JP2001156354A - 圧電トランスおよび圧電トランスの実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低背化構成の場合においても、ノイズが発生
したり、変圧効率が悪化し出力電圧が低下することのな
い圧電トランスおよび圧電トランスの実装構造を提供す
る。 【解決手段】 駆動部と発電部を有する直方体形状の圧
電トランス素子１と、下方が開口した伏せ型の絶縁性の
ケース２Ａと、前記圧電トランスの駆動部に電気的に接
続される一対の入力端子５１Ａ，６１Ａと、前記圧電ト
ランスの発電部の出力部に電気的接続される出力端子４
１Ａとを具備し、前記出力部と接続された前記出力端子
４１Ａは、ケースに内部に埋設されるか、あるいはケー
スの外部をとおってケース外側面に外部接続端子４２
Ａ，４３Ａとして導出されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器等において交
流電圧を変圧する圧電トランスに関するものであり、特
に、薄型化の要請に対応した圧電トランスに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】圧電トランスは、比較的単純な構造で、
小型、低背化が可能であり、近年高電圧発生装置として
液晶ディスプレイのバックライト用インバータ等に使用
されつつある。このような電子機器は小型化、薄型化が
急速に進み、使用される圧電トランスも小型化、低背化
されたものが開発されてきている。

【０００３】例えば、特開平１１−２５１６５２号に
は、一方の主面を開口させた構成のケースを用い、圧電
トランス素子をケース内に収納しているが、開口部分に
フタをしない開放構造を採用することにより、全高を低
くし低背化に対応させた構成が開示されている。このよ
うな構成においては、圧電トランスの出力（高圧側）端
子をケース外側に外部接続端子として導出するにあた
り、金属配線がケース開口部分の稜を通ったり、ケース
内側を通る構成となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】圧電トランス素子は、
発電部端部の出力電極部分が一番高電圧であるが、当該
圧電トランス素子と前記金属配線が近接し絶縁距離が不
十分な場合、出力側の途中から前記金属配線や外部端子
に放電を起こすことがあった。例えば本願図２を参照し
て説明すると、小型化を目指して圧電トランスとケース
の間隔ｔが小さくなると、ケースの稜Ｒに金属配線が形
成されている場合、出力側の途中と当該金属配線間で放
電が起こることがあった。放電が生じると、ノイズが発
生したり、変圧効率が悪化し出力電圧が低下するという
問題があり、さらには圧電トランス素子が破損すること
があった。

【０００５】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、一つの主面が開口したケースを用いた低背化
構成の場合においても、ノイズが発生したり、変圧効率
が悪化し出力電圧が低下することのない圧電トランスお
よび圧電トランスの実装構造を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による圧電トラン
スは、低圧の交流電圧が供給される駆動部と高圧の電圧
を出力する発電部を有する直方体形状の圧電トランス素
子と、当該圧電トランス素子の側面と一方の主面にそれ
ぞれ対応する側壁部と上壁部を有する絶縁性のケース
と、前記圧電トランスの駆動部に電気的に接続される一
対の入力端子と、前記圧電トランスの発電部の出力部に
電気的接続される出力端子とを具備してなる圧電トラン
スであって、前記出力部と接続された前記出力端子は、
ケースに内部に埋設されるか、あるいはケースの外部を
とおってケース外側面に外部接続端子として導出されて
いることを特徴としている。

【０００７】前記出力部と接続された前記出力端子は例
えば金属配線からなり、ケースに内部に埋設されるか、
あるいはケースの外部をとおってケース外側面に外部接
続端子として導出した構成であり、ケース内壁を通らな
い構成となっている。従って、圧電トランス素子の出力
部にて出力端子と接続される以外は、当該圧電トランス
素子と出力端子あるいは外部接続端子が近接せず、絶縁
性のケース材料を介した構成となっている。よって両者
間、すなわち圧電トランス素子と出力端子または圧電ト
ランス素子と外部接続端子間の放電を回避することがで
きる。

【０００８】また請求項２に示すように、請求項１記載
の圧電トランスにおいて、前記ケースの前記外部接続端
子の形成された下方に、実装基板に設けられた凹部に嵌
合させるための凸形の脚部を設けた構成としてもよい。
当該脚部は少なくとも対角の位置に設けることにより、
確実な位置決め効果が期待でき好ましい。

【０００９】さらに請求項３に示すように、請求項２の
構成において、前記脚部の幅を前記外部接続端子の幅よ
り大きくした構成としてもよい。

【００１０】請求項２の構成によれば、実装基板に対す
る位置決めを確実にするとともに、絶縁材料からなる凸
形の脚部が圧電セラミック素子と外部接続端子間の絶縁
を確実にし、また請求項３の構成によれば、導体である
外部接続端子の幅より、絶縁体である脚部の幅を広くし
ているので、前記絶縁機能をより確実に得ることができ
る。

【００１１】また請求項４に示すように、請求項２また
は請求項３記載の圧電トランスを実装基板に実装するに
あたり、前記実装基板に前記脚部に対応する凹部を形成
するとともに、前記凹部の外側で前記外部接続端子に対
応する位置にランド電極を形成し、前記脚部を前記凹部
に嵌合固定し、かつ前記外部接続端子とランド電極を電
気的接続した構成としてもよい。

【００１２】圧電トランスの脚部と実装基板の凹部とを
嵌合させることにより、実装を容易かつ確実にするとと
もに、外部接続端子とランド電極との接続を確実にする
ことができる。

【００１３】

【実施の形態】本発明による第１の実施の形態を図面と
ともに説明する。本実施の形態では、λモードで駆動す
るローゼン型の単層圧電トランス素子を用いた圧電トラ
ンスを例にとり説明する。図１は分解斜視図であり、図
２は図１を組み立てた状態の底面図であり、図３は実装
基板への搭載方法を示す斜視図、図４は実装基板へ搭載
後接合材で接合した状態を示す斜視図である。

【００１４】圧電トランス素子１はＰＺＴ系の圧電セラ
ミックを材料としており、全体として細長い直方体形状
で、長辺方向中央部付近を境に駆動部１Ａと発電部１Ｂ
とに分けられている。前記駆動部１Ａの上下面には、銀
あるいは銀パラジウムからなる入力電極１１，１２が形
成されるとともに、当該圧電トランス素子の厚み方向に
分極処理が施されている。前記各入力電極１１，１２は
側面電極１１１，１２１により、圧電トランス素子の駆
動部側であって、振動節部近傍の一側端面に延出されて
なる。また、前記発電部１Ｂの長手方向端面の出力部に
は、銀あるいは銀パラジウムからなる出力電極１３が形
成されるとともに、当該圧電トランス素子の駆動部から
出力電極に向かう方向に分極処理が施されている。そし
て、これら入力電極に交流電圧を印加すると共振点近傍
の周波数で強い機械振動が起こり、変圧作用が得られ
る。

【００１５】ケース２Ａはエポキシ樹脂等エンジニアリ
ングプラスチック、液晶ポリマ等の絶縁材料からなり、
上壁部２０Ａ並びに互いに対向する側壁２１Ａ，２２Ａ
を具備してなり、下部が開口した伏せ型構成である。当
該ケースには、圧電トランス素子１を収納した際、当該
圧電トランス素子の振動の節に対応する部分に、枕部２
０１Ａ，２０２Ａが形成されている。

【００１６】ケースの側壁２１Ａにおいて、圧電トラン
ス素子の入力電極側の側面電極１１１に対応する領域に
は、側壁が薄肉化された窪み部２１１Ａが形成され、当
該窪み部２１１Ａに入力電極用の入力端子５１Ａが配置
されている。またケースの側壁２２において、圧電トラ
ンス素子の入力電極側の側面電極１２１に対応する領域
にも、側壁が薄肉化された窪み部２２１Ａが形成され、
当該窪み部２２１Ａに入力電極用の入力端子６１Ａが形
成されている。各入力端子５１Ａ，６１Ａには前記圧電
トランス素子を押圧保持できるようバネ性を有する湾曲
部が形成されている。またこれら入力端子５１Ａ，６１
Ａの下部はケースに埋設されており、ケース内部（樹脂
内部）を通って、ケースの外側面２１２Ａ，２２２Ａに
入力用の外部接続端子５２Ａ，６２Ａとして導出されて
いる。

【００１７】出力端子４１Ａは、ケースの一方の短辺側
に設けられ、前記圧電トランスの出力電極に当接する湾
曲部が形成されている。当該出力端子４１Ａの下部はケ
ースに埋設され、ケース内部（樹脂内部）を通って、出
力用の外部接続端子４２Ａ，４３Ａに導出されている。
なお、外部接続端子４２Ａ，４３Ａは共通接続されてい
る。

【００１８】また各外部接続端子４２Ａ，４３Ａ，５２
Ａ，６２Ａの下方であって、側壁２１Ａ，２２Ａの稜部
分に凸形の脚部２３Ａ，２４Ａ，２６Ａ，２５Ａが設け
られている。

【００１９】このようなケースと各端子の一体化は樹脂
モールド成型技術を用いるとよく、入力端子、出力端
子、外部接続端子はリードフレームにより一体形成し、
これを所定のケース金型を用いて樹脂モールド成型する
ことにより、比較的容易に金属配線を絶縁材料内部に埋
設した構成とすることができる。なお、各端子の金属材
料は例えばリン青銅、ベリリウム銅を用いている。

【００２０】上記構成のケース２Ａの上壁部と側壁で囲
まれた収納部に圧電トランス素子１を収納し、各入力電
極と各入力端子、出力電極と出力端子とを導電性樹脂接
着剤あるいは半田等の導電性接合材ｂにより接合する。

【００２１】このようにして得られる圧電トランスは、
図３，図４に示すように実装基板上に搭載される。実装
基板Ｂは前記圧電トランスの脚部６Ａ，２３Ａ，２４
Ａ，２５Ａの配置に対応した凹部Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ
４（Ｂ４は図示せず）が形成されるとともに、凹部の外
側にはランド電極Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４（図示せず）
が形成されている。この実装基板Ｂの各凹部に前記各脚
部と嵌合させて圧電トランスを搭載する。このとき各外
部接続端子と各ランド電極が近接あるいは接触するよう
に設計しておけば、半田または導電性樹脂接着剤等の導
電性接合材ｂ１で容易に電気的機械的接続することがで
きる。

【００２２】なお、前記脚部の幅内に前記外部接続端子
の幅が収まるように設定することで、圧電トランス素子
と外部接続端子間の絶縁効果が高まり、前述の放電の問
題をより抑制することができる。また、ランド電極も脚
部の幅内に納めるよう設計することで、圧電トランス素
子から直接ランド電極に放電することもなくなる。

【００２３】第２の実施の形態をλ／２モードで駆動す
る中央駆動型の積層型圧電トランス素子を例にとり説明
する。図５は分解斜視図であり、図６は図５を組み立て
た状態の底面図である。

【００２４】圧電トランス素子７はＰＺＴ系の圧電セラ
ミックからなり、全体として細長い直方体形状で、長辺
方向中央部付近には駆動部７Ａが、その両側部分には発
電部７Ｂ，７Ｃが形成された構成である。当該圧電トラ
ンス素子７は圧電素子７ａを、例えば９層に積層した構
成であり、前記駆動部においては圧電素子間に駆動内部
電極７１ａ，７２ａが交互に複数介在しており、また各
圧電素子７ａには互いに対向する方向に分極処理が施さ
れている。駆動内部電極７１ａの組はそれぞれ共通接続
され、一方の入力電極７１を構成しており、駆動内部電
極７２ａの組はそれぞれ共通接続され、一方の入力電極
７２を構成している。これら両入力電極は一層おきに側
面電極７１１，７２１により共通接続され、一対の入力
電極７１，７２としてそれぞれ独立した電極を形成して
いる。尚、これら側面電極７１１，７２１は、圧電トラ
ンス７の一側面の振動節部近傍に形成されている。

【００２５】また、発電部７Ｂ，７Ｃの長手方向端面に
は出力電極７３，７４が形成されているとともに、中央
部分の駆動部から当該両端部の出力電極に向かって各分
極処理が施されている。上記各電極は例えば銀あるいは
銀パラジウムからなる。なお、長手方向の分極は逆に両
端部から中央部に向かう方向にとしてもよい。

【００２６】これら入力電極に交流電圧を印加すると強
い機械振動が起こり、変圧作用が得られる。尚、図３の
駆動内部電極７１ａ，７２ａの表示は説明を容易にする
ためのもので、実際上は側面にまで現れない場合もあ
る。本発明の実施例では、一部の内部電極のみを表示し
ている。

【００２７】ケース２Ｂは樹脂製の絶縁材料からなり、
上壁部２０Ｂ、側壁２１Ｂ，２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂを
具備してなり、下部が開口した伏せ型構成である。当該
ケース２Ｂの上壁部に枕部２０１Ｂ，２０２Ｂが形成さ
れている。当該枕部により圧電トランス素子とケースと
が広い面積で接触することを防いでいる。側壁２２Ｂ、
２２Ｂ間には側壁の切除された切り欠き部２２１Ｂが形
成され、当該切り欠き部２２１Ｂに入力端子５１Ｂ、６
１Ｂが配置されている。当該入力端子５１Ｂ、６１Ｂは
湾曲部を有する平板状金属板で、当該湾曲部先端で圧電
トランス素子を押圧接触している。入力端子はその一部
がケースに埋設され、ケース内部をとおり（図４におい
て点線部分５２Ｃ、６２Ｃで図示）、それぞれ外部接続
端子５２Ｂ、６２Ｂとして側壁２２Ｂ、２２Ｂの外側面
に導出されている。

【００２８】ケース２Ａの長手方向両端部には出力電極
用の出力端子４１Ｂ、８１Ｂが対向して設けられてい
る。当該出力端子４１Ｂ、８１Ｂも湾曲部を有する平板
状金属板で、当該湾曲部先端で圧電トランス素子の出力
電極７３，７４部分を押圧接触している。これら出力端
子もその一部がケース内部に埋設されるとともに、ケー
ス内部で共通接続され（図４において点線部分４２Ｃで
図示）、外部接続端子４２Ｂとして側壁２１Ｂに導出さ
れている。

【００２９】上記外部接続端子５２Ｂ、６２Ｂ、４２Ｂ
は側壁に沿って下方に伸長した後、ケースの下端部分で
実装基板のランド電極に面接触するよう直角に屈曲さ
れ、圧電トランスの表面実装を可能にしている。

【００３０】そして、ケース２Ｂに前記圧電トランス素
子７を収納し、接合材（図示せず）を介して機械的に接
合するとともに、圧電トランス素子の側面電極（入力電
極側）７１１，７２１に入力端子５１Ｂ，６１Ｂの先端
部分を接触させて電気的に接続し、また圧電トランス素
子の出力電極７３，７４に出力端子４１Ｂ、８１Ｂを接
触させて電気的に接続する。またこれら電極と各端子の
電気的接続をより確実にするために、各接続部分に導電
性接合材ｂ（はんだ、導電性樹脂接着剤等）を塗布して
いる。なお、この実施の形態においては、出力端子部分
については側壁の切り欠き２３１Ｂ，２４１Ｂを、入力
端子については側壁の切り欠き２３１Ｂを有しているた
め、これら各切り欠きからディスペンサー等にて接合材
を塗布することができ、取り付けの作業性が向上する。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、前記出力部と接続され
た前記出力端子は例えば金属配線からなり、ケースに内
部に埋設されるかあるいはケースの外部をとおってケー
ス外側面に外部接続端子として導出した構成であり、ケ
ース内壁を通らない構成となっている。従って、圧電ト
ランス素子の出力部にて出力端子と接続される以外は、
当該圧電トランス素子と出力端子あるいは外部接続端子
が近接せず、絶縁性のケース材料を介した構成となって
いるので、両者間の放電を回避することができる。従っ
て、一つの主面が開口したケースを用いた低背化に対応
した構成を採用しても、ノイズが発生したり、変圧効率
が悪化し出力電圧が低下することのない圧電トランスを
得ることができる。

【００３２】請求項２によれば、絶縁材料からなる凸形
の脚部が圧電セラミック素子と外部接続端子間の絶縁を
確実にすることができ、また請求項３の構成によれば、
導体である外部接続端子の幅より、絶縁体である脚部の
幅を広くしているので、前記絶縁機能をより確実に得る
ことができ、ノイズが発生したり、変圧効率が悪化し出
力電圧が低下することのない、より信頼性の高い圧電ト
ランスを得ることができる。

【００３３】請求項４によれば、上記各効果に加えて圧
電トランスの脚部と実装基板の凹部とを嵌合させること
により、実装を容易にするとともに、外部接続端子とラ
ンド電極との接続を確実にすることができる圧電トラン
スの実装構造を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す分解斜視図。

【図２】図１を組み立てた状態の底面図。

【図３】実装状態を示す斜視図。

【図４】実装状態を示す斜視図。

【図５】第１の実施の形態を示す分解斜視図。

【図６】図５を組み立てた状態の底面図。

【符号の説明】

１，７・・・圧電トランス素子 １１，１２，７１，７２・・・入力電極 １３，７３，７４・・・出力電極 ２Ａ、２Ｂ・・・ケース ５１Ａ，６１Ａ、５１Ｂ、６１Ｂ・・・入力端子 ４１Ａ，４１Ｂ，８１Ｂ・・・出力端子 ４２Ａ，５２Ａ，６２Ａ，４２Ｂ，５２Ｂ，６２Ｂ・・
・外部接続端子

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低圧の交流電圧が供給される駆動部と高
   圧の電圧を出力する発電部を有する直方体形状の圧電ト
   ランス素子と、当該圧電トランス素子の側面と一方の主
   面にそれぞれ対応する側壁部と上壁部を有する絶縁性の
   ケースと、前記圧電トランスの駆動部に電気的に接続さ
   れる一対の入力端子と、前記圧電トランスの発電部の出
   力部に電気的接続される出力端子とを具備してなる圧電
   トランスであって、 前記出力部と接続された前記出力端子は、ケースに内部
   に埋設されるか、あるいはケースの外部をとおってケー
   ス外側面に外部接続端子として導出されていることを特
   徴とする圧電トランス。
2. 【請求項２】 前記ケースにおいて、前記外部接続端子
   の下方に、実装基板に設けられた凹部に嵌合させるため
   の凸形の脚部を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   圧電トランス。
3. 【請求項３】 前記脚部の幅は、前記外部接続端子の幅
   より大であることを特徴とする請求項２記載の圧電トラ
   ンス。
4. 【請求項４】 請求項２または請求項３記載の圧電トラ
   ンスを実装基板に実装するにあたり、前記実装基板に前
   記脚部に対応する凹部を形成するとともに、前記凹部の
   外側で前記外部接続端子に対応する位置にランド電極を
   形成し、前記脚部を前記凹部に嵌合固定し、かつ前記外
   部接続端子とランド電極を電気的接続したことを特徴と
   する圧電トランスの実装構造。