KR102030932B1 - Piezoelectric transducer, piezoelectric transducer array and method of fabricating thereof - Google Patents

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정영훈
조정호
백종후
이민선
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한국세라믹기술원
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Abstract

The present invention relates to a piezoelectric transducer, an array of the piezoelectric transducer, and a manufacturing method of the piezoelectric transducer array. According to one embodiment of the present invention, the piezoelectric transducer comprises: a metal plate (10) having a first electrode formed thereon; a piezoelectric ceramic layer (30) disposed to be in contact with the first electrode; a polymer film (40) having a second electrode, disposed on a lower surface of the piezoelectric ceramic layer, formed thereon; and a substrate (50) disposed on a lower part of the polymer film. The piezoelectric transducer of the present invention can be used for energy harvesting and can also be used as a speaker.

Description

압전 트랜스듀서, 이의 어레이 및 이의 제조 방법 {PIEZOELECTRIC TRANSDUCER, PIEZOELECTRIC TRANSDUCER ARRAY AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}Piezoelectric transducers, arrays thereof and methods of making them {PIEZOELECTRIC TRANSDUCER, PIEZOELECTRIC TRANSDUCER ARRAY AND METHOD OF FABRICATING THEREOF}

본 발명은 압전 트랜스듀서, 및 이러한 압전 트랜스듀서의 어레이, 또한 이러한 압전 트랜스듀서 어레이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to piezoelectric transducers and arrays of such piezoelectric transducers, and also to methods of making such piezoelectric transducer arrays.

일반적으로, 압전 트랜스듀서는 압력, 진동, 힘과 같은 기계적 에너지를 전기 에너지로 또는 전기 에너지를 압력, 진동, 힘과 같은 기계적 에너지로 상호 변환하는 압전 기능을 갖는 에너지 변환 장치로서 특정 범위의 주파수 대역에서 기계 에너지와 전기 에너지의 상호 변환 기능을 이용하는 압전 에너지 하베스터, 압전 초음파 트랜스듀서, 지향성 압전 스피커, 초정밀 압전 액츄에이터 등 다앙하게 활용이 된다.In general, piezoelectric transducers are energy conversion devices having a piezoelectric function that converts mechanical energy such as pressure, vibration, and force into electrical energy or electrical energy into mechanical energy such as pressure, vibration, and force. It is widely used in piezoelectric energy harvesters, piezoelectric ultrasonic transducers, directional piezoelectric speakers, and ultra-precision piezoelectric actuators.

또한, 압전 트랜스듀서는 압전 소재의 공진 현상을 이용하여 전기 신호를 초음파로 변환하고, 초음파를 전기 신호로 변환함으로써 초음파의 송수신을 수행할 수 있다.In addition, the piezoelectric transducer converts an electrical signal into an ultrasonic wave by using a resonance phenomenon of the piezoelectric material, and transmits and receives an ultrasonic wave by converting the ultrasonic wave into an electrical signal.

종래의 대표적인 트랜스듀서는 고분자물질인 PVDF의 압전 특성을 이용하는 것으로 PVDF를 필름 형태로 가공한 압전 박막에 전극을 연결하여 소리에 따른 신호를 가함으로써 압전 박막이 진동하여 소리를 발생시킨다. Conventional representative transducers use the piezoelectric properties of the polymer material PVDF to connect the electrodes to a piezoelectric thin film processed PVDF in the form of a film and apply a signal according to the sound to generate a sound by vibrating the piezoelectric thin film.

압전 트랜스듀서를 제조할 때 일반적으로 개별적인 압전 트랜스듀서 소자를 제작하여 각각 이용하지만, 이러한 압전 트랜스듀서 소자들을 어레이 형태로 배열하여 사용할 수도 있다. 이러한 어레이 형태의 제작시 각각 제작된 압전 트랜스듀서 소자를 기판 상에 나란히 배열하여 제작하는 것이 일반적이나, 이렇게 제작할 경우 배선의 어려움이 있고 그 제작에 있어서 효율적인 단계별 제작이 어렵다는 문제점이 있다. 따라서, 압전 트랜스듀서 어레이 구조의 양산이 어렵다는 문제점이 있다.In the manufacture of piezoelectric transducers, individual piezoelectric transducer elements are generally manufactured and used, but such piezoelectric transducer elements may be arranged in an array. In the fabrication of such an array, it is common to fabricate the piezoelectric transducer elements, which are manufactured in parallel, on a substrate. However, when fabricating such an array, there is a problem in that wiring is difficult and efficient step by step manufacturing is difficult. Therefore, there is a problem that mass production of the piezoelectric transducer array structure is difficult.

본 발명은 압전 트랜스듀서 어레이의 제조시 양산 가능한 압전 트랜스듀서 어레이를 제공하고자 하며, 또한 이러한 압전 트랜스듀서 어레이의 양산 방법에 대해 제공하고자 한다.The present invention seeks to provide a piezoelectric transducer array that can be mass produced in the manufacture of piezoelectric transducer arrays, and also to a method for mass production of such piezoelectric transducer arrays.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 제조 방법은, 일면에 제 1 전극이 형성되어 있는 금속 플레이트를 준비하는 단계; 압전 세라믹층을 준비하는 단계; 상기 압전 세라믹층의 일면에 상기 제 1 전극이 맞닿도록 압전 세라믹층을 부착시키는 단계; 일면에 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는 고분자 필름을 준비하는 단계; 상기 압전 세라믹층의 타면에 상기 제 2 전극이 맞닿도록 고분자 필름을 부착시키는 단계; 및 기판을 준비하고, 탄성체를 이용하여 기판과 압전 세라믹층을 서로 부착시키는 단계를 포함한다.Method of manufacturing a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention, preparing a metal plate having a first electrode formed on one surface; Preparing a piezoelectric ceramic layer; Attaching a piezoelectric ceramic layer so that the first electrode abuts on one surface of the piezoelectric ceramic layer; Preparing a polymer film having a second electrode pattern formed on one surface thereof; Attaching a polymer film to the other surface of the piezoelectric ceramic layer to be in contact with the second electrode; And preparing a substrate, and attaching the substrate and the piezoelectric ceramic layer to each other using an elastic body.

상기 탄성체는 상기 기판 및 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치된다.The elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, and the polymer film is spaced apart from the substrate.

상기 압전 세라믹층의 양면은 금속으로 코팅되어 있다.Both surfaces of the piezoelectric ceramic layer are coated with a metal.

상기 금속 플레이트는 혼(horn) 형태로 되어 있다.The metal plate is in the form of a horn.

본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 제조 방법은, 일면에 제 1 전극이 형성되어 있는 n x m 개의 금속 플레이트를 준비하는 단계; n x m 개의 압전 세라믹층을 준비하는 단계; 상기 압전 세라믹층의 일면에 상기 제 1 전극이 맞닿도록 압전 세라믹층을 부착시키는 단계; 일면에 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는 n x m 개의 고분자 필름을 준비하는 단계; 상기 압전 세라믹층의 타면에 상기 제 2 전극이 맞닿도록 상기 고분자 필름을 부착시키는 단계; 및 기판을 준비하고, 탄성체를 이용하여 기판과 압전 세라믹층을 서로 부착시키는 단계를 포함하며, n 및 m은 1 이상의 정수이다.According to a further embodiment of the present invention, a method of manufacturing a piezoelectric transducer may include preparing n × m metal plates having a first electrode formed on one surface thereof; preparing n x m piezoelectric ceramic layers; Attaching a piezoelectric ceramic layer so that the first electrode abuts on one surface of the piezoelectric ceramic layer; Preparing n x m polymer films having a second electrode pattern formed on one surface thereof; Attaching the polymer film to the second surface of the piezoelectric ceramic layer to be in contact with the second electrode; And preparing a substrate, and attaching the substrate and the piezoelectric ceramic layer to each other using an elastic body, wherein n and m are integers of 1 or more.

상기 탄성체는 상기 기판 및 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치된다.The elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, and the polymer film is spaced apart from the substrate.

상기 제 2 전극들 간에 서로 전기적 소통이 이루어지도록 상기 고분자 필름에 미리 제 2 전극 패턴이 형성되어 있다.A second electrode pattern is formed on the polymer film in advance so that the second electrodes are in electrical communication with each other.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서는, 하면에 배치된 제 1 전극이 형성되어 있는 금속 플레이트; 상기 제 1 전극과 맞닿도록 배치된 압전 세라믹층; 상기 압전 세라믹층의 하면에 배치된 제 2 전극이 형성되어 있는 고분자 필름으로서, 상기 제 2 전극은 상기 압전 세라믹층의 하면과 맞닿도록 배치되어 있는 고분자 필름; 및 상기 고분자 필름의 하부에 배치된 기판으로서, 상기 기판은 상기 압전 세라믹과 탄성체를 통해 서로 연결되어 있는, 기판을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a piezoelectric transducer includes: a metal plate having a first electrode disposed on a bottom surface thereof; A piezoelectric ceramic layer disposed to contact the first electrode; A polymer film having a second electrode disposed on a lower surface of the piezoelectric ceramic layer, wherein the second electrode is disposed to abut on a lower surface of the piezoelectric ceramic layer; And a substrate disposed under the polymer film, wherein the substrate is connected to each other through the piezoelectric ceramic and an elastic body.

상기 제 2 전극이 상기 고분자 필름의 양면에 형성되어 있고, 양면에 형성된 제 2 전극들은 고분자 필름을 관통하는 개구를 통해 서로 전기적 소통된다.The second electrodes are formed on both sides of the polymer film, and the second electrodes formed on both sides are in electrical communication with each other through an opening passing through the polymer film.

상기 탄성체는 상기 기판과 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치된다.The elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, and the polymer film is spaced apart from the substrate.

상기 압전 세라믹층의 양면은 금속으로 코팅되어 있다.Both surfaces of the piezoelectric ceramic layer are coated with a metal.

상기 금속 플레이트는 혼(horn) 형태로 되어 있다.The metal plate is in the form of a horn.

본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서는, 제 1 전극이 형성되어 있는 n x m 개의 금속 플레이트; 상기 제 1 전극과 맞닿도록 배치된 n x m 개의 압전 세라믹층; 상기 압전 세라믹층의 하면에 배치된 제 2 전극이 형성되어 있는 n x m 개의 고분자 필름으로서, 상기 제 2 전극은 상기 압전 세라믹층의 하면과 맞닿도록 배치되어 있는 고분자 필름; 및 상기 고분자 필름의 하부에 배치된 기판으로서, 상기 기판은 상기 압전 세라믹과 탄성체를 통해 서로 연결되어 있는, 기판을 포함한다.According to a further embodiment of the present invention, a piezoelectric transducer includes: n x m metal plates having a first electrode formed thereon; N x m piezoelectric ceramic layers disposed to be in contact with the first electrode; An n x m polymer film having a second electrode disposed on a lower surface of the piezoelectric ceramic layer, the second electrode being a polymer film disposed to be in contact with the lower surface of the piezoelectric ceramic layer; And a substrate disposed under the polymer film, wherein the substrate is connected to each other through the piezoelectric ceramic and an elastic body.

상기 제 2 전극이 상기 고분자 필름의 양면에 형성되어 있고, 양면에 형성된 제 2 전극들은 고분자 필름을 관통하는 개구를 통해 서로 전기적 소통된다.The second electrodes are formed on both sides of the polymer film, and the second electrodes formed on both sides are in electrical communication with each other through an opening passing through the polymer film.

상기 탄성체는 상기 기판과 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치된다.The elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, and the polymer film is spaced apart from the substrate.

상기 제 2 전극들 간에 서로 전기적 소통이 이루어지도록 상기 고분자 필름에 미리 제 2 전극 패턴이 형성되어 있다.A second electrode pattern is formed on the polymer film in advance so that the second electrodes are in electrical communication with each other.

본 발명에 따른 압전 트랜스듀서 어레이는 양산 가능한 방법에 의해 제작될 수 있다. 본 발명은 이러한 신규한 압전 트랜스듀서 어레이를 제공한다.The piezoelectric transducer array according to the present invention can be manufactured by a mass production method. The present invention provides such a novel piezoelectric transducer array.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 제조 방법의 순서도를 도시한다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 제조 방법의 개략도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서 어레이의 제조 방법에 대한 순서도를 도시한다.
도 5는 실제로 FPCB 공정을 이용해 복수개의 구조체 어레이를 만드는 과정에서 이용되는 금속 플레이트, 제 1 전극, 제 2 전극, 고분자 필름, 세라믹층을 도시한다.
도 6은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서 어레이의 평면도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 압전 트랜스듀서에서 전기적 배선을 압전 세라믹층의 하부에 설치한 모습을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 엘리먼트를 나타내기 위해서 사용된다. 설명을 위해 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 특정 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이아그램 형태로 제시된다. 1 shows a flowchart of a method of manufacturing a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention.
2A-2D show schematic diagrams of a method of manufacturing a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention.
3 shows a schematic cross-sectional view of a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention.
4 shows a flowchart of a method of manufacturing a piezoelectric transducer array according to a further embodiment of the present invention.
FIG. 5 illustrates a metal plate, a first electrode, a second electrode, a polymer film, and a ceramic layer used in the process of making a plurality of structure arrays using an FPCB process.
6 shows a top view of a piezoelectric transducer array according to a further embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates a state in which electrical wiring is installed below the piezoelectric ceramic layer in the piezoelectric transducer of the present invention.
Various embodiments are now described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used to refer to like elements throughout. In the following description, for purposes of explanation, various details are set forth in order to provide an understanding of the invention. It is evident, however, that such embodiments may be practiced without these specific details. In other instances, well-known structures and devices are shown in block diagram form in order to facilitate describing the embodiments.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the present invention. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific disclosed form, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the drawings, similar reference numerals are used for similar elements.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprises" or "having" are intended to indicate that there is a feature, step, operation, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features or steps. It is to be understood that the present invention does not exclude, in advance, the possibility of the presence or addition of any operation, component, part, or combination thereof.

본 발명은 압전 트랜스듀서의 제조시 양산 가능한 압전 트랜스듀서 어레이를 제공하고자 하며, 또한 이러한 압전 트랜스듀서 어레이의 양산 방법에 대해 제공하고자 한다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 제조 방법에 대해 설명하고, 이후 이러한 구조체에 대해 설명하도록 하겠다.The present invention seeks to provide a piezoelectric transducer array that can be mass produced in the manufacture of piezoelectric transducers, and also to a method for mass production of such piezoelectric transducer arrays. Hereinafter, a method of manufacturing a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention will be described, and the structure will be described later.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 제조 방법의 순서도를 도시한다. 도 2a 내지 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 제조 방법의 개략도를 도시한다.1 shows a flowchart of a method of manufacturing a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention. 2A-2D show schematic diagrams of a method of manufacturing a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention.

도 1에서 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 제조 방법은, 일면에 제 1 전극이 형성되어 있는 금속 플레이트를 준비하는 단계(S 110); 압전 세라믹층을 준비하는 단계(S 120); 상기 압전 세라믹층의 일면에 상기 제 1 전극이 맞닿도록 압전 세라믹층을 부착시키는 단계(S 130); 일면에 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는 고분자 필름을 준비하는 단계(S 140); 상기 압전 세라믹층의 타면에 상기 제 2 전극이 맞닿도록 고분자 필름을 부착시키는 단계(S 150); 및 기판을 준비하고, 탄성체를 이용하여 기판과 압전 세라믹층을 서로 부착시키는 단계(S 160)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a method of manufacturing a piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention includes preparing a metal plate having a first electrode formed on one surface thereof (S 110); Preparing a piezoelectric ceramic layer (S 120); Attaching a piezoelectric ceramic layer such that the first electrode abuts on one surface of the piezoelectric ceramic layer (S 130); Preparing a polymer film having a second electrode pattern formed on one surface (S 140); Attaching a polymer film to the other surface of the piezoelectric ceramic layer to be in contact with the second electrode (S 150); And preparing a substrate, and attaching the substrate and the piezoelectric ceramic layer to each other using an elastic body (S 160).

S 110 단계에서는 금속 플레이트를 준비한다. 금속 플레이트(10)는 본 발명의 압전 트랜스듀서에서 압전체와 결합하여 일체형으로 진동하는 것으로서, 전기 신호가 인가되는 경우 금속 플레이트를 통해 물리적인 진동신호가 발생되고 이는 음파 또는 초음파와 같은 음향 신호로 생성될 수 있다. 역으로 진동 신호가 인가될 경우 전기 신호가 생성될 수 있다. 이러한 금속 플레이트는 혼(horn) 형태로 되어 있을 수 있다. 금속 플레이트(10)의 일면에는 제 1 전극이 형성되어 있으며, 이러한 제 1 전극의 배선은 후술하는 압전 세라믹층의 하부로 배선을 빼는 것이 바람직하다. 이에 의해 압전 세라믹층의 상부 및 하부에서 각각 제 1 전극 및 제 2 전극의 배선을 빼는 것이 아니고, 제 2 전극 쪽에서만 두 개의 전극을 모두 빼게 되어 복수개의 압전 트랜스듀서를 이용할 때 전기적 배선을 매우 용이하게 할 수 있다는 장점을 갖는다. 전기적 배선을 압전 세라믹층의 하부로 하기 위해 제 1 전극으로부터 제 2 전극 쪽으로 전극의 연결부를 압전 세라믹층의 측면을 통해 연장시키거나 압전 세라믹층을 관통하여 배치시킬 수 있으며, 제 1 전극과 제 2 전극은 서로 절연이 되도록 유지한다. 도 7은 본 발명의 압전 트랜스듀서에서 전기적 배선을 압전 세라믹층의 하부에 설치한 모습을 도시한다. 도 7에서와 같이 제 1 전극을 하부로 배선으로 연결하여 하부에서 제 1 전극 및 제 2 전극으로부터 각각 (+) 및 (-) 배선이 가능하도록 하였다. 극성은 서로 변경될 수 있다.In step S110, a metal plate is prepared. The metal plate 10 vibrates integrally by combining with a piezoelectric body in the piezoelectric transducer of the present invention. When an electric signal is applied, a physical vibration signal is generated through the metal plate, which is generated as an acoustic signal such as sound waves or ultrasonic waves. Can be. Conversely, when a vibration signal is applied, an electrical signal may be generated. Such a metal plate may be in the form of a horn. A first electrode is formed on one surface of the metal plate 10, and the wiring of the first electrode is preferably drawn out under the piezoelectric ceramic layer described later. As a result, the wiring of the first electrode and the second electrode is not removed from the upper and lower portions of the piezoelectric ceramic layer, respectively, and both electrodes are removed only from the second electrode side. Has the advantage of being able to. In order to make the electrical wiring below the piezoelectric ceramic layer, the connecting portion of the electrode from the first electrode to the second electrode may be extended through the side surface of the piezoelectric ceramic layer or disposed through the piezoelectric ceramic layer, and the first electrode and the second electrode may be disposed. The electrodes are kept insulated from each other. FIG. 7 illustrates a state in which electrical wiring is installed below the piezoelectric ceramic layer in the piezoelectric transducer of the present invention. As shown in FIG. 7, the first electrode was connected to the lower part by wiring to enable (+) and (-) wiring from the first electrode and the second electrode at the lower part, respectively. The polarities can be altered from one another.

한편 제 1 전극은 금속 플레이트와 직접 전기적 소통이 되지 않도록 서로 간에 절연되어 있을 수 있다.Meanwhile, the first electrodes may be insulated from each other so as not to be in direct electrical communication with the metal plate.

S 120 단계에서는 압전 세라믹층(30)을 준비한다. 압전 세라믹층은 압전 세라믹으로 이용 가능한 것이면 어떠한 압전 세라믹도 가능하며, 이에 대한 특별한 제한은 없다. 압전 세라믹층의 양면은 금속으로 코팅되어 있을 수 있다.In step S 120, the piezoelectric ceramic layer 30 is prepared. The piezoelectric ceramic layer may be any piezoelectric ceramic as long as it is available as a piezoelectric ceramic, and there is no particular limitation thereto. Both surfaces of the piezoelectric ceramic layer may be coated with a metal.

S 130 단계에서는 압전 세라믹층의 일면에 제 1 전극(25)이 맞닿도록 압전 세라믹층을 부착시키게 된다. In operation S 130, the piezoelectric ceramic layer is attached to one surface of the piezoelectric ceramic layer so that the first electrode 25 abuts.

S 140 단계에서는 일면에 제 2 전극 패턴(45)이 형성된 고분자 필름(40)을 준비할 수 있다. 본 발명에서는 FPCB 공정을 이용해 제 2 전극이 형성되어 있는 고분자 필름을 준비하게 되며, 전극은 전극 물질이면 모두 이용 가능하고, 고분자 필름은 PET, PI 등이 이용 가능하며 이에 한정되는 것은 아니다. 설명한 내용은 단면 FPCB 공정을 이용하는 경우에 대한 것이며, 본 발명에서는 양면 FPCB 공정을 이용하여 제작할 수도 있다. 양면 FPCB 공정을 이용하여 제작하는 경우, 제 2 전극이 상기 고분자 필름의 양면에 형성되어 있고, 양면에 형성된 제 2 전극들은 고분자 필름을 관통하는 개구를 통해 서로 전기적 소통을 이루게 된다. 이러한 모습은 도 3의 실시예에서 확인할 수 있다. 이처럼 본 발명에서는 단면 FPCB 공정 또는 양면 FPCB 공정을 모두 이용 가능하다. 양면 FPCB 공정을 이용할 경우 복수개의 어레이 형태를 만드는 구조체에서 복수개의 어레이 간의 전극 배선을 위한 패턴을 용이하게 제작할 수 있는 장점을 가지며, 이 부분에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하도록 하겠다.In operation S 140, the polymer film 40 having the second electrode pattern 45 formed on one surface may be prepared. In the present invention, the FPCB process is used to prepare a polymer film having the second electrode formed thereon, and the electrode may be used as long as it is an electrode material, and the polymer film may use PET, PI, and the like, but is not limited thereto. The content described is for the case of using the single-sided FPCB process, and in the present invention, it may be produced using the double-sided FPCB process. When fabricated using a double-sided FPCB process, a second electrode is formed on both sides of the polymer film, the second electrode formed on both sides are in electrical communication with each other through the opening through the polymer film. This can be seen in the embodiment of FIG. As such, in the present invention, both a single-sided FPCB process or a double-sided FPCB process can be used. In the case of using the double-sided FPCB process, a structure for forming a plurality of arrays has an advantage of easily fabricating a pattern for electrode wiring between the plurality of arrays, which will be described in detail later.

S 150 단계에서는 압전 세라믹층(30)의 타면에, 즉 제 1 전극과 맞닿은 면의 반대면에, 제 2 전극이 맞닿도록 고분자 필름(40)을 부착시키게 된다. 부착 이후 가열을 하여 열 융착을 시키게 된다.In step S 150, the polymer film 40 is attached to the other surface of the piezoelectric ceramic layer 30, that is, the surface opposite to the surface in contact with the first electrode, such that the second electrode abuts. After attaching, heat is applied to heat fusion.

S 160 단계에서는 기판(50)을 준비하고, 탄성체(60)를 이용하여 기판(50)과 압전 세라믹층(30)을 서로 부착시킨다. 기판은 플렉서블 재질로 이루어질 수도 있다. 탄성체(60)는 탄성 재질로 이루어진 고무와 같은 물체로서, 탄성체는 기판과 압전 세라믹층을 서로 부착시킨다. 이에 의해 탄성체(60)는 기판(50) 및 압전 세라믹층(30)과 맞닿아 있으며, 고분자 필름(40)은 기판(50)과 이격되어 배치된다.In step S 160, the substrate 50 is prepared, and the substrate 50 and the piezoelectric ceramic layer 30 are attached to each other using the elastic body 60. The substrate may be made of a flexible material. The elastic body 60 is a rubber-like object made of an elastic material, and the elastic body adheres the substrate and the piezoelectric ceramic layer to each other. As a result, the elastic body 60 is in contact with the substrate 50 and the piezoelectric ceramic layer 30, and the polymer film 40 is spaced apart from the substrate 50.

도 4는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서 어레이의 제조 방법에 대한 순서도를 도시한다.4 shows a flowchart of a method of manufacturing a piezoelectric transducer array according to a further embodiment of the present invention.

도 4에서 도시된 것처럼, 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서 어레이의 제조 방법은, 일면에 제 1 전극이 형성되어 있는 n x m 개의 금속 플레이트를 준비하는 단계(S 210); n x m 개의 압전 세라믹층을 준비하는 단계(S 220); 상기 압전 세라믹층의 일면에 상기 제 1 전극이 맞닿도록 압전 세라믹층을 부착시키는 단계(S 230); 일면에 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는 n x m 개의 고분자 필름을 준비하는 단계(S 240); 상기 압전 세라믹층의 타면에 상기 제 2 전극이 맞닿도록 고분자 필름을 부착시키는 단계(S 250); 및 기판을 준비하고, 탄성체를 이용하여 기판과 압전 세라믹층을 서로 부착시키는 단계(S 260)를 포함하고, n 및 m은 1 이상의 정수이다.As shown in FIG. 4, a method of manufacturing a piezoelectric transducer array according to an exemplary embodiment of the present invention includes preparing n x m metal plates having a first electrode formed on one surface (S 210); preparing n x m piezoelectric ceramic layers (S 220); Attaching a piezoelectric ceramic layer such that the first electrode abuts on one surface of the piezoelectric ceramic layer (S 230); Preparing n x m polymer films having a second electrode pattern formed on one surface (S 240); Attaching a polymer film to the other surface of the piezoelectric ceramic layer to be in contact with the second electrode (S 250); And preparing a substrate, and attaching the substrate and the piezoelectric ceramic layer to each other using an elastic body (S260), wherein n and m are integers of 1 or more.

도 1의 실시예는 한 개의 압전 트랜스듀서의 제조 방법에 관한 것이었다면, 도 4의 실시예는 복수개의 압전 트랜스듀서가 어레이를 이루고 있는 구조체의 제조 방법에 대한 것이다. 본 발명에서는 이미 설명한 것처럼, FPCB 공정을 이용해 복수개의 압전 트랜스듀서 어레이를 제작하는 경우에도 단계별로 일괄 제작함으로써 쉽게 만들 수 있다.While the embodiment of FIG. 1 relates to a method of manufacturing one piezoelectric transducer, the embodiment of FIG. 4 relates to a method of manufacturing a structure in which a plurality of piezoelectric transducers are arrayed. In the present invention, as described above, even when manufacturing a plurality of piezoelectric transducer array using the FPCB process can be easily produced by batch production step by step.

S 210 단계에서는 일면에 제 1 전극(25)이 형성되어 있는 n x m개의 금속 플레이트를 준비한다. 금속 플레이트(10)는 본 발명의 압전 트랜스듀서에서 압전체와 결합하여 일체형으로 진동하는 것으로서, 전기 신호가 인가되는 경우 금속 플레이트를 통해 물리적인 진동신호가 발생되고 이는 음파 또는 초음파와 같은 음향 신호로 생성될 수 있다. 역으로 진동 신호가 인가될 경우 전기 신호가 생성될 수 있다. 이러한 금속 플레이트는 혼(horn) 형태로 되어 있을 수 있다. 본 명세서에서 n 및 m은 1이상의 정수이다. 한편 제 1 전극은 금속 플레이트와 직접 전기적 소통이 되지 않도록 서로 간에 절연되어 있을 수 있다.In step S 210, n x m metal plates having the first electrode 25 formed on one surface thereof are prepared. The metal plate 10 vibrates integrally by combining with a piezoelectric body in the piezoelectric transducer of the present invention. When an electric signal is applied, a physical vibration signal is generated through the metal plate, which is generated as an acoustic signal such as sound waves or ultrasonic waves. Can be. Conversely, when a vibration signal is applied, an electrical signal may be generated. Such a metal plate may be in the form of a horn. In the present specification, n and m are integers of 1 or more. Meanwhile, the first electrodes may be insulated from each other so as not to be in direct electrical communication with the metal plate.

S 220 단계에서는 n x m개의 압전 세라믹층(30)을 준비한다. 압전 세라믹층은 압전 세라믹으로 이용 가능한 것이면 어떠한 압전 세라믹도 가능하며, 이에 대한 특별한 제한은 없다. 압전 세라믹층의 양면은 금속으로 코팅되어 있을 수 있다.In step S 220, n x m piezoelectric ceramic layers 30 are prepared. The piezoelectric ceramic layer may be any piezoelectric ceramic as long as it is available as a piezoelectric ceramic, and there is no particular limitation thereto. Both surfaces of the piezoelectric ceramic layer may be coated with a metal.

S 230 단계에서는 압전 세라믹층의 일면에 제 1 전극(25)이 맞닿도록 압전 세라믹층을 부착시키게 된다. In step S 230, the piezoelectric ceramic layer is attached to one surface of the piezoelectric ceramic layer so that the first electrode 25 abuts.

S 240 단계에서는 일면에 제 2 전극 패턴(45)이 형성된 n x m개의 고분자 필름(40)을 준비할 수 있다. 본 발명에서는 FPCB 공정을 이용해 제 2 전극이 형성되어 있는 고분자 필름을 준비하게 되며, 전극은 전극 물질이면 모두 이용 가능하고, 고분자 필름은 PET, PI 등이 이용 가능하며 이에 한정되는 것은 아니다. 이 경우 제 2 전극들 간에 서로 전기적 소통이 이루어지도록 상기 고분자 필름에 미리 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는 것이 바람직하다.In operation S 240, n x m polymer films 40 having the second electrode pattern 45 formed on one surface may be prepared. In the present invention, the FPCB process is used to prepare a polymer film having the second electrode formed thereon, and the electrode may be used as long as it is an electrode material, and the polymer film may use PET, PI, and the like, but is not limited thereto. In this case, it is preferable that the second electrode pattern is formed on the polymer film in advance so as to allow electrical communication between the second electrodes.

위에서 설명한 내용은 단면 FPCB 공정을 이용하는 경우에 대한 것이며, 본 발명에서는 양면 FPCB 공정을 이용하여 제작할 수도 있다. 양면 FPCB 공정을 이용하여 제작하는 경우, 제 2 전극이 상기 고분자 필름의 양면에 형성되어 있고, 양면에 형성된 제 2 전극들은 고분자 필름을 관통하는 개구를 통해 서로 전기적 소통을 이루게 된다. 이처럼 본 발명에서는 단면 FPCB 공정 또는 양면 FPCB 공정을 모두 이용 가능하다. 양면 FPCB 공정을 이용할 경우 복수개의 어레이 형태를 만드는 구조체에서 복수개의 어레이 간의 전극 배선을 위한 패턴을 용이하게 제작할 수 있는 장점을 가진다. 도 5의 모습은 실제로 양면 FPCB 공정을 이용해 복수개의 구조체 어레이를 만드는 과정에서 이용되는 금속 플레이트, 제 1 전극, 제 2 전극, 고분자 필름, 세라믹층을 도시한다. 도 5에서 도시된 것과 같이 미리 패턴화된 전극을 이용하여 일괄적으로 한번에 제작함으로써 매우 쉽게 압전 트랜스듀서 어레이의 제작이 가능하고, 제작된 어레이에서 압전 트랜스듀서 간에 손쉽게 배선이 가능하다. 도 5는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서 어레이에 이용되는 소재에 대한 개략도이며, 도 6은 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서 어레이의 평면도를 도시한다. 도 6에서 도시된 것처럼, 매우 쉽게 압전 트랜스듀서 간의 배선이 이루어짐으로써 각각의 압전 트랜스듀서 구조체를 제작한 후 어레이 형태로 배치하는 종래 기술에 비해 매우 간단하고 손쉽게 제작이 가능하다. 도 5에서 금속 플레이트(10)는 큰 한 개의 판으로 도시되어 있으나, 실제로는 n x m 개로 되어 있으며, 도 5의 예에서는 7 x 8개가 될 것이다. 도 5 및 도 6의 실시예는 도 2d 또는 도 3에서와 같이 각각 금속 플레이트(10), 제 1 전극(25), 제 2 전극(45), 고분자 필름(40), 세라믹층(30)을 포함한다. 도 5는 금속 플레이트(10), 제 1 전극(25), 제 2 전극(45), 고분자 필름(40)를 분해해서 나타낸 도면이다. ACP는 전도성 접착제로서 접착 역할을 수행하는 부분이다. 도 6의 경우 압전 트랜스듀서 간의 실제로 배선이 이루어진 형태를 도시한다. 제 1 전극 간에 배선이 이루어진 형태 및 제 2 전극 간에 배선이 이루어진 형태를 나타내었으며, 도 6에서는 편의상 제 1 전극 간의 배선에 대해 (-) 전극으로 표시하였고, 제 2 전극 간의 배선에 대해 (+) 전극으로 표시하였으나, 이는 사용에 따라 변경될 수 있는 부분이다. 도 6에서 금속 플레이트들(10)이 표시되어 있고, 제 1 전극(25)이 표시되어 있으며, 제 1 전극(25)은 서로 연결되어 (-) 배선으로 표시되어 있고, 동그라미 형태 부분이 양면 FPCB 공정을 통해 제작된 제 2 전극(45)을 의미하며 이들이 서로 연결되어 (+) 배선으로 표시되어 있는 것이다.The above description is for the case of using the single-sided FPCB process, it can also be produced using the double-sided FPCB process in the present invention. When fabricated using a double-sided FPCB process, a second electrode is formed on both sides of the polymer film, the second electrode formed on both sides are in electrical communication with each other through the opening through the polymer film. As such, in the present invention, both a single-sided FPCB process or a double-sided FPCB process can be used. In the case of using a double-sided FPCB process, a structure for forming a plurality of arrays has an advantage of easily manufacturing a pattern for electrode wiring between the plurality of arrays. 5 actually shows a metal plate, a first electrode, a second electrode, a polymer film, and a ceramic layer used in the process of making a plurality of structure arrays using a double-sided FPCB process. As shown in FIG. 5, the piezoelectric transducer array can be manufactured very easily by using a pre-patterned electrode at a time, and wiring can be easily performed between the piezoelectric transducers in the manufactured array. 5 is a schematic diagram of a material used in a piezoelectric transducer array according to a further embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows a plan view of a piezoelectric transducer array according to a further embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, wiring between the piezoelectric transducers is made very easily, and thus, each piezoelectric transducer structure may be manufactured and then manufactured in a simpler form and easier than in the prior art of arranging the piezoelectric transducer structures. In FIG. 5, the metal plate 10 is shown as one large plate, but in practice is n x m, in the example of FIG. 5 will be 7 x 8. 5 and 6, the metal plate 10, the first electrode 25, the second electrode 45, the polymer film 40, and the ceramic layer 30 are respectively as shown in FIG. 2D or 3. Include. 5 is an exploded view showing the metal plate 10, the first electrode 25, the second electrode 45, and the polymer film 40. ACP is the part that performs the adhesive role as the conductive adhesive. In the case of Figure 6 shows the actual wiring between the piezoelectric transducers. The wiring is formed between the first electrode and the wiring between the second electrode. In FIG. 6, the wiring between the first electrode is represented as a negative electrode for convenience, and the wiring between the second electrode is positive. Although shown as an electrode, this is a part that can be changed according to use. In FIG. 6, the metal plates 10 are shown, the first electrode 25 is shown, the first electrodes 25 are connected to each other and are indicated by a (-) wiring, and the circular portion is a double-sided FPCB. It means the second electrode 45 produced through the process and they are connected to each other and are represented by (+) wiring.

도 6에서 보는 것처럼, 두 개의 실선인 배선의 각각의 제 1 전극 및 제 2 전극의 배선을 모두 압전 세라믹층의 하부에서 뺌으로써 손쉽게 배선이 가능하고, 일괄적으로 배선이 쉽게 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 6, the wiring of each of the first electrode and the second electrode of the two solid wires is removed from the lower part of the piezoelectric ceramic layer so that the wiring can be easily performed and the wiring can be easily performed in a batch.

S 250 단계에서는 압전 세라믹층(30)의 타면에, 즉 제 1 전극과 맞닿은 면의 반대면에, 제 2 전극이 맞닿도록 고분자 필름(40)을 부착시키게 된다. 부착 이후 가열을 하여 열 융착을 시키게 된다.In operation S 250, the polymer film 40 is attached to the other surface of the piezoelectric ceramic layer 30, that is, the surface opposite to the surface contacting the first electrode, such that the second electrode abuts. After attaching, heat is applied to heat fusion.

S 260 단계에서는 기판(50)을 준비하고, 탄성체(60)를 이용하여 기판(50)과 압전 세라믹층(30)을 서로 부착시킨다. 기판은 플렉서블 재질로 이루어질 수도 있다. 탄성체(60)는 탄성 재질로 이루어진 고무와 같은 물체로서, 탄성체는 기판과 압전 세라믹층을 서로 부착시킨다. 이에 의해 탄성체(60)는 기판(50) 및 압전 세라믹층(30)과 맞닿아 있으며, 고분자 필름(40)은 기판(50)과 이격되어 배치된다.In operation S260, the substrate 50 is prepared, and the substrate 50 and the piezoelectric ceramic layer 30 are attached to each other by using the elastic body 60. The substrate may be made of a flexible material. The elastic body 60 is a rubber-like object made of an elastic material, and the elastic body adheres the substrate and the piezoelectric ceramic layer to each other. As a result, the elastic body 60 is in contact with the substrate 50 and the piezoelectric ceramic layer 30, and the polymer film 40 is spaced apart from the substrate 50.

지금까지 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서의 제조 방법, 그리고 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서 어레이의 제조 방법에 대해 설명하였으며, 이하에서는 압전 트랜스듀서 및 이의 어레이에 대해 설명하도록 하겠다. 위에서 설명한 내용과 중복되는 부분에 대해서는 반복 설명을 생략하도록 하겠다.So far, the method of manufacturing the piezoelectric transducer according to the exemplary embodiment of the present invention and the method of manufacturing the piezoelectric transducer array according to an additional exemplary embodiment of the present invention have been described. Hereinafter, the piezoelectric transducer and its array will be described. would. Repeated description will be omitted for the overlapping parts described above.

본 발명의 일 실시예에 따른 압전 트랜스듀서는 도 2d에서 도시되며, 이는 제 1 전극이 형성되어 있는 금속 플레이트(10); 상기 제 1 전극과 맞닿도록 배치된 압전 세라믹층(30); 상기 압전 세라믹층의 하면에 배치된 제 2 전극이 형성되어 있는 고분자 필름(40); 및 상기 고분자 필름의 하부에 배치된 기판(50)을 포함한다.A piezoelectric transducer according to an embodiment of the present invention is shown in FIG. 2D, which includes a metal plate 10 having a first electrode formed thereon; A piezoelectric ceramic layer 30 disposed to be in contact with the first electrode; A polymer film 40 having a second electrode disposed on a lower surface of the piezoelectric ceramic layer; And a substrate 50 disposed under the polymer film.

금속 플레이트(10)의 하면에는 제 1 전극이 형성되어 배치된다. 금속 플레이트는 혼(horn) 형태로 되어 있는 것이 바람직하다. 한편 제 1 전극은 금속 플레이트와 직접 전기적 소통이 되지 않도록 서로 간에 절연되어 있을 수 있다.The first electrode is formed and disposed on the lower surface of the metal plate 10. The metal plate is preferably in the form of a horn. Meanwhile, the first electrodes may be insulated from each other so as not to be in direct electrical communication with the metal plate.

압전 세라믹층(30)은 제 1 전극(25)과 맞닿도록 배치된다. 압전 세라믹층의 양면은 금속으로 코팅되어 있을 수 있다.The piezoelectric ceramic layer 30 is disposed to contact the first electrode 25. Both surfaces of the piezoelectric ceramic layer may be coated with a metal.

압전 세라믹층(30)의 하면에는 고분자 필름(40)이 배치되며, 고분자 필름에는 제 2 전극(45)이 형성되어 있고, 이러한 제 2 전극은 압전 세라믹층(30)의 하면과 맞닿도록 배치된다.The polymer film 40 is disposed on the lower surface of the piezoelectric ceramic layer 30, and the second electrode 45 is formed on the polymer film, and the second electrode is disposed to contact the lower surface of the piezoelectric ceramic layer 30. .

고분자 필름(40)의 하부에는 기판(50)이 배치되고, 탄성체(60)를 통해 기판(50)과 압전 세라믹층(30)이 연결되어 있다. 탄성체는 상기 기판과 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 이에 의해 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치된다.The substrate 50 is disposed below the polymer film 40, and the substrate 50 and the piezoelectric ceramic layer 30 are connected through the elastic body 60. An elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, whereby the polymer film is spaced apart from the substrate.

이와 같은 구조를 통해 압전 세라믹층(30)의 상부 및 하부에 배치된 제 1 전극 및 제 2 전극을 통해 전기적 신호를 인가하면 이에 의해 압전 세라믹층의 기계적 변형이 발생되고, 이러한 변형에 상응하여 금속 플레이트가 변형되면서 진동이 발생하며 이는 음파 또는 초음파의 형태로 방출될 수 있다. 이에 의해 스피커로서 역할을 할 수 있게 되는 것이다. 이 경우 배선은 위에서 설명한 것처럼, 압전 세라믹층의 어느 한쪽(본 발명에서는 하부로)으로 배선을 뺌으로써 손쉽게 배선이 가능하다.When the electrical signal is applied through the first electrode and the second electrode disposed on the upper and lower portions of the piezoelectric ceramic layer 30 through such a structure, a mechanical deformation of the piezoelectric ceramic layer is generated, and correspondingly the metal Vibration occurs as the plate deforms, which can be emitted in the form of sound waves or ultrasonic waves. This makes it possible to act as a speaker. In this case, as described above, the wiring can be easily carried out by releasing the wiring to either one of the piezoelectric ceramic layers (downward in the present invention).

본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 압전 트랜스듀서 구조체 어레이를 제공하고 있으며, 이러한 압전 트랜스듀서 어레이는 n x m개의 압전 트랜스듀서가 어레이 형태로 배치된 것을 의미한다. 이러한 n x m개의 압전 트랜스듀서가 어레이 형태로 배치된 경우 압전 에너지 하베스터 어레이 또는 스피커로 이용시 지향성 압전 스피커로도 이용이 가능하게 된다.According to a further embodiment of the present invention, an array of piezoelectric transducer structures is provided, which means that n x m piezoelectric transducers are arranged in an array form. When the n x m piezoelectric transducers are arranged in an array form, the piezoelectric transducer may be used as a directional piezoelectric speaker when used as a piezoelectric energy harvester array or a speaker.

본 발명의 추가적인 실시예에 따른 압전 트랜스듀서 어레이는, 제 1 전극이 형성되어 있는 n x m 개의 금속 플레이트; 상기 제 1 전극과 맞닿도록 배치된 n x m 개의 압전 세라믹층; 상기 압전 세라믹층의 하면에 배치된 제 2 전극이 형성되어 있는 n x m 개의 고분자 필름으로서, 상기 제 2 전극은 상기 압전 세라믹층의 하면과 맞닿도록 배치되어 있는 고분자 필름; 및 상기 고분자 필름의 하부에 배치된 기판으로서, 상기 기판은 상기 압전 세라믹과 탄성체를 통해 서로 연결되어 있는, 기판을 포함한다.According to a further embodiment of the present invention, a piezoelectric transducer array includes: n x m metal plates having a first electrode formed thereon; N x m piezoelectric ceramic layers disposed to be in contact with the first electrode; An n x m polymer film having a second electrode disposed on a lower surface of the piezoelectric ceramic layer, the second electrode being a polymer film disposed to be in contact with the lower surface of the piezoelectric ceramic layer; And a substrate disposed under the polymer film, wherein the substrate is connected to each other through the piezoelectric ceramic and an elastic body.

금속 플레이트의 하면에는 제 1 전극이 형성되어 배치된다. 금속 플레이트는 혼(horn) 형태로 되어 있는 것이 바람직하다. 한편 제 1 전극은 금속 플레이트와 직접 전기적 소통이 되지 않도록 서로 간에 절연되어 있을 수 있다.The first electrode is formed and disposed on the lower surface of the metal plate. The metal plate is preferably in the form of a horn. Meanwhile, the first electrodes may be insulated from each other so as not to be in direct electrical communication with the metal plate.

상기 탄성체는 상기 기판과 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치된다.The elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, and the polymer film is spaced apart from the substrate.

상기 압전 세라믹층의 양면은 금속으로 코팅되어 있을 수 있으며, 상기 금속 플레이트는 혼(horn) 형태로 되어 있는 것이 바람직하다.Both surfaces of the piezoelectric ceramic layer may be coated with a metal, and the metal plate is preferably in a horn form.

또한, 상기 제 1 전극들 간에 서로 전기적 소통이 이루어지도록 미리 제 1 전극 패턴이 형성되어 있고, 상기 제 2 전극들 간에 서로 전기적 소통이 이루어지도록 상기 고분자 필름에 미리 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 전극 패턴에 의해 개별적으로 압전 트랜스듀서들을 어레이 형태로 만들어서 배선하는 것에 비하여 훨씬 편리하게 배선이 가능하고, 이러한 모습은 도 6에서 확인할 수 있다. 도 6은 가로로 7 x 세로로 8 개의 7 x 8의 어레이를 나타내고, 각각의 사각형이 하나의 압전 트랜스듀서 구조체를 나타낸다. 이러한 압전 트랜스듀서 구조체에는 도 2d 또는 도 3과 같은 형태의 소자로 이루어져 있으며, 이러한 소자들은 미리 제작된 제 1 전극 패턴 및 제 2 전극 패턴을 통해 배선이 되어 있음을 확인할 수 있다.In addition, the first electrode pattern is formed in advance so that the electrical communication between the first electrodes, and the second electrode pattern is formed in the polymer film in advance so that the electrical communication between the second electrodes. desirable. The electrode pattern makes wiring much more convenient than wiring the piezoelectric transducers individually in an array form, which can be seen in FIG. 6. 6 shows an array of eight 7 x 8 horizontally by 7 x vertical, with each square representing one piezoelectric transducer structure. This piezoelectric transducer structure is composed of elements of the form as shown in Figure 2d or 3, it can be seen that these elements are wired through the first electrode pattern and the second electrode pattern prepared in advance.

이상에서 설명한 것처럼, 본 발명에 따른 압전 트랜스듀서 어레이는 양산 가능한 방법에 의해 제작될 수 있다. 본 발명은 이러한 신규한 압전 트랜스듀서 어레이를 제공한다. 이러한 본 발명의 압전 트랜스듀서는 에너지 하베스팅에 이용될 수 있고, 또한 스피커로서도 이용될 수 있다.As described above, the piezoelectric transducer array according to the present invention can be manufactured by a mass production method. The present invention provides such a novel piezoelectric transducer array. This piezoelectric transducer of the present invention can be used for energy harvesting and can also be used as a speaker.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다. The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to make or use the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the generic principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the invention. Thus, the present invention should not be limited to the embodiments set forth herein but should be construed in the broadest scope consistent with the principles and novel features set forth herein.

Claims (15)

일면에 제 1 전극이 형성되어 있는 금속 플레이트를 준비하는 단계;
압전 세라믹층을 준비하는 단계;
상기 압전 세라믹층의 일면에 상기 제 1 전극이 맞닿도록 압전 세라믹층을 부착시키는 단계;
일면에 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는 고분자 필름을 준비하는 단계;
상기 압전 세라믹층의 타면에 상기 제 2 전극이 맞닿도록 고분자 필름을 부착시키는 단계; 및
기판을 준비하고, 탄성체를 이용하여 기판과 압전 세라믹층을 서로 부착시키는 단계를 포함하고,
상기 탄성체는 상기 기판 및 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치되는,
압전 트랜스듀서의 제조 방법.
Preparing a metal plate having a first electrode formed on one surface thereof;
Preparing a piezoelectric ceramic layer;
Attaching a piezoelectric ceramic layer so that the first electrode abuts on one surface of the piezoelectric ceramic layer;
Preparing a polymer film having a second electrode pattern formed on one surface thereof;
Attaching a polymer film to the other surface of the piezoelectric ceramic layer to be in contact with the second electrode; And
Preparing a substrate, and attaching the substrate and the piezoelectric ceramic layer to each other using an elastic body,
The elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, the polymer film is disposed spaced apart from the substrate,
Method of manufacturing piezoelectric transducers.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 압전 세라믹층의 양면은 금속으로 코팅되어 있는,
압전 트랜스듀서의 제조 방법.
The method of claim 1,
Both sides of the piezoelectric ceramic layer is coated with a metal,
Method of manufacturing piezoelectric transducers.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 플레이트는 혼(horn) 형태로 되어 있는,
압전 트랜스듀서의 제조 방법.
The method of claim 1,
The metal plate is in the form of a horn,
Method of manufacturing piezoelectric transducers.
일면에 제 1 전극이 형성되어 있는 n x m 개의 금속 플레이트를 준비하는 단계;
n x m 개의 압전 세라믹층을 준비하는 단계;
상기 압전 세라믹층의 일면에 상기 제 1 전극이 맞닿도록 압전 세라믹층을 부착시키는 단계;
일면에 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는 n x m 개의 고분자 필름을 준비하는 단계;
상기 압전 세라믹층의 타면에 상기 제 2 전극이 맞닿도록 상기 고분자 필름을 부착시키는 단계; 및
기판을 준비하고, 탄성체를 이용하여 기판과 압전 세라믹층을 서로 부착시키는 단계를 포함하고,
n 및 m은 1 이상의 정수이며,
상기 탄성체는 상기 기판 및 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치되는,
압전 트랜스듀서의 제조 방법.
Preparing nxm metal plates having a first electrode formed on one surface thereof;
preparing nxm piezoelectric ceramic layers;
Attaching a piezoelectric ceramic layer so that the first electrode abuts on one surface of the piezoelectric ceramic layer;
Preparing nxm polymer films having a second electrode pattern formed on one surface thereof;
Attaching the polymer film to the second surface of the piezoelectric ceramic layer to be in contact with the second electrode; And
Preparing a substrate, and attaching the substrate and the piezoelectric ceramic layer to each other using an elastic body,
n and m are integers of 1 or more,
The elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, the polymer film is disposed spaced apart from the substrate,
Method of manufacturing piezoelectric transducers.
삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 전극들 간에 서로 전기적 소통이 이루어지도록 상기 고분자 필름에 미리 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는,
압전 트랜스듀서의 제조 방법.
The method of claim 5,
A second electrode pattern is formed on the polymer film in advance so that the second electrodes are in electrical communication with each other.
Method of manufacturing piezoelectric transducers.
하면에 배치된 제 1 전극이 형성되어 있는 금속 플레이트;
상기 제 1 전극과 맞닿도록 배치된 압전 세라믹층;
상기 압전 세라믹층의 하면에 배치된 제 2 전극이 형성되어 있는 고분자 필름으로서, 상기 제 2 전극은 상기 압전 세라믹층의 하면과 맞닿도록 배치되어 있는 고분자 필름; 및
상기 고분자 필름의 하부에 배치된 기판으로서, 상기 기판은 상기 압전 세라믹과 탄성체를 통해 서로 연결되어 있는, 기판을 포함하고,
상기 탄성체는 상기 기판과 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치되는,
압전 트랜스듀서.
A metal plate having a first electrode disposed on a bottom surface thereof;
A piezoelectric ceramic layer disposed to contact the first electrode;
A polymer film having a second electrode disposed on a lower surface of the piezoelectric ceramic layer, wherein the second electrode is disposed to abut on a lower surface of the piezoelectric ceramic layer; And
A substrate disposed under the polymer film, the substrate comprising a substrate connected to each other through the piezoelectric ceramic and an elastic body;
The elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, the polymer film is spaced apart from the substrate,
Piezoelectric transducer.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 전극이 상기 고분자 필름의 양면에 형성되어 있고, 양면에 형성된 제 2 전극들은 고분자 필름을 관통하는 개구를 통해 서로 전기적 소통되는,
압전 트랜스듀서.
The method of claim 8,
The second electrode is formed on both sides of the polymer film, the second electrode formed on both sides are in electrical communication with each other through the opening through the polymer film,
Piezoelectric transducer.
삭제delete 제 8 항에 있어서,
상기 압전 세라믹층의 양면은 금속으로 코팅되어 있는,
압전 트랜스듀서.
The method of claim 8,
Both sides of the piezoelectric ceramic layer is coated with a metal,
Piezoelectric transducer.
제 1 전극이 형성되어 있는 n x m 개의 금속 플레이트;
상기 제 1 전극과 맞닿도록 배치된 n x m 개의 압전 세라믹층;
상기 압전 세라믹층의 하면에 배치된 제 2 전극이 형성되어 있는 n x m 개의 고분자 필름으로서, 상기 제 2 전극은 상기 압전 세라믹층의 하면과 맞닿도록 배치되어 있는 고분자 필름; 및
상기 고분자 필름의 하부에 배치된 기판으로서, 상기 기판은 상기 압전 세라믹과 탄성체를 통해 서로 연결되어 있는, 기판을 포함하고,
상기 탄성체는 상기 기판과 상기 압전 세라믹층과 맞닿아 있으며, 상기 고분자 필름은 상기 기판과 이격되어 배치되는,
압전 트랜스듀서.
Nxm metal plates on which first electrodes are formed;
Nxm piezoelectric ceramic layers disposed to be in contact with the first electrode;
An nxm polymer film having a second electrode disposed on a lower surface of the piezoelectric ceramic layer, wherein the second electrode is disposed so as to contact the lower surface of the piezoelectric ceramic layer; And
A substrate disposed under the polymer film, the substrate comprising a substrate connected to each other through the piezoelectric ceramic and an elastic body;
The elastic body is in contact with the substrate and the piezoelectric ceramic layer, the polymer film is spaced apart from the substrate,
Piezoelectric transducer.
제 12 항에 있어서,
상기 제 2 전극이 상기 고분자 필름의 양면에 형성되어 있고, 양면에 형성된 제 2 전극들은 고분자 필름을 관통하는 개구를 통해 서로 전기적 소통되는,
압전 트랜스듀서.
The method of claim 12,
The second electrode is formed on both sides of the polymer film, the second electrode formed on both sides are in electrical communication with each other through the opening through the polymer film,
Piezoelectric transducer.
삭제delete 제 12 항에 있어서,
상기 제 2 전극들 간에 서로 전기적 소통이 이루어지도록 상기 고분자 필름에 미리 제 2 전극 패턴이 형성되어 있는,
압전 트랜스듀서.The method of claim 12,
A second electrode pattern is formed on the polymer film in advance so that the second electrodes are in electrical communication with each other.
Piezoelectric transducer.
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