KR101882999B1 - 압전 진동편 및 압전 진동편을 이용한 압전 디바이스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 노치(notch)부가 형성된 베이스부; 및 상기 베이스부로부터 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 암(arm)부;를 포함하며, 상기 노치부는 상기 한 쌍의 암부 사이에 위치한 압전 진동편을 제공한다. 본 발명에 따르면, 저항값이 낮으면서 주파수가 안정적인 소형 압전 진동편을 구현할 수 있다.

Description

압전 진동편 및 압전 진동편을 이용한 압전 디바이스 {PIEZO VIBRATION PIECE AND PIEZO DEVICE USING PIEZO VIBRATION PIECE}
본 발명은 저항 특성을 개선하여 안정적인 주파수를 구현할 수 있는 압전 진동편 및 이를 이용한 압전 진동자에 관한 것이다.
일반적으로 압전소자는 외부에서 전압을 가하면, 압전현상에 의해 진동하고, 그 진동을 통해서 주파수를 발생시키는 장치이다. 압전 진동자는 안정된 주파수를 얻을 수 있어 컴퓨터(하드, 디스크, 드라이브) 또는 IC카드 등의 소형 정보기기나 통신기기의 발진회로에서 사용되며, 신호의 기준이 되는 핵심부품으로서 사용되기도 한다.
다양한 종류의 압전 진동자 중 소리 굽쇠(tuning fork)형의 압전 진동편은, 평행하게 배치되는 한 쌍의 진동 완부와, 한 쌍의 진동 완부를 고정하는 기부로 형성되며, 진동 완부와 기부의 외주면에 전극이 형성된다. 압전 진동편에 소정의 전압이 인가되면, 한 쌍의 진동 완부에 가까워지거나 멀어지는 방향으로 공진 주파수가 발생한다.
최근 휴대폰과 같은 이동통신 단말기의 기능이 다양화되고, 복합화됨에 따라 이에 구비되는 부품도 소형화, 박형화를 요구하고 있다. 따라서, 압전 진동자를 구성하는 압전 진동편에 대해서도 소형화가 요구된다.
다만, 소형화를 구현하기 위하여 압전 진동편의 진동 완부의 길이가 짧아지고, 압전 진동편 상에 형성되는 전극면적 또한 줄어들게 되어 저항값이 상승하고, 저항값이 상승하면 저전력으로 압전 진동자를 작동하는 것이 어렵게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예를 따르면, 압전 진동편의 구조를 변경하여, 압전 진동편의 소형화를 구현하면서 저항값을 낮춰 안정적인 주파수를 발생시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른면, 노치(notch)부가 형성된 베이스부; 상기 베이스부로부터 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 암(arm)부;를 포함하며, 상기 노치부는 상기 한 쌍의 암부 사이에 위치한 압전 진동편을 제공한다.
상기 노치(notch)부의 길이는 상기 베이스부의 길이의 2 내지 80% 일 수 있다.
상기 베이스부 및 상기 한 쌍의 암부의 외주부에 전극이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 베이스부; 상기 베이스부로부터 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 암부; 및 상기 한 쌍의 암부에 각각 형성되는 헤드부;를 포함하며, 상기 헤드부는 상기 한 쌍의 암부보다 폭이 더 큰 압전 진동편을 제공한다.
상기 헤드부는 상기 한 쌍의 암부보다 폭이 1.8배 이하 더 클 수 있다.
또한, 상기 헤드부의 길이는 상기 암부의 길이의 50%이하일 수 있다.
상기 베이스부는 노치(notch)부를 포함하고, 상기 노치부는 상기 한 쌍의 암부 사이에 형성될 수 있다.
상기 노치부의 길이는 상기 베이스부의 길이의 2 내지 80 % 일 수 있다.
상기 베이스부 및 상기 한 쌍의 암부의 외주면에 전극이 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 세라믹 패키지; 상기 세라믹 패키지 내부에 형성되며, 노치부가 형성된 베이스부와 상기 베이스부로부터 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 암부를 포함하는 압전 진동편; 상기 세라믹 패키지 밑면의 양단에 형성되며, 상기 압전 진동편과 전기적으로 연결되는 단자;를 포함하며, 상기 노치부는 상기 한 쌍의 암부 사이에 위치한 압전 디바이스를 제공할 수 있다.
상기 압전 진동편은, 상기 한 쌍의 암부에 각각 형성된 헤드부;를 포함하며, 상기 헤드부는 상기 한 쌍의 암부보다 폭이 더 큰 압전 디바이스일 수 있다.
본 발명에 의하면, 저항값을 낮춰 저전력으로 안정적인 주파수 특성을 갖고, 전기적 특성이 우수한 소형의 압전 진동자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 진동편을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 진동편을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 진동편을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 압전 진동편이 실장된 압전 디바이스를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 진동편이 실장된 압전 디바이스를 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다.
그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상 동일한 도면 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
이하에서, 도면 1 내지 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 진동편 및 압전 디바이스에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 진동편을 설명하는 사시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 압전 진동편은 노치(notch)부(130)가 형성된 베이스부(110)와 상기 베이스부로부터 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 암(arm)부(120)를 포함하고, 상기 노치부(130)는 상기 한 쌍의 암부(120) 사이에 위치한다.
상기 노치부(130)는 한 쌍의 암부(120)와 연결되는 베이스부(110)의 일면으로부터, 한 쌍의 암부 사이에 형성될 수 있다. 이 때, 노치부는 한 쌍의 이격된 암부 사이의 간격과 동일 할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 노치부의 길이(L3)는 상기 베이스부의 길이(L4)의 2 내지 80% 일 수 있다.
상기 압전 진동편의 외주부에 전극이 형성될 수 있다. 외주부에 전극이 형성된 압전 진동편에 전압을 가하면 압전 현상에 의해 진동하게 되며, 진동을 통해 특정 주파수가 발생한다.
일반적으로 소리 굽쇠형 압전 진동편의 주파수 값은 길이가 짧아질수록 커지게 된다.
Figure 112011095518532-pat00001
본 발명은 베이스부(110)에 연결된 한 쌍의 암부(120) 사이에 노치부(130)를 형성하여 소형사이즈를 유지하면서 암부의 길이를 상대적으로 길게 하여 안정적인 주파수를 구현할 수 있다.
베이스부에 노치부를 형성하면 노치부의 길이만큼 암부의 내측면의 길이(L2)가 길어 지고, 이에 따라 낮은 주파수를 구현할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수 값이 낮아진 만큼 암부의 폭을 넓힐 수 있어 압전 진동편의 외주부에 형성되는 전극의 면적이 넓어질 수 있다.
따라서, 본 발명은 베이스부에 노치부를 형성하여 종래에 비해 낮은 주파수 값을 구현하거나, 전극 형성 면적을 넓혀 저항값을 낮출 수 있다. 이로써, 소형 사이즈를 유지하면서 저전력으로 안정적인 주파수 값을 제공하는 압전 진동편을 구현할 수 있다.
종래 소리굽쇠형 압전 진동편과 발명의 실시예에 따른 소리굽쇠형 압전 진동편에 따른 주파수 값을 비교하여 표1에 나타내었다.
실시예1 비교예
압전진동편의 총 길이 2.19 2.19
암부의 폭 0.104 0.104
암부 외측면의 길이(L1) 1.68 1.68
암부 내측면의 길이(L2) 1.84 1.68
주파수 값 28.266 31.936
실시예 1은 압전 진동편에 있어서, 전체 길이를 2.19, 암부의 폭을 0.104, 암부 외측면의 길이(L1)를 1.68, 노치부의 길이를 포함한 암부 내측면의 길이(L2)를 1.84로 한다.
비교예는 전체 길이 및 암부의 폭은 실시예 1과 동일하고, 암부 외측면의 길이(L1)와 내측면의 길이(L2)가 동일한 압전 진동편에 관한 것이다.
표 1에 의하면, 비교예에 따른 압전 진동편의 주파수 값이 31.936으로, 실시예에 따른 압전 진동편의 주파수 값인 28.266 보다 크다.
상기 실시예에 따르면, 암부의 폭을 0.104에서 0.12까지 확대하여도 비교예와 동일한 주파수 값을 얻을 수 있으므로, 전극 형성 면적이 커져 종래 기술에 비해 같은 주파수 특성을 갖더라도 저항값이 낮은 압전 진동편을 구현할 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 진동편을 나타내는 사시도이다.
도 2에 따르면, 압전 진동편은 베이스부(210), 상기 베이스부(210)로부터 평행하게 연장되는 한 쌍의 암부(220) 및 상기 한 쌍의 암부(220)에 각각 형성되며, 상기 한 쌍의 암부보다 폭이 더 큰 헤드부(240)를 포함한다.
상기 헤드부는 암부와 폭이 다를 뿐 암부의 연장일 수 있다.
상기 압전 진동편의 외주부에 전극이 형성될 수 있다. 소리 굽쇠형 진동편은 전극이 형성되는 면적이 줄어들면 저항값이 커질 수 있다.
본 발명은 헤드부(240) 폭(W2)을 암부(220) 폭(W1)보다 길게 하여 면적을 넓힘으로써, 압전 진동편의 외주부에 형성되는 전극 면적을 넓힐 수 있다. 헤드부(240) 폭(W2)은 암부(220) 폭(W1)의 1.8배 이하 더 길 수 있다. 또한, 베이스부(210)에서 헤드부(240)로 향하는 방향으로, 헤드부의 길이(W3)는 암부의 길이(L1)의 50% 이하 일 수 있다.
압전 진동편의 암부의 폭을 전체적으로 크게 하면 주파수가 커져 특성이 불안정해지나, 본 발명은 헤드부의 폭만을 길게 하여 낮은 주파수를 유지하면서 저항값도 낮아지는 효과를 나타낸다.
도 3에 따르면, 상기 헤드부(340)를 포함한 압전 진동편에 베이스부(310)에 형성된 노치부(330)를 더 포함할 수 있다.
베이스부(310)에 노치부(330)를 형성하여 암부의 내측면의 길이(L2)가 길어 지고, 이에 따라 낮은 주파수를 구현할 수 있다. 또한, 폭(W2)이 암부(320)보다 더 긴 헤드부(340)를 포함하여 저항값이 낮고 안정적인 주파수 값을 구현하는 압전 진동편을 제작할 수 있다.
종래 소리굽쇠형 압전 진동편과 발명의 실시예에 따른 소리굽쇠형 압전 진동편에 따른 주파수 값을 비교하여 표 2에 나타내었다.
실시예2 비교예
압전진동편의 총 길이 2.19 2.19
암부의 폭 0.104 0.104
암부 외측면의 길이 1.68 1.68
암부 내측면의 길이 1.84 1.68
헤드의 폭 0.12 0.104
주파수 값 26.597 31.936
실시예 2는 압전 진동편에 있어서, 전체 길이를 2.19, 암부의 폭(W1)을 0.104, 암부 외측면의 길이(L1)를 1.68, 헤드의 폭(W2)을 0.12, 노치부의 길이를 포함한 암부 내측면의 길이(L2)를 1.84로 한다.
비교예는 실시예 2와 압전 진동편의 총 길이 및 암부의 폭이 동일하고, 암부 외측면의 길이(L1)와 내측면의 길이(L2)가 동일하고 별개의 헤드부가 없는(W1=W2) 압전 진동편에 관한 것이다.
표 2에 의하면, 비교예에 따른 압전 진동편의 주파수 값이 31.936으로 실시예에 따른 압전 진동편의 주파수 값인 26.597보다 크다.
또한 상기 실시예에 따르면, 암부의 폭을 0.104에서 0.13까지 확대하여도 비교예와 동일한 주파수 값을 얻을 수 있으므로 종래 기술에 비해 같은 주파수 특성을 갖더라도 저항값이 낮은 압전 진동편을 구현할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 디바이스를 나타내는 평면도이다.
도 4에 따르면, 압전 디바이스는 세라믹 패키지(400), 상기 세라믹 패키지 내부에 형성되며, 노치부(430)가 형성된 베이스부(410)와 상기 베이스부로부터 평행하게 연장되는 한 쌍의 암부(420)를 포함하는 압전 진동편, 상기 세라믹 패키지 밑면의 양단에 형성되며, 상기 압전 진동편과 전기적으로 연결되는 단자(450)를 포함하며, 상기 노치부(430)는 상기 한 쌍의 암부(420) 사이에 위치한다.
상기 압전 진동편은 외주부에 전극을 포함할 수 있으며, 도전성 접착 물질(460)을 이용하여 상기 세라믹 패키지 밑면에 형성된 단자(450)와 전기적으로 연결될 수 있다.
도 5에 따르면, 압전 디바이스는 세라믹 패키지 내부에 실장된 상기 압전 진동편에 노치부(530)를 더 포함할 수 있다.
상기 압전 진동편은 외주부에 전극을 포함할 수 있으며, 상기 세라믹 패키지 밑면에 형성된 단자와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명은 압전 진동편의 구조를 베이스부에 노치부를 형성하거나 헤드부를 형성하도록 하여, 압전 진동편의 폭을 확대할 수 있고, 이에 따라 저저항 값을 갖고 안정적인 주파수를 공급할 수 있는 압전 디바이스를 제공할 수 있다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
110, 210, 310, 410, 510 : 베이스부
120, 220, 320, 420, 520 : 암부
130, 330, 430, 530 : 노치부
240, 340, 540 : 헤드부

Claims (11)

  1. 노치(notch)부가 형성된 베이스부; 및
    상기 베이스부로부터 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 암(arm)부;를 포함하며,
    상기 노치부는 상기 한 쌍의 암부 사이에 위치하며, 상기 한 쌍의 암부 각각은 직육면체의 막대 형상이고, 상기 한 쌍의 암부 각각의 내측면의 길이는 외측면의 길이보다 긴 압전 진동편.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스부 및 상기 한 쌍의 암부의 외주부에 전극이 형성된 압전 진동편.
  4. 베이스부;
    상기 베이스부로부터 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 암부; 및
    상기 한 쌍의 암부의 단부에 각각 연장 형성되는 헤드부;를 포함하며,
    상기 한 쌍의 암부 각각은 직육면체의 막대 형상이고,
    상기 헤드부는 상기 한 쌍의 암부보다 폭이 더 크며,
    상기 베이스부는 노치(notch)부를 포함하고,
    상기 노치부는 상기 한 쌍의 암부 사이에 위치하며, 상기 한 쌍의 암부 각각의 내측면의 길이는 외측면의 길이보다 긴 압전 진동편.
  5. 삭제
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 헤드부는 상기 한 쌍의 암부보다 폭이 1.8배 이하 더 큰 압전 진동편.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 헤드부의 길이는 상기 암부의 길이의 50% 이하인 압전 진동편.
  8. 삭제
  9. 제4항에 있어서,
    상기 베이스부 및 상기 한 쌍의 암부의 외주면에 전극이 형성된 압전 진동편.
  10. 세라믹 패키지;
    상기 세라믹 패키지 내부에 형성되며, 노치부가 형성된 베이스부와 상기 베이스부로부터 서로 평행하게 연장되는 한 쌍의 암부를 포함하는 압전 진동편;
    상기 세라믹 패키지 밑면의 양단에 형성되며, 상기 압전 진동편과 전기적으로 연결되는 단자;
    를 포함하며, 상기 노치부는 상기 한 쌍의 암부 사이에 위치하며, 상기 한 쌍의 암부 각각은 직육면체의 막대 형상이고, 상기 한 쌍의 암부 각각의 내측면의 길이는 외측면의 길이보다 긴 압전 디바이스.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 압전 진동편은,
    상기 한 쌍의 암부의 단부에 각각 연장 형성된 헤드부;를 포함하며,
    상기 헤드부는 상기 한 쌍의 암부보다 폭이 더 큰 압전 디바이스.
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JP2009065543A (ja) * 2007-09-07 2009-03-26 Daishinku Corp 音叉型圧電振動デバイス

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