JP2006332223A - 圧電トランス - Google Patents

Abstract

【課題】 半田付け時の高温度影響部分での特性劣化、半田境界部での断線が発生し難く、バースト調光による制御時での不快音を抑制し得る構造の圧電トランスを提供すること。
【解決手段】 この圧電トランスにおいて、圧電トランス素子を成すために圧電板の両方の主面における片側寄り部分に対向するように設けられた一対の入力電極にそれぞれ接続されると共に、入力電極とは隔てられた圧電板の端面に設けられた出力電極に接続される配線用リード線５（一端側が各電極に半田接続され，他端側が基板上の接続用パッドに半田接続される）は、撚り線構造として何れも断面丸形の導電性金属線１４の５本以上のものが螺旋状に巻回されると共に、芯部が中空構造となっており、更に導電性金属線１４の表面上に絶縁被膜１５がコーティングされることにより撚り線が絶縁機能及び吸音機能を具備している。
【選択図】 図２

Description

本発明は、主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用いられる圧電トランスに関する。

近年、携帯型パーソナルコンピュータ等の液晶表示パネルバックライト用に配備される冷陰極線管を点灯させるためには、高電圧を印加することが必要であり、こうしたバックライト点灯用昇圧モジュールの構成要素として、小型化，省電力化，低ノイズ化等の長所を合わせ持つ圧電トランスを具備する機会が多くなっている。

こうした圧電トランスとしては、通常矩形平板状の圧電板に一対の入力電極が備えられると共に、厚み方向に分極された駆動部、並びに長さ方向に分極されてその長さ方向端面に電極を備えた発電部から成るローゼン型圧電トランスが知られている。このローゼン型圧電トランスは、入力電極に接続された配線用リード線を介して入力電圧を印加することにより圧電板を機械的に振動させ、出力電極に生じた高電圧を出力電極に接続された配線用リード線を介して取り出す素子構造を有している。各電極に接続される配線用リード線には、基本特性として圧電板の振動を阻害しない（負荷にならない）ことや、振動により断線しないこと等が要求される。このため、圧電トランス用の配線用リード線としては、柔軟性があり、且つ振動に対して追従性の良い金糸線が用いられている。金糸線は、多数の細い繊維を束ねた芯線に鍋合金銀箔等の金属箔を螺旋状に１枚以上巻き付けた構造のものである。

図３は、従来の圧電トランスに適用される配線用リード線に用いられる周知の金糸線（文献公知に係る発明でないが、汎用的に使用されている形態のもの）の外観構成を例示した斜視図である。

ここでは三種類の金糸線１９ａ，１９ｂ，１９ｃを示しており、金糸線１９ａについては、芯線１６に金属箔１７を螺旋状に１重巻きにした１重巻き構造となっており、金糸線１９ｂについては、機械強度を高めるために芯線１６に金属箔１７を螺旋状に２重巻きにした２重巻き構造となっており、金糸線１９ｃについては，金属箔１７を螺旋状に巻いた際に発生する芯線１６の露出を少なくしてうねりを抑制するために金属箔１７を芯線１６に交差する方向で螺旋状に２重巻きにした交差２重巻き構造となっている。これらの金糸線１９ａ，１９ｂ，１９ｃは、入力電極又は出力電極にその先端部が半田付けされて配線用リード線として使用される。ここでの金属箔１７は、通常鋼又は錫合金鋼等の素材のままか、或いは防錆のために素材にＷＡＸ処理を施したものが使用されている。

上述した周知の金糸線を配線用リード線として用いた圧電トランスの場合、その製造時の量産性及び使用時の信頼性において、以下に挙げるような問題点を有している。

先ず多数の細い繊維を束ねた芯線の場合、配線用リード線に要求される柔軟性及び圧電板の振動に対する追従性を向上させる要素を有するが、製造時に圧電板の電極への接続時に要する配線用リード線の先端部における半田付け際して半田の高温度の影響により繊維束が収縮してしまうという問題がある。この繊維束としては、難熱性材料を使用しているが、現状では半田の高温度による収縮作用を免れることができない。近年、特に半田の鉛フリー化が進んで半田温度を更に上げざるを得ないため、この半田付け時の繊維束収縮作用は顕著になる傾向にある。この繊維束収縮作用は、半田付け部は勿論、半田による高温度の影響を受ける半田付け部近傍で発生し、繊維束収縮作用を受けた箇所は本来の柔軟性及び振動に対する追従性が劣化してしまうが、このままの状態で圧電トランスを作製すると、使用時にしばしば圧電板の振動により半田付け部の境界で断線を起こすという不具合いを発生してしまう。従って、周知の金糸線を配線用リード線として用いた圧電トランスの場合、その製造時の量産性が向上せず、しかも使用時の信頼性が乏しいものとなっている。

図４は、図３で説明した金糸線１９ａを配線用リード線として用いた場合の従来の圧電トランスにおける動作時の振動によって発生する断線の様子を説明するために示したもので、同図（ａ）は出力電極に接続された配線用リード線の実装状態を示した外観斜視図に関するもの，同図（ｂ）は半田付け時の高温影響による繊維束収縮の作用を説明するための模式図である。

ここでは、図４（ａ）に示されるように、圧電トランスの出力電極と基板のランドとの間を金糸線１９ａで半田接続した場合を想定しており、出力電極側及びランド側の半田部１８には圧電トランスの振動により応力集中部２０が生じることになる。

こうした場合、図４（ｂ）を参照すれば、芯線１６に金属箔１７を螺旋状に巻いた金糸線１９ａでは、例えば一端側の半田付け時に半田部１８が剛体であるために半田付け部分の境界である半田境界部Ｌが応力集中部２０のほぼ線分割中央部分に位置される場合が多くなる上、応力集中部２０を含む半田による高温度影響部分が矢印の方向で示されるような繊維束収縮の作用を起こすことにより、この高温度影響部分が大きな特性劣化範囲Ｅとなって半田部１８及びその近傍位置に生じてしまうため、使用時に圧電トランス素子の振動によって半田境界部Ｌに断線の不具合いが発生し易くなる。

又、金糸線１９ａを配線用リード線として用いた圧電トランスの場合、金糸線１９ａを構成する金属箔１７を素材のまま使用した場合は勿論、防錆のために素材にＷＡＸ処理を施した構造の場合においても、ＷＡＸ処理には無処理の場合と同様に絶縁効果や吸音効果は期待できず、金糸線１９ａを用いた圧電トランス素子をバースト調光と呼ばれる手法で制御した際に金糸線１９ａから発生する人間の聴覚帯域にある不快音を低減することができないという問題もある。

加えて、このような金糸線１９ａを配線用リード線として用いた場合の圧電トランスにおける問題、即ち、半田付け時の高温度影響部分による特性劣化範囲の発生に伴って半田境界部Ｌに断線の不具合いが発生し易いという問題や、バースト調光による制御時に不快音が発生するという問題は、他の種類の金糸線１９ｂ，１９ｃを用いた場合においても幾分程度の相違はあっても同様に解消され得ないものとなっている。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、半田付け時の高温度影響部分での特性劣化、半田境界部での断線が発生し難く、バースト調光による制御時での不快音を抑制し得る構造の圧電トランスを提供することにある。

本発明によれば、圧電板に設けた電極に配線用リード線を接続して成ると共に、該配線用リード線には撚り線を用いた圧電トランスにおいて、撚り線は、５本以上の断面丸形の導電性金属線が螺旋状に巻回されると共に、芯部が中空構造である圧電トランスが得られる。

又、本発明によれば、上記圧電トランスにおいて、導電性金属線は、絶縁材料線にメッキを施して形成された圧電トランスが得られる。

更に、本発明によれば、上記何れかの圧電トランスにおいて、撚り線は、導電性金属線の表面上に絶縁被膜がコーティングされることにより絶縁機能及び吸音機能を具備した圧電トランスが得られる。

本発明の圧電トランスの場合、配線用リード線として用いられる撚り線を５本以上の断面丸形の導電性金属線が螺旋状に巻回された構造であって、且つ芯部が中空構造のものとしているため、半田付け時に周知構造の場合のように撚り線が芯部の中心線として繊維束を備えた場合に生じた高温影響部分での繊維束収縮作用を排除することができ、配線用リード線の応力集中部となる半田近傍部が高温影響部分で大きな特性劣化を起こすことがなく、柔軟性及び振動に対する追従性を維持することができるようになり、結果として半田境界部での断線が発生し難くなって断線を適確に防止できる信頼性の優れたものとなる。又、撚り線を導電性金属線の表面上に絶縁被膜をコーティングした構造として絶縁機能及び吸音機能を持たせているため、圧電トランス素子をバースト調光で制御した際に配線用リード線から発生する人間の聴覚帯域での不快音を有効に低減化することができるようになる。

本発明の最良の形態に係る圧電トランスは、圧電板に設けた電極に配線用リード線を接続して成ると共に、配線用リード線には撚り線を用いた構造のものにおいて、撚り線は、５本以上の断面丸形の導電性金属線が螺旋状に巻回されると共に、芯部が中空構造であるものである。

このような撚り線構造の配線用リード線を有する圧電トランスにおいては、周知構造の場合にように撚り線が芯部の中心線として繊維束を備えていないことにより、半田付け時の高温影響部分での繊維束収縮作用を排除することができ、繊維束収縮作用による半田付け近傍部の特性劣化を回避できるため、使用時の配線用リード線における圧電板の振動による断線が適確に防止される。又、５本以上の導電性金属線から成る撚り線は、螺旋状の芯方向に対する引っ張り強度に優れ、更に芯部が中空構造であることにより柔軟性及び振動に対する追従性にも優れているため、圧電板の電極に接続される配線リード線として本来の特性を有する好ましいものとなる。

ところで、上述した圧電トランスにおいて、撚り線の導電性金属線については、通常の導線の他、絶縁材料線にメッキを施して形成されたものを用いることも可能であり、更に撚り線として、導電性金属線の表面上に絶縁被膜をコーティングしたものを用いることにより絶縁機能及び吸音機能を具備させることが好ましい。ここでの吸音機能は、特に圧電トランス素子をバースト調光で制御した際に配線用リード線から発生する人間の聴覚帯域にある不快音を有効に低減化させることができるものである。

以下には、実施例を挙げ、本発明の圧電トランスについて、具体的に図面を参照して説明する。

本発明の実施例１に係る圧電トランスの基本構成を示したもので、同図（ａ）は外観斜視図に関するもの，同図（ｂ）は上面方向からの平面図に関するもの，同図（ｃ）は同図（ａ）の右側面方向からの側面図に関するものである。

この圧電トランス４は、矩形平板状の圧電板７の両方の主面における片側寄り部分に対向するように設けられた一対の入力電極８，９に配線用リード線５をそれぞれ接続し、入力電極８，９とは隔てられた圧電板７の残りの片側寄り部分の端面に設けられた出力電極１０にも配線用リード線５を接続することにより、入力電極８，９に接続された配線用リード線５を介して入力電圧を印加して圧電板７を機械的に振動させ、出力電極１０に生じた高電圧を出力電極１０に接続された配線用リード線５を介して取り出す構造のローゼン型圧電トランス素子６を備える他、基板１１上の所定箇所で弾性接着剤１２により弾性支持部材１３の底面を固着し、且つ弾性支持部材１３の天井面で弾性接着剤１２により圧電トランス素子６をその振動の節に対応する部分で固着支持し、各配線用リード線５の残りの端部を基板１１上の所定箇所に設けられたランド（接続用パッド）に半田接続して構成されている。

尚、弾性支持部材１３の底面及び天井面での固着、即ち、弾性支持部材１３の底面及び基板１１の固着、並びに弾性支持部材１３の天井面及び圧電トランス素子６の固着支持は、両面粘着テープを用いて代用させるようにしても良い。

ところで、上述した圧電トランスに備えられる配線用リード線５の撚り線構造は、何れも断面丸形の導電性金属線の５本以上のものが螺旋状に巻回されると共に、芯部が中空構造となっており、更に導電性金属線の表面上に絶縁被膜がコーティングされることにより撚り線が絶縁機能及び吸音機能を具備している。

図２は、上述した圧電トランス４に備えられる配線用リード線５の撚り線構造を示したもので、同図（ａ）は外観斜視図に関するもの，同図（ｂ）は撚り線に用いられる導電性金属線の細部構造を示した端面方向並びに側面方向における断面図に関するものである。

図２（ａ）を参照すれば、配線用リード線５は、５本以上の断面の丸い導電性金属線１４が螺旋状に巻かれた状態で撚り線として構成され、且つ撚り線の芯部が中空構造となっている。具体的には、外径φ＝０．０４ｍｍの銅線を１５本使用し、巻き上がり外径φ＝０．２ｍｍとなるように螺旋状に右周りで撚った構造とする場合を例示できる。

このような撚り線構造による配線用リード線５は、圧電トランス素子６における入力電極８，９及び出力電極１０と基板１１上の所定箇所に設けられたランド（接続用パッド）との接続に適用される際、各導電性金属線１４が螺旋状に巻かれた撚り線で構成されており、しかも撚り線の芯部が中空構造となっているため、周知の金糸線を用いた場合の圧電トランスに発生していた半田付け時の高温影響部分による繊維束収縮作用を排除することができ、配線用リード線５の応力集中部となる半田近傍部が半田付け時に高温影響部分で大きな特性劣化を起こすことがなく、柔軟性及び振動に対する追従性を維持することができ、結果として半田境界部での断線が発生し難くなり、断線を適確に防止できる。

又、図２（ｂ）を参照すれば、配線用リート線５を構成する導電性金属線１４には圧電トランス素子６をバースト調光で制御した際に配線用リード線５から発生する人間の聴覚帯域での不快音を低減化するため、絶縁被膜１５をコーティングして絶縁機能及び吸音機能を具備させた構造となっている。具体的には２種のポリウレタンを銅線にコーティングした構造となっている。この配線用リード線５から発生する不快音は、配線リード線５と圧電トランス素子６等の剛体とが接触した際に発生する場合が多いので、本実施例の場合のように配線用リード線５を構成する導電性金属線１４を絶縁皮膜１５でコーティングする構造とすれば、圧電トランス素子６等との接触時に発生する不快音を顕著に低減化させることができ、しかも或る程度の絶縁効果も得ることができる。

尚、実施例１の圧電トランスにおける配線用リード線５の撚り線構造に用いた導電性金属線１４は、銅線によるものとしたが、絶縁材料線に導電性メッキを施して形成された構造の導線を代用しても良い。

本発明の実施例１に係る圧電トランスの基本構成を示したもので、（ａ）は外観斜視図に関するもの，（ｂ）は上面方向からの平面図に関するもの，（ｃ）は（ａ）の右側面方向からの側面図に関するものである。 図１に示す圧電トランスに備えられる配線用リード線の撚り線構造を示したもので、（ａ）は外観斜視図に関するもの，（ｂ）は撚り線に用いられる導電性金属線の細部構造を示した端面方向並びに側面方向における断面図に関するものである。 従来の圧電トランスに適用される配線用リード線に用いられる周知の金糸線（文献公知に係る発明でないが、汎用的に使用されている形態のもの）の外観構成を例示した斜視図である。 図３で説明した金糸線を配線用リード線として用いた場合の従来の圧電トランスにおける動作時の振動によって発生する断線の様子を説明するために示したもので、（ａ）は出力電極に接続された配線用リード線の実装状態を示した外観斜視図に関するもの，（ｂ）は半田付け時の高温影響による繊維束収縮の作用を説明するための模式図である。

符号の説明

４ 圧電トランス
５，１９ 配線用リード線
１９ａ，１９ｂ，１９ｃ 金糸線
６ 圧電トランス素子
７ 圧電板
８，９ 入力電極
１０ 出力電極
１１ 基板
１２ 弾性接着剤
１３ 弾性支持部材
１４ 導電性金属線
１５ 絶縁皮膜
１６ 芯線
１７ 金属箔
１８ 半田部
２０ 応力集中部
Ｅ 特性劣化範囲
Ｌ 半田境界部

Claims (3)

1. 圧電板に設けた電極に配線用リード線を接続して成ると共に、該配線用リード線には撚り線を用いた圧電トランスにおいて、前記撚り線は、５本以上の断面丸形の導電性金属線が螺旋状に巻回されると共に、芯部が中空構造であることを特徴とする圧電トランス。
2. 請求項１記載の圧電トランスにおいて、前記導電性金属線は、絶縁材料線にメッキを施して形成されたことを特徴とする圧電トランス。
3. 請求項１又は２記載の圧電トランスにおいて、前記撚り線は、前記導電性金属線の表面上に絶縁被膜がコーティングされることにより絶縁機能及び吸音機能を具備したことを特徴とする圧電トランス。
   

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