JP2001007415A

JP2001007415A - 圧電トランス素子

Info

Publication number: JP2001007415A
Application number: JP11171504A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Yamakawa; 孝宏山川; Takeshi Fujimura; 健藤村
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1999-06-17
Filing date: 1999-06-17
Publication date: 2001-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】信号線を正確且つ容易に接続可能な圧電トラ
ンス素子の提供。【解決手段】圧電トランス素子５１乃至５４の入力電
極３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄには、λモードにおける振動
の節となる所定位置の近傍に、圧電体素地１が露出して
いる空隙部分４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄが形成されてお
り、入力電圧を印加するリード線等の信号線をハンダ付
けする際の位置決めの目安（マーク）として利用可能で
ある。

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
に関し、例えば、冷陰極管の点灯駆動用の電源等に用い
て好適な圧電トランス素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば、携帯型のパーソナルコン
ピュータやデスクトップタイプのパーソナルコンピュー
タにおいては、その表示装置として液晶表示パネルが広
く用いられている。この液晶表示パネルの内部には、一
般に、液晶表示パネルを背照するバックライトとして冷
陰極管が備えられている。この冷陰極管を点灯させるた
めには、一般に、略１ｋＶ以上の高電圧が必要であり、
発光を維持するためには数百Ｖ程度の電圧を印加するこ
とが必要である。

【０００３】上記のようなコンピュータ等の製品におい
ては、バックライト点灯用の昇圧モジュールに対しても
小型化、省電力化への要請が高く、このような要請に応
えるべく、その昇圧モジュールの内部に圧電トランス素
子が広く採用されつつある。圧電トランス素子を使用し
た昇圧モジュールによれば、同程度の出力が可能な巻線
トランスを使用した昇圧モジュールと比較して薄型化を
図ることが可能である。

【０００４】図６は、一般的な圧電トランス素子の外形
形状を例示する図であり、図６（ａ）は単板タイプの圧
電トランス素子を示しており、図６（ｂ）は積層タイプ
の圧電トランス素子を示している。

【０００５】同図に示すように、圧電トランス素子１０
１及び１０２には、その素子の表面に設けられた外部電
極として、入力電圧を印加する入力電極１０１Ｂ，１０
２Ｂと、出力電圧を取り出す出力電極１０１Ｃ，１０２
Ｃとが設けられている。そして、昇圧モジュールとして
の製造工程においては、位置決め用の治具を用いて、入
出力電極の所定位置にリード線等の信号線がハンダ付け
等により接続され、入力電極の所定位置としては、圧電
トランス素子を駆動したときに振動の節となる位置が選
ばれるのが一般的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】入力電極に信号線をハ
ンダ付け、或いは導電性の接着剤等によって接続する場
合、圧電トランス素子が本来有する昇圧特性を十分発揮
させるためには、駆動時の振動を阻害しないように振動
の節となる位置に正確に接続することが要求されるが、
上記の如く治具を利用して信号線をハンダ付けすると、
取り付け位置の誤差が原因となる完成後の昇圧モジュー
ルの昇圧特性のばらつきが問題となる。

【０００７】また、圧電トランス素子の表面に形成され
る入力電極や出力電極等の外部電極には、Ａｇ（銀）を
主成分とする金属導体が一般に採用されるが、このよう
な外部電極に信号線をハンダ付けするに際して、ハンダ
こてから外部電極に必要以上に熱が伝達されると、所謂
「ハンダ食われ」が発生することにより、溶融したハン
ダが外部電極を構成する銀成分を吸着する現象が生じ、
その結果として、信号線と外部電極との接合不良が発生
することがある。

【０００８】この現象を防止するためには、外部電極を
構成する金属導体に銀とＰｄ（パラジウム）とからなる
Ａｇ／Ｐｄ合金を採用することが考えられるが、Ａｇ／
Ｐｄ合金は、Ａｇを主成分とする金属導体と比較して、
所謂「ハンダ濡れ」が良くない。このため、ハンダ付け
終了後の外部導体とリード線との接合強度の低さが大き
な問題となる。また、外部電極のハンダ濡れが良くない
場合には、ハンダこてから外部電極に十分に熱が伝達さ
れるまでハンダが流れないため、ハンダ付け終了後に外
部導体からリード線がはく離しないように必要十分な接
続強度を確保しようとすると、製造工程における作業時
間（タクトタイム）の長さも問題となる。

【０００９】そこで本発明は、信号線を正確且つ容易に
接続可能な圧電トランス素子の提供を第１の目的とす
る。

【００１０】また、本発明は、入力電極と信号線とを正
確且つ容易に接続可能であり、且つ接続箇所の不具合を
防止可能な圧電トランス素子の提供を第２の目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の第１の目的を達成
するため、本発明に係る圧電トランス素子は、以下の構
成を特徴とする。

【００１２】即ち、厚み方向に分極されると共に入力電
極が形成された入力領域と、長手方向に分極されると共
に出力電極が形成された出力領域とを有する圧電トラン
ス素子であって、信号線が接続されるべき所定位置（例
えば、前記圧電トランス素子を駆動したときの振動の節
となる位置）を特定可能なマークを、前記圧電トランス
素子の表面に有することを特徴とする。

【００１３】また、例えば前記マークは、少なくとも前
記入力電極に設けられており、且つ該マーク周囲の前記
入力電極とは色調が異なる金属導体によって形成されて
いると良い。

【００１４】また、上記の第２の目的を達成するため、
前記マークを含む前記入力電極は、９７％以上のＡｇを
含む金属導体によって形成されており、且つ前記マーク
位置において、該９７％以上のＡｇを含む金属導体と、
少なくとも１０重量部以上のＰｄを含むＡｇ／Ｐｄ導体
とが化合した合金により形成されていると良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電トランス
素子を、λモードで駆動する圧電トランス素子に適用し
た実施形態として、図面を参照して詳細に説明する。

【００１６】［第１の実施形態］図１は、第１の実施形
態における圧電トランス素子の平面図であり、何れの圧
電トランス素子も全体の形状は図６に示した一般的な外
形形状を有する。

【００１７】図１（ａ）から（ｄ）において、圧電トラ
ンス素子５１及び５２は、単板タイプの圧電トランス素
子であり、圧電トランス素子５３及び５４は、積層タイ
プの圧電トランス素子である。

【００１８】圧電トランス素子５１乃至５４において、
同図に示す左半分の領域は入力電圧が印加される１次側
領域（入力領域）であり、右側半分の領域は出力電圧が
取り出される２次側領域（出力領域）である。１次側領
域には、入力電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが形成されて
おり（尚、圧電トランス素子５１及び５２は、もう一方
の入力電極を、入力電極３Ａ，３Ｂが形成された面に平
行に対向する不図示の面に有する）、２次側領域の端面
には、出力電極２が形成されている。１は、グリーンシ
ートが焼成された圧電体素地であり、４Ａ，４Ｂ，４
Ｃ，４Ｄは、入力電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄが形成さ
れずに、圧電体素地１が露出している空隙部分である。

【００１９】空隙部分４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄは、図１
（ａ）から（ｄ）に示すように、入力電極３Ａ，３Ｂ，
３Ｃ，３Ｄ内の、λモードにおける振動の節となる所定
位置の近傍に形成されており、入力電圧を印加するリー
ド線等の信号線をハンダ付けする際の位置決めの目安
（マーク）として利用可能である。

【００２０】尚、本実施形態において、圧電トランス素
子５３及び５４の１次側領域の内部には、複数の内部電
極（不図示）が積層されると共に、それら内部電極が２
本の層間接続導体（不図示）により交互に電気的に接続
されており、それら層間接続導体により、入力電極３
Ｃ，３Ｄの何れか一方に接続された構造を有する。この
積層構造自体は、現在では一般的であるため、本実施形
態における詳細な説明は省略する。また、圧電トランス
素子５３及び５４の１次側領域の積層構造は、後述する
第３の実施形態の如く、層間接続導体を当該圧電トラン
ス素子の外部に形成した構造であっても良い。

【００２１】上記の圧電トランス素子５１乃至５４を製
造する工程は、一般的な手法を基本としており、本実施
形態における詳細な説明は省略するが、入力電極３Ａ，
３Ｂ，３Ｃ，３Ｄに空隙部分４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄを
設ける必要である。

【００２２】ここで、空隙部分４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ
を設ける方法としては、乳剤等によりマスクパターンが
形成されたメッシュを用いる一般的な印刷手法により、
予め焼成された圧電体素地１に対して、焼き付け後に入
力電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄとなる銀を主成分とする
ペーストパターン（好ましくは、銀の含有率が９７％以
上のペーストパターン）を印刷するに際して、空隙部分
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄに相当する位置にマスクが形成
されたメッシュを使用すれば良い。そして、そのような
メッシュを使用することにより、印刷したペーストパタ
ーンの空隙部分が、完成した圧電トランス素子の振動の
節となる位置に配置されるように印刷すれば良い。

【００２３】尚、焼成前のグリーンシートは、Ｐｂ（Ｚ
ｒ，Ｔｉ）Ｏ₃ 系の圧電材料の粉末に、水、バインダを
配合して作成したスラリーからドクターブレード法等の
一般的な方法で作成すれば良い。

【００２４】そして、この金属ペーストと、出力電極２
となる当該金属ペーストとを印刷した圧電体素地１を、
摂氏８００度前後の温度で焼き付け、それらの電極が焼
き付けられた圧電体素地１に所定の直流電界を印加する
ことによって分極処理を施し、これにより、入力領域が
厚み方向に分極されると共に、出力領域が長手方向に分
極された圧電トランス素子５１乃至５４を得る。

【００２５】上述した本実施形態に係る圧電トランス素
子によれば、圧電トランス素子の駆動時に振動を抑制し
ないように、当該節の位置に正確且つ容易に信号線を接
続することができる。即ち、空隙部分４Ａ，４Ｂ，４
Ｃ，４Ｄを信号線の接続時の目安（マーク）とすれば、
作業者が手作業でハンダ付けする場合であっても、或い
は、一般的な画像処理技術を採用して空隙部分４Ａ，４
Ｂ，４Ｃ，４Ｄの位置を自動検出し、その検出した位置
にハンダ付け用のロボットを移動させてハンダ付けする
場合であっても、入力電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ内の
節の位置に、正確且つ容易に信号線を接続することがで
きる。これにより、後工程で行う検査においては、従来
は行わなければならなかった信号線の接続位置の確認を
省略することができ、信号線の接続強度を確認するだけ
で済むことになる。

【００２６】尚、空隙部分４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄのパ
ターン形状は、何れも例示であって、当該節の位置を判
断できる形状であれば良い。

【００２７】［第２の実施形態］次に、上述した第１の
実施形態に係る圧電トランス素子を基本とする第２の実
施形態を説明する。以下の説明においては、第１の実施
形態と同様な構成については重複する説明を省略し、本
実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。

【００２８】図２は、第２の実施形態における圧電トラ
ンス素子の平面図であり、何れの圧電トランス素子も全
体の形状は図６に示した一般的な外形形状を有する。

【００２９】図２（ａ）から（ｄ）に示す圧電トランス
素子５５乃至５８は、第１の実施形態で説明した図１
（ａ）から（ｄ）に示す圧電トランス素子５１及び５４
と同様な構成を有しているが、入力電極６Ａ，６Ｂ，６
Ｃ，６Ｄ内の節の位置を表わすパターン７Ａ，７Ｂ，７
Ｃ，７Ｄが、第１の実施形態における空隙４Ａ，４Ｂ，
４Ｃ，４Ｄのように圧電体素地１が露出しているのでは
なく、入力電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄとは色調が異な
る異種成分の金属導体により形成されていることを特徴
としている。

【００３０】パターン７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄに採用す
る金属導体としては、入力電極６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ
に採用したところの、銀を主成分とする導体と色調が異
なるように、パラジウム、白金、導、金、銀等の貴金属
系導体を適宜組み合わせた合金を採用しても、或いは、
ＡｇやＡｇ／Ｐｄ合金に対して、鉄、ニッケル、コバル
ト等の遷移金属を微量混合した合金を採用しても良い。

【００３１】ここで、パターン７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ
を設ける製造工程を説明すれば、一般的な手法により作
成した圧電体素地１の表面に、焼き付け後に入力電極６
Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄとなる銀を主成分とするペースト
パターン（好ましくは、銀の含有率が９７％以上のペー
ストパターン）を印刷するに際して、そのパターン自体
には第１の実施形態における入力電極３Ａ，３Ｂ，３
Ｃ，３Ｄと同様に空隙部分を設けておき、その空隙部分
を、完成した圧電トランス素子の振動の節となる位置に
配置するように印刷すると共に、その空隙部分には、当
該色調の異なる金属導体のペーストを充填すれば良い。
そして、これらの金属ペーストと、出力電極２となる金
属ペーストとを印刷した圧電体素地１を、摂氏８００度
前後の温度で焼き付け、それらの電極が焼き付けられた
圧電体素地１に所定の直流電界を印加することによって
分極処理を施し、これにより、入力領域が厚み方向に分
極されると共に、出力領域が長手方向に分極された圧電
トランス素子５５乃至５８を得る。

【００３２】このような圧電トランス素子５５乃至５８
によれば、第１の実施形態と同様に、信号線を正確且つ
容易に接続することができる。

【００３３】更に、本実施形態では、金属導体であるパ
ターン７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄが入力電極６Ａ，６Ｂ，
６Ｃ，６Ｄの一部として機能するため、第１の実施形態
における入力電極３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄと比較して入
力電極として機能する導体面積を広くできることによ
り、入力電極の局所的な発熱の防止することができると
共に、当該入力電極として機能する導体の外形形状をプ
レーンな形状にすることができるため、分極処理に際し
てより均一な分極が実現でき、圧電トランス素子として
の動作特性を向上させることができる。

【００３４】尚、本実施形態においても、パターン７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの形状は、何れも例示であって、
当該節の位置を判断できる形状であれば良い。

【００３５】［第３の実施形態］次に、上述した第１及
び第２の実施形態に係る圧電トランス素子を基本とする
第３の実施形態を説明する。以下の説明においては、第
３の実施形態と同様な構成については重複する説明を省
略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明す
る。

【００３６】上述した第１及び第２の実施形態によれ
ば、信号線を所定位置に正確且つ容易にハンダ付けする
ことができる。しかしながら、第１及び第２の実施形態
に係る圧電トランス素子の入力電極には、所謂「ハンダ
濡れ」が良い銀を主成分とする金属導体を採用している
ため、「発明が解決しようとする課題」にて上述したよ
うに、このような素材の外部電極に信号線をハンダ付け
するに際して、ハンダこてから外部電極に必要以上に熱
が伝達されると、溶融したハンダが外部電極を構成する
銀成分を吸着する、所謂「ハンダ食われ」が発生し、そ
の結果として、信号線と外部電極との接合不良が発生す
ることがある。

【００３７】そこで、本実施形態では、入力電極と信号
線とを正確且つ容易に接続可能であり、且つ接続箇所の
不具合を防止可能な積層タイプの圧電トランス素子につ
いて説明する。

【００３８】図３は、第３の実施形態における積層タイ
プの圧電トランス素子の平面図であり、図４は、図３に
示す圧電トランス素子のＡ−Ａ断面のうち、１次側領域
（入力領域）を示す要部断面図である。

【００３９】図３及び図４に示す圧電トランス素子５９
は、圧電体素地１の１次側領域の内部に複数の内部電極
１２と内部電極１３とが圧電体シートを介して交互に設
けられた積層タイプの圧電トランス素子であり、２次側
領域の端部には出力電極２が形成されている。

【００４０】複数の内部電極１２は、１次側領域の端面
に形成された外部接続導体１０Ａにより互いに電気的に
接続されると共に、入力電極８Ａとも電気的に接続され
ている。同様に、複数の内部電極１３は、１次側領域の
端面に形成された外部接続導体１０Ｂにより互いに電気
的に接続されると共に、入力電極８Ｂも電気的に接続さ
れている。

【００４１】入力電極８Ａ及び８Ｂには、圧電トランス
素子５９の駆動に際して１次側領域の振動の節となる位
置に、リード線等の信号線を接続する目安とすべく、当
該入力電極とは色調が異なるマーク９を有する。このマ
ーク９の特徴と、圧電トランス素子５９の製造工程につ
いて以下に説明する。

【００４２】図５は、第３の実施形態における圧電トラ
ンス素子の内部構造を説明する図であり、圧電体素地１
が焼成される前の、各層を形成するグリーンシート１１
の平面図を示している。

【００４３】より具体的には、図５（ａ）から図５
（Ｃ）において、グリーンシート１１の表面には、焼成
後に内部電極１２及び１３、並びにマーク９となるとこ
ろの、少なくとも１０重量部以上（含有率が１０％以
上）のＰｄを含むＡｇ／Ｐｄ導体の金属ペースト１５乃
至１７が印刷されている。ここで、図５（Ｃ）に示す金
属ペースト１７は、焼成後に振動の節になる位置に印刷
されている。

【００４４】尚、本実施形態において、金属ペースト１
７に、金属ペースト１５及び１６と同一成分の金属ペー
ストを使用するのは、製造時の印刷工程を簡素化するた
めであり、例えば、製造ラインに複数台の印刷装置が用
意されているのであれば、金属ペースト１７に金属ペー
スト１５及び１６とは成分の異なるペーストを採用して
も良い。

【００４５】これら金属ペーストが印刷されたグリーン
シート１１は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すグリー
ンシートが所定枚数だけ交互に積層されると共に、その
積層された状態のグリーンシートの最上面に図５（ｃ）
に示すグリーンシートが更に積層され、その状態におい
て熱圧着等を施して成形及び一体化した後で焼成される
ことにより、圧電体素地１を得る。

【００４６】そして、焼成により得られた圧電体素地１
には、焼き付け後に入力電極８Ａ及び８Ｂ、出力電極
２、そして外部接続導体１０Ａ及び１０Ｂとなる銀を主
成分とする導体（好ましくは、銀の含有率が９７％以上
の導体）のペーストパターンが印刷されると共に、摂氏
８００度前後の温度で焼き付け、それらの電極が焼き付
けられた圧電体素地１に所定の直流電界を印加すること
によって分極処理を施し、これにより、入力領域が厚み
方向に分極されると共に、出力領域が長手方向に分極さ
れた圧電トランス素子５９を得る。

【００４７】本実施形態において、焼き付け後に入力電
極８Ａ及び８ＢとなるＡｇを主成分とするペーストは、
空隙部分を設けていない矩形形状であり、焼成に際し
て、そのＡｇを主成分とするペーストと、金属ペースト
１７とが重なり合った部分（圧電トランス素子５９の節
の位置に相当する部分）においては、入力電極８Ａ及び
８Ｂの色調とは異なる当該２種類の金属導体からなる合
金が合成されることにより、マーク９を得る。

【００４８】このように形成されたマーク９は、圧電体
素地１と強固に接合する１０重量部以上のＰｄを含むＡ
ｇ／Ｐｄ合金の特性と、はんだ濡れの良い銀を主成分と
する金属特性とを兼ね備える特性を有しており、完成後
の圧電トランス素子５９のマーク９の部分に信号線をハ
ンダ付けするに際しては、銀を主成分とする金属のみか
らなる外部電極にハンダ付けした場合と比較して、信号
線の接続強度を強固にすることができると共に、ハンダ
食われを防止することができる。また、マーク９の色調
は、電気的に接続状態にある周囲の入力電極８Ａ及び８
Ｂの色調とは異なる色調であるため、ハンダ付けすべき
位置を容易に認識可能である。

【００４９】尚、上述した第３の実施形態では、積層タ
イプの圧電トランス素子を例として説明したが、焼き付
け後にマーク９となる金属ペースト１７の印刷のための
工程が必要となるが、単板タイプの圧電トランス素子に
も適用することができる。

【００５０】また、、外部接続導体１０Ａ及び１０Ｂ
は、第１及び第２の実施形態のように、当該圧電トラン
ス素子の内部に設ける構造としても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
信号線を正確且つ容易に接続可能な圧電トランス素子の
提供が実現する。また、入力電極と信号線とを正確且つ
容易に接続可能であり、且つ接続箇所の不具合を防止可
能な圧電トランス素子の提供が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態における圧電トランス素子の平
面図である。

【図２】第２の実施形態における圧電トランス素子の平
面図である。

【図３】第３の実施形態における積層タイプの圧電トラ
ンス素子の平面図である。

【図４】図３に示す圧電トランス素子のＡ−Ａ断面のう
ち、１次側領域（入力領域）を示す要部断面図である。

【図５】第３の実施形態における圧電トランス素子の内
部構造を説明する図である。

【図６】一般的な圧電トランス素子の外形形状を例示す
る図である。

【符号の説明】

１，１０１Ａ，１０２Ａ：圧電体素地，２，１０１Ｃ，１０２Ｃ：出力電極，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，８
Ａ，８Ｂ，１０１Ｂ，１０２Ｂ：入力電極，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ：空隙部分，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ：パターン，９：マーク，１０Ａ，１０Ｂ：外部接続導体，５１〜５４，５５〜５８，５９，１０１，１０２：圧電
トランス素子，１１：グリーンシート，１５〜１７：１０重量部以上のＰｄを含むＡｇ／Ｐｄ導
体の金属ペースト，

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚み方向に分極されると共に入力電極が
形成された入力領域と、長手方向に分極されると共に出
力電極が形成された出力領域とを有する圧電トランス素
子であって、信号線が接続されるべき所定位置を特定可能なマーク
を、前記圧電トランス素子の表面に有することを特徴と
する圧電トランス素子。
【請求項２】前記マークは、少なくとも前記入力電極
に設けられており、且つ該マーク周囲の前記入力電極と
は色調が異なる金属導体によって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素子。
【請求項３】前記マークを含む前記入力電極は、９７
％以上のＡｇを含む金属導体によって形成されており、
且つ前記マーク位置において、該９７％以上のＡｇを含
む金属導体と、少なくとも１０重量部以上のＰｄを含む
Ａｇ／Ｐｄ導体とが化合した合金により形成されている
ことを特徴とする請求項２記載の圧電トランス素子。
【請求項４】前記所定位置は、前記圧電トランス素子
を駆動したときの振動の節となる位置を特定可能である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載
の圧電トランス素子。