KR100482992B1

KR100482992B1 - 압전형 전기음향변환기 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100482992B1
Application number: KR10-2002-0038422A
Authority: KR
Inventors: 나카시마미키오; 나카후쿠사치히토; 이야마키요시
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2001-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2005-04-15
Also published as: JP3794292B2; JP2003018695A; KR20030003126A; US20030007651A1; US6912288B2; CN1395404A; CN1165149C

Abstract

이동에 의한 내부전극과 외부전극의 단락을 방지하는 동시에, 분극시의 세라믹층의 크랙을 방지하고, 양품율을 개선할 수 있는 압전형 전기음향변환기를 제공한다.

복수의 압전세라믹층(31, 32)을 적층하여 적층체를 구성하고, 모든 세라믹층(31, 32)을 두께방향으로 있어서 동일방향으로 분극하는 동시에, 적층체의 표리 주면에 설치된 외부전극(33, 34)과 각 세라믹층의 사이에 설치된 내부전극(35)의 사이에 교번신호를 인가함으로써, 상기 적층체를 굴곡진동시키는 압전형 전기음향변환기이다. 압전세라믹층(31, 32)의 사이에, 내부전극(35)의 외측에 간극(G)을 통하여 간격을 둔 더미전극(36)이 설치되고, 내부전극(35)의 일부는 압전세라믹층의 적어도 1개의 측면에 노출하고 있고, 더미전극(36)은 압전세라믹층의 다른 측면에 노출하고 있다. 외부전극(33, 34)은, 내부전극(35)이 노출하고 있는 압전세라믹층의 측면이외의 단면까지 연장하고 있다.

Description

압전형 전기음향변환기 및 그 제조방법{PIEZOELECTRIC ELECTROACOUSTIC TRANSDUCER AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 압전수화기, 압전음향기, 압전스피커, 압전부저 등의 압전형 전기음향변환기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래에, 전자기기, 가전제품, 휴대전화기 등에 있어서, 경보음이나 동작음을 발생시키는 압전부저 또는 압전수화기로서 압전형 전기음향변환기가 널리 사용되어 왔다. 이런 종류의 압전형 전기음향변환기는 금속판의 한쪽면에 압전소자를 부착시켜서 유니모프형 진동판을 구성하고, 금속판의 외주를 케이스 내에 지지하는 동시에, 케이스의 개구부를 커버로 폐쇄한 구조가 일반적이다.

그러나, 유니모프형 진동판의 경우, 전압인가에 의해 외경이 신축하는 세라믹판을, 고정된 금속판에 접착하여 굴곡진동시키는 것이기 때문에, 그 변화량, 즉 음압이 작다는 결점이 있다.

그런데, 복수의 압전세라믹층으로 이루어지는 적층구조의 바이모프형 진동판이 공지되어 있다(일본특허공개 제2001-95094호 공보). 이 진동판은, 2층 또는 3층의 압전세라믹층을 적층하여 이 적층체의 표리면에 외부전극을 형성하고, 각 세라믹층 사이에 내부전극을 가진 적층체가 형성된 구조를 가진다. 모든 세라믹층은 동일 두께방향으로 분극되고, 외부전극과 내부전극의 사이에 교번(交番)신호를 인가함으로써, 적층체를 굴곡진동시킨다.

이와 같은 적층구조의 진동판에서는, 유니모프형 진동판에 비하여 변화량, 즉 음압이 커진다는 이점이 있다.

상기와 같은 적층구조의 진동판을 제조하는 경우, 각 세라믹층이 얇기 때문에, 적층체의 끝면에 노출되는 내부전극과 외부전극이 이동에 의해 단락하기 쉽다라는 문제가 있다.

이동대책으로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 세라믹층(1)의 적어도 한변에 표리의 외부전극(2, 3)이 노출되어 있고, 다른 변에는 외부전극(2, 3)을 잘라낸 절취부(trimmed part)(2a, 3a)를 형성하고, 외부전극(2, 3)이 노출되어 있는 변에 내부전극(4)의 절취부(4a)를 형성하고, 나머지 변에 내부전극(4)을 노출시키는 전극형성방법이 고려된다. 또한, 도 1에 있어서, 이면측 외부전극(3)은 투영도로서 표현되어 있다. 이러한 전극 구성으로부터, 세라믹층(1)의 측면에 있어서 외부전극(2, 3)과 내부전극(4)이 두께방향으로 접근하지 않음으로써, 이동을 해소할 수 있다.

또한, 도 1에서는 외부전극(2, 3)의 3변에 절취부(2a, 3a)를 형성하고, 내부전극(4)의 1변에 절취부(4a)를 형성하였지만, 이들과는 반대로 내부전극(4)의 3변에 절취부를 형성하고, 외부전극(2, 3)의 1변에 절취부를 형성하여도 동일한 효과를 갖는다.

그러나, 이러한 전극 구성을 갖는 적층체에 대하여, 표리의 외부전극(2, 3) 사이에 직류전압을 인가하여 분극하면, 내부전극(4)과 절취부(4a)의 사이에서 세라믹층(1)의 신장에 차가 발생하기 때문에, 내부전극(4)과 절취부(4a)의 경계의 세라믹층(1)에 크랙(crack)이 발생하여, 양품율을 저하시킨다는 문제가 있다. 즉, 내부전극(4)이 측면에 노출되는 변에서는 내부전극(4)에 의해 세라믹층(1)의 신장이 억제되는데 반하여, 절취부(4a)가 설치된 변에서는 세라믹층(1)의 신장이 크게 되고, 그 신장의 차에 의해 세라믹층(1)에 크랙이 발생하기 때문이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 이동에 의한 내부전극과 외부전극의 단락을 방지함과 아울러, 분극시의 세라믹층의 크랙을 방지함으로써, 양품율을 개선할 수 있는 압전형 전기음향변환기를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1관점에 따라서, 복수의 압전 세라믹층을 적층하여 적층체를 구성하고, 모든 세라믹층을 두께방향으로서 동일방향으로 분극하는 동시에, 적층체의 표리 주면에 설치된 외부전극과 각 세라믹층 사이에 설치된 내부전극의 사이에 교번신호를 인가함으로써, 상기 적층체를 굴곡진동시키는 압전형 전기음향변환기에 있어서, 상기 압전세라믹층 사이에, 상기 내부전극의 외측에 간극을 통해서 간격을 둔 더미전극(dummy electrode)이 설치되고, 상기 내부전극의 일부는 압전세라믹층의 적어도 1개의 끝면에 노출되어 있고, 상기 더미전극은 압전세라믹층의 다른 끝면에 노출되어 있고, 상기 외부전극은, 내부전극이 노출되어 있는 압전세라믹층의 끝면 이외의 끝면까지 연장하고 있는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향변환기를 제공한다.

본 발명의 제2관점에 따라서, 압전세라믹층으로 이루어지는 복수의 그린시트(green sheet)를 준비하는 공정과, 적어도 1개의 그린시트의 표면에 내부전극 및 더미전극으로 되는 전극패턴을 형성하는 공정과, 복수의 그린시트를 상기 내부전극 및 더미전극 사이에 적층하여 적층체를 얻는 공정과, 적층체를 소성하여 압전체를 얻는 공정과, 압전체의 표면에 표면측 외부전극으로 되는 전극패턴을 형성하는 공정과, 압전체의 이면에 이면측 외부전극으로 되는 전극패턴을 형성하는 공정과, 표리 외부전극 사이에 전압을 인가하여 압전체의 두께방향으로 동일하게 분극하는 공정과, 압전체를 1소자의 치수로 절단하는 공정과, 절단된 소자의 측면에 설치된 표리 외부전극을 도통시키는 측면전극과, 내부전극을 소자의 표면 또는 이면 중 적어도 한방향으로 연장하기 위한 측면전극을 형성하는 공정으로 이루어지고, 상기 압전체를 소자로 절단한 상태에 있어서, 압전세라믹층의 사이에는 내부전극과 그 외측에 간극을 통하여 간격을 둔 더미전극이 설치되고, 내부전극의 일부는 압전세라믹층의 적어도 한 측면에 노출되어 있고, 더미전극은 압전세라믹층의 다른 측면에 노출되어 있고, 상기 표리 외부전극은, 내부전극이 노출되어 있는 압전세라믹층의 측면 이외의 측면까지 연장하고 있는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향변환기의 제조방법이다.

세라믹층 사이에 내부전극과 더미전극이 설치되지만, 양쪽 전극은 간극을 통하여 간격을 두므로, 전기적으로 도통하지 않는다. 내부전극의 일부는 세라믹층의 적어도 한 측면에 노출되어 있고, 더미전극은 세라믹층의 다른 측면에 노출되어 있다. 외부전극은 내부전극이 노출되어 있는 세라믹층의 측면 이외의 측면까지 연장하고 있다. 다시 말하면, 외부전극은 내부전극이 노출된 측면까지 연장하지 않는다. 따라서, 세라믹층의 측면에 있어서, 내부전극과 외부전극이 두께방향으로 접근하지 않기 때문에, 이동에 의한 단락을 방지할 수 있다. 또한, 더미전극과 외부전극은 두께방향으로 접근하여, 단락할 가능성이 있지만, 더미전극과 내부전극은 전기적으로 절연되어 있으므로, 외부전극과 내부전극이 단락할 우려가 없다.

또한, 분극시에 내부전극이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분에서 세라믹층에 신장의 차가 발생하더라도, 내부전극이 존재하지 않는 부분에는 더미전극이 설치되어 있으므로, 세라믹층의 신장의 차가 작게 되고, 세라믹층의 크랙을 억제할 수 있다.

내부전극은, 세라믹층의 1변의 전체길이에 걸쳐서 노출될 필요는 없고, 1변의 일부에만 노출되어 있어도 좋고, 2변 또는 3변에 걸쳐서 노출되어 있어도 좋다. 마찬가지로, 외부전극의 노출도 세라믹층의 변의 전체길이에 걸쳐서 노출되어 있을 필요는 없고, 부분적으로 노출된 것이어도 좋다.

세라믹층은 2층으로 제한하지 않고, 3층이어도 좋다. 3층인 경우, 중앙의 세라믹층의 양면에 내부전극이 설치되므로, 전위가 동등하기 때문에, 굴곡진동에 기여하지 않는다.

내부전극과 더미전극 사이의 간극의 폭은 0.05∼0.40㎜로 하는 것이 바람직하다.

간극의 폭을 넓게 하면, 분극시의 세라믹층의 신장의 차가 크게 되어 크랙의 원인이 된다. 한편, 간극의 폭을 지나치게 좁게 하면, 내부전극과 더미전극의 절연거리가 유지되지 않게 된다. 따라서, 간극의 폭을 0.05∼0.40㎜로 하면, 크랙의 방지와 절연거리의 확보를 양립할 수 있다.

내부전극을 압전세라믹층의 한 측면에 노출하도록 사각형으로 형성하고, 더미전극을 내부전극의 3변을 간극을 통하여 둘러싸도록 U자형으로 형성하고, 내부전극이 노출되는 압전세라믹층의 측면과 대응하는 부위에 외부전극의 절취부가 설치되어 있다.

이 경우, 내부전극 및 외부전극의 전극구조가 단순화되어서, 제조가 간단하게 된다. 또한, 내부전극의 한 변만을 노출되기 때문에, 이동이 발생하기 어렵고, 안정한 특성을 가진 진동판을 얻을 수 있다.

변환기는 외부전극의 절취부가 형성된 부위에 설치된 확장전극과, 압전세라믹층의 측면에 설치된 측면전극을 구비하고, 확장전극이 측면전극을 통해 내부전극에 접속되는 것이 바람직하다.

즉, 진동판의 외부전극은 외부에 노출되어 있으므로, 외부와의 전기적 접속이 용이하지만, 내부전극이 세라믹층 사이에 설치되어 있으므로, 그대로는 외부와 접속할 수 없다. 따라서, 내부전극을 진동판의 적어도 표면으로 연장하기 위해, 외부전극의 절취부가 설치된 부위에 확장전극을 설치하여서 확장전극과 내부전극을 세라믹층의 측면에 설치된 측면전극을 통하여 접속한다. 이렇게 함으로써, 내부전극을 외부와 용이하게 접속할 수 있다.

확장전극을 압전세라믹층의 2개의 모서리부에, 또한 다른 2변에 걸쳐서 형성되고, 확장전극을 더미전극과 두께방향으로서 볼 때 겹치지 않는 위치에 설치되며, 더미전극의 양단부와 내부전극의 사이에 압전세라믹층의 측면에 고립된 보조전극을 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성하면, 분극시의 크랙을 방지할 수 있음과 아울러, 큰 마더보드로부터 적층체를 다수개 취득하는 경우, 절단위치와 전극형성위치의 차이에 대응하기 쉽다. 또한, 확장전극의 폭을 유효하게 넓힐 수 있다.

본 발명의 제2관점에 따른 제조방법에 따르면, 제1관점에 따른 진동판을 효율적으로 제조할 수 있다. 분극용 전극을 형성한 후, 이것을 에칭하고, 외부전극으로 하는 방법으로는, 제조과정에서 적층압전체로 이루어지는 진동판이 갈라지기 쉽다. 특히, 두께가 50㎛ 이하의 얇은 진동판에서는, 에칭처리에서 핸들링 등에 의해 크랙 또는 치핑(chipping) 불량율이 크게 증가한다. 이것에 대하여, 제 2관점에 따른 제조방법에 의하면, 분극용 전극을 그대로 외부전극으로서 사용하므로, 에칭이 필요없게 되고, 진동판에 부하가 걸리지 않으므로, 크랙 또는 치핑 불량율을 개선할 수 있다.

도 2∼도 9는 본 발명의 제1실시형태인 표면실장형의 압전형 전기음향변환기를 나타낸다.

이 압전형 전기음향변환기는, 크게 케이스(10), 덮개판(20), 및 적층구조의 진동판(30)으로 구성되어 있다.

케이스(10)는 세라믹 또는 수지 등의 절연성 재료로 저벽부(10a)와 4개의 측벽부(10b∼10e)를 가지는 직사각형 상자형으로 형성되어 있다. 케이스(10)를 수지로 구성할 경우에는, LCP(액정중합체), SPS(신디오택틱 폴리스티렌), PPS(폴리페닐렌설파이드), 및 에폭시수지 등의 내열수지가 바람직하다. 대향하는 2개의 측벽부(10b, 10d)의 내측에는 계단형상의 지지부(10f, 10g)가 설치되고, 그 위에 한쌍의 단자(11, 12)의 내부접속부(11a, 12a)가 노출되어 있다. 단자(11, 12)는 케이스(10)에 인서트성형된 것이고, 케이스(10)의 외부에 돌출한 외부접속부(11b, 12b)가 측벽부(10b, 10d)의 외면을 따라서 케이스(10)의 저면부(10a)를 향햐 구부려져 있다. 케이스(10)의 다른 1개의 측벽부(10c)와 저벽부(10a)의 경계에는, 제1방음구멍(10h)이 형성되어 있다.

케이스(10)의 상면개구부에는, 케이스(10)와 동일한 재료로 이루어지는 덮개판(20)이 접착제(도시하지 않음)에 의해 접착된다. 덮개판(20)에는 제2방음구멍(21)이 형성되어 있다.

진동판(30)은, 도 5∼도 9에 나타내는 바와 같이, 2층의 압전세라믹층(31, 32)을 적층하고, 그 표리면을 수지층(40, 41)으로 덮은 것이다. 이들 수지층(40, 41)은, 세라믹층(31, 32)의 낙하충격 등에 의한 크랙을 방지하기 위한 보호층이다.

이 실시예에 따르면, 세라믹층(31, 32)으로서 10㎜ ×10㎜ ×20㎛의 PZT 세라믹판을 사용하고, 수지층(40, 41)으로서 두께가 5∼10㎛의 폴리아미드이미드 수지를 사용하였다.

적층된 세라믹층(31, 32)의 표리 주면에는 외부전극(33, 34)이 각각 형성되고, 세라믹층(31, 32) 사이에는 내부전극(35)과 더미전극(36)이 형성되어 있다. 2개의 세라믹층(31, 32)은, 도 5, 도 6에 진한 화살표로 나타내는 바와 같이, 동일 두께방향으로 분극되어 있다. 표면측 외부전극(33)과 이면측 외부전극(34)의 1변에는 절취부(또는 공백부)(33a, 34a)가 형성되고, 다른 변은 세라믹층(31, 32)의 가장자리부까지 연장하고 있다. 그리고, 가장자리부까지 연장한 외부전극(33, 34)은 진동판(30)의 한 측면에 형성된 측면전극(37)(도 6 참조)에 접속되어 있다. 따라서, 표리 외부전극(33, 34)은 상호 접속되어 있다. 표면측 외부전극(33)의 절취부(33a) 근처, 및 세라믹층(31)의 표면에는, 외부전극(33)과 접속되지 않은 확장전극(38)이 형성되어 있다. 내부전극(35)은, 외부전극(33, 34)의 절취부(33a, 34a)가 형성된 세라믹층(31, 32)의 측면에만 노출하도록 사각형이고, 더미전극(36)은 내부전극(35)의 3변을 간극(G)을 통하여 둘러싼 U자형으로 형성되어 있다. 이 간극(G)의 폭은, 0.05∼0.40㎜가 바람직하고, 여기서는 0.15㎜로 설정하였다. 더미전극(36)은 각 세라믹층(31, 32)의 3변의 측면에 노출되어 있다. 측면전극(37)이 형성된 측면과 대향하는 진동판(30)의 측면에는, 내부전극(35)과 확장전극(38)을 접속시키기 위한 측면전극(39)이 형성되어 있다.

또한, 측면전극(37)을 설치함으로써, 외부전극(33, 34)이 상호 접속되는 동시에, 더미전극(36)도 모두 접속된다. 그러나, 더미전극(36)은 내부전극(35)과 전기적으로 절연되어 있으므로, 전기적 특성에 지장이 없다.

표면측 수지층(40) 및 진동판(30)의 대향하는 2변에, 외부전극(33)이 노출되는 노치부(40a)와, 확장전극(38)이 노출되는 노치부(40b)가 형성되어 있다. 또한, 이 실시예에서는 표면측 수지층(40)에만 노치부(40a, 40b)를 설치하였지만, 표리 양면에 설치하여도 좋다. 표리 양면에 노치부(40a, 40b)를 설치하는 경우에는, 이면측 노치부(40a)에 외부전극(34)이 노출될 수 있고, 표면측 노치부(40b)에 확장전극(38)이 노출될 수 있다.

상기 진동판(30)은 대향하는 2변이 지지부(10f, 10g) 상에 놓여지도록 케이스(10)에 수납된다. 그리고, 수지층(40)의 노치부(40a)로부터 노출되는 외부전극(33)과 단자(11)의 내부접속부(11a)가 도전성 접착제(22)에 의해 상호 접속되고, 마찬가지로 노치부(40b)로부터 노출되는 확장전극(38)과 단자(12)의 내부접속부(12a)가 도전성 접착제(23)에 의해 접속된다. 도전성 접착제(22, 23)를 경화시킨 후, 진동판(30)의 주위와 케이스(10) 사이의 간극에 실리콘 접착제 등의 탄성 밀봉제(24)를 환형상으로 도포하여 경화시킴으로써, 진동판(30)의 표면과 이면의 사이의 공기누출이 방지된다.

또한, 상기 방법에 제한하지 않고, 먼저 탄성 밀봉제(24)를 도포, 경화시킨 후에 도전성 접착제(22, 23)를 도포, 경화시켜도 좋다.

또한, 도전성 접착제(22, 23)는, 미리 진동판(30)의 양단부에 도포한 상태로, 케이스(10)에 수용하여도 좋다.

이 실시형태의 전기음향변환기에서는, 단자(11, 12) 사이에 소정 교번전압을 인가함으로써, 외부전극(33, 34)과 내부전극(35)의 사이에 교번전압이 인가되고, 진동판(30)을 굴곡진동시킬 수 있다. 분극방향과 전계방향이 동일방향인 압전세라믹층은 평면방향으로 수축되고, 분극방향과 전계방향이 역방향인 압전세라믹층은 평면방향으로 신장되므로, 전체층이 두께방향으로 굴곡된다. 진동판(30)이 금속판을 가지지 않는 압전세라믹층의 적층구조체이고, 두께방향으로 차례로 배치된 2개의 진동영역이 상호 역방향으로 진동하므로, 유니모프형 진동판에 비하여 큰 변위량, 즉 큰 음압을 얻을 수 있다.

진동판(30)에 의해 발생한 음은, 덮개판(20)에 형성된 제2방음구멍(21)을 통해서 외부로 방출된다.

또한, 2층의 압전세라믹층(31, 32)의 측면에 있어서, 외부전극(33, 34)과 내부전극(35)이 근접하지 않으므로, 이동에 의한 외부전극(33, 34)과 내부전극(35)의 단락을 방지할 수 있다.

도 10은 진동판(30)의 제조공정을 나타낸다.

도 10의 (a)와 같이, 전극을 형성하지 않는 제1세라믹 그린시트(31A)와, 표면에 내부전극(35) 및 더미전극(36)을 형성한 제2세라믹 그린시트(32A)를 준비한다. 세라믹 그린시트로서는, 예컨데 PZT 세라믹을 사용하였다. 또한, 내부전극(35) 및 더미전극(36)으로서는, 은, 팔라듐, 유기바인더 등을 포함하는 도전성 페이스트를 인쇄법에 의해 도포하여 형성하였다.

다음으로, 도 10의 (b)와 같이, 그린시트(31A, 32B)를 적층하고, 대략 1100℃에서 소성하여 두께 대략 40㎛의 압전체(30A)를 얻는다.

다음으로, 도 10의 (c)와 같이, 마더보드상태의 압전체(30A)의 표면에 표면측 외부전극(33A)을 형성하는 동시에, 압전체(30A)의 이면에 이면측 외부전극(34A)을 형성한다. 형성방법으로서는, 예컨데 금속마스크를 사용한 스퍼터링 등의 박막형성법을 사용하였다.

이때, 표면측 외부전극(33A)에는, 절취부가 되는 공백부(33a)와 확장전극(38)이 되는 고립된 전극을 미리 형성한다. 또한, 이면측 외부전극(34A)에는, 절취부가 되는 공백부(34a)를 형성한다.

외부전극(33A, 34A)의 형성 후, 표리 외부전극(33A, 34A) 사이에 전압을 인가하여 분극을 행한다. 분극조건은, 전계:3.0kV/㎜, 유지시간 및 유지온도는 30초 및 50℃로 일정하게 유지하였다. 이때, 세라믹층의 사이에 설치된 전극(35, 36)에는, 거의 공백부가 존재하지 않으므로, 세라믹층의 신장의 차가 거의 없고, 세라믹층의 크랙을 방지할 수 있다.

분극후, 압전체(30A)의 표리면에 수지코팅을 실시하고, 도 10의 (c)의 파선(CL)으로 절단하여 도 10의 (d)와 같은 소자를 얻는다. 이때, 파선(CL)이 절취부(33a, 34a)의 중심을 지나도록 절단한다. 절단된 소자의 표리면에 수지층(40, 41)을 형성하는 동시에, 측면전극(37, 39)을 형성함으로써, 진동판(30)이 얻어진다.

도 1에 나타낸 외부전극의 구성의 경우, 외부전극(2)의 주위에 절취부(2a)를 설치하기 위해, 전극을 전체면에 형성한 후, 절취부에 상당하는 개소에 레지스트잉크를 도포하고, 에칭을 행하여 절취부(2a)를 형성하는 공정이 필요하게 된다. 이것에 대하여, 상술한 바와 같이, 상기 외부전극(33A, 34A)이 3변까지 연장하고 있는 경우에는, 전극모양이 단순하기 때문에, 에칭 등의 번잡한 처리가 불필요하게 되고, 저부하의 패터닝(patterning)법을 선택하는 것이 가능하게 된다. 그 때문에, 공정의 간략화와 핸들링에 의한 크랙 또는 치핑 불량을 개선할 수 있고, 얇은 압전체(30A)로서도, 양품율이 향상되어 대량생산할 수 있다.

도 11은 진동판에 있어서의 외부전극과 내부전극의 다른 실시형태를 나타낸다.

도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 내부전극(35) 및 더미전극(36)의 형상은 제1실시형태와 동일하지만, 외부전극(33)의 1변에 공백부(33b)를 통하여 띠 모양의 확장전극(38)을 설치한 점에서 제1실시형태와 다르다. 이 확장전극(38)은 측면전극을 통하여 내부전극(35)과 접속된다.

도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 내부전극(35)의 인접하는 2변이 세라믹층의 측면에 노출되어 있고, 나머지 2변에 간극(G)을 통하여 더미전극(36)이 형성되어 있다. 마찬가지로, 외부전극(33)의 2변, 특히 내부전극(35)이 노출되는 2변과 대응하는 부분에 절취부(33a)가 형성되고, 나머지 2변은 세라믹층의 둘레가장자리까지 연장되어 있다.

도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 내부전극(35)의 3변이 세라믹층의 측면에 노출되어 있고, 나머지 1변에 간극(G)을 통하여 더미전극(36)이 형성되어 있다. 또한, 외부전극(33)의 3변, 즉 내부전극(35)이 노출되는 3변과 대응하는 부분에 절취부(33a)가 형성되고, 나머지의 1변은 세라믹층의 둘레가장자리부까지 연장되어 있다.

도 11의 (d)에 도시된 바와 같이, 내부전극(35)의 대향하는 2변이 세라믹층의 측면에 노출되어 있고, 나머지 2변에 간극(G)을 통하여 더미전극(36)이 형성되어 있다. 외부전극(33)의 2변, 특히 내부전극(35)이 노출되는 2변과 대응하는 부분에 절취부(33a)가 형성되고, 나머지 2변은 세라믹층의 둘레가장자리까지 연장되어 있다.

도 11의 (a)∼(d)에 나타낸 전극형상은 모두, 이동을 방지할 수 있는 동시에, 분극시의 크랙을 방지할 수 있다. 또, 이면측 외부전극(34)은 표면측 외부전극(33)과 동일한 형상을 가져도 좋다.

도 12의 (a)∼(d)는 진동판에 있어서의 외부전극과 내부전극의 또 다른 실시형태를 나타낸다.

도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 내부전극(35)이 세라믹층의 1변 중 일부에만 노출되어 있고, 그외의 부분을 간극(G)을 통하여 더미전극(36)이 둘러싸고 있다. 한편, 외부전극(33)의 내부전극(35)이 노출된 변에 절취부(33a)가 형성되고, 이 절취부(33a) 중에서 내부전극(35)이 노출된 부분과 대응하는 부위에, 고립된 확장전극(38)이 형성되어 있다. 이 확장전극(38)도 측면전극을 통하여 내부전극(35)과 접속된다.

도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 내부전극(35)이 세라믹층의 1변 및 그 변과 인접하는 2변의 일부까지 노출되어 있고, 그외의 부분을 간극(G)을 통하여 더미전극(36)이 둘러싸고 있다. 한편, 외부전극(33)의 내부전극(35)이 노출된 변에 절취부(33a)가 형성되고, 또한 절취부(33a)의 양단부 근방에서 내부전극(35)이 노출된 부분과 대응하는 부위에, 고립된 확장전극(38)이 형성되어 있다. 이 확장전극(38)은 측면전극을 통하여 내부전극(35)과 접속된다. 이 전극패턴의 경우, 외부전극(33)은 물론, 내부전극(35)도 마더보드의 단계에서 상호 연결된 상태에 있으므로, 내부전극(35)의 형성이 간단하게 되는 이점이 있다.

도 12의 (c)에 도시된 바와 같이, 내부전극(35)이 세라믹층의 1변 및 그 변과 인접하는 2변의 일부까지 노출되어 있고, 그외의 부분을 간극(G)을 통하여 더미전극(36)이 둘러싸여 있다. 더미전극(36)과 내부전극(35)의 사이에, 세라믹층의 측면을 따라서 2개의 고립된 보조전극(42)이 형성되어 있다. 노출된 내부전극(35)을 가진 외부전극(33)의 변에 절취부(33a)가 형성되고, 절취부(33a)의 양단부에는 내부전극(35) 및 보조전극(42)과 대응하는 고립된 확장전극(38)이 형성되어 있다.

이 실시형태에서는, 확장전극(38)을 세라믹층의 모서리부에 배치함으로써, 확장전극(38)의 형성이 용이하게 되어, 대량생산이 가능하다. 만약, 내부전극(35) 및 더미전극(36)을 도 12의 (b)와 같은 형상으로 하면, 더미전극(36)과 확장전극(38)이 두께방향으로 겹치고, 이동에 의해 단락할 우려가 생긴다. 따라서, 더미전극(36)과 내부전극(35)의 사이에 보조전극(42)을 형성함으로써, 더미전극(36)과 확장전극(38)의 단락을 방지하고 있다. 또한, 이 실시예에 따르면, 마더보드로부터 진동판을 다수개 취득하는 경우, 절단위치와 전극형성위치의 차이에 대응하기 쉽고, 확장전극(38)의 폭을 유효하게 넓힐 수 있다.

도 12의 (d)에 도시된 바와 같이, 내부전극(35), 더미전극(36) 및 보조전극(42)을 도 12의 (c)과 동일하게 하고, 외부전극(33)을 도 11의 (a)와 동일하게 한 것이다. 즉, 외부전극(33)의 1변에 공백부(33a)를 통하여 띠 모양의 확장전극(38)을 설치한다. 이 경우도, 보조전극(42)에 의해, 확장전극(38)과 더미전극(36)이 단락하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위내에서 변경가능하다.

예컨데, 진동판(30)은 2층의 압전세라믹층을 적층한 것이지만, 3층 이상의 압전세라믹층을 적층한 것이어도 좋다.

또한, 진동판(30)은 사각형 이외에, 원형이어도 좋다.

본 발명의 케이스는, 도 2∼도 4에 나타내는 바와 같이 단자를 갖는 케이스와, 그 상면에 접착되는 덮개판으로 구성된 것에 한정되지 않는다. 예컨데, 상술한 일본특허공개 제2001-95094호 공보의 도 7, 도 8에 나타내는 바와 같이, 진동판을 고정할 수 있는 지지부를 가지는 캡과, 외부접속용의 전극을 갖는 기판으로 케이스를 구성하여도 좋다.

케이스에 고정되는 단자로서는, 상기 실시형태와 같은 삽입된 단자에 한정되는 것은 아니고, 예컨데 케이스의 지지부 상면으로부터 외부로 연장하는 박막 또는 후막(厚膜)의 전극이어도 좋다.

이상 설명에서 명백해지는 바와 같이, 세라믹층의 사이에 내부전극과 그 외측에 간극을 통하여 간격을 둔 더미전극을 설치하고, 내부전극의 일부를 세라믹층의 적어도 1개의 끝면에 노출시키는 동시에, 더미전극을 세라믹층의 다른 측면 이외의 측면까지 연장하기 때문에, 세라믹층의 측면에 있어서 내부전극과 외부전극이 두께방향으로 접근하지 않고, 이동에 의한 단락을 방지할 수 있다.

또한, 분극시에 내부전극이 존재하는 부분과 존재하지 않는 부분에 세라믹층의 차가 생기더라도, 내부전극이 존재하지 않는 부분에는 더미전극이 설치되어 있으므로, 세라믹층의 신장의 차가 작게 되고, 세라믹층의 크랙을 억제할 수 있다는 작용효과가 있다.

또한, 분극용 전극을 그대로 외부전극으로서 사용하므로, 에칭이 불필요하게 되고, 진동판에 부하가 걸리지 않고, 크랙 또는 치핑 불량율을 개선할 수 있다. 따라서, 적층압전체로 이루어지는 진동판을 효율적으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전제로 되는 압전진동판의 분해사시도,

도 2는 본 발명에 따른 압전형 전기음향변환기의 제1실시형태의 분해사시도,

도 3은 도 2의 A-A선 단면도,

도 4는 도 2의 B-B선 단면도,

도 5는 도 2의 압전형 전기음향변환기에 사용되는 압전진동판의 사시도,

도 6은 도 5의 C-C선 단면도,

도 7은 도 5에 나타내는 압전진동판 중 수지층을 제거한 상태의 사시도,

도 8은 도 7에 나타내는 압전진동판의 분해사시도,

도 9는 도 7에 나타내는 압전진동판의 내부전극 및 외부전극도,

도 10의 (a) 내지 (d)는 도 7에 나타내는 압전진동판의 제조방법을 나타내는 공정도,

도 11의 (a) 내지 (d)는 압전진동판의 내부전극 및 외부전극의 다른 패턴도,

도 12의 (a) 내지 (d)는 압전진동판의 내부전극 및 외부전극의 또다른 패턴도이다.

Claims

적층체를 형성하기 위해 적층된 복수의 압전세라믹층;

상기 적층체의 표리 주면에 형성된 외부전극;

인접하는 상기 압전세라믹층 사이에 형성된 내부전극; 및

상기 인접하는 압전세라믹층과 상기 내부전극의 외측 사이에 간극을 통하여 형성된 더미전극(dummy electrode)으로 이루어지고,

전체 압전세라믹층을 두께방향으로 있어서 동일방향으로 분극함과 아울러, 상기 외부전극과 상기 내부전극 사이에 교번신호를 인가함으로써, 상기 적층체를 굴곡진동시키고,

상기 내부전극의 일부는 압전세라믹층의 1개 이상의 측면에 노출되고,

상기 더미전극은 압전세라믹층의 다른 측면에 노출되고,

상기 외부전극은 내부전극이 노출되어 있는 압전세라믹층의 측면 이외의 측면까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향변환기.
제1항에 있어서, 상기 내부전극과 더미전극의 간극의 폭은 0.05∼0.40㎜인 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향변환기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내부전극은 상기 압전세라믹층의 한 측면에 노출되도록 사각형으로 형성되고,

상기 더미전극은 상기 내부전극의 3변을 간극을 통하여 둘러싸도록 U자형으로 형성되고,

상기 내부전극이 노출되는 상기 압전세라믹층의 측면과 대응하는 상기 외부전극의 부위에 절취부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향변환기.
제3항에 있어서, 상기 외부전극의 절취부가 형성된 부위에 설치되는 확장전극; 및

상기 압전세라믹층의 측면에 설치되는 측면전극을 더 포함하고,

상기 측면전극을 통하여 상기 확장전극이 상기 내부전극에 접속되는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향변환기.
제4항에 있어서, 상기 더미전극의 양단부와 상기 내부전극 사이에 압전세라믹층의 측면을 따라 형성되는 고립된 보조전극을 더 포함하고,

상기 확장전극을 압전세라믹층의 2개의 모서리부에 다른 2변에 걸쳐서 형성하고, 더미전극과 두께방향으로 겹치지 않는 부위에 설치하는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향변환기.
압전세라믹층으로 이루어지는 복수의 그린시트를 준비하는 공정;

1개 이상의 그린시트의 표면에 내부전극 및 더미전극이 되는 전극패턴을 형성하는 공정;

상기 복수의 그린시트를 상기 내부전극 및 상기 더미전극 사이에 적층하여 적층체를 얻는 공정;

상기 적층체를 소성하여 압전체를 얻는 공정;

상기 압전체의 표면에 표면측 외부전극이 되는 전극패턴을 형성하는 공정;

상기 압전체의 이면에 이면측 외부전극이 되는 전극패턴을 형성하는 공정;

표리 외부전극 사이에 전압을 인가하여 압전체를 두께방향으로 균일하게 분극하는 공정;

상기 압전체를 한 소자의 치수로 절단하는 공정; 및

절단된 소자의 측면에 표리 외부전극 사이를 도통시키는 측면전극과, 상기 내부전극을 소자의 표면 또는 이면 중 한 방향 이상으로 연장하기 위한 확장전극을 형성하는 공정으로 이루어지고,

상기 압전체를 소자로 절단한 상태에서, 상기 압전세라믹층의 사이에는 상기 내부전극이 형성되고, 상기 내부전극의 외측에는 간극을 통하여 상기 더미전극이 설치되고,

상기 내부전극의 일부는 상기 압전세라믹층의 하나 이상의 측면에 노출되어 있고, 상기 더미전극은 압전세라믹층의 다른 측면에 노출되어 있고,

상기 표리의 외부전극은, 내부전극이 노출되어 있는 압전세라믹층의 측면 이외의 측면까지 연장하고 있는 것을 특징으로 하는 압전형 전기음향변환기의 제조방법.