JPH0983105A

JPH0983105A - 圧電トランス及びその実装方法

Info

Publication number: JPH0983105A
Application number: JP23414695A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimoda; 康生下田
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】圧電トランス素子の効率的な固定方法を提供す
る。【構成】単層型または積層型の圧電トランスにおいて、
圧電トランス素子の固定手段として、発泡プラスチック
を介在させたことを特徴とする圧電トランス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電圧変換に用いられる
圧電トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】電圧変換に用いられる圧電トランスは、
従来の巻線型の電磁トランスに比べて小型化でき、かつ
より単純な構造であり、近年特に高電圧発生装置として
の用途がさかんに検討されるようになってきた。この圧
電トランスの回路基板への固定方法としては、トランス
素子の振動を阻害しないため、振動の節の部分を固定す
ることが一般的な固定方法となっている。この振動の節
の部分を固定する際に用いられる部材の材質としては硬
質の材料は適当ではなく、ゴムの如く弾性を有する柔軟
な材料を用いることが望ましいとされてきた。例えば、
「電子科学、１９８０年６月号、ｐ７２」に記載された
例を図１０に示す。この例は一波長モードのローゼン型
圧電トランスに関するもので、素子５１の全長の１／４
および３／４の位置に有る振動の節部分をゴムホルダー
５２で支持している。さらに、この実装例では出力側の
電気的接続のため、導電性のゴムキャップ５３を出力側
の素子末端にかぶせている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】圧電トランスでは、素
子の寸法が小さくなることに反比例して圧電トランスの
駆動周波数は増大する。しかし、圧電トランスを応用す
る上では、駆動周波数をある一定の範囲内に納めなけれ
ばならない場合が多く、例えば、バックライト用冷陰極
管を駆動するための高圧トランスの場合には、駆動周波
数の上限はたかだか１００ｋＨｚ程度に過ぎない。これ
は、冷陰極間のインピーダンスが１００ｋΩ程度と高い
ため、出力側寄生容量（数ｐＦ程度）の効果が無視でき
ず、駆動周波数を増加させることにより、この寄生容量
をバイパスする電流が増えて負荷に流れる電流が減少す
るためである。圧電体としてＰＺＴ（チタン酸ジルコン
酸鉛）セラミックを用いた場合、一波長モードで１００
ｋＨｚで駆動される圧電トランスの素子の長さは約３４
ｍｍ程度となる。この長さは巻線型の電磁トランスの寸
法に比べて長く、トランスの小型化という当初の目的に
相反することとなる。

【０００４】この問題を解決するための一手段として、
圧電トランスを一波長モードではなく半波長モードで駆
動することが考えられる。半波長モードの場合、同一の
駆動周波数のもとでは素子は一波長モードの素子の半分
の長さでよく、１００ｋＨｚ駆動ではＰＺＴセラミック
素子の長さは約１７ｍｍとなる。出力容量が３Ｗ程度の
巻線型の電磁トランスの大きさは、現時点では２２×１
６×７．５Ｈ（ｍｍ）程度である。一方、半波長モード
の圧電トランスの素子の大きさは１７×６×１．５Ｈ
（ｍｍ）程度となり、この素子を保護ケース中に納める
としても、圧電トランスは電磁トランスに比べ著しく小
型になる。

【０００５】上記のように、半波長モードを採用するこ
とによる小型化の効果は著しいものがある。しかし、従
来検討されてきた圧電トランスについては、その検討例
の大部分が一波長モード以上の高次の振動モードで駆動
されるものであった。半波長モードについての検討例が
少ないことの原因は、半波長モードに固有の次の二つの
問題点に起因するものと考えられる。（１）半波長モードは、一波長モードに比べて昇圧比が
小さい。駆動周波数は１００ｋＨｚで同一、素子の幅と
厚みも同じとして、３４ｍｍ長の素子を一波長モード
で、１７ｍｍ長の素子を半波長モードで駆動させた場
合、負荷１００ｋΩでは半波長モードの昇圧比は一波長
モードの約３分の２であった。（２）図１１に示すように、半波長モードでは、長さ方
向の変位がゼロとなるいわゆる振動の節は一ヶ所しかな
く、この一ヶ所の節で素子全体を支持することは力学的
に不安定であり、電子部品としての信頼性に不安があ
る。同じく図１１に併せて示した一波長モードでは振動
の節は二ヶ所であり、これらの節において素子を安定的
に支持することができる。また、３／２波長モードでは
振動の節は三ヶ所となる。上記の第一の問題点について
は、素子の厚みを薄くし何層にも積み重ね、積層型とし
て昇圧比を上げることで対処することができる。しか
し、第二の問題点については、今までのところ明確な解
決方法が存在しなかった。本発明は、上記のことを鑑み
て、圧電トランス素子の新規な固定手段を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、単層型または
積層型の圧電トランスにおいて、圧電トランス素子の固
定手段として、発泡プラスチックを介在させたものであ
る。また本発明は、単層型または積層型の圧電トランス
において、圧電トランス素子の固定手段として、密度が
５００ｋｇ／ｍ³以下の材料を介在させたものである。
また本発明は、単層型または積層型の圧電トランスにお
いて、圧電トランス素子の固定手段として、音響インピ
ーダンスが０．０５×１０⁶Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³以下の材料
を介在させたものである。また本発明は、単層型または
積層型の圧電トランスにおいて、圧電トランス素子と回
路基板の間に既に硬化しているところの発泡プラスチッ
クが挿入されてあり、該発泡プラスチックと回路基板の
間、及び該発泡プラスチックと圧電トランス素子の間
が、発泡プラスチックを構成する樹脂とは別種の樹脂に
よって互いに接着されている圧電トランスである。また
本発明は、内部に空洞を有し、かつ回路基板に接続する
ための外部端子を有する樹脂性の保護ケースの前記空洞
内に単層型または積層型の圧電トランス素子が収納され
てなる圧電トランスにおいて、圧電トランス素子と保護
ケース内面の間に既に硬化しているところの発泡プラス
チックが挿入されてあり、該発泡プラスチックと保護ケ
ース内面の間、及び該発泡プラスチックと圧電トランス
素子の間が、発泡プラスチックを構成する樹脂とは別種
の樹脂によって互いに接着されている圧電トランスであ
る。また本発明は、単層型または積層型の圧電トランス
を回路基板上に固定する実装方法として、圧電トランス
素子と回路基板の間に液状の樹脂を注入し、該樹脂を硬
化させると同時に発泡させることにより、圧電トランス
素子と回路基板の間を発泡プラスチックを介して接着・
固定する圧電トランスの実装方法である。また本発明
は、内部に空洞を有し、かつ回路基板に接続するための
外部端子を有する樹脂性の保護ケースの前記空洞内に単
層型または積層型の圧電トランス素子が収納されてなる
圧電トランスにおいて、圧電トランス素子と保護ケース
内面の間に液状の樹脂を注入し、該樹脂を硬化させると
同時に発泡させることにより、圧電トランスと保護ケー
ス内面の間を発泡プラスチックを介して接着・固定する
圧電トランスの実装方法である。

【０００７】

【作用】まず、物質中の音波が性質の異なる二種類の媒
質の境界付近でどのように伝搬するか、一般論について
述べる。音波が平面波で無限大に広がっている境界に垂
直に入射する場合には、音波のエネルギーの反射率：Ｒ
を表す式は簡単であり、次式で表される。

【０００８】

【数１】Ｒ＝（ｚ１−ｚ２)２／（ｚ１+ｚ２)２

【０００９】ここで、ｚ１、ｚ２はそれぞれの媒質の音
響インピーダンスであり、それぞれの媒質の密度と音速
の積に等しい。二種類の媒質の音響インピーダンスが等
しければ、音波は反射することなく境界を通過する。一
方、各媒質の音響インピーダンスの値が著しく異なって
いれば、入射した音波はほぼ完全に境界で反射されるこ
とになる。圧電トランス素子の内部では、一般に、その
自由端を振動の腹とする音波としての定在波が励起され
ており、この定在波が素子の外部に漏れ出さないよう素
子内部に閉じ込めておかなければならない。音波が素子
外部に伝搬すること、すなわち振動が外部に伝わること
は、エネルギー変換効率の低下やうなりの原因となり、
トランスとして望ましいことではないからである。半波
長モードで駆動されている素子について、素子全体の変
形の概略を図１２に示した。半波長モードでは、素子は
長さ方向に伸長と収縮を繰り返すが、素子が長さ方向に
伸びる時には素子の幅及び厚み方向は収縮し、素子が長
さ方向に縮む時には素子の幅及び厚み方向は伸長する。
素子の中央部においては、長さ方向の変位は常にゼロで
あり、振動の節部分となるが、幅及び厚み方向について
は、素子中央部が最大変位を示し、素子末端部の変位は
ゼロである。このことは、図１１に示した半波長モード
の長さ方向についての応力分布が素子中央部において最
大、素子末端部でゼロとなること、さらに素子の各微小
領域が長さ方向に伸びる時、フックの法則によりポアソ
ン比に従ってこの領域が幅、厚み方向に縮むことを考え
るならば、容易に推測できることである。

【００１０】半波長モードの場合、素子中央部の節を含
む主面または側面の素子表面上の適当な広がりを持つ領
域に対して、支持部材を接触させることにより素子を支
持することになる。この支持部材には素子自身の振動に
従って振動が誘起されるが、この振動の様子は伸縮とず
れの入り交じった複雑なものとなる。支持部材の材質が
不適当なものであれば、素子の振動のエネルギーは支持
部材の振動を介して外部に散逸してしまう。上に述べた
数式１は縦波が境界面に垂直に入射する場合についてで
あるが、他の様々な振動モードの場合についても事情は
似通っており、二つの媒質の音響インピーダンスが等し
い場合には音波は境界面を無反射で通過し、音響インピ
ーダンスが著しく異なる場合にはほとんど完全に反射さ
れる。従って支持部材として、その音響インピーダンス
の値が圧電体のそれに比べて著しく大きいか、または著
しく小さい材質を選定すれば、素子中の振動は外部に散
逸しないと予想される。圧電体としてＰＺＴセラミック
スを採用した場合、その密度ρは７．８×１０³kｇ／ｍ
³、音速Ｃは縦波の場合（以下同じ）、４２００ｍ／ｓ
ｅｃ程度であり、音響インピーダンスは次式から約３３
×１０⁶Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³となる。

【００１１】

【数２】音響インピーダンスｚ＝ρ・Ｃ

【００１２】このＰＺＴセラミックスの値を大幅に越え
る音響インピーダンスを有する物質はほとんど存在しな
いので、支持部材としては音響インピーダンスの低い物
質を探すこととなる。支持部材として従来検討されてき
たゴムの音響インピーダンスは、天然ゴムの場合、０．
２×１０⁶Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³程度でありＰＺＴに比べてか
なり低い。しかし、試しにこれらの値を代入して縦波が
垂直に境界面に入射した場合の反射率Ｒを数式１より求
めると、Ｒ＝９７．６％となり、実際の圧電トランス素
子の実装時においてもかなりの振動エネルギーが支持部
材を介して外部に散逸するものと予想される。従って、
さらに音響インピーダンスを下げる必要がある。一般
に、物質が柔軟で弾性率が低いほどその物質中の音速は
低くなる傾向があり、棒中の縦波の音速Ｃは次式で与え
られる。

【００１３】

【数３】

【００１４】ここで、Ｅ：ヤング弾性率、ρ：密度。弾
性率がゴムより低い物質はまれであるので、Ｅをさらに
下げて音速Ｃを引き下げることについては限界がある。
一方、密度ρの低い支持部材については従来十分に検討
されておらず、密度ρを下げることによって音響インピ
ーダンスρＣを引き下げる可能性はまだ十分に残されて
いる。材料の密度を下げる最も簡便な方法は、材料中に
気泡を導入して多孔質化することである。支持部材は素
子の表面に確実に固定されるべきであるため、支持部材
としては樹脂よりなる接着剤を用いるのが工法上最も簡
単であると考えられる。従って、硬化させたのちその内
部に多数の気泡を有する樹脂、いわゆる発泡プラスチッ
クを接着剤として用いて素子を支持する支持部材を構成
することが望ましい。物質中に気泡を導入してρを下げ
るのであれば、Ｅも低下するので、数式２、３から、音
響インピーダンスは次式の通りとなり、ρの低下に伴
い、音響インピーダンスは著しく減少する。

【００１５】

【数４】

【００１６】また、弾性率Ｅが低いほど音響インピーダ
ンスは低下するので、ゴムのような弾性体を発泡体とす
ることが最適であると考えられる。発泡プラスチックの
製法は多種多様であり、その材質も多岐にわたる。一例
としてポリウレタン発泡体（ポリウレタンフォーム、以
下省略してＰＵフォームと記述する。）について考え
る。軟質のＰＵフォームの密度は５０ｋｇ／ｍ³程度が
一般的であり、ヤング弾性率はおおよそ１０⁵Ｎ／ｍ²で
ある。数式３を適用すると、フォーム中の音速は４０ｍ
／ｓｅｃ程度、従って音響インピーダンスは０．００２
×１０⁶Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³となり、縦波が垂直に境界面に
入射した場合の反射率Ｒは、数式１より９９．９８％と
いう値を得る。従って、このＰＵフォームを用いて素子
を支持すれば、素子の振動に及ぼす影響はほとんどない
ものと予想される。

【００１７】以上の通り、発泡プラスチックを用いて、
圧電トランス素子を固定すれば、トランスの効率を低下
させることなく、しっかりと固定できる。また、上記Ｐ
Ｕフォームでは、密度５０ｋｇ／ｍ³程度であったが、
密度が５００ｋｇ／ｍ³以下であれば、ヤング弾性率を
ゴムと同程度の値であるおおよそ５×１０⁶Ｎ／ｍ²と仮
定すると、反射率Ｒは、数式１より理論的には９９．４
％以上が期待でき、従来のゴムによる支持に比べ、損失
が大幅に減ると予想されるので、密度５００ｋｇ／ｍ³
以下の材料を用いて、圧電トランス素子を固定すること
が望ましい。また、音響インピーダンスが、０．０５×
１０⁶Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³以下であれば、反射率Ｒは、数式
１より理論的には、９９．４％以上が期待でき、音響イ
ンピーダンスが、０．０５×１０⁶Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³以下
の材料を用いて、圧電トランス素子を固定することが望
ましい。また、発泡プラスチックは、圧電トランス素子
と回路基板との間を直接的に固定しても良いし、間に他
の接着剤等を介在させて間接的に固定しても良い。本発
明の実施により、半波長モードで駆動される圧電トラン
ス素子の表面の広い領域にわたって素子の振動を阻害す
ることなく素子を支持・固定することが可能となり、そ
の結果として、従来検討されてきた一波長モード駆動の
圧電トランスに比べて著しく小型である半波長モード駆
動の圧電トランスを、信頼性の高い電子部品として実用
化することができる。また本発明によれば、従来の一波
長モード駆動の圧電トランスについても、従来の支持方
法に比べ、素子の振動をより阻害しないで、信頼性を高
めながら素子を支持・固定することが可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。実施例１本発明にかかわる実施例１の分解斜視図を図１に示す。
この実施例は、単層ローゼン型の半波長モードの圧電ト
ランス素子１を回路基板５に、発泡プラスチック４を用
いて固定したものである。この単層ローゼン型の半波長
モードの圧電トランス素子１は、片側の上下に入力電極
２が形成され、その入力電極にリード線６が接続され、
他方の端部に出力電極３が形成され、その出力電極にリ
ード線６が接続されている。圧電トランス素子１の大き
さは１７×５．５×１．０Ｈ（ｍｍ）であり、使用した
発泡プラスチックは比較的硬質のＰＵフォームである。
硬質ＰＵフォームの成形方法は多様であるが、ここでは
空気中の湿気によって硬化する一液性のスプレータイプ
のものを用いた。このタイプの成形方法を現場発泡と称
し、缶入りのスプレータイプのものが断熱用、防音用と
して一般に市販されている。今回使用したもの（商品
名：セメダイン（株）製、ハイスパンフォーム）の主成
分はポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートプレ
ポリマーであり、さらに触媒等を含んでいる。この実施
例はガラエポ製の回路基板５上に、スプレーノズルから
吐出させた硬化前のＰＵフォームを幅５ｍｍ、長さｘｍ
ｍ、厚み１ｍｍに塗布し、あらかじめ入出力電極にリー
ド線を接続してある圧電トランス素子１を素子の中央が
塗布領域の中央に一致するように塗布領域上に乗せ、素
子と基板の間の隙間が１ｍｍとなるよう室温中で素子を
保持した状態で硬化させた。フォーム硬化後の密度は１
００ｋｇ／ｍ³、ヤング弾性率は１×１０⁶Ｎ／ｍ²程度
であった。塗布領域の長さｘを変えた時の圧電トランス
の電力変換効率の変化を図２に実線で示す。ここで、効
率測定時の入力電圧は５０Ｖｒｍｓ、負荷抵抗は１００
ＫΩで出力電力は約０．７Ｗ、駆動周波数は約１００ｋ
Ｈｚである。比較例１として、二液性シリコーンゴムに
より同一形状の素子を中央部にて同様に接着・固定した
場合の効率の変化を図２に併せて破線で示した。このシ
リコーンゴムの硬化後の密度は１３００ｋｇ／ｍ³であ
る。図２から素子の中央を４ｍｍ長で接着した場合、素
子固定前に比べて、実施例１の効率の低下は高々１％前
後と比較例１に比べて大幅に改善されている。

【００１９】実施例２本発明に係る実施例２の側面図を図３に示す。この実施
例は、積層ローゼン型の半波長モードの圧電トランス素
子７を、あらかじめ硬化している発泡プラスチック８に
接着し、更にこの発泡プラスチック８を回路基板５に接
着したものである。この図３において、９は接着剤、１
０は接続電極を示す。この圧電トランス素子７の大きさ
は２０×５×１．２Ｈ（ｍｍ）である。使用した発泡プ
ラスチック８は軟質ＰＵフォームであり、密度は２０ｋ
ｇ／ｍ³、ヤング弾性率は３×１０⁵Ｎ／ｍ³である。圧
電トランス素子７と発泡プラスチック８（軟質ＰＵフォ
ーム）の間、及び発泡プラスチック８（軟質ＰＵフォー
ム）と回路基板５の間の接着は、合成ゴム系の接着剤９
を圧電トランス素子７と回路基板５の表面に薄く塗布
し、軟質ＰＵフォームに圧着することにより行った。Ｐ
Ｕフォームの大きさは幅５ｍｍ、長さｘｍｍ、厚さ１．
５ｍｍであり、フォーム両面の全体が圧電トランス素子
と回路基板に接着される。長さｘ（図１と同方向）を変
えた場合の効率の変化を図４に示した。素子の面積の半
分（固定長ｘ＝１０ｍｍ）を接着しても、効率の低下は
たかだか１％程度にすぎないことがわかる。ここで、入
力電圧は１２Ｖｒｍｓ、負荷抵抗は１００ＫΩ、出力電
力は約２．５Ｗ、駆動周波数は約８０ｋＨｚである。

【００２０】実施例３本発明に係る実施例３の分解斜視図を図５に示す。この
実施例の圧電トランス素子１１は、素子の中央部両面に
入力電極２が形成され、素子の両端部に出力電極３が形
成された積層型の中央部駆動型半波長モード圧電トラン
ス素子であり、各電極にリード線がハンダ付けされてい
る。また保護ケース１２は、圧電トランス素子の入力電
極、出力電極に対応した外部端子１３を有し、突起１４
が形成されている。そして、保護ケース１２の空洞内面
の中央部に硬化前の発泡プラスチックを適量塗布し、圧
電トランス素子１１を空洞内に収納して、素子１１を上
方から押さえ素子１１を一定の位置に保った状態でプラ
スチックを発泡・硬化させる。この実施例では、発泡プ
ラスチックとして発泡性のシリコーンゴムを用いてい
る。このシリコーンゴムは二液性で、二液を混合するこ
とにより発泡・硬化し、硬化後は多孔質のゴム状弾性体
となる（商品名：東レ・ダウコーニング・シリコーン社
製ＳＥＦ１０）。硬化後の密度は１００ｋｇ／ｍ³で
ある。素子の大きさは１７×５．５×１．３Ｈ（ｍｍ）
であり、発泡シリコーンゴムの素子への接着領域は幅
５．５ｍｍ、長さｘｍｍ、ゴムの厚みは１ｍｍである。
図５に示した保護ケースでは、固定長ｘを一定とするた
めにケース内面の二ヶ所に突起１４を設けている。発泡
シリコーンゴム２１をこれらの突起の間に滴下したの
ち、素子をケース中に収納している。図５は発泡シリコ
ーンゴムを滴下する前の構成図であり、滴下後、シリコ
ーンゴム２１を硬化させたのちの断面図を図６に示し
た。ｘの値を変えて圧電トランスの効率を測定した結果
を図７に示す。ここで、負荷抵抗は１００ｋΩ、出力電
力は２．５Ｗ、駆動周波数は約１００ｋＨｚである。比
較例として、実施例１において記述した比較例１で用い
た非発泡性の二液性シリコーンゴムを使用して、同様に
素子を保護ケース中に固定した試料を作成した。また、
素子の固定に用いる接着剤の密度の影響を調べるため、
次のような手順により、さらに数種類の試料を作成し
た。発泡プラスチックを簡単に作成する手法としては、
硬化前の樹脂中に発泡剤となる物質をあらかじめ混練さ
せておき、加熱により樹脂を硬化させる際、発泡剤が加
熱によってガスを発生し、硬化後の樹脂中に無数の気泡
を形成するという方法がある。ここでは発泡剤として、
アゾビスイソブチロニトリルを使用した。この物質は約
１００℃に加熱するとＮ２ガスとテトラメチルコハク酸
ジニトリルに分解する。比較例１で用いた二液性シリコ
ーンゴムの原液Ａ，ＢのうちのＡ液に、このアゾビスイ
ソブチロニトリルを適量添加し、その添加量を段階的に
増加せしめることにより、加熱硬化後の密度が各々１０
５０、７３０、５３０、３８０ｋｇ／ｍ³となる四種類
のシリコーンゴムを作成し、これらを用いてそれぞれの
シリコーンゴムにつき各一個の素子を保護ケース中に固
定した。発泡材を添加しない、密度が１３００ｋｇ／ｍ
³のもとのシリコーンゴムを用いて素子一個を保護ケー
ス中に固定したものを比較例２−１、以下シリコーンゴ
ムの密度が高いほうから順に比較例２−２、２−３、２
−４、２−５とした。これらのシリコーンゴムの素子へ
の接着面積は幅５．５ｍｍ、長さ４ｍｍで、ゴムの厚み
は１．５ｍｍである。これらの比較例についての効率の
測定結果を図７および表１に示した。予想通り、シリコ
ーンゴムの密度が低いほど効率の低下は少なく、素子の
振動は阻害されない。密度が１０００ｋｇ／ｍ³程度の
値のゴム等は従来より使用されてきているが、素子を接
着する発泡性プラスチックの密度をこの値よりかなり低
くしなければ大きな効果は得られない。上記の比較例２
−５は、密度が５００ｋｇ／ｍ³より小さく、固定前の
効率に対し、１．６％の劣化であるが、上記の比較例２
−４は、密度が５００ｋｇ／ｍ³より大きく、固定前の
効率に対し、２％の劣化となっている。発泡性プラスチ
ックの密度を５００ｋｇ／ｍ³以下とすることにより、
劣化の少ない固定が可能となり、本発明においては、発
泡性プラスチックの密度を５００ｋｇ／ｍ³以下とする
ことが好ましい。

【００２１】

【表１】

【００２２】実施例４本発明に係る実施例４の断面図を図８に示す。この実施
例は、保護ケース１２の空洞内面の両端部に軟質ＰＵフ
ォーム８の小片二個を合成ゴム系の接着剤９を用いて接
着し、その後、ローゼン型の圧電トランス素子７の両端
面に合成ゴム系の接着剤９を塗布し、素子７を空洞中に
収納し、素子７の両端面と軟質ＰＵフォーム８の間を接
着する。圧電トランス素子７及び軟質ＰＵフォーム８は
実施例２で用いたものと同一である。この軟質ＰＵフォ
ーム８の小片の形は横から見てコの字型となるよう横に
溝が切ってあり、素子７とフォーム８の間の接着が剥離
しても素子が保護ケース１２から脱落しないよう配慮し
てある。軟質ＰＵフォーム８の小片の大きさは長さ３ｍ
ｍ、幅６ｍｍ、高さ３ｍｍで、溝の深さは１．５ｍｍで
ある。図８の軟質ＰＵフォームの小片を同形状のシリコ
ーンゴムの小片に代えたものを比較例３とした。この比
較例に用いたシリコーンゴムの密度は１４００ｋｇ／ｍ
³である。固定前の素子、本実施例、比較例３につい
て、負荷１００ｋΩ、出力電力２．５Ｗのときの効率を
測定した結果を表２に示す。本発明の実施例は、効率の
低下が極めて少ない。実施例１、２、３においては、素
子の振動の節部分である中央部を中心とする素子表面の
領域が発泡プラスチックに接着されていた。しかし、十
分密度が低く弾性率も低い発泡プラスチックを選択する
のであれば、この実施例におけるように素子の振動の腹
部分を接着しても素子の振動に対する影響は少ない。本
発明においては、素子の表面の接着領域について特に限
定するものではない。

【００２３】

【表２】

【００２４】実施例５本発明に係る実施例５の側面図を図９に示す。この実施
例は、一波長モードの単層ローゼン型圧電トランスに関
するものである。用いた発泡プラスチックは実施例１で
用いたものと同一の硬質ＰＵフォーム１６であり、圧電
トランス素子の節部分の二ヶ所でガラエポ製の回路基板
５に形成された突起１５上に固定している。圧電トラン
ス素子の大きさは３４×５．５×１．０Ｈ（ｍｍ）であ
る。比較例４として、発泡プラスチックの代わりに比較
例１において用いた二液性シリコーンゴムを用いて素子
を固定した試料を作成した。回路基板５上には、素子の
節部分に対応して二ヶ所に突起１５が設けられており、
この突起１５の周辺に各々の接着剤を塗布したのち、突
起１５上に素子を載せる。素子上の接着剤が塗布されて
いる領域の大きさは各々幅５．５ｍｍ、長さ２ｍｍであ
った。固定前の素子、本実施例、比較例４について、負
荷１００ｋΩ、出力電力２．５Ｗのときの効率を測定し
た結果を表３に示す。一波長モードの場合、二ヶ所で支
持するため素子表面の接着領域は小さくてよいが、この
場合でも、明らかに発泡プラスチックを用いたほうが良
好である。半波長モード以外の振動モードの圧電トラン
スについても本発明の効果は大きなものがある。

【００２５】

【表３】

【００２６】本発明が適用される圧電トランスの形状は
特に限定されるものではない。上に挙げたローゼン型、
中央部駆動型以外の、例えば円筒形状の圧電トランスに
ついて用いても効果がある。

【００２７】

【発明の効果】以上、実施例を用いて詳細に説明したよ
うに、本発明によれば、圧電トランス素子を効率を落と
すことなく固定できるものであり、特に本発明の適用に
よって、半波長モードで駆動される圧電トランスの効率
を低下させることなく圧電トランス素子を安定して支持
出来るようになり、その結果、圧電トランスの著しい小
形化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１の分解斜視図である。

【図２】本発明に係る実施例１と比較例１の素子固定幅
を変えたときの効率の変化に関するグラフである。

【図３】本発明に係る実施例２の側面図である。

【図４】本発明に係る実施例２の素子固定幅を変えたと
きの効率の変化に関するグラフである。

【図５】本発明に係る実施例３の分解斜視図である。

【図６】本発明に係る実施例３の断面図である。

【図７】本発明に係る実施例３と比較例の素子固定幅を
変えたときの効率の変化に関するグラフである。

【図８】本発明に係る実施例４の断面図である。

【図９】本発明に係る実施例５の側面図である。

【図１０】ゴムホルダーを用いて圧電トランスを固定し
た従来例の斜視図である。

【図１１】半波長、一波長モードで駆動される圧電トラ
ンス素子の変位、応力分布である。

【図１２】半波長モードで駆動される圧電トランス素子
の素子全体の変形の概略図である。

【符号の説明】

１単層ローゼン型圧電トランス素子２入力電極３出力電極４、８、１６発泡プラスチック５回路基板６リード線７積層ローゼン型圧電トランス素子９接着剤１０接続電極１１積層中央部駆動型圧電トランス素子１２保護ケース１３外部端子１４、１５突起２１発泡シリコーンゴム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単層型または積層型の圧電トランスにお
いて、圧電トランス素子の固定手段として、発泡プラス
チックを介在させたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】単層型または積層型の圧電トランスにお
いて、圧電トランス素子の固定手段として、密度が５０
０ｋｇ／ｍ³以下の材料を介在させたことを特徴とする
圧電トランス。
【請求項３】単層型または積層型の圧電トランスにお
いて、圧電トランス素子の固定手段として、音響インピ
ーダンスが０．０５×１０⁶Ｎ・ｓｅｃ／ｍ³以下の材料
を介在させたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項４】単層型または積層型の圧電トランスにお
いて、圧電トランス素子と回路基板の間に既に硬化して
いるところの発泡プラスチックが挿入されてあり、該発
泡プラスチックと回路基板の間、及び該発泡プラスチッ
クと圧電トランス素子の間が、発泡プラスチックを構成
する樹脂とは別種の樹脂によって互いに接着されている
ことを特徴とする圧電トランス。
【請求項５】内部に空洞を有し、かつ回路基板に接続
するための外部端子を有する樹脂性の保護ケースの前記
空洞内に単層型または積層型の圧電トランス素子が収納
されてなる圧電トランスにおいて、圧電トランス素子と
保護ケース内面の間に既に硬化しているところの発泡プ
ラスチックが挿入されてあり、該発泡プラスチックと保
護ケース内面の間、及び該発泡プラスチックと圧電トラ
ンス素子の間が、発泡プラスチックを構成する樹脂とは
別種の樹脂によって互いに接着されていることを特徴と
する圧電トランス。
【請求項６】単層型または積層型の圧電トランスを回
路基板上に固定する実装方法として、圧電トランス素子
と回路基板の間に液状の樹脂を注入し、該樹脂を硬化さ
せると同時に発泡させることにより、圧電トランス素子
と回路基板の間を発泡プラスチックを介して接着・固定
することを特徴とする圧電トランスの実装方法。
【請求項７】内部に空洞を有し、かつ回路基板に接続
するための外部端子を有する樹脂性の保護ケースの前記
空洞内に単層型または積層型の圧電トランス素子が収納
されてなる圧電トランスにおいて、圧電トランス素子と
保護ケース内面の間に液状の樹脂を注入し、該樹脂を硬
化させると同時に発泡させることにより、圧電トランス
と保護ケース内面の間を発泡プラスチックを介して接着
・固定することを特徴とする圧電トランスの実装方法。