特開 2016-18988 圧電素子及びこれを含む圧電振動モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-18988(P2016-18988A)

(43)【公開日】2016年2月1日

(54)【発明の名称】圧電素子及びこれを含む圧電振動モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01L 41/083 20060101AFI20160105BHJP

   H01L 41/09 20060101ALI20160105BHJP

   H01L 41/047 20060101ALI20160105BHJP

   B06B 1/06 20060101ALI20160105BHJP

【ＦＩ】

   H01L41/083

   H01L41/09

   H01L41/047

   B06B1/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-36585(P2015-36585)

(22)【出願日】2015年2月26日

(31)【優先権主張番号】10-2014-0086924

(32)【優先日】2014年7月10日

(33)【優先権主張国】KR

(71)【出願人】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】キュン−ロック キム

(72)【発明者】

【氏名】ボーム−ソック キム

(72)【発明者】

【氏名】セウン−ホ リー

(72)【発明者】

【氏名】ジュン−ウーク セオ

(72)【発明者】

【氏名】フイ−スン パク

【テーマコード（参考）】

5D107

【Ｆターム（参考）】

5D107AA03

5D107BB08

5D107CC02

5D107CC11

(57)【要約】      （修正有）

【課題】寄生容量を除去する積層型圧電素子及びこれを含む圧電振動モジュールを提供する。
【解決手段】圧電素子１０００は、複数の圧電体層１１０と、隣接する圧電体層間に形成される内部電極層１２０とを含む積層体部１００、および、隣接する内部電極層１２０に互いに異なる極性の電荷を印加するように、積層体部１００に形成される電極部２００、および、積層体部１００で発生する寄生容量を除去するために、積層体部１００に形成され、内部電極層１２０のうちの少なくともいずれか1つに接続される接地部３００を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の圧電体層と、前記複数の圧電体層のうちの隣接する圧電体層間に形成される内部電極層とを含む積層体部と、
隣接する前記内部電極層に互いに異なる極性の電荷を印加するように、前記積層体部に形成される電極部と、
前記積層体部で発生する寄生容量を除去するために、前記積層体部に形成され、前記内部電極層のうちの少なくともいずれか1つに接続される接地部と
を含む圧電素子。

【請求項2】

前記接地部が、
前記積層体部の一面に形成される接地電極と、
同じ極性の電荷が印加される前記内部電極層のうちの少なくともいずれか１つを前記接地電極と電気的に接続させるために、前記積層体部の内部に形成される接地用ビアホールと、を含む請求項１に記載の圧電素子。

【請求項3】

前記接地電極が、互いに別個に形成される第１接地電極と第２接地電極とを含み、
前記接地用ビアホールが、
正極性の電荷が印加される前記内部電極層のうちの少なくともいずれか1つと第１接地電極とを電気的に接続させる第１接地用ビアホールと、
負極性の電荷が印加される前記内部電極層のうちの少なくともいずれか1つと第２接地電極とを電気的に接続させる第２接地用ビアホールと、を含む請求項２に記載の圧電素子。

【請求項4】

前記電極部が、
前記積層体部の外面に、互いに別個に形成される正電極と、負電極と、隣接する前記内部電極層が交互に前記正電極または前記負電極と電気的に接続するように前記積層体部の内部に形成される導電用ビアホールと、を含む請求項２に記載の圧電素子。

【請求項5】

前記正電極及び前記負電極のうちの少なくともいずれか1つが、前記接地電極が形成される前記積層体部の前記一面に形成される請求項４に記載の圧電素子。

【請求項6】

前記電極部が、
それぞれ１つの前記正電極及び１つの前記負電極で構成された複数の電極対を含む請求項４に記載の圧電素子。

【請求項7】

前記複数の電極対のうちの少なくともいずれか1対が、前記接地電極が形成される前記積層体部の前記一面に形成される請求項６に記載の圧電素子。

【請求項8】

前記接地電極、前記正電極及び前記負電極が、互いに同じ材料を含む請求項４から７のいずれか１項に記載の圧電素子。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか１項に記載の圧電素子と、
前記圧電素子の横方向の伸縮により縦方向変位が生じるように、前記圧電素子に結合される振動板と、
前記振動板で発生する縦方向変位による振動力を増加させる質量体と、
前記圧電素子に電源を供給するために、前記圧電素子に結合される基板と、
を含む圧電振動モジュール。

【請求項10】

前記基板が、前記接地部に接続される接地端子を含む請求項９に記載の圧電振動モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧電素子及びこれを含む圧電振動モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

ヘプティック（Ｈａｐｔｉｃ）技術とは、電子機器の機能中の一つであり、一般的にユーザがキーボード、マウス、タッチスクリーン（Ｔｏｕｃｈ Ｓｃｒｅｅｎ）などを接触する時に電子機器の力と運動感を感じるようにする技術を言う。

【0003】

このような技術は、振動モータまたは圧電素子をアクチュエータとして用いることにより実現可能である。振動モータの場合は、反応速度が非常に遅いため、迅速な反応速度を要求するモバイルディスプレイに適用することは適当ではない。

【0004】

圧電素子は、圧電効果を用いる電子部品である。通常アクチュエータの領域においての圧電効果とは、逆圧電効果を意味する。逆圧電効果とは、電気的エネルギーを機械的変位に変えて振動を生じさせることを意味する。

【0005】

圧電素子は、従来の振動モータ方式に比べて反応速度が数十〜数百倍早く、また多様な周波数の具現が可能であるため、多様なヘプティック動作を実現することができ、タッチの認識感度を向上できるという利点がある。

【0006】

一方、一つの誘電体に二つの電極構造で形成された電子素子においては、必ず寄生容量が発生する。この寄生容量は、漏洩電流を増加させ、出力電圧の低下を誘発するので素子の性能を落とす要因となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

１．米国特許出願公開２００７／００４６１４８号明細書（２００７．０３．０１．公開）

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一実施例に係る圧電素子は、接地部を形成することにより寄生容量を除去することができる。

【0009】

具体的に、接地部は、接地電極と接地用ビアホールとを含み、接地用ビアホールは、積層体部の内部に形成される内部電極層を接地電極と接続させる。これにより、積層体部の内部で発生する寄生容量を積層体部の外部へ排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施例に係る圧電素子を示す断面図である。

【図2】本発明の一実施例に係る圧電素子を示す分解斜視図である。

【図3】本発明の他の実施例に係る圧電素子を示す断面図である。

【図4】本発明の他の実施例に係る圧電素子を示す分解斜視図である。

【図5】本発明の一実施例に係る圧電振動モジュールを示す斜視図である。

【図6】本発明の一実施例に係る圧電振動モジュールの駆動過程を示す図である。

【図7】本発明の一実施例に係る圧電振動モジュールの駆動過程を示す図である。

【図8】本発明の一実施例に係る圧電振動モジュールの駆動過程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本出願で、「含む」または「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定するためのものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。

【0012】

また、「結合」とは、各構成要素の間の接触関係において、各構成要素の間に物理的に直接接触される場合のみを意味することではなく、他の構成が各構成要素の間に介在され、その他の構成に構成要素がそれぞれ接触されている場合まで包括する概念として使用する。

【0013】

以下、本発明に係る圧電素子及びこれを含む圧電振動モジュールの実施例を添付図面に基づいて詳細に説明し、添付図面に基づいて説明するに当たって、同一または対応する構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。

【0014】

先ず、圧電素子を説明する。

【0015】

図１は、本発明の一実施例に係る圧電素子を示す断面図である。図２は、本発明の一実施例に係る圧電素子を示す分解斜視図である。

【0016】

図１及び図２に示すように、本発明の一実施例に係る圧電素子１０００は、積層体部１００、電極部２００及び接地部３００を含む。

【0017】

積層体部１００は、順次積層される圧電体層１１０と、隣接する圧電体層１１０間に形成される内部電極層１２０とを含む。

【0018】

圧電体層１１０は、電気的信号を機械的信号に変換できる材料を含む。具体的に、圧電セラミックまたは圧電特性を有する高分子物質などが含まれ得る。本実施例では、圧電セラミックを例に挙げて説明するが、これにより本発明の範囲が制限されることはない。すなわち、圧電特性を有する高分子物質を用いて圧電体層１１０を形成することができる。

【0019】

以下では、それぞれの圧電体層１１０を形成する方法を説明する。

【0020】

先ず、圧電セラミック粉末に焼結添加剤などを添加し、ボールミリングを行う。その後、溶媒を添加してスラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）状に調製した後、ドクターブレードなどの方法を用いてシート（Ｓｈｅｅｔ）状に製作することができる。

【0021】

圧電セラミック粉末は、チタン酸ジルコン酸鉛（Ｌｅａｄ ｚｉｒｃｏｎａｔｅ ｔｉｔａｎａｔｅ、以下、ＰＺＴと称する）を主成分とすることができる。すなわち、リラクサ（ｒｅｌａｘｏｒ）の添加された、ＰＮＮ−ＰＺＴ系圧電セラミック粉末、ＰＭＮ−ＰＺＴ系圧電セラミック粉末、またはＰＮＮ−ＰＭＮ−ＰＺＴ系圧電セラミック粉末であってもよい。また、鉛が含まれていない無鉛系圧電セラミック粉末であってもよい。

【0022】

内部電極層１２０は、隣接する圧電体層１１０間毎に形成される。つまり、隣接する内部電極層１２０間毎には圧電体層１１０が形成される。

【0023】

隣接した内部電極層１２０には、後述する電極部２００により互いに異なる極性の電荷が印加されるので、隣接した内部電極層１２０は、隣接した内部電極層１２０間に形成される圧電体層１１０に電場を形成することができる。内部電極層１２０には、正電荷または負電荷のうちのいずれか１つだけが印加されるようにパターンを形成することができる。

【0024】

内部電極層１２０は、導電性物質を含む。圧電セラミックを用いて圧電体層１１０を形成した場合の導電性物質としては、圧電セラミックの焼結温度よりも高い融点を有する単一金属または金属合金を用いることができる。

【0025】

例として、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ａｇ及びＴｉで構成されたグループから選択される少なくとも1種の金属、またはＰｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｓｒ、Ｌａ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ及びＴｉで構成されたグループから選択される少なくとも1種の金属の導電性酸化物または導電性窒化物を用いて形成することができる。

【0026】

内部電極層１２０は、圧電体層１１０の上面及び下面に形成されるが、蒸着（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により形成されるか、電極ペーストを塗布して形成されることができる。

【0027】

積層体部１００は、圧電体層１１０と内部電極層１２０とを複数積層することにより形成することができる。上面に内部電極層１２０の形成された圧電体層１１０を複数積層することで、または下面に内部電極層１２０の形成された圧電体層１１０を複数積層することで、積層体部１００を形成することができる。

【0028】

図１及び図２には、内部電極層１２０が５層積層された圧電素子１０００が示されているが、これは例示に過ぎず、必要によって内部電極層１２０の積層数を変更することができる。

【0029】

積層体部１００は、外部へ露出する内部電極層１２０または圧電体層１１０を保護するために、上部及び下部のうちの少なくともいずれか１つに形成されるカバー層をさらに含むことができる。

【0030】

例として、上面に内部電極層１２０が形成された圧電体層１１０を複数積層することにより積層体部１００が形成された場合、図２に示すように、積層体部１００の最上層に第１内部電極層１２１が位置することになり、第１内部電極層１２１が外部へ露出することになる。このため、外部へ露出する第１内部電極層１２１を保護するために、第１内部電極層１２１上に上部カバー層１４１を形成することができる。このとき、最下層に配置される第５圧電体層１１５を下部カバー層として用いることができる。勿論、最下層に配置された第５圧電体層１１５の下部に下部カバー層をさらに形成することも可能である。

【0031】

カバー層は、圧電機能とは関係のない部材であるため、圧電体層１１０とは異なる材質で形成することができる。また、圧電体層１１０との機械的結合または熱膨脹係数などを考慮して、圧電体層１１０と類似の材質で形成することも可能である。後者の場合、圧電体層１１０に使用された圧電セラミック粉末を用いてカバー層を形成することができる。

【0032】

電極部２００は、積層体部１００に形成され、隣接する内部電極層１２０に互いに異なる極性の電荷を印加することができる。電極部２００は、積層体部１００の外部に位置する電源供給装置から電荷の供給を受け、積層体部１００の内部に形成された内部電極層１２０に電荷を供給する。

【0033】

ここで、電極部２００は、積層体部１００の外面に、互いに別個に形成される正電極２１１と、負電極２１２と、積層体部１００の内部に形成され、隣接する内部電極層１２０を交互に正電極２１１または負電極２１２と電気的に接続させる導電用ビアホール２２０とを含むことができる。このとき、内部電極層１２０には、正電極２１１または負電極２１２のうちのいずれか１つと電気的に接続されるようにパターンが形成されてもよい。

【0034】

導電用ビアホール２２０は、圧電体層１１０にホール（hole）を加工した後に導電性物質を充填して形成することができる。

【0035】

図２を参照すると、第１内部電極層１２１、第３内部電極層１２３及び第５内部電極層１２５が導電用ビアホール２２０を介して正電極２１１と接続され、第２内部電極層１２２及び第４内部電極層１２４は導電用ビアホール２２０を介して負電極２１２と接続される。交流電圧が印加されるなどの理由により、正電極２１１及び負電極２１２相互間の極性が変更される場合には、第１内部電極層１２１、第３内部電極層１２３及び第５内部電極層１２５に負電荷が印加される。

【0036】

図１及び図２に示された内部電極層１２０のパターンの構造はただ例示に過ぎず、内部電極層１２０を交互に正電極２１１または負電極２１２に接続可能であれば、本発明の保護範囲に属する。

【0037】

図２には、正電極２１１、負電極２１２、及び導電用ビアホール２２０で構成される電極部２００が示されているが、これは一例に過ぎない。内部電極層１２０が積層体部１００の両端から交互に延びるように形成された場合は、電極部２００が積層体部１００の一側面に形成される正電極２１１と積層体部１００の他側面に形成される負電極２１２とで構成されることができる。

【0038】

正電極２１１及び負電極２１２は、積層体部１００の外面に別個に形成されるので上述した内部電極層１２０とは異なって、比較的に低い融点を有する導電性物質を用いることができる。したがって、電気伝導度に優れたＣｕ、Ａｇまたはこれらの合金などを用いて形成することができる。また、Ａｕ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｇまたはその合金などを用いることもできる。

【0039】

接地部３００は、積層体部１００に発生する寄生容量を除去するために積層体部１００に形成され、内部電極層１２０のうちの少なくともいずれか１つと接続されることができる。

【0040】

一般的に二つの電極の間に形成される誘電体を用いる電子素子には、誘電体の分極により寄生容量が発生し得る。接地部３００を用いて積層体部１００に発生する寄生容量を除去することができる。

【0041】

接地部３００は、積層体部１００の一面に形成される接地電極３１０と、同じ極性の電荷が印加される内部電極層１２０のうちの少なくともいずれか１つが接地電極３１０に電気的に接続されるように、積層体部１００の内部に形成される接地用ビアホール３２０とを含むことができる。

【0042】

積層体部１００に発生する寄生容量は、接地電極３１０及び接地用ビアホール３２０を介して積層体部１００の外部へ排出されることができる。以下で、具体的に説明する。

【0043】

電極部２００を介して内部電極層１２０に外部電荷が印加されると、圧電体層１１０は、圧電機能を発揮することができる。一方、本実施例の圧電体層１１０は誘電体であるので、圧電体層１１０には内部電極層１２０に印加される外部電荷により分極が発生する。

【0044】

圧電体層１１０に分極が発生すると、内部電極層１２０には圧電体層１１０の分極により誘導される誘導電荷が形成され得る。誘導電荷により内部電極層１２０には、ｉ）外部電荷を印加しなかったにもかかわらず電荷が形成でき、ｉｉ）外部電荷を印加する場合でも、印加した外部電荷量よりも少ないか、多い量の電荷が形成できる。

【0045】

内部電極層１２０に誘導される誘導電荷を接地用ビアホール３２０と接地用ビアホール３２０に接続された接地電極３１０とを用いて積層体部１００の外部に除去することができる。

【0046】

導電用ビアホール２２０を介して、同じ極性の電荷が印加される内部電極層１２０は、すべて電気的に接続されている。したがって、接地用ビアホール３２０が、このうちのいずれか１つに接続されれば、同じ極性の電荷が印加される内部電極層１２０のすべてを接地することができる。

【0047】

接地用ビアホール３２０は、上述した導電用ビアホール２２０の形成方法と同一の方法を用いて形成することができる。

【0048】

接地電極３１０は、積層体部１００の外部に位置する接地回路などと接続するので、接地が起こる時間を調整したり、接地抵抗を調整したりすることにより接地を調整することができる。

【0049】

このように本実施例に係る圧電素子１０００は、接地用ビアホール３２０を用いて内部電極層１２０に直接的に接地することにより、積層体部１００の内部に存在する寄生容量をより効果的に除去することができる。これにより、本実施例に係る圧電素子１０００は、漏洩電流を低減でき、性能を向上させることができる。

【0050】

ここで、正電極２１１及び負電極２１２のうちの少なくともいずれか１つは、接地電極３１０の形成される積層体部１００の一面に形成されることができる。正電極２１１及び／または負電極２１２が形成される位置は、積層体部１００において多様に変更できるが、正電極２１１、負電極２１２及び接地電極３１０が積層体部１００の一面にともに形成されると、素子の小型化に有利である。

【0051】

ここで、接地電極３１０は、互いに別個に形成される第１接地電極３１１と第２接地電極３１２とを含み、接地用ビアホール３２０は、正極性の電荷が印加される内部電極層１２０のうちの少なくともいずれか1つと第１接地電極３１１とを電気的に接続させる第１接地用ビアホールと、負極性の電荷が印加される内部電極層１２０のうちの少なくともいずれか1つと第２接地電極３１２とを電気的に接続させる第２接地用ビアホールとを含むことができる。

【0052】

図２を参照すると、第１内部電極層１２１、第３内部電極層１２３及び第５内部電極層１２５は、導電用ビアホール２２０を介して正電極２１１と電気的に接続されている。第２内部電極層１２２及び第４内部電極層１２４は、導電用ビアホール２２０を介して負電極２１２と電気的に接続されている。第１接地電極３１１は、第１接地用ビアホール３２１を介して第３内部電極層１２３と電気的に接続され、第２接地電極３１２は第２接地用ビアホール３２２を介して第２内部電極層１２２と電気的に接続されている。

【0053】

第１内部電極層１２１、第３内部電極層１２３及び第５内部電極層１２５には、圧電体層１１０の分極により正極性の誘導電荷が誘導され得る。第２内部電極層１２２及び第４内部電極層１２４には、圧電体層１１０の分極により負極性の誘導電荷が誘導され得る。

【0054】

第１、第３及び第５の内部電極層１２１、１２３、１２５は、導電用ビアホール２２０を介して相互接続されているので、第１接地電極３１１は、第１、第３及び第５内部電極層１２１、１２３、１２５のすべてを接地することができる。第２及び第４の内部電極層１２２、１２４は、導電用ビアホール２２０を介して相互接続されているので、第２接地電極３１２は、第２及び第４の内部電極層１２２、１２４のすべてを接地することができる。

【0055】

一方、図２には、第１接地電極３１１が、正電極２１１と接続された第１、第３及び第５の内部電極層１２１、１２３、１２５と電気的に接続されていることが示されているが、これは一例に過ぎない。すなわち、交流電源であって電極の極性が変わる場合、第１、第３及び第５の内部電極層１２１、１２３、１２５には負電荷が印加されることもあり、これが第１接地電極３１１と接続するということで本発明の範囲を逸脱することはない。

【0056】

同じく、第１接地電極３１１が、第１接地用ビアホール３２１を介して第３内部電極層１２３と接続することは一例に過ぎず、第１内部電極層１２１または第５内部電極層１２５と接続しても、本発明の範囲に属する。

【0057】

ここで、接地電極３１０、正電極２１１及び負電極２１２は、互いに同じ材料を含むことができる。接地電極３１０、正電極２１１及び負電極２１２が同じ材料を含む場合、電気的及び機械的な結合力が向上することができる。接地電極３１０、正電極２１１及び負電極２１２を同じ材料で形成する場合は、工程数を低減でき、コストを低減することができる。

【0058】

一方、接地電極３１０、正電極２１１及び負電極２１２はすべて積層体部１００の外部に形成されるものであるため、内部電極層１２０とは異なって、材料の選択において相対的に融点による制限が大きくない。したがって、接地電極３１０、正電極２１１及び負電極２１２は、相対的に低い融点を有しても電気伝導性に優れた材料を用いて形成することができる。

【0059】

このようにすることで、本発明の一実施例に係る圧電素子１０００は、寄生容量により正極性の誘導電荷が誘導される内部電極層１２１、１２３、１２５と負極性の誘導電荷が誘導される内部電極層１２２、１２４とをすべて接地することができる。

【0060】

図３は、本発明の他の実施例に係る圧電素子を示す断面図である。図４は、本発明の他の実施例に係る圧電素子を示す分解斜視図である。

【0061】

図３及び図４に示すように、本発明の他の実施例に係る圧電素子２０００においての電極部２００は、それぞれ一つの正電極２１１と一つの負電極２１２とで構成された複数の電極対２３０を含むことができる。

【0062】

積層体部１００に電極対２３０が複数形成されると、積層体部１００の内部のクラックなどにより内部電極層１２０の一部が切れても、クラックを中心にして両方に存在する電極対２３０により、クラックにより分離する二つの領域がそれぞれ個別的に圧電素子２０００としての機能を発揮することができる。

【0063】

一方、図３には、電極対２３０が２対であることが示されているが、これは例示に過ぎず、電極対２３０は３対以上であることもできる。

【0064】

このようにすることで、本発明の他の実施例に係る圧電素子２０００は、内部のクラックにより内部電極層１２０の一部が断線しても、依然として圧電機能を発揮することができる。これにより、素子の信頼性及び寿命が増加する。

【0065】

ここで、複数の電極対２３０のうちの少なくともいずれか1対は、接地電極３１０が形成される積層体部の一面に形成されることができる。図３には、２対の電極対２３０が接地電極３１０とともに積層体部１００の上面に形成されているが、いずれか１対の電極対２３０は上面ではなく積層体部１００の下面などに形成されることもできる。

【0066】

積層体部１００の上面または下面のうちのいずれか一面に複数の電極対２３０及び接地電極３１０がともに形成されると、本実施例に係る圧電素子２０００の厚さを低減することができる。

【0067】

一方、本発明の他の実施例に係る圧電素子２０００に関する各構成及びそれによる効果については、本発明の一実施例に係る圧電素子１０００で説明したので、重複する範囲での具体的な説明は省略する。

【0068】

以下では、本発明の圧電振動モジュールの実施例について説明する。

【0069】

図５は、本発明の一実施例に係る圧電振動モジュールを示す斜視図である。図６から図８は、本発明の一実施例に係る圧電振動モジュールの駆動過程を示す図である。

【0070】

本発明の一実施例に係る圧電振動モジュール３０００は、圧電素子１０００、２０００、振動板４００、質量体５００及び基板６００を含む。図５から図８には、本発明の一実施例に係る圧電素子１０００が示されているが、本発明の他の実施例に係る圧電素子２０００も本発明の圧電振動モジュールに用いることができる。

【0071】

圧電素子１０００、２０００は、電気的信号を機械的信号に変換することができ、これについては上述したので、詳細な説明を省略する。

【0072】

振動板４００は、圧電素子１０００の横方向の伸縮により縦方向変位が生じるように圧電素子１０００に結合される。圧電素子１０００は、ボンディング方式またはソルダリング方式により振動板４００の一面に結合される。

【0073】

振動板４００は、電源を印加することにより引張及び圧縮変形を繰り返す圧電素子１０００と一体に変形するように、サス（Ｓｕｓ）のような弾性力を備えた金属材質で構成されることができる。

【0074】

振動板４００と圧電素子１０００とがボンディング方式により結合された場合は、接着部材の硬化により発生し得るベンディング（Ｂｅｎｄｉｎｇ）現象を防止するために、振動板４００は、圧電素子１０００の熱膨脹係数と類似の材質であるインバー（Ｉｎｖａｒ）を含むことが好ましい。

【0075】

質量体５００は、振動板４００で発生する縦方向変位による振動力を増加させる。

【0076】

振動力を最大化するために、質量体５００は、圧電素子１０００の引張及び圧縮変形に応じて変位が最大に生じる振動板４００の最大変位箇所に質量体５００の中央部が結合されるようにすることができる。

【0077】

質量体５００は、金属（Ｓｔｅｅｌ）材質で構成できるが、同じ体積であっても相対的に密度の高いタングステンで構成されることが好ましい。

【0078】

基板６００は、圧電素子１０００に電源を供給するために、圧電素子１０００に結合される。圧電素子１０００に変形が生じるので軟性基板であることが好ましい。

【0079】

ここで、基板６００は、接地部３００に接続される接地端子６１１を含む。基板６００には、公知の正極端子６１２と負極端子６１３とが形成され、さらに接地端子６１１が形成されることができる。すなわち、圧電素子１０００の接地部３００に接続され、圧電素子１０００で発生する寄生容量を圧電振動モジュール３０００の外部へ排出することができる接地端子６１１を基板６００に形成する。

【0080】

図５には、端子６１０が基板６００と分離して形成され、基板６００と端子６１０とが電線などを介して電気的に接続されていることが示されているが、これは例示に過ぎず、端子６１０が基板６００に形成されることも可能である。また、端子６１０に正極端子６１２、接地端子６１１及び負極端子６１３が順次配列されているが、この配列順序が本発明の範囲を制限することはない。

【0081】

図６は、外部電源の印加前の状態を示す図であり、図７及び図８は、それぞれに外部電源が印加されて、圧電素子１０００が圧縮及び引張することにより圧電振動モジュール３０００が駆動する状態を示す図である。

【0082】

図７及び図８を参照すると、基板６００により圧電素子１０００に外部電源が印加されると、圧電素子１０００が圧縮または引張する。これにより、圧電素子１０００に結合された振動板４００には縦方向変位が生じる。振動板４００の縦方向変位により質量体５００にも縦方向変位が生じ、このような縦方向変位、すなわち振動力は、質量体５００が有する質量により増加する。したがって、圧電振動モジュール３０００は、縦方向の振動を生じさせることになる。

【0083】

一方、圧電素子１０００に印加される電気的信号を調整して圧電振動モジュール３０００の振動を調整することができる。すなわち、圧電素子１０００に印加される電気的信号の周波数などを調整して振動の強さを調整することができ、圧電素子１０００に電気的信号が印加される時間を調整して振動が発生する時間を調整することができる。

【0084】

以上に、本発明の一実施例について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば特許請求範囲に記載した本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などをすることにより本発明を多様に修正及び変更することができ、これも本発明の権利範囲内に含まれるものといえよう。

【符号の説明】

【0085】

１００ 積層体部
１１０ 圧電体層
１１１ 第１圧電体層
１１２ 第２圧電体層
１１３ 第３圧電体層
１１４ 第４圧電体層
１１５ 第５圧電体層
１２０ 内部電極層
１２１ 第１内部電極層
１２２ 第２内部電極層
１２３ 第３内部電極層
１２４ 第４内部電極層
１２５ 第５内部電極層
１４１ 上部カバー層
２００ 電極部
２１１ 正電極
２１２ 負電極
２２０ 導電用ビアホール
２３０ 電極対
３００ 接地部
３１０ 接地電極
３１１ 第１接地電極
３１２ 第２接地電極
３２０ 接地用ビアホール
３２１ 第１接地用ビアホール
３２２ 第２接地用ビアホール
４００ 振動板
５００ 質量体
６００ 基板
６１０ 端子
６１１ 接地端子
６１２ 正極端子
６１３ 負極端子
１０００、２０００ 圧電素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】