KR101010738B1 - Piezoelectric speaker - Google Patents

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    • H10N30/872—Connection electrodes of multilayer piezoelectric or electrostrictive devices, e.g. external electrodes

Abstract

본 발명은 압전 스피커에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric speaker.

그러므로, 본 발명의 압전 스피커는 압전 세라믹판의 두께 방향으로 진동시킬 수 있는 구조적인 특징들을 구비하게 되어, 큰 음향 에너지를 얻을 수 있는 효과가 있다.Therefore, the piezoelectric speaker of the present invention is provided with structural features capable of vibrating in the thickness direction of the piezoelectric ceramic plate, thereby having an effect of obtaining a large acoustic energy.

또한, 본 발명은 적층된 압전 세라믹판에 접합된 금속판에 굴곡 진동하게 됨으로, 기존의 압전 스피커보다 훨씬 더 큰 음향 에너지를 획득할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is bent and vibrated on the metal plate bonded to the laminated piezoelectric ceramic plate, there is an effect that can obtain a much larger acoustic energy than conventional piezoelectric speakers.

압전, 음향, 진동, 원, 두께 Piezoelectric, acoustic, vibration, circle, thickness

Description

압전 스피커 { Piezoelectric speaker } Piezoelectric Speaker {Piezoelectric speaker}

본 발명은 큰 음향 에너지를 얻을 수 있는 압전 스피커에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric speaker capable of obtaining large acoustic energy.

압전물질은 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 변환기로서 다양한 응용분야를 갖는다. Piezoelectric materials have a variety of applications as transducers to convert mechanical energy into electrical energy.

무기물 및 유기물을 포함하는 많은 수의 재료가 압전현상을 일으키는 재료로서 알려져 있으며, PZT(Pb(Ti,Zr)O3), Ba2TiO4, BaTiO3 등과 같은 재료들이 압전물질로 흔히 사용된다.A large number of materials including inorganic and organic materials are known as piezoelectric materials, and materials such as PZT (Pb (Ti, Zr) O 3 ), Ba 2 TiO 4 , and BaTiO 3 are commonly used as piezoelectric materials.

압전물질로 제조된 압전체는 그 압전체에 가해지는 힘에 의해 전압을 발생시키며, 그 인가된 힘의 크기에 따라 발생되는 전압의 양이 변화된다.A piezoelectric material made of a piezoelectric material generates a voltage by a force applied to the piezoelectric material, and the amount of generated voltage is changed according to the magnitude of the applied force.

도 1은 종래 기술에 따른 압전 스피커의 개략적인 단면도로서, 상부전극(21) 및 하부전극(22)가 형성된 압전 세라믹(20)에 금속판(10)이 접합되어 있는 구조로 이루어져 있다.1 is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric speaker according to the related art, and has a structure in which a metal plate 10 is bonded to a piezoelectric ceramic 20 having an upper electrode 21 and a lower electrode 22 formed thereon.

이러한 압전 스피커는 상부전극(21) 및 하부전극(22)에 전압이 인가되면, 상기 압전 세라믹(20)은 기계적인 변형이 발생되어 도 2a와 같이, 압전 세라믹(20)이 수축 변형이 되거나, 도 2b와 같이, 압전 세라믹(20)이 팽창 변형이 되어 공기를 진동시켜 소리가 나오게 된다. In the piezoelectric speaker, when a voltage is applied to the upper electrode 21 and the lower electrode 22, the piezoelectric ceramic 20 is mechanically deformed so that the piezoelectric ceramic 20 is contracted and deformed as shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the piezoelectric ceramic 20 is expanded and deformed to vibrate air to generate sound.

최근에도, 압전체를 이용하여 제작되는 압전 스피커는 큰 음향 에너지를 획득하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있다.Recently, various researches have been conducted to obtain a large acoustic energy of piezoelectric speakers manufactured using piezoelectric elements.

본 발명은 큰 음향 에너지를 획득할 수 있는 과제를 해결하는 것이다.The present invention is to solve the problem that can obtain a large acoustic energy.

본 발명의 바람직한 양태(樣態)는, According to a preferred aspect of the present invention,

제 1과 2 전도성 비아홀들이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀과 연결되고 동심원 형상의 제 1 전극라인들을 포함하여 구성된 제 1 전극이 형성되어 있고, 상기 제 2 전도성 비아홀과 연결되고 상기 제 1 전극라인들과 이격되며 동심원 형상의 제 2 전극라인들을 포함하여 구성된 제 2 전극이 형성되어 있는 압전 세라믹판들이 적층된 구조물과; First and second conductive via holes are formed, and a first electrode is formed that is connected to the first conductive via hole and includes concentric first electrode lines, and is connected to the second conductive via hole and is connected to the first electrode. A structure in which piezoelectric ceramic plates are spaced apart from the lines and on which second electrodes including concentric second electrode lines are formed;

상기 구조물 상부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 1 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 상부 압전 세라믹판과; An upper piezoelectric ceramic plate stacked on the structure and having electrode pads connected to first electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates;

상기 구조물 하부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 2 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 하부 압전 세라믹판과;A lower piezoelectric ceramic plate stacked under the structure and having electrode pads connected to second electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates;

상기 상부 압전 세라믹판 또는 하부 압전 세라믹판에 접합된 금속판을 포함하여 구성된 압전 스피커가 제공된다.A piezoelectric speaker including a metal plate bonded to the upper piezoelectric ceramic plate or the lower piezoelectric ceramic plate is provided.

본 발명의 바람직한 다른 양태(樣態)는, Another preferable aspect of this invention is that

제 1과 2 전도성 비아홀들이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀과 연결되고 나선 형상의 제 1 전극이 형성되어 있고, 상기 제 2 전도성 비아홀과 연결되고 상기 제 1 전극과 이격된 나선 형상의 제 2 전극이 형성되어 있는 압전 세라믹판들이 적층된 구조물과; First and second conductive via holes are formed, and a spiral first electrode connected to the first conductive via hole and having a spiral shape is formed, and the second spiral shape is connected to the second conductive via hole and spaced apart from the first electrode. A structure in which piezoelectric ceramic plates on which electrodes are formed are stacked;

상기 구조물 상부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 1 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 상부 압전 세라믹판과; An upper piezoelectric ceramic plate stacked on the structure and having electrode pads connected to first electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates;

상기 구조물 하부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 2 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 하부 압전 세라믹판과;A lower piezoelectric ceramic plate stacked under the structure and having electrode pads connected to second electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates;

상기 상부 압전 세라믹판 또는 하부 압전 세라믹판에 접합된 금속판을 포함하여 구성된 압전 스피커가 제공된다.A piezoelectric speaker including a metal plate bonded to the upper piezoelectric ceramic plate or the lower piezoelectric ceramic plate is provided.

본 발명의 바람직한 또 다른 양태(樣態)는, Another preferred embodiment of the present invention,

제 1과 2 전도성 비아홀이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀과 연결된 복수개의 원형의 제 1 전극라인들로 이루어진 제 1 전극이 형성되어 있는 제 1 압전 세라믹판과, 제 1과 2 전도성 비아홀이 형성되어 있고 상기 제 2 전도성 비아홀과 연결된 복수개의 원형의 제 2 전극라인들로 이루어진 제 2 전극이 형성되어 있는 제 2 압전 세라믹판이 교대로 적층된 구조물과; A first piezoelectric ceramic plate having first and second conductive via holes, a first electrode formed of a plurality of circular first electrode lines connected to the first conductive via hole, and first and second conductive via holes A second piezoelectric ceramic plate having a second electrode formed of a plurality of circular second electrode lines connected to the second conductive via hole, the second piezoelectric ceramic plate being alternately stacked;

상기 구조물 상부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 2 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 상부 압전 세라믹판과; An upper piezoelectric ceramic plate stacked on the structure and having electrode pads connected to second electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates;

상기 구조물 하부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 1 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 하부 압전 세라믹판과;A lower piezoelectric ceramic plate stacked under the structure and having electrode pads connected to first electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates;

상기 상부 압전 세라믹판 또는 하부 압전 세라믹판에 접합된 금속판을 포함하여 구성된 압전 스피커가 제공된다.A piezoelectric speaker including a metal plate bonded to the upper piezoelectric ceramic plate or the lower piezoelectric ceramic plate is provided.

본 발명의 압전 스피커는 압전 세라믹판의 두께 방향으로 진동시킬 수 있는 구조적인 특징들을 구비하게 되어, 큰 음향 에너지를 얻을 수 있는 효과가 있다.The piezoelectric speaker of the present invention is provided with structural features that can vibrate in the thickness direction of the piezoelectric ceramic plate, there is an effect that can obtain a large acoustic energy.

또한, 본 발명은 적층된 압전 세라믹판에 접합된 금속판에 굴곡 진동하게 됨으로, 기존의 압전 스피커보다 훨씬 더 큰 음향 에너지를 획득할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is bent and vibrated on the metal plate bonded to the laminated piezoelectric ceramic plate, there is an effect that can obtain a much larger acoustic energy than conventional piezoelectric speakers.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커를 구성하는 압전 세라믹판의 개략적인 평면도로서, 본 발명의 압전 스피커는 복수개의 압전 세라믹판들이 적층되어 구성된다.3 is a schematic plan view of a piezoelectric ceramic plate constituting a piezoelectric speaker according to a first embodiment of the present invention. The piezoelectric speaker of the present invention is constructed by stacking a plurality of piezoelectric ceramic plates.

이때, 제 1 실시예의 압전 스피커에 구성된 하나의 압전 세라믹판(110)은 제 1과 2 전도성 비아홀들(111,112)이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀(111)과 연결되고, 동심원 형상의 제 1 전극라인들(131a,131b,131c)을 포함하여 구성된 제 1 전극(130)이 형성되어 있고, 상기 제 2 전도성 비아홀(112)과 연결되고, 상기 제 1 전극라인들(131a,131b,131c)과 이격되며 동심원 형상의 제 2 전극라인들(151a,151b,151c)을 포함하여 구성된 제 2 전극(150)이 형성되어 있다.At this time, one piezoelectric ceramic plate 110 of the piezoelectric speaker of the first embodiment has first and second conductive via holes 111 and 112 formed therein, and is connected to the first conductive via hole 111 and formed of a concentric circle. A first electrode 130 including first electrode lines 131a, 131b, and 131c is formed, connected to the second conductive via hole 112, and the first electrode lines 131a, 131b, and 131c. The second electrode 150 is formed to be spaced apart from the () and to include concentric second electrode lines (151a, 151b, 151c).

상기 압전 세라믹판의 제 1 전극(130)과 제 2 전극(150)에 전압을 인가하면, 전계 방향, 분극 방향, 진동 변위 방향이 평행하게 위치되어 두께 진동을 하게 된다.When a voltage is applied to the first electrode 130 and the second electrode 150 of the piezoelectric ceramic plate, the electric field direction, the polarization direction, and the vibration displacement direction are positioned in parallel to vibrate thickness.

그리고, 본 발명의 압전 스피커는 도 1과 같은 압전 세라믹판들을 적층하여 구성하는 것이다.The piezoelectric speaker of the present invention is constructed by stacking piezoelectric ceramic plates as shown in FIG. 1.

또, 상기 제 2 전도성 비아홀들(112)은 상기 압전 세라믹판의 중심 영역에 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀들(111)은 상기 제 2 전도성 비아홀들(112)로부터 이격된 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the second conductive via holes 112 may be formed in a center region of the piezoelectric ceramic plate, and the first conductive via holes 111 may be formed in a region spaced apart from the second conductive via holes 112. It is desirable to have.

또한, 상기 제 1 전극라인들(131a,131b,131c)과 상기 제 1 전극라인들(131a,131b,131c)은 상기 제 2 전도성 비아홀들(112)을 중심으로 동심원 형상인 것이 바람직하다.In addition, the first electrode lines 131a, 131b and 131c and the first electrode lines 131a, 131b and 131c may be concentric with respect to the second conductive via holes 112.

더불어, 상기 제 1 전극(130)과 제 2 전극(150)은 상호 이격되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the first electrode 130 and the second electrode 150 are preferably spaced apart from each other.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 개략적인 압전 스피커에 있는 세라믹판의 분해 사시도로서, 도 3과 같은 압전 세라믹판을 복수개 적층하면 압전 스피커를 형성할 수 있다.FIG. 4 is an exploded perspective view of a ceramic plate in a schematic piezoelectric speaker according to a first embodiment of the present invention. When a plurality of piezoelectric ceramic plates as shown in FIG. 3 are stacked, a piezoelectric speaker may be formed.

이때, 복수개의 압전 세라믹판들의 제 1 전도성 비아홀들이 전기적으로 연결되고, 제 2 전도성 비아홀들이 전기적으로 연결되도록, 상기 복수개의 압전 세라믹판들을 적층한다.In this case, the plurality of piezoelectric ceramic plates are stacked such that the first conductive via holes of the plurality of piezoelectric ceramic plates are electrically connected and the second conductive via holes are electrically connected.

즉, 각각의 압전 세라믹판들에 있는 제 1 전극은 제 1 전도성 비아홀들을 통하여 전원과 연결되고, 제 2 전극은 제 2 전도성 비아홀들을 통하여 전원과 연결된다.That is, the first electrode in each piezoelectric ceramic plate is connected to the power source through the first conductive via holes, and the second electrode is connected to the power source through the second conductive via holes.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 복수개의 압전 세라믹판들이 적층된 구조물(100) 상부에는 제 1 전도성 비아홀들과 연결되는 전도성 비아홀이 형성되어 있고, 그 전도성 비아홀 상부에 전극 패드(202)가 형성된 상부 압전 세라믹판(200)이 적층되어 있고, 상기 구조물(100) 하부에는 제 2 전도성 비아홀과 연결되는 전도성 비아홀(211)이 형성되어 있고, 그 전도성 비아홀(211) 하부에 전극 패드가 형성된 하부 압전 세라믹판(210)이 적층되어 있다.As shown in FIG. 4, a conductive via hole connected to the first conductive via holes is formed on the structure 100 on which the plurality of piezoelectric ceramic plates are stacked, and an electrode pad 202 is formed on the conductive via hole. The formed upper piezoelectric ceramic plate 200 is stacked, and a conductive via hole 211 connected to a second conductive via hole is formed below the structure 100, and a lower electrode pad is formed below the conductive via hole 211. Piezoelectric ceramic plates 210 are stacked.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커의 압전 세라믹판을 설명 하기 위한 개략적인 단면도로서, 압전 스피커는 압전 세라믹판이 적층된 구조물을 포함하고 있다.FIG. 5 is a schematic cross-sectional view illustrating a piezoelectric ceramic plate of a piezoelectric speaker according to a first embodiment of the present invention, and the piezoelectric speaker includes a structure in which piezoelectric ceramic plates are stacked.

즉, 그 제 1과 2 전도성 비아홀들(111,112)이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀(111)과 연결되고, 동심원 형상의 제 1 전극라인들(131a,131b,131c)을 포함하여 구성된 제 1 전극(130)이 형성되어 있고, 상기 제 2 전도성 비아홀(112)과 연결되고, 상기 제 1 전극라인들(131a,131b,131c)과 이격되며 동심원 형상의 제 2 전극라인들(151a,151b,151c)을 포함하여 구성된 제 2 전극(150)이 형성되어 있는 압전 세라믹판들이 적층된 구조물(100)과; 상기 구조물(100) 상부에 적층된 상부 압전 세라믹판(200)과; 상기 구조물(100) 하부에 적층된 하부 압전 세라믹판(210)으로 구성된다That is, the first and second conductive via holes 111 and 112 are formed, connected to the first conductive via hole 111, and configured to include concentric first electrode lines 131a, 131b, and 131c. A first electrode 130 is formed, connected to the second conductive via hole 112, spaced apart from the first electrode lines 131a, 131b, and 131c, and concentric second electrode lines 151a and 151b. A structure 100 in which piezoelectric ceramic plates on which the second electrode 150 including 151c is formed are stacked; An upper piezoelectric ceramic plate 200 stacked on the structure 100; It is composed of a lower piezoelectric ceramic plate 210 stacked below the structure 100.

여기서, 상기 상부 압전 세라믹판(200)에 형성된 전극 패드(202)는 상기 구조물(100)의 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 1 전극과 연결되어 있고, 상기 하부 압전 세라믹판(210)에 형성된 전극 패드(212)는 상기 구조물(100)의 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 2 전극과 연결되어 있다. Here, the electrode pad 202 formed on the upper piezoelectric ceramic plate 200 is connected to a first electrode formed on each piezoelectric ceramic plate of the structure 100, and formed on the lower piezoelectric ceramic plate 210. The electrode pads 212 are connected to second electrodes formed on the piezoelectric ceramic plates of the structure 100.

그리고, 상기 압전 세라믹판들의 분극 방향은 도 5의 화살표 방향과 같이 서로 마주보는 형태가 된다.The polarization directions of the piezoelectric ceramic plates face each other as shown in the arrow direction of FIG. 5.

그러므로, 상기 상부 압전 세라믹판(200)에 형성된 전극 패드(202)와 상기 하부 압전 세라믹판(210)에 형성된 전극 패드(212)는 외부 전원과 연결되게 됨으로, 외부 전원에서 인가된 전압이 상기 구조물(100) 각각의 압전 세라믹판들의 제 1과 2 전극에 인가되면, 상기 구조물(100)은 두께 방향으로 진동하게 된다.Therefore, the electrode pad 202 formed on the upper piezoelectric ceramic plate 200 and the electrode pad 212 formed on the lower piezoelectric ceramic plate 210 are connected to an external power source, so that the voltage applied from the external power source is applied to the structure. When applied to the first and second electrodes of the respective piezoelectric ceramic plates, the structure 100 vibrates in the thickness direction.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 개략적인 압전 스피커의 개략적인 단면도로서, 본 발명의 제 1 실시예의 압전 스피커는 도 5의 상부 압전 세라믹판(200) 또는 하부 압전 세라믹판(210)에 금속판(300)을 접합하여 구성한다.FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric speaker according to a first embodiment of the present invention. The piezoelectric speaker of the first embodiment of the present invention may include the upper piezoelectric ceramic plate 200 or the lower piezoelectric ceramic plate 210 of FIG. 5. The metal plate 300 is bonded to and configured.

그러므로, 압전 세라믹판들로 전압이 인가되면, 압전 세라믹판 구조물이 두께 방향으로 진동하여 상기 금속판(300)에 굴곡 진동하게 됨으로, 음향이 발생되어 기존의 압전 스피커보다 훨씬 더 큰 음향 에너지를 획득할 수 있게 된다. Therefore, when voltage is applied to the piezoelectric ceramic plates, the piezoelectric ceramic plate structure vibrates in the thickness direction and flexes and vibrates on the metal plate 300, so that sound is generated to obtain much larger acoustic energy than conventional piezoelectric speakers. It becomes possible.

결국, 본 발명의 압전 스피커는 압전 세라믹의 두께 방향으로 진동시킬 수 있는 구조적인 특징들을 구비하게 되어, 큰 음향 에너지를 얻을 수 있는 장점이 있는 것이다.As a result, the piezoelectric speaker of the present invention is provided with structural features capable of vibrating in the thickness direction of the piezoelectric ceramic, which has the advantage of obtaining large acoustic energy.

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커를 구성하는 압전 세라믹판의 개략적인 평면도로서, 제 2 실시예의 압전 스피커에 구성된 하나의 압전 세라믹판(510)은 제 1과 2 전도성 비아홀들(511,521)이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀(511)과 연결되고, 나선 형상의 제 1 전극(510)이 형성되어 있고, 상기 제 2 전도성 비아홀(521)과 연결되고, 상기 제 1 전극(510)과 이격되며 나선 형상의 제 2 전극(520)이 형성되어 있다.7 is a schematic plan view of a piezoelectric ceramic plate constituting a piezoelectric speaker according to a second embodiment of the present invention, wherein one piezoelectric ceramic plate 510 configured in the piezoelectric speaker of the second embodiment has first and second conductive via holes. 511 and 521 are formed, connected to the first conductive via hole 511, and a spiral first electrode 510 is formed, connected to the second conductive via hole 521, and the first electrode. A spiral second electrode 520 is spaced apart from 510.

여기서, 상기 제 1과 2 전극(510,520)의 나선 형상은 원형이 유지된 나선 형상인 것이 바람직하다.Here, the spiral shape of the first and second electrodes 510 and 520 may be a spiral shape in which a circular shape is maintained.

이러한 압전 세라믹판들을 도 8과 같이, 적층하게 되면 도 9와 같은 단면을 얻을 수 있다.When the piezoelectric ceramic plates are stacked as shown in FIG. 8, a cross section as shown in FIG. 9 may be obtained.

즉, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 복수개의 압전 세라믹판들이 적층된 구조물(100) 상부에는 제 1 전도성 비아홀들과 연결되는 전도성 비아홀이 형성되어 있고, 그 전도성 비아홀 상부에 전극 패드(532)가 형성된 상부 압전 세라믹판(530)이 적층되고, 상기 구조물(100) 하부에는 제 2 전도성 비아홀과 연결되는 전도성 비아홀(551)이 형성되어 있고, 그 전도성 비아홀(551) 하부에 전극 패드(552)가 형성된 하부 압전 세라믹판(550)이 적층된다.That is, as illustrated in FIGS. 8 and 9, a conductive via hole connected to the first conductive via holes is formed on the structure 100 on which the plurality of piezoelectric ceramic plates are stacked, and an electrode pad (above the conductive via hole) An upper piezoelectric ceramic plate 530 having the 532 formed thereon is stacked, and a conductive via hole 551 connected to a second conductive via hole is formed under the structure 100, and an electrode pad (below) of the conductive via hole 551 is formed. A lower piezoelectric ceramic plate 550 on which 552 is formed is stacked.

그러므로, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커를 구성하는 압전 세라믹판도 제 1 전극(510)과 제 2 전극(520)에 전압을 인가하면, 전계 방향, 분극 방향, 진동 변위 방향이 평행하게 위치되어 두께 진동을 하게 된다.Therefore, in the piezoelectric ceramic plate constituting the piezoelectric speaker according to the second embodiment of the present invention, when a voltage is applied to the first electrode 510 and the second electrode 520, the electric field direction, polarization direction, and vibration displacement direction are parallel to each other. Position and vibrate thickness.

그리고, 각각의 압전 세라믹판들에 있는 제 1 전극은 제 1 전도성 비아홀들을 통하여 전원과 연결되고, 제 2 전극은 제 2 전도성 비아홀들을 통하여 전원과 연결된다.The first electrode in each of the piezoelectric ceramic plates is connected to the power supply through the first conductive via holes, and the second electrode is connected to the power supply through the second conductive via holes.

또, 상부 압전 세라믹판(530) 또는 하부 압전 세라믹판(550)에 금속판(300)을 접합하여 구성한다.In addition, the metal plate 300 is bonded to the upper piezoelectric ceramic plate 530 or the lower piezoelectric ceramic plate 550.

그러므로, 압전 세라믹판들로 전압이 인가되면, 압전 세라믹판 구조물이 두께 방향으로 진동하여 상기 금속판(300)에 굴곡 진동하게 됨으로, 음향이 발생되어 기존의 압전 스피커보다 훨씬 더 큰 음향 에너지를 획득할 수 있게 된다. Therefore, when voltage is applied to the piezoelectric ceramic plates, the piezoelectric ceramic plate structure vibrates in the thickness direction and flexes and vibrates on the metal plate 300, so that sound is generated to obtain much larger acoustic energy than conventional piezoelectric speakers. It becomes possible.

한편, 상기 제 2 전도성 비아홀들(521)은 상기 압전 세라믹판의 중심 영역에 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀들(511)은 상기 제 2 전도성 비아홀들(521)로부터 이격된 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다.Meanwhile, the second conductive via holes 521 are formed in the center region of the piezoelectric ceramic plate, and the first conductive via holes 511 are formed in a region spaced apart from the second conductive via holes 521. It is desirable to have.

또한, 상기 제 1 전극(510)과 제 2 전극(520)은 상호 이격되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the first electrode 510 and the second electrode 520 are preferably spaced apart from each other.

도 11은 본 발명에 따른 압전 스피커에 적용된 압전 세라믹의 기본 진동 모드를 설명하기 위한 개략적인 모식도로서, 본 발명의 압전 스피커는 전계 방향, 분극 방향과 변위 방향이 평행한 기본 진동 모드인 '33모드' 즉, 'C1' 상태에서 'C2'상태로 전계 방향과 분극 방향에 평행한 변형이 발생되는 압전 세라믹을 적용한 것이다.11 is a schematic diagram for explaining the basic vibration mode of the piezoelectric ceramic applied to the piezoelectric speaker according to the present invention, the piezoelectric speaker of the present invention '33 mode which is a basic vibration mode parallel to the electric field direction, polarization direction and displacement direction That is, a piezoelectric ceramic is applied in which deformation is generated in parallel between the electric field direction and the polarization direction from the 'C1' state to the 'C2' state.

그리고, 도 12의 압전 세라믹은 전계 방향과 평행한 분극 방향을 갖고, 분극 방향이 변위 방향과 수직한 '31모드'인 기본 진동 모드를 갖게 되어, 'B1' 상태에서 'B2'상태로 전계 방향과 분극 방향에 수직한 변형이 발생된다.In addition, the piezoelectric ceramic of FIG. 12 has a polarization direction parallel to the electric field direction, and has a basic vibration mode in which the polarization direction is '31 mode 'perpendicular to the displacement direction, so that the electric field direction is changed from the' B1 'state to the' B2 'state. And deformation perpendicular to the direction of polarization occurs.

한편, 통상적인 상업 압전체의 특성값에서, 도 11과 도 12에서 설명된 압전 세라믹의 기본 진동 모드는 '33모드'와 '31모드'로 본 발명에 적용된 압전 세라믹의 기본 진동 모드인 '33모드'가 '31모드'보다 외부의 전기적 음성신호에 의한 전기적 에너지가 기계적 에너지로 변환되는 비율이 큰 값을 갖게 된다.On the other hand, in the characteristic value of the conventional commercial piezoelectric material, the basic vibration mode of the piezoelectric ceramics described in FIGS. 11 and 12 are '33 mode 'and '31 mode', '33 mode which is the basic vibration mode of the piezoelectric ceramic applied to the present invention. The ratio of the electrical energy converted by the external electric voice signal to the mechanical energy is greater than that of the '31 mode '.

그러므로, 본 발명의 압전 스피커는 도 11과 같은 압전 세라믹을 사용하는 경우, 더 큰 기계적 에너지를 만들어낼 수 있게 된다.Therefore, the piezoelectric speaker of the present invention can produce more mechanical energy when using the piezoelectric ceramic as shown in FIG.

도 13a와 13b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커를 구성하는 압전 세라믹판의 개략적인 평면도로서, 제 3 실시예의 압전 스피커는 제 1 전극이 형성 된 제 1 압전 세라믹판과 제 2 전극이 형성된 제 2 압전 세라믹판을 교대로 적층한 구조물을 포함하고 있다.13A and 13B are schematic plan views of a piezoelectric ceramic plate constituting a piezoelectric speaker according to a third embodiment of the present invention. The piezoelectric speaker of the third embodiment includes a first piezoelectric ceramic plate and a second electrode on which a first electrode is formed. The structure which laminated | stacked this formed 2nd piezoelectric ceramic plate alternately is included.

즉, 도 13a와 같이, 제 1 압전 세라믹판(610)에는 제 1과 2 전도성 비아홀(611,613)이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀(611)과 연결된 복수개의 원형의 제 1 전극라인들(612a,612b,612c)로 이루어진 제 1 전극(612)이 형성되어 있다.That is, as shown in FIG. 13A, first and second conductive via holes 611 and 613 are formed in the first piezoelectric ceramic plate 610, and a plurality of circular first electrode lines connected to the first conductive via holes 611 are formed. First electrodes 612 formed of 612a, 612b, and 612c are formed.

그리고, 도 13b와 같이, 제 2 압전 세라믹판(620)에는 제 1과 2 전도성 비아홀(621,623)이 형성되어 있고, 상기 제 2 전도성 비아홀(623)과 연결된 복수개의 원형의 제 2 전극라인들(623a,623b,623c)로 이루어진 제 2 전극(623)이 형성되어 있다.13B, first and second conductive via holes 621 and 623 are formed in the second piezoelectric ceramic plate 620, and a plurality of circular second electrode lines connected to the second conductive via hole 623 are formed. The second electrode 623 made of 623a, 623b and 623c is formed.

그러므로, 상기 제 1과 2 압전 세라믹판(610,620)을 교대로 적층하여 압전 스피커를 형성하는 것이다.Therefore, the first and second piezoelectric ceramic plates 610 and 620 are alternately stacked to form a piezoelectric speaker.

즉, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 제 1과 2 압전 세라믹판(610,620)의 제 1 전도성 비아홀들(611,621)은 전기적으로 연결되고, 제 2 전도성 비아홀들(613,623)은 전기적으로 연결되도록 상기 제 1과 2 압전 세라믹판(610,620)이 교대로 적층되어 있고, 이 적층된 구조물(600)의 상부에 제 2 전도성 비아홀들(621)과 연결되는 전도성 비아홀을 갖고, 그 전도성 비아홀 상부에 전극 패드(702)가 형성된 상부 압전 세라믹판(700)이 적층되고, 상기 구조물(600) 하부에는 제 1 전도성 비아홀과 연결되는 전도성 비아홀(711)을 갖고, 그 전도성 비아홀(711) 하부에 전극 패드가 형성된 하부 압전 세라믹판(550)이 적층된다.That is, as shown in FIGS. 14 and 15, the first conductive via holes 611 and 621 of the first and second piezoelectric ceramic plates 610 and 620 are electrically connected, and the second conductive via holes 613 and 623 are electrically connected. The first and second piezoelectric ceramic plates 610 and 620 are alternately stacked so as to have a conductive via hole connected to the second conductive via holes 621 on top of the stacked structure 600, and on the conductive via hole. The upper piezoelectric ceramic plate 700 having the electrode pads 702 is stacked, and the lower portion of the structure 600 has a conductive via hole 711 connected to the first conductive via hole, and an electrode pad below the conductive via hole 711. Formed lower piezoelectric ceramic plate 550 is laminated.

또, 상기 제 1 전도성 비아홀들(611,621)은 상기 압전 세라믹판의 중심 영역에 형성되어 있고, 상기 제 2 전도성 비아홀들(613,623)은 상기 제 1 전도성 비아홀들(611,621)로부터 이격된 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the first conductive via holes 611 and 621 are formed in a center region of the piezoelectric ceramic plate, and the second conductive via holes 613 and 623 are formed in a region spaced apart from the first conductive via holes 611 and 621. It is desirable to have.

결국, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커도 전압이 인가되면 두께 진동을 하게 되고, 상기 상부 압전 세라믹판(700) 또는 하부 압전 세라믹판(710)에 접합된 금속판에 굴곡 진동하게 됨으로, 기존의 압전 스피커보다 훨씬 더 큰 음향 에너지를 획득할 수 있게 된다.As a result, the piezoelectric speaker according to the third embodiment of the present invention also vibrates when the voltage is applied, and is flexurally vibrated on the metal plate bonded to the upper piezoelectric ceramic plate 700 or the lower piezoelectric ceramic plate 710. Much greater acoustic energy can be obtained than conventional piezoelectric speakers.

한편, 전술된 본 발명의 제 1 내지 3 실시예의 압전 스피커에 적용된 세라믹판의 형상은 원형인 것이 바람직하다.On the other hand, the shape of the ceramic plate applied to the piezoelectric speaker of the first to third embodiments of the present invention described above is preferably circular.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

도 1은 종래 기술에 따른 압전 스피커의 개략적인 단면도1 is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric speaker according to the prior art

도 2a와 2b는 도 1의 압전 스피커가 변형되는 상태를 설명하기 위한 개략적인 모식도2A and 2B are schematic diagrams for explaining a state in which the piezoelectric speaker of FIG. 1 is deformed.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커를 구성하는 압전 세라믹판의 개략적인 평면도3 is a schematic plan view of a piezoelectric ceramic plate constituting a piezoelectric speaker according to a first embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 개략적인 압전 스피커에 있는 세라믹판의 분해 사시도4 is an exploded perspective view of a ceramic plate in a schematic piezoelectric speaker according to a first embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 압전 스피커의 압전 세라믹판을 설명하기 위한 개략적인 단면도5 is a schematic cross-sectional view illustrating a piezoelectric ceramic plate of a piezoelectric speaker according to a first embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 개략적인 압전 스피커의 개략적인 단면도6 is a schematic cross-sectional view of a schematic piezoelectric speaker according to a first embodiment of the present invention;

도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커를 구성하는 압전 세라믹판의 개략적인 평면도7 is a schematic plan view of a piezoelectric ceramic plate constituting a piezoelectric speaker according to a second embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 개략적인 압전 스피커에 있는 세라믹판의 분해 사시도8 is an exploded perspective view of a ceramic plate in a schematic piezoelectric speaker according to a second embodiment of the present invention;

도 9는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 압전 스피커의 압전 세라믹판을 설명하기 위한 개략적인 단면도9 is a schematic cross-sectional view illustrating a piezoelectric ceramic plate of a piezoelectric speaker according to a second embodiment of the present invention.

도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 개략적인 압전 스피커의 개략적인 단면도10 is a schematic cross-sectional view of a piezoelectric speaker according to a second embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명에 따른 압전 스피커에 적용된 압전 세라믹의 기본 진동 모드를 설명하기 위한 개략적인 모식도11 is a schematic diagram for explaining the basic vibration mode of the piezoelectric ceramic applied to the piezoelectric speaker according to the present invention.

도 12는 본 발명의 비교예에 따른 압전 스피커에 적용된 압전 세라믹의 기본 진동 모드를 설명하기 위한 개략적인 모식도12 is a schematic diagram illustrating a basic vibration mode of a piezoelectric ceramic applied to a piezoelectric speaker according to a comparative example of the present invention.

도 13a와 13b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커를 구성하는 압전 세라믹판의 개략적인 평면도13A and 13B are schematic plan views of a piezoelectric ceramic plate constituting a piezoelectric speaker according to a third embodiment of the present invention.

도 14는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 개략적인 압전 스피커에 있는 세라믹판의 분해 사시도14 is an exploded perspective view of a ceramic plate in a schematic piezoelectric speaker according to a third embodiment of the present invention;

도 15는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 압전 스피커의 압전 세라믹판을 설명하기 위한 개략적인 단면도15 is a schematic cross-sectional view illustrating a piezoelectric ceramic plate of a piezoelectric speaker according to a third embodiment of the present invention.

Claims (10)

제 1과 2 전도성 비아홀들이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀과 연결되고 동심원 형상의 제 1 전극라인들을 포함하여 구성된 제 1 전극이 형성되어 있고, 상기 제 2 전도성 비아홀과 연결되고 상기 제 1 전극라인들과 이격되며 동심원 형상의 제 2 전극라인들을 포함하여 구성된 제 2 전극이 형성되어 있는 압전 세라믹판들이 적층된 구조물과; First and second conductive via holes are formed, and a first electrode is formed that is connected to the first conductive via hole and includes concentric first electrode lines, and is connected to the second conductive via hole and is connected to the first electrode. A structure in which piezoelectric ceramic plates are spaced apart from the lines and on which second electrodes including concentric second electrode lines are formed; 상기 구조물 상부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 1 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 상부 압전 세라믹판과; An upper piezoelectric ceramic plate stacked on the structure and having electrode pads connected to first electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates; 상기 구조물 하부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 2 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 하부 압전 세라믹판과;A lower piezoelectric ceramic plate stacked under the structure and having electrode pads connected to second electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates; 상기 상부 압전 세라믹판 또는 하부 압전 세라믹판에 접합된 금속판을 포함하여 구성된 압전 스피커.A piezoelectric speaker comprising a metal plate bonded to the upper piezoelectric ceramic plate or the lower piezoelectric ceramic plate. 제 1과 2 전도성 비아홀들이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀과 연결되고 나선 형상의 제 1 전극이 형성되어 있고, 상기 제 2 전도성 비아홀과 연결되고 상기 제 1 전극과 이격된 나선 형상의 제 2 전극이 형성되어 있는 압전 세라믹판들이 적층된 구조물과; First and second conductive via holes are formed, and a spiral first electrode connected to the first conductive via hole and having a spiral shape is formed, and the second spiral shape is connected to the second conductive via hole and spaced apart from the first electrode. A structure in which piezoelectric ceramic plates on which electrodes are formed are stacked; 상기 구조물 상부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 1 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 상부 압전 세라믹판과; An upper piezoelectric ceramic plate stacked on the structure and having electrode pads connected to first electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates; 상기 구조물 하부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 2 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 하부 압전 세라믹판과;A lower piezoelectric ceramic plate stacked under the structure and having electrode pads connected to second electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates; 상기 상부 압전 세라믹판 또는 하부 압전 세라믹판에 접합된 금속판을 포함하여 구성된 압전 스피커.A piezoelectric speaker comprising a metal plate bonded to the upper piezoelectric ceramic plate or the lower piezoelectric ceramic plate. 청구항 1 또는 2에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 상부 압전 세라믹판은,The upper piezoelectric ceramic plate, 상기 제 1 전도성 비아홀들과 연결되는 전도성 비아홀이 형성되어 있고, 그 전도성 비아홀 상부에 전극 패드가 형성되어 있으며,A conductive via hole connected to the first conductive via holes is formed, and an electrode pad is formed on the conductive via hole, 상기 하부 압전 세라믹판은,The lower piezoelectric ceramic plate, 상기 제 2 전도성 비아홀과 연결되는 전도성 비아홀이 형성되어 있고, 그 전도성 비아홀 하부에 전극 패드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.And a conductive via hole connected to the second conductive via hole, and an electrode pad formed under the conductive via hole. 청구항 1 또는 2에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 제 2 전도성 비아홀들은,The second conductive via holes, 상기 압전 세라믹판의 중심 영역에 형성되어 있고, It is formed in the center region of the piezoelectric ceramic plate, 상기 제 1 전도성 비아홀들은, The first conductive via holes, 상기 제 2 전도성 비아홀들로부터 이격된 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.A piezoelectric speaker, characterized in that formed in the area spaced from the second conductive via holes. 청구항 1 또는 2에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 제 1 전극과 제 2 전극은 상호 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.And the first electrode and the second electrode are spaced apart from each other. 제 1과 2 전도성 비아홀이 형성되어 있고, 상기 제 1 전도성 비아홀과 연결되고, 상호 이격된 복수개의 원형의 제 1 전극라인들로 이루어진 제 1 전극이 형성되어 있는 제 1 압전 세라믹판과, 제 1과 2 전도성 비아홀이 형성되어 있고 상기 제 2 전도성 비아홀과 연결되며, 상기 제 1 전극라인들의 사이 영역에 형성되며, 상호 이격된 복수개의 원형의 제 2 전극라인들로 이루어진 제 2 전극이 형성되어 있는 제 2 압전 세라믹판이 교대로 적층된 구조물과; A first piezoelectric ceramic plate having first and second conductive via holes formed therein, and having a first electrode formed of a plurality of circular first electrode lines spaced apart from each other and connected to the first conductive via holes; And a second conductive via hole are formed and connected to the second conductive via hole, and are formed in a region between the first electrode lines, and a second electrode including a plurality of circular second electrode lines spaced apart from each other is formed. A structure in which the second piezoelectric ceramic plates are alternately stacked; 상기 구조물 상부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 2 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 상부 압전 세라믹판과; An upper piezoelectric ceramic plate stacked on the structure and having electrode pads connected to second electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates; 상기 구조물 하부에 적층되며, 상기 각각의 압전 세라믹판들에 형성된 제 1 전극과 연결되어 있는 전극 패드가 형성된 하부 압전 세라믹판과;A lower piezoelectric ceramic plate stacked under the structure and having electrode pads connected to first electrodes formed on the respective piezoelectric ceramic plates; 상기 상부 압전 세라믹판 또는 하부 압전 세라믹판에 접합된 금속판을 포함하여 구성된 압전 스피커.A piezoelectric speaker comprising a metal plate bonded to the upper piezoelectric ceramic plate or the lower piezoelectric ceramic plate. 청구항 6에 있어서, The method according to claim 6, 상기 상부 압전 세라믹판은,The upper piezoelectric ceramic plate, 상기 제 2 전도성 비아홀들과 연결되는 전도성 비아홀이 형성되어 있고, 그 전도성 비아홀 상부에 전극 패드가 형성되어 있으며,A conductive via hole connected to the second conductive via holes is formed, and an electrode pad is formed on the conductive via hole, 상기 하부 압전 세라믹판은,The lower piezoelectric ceramic plate, 상기 제 1 전도성 비아홀과 연결되는 전도성 비아홀이 형성되어 있고, 그 전도성 비아홀 하부에 전극 패드가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.And a conductive via hole connected to the first conductive via hole, and an electrode pad formed under the conductive via hole. 청구항 6 또는 7에 있어서, The method according to claim 6 or 7, 상기 제 1 전도성 비아홀들은,The first conductive via holes, 상기 압전 세라믹판의 중심 영역에 형성되어 있고, It is formed in the center region of the piezoelectric ceramic plate, 상기 제 2 전도성 비아홀들은, The second conductive via holes, 상기 제 1 전도성 비아홀들로부터 이격된 영역에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.A piezoelectric speaker, characterized in that formed in the area spaced from the first conductive via holes. 청구항 1 또는 2에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 압전 세라믹판의 형상은 원형인 것을 특징으로 하는 압전 스피커.The piezoelectric speaker of claim 1, wherein the piezoelectric ceramic plate has a circular shape. 청구항 1 또는 2에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 압전 세라믹판은,The piezoelectric ceramic plate, 전계 방향, 분극 방향과 변위 방향이 평행한 기본 진동 모드를 갖는 압전체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 스피커.A piezoelectric speaker comprising a piezoelectric element having a basic vibration mode in which the electric field direction, the polarization direction and the displacement direction are parallel.
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