JP2002076464A - 長さ縦振動型圧電トランス - Google Patents

長さ縦振動型圧電トランス

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JP2002076464A
JP2002076464A JP2000254391A JP2000254391A JP2002076464A JP 2002076464 A JP2002076464 A JP 2002076464A JP 2000254391 A JP2000254391 A JP 2000254391A JP 2000254391 A JP2000254391 A JP 2000254391A JP 2002076464 A JP2002076464 A JP 2002076464A
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piezoelectric transformer
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Yoshihiro Nishimura
吉弘 西村
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Daishinku Corp
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Daishinku Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焼成時における圧電トランスのデラミ、クラ
ックの発生、圧電トランスの歪みを著しく抑制する。 【解決手段】 内部電極11a,12aを形成した圧電
磁器素子を複数枚積層してなる入力領域部1Aと、内部
電極11b,12bを形成した圧電磁器素子を複数枚積
層してなる出力領域部1Bと、前記入力領域部と出力領
域部の間に形成された絶縁領域部1Cと、前記入力領域
部、ならびに出力領域部の内部電極を各々並列に接続し
てなる外部電極11A,12A,11B,12Bとを具
備してなる長さ縦振動型圧電トランスであって、前記絶
縁領域部には、前記外部電極と接続されない前記内部電
極と同一の材質からなるダミー電極11cを形成した圧
電磁器素子を複数枚積層してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電磁器板を用い
た圧電トランスに関し、特に長さ縦振動型の圧電トラン
スに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ノート型パソコンなどの携帯電子
機器端末の普及にともない、これらの機器に直流電圧を
供給するためにAC−DCコンバータの主要部品に圧電
トランスが使用されつつある。圧電トランスは、巻線型
の電磁トランスに比べて、(1)構造が簡単で小型化が
可能である。(2)出力側の短絡事故に対し、自動的に
入力抵抗が増大し、焼損等の危険性がない。(3)昇圧
比が高くとれる。(4)電磁誘導がない。等の利点を有
している。特に、長さ縦振動型圧電トランスは高い電力
密度を有し、AC−DCコンバータ用として最適なもの
である。
【0003】例えば、特開2000−183417号の
図2には、AC−DCコンバータ用としての長さ縦振動
型圧電トランスが開示されており、内部電極を形成した
圧電磁器素子を複数枚積層してなる入力領域部と出力領
域部、前記入力領域部と出力領域部の間に形成された絶
縁領域部と、前記入力領域部、ならびに出力領域部の内
部電極を各々並列に接続してなる外部電極とを具備して
なる長さ縦振動型圧電トランスが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような長さ縦振動型圧電トランスを一体で焼成した場
合、電歪効果を示す圧電磁器材料と内部電極が交互に積
層されている電歪効果層(入力領域部、ならびに出力領
域部)と、内部電極が積層されず圧電磁器材料だけで形
成されている絶縁領域部とでは焼成時の収縮率が異な
る。一般に内部電極としての銀あるいは銀パラジウムな
どの導電性ペーストが印刷されている電歪効果層は、導
電性ペーストが印刷されていない絶縁領域部に比べて焼
成時の収縮が大きくなり、焼成体の入力領域部と絶縁領
域部、あるいは出力領域部と絶縁領域部の境界部に、デ
ラミ、クラックなどの不良が発生する。また、デラミ、
クラックが発生しなくとも焼結体に歪みが生じ入力領域
部と絶縁領域部、あるいは出力領域部と絶縁領域部の界
面では大きな応力が発生し、圧電トランス素子を駆動さ
せた際、破壊の原因となることがあった。
【0005】特に、圧電トランスは、同じ電歪効果層で
ある入力領域部と出力領域部でも、その圧電磁器素子の
積層枚数および圧電磁器素子の厚さ(電極の層間寸法)
が異なっており、焼成時の収縮率が異なっているため、
上述のような問題点が中間に位置する絶縁領域部で顕著
に現れやすいものとなっている。
【0006】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、焼成時における圧電トランスのデラミ、クラ
ックの発生、圧電トランスの歪みを著しく抑制して、圧
電トランスの割れや亀裂などのないより信頼性の高い長
さ縦振動型圧電トランスを提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による長さ縦振動
型圧電トランスは、第1の内部電極、および第2の内部
電極を形成した圧電磁器素子を複数枚積層してなる入力
領域部と、同様に第1の内部電極、および第2の内部電
極を形成した圧電磁器素子を複数枚積層してなる出力領
域部と、前記入力領域部と出力領域部の間に形成された
絶縁領域部と、前記入力領域部、ならびに出力領域部の
内部電極を各々並列に接続してなる外部電極とを具備し
てなる長さ縦振動型圧電トランスであって、前記絶縁領
域部には、前記外部電極と接続されない前記内部電極と
同一の材質からなるダミー電極を形成した圧電磁器素子
を複数枚積層してなることを特徴とする。
【0008】上記構成により、絶縁領域部に前記外部電
極と接続されない前記内部電極と同一の材質からなるダ
ミー電極が積層され形成されているため、焼成時におけ
る絶縁領域部の収縮率が、入力領域部、ならびに出力領
域部の収縮率に近似し、焼成体の入力領域部と絶縁領域
部、あるいは出力領域部と絶縁領域部の境界部に、デラ
ミ、クラックなどの発生が著しく抑制される。また、焼
成後の圧電トランスにおいて、入力領域部と絶縁領域
部、あるいは出力領域部と絶縁領域部の界面では収縮率
の違いによる応力も抑えられ、歪みによる圧電トランス
の破壊の悪影響も発生しない。
【0009】また請求項2に示すように、前記ダミー電
極は、圧電磁器素子の側端面に露出しないように構成さ
れてなることを特徴とする。
【0010】上記構成により、上述の作用効果に加え、
入力領域部、あるいは出力領域部の内部電極とのダミー
電極との絶縁距離を稼ぎ、放電、ショートなどの悪影響
を抑える。
【0011】また請求項3に示すように、前記入力領域
部におけるお互いに隣接する内部電極の間隔寸法L1と
し、前記出力領域部におけるお互いに隣接する内部電極
の間隔寸法L2とし、前記絶縁領域部におけるお互いに
隣接するダミー電極の間隔寸法L3とした場合、L3は
L1とL2の中間範囲に設定されてなることを特徴とす
る。
【0012】上記構成により、上述の作用効果に加え、
入力領域部と出力領域部の間に位置する絶縁領域部のダ
ミー電極の間隔寸法L3を、入力領域部の電極間寸法L
1と出力領域部の電極間隔寸法L2の中間範囲とするこ
とで、絶縁領域部の収縮率も入力領域部と出力領域部の
中間的なものとなり、入力領域部から絶縁領域部を経て
出力領域部に至る焼成時の収縮率を漸次低下させ、各領
域の収縮率の急激な変化による悪影響を効率的に緩和で
きる。また、焼成後の圧電トランスにおいて、入力領域
部と出力領域部の急激な収縮率の違いによる応力も抑え
られ、駆動時の圧電トランスの破壊もより一層抑えるこ
とができる。
【0013】図3は、図1に示すような長さ縦振動型圧
電トランス(各寸法に10個のサンプル)を用い、前記
L1寸法を1mm、前記L2寸法を0.2mmとしたとき、
前記L3寸法を0.2mm〜1mmまで0.1mm単位で変化
させた場合の焼成後のクラック発生数を示したグラフ図
である。上記グラフデータの測定に使用した長さ縦振動
圧電トランスは、PZT系圧電セラミックスを使用し、
入力領域部では縦6mm、横4mm、厚み(上記L1寸法に
相当)1mmの圧電トランス素子に銀の入力電極(縦5m
m、横4mm)を形成したものを8層に重ねられており、
絶縁領域では幅寸法2mmに銀のダミー電極(縦4mm、横
3mm)が形成され、出力領域部では縦6mm、横4mm、厚
み(上記L2寸法に相当)0.2mmの圧電トランス素子
に銀の出力電極(縦5mm、横4mm)を形成したものを4
0層に重ねられた、全長20mmの圧電トランス素子を用
いた。これらの図から明らかなように、前記L3寸法を
0.3mm〜0.5mmにしたときに、最もクラックの発生
が少なく、不良品の発生が少ないより信頼性の高い長さ
縦振動型圧電トランスが得られた。
【0014】
【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。図1は斜視図であり、図2は図1のA
−A線に沿う断面図である。
【0015】圧電トランス素子1はPZT系の圧電磁器
板を材料としており、全体として細長い直方体形状で、
長辺方向一側端面から入力領域部1Aと、絶縁領域部1
Cと、出力領域部1Bとに分けられている。
【0016】前記入力領域部1Aは、厚み寸法約1mmの
圧電素子1aを、長辺方向に例えば8〜10層に積層し
た構成であり、前記各圧電素子1aに第1の内部入力電
極11a、第2の内部入力電極12aが交互に複数形成
されている。なお、前記圧電素子、前記第1の内部入力
電極、前記第2の内部入力電極は一部のみ図示してい
る。当該各圧電素子1aは互いに対向する方向に分極処
理が施されている。そして、第1の内部入力電極11a
の組は、その少なくとも一部が1つの側端面に露出さ
れ、それぞれ第1の外部入力電極11Aにより共通接続
され、第2の内部入力電極12aの組は、その少なくと
も一部が前記外部入力電極11Aと対向する側端面に露
出され、それぞれ第2の外部入力電極12Aにより共通
接続されている。
【0017】前記出力領域部1Bは、厚み寸法約0.2
mmの圧電素子1bを、長辺方向に例えば40〜50層に
積層した構成であり、前記各圧電素子1bに第1の内部
出力電極11b、第2の内部出力電極12bが交互に複
数形成されている。なお、前記圧電素子、前記第1の内
部出力電極、前記第2の内部出力電極は一部のみ図示し
ている。当該各圧電素子1bは互いに対向する方向に分
極処理が施されている。そして、第1の内部出力電極1
1bの組は、その少なくとも一部が1つの側端面に露出
され、それぞれ第1の外部出力電極11Bにより共通接
続され、第2の内部出力電極12bの組は、その少なく
とも一部が前記外部出力電極11Bと対向する側端面に
露出され、それぞれ第2の外部出力電極12Bにより共
通接続されている。
【0018】前記入力領域部1Aと出力領域部1Bの間
には、長辺寸法が約2mmの絶縁領域部1Cが形成されて
いる。この絶縁領域部1Cは、厚み寸法約0.5mmの圧
電素子1cを、長辺方向に積層した構成であり、前記各
圧電素子1cにダミー電極11cが複数形成されてい
る。これらのダミー電極11cは、側端面に露出しない
ように約0.1mmの周状の無電極部12cを介して内部
に形成されている。なお、上記圧電素子1cの厚み寸法
として、0.3mm〜0.5mmの範囲で設定することで、
デラミ、クラックの発生を顕著に抑制できる。
【0019】これら上記各電極は、銀あるいは銀パラジ
ウムなどの導電性ペーストをスクリーン印刷法により極
めて容易かつ効率的に作成できる。
【0020】そして、以上のように構成された圧電トラ
ンスは、図示しないが、支持体あるいはケース体により
外部回路基板上に保持され、外部回路に接続された各入
出力リード端子と圧電トランスの各入出力外部電極とを
電気的に接続することで圧電トランスの完成となる。
【0021】なお、本発明は、上述の実施形態に限るこ
となく、図4に示すように複数の絶縁領域部を具備して
なる長さ縦振動型圧電トランスにも適用できる。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、絶縁領域部に前記外部
電極と接続されない前記内部電極と同一の材質からなる
ダミー電極が積層され形成されているため、焼成時にお
ける絶縁領域部の収縮率が、入力領域部、ならびに出力
領域部の収縮率に近似する。このため、焼成時における
圧電トランスのデラミ、クラックの発生、圧電トランス
の歪みを著しく抑制して、圧電トランスの割れや亀裂な
どのないより信頼性の高い長さ縦振動型圧電トランスを
提供することができる。
【0023】特許請求項2により、上述の作用効果に加
え、入力領域部、あるいは出力領域部の内部電極とのダ
ミー電極との絶縁距離を稼ぎ、放電、ショートなどの悪
影響を抑える。
【0024】特許請求項3により、上述の作用効果に加
え、入力領域部と出力領域部の間に位置する絶縁領域部
のダミー電極の間隔寸法L3を、入力領域部の電極間寸
法L1と出力領域部の電極間隔寸法L2の中間範囲とす
ることで、絶縁領域部の収縮率も入力領域部と出力領域
部の中間的なものとなり、入力領域部から絶縁領域部を
経て出力領域部に至る焼成時の収縮率を漸次低下させ、
各領域の収縮率の急激な変化による悪影響を効率的に緩
和できる。また、焼成後の圧電トランスにおいて、入力
領域部と出力領域部の急激な収縮率の違いによる応力も
抑えられ、駆動時の圧電トランスの破壊もより一層抑え
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す斜視図。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図。
【図3】図1に示すような長さ縦振動型圧電トランスを
用い、前記L1寸法を1mm、前記L2寸法を0.2mmと
したとき、前記L3寸法を0.2mm〜1mmまで0.1mm
単位で変化させた場合の焼成後のクラック発生数を示し
た図
【図4】本発明の他の実施の形態を示す斜視図。
【符号の説明】
1・・・圧電トランス素子 1a,1b,1c・・・圧電素子 11A,12A・・・外部入力電極 11B,12B・・・外部出力電極 11a,12a・・・内部入力電極 11b,12b・・・内部出力電極 11c・・・ダミー電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の内部電極、および第2の内部電極
    を形成した圧電磁器素子を複数枚積層してなる入力領域
    部と、同様に第1の内部電極、および第2の内部電極を
    形成した圧電磁器素子を複数枚積層してなる出力領域部
    と、前記入力領域部と出力領域部の間に形成された絶縁
    領域部と、前記入力領域部、ならびに出力領域部の内部
    電極を各々並列に接続してなる外部電極とを具備してな
    る長さ縦振動型圧電トランスであって、 前記絶縁領域部には、前記外部電極と接続されない前記
    内部電極と同一の材質からなるダミー電極を形成した圧
    電磁器素子を複数枚積層してなることを特徴とする長さ
    縦振動型圧電トランス。
  2. 【請求項2】 前記ダミー電極は、圧電磁器素子の側端
    面に露出しないように構成されてなることを特徴とする
    特許請求項1記載の長さ縦振動型圧電トランス。
  3. 【請求項3】 前記入力領域部におけるお互いに隣接す
    る内部電極の間隔寸法L1とし、前記出力領域部におけ
    るお互いに隣接する内部電極の間隔寸法L2とし、前記
    絶縁領域部におけるお互いに隣接するダミー電極の間隔
    寸法L3とした場合、L3はL1とL2の中間範囲に設
    定されてなることを特徴とする特許請求項1,2記載の
    長さ縦振動型圧電トランス。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008049415A1 (de) 2006-10-24 2008-05-02 Epcos Ag Piezoelektrischer transformator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008049415A1 (de) 2006-10-24 2008-05-02 Epcos Ag Piezoelektrischer transformator

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