JPH1012942A - 圧電トランス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く、小形化、低背化、低コスト化
が可能な圧電トランス装置を提供すること。 【解決手段】 圧電振動子矩形板２０、入力用電極２
１，２２、及び出力用電極２５を有する圧電トランス素
子２と、圧電トランス素子２を支持するカバー３と、入
力用電極２１，２２及び出力用電極２５を回路基板８に
電気的に接続する線状導体４０〜４２を有し、圧電トラ
ンス素子２を回路基板８に接続する可撓性絶縁シート４
と含む圧電トランス装置１において、可撓性絶縁シート
４は、接続部４３〜４５を有し、接続部は、これ除いた
可撓性絶縁シート４の部分よりも圧電トランス素子２の
方へ突出して圧電トランス素子２の一面と当接するよう
に成っており、この接続部４３〜４５の部分で線状導体
４０〜４２が入力用電極２１，２２及び出力用電極２５
に接続されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電トランス素子
を用いた圧電トランス装置において、特に電力の取り出
しに、線状導体を有する可撓性絶縁シートを用い、一外
面からのみ電力を取り出せることにより、信頼性が高
く、小形、低背化を実現した圧電トランス電源を提供す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電振動子矩形板を応用したデバイスと
して圧電トランス装置が知られている。現在、圧電トラ
ンスに用いる振動子としてセラミックやニオブ酸リチウ
ム単結晶を用いることが多く、一般的な構造としては、
図３（ａ），（ｂ）の概略図に示すように圧電振動子矩
形板２０の上下面及び一側面に、それぞれ電力を入力す
るための入力用電極２１，２２、電力を出力するための
出力用電極２５が形成されており、電力の入出力は、図
３（ａ）に示すように、圧電振動子矩形板２０の表面上
に形成された電極２１，２２，２５に直接半田付けされ
たリード線１１，１２，１３を通じて行うか、或いは図
３（ｂ）に示すように、電極２１，２２，２５に接触さ
せた弾性を有する板バネ状の導体１４を通じて行うのが
一般的であった。

【０００３】また、図４に示すように、可撓性絶縁シー
ト４を用いた圧電トランス装置の場合でも、圧電振動子
矩形板２０の複数の外面から電力を取り出すように成っ
ているため、信頼性に劣り、構造が複雑であった。

【０００４】更に、本願に先立ち本願出願人と同一の出
願人により、図５に示すような、圧電トランス素子２
と、カバー３と、可撓性絶縁シート４とから成る圧電ト
ランス装置１が出願されたが、この圧電トランス装置の
構造では、高性能、高効率化を図った場合に、若干の特
性劣化を生じた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、圧電トランス
装置は、信頼性が高く、小形化、低背化、低コスト化の
要求が非常に強いが、従来の圧電トランスの構成では、
これらの要求を十分に満足できなかったという欠点があ
った。

【０００６】すなわち、図３に示したように圧電トラン
ス素子をリード線等により回路基板に接続するため、圧
電トランス装置の小形、低背化を図っても実装面積、工
数が膨大となった。また、圧電トランス素子の一外面か
らのみ、リードを取り出そうとすると、リード線の引き
回しが煩雑となり、高信頼性化、小形・低背化が困難で
あった。更に従来の圧電トランス装置の構造のままで、
回路基板に圧電トランス素子を接続するために、可撓性
絶縁シートを用いた場合は、複数の外面から電力を取り
出すため、構造が複雑になり、信頼性にかけ、それ以上
の低背化が不可能であった。また、可撓性絶縁シートが
圧電トランス素子を拘束し、特性を劣化させる欠点があ
った。以上のように、従来の圧電トランスでは、小形
化、低背化、低コスト化の市場要求を十分に満たすこと
は非常に困難であるという欠点があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電振
動子矩形板、該圧電振動子矩形板の所定部分に設けられ
た電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極、
電力を取り出すために前記圧電振動子矩形板に設けられ
た少なくとも１つの出力用電極を有する圧電トランス素
子と、該圧電トランス素子をその振動の節の部分で支持
するカバーと、前記入力用電極及び前記出力用電極を回
路基板に電気的に接続する線状導体を有し、前記圧電ト
ランス素子の一面と前記回路基板の実装面との間に配置
された可撓性絶縁シートと含む圧電トランス装置におい
て、前記可撓性絶縁シートは、接続部を有し、該接続部
は、これ除いた前記可撓性絶縁シートの部分よりも前記
圧電トランス素子の方へ突出して前記圧電トランス素子
の一面と当接するように成っており、該接続部の部分で
前記線状導体が前記入力用電極及び前記出力用電極に接
続されていることを特徴とする圧電トランス装置が得ら
れる。

【０００８】また、本発明によれば、前記接続部が、略
円弧状に形成されていることを特徴とする圧電トランス
装置が得られる。

【０００９】更に、本発明によれば、前記接続部が、略
波板状に形成されていることを特徴とする圧電トランス
装置が得られる。

【００１０】

【作用】本発明の圧電トランス装置の場合、圧電トラン
ス素子は、線状導体を有する可撓性絶縁シートを介して
回路基板に接続されるように成っている。この可撓性絶
縁シートは、接続部を有しており、この接続部は、圧電
トランス素子の方へ突出して圧電トランス素子の一面と
当接するように成っている。この接続部の部分で可撓性
絶縁シートの線状導体が、圧電トランス素子の入力用電
極、出力用電極にそれぞれ接続されるように成ってい
る。従って、可撓性絶縁シートは、接続部の部分だけが
圧電トランス素子の一面に当接しているので、圧電トラ
ンスの特性を劣化させることなく圧電トランス素子の一
面のみで回路基板と接続することが可能と成る。この結
果、信頼性を十分確保しながら、部品点数、実装面積が
抑えられ、小形化、低背化、低コスト化が可能と成る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施形態に
よる圧電トランスの分解斜視図である。図１を参照し
て、この圧電トランス１は、圧電トランス素子２と、カ
バー３と、可撓性絶縁シート４とを有している。

【００１２】圧電セラミック矩形板（圧電振動子矩形
板）２０の長手方向の半分の部分の内部及びその上下面
に複数の入力用電極（内部に形成された入力用電極は図
示しない。この内部に形成された入力用電極を特に「内
部電極」という）２１，２２が形成されている。入力用
電極２１は、圧電セラミック矩形板２０の幅方向で片側
へ寄っており、同様に、入力用電極２２は、入力用電極
２１と反対側へ寄っている。内部電極も同様に、交互に
寄っている。圧電セラミック矩形板２０の両側面には、
１組の外部電極２３，２４が形成されている。これらの
外部電極２３，２４は、上述の入力用電極と一層おきに
それぞれ電気的に接続され、これにより外部電極２３，
２４は、それぞれ入力用電極の一部と成っている。この
外部電極２３，２４が形成されている部分は、圧電セラ
ミック矩形板２０の振動の節の部分にあたる。更に出力
用電極２５が、圧電セラミック矩形板２０の長手方向一
端面に形成されている。ここで圧電セラミック矩形板２
０の寸法は、４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、Ｐ
ＺＴ系セラミックを用い、内部電極は、Ａｇ／Ｐｄを一
体焼結することにより形成され、入力用電極２１，２
２、外部電極２３，２４、及び出力用電極２５は、Ａｇ
を焼き付けすることにより形成されている。以上の圧電
セラミック矩形板２０、入力用電極、外部電極２３，２
４，及び出力用電極２５で上述の圧電トランス素子２が
構成されている。

【００１３】カバー３は、圧電トランス素子２を収容
し、かつ圧電トランス素子２の振動節点で支持し固定す
るためのものであり、このカバー３は、樹脂を射出成形
することにより形成されている。３０，３１，３２，３
３は、カバー３の外部凸部である。

【００１４】可撓性絶縁シート４は、圧電トランス素子
２の下面と回路基板８の実装面との間に配置され、この
圧電トランス素子２を回路基板８に接続するためのもの
である。この可撓性絶縁シート４は、各々が絶縁された
３つの導体パターン（線状導体）４０，４１，４２、３
つの接続部４３，４４，４５、及び４つの開口部４６，
４７，４８，４９を有している。また、圧電トランス素
子２の振動節点付近以外の可撓性絶縁シート４の部分
は、開口部５０と成っている。接続部４３，４４，４５
は、厚み方向に湾曲している。この可撓性絶縁シート４
は、ＦＰＣから成る。導体パターン４０，４１，４２の
一端部は、それぞれ接続部４３，４４，４５上で、圧電
トランス素子２の外部電極２３，２４（入力用電極の一
部）、及び出力用電極２５と一対一に半田付けされて電
気的に接続されている。

【００１５】上述のカバー３の外部凸部３０，３１，３
２，３３をそれぞれ可撓性絶縁シート４の開口部４６，
４７，４８，４９に挿通し、更に、回路基板８に形成さ
れた開口部８０，８１，８２，８３に挿入し、固定し
た。これにより、回路基板８上に圧電トランス装置１を
構成すると共に、導体パターン４０，４１，４２の他端
部を、回路基板８のパッド８４，８５，８６に接続し
た。

【００１６】図２は本発明の第２の実施形態による圧電
トランス装置の分解斜視図である。本実施形態の圧電ト
ランス装置１は、第１の実施形態の圧電トランス装置１
と略同構成であるので、第１の実施形態と構成の同じ部
分は、第１の実施形態と同じ参照番号を付し、その説明
を省略する。

【００１７】本実施形態の圧電トランス装置１の場合、
可撓性絶縁シート４の接触部４３，４４，４５の形状
が、第１の実施形態と異なる。本実施形態の場合、接触
部４３，４４，４５は、略波板状に形成されている。本
実施形態の圧電トランス装置１は、第１の実施形態の圧
電トランス装置１と略同等の特性が得られている。

【００１８】尚、第１及び第２の実施形態の圧電トラン
ス装置と、一般的構成なリード線を用いた圧電トランス
装置と、従来の可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）を備えた圧
電トランス装置との間における特性比較を行った際の実
験結果を表１に示す。このとき、各圧電トランス装置
は、一体積層品（１０層）であり、負荷にはφ２ｍｍ×
２００ｍｍの冷陰極管を用いた。表１に示すように、可
撓性絶縁シートを（ＦＰＣ）を用いた場合でも従来のリ
ード取り出しと同等の特性が得られている。また表２に
エージング結果を示すが１０００時間後に特性の劣化は
確認できない。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電トラ
ンス装置は、リード線等を引き回す必要がなく、可撓性
絶縁シートにより圧電トランス素子の一面において容易
に電気的に回路基板と接続できるため、所望の特性を確
保しながら、作業時間を大幅に短縮し、更に、カバー、
圧電トランス素子、及び可撓性絶縁シートを、回路基板
と容易に一体化できるため、信頼性を十分高め、かつ小
形・低背化を大幅に向上させることができ、従って、本
発明の圧電トランス装置は、実用的効果が非常に大き
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による圧電トランス装
置の分解斜視図である。

【図２】本発明の第２の実施形態による圧電トランス装
置の分解斜視図である。

【図３】従来の一般的な圧電トランス装置を示し、
（ａ）はリード線を用いた圧電トランス装置の斜視図、
（ｂ）は板バネ状導体を用いた圧電トランス装置の斜視
図である。

【図４】可撓性絶縁シートを用いた従来の一例の圧電ト
ランス装置の斜視図である。

【図５】可撓性絶縁シートを用いた従来の他の例の圧電
トランス装置の斜視図である。

【符号の説明】

１ 圧電トランス装置 ２ 圧電トランス素子 ３ カバー ４ 可撓性絶縁シート ２０ 圧電セラミック矩形板（圧電振動子矩形板） ２１ 入力用電極 ２２ 入力用電極 ２３ 外部電極 ２４ 外部電極 ２５ 出力用電極 ４０ 導体パターン（線状導体） ４１ 導体パターン（線状導体） ４２ 導体パターン（線状導体） ４３ 接触部 ４４ 接触部 ４５ 接触部

フロントページの続き (72)発明者 布田 良明 宮城県仙台市太白区郡山六丁目７番１号 株式会社トーキン内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電振動子矩形板、該圧電振動子矩形板
   の所定部分に設けられた電力を入力するための少なくと
   も１組の入力用電極、電力を取り出すために前記圧電振
   動子矩形板に設けられた少なくとも１つの出力用電極を
   有する圧電トランス素子と、該圧電トランス素子をその
   振動の節の部分で支持するカバーと、前記入力用電極及
   び前記出力用電極を回路基板に電気的に接続する線状導
   体を有し、前記圧電トランス素子の一面と前記回路基板
   の実装面との間に配置された可撓性絶縁シートと含む圧
   電トランス装置において、前記可撓性絶縁シートは、接
   続部を有し、該接続部は、これ除いた前記可撓性絶縁シ
   ートの部分よりも前記圧電トランス素子の方へ突出して
   前記圧電トランス素子の一面と当接するように成ってお
   り、該接続部の部分で前記線状導体が前記入力用電極及
   び前記出力用電極に接続されていることを特徴とする圧
   電トランス装置。
2. 【請求項２】 前記接続部が、略円弧状に形成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス装置。
3. 【請求項３】 前記接続部が、略波板状に形成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の圧電トランス装置。