KR19990023552A - 에너지 트래핑형 압전 필터 - Google Patents

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KR19990023552A
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다케시 스기야마
마나부 와키타
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오카무라 가네오
니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
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Abstract

최소 표면 영역을 갖는 에너지 트래핑형 압전 필터는 서로 층층이 놓여서 복수층 구조를 형성하는 동일형의 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b)을 포함하고, 각각의 기판의 표면에는 서로 마주보도록 설치된 한 쌍의 진동 전극(11),(12)과 진동 전극들(12) 중 하나에 연결되는 콘덴서 전극(14)이 제공되며 또 다른 진동 전극(11)은 역시 제 1 표면 위에 배치된 입/출력 연결 단자(13)에 전기적으로 연결되며, 제 2 표면에는 상기 한 쌍의 진동 전극(11,12)에 대하여 맞은 편에 배치되는 일반 전극(16)과 상기 콘덴서 전극(14)의 맞은 편에 배치되는 콘덴서 전극(17)이 제공되며 상기 콘덴서 전극(17)과 상기 일반 전극(16)은 서로 전기적으로 연결되며, 상기 한 쌍의 진동 전극(11, 12)과 일반 전극(16)은 진동부(V)를 형성하고, 상기 콘덴서 전극 (14, 17)은 커플링 콘덴서(C1), (C2)를 형성한다.
상기 에너지 트래핑형 압전 필터는 한 쌍의 입/출력 전극 그리고/또는 단자들이 전자기적으로 연결되지 못하도록 하는 차폐 전극 수단(19, 34)을 더 포함한다.

Description

에너지 트래핑형 압전 필터
본 발명은 다수의 진동부를 갖는 기판을 포함하는 에너지 트래핑형 압전 필터에 관한 것이다.
지금까지 다양한 에너지 트래핑형 압전 필터가 공지되어 왔다. 예를 들어, 코카이(Kokai)의 일본 특허 제 7:263999호에는 그러한 압전 필터가 개시되어 있다.
첨부된 도면의 도 1 내지 도 2B를 참조하면, 상기 특허에 개시된 압전 필터는 단일 압전 기판 A로 구성되며 압전 기판 A의 제 1 표면에는 두 쌍의 측면 배열 진동 전극 B, C가 제공되고, 그 내부 진동 전극 B는 도 2A에 도시된 바와 같이 중앙으로 배열된 콘덴서 전극 D와 연결된다. 중앙 배열 콘덴서 전극 F는 콘덴서 전극 D에 대하여 압전 기판 A를 사이에 두고 반대편에 위치한다. 따라서, 한 쌍의 진동부 V는 두 쌍의 진동 전극 B와 C 및 일반 전극 E에 의하여 형성되고, 반면 커플링 콘덴서 G는 콘덴서 전극 F와 D에 의하여 형성된다. 바꾸어 말하면, 단일 압전 기판 A는 한 쌍의 측면 진동부 V와 중앙 커플링 콘덴서 G로 이루어진다. 도 3은 압전 필터에 대한 상응하는 회로 다이아그램이다.
그러나, 단일 압전 기판 A에 설치된 한 쌍의 측면 진동부 V와 중앙 커플링 콘덴서 G를 사용한 상기 기술한 종래의 배치에서 압전 기판 A는 반드시 직사각형 둘레를 가져야만 하고 상기 압전 필터는 상기 기술한 부품을 모두 구비하기 위해 넓은 표면적을 가져야만 하는 문제가 있다. 또, 상기와 같은 압전 필터가 단지 단일 커플링 콘덴서 G를 갖는다 하더라도, 그러한 압전 필터는 둘레 형태, 두께 및 가변적 용량 범위에 제한을 두기 위한 진동부에 할당되는 면적 등에 관하여 여러 가지 제한을 받을 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 압전 필터의 상기 설명한 문제점들을 해결하는 에너지 트래핑형 압전 필터를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 일 측면에 따라, 에너지 트래핑형 압전 필터는
동일한 제 1 및 제 2 압전 기판;
상기 제 1 및 제 2 압전 기판 각각의 제 1 표면에 제공되며, 진동 전극 중 하나는 제 1 콘덴서 전극에 전기적으로 연결되고 다른 하나는 상기 제 1 기판에 설치된 입/출력 연결 단자에 전기적으로 연결되는 서로 마주보도록 설치된 한 쌍의 진동 전극 및 상기 제 1 콘덴서 전극을 포함하는 제 1 전극 패턴과;
상기 제 1 및 제 2 압전 기판 각각의 제 2 표면에 제공되며, 상기 한 쌍의 진동 전극에 대하여 반대로 배열된 일반 전극과 상기 제 1 콘덴서 전극에 대하여 반대로 배열된 제 2 콘덴서 전극을 포함하여, 상기 제 2 콘덴서 전극과 상기 일반 전극이 서로 전기적으로 연결되는 제 2 전극 패턴;
한 쌍의 제 1 및 제 2 진동 전극과 제 1 및 제 2 압전 기판 각각에 설치된 상기 일반 전극을 각각 포함하는 한 쌍의 진동부;
각각의 압전 기판에 설치된 상기 제 1 및, 제 2 콘덴서 전극을 각각 포함하는 한 쌍의 커플링 콘덴서와;
상기 제 1 및 제 2 압전 기판의 각 표면에 배치되고, 각각의 진동부의 진동을 차단하지 않기 위해 각각 오프닝을 가지며, 복수층 구조를 형성하기 위해 상기 제 1 및 제 2 압전 기판의 사이에 끼워지는 스페이서 부재들;
상기 복수층 구조의 위표면과 아래 표면에 제공되는 한 쌍의 절연 커버판; 및
서로에 대하여 상기 제 1 및 제 2 압전 기판 각각의 제 1 표면상의 제 1 콘덴서 전극들과, 서로에 대하여 상기 제 1 및 제 2 압전 기판의 각 제 2 표면상의 제 2 콘덴서 전극들과, 필터의 일 측에 배열되고 외부로 노출되는 입력 전극과 출력 전극에 각각 연결되는 입/출력 연결 단자 및 필터의 타측에 배열되고 외부에 노출되는 접지 전극에 연결되는 제 2 표면상의 제 2 전극 패턴을 전기적으로 연결하기 위한 도체 수단을 포함한다.
따라서, 각각 단일 진동부를 갖는 제 1 및 제 2 압전 기판들은 상기 설명된 배열을 갖도록 하기 위해 하나의 기판이 다른 기판 위에 놓이게 되어 압전 필터의 관련 부품을 갖추기 위한 제한 표면 영역만을 갖게 된다. 또한, 제 1 및 제 2 압전 기판은 서로 평행하게 연결되는 한 쌍의 커플링 콘덴서를 형성하는 각각의 콘덴서 전극들을 수반하기 때문에, 단일 커플링 콘덴서를 갖는 종래의 압전 필터와 비교했을 때, 상기 장치의 커플링 콘덴서는 상기 장치의 디자인과 상관없이 자유롭게 선택될 수 있다.
제 2 진동 전극에 연결된 입/출력 연결 단자는 관련 측면 에지의 중앙에서부터 이동될 수 있고, 한 쌍의 콘덴서 전극들은 제 1 및 제 2 압전 기판들 중 하나가 뒤집어졌을 때, 수직으로 정렬될 수 있다. 따라서, 상기 압전 기판들의 제 1 측면과 제 2 측면상의 콘덴서 전극들은 수직으로 정렬되어 어렵지않게 전기적으로 연결될 수 있는 반면, 상기 입/출력 연결 단자는 압전 기판 중 하나가 뒤집어질 때, 관련 측면 에지들의 중앙에서부터 이동되어 위에서 보았을 때, 대칭 모양이 되어 서로 수직으로 정렬되지 않는다. 따라서, 상기 압전 기판 중 하나의 입/출력 연결 단자가 입력 전극과 연결되고, 다른 압전 기판의 입/출력 연결 단자가 출력 전극에 연결될 때, 그들은 절대로 서로 단락되지 않으며 입/출력 연결 단자가 서로 비스듬히 위치한다는 사실 때문에 서로 확실히 절연될 수 있다.
상기 스페이서에는 입/출력 연결 단자를 각각 입력 전극과 출력 전극에 연결하고 상기 제 2 표면의 상기 전극 패턴들을 상기 접지 전극에 연결하기 위한 전도 통로를 형성하기 위하여 전기적 전도 물질로 채워진 홈 부분들이 에지들을 따라 설치된다.
상기와 같이 배열하게 되면, 제 1 및 제 2 압전 기판들이 복수층 구조로 설치된 후, 상기 전극들과 단자들 중 관련된 어떤 것들도 홈 부분들에 채워진 전기적 전도 물질에 의해 서로 연결될 수 있다.
상기와 같이 배열하게 되면, 제 1 압전 기판이 제 2 압전 기판 위에 설치되거나 또는 그 반대가 될 것이고 따라서 본 발명에 따라 제 1 및 제 2 압전 기판들의 입/출력 연결 단자들 사이의 거리 및 압전 필터의 절연 커버판 중 하나에 설치된 입력 전극과 출력 전극 사이의 거리는, 도 1, 2A 및 2B에 도시된 바와 같이 종래의 장치들에 비해 현저하게 감소되어, 전자기적으로 서로 연결되기 쉬워져 상기 장치의 감쇠성에 손상을 입히게 된다. 이러한 문제는 입/출력 연결 단자를 서로 분리하고 입력 전극과 출력 전극을 분리함으로써 해결될 수 있지만, 상기 압전 기판들이 어쩔 수 없이 큰 표면 영역을 갖게 되어 본 발명의 장점을 해치게 된다.
따라서, 본 발명의 다른 목적은 전자기적 접속이 쉽게 이루어지는 것에 대한, 상기 기술 문제들을 해결하는 에너지 트래핑형 압전 필터를 제공하는 것이다.
상기 문제들은 본 발명에 의하여 해결될 수 있다.
본 발명의 또다른 측면에 따라, 제 1 및 제 2 압전 기판의 제 2 표면들 상의 각각의 제 2 전극 패턴들이 위에서 보았을 때, 압전 필터의 같은 모서리에 서로 비스듬히 위치한 제 1 압전 기판과 제 2 압전 기판의 입/출력 연결 단자 사이에 위치하도록 연장된 차폐 전극을 포함하는 에너지 트래핑형 압전 필터가 제공된다.
상기와 같이 배열하게 되면, 상기 차폐 전극들은 위에서 보았을 때 제 1 압전 기판과 제 2 압전 기판의 입/출력 연결 단자 사이에 위치하고, 상기 절연 커버판 중 하나 위에 배열된 접지 전극에 의해 전기적으로 어스되고 제 1 및 제 2 압전 기판들의 제 2 표면들 위의 상기 전극 패턴들에 전기적으로 연결되어 결과적으로 입/출력 연결 단자와 입/출력 연결 단자에 수직으로 정렬한 입력 전극과 출력 전극을 전자기적으로 어떻게 연결시키더라도 차폐 전극들에 의해 방해를 받아 본 장치의 감쇠 성질이 향상된다.
추가로, 차폐 전극은 절연 커버판 중 하나에 설치된 접지 전극으로부터 확장되어 입력 전극과 출력 전극 사이에 위치하게 된다.
그러면, 접지 전극으로부터 연장된 차폐 전극은 상기 절연 커버판 위에 설치된 입력 전극과 출력 전극 사이에 놓이게 되어 입력 전극과 출력 전극 및 제 1 및 제 2 압전 기판의 입/출력 연결 단자를 전자기적으로 어떻게 연결시켜도 차폐 전극들에 의해 방해를 받아 본 장치의 감쇠 성질이 향상된다.
압전 기판의 제 2 표면들 위의 전극 패턴들의 두 개의 차폐 전극들과 접지 전극으로부터 연장된 차폐 전극이 조화를 이루어 사용될 때, 본 장치의 감쇠 성질이 더 향상될 것이다.
도 1은 종래의 공지된 압전 필터를 부분적으로 절단한 개략적인 사시도이다.
도 2A는 도 1의 종래 압전 필터의 상부 표면의 개략적인 평면도이다.
도 2B는 도 1의 종래 압전 필터의 하부 표면의 개략적인 평면도이다.
도 3은 도 1의 종래 압전 필터의 상응 회로의 개략적 회로 다이아그램이다.
도 4는 본 발명의 에너지 트래핑형 압전 필터 F1의 제 1 실시예에 대한 부분적으로 절단한 개략적인 사시도이다.
도 5는 도 4의 압전 필터 F1의 실시예에 대한 분해하여 나타낸 개략적인 사시도이다.
도 6A는 도 4의 실시예에서 압전 기판의 상부 표면에 대한 개략적인 평면도이다.
도 6B는 도 4의 실시예의 압전 기판의 하부 표면에 대한 개략적인 평면도이다.
도 7은 전기적 전도 물질의 전기적 전도체의 일부를 보여주는, 도 4의 실시예에 대한 개략적인 확대 종단면도이다.
도 8은 본 발명에 대한 압전 필터를 대량 생산하는데 사용되는 시트의 개략적인 분해 사시도이다.
도 9는 도 4의 압전 필터 F1의 실시예의 상응 회로의 개략 회로 다이아그램이다.
도 10은 본 발명의 에너지 트래핑형 압전 필터 F2의 제 2 실시예의 개략적인 분해 사시도이다.
도 11A는 차폐 전극들이 압전 기판위에만 배열된 실시예에서 각 압전 기판의 상부 표면을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 11B는 도 11A의 실시예에서 압전 기판의 하부 표면을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 11C는 차폐 전극들이 압전 기판위에만 배열된 일 실시예에서 하부 절연 커버판의 하부 표면을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 12는 압전 기판들 위에만 배열된 차폐 전극을 갖는 도 11A, 11B 및 11C의 실시예의 감쇠 특성을 보여주는 그래프이다.
도 13A는 차폐 전극이 하부 절연 커버판위에 설치된 실시예에서 각 압전 기판의 상부 표면을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 13B는 도 13A의 압전 기판의 하부 표면을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 13C는 하부 절연 커버판위에 차폐 전극이 설치된 실시예에서 하부 절연 커버판의 하부 표면을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 14는 도 13A, 13B 및 13C의 실시예의 감쇠 특성을 보여주는 그래프이다.
도 15A는 압전 기판위에 설치된 차폐 전극들을 갖고 하부 절연 커버판 위에 설치된 또 다른 차폐 전극을 갖는 일 실시예에서 각 압전 기판의 상부 표면을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 15B는 도 15A의 압전 기판의 하부 표면을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 15C는 압전 기판에 설치된 차폐 전극들을 갖고 하부 절연 커버판 위에 설치된 또 다른 차폐 전극을 갖는 상기 실시예에서 하부 절연 커버판의 하부 표면을 보여주는 개략적인 평면도이다.
도 16은 도 15의 실시예의 감쇠 특성을 보여주는 그래프이다.
도 17은 종래의 압전 필터의 감쇠 특성을 보여주는 그래프이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10a, 10b : 압전 기판 11, 12 : 진동 전극
13 : 입/출력 커넥터 단자 14, 17 : 콘덴서 전극
15 : 커넥터 에지 16 : 일반 전극
18 : 커넥터 단자 19, 34 : 차폐 전극
20 : 스페이서 21 : 오프닝
22a, 22b, 22c : 홈 30a, 30b : 상/하부 절연 커버판
31 : 입력 전극 32 : 출력 전극
33 : 접지 전극 34 : 차폐 전극
40 : 전도 물질
본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명을 설명하면 다음과 같다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 에너지 트래핑형 압전 필터(F1)의 제 1 실시예이다.
도시된 압전 필터(F1)는 동일한 구성을 가지며 스페이서(20b), (20c) 사이에 위치한 각각의 압전 기판들 위와 아래에 배치된 상부 및 하부 절연 커버판(30a),(30b) 사이에 위치하는 스페이서(20a)와 층을 이루도록 배열된 제 1 압전 기판(10a)과 제 2 압전 기판(10b)을 포함한다.
지금부터 도 6을 참조하여 압전 기판(10a), (10b)을 상세히 설명하겠다.
압전 기판(10a), (10b)은 PbTiO3,PbZrO3,또는 PbTiO3:PbZrO3와 같은 압전 세라믹 물질로 만들어지고, 각각의 압전 기판은 반대 표면에 각각 배치되는 전극 패턴(P1, P2)을 갖는다. 각각의 압전 기판(10a),(10b)의 반대편에 위치한 전극 패턴 (P1, P2)은 전형적으로 은을 침전시키거나 은 반죽을 스크린 인쇄하여 만들어진다.
우선, 각각의 압전 기판(10a),(10b)의 제 1 표면에 배치된 전극 패턴(P1)을 설명하기로 한다. 한 쌍의 진동 전극(11),(12)들은 제 1 표면 위에 서로 떨어져서 배치된다. 진동 전극(11)은 압전 기판(10a) 또는 (10b)의 한 코너 쪽으로 비스듬히 연장되어 입/출력 연결 단자(13)(코너에서 출발한 에지를 따라)를 형성한다. 바꾸어 말하면, 압전 기판 (10a),(10b)위의 입/출력 연결 단자(13)는 측면 에지를 따라 바이어스된 상태로 형성되고 압전 기판(10a),(10b) 중 하나가 세로로 뒤집어질 때, 입/출력 연결 단자(13)는 서로에 대하여 위치를 바꾸면서 서로를 방해하지는 않게 된다.
각각의 압전 기판(10a),(10b)의 제 1 표면에는 가는 줄무늬 모양의 콘덴서 전극(14)이 입/출력 연결 단자(13)가 형성된 에지 반대쪽 측면 에지를 따라 배치된다. 콘덴서 전극(14)은 연결 에지(15)를 형성하기 위해 압전 기판의 세로로 마주보는 에지사이로 연장되어 압전 기판(10a),(10b) 중 하나가 세로로 뒤집어질 때, 두 개의 압전 기판(10a),(10b)의 연결 에지들(15)이 서로 세로로 정렬되도록 한다.
지금부터, 각각의 압전 기판(10a), (10b)의 제 2 표면 위의 전극 패턴(P2)에 대하여 설명할 것이다.
전극 패턴(P2)은 상기 한 쌍의 진동 전극(11),(12)의 반대편에 배열된 일반 전극(16)과 제 1 표면 위의 콘덴서 전극(14)에 대하여 반대편에 위치되고 일반 전극(16)에 전기적으로 연결된 콘덴서 전극(17)으로 구성된다. 상기 콘덴서 전극(17)은 대응 측면 에지까지 측면으로 연장되어 접지 연결 단자(18)를 형성한다.
따라서, 도 9에서와 같이, 한 쌍의 진동 전극(11), (12) 및 일반 전극(16)이 진동부(V)를 형성하고, 각 압전 기판(10a),(10b)의 콘덴서 전극(14),(17)은 각각 커플링 콘덴서(C1), (C2)를 형성한다.
그리고 나서, 제 1 압전 기판(10a)이 뒤집어지면, 두 개의 압전 기판(10a),(10b)의 한 쌍의 콘덴서 전극(14),(17)이 수직으로 정렬된다. 따라서, 커넥터 단자(18)와 압전 기판(10a)의 커넥터 에지들(15)도 역시 압전 기판들(10b)의 각각의 대응 부분에 수직으로 정렬되어 어렵지 않게 서로 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 설명한 위치 배열에 따라, 다른 한 편으로 두 개의 압전 기판(10a), (10b)의 입/출력 연결 단자(13)는 각각의 코너에 대하여 서로 비스듬히 위치하게 된다. 그리고 나면, 압전 기판(10a)의 입/출력 연결 단자(13)는 차후에 더 상세히 설명하게 될 입력 단자의 역할을 하는 입력 전극(31)에 전기적으로 연결되고, 반면 압전 기판(10b)의 입/출력 연결 단자(13)는 차후에 더 상세히 설명하게 될 출력 단자로서의 역할을 하는 출력 전극(32)에 전기적으로 연결되어 두 개의 입/출력 연결 단자(13)가 전혀 단락되지 않고 서로 확실히 절연된다.
따라서, 압전 기판들(10a),(10b)은 그 사이에 위치한 스페이서(20a)와 함께 층을 이루게 된다.
결과적으로, 한 쌍의 스페이서(20b),(20c)는 각각 제 1 및 제 2 압전 기판(10a),(10b)의 위, 아래에 설치된다. 각 스페이서 (20a),(20b),(20c)는 관련 진동부 또는 진동부들의 진동을 차단하지 않도록 중앙에 원 오프닝(21)을 갖는 절연 시트로 구성된다.
절연 커버판(30a)은 스페이서(20b) 상부 표면 위에 배치되고 다른 절연 커버판(30b)은 스페이서(20c)의 하부 표면 밑에 배치된다. 그러면, 입력 전극(31), 출력 전극(32) 및 접지 전극(33)은 절연 커버판(30b)의 하부 표면위에 형성된다. 입력 전극(31)과 출력 전극(32)은 도 9에 도시된 대응 회로에 대하여 대칭이기 때문에 교환가능하다.
상기 기술한 복수층 구조의 측면 배열된 제 1 및 제 2 압전 기판(10a),(10b) 위의 콘덴서 전극(14)의 커넥터 에지들(15)은 전기적으로 서로 연결된다. 이와 유사하게, 복수층 구조의 다른 측면에 배열된 제 1 및 제 2 압전 기판(10a),(10b) 위의 콘덴서 전극(17)의 커넥터 단자(18)도 서로 전기적으로 연결된다. 그리고, 제 1 압전 기판(10a)의 입/출력 연결 단자(13)는 입력 전극(31)에 연결되고, 제 2 압전 기판(10b)의 입/출력 연결 단자(13)는 출력 전극(32)에 연결되며, 반면 제 1 및 제 2 압전 기판(10a),(10b)의 제 2 표면 위의 전극 패턴(P2)은 접지 전극(33)에 전기적으로 연결된다.
지금부터는 전극들을 연결하는 전도체에 대해 하기에 설명할 것이다.
스페이서들(20a),(20b),(20c)은 각각 관련된 에지들에서 홈(22a),(22b),(22c)을 갖는다. 상기 부품들이 복수층 구조를 형성하도록 조립된 후, 상기 전극들은 전기적 전도 물질(40)로 상기 홈들(22a),(22b),(22c)을 채움으로써 전기적으로 연결된다. 바꾸어 말하면, 상기 홈들(22a),(22b),(22c)에 채워진 전기적 전도 물질(40)은 전극들은 연결하는 전도 통로를 형성한다.
상기 설명한 바와 같이, 압전 기판(10a),(10b) 중 하나가 수직으로 뒤집어지면, 위에서 보았을 때 전극 패턴(P1), (P2)은 대칭으로 나타나게 되고, 콘덴서 전극(14)의 커넥터 에지(15)와 콘덴서 전극(17)의 커넥터 단자(18)가 각각 수직으로 정렬된다.
도 5와 도 7에 도시된 바와 같이, 콘덴서 전극(14)의 커넥터 에지들(15)은 스페이서(20a)의 오른쪽 에지(도 5)를 따라 홈(22a)에 채워진 전기적 전도 물질(40)에 의해 서로 연결된다. 이와 유사하게, 콘덴서 전극(17)의 커넥터 단자(18)는 서로 연결되고 또 스페이서(20b),(20c)의 오른쪽 에지(도 5)의 중앙의 홈(22b),(22c)에 채워진 전기적 전도 물질(40)에 의해 접지 전극(33)에 연결된다. 마지막으로, 압전 기판(10a)의 입/출력 연결 단자(13)는 스페이서(20a)의 후미 왼쪽 코너(도 5에는 도시 않 됨)의 홈(22a)에 채워진 전기적 전도 물질(40)에 의해 입력 전극(31)에 연결되는 반면, 압전 기판(10b)의 입/출력 연결 단자(13)는 스페이서(20a)의 앞쪽 왼쪽 코너(도 5)의 홈(22a)에 채워진 전기적 전도 물질(40)에 의해 출력 전극(32)에 연결된다. 입력 전극(31)은 전기적으로 입력측 외부 전도 통로에 연결되는 한편, 출력 전극(32)은 출력측 외부 전도 통로에 전기적으로 연결된다.
상기 설명된 구성을 갖는 본 실시예의 압전 필터(F1)는 실질적으로 직사각형 형태이고 그 상부, 하부 표면은 종래 압전 필터 표면 영역의 약 ½ 정도이다. 추가적으로, 상, 하부 절연 커버판(30a),(30b)은 전극 패턴(P1), (P2)을 전기적으로나 기계적으로 보호해주며 전기적 전도 물질(40)과 전극(31),(32),(33)들은 압전 필터 (F1)를 다루기 쉽게 하기 위해 외주표면들과 하부 표면들 위에서만 노출된다.
도 9는 전도체가 압전 필터(F1)에 배열될 때의 압전 필터(F1)의 회로 다이아그램이다. 도 3의 종래 회로와는 다르게, 이러한 회로는 병렬로 연결된 한 쌍의 커플링 콘덴서(C1),(C2)를 포함하며 이 때, 상기 회로의 총 커플링 용량은 두 개의 콘덴서의 용량의 합과 같다. 따라서, 바람직하고 만족할 만한 콘덴서 용량은 상술된 회로 구성을 갖는 회로에 의해 가능하다. 그러한 회로는 어렵지 않게 설계될 수 있다.
상술된 회로 구성을 갖는 압전 필터(F1)는 대량생산에 적합하다.
더 상세하게는 도 8에 도시된 바와 같이, 시트 (50),(51),(52),(53),(54),(55),(56)를 놓고, 복수층 구조를 단위별로 자르고, 각 단위의 홈 부분(22a 내지 23a)을 전기적 전도 물질(40)로 채움으로써 상기 필터가 만들어질 수 있다.
시트(50 내지 56)에 있어서, 시트(51)는 스페이서(20b)용으로 사용되며 원 오프닝들(21)이 제공된다. 작은 구멍들(57)은 각각 두 개의 인접 오프닝(21) 사이에 배열되며, 시트(51)가 작은 구멍(57)의 세로줄 및 가로줄에 따라 커팅될 때 홈(22b)을 만들도록 배열된다. 유사하게, 시트(53,)(55)들에도 역시 원 오프닝(21)과 작은 구멍(57)이 제공된다. 홈들(22a),(22c)은 시트(53),(55)가 작은 구멍들(57)의 세로줄과 가로줄을 따라 커팅될 때 만들어진다. 시트(52),(54)들은 PZT 같은 압전 세라믹 물질로 만들어지고, 시트가 단위별로 커팅될 때 전극 패턴 (P1), (P2)까지 축소되는 은 침전에 의해 형성되는 전극 패턴(58),(59)의 맞은편 측면에 전해진다.
지금부터는 본 발명의 제 2 실시예에 대하여 도 10을 참조하여 설명하도록 하겠다. 도 4 내지 도 6의 제 1 실시예에서와 같거나 비슷한 부품들은 같은 번호들로 표시된다.
제 2 실시예에서 도 11B와 도 15B에 도시된 바와 같이, 제 1 압전 기판(10a)과 제 2 압전 기판(10b)의 제 2 표면위의 전극 패턴(P2)이 각각 위에서 보았을 때 압전 필터(F2)의 같은 모서리상에 서로 비스듬히 위치한 제 1 압전 기판(10a)의 입/출력 연결 단자(13)와 제 2 압전 기판(10b)의 입/출력 연결 단자(13) 사이에 직선으로 배치되는 각각의 선형의 차폐 전극(19)을 포함한다. 바꾸어 말하면, 상기 차폐 전극(19)은 압전 필터(F2)의 박판 모양인 제 1 압전 기판(10a)의 입/출력 연결 단자(13)와 제 2 압전 기판(10b)의 입/출력 연결 단자(13) 사이에 위치한 것이다. 상기 차폐 전극(19)은 압전 기판(10a),(10b)의 제 2 표면 위의 전극 패턴에 연결된 접지 전극(33)에 의하여 어스된다. 그러므로, 제 1 및 제 2 압전 기판(10a),(10b)의 입/출력 단자(13)들은 접지된 차폐 전극(19) 때문에 서로 전자기적으로 접속될 수 없다.
덧붙여, 입력 전극(31)과 출력 전극(32)은 측면에서 보았을 때 각각 입/출력 연결 단자(13)와 마주보도록 배열되기 때문에, 차폐 전극(19)은 입력 전극(31)과 출력 전극(32)사이에 위치하여 입력 전극(32)과 출력 전극(32) 사이에서 어떠한 전자기적 접속도 일어나지 못하도록 막는다.
좀 더 덧붙이자면, 도 13C 내지 15C에 도시된 바와 같이, 접지 전극(33)으로부터 연장된 또다른 차폐 전극(34)이 절연 커버판(30b)의 하부 표면에 제공되어 입력 전극(31)과 출력 전극(32)을 분리시킨다.
결과적으로, 입력 전극(31)과 출력 전극(32)은 접지 전극(33)과 일체형의 차폐 전극(34)에 의해 서로 전자기적으로 연결되지 못하도록 한다. 더구나, 입/출력 연결 단자(13)는 측면에서 보았을 때, 입력 전극(31)과 출력 전극(32)과 각각 마주보도록 위치되기 때문에, 또한 상기 차폐 전극(34)은 입/출력 연결 단자(13)가 전자기적으로 서로 연결되는 것을 막는다.
본 발명에 따른 압전 필터(F1)는 각 전극 패턴(P2) 또는 접지 전극(33)에서 연장된 차폐 전극(34)에 배열된 한 쌍의 차폐 전극(19)만을 가져서, 어떠한 전자기적 접속도 발생하지 못한다. 이 모든 부품들이 사용되면 방지 효과가 극대화된다.
도 11A, 11B, 11C; 13A, 13B, 13C 및 15A, 15B. 15C는 차폐 전극(19),(34)의 세 가지 배열 방법을 보여주고 있고, 도 12, 14, 16은 각각의 배열에 대한 감쇠 효과를 보여주고 있다. 상기 설명된 종래의 압전 필터의 감쇠효과는 도 17의 32dB 를 보면 알 수 있다.
도 11A, 11B와 11C에 있어서, 압전 기판(10a),(10b)의 제 2 표면 위의 전극 패턴 (P2)만이 각 차폐 전극(19)을 포함하여 도 12에 도시된 바와 같은 감쇠 효과를 나타낸다. 이렇게 설치했을 때의 감쇠효과는 38dB이므로, 상기 설명한 종래 장치의 감쇠효과보다 눈에 띄게 향상된 것을 알 수 있다.
둘째, 도 13A, 13B, 13C에 있어서, 절연 커버판(30b)에만 접지 전극(33)을 연장한 차폐 전극(34)이 설치되어 도 14에 도시된 바와 같은 감쇠 효과를 나타낸다. 이 경우의 감쇠효과는 34dB이며, 역시 종래의 장치보다는 많이 향상된 것을 알 수 있다.
마지막으로, 도 15A, 15B. 15C에 있어서, 압전 기판(10a),(10b)의 제 2 표면 위의 전극 패턴(P2)은 각각 차폐 전극(19)을 포함하고 절연 커버판(30b)에는 도 16의 감쇠효과를 보여주는 접지 전극(33)에서 연장된 차폐 전극(34)이 설치된다. 이렇게 설치했을 때의 감쇠 효과는 45dB이며 상기 설명한 종래 장치와 비교하면 확실히 향상되었음을 알 수 있다.
위에서 보았듯이, 본 발명에 따라 압전 필터에 차폐 전극(19) 또는 (34)를 제공함으로써 압전 필터(F2)의 감쇠효과에 있어서 눈에 띄는 향상을 가져왔음을 확인할 수 있다. 감쇠 효과가 확실히 향상된 것은 특히 차폐 전극(19)과 차폐 전극(34)이 함께 압전 필터에 설치되었을 때이다. 바꾸어 말하면, 차폐 전극(19),(34)을 제공함으로써, 압전 필터(F2)가 효과적인 감쇠 특성을 가질 수 있게 되었고 또 압전 필터의 표면 영역이 종래 장치와 비교하여 반으로 줄어들 수 있게 되었다.
위에 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에서는 에너지 트래핑형 압전 필터(F1)는 동일한 제 1 및 제 2 압전 기판(10a),(10b)을 포함하고, 그 각각은 서로 마주보도록 배열된 한 쌍의 진동 전극(11),(12)과 콘덴서 전극(14)의 제 1 표면에 설치되고, 상기 진동 전극들 중 하나 또는 진동 전극(12)은 상기 콘덴서 전극(14)에 전기적으로 연결되며, 다른 진동 전극(11)은 역시 제 1 표면상에 전극 패턴 P1을 형성하도록 제 1 표면 위에 설치된 입/출력 연결 단자(13)에 전기적으로 연결되며, 또다른 표면 또는 제 2 표면에는 상기 한 쌍의 진동 전극(11),(12)에 대하여 맞은편에 배열된 일반 전극(16)과, 측면에서 보았을 때, 상기 콘덴서 전극에 대하여 마주보도록 설치된 콘덴서 전극(17)이 설치되고, 상기 콘덴서 전극(17)과 일반전극(16)은 제 2 표면 위에 전극 패턴 P2를 형성하도록 서로 전기적으로 연결되며, 상기 한 쌍의 진동 전극(11),(12)과 상기 일반 전극(16)은 진동부(V)를 형성하며, 상기 한 쌍의 콘덴서 전극(14),(17)은 커플링 콘덴서 C1(C2)를 형성하며 상기 제 1 및 제 2 압전 기판 (10a),(10b)은 층층이 놓이게 된다.
따라서, 제 1 및 제 2 압전 기판(10a),(10b) 각각은 단일 진동부V를 갖고, 층층이 쌓여서 종래의 압전 필터의 표면 영역의 약 반 정도로 압전 필터의 표면 영역을 축소할 수 있다.
또한, 압전 기판(10a),(10b)은 각각 병렬로 연결된 커플링 콘덴서(C1), (C2)를 갖추고 있어서 상기 장치의 커플링 용량이 자유롭게 선택되어 기존의 단일 커플링 콘덴서를 갖는 형태의 압전 필터와 비교했을 때, 장치의 설계에 있어서 향상성을 기할 수 있다.
더구나, 본 발명의 제 2 실시예에 따른, 압전 필터(F2)는 전극 패턴(P1), (P2)을 갖추고 있는 한 쌍의 압전 기판(10a),(10b)을 포함하고 있고, 서로 층층이 놓여 한 쌍의 바깥쪽 절연 커버판(30a),(30b) 사이에 끼워지며, 압전 기판 (10a),(10b)의 제 2 표면의 전극 패턴(P2)은 각각 차폐 전극(19)을 포함하고 또는 하부 절연 커버 판(30b)은 접지 전극(33)에서 연장된 차폐 전극(34)를 갖는다.
이렇게 배열하게 되면, 입력 전극(31)과 출력 전극(32) 그리고 두 개의 입/출력 연결 단자(13)를 전자기적으로 접속시키는 경향이 방해되어 압전 필터의 감쇠 특성을 향상시키게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 에너지 트래핑형 압전 필터는 한 쌍의 압전 기판(10a),(10b)을 층층이 쌓이게 하여 장치가 작동하는데 지장을 주지 않으면서 표면적을 줄일 수 있는 것이다. 게다가, 본 발명에 따른 에너지 트래핑형 압전 필터는 종래의 어떠한 장치보다 훌륭히 작동된다.

Claims (11)

  1. 복수층 구조를 형성하도록 배열되고, 각각은 제 1 전극 패턴(P1)이 제공된 제 1 표면과 제 2 전극 패턴(P2)이 제공된 제 2 표면을 갖는 동일한 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b)으로 이루어지며, 각각의 제 1 전극 패턴(P1)은 서로 마주보도록 설치된 한 쌍의 진동 전극(11, 12)과 상기 진동 전극들 중 하나(12)에 전기적으로 연결된 제 1 콘덴서 전극(14)을 포함하고, 다른 진동 전극(11)은 제 1 표면에 설치된 입/출력 연결 단자(13)에 전기적으로 연결되며, 각각의 제 2 전극 패턴(P2)은 상기 한 쌍의 진동 전극(11, 12)에 서로 마주 보도록 배열된 일반 전극(16)과 상기 제 1 콘덴서 전극(14) 반대편에 설치된 제 2 콘덴서 전극(17)을 포함하며, 상기 제 2 콘덴서 전극(17)과 상기 일반 전극(16)은 서로 전기적으로 연결되고, 상기 각각의 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b) 위의 한 쌍의 제 1 및 제 2 진동 전극(11, 12)들과 일반전극(16)은 진동부(V)를 형성하도록 배치되고, 각 압전 기판 위의 제 1 및 제 2 콘덴서 전극(14, 17)들은 커플링 콘덴서(C1, C2)를 형성하도록 배치되며, 스페이서(20a, 20b, 20c)는 상기 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b)의 각 표면 위에 위치하도록 배치되고, 각 스페이서 부재는 각 진동부(V)의 진동을 방해하지 않기 위한 오프닝(21)을 가지고, 한 쌍의 절연 커버판(30a, 30b)들은 상기 복수층 구조의 위표면과 아래표면에 제공되며, 전도 수단(40)은 상기 각각의 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b)의 제 1 표면 위의 제 1 콘덴서 전극들(14)을 서로 전기적으로 연결하고, 상기 각각의 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b)의 제 2 표면 위의 제 2 콘덴서 전극들(17)을 서로 전기적으로 연결하며, 상기 입/출력 연결 단자(13)를 각각 필터의 일 측면에 배열되고 외부에 노출된 입력 전극(31)과 출력 전극(32)에 각각 전기적으로 연결하고, 상기 제 2 표면 위의 제 2 전극 패턴(P2)을 상기 필터의 타측면에 배치되고 외부에 노출된 접지 전극(33)에 전기적으로 연결하도록 설치된 에너지 트래핑형 압전 필터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 진동 전극(11)에 연결된 입/출력 연결 단자(13)가 관련 측면 에지의 중앙에서부터 이동되고, 상기 제 1 및 제 2 기판(10a, 10b)이 반대편으로 뒤집어져서 포개질 때, 상기 한 쌍의 콘덴서 전극(14, 17)은 수직으로 정렬되는 것을 특징으로 하는 에너지 트래핑형 압전 필터.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 스페이서 부재(20a, 20b, 20c)에는 전기적 전도 물질(40)로 채워진 에지들을 따라 홈(22a, 22b, 22c)들이 제공되어, 상기 입/출력 연결 단자(13)를 상기 입력 전극(31)과 상기 출력 전극(32)에 연결시키고 상기 제 2 표면 위의 상기 제 2 전극 패턴(P2)을 상기 접지 전극(33)에 연결시키기 위해 전도 통로를 만드는 것을 특징으로 하는 에너지 트래핑형 압전 필터.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 각각의 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b) 위의 또다른 제 1 및 제 2 진동 전극들은 상기 각각의 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b)의 코너 쪽으로 대각선으로 연장되고, 상기 입/출력 연결 단자(13)는 각각 다른 진동 전극(11)의 연장부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 트래핑형 압전 필터.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b) 위의 상기 제 2 콘덴서 전극(17)은 대응 측면 에지까지 측면으로 연장되어 접지 연결 단자(18)를 형성하는 것을 특징으로 하는 에너지 트래핑형 압전 필터.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 한 쌍의 커플링 콘덴서(14, 17)는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 트래핑형 압전 필터.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 청구항에 있어서, 차폐 전극 부재(19)들이 한 쌍의 압전 기판의 제 2 표면에 제공되고 상기 한 쌍의 입/출력 연결 단자(13)가 전자기적으로 연결되는 것을 막기 위해 상기 일반 전극(16)에서부터 제 2 표면의 외부 에지부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 에너지 트래핑형 압전 필터
  8. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 차폐 전극 부재(34)가 상기 하나의 절연 커버판(30b)위에 제공되어 입력 전극(31)과 출력 전극(32) 사이에서 연장되고 상기 한 쌍의 입/출력 전극(31, 32)을 차단하기 위해 접지 전극(33)에 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 트래핑형 압전 필터.
  9. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 청구항에 있어서, 상기 차폐 전극 부재들(19)은 상기 한 쌍의 압전 기판(10a, 10b)의 제 2 표면 위에 제공되고, 상기 한 쌍의 입/출력 연결 단자(13)가 전자기적으로 연결되는 것을 막기 위해 상기 일반 전극(16)에서부터 제 2 표면의 외부 에지까지 연장되고, 또다른 차폐 전극 부재(34)가 상기 하나의 절연 커버판에 제공되어 상기 입력 전극(31)과 상기 출력 전극(32) 사이에서 연장되고 상기 한 쌍의 입/출력 전극(31, 32)이 전자기적으로 연결되는 것을 막기 위해 상기 접지 전극(33)에 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 트래핑형 압전 필터.
  10. 상기 제 1 및 제 2 압전 기판(10a, 10b)은 겹겹이 놓일 때 단일 진동부(V)와, 한 쌍의 입/출력 연결 단자(13) 및 접지 단자(33)를 갖도록 배치되고, 한 쌍의 절연 커버판(30a, 30b)이 설치되며, 상기 커버판 중 하나는 입/출력 전극(31, 32)과 접지 전극(33)을 포함하며, 차폐 전극 수단(19, 34)은 상기 한 쌍의 입/출력 연결 단자(13) 그리고/또는 상기 한 쌍의 입/출력 전극(31, 32)이 서로 전자기적으로 연결되는 것을 막기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 에너지 트래핑형 압전 필터.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 차폐 전극 수단은 상기 한 쌍의 입/출력 연결 단자(13)가 전자기적으로 연결되는 것을 막기 위해 상기 한 쌍의 압전 기판 위에 제공된 제 1 차폐 전극 부재(19)와 상기 한 쌍의 입/출력 전극(31, 32)을 차단하기 위해 상기 하나의 절연 커버판(30b) 위에 제공된 제 2 차폐 전극 부재(34)를 포함하는 에너지 트래핑형 압전 필터.
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