KR20190060462A - 소결식 내부전극형 압전세라믹 및 이의 제조방법 - Google Patents

소결식 내부전극형 압전세라믹 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 소결식 내부전극형 압전세라믹 및 이의 제조방법에 있어서, 소결온도 차이가 있는 이종 세라믹 소재를 배치하여 시료를 형성하는 단계와; 상기 이종 압전세라믹 소재의 소결 온도 사이 범위의 온도에서 상기 시료를 소결하여 상기 시료의 상부 및 하부 표면에 공극을 형성하는 단계와; 상기 시료의 상부 및 하부 표면에 금속 분말 도포 및 열처리하여 압전세라믹 내부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 소결 온도가 다른 이종 압전소재를 접합 소결시켜 불완전 소결에 의해 발생되는 공극에 금속분말로 형성되는 내부전극을 침투시키며, 이를 통해 실용범위인 4kV/mm 이하의 낮은 전계에서도 우수한 변형 특성을 나타내는 압전 세라믹을 얻을 수 있다.

Description

소결식 내부전극형 압전세라믹 및 이의 제조방법 {Sintered internal electrode type piezoelectric ceramics and manufacturing method thereof}
본 발명은 소결식 내부전극형 압전세라믹 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 소결 온도가 다른 이종 압전소재를 접합 소결시켜 불완전 소결에 의해 발생되는 공극에 금속분말로 형성되는 내부전극을 침투시키며, 이를 통해 실용범위인 4kV/mm 이하의 낮은 전계에서도 우수한 변형 특성을 나타내는 소결식 내부전극형 압전세라믹 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
압전 세라믹은 우수한 압전 및 유전 특성으로 전자산업과 메카트로닉스 분야에서 중요한 역할을 하며, 다양한 분야에서 유용하게 사용되고 있다. 현재, 압전 세라믹 소재로는 티탄산 지르콘산 연(Pb(Zr,Ti)O3, lead zirconate titanate, 이하, 'PZT'라고 함)계 세라믹 소재가 널리 이용되고 있는데, PZT계 세라믹 소재는 압전 특성이 우수하고 가격이 저렴하면서 제조 공정기술이 잘 알려져 있다. 이에 다양한 압전 센서 및 액추에이터에 적용되고 있으며, 이외에도 압전 트랜스듀서(piezoelectric transducer), 센서(sensor), 진동자(resonator) 등의 전자 소자에 활용하기 위한 연구개발이 광범위하게 이루어져 왔다.
그러나, 대부분의 PZT계 세라믹 소재는 중량비 50% 이상을 차지하는 납(Pb)을 포함하는 조성을 가지고 있어 인체에 해로우며 환경오염을 유발시킬 수 있는 문제점이 있다. 이에 따라, PZT계 세라믹 소재를 대체할 수 있는 무연(Pb-free) 계통의 세라믹 소재를 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 최근까지 개발된 무연 압전 세라믹 소재로서, 비스무스(Bi)계 무연 압전 세라믹인 (Bi1/2Na1/2)TiO3(BNT) 및 (Bi1 /2K1 /2)TiO3(BKT)가 있으며, 이들은 페로브스카이트(perovskite) 구조를 가지며 우수한 압전 특성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나, 항전계(coercive field)가 높고 절연 파괴 전압(breakdown voltage)이 낮아서 분극이 어렵다는 단점으로 인하여 실용적인 소자로 활용되기에는 압전 특성이 미흡하다는 문제점이 있다.
이에 따라, 이들 물질에 BaZrO3, CeO2, BiO2, SrCO3 등을 첨가 및 치환시키는 화학적 개량에 대한 연구가 수행되고 있으나, 지금까지 연구된 무연 압전 세라믹은 5kV/mm 이상의 높은 전계에서는 PZT계 압전 소재에 비해 높은 변형률을 나타낸다. 반면, 실용범위인 4kV/mm 이하의 낮은 전계에서는 전계유기 변형률이 현저히 낮아 실용화하기 위해서는 전기적 특성의 개선이 추가적으로 필요한 실정이다.
또한, 여러 가지 압전특성 중에서도 압전 액추에이터 분야에 적용하기 위해서는 전계를 인가할 때 높은 변형율을 나타내는 것이 요구되며, 특히 휴대폰, 현미경 및 정밀기기와 같이 소형화 및 고정밀도를 필요로 하는 액추에이터에 적용하기 위해서는 저전계에서도 우수한 변형 특성을 나타내는 것이 필수적이므로 이러한 특성을 가진 무연 압전 세라믹 소재에 대한 연구 필요성이 지속되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2011-0038600호 대한민국 공개특허 제10-2012-0134928호 대한민국 공개특허 제10-2017-0107410호
따라서 본 발명의 목적은, 소결 온도가 다른 이종 압전소재를 접합 소결시켜 불완전 소결에 의해 발생되는 공극에 금속분말로 형성되는 내부전극을 침투시키며, 이를 통해 실용범위인 4kV/mm 이하의 낮은 전계에서도 우수한 변형 특성을 나타내는 소결식 내부전극형 압전세라믹 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적은, 소결온도 차이가 있는 이종 세라믹 소재를 배치하여 시료를 형성하는 단계와; 상기 이종 압전세라믹 소재의 소결 온도 사이 범위의 온도에서 상기 시료를 소결하여 상기 시료의 상부 및 하부 표면에 공극을 형성하는 단계와; 상기 시료의 상부 및 하부 표면에 금속 분말 도포 및 열처리하여 압전세라믹 내부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법에 의해서 달성된다.
여기서, 상기 시료를 형성하는 단계는, 상대적으로 소결온도가 높은 제1소재와, 상기 제1소재보다 소결온도가 낮은 제2소재를 준비하고, 상기 제2소재를 가운데 두고 상기 제1소재를 상기 제2소재의 상부 및 하부에 배치하여 시료를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 제1소재는 0.74BiNaTiO3-0.26SrTiO3이며, 상기 제2소재는 상기 제1소재에 산화구리(CuO) 저온 소결 첨가제가 혼합된 소재로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 제1소재와 상기 제2소재는 0.2 내지 0.8 : 1 두께비로 적층되며, 상기 제1소재와 상기 제2소재 간 두께비 조절을 통해 전계 변형률이 조절되는 것이 바람직하다.
상기 시료를 소결하는 단계는, 상기 제1소재의 소결 온도보다 낮은 범위 및 상기 제2소재의 소결온도보다 높은 범위에 해당하는 온도에서 상기 시료를 소결하며, 1000 내지 1100℃에서 소결이 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 시료를 소결하는 단계에서, 상기 제2소재는 전량 소결이 이루어지며, 상기 제1소재는 전량 소결이 이루어지지 않아 소결이 이루어지지 않은 상기 제1소재 영역에 공극이 형성되며, 상기 금속 분말은 은-팔라듐(AgPd) 합금 분말인 것이 바람직하다.
상기 압전세라믹 내부전극을 형성하는 단계는, 상기 시료의 상부 및 하부 표면에 금속 분말을 도포한 후, 열처리를 통해 상기 공극 내로 상기 금속 분말이 침투되어 상기 내부전극을 형성하며, 상기 열처리 온도는 950 내지 1000℃인 것이 바람직하다.
상기한 목적은 또한, 상대적으로 소결온도가 높은 제1소재와; 상기 제1소재의 상부 및 하부에 배치되며, 상기 제1소재보다 소결온도가 낮은 제2소재와; 상기 제2소재의 상부 및 하부 표면에 형성된 내부전극을 포함하며, 상기 내부전극은 상기 제2소재에 형성된 공극에 침투된 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹에 의해서도 달성된다.
본 발명에 따르면, 소결 온도가 다른 이종 압전소재를 접합 소결시켜 불완전 소결에 의해 발생되는 공극에 금속분말로 형성되는 내부전극을 침투시키며, 이를 통해 실용범위인 4kV/mm 이하의 낮은 전계에서도 우수한 변형 특성을 나타내는 압전 세라믹을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 소결식 내부전극형 압전세라믹의 측단면 구조도이고,
도 2는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법의 순서도이고,
도 3은 소결 온도가 높은 제1소재와 AgPd의 중량비에 따른 S-E 그래프이고,
도 4는 본 발명에 따른 압전세라믹의 측단면 사진이고,
도 5 및 도 6은 소결 온도가 높은 제1소재와 소결온도가 낮은 제2소재의 두께비에 따른 S-E 그래프이고,
도 7은 두께비에 따른 P-E 그래프이고,
도 8은 두께비에 따른 J-E 그래프이다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 소결식 내부전극형 압전세라믹 및 이의 제조방법을 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 소결식 내부전극형 압전세라믹은, 도 1에 도시된 바와 같이 상대적으로 소결온도가 높은 제1소재(10)와; 제1소재(10)의 상부 및 하부에 배치되며, 제1소재(10)보다 소결온도가 낮은 제2소재(20)와; 제2소재(20)의 상부 및 하부 표면에 형성된 내부전극(30)을 포함하며, 내부전극은 제2소재에 형성된 공극에 침투된 형상으로 이루어진다. 여기서 내부전극(30)의 표면에는 외부전극(300)이 접촉된다.
즉 본 발명은 세라믹 소재의 내부에 전극을 침투시켜 압전세라믹을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이 먼저, 소결온도 차이가 있는 이종 세라믹 소재를 배치하여 시료를 형성한다(S1).
도 1에 도시된 바와 같이 상대적으로 소결온도가 높은 제1소재(10)와, 상대적으로 제1소재(10)보다 소결온도가 낮은 제2소재(20)를 준비한다. 그 다음 소결온도 차이가 있는 이종 세라믹 소재 중 소결온도가 낮은 제2소재(20)를 가운데 두고, 소결온도가 높은 제1소재(10)를 제2소재(20)의 상부 및 하부에 배치하여 시료를 형성시킨다.
소결 온도가 다른 이종 세라믹 소재 중에서 소결온도가 낮은 제2소재(20)가 가운데에 배치되도록 샌드위치 적층시켜 시료를 형성시키는데, 이는 세라믹 소재 중 제1소재(10)의 양면에서 전극을 침투시키기 위한 것이다. 따라서, 본 발명의 일실시예에서는 도 1에서 보여지는 바와 같이 소결온도가 높은 제1소재(10)-소결온도가 낮은 제2소재(20)-소결온도가 높은 제1소재(10)의 순으로 적층된다.
여기서 이종 세라믹 소재는 소결 온도가 서로 다른 세라믹 소재가 되어도 무방하지만 소재의 연속성을 위하여 공지의 세라믹 소재를 소결온도가 높은 제1소재(10)로 사용하고, 이에 소결온도를 낮추는 저온 소결 첨가제를 사용하여 소결온도가 낮은 제2소재(20)를 형성시키는 것이 바람직하다.
이때 제1소재(10)와 제2소재(20)는 0.2 내지 0.8 : 1 두께비로 적층되도록 배치한다. 제1소재(10)의 두께비가 0.2 미만일 경우 공극의 깊이가 얕기 때문에 전극의 길이가 짧아지게 된다. 전극의 길이가 짧을 경우 압전세라믹에 공급되는 주파수가 빠를 때 이에 맞춰 빨리 반응이 이루어져야 하는데 그 속도를 따라가지 못하게 된다. 또한 제1소재(10)의 두께비가 0.8을 초과할 경우 전극의 깊이가 너무 깊어 쇼트가 발생할 수 있다. 즉 제1소재(10)와 제2소재(20)의 두께 비율을 조절하여 전계 변형률을 조절할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서 이종 세라믹 소재는 소결온도가 높은 제1소재(10)로 0.74BiNaTiO3-0.26SrTiO3(이하 'BNT-ST'라고 함.)가 사용되고, 소결온도가 낮은 제2소재(20)로 BNT-ST에 저온 소결 첨가제인 산화구리(CuO)를 첨가한 소재(이하 'BNT-ST+CuO'라고 함.)가 사용되었으며, 이하의 본 발명은 상기 BNT-ST+CuO를 가운데 삽입시키고, 상하에 BNT-ST를 적층시켜 형성한 시료로 실험하여 본 발명의 효과에 관하여 검증하였다.
이종 세라믹 소재의 소결 온도 사이 범위의 온도에서 시료를 소결한다(S2).
S1 단계를 통해 제조된 시료에 존재하는 이종 세라믹 소재인 제1소재(10)와 제2소재(20)는 서로 소결 온도가 상이하며, 이러한 이종 세라믹 소재의 소결 온도 사이 범위의 온도에서 시료를 소결한다. 즉, 제1소재(10)의 소결 온도보다 낮은 범위 및 제2소재(20)의 소결 온도보다 높은 범위에 해당하는 온도에서 시료를 소결한다.
이때 소결 시간은 시료 중 중앙에 배치된 제2소재(20)가 완전히 치밀한 구조로 형성될 때까지 즉 완전히 전량 소결될 때까지 진행시키게 된다. 이에 의해 제2소재(20)는 완전 소결로 치밀 구조가 형성되는 반면, 제2소재(20)의 상부 및 하부에 배치된 제1소재(10)는 소결 온도 이하의 소결로 인하여 불완전 소결되어 공극이 형성된다. 즉 제1소재(10)는 전량 소결이 이루어지지 않아 소결이 이루어지지 않은 영역에 공극이 형성된다.
본 발명에서는 제1소재(10)인 BNT-ST가 1150℃ 이상에서 소결할 때 전량 완전 소결이 이루어지며, 제2소재(20)인 BNT-ST+CuO는 1000 내지 1025℃에서 소결할 때 완전한 소결이 이루어져 치밀한 구조를 보여준다. 이에 S2 단계의 소결 온도는 1000 내지 1100℃로 이루어지는 것이 바람직하다. 소결 온도가 1000℃ 미만일 경우 제1소재(10) 뿐만 아니라 제2소재(20)의 소결이 제대로 이루어지지 않으며, 1100℃를 초과할 경우 제1소재(10)도 완전 소결이 이루어질 수 있기 때문에 공극이 형성되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
여기서 공극의 형성 비율은 소결 온도를 통해 적절하게 조절 가능하다. 즉 소결 온도가 1000℃에 가까울수록 제1소재(10)가 제대로 소결이 이루어지지 않아 공극의 형성 비율이 커지며, 반대로 1100℃에 가까울수록 제1소재(10)의 소결이 많이 이루어지기 때문에 공극의 형성 비율이 작아지게 된다.
시료의 상부 및 하부 표면에 금속 분말 도포 및 열처리하여 압전세라믹 내부전극을 형성한다(S3).
시료 중 상부 및 하부에 배치된 제1소재(10)는 공극이 형성된 상태로 존재하며, 이의 상부 및 하부에 금속분말을 도포 및 열처리를 진행한다. 여기서 금속분말은 은-팔라듐(AgPd) 합금 분말에 해당하며, 이러한 AgPd 분말을 제1소재(10)의 표면 도포한 후 열처리를 하게 되면 공극 내로 금속분말이 침투된다. 이와 같이 열처리를 통해 압전세라믹 내부전극(30)을 형성하게 된다.
여기서 열처리 온도는 950 내지 1000℃에서 이루어지는 것이 바람직한데, 열처리 온도가 950℃ 미만일 경우 AgPd 분말이 내부 전극으로 완전히 형성되지 않으며, 1000℃를 초과할 경우 AgPd 분말의 변형이 발생할 수 있다.
제조된 내부전극(30)은 이후에 외부전극(300)과 접촉된다.
이하, 본 발명의 실시예를 좀 더 상세하게 설명한다.
<실시예>
모 조성을 0.74BiNaTiO3-0.26SrTiO3(이하 'BNT-ST'라고 함.)로 하고, 상부 및 하부에는 순수한 BNT-ST 조성의 제1소재를 사용한다. 중간부에는 BNT-ST에 0.5wt%의 산화구리(CuO)를 첨가한 제2소재를 사용한다. 이러한 소재들 중 순수한 BNT-ST는 1150℃ 이상에서 소결하였을 때 완전한 치밀 구조를 보여주며, CuO를 첨가한 BNT-ST는 1000 내지 1025℃에서 열처리하였을 때 치밀한 구조를 보여준다.
제1소재 및 제2소재의 두께비를 각각 0.2:1, 0.4:1, 0.6:1, 0.8:1로 적층시켜 시료를 제조한 후, 1025℃에서 4시간 동안 소결 열처리를 하였다. 열처리를 통해 제2소재는 완전 소결되어 치밀한 구조를 가지며, 상부 및 하부에 해당하는 제1소재는 공극이 있는 덜 치밀한 구조를 가졌다.
소결된 시료들의 상부 및 하부 표면에 AgPd 합금 전극을 바르고, 950 내지 1000℃에서 열처리를 하였다. 열처리를 통해 AgPd 합금 전극이 제1소재의 공극 내부로 침투하여 내부 전극이 형성되었다.
본 발명은 이와 같이 압전세라믹의 내부에 전극을 소결식으로 침투시키는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법과 도 1에 도시된 바와 같이 이에 의해 제조되는 소결식 내부전극형 압전세라믹에 관한 것인데, 압전 세라믹의 내부에 침투시킨 전극의 물리량은 침투 깊이와 전극의 분포비율로 판단할 수 있다. 이하, 본 발명에 의한 압전세라믹의 응답 특성을 전극의 물리량에 따라 살펴보기로 한다.
본 발명과 같이 압전세라믹 내부에 전극을 침투시킴에 의해 발생되는 물리적 변화는 전계유기 변형특성으로 알 수 있는데, 압전세라믹 내부에 침투되는 전극의 단위 면적당 전극의 분포비율은 전극이 침투되는 불완전 소결되어 공극이 형성되는 소재와 상기 공극에 침투되어 전극으로 사용되는 AgPd의 중량비로 알 수 있다.
도 3은 이에 대한 본 발명의 실시예로서, 불완전 소결되는 제1소재와 전극의 비율에 따라 최대 변형율에 도달하는 전계의 크기가 어떻게 달라지는지를 보여주고 있다. 도 3은 BNT-ST+CuO의 상부 및 하부에 BNT-ST를 적층시켜 형성한 시료에 관한 실험으로서, 상부 및 하부의 BNT-ST와 이에 침투되는 AgPd의 중량비에 따른 S-E(전계유기 변형특성) 그래프이다.
이때 BNT-ST : AgPd의 두께비는 80:20, 75:25, 40:60, 30:70의 순으로 순차 실험하였는데, BNT-ST : AgPd의 두께비는 BNT-ST에 형성되는 AgPd 전극의 밀집도, 단위 면적당 전극의 분포비율 등으로 해석될 수 있다. 도 3에서 보여지듯이 75:25 시료에서 가장 낮은 전계에 우수한 변형 특성을 보여주고 있으며, 40:60로 전극 밀집도가 높아지면 다시 최대 변형율 전계가 높아지고 있다. 실험에 의하면, 압전 세라믹에 침투되는 전극의 밀집도가 일정 수준 이상으로 높아지면 전극 침투 효과가 오히려 낮아지며, 침투 전극의 최적 밀집도가 존재함을 보여준다.
즉, 최대 변형율에 도달하는 전계는 전극의 분포 비율에 비례 관계가 아니고 최대 효율이 나타나는 전극 분포비율이 있는 것으로 나타난다. 도 3에서는 불완전 소결되는 소재와 이에 침투되는 AgPd 간의 함량 비율이 75:25에서 가장 낮은 전계에서 가장 높은 변형율을 가지는 것으로 나타나므로, 본 발명의 일실시예에서 BNT-ST+CuO의 상부 및 하부에 BNT-ST를 적층시켜 형성한 압전 세라믹의 내부에 AgPd 전극을 침투시키는 경우 전극의 분포 비율은 75:25 및 그 주변 비율로 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 불완전 소결되는 소재와 완전 소결되는 소재 간의 두께비가 내부 전극의 침투 길이 비율로 해석된다.
도 4는 실시예의 단면 사진으로서 측정 단위는 mm이며, BNT-ST+CuO의 두께는 2.13이고 상부 및 하부에 BNT-ST의 두께 합은 1.6이 된다. 도 1에서 보여지는 바와 같이 BNT-ST+CuO와 BNT-ST가 적층되면, ABA 층이 되므로 B층을 단위 길이 1로 환산할 때, A층은 0.37이 되므로 본 발명에서는 이를 ABA(0.37)로 표기한다.
도 5 내지 도 8은 이와 같은 ABA층의 두께 비율에 따른 S-E, P-E, J-E 응답 그래프로서, 완전 소결되는 소재 대비 불완전 소결되는 소재의 비율에서 완전 소결되는 소재의 길이를 1로 할 때, 대한 불완전 소결되는 소재의 길이를 괄호에 표시하여 시료를 구분하였다. 즉, ABA(0.2)는 완전 소결되는 소재 B의 길이를 1에 대하여 불완전 소결되는 소재 A의 길이가 0.2인 것을 의미하며, 이는 전체 1.4의 두께를 가지는 압전세라믹 소재 양측에 0.2만큼 전극이 침투되는 것으로 해석될 수 있다. 불완전 소결되는 소재의 두께가 클수록 전극의 침투 길이가 크다는 것을 의미하며, 이에 대한 물리적 응답특성은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 전극의 침투 길이가 길어질수록 낮은 전계에서 최대 변형률이 형성되지만 전체적인 스트레인은 줄어드는 것을 알 수 있다. 이러한 특성은 A 부위 전극에서 전계가 집중되어 우선적으로 완화형 강유전상에서 강유전상으로 상변이가 되면서 주위의 다른 지역까지 상변이를 빠르게 일어나도록 하기 때문이다.
본 발명의 실험에 의하면, 소결 온도가 높은 제1소재와 소결온도가 낮은 제2소재의 두께 비율을 조정하여 낮은 전계에서 원하는 스트레인을 얻을 수 있는전계 변형률을 예측하고 조정할 수 있음을 의미한다.
도 7에서도 전극의 침투 길이에 비례하여 분극 포화되는 전계가 낮아짐을 알 수 있으며, 도 7에서는 낮은 전계에서 높은 분극을 나타냄을 보여 주고 있다. 또한, 도 8의 J-E 그래프를 관찰하면 침투 길이 천공이 되지 않은 시료에서는 각 사분면마다 하나의 피크(상변이를 나타내는 지표)를 나타내지만 전극이 침투된 시료들에서는 각 사분면마다 2개 이상의 피크(2 종류의 다른 상변이)를 나타낸다. 이는 A 부위 전극에서 전계가 집중되어 우선적으로 완화형 강유전상에서 강유전상으로 상변이가 되면서 다른 부위에서 상변이가 추가됨으로써, 각 사분면에서 2개의 피크값이 나타나는 것이다.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10: 제1소재 20: 제2소재
30: 내부전극 300: 외부전극

Claims (11)

  1. 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법에 있어서,
    소결온도 차이가 있는 이종 세라믹 소재를 배치하여 시료를 형성하는 단계와;
    상기 이종 압전세라믹 소재의 소결 온도 사이 범위의 온도에서 상기 시료를 소결하여 상기 시료의 상부 및 하부 표면에 공극을 형성하는 단계와;
    상기 시료의 상부 및 하부 표면에 금속 분말 도포 및 열처리하여 압전세라믹 내부전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 시료를 형성하는 단계는,
    상대적으로 소결온도가 높은 제1소재와, 상기 제1소재보다 소결온도가 낮은 제2소재를 준비하고, 상기 제2소재를 가운데 두고 상기 제1소재를 상기 제2소재의 상부 및 하부에 배치하여 시료를 형성하는 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1소재는 0.74BiNaTiO3-0.26SrTiO3이며,
    상기 제2소재는 상기 제1소재에 산화구리(CuO) 저온 소결 첨가제가 혼합된 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1소재와 상기 제2소재는 0.2 내지 0.8 : 1 두께비로 적층되며,
    상기 제1소재와 상기 제2소재 간 두께비 조절을 통해 전계 변형률이 조절되는 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 시료를 소결하는 단계는,
    상기 제1소재의 소결 온도보다 낮은 범위 및 상기 제2소재의 소결온도보다 높은 범위에 해당하는 온도에서 상기 시료를 소결하는 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 시료를 소결하는 단계는,
    1000 내지 1100℃에서 소결이 이루어지는 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 시료를 소결하는 단계에서,
    상기 제2소재는 전량 소결이 이루어지며, 상기 제1소재는 전량 소결이 이루어지지 않아 소결이 이루어지지 않은 상기 제1소재 영역에 공극이 형성되는 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 금속 분말은 은-팔라듐(AgPd) 합금 분말인 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 압전세라믹 내부전극을 형성하는 단계는,
    상기 시료의 상부 및 하부 표면에 금속 분말을 도포한 후, 열처리를 통해 상기 공극 내로 상기 금속 분말이 침투되어 상기 내부전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 열처리 온도는 950 내지 1000℃인 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹 제조방법.
  11. 소결식 내부전극형 압전세라믹에 있어서,
    상대적으로 소결온도가 높은 제1소재와;
    상기 제1소재의 상부 및 하부에 배치되며, 상기 제1소재보다 소결온도가 낮은 제2소재와;
    상기 제2소재의 상부 및 하부 표면에 형성된 내부전극을 포함하며,
    상기 내부전극은 상기 제2소재에 형성된 공극에 침투된 것을 특징으로 하는 소결식 내부전극형 압전세라믹.





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