JP2013168618A - Piezoelectric transformer device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、可撓性フィルムを用いて圧電トランス素子の収納構造が形成されている圧電トランス装置に関する。 The present invention relates to a piezoelectric transformer device in which a piezoelectric transformer element housing structure is formed using a flexible film.
従来、インバータなどの電源回路に用いられるトランス装置として、圧電セラミックからなる圧電トランス素子を用いた圧電トランス装置が種々提案されている。下記の特許文献1には、圧電トランス素子をプリント配線基板内に設けられた取り付け穴内に配置した構造を備える圧電トランス装置が開示されている。特許文献1に記載の圧電トランス装置では、取り付け穴内に配置された圧電トランス素子の上面から周囲のプリント配線基板に至る支持固定部材により、圧電トランス素子が支持されている。
Conventionally, various types of piezoelectric transformer devices using piezoelectric transformer elements made of piezoelectric ceramic have been proposed as transformer devices used in power supply circuits such as inverters.
他方、下記の特許文献2には、図4に分解斜視図で示す圧電トランス装置1001が開示されている。圧電トランス装置1001では、可撓性を有する絶縁部材1002上に圧電トランス素子1003が実装されている。絶縁部材1002は、圧電トランス素子1003を外部と電気的に接続するための配線パターンを有するフレキシブルプリント基板である。この配線パターンが、圧電トランス素子1003の表面電極1003aなどに電気的に接続されている。
On the other hand, the following
特許文献1に記載の圧電トランス装置では、上記支持固定部材が圧電トランス素子の上面から周囲のプリント配線基板に至っている。そのため、支持固定部材の厚みの分だけ、薄型化には限界があった。また、支持固定部材により圧電トランス素子とプリント配線基板とが連結されているため、温度変化が加わると、プリント配線基板の熱膨張係数と圧電トランス素子の熱膨張係数との差による機械的ストレスが圧電トランス素子及びプリント配線基板と支持固定部材との連結部分に加わりがちであった。そのため、電気的接続の安定性や圧電トランス装置としての特性が低下するおそれがあった。加えて、プリント配線基板の電極と圧電トランス素子の表面電極とが上記支持固定部材により電気的に接続されていた。従って、支持固定部材により、電気的接続及び機械的支持の双方を行っているため、組み立て工程が煩雑であった。
In the piezoelectric transformer device described in
他方、特許文献2に記載の圧電トランス装置1001では、絶縁部材1002上に圧電トランス素子1003が積層され、実装されている。圧電トランス装置1001は、図示されていないプリント配線基板に実装されることで支持されるものである。従って、当該プリント配線基板の厚みの分だけ、薄型化には限界があった。さらに、圧電トランス素子1003を周囲から封止するためには、さらに他の封止部材やケース部材を用意しなければならず、それによっても薄型化が困難であった。
On the other hand, in the
本発明の目的は、より一層の薄型化を図ることができる圧電トランス装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer device that can be further reduced in thickness.
本発明に係る圧電トランス装置は、圧電トランス素子と、枠材と、第1及び第2の可撓性フィルムとを備える。圧電トランス素子は、上面、下面及び上面と下面とを結ぶ側面とを有する。枠材は、圧電トランス素子の側面の周囲を空隙を隔てて取り囲むように配置されている。第1の可撓性フィルムは、圧電トランス素子及び枠材の上面に接合されている。第2の可撓性フィルムは、圧電トランス素子及び枠材の下面に接合されている。 The piezoelectric transformer device according to the present invention includes a piezoelectric transformer element, a frame member, and first and second flexible films. The piezoelectric transformer element has an upper surface, a lower surface, and a side surface connecting the upper surface and the lower surface. The frame member is disposed so as to surround the periphery of the side surface of the piezoelectric transformer element with a gap. The first flexible film is bonded to the upper surfaces of the piezoelectric transformer element and the frame material. The second flexible film is bonded to the lower surface of the piezoelectric transformer element and the frame material.
本発明に係る圧電トランス装置のある特定の局面では、第1及び第2の可撓性フィルムを圧電トランス素子及び枠材にそれぞれ接合している接合材層をさらに備える。この場合には、第1及び第2の可撓性フィルムを圧電トランス素子及び枠材に確実に固定することができる。 In a specific aspect of the piezoelectric transformer device according to the present invention, the piezoelectric transformer device further includes a bonding material layer for bonding the first and second flexible films to the piezoelectric transformer element and the frame material, respectively. In this case, the first and second flexible films can be securely fixed to the piezoelectric transformer element and the frame member.
本発明に係る圧電トランス装置の他の特定の局面では、第1及び第2の可撓性フィルムの少なくとも一方において、圧電トランス素子に電気的に接続されており、かつ外部と電気的に接続するための電極が設けられている。 In another specific aspect of the piezoelectric transformer device according to the present invention, at least one of the first and second flexible films is electrically connected to the piezoelectric transformer element and electrically connected to the outside. Electrodes are provided.
本発明に係る圧電トランス装置のさらに他の特定の局面では、圧電トランス素子が、圧電トランス素子本体と、圧電トランス素子本体に設けられた表面電極とを有し、表面電極が、第1及び第2の可撓性フィルムのうちの少なくとも一方に設けられている電極に電気的に接続されている。 In still another specific aspect of the piezoelectric transformer device according to the present invention, the piezoelectric transformer element includes a piezoelectric transformer element body and a surface electrode provided on the piezoelectric transformer element body. It is electrically connected to an electrode provided on at least one of the two flexible films.
本発明に係る圧電トランス装置の別の特定の局面では、表面電極が圧電トランス素子本体の側面に設けられている。第1及び第2の可撓性フィルムのうちの少なくとも一方に設けられている電極が、表面電極に沿うように可撓性フィルムから圧電トランス素子本体側に突出するように設けられている。 In another specific aspect of the piezoelectric transformer device according to the present invention, a surface electrode is provided on a side surface of the piezoelectric transformer element body. An electrode provided on at least one of the first and second flexible films is provided so as to protrude from the flexible film toward the piezoelectric transformer element body along the surface electrode.
本発明に係る圧電トランス装置のさらに別の特定の局面では、表面電極が圧電トランス素子本体の上面及び下面に設けられている。第1の可撓性フィルムの下面及び第2の可撓性フィルムの上面にそれぞれ電極が設けられており、圧電トランス素子本体の上面に設けられている表面電極が、第1の可撓性フィルムの下面に設けられている電極に接合されており、圧電トランス素子本体の下面に設けられている表面電極が第2の可撓性フィルムの上面に設けられている電極に接合されている。 In still another specific aspect of the piezoelectric transformer device according to the present invention, surface electrodes are provided on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric transformer element body. Electrodes are provided on the lower surface of the first flexible film and the upper surface of the second flexible film, respectively, and the surface electrode provided on the upper surface of the piezoelectric transformer element body is the first flexible film. The surface electrode provided on the lower surface of the piezoelectric transformer element body is bonded to the electrode provided on the upper surface of the second flexible film.
本発明に係る圧電トランス装置によれば、圧電トランス素子の側面の周囲を空隙を隔てて取り囲むように枠材が配置されており、該圧電トランス素子及び枠材に第1及び第2の可撓性フィルムが接合されているため、圧電トランス装置の薄型化を図ることが可能となる。加えて、複雑な構造の支持部材を必要としないため、組み立て工程の簡略化及び圧電トランス装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。 According to the piezoelectric transformer device of the present invention, the frame member is disposed so as to surround the periphery of the side surface of the piezoelectric transformer element with a gap, and the first and second flexible members are disposed on the piezoelectric transformer element and the frame member. Since the conductive film is bonded, the piezoelectric transformer device can be thinned. In addition, since a support member having a complicated structure is not required, the assembly process can be simplified, and the piezoelectric transformer device can be reduced in size and cost.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る圧電トランス装置1を示す分解斜視図である。図2は、本実施形態に係る圧電トランス装置1で用いられる圧電トランス素子2の平面断面図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a
図1に示すように、圧電トランス装置1では、圧電トランス素子2が枠材3内に収納されている。
As shown in FIG. 1, in the
圧電トランス素子2は、変形ローゼン型5/2波長素子からなる。もっとも、本発明において用いられる圧電トランス素子は、このような素子に限定されるものではない。
The
圧電トランス素子2は、図2に示すように、細長い直方体状すなわちストリップ状の圧電トランス素子本体4を有する。圧電トランス素子本体4は、圧電セラミックスからなる。圧電トランス素子本体4の互いに対向し合う一対の側面には、それぞれ複数の表面電極5が設けられている。
As shown in FIG. 2, the
圧電トランス素子本体4の上面には、接合材層6が設けられている。本実施形態では、圧電トランス素子本体4の上面において、圧電トランス素子本体4の幅方向全幅にわたる複数の接合材層6が設けられている。すなわち、複数の接合材層6は、圧電トランス素子本体4の上面の一部に設けられている。
A
なお、上記複数の接合材層6はそれぞれ、圧電トランス素子2を動作させた際の振動の節にあたる部分に配置されている。
Each of the plurality of
本実施形態では、接合材層6は両面粘着テープからなる。もっとも、接合材層6は、接着剤からなるものであってもよい。
In this embodiment, the joining
上記枠材3の厚みは、圧電トランス素子2の厚み以上とされている。枠材3は、開口部3aを有する板状部材からなる。枠材3は、セラミックス、金属、合成樹脂などの適宜の剛性材料からなる。開口部3aの内壁は、圧電トランス素子本体4の側面及び表面電極5と距離を隔てられる。枠材3には、圧電トランス素子本体4の側面及び表面電極5が開口部3aの内壁と距離を隔てられるように、枠材3の開口部3a内に圧電トランス素子2が収納される。言い換えれば、枠材3は、圧電トランス素子2の側面の周囲を空隙を隔てて取り囲むように配置されている。
The thickness of the
本実施形態の圧電トランス装置1では、上記枠材3の開口部3a内に圧電トランス素子2が収納され、かつ枠材3の上面及び下面が第1,第2の可撓性フィルム7,8で被覆される。
In the
第1の可撓性フィルム7は、可撓性を有する樹脂フィルムからなる。そして、第1の可撓性フィルム7には、複数のスリット7a,7aが設けられている。スリット7a,7aは、枠材3や第1の可撓性フィルム7と、圧電トランス素子2との熱膨張差により接合材層6に加わる応力を緩和するために設けられている。このため、温度変化による特性の変動が抑制され、信頼性を向上させることができる。第1の可撓性フィルム7は、前述した接合材層6により、圧電トランス素子2の上面に接合されている。
The 1st
また、枠材3の上面には、接合材層9が設けられている。接合材層9は、接着剤からなる。もっとも、接合材層9は両面粘着テープからなるものであってもよい。接合材層9により、第1の可撓性フィルム7が枠材3の上面に接合されている。
A
第2の可撓性フィルム8は、本実施形態ではフレキシブルプリント基板からなる。従って、厚みが薄く可撓性を有する。第2の可撓性フィルム8にも、複数のスリット8a,8aが設けられている。スリット8a,8aは、スリット7a,7aと同様に、枠材3や第1の可撓性フィルム7と、圧電トランス素子2との熱膨張差により接合材層6に加わる応力を緩和するために設けられている。このため、温度変化による特性の変動が抑制され、信頼性を向上させることができる。
The 2nd
第2の可撓性フィルム8の上面には、圧電トランス素子2を外部と電気的に接続するための電極構造が設けられている。この電極構造は、切り起こしにより上方に突出するように設けられた電極10と、電極10に連なる配線電極11と、配線電極11の端部に連ねられており、外部と電気的に接続するための端子電極12とを有する。
An electrode structure for electrically connecting the
上記電極10は、第2の可撓性フィルム8の電極構造を切り起こすことにより形成されている。電極10は、上方に突出しており、前述した圧電トランス素子2の表面電極5に沿うように設けられている。すなわち、表面電極5と上記電極10とが導電性接着剤や半田などを用いて接合される。電極10が表面電極5に沿うように設けられているため、電極10を表面電極5に確実に接合することができる。
The
なお、上記第2の可撓性フィルム8の幅方向寸法は、枠材3の幅方向寸法よりも大きくされている。より具体的には、枠材3は、第2の可撓性フィルム8の上面において、図1の破線A,Aで囲まれている領域に配置されることとなる。従って、端子電極12は外部に露出される。よって、外部との電気的接続を容易に行うことができる。
The width direction dimension of the second
上記第2の可撓性フィルム8は、第1の可撓性フィルム7と同様に可撓性を有する適宜の樹脂フィルムからなるものであってもよい。また、上記電極10を含む電極構造は、適宜の金属もしくは合金からなる。
The second
図1に示すように、一対の電極10が互いに対向しており、この互いに対向している一対の電極10の間に圧電トランス素子2が配置される。そして、この互いに対向している一対の電極10の間の中央に、接合材層13が設けられている。接合材層13は、本実施形態では、両面粘着テープからなる。もっとも、接合材層13は、接着剤からなるものであってもよい。第2の可撓性フィルム8は、接合材層13により、圧電トランス素子2の下面に接合されている。また、枠材3の下面には、上面と同様に、接着剤からなる接合材層9が設けられている。この接合材層9により、第2の可撓性フィルム8が枠材3の下面に接合されている。
As shown in FIG. 1, a pair of
図1に示すように、本実施形態では、圧電トランス素子2において、幅方向において互いに対向し合う複数対の表面電極5が設けられている。従って、第2の可撓性フィルム8においても、上記電極10,10が対向している部分が複数対設けられている。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
本実施形態の圧電トランス装置1は、上記構造を有するため、薄型化を図ることができる。すなわち、圧電トランス装置1では、圧電トランス素子2がケース材としての枠材3内に収納されている。しかも、圧電トランス素子2及び枠材3の上面に第1の可撓性フィルム7が接合されており、圧電トランス素子2及び枠材3の下面に第2の可撓性フィルム8が接合されている。そのため、圧電トランス装置1では大幅な薄型化を図ることができる。また、組み立ても容易に行い得る。従って、圧電トランス装置1では、コストの低減を図ることができる。
Since the
加えて、圧電トランス素子2と、第1,第2の可撓性フィルム7,8との間には、接合材層6,13の厚みによる隙間が生じることとなる。すなわち、接合材層6,13により接合されている部分以外の圧電トランス素子2の上面部分及び下面部分は、第1,第2の可撓性フィルム7,8と隙間を隔てて配置されている。よって、圧電トランス素子2の動作が妨げられ難い。また、接合材層6,13の厚みを調整することにより、圧電トランス素子2の上面と第1の可撓性フィルム7との間の隙間、並びに圧電トランス素子2の下面と第2の可撓性フィルム8との間の隙間のそれぞれの大きさを調整することができる。
In addition, a gap due to the thickness of the
なお、本実施形態では、第2の可撓性フィルム8の幅方向寸法を枠材3の幅方向寸法よりも大きくして、端子電極12を外部に露出させていた。もっとも、外部と接続するための端子電極の構造はこのような構成に限定されるものではない。例えば、枠材3と同じ外形を有する第2の可撓性フィルムを用い、配線電極を第2の可撓性フィルムの上面から下面に至るように形成し、第2の可撓性フィルムの下面に端子電極を設けてもよい。
In the present embodiment, the width direction dimension of the second
本実施形態では、例えば圧電トランス素子2の上面及び第1の可撓性フィルム7の下面において、接合材層6が設けられている領域以外の領域には他の部材は設けられていない。しかしながら、接合材層6が設けられている領域以外の領域に接合材層6よりも厚みが薄いテープ等を付加してもよい。それによって、圧電トランス素子2の上面と第1の可撓性フィルム7との間の前述した隙間を小さくすることができる。このようなテープ等を付加することにより、圧電トランス素子2の上面と第1の可撓性フィルム7との間の隙間の大きさを調整することができる。同様に、圧電トランス素子2の下面と第2の可撓性フィルム8との間の隙間の大きさについても、圧電トランス素子2の下面及び第2の可撓性フィルム8の上面における、接合材層13が接合されている領域以外の領域に接合材層13よりも厚みが薄いテープ等を付加することにより調整することができる。
In the present embodiment, for example, on the upper surface of the
図3は、本発明の第2の実施形態に係る圧電トランス装置21の横断面図である。本実施形態においても、第1の実施形態で用いたものと同様の圧電トランス素子2Aが枠材3A内に収納されている。もっとも、圧電トランス素子2Aでは、複数の表面電極5Aが圧電トランス素子本体4の上面及び下面にそれぞれ設けられている。このように、複数の表面電極5Aは、圧電トランス素子本体4の上面及び下面に設けられていてもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
本実施形態においても、枠材3Aの開口部3aの内壁は、圧電トランス素子本体4の側面と距離を隔てられる。枠材3Aには、圧電トランス素子本体4の側面が開口部3aの内壁と距離を隔てられるように、枠材3Aの開口部3a内に圧電トランス素子2Aが収納される。
Also in the present embodiment, the inner wall of the
また、本実施形態においても、枠材3Aの厚みは、圧電トランス素子2Aの厚み以上の厚みとされている。
Also in the present embodiment, the thickness of the
そして、第1の可撓性フィルム7Aは、本実施形態ではフレキシブルプリント基板からなる。第1の可撓性フィルム7Aの下面には、電極22が設けられている。上記電極22は、導電性接着剤からなる接合材層6Aにより、圧電トランス素子本体4の上面に設けられている表面電極5Aに接合されている。また、電極22は、枠材3Aの上面に設けられている表面電極28に接合されている。よって、電極22は、圧電トランス素子本体4の上面に設けられている表面電極5Aと、枠材3Aの上面に設けられている表面電極28とに、電気的に接続されている。
And the 1st
上記のように、枠材3Aの上面には、表面電極28が設けられている。枠材3Aの下面にも、表面電極29が設けられている。枠材3A内には、ビアホール電極23が設けられている。ビアホール電極23の上端が枠材3Aの上面に設けられている表面電極28に接続されている。ビアホール電極23の下端は、枠材3Aの下面に設けられている表面電極29に接続されている。ビアホール電極23は、枠材3Aの上面及び下面に設けられている表面電極28,29と一体として形成されている。枠材3Aの下面に設けられている表面電極29は、第2の可撓性フィルム8Aの上面に設けられた配線電極24に接続されている。
As described above, the
配線電極24は、第2の可撓性フィルム8Aの上面から側面を回り込み下面に至っている。配線電極24における第2の可撓性フィルム8Aの下面に至っている部分が端子電極25を構成している。
The
第2の可撓性フィルム8Aの上面には、電極26が設けられている。上記電極26は、導電性接着剤からなる接合材層6Aにより、圧電トランス素子本体4の下面に設けられている表面電極5Aに接合されている。電極26は、第2の可撓性フィルム8Aの上面から側面を回り込み下面に至っている。電極26における第2の可撓性フィルム8Aの下面に至っている部分が端子電極27を構成している。
An
従って、本実施形態の圧電トランス装置21では、第2の可撓性フィルム8Aの下面に設けられている端子電極25,27により外部と容易に接続することができる。図3では、第2の可撓性フィルム8Aの幅方向寸法は、枠材3Aの幅方向寸法よりも大きくされているが、同寸法とされていてもよい。
Therefore, in the
なお、本実施形態の圧電トランス装置21においても、接着剤からなる接合材層9,9により、第1,第2の可撓性フィルム7A,8Aが枠材3Aの上面及び下面にそれぞれ接合されている。
In the
本実施形態の圧電トランス装置21においても、圧電トランス素子2Aが枠材3A内に収納されており、枠材3Aの厚みが圧電トランス素子2Aの厚み以上とされているため、並びに第1,第2の可撓性フィルム7A,8Aが枠材3A及び圧電トランス素子2Aの上面及び下面に接合されている構造を有するため、大幅な薄型化を図ることができる。加えて、本実施形態においても、接合材層6A,6Aの厚みを調整することより、圧電トランス素子2Aの上面と第1の可撓性フィルム7Aとの間の隙間、並びに圧電トランス素子2Aの下面と第2の可撓性フィルム8Aとの間の隙間のそれぞれの大きさを調整することができる。
Also in the
すなわち、接合材層6Aが設けられていない部分において、圧電トランス素子2Aの上面と第1の可撓性フィルム7Aとの間の隙間、並びに圧電トランス素子2Aの下面と第2の可撓性フィルム8Aとの間の隙間のそれぞれの大きさを調整することができる。また、本実施形態では、上記接合材層6Aが導電性接着剤からなるため、圧電トランス素子2Aと、第1,第2の可撓性フィルム7A,8Aとの接合だけでなく、電気的接続も果たすことができる。なお、接合材層6Aは、半田などの他の導電性接合材からなるものであってもよい。
That is, in the portion where the
1…圧電トランス装置
2,2A…圧電トランス素子
3,3A…枠材
3a…開口部
4…圧電トランス素子本体
5,5A…表面電極
6,6A…接合材層
7,7A…第1の可撓性フィルム
7a…スリット
8,8A…第2の可撓性フィルム
8a…スリット
9…接合材層
10…電極
11…配線電極
12…端子電極
13…接合材層
21…圧電トランス装置
22…電極
23…ビアホール電極
24…配線電極
25…端子電極
26…電極
27…端子電極
28,29…表面電極
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記圧電トランス素子の側面の周囲を空隙を隔てて取り囲むように配置されている枠材と、
前記圧電トランス素子及び前記枠材の上面に接合された第1の可撓性フィルムと、
前記圧電トランス素子及び前記枠材の下面に接合された第2の可撓性フィルムとを備える、圧電トランス装置。 A piezoelectric transformer element having an upper surface, a lower surface, and a side surface connecting the upper surface and the lower surface;
A frame member disposed so as to surround the periphery of the side surface of the piezoelectric transformer element with a gap therebetween;
A first flexible film joined to the upper surface of the piezoelectric transformer element and the frame member;
A piezoelectric transformer device comprising: the piezoelectric transformer element; and a second flexible film joined to a lower surface of the frame member.
前記表面電極が、前記第1及び第2の可撓性フィルムのうちの少なくとも一方に設けられている電極に電気的に接続されている、請求項3に記載の圧電トランス装置。 The piezoelectric transformer element has a piezoelectric transformer element body and a surface electrode provided on the piezoelectric transformer element body,
The piezoelectric transformer device according to claim 3, wherein the surface electrode is electrically connected to an electrode provided on at least one of the first and second flexible films.
前記第1及び第2の可撓性フィルムのうちの少なくとも一方に設けられている電極が、前記表面電極に沿うように前記可撓性フィルムから前記圧電トランス素子本体側に突出するように設けられている、請求項4に記載の圧電トランス装置。 The surface electrode is provided on a side surface of the piezoelectric transformer element body;
An electrode provided on at least one of the first and second flexible films is provided so as to protrude from the flexible film toward the piezoelectric transformer element body along the surface electrode. The piezoelectric transformer device according to claim 4.
前記第1の可撓性フィルムの下面及び前記第2の可撓性フィルムの上面にそれぞれ前記電極が設けられており、
前記圧電トランス素子本体の上面に設けられている表面電極が、前記第1の可撓性フィルムの下面に設けられている前記電極に接合されており、
前記圧電トランス素子本体の下面に設けられている表面電極が、前記第2の可撓性フィルムの上面に設けられている電極に接合されている、請求項4に記載の圧電トランス装置。 The surface electrode is provided on the upper and lower surfaces of the piezoelectric transformer element body,
The electrodes are respectively provided on the lower surface of the first flexible film and the upper surface of the second flexible film,
The surface electrode provided on the upper surface of the piezoelectric transformer element body is joined to the electrode provided on the lower surface of the first flexible film,
5. The piezoelectric transformer device according to claim 4, wherein a surface electrode provided on a lower surface of the piezoelectric transformer element body is joined to an electrode provided on an upper surface of the second flexible film.
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