CN1272962A - 压电变压器 - Google Patents

Abstract

压电变压器(101)具备在板厚方向上交替地层叠多个内部电极(13)和压电陶瓷层(103)而构成的层叠体(15)、与在上述层叠体(15)的侧面上设置的上述内部电极(13)连接的第1电极(21,23)和在与上述第1电极(21,23)不同的部分的侧面相对而设置的、其电位彼此相同的至少一对第2电极(27,29,31,33,35,37),并具有驱动压电变压器用的电路基板,在该压电变压器(101)中,将上述压电变压器(101)安装到上述电路基板上,同时,将上述至少一对第2电极(27,29,31,33,35,37)的相对的各自的电极与上述电路基板分别导电性地连接。

Description

压电变压器

技术领域

本发明涉及笔记本型个人计算机及车辆导航系统等的液晶显示面板的冷阴极管背照光源用的逆变器电路和在适配器(adapter)电源电路、电子复印机中使用的高压发生电路等中使用的压电变压器、更详细地说，涉及输出电极的结构和电路基板的安装。

背景技术

迄今，在各种小型电子装置的电源中使用了压电变压器。在其典型的压电变压器中，有称为罗森(Rosen)型和变形罗森型的压电变压器。

作为罗森型的一例，在压电陶瓷矩形板的长度方向的大致一半的表面背面上形成一对输入侧电极，在未形成这一对输入侧电极的剩下的一半的端面上形成了输出电极。与一对输入侧电极的每一个连接的引线的一方成为输入部的输入端子，与输出侧电极连接的引线的一方，成为保持于高电位的输出电极，输入侧电极的另一方的引线成为输入输出共用的端子。

另一方面，作为变形罗森型的一例，交替地层叠内部电极膜和压电陶瓷层形成层叠体，将该层叠体的长度方向的大致一半定为输入部，剩下的一半定为输出部。在输入部中，与压电陶瓷层交替地重叠的内部电极内的邻接的内部电极分别被引出到彼此相反的侧面上，分别与在层叠体的侧面上形成的输入电极连接。另一方面，在层叠体的长度方向上排列、且与压电陶瓷层交替地层叠形成了输出部的带状的电极。该内部电极的两侧在两端面露出，与相对于两侧面成对地形成的输出电极连接。分别被设置在输入电极上的引线与输入侧连接，设置在输出电极上的引线与输出侧连接。输出部的一条引线的电位为高电位，邻接的引线的电位为低电位且是相同的电位。

但是，由于对于使用了压电变压器的逆变器来说，亮度调整的要求范围已扩大了，故与其相对应，大多采用了脉冲串(burst)调光。

其结果，在现有的安装方式中不产生的可听音的发生成为问题。这是因为，迄今为止，压电变压器的振动大致由单一振动模式来驱动，但由于附加调光功能，压电变压器的振动不是单一模式的振动，在电连接部中产生其影响。

再者，振动模式不是单一的模式的问题与朝向更小型、薄型的转移的问题一起，对于压电变压器元件的电极结构来说，在进行导电性连接的面积等方面施加了限制，产生了关于压电变压器元件与电路基板的导电性连接的可靠性的问题。

因此，本发明的第1个目的在于提供一种与现有的安装方法相比尽可能减少了工序数目及在安装中花费的时间的压电变压器。

此外，本发明的第2个目的在于提供一种上述压电变压器的安装方法。

此外，本发明的第3个目的在于提供这样一种压电变压器，其中，可改善可听音的声压水平，而且未观察到升压比、发热等的电特性的恶化，可谋求可靠性的提高。

此外，本发明的第4个目的在于提供一种可实现厚度非常薄的压电逆变器的压电变压器。

此外，本发明的第5个目的在于提供一种使用了上述压电变压器的压电逆变器电源。

发明的公开

按照本发明，可得到这样一种压电变压器，该压电变压器具备：压电变压器本体，包含长的板状的压电陶瓷；一对第1电极，在上述压电变压器本体的长度方向的大致一半的表面背面和两侧面内的至少一方上形成；以及至少一个第2电极，被设置在上述压电变压器本体的长度方向的剩下的大致一半的侧面和端面中的至少一方上，其特征在于：将上述压电变压器安装到为驱动该压电变压器而安装了电源电路元件的电路基板上，同时在上述第2电极上设置多个端子，分别连接到上述电路基板上。

在此，在本发明的压电变压器中，上述压电变压器本体最好由层叠体和单一的压电陶瓷层内的一方构成，其中，该层叠体由在板厚方向上交替地层叠多个内部电极和压电陶瓷层而构成。

此外，在本发明中，为了用1/2波长或1波长的振动模式进行驱动，将上述压电变压器安装到上述电路基板上，具备由介于上述压电变压器与上述电路基板之间的具备柔软性的弹性体构成的固定部件，利用上述固定部件将上述压电变压器固定到上述电路基板上，最好在从上述压电变压器的各自两端到全长的1/5的部分处，将上述固定部件的形状设置成点和线状内的任一种形状。

此外，按照本发明，可得到这样一种压电变压器的安装结构，为了将用1/2波长或1波长的振动模式进行驱动的压电变压器安装到安装了驱动上述压电变压器用的电源电路元件的电路基板上，使由具备柔软性的弹性体构成的固定部件介于上述压电变压器与上述电路基板之间，将上述压电变压器固定到上述电路基板上，其特征在于：在从上述压电变压器的各自两端到全长的1/5的部分处，将上述固定部件的形状设置成点或线状，将上述压电变压器安装到上述电路基板上。

即，在本发明中，作为用1/2波长或1波长的振动模式进行驱动的压电变压器和安装到载有驱动该压电变压器的电路元件的电路基板上的电源，在从两端到全长的1/5的部分处，以不包含与该压电变压器的振动的节点部分对应的部分的方式，通过用柔软的弹性体以点或线状来固定，由于在起到该压电变压器与该电路基板的固定的作用的同时，也起到该压电变压器的支撑的作用，故可节省支撑部件，可谋求减少压电变压器的操作工序，缩短在安装中花费的时间，同时，成为与现有的支撑相比扩大了支撑面积、相对于不是单一的激励能更容易吸收振动的安装方法，能进一步减少异常的振动。

附图的简单说明

图1是示出现有技术的变形罗森型压电变压器的端子结构的斜视图；

图2是示出现有技术的罗森型压电变压器的端子结构的斜视图；

图3A是示出本发明的第1实施例的变形罗森型压电变压器元件的端子结构的斜视图；

图3B是沿图3A的IIIB-IIIB线的剖面图；

图3C是沿图3A的IIIC-IIIC线的剖面图，示出输出侧的高电压部的剖面；

图4是示出图3A的变形罗森型压电变压器的已安装到电路基板上的状态的斜视图；

图5是图4的变形罗森型压电变压器的布线图；

图6是示出本发明的第2实施例的压电变压器的端子结构的斜视图；

图7是示出图6的压电变压器的已安装到电路基板上的状态的斜视图；

图8A是示出本发明的第3实施例的压电变压器的已安装到电路基板上的状态的平面图；以及

图8B是图8A的压电变压器的侧面图。

用于实施发明的最佳形态

为了说明本发明的实施例，为了更容易理解本发明，参照图1至图2说明现有技术的压电变压器。

参照图1，在作为变形罗森型的一例的压电变压器11中，交替地层叠内部电极13和压电陶瓷层以形成层叠体15，将该层叠体15的长度方向的大致一半定为输入部17，将剩下的一半定为输出部19。

在输入部17中，与压电陶瓷层交替地重叠的内部电极13内的邻接的内部电极分别被引出到彼此相反的侧面上，分别与在层叠体15的侧面上形成的输入电极21、23连接。

另一方面，在层叠体15的长度方向上排列、且与压电陶瓷层交替地层叠形成了输出部19的带状的电极25a、25b、25c。该电极25a、25b、25c的两侧在两侧面露出，与两侧面相对且成对地形成的输出电极27、29和31、33和35、37连接。

为了将图1中示出的压电变压器11导电性地连接到未图示的电路基板上，将分别设置在输入电极21、23上的引线39、41连接到输入侧，将设置在输出电极27、33、35上的引线43、45、47连接到输出侧。输出部19的引线45的电位是较高的电位。引线43和47的电位是较低的电位，而且为彼此相同的电位。

此外，关于输出部19的端子结构和导电性的连接，将引线43、45、47分别连接到电路基板上。

图2中示出的压电变压器51被称为罗森型，与图1的压电变压器元件一起，是众所周知的。如图2中所示，表示罗森型的一例的压电变压器51中，在压电陶瓷矩形板53的长度方向的大致一半的表面背面上分别形成一对电极55、57，在未形成这一对电极55、57的一侧的端面上形成了电极59。在该结构的压电变压器元件51中，与一对电极55、57连接的引线61、63成为输入部65的输入端子，与电极59连接的引线67成为输出部69的输出端子，保持于高电位。

在此，参照图3A、图3B和图3C乃至图8A和图8B说明本发明的实施例。

参照图3A、图3B和图3C，本发明的第1实施例的压电变压器101是变形罗森型的压电变压器。

压电变压器101中，交替地层叠矩形形状的内部电极13和带状的连接电极25a、25b、25c与压电陶瓷层103，形成了层叠体15。将该层叠体15的长度方向的大致一半定为输入部17，将剩下的一半定为输出部19。压电陶瓷层103的材料是锆酸钛酸铅系列，连接电极25a、25b、25c由银、钯构成，各外部电极21、23、27、29、31、33、35、37由银或银、钯构成。

在输入部17中，与压电陶瓷层103交替地重叠的内部电极13内的邻接的内部电极分别被引出到彼此相反的侧面上，分别与在层叠体15的侧面上形成的输入电极21、23连接。在该输入电极21、23上分别设置了引线39、41。

另一方面，在层叠体15的长度方向上排列、且与压电陶瓷层103交替地层叠形成了输出部19的带状的连接电极13。该连接电极13的两侧在层叠体15的两侧面露出，与两侧面相对且成对地形成的输出电极27、29和31、33和35、37连接。各个输出电极27、29和31、33和35、37分别连接到引线43、105和107、45和47、109上。输出部19的高电压部的电极是31、33，电极31与33导电性地导通。

此外，低电压部的电极27、29、35、37也采取与上述电极31、33同样的结构。

参照图4，示出了图3A中示出的压电变压器101安装到电路基板111上的状态。在图3A中示出的压电变压器元件101的外部电极21、23、25、27、29、31、33、35的8个部位上用焊锡焊接了处理成各自的预定的长度的引线39、41和43、105和107、45和47、109。其次，通过使用硅酮粘接剂等经硅酮片将经过引线处理的压电变压器101在振动的节点部处粘接到电路基板111(参照图4)30上，对各引线39、41和43、105和107、45和47、109在被指定的电路基板111的8个部位上进行焊锡焊接。此外，在第1实施例中，虽然用焊锡焊接了引线，但即使使用柔性印刷布线基板(FPC)也能同样进行焊锡连接。

图5是使用了图4的压电变压器的逆变器电源的电路图。

如图5中所示，将输入侧的引线39、41连接到输入侧的电路113上，将输出侧的引线107、117连起来，经一条连接线117输入到输出侧的一个端部上，将输出侧的引线105、109短路，将输出侧的引线43、47连起来，作为一条连接线119，输入到输出侧的另一端部上。

按照这样的结构的本发明的第1实施例的压电变压器，关于变形罗森型的压电变压器101的输出部19的电极结构，如图3A、图3B和图3C中所示，在两侧设置输出部19的外部电极，而且作成使输出侧12的压电变压器元件的内部采取图3C那样的结构、使引线43、105和107、45和47、109采取导电性地导通的结构，由此，压电变压器的振动在长度方向上为左右对称，可减少可听音的声压水平，同时，在输出部19为高电位侧的引线107、45和低电位侧的引线43、105和47、109中各具有两个部位，由此，可得到即使在一个部位的导电性连接方面产生问题，电特性也不变化的压电变压器。

其次，在下述的表1中示出本发明的第1实施例的压电变压器元件的特性。如下述的表1中所示，在变形罗森型的压电变压器元件中，很清楚，可将可听音降低约8dB，未观察到升压比、发热等的电特性的恶化，而且判明了可谋求可靠性的提高。

表1

项目	现有产品	本发明的产品
			升压比	90	91
驱动频率(kHz)	64.5	64.5
			发热(℃)	18	17
可听音(dB)	70	62

图6中示出的本发明的第2实施例的压电变压器121称为罗森型。在该压电变压器元件121压电陶瓷矩形板53的长度方向的大致一半的表面背面上分别形成了电极55、57。另一方面，在未形成各电极55、57的一侧的压电陶瓷矩形板53的部分的端面上形成了电极59。与图2中示出的现有的压电变压器51相比。在电极59上设置了123、125这两条引线的这一点上与现有技术不同。

在该结构的压电变压器121中，与电极55、57连接的引线61、63成为输入部65的输入端子，与电极59连接的引线123、125保持于高电位，输入端子的一方作为共用端子，构成了输出端子。

参照图7，示出了将图6的压电变压器121安装在电路基板111上的状态。

如图6和图7中所示，通过在罗森型的压电变压器121的输出侧在两个部位上设置引线123、125，可得到即使在一个部位的导电性连接方面产生问题，电特性也不变化的压电变压器。

此外，即使在本发明的第2实施例中，与现有技术比较，也未观察到电特性的恶化，而且判明了可谋求可靠性的提高。

如以上所说明的那样，按照本发明的第1和第2实施例，可提供下述的压电变压器，其中，相对于压电变压器的振动作成对称的结构，可降低成为问题的可听音的声压水平，未观察到电特性的恶化，可谋求可靠性的提高。

此外，按照本发明的第1和第2实施例，可提供能实现厚度非常薄的压电逆变器的压电变压器。

参照图8A和图8B，本发明的第3实施例的压电变压器127，除了基板安装结构不同之外，具有与图3A和图3B中示出的现有技术的压电变压器同样的结构。即，压电变压器127具备在变压器侧面的表面背面两面上设置的外部电极75、77、79、81。再有，用焊锡将引线焊接到各外部电极75、77、79、81上，但这里将该记载省略了。

与现有的压电变压器71相同，如果将压电变压器127安装到载有压电变压器驱动用的电路元件的电路基板10上，则成为压电逆变器等的电源。

但是，在本发明的第3实施例中，与以往不同，为了将压电变压器127安装到电路基板73上，成为从压电变压器127的1/2波长模式的振动的节点83、85开始在靠近两端的下面一侧插入由柔软的弹性体构成的固定部件129、131并进行粘接的结构。

作为上述本发明的第3实施例的压电变压器的具体例，在下述的表2中示出在将53/7.7/3.2mm的压电变压器127安装到电路基板73上后，本发明的第3实施例的压电变压器的特性比较。

表2

项目	现有产品	本发明的产品
			消耗电流(mA)	1.05	1.02
发热(℃)	30	32
			可听音(dB)	50	49
长度方向的振动速度(m/s)	0.364	0.357
			宽度方向的振动速度(m/s)	0.063	0.058
厚度方向的振动速度(m/s)	0.027	0.024

如上述的表2中所示，与以往比较，在本发明的第3实施例的压电变压器中，在压电变压器的发热、消耗电流、长度方向的振动速度的波形中未观察到大的变化，而且与现有产品相比，降低了宽度、厚度方向的振动，在此基础上减少了可听音的水平。

如以上所说明的那样，在本发明的第3实施例中，在压电逆变器中使用的压电变压器和安装到载有驱动该压电变压器用的电路元件的电路基板上的电源中，通过采取在从变压器的两端到全长的1/5的部分处将柔软的弹性体不仅作为固定部件、而且作为支撑部件进行插入并粘接的安装方法，可提供在发热、长度方向的振动等的特性方面没有变化、能使可听音和宽度、厚度方向的振动减少、且通过去除支撑部件能使安装的工序数和在安装中花费的时间减少的压电变压器的安装结构。

产业上的利用的可能性

如上所述，与本发明有关的压电变压器及其安装结构作为笔记本型个人计算机及车辆导航系统等的液晶显示面板的冷阴极管背照光源用的逆变器电路和在适配器电源电路、电子复印机中使用的高压发生电路等中使用的压电变压器是有用的。

Claims (11)

1.一种压电变压器，该压电变压器具备：压电变压器本体，包含长的板状的压电陶瓷；一对第1电极，在上述压电变压器本体的长度方向的大致一半的表面背面和两侧面内的至少一方上形成；以及至少一个第2电极，被设置在上述压电变压器本体的长度方向的剩下的大致一半的侧面和端面中的至少一方上，所述压电变压器的特征在于：

将上述压电变压器安装到为驱动该压电变压器而安装了电源电路元件的电路基板上，同时在上述第2电极上设置多个端子，分别连接到上述电路基板上。

2.如权利要求1中所述的压电变压器，其特征在于：

上述压电变压器本体由层叠体和单一的压电陶瓷层内的一方构成，其中，该层叠体由在板厚方向上交替地层叠多个内部电极和压电陶瓷层而构成。

3.如权利要求2中所述的压电变压器，其特征在于：

将引线和FPC内的至少一方用于上述压电变压器与上述电路基板的导电性连接。

4.如权利要求3中所述的压电变压器，其特征在于：

上述压电变压器本体由上述层叠体构成，上述第1电极被设置在上述层叠体的侧面，与上述内部电极连接，上述第2电极与上述层叠体的上述第1电极不同的部分的侧面相对而被设置且其电位彼此相同，同时分别由与上述电路基板连接的至少一对电极构成。

5.如权利要求4中所述的压电变压器，其特征在于：

在长度方向上并排地形成多对上述第2电极，将上述第2电极内的各对电极的每一对连接到电位相同的输出端子上，上述第2电极内的彼此相邻的电极分别作为互不相同的输出端子与上述电路基板连接。

6.如权利要求5中所述的压电变压器，其特征在于：

构成逆变器电源。

7.如权利要求3中所述的压电变压器，其特征在于：

上述第2电极由在上述压电变压器本体的一端部设置的一个输出电极构成，在上述输出电极上设置2点的端子，将上述2点的端子导电性地连接到上述电路基板上。

8.如权利要求7中所述的压电变压器，其特征在于：

上述第1电极由一对输入电极构成，该一对输入电极在构成上述压电变压器本体的表面背面的相对面的一部分上相对。

9.如权利要求8中所述的压电变压器，其特征在于：

被用于逆变器电源。

10.一种压电变压器，其特征在于：

为了用1/2波长或1波长的振动模式进行驱动，将上述压电变压器安装到上述电路基板上，具备由介于上述压电变压器与上述电路基板之间的具备柔软性的弹性体构成的固定部件，利用上述固定部件将上述压电变压器固定到上述电路基板上，在从上述压电变压器的各自的两端到全长的1/5的部分处，将上述固定部件的形状设置成点和线状内的任一种形状。

11.一种压电变压器的安装结构，为了将用1/2波长或1波长的振动模式进行驱动的压电变压器安装到安装了驱动上述压电变压器用的电源电路元件的电路基板上，使由具备柔软性的弹性体构成的固定部件介于上述压电变压器与上述电路基板之间，将上述压电变压器固定到上述电路基板上，其特征在于：

在从上述压电变压器的各自的两端到全长的1/5的部分处，将上述固定部件的形状设置成点或线状，将上述压电变压器安装到上述电路基板上。

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