KR200389003Y1 - 압전 세라믹스를 이용한 전자음향변환장치 - Google Patents
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Abstract
본 고안은 압전 세라믹스(piezo electric ceramic)를 이용한 전자음향변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전소자에 교류전원을 인가함으로써, 압전소자의 인장과 압축을 통해 음을 발생시키도록 하는 압전 세라믹스의 지지구조를 개선하여 공진 주파수의 조절이 용이하도록 된 압전 세라믹스를 이용한 전자음향변환장치에 관한 것이다.
본 고안은 박판 형상의 진동판 양측면에 각각 적층되는 전술한 압전소자 중 어느 하나로부터 다른 하나에 이르는 소정의 경로를 절연하는 절연체와; 전술한 절연체에 의해 형성된 경로를 거쳐 전술한 각각의 압전소자가 통전되도록 연결하는 통전체1과; 전술한 압전소자 중 어느 하나와 전술한 PCB의 타측 단자를 연결하는 통전체2를 포함하는 진동수단과; 전술한 진동수단을 보호하는 케이스의 내주면에 설치되어, 전술한 진동수단의 중앙을 지지하며 탄발하는 지지수단를 포함하여 구성된 것으로, 전술한 지지수단의 폭과 길이에 따라 공진주파수를 조절할 수 있게 된다.
이와 같이 된 본 고안은 전기배선을 통한 소자 연결을 최소화하여, 납땜 등을 통한 배선 연결 작업을 줄임으로써, 제조에 따른 작업성을 향상시킴과 동시에, 노이즈 발생을 방지하는 등 출력특성을 향상시킴은 물론, 지지수단의 폭과 길이를 조절함으로써, 통상적으로 공진 주파수가 높은 압전소자의 공진 주파수를 낮춤과 동시에, 적절히 원하는 공진 주파수대로 조절 가능하게 된다.
Description
본 고안은 압전 세라믹스(piezo electric ceramic)를 이용한 전자음향변환장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 압전소자에 교류전원을 인가함으로써, 압전소자의 인장과 압축을 통해 음을 발생시키도록 하는 압전 세라믹스의 지지구조를 개선하여 공진 주파수의 조절이 용이하도록 된 압전 세라믹스를 이용한 전자음향변환장치에 관한 것이다.
일반적으로, 압전세라믹스 소자에 높은 주파수의 전기에너지를 인가하면 주파수와 동일한 회수의 빠른 진동이 발생한다.
인가 주파수가 20㎑ 이상일 경우에 압전세라믹스 소자는 진동에 의해 소밀파 즉, 인간이 들을 수 없는 초음파(Ultrasonic Wave)를 발생하게 된다.
이와 같은 압전 세라믹 소자를 이용한 진동발생장치는 음향 발생을 요하는 전자기기 예컨대, 핸드폰ㆍPDAㆍ노트북 등 개인용 휴대 통신 단말기 , 초음파에 의한 수중 캐비테이션(Cavitation)을 이용하는 세척기, 초음파의 종ㅇ횡 진동에 의한 마찰열을 이용하여 플라스틱이나 금속을 접착하는 용착기, 초음파 가공기, 초음파 송ㆍ수신에 의하여 피검물의 형상 또는 거리를 측정하는 공중ㅇ수중 초음파센서 및 비파괴검사 등에 이용되고 있다.
특히, 전술한 음향 발생을 요하는 전자기기에 적용되는 전자음향변환장치는 압전소자를 진동판 양측 표면에 부착하고, 전술한 압전소자에 교류전원을 인가함으로써, 압전소자의 인장과 압축을 통해 음을 발생시키도록 된 것이다.
이와 같이, 입력되는 음원신호를 외부로 출력시키도록 하는 전자음향변환장치의 경우, 직접적으로 음향 출력을 취급하므로, 노이즈가 최소화된 출력을 얻어야 하며, 이를 위해서는 전기 배선의 수가 최소화되어야 할 뿐 아니라, 전기 배선의 연결 즉, 납땜 연결에도 신중을 기해야 하는 것이다.
그러나, 종래 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치는 진동판과 PCB의 연결과, 진동판 양측 면에 각각 적층 고정되는 압전소자의 통전을 위한 연결 및 압전소자와 PCB의 연결이 모두 전기 배선으로 이루어지므로, 제조에 따른 작업성이 저하되며, 전기 배선의 정확한 납땜 처리가 이루어지는 않을 경우, 누설전류 등으로 인해 노이즈가 발생되는 문제점이 있는 것이었다.
최근에는 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 전술한 압전세라믹스 중에서 진동판 양측에 적층된 압전소자를 통전시키기 위해 전기배선이 아닌 접착성 도전체를 적용한 기술이 소개되어 실시되고 있다.
이는 전기배선 연결을 위한 납땜 공정을 줄여 제조에 따른 작업성을 어느 정도 향상시키고, 노이즈 발생의 여지를 일부 해소하기는 하였으나, 전기배선 및 전기배선의 연결에 따른 납땜 공정을 더욱 축소함과 동시에, 이를 통해 노이즈 발생을 완벽히 해소하는 것이 요구되고 있다.
특히, 압전 세라믹스를 이용한 전자음향변환장치의 압전소자인 세라믹은 그 강도가 크고 두께가 두껍기 때문에 공진주파수가 높아 음성주파수 대역이나 일반 멜로디를 구현하는데 난해한 문제점이 있는 것이었다.
일반적으로, 공진은 물체의 질량에 반비례하고 강성에 비례한다.
그러나, 종래의 압전 세라믹스를 이용한 전자음향변환장치의 경우, 공진을 저하시키기 위해 진동판(Vain)을 최대한 얇게 해야 하거나, 그 크기를 최대한 크게 하여야 하는데, 이는 휴대폰과 같은 음향 출력을 요하는 전자기기에 적합하지 못한 사용에 따른 제한성의 문제점이 있는 것이었다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 본 고안은 압전소자에 교류전원을 인가함으로써, 압전소자의 인장과 압축을 통해 음을 발생시키도록 하는 압전 세라믹스의 지지구조를 개선하여 공진 주파수의 조절이 용이하도록 된 압전 세라믹스를 이용한 전자음향변환장치를 제공함을 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적 달성을 위한 본 고안은 탄성률이 큰 고분자 압전소자가 양측에 적층 고정되고, 전술한 압전소자에 인가되는 주파수 신호에 따라 진동하는 진동판으로 이루어진 압전 세라믹스를 이용한 전자음향장치에 있어서, 박판 형상의 진동판 양측면에 각각 적층되는 전술한 압전소자 중 어느 하나로부터 다른 하나에 이르는 소정의 경로를 절연하는 절연체와; 전술한 절연체에 의해 형성된 경로를 거쳐 전술한 각각의 압전소자가 통전되도록 연결하는 통전체1과; 전술한 압전소자 중 어느 하나와 전술한 PCB의 타측 단자를 연결하는 통전체2를 포함하는 진동수단과; 전술한 진동수단을 보호하는 케이스의 내주면에 설치되어, 전술한 진동수단의 중앙을 지지하며 탄발하는 지지수단를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
이와 같이 구성되는 본 고안은 진동판 양측 면에 각각 적층 고정되는 압전소자의 통전을 위한 연결 및 압전소자와 PCB의 연결을 전기 배선으로 하지 않고, 접착성 통전체를 부착시켜서 이루어지도록 함으로써, 제조에 따른 작업이 용이하게 이루어지도록 하며, 접속이 매끄럽게 이루어지도록 하여, 노이즈 발생을 방지함과 동시에, 출력특성을 향상시키게 된다.
이와 같이 되는 본 고안 중 전술한 진동수단의 진동판은 예컨대, 금속박판일 수 있으며, 그 밖에 박판 구조로 되어 진동이 가능한 재질 및 형상이면 모두 만족하며, 통전체에 의해 PCB의 일측 단자와 접속된다.
여기서, 전술한 진동판이 금속박판일 경우, 재질이 알루미늄(Aluminum)일 수 도 있고, Ni-Alloy일 수 도 있다.
또한, 전술한 진동판의 접속돌기는 예컨대, 진동판과 일체로 형성되어 부분 돌출될 수 있다.
한편, 본 고안 중 전술한 압전소자는 예컨대, 세라믹일 수 있으며, 그 밖에 탄성률이 큰 고분자 재료나 기타 전술한 인가되는 주파수 신호에 반응하여 인장/압축 가능한 재료 및 형상이면 모두 만족한다.
또 한편, 본 고안 중 전술한 절연체는 예컨대, 절연 테이프일 수 있으며, 그 밖에 납땜에 의하지 않고 양측의 압전소자의 연결 시, 진동판과 쇼트되어 통전되는 것을 방지하는 재질과 구조이면 만족한다.
또 한편, 본 고안 중 전술한 통전체1은 예컨대, 통전테이프 즉, 금속박판테이프일 수 있으며, 그 밖에 박판형태를 취하며 전술한 절연체를 거쳐 양측의 압전소자를 통전시키는 재질 및 구조이면 모두 만족한다.
또한, 전술한 통전체2는 와이어일 수 도 있고, 통전테이프일 수 도 있다.
여기서, 전술한 통전체2는 양측의 압전소자 중 어느 하나와 PCB의 단자 중 진동판이 접속된 타측 단자에 접속될 수 도 있고, 통전체1과 진동판이 접속된 타측 단자에 접속될 수 도 있다.
끝으로, 본 발명 중 전술한 지지수단은 예컨대, 케이스의 내주면에 접하는 단부와 전술한 진동수단에 접하는 단부의 위치가 서로 어긋나서 된 탄성체일 수 있다.
여기서, 전술한 지지수단은 원형의 박판 표면을 케이스의 내주면에 접하는 단부와 전술한 진동수단에 접하는 단부의 위치가 서로 어긋나도록 형성시켜서 될 수 도 있으며, 그밖에도 좁은 폭에서도 인장이 큰 구조이면 모두 만족한다.
이때, 전술한 지지수단은 금속재일 수 도 있으며, 합성수지재 필름일 수 도 있다.
이와 같이 구성된 본 고안의 실시예를 첨부 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 고안은 첨부 도면 도 1 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 탄성률이 큰 고분자 압전소자(11)가 양측에 적층 고정되고, 전술한 압전소자(11)에 인가되는 주파수 신호에 따라 진동하는 진동판(12)으로 이루어진 압전 세라믹스를 이용한 전자음향장치(10)에 있어서, 박판 형상의 진동판(12) 양측면에 각각 적층되는 전술한 압전소자(11) 중 어느 하나로부터 다른 하나에 이르는 소정의 경로를 절연하는 절연체(14)와; 전술한 절연체(14)에 의해 형성된 경로를 거쳐 전술한 각각의 압전소자(11)가 통전되도록 연결하는 통전체1(15)과; 전술한 압전소자(13) 중 어느 하나와 전술한 PCB(20)의 타측 단자를 연결하는 통전체2(16)를 포함하는 진동수단(10a)과; 전술한 진동수단(10a)을 보호하는 케이스(30)의 내주면에 설치되어, 전술한 진동수단(10a)의 중앙을 지지하며 탄발하는 지지수단(40)를 포함하여 구성된다.
여기서, 전술한 진동수단(10a)의 진동판(12)은 알루미늄 박판이며, 와이어와 같은 통전체(13)에 의해 전술한 PCB(20)의 일측 단자와 접속된다.
그리고, 전술한 압전소자(11)는 인가되는 주파수 신호에 반응하여 인장/압축하는 세라믹 박판이다.
이와 같이 된 본 고안은 주파수 신호 즉, 교류신호가 인가되면, 사이클에 따라 인장과 압축을 하면서 전술한 진동판(12)을 진동시켜 인가되는 주파수에 해당하는 음을 출력시키게 된다.
또한, 전술한 절연체(14)는 전술한 양측의 압전소자(11)의 연결 시, 진동판(12)과 쇼트되어 통전되는 것을 방지하는 것으로, 절연 테이프를 적용한다.
또한, 전술한 통전체1(15)은 전술한 절연체(14)를 거쳐 전술한 양측의 압전소자(11)를 통전시키는 통전테이프 즉, 금속박판테이프박판이다.
이와 같이 된 본 고안은 인가되는 주파수신호를 양측의 압전소자(11)를 통전시켜 동시에 인장/압축 반응이 일어나도록 한다.
또한, 전술한 통전체2(16)는 전술한 압전소자(11) 중 어느 하나와 PCB(20)의 단자 중 진동판(12)이 접속된 타측 단자에 접속되어 압전소자(11)에 주파수 신호가 인가되도록 하는 와이어이다.
이와 같이 된 본 고안은 외부로부터 인가되는 주파수 신호를 압전소자(11)로 전달하여 압전소자(11)가 주파수 신호에 따라 인장/압축 반응하도록 한다.
이때, 전술한 통전체2(16)는 통전체1(15)과 전술한 진동판(12)이 접속된 타측 단자에 접속될 수 도 있는데, 이는 전술한 압전소자(11)의 납땜으로 인한 오염을 방지하며, 또한, 전술한 통전체1(15)의 표면에 고정체(17)를 더 부착시킴으로써, 통전체1(15)가 압전소자(11)의 인장/압축 또는 진동판(12)의 진동에 따라 탈리되는 것을 방지한다.
끝으로, 전술한 지지수단(40)은 전술한 케이스(30)의 내주면에 접하는 단부와 전술한 진동수단(10a)에 접하는 단부의 위치가 서로 어긋나서 된 탄성체이다.
예컨대, 원형의 박판 표면을 케이스(30)의 내주면에 접하는 단부와 전술한 진동수단(10a)에 접하는 단부의 위치가 서로 어긋나도록 절결시키는 절결공(41)을 형성하여 좁은 폭에서도 길이가 긴 연결면(42)이 형성되도록 할 수 있다.
이때, 연결면(42)의 길이는 절결공(41)의 개수에 따라 조절이 가능하며, 이는 공진 주파수를 조절하는데 이용되며, 지지수단(40)의 두께 또한 공진 주파수를 조절하는 요인으로 작용한다.
즉, 연결면(42)의 길이가 길면 그만큼 탄발되는 파장의 주기와 폭이 커져 공진 주파수가 낮아진다.
이때, 전술한 지지수단(40)의 재질로는 그 공진 주파수의 설정 범위에 따라 금속재 박판 또는 합성수지재 필름을 선택적으로 적용하여 이용한다.
이러한 본 고안의 지지수단(40)은 전술한 케이스(30)의 내주면에 용접 결합될 수 도 있으나, 첨부 도면 도 5에서 보는 바와 같이, 전술한 케이스(30)의 내주면에 인서트될 수 도 있다.
이는 케이스(30)가 합성수지재로 이루어져, 소정의 형상으로 사출 성형되는 시점에서 함침되어 결합됨으로써 가능하다.
또한, 본 고안의 지지수단(40)은 첨부 도면 도 6에서 보는 바와 같이, 케이스(30) 내주면 하단에 형성되는 단턱(31)에 안착되고, 이의 외주면 상부에 링(32)을 인서트시켜 고정할 수 도 있다.
또한, 첨부 도면 도 7에서 보는 바와 같이, 지지수단(40)과 진동수단(10a)의 진동판(12)이 일체로 되어 탄발되면서 진동하도록 할 수 도 있다.
즉, 진동판(12)을 자유공간으로 연장시키고 그 연장된 면에 지지수단(40)과 같이 절결공(41)을 형성시켜서 탄발가능하도록 할 수 도 있는 것이다.
이와 같이 된 본 고안은 인가되는 주파수신호를 양측의 압전소자(11)에 통전시켜 동시에 인장/압축 반응이 일어나도록 하되, 지지수단(40)의 두께 및 길이를 조절하여 공진 주파수를 얻어 낼 수 있게 된다.
이로써, 전술한 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치의 소자의 특성에 따른 근본적인 문제점을 보완하여, 다이나믹 스피커와 같은 동일 또는 그 이상의 출력특성을 얻어 낼 수 있게 되어, 휴대폰과 같이 음성을 출력을 요하는 전자기기에 적용하여 사용할 수 있게 된다.
이와 같이 되는 본 고안은 전기배선을 통한 소자 연결을 최소화하여, 납땜 등을 통한 배선 연결 작업을 줄임으로써, 제조에 따른 작업성을 향상시킴과 동시에, 노이즈 발생을 방지하는 등 출력특성을 향상시킴은 물론, 지지수단의 폭과 길이를 조절함으로써, 통상적으로 공진 주파수가 높은 압전소자의 공진 주파수를 낮춤과 동시에, 적절히 원하는 공진 주파수대로 조절 가능하도록 하는 효과를 얻는다.
도 1은 본 고안의 구성을 보인 사시도.
도 2는 본 고안의 구성을 보인 분리 사시도.
도 3은 본 고안의 구성을 보인 평면도.
도 4는 본 고안의 구성을 보인 단면도.
도 5는 본 고안의 다른 실시예를 보인 단도.
도 6은 본 고안의 또 다른 실시예를 보인 단면도.
도 7은 본 고안의 또 다른 실시예를 보인 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10 : 전자음향변환장치 11 : 압전소자
12 : 진동판 13 : 통전체
14 : 절연체 15 : 통전체1
16 : 통전체2 20 : PCB
30 : 케이스 40 : 지지수단
41 : 절결공 42 : 연결면
Claims (10)
- 탄성률이 큰 고분자 압전소자(11)가 양측에 적층 고정되고, 전술한 압전소자(11)에 인가되는 주파수 신호에 따라 진동하는 진동판(12)으로 이루어진 압전 세라믹스를 이용한 전자음향장치(10)에 있어서, 박판 형상의 진동판(12) 양측면에 각각 적층되는 전술한 압전소자(11) 중 어느 하나로부터 다른 하나에 이르는 소정의 경로를 절연하는 절연체(14)와; 전술한 절연체(14)에 의해 형성된 경로를 거쳐 전술한 각각의 압전소자(11)가 통전되도록 연결하는 통전체1(15)과; 전술한 압전소자(13) 중 어느 하나와 전술한 PCB(20)의 타측 단자를 연결하는 통전체2(16)를 포함하는 진동수단(10a)과; 전술한 진동수단(10a)을 보호하는 케이스(30)의 내주면에 설치되어, 전술한 진동수단(10a)의 중앙을 지지하며 탄발하는 지지수단(40)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 진동수단(10a)의 진동판(12)은 알루미늄 박판이며, 와이어와 같은 통전체(13)에 의해 상기 PCB(20)의 일측 단자와 접속되어 구성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 압전소자(11)는 인가되는 주파수에 따라 인장/압축하는 세라믹 박판으로 구성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 절연체(14)는 전술한 양측의 압전소자(11)의 연결 시, 진동판(12)과 쇼트되어 통전되는 것을 방지하는 절연 테이프로 구성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 통전체1(15)은 전술한 절연체(14)를 거쳐 전술한 양측의 압전소자(11)를 통전시키는 금속박판으로 된 통전테이프로 구성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 통전체2(16)는 전술한 압전소자(11) 중 어느 하나와 PCB(20)의 단자 중 진동판(12)이 접속된 타측 단자에 접속되어 압전소자(11)에 주파수 신호가 인가되도록 하는 와이어로 구성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 지지수단(40)은 상기 케이스(30)의 내주면에 접하는 단부와 상기 진동수단(10a)에 접하는 단부의 위치가 서로 어긋나서 된 탄성체로 구성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
- 제 7항에 있어서, 상기 지지수단(40)의 표면을 케이스(30)의 내주면에 접하는 단부와 전술한 진동수단(10a)에 접하는 단부의 위치가 서로 어긋나도록 절결시키는 절결공(41)을 형성하여 좁은 폭에서도 길이가 긴 연결면(42)이 형성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 지지수단(40)은 케이스(30) 내주면 하단에 형성되는 단턱(31)에 안착되고, 이의 외주면 상부에 링(32)을 인서트시켜서 구성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 진동수단(10a)의 진동판(12)과 지지수단(40)이 일체로 구성됨을 특징으로 하는 압전세라믹스를 이용한 전자음향변환장치.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR20-2005-0011776U KR200389003Y1 (ko) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | 압전 세라믹스를 이용한 전자음향변환장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR20-2005-0011776U KR200389003Y1 (ko) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | 압전 세라믹스를 이용한 전자음향변환장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR200389003Y1 true KR200389003Y1 (ko) | 2005-07-07 |
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ID=43690285
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| KR20-2005-0011776U KR200389003Y1 (ko) | 2005-04-27 | 2005-04-27 | 압전 세라믹스를 이용한 전자음향변환장치 |
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| KR (1) | KR200389003Y1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8401220B2 (en) | 2009-09-29 | 2013-03-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Piezoelectric micro speaker with curved lead wires and method of manufacturing the same |
-
2005
- 2005-04-27 KR KR20-2005-0011776U patent/KR200389003Y1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8401220B2 (en) | 2009-09-29 | 2013-03-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Piezoelectric micro speaker with curved lead wires and method of manufacturing the same |
| KR101561662B1 (ko) | 2009-09-29 | 2015-10-21 | 삼성전자주식회사 | 곡선형 리드선들을 가진 압전형 마이크로 스피커 및 그 제조 방법 |
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