KR101525660B1 - Piezo actuator and vibrator including the same - Google Patents

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KR101525660B1 KR1020130038532A KR20130038532A KR101525660B1 KR 101525660 B1 KR101525660 B1 KR 101525660B1 KR 1020130038532 A KR1020130038532 A KR 1020130038532A KR 20130038532 A KR20130038532 A KR 20130038532A KR 101525660 B1 KR101525660 B1 KR 101525660B1
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안영규
박흥길
한진우
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삼성전기주식회사
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors

Abstract

본 발명은, 복수의 압전체층이 두께 방향으로 적층된 압전체; 상기 각각의 압전체층에 길이 방향으로 서로 이격되며 폭 방향을 따라 길게 형성된 복수의 전극 패턴을 가지며, 서로 오버랩 되지 않게 배치된 복수의 제1 및 제2 내부 전극; 및 상기 압전체의 적어도 일면에 형성되며, 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 전기적으로 접속된 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하는 압전 액추에이터를 제공한다.The present invention provides a piezoelectric element comprising: a piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers are laminated in a thickness direction; A plurality of first and second inner electrodes spaced apart from each other in the longitudinal direction of the piezoelectric layer and having a plurality of electrode patterns elongated in the width direction and disposed so as not to overlap with each other; And first and second external electrodes formed on at least one surface of the piezoelectric body and electrically connected to the first and second internal electrodes, respectively; And a piezoelectric actuator.

Description

압전 액추에이터 및 이를 포함하는 진동발생장치{PIEZO ACTUATOR AND VIBRATOR INCLUDING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a piezoelectric actuator and a vibration generator including the piezoelectric actuator.

본 발명은 압전 액추에이터 및 이를 포함하는 진동발생장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a piezoelectric actuator and a vibration generator including the piezoelectric actuator.

사용자가 컴퓨터나 프로그램과 의사 소통을 보다 쉽고 편리하게 할 수 있도록 여러 가지 방법이 사용되고 있다.Various methods are being used to make it easier for the user to communicate with the computer or program.

최근에는 사용자가 터치하고 입력하는 개념 이외에도 인터페이스에 사용자의 직관적 경험을 반영하고 피드백을 좀 더 다양화하는 개념을 포함하는 햅틱 디바이스(haptic device)가 채용되고 있다.In addition to the concept of touching and inputting by the user, a haptic device including a concept of reflecting the user's intuitive experience on the interface and further diversifying the feedback has been adopted.

상기 햅틱 디바이스는 공간 절약이 가능하고 조작성 향상과 간편성을 이룰 수 있으며, 사양 변경이 간편하며 이용자 인식이 높다는 점 외에도 IT 기기와의 연동성이 용이하다는 많은 장점이 있다.The haptic device has many merits that it is possible to save space, improve operability and simplicity, change specifications easily, high user recognition, and easy interoperability with IT devices.

이와 같은 장점으로 인해, 상기 햅틱 디바이스는 산업, 교통, 서비스, 의료 및 모바일 등 다양한 분야에서 폭 넓게 이용되고 있다.
Because of these advantages, the haptic device is widely used in various fields such as industry, transportation, service, medical care, and mobile.

일반적으로 햅틱 다비이스는 투명성을 갖는 터치 패널이 화상을 표시하는 LCD 등의 화상표시장치에 밀착되게 배치되고, 사용자가 터치 패널을 통하여 화상을 보면서 터치 패널을 압박 조작하는 경우, 진동모터(vibration motor) 또는 압전 엑추에이터(piezoelectric actuator)와 같은 진동발생수단에 의해 터치 패널에 진동감이 인가됨으로써 사용자에게 진동감이 전달되는 구조를 채용하고 있다.In general, a haptic device is disposed in close contact with an image display device such as an LCD for displaying an image, and when a user presses the touch panel while viewing an image through the touch panel, a vibration motor ) Or a vibration actuator such as a piezoelectric actuator is applied to the touch panel to transmit the vibration to the user.

그러나, 진동발생수단으로서의 진동모터는 휴대폰 전체가 떨리는 방식으로 사용자에게 촉각 피드백을 인가하도록 작동하기 때문에 터치 패널을 통해 사용자에게 전달되는 진동감이 감소되는 문제점이 있었다.However, since the vibration motor as the vibration generating means operates to apply the tactile feedback to the user in a manner that the entire mobile phone vibrates, the vibration feeling transmitted to the user through the touch panel is reduced.

또한, 진동모터에 전압 인가시 회전 관성에 의해 목표 진동량에 도달하는데 시간이 걸리므로 터치 스크린 등에서 적합한 진동을 빠르게 구현하는데 한계가 있었다.In addition, since it takes time to reach the target vibration amount by the rotational inertia when voltage is applied to the vibration motor, there is a limit to quickly realize a suitable vibration in a touch screen or the like.

반면에, 진동발생수단으로서의 압전 액추에이터는 소정 부분을 진동시킴으로써 진동감을 향상시킬 수 있으며, 반응 속도가 진동모터에 비해 빨라 터치 스크린 등에서 적합한 진동을 빠르게 구현할 수 있어 그 사용량이 더욱 증가할 것으로 예상된다.
On the other hand, the piezoelectric actuator as the vibration generating means can improve the sense of vibration by vibrating a predetermined portion, and the vibration velocity is faster than that of the vibration motor, so that vibration suitable for a touch screen or the like can be quickly realized.

당 기술 분야에서는, 압전 액추에이터 및 이를 포함하는 진동발생장치의 진동감을 향상시킬 수 있는 새로운 방안이 요구되어 왔다.
There is a need in the art for a new method for improving the sense of vibration of a piezoelectric actuator and a vibration generating device including the piezoelectric actuator.

본 발명의 일 측면은, 복수의 압전체층이 두께 방향으로 적층된 압전체; 상기 각각의 압전체층에 길이 방향으로 서로 이격되며 폭 방향을 따라 길게 형성된 복수의 전극 패턴을 가지며, 서로 오버랩 되지 않게 배치된 복수의 제1 및 제2 내부 전극; 및 상기 압전체의 적어도 일면에 형성되며, 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 전기적으로 접속된 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하는 압전 액추에이터를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric element comprising: a piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers are stacked in a thickness direction; A plurality of first and second inner electrodes spaced apart from each other in the longitudinal direction of the piezoelectric layer and having a plurality of electrode patterns elongated in the width direction and disposed so as not to overlap with each other; And first and second external electrodes formed on at least one surface of the piezoelectric body and electrically connected to the first and second internal electrodes, respectively; And a piezoelectric actuator.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은 길이 방향을 따라 길게 형성되며 서로 이격된 복수의 전극 패턴을 각각 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 패턴을 각각 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 내부 전극의 두께 방향으로 서로 오버랩 되는 복수의 전극 패턴을 연결하며 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면을 통해 각각 인출된 적어도 하나의 제1 및 제2 비아 전극을 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에 상기 제1 및 제2 비아 전극의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, each of the first and second internal electrodes may further include at least one connection pattern that is formed along the longitudinal direction and connects a plurality of electrode patterns spaced apart from each other, And at least one first and second via electrodes connected to a plurality of electrode patterns overlapping each other in the thickness direction of the second internal electrode and drawn out through at least one of upper and lower surfaces of the piezoelectric body, And the second external electrode may be formed so as to be electrically connected to at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body and the drawn-out portion of the first and second via-electrodes.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 내부 전극은, 길이 방향을 따라 길게 형성되며 서로 이격된 복수의 전극 패턴을 각각 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 패턴; 및 상기 연결 패턴에서 상기 압전체의 인접한 단면을 통해 각각 인출되도록 연장 형성된 제1 및 제2 리드부; 를 각각 더 포함하며,상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에서 양 측면에 까지 상기 제1 및 제2 리드부의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the first and second internal electrodes include at least one connection pattern formed to be elongated along the longitudinal direction and connecting a plurality of electrode patterns spaced apart from each other to each other; And first and second lead portions extending from the connection pattern to extend through the adjacent cross-section of the piezoelectric body, respectively; And the first and second external electrodes may be formed to be electrically connected to the extended portions of the first and second lead portions from at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body to both sides.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 내부 전극의 각각의 전극 패턴의 단부에 서로 대향하게 형성되며 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면을 통해 각각 인출된 복수의 제1 및 제2 비아 전극을 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에 상기 제1 및 제2 비아 전극의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a plurality of first and second via holes, which are formed to face each other at the ends of the electrode patterns of the first and second internal electrodes and are drawn out through at least one of upper and lower surfaces of the piezoelectric body, And the first and second external electrodes may be elongated in the longitudinal direction so as to be electrically connected to at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body and the drawn-out portion of the first and second via-electrodes.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 제1 및 제2 내부 전극의 각각의 전극 패턴은 상기 압전체의 양 측면을 통해 각각 인출되도록 형성되며, 상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에서 양 측면에 까지 상기 제1 및 제2 내부 전극의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 길이 방향으로 길게 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the electrode patterns of the first and second internal electrodes are respectively drawn out through both sides of the piezoelectric body, and the first and second external electrodes are formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric body And may be elongated in the longitudinal direction so as to be electrically connected to the drawn-out portions of the first and second internal electrodes from at least one side to both sides.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 압전체는 상기 제1 및 제2 내부 전극이 각각 형성된 복수의 압전체층을 두께 방향으로 교호하도록 반복 적층하여 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the piezoelectric body may be formed by repeatedly stacking a plurality of piezoelectric layers formed with the first and second internal electrodes, respectively, alternately in the thickness direction.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 압전체는 상기 제1 및 제2 내부 전극이 함께 형성된 복수의 압전체층을 두께 방향으로 반복 적층하여 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the piezoelectric body may be formed by repeatedly laminating a plurality of piezoelectric layers formed with the first and second internal electrodes together in the thickness direction.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 압전체의 상하부에는 각각 상부 및 하부 커버층이 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, upper and lower cover layers may be formed on upper and lower portions of the piezoelectric body, respectively.

본 발명의 일 실시 예에서, 내부 전극을 길이 방향으로 길게 형성했을 때 내부 전극 길이 방향의 오버랩 길이를 L0로, 상기 내부 전극 간 압전체 좌우 폭의 전체 합을 NA로, 압전 전하계수를 d31 및 d11로 할 때, NA는 아래 식 1을 만족할 수 있다.
In one embodiment of the present invention, the overlap length of the electrode longitudinal direction when the elongated internal electrodes in the longitudinal direction as L 0, the sum of the inner electrode between the piezoelectric horizontal width as NA, the piezoelectric charge coefficient d 31 And d 11 , NA can satisfy the following equation (1).

[식 1] [Formula 1]

Figure 112013030719446-pat00001

Figure 112013030719446-pat00001

본 발명의 다른 측면은, 상기 압전 액추에이터의 일면에 길이 방향으로 길게 부착되어, 상기 압전 액추에이터의 길이방향의 팽창 및 수축이 두께 방향의 진동으로 나타나도록 하는 진동판; 을 포함하며, 상기 압전 액추에이터는, 복수의 압전체층이 두께 방향으로 적층된 압전체; 상기 각각의 압전체층에 길이 방향으로 서로 이격되며 폭 방향을 따라 길게 형성된 복수의 전극 패턴을 가지며, 서로 오버랩 되지 않게 배치된 복수의 제1 및 제2 내부 전극; 및 상기 압전체의 적어도 일면에 형성되며, 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 전기적으로 접속된 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하는 진동발생장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a piezoelectric actuator comprising: a diaphragm attached to one surface of a piezoelectric actuator so as to be longitudinally elongated, so that expansion and contraction of the piezoelectric actuator in the longitudinal direction are represented by a vibration in a thickness direction; Wherein the piezoelectric actuator comprises: a piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers are stacked in a thickness direction; A plurality of first and second inner electrodes spaced apart from each other in the longitudinal direction of the piezoelectric layer and having a plurality of electrode patterns elongated in the width direction and disposed so as not to overlap with each other; And first and second external electrodes formed on at least one surface of the piezoelectric body and electrically connected to the first and second internal electrodes, respectively; And a vibration generating device.

본 발명의 일 실시 예에서, 상기 압전 액추에이터 및 상기 진동판 결합체의 공진 주파수와 상기 압전액추에이터에 연결되는 전원연결부를 통해 입력되는 입력전압의 주파수가 일치할 때, 상기 압전체의 두께 방향의 진동이 증폭될 수 있다.
In one embodiment of the present invention, when the resonant frequency of the piezoelectric actuator and the diaphragm combined body coincides with the frequency of the input voltage input through the power connection part connected to the piezoelectric actuator, the vibration in the thickness direction of the piezoelectric body is amplified .

본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 복수의 내부 전극이 폭 방향을 따라 길게 형성되어 길이 방향으로 구동이 가능하면서 압전 액추에이터 및 이를 포함하는 진동발생장치의 진동 발생력을 향상시킬 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, a plurality of internal electrodes are formed long along the width direction to be able to be driven in the longitudinal direction, and the vibration generating force of the piezoelectric actuator and the vibration generating apparatus including the piezoelectric actuator can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압전 액추에이터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 제1 및 제2 내부 전극을 나타낸 평면도이다.
도 4a 및 4b는 종래의 압전 액추에이터 및 본 발명의 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 전계를 2D 시뮬레이션으로 각각 나타낸 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 진동발생장치에서 압전 액추에이터의 길이 변화에 따른 진동판의 두께 축 변위를 나타낸 그림이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 압전 액추에이터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 7은 도 6의 B-B'선 단면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 제1 및 제2 내부 전극을 나타낸 평면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 압전 액추에이터를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 제1 및 제2 내부 전극을 나타낸 평면도이다.1 is a perspective view schematically showing a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention.
2 is a sectional view taken along the line A-A 'in Fig.
3 is a plan view showing first and second internal electrodes of a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention.
Figs. 4A and 4B are photographs respectively showing the electric field of the conventional piezoelectric actuator and the piezoelectric actuator according to the embodiment of the present invention by 2D simulation. Fig.
5A and 5B are diagrams showing the thickness axial displacement of the diaphragm according to the length of the piezoelectric actuator in the vibration generator of the present invention.
6 is a perspective view schematically showing a piezoelectric actuator according to another embodiment of the present invention.
7 is a sectional view taken along the line B-B 'in Fig.
8 is a plan view showing first and second internal electrodes of a piezoelectric actuator according to another embodiment of the present invention.
9 is a perspective view schematically showing a piezoelectric actuator according to still another embodiment of the present invention.
10 is a plan view showing first and second internal electrodes of a piezoelectric actuator according to still another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The shape and size of elements in the drawings may be exaggerated for clarity.

또한, 각 실시 형태의 도면에서 나타난 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 사용하여 설명한다.
In the drawings, like reference numerals are used to designate like elements that are functionally equivalent to the same reference numerals in the drawings.

압전 액추에이터Piezoelectric actuator

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압전 액추에이터를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A'선 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 제1 및 제2 내부 전극을 나타낸 평면도이다.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line A-A 'of FIG. 1, And a second internal electrode.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시 형태에 따른 압전 액추에이터(100)는 압전체(110)와, 제1 및 제2 내부 전극(120, 130)과, 제1 및 제2 비아 전극(151, 152)과, 제1 및 제2 외부 전극(141, 142)을 포함한다.
1 to 3, a piezoelectric actuator 100 according to the present embodiment includes a piezoelectric body 110, first and second internal electrodes 120 and 130, first and second via electrodes 151 and 151, 152, and first and second external electrodes 141, 142, respectively.

압전체(110)는 복수의 압전체층(111)이 두께 방향으로 적층된 것이다.The piezoelectric body 110 is formed by stacking a plurality of piezoelectric layers 111 in the thickness direction.

또한, 압전체(110)는 예를 들어 길이 방향으로 길게 바아(bar) 타입으로 이루어진 육면체의 형상을 가질 수 있다.ㄴFurther, the piezoelectric body 110 may have a hexahedral shape, for example, of a bar type in the longitudinal direction.

본 실시 형태에서는 압전체(110)의 압전체층(111)이 적층된 서로 대향하는 두께 방향의 단면을 제1 및 제2 주면으로, 상기 제1 및 제2 주면을 연결하며 서로 대향하는 길이 방향의 단면을 제3 및 제4 단면으로, 서로 대향하는 폭 방향의 단면을 제5 및 제6 측면으로 정의하기로 한다.In the present embodiment, the cross-section of the piezoelectric body 110 in the thickness direction facing the mutually laminated piezoelectric layers 111 is referred to as a first and second major surfaces, and a cross section in the longitudinal direction opposite to the first and second main surfaces, Are defined as third and fourth cross sections, and cross sections in the width direction opposite to each other are defined as fifth and sixth sides.

또한, 압전체(110)의 상부 및 하부에는 필요시 상부 및 하부 커버층(미도시)이 더 형성될 수 있다.Further, upper and lower cover layers (not shown) may be further formed on the upper and lower portions of the piezoelectric body 110, if necessary.

상기 상부 및 하부 커버층은 제1 및 제2 내부 전극(120, 130)이 미형성된 압전체층(111)을 적어도 1층 이상 적층하여 구성될 수 있다. The upper and lower cover layers may be formed by stacking at least one layer of the piezoelectric layer 111 on which the first and second internal electrodes 120 and 130 are not formed.

압전체층(111)은 바람직하게 역압전 특성을 갖는 압전 재료로 구성되며, 예를 들어 티탄산지르콘산연(PZT) 등으로 구성될 수 있으며, 충분한 진동 발생력을 얻을 수 있는 한 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
The piezoelectric layer 111 is preferably composed of a piezoelectric material having an inverse piezoelectric property, and may be composed of, for example, lead zirconate titanate (PZT) or the like, and the present invention is limited thereto as long as sufficient vibration generating force can be obtained no.

도 3을 참조하면, 제1 및 제2 내부 전극(120, 130)은 서로 다른 극성을 갖는 전극으로서, 각각의 압전체층(111)에 두께 방향을 따라 서로 오버랩 되지 않게 배치될 수 있다.Referring to FIG. 3, the first and second internal electrodes 120 and 130 are electrodes having different polarities. The first and second internal electrodes 120 and 130 may be disposed on the respective piezoelectric layers 111 so as not to overlap with each other along the thickness direction.

제1 및 제2 내부 전극(120, 130)은 서로 다른 압전체층(111)에 각각 형성될 수 있으며, 압전체(110)는 이렇게 제1 및 제2 내부 전극(120, 130)이 각각 형성된 복수의 압전체층(111)을 두께 방향으로 교호하도록 반복 적층하여 형성될 수 있다.
The first and second inner electrodes 120 and 130 may be formed on different piezoelectric layers 111. The piezoelectric body 110 may be formed of a plurality of first and second inner electrodes 120 and 130, And the piezoelectric layers 111 may be repeatedly laminated so as to alternate in the thickness direction.

제1 내부 전극(120)은 각각의 압전체층(111)에 폭 방향을 따라 길게 형성된 복수의 전극 패턴(122)이 압전체층(111)의 길이 방향으로 일정 간격을 두고 이격되게 형성될 수 있다.The first internal electrode 120 may be formed such that a plurality of electrode patterns 122 formed along the width direction of the first internal electrode 120 are spaced apart from each other in the longitudinal direction of the piezoelectric layer 111.

각각의 전극 패턴(122)은 압전체층(111)의 길이 방향을 따라 형성된 연결 패턴(121)에 의해 서로 연결될 수 있다.Each of the electrode patterns 122 may be connected to each other by a connection pattern 121 formed along the longitudinal direction of the piezoelectric layer 111.

또한, 하나의 전극 패턴(122)에는 상하로 오버랩되는 복수의 제1 전극(120)이 두께 방향으로 연결되도록 제1 비아 전극(151)이 형성될 수 있다.In addition, the first via-electrode 151 may be formed on the one electrode pattern 122 so that the first electrodes 120 overlapping in the up and down direction are connected in the thickness direction.

제1 비아 전극(151)은 압전체(110)의 제1 또는 제2 주면 중 적어도 일면을 통해 외부로 인출될 수 있다.The first via-electrode 151 may be drawn out to at least one side of the first or second major surface of the piezoelectric body 110.

한편, 도 3에서는 연결 패턴(121)을 1개로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 연결 패턴(121)은 필요시 2개 이상으로 구성될 수 있다.
In FIG. 3, the connection pattern 121 is shown as an example. However, the connection pattern 121 may be formed of two or more as needed.

제2 내부 전극(130)은 각각의 압전체층(111)에 폭 방향을 따라 길게 형성된 복수의 전극 패턴(132)이 압전체층(111)의 길이 방향으로 일정 간격을 두고 이격되게 형성될 수 있다.The second internal electrode 130 may be formed such that a plurality of electrode patterns 132 formed along the width direction of the second internal electrode 130 are spaced apart from each other in the longitudinal direction of the piezoelectric layer 111.

각각의 전극 패턴(132)은 압전체층(111)의 길이 방향을 따라 형성된 연결 패턴(131)에 의해 서로 연결될 수 있다.
Each of the electrode patterns 132 may be connected to each other by a connection pattern 131 formed along the longitudinal direction of the piezoelectric layer 111.

또한, 하나의 전극 패턴(132)에는 상하로 오버랩되는 복수의 제2 전극(130)이 두께 방향으로 연결되도록 제2 비아 전극(152)이 형성될 수 있다.A second via-electrode 152 may be formed on one electrode pattern 132 such that a plurality of second electrodes 130 overlapping in the up and down direction are connected in the thickness direction.

제2 비아 전극(152)은 압전체(110)의 제1 또는 제2 주면 중 적어도 일면을 통해 외부로 인출될 수 있다.The second via-electrode 152 may be drawn out through at least one of the first and second main surfaces of the piezoelectric body 110.

한편, 도 3에서는 연결 패턴(131)을 1개로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 연결 패턴(131)은 필요시 2개 이상으로 구성될 수 있다.
3, the connection pattern 131 is shown as an example. However, the connection pattern 131 may be formed as two or more as necessary.

이때, 제1 및 제2 내부 전극(120, 130)은 하나의 압전체층(111)에 형성되지 않고, 각각의 압전체층(111)에 형성되어 두께 방향으로 번갈아 배치될 수 있다. 이 경우 제1 및 제2 내부 전극(120. 130)이 서로 오버랩 되지 않도록 각각의 전극 패턴(122, 132)의 길이를 줄일 수 있다. 다만, 내부 전극의 층수가 적으면 전계 크기도 작아지므로 일정 수준의 전계를 구현하기 위해서는 내부 전극 층수를 어느 정도 확보해야 하므로, 제1 및 제2 내부 전극(120, 130)은 하나의 압전체(111)에 동시에 형성하는 것이 바람직하다.
At this time, the first and second internal electrodes 120 and 130 are not formed on one piezoelectric layer 111 but may be formed on the respective piezoelectric layers 111 and alternately arranged in the thickness direction. In this case, the length of each of the electrode patterns 122 and 132 can be reduced so that the first and second internal electrodes 120 and 130 do not overlap with each other. In order to realize a certain level of electric field, the number of internal electrode layers must be secured to some extent, so that the first and second internal electrodes 120 and 130 are connected to one piezoelectric element 111 ) At the same time.

제1 및 제2 외부 전극(141, 142)은 압전체(110)의 제1 주면에 제1 및 제2 비아 전극(151, 152)의 노출된 부분과 각각 접속되도록 형성될 수 있다.The first and second external electrodes 141 and 142 may be formed on the first main surface of the piezoelectric body 110 so as to be connected to the exposed portions of the first and second via electrodes 151 and 152, respectively.

압전 액추에이터(100)에 전원이 인가되면, 제1 및 제2 외부 전극(141, 142)은 이를 각각 제1 및 제2 비아 전극(123, 133)을 통해 제1 및 제2 내부 전극(120, 130)에 전달한다.When power is applied to the piezoelectric actuator 100, the first and second external electrodes 141 and 142 are electrically connected to the first and second internal electrodes 120 and 120 through the first and second via electrodes 123 and 133, respectively. 130).

이때, 제1 및 제2 외부 전극(141, 142)을 압전체(110)의 제1 및 제2 주면에 각각 마주보게 형성하는 등 제1 및 제2 외부 전극(141, 142)의 형성 면이 상이한 경우 진동이 억제될 수 있어, 진동력을 극대화할 수 있도록 바람직하게 동일한 면, 본 실시예에서는 제1 주면에 형성한 것이다.
At this time, the first and second external electrodes 141 and 142 are formed to face each other on the first and second major surfaces of the piezoelectric body 110, The vibration can be suppressed, and it is preferably formed on the same surface, in this embodiment, on the first main surface so as to maximize the vibration force.

위와 같이 구성된 압전 액추에이터(100)는 일반적으로 높은 전계를 일정 시간 인가하여 압전 액추에이터(100)의 다이폴(dipole)들을 정렬시키는 폴링이라는 공정을 거치게 된다. 즉, 압전 액추에이터(100)는 제1 및 제2 외부 전극(141, 142)에 전원을 인가할 때, 압전체(110)의 전계 방향이 압전체(110) 내부의 다이폴 방향과 일치하는 경우 압전체(110) 내부의 다이폴이 커지면서 압전체(110)가 두께 방향으로는 팽창하고 길이 방향으로는 수축하게 되며, 전계 방향이 다이폴 방향과 반대인 경우 이와 반대 방향의 변위를 나타내게 된다.
The piezoelectric actuator 100 configured as described above is generally subjected to a process called polling in which dipoles of the piezoelectric actuator 100 are aligned by applying a high electric field for a predetermined period of time. That is, when the electric power is applied to the first and second external electrodes 141 and 142, the piezoelectric actuator 100 is rotated in the same direction as the piezoelectric body 110 when the electric field direction of the piezoelectric body 110 coincides with the dipole direction inside the piezoelectric body 110 The piezoelectric element 110 expands in the thickness direction and contracts in the longitudinal direction, and when the electric field direction is opposite to the dipole direction, the piezoelectric element 110 exhibits displacement in the opposite direction.

도 4a 및 도 4b는 종래의 길이 방향을 따라 길게 형성된 4층의 내부 전극 구조를 갖는 압전 액추에이터 및 본 발명의 실시 형태에 따라 내부 전극을 폭 방향을 따라 길게 형성한 압전 액추에이터의 전계를 2D 시뮬레이션 한 것을 각각 나타낸 사진이다.4A and 4B are diagrams illustrating a piezoelectric actuator having a four-layered internal electrode structure formed along a longitudinal direction of the conventional piezoelectric actuator, and an electric field of a piezoelectric actuator formed with a long internal electrode in the width direction according to an embodiment of the present invention, Respectively.

이때, 종래 구조의 내부 전극 간 압전체 상하 두께와 본 실시 형태에서의 내부 전극 간 압전체 좌우 폭은 동일하게 설정하였으며, 본 실시 형태의 내부 전극 적층 수는 35층으로 하였다.At this time, the upper and lower thicknesses of the internal electrode between the internal electrodes in the conventional structure and the width of the internal electrode between the electrodes in the present embodiment were set to be the same, and the number of internal electrode layers in this embodiment was 35.

도 4a 및 도 4b를 참조하면, 종래 구조에서의 내부 전극 간 압전체 두께의 전계 크기는 1.8 MV/m이고 전계 방향은 두께 방향이며, 본 실시 형태에 따른 구조의 전계 크기는 1.8 MV/m이며 전계 방향은 길이 방향으로 발생함을 알 수 있다.
4A and 4B, in the conventional structure, the thickness of the interelectrode inter-electrode piezoelectric thickness is 1.8 MV / m, the electric field direction is the thickness direction, the electric field size of the structure according to the present embodiment is 1.8 MV / It can be seen that the direction occurs in the longitudinal direction.

즉, 종래의 압전 액추에이터는 전계가 두께 방향으로 인가되지만 변위는 길이 방향의 변위를 이용하므로 압전 전하계수 d31을 이용하는 형태인 반면에, 본 실시 형태의 압전 액추에이터는 전계 방향을 길이 방향으로 인가할 수 있는 구조로서, 전계 방향과 변위 방향이 동일하여 압전 전하계수 d11에 의해서 변위가 발생하게 되며 압전 전하계수 d11은 압전 전하계수 d31에 비해 2배 정도 크므로, 동일한 크기일 경우 본 실시 형태에서 변위를 더 증가시킬 수 있는 것이다.That is, in the conventional piezoelectric actuator, the electric field is applied in the thickness direction, but the displacement utilizes the displacement in the longitudinal direction, so that the piezoelectric actuator uses the piezoelectric charge coefficient d 31 , whereas the piezoelectric actuator of this embodiment applies the electric field direction in the longitudinal direction The displacement is generated by the piezoelectric charge coefficient d 11 because of the same displacement direction as the electric field direction and the piezoelectric charge coefficient d 11 is twice as large as the piezoelectric charge coefficient d 31 . It is possible to further increase the displacement in the shape.

이때, 내부 전극의 폭은 변위 발생 부분이 아니므로, 내부 전극의 폭을 작게 할수록 변위의 크기가 증가하고, 내부 전극의 폭이 증가되면 상기 상대적 변위의 크기가 감소하게 된다.At this time, since the width of the internal electrode is not a portion for generating the displacement, the size of the displacement increases as the width of the internal electrode decreases, and the magnitude of the relative displacement decreases as the width of the internal electrode increases.

아래 식 1 및 식 2를 참조하면, 본 실시 형태의 변위 증가 효과는 압전 전하계수 d31/d11의 비와 종래 구조에서의 길이 방향의 오버랩 길이와 본 실시 형태의 내부 전극 간 압전체 좌우 폭의 전체 합의 비에 따라 결정될 수 있음을 알 수 있다.Referring to Equation 1 and Equation 2 below, the displacement increasing effect of the present embodiment is the ratio of the piezoelectric charge coefficient d 31 / d 11 , the overlap length in the longitudinal direction in the conventional structure, and the width of the inter- Can be determined according to the total sum ratio.

예를 들어, 압전 전하계수 d11이 압전 전하계수 d31의 2배인 경우, 본 실시 형태의 내부 전극 폭이 커져 내부 전극 간 압전체 좌우 폭의 전체 합이 종래 구조의 길이 방향의 오버랩 길이의 1/2 보다 작게 되면 종래 구조 보다 변위가 저하되므로, 따라서 내부 전극 폭을 좁혀서 내부 전극 간 압전체 좌우 폭의 전체 합을 가능한 크게 하는 것이 변위 증가에 유리하다.
For example, when the piezoelectric charge coefficient d 11 is twice the piezoelectric charge coefficient d 31 , the total internal electrode width of the present embodiment is increased so that the total sum of the widths of the inter- 2, the displacement is lower than that of the conventional structure. Therefore, it is advantageous to increase the displacement by narrowing the internal electrode width and increasing the total sum of the width of the piezoelectric element between the internal electrodes as much as possible.

[식 1][Formula 1]

Figure 112013030719446-pat00002
Figure 112013030719446-pat00002

여기서, △X1은 압전체의 길이 방향의 변위이고, L0는 길이 방향으로 길게 형성된 내부 전극 길이 방향의 오버랩 길이이고, S(Strain)는 변형율이고, E(Electric field)는 전기장을 나타낸다.
Here, △ X 1 is displaced in the longitudinal direction of the piezoelectric body, and L 0 is the length direction of the inner electrode is formed long in the length direction of the overlap length, S (Strain) is a strain, E (Electric field) represents the electric field.

[식 2][Formula 2]

Figure 112013030719446-pat00003

Figure 112013030719446-pat00003

여기서, A는 내부 전극간 압전체 좌우 폭이고, NA는 내부 전극간 압전체 좌우 폭의 전체 합을 나타낸다.
Here, A is the width of the inter-electrode-electrode piezoelectric body width, and NA is the total sum of the width of the inter-electrode-electrode piezoelectric body width.

따라서, 본 실시 형태의 바아 타입의 압전체(110)는 폭과 두께에 비해 길이가 긴 형태이므로, 본 실시 형태와 같이 제1 및 제2 내부 전극(120, 130)을 각각의 압전체층(111)에 길이 방향으로 서로 이격되며 폭 방향을 따라 길게 형성하여 압전 전하계수 d11을 이용한 압전체(110)의 변위가 커져 진동력을 향상시킬 수 있으며 제품의 크기 또한 소형화시킬 수 있다.
Therefore, since the bar type piezoelectric body 110 of the present embodiment has a length longer than the width and the thickness, the first and second internal electrodes 120 and 130 can be formed on the piezoelectric layer 111, So that the displacement of the piezoelectric body 110 using the piezoelectric coefficient d 11 is increased and the dynamic power can be improved and the size of the product can be also miniaturized.

진동발생장치Vibration generator

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 진동발생장치에서 압전 액추에이터의 길이 변화에 따른 진동판의 두께 축 변위를 나타낸 그림이다.
5A and 5B are diagrams showing the thickness axial displacement of the diaphragm according to the length of the piezoelectric actuator in the vibration generator of the present invention.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 압전 액추에이터(100)의 길이 방향의 팽창 및 수축에 따라 압전 액추에이터(100) 및 이와 접합된 진동판(4)에 두께 방향으로의 변위가 발생하게 되며, 이때 압전 액추에이터(100)와 진동판(4) 결합체의 공진 주파수와 입력 전압(sine파)의 주파수가 일치할 때 두께 방향의 진동은 증폭하게 된다.
5A and 5B, as the piezoelectric actuator 100 expands and contracts in the longitudinal direction, a displacement in the thickness direction occurs in the piezoelectric actuator 100 and the diaphragm 4 bonded thereto. At this time, The vibration in the thickness direction is amplified when the resonance frequency of the combined body of the vibration plate 100 and the diaphragm 4 coincides with the frequency of the input voltage (sine wave).

변형 예Variation example

도 6은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 압전 액추에이터를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 7은 도 6의 B-B'선 단면도이고, 도 8은 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 제1 및 제2 내부 전극을 나타낸 평면도이다.
FIG. 6 is a perspective view schematically showing a piezoelectric actuator according to another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a sectional view taken along line B-B 'of FIG. 6, And a second internal electrode.

여기서, 압전체(110)의 구조는 앞서 설명한 일 실시 형태와 유사하므로 중복을 피하기 위하여 이에 대한 구체적인 설명을 생략하며, 앞서 설명한 일 실시 형태와 상이한 구조를 갖는 제1 및 제2 내부 전극(120', 130') 및 제1 및 제2 외부 전극(141', 142')을 도시하여 이를 토대로 구체적으로 설명하기로 한다.
Here, since the structure of the piezoelectric body 110 is similar to the previously described embodiment, a detailed description thereof will be omitted in order to avoid redundancy, and the first and second internal electrodes 120 ', 120' having a structure different from that of the above- 130 'and the first and second external electrodes 141' and 142 'will be described in detail.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 제1 내부 전극(120')은 각각의 압전체층(111)에 폭 방향을 따라 길게 형성된 복수의 전극 패턴(122)이 압전체층(111)의 길이 방향으로 일정 간격을 두고 이격되게 형성될 수 있다.6 to 8, a plurality of electrode patterns 122 formed along the width direction of each of the first internal electrodes 120 'are formed in the piezoelectric layer 111 in the longitudinal direction of the piezoelectric layer 111 And spaced apart from each other.

각각의 전극 패턴(122)은 압전체층(111)의 길이 방향을 따라 형성된 연결 패턴(121)에 의해 서로 연결될 수 있다.Each of the electrode patterns 122 may be connected to each other by a connection pattern 121 formed along the longitudinal direction of the piezoelectric layer 111.

이때, 연결 패턴(121)의 일 단부에는 압전체층(111)의 제5 측면을 통해 외부로 노출되는 제1 리드부(123)이 형성될 수 있다. 따라서, 비아 전극의 구조가 필요하지 않다.At this time, the first lead part 123 exposed to the outside through the fifth side surface of the piezoelectric layer 111 may be formed at one end of the connection pattern 121. Therefore, the structure of the via electrode is not required.

또한, 도 8에서는 연결 패턴(121)을 1개로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 연결 패턴(121)은 필요시 2개 이상으로 구성될 수 있다.
Although the connection pattern 121 is illustrated in FIG. 8 as one example, the connection pattern 121 may be formed of two or more as needed.

그리고, 제2 내부 전극(130')은 각각의 압전체층(111)에 폭 방향을 따라 길게 형성된 복수의 전극 패턴(132)이 압전체층(111)의 길이 방향으로 일정 간격을 두고 이격되게 형성될 수 있다.The second internal electrode 130 'is formed such that a plurality of electrode patterns 132 formed along the width direction of the second internal electrode 130 are spaced apart from each other in the longitudinal direction of the piezoelectric layer 111 .

각각의 전극 패턴(132)은 압전체층(111)의 길이 방향을 따라 형성된 연결 패턴(131)에 의해 서로 연결될 수 있다.Each of the electrode patterns 132 may be connected to each other by a connection pattern 131 formed along the longitudinal direction of the piezoelectric layer 111.

이때, 연결 패턴(121)의 일 단부에는 압전체층(111)의 제6 측면을 통해 외부로 노출되는 제2 리드부(133)이 형성될 수 있다. 따라서, 비아 전극의 구조가 필요하지 않다.At this time, the second lead portion 133 exposed to the outside through the sixth side face of the piezoelectric layer 111 may be formed at one end of the connection pattern 121. Therefore, the structure of the via electrode is not required.

또한, 도 8에서는 연결 패턴(131)을 1개로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로서, 연결 패턴(131)은 필요시 2개 이상으로 구성될 수 있다.
Although the connection pattern 131 is illustrated in FIG. 8 as one example, the connection pattern 131 may be formed of two or more as necessary.

한편, 제1 및 제2 외부 전극(141', 142')은 압전체(110)의 제1 주면에서 각각 제5 및 제6 측면에 까지 연장 형성되어 제1 및 제2 리드부(123, 133)의 인출된 부분과 각각 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다.
The first and second external electrodes 141 'and 142' extend from the first main surface of the piezoelectric body 110 to the fifth and sixth sides, respectively. The first and second external electrodes 141 'and 142' And can be electrically connected to each other.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 압전 액추에이터를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 10은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 압전 액추에이터의 제1 및 제2 내부 전극을 나타낸 평면도이다.
FIG. 9 is a perspective view schematically showing a piezoelectric actuator according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a plan view showing first and second internal electrodes of a piezoelectric actuator according to still another embodiment of the present invention.

여기서, 압전체(110)가 형성된 구조는 앞서 설명한 일 실시 형태와 유사하므로 중복을 피하기 위하여 이에 대한 구체적인 설명을 생략하며, 앞서 설명한 일 실시 형태와 상이한 구조를 갖는 제1 및 제2 내부 전극(120", 130"), 제1 및 제2 비아 전극(151, 151) 및 제1 및 제2 외부 전극(141", 142")을 도시하여 이를 토대로 구체적으로 설명하기로 한다.
Here, since the structure in which the piezoelectric body 110 is formed is similar to the previously described embodiment, a detailed description thereof will be omitted in order to avoid duplication, and the first and second internal electrodes 120 '' having a structure different from that of the above- First and second via electrodes 151 and 151, and first and second external electrodes 141 "and 142 ", respectively.

도 9 및 도 10을 참조하면, 제1 내부 전극(120")은 각각의 압전체층(111)에 폭 방향을 따라 길게 형성되되, 압전체층(111)의 길이 방향으로 일정 간격을 두고 이격되게 형성된 복수의 전극 패턴(122)으로 구성될 수 있으며, 앞서 설명한 실시 형태들과 달리 연결 패턴은 갖지 않는다.9 and 10, the first internal electrode 120 "is formed along the width direction in each of the piezoelectric layers 111, and is formed to be spaced apart from the piezoelectric layer 111 in the longitudinal direction at regular intervals And may have a plurality of electrode patterns 122, which do not have a connection pattern unlike the embodiments described above.

이에, 각각의 전극 패턴(122)에는 길이 방향으로 서로 대응되는 위치에 복수의 제1 비아 전극(151)이 형성될 수 있으며, 각각의 제1 비아 전극(151)은 압전체(110)의 제1 주면으로 노출되어 제1 외부 전극(141")에 접속되어 각각의 제1 내부 전극(120")을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.
A plurality of first via-electrodes 151 may be formed on the respective electrode patterns 122 at positions corresponding to each other in the longitudinal direction. Each of the first via-electrodes 151 may have a first via- And is exposed to the main surface to be connected to the first outer electrode 141 "to electrically connect the first inner electrodes 120" to each other.

그리고, 제2 내부 전극(130")은 각각의 압전체층(111)에 폭 방향을 따라 길게 형성되되, 압전체층(111)의 길이 방향으로 제1 내부 전극(120")의 전극 패턴(122)들과 서로 오버랩 되지 않는 위치에 일정 간격을 두고 이격되게 형성된 복수의 전극 패턴(133)으로 구성될 수 있으며, 앞서 설명한 실시 형태들과 달리 연결 패턴은 갖지 않는다.The second internal electrode 130 "is formed to extend along the width direction of each piezoelectric layer 111 and extends in the longitudinal direction of the piezoelectric layer 111 so that the electrode pattern 122 of the first internal electrode 120" And a plurality of electrode patterns 133 spaced apart from each other by a predetermined distance in a position where they do not overlap with each other, and have no connection pattern unlike the above-described embodiments.

이에, 각각의 제2 내부 전극(130")에는 길이 방향으로 서로 대응되는 위치에 복수의 제2 비아 전극(152)이 형성될 수 있으며, 각각의 제2 비아 전극(152)은 압전체(110)의 제1 주면으로 노출되어 제2 외부 전극(142")에 접속되어 각각의 제2 내부 전극(130")을 서로 전기적으로 연결할 수 있다.A plurality of second via-electrodes 152 may be formed at positions corresponding to each other in the longitudinal direction of each of the second internal electrodes 130 ", and each second via-electrode 152 may include a plurality of second via- To be connected to the second outer electrode 142 "to electrically connect the second inner electrodes 130" to each other.

한편, 제1 및 제2 외부 전극(141", 142")은 압전체(110)의 제1 주면에서 각각 제5 및 제6 측면에 까지 각각 연장 형성되어 길이 방향으로 인출된 복수의 제1 및 제2 비아 전극(151, 152)을 각각 전기적으로 연결할 수 있다.
On the other hand, the first and second external electrodes 141 "and 142" extend from the first main surface of the piezoelectric body 110 to the fifth and sixth sides, respectively, 2 via electrodes 151 and 152, respectively.

이상에서 본 발명의 실시 형태들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사항을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. And will be apparent to those skilled in the art.

1 ; 진동판 100, 100', 100"; 압전 액추에이터
110 ; 압전체 111 ; 압전체층
120, 120', 120", 130, 130', 130" ; 제1 및 제2 내부 전극
121, 131 ; 연결 패턴 122, 132 ; 전극 패턴
123, 133 ; 제1 및 제2 리드부 141, 142 ; 제1 및 제2 외부 전극
151, 152 ; 제1 및 제2 비아 전극One ; Diaphragms 100, 100 ', 100 ", piezoelectric actuators
110; A piezoelectric body 111; The piezoelectric layer
120, 120 ', 120 ", 130, 130', 130"; The first and second internal electrodes
121, 131; Connection patterns 122, 132; Electrode pattern
123, 133; First and second lead portions 141 and 142; The first and second outer electrodes
151, 152; The first and second via electrodes

Claims (17)

복수의 압전체층이 두께 방향으로 적층된 압전체;
상기 각각의 압전체층에 길이 방향으로 서로 이격되며 폭 방향을 따라 길게 형성된 복수의 전극 패턴을 가지며, 서로 오버랩 되지 않게 배치된 복수의 제1 및 제2 내부 전극; 및
상기 압전체의 적어도 일면에 형성되며, 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 전기적으로 접속된 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하는 압전 액추에이터.
A piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers are laminated in a thickness direction;
A plurality of first and second inner electrodes spaced apart from each other in the longitudinal direction of the piezoelectric layer and having a plurality of electrode patterns elongated in the width direction and disposed so as not to overlap with each other; And
First and second external electrodes formed on at least one surface of the piezoelectric body and electrically connected to the first and second internal electrodes, respectively; And a piezoelectric actuator.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 내부 전극은 길이 방향을 따라 길게 형성되며 서로 이격된 복수의 전극 패턴을 각각 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 패턴을 각각 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 내부 전극의 두께 방향으로 서로 오버랩 되는 복수의 전극 패턴을 연결하며 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면을 통해 각각 인출된 적어도 하나의 제1 및 제2 비아 전극을 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에 상기 제1 및 제2 비아 전극의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 형성된 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
The method according to claim 1,
The first and second internal electrodes may further include at least one connection pattern that is formed along the longitudinal direction and connects the plurality of electrode patterns spaced apart from each other,
Further comprising at least one first and second via electrodes connected to a plurality of electrode patterns overlapping each other in the thickness direction of the first and second internal electrodes and respectively drawn through at least one of upper and lower surfaces of the piezoelectric body,
Wherein the first and second external electrodes are formed to be electrically connected to at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body and the drawn-out portion of the first and second via-electrodes.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 내부 전극은,
길이 방향을 따라 길게 형성되며 서로 이격된 복수의 전극 패턴을 각각 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 패턴; 및
상기 연결 패턴에서 상기 압전체의 인접한 단면을 통해 각각 인출되도록 연장 형성된 제1 및 제2 리드부; 를 각각 더 포함하며,상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에서 양 측면에 까지 상기 제1 및 제2 리드부의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 형성된 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second internal electrodes
At least one connection pattern formed along the longitudinal direction and connecting the plurality of electrode patterns spaced apart from each other to each other; And
First and second lead portions extending from the connection pattern to extend through the adjacent cross-section of the piezoelectric body, respectively; Wherein the first and second external electrodes are formed to be electrically connected to the drawn-out portions of the first and second lead portions from at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body to both side surfaces thereof, Actuator.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 내부 전극의 각각의 전극 패턴의 단부에 서로 대향하게 형성되며 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면을 통해 각각 인출된 복수의 제1 및 제2 비아 전극을 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에 상기 제1 및 제2 비아 전극의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 길이 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
The method according to claim 1,
Further comprising a plurality of first and second via-electrodes formed opposite to the end portions of the electrode patterns of the first and second internal electrodes respectively and drawn out through at least one of upper and lower surfaces of the piezoelectric body,
And the first and second external electrodes are elongated in the longitudinal direction so as to be electrically connected to at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body and the drawn-out portion of the first and second via-electrodes.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 내부 전극의 각각의 전극 패턴은 상기 압전체의 양 측면을 통해 각각 인출되도록 형성되며,
상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에서 양 측면에 까지 상기 제1 및 제2 내부 전극의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 길이 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
The method according to claim 1,
The electrode patterns of the first and second internal electrodes are formed to be respectively drawn out through both sides of the piezoelectric body,
Wherein the first and second external electrodes are elongated in the longitudinal direction so as to be electrically connected to the drawn-out portions of the first and second internal electrodes from at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body to both side surfaces thereof. .
제1항에 있어서,
상기 압전체는 상기 제1 및 제2 내부 전극이 각각 형성된 복수의 압전체층을 두께 방향으로 교호하도록 반복 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric body is formed by repeatedly stacking a plurality of piezoelectric substance layers formed with the first and second internal electrodes, respectively, alternately in the thickness direction.
제1항에 있어서,
상기 압전체는 상기 제1 및 제2 내부 전극이 함께 형성된 복수의 압전체층을 두께 방향으로 반복 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
The method according to claim 1,
Wherein the piezoelectric body is formed by repeatedly laminating a plurality of piezoelectric layers formed with the first and second internal electrodes together in the thickness direction.
제1항에 있어서,
상기 압전체의 상하부에는 각각 상부 및 하부 커버층이 형성된 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
The method according to claim 1,
And upper and lower cover layers are formed on upper and lower portions of the piezoelectric body, respectively.
제1항에 있어서,
길이 방향으로 길게 형성된 내부 전극 길이 방향의 오버랩 길이를 L0로, 상기 내부 전극 간 압전체 좌우 폭의 전체 합을 NA로, 압전 전하계수를 d31 및 d11 로 할 때, NA는 아래 식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 압전 액추에이터.
[식 1]
Figure 112014111519029-pat00004

The method according to claim 1,
Assuming that the overlap length in the longitudinal direction of the internal electrode formed in the longitudinal direction is L 0 , the total sum of the widths of the interelectrode inter-electrode piezoelectric bodies is NA, and the piezoelectric charge coefficients are d 31 and d 11 , Wherein the piezoelectric actuator is a piezoelectric actuator.
[Formula 1]
Figure 112014111519029-pat00004

 압전 액추에이터의 일면에 길이 방향으로 길게 부착되어, 상기 압전 액추에이터의 길이방향의 팽창 및 수축이 두께 방향의 진동으로 나타나도록 하는 진동판; 을 포함하며,
상기 압전 액추에이터는,
복수의 압전체층이 두께 방향으로 적층된 압전체; 상기 각각의 압전체층에 길이 방향으로 서로 이격되며 폭 방향을 따라 길게 형성된 복수의 전극 패턴을 가지며, 서로 오버랩 되지 않게 배치된 복수의 제1 및 제2 내부 전극; 및 상기 압전체의 적어도 일면에 형성되며, 상기 제1 및 제2 내부 전극과 각각 전기적으로 접속된 제1 및 제2 외부 전극; 을 포함하는 진동발생장치.
A diaphragm attached to one surface of the piezoelectric actuator so as to be longitudinally elongated so that expansion and contraction in the longitudinal direction of the piezoelectric actuator are represented by vibrations in a thickness direction; / RTI >
The piezoelectric actuator includes:
A piezoelectric body in which a plurality of piezoelectric layers are laminated in a thickness direction; A plurality of first and second inner electrodes spaced apart from each other in the longitudinal direction of the piezoelectric layer and having a plurality of electrode patterns elongated in the width direction and disposed so as not to overlap with each other; And first and second external electrodes formed on at least one surface of the piezoelectric body and electrically connected to the first and second internal electrodes, respectively; .
제10항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는,
상기 제1 및 제2 내부 전극은 길이 방향을 따라 길게 형성되며 서로 이격된 복수의 전극 패턴을 각각 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 패턴을 각각 더 포함하며, 상기 제1 및 제2 내부 전극의 두께 방향으로 서로 오버랩 되는 복수의 전극 패턴을 연결하며 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면을 통해 각각 인출된 적어도 하나의 제1 및 제2 비아 전극을 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에 상기 제1 및 제2 비아 전극의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 형성된 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
11. The method of claim 10,
The piezoelectric actuator includes:
The first and second internal electrodes may further include at least one connection pattern that is formed along the longitudinal direction and connects the plurality of electrode patterns spaced apart from each other, At least one first and second via electrodes connected to a plurality of electrode patterns overlapping each other via at least one of upper and lower surfaces of the piezoelectric body,
Wherein the first and second external electrodes are formed so as to be electrically connected to at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body and the drawn-out portion of the first and second via-electrodes.
제10항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는,
상기 제1 및 제2 내부 전극이, 길이 방향을 따라 길게 형성되며 서로 이격된 복수의 전극 패턴을 각각 서로 연결하는 적어도 하나의 연결 패턴; 및 상기 연결 패턴에서 상기 압전체의 인접한 단면을 통해 각각 인출되도록 연장 형성된 제1 및 제2 리드부; 를 각각 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에서 양 측면에 까지 상기 제1 및 제2 리드부의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 형성된 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
11. The method of claim 10,
The piezoelectric actuator includes:
The first and second internal electrodes may include at least one connection pattern formed to be elongated along the longitudinal direction and connecting a plurality of electrode patterns spaced apart from each other to each other; And first and second lead portions extending from the connection pattern to extend through the adjacent cross-section of the piezoelectric body, respectively; Respectively,
Wherein the first and second external electrodes are formed so as to be electrically connected to the drawn-out portions of the first and second lead portions from at least one of upper and lower surfaces of the piezoelectric body to both side surfaces thereof.
제10항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는,
상기 제1 및 제2 내부 전극의 각각의 전극 패턴의 단부에 서로 대향하게 형성되며 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면을 통해 각각 인출된 복수의 제1 및 제2 비아 전극을 더 포함하며,
상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에 상기 제1 및 제2 비아 전극의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 길이 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
11. The method of claim 10,
The piezoelectric actuator includes:
Further comprising a plurality of first and second via-electrodes formed opposite to the end portions of the electrode patterns of the first and second internal electrodes respectively and drawn out through at least one of upper and lower surfaces of the piezoelectric body,
Wherein the first and second external electrodes are elongated in the longitudinal direction so as to be electrically connected to at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body and the drawn-out portion of the first and second via-electrodes.
제10항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는,
상기 제1 및 제2 내부 전극의 각각의 전극 패턴은 상기 압전체의 양 측면을 통해 각각 인출되도록 형성되며,
상기 제1 및 제2 외부 전극은 상기 압전체의 상하 면 중 적어도 일면에서 양 측면에 까지 상기 제1 및 제2 내부 전극의 인출된 부분과 전기적으로 접속되도록 길이 방향으로 길게 형성된 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
11. The method of claim 10,
The piezoelectric actuator includes:
The electrode patterns of the first and second internal electrodes are formed to be respectively drawn out through both sides of the piezoelectric body,
Wherein the first and second external electrodes are elongated in the longitudinal direction so as to be electrically connected to the drawn-out portions of the first and second internal electrodes from at least one of the upper and lower surfaces of the piezoelectric body to both side surfaces thereof. Device.
제10항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는,
상기 압전체가 상기 제1 및 제2 내부 전극이 각각 형성된 복수의 압전체층을 두께 방향으로 교호하도록 반복 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
11. The method of claim 10,
The piezoelectric actuator includes:
Wherein the piezoelectric body is formed by repeatedly stacking a plurality of piezoelectric substance layers formed with the first and second internal electrodes, respectively, alternately in the thickness direction.
제10항에 있어서,
상기 압전 액추에이터는,
상기 압전체가 상기 제1 및 제2 내부 전극이 함께 형성된 복수의 압전체층을 두께 방향으로 반복 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 진동발생장치.
11. The method of claim 10,
The piezoelectric actuator includes:
Wherein the piezoelectric body is formed by repeatedly laminating a plurality of piezoelectric layers formed with the first and second internal electrodes together in the thickness direction.
제10항에 있어서,
상기 압전 액추에이터 및 상기 진동판 결합체의 공진 주파수와 상기 압전액추에이터에 연결되는 전원연결부를 통해 입력되는 입력전압의 주파수가 일치할 때, 상기 압전체의 두께 방향의 진동이 증폭되는 것을 특징으로 하는 진동발생장치.11. The method of claim 10,
Wherein the vibration in the thickness direction of the piezoelectric body is amplified when the resonant frequency of the piezoelectric actuator and the diaphragm combined body coincide with the frequency of the input voltage inputted through the power connection part connected to the piezoelectric actuator.
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