KR101093099B1 - Piezo Sensor module - Google Patents

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박성현
신병철
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동의대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 압전 센서 모듈은 상부에 압전소자가 부착된 몸체부, 압전소자의 상측에 배치된 커버부재, 몸체부 및 커버부재에 비해 직경이 작은 링 형상으로 제작되어, 상기 몸체부와 커버부재 사이에 배치되는 가이드 부재, 몸체부와 커버부재 사이에서 가이드 부재의 외측에 위치하여 몸체부와 커버부재 간을 접합시키는 접착제를 포함하며, 접착제는 세라믹 파우더와 경화제를 혼합하여 제작된다.The piezoelectric sensor module according to the present invention is manufactured in a ring shape having a diameter smaller than that of a body portion with a piezoelectric element attached thereto, a cover member disposed on an upper side of the piezoelectric element, a body portion and a cover member, and the body portion and the cover member. A guide member disposed between the body and the cover member and positioned between the guide member and the cover member to bond the body and the cover member, wherein the adhesive is manufactured by mixing a ceramic powder and a curing agent.

따라서 본 발명에 의하면, 세라믹 파우더와 경화제가 혼합된 접착제는 저온에서도 경화가 가능하므로, 고온에 의해 압전소자가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같은 접착제를 이용함으로써, 내식성, 내구성 및 열충격에 강한 압전 센서 모듈을 제작할 수 있다.Therefore, according to the present invention, since the adhesive mixed with the ceramic powder and the curing agent can be cured even at a low temperature, it is possible to prevent the piezoelectric element from being damaged by the high temperature. In addition, by using the adhesive as described above, it is possible to produce a piezoelectric sensor module resistant to corrosion resistance, durability and thermal shock.

압전 센서 모듈, 압전체, 패키징, 접착제, 세라믹 파우더, 상온, 저온 Piezoelectric Sensor Module, Piezoelectric, Packaging, Adhesive, Ceramic Powder, Room Temperature, Low Temperature

Description

압전 센서 모듈{Piezo Sensor module}Piezoelectric Sensor Module {Piezo Sensor module}

본 발명은 압전 센서 모듈에 관한 것으로, 세라믹 파우더와 경화제가 혼합된 접착제를 이용하여 몸체부와 커버부재 사이를 접합시키는 압전 센서 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a piezoelectric sensor module, and relates to a piezoelectric sensor module for bonding between a body part and a cover member by using an adhesive in which ceramic powder and a curing agent are mixed.

압전 센서 모듈은 기계적인 에너지를 전기적인 에너지로 변환하는 에너지 변환 장치이다. 이러한 압전 센서 모듈은 선박용 밸러스트 탱크(Ballast Tank), 물탱크 및 오일 탱크에서 수위나 흐름을 연속적으로 측정하는 레벨트랜스미터(Level Transmitter)에 적용되어 사용된다.The piezoelectric sensor module is an energy conversion device that converts mechanical energy into electrical energy. The piezoelectric sensor module is applied to a level transmitter that continuously measures the water level or flow in a ballast tank, a water tank and an oil tank for ships.

이러한 압전 센서 모듈의 구조를 간략하게 설명하면, 상부에 압전소자가 장착된 몸체부, 압전소자의 상측에 배치되어 상기 압전소자를 커버하는 커버부재 및 몸체부와 커버부재 사이에 위치하여 상기 몸체부와 커버부재 사이를 접합하는 접합부재를 포함한다. 여기서, 종래에는 접합부재로 금속재료를 몸체부와 커버부재 사이에 배치시키고 이를 450℃ 이상의 고온에서 브레이징(brazinb) 함으로써 몸체부와 커버부재 간을 접합한다.Briefly describing the structure of the piezoelectric sensor module, a body portion having a piezoelectric element mounted thereon, a cover member disposed on an upper side of the piezoelectric element to cover the piezoelectric element, and located between the body portion and the cover member, the body portion. And a joining member for joining between the cover member. Here, in the related art, a metal material is disposed between the body portion and the cover member as a bonding member, and the metal material is brazed at a high temperature of 450 ° C. or higher to bond the body portion to the cover member.

하지만, 이러한 압전 센서 모듈이 선박용 밸러스트 탱크(Ballast Tank), 물 탱크 및 오일 탱크에서 수위나 흐름을 연속적으로 측정하는 레벨트랜스미터(Level Transmitter)에 적용되어 사용될 경우, 금속재료로 이루어진 접합부재가 부식되는 문제가 있다. 또한, 금속재료를 브레이징하는 공정 중에 고온의 열에 의해 압전소자가 손상될 수 있다. 그리고, 금속재료로 이루어진 접합부재는 내구성이 약하여 외부의 물리적 힘에 의해 파손될 수 단점이 있다.However, when the piezoelectric sensor module is applied to a level transmitter that continuously measures the water level or flow in a ballast tank, a water tank and an oil tank for ships, the joint member made of metal material is corroded. There is. In addition, the piezoelectric element may be damaged by high temperature heat during the brazing process of the metal material. In addition, the joining member made of a metal material has a weak durability and may be damaged by an external physical force.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 세라믹 파우더와 경화제가 혼합된 접착제를 이용하여 상부에 압전소자가 부착된 몸체부와 상기 압전소자 상측에 배치된 커버부재 간을 접합시켜, 내구성 및 내식성이 우수한 압전 센서 모듈을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention bonds a body part having a piezoelectric element attached thereto to a cover member disposed above the piezoelectric element using an adhesive mixed with ceramic powder and a hardener, thereby providing excellent durability and corrosion resistance. Provides a piezoelectric sensor module.

본 발명에 따른 압전 센서 모듈은 상부에 압전소자가 부착된 몸체부, 상기 압전소자의 상측에 배치된 커버부재, 상기 몸체부 및 커버부재에 비해 직경이 작은 링 형상으로 제작되어, 상기 몸체부와 커버부재 사이에 배치되는 가이드 부재, 상기 몸체부와 커버부재 사이에서 상기 가이드 부재의 외측에 위치하여 상기 몸체부와 커버부재 간을 접합시키는 접착제를 포함하며,상기 접착제는 세라믹 파우더와 경화제를 혼합하여 제작된다.The piezoelectric sensor module according to the present invention has a body portion having a piezoelectric element attached thereto, a cover member disposed above the piezoelectric element, and is manufactured in a ring shape having a smaller diameter than the body portion and the cover member, and the body portion and A guide member disposed between the cover member, and an adhesive that is positioned between the body portion and the cover member to be positioned outside the guide member to bond the body portion to the cover member, wherein the adhesive mixes a ceramic powder and a curing agent. Is produced.

상기 몸체부의 상부에 컨택전극이 형성되고, 상기 컨택전극 상측에 압전소자가 대응 위치하여 상기 컨택전극과 압전소자가 접속된다.A contact electrode is formed on the body portion, a piezoelectric element is correspondingly positioned above the contact electrode, and the contact electrode and the piezoelectric element are connected to each other.

상기 몸체부 및 커버부재는 세라믹 재료를 이용하여 제작되는 것이 바람직하다.Preferably, the body portion and the cover member are made of ceramic material.

상기 몸체부 및 커버부재는 알루미나(Al2O3)를 이용하여 제작되는 것이 효과적이다.The body portion and the cover member is effective to be produced using alumina (Al 2 O 3 ).

상기 접착제는 60 중량 % 내지 90 중량 % 의 세라믹 파우더와 10 중량 % 내지 40 중량 % 의 경화제가 혼합된 혼합물을 사용한다.The adhesive uses a mixture of 60 wt% to 90 wt% ceramic powder and 10 wt% to 40 wt% hardener.

상기 접착제의 세라믹 파우더로 Al2O3 파우더, ZrO2 파우더, SiO2 파우더 및 ZrO2와 MgO가 혼합된 파우더 중 어느 하나를 사용한다.As the ceramic powder of the adhesive, any one of Al 2 O 3 powder, ZrO 2 powder, SiO 2 powder, and a powder mixed with ZrO 2 and MgO is used.

상기 경화제로 H2O, MgO 및 P이 혼합된 것을 사용한다.As the curing agent, a mixture of H 2 O, MgO and P is used.

상기 접착제를 290K 내지 430K의 온도에서 경화시켜, 몸체부와 커버부재 간을 접합시킨다.The adhesive is cured at a temperature of 290K to 430K to bond the body and the cover member.

상기 가이드 부재의 두께는 압전소자의 두께와 컨택전극의 두께의 합과 동일하도록 제작된다.The thickness of the guide member is manufactured to be equal to the sum of the thickness of the piezoelectric element and the thickness of the contact electrode.

상술한 바와 같이 본 발명은 세라믹 파우더와 경화제가 혼합된 접착제를 이용하여 상부에 압전소자가 장착된 몸체부와 상기 압전소자 상측에 배치된 커버부재 간을 접합시킨다. 세라믹 파우더와 경화제가 혼합된 접착제는 저온에서도 경화가 가능하므로, 고온에 의해 압전소자가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같은 접착제를 이용함으로써, 내식성, 내구성 및 열충격에 강한 압전 센서 모듈을 제작할 수 있다. 그리고, 세라믹 파우더와 경화제가 혼합된 접착제를 저온에서 경화시켜 몸체부와 커버부재 간을 접합시킴으로써, 종래에 비하여 상기 몸체부와 커버부재 간을 접합시키는 공정 시간을 줄일 수 있다. 이로 인해, 압전 센서 모듈을 제작하는 전체 공정 시간이 줄어드는 장점이 있다.As described above, the present invention bonds between the body portion having the piezoelectric element mounted thereon and the cover member disposed above the piezoelectric element using an adhesive in which ceramic powder and a curing agent are mixed. Since the adhesive mixed with the ceramic powder and the curing agent can be cured even at a low temperature, it is possible to prevent the piezoelectric element from being damaged by the high temperature. In addition, by using the adhesive as described above, it is possible to produce a piezoelectric sensor module resistant to corrosion resistance, durability and thermal shock. In addition, by bonding the ceramic powder and the curing agent adhesive at low temperature to bond the body portion and the cover member, it is possible to reduce the process time for bonding the body portion and the cover member as compared to the conventional. This has the advantage of reducing the overall process time for manufacturing the piezoelectric sensor module.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention and to those skilled in the art. It is provided for complete information.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전 센서 모듈을 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 도시한 단면도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가이드 부재를 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view showing a piezoelectric sensor module according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view showing a piezoelectric element according to an embodiment of the present invention. 3 is a view showing a guide member according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압전 센서 모듈은 상면에 도전성의 컨택전극(110)이 형성된 몸체부(100), 몸체부(100) 상면에 형성된 컨택전극(110)의 상측에 대응 배치되어 상기 컨택전극(110)과 접속되는 압전소자(200), 압전소자(200)의 상측에 배치되어 상기 압전소자(200)를 커버하는 커버부재(300), 링 형상으로 제작되며 몸체부(100)와 커버부재(300) 사이에 배치되는 가이드 부재(500) 및 몸체부(100)와 커버부재(300) 사이에서 상기 가이드 부재(500)의 외측에 위치하여 상기 몸체부(100)와 커버부재(300) 간을 접합시키는 접착제(400)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the piezoelectric sensor module according to an exemplary embodiment of the present invention may include a body portion 100 having a conductive contact electrode 110 formed on an upper surface thereof, and an upper side of the contact electrode 110 formed on an upper surface of the body portion 100. Correspondingly disposed piezoelectric element 200 is connected to the contact electrode 110, the cover member 300 is disposed on the upper side of the piezoelectric element 200 to cover the piezoelectric element 200, is made in a ring shape body The guide member 500 and the body member 100 and the cover member 300 disposed between the 100 and the cover member 300 is located outside the guide member 500 and the body portion 100 and It comprises an adhesive 400 for bonding between the cover member 300.

몸체부(100)는 그 상부에 압전소자(200)를 배치시켜, 상기 압전소자(200)를 지지하는 역할을 한다. 실시예에 따른 몸체부(100)는 원형의 디스크 형태로 제작되며, 세라믹 재료를 이용하여 제작되는 것이 바람직하다. 실시예에서는 알루미 나(Al2O3)를 이용하여 원형이 디스크 형태로 몸체부(100)를 성형하여 제작한다. 물론 이에 한정되지 않고 다양한 세라믹 재료를 사용할 수 있으며, 다양한 형상으로 제작할 수 있다. 이러한 몸체부(100) 상면에는 후술되는 압전소자(200)의 제 1 및 제 2 외부전극(251, 252)과 접속되는 컨택전극(110)이 형성된다. 여기서 컨택전극(110)은 Ag, Au, Ni, Ta, Ti, Pt 및 Ir과 같은 금속물질을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 실시예에서는 Ag를 이용하여 몸체부(100) 상면에 컨택전극(110)을 형성한다. 물론 이에 한정되지 않고 컨택전극(110)은 다양한 형상의 패턴으로 형성할 수 있다. 그리고 몸체부(100)에는 상기 몸체부(100)를 관통하는 컨택홀(101)이 형성되며, 상기 복수의 컨택홀(101) 내부 각각에는 접속단자(102)가 삽입 장착된다. 여기서 복수의 컨택홀(101)은 몸체부(100) 상부에 형성된 컨택전극(110)의 하부 및 압전소자(200)의 하부에 대응 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 복수의 컨택홀(101) 각각에는 전술했던 바와 같이 접속단자(102)가 삽입 장착되는데, 실시예에서는 금속물질로 제작된 와이어를 접속단자(102)로 사용한다. 이때, 몸체부(100)의 외부에 위치하는 접속단자(102)의 일단은 외부전원(미도시)과 연결되고, 상기 몸체부(100)의 내부로 삽입된 접속단자(102)의 타단은 컨택전극(110) 및 압전소자(200)와 접속된다. 따라서, 외부전원(미도시)을 이용하여 복수의 접속단자(102) 각각에 전원이 인가하면, 상기 접속단자(102)에 의해 컨택전극(110) 및 압전소자(200)에 전원을 인가됨에 따라 상기 압전소자(200)가 구동하게 된다.The body part 100 serves to support the piezoelectric element 200 by placing the piezoelectric element 200 thereon. Body portion 100 according to the embodiment is manufactured in the form of a circular disk, it is preferable to be manufactured using a ceramic material. In the embodiment, alumina (Al 2 O 3 ) is used to manufacture the body portion 100 in the shape of a circular disk shape. Of course, the present invention is not limited thereto, and various ceramic materials may be used, and various shapes may be manufactured. A contact electrode 110 is formed on the upper surface of the body part 100 to be connected to the first and second external electrodes 251 and 252 of the piezoelectric element 200 to be described later. The contact electrode 110 is preferably formed using a metal material such as Ag, Au, Ni, Ta, Ti, Pt and Ir. In an embodiment, the contact electrode 110 is formed on the upper surface of the body portion 100 using Ag. Of course, the present invention is not limited thereto, and the contact electrode 110 may be formed in various shapes of patterns. In addition, a contact hole 101 penetrating the body part 100 is formed in the body part 100, and a connection terminal 102 is inserted into each of the plurality of contact holes 101. Here, the plurality of contact holes 101 may be formed to correspond to the lower portion of the contact electrode 110 and the piezoelectric element 200 formed on the body portion 100. As described above, each of the plurality of contact holes 101 is inserted and mounted with a connection terminal 102. In the embodiment, a wire made of a metal material is used as the connection terminal 102. At this time, one end of the connection terminal 102 located outside the body portion 100 is connected to an external power source (not shown), and the other end of the connection terminal 102 inserted into the body portion 100 is a contact. It is connected to the electrode 110 and the piezoelectric element 200. Accordingly, when power is applied to each of the plurality of connection terminals 102 using an external power source (not shown), power is applied to the contact electrode 110 and the piezoelectric element 200 by the connection terminal 102. The piezoelectric element 200 is driven.

압전소자(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상부에 제 1 내부전극(221)이 형 성되고 하부에 제 2 내부전극(222)이 형성된 압전체 시트(210), 압전체 시트(210)의 상측에 배치되며 제 1 진동홈(231)이 형성된 상부시트(230), 압전체 시트(210)의 하부에 배치되며 제 2 진동홈(241)이 형성된 하부시트(240), 적층된 압전체 시트(210)와 상부시트(230) 및 하부시트(240)의 측부를 감싸도록 배치되어 제 1 및 제 2 내부전극(221, 222)에 전압을 인가하는 제 1 및 제 2 외부전극(251, 252)을 포함한다. 여기서, 제 1 외부전극(251)의 내측면의 일부는 제 1 내부전극(221)의 일단과 접속되고 제 2 외부전극(252)의 내측면의 일부는 제 2 내부전극(222)의 일단과 접속된다. 물론 이와 반대의 접속도 가능하다.As shown in FIG. 2, the piezoelectric element 200 includes a piezoelectric sheet 210 and a piezoelectric sheet 210 having a first internal electrode 221 formed thereon and a second internal electrode 222 formed below. The upper sheet 230 is disposed on the upper side, the upper sheet 230, the first vibrating groove 231 is formed, the lower sheet 240 is disposed below the piezoelectric sheet 210, the second vibrating groove 241 is formed, the laminated piezoelectric sheet 210 ) And the first and second external electrodes 251 and 252 disposed to surround side portions of the upper sheet 230 and the lower sheet 240 to apply voltage to the first and second internal electrodes 221 and 222. Include. Here, a part of the inner surface of the first external electrode 251 is connected to one end of the first internal electrode 221 and a part of the inner surface of the second external electrode 252 is connected to one end of the second internal electrode 222. Connected. Of course, the opposite connection is also possible.

압전체 시트(210)는 압전체 세라믹 조성의 원료 분말을 이용하여 시트 형태로 성형하여 제작한다. 실시예에서는 PZT 및 PZLT 중 어느 하나의 압전체 세라믹 조성물을 이용하여 압전체 시트(210)를 제작한다. 즉, PZT 및 PZLT 중 어느 하나의 압전체 세라믹 조성물에 소정의 첨가제를 용해시켜 투입한 후, 이를 혼합하여 슬러리를 제조한다. 이때, 첨가제로는 PVB계 경화제가 혼합된 슬벤트를 사용할 수 있다. 그리고 압전체 세라믹 조성물과 첨가제가 혼합된 슬러리를 닥터 블레이드 방법을 이용하여 시트 형태로 성형하여 압전체 시트(210)를 제작한다. 그리고, 압전체 시트(210)의 상측에 위치하는 상부시트(230) 및 상기 압전체 시트(210)의 하측에 위치하는 하부시트(240)도 상기와 동일한 방법으로 제조할 수 있다. 이러한 상부시트(230) 및 하부시트(240) 각각에 형성되는 제 1 및 제 2 진동홈(231, 234)은 상부시트(230) 및 하부시트(240)를 관통하는 홀의 형태로 형성될 수도 있다.The piezoelectric sheet 210 is manufactured by molding into a sheet form using a raw material powder having a piezoelectric ceramic composition. In the embodiment, the piezoelectric sheet 210 is manufactured using the piezoelectric ceramic composition of any one of PZT and PZLT. That is, a predetermined additive is dissolved and added to one of the piezoelectric ceramic compositions of PZT and PZLT, and then mixed to prepare a slurry. In this case, as the additive, a svent mixed with a PVB curing agent may be used. Then, the piezoelectric ceramic composition and the additive mixed with the slurry are molded into a sheet form by using a doctor blade method to fabricate the piezoelectric sheet 210. In addition, the upper sheet 230 positioned above the piezoelectric sheet 210 and the lower sheet 240 positioned below the piezoelectric sheet 210 may also be manufactured in the same manner as described above. The first and second vibration grooves 231 and 234 formed in each of the upper sheet 230 and the lower sheet 240 may be formed in the form of a hole passing through the upper sheet 230 and the lower sheet 240. .

제 1 내부전극(221)은 압전체 시트(210)의 상면의 일부 영역에 형성되고, 제 2 내부전극(222)은 압전체 시트(210)의 하부의 일부 영역에 형성된다. 이러한 제 1 및 제 2 내부전극(221, 222)은 도전성의 물질 예를 들어, 니켈, 은 등을 포함하는 금속성 물질을 사용하는 것이 효과적이다. 이때, 제 1 내부전극(221)의 끝단은 제 1 외부전극(251)의 내측면과 접속되고, 제 2 내부전극(222)의 끝단은 제 2 외부전극(252)의 내측면과 접속되도록 배치된다. 물론 이와 반대의 접속도 가능하다.The first internal electrode 221 is formed in a portion of the upper surface of the piezoelectric sheet 210, and the second internal electrode 222 is formed in a portion of the lower portion of the piezoelectric sheet 210. As the first and second internal electrodes 221 and 222, it is effective to use a metallic material including a conductive material, for example, nickel, silver, or the like. In this case, an end of the first internal electrode 221 is connected to an inner surface of the first external electrode 251, and an end of the second internal electrode 222 is connected to an inner surface of the second external electrode 252. do. Of course, the opposite connection is also possible.

제 1 및 제 2 외부전극(251, 252)은 적층된 압전체 시트(210), 제 1 및 제 2 내부전극(221, 222), 상부시트(230) 및 하부시트(240)의 측부와 가장자리 영역을 커버하도록 배치된다. 이때, 제 1 외부전극(251)의 내측면의 일부는 제 1 내부전극(221)의 일단과 접속되고, 제 2 외부전극(252)의 내측면의 일부는 제 2 내부전극(222)의 일단과 접속된다. 이러한, 제 1 및 제 2 외부전극(251, 252)은 Ag, Au, Ni, Ta, Ti, Pt 및 Ir과 같은 금속물질을 이용하여 제작된다. 그리고 이러한 제 1 및 제 2 외부전극(251, 252) 각각은 몸체부(100)의 상부에 형성된 컨택전극(110)과 접속된다. 따라서, 외부전원을 통해 전원이 인가되면, 상기 전원은 몸체부(100)의 컨택홀(101) 내부에 장착된 접속단자(102)를 통해 컨택전극(110)을 거쳐 제 1 및 제 2 외부전극(251, 252)으로 인가된다. 또한, 제 1 및 제 2 외부전극(251, 252)으로 인가된 전원은 제 1 및 제 2 내부전극(221, 222) 각각에 인가됨으로써 압전소자(200)가 작동하게 된다.Side and edge regions of the first and second external electrodes 251 and 252, the piezoelectric sheet 210, the first and second internal electrodes 221 and 222, the upper sheet 230, and the lower sheet 240 are stacked. It is arranged to cover. In this case, a portion of the inner surface of the first external electrode 251 is connected to one end of the first internal electrode 221, and a portion of the inner surface of the second external electrode 252 is one end of the second internal electrode 222. Connected with. The first and second external electrodes 251 and 252 are manufactured using metal materials such as Ag, Au, Ni, Ta, Ti, Pt, and Ir. Each of the first and second external electrodes 251 and 252 is connected to the contact electrode 110 formed on the body part 100. Therefore, when power is applied through an external power source, the power source is connected to the first and second external electrodes via the contact electrode 110 through the connection terminal 102 mounted inside the contact hole 101 of the body part 100. 251, 252. In addition, the power applied to the first and second external electrodes 251 and 252 is applied to each of the first and second internal electrodes 221 and 222 to operate the piezoelectric element 200.

가이드 부재(500)는 몸체부(100)와 커버부재(300) 사이에 배치되어 상기 몸체부(100)와 커버부재(300) 간을 접합시키는 접착제(400)의 높이를 조절하는 역할을 한다. 즉, 가이드 부재(500)의 외측에 배치된 접착제(400)가 상기 가이드 부 재(500)의 내측으로 흐르는 것을 방지하여, 상기 접착제(400)의 높이가 변하는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 가이드 부재(500)는 몸체부(100)의 형상과 동일한 원형으로 제작되는 것이 바람직하며, 링 형상으로 제작된다. 그리고 가이드 부재(500)의 직경은 그 외측에 접착제(400)가 위치할 수 있도록 몸체부(100)의 직경에 비해 작게 제작되는 것이 더욱 바람직하다. 이에, 가이드 부재(500)의 내측에 대응하는 몸체부(100) 상부 중앙영역에는 압전소자(200)가 배치되고, 상기 가이드 부재(500)의 외측에 대응하는 몸체부(100)의 가장자리 영역에는 접착제(400)가 배치된다. 또한, 가이드 부재(500)의 높이는 압전소자(200)의 높이와 컨택전극(110)의 높이를 합한 높이와 동일한 높이로 제작되는 것이 바람직하다. 실시예에서는 금속재료 예를 들어, 스테인레스 재료를 이용하여 가이드 부재(500)를 제작하였으나, 이에 한정되지 않고 다양한 금속재료를 이용하여 가이드 부재(500)를 제작할 수 있다.Guide member 500 is disposed between the body portion 100 and the cover member 300 serves to adjust the height of the adhesive 400 for bonding between the body portion 100 and the cover member 300. That is, by preventing the adhesive 400 disposed outside the guide member 500 from flowing inside the guide member 500, the adhesive 400 serves to prevent the height of the adhesive 400 from changing. The guide member 500 is preferably manufactured in the same shape as the shape of the body portion 100, it is produced in a ring shape. And the diameter of the guide member 500 is more preferably made smaller than the diameter of the body portion 100 so that the adhesive 400 is located on the outside. Accordingly, the piezoelectric element 200 is disposed in the upper central region of the body portion 100 corresponding to the inside of the guide member 500, and in the edge region of the body portion 100 corresponding to the outer side of the guide member 500. Adhesive 400 is disposed. In addition, the height of the guide member 500 is preferably manufactured to the same height as the height of the height of the piezoelectric element 200 and the height of the contact electrode 110. In the embodiment, the guide member 500 is manufactured using a metal material, for example, a stainless material. However, the present invention is not limited thereto, and the guide member 500 may be manufactured using various metal materials.

접착제(400)는 몸체부(100)와 커버부재(300) 간을 접합시키는 역할을 한다. 여기서, 실시예에 따른 접착제(400)는 세라믹 파우더에 접착성이 있는 경화제가 혼합된 혼합물로 이루어진다. 이때, 60 중량 % 내지 90 중량 % 의 세라믹 파우더와 10 중량 % 내지 40 중량 % 의 경화제를 혼합하여 접착제(400)를 제작하는 것이 바람직하다. 여기서 세라믹 파우더는 Al2O3 파우더, ZrO2 파우더, SiO2 파우더 및 ZrO2와 MgO가 혼합된 파우더 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 실시예에서는 Al2O3 파우더에 경화제를 혼합하여 접착제(400)를 제작한다. 그리고, 실시예에서는 H2O, MgO 및 P이 혼합된 경화제를 사용한다. 이와 같이 세라믹 파우더과 경화제가 혼합된 접착제(400)는 점도가 있는 페이스트 형태로 제작되며, 상기 접착제(400)를 가이드 부재(500)의 외측에 대응하는 몸체부(100)의 가장자리 영역에 도포한다. 이때, 접착제(400)는 가이드 부재(500)의 높이에 비해 소정의 높이만큼 높게 도포되는 것이 효과적이다. 그리고 접착제(400)는 전술한 바와 같이 가이드 부재(500)의 외측에 대응하는 몸체부(100)의 가장자리 영역에 도포되므로, 상기 가이드 부재(500)에 의해 접착제(400)가 가이드 부재(500)의 내측으로 이동하지 않는다. 따라서, 접착제(400)의 높이가 가이드 부재(500)에 비해 낮아지는 것을 방지할 수 있다. 그리고 압전소자(200)의 상측에 커버부재(300)를 배치시키고, 상기 접착제(400)를 290K 내지 430K의 저온에서 경화시키면 몸체부(100)와 커버부재(300)가 접합된다. 따라서, 종래와 같이 고온에서 접합 공정이 진행되지 않음에 따라 상기 고온에 의해 압전소자(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 이러한 접착제(400)는 내구성 및 내식성이 우수하여 외부의 충격 및 수분에 의해 압전소자(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.The adhesive 400 serves to bond the body part 100 and the cover member 300. Here, the adhesive 400 according to the embodiment is made of a mixture of a curing agent adhesive to the ceramic powder. At this time, it is preferable to prepare an adhesive 400 by mixing 60% by weight to 90% by weight of ceramic powder and 10% by weight to 40% by weight of a curing agent. The ceramic powder is preferably any one of Al 2 O 3 powder, ZrO 2 powder, SiO 2 powder and powder mixed with ZrO 2 and MgO. In the embodiment, the adhesive 400 is prepared by mixing a curing agent to Al 2 O 3 powder. Then, the exemplary embodiments, the H 2 O, MgO and P using the mixed curing agent. As such, the adhesive 400 mixed with the ceramic powder and the curing agent is manufactured in the form of a paste having a viscosity, and the adhesive 400 is applied to the edge region of the body portion 100 corresponding to the outside of the guide member 500. At this time, it is effective that the adhesive 400 is applied by a predetermined height higher than the height of the guide member 500. Since the adhesive 400 is applied to the edge region of the body portion 100 corresponding to the outside of the guide member 500 as described above, the adhesive 400 is guided by the guide member 500. Do not move to the inside of. Therefore, it is possible to prevent the height of the adhesive 400 from being lower than that of the guide member 500. And the cover member 300 is disposed on the upper side of the piezoelectric element 200, and when the adhesive 400 is cured at a low temperature of 290K to 430K, the body portion 100 and the cover member 300 are bonded. Therefore, as the bonding process does not proceed at a high temperature as in the related art, it is possible to prevent the piezoelectric element 200 from being damaged by the high temperature. In addition, the adhesive 400 is excellent in durability and corrosion resistance to prevent the piezoelectric element 200 from being damaged by external impact and moisture.

커버부재(300)는 압전소자(200)의 상측에 배치되어 상기 압전소자(200)를 커버하는 역할을 한다. 이러한 커버부재(300)는 몸체부(100)와 동일한 원형의 판 형상으로 제작되며, 상기 몸체부(100)와 동일한 직경을 갖도록 제작되는 것이 바람직하다. 실시예에 따른 커버부재(300)는 사파이어(Al2O3)로 제작된 것을 사용한다.The cover member 300 is disposed above the piezoelectric element 200 and serves to cover the piezoelectric element 200. The cover member 300 is manufactured in the same circular plate shape as the body portion 100, it is preferable to be manufactured to have the same diameter as the body portion 100. The cover member 300 according to the embodiment uses that made of sapphire (Al 2 O 3 ).

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 접착제를 이용하여 몸체부와 커버부재를 접합시키는 방법을 순서적으로 도시한 단면도이다.4A to 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of bonding the body part and the cover member using the adhesive according to the embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 상면에 컨택전극(110)이 형성된 몸체부(100) 상에 압전소자(200)를 부착한다. 이때, 몸체부(100)에는 상기 몸체부(100)를 관통하는 컨택홀(101)이 형성되어 있으며, 상기 컨택홀(101) 내부에는 접속단자(102)가 각각 삽입 장착되어 있다. 그리고 이러한 컨택전극(110)의 상측에 압전소자(200)를 대응 배치시킨다. 이때, 컨택전극(110)의 일부와 압전소자(200)의 제 1 및 제 2 외부전극(251, 252)이 접속되도록 압전소자(200)를 배치시키는 것이 바람직하다. 여기서, 압전소자(200)는 금속 페이스트를 통해 컨택전극(110) 상에 접속될 수 있다. 또한, 몸체부(100)의 외부에 위치하는 접속단자(102)의 일단은 외부전원(미도시)과 연결되고, 상기 몸체부(100)의 내부로 삽입된 접속단자(102)의 타단은 컨택전극(110) 및 압전소자(200)와 접속된다.Referring to FIG. 4A, the piezoelectric element 200 is attached to the body portion 100 on which the contact electrode 110 is formed. In this case, a contact hole 101 penetrating the body part 100 is formed in the body part 100, and a connection terminal 102 is inserted into the contact hole 101. The piezoelectric element 200 is disposed on the contact electrode 110. In this case, the piezoelectric element 200 may be disposed such that a part of the contact electrode 110 is connected to the first and second external electrodes 251 and 252 of the piezoelectric element 200. Here, the piezoelectric element 200 may be connected on the contact electrode 110 through a metal paste. In addition, one end of the connection terminal 102 located outside the body portion 100 is connected to an external power source (not shown), and the other end of the connection terminal 102 inserted into the body portion 100 is a contact. It is connected to the electrode 110 and the piezoelectric element 200.

도 4b를 참조하면, 몸체부(100) 상에 가이드 부재(500)를 배치시킨다. 가이드 부재(500)는 원형의 링 형상으로 제작되며, 몸체부(100)에 비해 작은 직경을 갖도록 제작된다. 가이드 부재(500)는 상기 가이드 부재(500)의 내측 중앙부에 압전소자(200)가 위치하도록 몸체부(100) 상에 배치시키는 것이 바람직하다. 이러한 가이드 부재(500)는 금속 페이사트를 통해 몸체부(100) 상에 접합될 수 있다.Referring to FIG. 4B, the guide member 500 is disposed on the body portion 100. The guide member 500 is manufactured in a circular ring shape and manufactured to have a smaller diameter than the body portion 100. The guide member 500 may be disposed on the body portion 100 such that the piezoelectric element 200 is positioned at an inner central portion of the guide member 500. The guide member 500 may be bonded onto the body portion 100 through a metal facet.

도 4c를 참조하면, 가이드 부재(500)의 외측에 대응하는 몸체부(100) 상부의 가장자리 영역에 접착제(400)를 도포한다. 여기서 실시예에 따른 접착제(400)는 60 중량 % 내지 90 중량 %의 세라믹 파우더에 접착성이 있는 경화제가 10 중량 % 내지 40 중량 %로 혼합된 혼합물로 이루어진다. 실시예에서는 알루미나(Al2O3)에 경화제를 혼합하여 접착제(400)를 제작한다. 이와 같이 세라믹 파우더과 경화제가 혼합된 접착제(400)는 점도가 있는 페이스트 형태로 제작되며, 상기 접착제(400)를 가이드 부재(500)의 외측에 대응하는 몸체부(100) 상부의 가장자리 영역에 도포한다. 이때, 접착제(400)는 가이드 부재(500)의 높이에 비해 소정의 높이만큼 높게 도포되는 것이 효과적이다. 이와 같이, 접착제(400)는 가이드 부재(500)의 외측에 도포되므로, 상기 접착제(400)는 가이드 부재(500)의 내측으로 이동하지 않는다. 따라서, 접착제(400)가 가이드 부재(500)의 내측으로 이동하여 접착제(400)의 높이가 줄어드는 것을 방지할 수 있다. 또한, 접착제(400)가 압전소자(200)가 배치된 가이드 부재(500)의 내측으로 이동하지 않음에 따라, 상기 접착제(400)에 의해 압전소자(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 4C, the adhesive 400 is applied to the edge region of the upper portion of the body portion 100 corresponding to the outside of the guide member 500. The adhesive 400 according to the embodiment is composed of a mixture of the curing agent in the adhesion to the ceramic powder of 60% to 90% by weight of a mixture of 10% to 40% by weight. In the embodiment, the adhesive 400 is prepared by mixing a curing agent with alumina (Al 2 O 3 ). As such, the adhesive 400 mixed with the ceramic powder and the curing agent is manufactured in the form of a paste having a viscosity, and the adhesive 400 is applied to the edge region of the upper portion of the body portion 100 corresponding to the outside of the guide member 500. . At this time, it is effective that the adhesive 400 is applied by a predetermined height higher than the height of the guide member 500. As such, since the adhesive 400 is applied to the outside of the guide member 500, the adhesive 400 does not move to the inside of the guide member 500. Therefore, it is possible to prevent the adhesive 400 from moving to the inside of the guide member 500 to reduce the height of the adhesive 400. In addition, as the adhesive 400 does not move to the inside of the guide member 500 in which the piezoelectric element 200 is disposed, the piezoelectric element 200 may be prevented from being damaged by the adhesive 400.

도 4d를 참조하면, 상부에 접착제(400)가 도포되고, 압전소자(200) 및 가이드 부재(500)가 배치된 몸체부(100)의 상측에 커버부재(300)를 배치시킨다. 이때, 커버부재(300)의 하부가 압전소자(200), 가이드 부재(500) 및 접착제(400)의 상부와 접촉되도록 배치시키는 것이 바람직하다. 그리고, 커버부재(300)에 소정의 압력을 주어 압전소자(200), 가이드 부재(500) 및 접착제(400)의 상부와 커버부재(300)의 하부가 밀착되도록 한다. 이때, 접착제(400)의 내측으로 가이드 부재(500)가 위치하므로, 상기 접착제(400)는 가이드 부재(500)의 내측으로 이동하지 않는다. 그리고, 가열 장치를 이용하여 290K 내지 430K의 온도로 접착제(400)를 경화시킴으로 써, 몸체부(100)와 커버부재(300) 간을 접합시킨다. 이때, 실시예에서는 전술한 바와 같이 290K 내지 430K의 저온에서 접합공정을 실시하므로, 고온에 의해 압전소자(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 실시예에서와 같이 세라믹 파우더과 경화제를 혼합하여 제작된 접착제(400)는 내구성 및 내식성이 우수하여 외부의 충격 및 수분에 의해 압전소자(200)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 4D, the adhesive 400 is applied to the upper portion, and the cover member 300 is disposed on the upper portion of the body portion 100 on which the piezoelectric element 200 and the guide member 500 are disposed. At this time, the lower portion of the cover member 300 is preferably arranged to be in contact with the upper portion of the piezoelectric element 200, the guide member 500 and the adhesive 400. Then, a predetermined pressure is applied to the cover member 300 so that the upper portion of the piezoelectric element 200, the guide member 500, and the adhesive 400 and the lower portion of the cover member 300 closely contact each other. At this time, since the guide member 500 is positioned inside the adhesive 400, the adhesive 400 does not move inside the guide member 500. Then, by curing the adhesive 400 at a temperature of 290K to 430K by using a heating device, the body portion 100 and the cover member 300 are bonded. In this case, since the bonding process is performed at a low temperature of 290K to 430K as described above, the piezoelectric element 200 may be prevented from being damaged by the high temperature. In addition, the adhesive 400 manufactured by mixing the ceramic powder and the curing agent as in the embodiment has excellent durability and corrosion resistance, thereby preventing the piezoelectric element 200 from being damaged by external impact and moisture.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 압전 센서 모듈을 도시한 단면도1 is a cross-sectional view showing a piezoelectric sensor module according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 압전소자를 도시한 단면도2 is a cross-sectional view showing a piezoelectric element according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가이드 부재를 도시한 도면3 is a view showing a guide member according to an embodiment of the present invention;

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 접착제를 이용하여 몸체부와 커버부재를 접합시키는 방법을 순서적으로 도시한 단면도4A through 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of bonding the body part and the cover member using the adhesive according to the embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

100: 몸체부 200: 압전소자100: body 200: piezoelectric element

300: 커버부재 400: 접착제300: cover member 400: adhesive

500: 가이드 부재500: guide member

Claims (9)

상부에 압전소자가 부착된 몸체부;A body part having a piezoelectric element attached thereto; 상기 압전소자의 상측에 배치된 커버부재;A cover member disposed above the piezoelectric element; 상기 몸체부 및 커버부재에 비해 직경이 작은 링 형상으로 제작되어, 상기 몸체부와 커버부재 사이에 배치되는 가이드 부재;A guide member having a diameter smaller than that of the body portion and the cover member and disposed between the body portion and the cover member; 상기 몸체부와 커버부재 사이에서 상기 가이드 부재의 외측에 위치하여 상기 몸체부와 커버부재 간을 접합시키는 접착제를 포함하며,It is located between the body portion and the cover member outside the guide member comprises an adhesive for bonding between the body portion and the cover member, 상기 가이드 부재는 외측에 배치된 접착제가 내측으로 흐르는 것을 방지하고,The guide member prevents the adhesive disposed on the outside from flowing inward, 상기 접착제는 세라믹 파우더와 경화제를 혼합하여 제작되는 압전 센서 모듈.The adhesive is a piezoelectric sensor module produced by mixing a ceramic powder and a curing agent. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 몸체부의 상부에 컨택전극이 형성되고, 상기 컨택전극 상측에 압전소자가 대응 위치하여 상기 컨택전극과 압전소자가 접속되는 압전 센서 모듈.A contact electrode is formed on the upper portion of the body portion, the piezoelectric element is positioned above the contact electrode corresponding to the piezoelectric sensor module is connected to the contact electrode and the piezoelectric element. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 몸체부 및 커버부재는 세라믹 재료를 이용하여 제작되는 압전 센서 모듈.The body portion and the cover member is a piezoelectric sensor module manufactured using a ceramic material. 청구항 3에 있어서,The method of claim 3, 상기 몸체부 및 커버부재는 알루미나(Al2O3)를 이용하여 제작되는 압전 센서 모듈.The body portion and the cover member is a piezoelectric sensor module manufactured using alumina (Al 2 O 3 ). 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 접착제는 60 중량 % 내지 90 중량 % 의 세라믹 파우더와 10 중량 % 내지 40 중량 % 의 경화제가 혼합된 혼합물을 사용하는 압전 센서 모듈.The adhesive is a piezoelectric sensor module using a mixture of 60 wt% to 90 wt% of ceramic powder and 10 wt% to 40 wt% of a curing agent. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 접착제의 세라믹 파우더로 Al2O3 파우더, ZrO2 파우더, SiO2 파우더 및 ZrO2와 MgO가 혼합된 파우더 중 어느 하나를 사용하는 압전 센서 모듈.Piezoelectric sensor module using any one of Al 2 O 3 powder, ZrO 2 powder, SiO 2 powder and ZrO 2 and MgO mixed powder as the ceramic powder of the adhesive. 청구항 5에 있어서,The method according to claim 5, 상기 경화제로 H2O, MgO 및 P이 혼합된 것을 사용하는 압전 센서 모듈.Piezoelectric sensor module using a mixture of H 2 O, MgO and P as the curing agent. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 접착제를 290K 내지 430K의 온도에서 경화시켜, 몸체부와 커버부재 간을 접합시키는 압전 센서 모듈.The piezoelectric sensor module for curing the adhesive at a temperature of 290K to 430K, bonding the body portion and the cover member. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 가이드 부재의 두께는 압전소자의 두께와 컨택전극의 두께의 합과 동일하도록 제작되는 압전 센서 모듈.The guide member has a thickness of the piezoelectric sensor module is manufactured to be equal to the sum of the thickness of the piezoelectric element and the contact electrode.
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