KR101662205B1 - 압전 세라믹 조성물 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 xPb(Zr1 - yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0 .6Zn0 .4)1/3Nb2 /3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)의 조성식을 갖는 압전 세라믹 조성물 및 그 제조 방법을 제시한다.
Description
본 발명은 압전 세라믹 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 압전 스피커용 압전 세라믹 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
압전 세라믹은 그에 가해지는 전기적 에너지와 기계적 에너지를 상호 변환할 수 있는 특성을 가진 물질로서, 초음파 기기, 영상기기, 음향기기, 센서, 통신기기 등에 광번위하게 적용되고 있다. 특히, 각 분야의 필수 부품인 압전 변압기, 초음파 진동자, 전기기계 초음파 트랜스튜서(transducer), 초음파 모터, 엑츄에이터(Actuator), 초음파 발생기, 햅틱 소자, 진동 센서, 에너지 하베스터 등의 재료로 널리 이용되고 있다.
최근에는 압전 세라믹을 이용하여 음향을 출력하는 압전 스피커에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 압전 스피커는 교류 전기 신호를 진동으로 변환하는 압전 세라믹을 이용하여 음향을 출력하며, 기존의 자기 코일을 이용한 다이나믹 스피커에 비해 효율이 좋고 소형화가 가능하며 설치 장소의 선택성이 넓다는 장점이 있다.
압전 스피커에 이용되는 압전 세라믹은 같은 전기 신호에 대해 최대의 음압을 나타낼 수 있도록 하는 압전 상수가 요구된다. 일반적으로 높은 압전 상수를 얻기 위해서는 서로 다른 구조를 가지는 물질을 혼합하여 고용체를 형성한 후 두 상의 경계에 존재하는 상 경계(Morphotropic Phase Boundary: 이하 MPB라 함)를 만들어 사용한다. 물질의 MPB에서는 압전 특성이 최대로 알려져 있으며, 그와 함께 외부 전기장에 대해 재료 내부에 에너지를 저장할 수 있는 비율인 유전율도 최대를 보인다. 그러나, 유전율이 높은 재료를 적층하여 기기를 제작하면 정전용량이 증가하여 적층체의 소비 전력이 커지게 되는 문제가 있다.
기존의 압전 스피커에 가장 널리 쓰이는 Pb(Zr,Ti)O3 [PZT] 물질은 정방정계 구조를 가지는 PbTiO3 [PT]와 능면체 구조를 가지는 PbZrO3 [PZ] 물질의 고용체를 형성하며, Ti/Zr이 약 0.48/0.52일 때 가장 큰 압전 특성과 유전 특성을 보이는 MPB 구조를 갖는다. 이러한 PZT의 특성은 릴랙서(relaxor)인 Pb(Ni,Nb)O3 [PNN], Pb(Zn,Nb)O3 [PZN], Pb(Mn,Nb)O3 [PMN] 등을 고용하여 PZT의 특성을 비약적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상용화되는 압전 제품의 대부분이 이러한 PZT에 릴랙서를 고용한 물질을 이용하며 순수 PZT에 비해 비약적으로 상승한 압전 상수를 가지며, 그에 따라 변위가 최대가 되는 조성을 이용한다. 릴랙서 물질 중에서 PZN과 PNN을 이용하여 둘의 장점을 결합한 PZNN 물질이 2005년 처음 제안되었고, 높은 압전 특성과 낮은 유전율, 그리고 소결의 용이성 때문에 연구가 가속되어왔다. 일반적으로 이를 이용한 압전 조성은 능면체와 정방정계의 두 가지 구조가 공존하는 MPB를 이용한다.
본 발명은 압전 스피커에 적합한 압전 세라믹 조성물 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 PZT와 릴랙서의 고용체를 형성하여 압전 특성이 최대가 되는 압전 세라믹 조성물 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 압전 세라믹 조성물은 xPb(Zr1 - yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)의 조성식을 갖는다.
상기 x는 0.66 내지 0.68이며, 상기 y는 0.55 내지 0.57이다.
상기 x는 0.665이며, 상기 y는 0.55이다.
상기 압전 세라믹 조성물은 서로 다른 3가지 결정 구조의 상을 갖는 MPB 조성을 포함하며, 능면체, 정방정계 및 입방체의 상이 혼합된 MPB 조성을 갖는다.
본 발명의 다른 양태에 따른 압전 세라믹 조성물의 제조 방법은 xPb(Zr1 -yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)가 조성되도록 PbO, ZrO2, TiO2, NiO, ZnO 및 Nb2O5을 포함하는 원료 분말을 습식 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 제 1 온도에서 하소하여 제 1 분말을 형성하는 단계; 상기 제 1 분말을 습식 혼합하여 제 2 분말을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 분말을 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에서 소결하여 압전 세라믹 조성물을 제조하는 단계를 포함한다.
상기 x는 0.66 내지 0.68이며, 상기 y는 0.55 내지 0.57이다.
상기 x는 0.665이며, y는 0.55이다.
상기 압전 세라믹 조성물은 능면체, 정방정계 및 입방체의 상이 혼합된 MPB 조성을 갖는다.
본 발명의 또다른 양태에 따른 압전 소자는 xPb(Zr1 - yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)의 조성식을 갖는 압전 세라믹 조성물을 이용한 적어도 하나의 압전층을 포함한다.
상기 압전 세라믹 조성물은 능면체, 정방정계 및 입방체의 상이 혼합된 MPB 조성을 갖는다.
본 발명의 압전 세라믹 조성물은 xPb(Zr1 - yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)의 조성식을 갖고 능면체, 정방정계 및 입방체의 세 가지 상이 혼합된 MPB를 가진다. 따라서, 높은 압전 특성을 가지므로 이를 이용하여 높은 음압 특성을 갖는 압전 스피커를 제작할 수 있다.
또한, 본 발명의 높은 압전 특성을 갖는 압전 세라믹 조성물은 압전 스피커 뿐만 아니라 압전 변압기, 초음파 진동자, 전기기계 초음파 트랜스튜서(transducer), 초음파 모터, 엑츄에이터(Actuator), 초음파 발생기, 햅틱 소자, 카메라 모듈 등 다른 압전 소자에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 세라믹 조성물 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 압전 세라믹 조성물의 특성 그래프.
도 3은 PZT-PZNN 고용체의 삼상도에서 본 발명의 실시 예들에 따른 압전 세라믹 조성물의 위치를 나타낸 모식도.
도 2는 본 발명의 실시 예들에 따른 압전 세라믹 조성물의 특성 그래프.
도 3은 PZT-PZNN 고용체의 삼상도에서 본 발명의 실시 예들에 따른 압전 세라믹 조성물의 위치를 나타낸 모식도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한 다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
본 발명의 압전 세라믹 조성물은 xPb(Zr1 - yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0 .6Zn0 .4)1/3Nb2 /3O3의 조성식을 갖고, 종래에 비해 향상된 음압을 갖는 압전 스피커에 적합한 압전 특성을 갖는다.
여기서, x는 0.65<x<0.69이며, 바람직하게는 0.66 내지 0.68이고, 더욱 바람직하게는 0.66 내지 0.67이고, 가장 바람직하게는 0.665이다. 또한, y는 0.54<y<0.58이며, 바람직하게는 0.55 내지 0.57이고, 가장 바람직하게는 0.55이다.
여기서, x가 커지면 입방체의 MPB 조성을 가지고 x가 작아지면 능면체와 정방정계의 MPB 조성을 가지며, y가 커지면 정방정계의 MPB 조성을 가지고 y가 작아지면 능면체의 MPB 조성을 가진다. 따라서, 적어도 두개의 상이 혼합된 MPB 조성을 가질 수 있고, 바람직하게는 세개의 상이 혼합된 MPB 조성을 가질 수 있도록 x 및 y는 상기의 범위를 갖도록 한다. 따라서, 본 발명의 압전 세라믹 조성물은 예를 들어 0.68Pb(Zr0 .45Ti0 .55)O3-0.32Pb(Ni0 .6Zn0 .4)1/3Nb2 /3O3, 0.665Pb(Zr0 .45Ti0 .55)O3-0.335Pb(Ni0 .6Zn0 .4)1/3Nb2 /3O3, 0.65Pb(Zr0.45Ti0.55)O3-0.35Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3 및 0.67Pb(Zr0 .45Ti0 .55)O3-0.33Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3 등의 조성식을 가질 수 있고, 이중에서 0.665Pb(Zr0.45Ti0.55)O3-0.335Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3의 조성식에서 가장 높은 압전 특성과 유전 특성을 가지므로 가장 바람직하다.
이러한 본 발명의 압전 세라믹 조성물은 PbO, ZrO2, TiO2, NiO, ZnO 및 Nb2O5을 포함하는 원료 분말로 제조될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 압전 세라믹 조성물은 PbO 1 몰(mol)에 대하여 ZrO2 0.6 내지 1 몰(mol), TiO2 0.7 내지 1 몰(mol), NiO 0.01 내지 0.5 몰(mol), ZnO 0.01 내지 0.5 몰(mol) 및 Nb2O5 0.1 내지 1 몰(mol)을 포함하여 제조될 수 있다. 원료 분말이 상기 범위를 벗어나는 함량으로 혼합되는 경우에는 상기 조성식을 갖는 화합물이 아닌 다른 화합물이 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 압전 세라믹 조성물은 능면체, 정방정계의 두 가지 상이 혼합된 MPB 조성을 가지고, 가장 바람직한 실시 예에 따른 압전 세라믹 조성물은 능면체, 정방정계 및 입방체의 세 가지 상이 혼합된 MPB 조성을 가진다. 즉, 본 발명의 압전 세라믹 조성물은 세 가지 다른 상이 혼합된 MBP 조성을 가지기 때문에 높은 압전 특성을 가지며, 그에 따라 높은 음압의 압전 스피커를 제조할 수 있다. 물론, 본 발명의 압전 세라믹 조성물은 조성비에 따라 능면체 및 정방정계 사이의 MPB 조성을 가질 수 있는데, 종래의 PZNN 등보다 높은 압전 특성을 가진다. 일반적으로 두 개의 상이 공존하는 MPB 조성을 가지는 압전 세라믹 조성물은 압전 상수(d33)가 매우 크다. 그러나, 능면체, 정방정계의 두 가지 상을 가지는 PZT를 PZNN와 함께 고용체를 형성하면 PZNN에 의해 입방체 상이 유도된다. 따라서, 능면체 및 정방정계에 입방체가 혼합된 세 개의 상이 혼합된 MPB 조성을 이용하면 압전 상수를 더 증가시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 압전 세라믹 조성물은 능면체, 정방정계 및 입방계의 MPB 조성를 가지므로 높은 압전 상수(d33)를 가질 수 있고, 그에 따라 높은 음압 특성을 갖는 압전 스피커를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 압전 세라믹 조성물은 압전 상수가 높기 때문에 압전 스피커 뿐만 아니라 햅틱 소자, 카메라 모듈 등 다른 압전 소자에 적용될 수도 있다.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 세라믹 조성물의 제조 방법을 도 1을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 세라믹 조성물의 제조 방법은 xPb(Zr1 - yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0 .6Zn0 .4)1/3Nb2 /3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)의 조성이 되도록 PbO, ZrO2, TiO2, NiO, ZnO 및 Nb2O5을 포함하는 원료 분말을 1차 습식 혼합한 후 건조시켜 분말 혼합물을 형성하는 단계(S110)와, 상기 분말 혼합물을 800℃ 내지 1000℃에서 하소하여 제 1 분말을 형성하는 단계(S120)와, 상기 제 1 분말을 2차 습식 혼합한 후 건조시켜 제 2 분말을 형성하는 단계(S130)와, 상기 제 2 분말을 1000℃ 내지 1200℃에서 소결하여 압전 세라믹 조성물을 제조하는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 또한, 이렇게 제조된 압전 세라믹 조성물을 연마하고 전극 물질을 도포한 후 100℃ 내지 150℃의 실리콘 오닐 조 내부에서 DC 2 내지 5kV/㎜의 바이어스를 40 내지 80분 동안 인가하여 폴링하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 전극 물질은 은(Ag), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 및 니켈(Ni)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
S110 : PbO, ZrO2, TiO2, NiO, ZnO 및 Nb2O5을 포함하는 원료 분말을 혼합하여 나일론 자(nylon jar)에 넣고 지르코니아 볼 및 용매와 함께 4시간 내지 36시간 동안 1차 습식 혼합한 후 1차 분말화하고, 상기 분말화된 혼합물의 용매를 휘발시키기 위하여 50℃ 내지 100℃의 온도에서 1차 건조시킨다. 여기서, 혼합된 원료 분말의 함량은 PbO 1 몰(mol)에 대하여 ZrO2 0.6 내지 1 몰(mol), TiO2 0.7 내지 1 몰(mol), NiO 0.01 내지 0.5 몰(mol), ZnO 0.01 내지 0.5 몰(mol) 및 Nb2O5 0.1 내지 1 몰(mol)일 수 있다. 이렇게 원료 분말의 몰 분율을 조절하여 xPb(Zr1 - yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)의 조성을 최적으로 설계함으로써 높은 압전 상수를 가지는 세라믹 물질을 합성할 수 있다. 한편, 상기 원료 분말의 순도는 압전 상수, 유전율, 소결 온도 등의 특성에 영향을 주지 않지만, 바람직한 순도는 98% 이상이다. 또한, 상기 용매는 원료 분말과 함께 습식 혼합이 가능하면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 및 증류수로 이루어진 군에서 선택된 1종이다.
S120 : 상기 건조된 분말 혼합물을 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 1 내지 10 시간 동안 하소하여 xPb(Zr1 - yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni006Zn0 .4)1/3Nb2 /3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58) 조성식을 갖는 제 1 분말을 형성한다.
S130 : 상기 제 1 분말을 상기 S110 단계와 동일한 방법으로 습식 혼합한 후 분말화하고 건조시켜 제 2 분말을 형성한다. 이와 같이 습식 혼합하고 건조하는 과정을 반복함으로써 분말의 크기를 최소화할 수 있으며, 더욱 높은 압전 상수 및 더욱 낮은 유전율을 갖도록 할 수 있다.
S140 : 상기 제 2 분말을 소정의 성형체에 넣고 70 내지 150kg/㎠의 압력을 가하여 성형한 후 1000℃ 내지 1200℃에서 1시간 내지 10시간 동안 소결하여 압전 세라믹 조성물을 제조한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시 예를 제시한다. 그러나, 하기 실시 예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
실시 예 1
순도 98% 이상의 PbO, ZrO2, TiO2, NiO, ZnO 및 Nb2O5을 원료 분말을 하기 조성이 되도록 칭량하여 나일론 자아에서 지르코니아 볼과 함께 24시간 동안 에탄올을 사용하여 습식 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 습식 혼합하여 분쇄된 혼합물을 100℃에서 30분 동안 건조한 후 880℃에서 4시간 동안 하소하여 0.68Pb(Zr0.45Ti0.55)O3-0.32Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3의 조성을 갖는 제 1 분말을 형성하였다. 상기 제 1 분말을 48시간 동안 에탄올과 함께 2차 습식 혼합하고 100℃에서 30분 동안 2차 건조하는 과정을 반복하여 평균 입경이 1㎛ 이하인 제 2 분말을 제조한 후 상기 제 2 분말을 직경 16㎜, 높이 1.2㎜인 실린더 형상의 성형체에 넣고 100kg/㎠의 압력을 가하여 성형한 후 1150℃에서 2시간 동안 소결하여 압전 세라믹 조성물을 제조하였다.
실시 예 2
상기 실시 예 1과 동일하게 실시하되, 상기 원료 분말을 0.665Pb(Zr0.45Ti0.55)O3-0.335Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3의 조성이 되도록 칭량하여 압전 세라믹 조성물을 제조하였다.
실시 예 3
상기 실시 예 1과 동일하게 실시하되, 상기 원료 분말을 0.65Pb(Zr0 .45Ti0 .55)O3-0.35Pb(Ni0 .6Zn0 .4)1/3Nb2 /3O3의 조성이 되도록 칭량하여 압전 세라믹 조성물을 제조하였다.
실시 예 4
상기 실시 예 1과 동일하게 실시하되, 상기 원료 분말을 0.64Pb(Zr0.45Ti0.55)O3-0.36Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3의 조성이 되도록 칭량하여 압전 세라믹 조성물을 제조하였다.
시험 예
상기 실시 예 1 내지 4의 압전 세라믹 조성물을 연마하고 전극 물질로 은을 도포한 후 100℃의 실리콘 오일 조 내부에서 DC 2 내지 5kV/㎜의 바이어스를 60분 동안 인가하고 24시간이 지나 압전 세라믹 조성물의 특성을 측정하였으며, 이를 도 2에 나타내었다. 도 2(a)는 실시 예들의 XRD 분석 결과이며, 도 2(b)는 실시 예들의 압전 상수(d33)이고, 도 2(c)는 실시 예들의 유전율(ε33 T/ε0)을 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 PZT-PZNN 고용체의 삼상도에서 본 발명 실시 예들과 삼중점의 위치를 나타낸 모식도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 실시 예 1에 따라 제조된 압전 세라믹 조성물은 (111)과 (1-11) 픽이 나타나며 (200)과 (002) 또한 나타나므로 도 3에 도시된 바와 같이 전형적인 능면체와 정방정계 사이의 MPB 조성을 갖는다. 따라서, 750pC/N 정도의 높은 압전 특성과 3500 정도의 유전 특성을 갖는다. 그런데, 실시 예 2에 따라 제조된 압전 세라믹 조성물은 세가지 픽이 나타나며 실시 예 1에 비해 강한 세기의 픽이 나타난다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 실시 예 2는 능면체, 정방정계 및 입방체 사이의 MPB 조성을 갖는다. 따라서, 실시 예 1보다 높은 790pC/N 정도의 압전 특성과 실시 예 1보다 낮은 3300 정도의 유전 특성을 갖는다. 한편, 실시 예 3과 4에서는 하나의 (111)과 (1-11) 픽과 하나의 (200)과 (002) 픽을 보이므로 명확한 입방체를 보인다. 따라서, 실시 예 3 및 4에서 도 3에 도시된 바와 같이 입방체의 MPB 조성을 갖는다. 압전 세라믹 조성물은 실시 예 2의 압전 특성이 790pC/N으로 최대치를 보였다. 그러나, 유전율의 경우 입방체의 유전율이 낮기 때문에 입방체 구조가 발달할수록, 즉 실시 예 4에 가까울수록 낮게 나타났다. 따라서, 실시 예 2에서 삼중점을 보이며 그에 따라 최대의 압전 특성을 갖고 압전 스피커 적용에 적당하다.
상기한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 세라믹 조성물은 적어도 하나의 압전층을 포함하는 압전 소자에 이용될 수 있다. 즉, 높은 압전 특성을 갖는 압전 변압기, 초음파 진동자, 전기기계 초음파 트랜스튜서(transducer), 초음파 모터, 엑츄에이터(Actuator), 초음파 발생기, 햅틱 소자, 카메라 모듈, 압전 스피커 등에 이용될 수 있으며, 특히 압전 스피커에 이용되어 음압을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 압전 세라믹 조성물을 이용한 압전 스피커를 포함하는 압전 소자는 적어도 하나의 압전층을 포함하는 적어도 하나의 압전판을 포함할 수 있고, 적어도 일면 상에 압전판이 접촉되는 진동판을 포함할 수 있다.
압전판(미도시)은 소정의 두께를 갖는 예를 들어 원형의 판 형상으로 마련될 수 있다. 물론, 압전판은 원형 뿐만 아니라 정사각형, 직사각형, 타원형, 다각형 등 다양한 형상으로 마련될 수도 있다. 이러한 압전판은 기판과, 기판이 적어도 일면에 형성된 압전층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 압전판은 기판의 양면에 압전층이 형성된 바이모프 타입으로 형성될 수도 있고, 기판의 일면에 압전층이 형성된 유니모프 타입으로 형성될 수도 있다. 압전층은 적어도 일층이 적층 형성될 수 있는데, 바람직하게는 복수의 압전층이 적층 형성될 수 있다. 또한, 압전층의 상부 및 하부에는 각각 전극이 형성될 수 있다. 즉, 복수의 압전층과 복수의 전극이 교대로 적층되어 압전판이 구현될 수 있다. 여기서, 압전층은 본 발명의 일 실시 예에 따른 xPb(Zr1 - yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0 .6Zn0 .4)1/3Nb2 /3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)의 조성식을 갖는 압전 세라믹 조성물을 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 압전층은 서로 다른 방향 또는 동일 방향으로 분극되어 적층 형성될 수 있다. 즉, 기판의 일면 상에 복수의 압전층이 형성되는 경우 각 압전층은 서로 반대 방향 또는 동일 방향의 분극이 교대로 형성될 수 있다. 한편, 기판은 압전층이 적층된 구조를 유지하면서 진동이 발생할 수 있는 특성을 갖는 물질을 이용할 수 있는데, 예를 들어 금속, 플라스틱 등을 이용할 수 있다. 그런데, 압전판은 압전층과 이물질인 기판을 이용하지 않을 수 있다. 즉, 압전판은 중심부에 분극되지 않은 압전층이 마련되고, 그 상부 및 하부에 서로 다른 방향으로 분극된 복수의 압전층이 적층 형성될 수 있다. 한편, 압전판의 일 면의 상부에는 구동 신호가 인가되는 전극 패턴(미도시)이 형성될 수 있다. 전극 패턴은 서로 이격되어 적어도 둘 이상 형성될 수 있고, 연결 단자(미도시)와 연결되어 이를 통해 전자기기, 예를 들어 보조 모바일 기기로부터 음향 신호를 입력받을 수 있다.
진동판(미도시)은 압전판과 동일 형상으로 마련되며, 압전판보다 크게 마련될 수 있다. 진동판의 적어도 일면 상에는 압전판이 접착제에 의해 접착될 수 있다. 바람직하게는 진동판의 일면 및 타면 상에 압전판이 각각 접착될 수 있다. 이러한 진동판은 폴리머계 또는 펄프계 물질을 이용할 수 있다. 예를 들어, 진동판은 수지 필름을 이용할 수 있는데, 에틸렌 플로필렌 고무계, 스티렌 부타디엔 고무계 등 영율이 1MPa∼10GPa로 손실 계수가 큰 재료를 이용할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (11)
- xPb(Zr1-yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)의 조성식을 갖고,
서로 다른 3가지 결정 구조의 상을 갖는 MPB 조성을 포함하는 압전 세라믹 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 x는 0.66 내지 0.68이며, 상기 y는 0.55 내지 0.57인 압전 세라믹 조성물.
- 청구항 2에 있어서, 상기 x는 0.665이며, 상기 y는 0.55인 압전 세라믹 조성물.
- 삭제
- 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 능면체, 정방정계 및 입방체의 상이 혼합된 MPB 조성을 갖는 압전 세라믹 조성물.
- xPb(Zr1-yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)가 조성되도록 PbO, ZrO2, TiO2, NiO, ZnO 및 Nb2O5을 포함하는 원료 분말을 습식 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물을 제 1 온도에서 하소하여 제 1 분말을 형성하는 단계;
상기 제 1 분말을 습식 혼합하여 제 2 분말을 형성하는 단계; 및
상기 제 2 분말을 상기 제 1 온도보다 높은 제 2 온도에서 소결하여 압전 세라믹 조성물을 제조하는 단계를 포함하고,
능면체, 정방정계 및 입방체의 상이 혼합된 MPB 조성을 갖는 압전 세라믹 조성물의 제조 방법.
- 청구항 6에 있어서, 상기 x는 0.66 내지 0.68이며, 상기 y는 0.55 내지 0.57인 압전 세라믹 조성물의 제조 방법.
- 청구항 7에 있어서, 상기 x는 0.665이며, y는 0.55인 압전 세라믹 조성물의 제조 방법.
- 삭제
- xPb(Zr1-yTiy)O3-(1-x)Pb(Ni0.6Zn0.4)1/3Nb2/3O3(0.65<x<0.69, 0.54<y<0.58)의 조성식을 갖는 압전 세라믹 조성물을 이용한 적어도 하나의 압전층을 포함하고,
상기 압전 세라믹 조성물은 능면체, 정방정계 및 입방체의 상이 혼합된 MPB 조성을 갖는 압전 소자. - 삭제
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