うステップと
を有することを特徴とする方法。

【請求項7】

前記機械的な分割を行う前に、前記圧電バー（２０）の、少なくとも前記第１の側面（１）に対向する面に位置する第２の側面（２）に、第２のパッシベーション層（２ａ）を設ける、
請求項６記載の方法。

【請求項8】

前記第１のパッシベーション層（１ａ）および／または第２のパッシベーション層（２ａ）を、ディスペンサ方式、ステンシル印刷またはスクリーン印刷により設ける、
請求項７記載の方法。

【請求項9】

前記第２のパッシベーション層（２ａ）を、前記圧電バー（２０）の機械的な分割の前に硬化させる、
請求項７または８記載の方法。

【請求項10】

前記圧電バー（２０）の機械的な分割を、前記第１の側面（１）と前記第２の側面（２）とに垂直にそれぞれ延在する１つまたは複数の分離軸（６）に沿って行う、
請求項６から９までのいずれか１項記載の方法。

【請求項11】

前記方法は更に、
・少なくとも１つの前記圧電スタック（１０）の第３の側面（３）および／または第４の側面（４）に第３のパッシベーション層（３ａ）および／または第４のパッシベーション層（４ａ）を設けるステップ
を有し、
・前記第３のパッシベーション層（３ａ）および／または第４のパッシベーション層（４ａ）の、積層方法に対して垂直な寸法は、前記圧電スタック（１０）の第３の側面（３）および／または第４の側面（４）の幅（Ｂ）と、前記第１のパッシベーション層（１ａ）および前記第２のパッシベーション層（２ａ）の厚さ（Ｄ）とにわたって延在する、
請求項６から１０までのいずれか１項記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パッシベーション部を備えた圧電スタック、および、圧電スタックのパッシベーション方法に関する。

【0002】

圧電部品はたとえば圧電アクチュエータの形態で、複数の圧電セラミック層と電極層とを交互に配置した多層構造素子として構成することができ、最近の電気工学において圧電部品の重要性はますます増してきている。たとえば、圧電アクチュエータはサーボ駆動装置として、バルブ等と共に用いられる。圧電アクチュエータはまた、燃料を燃焼室内に噴射する際にも用いられる。これにかかる要件は、エミッションおよび消費量の要求が厳しくなるにつれて厳しくなってきている。圧力および温度を高くするため、および、多段噴射を行うためには、アクチュエータの温度耐性を高くし、かつ、長時間耐久性を高くする必要がある。

【0003】

たとえば DE 196 46 676 C1 に、公知の圧電アクチュエータが記載されている。ここで使用される圧電セラミックでは、機械的な圧力ないしは引張力が加えられるとこの圧電セラミックが充電し、逆に、電圧が印加されるとセラミック層の主軸に沿って膨張するという現象が利用される。利用可能な長手方向膨張を倍増させるためには、たとえば、圧電セラミック製（たとえばチタン酸ジルコン酸鉛）の複数の薄膜を積層して成るスタックに金属製の電極層を埋め込んで焼結して成るモノリシック多層アクチュエータが用いられる。前記電極層はこのスタック内から交互に引き出され、外側メタライジングを介して相互に電気的に並列接続されている。こうするためには、スタックの両面のコンタクト面にそれぞれ、ストリップ状またはリボン状の一続きの外側メタライジングを設け、各外側メタライジングをそれぞれ、等しい極性のすべての電極層に接続する。

【0004】

電圧をこの外側メタライジングに印加すると、圧電膜が電界方向に膨張する。各圧電膜を機械的に直列接続すると、電圧が比較的低くても既に、スタック全体の公称総電圧に達することができる。

【0005】

所要スペースを最小限に抑えながら圧電セラミック多層アクチュエータの変位を最大限にするためには、前記複数の電極層がアクチュエータ全体の総断面を包括するのが有利である。このようなアクチュエータは、フルアクティブ圧電スタックとの用語でも知られている。これは、多層セラミックの側部表面において、電極層の極性が交互になるように当該複数の電極層が露出した状態であることを意味する。

【0006】

それゆえ、これらの露出した電極層に適切なパッシベーションを施す必要がある。一般的にパッシベーションとは、隣同士の電極層間においてアークや短絡が生じるのを回避するための非金属製の保護層または絶縁層等である。パッシベーションが無いと、たとえば表面の機械的な損傷により、または汚染物によるコンタミネーションにより（たとえば研磨ダストや指紋等）、または水分もしくは作動液（たとえばディーゼルや菜種油メチルエステル等）により、電極層間にアークや短絡が生じてしまう。このような損傷および／またはコンタミネーションは、特にアクチュエータの動作時に、また製造プロセス中にも生じる可能性がある。

【0007】

上述の絶縁層の可能な一態様に、塗膜層を塗布する手段がある。この塗膜層は材料としてポリイミドを含有することができる。ポリイミドの族は、そのガラス転移点、温度耐性および絶縁特性に関する特性により、上述の用途に最も適していることが分かっている。しかし、塗布硬化工程中にポリイミド塗膜を用いてパッシベーションを行うと、層厚が不均等になり、また端面において被膜が部分的に十分でなくなる場合がある（エッジ逃避）。その結果、動作中に電圧スパークが生じてしまう。

【0008】

慣用されている手法の１つに、圧電スタックの全面をパッシベーションする手法がある。ここでは、四面の各面を別個にコーティングして硬化させる。その後、コーティングが悪い端面がある圧電スタックを破棄する。

【0009】

圧電スタックの四面全面にパッシベーションを行うのは非常に高コストであり、これにかかるコストは、不備を有する圧電スタックが存在することによる材料廃棄により一層増大する。

【0010】

WO 2002/089225 に、電気的部品に対するパッシベーション材料の付着強さよりも引裂強さの方が小さい、多層構造圧電部品用のパッシベーション材料を実現することが記載されている。ここではとりわけ、プラスチック、ポリウレタン、樹脂またはポリイミドが用いられる。さらに US 2007 024 7025 A1 には、パッシベーション材料としてガラスを用いることが記載されている。

【0011】

本発明の課題は、パッシベーションが改善された圧電スタックと、圧電スタックのパッシベーション方法とを実現することである。

【0012】

前記課題は本発明では、請求項１に記載のパッシベーションを備えた圧電スタックと、請求項６に記載の圧電スタックのパッシベーション方法とにより解決される。

【0013】

本発明の圧電スタックは、
・複数の側面と、
・第１の側面上に設けられた第１のパッシベーション層と
を有し、前記第１のパッシベーション層の断面は方形であり、かつ、当該第１のパッシベーション層は、前記圧電スタックの第１の側面に接する側面と同一平面を成すように繋がっている。

【0014】

前記圧電スタックは有利にはフルアクティブスタックである。本発明の圧電スタックは有利には直方体形であり、積層方向（軸方向）に対して垂直である２つの方形の表面と、前記軸方向に対して平行に延在する４つの方形の側面とが、当該圧電スタックの外表面を成す。前記４つの側面はそれぞれ、長さないしは幅（前記軸に対して垂直）と高さ（前記軸方向）とを有する。

【0015】

本発明では、前記圧電スタックの第１の側面がパッシベーション層を備えており、このパッシベーション層の、前記軸に対して垂直な断面は、実質的に方形である。ここで有利には、パッシベーション層は前記第１の側面の全長または全幅にわたって均質な層厚を有するように延在する。このことは、縁部にエッジ逃避が生じないことを意味する。有利には、前記パッシベーション層は第１の側面全体にわたって均質な層厚を有する。このことにより、パッシベーション層の表面は圧電スタックの第１の側面表面に対して面平行になる。このようにして、前記圧電スタックの縁部領域において、隣同士の電極間にアークが生じるのを回避することができる。

【0016】

本発明の有利な実施形態では、
・前記圧電スタックは、前記第１の側面とは反対側に位置する第２の側面に設けられた第２のパッシベーション層を有し、
・前記第２のパッシベーション層の断面は方形を成し、当該第２のパッシベーション層の終端は、前記圧電スタックの前記第２の側面に接する側面と同一平面上にある。

【0017】

前記第２のパッシベーション層は、前記第１のパッシベーション層と同じ構成とすることができ、とりわけ、上記にて第１のパッシベーション層について説明した全ての特徴を有することができる。終端が圧電スタックの前記側面と同一平面上にある第２のパッシベーション層の利点は、相互に対向する両面から圧電スタックの電気的コンタクトを確実に行えることである。相互に対向する両面にてコンタクトを行えることは、膨張するセラミックに所望の電圧を印加するのに有利である。

【0018】

圧電スタックの前記コンタクトは、有利には、第１のパッシベーション層および／または第２のパッシベーション層を介して行われる。有利にはフルアクティブである圧電スタックの内部電極のコンタクトを確実に行うためには、たとえばトレンチを形成して、１つおきに内部電極をトレンチにより露出させるように、第１のパッシベーション層および／または第２のパッシベーション層のパターニングを行う。その後、このトレンチにおいて、たとえば導電性接着材を用いて、露出した内部電極を外部電極にコンタクトさせることができる。

【0019】

１つの有利な実施形態では、第１のパッシベーション層および／または第２のパッシベーション層はプラスチックを含む。プラスチックは、圧電スタックの動作中に隣同士の電極間に電圧スパークが生じないことを保証する電気絶縁性材料である。特に有利には、前記第１のパッシベーション層および／または前記第２のパッシベーション層はポリイミドを含む。このポリイミドは特に、たとえばレーザを用いて、トレンチを形成するパターニングに適している。

【0020】

１つの有利な実施形態では、本発明の圧電スタックは、第３の側面および／または第４の側面にも第３のパッシベーション層および／または第４のパッシベーション層を備えている。これらのパッシベーション層は、第１のパッシベーション層や第２のパッシベーション層と同じ材料から成ることができ、また、たとえばセラミック、ガラスまたは耐温度性シリコーン等の他の材料を含むことも可能である。

【0021】

第３のパッシベーション層および／または第４のパッシベーション層は、有利には第１のパッシベーション層および／または第２のパッシベーション層の後に、圧電スタックの積層方向に対して垂直な寸法が当該圧電スタックから突出して、当該第１のパッシベーション層および第２のパッシベーション層の厚さにもわたって延在するように設けられる。本発明の圧電スタックの機能を阻害することなく、第３および第４のパッシベーション層は、自身の、第１および第２のパッシベーション層に接するエッジに向かう方向にそれぞれエッジ逃避を示すように、すなわち、第３および第４のパッシベーション層の各層厚が縮小していくことができる。第３，４のパッシベーション層が圧電スタックより突出して第１，２のパッシベーション層の厚さにもわたって延在すると、エッジ逃避の場合であっても、層厚は圧電スタックのエッジにわたって、電圧スパークや短絡を防止するのに十分な厚さとなる。

【0022】

圧電スタックの、第１の長さを有する少なくとも１つの側面をパッシベーションする本発明の方法は、以下のステップを有する：
・前記第１の長さより大きい第２の長さ（Ｌ２）を有する側面を有する圧電バーを準備するステップ。
・前記圧電バーの、前記第２の長さを有する少なくとも１つの第１の側面に第１のパッシベーション層を設けるステップ。
・前記第１のパッシベーション層を硬化させるステップ。
・前記第１の長さを有する少なくとも１つの圧電スタックが得られるように、前記圧電バーを機械的に分割するステップ。

【0023】

前記圧電バーは、圧電セラミック層と電極層とを交互に積層した配列して成る。この圧電バーは、積層方向に高さを有し、当該積層方向に対して垂直な方向に幅と第２の長さとを有する。前記第２の長さは前記第１の長さより大きく、有利には、仕上げるべき圧電スタックの第１の長さの倍数より大きい。前記電極層は有利には途切れなく形成されていることにより、前記方法によって少なくとも１つのフルアクティブ圧電スタックが得られるようにする。

【0024】

本発明では、圧電バーの、第２の長さを有する第１の側面に、第１のパッシベーション層を設ける。第１のパッシベーション層は有利には薄い。次に、この第１のパッシベーション層を硬化させる。硬化させた後、前記第１の長さを有する１つまたは複数の個別の圧電スタックに前記圧電バーを機械的に分割する。その際に有利なのは、縁部領域を破棄することである。

【0025】

第１のパッシベーション層を設ける際には、表面張力に起因して、圧電バーの端部に向かう方向にエッジ逃避が生じる。しかし有利には、圧電バーの、エッジ逃避に起因して成膜物の厚さが低下する端部すなわち縁部領域を分離および破棄するので、第１の長さを有するどの個別圧電スタックの縁部領域も、エッジ逃避を示さずに完全にパッシベーションされることが保証される。

【0026】

このようにして、第１の長さを有する各圧電スタックのパッシベーション層の、積層方向に対して垂直な方向の断面は方形となり、かつ、当該パッシベーション層の厚さは均等になる。パッシベーション層の層厚は有利には、各圧電スタックの第１の長さの側面全体にわたって一定である。その上、第１のパッシベーション層を成膜した後に、前記圧電バーを、第１の長さの１つまたは複数の個別圧電スタックに機械的に分割することにより、同時に分割されるパッシベーション層の終端が分割エッジにおいて、各圧電スタックの、隣接する側面と同一平面上になる。これにより、圧電スタックの動作中に、すなわち電極に電圧を印加したときに、電気的アークが生じるのが回避される。

【0027】

本発明の１つの有利な実施形態では、前述の機械的分割の前に、第２のパッシベーション層を前記圧電バーの第２の側面に設ける。この第２の側面は、少なくとも前記第１の側面と反対側の面に位置し、当該第２の側面も前記第２の長さを有する。これにより、相互に対向する両側面に第１のパッシベーション層と第２のパッシベーション層とが配置された圧電バーが得られる。パッシベーション層を備えたこれら両面の側面には、後で、各圧電スタックの電気的コンタクトも行われる。

【0028】

電極面に２つの相互に対向するパッシベーション層を備えた圧電バーを上述のように形成することにより、直接そのままコンタクトできる複数の個別スタックに分割することができる。これにより、４面をパッシベーションする場合と比較して、プロセス工程数を削減することができる。さらに、各圧電スタックの両側面の縁部において、電極の電気絶縁を低下させる原因となる、パッシベーションのエッジ濡れ性の低下（エッジ逃避）も回避することができる。さらに、各個別に圧電スタックのパッシベーションを行う場合に生じる、パッシベーションの層厚の不均等も回避することができる。というのも、成膜されるパッシベーションの厚さは面中央に向かうにつれて、縁部におけるパッシベーションの厚さよりも大きくなっていくからである。

【0029】

本方法の他の１つの実施形態では、第１のパッシベーション層および／または第２のパッシベーション層をディスペンサ方式、ステンシル印刷またはスクリーン印刷により成膜する。これらは、表面のパッシベーションを効率的に行いかつ高信頼性の結果を保証できる慣用的な手法である。

【0030】

本方法の他の有利な実施形態では、前記圧電バーを機械的に分割する前に前記第２のパッシベーション層を硬化させる。圧電バーで第２のパッシベーション層を硬化させることの利点は、硬化を１回だけ行えばよいことである。上述の機械的分割後に硬化を行うと、各圧電スタックごとに個別に硬化を行わなければならなくなる。この実施形態においても、プロセス工程を削減することができる。

【0031】

本発明の方法の他の有利な実施形態では、圧電バーの機械的分割は、前記第１の側面と前記第２の側面とに垂直に延在する分離軸に沿って行う。このことにより、圧電スタックの面を相互に直角に配置することができる。このようにして、圧電スタックを分割した面の向きが、動作中のストローク方向に対して平行になる。ひいてはこのことにより、圧電スタックのストロークを面全体に均等に分布させることができる。

【0032】

本発明の方法の他の１つの実施形態では、各個別の圧電スタックの、前記分割により生じた切断面に第３のパッシベーション層および／または第４のパッシベーション層を設ける。このパッシベーション層はたとえば、上記にて挙げた手法と同じ慣用的なパッシベーション手法により被着させることができる。その際に有利なのは、第３のパッシベーション層および／または第４のパッシベーション層を各個別の圧電スタックの全幅にわたって被着するだけでなく、第１および／または第２のパッシベーション層の厚さにもわたって、すなわち、前記分割により生じた切断面全体にわたって延在させることである。その際には、圧電スタックの機能を阻害することなく、第３のパッシベーション層および／または第４のパッシベーション層の層厚が、前記第１および／または第２のパッシベーション層に接するエッジに向かう方向に低減していくようにすることができる（エッジ逃避）。

【0033】

添付図面を参照して、本発明の更なる詳細および利点を説明する。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】４面がパッシベーションされた従来技術の圧電スタックを示す。

【図2】２面がパッシベーションされた圧電バーを示す。

【図3】２面にパッシベーションを有する圧電バーを、分離軸と共に示す。

【図4】２面にパッシベーションを有する本発明の圧電スタックを示す。

【図5】２面にパッシベーションを有しかつ電気的コンタクトを有する圧電スタックを示す。

【図6】本発明の他の１つの有利な実施形態の、４面がパッシベーションされた圧電スタックを示す。

【0035】

以下の、複数の異なる有利な実施形態の説明では、同一の符号は同一または同等の構成要素を示す。

【0036】

図１は、第１の側面１と第２の側面２と第３の側面３と第４の側面４という複数の側面１，２，３，４を有する従来技術の圧電スタック１０を上から見た図であり、前記側面は通常、正方形または長方形を成す。前記複数の各側面１，２，３，４はパッシベーション層１ａ，２ａ，３ａ，４ａを有し、これらのパッシベーション層１ａ，２ａ，３ａ，４ａはプラスチックを含むことができる。圧電スタック１０はさらに電気的コンタクト１３，１４も有し、これらの電気的コンタクト１３，１４は、２つの相互に対向する側面１，２に設けられている。たとえばポリイミドないしはポリイミド塗膜等のプラスチックを用いてパッシベーションを施すと、塗布工程中や硬化工程中に層厚が不均質になることがあり、端面においてパッシベーションによる被膜が一部不十分になることがある。このことについては、図１にて、角のパッシベーションが不完全になっているのが分かる。これは、動作中にアークが生じる原因となる。というのも、この角の領域が十分にパッシベーションされていないことにより、十分に絶縁されていないことにもなるからである。

【0037】

図２は、圧電バー２０の側面図である。圧電バー２０は第２の長さＬ２と幅Ｂとを有する。圧電バー２０は、この長さＬ２の側面１，２を有する。図２の断面図では、第１の側面１と第２の側面２とが示されており、これら２つの側面１，２に、それぞれパッシベーション層１ａ，２ａが設けられている。このパッシベーション層はたとえばプラスチックを含む。これに適したプラスチックは、有利には耐温度性であり、セラミックに対する付着性が良好であり、電気絶縁性であるプラスチックである。

【0038】

有利には、プラスチックとしてポリイミドまたはポリイミド塗膜が用いられる。

【0039】

本発明の方法では、まず最初に、第１のパッシベーション層１ａを圧電バー２０の第１の側面１上に設ける。次に、この第１のパッシベーション層１ａを硬化させる。その後、圧電バーの、第１の側面１とは反対側に位置する第２の側面２上に、第２のパッシベーション層２ａを設ける。この第２のパッシベーション層２ａも同様に硬化させる。しかし、第１のパッシベーション層１ａと第２のパッシベーション層２ａとを同時に設け、その後に同時に硬化させることも可能である。このことにより、追加的なプロセス工程を削減することができる。

【0040】

さらに、第１のパッシベーション層１ａと第２のパッシベーション層２ａとを順次設けるが、その後に同時に硬化させることも可能である。このようなプロセスによっても、少なくとも１つのプロセス工程を削減することができる。

【0041】

パッシベーション層になる薄層は、ディスペンサ方式、ステンシル印刷またはスクリーン印刷等の慣用手法により設けることができる。第１のパッシベーション層１ａおよび第２のパッシベーション層２ａは、ポリイミドまたはポリイミド塗膜等のプラスチックを含むことができる。第１のパッシベーション層１ａと第２のパッシベーション層２ａとは、それぞれ異なる材料を有することも可能である。

【0042】

図３に、図２に示したのと同様の圧電バー２０を示す。図３にはさらに、圧電バー２０を複数の圧電スタック１０に機械的に分割する分離軸６も示している。したがって、この機械的な分割により得られた複数の各圧電スタック１０は第１の長さＬ１を有する。分離軸６は第２の長さＬ２に対して垂直に延在する。各圧電スタック１０の、分割により切断面に生じた各側面３，４は、それぞれ幅Ｂを有する。

【0043】

図４に２つの圧電スタック（１０）を示しており、図中ではこれらを分離軸６が通っている。圧電スタック１０は、第１のパッシベーション層１ａが設けられた第１の側面１を有し、さらに圧電スタック１０は、第１の側面１に対して対向する位置にある第２の側面２を有し、この第２の側面２に第２のパッシベーション層２ａが設けられている。幅Ｂを有する第３の側面３が、第１の側面１および第２の側面２に対して垂直方向に示されている。第３の側面３上には、たとえばセラミックを設けることができる。圧電バー２０を分離軸６に沿って機械的に分割することにより、第１のパッシベーション層１ａおよび第２のパッシベーション層２ａが示す層厚不均質性が僅かのみとなり、両パッシベーション層１ａ，２ａの各断面が方形を成すことが保証される。このことはとりわけ、図１に示されたように、パッシベーション層を設けるときに通常はエッジ逃避が生じる縁部領域に当てはまる。パッシベーション層１ａ，２ａの厚さが縁部領域にて薄くなる前述のエッジ逃避は、各圧電スタックにおいて回避することができる。というのも、パッシベーションや機械的分割を行った後に初めて、この縁部領域が現れるからである。

【0044】

図５に、図４に示したのと同様の圧電スタック１０を示す。さらに、圧電スタック１０には第１のコンタクト１３と第２のコンタクト１４とを示している。第１のコンタクト１３は第１のパッシベーション層１ａに設けられており、第２のコンタクト１４は第２のパッシベーション層２ａに設けられている。さらに、圧電スタック１０をモールド材料１５内に封入し、このモールド材料１５により、コンタクトされない面のパッシベーションが保証される。圧電バー２０のこのような処理により、圧電バー２０の全長Ｌ２にわたって、後で分割により作製される圧電スタックの側面と当該スタックのエッジとにおいて非常に均質に延在するパッシベーション層を設けることができる。さらに、必要なプロセス工程（各側面１，２，３，４への成膜）の数も削減される。

【0045】

図６は、本発明の他の１つの有利な実施形態の、４面がパッシベーションされた圧電スタックを示す断面図である。圧電スタックは４つの側面１，２，３および４を有し、この圧電スタックは、第１の側面１と、これに対向する側面２とに、断面が方形である第１のパッシベーション層１ａおよび第２のパッシベーション層２ａを備えている。第１のパッシベーション層１ａおよび第２のパッシベーション層２ａは、圧電スタック１０の第３の側面３および第４の側面４と同一平面を成すように両側面３，４で終わっている。第１のパッシベーション層および第２のパッシベーション層の表面１１および１２は、圧電スタックの第１の側面１および第２の側面２に対して平行にされている。圧電スタック１０の第３の側面３および第４の側面４には、第３のパッシベーション層３ａおよび第４のパッシベーション層４ａが設けられている。これらは、圧電スタックの側面３，４の幅Ｂにわたって延在しているだけでなく、第１のパッシベーション層１ａおよび第２のパッシベーション層２ａの厚さにわたっても延在している。第３のパッシベーション層３ａおよび第４のパッシベーション層４ａの層厚１６は、エッジに向かうにつれて薄くなっていく（エッジ逃避）。しかし、これによって本発明の圧電スタックの機能が阻害されることはない。というのも、圧電スタックの角１７における層厚は、パッシベーションに十分な厚さになっているからである。

【0046】

２面がパッシベーションされた圧電スタック１０、および、圧電バーの２面をパッシベーションしてその後に当該圧電バーを複数の個別圧電スタックに機械的に分割する方法は、特に、自動車のディーゼルインジェクタ用の圧電スタックに使用するのが有利である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2014年8月20日

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

・複数の側面（１，２，３，４）と、
・第１の側面（１）に設けられた第１のパッシベーション層（１ａ）と
を有する圧電スタック（１０）であって、
前記第１のパッシベーション層（１ａ）の断面は実質的に方形であり、
前記第１のパッシベーション層（１ａ）の終端は、前記圧電スタックの前記第１の側面（１）に接する側面（３，４）と同一平面上にある
ことを特徴とする圧電スタック（１０）。

【請求項2】

・前記圧電スタック（１０）は第２のパッシベーション層（２ａ）を有し、
・前記第２のパッシベーション層（２ａ）は第２の側面（２）に設けられており、
・前記第２の側面（２）は、前記第１の側面（１）に対向する位置にあり、
・前記第２のパッシベーション層（２ａ）の断面は実質的に方形であり、かつ、当該第２のパッシベーション層（２ａ）の終端は、前記圧電スタック（２）の前記第２の側面に接する側面（３，４）と同一平面上にある、
請求項１記載の圧電スタック（１０）。

【請求項3】

前記第１のパッシベーション層（１ａ）および／または前記第２のパッシベーション層（２ａ）はプラスチックを含む、
請求項１または２記載の圧電スタック（１０）。

【請求項4】

前記プラスチックはポリイミドを含む、
請求項３記載の圧電スタック（１０）。

【請求項5】

・前記圧電スタック（１０）は、当該圧電スタック（１０）の第３の側面（３）に設けられた第３のパッシベーション層（３ａ）、および／または、当該圧電スタック（１０）の第４の側面（４）に設けられた第４のパッシベーション層（４ａ）を有し、
・前記第３のパッシベーション層（３ａ）および／または前記第４のパッシベーション層（４ａ）の、積層方向に対して垂直な寸法は、前記圧電スタック（１０）の前記第３の側面（３）および／または第４の側面（４）の幅（Ｂ）と、前記第１のパッシベーション層（１ａ）および／または前記第２のパッシベーション層（２ａ）の厚さ（Ｄ）とにわたって延在する、
請求項１から４までのいずれか１項記載の圧電スタック（１０）。

【請求項6】

第１の長さ（Ｌ１）を有する少なくとも１つの側面（１）を備えた圧電スタック（１０）を製造する方法であって、
・前記第１の長さ（Ｌ１）より大きい第２の長さ（Ｌ２）を有する側面（１，２）を有する圧電バー（２０）を準備するステップと、
・前記圧電バー（２０）の少なくとも１つの第１の側面（１）に、第１のパッシベーション層（１ａ）を設けるステップと、
・前記第１のパッシベーション層（１ａ）を硬化させるステップと、
・前記第１の長さ（Ｌ１）を有する少なくとも１つの圧電スタック（１０）が得られるように、前記圧電バー（２０）の機械的な分割を行うステップと
を有することを特徴とする方法。

【請求項7】

前記機械的な分割を行う前に、前記圧電バー（２０）の、少なくとも前記第１の側面（１）に対向する面に位置する第２の側面（２）に、第２のパッシベーション層（２ａ）を設ける、
請求項６記載の方法。

【請求項8】

前記第１のパッシベーション層（１ａ）および／または第２のパッシベーション層（２ａ）を、ディスペンサ方式、ステンシル印刷またはスクリーン印刷により設ける、
請求項７記載の方法。

【請求項9】

前記第２のパッシベーション層（２ａ）を、前記圧電バー（２０）の機械的な分割の前に硬化させる、
請求項７または８記載の方法。

【請求項10】

前記圧電バー（２０）の機械的な分割を、前記第１の側面（１）と前記第２の側面（２）とに垂直にそれぞれ延在する１つまたは複数の分離軸（６）に沿って行う、
請求項６から９までのいずれか１項記載の方法。

【請求項11】

前記方法は更に、
・少なくとも１つの前記圧電スタック（１０）の第３の側面（３）および／または第４の側面（４）に第３のパッシベーション層（３ａ）および／または第４のパッシベーション層（４ａ）を設けるステップ
を有し、
・前記第３のパッシベーション層（３ａ）および／または第４のパッシベーション層（４ａ）の、積層方法に対して垂直な寸法は、前記圧電スタック（１０）の第３の側面（３）および／または第４の側面（４）の幅（Ｂ）と、前記第１のパッシベーション層（１ａ）および前記第２のパッシベーション層（２ａ）の厚さ（Ｄ）とにわたって延在する、
請求項６から１０までのいずれか１項記載の方法。

【国際調査報告】