JP2003188434A - 圧電トランスケース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電トランスと回路基板との間隔が小さくて
も簡略な構造で十分な絶縁耐圧を確保して放電を防止で
き、変圧性能を維持して信頼性を高められる圧電トラン
スケースを提供する。 【解決手段】 圧電トランス５０を収容するケース本体
１０底面の所定範囲に絶縁素材製のシート３０を配設
し、圧電トランス５０の出力電極５２がリード端子２０
を介して回路基板の配線パターンと接続される箇所以外
は、ケース本体１０と重なる配線パターンと圧電トラン
ス５０とはケース本体１０及びシート３０を間に挟んだ
状態となり、配線パターンと圧電トランス５０間に最大
出力電圧より高い所定の絶縁耐圧が確保されることか
ら、ケース本体１０の底部形状に関わりなく、配線パタ
ーンと圧電トランス５０とが十分な絶縁状態となり、圧
電トランス５０と配線パターン間における放電等の危険
性を解消でき、信頼性向上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、電圧変換器として
用いられる圧電トランスを収容して支持する圧電トラン
スケースに関し、特に実装される回路基板とケース内の
圧電トランスとの間の絶縁を確保できる圧電トランスケ
ースに関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、圧電トランスは、振動部に入力
電圧を引加することにより機械的振動を発生させ、この
機械的振動を発電部において電圧に変換して出力するよ
うにしたものである。この圧電トランスを回路基板上に
実装する場合には、圧電トランスを適切に振動可能な状
態で支持する所定の支持構造が必要となると共に、圧電
トランスの振動部表面に形成される各電極部に対して外
部から入力電圧を印加したり外部へ出力電圧を取出した
りするために何らかの電極接続構造も必要となる。 【０００３】従来、圧電トランスは支持構造として所定
のケース内に振動可能に収容された状態で用いられるこ
とが多く、このケースを介して回路基板等に取付けられ
る。そしてこの場合、圧電トランスは電極部とケースに
一体化されている各端子とを接続され、これら端子を介
して回路基板上の電子回路と電気的に接続される。こう
した従来の圧電トランスケースの一例を図４及び図５に
示す。図４は従来の圧電トランスケースの回路基板実装
状態斜視図、図５は従来の圧電トランスケースの底面側
斜視図である。 【０００４】前記各図において従来の圧電トランスケー
ス１００は、矩形板状の圧電トランス５０を振動可能に
遊嵌状態で収容する絶縁素材製の略トレイ状体のケース
本体１０１と、圧電トランス５０収容部分を挟むケース
本体１０１の各側部にそれぞれ一体に取付けられて圧電
トランス５０の各電極に接続される複数のリード端子１
０２とを備える構成である。前記リード端子１０２は、
可撓性を有する金属薄板からなり、圧電トランス５０の
入力側と出力側の各電極に対応させてそれぞれケース本
体１０１に一部埋込まれた状態で配設され、ケース本体
１０１から内側に突出させて配設される一端部を圧電ト
ランス５０の各電極にそれぞれハンダ付けされると共
に、他端部をケース本体１０１外部に露出状態とされて
回路基板６０の電子回路（図示を省略）に接続される構
成である。 【０００５】上記構成の圧電トランスケース１００の製
造において、ケース本体１０１はインサート成形で形成
される。このインサート成形は、成形用金型にまずリー
ド端子１０２をセットしてから、樹脂材料を金型間に射
出して成形する手順で実施され、これによりケース本体
１０１中にリード端子１０２が一部埋込まれた状態が得
られる。この射出成形時、金型間にそのまま樹脂を流し
込むと、リード端子１０２が成型圧力により変形して本
来樹脂に覆われるべき部位で製品外面に露出してしまう
危険性があることから、あらかじめ金型間でリード端子
１０２を動かないよう所定の押え具で保持した状態で樹
脂を流し込むようにしている。成形後のケース本体１０
１には、リード端子１０２を押えた押え具の跡が穴１０
１ａとして残ることとなる（図５参照）。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】従来の圧電トランスケ
ースは以上のように構成されていることから、押え具跡
の穴１０１ａ部分でケース本体１０１の厚みが薄くなっ
て十分な絶縁耐圧を確保できない状態となっており、圧
電トランス５０と回路基板６０との間隔が小さく、且つ
回路基板６０上のケース本体１０１と重なる部位に配線
パターン６１が存在している場合、前記穴１０１ａ部分
を介して圧電トランス５０の高電圧である出力側と前記
配線パターン間で放電の起る危険性があるという課題を
有していた。こうした圧電トランス５０の途中からの放
電が生じると、ノイズが発生したり、変圧効率の悪化で
出力電圧が低下したりするという問題がある他、圧電ト
ランス５０自体の破損を招くこともあった。 【０００７】本発明は前記課題を解消するためになされ
たもので、圧電トランスと回路基板との間隔が小さくて
も簡略な構造で十分な絶縁耐圧を確保して放電を防止で
き、変圧性能を維持して信頼性を高められる圧電トラン
スケースを提供することを目的とする。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明に係る圧電トラン
スケースは、圧電トランスを収容する略トレイ状体で形
成され、圧電トランスを振動可能に支持するケース本体
と、前記圧電トランスの各電極にそれぞれ接続されて前
記ケース本体と一体に配設される導電材料製の複数のリ
ード端子とを備え、前記ケース本体底面側を所定の回路
基板表面に向けて当該回路基板上に表面実装される圧電
トランスケースにおいて、前記リード端子が、前記ケー
ス本体を貫通して少なくとも前記回路基板表面の各ラン
ドに対応するケース本体底面所定箇所へ一部露出する状
態でそれぞれ配設され、前記ケース本体が、底面のうち
前記回路基板の前記圧電トランス出力側に接続する配線
パターンと重なる部位を少なくとも含む所定範囲に、少
なくとも圧電トランスの最大出力電圧より高い絶縁耐圧
性能を有する絶縁素材製のシートを着設されてなるもの
である。 【０００９】このように本発明においては、圧電トラン
スを収容するケース本体底面の所定範囲に絶縁素材製の
シートを配設し、圧電トランスの出力電極がリード端子
を介して配線パターンと接続される箇所以外は、ケース
本体と重なる回路基板の配線パターンと圧電トランスと
はケース本体及びシートを間に挟んだ状態となり、配線
パターンと圧電トランス間に最大出力電圧より高い所定
の絶縁耐圧が確保されることにより、ケース本体の底部
形状に関わりなく、回路基板上の配線パターンと圧電ト
ランスの出力側とが十分な絶縁状態となり、圧電トラン
スと配線パターン間における放電等の危険性を解消で
き、信頼性向上が図れる。また、ケース本体底面側にシ
ートを配設する簡略な構造で組立も容易に行え、絶縁性
能向上のための工程について低コスト化が図れる。 【００１０】 【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
１ないし図３に基づいて説明する。本実施の形態におい
ては、λ／２（半波長）モードで駆動する中央駆動型構
造の積層圧電トランスを収容する圧電トランスケースの
例を説明する。図１は本実施の形態に係る圧電トランス
ケースにおけるシート貼設過程説明図、図２は本実施の
形態に係る圧電トランスケースの底面側斜視図、図３は
本実施の形態に係る圧電トランスケースの回路基板実装
工程説明図である。前記各図において本実施の形態に係
る圧電トランスケース１は、前記従来と同様に、圧電ト
ランス５０を収容するケース本体１０と、リード端子２
０とを備える一方、異なる構成として、ケース本体１０
の底部に貼設される絶縁素材製のシート３０を備える構
成を有するものである。 【００１１】前記圧電トランス５０は、細長い矩形板状
に形成される公知の電圧変換用素子であり、長手方向中
間の所定範囲で幅方向両面に対向する入力電極５１及び
アース電極（図示を省略）を各々形成されると共に、長
手方向両端の側面に出力電極５２を形成されてなり、入
力電極５１とアース電極との間は幅方向に、その他の部
分は長手方向へ分極処理を施されてそれぞれ振動部、発
電部となる構成である。前記ケース本体１０は、絶縁性
及び耐熱性を有するプラスチックからなる略矩形状のト
レイ状体であり、圧電トランス５０をその周囲に適切な
間隙を有して振動自在に収容可能な大きさとされてな
り、圧電トランス５０を収容した状態で底面側を回路基
板６０表面に向けて回路基板６０（図３参照）上に実装
される構成である。ケース本体１０底部には、前記従来
同様、穴１１が残った状態となっている。 【００１２】前記リード端子２０は、銅合金などの金属
薄板を打抜いて曲げ加工した弾性変形能を有する薄い板
状体からなり、圧電トランス５０側面の入力電極５１、
アース電極、及び出力電極５２近傍のケース本体１０側
部に一体に固定配設され、一端部を各電極にはんだ付け
で接続されると共に、他端部をケース本体１０の側部か
ら底部にかけて外部露出状態とされる構成である。これ
ら各リード端子２０は、露出した他端部において、回路
基板６０の配線パターン６１におけるランド６１ａには
んだ付け等で接続されることで回路基板６０の電子回路
（図示を省略）に接続される構成である。また、リード
端子２０は一端部と他端部以外をケース本体１０の各表
面から所定寸法離れた内部に埋設状態で配設されてお
り、実装時に回路基板６０に対して十分な沿面距離及び
空間距離を確保できるようになっている。 【００１３】前記シート３０は、圧電トランス５０の最
大出力電圧より高い所定の絶縁耐圧性能を有すると共
に、回路基板６０への各部品のはんだ付け時の加熱温度
に耐える十分な耐熱性を有するポリイミド等の素材から
なる極めて薄いシート状体であり、ケース本体１０の底
部に貼設され、ケース本体１０を回路基板６０上に実装
した状態でケース本体１０内の圧電トランス５０と回路
基板６０の配線パターン６１との間の沿面距離及び空間
距離をリード端子２０接続部分以外で十分に確保し、圧
電トランス５０と配線パターン６１とを電気的に隔離す
る仕組みである。 【００１４】上記各部品が組立てられた状態では、ケー
ス本体１０内に圧電トランス５０が収容され、各リード
端子２０の一端部と圧電トランス５０の入力電極５１、
アース電極、及び出力電極５２がはんだ付けで電気的接
続状態となると共に、各リード端子２０を介してケース
本体１０と圧電トランス５０とが一体化する。さらに、
各リード端子２０の他端部がハンダ付け等により回路基
板６０の配線パターン６１に接続されることで、ケース
本体１０も回路基板６０に一体的に固定される。 【００１５】次に、前記構成に基づく圧電トランスの動
作状態について説明する。圧電トランス５０に対し、接
続した回路基板６０上の電子回路から所定の交流電圧を
印加すると、圧電トランス５０の入力電極５１とアース
電極に挟まれた振動部に所定振動数の振動が発生し、こ
の振動が発電部において所定の高い電圧に変換されて出
力電極５２から出力されることとなる。ケース本体１０
の底面にシート３０を貼着していることから、回路基板
６０上の配線パターン６１と圧電トランス５０の出力側
とはシート３０により電気的に隔離され、出力電圧に対
して十分な絶縁耐圧を有する状態となっており、圧電ト
ランス５０と配線パターン６１との間に放電が起らず、
変圧性能の劣化を防止することが可能となる。 【００１６】このように、本実施の形態に係る圧電トラ
ンスケースにおいては、圧電トランス５０を収容するケ
ース本体１０底面の所定範囲に絶縁素材製のシート３０
を貼設し、ケース本体１０と重なる回路基板６０の配線
パターン６１と圧電トランス５０間にシート３０を介在
させて配線パターン６１と圧電トランス５０間の絶縁耐
圧を高めることから、回路基板６０上の配線パターン６
１に対して圧電トランス５０の出力側が十分な絶縁状態
を確保されることとなり、放電等の危険性を解消でき、
変圧性能の変化もなく信頼性を大きく向上させられる。
また、ケース本体１０にシート３０を貼設するだけの簡
略な構造で組立も容易に行え、絶縁性向上のための工程
について低コスト化が図れる。なお、前記各実施の形態
に係る圧電トランスケースにおいては、収容する圧電ト
ランス５０を中央駆動型のものとする構成としている
が、これに限らず、他の振動パターンを有するタイプの
圧電トランス、例えば三次ローゼン型の圧電トランス等
を収容して用いる構成とすることもできる。 【００１７】 【発明の効果】以上のように本発明によれば、圧電トラ
ンスを収容するケース本体底面の所定範囲に絶縁素材製
のシートを配設し、圧電トランスの出力電極がリード端
子を介して配線パターンと接続される箇所以外は、ケー
ス本体と重なる回路基板の配線パターンと圧電トランス
とはケース本体及びシートを間に挟んだ状態となり、配
線パターンと圧電トランス間に最大出力電圧より高い所
定の絶縁耐圧が確保されることにより、ケース本体の底
部形状に関わりなく、回路基板上の配線パターンと圧電
トランスの出力側とが十分な絶縁状態となり、圧電トラ
ンスと配線パターン間における放電等の危険性を解消で
き、信頼性向上が図れるという効果を奏する。また、ケ
ース本体底面側にシートを配設する簡略な構造で組立も
容易に行え、絶縁性能向上のための工程について低コス
ト化が図れるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電トランスケー
スにおけるシート貼設過程説明図である。 【図２】本発明の一実施の形態に係る圧電トランスケー
スの底面側斜視図である。 【図３】本発明の一実施の形態に係る圧電トランスケー
スの回路基板実装工程説明図である。 【図４】従来の圧電トランスケースの回路基板実装状態
斜視図である。 【図５】従来の圧電トランスケースの底面側斜視図であ
る。 【符号の説明】 １、１００ 圧電トランスケース １０、１０１ ケース本体 １１、１０１ａ 穴 ２０、１０２ リード端子 ３０ シート ５０ 圧電トランス ５１ 入力電極 ５２ 出力電極 ６０ 回路基板 ６１ 配線パターン ６１ａ ランド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 欽一 佐賀県佐賀市久保泉町大字下和泉一本栗 3144−１リコー計器株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 圧電トランスを収容する略トレイ状体で
   形成され、圧電トランスを振動可能に支持するケース本
   体と、前記圧電トランスの各電極にそれぞれ接続されて
   前記ケース本体と一体に配設される導電材料製の複数の
   リード端子とを備え、前記ケース本体底面側を所定の回
   路基板表面に向けて当該回路基板上に表面実装される圧
   電トランスケースにおいて、 前記リード端子が、前記ケース本体を貫通して少なくと
   も前記回路基板表面の各ランドに対応するケース本体底
   面所定箇所へ一部露出する状態でそれぞれ配設され、 前記ケース本体が、底面のうち前記回路基板の前記圧電
   トランス出力側に接続する配線パターンと重なる部位を
   少なくとも含む所定範囲に、少なくとも圧電トランスの
   最大出力電圧より高い絶縁耐圧性能を有する絶縁素材製
   のシートを着設されてなることを特徴とする圧電トラン
   スケース。