DE102011003680A1

DE102011003680A1 - Method for manufacturing piezoelectric workpiece, involves forming several perforations on isolation zones that are formed directly superposed on piezoelectric layers between which electrode layers are provided

Info

Publication number: DE102011003680A1
Application number: DE102011003680A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Bauer; Jan Lohbreier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2012-08-09

Abstract

The method involves producing ceramic raw material, and preparing piezoelectric layers (2) as green film from the ceramic raw material. A block (1) is laminated with piezoelectric layers and electrode layers (3) provided between the piezoelectric layers, and isolation zones (6) are formed directly superposed on piezoelectric layers. The block or portions (4) of the block is relieved and sintered. The piezoelectric workpieces (7) are separated from block or portions of the block. Several perforations (5) are formed in the isolation zones. Independent claims are included for the following: (1) piezoelectric workpiece; (2) valve; and (3) plant for manufacturing piezoelectric workpiece.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, ein piezoelektrisches Werkstück gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11, ein Ventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13 und eine Anlage zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14.The present invention relates to a method for the production of piezoelectric workpieces according to the preamble of claim 1, a piezoelectric workpiece according to the preamble of claim 11, a valve according to the preamble of claim 13 and a plant for the production of piezoelectric workpieces according to the preamble of claim 14 ,

Stand der TechnikState of the art

Piezoelektrische Aktoren werden für verschiedene technische Anwendungen eingesetzt. Beispielsweise dienen piezoelektrische Aktoren zur Steuerung von Einspritzventilen in Verbrennungsmotoren. Kernstück der piezoelektrischen Aktoren ist dabei ein piezoelektrisches Werkstück.Piezoelectric actuators are used for various technical applications. For example, serve piezoelectric actuators for controlling injectors in internal combustion engines. The core of the piezoelectric actuators is a piezoelectric workpiece.

Aus keramischen Ausgangsmaterialien bzw. Rohmaterialien wird durch Mahlen eine Pulver bzw. Pulvergemisch hergestellt. Das Pulver wird anschließend kalziniert und dem kalzinierten Pulvergemisch werden Dotierstoffe, z. B. Bindemittel, Weichmacher und Lösungsmittel, zugegeben, so dass sich ein breiiger Schlicker als keramisches Rohmaterial bildet. Aus dem kalzinierten Pulvergemisch als keramisches Rohrmaterial mit den Dotierstoffen wird z. B. mit Walzen oder Gießen eine Grünfolie in einer Schichtdicke von z. B. 0,1 mm hergestellt. Zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken wird auch die Blocktechnik eingesetzt. Bei der Blocktechnik wird zunächst die keramische Grünfolie als piezoelektrische Schicht mit einem Elektrodenmaterial bedruckt, sodass sich eine Elektrodenschicht ausbildet. Diese Grünfolien mit den Elektrodenschichten werden anschließend zu einem Block gestapelt und warm verpresst, das heißt laminiert. Nach diesem Prozessschritt des Laminierens liegt ein monolithischer Block vor, bei dem sich die Grünfolien nicht mehr voneinander unterscheiden. Auf den Block werden Außenelektroden aufgebracht zur Bestromung der Elektrodenschichten zwischen den piezoelektrischen Schichten. Der laminierte Block wird in Teilblöcke bzw. Teile getrennt und die Teile werden entbindert und gesintert. Von den gesinterten Teilblöcken werden die piezoelektrischen Werkstücke abgetrennt. Abweichend hiervon können auch von dem Block die piezoelektrischen Werkstücke als Rohlinge bzw. Teile abgetrennt werden und anschließend werden die piezoelektrischen Werkstücke als Rohlinge entbindert und gesintert.From ceramic starting materials or raw materials, a powder or powder mixture is produced by grinding. The powder is then calcined and the calcined powder mixture dopants, for. As binders, plasticizers and solvents, added, so that forms a mushy slurry as a ceramic raw material. From the calcined powder mixture as a ceramic tube material with the dopants z. B. with rollers or casting a green sheet in a layer thickness of z. B. 0.1 mm. The block technique is also used to produce piezoelectric workpieces. In the block technique, the ceramic green sheet is first printed as a piezoelectric layer with an electrode material, so that an electrode layer is formed. These green sheets with the electrode layers are then stacked into a block and hot pressed, that is laminated. After this process step of lamination there is a monolithic block in which the green sheets are no longer different from each other. On the block outer electrodes are applied to the energization of the electrode layers between the piezoelectric layers. The laminated block is separated into sub-blocks or parts and the parts are debinded and sintered. From the sintered sub-blocks, the piezoelectric workpieces are separated. Notwithstanding this, the piezoelectric workpieces can also be separated from the block as blanks or parts, and then the piezoelectric workpieces are debinded and sintered as blanks.

An den piezoelektrischen Werkstücken sind an zwei üblicherweise gegenüberliegenden Außenseiten jeweils Außenelektroden angeordnet. Die Außenelektroden bestromen dabei die Elektrodenschichten zwischen den piezoelektrischen Schichten abwechselnd mit unterschiedlicher Polung. Die Ausdehnung der Elektrodenschichten zwischen den beiden Außenelektroden ist dabei zwischen den beiden Außenelektroden kleiner als der Abstand zwischen den beiden Außenelektroden, weil eine Isolationszone erforderlich ist zur Isolierung jeweils einer Elektrode, die mit einer ersten Außenelektrode elektrisch leitend verbunden ist von einer zweiten Außenelektrode. Die Isolationszonen aus nicht leitender Keramik ohne Elektrodenschicht dienen somit zur elektrischen Isolation der Elektrodenschichten bezüglich der gegengepolten Außenelektrode. Bei der Bestromung der Elektrodenschichten zwischen den piezoelektrischen Schichten dehnen sich in einer Richtung senkrecht zu einer von den Elektrodenschichten bzw. den piezoelektrischen Schichten aufgespannten fiktiven Ebene die piezoelektrischen Schichten senkrecht zu dieser Ebene nur zwischen den Elektrodenschichten und nicht an den Isolationszonen. Aufgrund der Materialeigenschaften der gesinterten piezoelektrischen Schichten an den Isolationszonen können hier Dehnungsrisse auftreten, weil an den Isolationszonen keine Dehnung der piezoelektrischen Schichten aufgrund des fehlenden elektrischen Feldes auftritt. Eine derartige Rissbildung an den Isolationszonen aufgrund von inneren Spannungen ist jedoch für die Funktionsweise des piezoelektrischen Werkstückes schädlich. Diese Dehnungsrisse können sich dabei als Folge hiervon auch außerhalb der Isolationszone in den aktiven piezoelektrischen Schichten zwischen den Elektrodenschichten ausbilden, so dass dadurch das Dehnungsverhalten des piezoelektrischen Werkstückes geschädigt wird.External electrodes are arranged on the piezoelectric workpieces on two usually opposite outer sides. The outer electrodes energize the electrode layers between the piezoelectric layers alternately with different polarity. The extent of the electrode layers between the two outer electrodes is smaller between the two outer electrodes than the distance between the two outer electrodes, because an isolation zone is required for the isolation of one electrode, which is electrically conductively connected to a first outer electrode of a second outer electrode. The isolation zones of non-conductive ceramic without an electrode layer thus serve for the electrical insulation of the electrode layers with respect to the counter-polarized outer electrode. When the electrode layers are energized between the piezoelectric layers, the piezoelectric layers extend perpendicularly to this plane only between the electrode layers and not at the isolation zones in a direction perpendicular to a fictitious plane spanned by the electrode layers or the piezoelectric layers. Due to the material properties of the sintered piezoelectric layers at the isolation zones, expansion cracks can occur here because no stretching of the piezoelectric layers due to the lack of an electric field occurs at the isolation zones. However, such cracking on the isolation zones due to internal stress is detrimental to the operation of the piezoelectric workpiece. As a consequence of this, these expansion cracks can also form outside the isolation zone in the active piezoelectric layers between the electrode layers, thereby damaging the expansion behavior of the piezoelectric workpiece.

Aus der US 5 639 508 ist ein Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Elementen zur Herstellung von Druckköpfen in Tintenstrahldruckern bekannt.From the US 5 639 508 For example, a method of making piezoelectric elements for manufacturing printheads in ink jet printers is known.

Die DE 10 2005 017 108 A1 zeigt ein Vielschichtbauelement mit mindestens zwei, jeweils durch eine dielektrische Schicht voneinander getrennten Metalllagen, die durch ein Kontaktelement elektrisch miteinander verbunden sind, welches einen porösen Körper enthält.The DE 10 2005 017 108 A1 shows a multilayer component with at least two, each separated by a dielectric layer metal layers, which are electrically connected to each other by a contact element containing a porous body.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken mit den Schritten: Herstellen eines keramischen Rohmaterials aus wenigstens einem Ausgangsmaterial, Herstellen einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten als Grünfolie aus dem Rohmaterial, Laminieren eines Blocks aus der Vielzahl von piezoelektrischen Schichten und einer Vielzahl von zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordneten Elektrodenschichten, so dass Isolationszonen aus je zwei unmittelbar aufeinanderliegenden piezoelektrischen Schichten ausgebildet werden, Entbinden und Sintern des Blocks oder Teilen des Blocks, Abtrennen von piezoelektrischen Werkstücken von dem Block oder Teilen des Blocks, wobei in wenigstens eine Isolationszone wenigstens eine Perforation, vorzugsweise eine Vielzahl von Perforationen, eingearbeitet wird bzw. werden.A method of producing piezoelectric workpieces according to the present invention, comprising the steps of: preparing a ceramic raw material from at least one raw material, forming a plurality of piezoelectric layers as a green sheet from the raw material, laminating a block of the plurality of piezoelectric layers, and a plurality of interposed between the piezoelectric layers Electrode layers, so that isolation zones are formed from two immediately superposed piezoelectric layers, debonding and Sintering the block or parts of the block, separating piezoelectric workpieces from the block or parts of the block, at least one perforation, preferably a plurality of perforations, being incorporated into at least one isolation zone.

Die wenigstens eine Perforation in der wenigstens einen Isolationszone verhindert oder verringert das Auftreten von Dehnungsrissen an perforierten und/oder nicht perforierten Isolationszonen, weil aufgrund der Perforation eine leichtere Bewegbarkeit oder Dehnung an den Isolationszonen vorhanden ist und ferner die Perforation die Ausbreitungsrichtung von entstehenden Dehnungsrissen vorgibt, so dass dadurch eine kontrollierte Ausbildung von Dehnungsrissen an den perforierten und/oder nicht perforierten Isolationszonen möglich ist. Dadurch können schädigende Dehnungsrisse an den piezoelektrischen Schichten zwischen den Elektrodenschichten, an welchen eine Dehnung auftritt, im Wesentlichen vermieden werden.The at least one perforation in the at least one isolation zone prevents or reduces the occurrence of elongation cracks at perforated and / or non-perforated isolation zones, because of the perforation providing easier mobility or elongation at the isolation zones, and furthermore the perforation dictates the propagation direction of resulting stretch cracks. so that thereby a controlled formation of expansion cracks on the perforated and / or non-perforated isolation zones is possible. Thereby, damaging stretch cracks at the piezoelectric layers between the electrode layers on which strain occurs can be substantially avoided.

Insbesondere wird die wenigstens eine Perforation in mehrere Isolationszonen, vorzugsweise in einen Teil der Isolationszonen oder sämtliche Isolationszonen, eingearbeitet.In particular, the at least one perforation is incorporated into a plurality of isolation zones, preferably into a part of the isolation zones or all isolation zones.

In einer weiteren Ausgestaltung wird die wenigstens eine Perforation ausschließlich an den Isolationszonen der piezoelektrischen Schichten eingearbeitet. Perforationen an den aktiven piezoelektrischen Schichten zwischen den Elektrodenschichten sind für die Dehnung schädlich.In a further embodiment, the at least one perforation is incorporated exclusively at the isolation zones of the piezoelectric layers. Perforations on the active piezoelectric layers between the electrode layers are detrimental to stretching.

In einer ergänzenden Ausgestaltung ist die wenigstens eine Perforation keine Porosität an den Isolationszonen aus dem gesinterten keramischen Rohmaterial der piezoelektrischen Schichten.In a supplementary embodiment, the at least one perforation is no porosity at the isolation zones of the sintered ceramic raw material of the piezoelectric layers.

Vorzugsweise wird die wenigstens eine Perforation in die Grünfolie vor dem Entbinden und Sintern und/oder vor dem Laminieren eingearbeitet. Aus dem keramischen Rohmaterial werden Grünfolien hergestellt. In diese Grünfolien wird vor dem Aufeinanderliegen bzw. Laminieren zu dem Block die wenigstens eine Perforation eingearbeitet. Damit wird die wenigstens eine Perforation vor dem Entbinden und/oder Sintern in die Grünfolie bzw. die spätere piezoelektrische Schicht eingearbeitet.Preferably, the at least one perforation is incorporated into the green sheet prior to debonding and sintering and / or prior to lamination. Green films are produced from the ceramic raw material. In these green sheets, the at least one perforation is incorporated before the stacking or laminating to the block. Thus, the at least one perforation is incorporated into the green sheet or the later piezoelectric layer prior to debonding and / or sintering.

In einer Variante wird die wenigstens eine Perforation als durchgehende Perforation und/oder als ein- und/oder zweiseitige Perforation eingearbeitet und/oder die wenigstens eine Perforation wird im Wesentlichen in einer Richtung senkrecht zu einer von der wenigstens einen Grünfolie aufgespannten fiktiven Ebene eingearbeitet. Im Wesentlichen senkrecht zu der aufgespannten fiktiven Ebene bedeutet dabei, dass die wenigstens eine Perforation bzw. die wesentliche Ausdehnungsrichtung der wenigstens einen Perforation mit einer Abweichung von weniger als 45°, 30°, 20°, 10° oder 5° zu einer senkrechten Gerade auf die aufgespannte Ebene ausgerichtet ist.In one variant, the at least one perforation is incorporated as a continuous perforation and / or as a one- and / or two-sided perforation and / or the at least one perforation is incorporated substantially in a direction perpendicular to a fictitious plane defined by the at least one green sheet. Substantially perpendicular to the spanned fictitious plane means that the at least one perforation or the essential expansion direction of the at least one perforation with a deviation of less than 45 °, 30 °, 20 °, 10 ° or 5 ° to a vertical straight line the spanned plane is aligned.

Zweckmäßig wird die wenigstens eine Perforation nach dem Entbinden und Sintern eingearbeitet.It is expedient to incorporate the at least one perforation after debonding and sintering.

In einer weiteren Ausführungsform wird die wenigstens eine Perforation im Wesentlichen in einer Richtung parallel zu einer von der wenigstens einen Grünfolie aufgespannten fiktiven Ebene eingearbeitet. Im Wesentlichen parallel zu der Richtung der aufgespannten Ebene bedeutet dabei, dass die wenigstens eine Perforation die wesentliche Ausdehnung und/oder das Einarbeiten der wenigstens einen Perforation mit einer Abweichung von weniger als 45°, 30°, 20°, 10° oder 5° zu einer Geraden eingearbeitet wird, wobei die Gerade parallel zu der Ebene ausgerichtet ist und vorzugsweise senkrecht auf einer von der Außenelektrode aufgespannten Ebene ausgerichtet ist. Wird die wenigstens eine Perforation nach dem Entbindern und Sintern eingearbeitet, liegt bereits der Block vor und die Perforation wird im Allgemeinen an derjenigen Seite des Blockes bzw. des piezoelektrischen Werkstückes oder eines Teiles des Blockes eingearbeitet, auf welcher die Außenelektrode aufzubringen ist oder bereits aufgebracht ist. Dabei wird beispielsweise spanabhebend, z. B. mit einem Bohrer, oder mittels Laserstrahlen die Perforation eingearbeitet. Befindet sich die Außenelektrode bereits auf dem Block während des Einarbeitens der Perforation, so ist bei einer großflächigen Außenelektrode das Einbringen einer derartigen Perforation mit dem Bohrer im Wesentlichen für die Leitfähigkeit der Außenelektrode nicht schädlich, weil mit der Bohrung die Außenelektrode nur punktuell durchbohrt wird und damit weiterhin eine ausreichende Leitfähigkeit des elektrischen Stromes durch die Außenelektrode zu den Elektrodenschichten gewährleistet ist.In a further embodiment, the at least one perforation is incorporated substantially in a direction parallel to a notional plane spanned by the at least one green sheet. In this case, essentially parallel to the direction of the clamped-on plane, the at least one perforation means the substantial expansion and / or the incorporation of the at least one perforation with a deviation of less than 45 °, 30 °, 20 °, 10 ° or 5 ° a straight line is incorporated, wherein the straight line is aligned parallel to the plane and is preferably aligned perpendicular to a plane spanned by the outer electrode plane. If the at least one perforation is incorporated after debindering and sintering, the block is already present and the perforation is generally incorporated on the side of the block or the piezoelectric workpiece or a part of the block on which the outer electrode is to be applied or already applied , It is for example machined, z. B. with a drill, or incorporated by laser beams perforation. If the outer electrode is already on the block during the incorporation of the perforation, the introduction of such a perforation with the drill is essentially not detrimental to the conductivity of the outer electrode in the case of a large-area outer electrode because the outer electrode is punctured only punctually with the bore and thus Furthermore, a sufficient conductivity of the electric current is ensured by the outer electrode to the electrode layers.

Insbesondere wird die wenigstens eine Perforation mit Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, mit einem spanabhebenden Fertigungsverfahren, z. B. Bohren, Fräsen oder Ritzen, oder mit Stanzen eingearbeitet.In particular, the at least one perforation with laser cutting, water jet cutting, with a machining production method, for. As drilling, milling or scribing, or incorporated with punching.

In einer weiteren Ausgestaltung werden von dem Block Teile, z. B. piezoelektrische Werkstücke, abgetrennt und die Teile werden entbindert und gesintert und/oder die piezoelektrischen Werkstücke werden vor oder nach dem Entbinden und/oder Sintern von dem Block oder Teilen des Blocks abgetrennt. Von dem Block können Teile als piezoelektrische Werkstücke oder als riegelförmige Teile abgetrennt werden. Dabei können entweder die riegelförmigen Teile entbindert und gesintert werden. Abweichend hiervon kann auch der gesamte Block entbindert und gesintert werden und anschließend werden von dem Block die piezoelektrischen Werkstücke abgetrennt. Abweichend hiervon können auch von den Teilen die piezoelektrischen Werkstücke abgetrennt werden. Als Teile können somit piezoelektrische Werkstücke oder auch riegelförmige Teile aufgefasst werden.In a further embodiment of the block parts, z. As piezoelectric workpieces, separated and the parts are debinded and sintered and / or the piezoelectric workpieces are separated before or after debonding and / or sintering of the block or parts of the block. From the block parts can be separated as piezoelectric workpieces or as bar-shaped parts. In this case, either the bar-shaped parts can be debinded and sintered. Notwithstanding this, the entire block can be debinded and sintered and then are separated from the block, the piezoelectric workpieces. Notwithstanding this, the piezoelectric workpieces can also be separated from the parts. As parts thus piezoelectric workpieces or bolt-shaped parts can be considered.

In einer ergänzenden Variante werden auf den Block oder Teile des Blocks zwei Außenelektroden aufgebracht.In a supplementary variant, two external electrodes are applied to the block or parts of the block.

Erfindungsgemäßes piezoelektrisches Werkstück umfassend eine Vielzahl von piezoelektrischen Schichten, einer Vielzahl von Elektrodenschichten, wobei die Elektrodenschichten zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordnet sind und Isolationszonen aus je zwei unmittelbar aufeinanderliegenden piezoelektrischen Schichten vorhanden sind, zwei Außenelektroden zur Bestromung der Elektrodenschichten zwischen den piezoelektrischen Schichten, wobei wenigstens eine Isolationszone, vorzugsweise mehrere Isolationszonen, insbesondere ein Teil der Isolationszonen oder sämtliche Isolationszonen, mit wenigstens einer Perforation, insbesondere mehreren Perforationen, versehen ist bzw. sind und/oder das piezoelektrische Werkstück mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt ist.Piezoelectric workpiece according to the invention comprising a plurality of piezoelectric layers, a plurality of electrode layers, the electrode layers being arranged between the piezoelectric layers and isolation zones consisting of two directly superposed piezoelectric layers, two external electrodes for energizing the electrode layers between the piezoelectric layers, wherein at least one Isolation zone, preferably a plurality of isolation zones, in particular a part of the isolation zones or all isolation zones, is provided with at least one perforation, in particular a plurality of perforations, and / or the piezoelectric workpiece is produced with a method described in this patent application.

In einer weiteren Variante ist die wenigstens eine Perforation in der wenigstens einen piezoelektrischen Schicht ausschließlich an der Isolationszone ausgebildet und/oder die Ausdehnung der wenigstens einen Isolationszone senkrecht zu einer von den piezoelektrischen Schichten aufgespannten fiktiven Ebene beträgt im Wesentlichen, d. h. mit einer Abweichung von weniger als 30%, 20%, 10% oder 5%, das 2-fache der Ausdehnung der wenigstens einen piezoelektrischen Schicht senkrecht zu der von den piezoelektrischen Schichten aufgespannten fiktiven Ebene.In a further variant, the at least one perforation in the at least one piezoelectric layer is formed exclusively at the isolation zone and / or the extent of the at least one isolation zone perpendicular to a notional plane spanned by the piezoelectric layers is substantially, i. H. with a deviation of less than 30%, 20%, 10% or 5%, 2 times the extent of the at least one piezoelectric layer perpendicular to the imaginary plane spanned by the piezoelectric layers.

Erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Ventils, insbesondere Brennstoffeinspritzventils, mit den Schritten: Herstellen eines piezoelektrischen Werkstückes mit einer Vielzahl von piezoelektrischen Schichten und einer Vielzahl von zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordneten Elektrodenschichten, zur Verfügung stellen eines Ventilgehäuses, zur Verfügung stellen einer Düsennadel, Verbinden des piezoelektrischen Werkstückes, des Ventilgehäuses und der Düsennadel zu dem Ventil, wobei das piezoelektrischen Werkstück mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt wird.Method according to the invention for producing a valve, in particular a fuel injection valve, comprising the steps of: producing a piezoelectric workpiece having a plurality of piezoelectric layers and a multiplicity of electrode layers arranged between the piezoelectric layers, providing a valve housing, providing a nozzle needle, connecting the piezoelectric element Workpiece, the valve housing and the nozzle needle to the valve, wherein the piezoelectric workpiece is produced by a method described in this patent application.

Erfindungsgemäßes Ventil, insbesondere Brennstoffeinspritzventil, umfassend, ein piezoelektrisches Werkstück, das Werkstück umfassend eine Vielzahl von piezoelektrischen Schichten, eine Vielzahl von Elektrodenschichten, wobei die Elektrodenschichten zwischen den piezoelektrischen Schichten angeordnet sind und Isolationszonen aus je zwei unmittelbar aufeinanderliegenden piezoelektrischen Schichten vorhanden sind, zwei Außenelektroden zur Bestromung der Elektrodenschichten zwischen den piezoelektrischen Schichten, ein Ventilgehäuse, eine Düsennadel, wobei das piezoelektrische Werkstück gemäß einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Werkstück ausgebildet ist und/oder das piezoelektrische Werkstück mit einem in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenen Verfahren hergestellt ist.Valve according to the invention, in particular a fuel injection valve, comprising a piezoelectric workpiece, the workpiece comprising a plurality of piezoelectric layers, a plurality of electrode layers, wherein the electrode layers are arranged between the piezoelectric layers and isolation zones of each two directly superimposed piezoelectric layers are present, two external electrodes Energizing the electrode layers between the piezoelectric layers, a valve housing, a nozzle needle, wherein the piezoelectric workpiece is formed according to a workpiece described in this patent application and / or the piezoelectric workpiece is produced with a method described in this patent application.

Erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken, wobei von der Anlage ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.Inventive plant for the production of piezoelectric workpieces, wherein from the plant a method described in this patent application process is executable.

In einer ergänzenden Ausführungsform wird die Elektrodenschicht aus einem elektrisch leitfähigen Material, z. B. Metall, mit einem physikalischen oder chemischen Beschichtungsverfahren, z. B. Aufdampfen, Sputtern oder Siebdrucken, oder mit Lackieren auf die Grünfolie aufgebracht.In a supplementary embodiment, the electrode layer is made of an electrically conductive material, for. As metal, with a physical or chemical coating method, for. B. vapor deposition, sputtering or screen printing, or applied with varnishing on the green sheet.

In einer zusätzlichen Ausgestaltung werden die piezoelektrischen Werkstücke mit einem Dicingverfahren von dem wenigstens einen gesinterten Teil oder Block abgetrennt.In an additional embodiment, the piezoelectric workpieces are separated from the at least one sintered part or block by a dicing process.

In einer ergänzenden Variante wird das abgetrennte wenigstens eine piezoelektrische Werkstück abgeschliffen.In a supplementary variant, the separated at least one piezoelectric workpiece is ground.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:In the following, an embodiment of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 eine perspektivische Ansicht eines laminierten Blockes, 1 a perspective view of a laminated block,

2 einen Schnitt A-A gemäß 1 einer Isolationszone mit Perforationen in einem ersten Ausführungsbeispiel und einer Elektrodenschicht, 2 a section AA according to 1 an isolation zone with perforations in a first embodiment and an electrode layer,

3 einen weiteren Schnitt analog 2 mit der Isolationszone mit Perforationen in einem zweiten Ausführungsbeispiel und der Elektrodenschicht, 3 another cut analog 2 with the isolation zone with perforations in a second embodiment and the electrode layer,

4 einen weiteren Schnitt analog 2 mit der Isolationszone mit Perforationen in einem dritten Ausführungsbeispiel und der Elektrodenschicht, 4 another cut analog 2 with the isolation zone with perforations in a third embodiment and the electrode layer,

5 einen Schnitt B-B gemäß 2 senkrecht zu der Zeichenebene von 2 mit den Perforationen in dem ersten Ausführungsbeispiel, 5 a section BB according to 2 perpendicular to the plane of 2 with the perforations in the first embodiment,

6 einen weiteren Schnitt analog 5 mit den Perforationen in einem fünften Ausführungsbeispiel, 6 another cut analog 5 with the perforations in a fifth embodiment,

7 einen weiteren Schnitt analog 5 mit den Perforationen in einem sechsten Ausführungsbeispiel, 7 another cut analog 5 with the perforations in a sixth embodiment,

8 eine stark vereinfachte Ansicht eines eines Ventils und 8th a simplistic view of a valve and

9 eine stark vereinfachte Ansicht einer Anlage zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken. 9 a highly simplified view of a plant for the production of piezoelectric workpieces.

Piezoelektrische Aktoren werden für die verschiedensten technischen Anwendungen, zum Beispiel zum Bewegen von Düsennadeln in Brennstoffeinspritzventilen 15 in Verbrennungsmotoren, eingesetzt (nicht dargestellt). Die piezoelektrischen Aktoren umfassen dabei ein piezoelektrisches Werkstück 7.Piezoelectric actuators are used for a wide variety of technical applications, for example for moving nozzle needles in fuel injection valves 15 in internal combustion engines, used (not shown). The piezoelectric actuators comprise a piezoelectric workpiece 7 ,

Ein Ventil 14 als Brennstoffeinspritzventil 15 (8) wird als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von Verbrennungsmotoren eingesetzt, um Kraftstoff in einen Verbrennungsraum (nicht dargestellt) einzuspritzen. Das Brennstoffeinspritzventil 15 umfasst neben dem piezoelektrischen Werkstück 7 eine von dem Werkstück 7 bewegte Düsennadel, ein Ventilgehäuse vorzugsweise ein Federelement zum Rückbewegen der Düsennadel und einen Ventilsitzkörper mit einer von der Düsennadel zu öffnenden und zu schließenden Einspritzöffnung und einen Brennstoffkanal, wobei der Ventilsitzkörper vorzugsweise an dem Ventilgehäuse ausgebildet ist (nicht dargestellt).A valve 14 as a fuel injection valve 15 ( 8th ) is used as an injector for fuel injection systems of internal combustion engines to inject fuel into a combustion chamber (not shown). The fuel injector 15 includes next to the piezoelectric workpiece 7 one of the workpiece 7 moving nozzle needle, a valve housing preferably a spring element for moving back the nozzle needle and a valve seat body with an opening from the nozzle needle and to be closed injection port and a fuel passage, wherein the valve seat body is preferably formed on the valve housing (not shown).

Bei der Herstellung des piezoelektrischen Werkstücks 7 werden zunächst aus dem ungebrannten piezoelektrischen Keramikwerkstoff als breiiger Schlicker bzw. keramisches Rohmaterial, der sogenannten grünen Keramik, zum Beispiel mit Walzen oder Gießen, keramische Grünfolien als piezoelektrische Schichten hergestellt und auf diese keramische Grünfolien wird ein elektrisch leitfähiges Material, vorzugsweise eine dünne Metallschicht, mit chemischen oder physikalischen Oberflächenbeschichtungsverfahren, zum Beispiel Aufdampfen, Sputtern oder einem Siebdruckverfahren, aufgebracht. Diese elektrisch leitfähigen Metallschichten stellen dabei Elektrodenschichten 3 dar. Die piezoelektrischen Schichten 2, welche mit der Elektrodenschicht 3 beschichtet sind, werden anschließend zu einem Block 1 gestapelt und verpresst, das heißt laminiert. Anschließend liegt ein monolithischer Block 1 vor, bei dem sich die piezoelektrischen Schichten 2 nicht mehr unterscheiden. Die piezoelektrischen Schichten 2 aus dem ungebrannten Keramikwerkstoff sind ferner mit einem Bindemittel versehen.In the production of the piezoelectric workpiece 7 Are first prepared from the green piezoelectric ceramic material as mushy slip or ceramic raw material, the so-called green ceramic, for example with rollers or casting ceramic green sheets as piezoelectric layers and on these ceramic green sheets is an electrically conductive material, preferably a thin metal layer, with chemical or physical surface coating processes, for example vapor deposition, sputtering or screen printing. These electrically conductive metal layers thereby provide electrode layers 3 dar. The piezoelectric layers 2 , which with the electrode layer 3 are coated, then become a block 1 stacked and pressed, that is laminated. Then there is a monolithic block 1 before, in which the piezoelectric layers 2 no longer distinguish. The piezoelectric layers 2 from the unfired ceramic material are further provided with a binder.

Nach der Herstellung des monolithischen Blockes 1 werden in einem weiteren Verfahrensschritt aus dem monolithischen Bock 1 eine Vielzahl von Teilen 4 des Blocks 1 abgetrennt, das heißt aus dem Block 1 werden durch Abtrennen eine Vielzahl von Teilen 4 hergestellt. Ein derartiges riegelförmiges Teil 4 ist in 1 strichliert an dem Block 1 dargestellt und aus dem in 1 dargestellten Block 1 können eine größere Anzahl von Teilen 4 abgetrennt werden.After the production of the monolithic block 1 become in a further process step from the monolithic block 1 a variety of parts 4 of the block 1 separated, that is from the block 1 by separating a variety of parts 4 produced. Such a bar-shaped part 4 is in 1 dashed on the block 1 represented and from the in 1 represented block 1 can have a larger number of parts 4 be separated.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden die Teilblöcke 4 in einem Entbinde- und Sinterofen entbunden und gesintert. Dabei tritt während des Sinterns ein Sinterschwinden im Bereich von z. B. 17 bis 18 Volumenprozent auf, weil der Keramikwerkstoff verdichtet wird. Das Entbinden dient dazu, das Bindemittel, zum Beispiel Kunststoff, aus den Teilen 4 zu entfernen, weil der Kunststoff des Bindemittels die piezoelektrischen Eigenschaften stört. Nach dem Entbinden und Sintern der Teile 4 werden aus jedem Teil 4 piezoelektrische Werkstücke 7 mittels eines Dicingverfahrens abgetrennt.In a further method step, the sub-blocks 4 released in a debinding and sintering furnace and sintered. During sintering, a sintering shrinkage in the range of z. B. 17 to 18 percent by volume, because the ceramic material is compressed. Debinding serves to remove the binder, for example plastic, from the parts 4 because the plastic of the binder disturbs the piezoelectric properties. After debinding and sintering of the parts 4 become out of every part 4 piezoelectric workpieces 7 separated by a dicing process.

Abweichend hiervon können aus dem Block 1 die piezoelektrischen Werkstücke 7 als Rohlinge bzw. Teile 4 des Blocks 1 abgetrennt werden und erst anschließend werden die piezoelektrischen Werkstücke 7 als Rohlinge bzw. Teile 4 entbindert und gesintert. Die piezoelektrischen Werkstücke 7 können somit auch als Teile 4 betrachtet werden.Deviating from this, from the block 1 the piezoelectric workpieces 7 as blanks or parts 4 of the block 1 are separated and only then the piezoelectric workpieces 7 as blanks or parts 4 debinded and sintered. The piezoelectric workpieces 7 can thus also as parts 4 to be viewed as.

An dem Block 1 bzw. den piezoelektrischen Werkstücken 7 sind eine Vielzahl von piezoelektrischen Schichten 2 und Elektrodenschichten 3 abwechselnd übereinander gestapelt. An zwei gegenüberliegenden Seiten des Blockes 1 bzw. den piezoelektrischen Schichten 2 sind jeweils zwei Außenelektroden 16 angeordnet. Je eine Außenelektrode 16 ist mit jeder zweiten der übereinander angeordneten Elektrodenschichten 3 elektrisch leitend verbunden aufgrund eines mechanischen bzw. werkstofftechnischen Kontaktes zwischen den Elektrodenschichten 3 und der jeweiligen Außenelektrode 16, die in 1 lediglich strichliert dargestellt ist. Beim Anlegen einer Spannungsdifferenz zwischen den beiden Außenelektroden 16 entsteht somit zwischen zwei Elektrodenschichten 3 eine Spannungsdifferenz an elektrischem Strom. Diese Spannungsdifferenz führt an den aktiven Bereichen der piezoelektrischen Schichten 2 zwischen den Elektroden 3 zu einer Dehnung der piezoelektrischen Schichten 2 und damit insgesamt zu einer Dehnung des piezoelektrischen Werkstückes 7.At the block 1 or the piezoelectric workpieces 7 are a variety of piezoelectric layers 2 and electrode layers 3 alternately stacked on top of each other. On two opposite sides of the block 1 or the piezoelectric layers 2 each are two external electrodes 16 arranged. One outer electrode each 16 is with every other of the superimposed electrode layers 3 electrically connected due to a mechanical or material-technical contact between the electrode layers 3 and the respective outer electrode 16 , in the 1 only shown by dashed lines. When applying a voltage difference between the two outer electrodes 16 thus arises between two electrode layers 3 a voltage difference in electric current. This voltage difference leads to the active regions of the piezoelectric layers 2 between the electrodes 3 to an elongation of the piezoelectric layers 2 and thus an overall elongation of the piezoelectric workpiece 7 ,

Die jeweils elektrisch mit einer ersten Außenelektrode 16 elektrisch leitend verbundenen Elektrodenschichten 3 sind dabei elektrisch von der zweiten Außenelektrode 16 zu isolieren. Hierzu ist die Ausdehnung der Elektrodenschichten 3 zwischen den beiden Außenelektroden 16 kleiner als der Abstand zwischen den beiden Außenelektroden 16, so dass die Elektrodenschichten 3 einen Abstand zu derjenigen Außenelektrode 16 aufweisen, mit der sie nicht verbunden sind. Dieser Abstand der Außenelektroden 16 entspricht dabei einer Ausdehnung 19 (1) einer Isolationszone 6 parallel zu einer fiktiven Ebene 17. Die fiktive Ebene 17 ist dabei von den piezoelektrischen Schichten 2 und den Elektrodenschichten 3 aufgespannt und senkrecht zu der Zeichenebene der 5 bis 7 ausgerichtet. Die Ausdehnung 18 (1) der Isolationszonen 6 senkrecht zu der fiktiven Ebene 17 entspricht dabei im Wesentlichen der Dicke zweier piezoelektrischen Schichten 2. An den Isolationszonen 6 liegen somit zwei piezoelektrische Schichten 2 übereinander, ohne dass zwischen diesen die Elektrodenschichten 3 angeordnet sind. Die Isolationszonen 6 stellen dabei einen nicht aktiven Bereich der piezoelektrischen Schichten 2 dar und dehnen sich im Wesentlichen nicht aus, insbesondere nicht senkrecht zu der fiktiven Ebene 17.Each electrically connected to a first outer electrode 16 electrically connected electrode layers 3 are electrically from the second outer electrode 16 to isolate. This is the extent of the electrode layers 3 between the two outer electrodes 16 less than the distance between the two outer electrodes 16 so that the electrode layers 3 a distance to that outer electrode 16 to which they are not connected. This distance of the outer electrodes 16 corresponds to an expansion 19 ( 1 ) of an isolation zone 6 parallel to a fictitious plane 17 , The fictitious level 17 is of the piezoelectric layers 2 and the electrode layers 3 spanned and perpendicular to the plane of the 5 to 7 aligned. The expansion 18 ( 1 ) of the isolation zones 6 perpendicular to the fictitious plane 17 This corresponds essentially to the thickness of two piezoelectric layers 2 , At the isolation zones 6 Thus, there are two piezoelectric layers 2 one above the other without the electrode layers between them 3 are arranged. The isolation zones 6 make a non-active region of the piezoelectric layers 2 are essentially not extending, in particular not perpendicular to the fictitious plane 17 ,

Bei der Herstellung des piezoelektrischen Werkstückes 7 wird – wie bereits beschrieben – mittels Walzen oder Gießen und Extrusion aus dem keramischen Rohmaterial eine Grünfolie hergestellt. In diese Grünfolien wird vor dem Aufeinanderlegen bzw. Laminieren zu dem Block 1 mit Laserschneiden eine Perforation 5 als eine Durchgangsbohrung 8 eingearbeitet (1, 2 und 5). Die Durchgangsbohrung 8 (1, 2 und 5) weist dabei im Querschnitt eine im Wesentlichen kreisförmige Form auf und durchstößt als Durchgangsbohrung 8 eine piezoelektrische Schicht 2 bzw. die Grünfolie vollständig gemäß der Darstellung in 5. Die Perforation 5 kann anstelle des kreisförmigen Querschnittes auch eine beliebige andere Geometrie, z. B. als Viereck, Rechteck, Quadrat oder auch als Dreieck (3) ausgebildet sein. Ferner kann die Perforation auch als eine Rille 9 eingearbeitet sein (4). Eine einseitige Perforation 5 (6) ist nur an einer Seite der piezoelektrischen Schicht 2 bzw. der Grünfolie in die Grünfolie eingearbeitet als Sackbohrung oder Sacköffnung. Insbesondere die Rillen 5 als Perforation 5 sind als ein- oder zweiseitige Perforation 5 eingearbeitet. Bei einer zweiseitigen Perforation 5 gemäß 7 ist an zwei Seiten der piezoelektrischen Schicht 2 die Perforation 5 eingearbeitet. Vorzugsweise sind dabei bei der ein- und/oder zweiseitigen Perforation 5 mehrere Perforationen 5 an jeweils einer Seite der piezoelektrischen Schicht 2 eingearbeitet. Derartige Perforationen 5 können neben Laserschneiden auch mit Wasserstrahlschneiden oder anderen Fertigungsverfahrens, z. B. Ritzen, in die Grünfolien eingearbeitet werden.In the production of the piezoelectric workpiece 7 is - as already described - produced by rolling or casting and extrusion of the ceramic raw material, a green sheet. These green sheets become the block prior to lamination 1 with laser cutting a perforation 5 as a through hole 8th incorporated ( 1 . 2 and 5 ). The through hole 8th ( 1 . 2 and 5 ) has a substantially circular shape in cross section and pierces as a through hole 8th a piezoelectric layer 2 or the green sheet completely as shown in FIG 5 , The perforation 5 can be used instead of the circular cross-section also any other geometry, for. As a square, rectangle, square or as a triangle ( 3 ) be formed. Furthermore, the perforation may also be considered a groove 9 be incorporated ( 4 ). A one-sided perforation 5 ( 6 ) is on only one side of the piezoelectric layer 2 or the green sheet incorporated into the green sheet as a blind hole or bag opening. In particular, the grooves 5 as a perforation 5 are as a one or two-sided perforation 5 incorporated. For a two-sided perforation 5 according to 7 is on two sides of the piezoelectric layer 2 the perforation 5 incorporated. Preferably, in the case of one and / or two-sided perforation 5 several perforations 5 on each side of the piezoelectric layer 2 incorporated. Such perforations 5 In addition to laser cutting with water jet cutting or other manufacturing process, such. As scratches are incorporated into the green sheets.

Gemäß der Darstellung in 1 können die Perforationen 5 in sämtlichen Isolationszonen 6 eingearbeitet werden. Sollen die Perforationen 5 in sämtlichen Isolationszonen 6 eingearbeitet werden, ist es erforderlich, dass in sämtliche Grünfolien vor dem Stapeln bzw. Laminieren die Perforationen 5 eingearbeitet werden. Abweichend hiervon können die Perforationen 5 nur in einem Teil der Isolationszonen 6, beispielsweise nur in jeder zehnten oder fünfzehnten Isolationszone 6, eingearbeitet werden. Hierbei braucht nur in einen Teil der Grünfolien die Perforationen 5 eingearbeitet werden. Bei der Herstellung der Grünfolien 5 können somit nach der Herstellung der Grünfolien ein Teil der Grünfolien aus der Fertigungsstraße entnommen, in diese Grünfolien die Perforationen 5 eingearbeitet und anschließend diese Grünfolien wieder den nachfolgenden Fertigungsschritten zugeführt werden mit den nicht perforierten Grünfolien, so dass entsprechend abwechselnd perforiert und nicht perforierte Grünfolien übereinander zu dem Block 1 gestapelt werden (nicht dargestellt).As shown in 1 can the perforations 5 in all isolation zones 6 be incorporated. Should the perforations 5 in all isolation zones 6 be incorporated, it is necessary that all green sheets before stacking or laminating the perforations 5 be incorporated. Deviating from this, the perforations 5 only in a part of the isolation zones 6 for example only in every tenth or fifteenth isolation zone 6 to be incorporated. Here, only in a part of the green sheets needs the perforations 5 be incorporated. In the production of green films 5 Thus, after the production of the green sheets, a part of the green sheets can be removed from the production line, the perforations in these green sheets 5 incorporated and then these green sheets are returned to the subsequent manufacturing steps with the non-perforated green sheets, so that alternately perforated and alternately perforated green sheets one above the other to the block 1 be stacked (not shown).

Die Perforationen 5 werden dabei nicht in den aktiven Bereich der piezoelektrischen Schichten 2 eingearbeitet, d. h. nur in den Isolationszonen 6. Die Perforationen 5 führen zu einer lokalen Schwächung der Isolationszonen 6 und ermöglichen damit leichter eine Bewegung bzw. Dehnung der Isolationszonen 6, so dass dadurch unkontrollierte Dehnungsrisse vermindert werden können. Die Dehnungsrisse treten damit kontrolliert nur an den Isolationszonen 6 mit der Perforation 5 auf und vorzugsweise nicht an den Isolationszonen 6 ohne Perforation 5. Ferner dienen die Perforationen 5 dazu, mögliche Dehnungsrisse an den Isolationszonen 6 in ihrer Ausbreitungsrichtung festzulegen, so dass derartige Dehnungsrisse 6 in ihrer Ausdehnung im Wesentlichen senkrecht zu der fiktiven Ebene 17 ausgerichtet sind. Dadurch treten im Wesentlichen keine Dehnungsrisse an den aktiven Bereichen der piezoelektrischen Schichten 2 zwischen den Elektrodenschichten 3 auf, welche zu einer Schwächung des Dehnungsverhaltens des aktiven Bereiches der piezoelektrischen Schichten 2 führen. Ferner sind auch an diesen aktiven Bereichen der piezoelektrischen Schichten 2 keine Perforationen 5 eingearbeitet, welche das Dehnungsverhalten der piezoelektrischen Schichten 2 schwächen oder vermindern würden.The perforations 5 are not in the active region of the piezoelectric layers 2 incorporated, ie only in the isolation zones 6 , The perforations 5 lead to a local weakening of the isolation zones 6 and thus make it easier to move or stretch the isolation zones 6 so that uncontrolled stretch cracks can be reduced. The stretch cracks occur controlled only at the isolation zones 6 with the perforation 5 on and preferably not on the isolation zones 6 without perforation 5 , Furthermore, the perforations serve 5 in addition, possible stretch cracks at the isolation zones 6 set in their propagation direction, so that such expansion cracks 6 in their extent substantially perpendicular to the fictitious plane 17 are aligned. As a result, essentially no strain cracks occur at the active regions of the piezoelectric layers 2 between the electrode layers 3 which leads to a weakening of the stretching behavior of the active region of the piezoelectric layers 2 to lead. Further, also at these active regions of the piezoelectric layers 2 no perforations 5 incorporated, which the expansion behavior of the piezoelectric layers 2 weaken or diminish.

Insgesamt betrachtet sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von piezoelektrischen Werkstücken 7 und dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen Werkstück 7 wesentliche Vorteile verbunden. Die Isolationszonen 6 sind keiner aktiven Dehnung bzw. Ausdehnung ausgesetzt, sondern folgen lediglich der Dehnung bzw. Verformung der aktiven Bereiche der piezoelektrischen Schichten 2 zwischen den Elektrodenschichten 3. Dadurch treten an den Isolationszonen 6 Zugspannungen auf, die zur Bildung von Dehnungsrissen führen. Aufgrund des Einarbeitens der Perforationen 5 in die Isolationszonen 6 werden diese in den Elastizitätseigenschaften geändert, so dass die Ausbreitung von Rissen vermindert und aktiv gesteuert werden kann.Overall, with the inventive method for the production of piezoelectric workpieces 7 and the piezoelectric workpiece according to the invention 7 significant benefits. The isolation zones 6 are not subject to any active strain or expansion, but merely follow the stretching or deformation of the active regions of the piezoelectric layers 2 between the electrode layers 3 , This occurs at the isolation zones 6 Tensile stresses that lead to the formation of expansion cracks. Due to the incorporation of the perforations 5 in the isolation zones 6 These are changed in the elasticity properties, so that the spread of cracks can be reduced and actively controlled.

Die aktiven Bereiche der piezoelektrischen Schichten 2 zwischen den Elektrodenschichten 3 sind somit im Wesentlichen bezüglich ihres Dehnungsverhaltens nicht negativ beeinträchtigt. Dadurch können mit dem piezoelektrischen Werkstück 7 große Dehnungen erreicht werden. The active areas of the piezoelectric layers 2 between the electrode layers 3 are thus not adversely affected essentially in terms of their elongation behavior. This can be done with the piezoelectric workpiece 7 large strains can be achieved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5639508 [0005]
DE 102005017108 A1 [0006]

Claims

Method for producing piezoelectric workpieces ( 7 ) comprising the steps of: - producing a ceramic raw material from at least one starting material, - producing a plurality of piezoelectric layers ( 2 ) as a green sheet ( 2 ) from the raw material; - laminating a block ( 1 ) of the plurality of piezoelectric layers ( 2 ) and a plurality of between the piezoelectric layers ( 2 ) arranged electrode layers ( 3 ), so that isolation zones ( 6 ) of two directly superimposed piezoelectric layers ( 2 ), - debonding and sintering of the block ( 1 ) or parts ( 4 . 7 ) of the block ( 1 ), - separating piezoelectric workpieces ( 7 ) from the block ( 1 ) or parts ( 4 ) of the block, characterized in that in at least one isolation zone ( 6 ) at least one perforation ( 5 ), preferably a plurality of perforations ( 5 ), is or will be incorporated.

Method according to claim 1, characterized in that the at least one perforation ( 5 ) into several isolation zones ( 6 ), preferably in a part of the isolation zones ( 6 ) or all isolation zones ( 6 ) is incorporated.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one perforation ( 5 ) only at the isolation zones ( 6 ) of the piezoelectric layers ( 2 ) is incorporated.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one perforation ( 5 ) in the green sheet ( 2 ) is incorporated before debinding and sintering and / or before lamination.

Method according to one or more of the preceding claims, comprising at least one perforation ( 5 ) as a continuous perforation ( 5 ) and / or as a one- and / or two-sided perforation ( 5 ) and / or the at least one perforation ( 5 ) substantially in a direction perpendicular to one of the at least one green sheet ( 2 ) fictitious plane ( 17 ) is incorporated.

Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the at least one perforation ( 5 ) after debinding and sintering is incorporated.

Method according to claim 6, characterized in that the at least one perforation ( 5 ) substantially in a direction parallel to one of the at least one green sheet ( 2 ) fictitious plane ( 17 ) is incorporated.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one perforation ( 5 ) with laser cutting, water jet cutting, with a machining production method, eg. B. drilling, milling or scribing, or is incorporated with punching.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that from the block ( 1 ) Parts ( 4 ), z. B. piezoelectric workpieces ( 7 ), and the parts ( 4 ) are debinded and sintered and / or the piezoelectric workpieces ( 7 ) before or after debonding and / or sintering of the block ( 1 ) or parts ( 4 ) of the block ( 1 ) are separated.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that on the block ( 1 ) or parts ( 4 ) of the block ( 1 ) two external electrodes ( 16 ) are applied.

Piezoelectric workpiece ( 7 ), comprising - a plurality of piezoelectric layers ( 2 ), - a plurality of electrode layers ( 3 ), wherein the electrode layers ( 3 ) between the piezoelectric layers ( 2 ) and isolation zones ( 6 ) of two directly superimposed piezoelectric layers ( 2 ), - two external electrodes ( 16 ) for energizing the electrode layers ( 3 ) between the piezoelectric layers ( 2 ), characterized in that at least one isolation zone ( 6 ), preferably several isolation zones ( 6 ), in particular a part of the isolation zones ( 6 ) or all isolation zones ( 6 ), with at least one perforation ( 5 ), in particular a plurality of perforations ( 5 ), is provided and / or the piezoelectric workpiece ( 7 ) is produced by a method according to one or more of the preceding claims.

Piezoelectric workpiece according to claim 11, characterized in that the at least one perforation ( 5 ) in the at least one piezoelectric layer ( 2 ) only at the isolation zones ( 6 ) is formed and / or the extent of the at least one isolation zone ( 6 ) perpendicular to one of the piezoelectric layers ( 2 ) fictitious plane ( 17 ) substantially twice the extent of the at least one piezoelectric layer ( 2 ) perpendicular to that of the piezoelectric layers ( 2 ) fictitious plane ( 17 ) is.

Valve ( 14 ), in particular fuel injection valve ( 15 ), comprising, - a piezoelectric workpiece ( 7 ), the workpiece ( 7 ) comprising a plurality of piezoelectric layers ( 2 ), a plurality of electrode layers ( 3 ), wherein the electrode layers ( 3 ) between the piezoelectric layers ( 2 ) and isolation zones ( 6 ) of two directly superimposed piezoelectric layers ( 2 ), two external electrodes ( 16 ) for energizing the electrode layers ( 3 ) between the piezoelectric layers ( 2 ), characterized in that the piezoelectric workpiece ( 7 ) according to claim 11 or 12 is formed and / or the piezoelectric workpiece ( 7 ) is produced by a process according to one or more of claims 1 to 10.

Investment ( 20 ) for the production of piezoelectric workpieces ( 7 ), characterized in that of the plant ( 20 ) a method according to one or more of claims 1 to 10 is executable.