marco: Piezokeramische Bauelemente

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Piezokeramische Werkstoffe gestatten die Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie und umgekehrt.

Die auf Blei - Zirkonat - Titanat basierenden Werkstoffe sind auf unterschiedlichste Einsatzspezifika optimiert und erlauben somit unterschiedlichste Applikationen in der Sensor- und Aktuatortechnik.

Die Herstellungstechnologie piezokeramischer Bauelemente ermöglicht die unproblematische Fertigung unterschiedlicher Geometrien, wodurch dem Anwender eine Fülle von Applikationsmöglichkeiten zur Verfügung stehen.

Ein großer Teil unserer piezokeramischen Erzeugnisse wird in eigenen Komponenten und Systemen der Aktuatorik und Sensorik zum Einsatz gebracht. Wir beliefern Sie aber auch gern mit Halbzeugen, Bauelementen und Komponenten nach Ihren Wünschen. Unsere Entwickler stehen Ihnen mit ihrem Erfahrungsschatz auf dem Gebiet der Erzeugung und Applikation piezokeramischer Werkstoffe, Komponenten und Systeme für die Lösung Ihrer Probleme zur Verfügung.

FPM 110

FPM 110 ist ein hartes piezoelektrisches Material mit schmaler Hysterese und sehr hoher mechanischer Güte ( ). Er zeichnet sich besonders durch die für harte Materialien hohe piezoelektrische Ladungskonstante ( C/N) aus und ist für den Leistungsultraschallbereich konzipiert. Der Werkstoff findet außerdem Verwendung für Sensoren in Vielschichttechnik. FPM 110 zeigt eine für harte piezokeramische Materialien hohe Deformation ( bei 2 kV/mm).

FPM 100

Dieses Material stellt wie FPM 110 einen Werkstoff für die Leistungsultraschalltechnik dar. Es ist ein harter Werkstoff mit schmaler Hysterese, relativ hoher mechanischer Güte () und somit hoher Depolarisationsfestigkeit. FPM 100 hat eine kleine relative Dielektrizitätskonstante ().

FPM 101

Dieser Werkstoff wurde auf den Einsatz von Scherschwingern ausgerichtet. FPM 101 zeichnet sich durch seine hohe piezoelektrische Ladungskonstante ( liegt bei 440 m/V) und den hohen Kopplungsfaktor () aus. Der Werkstoff weist weiterhin eine niedrige relative Dielektrizitätskonstante und eine geringe Temperaturabhängigkeit der elektromechanischen Eigenschaften auf. Bemerkenswert ist neben seiner hohen Depolarisationsfestigkeit seine hohe piezoelektrische Druckkonstante ( ).

FPM 231

FPM 231 stellt einen weichen Werkstoff mit hoher Deformation ( bei 2 kV/mm) und somit einen exzellenten Werkstoff für Aktuatoren wie marco - Torque - Blöcke^®, Bieger und Stapel in Vielschichttechnologie dar. Es ist ein piezoelektrisch weicher Werkstoff mit geringer mechanischer Güte und hoher relativer Dielektrizitätskonstante. Kennzeichnend für FPM 231 ist die sehr hohe piezoelektrische Ladungskonstante (). Der Werkstoff kann in Folientechnologie gefertigt werden.

FPM 220

FPM 220 ist ebenfalls ein weicher piezokeramischer Werkstoff, der vor allem in der Hochvoltaktuatorik verwendet wird. FPM 220 ist ein Standardwerkstoff mit hoher piezoelektrischer Ladungskonstante und mittlerer mechanischer Güte (). Die relative Dielektrizitätskonstante liegt bei 2200. Die Deformation dieses Werkstoffes ist mit bei 2 kV/mm etwas kleiner als bei FPM 231.

FPM 202

Dieser piezoelektrisch weiche Werkstoff besitzt neben hohen elektromechanischen Kopplungsfaktoren eine niedrige relative Dielektrizitätskonstante () sowie eine hohe piezoelektrische Ladungs- und Druckkonstante. Er kann für Luftultraschallwandler, Modulartransducer sowie Kraft- und Beschleunigungssensoren eingesetzt werden. Weiterhin macht die hohe Curietemperatur () einen Einsatz im erweiterten Temperaturbereich möglich.

FPM 203

Mit FPM 203 ist ein Werkstoff speziell für Hochvoltaktuatoren unter Einsatz bei höheren Temperaturen entwickelt worden. Mit der hohen Curietemperatur von 370 °C muß allerdings der kleine Nachteil des höheren Temperaturkoeffizienten der Dielektrizitätskonstante in Kauf genommen werden ( zwischen 25 und 160 °C). Große Vorteile für die Vielschichtaktuatorik bietet die geringe Dielektrizitätskonstante () und die hohe Deformation, > 1,8 . FPM 203 kann auch wie FPM 202 für Ultraschallanwendungen genutzt werden. Die Frequenzkonstanten liegen weitgehend so wie bei FPM 202.

FPM 240

FPM 240 wurde für Biege-Aktuatoren entwickelt. Das Material ist durch den höheren planaren Kopplungsfaktor = 70 %, in den x-y-verknüpften Steifigkeitstensoren gegenüber FPM 231 erniedrigt bei sonst ähnlichem . Dadurch können höhere Auslenkungen und Kräfte erzielt werden.

Vorzugsgeometrien *)

Platten	seitliche Abmessungen a x b [mm]: min. 2x2 bis max. 50x50; 70x20
	Dicke d [mm]: 0,2; 0,5; 1; 1,5 - 5
	(in Abhängigkeit von seitlichen Abmessungen)
	z. B.: pb/202/v/p2/27x5
Scheiben/Zylinder	Durchmesser Ø [mm]: 5; 10; 15; 16; 20; 25; 30
	Dicke d [mm]: 0,2; 0,5; 1; 1,5 - 15
	(in Abhängigkeit vom Durchmesser)
	z. B.: pb/110/v/d0,5/10

*) andere Abmessungen auf Anfrage

Metallisierung

-	haftfeste Mehrschichtmetallisierung mit gut lötbarer Cu-Ni-Deckschicht als Standardmetallisierung
-	für Spezialanwendungen Cu- oder Ag-Deckschicht

Standardelektrode: Vollelektrode zum Teil mit Isolationsrand <=0,5 mm

Vollelektrode mit Seitenkontakt und Kerbe
Vollelektrode mit Umkontakt
Sonderelektroden

Spezifikation piezoelektrischer Keramiken, Kleinsignalwerte

elektromechanische	Symbol	Einheit	Werkstoff
Kenngröße
			FPM 101	FPM 100	FPM 110	FPM 202	FPM 203	FPM 220	FPM 231	FPM 240

Dichte			7,85	7,55	7,82	7,74	7,67	7,85	7,82	7,82
relative			600	800	1250	1600	950	3000	4000	3600
Dielektrizitätskonstante			1300	680	1550	1300	1100	2060	3050	2650
dielektrischer	tan		10	10	5	10	20	18	21	18
Verlustfaktor	·
Curietemperatur		°C	265	330	295	340	360	250	205	185
elektromechanischer		%	52	50	59	64	64	63	66	70
Kopplungsfaktor			29	25	31	34	35	37	39	40
			63	60	66	69	68	70	72	72
			48	44	48	48	54	54	52	52
			70
piezoelektrische		C/N (m/V)	200	200	330	400	425	450	680	620
Ladungs-			-70	-60	-115	-150	-150	-240	-300	-275
(Deformationskonstante)			440
	·
mechanische Güte			1500	350	1500	90	65	120	65	65
Temperaturkoeffizient				3	5	5	7	5	9	8
von
von k	·		5
elastische			10,8	11,7	12,6	16,2	14,8	16,3	14,6	14,2
Nachgiebigkeit			10	10,2	13	18,9	27,3	17,5	23,9	19,8
elastische		N/	15,6	14,3	15,8	11,9	16,1	16,2	15,1	16,4
Steifigkeit	·
Frequenzkonstante		Hzm	2100	2200	2200	1990	2020	1970	1950	1900
			1700	1680	1610	1420	1480	1395	1480	1400
			1900	1800	1925	1250	1230	1410	1245	1230
			2000	2100	2060	1960	1980	1960	1965	1960
			975
piezoelektrische		Vm/N	37,7	28,2	27,9	28	57,4	17,2	18,3	19,4
Druckkonstante			-13,2	-8,5	-10,4	-12	-15,3	-9,2Z	-8,1	-8,6
	·
spezifischer elektrischer		Ohmm
Widerstand