• 제목/요약/키워드: Multilayer Ceramic Actuator

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고효율 세라믹 압전 변압기의 전기적 특성에 관한 연구 (A Study on the Electrical Properties of Highly Efficient Ceramic Piezoelectric Transformer)

  • 조현섭
    • 한국산학기술학회논문지
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    • 제11권4호
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    • pp.1229-1232
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    • 2010
  • 본 논문은 고효율 강압형 적층 압전변압기를 개발하기 위하여 저온소결 세라믹스 개발 및 적층 변압기를 제작하였다. 그리고 회로 요소로써 사용하는 PT는 인버터 설계의 일반적인 접근법을 보여주기 위한 것이다. 또한 압전기 영향의 기술(記述)은 다수의 연구에서 복잡한 방정식과 공식도 쉽게 찾을 수 있다. 특히 압전기 세라믹 EMT가 변화하지 않으며 PT기초 전기소자의 여러 가지 예는 더욱 효과적인 적층변압기의 적용이 가능할 것으로 판단된다.

적층 액츄에이터용 그린시트의 물성 및 전극 Matching성 제어 (Control of Physical Properties in Green Sheets and Matching with Ag-Pd Electrode)

  • 임창빈;현세영;여동훈;신효순;홍연우;조용수
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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    • pp.329-329
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    • 2010
  • 적층 액츄에이터는 우수한 압전특성 및 그 재료가 가진 고유한 특성 때문에 최근 이동통신 단말기용 햅틱 소자 및 PC 와 그 주변기기로 수요가 폭발적으로 증대되고 있으며, 향후에도 CATV 네트워크와 무선통신기기를 비롯한 디지털 통신분야로 응용분야가 확대되리라 예상된다. 적층 액츄에이터에서 발생되는 에너지는 세라믹 그린시트 두께와 전극 면적에 비례하여 변위 및 응력이 증가하게 되므로 고적층형에 대한 필요성이 증대되고 있다. 이러한 고적층 액츄에이터의 경우 소성과정에 서 warpage 및 de-lamination 같은 결함이 발생하기 쉬우므로 그린시트의 균일성 및 전극과의 matching성 확보가 중요한 요소이다. 본 연구에서는 슬러리의 분산성과 시트 내 유기물 함량 최적화 실험을 진행하여 적층 액츄에이터용 그린시트를 최적화 한 후 공정 적용성 및 저온소성 전극인 Ag-Pd 전극과의 매칭성을 확보하고자 하였다. 이러한 후막공정 기술 개선을 통해 적층 액츄에이터를 제조하여 압전 특성을 측정하였다.

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Pb(Mg1/2W1/2)O3 치환에 따른 저온소결 Pb(Mg1/2W1/2)O3-Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr1/2Ti1/2)O3 세라믹스의 압전 및 유전특성 (Piezoelectric and Dielectric Characteristics of Low Temperature Sintering Pb(Mg1/2W1/2)O3-Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-Pb(Zr1/2Ti1/2)O3 Ceramics With the Substitution of Pb(Mg1/2W1/2)O3)

  • 류주현;이현석;정광현;정영호
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제19권5호
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    • pp.417-421
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    • 2006
  • In this study, in order to develop low temperature sintering piezoelectric ceramics for LTCC (Low-Temperature Cofired Ceramic) multilayer piezoelectric actuator, PMW-PMN-PZT ceramics using $0.2wt%\; Li_2CO_3$ and $0.25wt%\;CaCO_3$ as sintering aids were investigated according to the varation of PMW substution. Composition ceramics could be sintered at $900^{\circ}C$ by adding sintering aids. As the amount of PMW substitution increased, the crystal structure of PMW-PMN-PZT ceramics moved from tetragonal phase to rhombohedral phase gradually, and MPB(Morphotrophic Phase Boundary) region appeared at 2 mol% PMW substitution. At the sintering temperature of $900^{\circ}C$, the density, electromechanical coupling factor(kp), mechanical quality factor(Qm), dielectric constant(${\epsilon}r$), piezoelectric constant(d33) and Curie temperature(Tc) of 2 mol% PMW substituted PMW-PMN-PZT ceramics showed the optimal values of $7.88g/cm^3$, 0.58, 1002, 1264, 352 pC/N and $336^{\circ}C$, respectively, for LTCC multilayer piezoelectric actuator application.

고에너지 밀링에 따른 PMN-PNN-PZT 세라믹의 유전 및 압전 특성 (Piezoelectric and Dielectric Properties of PMN-PNN-PZT Ceramic according to the High Energy Ball Milling)

  • 이유형;류주현;백동수
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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    • pp.203-204
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    • 2008
  • In this study, in order to develop the multilayer piezoelectric actuator and ultrasonic resonator, PMN-PNN-PZT ceramics were fabricated by the variations of ball size at sintering temperature of $900^{\circ}C$ and their piezoelectric and dielectric characteristics were investigated as a function of the variations of ball size. When the ball size was 3mm$\phi$, density, dielectric constant$({\varepsilon}r)$, electromechanical coupling factor(kp) and piezoelectric d constant$(d_{33})$ were increased. At the ball size of 3mm$\phi$, the specimen showed the optimum values of density=7.909g/$cm^3$, kp=0.592, Qm=1292, $d_{33}$=368pC/N, $\varepsioln_r$=1502, respectively.

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소결조제 변화에 따른 PZW-PMN-PZT 압전 세라믹의 압전 및 유전 특성 (Piezoelectric and dielectric properties of PZW-PMN-PZT piezoelectric ceramic according to variation of sintering aids.)

  • 이갑수;이일하;류주현;류성림
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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    • pp.290-291
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    • 2007
  • In this study, in order to develop the low temperature sintering multilayer piezoelectric actuator, PZW-PMN-PZT system ceramics were manufactured according to variation of sintering aids. At the sintering temperature of $900^{\circ}C$, $0.3wt%Li_2CO_3$, $0.2wt%Bi_2O_3$ and 0.2wt%CuO added specimen showed a maximum value of kp = 0.552, $d_{33}\;=\;344pC/N$ and Qm = 1320, respectively.

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NKN 무연압전 액추에이터의 신뢰성 연구 (An Investigation on the Aging Properties of NKN Lead-free Piezoelectric Multi-layer Ceramic Actuators)

  • 채문순;이규탁;고중혁
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제24권10호
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    • pp.803-806
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    • 2011
  • 1 mol% $Li_2O$ excess $0.9(Na_{0.52}K_{0.48})NbO_3-0.1LiTaO_3$ lead-free piezoelectric multilayer ceramic actuators were investigated to determine their aging properties. To reduce the thermal aging behavior, we applied a rectified unipolar electric field of 5 kV/mm to the specimen to accelerate the electric aging behavior. By employing a rectified unipolar electric field for the piezoelectric actuators, we could remove undesirable heating from the relaxation current in the motion of the ferroelectric domain. To accelerate the aging test, the applied electric fields had a frequency of 900 Hz. To have enough time for charging and discharging, we employed an accurate time constant to design the equivalent circuit model for the aging tester. To extract exact aging behavior, we measured the pseudo-piezoelectric coefficient before and after the aging process. We also measured the electro-mechanical coupling coefficient, the frequency-dependent dielectric permittivity, and the impedance to compare with fresh and aged specimen.

Low-Firing Pb(Zr,Ti)O3-Based Multilayer Ceramic Actuators Using Ag Inner Electrode

  • Han, Hyoung-Su;Park, Eon-Cheol;Lee, Jae-Shin;Yoon, Jong-Il;Ahn, Kyoung-Kwan
    • Transactions on Electrical and Electronic Materials
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    • 제12권6호
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    • pp.249-252
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    • 2011
  • We investigated the low firing of $Li_2CO_3$ added $0.2Pb(Mg_{1/3}Nb_{2/3})O_3$ - 0.3Pb($Fe_{1/2}Nb_{1/2}$) - $0.5Pb(Zr_{0.475}Ti_{0.525})O_3$ (PMN-PFN-PZT) ceramics and multilayer actuators (MLAs) using Ag inner electrodes. It was found that 0.1 wt% $Li_2CO_3$ was quite effective in lowering the sintering temperature of PMN-PFN-PZT ceramics from $1,100^{\circ}C$ down to $900^{\circ}C$ without deteriorating their piezoelectric ceramics ($d_{33}$ = 425 pC/N and $k_p$ = 61.9%). However, excess $Li_2CO_3$ up to 0.3 wt% brings about unwanted problems such as the formation of a $LiPbO_2$ secondary phase and subsequent degradation in the piezoelectric properties. Using 0.1 wt% $Li_2CO_3$ added PMN-PFN-PZT ceramics, MLAs with Ag inner electrodes were successfully fabricated, resulting in a normalized strain of 580 pm/V at an electric field of 1.5 kV/mm.

$Y_{2}O_{3}$가 첨가된 $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_{3}-PbZrO_{3}-PbTiO_{3}$ 세라믹의 압전특성 및 적층형 압전 Actuator에 관한 연구 (Piezoelectric Properties of $Pb(Ni_{1/3}Nb_{2/3})O_{3}-PbZrO_{3}-PbTiO_{3}$ Ceramics doped with$Y_{2}O_{3}$ and Their Application to Multilayer Piezoelectric Actuators)

  • 최해윤;권정호;이대수;김일원;송재성;정순종;이재신
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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    • pp.317-321
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    • 2002
  • Piezoelectric properties of $(Pb_{1-x}Y_x)[(Ni_{1/3}Nb_{2/3})_{0.15}(Zr_{1/2}Ti_{1/2)})_{0.85}]O_{3}$ (x=0~0.05) ceramics were investigated, The stoichiometric PNN-PZT ceramics required the sintering temperature above $1100^{\circ}C$, but the addition of $Y_{2}O_{3}$ in the PNN-PZT ceramic lowered the sintering temperature down to $1000^{\circ}C$. In case of x=0.005, the electro-mechanical coupling $factor(K_p)$, the piezoelectric $constant(d_{33})$, and the maximum strain ratio of PNN-PZT ceramics sintered at $1000^{\circ}C$ were 53.1%, 395pC/N, and $2200{\times}10^{-6}$ respectively, A 30-layer piezoelectric actuator$(10{\times}10{\times}1.7mm)$ fabricated with the above material showed the maximum strain of $2.09{\mu}m$ under 100V DC bias.

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$0.2(PbMg_{1/3}Nb_{2/3}O_3)-0.8(PbZr_{0.475}Ti_{0.525}O_3)$ 적층형 세라믹 액츄에이터의 전기적 열화 특성 (Electric aging phenomena of $0.2(PbMg_{1/3}Nb_{2/3}O_3)-0.8(PbZr_{0.475}Ti_{0.525}O_3)$ Multilayer Ceramic Actuators)

  • 고중혁;정순종;하문수;이동만;송재성
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2003년도 춘계학술대회 논문집 센서 박막재료 반도체 세라믹
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    • pp.219-222
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    • 2003
  • $0.2(PbMg_{1/3}Nb_{2/3}O_3)-0.8(PbZr_{0.475}Ti_{0.525}O_3)$ 조성을 이용하여 $5{\times}5{\times}5mm^3$의 적층형 세라믹 액츄에이터 소자를 tape casting 방법으로 제작하였다. 전극재로서는 Ag-Pd를 이용하여 총 50층의 layer를 적층하였으며, 적층된 액츄에이터를 $1100^{\circ}C$의 온도에서 소결하였다. X-ray diffractometer를 이용하여 제작된 소자와 열화된 소자의 구조적인 특성을 분석하였다. 제작된 소자의 열화 특성을 알아보기 위하여 60 Hz 의 triangular wave를 인가하여 열화전과 후의 p-E hystcresis loop의 변화를 살펴보았으며, 인가된 전압의 변화에 따라서 소자에서 발생되는 양의 열을 측정하였다. 파괴된 소자의 파단면에 대한 SEM 분석을 통하여 소자의 파괴 메카니즘을 알아보도록 하였다. 이로부터 전기적 기계적 열화가 소자의 동작에 미치는 영향에 대해서 알아 보았다.

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산화구리가 피복된 Na0.5Bi4.5Ti4O15 틀입자를 이용한 BNKT 무연 압전 세라믹스의 저온소성 연구 (Low Temperature Sintering of BNKT Lead-Free Piezoelectric Ceramics Using CuO-Coated Na0.5Bi4.5Ti4O15 Templates)

  • 정광휘;이상섭;안창원;한형수;이재신
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제33권5호
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    • pp.337-343
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    • 2020
  • This study investigated the low temperature sintering with various templates of Bi-based lead-free piezoelectric ceramics. The effects of using CuO-coated Na0.5Bi4.5Ti4O15 templates on the sintering behavior as well as the dielectric, ferroelectric, and piezoelectric properties of Bi1/2(Na0.78K0.22)1/2TiO3 (BNKT) ceramics have been examined. In comparison with the specimens sintered with the Na0.5Bi4.5Ti4O15 templates without CuO coating, those sintered with the CuO-coated Na0.5Bi4.5Ti4O15 templates showed larger template sizes as well as a larger electric field induced strain (Smax/Emax) of 422 pm/V after sintering at temperatures as low as 975℃. These results are promising for low-cost multilayer ceramic actuator applications.