KR20220089523A - 압전 소자 및 그 제작 방법 - Google Patents

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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 원격 햅틱 구현을 위한 압전 소자 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 고분자와 압전세라믹으로 구성되는 압전복합체층, 상기 압전복합체층의 후면에 배치되고, 상기 압전복합체층의 진동을 제한하는 후면정합층, 및 상기 압전복합체층과 상기 후면정합층을 결합시키는 접착층을 포함한다.

Description

압전 소자 및 그 제작 방법{PIEZOELECTRIC ELEMENT FOR UNTACT HAPTIC AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 원격 햅틱 구현을 위한 압전 소자 및 그 제작 방법에 관한 것이다.
차량 내 디스플레이나 스위치 등의 구동 여부를 촉감으로 피드백 받기 위해 차량에 원격 햅틱 기술을 적용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 원격 햅틱 기술은 신체를 접촉하지 않고 일정 거리에서 촉감을 느낄 수 있게 하는 것으로, 압전 세라믹 소자를 사용하여 구현한다. 원격 햅틱 기술은 압전 세라믹을 사용하여 초음파 대역 특성을 구현하는 초음파 트랜듀서에서 생성되는 초음파 신호를 공기 중의 한 점에 집중시키고 각 드랜듀서에 인가되는 전압을 조절하여 초음파 신호 세기를 증폭하는 방법이다.
종래의 초음파 트랜듀서에 사용되는 압전 세라믹 소자는 유연성이 없어 평평(flat)한 표면에만 적용 가능하여 곡률이 포함된 입체적인 형상의 차량 내장 디자인에 적용하기 어려운 단점이 있다. 또한, 종래의 초음파 트랜듀서는 압전 세라믹 소자를 사용하여 공진주파수와 발생할 수 있는 에너지에 따라 소자의 면적이 결정되어 소형화가 어려웠던 단점이 있다.
KR 1020130114367 A
본 발명은 압전복합재료를 사용하여 원격 햅틱 구현을 위한 압전 소자 및 그 제작 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 압전 소자는 고분자와 압전세라믹으로 구성되는 압전복합체층, 상기 압전복합체층의 후면에 배치되고, 상기 압전복합체층의 진동을 제한하는 후면정합층, 및 상기 압전복합체층과 상기 후면정합층을 결합시키는 접착층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압전복합체층은, 1-3 모드의 복합 구조로 제조되는 것을 특징으로 한다.
상기 고분자로는, 우레탄, 에폭시 또는 불포화폴리에스테르 수지가 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 압전세라믹의 체적은, 상기 고분자의 체적 대비 40~50%인 것을 특징으로 한다.
상기 압전세라믹은, 종횡비가 2.5 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 압전세라믹은, 원기둥 또는 사각기둥으로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 후면정합층은, 상기 압전 소자의 분해능과 주파수 대역폭을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 후면정합층은, 에폭시와 텅스텐 분말을 배합한 후 경화하여 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 접착층은, 에폭시 계열의 접착제이고, 필름 형태로 제작되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 압전 소자의 제작 방법은 고분자와 압전세라믹을 이용하여 압전복합체층을 형성하는 단계, 상기 압전복합체층의 진동을 제한하는 후면정합층을 형성하는 단계, 및 상기 압전복합체층과 상기 후면정합층을 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 압전복합체층을 형성하는 단계는, PZT 분말을 이용하여 상기 압전세라믹의 형상에 따른 성형체를 제작하는 단계, 상기 성형체를 소결하여 상기 압전세라믹을 제작하는 단계, 실란 처리를 통해 상기 압전세라믹의 표면을 개질하는 단계, 및 상기 압전세라믹을 배열하고, 상기 고분자를 충진한 후 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 후면정합층을 형성하는 단계는, 에폭시와 텅스텐 분말을 배합하여 곡률을 가지는 지그에서 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 결합하는 단계는, 전도성 접착제를 이용하여 상기 압적복합체층과 상기 후면정합층을 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전도성 접착제는, 에폭시 계열의 접착제이고, 필름 형태로 제작되는 것을 특징으로 한다.
상기 고분자로는, 우레탄, 에폭시 또는 불포화폴리에스테르 수지가 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 압전복합재료를 사용하여 압전 소자를 제조하므로, 유연하여 복잡한 형상 및 표면에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압전 소자가 유연한 구조를 가지므로, 초음파 집적도가 향상되어 햅틱 모듈의 소형화가 가능하며 신호 처리를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 압전복합재료를 적용하여 높은 출력 특성과 햅틱의 높은 감도를 구현하므로, 햅틱 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압전 소자를 도시한 구조도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 압전 소자의 제작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 압전 소자가 적용된 원격 햅틱 모듈을 도시한 예시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 명세서에서는 우수한 압전 특성을 가지며 음향 임피던스가 낮은 압전복합재료(압전복합체)를 사용하여 원격 햅틱 구현을 위한 압전 소자를 제작함으로써, 압전 특성이 우수하면서도 디자인 자유도가 향상된 원격 햅틱용 압전 소자를 제시한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 압전 소자를 도시한 구조도이다.
도 1을 참조하면, 압전 소자(100)는 압전복합체층(110), 후면정합층(backing layer)(120), 및 접착층(130) 등을 포함할 수 있다.
압전복합체층(110)은 고분자(111) 및 압전세라믹(112) 등을 포함할 수 있다. 압전복합체층(110)은 고분자(111)를 모재(matrix)로 하고 압전세라믹(112)을 삽입재로 하는 복합 재료로 구성(형성)될 수 있다. 압전복합체층(110)은 1-3 모드의 복합 구조로 제조될 수 있다. 복합 구조는 고분자 모재 내 압전세라믹(112)의 형태나 배열 규칙성에 따라 다양한 형태가 존재한다. 1-3 모드의 복합 구조는 고분자 모재 내 압전세라믹 로드(rods)가 배열되어 있는 구조이다. 1-3 모드의 복합 구조는 단일 상의 압전세라믹에 비해 길이 방향의 효율이 증대되며 넓은 대역폭 확보가 가능하고, 낮은 음향 임피던스를 가지고 있어 공기와 음향 매칭이 우수하며 곡면 형상의 구조가 가능하다.
고분자(111)는 낮은 음향 임피던스 확보를 위해 밀도가 낮고 압전세라믹(112)과 접착력이 높아야 하며 경화 과정에서 내부에 기포가 발생하지 않아야 한다. 또한, 고분자(111)는 분극이 100℃ 오일에서 진행되므로, 이때 압전세라믹(112)과 접착력이 저하되지 않는 재질이어야 한다. 이에, 고분자(111)로는 우레탄, 에폭시 또는 불포화폴리에스테르 수지 등이 사용될 수 있다.
압전세라믹(112)은 종횡비(aspect ratio)가 2.5 이상을 유지하도록 제작될 수 있다. 압전세라믹(112)은 원기둥 또는 사각기둥 등의 형태로 제작될 수 있다. 압전세라믹(112)은 가로 길이가 2mm~10mm 크기로 제작되며, 가로 길이의 2.5배 이상으로 세로 길이가 제작될 수 있다. 압전세라믹(112)의 체적은 고분자(111)의 체적에 대비하여 40~50% 일 수 있다.
후면정합층(120)은 압전복합체층(110)의 후면에 배치되며 압전복합체층(110)의 진동을 제한하는 댐퍼 역할을 할 수 있다. 후면정합층(120)은 압전 소자(100)의 분해능과 주파수 대역폭을 조절할 수 있다. 후면정합층(120)은 에폭시와 텅스텐 분말을 배합하여 곡률을 갖는 지그(jig)에서 경화시켜 제작될 수 있다. 텅스텐 분말의 입자 크기는 1 ㎛일 수 있다.
접착층(130)은 압전복합체층(110)과 후면정합층(120) 사이에서 압전복합체층(110)과 후면정합층(120)을 결합(접합)시킬 수 있다. 접착층(130)은 에폭시 계열의 접착제로, 필름 형태로 형성될 수 있다.
도면에는 도시하지 않았으나, 압전복합체층(110)의 상하면에 전극이 형성될 수 있고, 해당 전극에 전원을 동시에 인가하여 압전복합체층(110)에서 발생되는 초음파 신호를 공기 중의 한 점에 집중시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 압전 소자의 제작 방법을 도시한 흐름도이다.
원격 햅틱을 구현하기 위한 압전 소자(100)는 압전복합체층(110)과 후면정합층(120)을 제작한 후 전도성 접착제를 이용하여 후면정합층(120)에 압전복합체층(110)을 접착시켜 제작할 수 있다.
먼저, 티탄산지르콘산연(PZT) 분말을 이용하여 압전세라믹(112)의 형상을 구현하기 위한 성형 작업을 수행할 수 있다(S110). 성형 작업을 통해 압전세라믹(112)의 형상(예: 원기둥 등)에 따른 성형체를 제작할 수 있다.
PZT 분말을 이용하여 제작된 성형체를 소결하여 압전세라믹(112)을 제작할 수 있다(S120).
실란 처리(silane treatment)를 통해 압전세라믹(112)의 표면을 개질할 수 있다(S130). 압전세라믹(112)의 표면 개질을 통해 고분자(111)와 압전세라믹(112) 간의 접착력을 향상시킬 수 있다.
압전세라믹(112)을 배열하고 고분자(111)를 충진한 후 경화하여 압전복합체층(110)을 제작할 수 있다(S140).
에폭시와 텅스텐 분말을 배합(혼합)한 후 경화하여 후면정합층(120)을 제작할 수 있다(S150). 텅스텐 분말의 입자 크기는 1 ㎛일 수 있다. 이때, 에폭시와 텅스텐 분말의 혼합물을 곡률을 가지는 지그에서 경화할 수 있다.
전도성 접착제를 이용하여 압전복합체층(110)과 후면정합층(120)을 접합시킬 수 있다(S160). 접착제는 에폭시 계열의 접착제로, 필름 형태일 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 압전 소자가 적용된 원격 햅틱 모듈을 도시한 예시도이다.
원격 햅틱 모듈은 유연성이 있는 압전복합체를 이용하므로, 압전세라믹(112)들은 전압이 동시에 인가되어도 공기 중의 한 점으로 초음파를 송신할 수 있다
유연성이 있는 압전복합체를 이용하여 압전 소자를 제작하므로, 후면정합층(120)을 1D 형태(310)로 제작하여 압전복합체를 접합하여 리니어(linear) 곡률 형태의 원격 햅틱 모듈을 제작할 수 있다.
또한, 후면정합층(120)을 2D 형태(320)로 제작하므로, 2D 형태의 햅틱 모듈 제작이 가능하다.
이와 같이, 유연한 압전복합체를 사용하므로, 사용자가 원하는 형태의 곡률형의 원격 햅틱 모듈을 제작할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 고분자와 압전세라믹으로 구성되는 압전복합체층;
    상기 압전복합체층의 후면에 배치되고, 상기 압전복합체층의 진동을 제한하는 후면정합층; 및
    상기 압전복합체층과 상기 후면정합층을 결합시키는 접착층을 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 소자.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전복합체층은,
    1-3 모드의 복합 구조로 제조되는 것을 특징으로 하는 압전 소자.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자로는,
    우레탄, 에폭시 또는 불포화폴리에스테르 수지가 사용되는 것을 특징으로 하는 압전 소자.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전세라믹의 체적은,
    상기 고분자의 체적 대비 40~50%인 것을 특징으로 하는 압전 소자.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전세라믹은,
    종횡비가 2.5 이상인 것을 특징으로 하는 압전 소자.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 압전세라믹은,
    원기둥 또는 사각기둥으로 제작되는 것을 특징으로 하는 압전 소자.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 후면정합층은,
    상기 압전 소자의 분해능과 주파수 대역폭을 조절하는 것을 특징으로 하는 압전 소자.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 후면정합층은,
    에폭시와 텅스텐 분말을 배합한 후 경화하여 제작되는 것을 특징으로 하는 압전 소자.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 접착층은,
    에폭시 계열의 접착제이고, 필름 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 압전 소자.
  10. 고분자와 압전세라믹을 이용하여 압전복합체층을 형성하는 단계;
    상기 압전복합체층의 진동을 제한하는 후면정합층을 형성하는 단계; 및
    상기 압전복합체층과 상기 후면정합층을 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 소자의 제작 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 압전복합체층을 형성하는 단계는,
    PZT 분말을 이용하여 상기 압전세라믹의 형상에 따른 성형체를 제작하는 단계;
    상기 성형체를 소결하여 상기 압전세라믹을 제작하는 단계;
    실란 처리를 통해 상기 압전세라믹의 표면을 개질하는 단계; 및
    상기 압전세라믹을 배열하고, 상기 고분자를 충진한 후 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 소자의 제작 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 후면정합층을 형성하는 단계는,
    에폭시와 텅스텐 분말을 배합하여 곡률을 가지는 지그에서 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 소자의 제작 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 결합하는 단계는,
    전도성 접착제를 이용하여 상기 압적복합체층과 상기 후면정합층을 접합시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 소자의 제작 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 전도성 접착제는,
    에폭시 계열의 접착제이고, 필름 형태로 제작되는 것을 특징으로 하는 압전 소자의 제작 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 고분자로는,
    우레탄, 에폭시 또는 불포화폴리에스테르 수지가 사용되는 것을 특징으로 하는 압전 소자의 제작 방법.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130114367A (ko) 2012-04-09 2013-10-17 전자부품연구원 사용자 인터랙션 시스템 및 방법

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3650004T2 (de) * 1985-05-20 1995-02-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ultraschallsonde.
US6656124B2 (en) * 2001-10-15 2003-12-02 Vermon Stack based multidimensional ultrasonic transducer array
KR101459828B1 (ko) * 2012-08-07 2014-11-10 현대자동차주식회사 배터리 셀 모듈용 다기능 방열 플레이트 및 이를 갖는 배터리 셀 모듈
US9170650B2 (en) * 2012-11-21 2015-10-27 Novasentis, Inc. EMP actuators for deformable surface and keyboard application
US9164586B2 (en) * 2012-11-21 2015-10-20 Novasentis, Inc. Haptic system with localized response
CN103041978A (zh) * 2013-01-23 2013-04-17 中国科学院上海硅酸盐研究所 聚焦型超声换能器及其制备方法
US9911912B2 (en) * 2014-04-24 2018-03-06 General Electric Company Piezoelectric composite and method of forming same
WO2016011172A1 (en) * 2014-07-16 2016-01-21 Chirp Microsystems Piezoelectric micromachined ultrasonic transducers using two bonded substrates
US10019875B1 (en) * 2016-12-30 2018-07-10 Immersion Corporation Inertial haptic actuators having a cantilevered beam and a smart material
US10440848B2 (en) * 2017-12-20 2019-10-08 Immersion Corporation Conformable display with linear actuator
KR20190143179A (ko) * 2018-06-20 2019-12-30 삼성메디슨 주식회사 초음파프로브 및 그 제조방법
EP3613514A1 (en) * 2018-08-20 2020-02-26 LG Display Co., Ltd. Display apparatus including flexible vibration module and method of manufacturing the flexible vibration module

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130114367A (ko) 2012-04-09 2013-10-17 전자부품연구원 사용자 인터랙션 시스템 및 방법

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