KR101632052B1 - Method for manufacturing piezoelectric element - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압전소자를 구성하는 각 적층소자의 정전용량이 증가시켜 전체 압전소자로부터 발생되는 전력이 향상되도록 하는 압전소자의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 압전소자의 제조방법은, 세라믹을 후막공정으로 세라믹 후막을 제작하는 세라믹 후막 제작단계(S110)와, 상기 세라믹 후막에 전극을 입체로 패터닝하여 상기 세라믹 후막에 전극을 형성하는 전극인쇄단계(S120)와, 전극이 패터닝된 상기 세라믹 후막을 적층하는 세라믹 후막 적층단계(S140)와, 적층된 상기 세라믹 후막을 수직으로 절단하는 절단단계(S150)와, 절단된 단위 후막 소자를 정해진 온도에서 탈지 및 소결시키는 탈지 및 소결단계(S160)와, 소결된 단위 후막 소자의 표면에 외부전극을 만들고 분극하는 외부전극소분단계(S170)와, 외부전극이 형성된 단위 후막 소자를 적층하여 압전소자가 되게 하는 소자 스태킹단계(S180)를 포함한다.The present invention relates to a method of manufacturing a piezoelectric element in which the electrostatic capacity of each laminated element constituting a piezoelectric element is increased so that power generated from the entire piezoelectric element is improved.
A method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention includes a ceramic thick film production step (S110) of fabricating a ceramic thick film by a ceramic thick film process, an electrode printing process (S100) of forming electrodes on the ceramic thick film by patterning electrodes on the ceramic thick film (S140) for laminating the ceramic thick film having electrodes patterned thereon, a cutting step (S150) for vertically cutting the laminated ceramic thick film, and a step for cutting the unit thick film element A step S160 of degreasing and sintering in which the outer electrode is divided and sintered, a step S160 of forming an outer electrode on the surface of the sintered unit thick film element and polarizing the outer electrode, (Step S180).
Description
본 발명은 압전소자를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 압전소자를 구성하는 각 적층소자의 정전용량이 증가시켜 전체 압전소자로부터 발생되는 전력이 향상되도록 하는 압전소자의 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a piezoelectric element, and more particularly, to a method of manufacturing a piezoelectric element in which the electrostatic capacity of each laminated element constituting the piezoelectric element is increased, .
압전소자(Piezoelectric element)는 외부로부터 인가되는 기계적 압력에 의해 전압이 출력되도록 하고, 반대로 전압을 가하면 기계적 변형을 일으키는 압전효과를 갖는 소자이다.A piezoelectric element is a device having a piezoelectric effect that causes a voltage to be outputted by a mechanical pressure applied from the outside and a mechanical deformation when a voltage is applied.
상기 압전소자는 외력을 가하면 전기 분극이 발생하여 전위차가 생기고, 반대로 전압을 가하면 변형이 생기는 성질을 가지기 때문에 스피커, 방송기기, 초음파 탐지기, 원거리 통신회로 등의 다양한 분야에 사용되고 있다.The piezoelectric element is used in various fields such as a speaker, a broadcasting device, an ultrasonic detector, a telecommunication circuit, etc., because electric polarization occurs when an external force is applied and a potential difference is generated.
최근 정보통신산업이 발달함에 따라 무선휴대장치의 사용이 급증하고 관련부품은 점차 소형화 되고 있다. 이와 더불어, 배터리 소모량을 줄이거나, 배터리없이 주위 외부 환경으로부터 얻을 수 있는 열, 진동, 태양광으로부터 전기에너지를 얻을 수 있는 자가발전소자에 대한 연구가 진행되고 있다. 특히, 진동 및 소음으로부터 전기에너지를 획득하는 진동형 자가 발전 소자에 대해서 많은 연구가 진행중이다.Recently, as the information and communication industry has developed, the use of wireless portable devices has been rapidly increasing, and the related parts have become smaller and smaller. In addition, research is underway on self-generating devices that can reduce battery consumption or obtain electrical energy from heat, vibration, and sunlight that can be obtained from the surrounding environment without a battery. Particularly, a lot of research is being conducted on a vibrating self-generating device that obtains electric energy from vibration and noise.
상기 압전소자는 스스로 외부진동의 기계적 에너지에 대하여 적응하는 전기에너지를 발생하는 커패시터 소자의 한 종류로 나타낼 수 있다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 질량체(20)의 운동으로 발생하는 진동에 의해 상기 압전소자(10)에서 전력을 발생시키면, 이를 전극(12)(13)에서 출력하여, 휘트스톤 브릿지(31)에서 정류한 후, 콘덴서(32)를 거쳐 전력이 부하로 공급된다. The piezoelectric element can be represented as a kind of a capacitor element that generates electric energy that adapts itself to the mechanical energy of external vibration. For example, as shown in FIG. 1, when power is generated in the
상기 압전소자의 상기와 같이 외부의 진동이나 압력에 대하여 스스로 자가 발전할 수 있는 콘덴서로서, 발생가능한 에너지 전력은 하기의 식으로 나타낼 수 있다.As a capacitor capable of self-self-generation against external vibrations and pressures of the piezoelectric element as described above, the energy power that can be generated can be expressed by the following equation.
Power(P)~CV2fPower (P) to CV 2 f
(P : 발생 가능한 에너지 용량, C : 콘덴서의 정전용량, V: 발생되는 전압, f: 진동 주파수)(P: possible energy capacity, C: capacitance of capacitor, V: generated voltage, f: vibration frequency)
따라서, 발생전력을 높일 수 있는 방법은 소재의 정전용량과 발생전력을 향상시키거나, 외부에서 인가되는 기계적 에너지의 주파수를 높여야 한다.Therefore, the method of increasing the generated power must improve the capacitance and generated power of the material, or increase the frequency of the mechanical energy applied from the outside.
여기서, 소재의 특성을 이용하는 방법은 압전특성을 향상시켜서 발생전압을 높이는 방법이나, 이러한 방법은 소재의 특성에 기인하므로 어느 정도 이상으로는 쉽게 성능을 높이기는 어렵다. 그러나 정전용량은 소재의 유전율, 소재의 면적 및 두께, 소자의 형상을 변화하면서 증가시킬 수 있다.Here, the method using the characteristics of the material is a method of raising the generated voltage by improving the piezoelectric characteristics. However, since this method is attributed to the characteristics of the material, it is difficult to easily increase the performance beyond a certain level. However, the capacitance can be increased by changing the dielectric constant of the material, the area and thickness of the material, and the shape of the device.
상기와 같이, 주변의 미소 에너지를 수집하는 기술인 에너지 하베스팅에 적용되는 압전소자는 소형경량화가 가능하여 큰 에너지를 얻는 구조 개발이 되고 있는 추세이지만, 정전용량이 압력 에너지 발생용량이 커질 수 없는 한계성을 보인다.As described above, the piezoelectric element applied to energy harvesting, which is a technique for collecting the minute energy around the periphery, can be reduced in size and weight, and a structure for obtaining a large energy has been developed. However, the electrostatic capacity is limited by the limitation .
예컨대, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내부에 전극(12)(13)이 형성된 세라믹 소자(11)를 적층하여 사용하고 있지만, 단위 세라믹 소자(11)의 두께가 수 십 μm로 작아지면, 단순히 적층하는 것만으로는 정전용량을 향상시키는데 한계가 있다. 또한, 상기 세라믹 소자(11)의 상층부(11a)와 하층부(11b)는 잦은 외력의 작용에 의해 쉽게 변형되는 문제점도 있다.
For example, as shown in Figs. 2 and 3, the
한편, 하기의 선행기술문헌은 '압전소자를 이용한 자가발전 장치'에 관한 것으로서, 외력에 의해 자연스럽게 발생하는 물리적인 진동을 압전기 현상을 이용하여 전기에너지로 변환시키는 압전소자를 이용한 자가발전 장치에 관한 기술이 개시되어 있다.
On the other hand, the following prior art document relates to a self-generating device using a piezoelectric element, and relates to a self-generating device using a piezoelectric element that converts physical vibration, which occurs naturally by an external force, into electric energy using a piezoelectric phenomenon Technology is disclosed.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 압전소자를 구성하는 각 적층소자의 정전용량이 증가되도록 전극의 표면적이 증가시키고, 이에 의해 상기 압전소자로부터 발생되는 전력이 증가되도록 하는 압전소자의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a piezoelectric device capable of increasing the surface area of an electrode so that the capacitance of each of the multilayered elements constituting the piezoelectric element is increased, And a method of manufacturing the device.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 본 발명에 따른 압전소자 제조방법은, 세라믹을 후막공정으로 세라믹 후막을 제작하는 세라믹 후막 제작단계와, 상기 세라믹 후막에 전극을 입체로 패터닝하여 상기 세라믹 후막에 전극을 형성하는 전극인쇄단계와, 전극이 패터닝된 상기 세라믹 후막을 적층하는 세라믹 후막 적층단계와, 적층된 상기 세라믹 후막을 수직으로 절단하는 절단단계와, 절단된 단위 후막 소자를 정해진 온도에서 탈지 및 소결시키는 탈지 및 소결단계와, 소결된 단위 후막 소자의 표면에 외부전극을 만들고 분극하는 외부전극소분단계와, 외부전극이 형성된 단위 후막 소자를 적층하여 압전소자가 되게 하는 소자 스태킹단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a piezoelectric device, including the steps of fabricating a ceramic thick film using a ceramic thick film process, patterning the ceramic thick film in a three- An electrode printing step of forming an electrode on a thick film, a ceramic thick film laminating step of laminating the ceramic thick film on which the electrode is patterned, a cutting step of vertically cutting the laminated ceramic thick film, a step of cutting the unit thick film element at a predetermined temperature A degassing and sintering step of degreasing and sintering, an outer electrode subdividing step of forming and polarizing an outer electrode on the surface of the sintered unit thick film element, and an element stacking step of laminating the unit thick film element having outer electrodes to form a piezoelectric element do.
상기 전극인쇄단계에서, 상기 전극은 3차원으로 패터닝되는 것을 특징으로 한다.In the electrode printing step, the electrode is patterned in three dimensions.
상기 전극은, 상기 세라믹 후막의 표면을 따라 형성된 전극과, 상기 전극으로부터 상기 세라믹 후막의 표면과 수직한 방향으로 돌출된 수직전극으로 패터닝되는 것을 특징으로 한다.The electrode is patterned by an electrode formed along the surface of the ceramic thick film and a vertical electrode protruding from the electrode in a direction perpendicular to the surface of the ceramic thick film.
상기 전극은, 상기 세라믹 후막의 표면을 따라 형성된 전극과, 상기 전극으로부터 상기 세라믹 후막의 표면과 수직한 방향으로 돌출되고 단면이 삼각형인 보조전극으로 패터닝되는 것을 특징으로 한다.The electrode is patterned with an electrode formed along the surface of the ceramic thick film and an auxiliary electrode protruding from the electrode in a direction perpendicular to the surface of the ceramic thick film and having a triangular cross section.
상기 전극은, 상기 세라믹 후막의 표면을 따라 형성된 전극과, 일정한 간격으로 상기 전극으로부터 돌출되는 돌출전극으로 패터닝되는 것을 특징으로 한다.The electrode is patterned into an electrode formed along the surface of the ceramic thick film and a protruding electrode protruding from the electrode at a predetermined interval.
상기 전극인쇄단계 이후에는, 상기 세라믹 후막의 표면에서 상기 전극이 패터닝되지 않은 부분에는 패터닝된 전극과 같은 높이로 세라믹 페이스트가 도포되는 평탄화단계가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.After the electrode printing step, a flattening step is performed in which a ceramic paste is applied to a portion of the surface of the ceramic thick film on which the electrode is not patterned, at the same height as the patterned electrode.
상기 전극인쇄단계 이후에는, 상기 전극이 패터닝된 상기 세라믹 후막을 압전롤러를 통과시켜, 상기 전극이 패터닝된 세라믹 후막의 상부면이 평탄해지도록 하는 평탄화단계가 더 수행되는 것을 특징으로 한다.
The planarizing step may be performed after the electrode printing step so that the ceramic thick film on which the electrode is patterned passes through the piezoelectric roller so that the upper surface of the ceramic thick film on which the electrode is patterned is flattened.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 압전소자 제조방법은, 압전소자 내에 전극패턴을 3차원으로 구성하여 유효 전극 면적을 크게 함으로써, 압전소자의 정전용량을 증가시킬 수 있게 된다.According to the method for manufacturing a piezoelectric element of the present invention having the above-described structure, the electrostatic capacity of the piezoelectric element can be increased by constructing the electrode pattern three-dimensionally in the piezoelectric element to increase the effective electrode area.
상기와 같이, 압전소자의 정전용량이 증가됨으로써, 외부로부터 동일한 에너지가 상기 압전소자로 가해졌을 때, 출력되는 발전용량이 증가한다.
As described above, since the electrostatic capacity of the piezoelectric element is increased, when the same energy is externally applied to the piezoelectric element, the output power generation capacity increases.
도 1은 통상적인 압전소자를 이용하여 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 장치를 도시한 개략도.
도 2는 상기 압전소자를 단위 세라믹 소자를 적층하여 제조한 상태를 도시한 모식도.
도 3은 도 2의 부분확대 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 압전소자 제조방법을 도시한 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 압전소자 제조방법에 따라 압전소자가 제조되는 과정을 도시한 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 압전소자 제조방법에 따라 전극에 수직전극을 형성한 상태를 도시한 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 압전소자 제조방법에 따라 전극에 단면이 삼각형인 보조전극을 형성한 상태를 도시한 개략도.
도 8은 본 발명에 따른 압전소자 제조방법에 따라 전극에 돌출전극을 형성한 상태를 도시한 개략도.
도 9는 본 발명에 따른 압전소자 제조방법에서 프린팅을 통하여 후막 소자를 평탄화 하는 과정을 도시한 개략도.
도 10은 본 발명에 따른 압전소자 제조방법에서 롤러를 이용하여 후막 소자를 평탄화 하는 과정을 도시한 개략도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing an apparatus for converting mechanical energy into electrical energy using a conventional piezoelectric element; FIG.
2 is a schematic diagram showing a state in which the piezoelectric element is manufactured by stacking unit ceramic elements.
3 is a partially enlarged cross-sectional view of Fig.
4 is a flowchart showing a method of manufacturing a piezoelectric element according to the present invention.
5 is a schematic view showing a process of manufacturing a piezoelectric device according to a method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention.
6 is a schematic view showing a state in which a vertical electrode is formed on an electrode according to a method of manufacturing a piezoelectric element according to the present invention.
7 is a schematic view showing a state in which an auxiliary electrode having a triangular cross section is formed on an electrode according to a method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention.
8 is a schematic view showing a state in which protruded electrodes are formed on electrodes according to a method of manufacturing a piezoelectric element according to the present invention.
9 is a schematic view illustrating a process of flattening a thick film element through printing in a method of manufacturing a piezoelectric element according to the present invention.
10 is a schematic view showing a process of flattening a thick film element using a roller in a method of manufacturing a piezoelectric element according to the present invention.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 압전소자 제조방법에 대하여 자세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a piezoelectric device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 압전소자 제조방법은, 세라믹을 후막공정으로 세라믹 후막을 제작하는 세라믹 후막 제작단계(S110)와, 상기 세라믹 후막에 전극을 입체로 패터닝하여 상기 세라믹 후막에 전극을 형성하는 전극인쇄단계(S120)와, 전극이 패터닝된 상기 세라믹 후막을 적층하는 세라믹 후막 적층단계(S140)와, 적층된 상기 세라믹 후막을 수직으로 절단하는 절단단계(S150)와, 상기 세라믹 후막의 적층체가 절단된 단위 후막 소자를 정해진 온도에서 탈지 및 소결시키는 탈지 및 소결단계(S160)와, 소결된 상기 단위 후막 소자의 표면에 외부전극을 만들고 분극하는 외부전극소분단계(S170)와, 외부전극이 형성된 상기 단위 후막 소자를 적층하여 압전소자가 되게 하는 소자 스태킹단계(S180)를 포함한다.A piezoelectric device manufacturing method according to the present invention includes a ceramic thick film production step (S110) of fabricating a ceramic thick film by a ceramic thick film process, an electrode printing step of forming an electrode in the ceramic thick film by patterning electrodes in a three- (S140) for stacking the ceramic thick film on which the electrodes are patterned, a cutting step (S150) for vertically cutting the stacked ceramic thick film, and a step of cutting the laminated body of the ceramic thick film (S160) for degreasing and sintering the thick film element at a predetermined temperature (S160); an outer electrode subdivision step (S170) for forming and polarizing the outer electrode on the surface of the sintered unit thick film element; And an element stacking step (S180) of laminating the elements to become piezoelectric elements.
세라믹 후막 제작단계(S110)에서는 상기 압전소자(10)의 기저물질이 되는 세라믹을 후막공정을 이용하여 세라믹 후막을 제조한다.In the step of fabricating a thick ceramic film (S110), a ceramic thick film is manufactured by using a thick film process for a ceramic as a base material of the
전극인쇄단계(S120)는 상기 세라믹 후막의 표면에 정해진 패턴대로 도전물질을 패터닝한다.In the electrode printing step (S120), a conductive material is patterned on the surface of the ceramic thick film according to a predetermined pattern.
이때, 상기 전극인쇄단계(S120)에서는 상기 전극을 도 4내지 도6에 도시된 바와 같이 입체로 패터닝하는 것이 바람직하다.At this time, in the electrode printing step (S120), it is preferable that the electrode is patterned into a three-dimensional shape as shown in FIG. 4 to FIG.
즉, 상기 전극인쇄단계(S120)에서는 상기 세라믹 후막(110)의 표면에 전극(111)(112)을 형성하되, 상기 전극에 추가로 형성되는 또 다른 전극의 패턴이 3차원이 되도록 함으로써, 전극의 유효면적을 크게한다.That is, in the electrode printing step (S120),
구체적인 방법으로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 후막(110)의 표면에 형성된 전극(111)(112)으로부터 상기 세라믹 후막(110)의 표면과 수직한 방향으로 돌출되게 형성되도록 수직전극(111a)(112a)을 형성함으로써, 전극의 표면적을 넓힐 수 있다.As shown in FIG. 6, a vertical electrode (not shown) is formed so as to protrude from
또 다른 예로서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 후막(110)의 표면에 형성된 전극(111)(112)으로부터 상기 세라믹 후막(110)의 표면으로부터 단면이 삼각형의 형태로 돌출되게 형성되도록 보조전극(111b)(112b)을 형성함으로써, 전극의 표면적을 넓힐 수 있다.As another example, as shown in FIG. 7, the
아울러, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 후막(110)의 표면에 전극(111)(112)을 형성할 때, 상기 전극(111)(112)으로부터 일정간격으로 돌출되게 형성되는 돌출전극(111c)(112c)이 패터닝되도록 할 수있다. 도 8에서도 전극(111)(112)과 돌출전극(111c)(112c)이 번갈아 형성됨으로써 전체 전극의 면적이 늘어나도록 한다.8, when the
도 6 내지 도 8에 도시된 것과 같이, 상기 세라믹 후막(110)의 표면에 형성되는 전극의 표면적이 증대되도록 함으로써, 완성된 압전소자(10)의 정전용량을 증대시킬 수 있다. 즉, 세라믹 후막(110)의 표면에 기초로 형성되는 전극, 즉 기초전극(111)(112에 수직전극(111a)(112a), 보조전극(111b)(112b) 또는 돌출전극(111c)(112c) 중 어느 하나가 형성되도록 하여, 전극을 구성하여 표면적을 증대시킨다.As shown in FIGS. 6 to 8, by increasing the surface area of the electrode formed on the surface of the ceramic
평탄화단계(S130)는 상기 전극인쇄단계(S120) 이후에 수행되는 것으로서, 상기 세라믹 후막(110)의 표면에서 전극이 인쇄되지 않은 부분에 메워 표면이 평탄화되도록 하는 단계이다. The planarization step (S130) is performed after the electrode printing step (S120), and is a step in which the buried surface is flattened on the surface of the ceramic thick film (110) where no electrode is printed.
상기 평탄화단계(S130)에서는 전극이 형성되지 않은 상기 세라믹 후막(110)의 표면에 세라믹 페이스트(113)를 페이스트 분사노즐(121) 등을 통하여 도포함으로써, 전극의 인쇄가 완료된 상기 세라믹 후막(110)의 표면이 평평해지도록 할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 세라믹 후막(110)에 형성된 전극(111)(112)의 주변, 즉 전극(111)(112)이 형성되지 않은 세라믹 후막(110)으로 표면에 세라믹 페이스트(113)를 프린팅하여 평탄화할 수 있다.In the planarizing step S130, a
한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 전극(111)(112)이 형성된 세라믹 후막(110)을 압연롤러(122)를 통과시킴으로써, 상기 압연롤러(122)에 의해 상기 세라믹 후막(110)과 상기 전극(111)(112)이 함께 압축되면서, 상대적으로 전극(111)(112)이 형성된 부분에서 더 많은 압축이 이루어져 평탄화되도록 할 수도 있다.10, the ceramic
세라믹 후막 적층단계(S140)에서는 전극이 패터닝된 상기 세라믹 후막(110)을 서로 적층되도록 한다. 전극의 인쇄와 평탄화가 완료된 상기 세라믹 후막(110)을 수직으로 적층시켜 세라믹 후막 적층체가 되도록 한다.In the ceramic thick film lamination step S140, the ceramic
적층이 완료된 세라믹 후막(110)의 적층체는 일정한 크기로 절단된다(S150). 상기 세라믹 후막(110)의 적층체는 일정한 크기로 수직 절단되면, 이를 이용하여 최종적으로 압전소자(10)가 된다.The laminate of the laminated ceramic
한편, 정해진 크기로 잘려진 세라믹 후막(110)의 적층체는 정해진 온도와 시간조건에 따라 탈지 및 소결시킨다(S160). 상기 세라믹 후막(110)의 적층체의 탈지는 500℃ 이하에서 진행되고, 상기 세라믹 후막(110)의 적층체의 소결은 1100℃ 이하의 온도 조건에서 진행되는 것이 바람직하다.Meanwhile, the laminated body of the ceramic
외부전극소분단계(S170)에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 세라믹 후막 적층체를 절단한 후, 탈지 및 소결이 완료된 소자의 둘레 표면에 외부 전극을 만들고 이를 분극하여 단위 후막소자를 만든다.In the external electrode subdivision step S170, as shown in FIG. 5, after the ceramic thick film laminate is cut, an outer electrode is formed on the peripheral surface of the device that has been degreased and sintered, and the outer electrode is polarized to produce a unit thick film element.
소자 스태킹단계(S180)에서는 상기 단위 후막소자를 적층함으로써, 최종적으로 압전소자(10)를 형성하게 된다.In the element stacking step S180, the piezoelectric thin film elements are finally formed by laminating the unit thick film elements.
이렇게 제조된 압전소자(10)는 외부로부터 하중과 같은 기계적은 에너지가 가해지면, 전기에너지를 출력하게 된다.
The
10 : 압전소자 11 : 세라믹소자
11a : 상층부 11b : 하층부
20 : 질량체 31 : 휘트스톤 브릿지
32 : 콘덴서 110 : 세라믹 후막
111, 112 : 전극 111a, 112a : 수직전극
111b, 112b : 보조전극 111c, 112c : 돌출전극
113 : 세라믹 페이스트 121 : 페이스트 분사노즐
122 : 롤러 S110 : 세라믹 후막 제작단계
S120 : 전극인쇄단계 S130 : 평탄화단계
S140 : 세라믹 후막 적층단계 S150 : 절단단계
S160 : 탈지 및 소결단계 S170 : 외부전극소분단계
S180 : 소자 스태킹단계10: Piezoelectric element 11: Ceramic element
11a:
20: Mass 31: Wheatstone bridge
32: Capacitor 110: Ceramic thick film
111, 112:
111b, 112b:
113: ceramic paste 121: paste spray nozzle
122: Roller S110: Ceramic thick film production step
S120: Electrode printing step S130: Planarization step
S140: Lamination step of the ceramic thick film S150: Cutting step
S160: degreasing and sintering step S170: external electrode subdividing step
S180: Element stacking step
Claims (7)
상기 세라믹 후막에 전극을 입체로 패터닝하여 상기 세라믹 후막에 전극을 형성하는 전극인쇄단계와,
전극이 패터닝된 상기 세라믹 후막을 적층하는 세라믹 후막 적층단계와,
적층된 상기 세라믹 후막을 수직으로 절단하는 절단단계와,
상기 세라믹 후막의 적층체가 절단된 단위 후막 소자를 정해진 온도에서 탈지 및 소결시키는 탈지 및 소결단계와,
소결된 상기 단위 후막 소자의 둘레 표면에 외부전극을 만들고 분극하는 외부전극소분단계와,
외부전극이 형성된 상기 단위 후막 소자를 적층하여 압전소자가 되게 하는 소자 스태킹단계를 포함하는 압전소자 제조방법.
A ceramic thick film production step of fabricating a ceramic thick film by a thick film process,
An electrode printing step of forming an electrode in the ceramic thick film by patterning the electrode in a three-dimensional form on the ceramic thick film,
A ceramic thick film laminating step of laminating the ceramic thick film on which electrodes are patterned,
A cutting step of vertically cutting the stacked ceramic thick film,
A degreasing and sintering step of degreasing and sintering the unit thick film element in which the laminated body of the ceramic thick film is cut at a predetermined temperature,
An outer electrode subdividing step of forming and polarizing an outer electrode on the peripheral surface of the sintered unit thick film element,
And stacking the unit thick film elements formed with the external electrodes so as to become piezoelectric elements.
상기 전극인쇄단계에서, 상기 패터닝된 전극은 3차원으로 패터닝되는 것을 특징으로 하는 압전소자 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein in the electrode printing step, the patterned electrode is patterned in three dimensions.
상기 패터닝된 전극은, 상기 세라믹 후막의 표면을 따라 형성된 기초전극과, 상기 기초전극으로부터 상기 세라믹 후막의 표면과 수직한 방향으로 돌출된 수직전극으로 패터닝되는 것을 특징으로 하는 압전소자 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the patterned electrode is patterned with a base electrode formed along the surface of the ceramic thick film and a vertical electrode protruding from the base electrode in a direction perpendicular to the surface of the ceramic thick film.
상기 패터닝된 전극은, 상기 세라믹 후막의 표면을 따라 형성된 기초전극과, 상기 기초전극으로부터 상기 세라믹 후막의 표면과 수직한 방향으로 돌출되고 단면이 삼각형인 보조전극으로 패터닝되는 것을 특징으로 하는 압전소자 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the patterned electrode is patterned with a base electrode formed along the surface of the ceramic thick film and an auxiliary electrode protruding from the base electrode in a direction perpendicular to the surface of the ceramic thick film and having a triangular cross section, Way.
상기 패터닝된 전극은, 상기 세라믹 후막의 표면을 따라 형성된 기초전극과, 일정한 간격으로 상기 기초전극으로부터 돌출되는 돌출전극으로 패터닝되는 것을 특징으로 하는 압전소자 제조방법.
3. The method of claim 2,
Wherein the patterned electrode is patterned into a base electrode formed along a surface of the ceramic thick film and a protruding electrode protruding from the base electrode at a constant interval.
상기 전극인쇄단계 이후에는,
상기 세라믹 후막의 표면에서 상기 패터닝된 전극이 패터닝되지 않은 부분에는 패터닝된 전극과 같은 높이로 세라믹 페이스트가 도포되는 평탄화단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 압전소자 제조방법.
The method according to claim 1,
After the electrode printing step,
Wherein a planarization step of applying a ceramic paste to the surface of the ceramic thick film at a height equal to that of the patterned electrode is performed at a portion where the patterned electrode is not patterned.
상기 전극인쇄단계 이후에는,
상기 패터닝된 전극이 패터닝된 상기 세라믹 후막을 압전롤러를 통과시켜, 상기 패터닝된 전극이 패터닝된 세라믹 후막의 상부면이 평탄해지도록 하는 평탄화단계가 더 수행되는 것을 특징으로 하는 압전소자 제조방법.The method according to claim 1,
After the electrode printing step,
Wherein the planarizing step is performed by passing the ceramic thick film on which the patterned electrode is patterned through a piezoelectric roller so that the upper surface of the ceramic thick film on which the patterned electrode is patterned is planarized.
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