KR20150089474A - 진동발생장치 및 이를 포함하는 전자 장치 - Google Patents

진동발생장치 및 이를 포함하는 전자 장치 Download PDF

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박헌규
조소정
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삼성전기주식회사
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Abstract

본 발명은 진동발생장치 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것으로서, 내부공간을 구비하는 하우징; 탄성변형 가능하게 상기 내부공간에 배치되도록 양단이 상기 하우징에 고정되는 탄성부재; 및 상기 탄성부재의 일면에 장착되는 압전소자;를 포함하고, 상기 압전소자는 상기 탄성부재에 솔더링(soldering)에 의해 고정될 수 있다.

Description

진동발생장치 및 이를 포함하는 전자 장치 {VIBRATOR AND ELECTRONIC DEVICE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 진동발생장치 및 이를 포함하는 전자 장치에 관한 것이다.
진동발생장치는 전자기적 힘의 발생원리를 이용하여 전기적 에너지를 기계적 진동으로 변환하는 장치로서, 휴대전화 등에 탑재되어 무음 착신알림용으로 사용되고 있다. 그리고, 휴대전화 등의 모바일 기기 시장이 급속도로 팽창되고 있고, 이와 더불어 여러 가지 기능이 모바일 기기에 부가되는 추세에 따라 모바일 기기의 소형화, 고품질화가 요구되어지는 상황에서 진동발생장치 또한 기존 제품의 단점을 개선하고 품질을 획기적으로 개선시키는 새로운 구조의 제품 개발의 필요성이 대두되어 왔다.
나아가, 휴대폰 중에서 스마트폰의 출시가 급증하면서 터치스크린 방식이 채택됨에 따라서, 터치시 진동을 발생시키는 용도로 진동모터 채용이 증가되어 왔다. 터치스크린에서의 터치시 진동에 있어서 특히 요구되는 성능은, 첫째 착신시 진동발생에 비하여 사용횟수가 많아짐에 따라서 동작수명시간의 증가를 요구하게 되고, 둘째 화면을 터치하는 속도에 맞추어 진동의 응답속도도 빨라져야 사용자가 터치시 진동을 체감하는데 있어서 만족감을 높일수 있다.
이러한 특성을 구현할 수 있는 제품으로서 피에죠 햅틱 액추에이터(Piezo Haptic Actuator)가 있다. 피에죠 소자에 전압을 인가하면 변위가 발생하는 역압전효과의 원리를 이용한 것으로서, 발생된 변위로 가동자의 웨이트를 움직이도록 하여 진동력을 발생시키는 원리이다.
이 구조를 갖는 진동자의 특징으로는, 일정수준이상의 진동력을 얻을 수 있는 주파수대역폭이 넓어서 안정적인 진동특성을 구현할 수 있다는 것과, 일정한 주파수범위에서 단일주파수가 아닌 낮고 높은 주파수의 진동을 다양하게 사용할 수 있다는 점이다. 또한 빠른 동작응답특성을 구현할 수 있어서, 휴대폰 등 모바일 기기의 햅틱 진동 구현에 적합하다고 할 수 있다.
한편, 이러한 진동을 발생시키는 압전소자는 탄성부재에 장착되어 진동하게 되는데, 외부 충격시(특히, 축방향 충격)에 상기 탄성부재에서 들뜨거나 분리되는 문제점이 있다.
즉, 세라믹 재질의 상기 압전소자는 금속 재질의 탄성부재와 접착제에 의해 결합되는데, 이러한 접착제의 결합력이 과도한 외부충격을 버틸 정도로 강하지 못해 압전소자가 탄성부재에서 들뜰 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 압전소자와 탄성부재의 결합강도를 향상시킬 수 결합 구조를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기한 문제점을 해소하면서도 생산성 면에서 우수한 성능을 발휘할 수 있는 구조를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치는 내부공간을 구비하는 하우징; 탄성변형 가능하게 상기 내부공간에 배치되도록 양단이 상기 하우징에 고정되는 탄성부재; 및 상기 탄성부재의 일면에 장착되는 압전소자;를 포함하고, 상기 압전소자는 상기 탄성부재에 솔더링(soldering)에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 압전소자는 상기 탄성부재와 결합하는 방향에 구비되는 금속층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 금속층은 상기 압전소자의 일면을 모두 덮을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 압전소자와 상기 금속층의 사이에는 절연층이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 압전소자는 상기 탄성부재에 솔더크림(Solder Cream)을 매개로 솔더링에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 솔더크림은 납 분말 및 주석 분말 중 적어도 어느 하나와 플럭스(flux)를 혼합한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 탄성부재는, 상기 압전소자가 일면에 장착되는 바닥판 및 상기 바닥판의 폭방향 양단에서 높이 방향으로 연장되도록 구비되는 연장판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 연장판은, 일단이 상기 바닥판과 연결되고 상기 바닥판의 길이방향 중앙부에서 높이 방향으로 연장되는 연결부 및 상기 연결부의 타단에 길이방향으로 구비되어 중량체를 가이드하는 지지판부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치는 내부공간을 구비하는 하우징; 탄성변형 가능하게 상기 내부공간에 배치되도록 양단이 상기 하우징에 고정되는 탄성부재; 및 상기 탄성부재의 일면에 장착되는 압전소자;를 포함하고, 상기 압전소자는, 상기 탄성부재에 솔더크림(Solder Cream)을 도포한 후 올려지고, 리플로우(reflow) 방식에 의해 상기 탄성부재에 고정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치에서 상기 압전소자는 상기 솔더크림에 올려지는 부분에 금속층이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는 사용자의 선택에 따라 이미지를 표시하는 디스플레이 모듈; 상기 디스플레이 모듈을 수납하는 내부 공간을 갖는 케이스; 상기 케이스의 내부에 장착되고, 내부공간을 구비하는 하우징과, 상기 내부공간에 장착되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 일면이 장착되고 변형에 의해 상기 탄성부재를 진동시키는 압전소자 및 상기 압전소자 또는 상기 탄성부재와 완충 결합되는 중량체를 포함하는 진동발생장치;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치에서 상기 진동발생장치는 상기 케이스의 내면에 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치에서 상기 진동발생장치는 상기 디스플레이 모듈의 하면에 장착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치에서 상기 디스플레이 모듈은, 사용자의 접촉을 입력받는 터치 패널; 및 상기 터치 패널의 하면에 접촉되어 상기 터치 패널의 접촉에 따라 해당하는 이미지를 제공하는 디스플레이 패널;을 포함할 수 있다.
본 발명을 이용하면, 압전소자와 탄성부재의 결합강도를 향상시킬 수 있는 압전소자와 탄성부재의 결합구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 생산성 면에서 우수한 성능을 발휘할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 분해사시도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 탄성부재 및 이에 결합되는 압전소자를 나타내는 사시도이고,
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에서 탄성부재와 압전소자의 결합 형상를 도시한 참고도이며,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이고,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이며,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 진동발생장치(100)는 상부 케이스(122)와 하부 케이스(130)를 포함하는 하우징(120), 탄성부재(140), 압전소자(160), 중량체(180), 회로기판(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(120)은 상부 케이스(122)와 하부 케이스(130)를 구비할 수 있다. 그리고, 상부 케이스(122)는 내부 공간을 가지는 박스 형상을 가질 수 있으며, 하부 케이스(130)는 플레이트 형상을 가질 수 있다.
그리고, 상기한 바와 같이 상부 케이스(122)는 박스 형상을 가질 수 있다. 즉, 상부 케이스(122)는 전면판, 측면판, 배면판 및 상면판으로 구성될 수 있다.
그리고, 전면판과 배면판에는 하부 케이스(130)와의 결합을 위한 다수개의 홈(127)이 형성될 수 있다.
또한, 상면판에는 공기의 유동을 위한 밴트홀(128)이 형성될 수 있다.
한편, 여기서 방향에 대한 용어를 정의하면, 길이방향은 도 2에서 X 방향을 의미하고, 폭 방향은 도 2에서 Y 방향을 의미한다. 그리고, 높이 방향은 도 2에서 Z 방향을 의미한다. 그리고, 상기에서 정의한 용어는 이하에서 동일하게 사용하기로 한다. 즉, 각 구성들에 대하여 상기한 용어는 동일한 방향을 나타내기로 한다.
하부 케이스(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 플레이트 형상을 가질 수 있다. 그리고, 하부 케이스(130)의 양단부 측에는 탄성부재(140, 도 1 참조)의 양단부를 지지하기 위한 돌출부(132)가 형성될 수 있다. 돌출부(132)는 덴팅에 의해 형성될 수 있으며, 사각기둥형상을 가질 수 있다. 다만, 이는 일예일 뿐 이에 한정하는 것은 아니다.
그리고, 하부 케이스(130)의 양단부에는 상부 케이스(122)와의 결합력을 증대시키기 위한 결합벽부(136)가 형성될 수 있다.
한편, 하부 케이스(130)의 양측면에는 상부 케이스(122)의 홈(127)에 대응되는 다수개의 홈(138)이 형성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동발생장치의 탄성부재를 나타내는 평면도와 사시도이다.
도 3을 참조하면, 탄성부재(140)는 바닥판(142)과 연장판(144)을 구비할 수 있다.
먼저, 탄성부재(140)의 바닥판(142)에 대하여 살펴보면, 바닥판(142)에는 압전소자(160, 도 1 참조)의 설치를 위한 복수개의 지지돌기(142a)가 구비될 수 있다. 두 개의 지지돌기(142a)는 압전소자(160)의 양측면을 지지할 수 있다. 이에 따라, 압전소자(160)는 일정위치에 설치될 수 있으며, 바닥판(142)으로부터 압전소자(160)가 분리되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 바닥판(142)에는 회로기판과 압전소자(160)의 전기적 연결을 위한 개구부(미도시)가 형성될 수 있다. 다만, 상기 개구부는 필수적으로 구비될 필요는 없으며, 압전소자(160)의 상면에 회로기판이 연결될 수도 있다.
또한, 바닥판(142)의 양단부에는 상기한 하부 케이스(130)의 돌출부(132)에 지지되는 지지부(142e)가 구비될 수 있다.
그리고, 연장판(144)은 중량체(180)의 전면과 배면에 접촉되는 지지판부(146)와 바닥판(142)을 연결하는 연결부(148)를 구비할 수 있다.
연결부(148)는 바닥판(142)의 전면과 배면으로부터 연장 형성된다. 그리고, 연결부는 소정 간격 이격 배치되는 제1,2 연결부(148a,148b)로 이루어질 수 있다.
나아가, 지지판부(146)는 중량체(180)의 길이 방향으로 연장 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지판부(146)의 하단에는 상기 중량체(180) 내지는 중량체 커버(170)를 하부에서 지지하도록 돌출되는 지지턱(146a)이 적어도 하나 구비될 수 있다. 상기 지지턱(146a)은 상기 중량체(180)의 높이 방향 이동을 제한할 수 있다. 물론, 상기 중량체(180)는 상기 지지턱(146a)에 걸림된 상태로 접착제 본딩, 용접 등 추가 결합에 의해 상기 지지판부(146)와 결합될 수 있다.
한편, 진동발생장치는 외부에서 가해지는 충격 등 외력에 의해 내부공간에 구비되는 탄성부재(140)의 과도한 변형을 일으킬 수 있다. 이렇게 되면, 탄성부재(140)의 탄성한계를 초과하는 변형에 의해 탄성력이 저하되거나, 탄성부재(140)와 하우징(120)의 접촉에 의해 상기 탄성부재(140)가 파손 또는 변형되는 문제점이 있다. 이에, 하우징(120)에는 상기 탄성부재(140)와의 사이에 접촉시 충격을 흡수하거나 스토퍼 역할을 수행하는 댐퍼 내지는 블록 등이 장착될 수 있다.
그리고, 상기 탄성부재(140) - 더욱 상세하게는, 바닥판(142) - 의 일면에는 압전소자(160)가 구비될 수 있다. 더욱 상세히는 소정 매개체를 이용하여 상기 압전소자(160)를 상기 탄성부재(140)에 일체화시킬 수 있다. 상기 압전소자(160)는 길이 방향으로 상기 탄성부재(140)의 중앙 부분에 고정 장착될 수 있다.
상기 압전소자(160)는 상기 탄성부재(140)에 솔더링(soldering)에 의해 고정될 수 있다. 즉, 상기 압전소자(160)는 상기 탄성부재(140)에 솔더크림(Solder Cream, 145)을 도포한 후 올려지고, 리플로우(reflow) 방식에 의해 상기 솔더크림(145)이 경화되면서 상기 압전소자(160)가 상기 탄성부재(140)와 일체화되도록 고정될 수 있다.
상기 솔더크림(145)은 납 분말 및 주석 분말 중 적어도 어느 하나와 플럭스(flux)를 혼합한 것일 수 있다.
여기서, 상기 압전소자(160)는 상기 탄성부재(140)와 결합하는 방향에 구비되는 금속층(160b)을 포함할 수 있다. 상기 금속층(160b)은 상기 압전소자(160)와 상기 탄성부재(140) 간의 솔더링 결합이 더욱 견고하도록 할 수 있다. 그리고, 상기 금속층(160b)은 상기 압전소자(160)의 일면을 모두 덮도록 구비될 수 있다.
또한, 상기 압전소자(160)와 상기 금속층(160b)의 사이에는 절연층(160a)이 구비될 수 있다. 상기 절연층(160a)을 구비함으로써 상기 압전소자(160)에 전원을 공급할 때 전원이 누설되거나 단락되는 것 등을 방지할 수 있다.
상술한 진동발생장치(100)는 다양한 전자 장치에 활용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이며, 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 장치의 단면도이다.
도 6 내지 도 8과 같이 본 발명의 전자 장치(1000)는 사용자의 선택에 따라 이미지를 디스플레이할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 전자 장치의 일 실시형태(1000)는 사용자의 선택에 따라 이미지를 디스플레이하는 디스플레이 모듈과 상기 디스플레이 모듈을 수납하는 내부 공간을 갖는 케이스(1400)로 구성될 수 있다.
상기 디스플레이 모듈은 사용자의 접촉 압력을 제공하는 터치 패널(1200)과 터치 패널(1200)의 하면에 장착되어 사용자의 선택에 따라 이미지를 제공하는 디스플레이 패널(1300)로 구성될 수 있으며, 본 발명의 진동발생장치(100)는 디스플레이 패널(1300)의 하면에 장착되어, 사용자의 선택에 따라 진동을 제공할 수 있다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 진동 장치(100)는 케이스(1400)의 내면에 장착되어 상기 디스플레이 모듈에 직접 진동을 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 진동 플레이트의 변위가 가장 높은 지점에 질량을 부가하여 구동력을 증가시킴으로써 진동 플레이트의 질량 전체를 증가시켜 구동력을 증가시키는 것에 대비하여 진동 장치 및 이를 채용하는 전자 장치를 경박 단소화할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100 : 진동발생장치
120 : 하우징
140 : 탄성부재
142 : 바닥판
146 : 지지판부
145 : 솔더크림
160 : 압전소자
160a : 절연층
160b : 금속층
180 : 중량체
1000 : 전자장치
1200 : 터치 패널
1300 : 디스플레이 패널
1400 : 케이스

Claims (15)

  1. 내부공간을 구비하는 하우징;
    탄성변형 가능하게 상기 내부공간에 배치되도록 양단이 상기 하우징에 고정되는 탄성부재; 및
    상기 탄성부재의 일면에 장착되는 압전소자;를 포함하고,
    상기 압전소자는 상기 탄성부재에 솔더링(soldering)에 의해 고정되는 진동발생장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는 상기 탄성부재와 결합하는 방향에 구비되는 금속층을 포함하는 진동발생장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속층은 상기 압전소자의 일면을 모두 덮는 진동발생장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 압전소자와 상기 금속층의 사이에는 절연층이 구비되는 진동발생장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압전소자는 상기 탄성부재에 솔더크림(Solder Cream)을 매개로 솔더링에 의해 고정되는 진동발생장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 솔더크림은 납 분말 및 주석 분말 중 적어도 어느 하나와 플럭스(flux)를 혼합한 것인 진동발생장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는, 상기 압전소자가 일면에 장착되는 바닥판 및 상기 바닥판의 폭방향 양단에서 높이 방향으로 연장되도록 구비되는 연장판을 포함하는 진동발생장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 연장판은, 일단이 상기 바닥판과 연결되고 상기 바닥판의 길이방향 중앙부에서 높이 방향으로 연장되는 연결부 및 상기 연결부의 타단에 길이방향으로 구비되어 중량체를 가이드하는 지지판부를 포함하는 진동발생장치.
  9. 내부공간을 구비하는 하우징;
    탄성변형 가능하게 상기 내부공간에 배치되도록 양단이 상기 하우징에 고정되는 탄성부재; 및
    상기 탄성부재의 일면에 장착되는 압전소자;를 포함하고,
    상기 압전소자는, 상기 탄성부재에 솔더크림(Solder Cream)을 도포한 후 올려지고, 리플로우(reflow) 방식에 의해 상기 탄성부재에 고정되는 진동발생장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 압전소자는 상기 솔더크림에 올려지는 부분에 금속층이 구비되는 진동발생장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속층과 상기 압전소자 사이에는 절연층이 구비되는 진동발생장치.
  12. 사용자의 선택에 따라 이미지를 표시하는 디스플레이 모듈;
    상기 디스플레이 모듈을 수납하는 내부 공간을 갖는 케이스;
    상기 케이스의 내부에 장착되고, 내부공간을 구비하는 하우징과, 상기 내부공간에 장착되는 탄성부재와, 상기 탄성부재에 일면이 솔더크림(Solder Cream)을 매개로 솔더링(soldering)에 의해 장착되고 변형에 의해 상기 탄성부재를 진동시키는 압전소자 및 상기 탄성부재와 완충 결합되는 중량체를 포함하는 진동발생장치;를 포함하는 전자 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 진동발생장치는 상기 케이스의 내면에 장착되는 전자 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 진동발생장치는 상기 디스플레이 모듈의 하면에 장착되는 전자 장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이 모듈은,
    사용자의 접촉을 입력받는 터치 패널; 및
    상기 터치 패널의 하면에 접촉되어 상기 터치 패널의 접촉에 따라 해당하는 이미지를 제공하는 디스플레이 패널;을 포함하는 전자 장치.
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