KR100790811B1 - 진동 소자 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 압전 세라믹 필터의 경우 분할 전극 및 공통 전극이 양면에 각각 형성된 주 압전 기판과 한면에만 공통 전극 또는 분할 전극이 형성되거나 전극이 형성되지 않은 보조 압전 기판을 이용하여 다중 압전 소자를 형성함으로써 공진 주파수와 반공진 주파수의 차가 큰 고조파가 발생하고, 보조 압전 기판에 공통 전극을 형성시킴으로써 분극 효율을 증진시킬 수 있다. 또한, 이러한 다중 압전 기판을 일체 적층 방식에 적용함으로써 종래의 제조 공정보다 간단하고 쉽게 진동 소자를 제조할 수 있다.
진동 소자, 주 압전 기판, 보조 압전 기판, 3차 고조파
Description
도 1(a) 및 도 1(b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 2(a) 내지 도 2(d)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 소자를 구성하는 주 압전 기판 및 보조 압전 기판의 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 3(a) 및 도 3(b)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 진동 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 4(a) 내지 도 4(d)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 진동 소자를 구성하는 주 압전 기판 및 보조 압전 기판의 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 진동 소자 및 그 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 6(a) 내지 도 6(f)는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 진동 소자를 구성하는 주 압전 기판 및 보조 압전 기판의 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 변형 실시 예에 따른 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 도면.
도 8(a) 및 도 8(b)는 본 발명의 또다른 변형 실시 예에 따른 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 제 1 압전 소자 200 : 제 2 압전 소자
10 및 30 : 주 압전 기판 20 및 40 : 보조 압전 기판
50, 60 및 70 : 진동 공간층 80 및 90 : 커버층
본 발명은 진동 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 압전 소자를 다중 압전 구조로 구성하여 넓은 대역폭 및 낮은 삽입 손실 등의 우수한 필터 성능을 확보하고, 다중 압전 구조의 압전 소자, 진동 공간층, 커버층을 일체 적층 및 소결함으로써 내습 등의 내환경성이 우수한 진동 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 압전 재료는 PT 계열 또는 Pb(Zr,Ti)O3(PZT)계열의 세라믹을 사용하며, 압전 재료에 기계적인 힘을 가하여 전압을 발생시키거나 또는 신호를 인가하면 진동이 발생되는 크게 두 종류로 나누어 질수 있다. 현재 고전압 발생 기기, 초음파 기기, 음향 기기, 통신 기기 및 각종 센서에 압전 재료가 폭 넓게 사용되고 있다. 특히 상기 두 종류중 후자의 진동을 이용하여 특정 주파수 대역을 선택하는 것을 압전 필터라 하며, TV, 위성 셋톱박스, 오디오, 휴대 전화 등의 전자 제품 및 이동 통신 기기의 IF(Intermediate Frequency) 필터로 사용된다.
종래의 압전 필터는 2개의 압전체와, 2개의 압전체 사이에 탑재되어 개구부를 갖는 진동 공간층, 그리고 진동홈이 각각 형성된 2개의 커버층으로 구성되어 있다. 압전체는 한 면에는 분할 전극이 형성되어 있고, 다른 한 면에는 공통 전극이 형성되어 있다. 또한, 단자 전극과 용량 전극이 미분극부 내에 구비되어 있어 불필요 진동을 억제하도록 설계되어 있다.
상기와 같은 종래의 압전 필터는 압전체와 진동 공간층 및 커버층을 각각 제조한 후 이들을 에폭시 등과 같은 접착제를 사용하여 접합시켜 제조된다.
이러한 종래의 제조 방법은 전체적인 제조 공정이 복잡하고, 압전 소결체에 대한 절단 및 연마 공정이 어려우며, 핸들링 시 파손의 우려 등 실제 생산 공정상에 여러 가지 문제가 발생할 수 있다. 그리고, 기판과 기판 사이에 기밀한 밀봉이 되어있지 않은 경우 내습 등과 같은 내환경성에 취약할 수 있으며, 이로 인하여 장기적인 신뢰성 측면에서 문제가 될 수 있다. 또한 10.7㎒보다 2배 이상 높은 20∼100㎒ 범위를 갖는 이동통신의 IF 필터 등과 같이 비교적 고주파의 중심 주파수를 갖는 필터를 제조함에 있어 종래의 제조 방법으로는 압전 기판을 보다 얇은 두께로 균일하고 평탄하게 연마하기 어렵다는 문제점 또한 내포하고 있다.
본 발명의 목적은 넓은 대역폭 및 낮은 삽입 손실 등의 우수한 필터 성능을 확보할 수 있도록 하기 위해 다중 압전 구조로 구성한 진동 소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중 압전 구조의 압전 소자, 진동 공간층, 커버층을 일체 적층 및 소결함으로써 내습 등의 내환경성이 우수한 진동 소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 종래 구조와 다르게 일면에 분할 전극이 형성되고 다른 일면에 공통 전극이 형성된 주 압전 기판과, 일면에만 공통 전극 또는 분할 전극이 형성되거나 전극이 형성되지 않은 보조 압전 기판을 포함하는 다중 압전 구조를 이용하여 압전 소자를 구성한다. 이에 따라 넓은 대역폭과 낮은 삽입 손실, 그리고 불필요 진동이 최소로 억제되는 등의 우수한 필터 성능이 제공된다.
보조 압전 기판을 도입한 다중 압전 구조는 공진 주파수와 반공진 주파수의 차가 큰 고조파가 강하게 발생하기 때문에 넓은 대역폭의 필터 특성을 나타내며, 보조 압전 기판의 한 면에 공통 전극을 형성함으로써 주 압전 기판의 분할 전극 및 공통 전극에서의 분극 효율이 증진되게 되고, 그 결과로 삽입 손실이 감소하게 된다.
한편, 주 압전 기판 또는 보조 압전 기판의 공통 전극과 연결된 용량 전극을 제거할 수도 있는데, 이 경우 용량 전극에서의 분극에 기인한 불필요한 진동을 최소로 억제할 수 있다. 주 압전 기판의 공통 전극과 연결된 용량 전극을 제거할 경우 주 압전 기판의 분할 전극과 연결된 용량 전극과 보조 압전 기판의 용량 전극에 의해 중계 용량 값이 제공되고, 이들 전극 사이에서의 분극은 주 압전 기판의 분할 전극 및 공통 전극 사이보다 보조 압전 기판의 두께만큼 전극간의 간격이 멀기 때문에 상대적으로 분극 효율이 떨어지게 된다. 이와 같은 원리로 인해 용량 전극 간의 오버랩되는 부위에서의 분극을 최소화함으로써 불필요한 진동을 억제할 수 있다. 또한 보조 압전 기판의 용량 전극을 제거할 경우 주 압전 기판에서 용량 전극 영역만 분극 효율이 증진되지 않기 때문에 상대적으로 이 부위에서의 분극 효율이 떨어짐으로 불필요한 진동을 억제할 수 있다.
한편, 본 발명에서는 일체 적층 방식으로 진동 소자를 제조하기 위해 두께가 정밀하게 조절된 압전 시트를 사용하여 압전 소자, 진동 공간층 및 커버층을 원하는 두께로 각각 적층한다. 압전 소자에는 스크린 프린팅 등의 후막 제조법 또는 스퍼터링법, 증발법, 졸겔 코팅법 등 박막 제조법에 의해 내부 전극을 형성한다. 그리고, 진동 공간층은 압전 소자에 형성된 내부 전극의 위치와 일치할 수 있도록 정밀하게 제어하여 원하는 크기의 진동홈을 천공 공정을 이용하여 형성하며, 커버층은 일체 적층 후 절단을 진행하기 위한 가이드 라인을 형성함으로써 제조된다. 이렇게 제조된 각각의 층을 일체 적층한 후 절단 및 소결 공정을 실시하여 칩 형태의 소결체를 제조하고, 이후에 외부 전극을 형성하여 분극을 실시함으로써 진동 소자 가 제조된다.
본 발명에 따른 일체 적층 방식의 진동 소자는 두께가 정밀하게 조절된 압전 시트로 압전 소자를 형성함으로써 진동 소자의 중심 주파수를 정밀하게 제어할 수 있고, 종래의 제조 방법보다 전체적인 제조 공정이 간단하다. 또한, 진동 소자 내부에 얇은 압전 기판을 형성하는 것이 상대적으로 용이하기 때문에 20∼100㎒ 부근의 비교적 고주파의 중심 주파수를 갖는 필터 적용에 유리하다. 그리고, 각각의 층이 소결을 통해 접합이 되기 때문에 별도의 접합 공정이 필요 없고, 진동 소자 내부 공간이 외부와 완벽하게 차단되기 때문에 내습 등의 내환경성이 우수하고, 이로 인하여 장기 신뢰성도 우수하다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 소자는 양면에 분할 전극 및 공통 전극을 포함하는 내부 전극이 각각 형성된 주 압전 기판; 및 압전 특성을 갖는 보조 압전 기판을 포함하며, 상기 주 압전 기판 및 보조 압전 기판이 접합된 압전 소자를 포함한다.
상기 주 압전 기판은, 일면의 소정 영역에 서로 소정 간격 이격되어 형성된 분할 전극; 및 타면의 소정 영역에 상기 분할 전극과 대응되어 형성된 공통 전극을 포함한다.
상기 주 압전 기판은 상기 공통 전극과 연결되는 용량 전극을 더 포함한다.
상기 주 압전 기판의 상기 용량 전극과 대향하는 위치의 상기 일면에 형성된 중계 단자 전극을 더 포함하는 진동 소자.
상기 보조 압전 기판의 일면은 상기 주 압전 기판의 공통 전극이 형성되는 면과 접합되며, 타면에 공통 전극을 포함하는 내부 전극이 형성된다.
상기 보조 압전 기판은 상기 공통 전극과 연결되는 용량 전극을 더 포함한다.
상기 보조 압전 기판의 일면은 상기 주 압전 기판의 분할 전극이 형성되는 면과 접합되며, 타면에 분할 전극을 포함한 내부 전극이 형성된다.
상기 보조 압전 기판은 하나, 둘 또는 그 이상 구성된다.
상기 압전 소자 상부 및 하부에 각각 배치되며, 진동홈을 갖는 제 1 및 제 2 진동 공간층; 및 상기 진동 공간층 상부 및 하부에 각각 배치되는 제 1 및 제 2 커버층을 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 진동 소자는 양면에 분할 전극 및 공통 전극이 각각 형성된 주 압전 기판과 보조 압전 기판이 접합되어 각각 형성된 제 1 및 제 2 압전 소자; 상기 제 1 및 제 2 압전 소자 사이 및 그 상부 및 하부에 각각 형성되며, 진동홈을 갖는 제 1, 제 2 및 제 3 진동 공간층; 및 상기 제 2 및 제 3 진동 공간층의 상부 및 하부에 각각 형성된 제 1 및 제 2 커버층을 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 압전 소자 각각은 상기 진동 소자 내부로부터 상기 압전 소자의 표면 방향으로 상기 보조 압전 기판 및 상기 주 압전 기판이 순차적으로 배치되고, 상기 보조 압전 기판은 일면에만 공통 전극을 포함한 전극이 형성된다.
상기 제 1 및 제 2 압전 소자 각각은 상기 진동 소자 내부로부터 상기 압전 소자의 표면 방향으로 상기 주 압전 기판 및 상기 보조 압전 기판이 순차적으로 배치되고, 상기 보조 압전 기판은 일면에만 분할 전극을 포함한 전극이 형성된다.
상기 보조 압전 기판은 하나, 둘 또는 그 이상 구성된다.
상기 제 1 및 제 2 압전 소자 각각은 상기 진동 소자 내부로부터 상기 압전 소자의 표면 방향으로 제 2 보조 압전 기판, 제 1 보조 압전 기판 및 상기 주 압전 기판이 순차적으로 배치되고, 상기 제 2 보조 압전 기판은 전극이 형성되지 않고, 상기 제 1 보조 압전 기판은 일면에만 공통 전극을 포함한 전극이 형성된다.
상기 주 압전 기판은 상기 보조 압전 기판보다 1 내지 2배 두껍다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 진동 소자의 제조 방법은 복수의 압전 시트를 제공하는 단계; 상기 복수의 압전 시트를 이용하여 양면에 각각 내부 전극이 형성된 주 압전 기판, 보조 압전 기판, 진동홈이 형성된 진동 공간층 및 커버층을 각각 제조한 후 적층하는 단계; 상기 복수의 층이 적층된 적층물을 소정의 크기로 절단한 후 소결하는 단계; 및 상기 적층물의 측면 소정 영역에 외부 전극을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 실시 예에서는 내부에 두개의 압전 기판을 포함하는 압전 필터를 예로 설명하겠다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 본 발명에 따른 진동 소자의 일 실시 예로서, 이중 압전 구조를 갖는 표면 실장형 압전 필터의 구조 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 1(a)를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 필터는 제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200), 진동을 위한 제 1, 제 2 및 제 3 진동 공간층(50, 60 및 70), 그리고 제 1 및 제 2 커버층(80 및 90)으로 구성된다. 즉, 내부 중앙의 제 1 진동 공간층(50)을 중심으로 그 상부에 제 1 압전 소자(100), 제 2 진동 공간층(60) 및 제 1 커버층(80)이 구성되고, 그 하부에 제 2 압전 소자(200), 제 3 진동 공간층(70) 및 제 2 커버층(90)이 구성된다. 이후에는 설명의 편의를 위해 필터 표면 쪽을 향하는 면을 제 1 주표면, 내부 쪽을 향하는 면을 제 2 주표면으로 명명하도록 하겠다.
제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200)는 각각 주 압전 기판(10 및 30)과 보조 압전 기판(20 및 40)으로 구성되며, 내부 중앙의 제 1 진동 공간층(50)을 중심으로 대칭적으로 배치된다. 즉, 제 1 진동 공간층(50)의 상부에는 제 1 필터 소자(100)의 보조 압전 기판(20) 및 주 압전 기판(10)이 배치되고, 제 1 진동 공간층(50)의 하부에는 제 2 압전 소자(200)의 보조 압전 기판(40) 및 주 압전 기판(30)이 배치된다.
제 1 압전 소자(100)의 주 압전 기판(10)에는 제 1 주표면상에 서로 소정 간격 이격된 제 1 및 제 2 분할 전극(10a 및 10b)이 형성되고, 제 1 및 제 2 분할 전극(10a 및 10b)과 가느다란 리드 전극(11a 및 11b)를 통해 접속된 입력 단자 전 극(12a)과 중계 단자 전극(12b)이 소정 간격 이격되도록 형성된다. 또한, 제 2 주표면상에는 도시되지 않았지만 공통 전극, 리드 전극, 복수의 접지 단자 전극 및 용량 전극 등이 형성된다. 그리고, 제 1 압전 소자(100)의 보조 압전 기판(20)에는 제 2 주표면 한 면에만 도시되지 않았지만 공통 전극, 리드 전극, 복수의 접지 단자 전극 및 용량 전극이 형성된다.
제 2 압전 소자(200)의 주 압전 기판(30)에는 제 1 압전 소자(100)의 주 압전 기판(10)과 동일하게 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극이 형성되고, 리드 전극을 통해 제 1 및 제 2 분할 전극과 접속되는 입력 단자 전극 및 중계 단자 전극이 형성된다. 또한, 제 2 주표면상에는 도시되지 않았지만 공통 전극, 리드 전극, 복수의 접지 단자 전극 및 용량 전극 등이 형성된다. 그리고, 제 2 압전 소자(200)의 보조 압전 기판(40)에는 제 2 주표면 한면에만 공통 전극(40c), 리드 전극(41c), 복수의 접지 단자 전극(42c) 및 용량 전극(43c)이 형성된다.
상기와 같은 주 압전 기판과 보조 압전 기판으로 이루어진 이중 압전 구조는 공진 주파수와 반공진 주파수의 차가 큰 고조파가 강하게 발생한다. 이때 발생한 고조파는 공진 주파수에서 임피던스 값이 매우 낮고, 반공진 주파수에서 임피던스 값이 매우 큰 값을 나타내기 때문에 넓은 대역폭과 낮은 삽입 손실, 우수한 선택도의 특성을 갖는 필터를 기대할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200)의 주 압전 기판(10 및 30)과 보조 압전 기판(20 및 40)의 두께는 반드시 동일할 필요는 없지만, 동일한 두께에서 고조파가 가장 강하게 발생하고, 주 압전 기판(10 및 30)이 보조 압전 기판(20 및 40)보다 두꺼울수록 고조파가 약해지면서 기 본파가 강하게 발생한다. 한편, 보조 압전 기판(20 및 40)의 두께가 더 두꺼울 경우에는 잡다한 고조파가 다수 발생하기 때문에 적용하기에 어려움이 있다. 따라서, 본 발명에 따른 이중 압전 구조는 주 압전 기판(10 및 30)이 보조 압전 기판(20 및 40)와 유사한 것이 바람직하다.
한편, 제 1, 제 2 및 제 3 진동 공간층(50, 60 및 70)은 그 중앙에 진동을 위한 진동홈(51, 61 및 71)이 각각 형성된다. 이때, 진동홈(51, 61 및 71)은 내부 전극의 위치와 일치할 수 있도록 형성된다.
또한, 제 1 및 제 2 커버층(80 및 90)은 압전 시트 또는 압전성이 없는 세라믹 시트 등을 이용하여 형성하는데, 제 2 커버층(90)의 제 2 주표면상에는 입력 단자(91), 출력 단자(92), 접지 전극(93) 및 중계 용량 전극(94)이 제 2 커버층(90)의 측면까지 연장되어 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시 예에 따른 이중 압전 구조를 갖는 표면 실장형 압전 필터의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 압전 세라믹 분말에 PVB 등의 바인더(binder)를 알코올 등과 잘 교반하여 섞은 후 볼밀(ball mill)을 이용하여 압전 세라믹 슬러리(slurry)를 제조하고, 디에어링(di-airing)에 의해 압전 세라믹 슬러리 내에 포함되어 있는 기포 제거와 동시에 압전 세라믹 슬러리의 점도를 조절한 후 압전 세라믹 슬러리를 닥터 블레이드(Dr. Blade)법 등으로 성형하여 다수의 압전 시트를 제조한다. 그리고, 선택된 압전 시트의 일면 또는 양면에 스퍼터링(sputtering), 스크린 인쇄법(screen printing), 증발법 및 졸겔 코팅법 등의 방법에 의해 전극들을 형성한다. 따라서, 주 압전 기판(10 및 30)과 보조 압전 기판(20 및 40)의 제 1 주표면 및 제 2 주표면상에 복수의 전극이 형성된다.
한편, 제 1, 제 2 및 제 3 진동 공간층(50, 60 및 70)은 상기한 바와 같이 제조된 압전 시트나 압전성이 없는 세라믹 시트 또는 절연 시트에 천공기(punching machine)을 이용하여 진동홈(51, 61 및 71)을 형성함으로써 제조된다. 이때 진동홈(51, 61 및 71)은 주 압전 기판(10 및 30) 및 보조 압전 기판(20 및 40)에 형성된 내부 전극보가 크거나 같은 크기로 형성된다. 그리고, 도면에는 진동홈(51, 61 및 71)이 사각형 형태로 도시되어 있으나, 이에 국한되지 않고 내부 전극보다 크거나 같은 크기의 다양한 형태가 가능하다.
또한, 제 1 및 제 2 커버층(80 및 90)은 압전 시트나 압전성이 없는 세라믹 시트 또는 절연 시트를 이용하여 제조하는데, 제 2 커버층(90)의 제 2 주표면상에는 입력 단자(91), 출력 단자(92), 접지 전극(93) 및 중계 용량 전극(94)이 제 2 커버층(90)의 측면까지 연장되어 형성되도록 한다. 또한, 제 1 및 제 2 커버층(80 및 90)에는 일체 적층 후 절단을 위한 가이드 라인을 형성한다.
상기와 같이 제조된 제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200), 제 1, 제 2 및 제 3 진동 공간층(60, 60 및 70), 그리고 제 1 및 제 2 커버층(80 및 90)은 내부 중앙의 제 1 진동 공간층(50)을 중심으로 그 상부에 제 1 압전 소자(100), 제 2 진동 공간층(60) 및 제 1 커버층(80)을 차례로 적층하고, 그 하부에 제 2 압전 소자(200), 제 3 진동 공간층(70) 및 제 2 커버층(90)을 차례로 적층한다. 이렇게 하 여 단위 칩이 복수개 동시에 제조된 그린바(green bar)가 제조된다. 복수의 단위 칩이 구비된 그린바를 압착하고 제 1 및 제 2 커버층(80 및 90)에 형성된 가이드 라인을 따라 단위 칩의 크기로 절단한다. 그 다음 유기물 성분을 제거하기 위해 소정 온도에서 탈바인더를 실시한 후 여러층이 적층된 적층물을 동시에 소결한다. 이에 의해 압전 소체가 형성된다. 그 다음, 스퍼터링 또는 스크린 인쇄법 등을 이용하여 압전 소체 측면에 Ag, Pd, Pt 등의 금속으로 하는데, 외부 전극(91a, 92a, 93a 및 94a)을 형성하여 분극 처리한다. 이에 의해 도 1(b)에 도시된 바와 같은 압전 필터가 제조된다.
한편, 상기 제조 방법에서는 주 압전 기판(10 및 30)과 보조 압전 기판(20 및 40)이 압전 세라믹을 이용한 압전 시트로 제조될 뿐만 아니라 압전 단결정 또는 압전 특성을 갖는 다양한 물질을 이용하여 제조할 수 있다.
도 2(a) 내지 도 2(d)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장형 압전 필터의 이중 압전 구조를 구성하는 주 압전 기판 및 보조 압전 기판의 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 2(a)는 제 1 압전 소자의 주 압전 기판, 도 2(b)는 제 1 압전 소자의 보조 압전 기판, 도 2(c)는 제 2 압전 소자의 주 압전 기판, 도 2(d)는 제 2 압전 소자의 보조 압전 기판의 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 것이다.
도 2(a)를 참조하면, 제 1 압전 소자(100)의 주 압전 기판(10)의 제 1 주표면상의 바람직하게는 중앙부에 소정 폭을 갖는 바 형태의 제 1 및 제 2 분할 전 극(10a 및 10b)이 서로 소정 거리 이격되어 형성되며, 제 2 주표면상의 중앙부에 공통 전극(10c)이 제 1 및 제 2 분할 전극(10a 및 10b)과 일부 중첩되도록 형성되어 에너지 트랩형 이중 모드 필터가 구성된다. 제 1 분할 전극(10a)은 가느다란 리드 전극(lead electrode)(11a)을 통해 주 압전 기판(10)의 제 1 주표면상의 두변의 일부분에 걸쳐 형성된 입력 단자 전극(12a)에 접속되고, 제 2 분할 전극(10b)은 가느다란 리드 전극(11b)을 통해 입력 단자 전극(12a)의 반대편 변에 소정 폭으로 형성된 중계 단자 전극(12b)에 접속되어 용량 전극으로서의 기능도 수행한다. 여기서, 입력 단자 전극(12a)이 제 1 변의 일부 및 제 2 변의 일부에 걸쳐 형성되었다면 중계 단자 전극(12b)는 제 1 변과 반대편의 제 3 변에 전체적으로 형성되며, 소정의 폭으로 형성되기 때문에 제 1 변의 일부 뿐만 아니라 제 4 변의 일부에 걸쳐 형성된다. 한편, 제 2 주표면상에 위치한 공통 전극(10c)은 가느다란 리드 전극(11c)을 통해 중계 단자 전극(12b)과 마주보도록 배치된 용량 전극(13c)과 접속된다. 용량 전극(13c)은 제 3 변에 형성되지만 중계 단자 전극(12b)과 다르게 제 1 변 및 제 4 변에 노출되지 않도록 형성된다. 여기서, 중계 용량은 중계 단자 전극(12b)과 용량 전극(13c) 사이에 형성된다. 용량 전극(13c) 이외에 복수의 접지 단자 전극(12c)이 용량 전극(13c)이 형성되지 않은 주 압전 기판(10)의 제 2 주표면의 3개 변의 일부에 형성되고, 가느다란 리드 전극(11c)을 통해 공통 전극(10c)과 접속된다.
도 2(b)를 참조하면, 제 1 압전 소자(100)의 보조 압전 기판(20)은 제 2 주표면 한 면에만 공통 전극(20c), 리드 전극(21c), 복수의 접지 단자 전극(22c) 및 용량 전극(23c)이 형성된다. 공통 전극(20c)은 제 2 주표면의 중앙에 형성되며, 용량 전극(23c)은 제 2 주표면의 일 변에 형성되고, 접지 단자 전극(22c)은 용량 전극(23c)이 형성된 일 변을 제외한 나머지 3개 변 각각의 일부에 형성된다. 이러한 복수의 접지 단자 전극(22c) 및 용량 전극(23c)은 복수의 리드 전극(21c)에 의해 공통 전극(20c)과 연결된다. 상기와 같은 보조 압전 기판(20)의 구성에 의해 주 압전 기판 상에서의 분극 효율을 증진시키고, 고조파가 강하게 발생하도록 진동 양상에 변화를 준다. 종래와 달리 보조 압전 기판을 삽입하여 기본파 대신 고조파를 이용하여 필터 특성을 부여한 것이 특징이다.
도 2(c)를 참조하면, 제 2 압전 소자(200)의 주 압전 기판(30)의 제 1 주표면상에 소정 폭을 갖는 바 형태의 제 1 및 제 2 분할 전극(30a 및 30b)이 서로 소정 거리 이격되어 형성되며, 제 2 주표면상에 공통 전극(30c)이 제 1 및 제 2 분할 전극(30a 및 30b)과 일부 중첩되도록 형성되어 에너지 트랩형 이중 모드 필터가 구성된다. 제 1 분할 전극(30a)은 리드 전극(31a)을 통해 주 압전 기판(30)의 두변의 일부분에 걸쳐 형성된 입력 단자 전극(32a)에 접속되고, 제 2 분할 전극(30b)은 리드 전극(31b)을 통해 입력 단자 전극(32a)과 반대편 변에 소정 폭으로 형성된 중계 단자 전극(32b)에 접속되어 용량 전극으로서의 기능도 수행한다. 여기서, 입력 단자 전극(32a)이 제 1 변 및 제 2 변의 일부에 걸쳐 형성되었다면 중계 단자 전극(12b)는 제 1 변의 반대편인 제 3 변에 전체적으로 형성되며, 소정 폭을 갖기 때문에 제 1 변 뿐만 아니라 제 4 변의 일부에 걸쳐 형성된다. 한편, 제 2 주표면상에 형성된 공통 전극(30c)은 리드 전극(31c)을 통해 중계 단자 전극(32b)과 마주보 도록 형성된 용량 전극(33c)과 접속된다. 용량 전극(33c)은 제 3 변에 걸쳐 형성되지만 중계 단자 전극(32b)과 다르게 제 1 변 및 제 4 변에 노출되지 않도록 형성된다. 여기서, 중계 용량은 중계 단자 전극(32b)과 용량 전극(33c) 사이에 형성된다. 용량 전극(33c) 이외에 복수의 접지 단자 전극(32c)이 용량 전극(33c)이 형성되지 않은 주 압전 기판(30)의 제 2 주표면의 3개의 변의 일부에 형성되고, 리드 전극(31c)을 통해 공통 전극(30c)과 접속된다.
도 2(d)를 참조하면, 제 2 필터 소자(200)의 보조 압전 기판(40)은 제 2 주표면 한 면에만 공통 전극(40c), 리드 전극(41c), 복수의 접지 단자 전극(42c) 및 용량 전극(43c)이 형성된다. 공통 전극(40c)은 제 2 주표면의 중앙부에 형성되며, 용량 전극(43c)은 제 2 주표면의 일 변에 형성되고, 접지 단자 전극(42c)은 용량 전극(43c)이 형성된 일 변을 제외한 나머지 3변의 일부에 형성된다. 이러한 복수의 접지 단자 전극(42c) 및 용량 전극(43c)은 복수의 리드 전극(41c)에 의해 공통 전극(40c)과 연결된다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에서는 보조 압전 기판(20 및 40)의 일면에 공통 전극(20c 및 40c)을 형성하였다. 이는 보조 압전 기판(20 및 40)에 전극을 형성하면 분극 효율을 증진시키는 것이 유리하기 때문이며, 상대적으로 분극 효율을 증진시키는 면적이 넓을수록 소자의 동작에 유리하다. 한편, 보조 압전 기판(20 및 40)에 전극을 형성하지 않을 수도 있는데, 이 경우 발생하는 고조파는 보조 압전 기판에 전극을 형성할 때 보다 공진 주파수에서의 임피던스 값은 상대적으 로 크고, 반공진 주파수에서의 임피던스 값은 상대적으로 작은 값을 나타내는 경향이 있다. 또한, 보조 압전 기판(20 및 40)에 공통 전극 대신에 후술하는 바와 같이 분할 전극을 형성할 수도 있다.
도 3(a) 및 도 3(b)은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이중 압전 구조를 갖는 표면 실장형 압전 필터의 구조 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면도로서, 다음의 본 발명의 다른 실시 예에 따른 압전 필터의 상세 설명에서는 도 1(a) 및 도 1(b)를 이용하여 설명된 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 필터와 중복되는 부분의 상세한 설명을 생략하고 개략적으로 설명하기로 한다.
한편, 도 1(a) 및 도 1(b)를 이용하여 설명된 본 발명의 일 실시 예에 따른 표면 실장형 압전 필터는 보조 압전 기판의 제 2 주표면 상에 공통 전극을 형성하였으나, 이와는 다르게 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표면 실장형 압전 필터는 보조 압전 기판의 제 1 주표면 상에 분할 전극을 형성하였다. 이렇게 하면 분극 효율을 증진시킬 수 있는데, 보조 압전 기판의 제 1 주표면 상에 분할 전극이 형성되기 때문에 주 압전 기판이 필터 내부를 향하고, 보조 압전 기판이 커버층을 향하는 것이 바람직하다.
도 3(a)을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 압전 필터는 제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200), 제 1, 제 2 및 제 3 진동 공간층(50, 60 및 70), 그리고 제 1 및 제 2 커버층(80 및 90)으로 구성된다. 즉, 내부 중앙의 제 1 진동 공간층(50)을 중심으로 그 상부에 제 1 압전 소자(100), 제 2 진동 공간층(60) 및 제 1 커버층(80)이 구성되고, 그 하부에 제 2 압전 소자(200), 제 3 진동 공간층(70) 및 제 2 커버층(90)이 구성된다.
제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200)는 각각 주 압전 기판(10 및 30)과 보조 압전 기판(20 및 40)으로 구성되며, 내부 중앙의 제 1 진동 공간층(50)을 중심으로 대칭적으로 배치된다. 즉, 제 1 진동 공간층(50)의 상부에는 제 1 압전 소자(100)의 주 압전 기판(10) 및 보조 압전 기판(20)이 배치되고, 제 1 진동 공간층(50)의 하부에는 제 2 압전 소자(200)의 주 압전 기판(30) 및 보조 압전 기판(40)이 배치된다.
제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200)의 주 압전 기판(10 및 30) 각각에는 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극, 리드 전극, 입력 단자 전극 및 중계 단자 전극이 형성되고, 제 2 주표면상에는 공통 전극, 리드 전극, 복수의 접지 단자 전극 및 용량 전극이 형성된다. 한편, 도면에는 제 2 압전 소자(200)의 주 압전 기판(30)의 제 2 주표면상에 형성된 공통 전극(30c), 리드 전극(31c), 복수의 접지 단자 전극(32c) 및 용량 전극(33c)이 도시되어 있다.
또한, 제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200)의 보조 압전 기판(20 및 40) 각각에는 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극, 리드 전극, 입력 단자 전극 및 중계 단자 전극이 형성된다. 한편, 도면에는 제 1 압전 기판(100)의 보조 압전 기판(20)의 제 1 주표면상에 형성된 제 1 및 제 2 분할 전극(25a 및 25b), 리드 전극(26a 및 26b), 입력 단자 전극(27a) 및 중계 단자 전극(27b)이 도시되어 있다.
이러한 각 내부 전극들의 형태는 도 1(a) 및 도 1(b)를 이용하여 설명된 내 부 전극의 형태와 동일하므로 이들의 형태에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 제 1, 제 2 및 제 3 진동 공간층(50, 60 및 70)과 제 1 및 제 2 커버층(80 및 90)의 구성도 도 1(a) 및 도 1(b)를 이용하여 설명된 구성과 동일하므로 이들의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 압전 필터의 제조 방법은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 필터의 제조 방법과 동일하게 내부 중앙의 제 1 진동 공간층(50)을 중심으로 그 상부에 제 1 압전 소자(100), 제 2 진동 공간층(60) 및 제 1 커버층(80)을 차례로 적층하고, 그 하부에 제 2 필터 소자(200), 제 3 진동 공간층(70) 및 제 2 커버층(90)이 차례로 적층한 후 압착, 절단 및 소결한 후 외부 전극(91a, 92a, 93a 및 94a)을 형성하여 분극 처리함으로써 도 3(b)와 같은 압전 필터가 제조된다.
도 4(a) 내지 도 4(d)는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 표면 실장형 압전 필터의 이중 압전 구조를 구성하는 주 압전 기판 및 보조 압전 기판의 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 4(a)는 제 1 압전 소자의 주 압전 기판, 도 4(b)는 제 1 압전 소자의 보조 압전 기판, 도 4(c)는 제 2 압전 소자의 주 압전 기판, 도 4(d)는 제 2 압전 소자의 보조 압전 기판의 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 것이다. 여기서도, 도 2(a) 및 도 2(c)를 이용하여 설명된 구조와 중복되는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하고 개략적으로 설명하겠다.
도 4(a)를 참조하면, 제 1 압전 소자(100)의 주 압전 기판(10)의 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극(10 및 10b), 리드 전극(11a 및 11b), 입력 단자 전극(12a) 및 중계 단자 전극(12b)이 형성되고, 제 2 주표면상에 공통 전극(10c), 리드 전극(11c), 복수의 접지 단자 전극(12c) 및 용량 전극(13c)이 형성된다.
도 4(b)를 참조하면, 제 1 압전 소자(100)의 보조 압전 기판(20)은 제 1 주표면 한 면에만 제 1 및 제 2 분할 전극(25a 및 25b)이 서로 소정 거리 이격되어 형성되며, 제 1 분할 전극(25a)은 리드 전극(26a)을 통해 보조 압전 기판(20)의 두 변의 일부에 걸쳐 형성된 입력 단자 전극(27a)에 접속되고, 제 2 분할 전극(25b)은 리드 전극(26b)을 통해 입력 단자 전극(27a)이 형성된 변과 반대편 변에 전체적으로 형성된 중계 단자 전극(27b)에 접속된다.
도 4(c)를 참조하면, 제 2 압전 소자(200)의 주 압전 기판(30)의 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극(30및 30b), 리드 전극(31a 및 31b), 입력 단자 전극(32a) 및 중계 단자 전극(32b)이 형성되고, 제 2 주표면상에 공통 전극(30c), 리드 전극(31c), 복수의 접지 단자 전극(32c) 및 용량 전극(33c)이 형성된다.
도 4(d)를 참조하면, 제 2 압전 소자(200)의 보조 압전 기판(40)은 제 1 주표면 한 면에만 제 1 및 제 2 분할 전극(45a 및 45b)이 서로 소정 거리 이격되어 형성되며, 제 1 분할 전극(45a)은 리드 전극(46a)을 통해 보조 압전 기판(40)의 두 변의 일부에 걸쳐 형성된 입력 단자 전극(47a)에 접속되고, 제 2 분할 전극(45b)은 리드 전극(46b)을 통해 입력 단자 전극(47a)이 형성된 변과 반대편 변에 전체적으로 형성된 중계 단자 전극(47b)에 접속된다.
상기한 바와 같이 보조 압전 기판(20 및 40)에 분할 전극을 형성할 경우 내부 전극을 형성하지 않은 경우보다 공진 및 반공진 주파수에서의 임피던스 특성이 우수하다. 즉, 공진 주파수에서의 임피던스 값은 상대적으로 작고, 반공진 주파수에서의 임피던스 값은 훨씬 크게 나타난다. 이처럼 보조 압전 기판에 분할 전극을 형성하면 주 압전 기판의 분극 효율을 증진시키는 면적을 증가시킬 수 있기 때문이다. 그러나, 공통 전극을 형성할 경우에 비해 삽입 손실이 약간 증가하게 되는데, 이는 분극 효율을 증진시키는 면적이 상대적으로 작기 때문이다. 이러한 이중 압전 구조는 압전 필터 이외에 레조네리터로도 적용할 수 있다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 다중 압전 구조를 갖는 표면 실장형 압전 필터의 구조 및 그 제조 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 하나의 주 압전 기판과 두개의 보조 압전 기판으로 이루어져, 하나의 보조 압전 기판에는 일면에만 내부 전극을 형성하고, 다른 하나의 보조 압전 기판에는 내부 전극을 형성하지 않은 구조를 설명한다. 이하에서도 이미 설명된 부분과 중복되는 부분의 설명은 생략하기로 하겠다.
도 5(a)를 참조하면, 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 압전 필터는 각각 주 압전 기판(10 및 30)과 두 개의 보조 압전 기판(21 및 25 및 41 및 45)으로 구성된 제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200), 진동을 위한 제 1, 제 2 및 제 3 진동 공간층(50, 60 및 70), 그리고 제 1 및 제 2 커버층(80 및 90)으로 구성된다. 즉, 내부 중앙의 제 1 진동 공간층(50)을 중심으로 그 상부에 제 1 필터 소자(100), 제 2 진동 공간층(60) 및 제 1 커버층(80)이 구성되고, 그 하부에 제 2 필터 소자(200), 제 3 진동 공간층(70) 및 제 2 커버층(90)이 구성된다.
제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200)는 각각 주 압전 기판(10 및 30)과 두 개의 보조 압전 기판(21 및 25 및 41 및 45)으로 구성되며, 내부 중앙의 제 1 진동 공간층(50)을 중심으로 대칭적으로 배치된다. 즉, 제 1 진동 공간층(50)의 상부에는 제 2 보조 압전 기판(25), 제 1 보조 압전 기판(21) 및 주 압전 기판(10)이 배치되고, 제 1 진동 공간층(50)의 하부에는 제 2 보조 압전 기판(45), 제 1 보조 압전 기판(41) 및 주 압전 기판(30)이 배치된다.
제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200)의 주 압전 기판(10 및 20)에는 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극, 리드 전극, 입력 단자 전극 및 중계 단자 전극이 각각 형성되고, 제 2 주표면상에는 공통 전극, 리드 전극, 복수의 접지 단자 전극 및 용량 전극이 각각 형성된다. 그리고, 제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200)의 제 1 보조 압전 기판(21 및 41)에는 제 2 주표면 한 면에만 공통 전극, 리드 전극, 복수의 접지 단자 전극 및 용량 전극이 형성된다. 또한, 제 1 및 제 2 압전 소자(100 및 200)의 제 2 보조 압전 기판(25 및 45) 각각에는 내부 전극을 형성하지 않는다.
한편, 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 압전 필터의 제조 방법은 본 발명의 일 실시 예 또는 다른 실시 예에 따른 압전 필터의 제조 방법과 동일하게 내부 중 앙의 제 1 진동 공간층(50)을 중심으로 그 상부에 제 1 압전 소자(100), 제 2 진동 공간층(60) 및 제 1 커버층(80)을 차례로 적층하고, 그 하부에 제 2 필터 소자(200), 제 3 진동 공간층(70) 및 제 2 커버층(90)이 차례로 적층한 후 압착, 절단 및 소결한 후 외부 전극(91a, 92a, 93a 및 94a)을 형성하여 분극 처리함으로써 도 5(b)와 같은 압전 필터가 제조된다.
도 6(a) 내지 도 6(f)는 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 표면 실장형 압전 필터의 다중 압전 구조를 구성하는 주 압전 기판과 제 1 및 제 2 보조 압전 기판의 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 도 6(a)는 제 1 압전 소자의 주 압전 기판, 도 6(b)는 제 1 압전 소자의 제 1 보조 압전 기판, 도 6(c)는 제 1 압전 소자의 제 2 보조 압전 기판, 도 6(d)는 제 2 압전 소자의 주 압전 기판, 도 6(e)는 제 2 압전 소자의 제 1 보조 압전 기판, 그리고 도 6(f)는 제 2 압전 소자의 제 2 보조 기판의 내부 전극의 구조를 설명하기 위한 것이다. 이하에서도 이미 설명된 부분과 중복되는 부분은 개략적으로 설명하기로 한다.
도 6(a)를 참조하면, 제 1 압전 소자(100)의 주 압전 기판(10)의 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극(10및 10b), 리드 전극(11a 및 11b), 입력 단자 전극(12a) 및 중계 단자 전극(12b)이 형성되고, 제 2 주표면상에 공통 전극(10c), 리드 전극(11c), 복수의 접지 단자 전극(12c) 및 용량 전극(13c)이 형성된다.
도 6(b)를 참조하면, 제 1 압전 소자(100)의 제 1 보조 압전 기판(21)은 제 2 주표면 한 면에만 공통 전극(20c), 리드 전극(21c), 복수의 접지 단자 전극(22c) 및 용량 전극(23c)이 형성된다. 공통 전극(20c)은 제 2 주표면의 중앙에 형성되며, 용량 전극(23c)은 제 2 주표면의 일 변에 형성되고, 접지 단자 전극(22c)은 용량 전극(23c)이 형성된 일 변을 제외한 나머지 3개 변의 일부에 형성된다. 이러한 복수의 접지 단자 전극(22c) 및 용량 전극(23c)은 복수의 리드 전극(21c)에 의해 공통 전극(20c)과 연결된다.
도 6(c)를 참조하면, 제 1 압전 소자(100)의 제 2 보조 압전 기판(25)에는 내부 전극이 형성되지 않는다.
도 6(d)를 참조하면, 제 2 압전 소자(200)의 주 압전 기판(30)의 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극(30및 30b), 리드 전극(31a 및 31b), 입력 단자 전극(32a) 및 중계 단자 전극(32b)이 형성되고, 제 2 주표면상에 공통 전극(30c), 리드 전극(31c), 복수의 접지 단자 전극(32c) 및 용량 전극(33c)이 형성된다.
도 6(e)를 참조하면, 제 2 압전 소자(200)의 보조 압전 기판(41)은 제 2 주표면 한 면에만 공통 전극(40c), 리드 전극(41c), 복수의 접지 단자 전극(42c) 및 용량 전극(43c)이 형성된다. 공통 전극(40c)은 제 2 주표면의 중앙에 형성되며, 용량 전극(43c)은 제 2 주표면의 일 변에 형성되고, 접지 단자 전극(42c)은 용량 전극(43c)이 배치된 일 변을 제외한 나머지 3개 변의 일부에 형성된다. 이러한 복수의 접지 단자 전극(42c) 및 용량 전극(43c)은 복수의 리드 전극(41c)에 의해 공통 전극(40c)과 연결된다.
도 6(f)를 참조하면, 제 2 압전 소자(200)의 제 2 보조 압전 기판(45)에는 내부 전극이 형성되지 않는다.
상술한 바와 같이 본 발명의 또다른 실시 예에서는 보조 압전 기판을 두개로 나누어 주 압전 기판과 접합되는 제 1 보조 압전 기판의 제 2 주표면상에는 공통 전극을 형성하고, 제 2 보조 압전 기판에는 내부 전극을 형성하지 않는 삼중 구조의 압전 필터를 제시하였다. 이는 이중 압전 구조의 한 가지 응용예로서 주 압전 기판상의 공통 전극 부위의 분극 효율을 극대화할 수 있다. 즉, 주 압전 기판의 전극과 보조 압전 기판의 전극간의 간격이 감소함에 따라 분극 효율이 증대되어 그 결과로 공진 주파수에서의 임피던스 값이 감소하게 된다. 이와 같이 다중 압전 기판 구조는 분극 효율을 극대화하기 위해 삼중 이상의 구조로 응용이 가능하다.
또한, 필터 이외에 레조네이터로 적용시 주 압전 기판의 상면 및 하면에 각각 보조 압전 기판을 삽입하여 분극 효율을 증진시킬 수도 있다. 이때 두 개의 보조 압전 기판이 서로 두께가 동일할 경우 고조파가 상대적으로 높은 주파수에서 발생하며, 기본파는 두께 비율에 관계없이 전체 압전 기판의 두께에 반비례하여 낮은 주파수에서 발생하게 된다. 이러한 삼중 압전 구조 역시 이중 압전 구조와 마찬가지로 주 압전 기판의 두께가 증가할 수록 기본파가 강하게 발생하고, 고조파는 감쇄되는 특징이 있다. 따라서, 이러한 구조 역시 고조파에 의한 필터 성능을 확보하기 위해서는 주 압전 기판의 두께와 제 1 및 제 2 보조 압전 기판의 두께를 유사하게 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일체 적층 방식으로 제조한 압전 필터는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 중계 용량 역할을 하는 부위에서의 분극을 억제하여 불필요한 진동 을 최소화할 수 있다.
도 7(a) 및 도 7(b)는 본 발명의 변형 실시 예에 따른 압전 필터의 내부 전극을 도시한 것으로, 제 1 및 제 2 압전 소자에서 주 압전 기판의 제 2 주표면상에 배치된 용량 전극을 제거한 것이다. 이 경우 주 압전 기판의 제 1 주표면상에 형성된 중계 용량 전극 부위에서의 분극을 억제할 수 있다.
도 7(a)를 참조하면, 주 압전 기판의 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극(10 및 10b), 리드 전극(11a 및 11b), 입력 단자 전극(12a) 및 중계 단자 전극(12b)이 형성된다. 주 압전 기판의 제 2 주표면상의 중앙 부위에 공통 전극(10c)이 형성되며, 제 1 주표면의 입력 단자 전극(12a) 및 중계 단자 전극(12b)이 형성되지 않은 변과 마주보는 제 2 주표면상의 두 변의 일부에 접지 단자 전극(12c)이 형성되고, 공통 전극(10c)과 두 접지 단자 전극(12c)은 리드 전극(11c)에 의해 연결된다.
도 7(b)를 참조하면, 보조 압전 기판은 제 2 주표면 한 면에만 공통 전극(20c), 리드 전극(21c), 복수의 접지 단자 전극(22c) 및 용량 전극(23c)이 형성된다. 공통 전극(20c)은 제 2 주표면의 중앙에 형성되며, 용량 전극(23c)은 제 2 주표면의 일 변에 형성되고, 접지 단자 전극(22c)은 용량 전극(23c)이 형성된 일 변을 제외한 나머지 3개 변의 일부에 형성된다. 이러한 복수의 접지 단자 전극(22c) 및 용량 전극(23c)은 복수의 리드 전극(21c)에 의해 공통 전극(20c)과 연결된다.
도 8(a) 및 도 8(b)은 본 발명의 또다른 변형 실시 예에 따른 압전 필터의 내부 전극을 도시한 것으로, 제 1 및 제 2 필터 소자에서 보조 압전 기판의 제 2 주표면상에 배치된 용량 전극을 제거한 것이다. 이 경우 주 압전 기판의 제 1 주표면상에 배치된 중계 용량 전극 부위에서의 분극 효율이 증진되지 않게 된다.
도 8(a)를 참조하면, 주 압전 기판의 제 1 주표면상에 제 1 및 제 2 분할 전극(10 및 10b), 리드 전극(11a 및 11b), 입력 단자 전극(12a) 및 중계 단자 전극(12b)이 형성되고, 제 2 주표면상에 공통 전극(10c), 리드 전극(11c), 복수의 접지 단자 전극(12c) 및 용량 전극(13c)이 형성된다.
도 8(b)를 참조하면, 보조 압전 기판의 제 2 주표면상의 일면에만 중앙 부위에 공통 전극(10c)이 배치되고, 주 압전 기판의 제 1 주표면의 입력 단자 전극(12a) 및 중계 단자 전극(12b)이 형성되지 않은 변에 해당하는 부분의 제 2 주표면상의 두 변에 접지 단자 전극(12c)이 형성되고, 공통 전극(10c)과 두 접지 단자 전극(12c)은 리드 전극(11c)에 의해 연결된다.
상기한 바와 같이 용량 전극을 제거한 경우 분할 전극 및 공통 전극 부위는 분극 효율이 증진되지만, 중계 용량 전극 부위는 분극 효율이 증진되지 않기 때문에 상대적으로 불필요한 진동을 억제할 수 있다.
한편, 제 1 및 제 2 압전 소자를 구성하는 주 압전 기판과 보조 압전 기판의 구성은 상기 실시 예에 국한되는 것이 아니라, 이들의 상호 조합에 의해서도 구현 가능하다. 예를들어, 내부 전극이 형성되지 않은 보조 압전 기판 하나만을 주 압전 기판과 함께 조합하여 압전 소자를 구성할 수도 있고, 주 압전 기판의 상부 및 하부에 보조 압전 기판을 각각 형성할 수도 있다. 또한, 압전 필터를 구성하는 각 구성 요소들, 특히 주 압전 기판과 보조 압전 기판은 그 두께를 조절함으로써 주파수 특성의 조절이 가능하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 분할 전극 및 공통 전극이 양면에 각각 형성된 주 압전 기판과 한면에만 공통 전극 또는 분할 전극이 형성된 보조 압전 기판을 이용하여 다중 압전 필터 소자를 구현한다.
이러한 다중 압전 필터 소자의 구조적인 특성에 기인하여 공진 주파수 및 반공진 주파수의 차가 큰 고조파가 발생하며, 보조 압전 기판에 공통 전극을 형성시킴으로써 분극 효율을 증진시킬 수 있다. 또한, 주 압전 기판 또는 보조 압전 기판의 용량 전극을 제거함으로써 불필요한 진동을 최소화 할 수 있다.
한편, 이러한 다중 압전 기판을 일체 적층 방식에 적용함으로써 종래의 제조 공정보다 간단하고 쉽게 표면 실장형 압전 필터를 제조할 수 있다. 이렇게 제조된 압전 필터는 낮은 삽입 손실과 넓은 대역폭을 갖으며, 제조 공정 특성상 장기적인 신뢰성 측면에서 종래의 압전 필터보다 유리하다.
Claims (19)
- 일면의 소정 영역에 서로 소정 간격 이격되어 형성된 분할 전극 및 타면의 소정 영역에 상기 분할 전극과 대응되어 형성된 공통 전극을 포함하는 내부 전극이 형성된 주 압전 기판; 및압전 특성을 갖는 보조 압전 기판을 포함하며,상기 주 압전 기판 및 보조 압전 기판이 접합된 압전 소자를 포함하는 진동 소자.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 주 압전 기판은 상기 공통 전극과 연결되는 용량 전극을 더 포함하는 진동 소자.
- 제 3 항에 있어서, 상기 주 압전 기판의 상기 용량 전극과 대향하는 위치의 상기 일면에 형성된 중계 단자 전극을 더 포함하는 진동 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 보조 압전 기판의 일면은 상기 주 압전 기판의 공통 전극이 형성되는 면과 접합되며, 타면에 공통 전극을 포함하는 내부 전극이 형성되는 진동 소자.
- 제 5 항에 있어서, 상기 보조 압전 기판은 상기 공통 전극과 연결되는 용량 전극을 더 포함하는 진동 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 보조 압전 기판의 일면은 상기 주 압전 기판의 분할 전극이 형성되는 면과 접합되며, 타면에 분할 전극을 포함한 내부 전극이 형성된 진동 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 보조 압전 기판은 하나, 둘 또는 그 이상 구성되는 진동 소자.
- 제 1 항에 있어서, 상기 압전 소자 상부 및 하부에 각각 배치되며, 진동홈을 갖는 제 1 및 제 2 진동 공간층; 및상기 진동 공간층 상부 및 하부에 각각 배치되는 제 1 및 제 2 커버층을 더 포함하는 진동 소자.
- 양면에 분할 전극 및 공통 전극이 각각 형성된 주 압전 기판과 보조 압전 기판이 접합되어 각각 형성된 제 1 및 제 2 압전 소자;상기 제 1 및 제 2 압전 소자 사이 및 그 상부 및 하부에 각각 형성되며, 진동홈을 갖는 제 1, 제 2 및 제 3 진동 공간층; 및상기 제 2 및 제 3 진동 공간층의 상부 및 하부에 각각 형성된 제 1 및 제 2 커버층을 포함하는 진동 소자.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 압전 소자 각각은 상기 진동 소자 내부로부터 상기 압전 소자의 표면 방향으로 상기 보조 압전 기판 및 상기 주 압전 기판이 순차적으로 배치된 진동 소자.
- 제 10 항 및 제 11 항에 있어서, 상기 보조 압전 기판은 일면에만 공통 전극을 포함한 전극이 형성된 진동 소자.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 압전 소자 각각은 상기 진동 소자 내부로부터 상기 압전 소자의 표면 방향으로 상기 주 압전 기판 및 상기 보조 압전 기판이 순차적으로 배치된 진동 소자.
- 제 10 항 및 제 13 항에 있어서, 상기 보조 압전 기판은 일면에만 분할 전극을 포함한 전극이 형성된 진동 소자.
- 제 10 항에 있어서, 상기 보조 압전 기판은 하나, 둘 또는 그 이상 구성되는 진동 소자.
- 제 10 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 압전 소자 각각은 상기 진동 소자 내부로부터 상기 압전 소자의 표면 방향으로 제 2 보조 압전 기판, 제 1 보조 압전 기판 및 상기 주 압전 기판이 순차적으로 배치된 진동 소자.
- 제 16 항에 있어서, 상기 제 2 보조 압전 기판은 전극이 형성되지 않고, 상기 제 1 보조 압전 기판은 일면에만 공통 전극을 포함한 전극이 형성된 진동 소자.
- 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 주 압전 기판은 상기 보조 압전 기판보다 1 내지 2배 두꺼운 진동 소자.
- 복수의 압전 시트를 제공하는 단계;상기 복수의 압전 시트를 이용하여 양면에 각각 내부 전극이 형성된 주 압전 기판, 보조 압전 기판, 진동홈이 형성된 진동 공간층 및 커버층을 각각 제조한 후 적층하는 단계;상기 복수의 층이 적층된 적층물을 소정의 크기로 절단한 후 소결하는 단계;상기 적층물의 측면 소정 영역에 외부 전극을 형성하는 단계를 포함하는 진동 소자의 제조 방법.
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|---|---|---|---|---|
| KR101055796B1 (ko) | 2010-06-01 | 2011-08-09 | 건국대학교 산학협력단 | 압전-복합재료 발전소자 특성 분석시스템 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020023959A (ko) * | 1999-06-19 | 2002-03-29 | 클라우스 포스, 게오르그 뮐러 | 압전식 액추에이터 |
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2006
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