Piezoelektrische Mikroaktoren

Piezoelektrische Membranaktoren bestehen bislang aus einem mehrschichtigen Aufbau, der mindestens eine passive Membran und einen darüber liegenden piezoelektrischen Aktor beinhaltet. Bei den Aktorprinzipien werden zum Einen Plattenkondensatoranordnugen genutzt, bei denen der piezoelektrische Quereffekt verwendet wird. Zum Zweiten werden piezoelektrische Stappelanordnungen angewendet. Beide Prinzipien zeigen erhebliche Nachteile,

  • sehr schlechter Wirkungsgrad
  • äußerst komplexer miktrotechnischer Aufbau

Der Einsatz von oberflächig angeordneten Elektroden bietet eine vielversprechede Alternative. Bekannt sind Oberflächenelektroden schon von SAW-Bauelementen (Surface Acoustic Wave). Die Oberflächenelektroden sorgen hier für eine inhomogene Feldverteilung im piezoelektrischen Material. Größte Feldstärken treten hierbei an der Oberfläche des Substrats auf. Die in das Material hinein abnehmende Feldstärke führt unter anderem zu einer inhomogenen Verteilung der mechanischen Spannungen im Substrat. Dadurch tritt bei dieser Anordnung zwangsläufig eine Verwölbung des Substrats auf. Der entscheidende Vorteil ist, dass diese zwangsläufige Verwölbung, den Verzicht auf die bisher immer notwendige passive Membran ermöglicht. Auch prozesstechnisch führt dies  zu wesentlichen Vereinfachungen. Da sich beide Elektroden auf der gleichen Seite des Substrats befinden ist zu deren Herstellung nur ein Prozessschritt notwendig. Von großer Bedeutung ist auch, dass durch die flexiblen Gestaltungsmöglichkeiten dieser Oberflächenelektroden die Richtung der Verwölbung des Aktors entscheidend beeinflusst werden kann.

Applikationsfelder

  • Mikroventile
  • Mikropumpen

Kontakt

Dipl.-Ing. Sandy Zähringer