JP2885188B2

JP2885188B2 - 圧電トランス

Info

Publication number: JP2885188B2
Application number: JP8157753A
Authority: JP
Inventors: 直人大白; 隆之猪井
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 1999-04-19
Anticipated expiration: 2016-06-19
Also published as: TW362294B; US5847491A; JPH1012940A; KR100258750B1; KR980006558A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はノート型パソコンや
カーナビゲーション等の液晶表示パネルの冷陰極管バッ
クライト用のインバータ回路、民生製品一般に用いられ
るアダプタ電源回路、電子複写機に用いる高圧発生回路
等に用いる圧電トランスに関し、特にそのパッケージ構
造及び実装方法、圧電トランスの入出力電極との回路配
線等に関する。

【０００２】

【従来の技術】実開平１−１６７７１８号（図１８）に
は、導電性の凹型の導電ケース１８０３を用いて圧電素
子１８０１を基板１８０４に実装する構成とその技術に
ついて開示されている。これによると、圧電素子１８０
１を上下から弾性のある円弧形状の端子板１８０２によ
り圧電素子１８０１の電極と電気的接続を行い、上部端
子１８０２ａにより上記導電ケース１８０３を介して、
上記基板１８０４に設けられた導電部１８０５ａに接触
し電気的接点を確保している。圧電素子１８０１の下部
電極は、上記下部端子板１８０２ｂにより基板１８０４
上の導電部１８０５ｂに接触し、電気的接点を確保して
いる。上記端子板１８０２は、導電性ケース１８０３と
圧電素子１８０１間、圧電素子１８０１と基板上の電極
１８０５ｂ間に挟み込むことでその位置が決められ、上
下の端子板１８０２は固定されていない。

【０００３】特開平１−１２２５２５号には、内部にば
ねを有するコンタクトプローブ１９０３を用いたリード
スイッチ１９０１の実装方法について開示されている
（図１９）。ここでリードスイッチ１９０１には、２カ
所の凹部１９０２が形成されており、この凹部１９０２
にコンタクトプローブ１９０３を接触させ、はんだ付け
を無くした状態でリードスイッチ１９０１の実装を可能
にしている。これは、リードスイッチ１９０１の脱着を
容易にするといった効果がある。

【０００４】実開平５−３９５０には、温度検出センサ
２００１のケース２００２を装着部材２００５にワンタ
ッチ装着する方法と技術について明示されている（図２
０）。図に示すように、温度検出センサ２００１のケー
ス２００２を装着部材２００５に固定する際に、スナッ
プフィット２００３を装着部材２００５に設けられた固
定穴２００６ａに挿入し、ケースの実装位置を決め、つ
いで弾性腕２００４を固定穴２００６ｂに挿入し、挿入
後の弾性腕２００４が再び広がることで装着する技術で
ある。

【０００５】特開平７−２０２４４５号では、スナップ
フィット２１０３による軽量筐体のケース２１０１とカ
バー２１０２を結合する構造について明示されている
（図２１）。ここでは、２種類のスナップフィット２１
０３を用いて結合させ、軽量筐体内に電子部品用のプリ
ント基板を固定する技術である。そして、軽量化のた
め、筐体を構成する材料の肉厚を薄くしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術の
第１の問題点は、実開平１−１６７７１８号において
は、圧電素子を収納するケースに導電性のケースを用い
ており、本構成で圧電トランス素子を実装した場合、圧
電トランス素子の周りに生じる寄生容量や配線容量がか
なり大きくなり、これにともない漏れ電流の発生が大き
くなって、高い入出力の変換効率が達成できない点にあ
る。また、導電性ケースを用いていることから、圧電素
子に電圧を印加する駆動端子間で絶縁破壊を起こす危険
性があり、特に、本構成で圧電トランス素子を実装した
場合、圧電トランス素子は入出力間で高電圧が発生する
ことから、放電破壊をよりいっそう起こしやすくなると
いう問題がある。

【０００７】第２の問題点は、実開平１−１６７７１８
号において、圧電素子の電極取り出しに用いられている
端子板のサイズが大きく、圧電素子の表面積と同等の大
きさであり、本構成で圧電トランス素子を実装した場
合、上記した課題と同じく寄生容量が発生しやすくな
り、入出力変換効率が低下するという点である。

【０００８】第３の問題点は、実開平１−１６７７１８
号において、圧電素子の電極取り出しに用いられている
端子板が固定されていないことから、圧電素子の振動に
より端子板が移動してしまう点であり、特に、圧電トラ
ンス素子の場合、圧電素子のような微少振動ではなく、
振動レベルが非常に高いことから、端子板の移動量が大
きくなり、圧電トランス素子を安定に支持できなくな
る。この結果、圧電トランス素子のノード点を安定に支
持できなくなり、圧電トランス素子の電気特性を低下さ
せるという問題がある。また、端子板が固定されていな
いことから、端子板が導電ケースに接触し、圧電トラン
ス素子の入出力が短絡する可能性があり、圧電トランス
素子が破壊する恐れがある。

【０００９】第４の問題点は、特開平１−１２２５２５
号において、電子デバイスを支持しているコンタクトプ
ローブを基板に実装する必要があり、そのため、コンタ
クトプローブを用いて電子デバイスの脱着は行えるが、
コンタクトプローブを基板に実装する必要があり、工数
がかかる点である。

【００１０】第５の問題点は、実開平５−３９５０号に
おいて、電子デバイスをプリント基板に実装する為にス
ナップフィットと弾性腕を用いているが、本構成の場
合、電子デバイスの装着時に電子デバイスを斜めにし、
スナップフィットを挿入してから弾性腕を貫通穴に差し
込む必要がある。このためプリント基板を斜めに加工し
ておくとか、特別に装着用の部材が必要となり、部品点
数、材料費の増加となる問題がある。

【００１１】第６の問題点は、特開平７−２０２４４５
号において筐体の軽量化を図るため、筐体の肉厚を薄く
しているが、圧電トランス素子のように高い振動レベル
で振動する部品を実装するためには、それを固定するた
めにある程度の押圧と保持力が必要となり、本例のよう
に筐体の肉厚が薄い構成では、圧電トランス素子の振動
にともない筐体にクラックが入ったり、圧電トランス素
子を十分保持できないという問題がある。

【００１２】本発明の第１の目的は、圧電トランス素子
の周囲に発生する寄生容量を最小限にし、高い入出力変
換効率が実現できる圧電トランスを供給することであ
る。

【００１３】本発明の第２の目的は、振動、衝撃に対し
て信頼性のある圧電トランスを供給することである。

【００１４】本発明の第３の目的は、電気的接続の信頼
性が高い圧電トランスを供給することである。

【００１５】本発明の第４の目的は、圧電トランスのリ
フロー実装を行わないことでトランス素子の特性劣化を
起こさず、高い入出力変換効率を有する圧電トランスを
供給することである。

【００１６】本発明の第５の目的は簡単に圧電トランス
素子をプリント基板に実装できることで生産性を向上
し、低コストな圧電トランスを供給することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電トランス
は、長板状圧電体の上下面に電極を形成した圧電トラン
ス素子と上記圧電トランス素子を絶縁ケースを介してプ
リント基板に実装してなる圧電トランスにおいて、上記
圧電トランス素子と上記プリント基板との電気的接続
が、上記絶縁ケースに設けられたリード端子と上記プリ
ント基板に設けられた押圧ピンからなり、上記電気的接
続が、上記絶縁ケースを介して上記圧電トランスをプリ
ント基板に実装すると同時に行えることを特徴とし、上
記圧電トランス素子の上下面の電極に接続される上記プ
リント基板の配線パターンが、沿面距離で１０ｍｍ以上
離れていることを特徴とする。

【００１８】また、本発明の圧電トランスは、上記圧電
トランス素子を実装するための絶縁ケースが、スナップ
フィットを有する凹型の絶縁ケースであり、上記絶縁ケ
ースに設けられた上記リード端子が、上記絶縁ケースの
側面に少なくとも１カ所インサートモールドされた片持
ち梁の形状で、接点が線接点形状であり、上記プリント
基板に設けられた上記押圧ピンの形状が、円筒形で、接
点が面接点形状であり、上記圧電トランスを上記絶縁ケ
ースおよび上記プリント基板に設けられた上記リード端
子および上記押圧ピンを介して支持する際、上記圧電ト
ランス素子のノード点を支持するとともに、各点あたり
の支持力が６０ｇｆ以下であることを特徴とする。

【００１９】さらに、上記線接点の長さが０．５ｍｍ以
下であり、上記押圧ピン接点の直径が０．９ｍｍ以下で
あることを特徴とする。

【００２０】圧電トランスは、動作時において圧電トラ
ンス素子の周囲に寄生容量や配線容量が生じると、この
容量分だけ漏れ電流が流れ、出力電流の損失が起こるた
め出力電力のロスが生じ、圧電トランスの電力変換効率
の低下が起こる。そこで、圧電トランス素子を収納する
ケースに絶縁材料を用い、圧電トランスを支持する弾性
を有する導電体が、圧電トランス素子の平面投影面積に
対して十分小さくすることにより、圧電トランス素子の
周囲に発生する寄生容量を極力小さくすることができ
る。

【００２１】圧電トランス素子の入出力端子と接続して
いるプリント基板上の入出力の配線パターンは、プリン
ト基板にスリットを入れ、沿面距離を大きくすることに
より、高電圧の発生に対し短絡しないようにしている。

【００２２】圧電トランスを押圧するリード端子と押圧
ピンは前者がケース側面にインサートモールドされ、後
者はインバータ基板に固定してある。従って、振動・衝
撃が加わった時に、両者がケース内で移動することがな
くなることから、圧電トランスの入出力間で短絡する事
がなくなり、振動・衝撃といった外的応力により圧電ト
ランスが故障・破壊することもなくなる。

【００２３】上記リード端子と押圧ピンによる圧電トラ
ンス素子の支持においては、圧電トランスが高電力変換
効率を達成するために、圧電トランス素子を押圧する力
や面積を極力小さくすることが必要である。しかし、圧
電トランスは、ノートＰＣなどの液晶ディスプレイ用の
バックライトインバータとして用いられるため、ノート
ＰＣを使用するときに振動・衝撃が加わると、バックラ
イトの点灯時に瞬断が起こり、液晶ディスプレイのちら
つきとして現れるため、圧電トランス素子を支持するた
めの押圧力としては、圧電トランス素子の振動を阻害せ
ず、また、瞬断を生じない程度の押圧力にする必要があ
る。

【００２４】圧電トランス素子を収納する上記絶縁ケー
スとプリント基板の接続は、上記絶縁ケースに付随した
スナップフィットとプリント基板上に設けたスリットを
はめ合わせることによりワンタッチで行え、さらに、プ
リント基板と圧電トランス素子の電気接続を行っている
上記リード端子と押圧ピンは、いずれもはんだ付けの必
要がなく、絶縁ケース実装と同時にプリント基板への電
気接続ができる。はんだ付けの必要がある場合、量産性
を考慮すると、リフローはんだ付けといった処理方法が
あるが、圧電トランス素子は、高温環境下で高電圧を印
加することで分極され、圧電トランスとしての特性を有
するようになることから、再度高温環境下にさらされる
と分極の劣化が起こり、圧電トランスの電気特性のひと
つである電気機械結合係数が低下し、電力変換効率の低
下を招くという問題がある。しかし、本発明では、リフ
ロー処理をする必要がなくなることから、圧電トランス
素子の特性劣化がなくなり、工数がかからず、量産性に
も適した安価な圧電トランスを供給することが可能とな
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２６】（第１の実施の形態）まずはじめに、本実
施の形態における部品構成とその組立の方法について述
べる。図１は、本発明における構成部品の概要を示す分
解斜視図である。本実施の形態において圧電トランス素
子１は、リード端子３を付随した凹型形状の絶縁ケース
４により収納される。絶縁ケース４には、８点のスナッ
プフィット７を付随し、プリント基板６には、上記スナ
ップフィット７と対応した位置に切り込み（スリット）
８を設け、これらを組み合わせることによりワンタッチ
で、実装を容易に行うことができる。

【００２７】図２は、本実施の形態における各部品の位
置関係を示した平面図であり、図３は図２の横断面を示
したＡ−Ａ′断面図、図４は図２のＢ−Ｂ′断面を示し
た横断面図である。図２に示すように、３次ローゼン型
の圧電トランス素子１は、圧電トランス素子１の上面及
び下面にノード点２がそれぞれ３カ所あり、各ノード点
２を中心とする位置に対応して上面からリード端子３、
下面から押圧ピン５ｂで押圧されて絶縁ケース４内に保
持されている。圧電トランス素子１の上下に設けられた
電極１１、１２とプリント基板６の電気的接続は、図４
に示すように圧電トランス素子１の上部電極１１とリー
ド端子３が接し、ここでリード端子３は、絶縁ケース４
の側面から絶縁ケース４の外部に引き出してあり、リー
ド端子３の外部引き出し部１０とプリント基板６との間
に押圧ピン５ａを用いることで、圧電トランス素子１の
上部電極１１とプリント基板６の電気的接続を可能にす
る。圧電トランス素子１の下部電極１２とプリント基板
６との電気的接続は、押圧ピン５ａに対し長さの異なる
押圧ピン５ｂを圧電トランス素子１の下部電極１２とプ
リント基板６間に用いることで、圧電トランス素子１の
下部電極１２とプリント基板６との電気的接続を可能に
する。

【００２８】次に、圧電トランス素子１を支持する方法
について述べる。図５（ａ）及び（ｂ）は、圧電トラン
ス素子１の上部電極１１と電気接続を行うリード端子３
の形状を示した平面図及び側面図である。図５に示すリ
ード端子３の状態は、リード端子３に荷重が加わってい
ない状態での形状を示し、荷重がかかると片持ちばねの
原理で、圧電トランス素子１のノード点３を押圧し支持
を行う。図５に示すように、リード端子３の形状は、圧
電トランス素子１の上部電極への接点を線状にしてい
る。一方、圧電トランス素子１の下部からの支持は、ば
ね性を有した押圧ピン５ｂを用いる。

【００２９】図６（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態に
用いた押圧ピン５ｂの平面図及び斜視図である。押圧ピ
ン５ｂの圧電トランス素子１への接点形状は、円筒形で
面接点とした。圧電トランス素子１の上下からの支持を
少なくとも片側を面接点とすることで、安定した圧電ト
ランス素子１の支持が可能となる。

【００３０】次に２種類の押圧ピン５のプリント基板６
への電気的接続について述べる。図７は、本実施の形態
に用いた押圧ピン５をプリント基板６へ実装した状態を
示す断面図である。図７に示したように、押圧ピン５に
は抜け防止のストッパー１３を設けており、このストッ
パー１３によりプリント基板６の下方向への抜けを防止
する。押圧ピン５の位置決めを行うためプリント基板６
には、６点の押圧ピン固定孔９があり、その周囲に配線
したランドパターン１４を設ける。押圧ピン５が挿入さ
れ、ストッパー１３がプリント基板６上のランド１４と
接することでプリント基板６と押圧ピン５の電気接点の
確保を行う。この電気的接続は、絶縁ケース４をプリン
ト基板６に実装する際に同時に行え、工数の削減ができ
る。

【００３１】図８は、本実施の形態におけるプリント基
板上の回路のパターン配線を示した平面図である。上部
リード端子３の両端と下部押圧ピン５ｂの両端が入力電
極であり、個々に接続している。上下ともに中央の端子
が出力電極となり、この電極どうしも接続している。プ
リント基板６には、入出力の短絡を防止するため、入出
力パターンの最も近い部分に短絡防止スリット１５を設
ける。

【００３２】

【実施例】以下に本実施の形態の圧電トランスについて
具体例を説明する。まずトランス素子１の形状は、幅Ｗ
＝１０ｍｍ、厚さｔ＝１ｍｍ、長さＬ＝４２ｍｍであ
る。尚、以下に記載する実施の形態全てにおいて、圧電
トランス素子１は上記の形状である。

【００３３】絶縁ケース４のモールド材料には、液晶ポ
リマであるゼナイト７１３０（商品名。デュポン社製）
を使用した。ケースの材料に絶縁材料を用いている点
が、従来の技術と異なる。絶縁ケース４を用いること
で、圧電トランス素子１の周りに生じる寄生容量を最小
限にすることが、本実施の形態における最大の目的であ
る。絶縁ケース４の寸法は、上記の圧電トランス素子１
の寸法形状に合わせ、最大幅寸法１６ｍｍ、基板実装時
の高さ４．２ｍｍ、長さＬ＝４５ｍｍの形状とした。ま
た、スナップフィット７の鍵型形状のサイズは、図９に
示すように鍵型形状の高さａ＝０．１ｍｍ、厚さｂ＝
０．５ｍｍ、幅をｃ＝３ｍｍとした。このスナップフィ
ット７の構造により、Ｚ方向の耐衝撃破壊力が１０００
Ｇ以上を実現できた。

【００３４】リード端子３は、絶縁ケース４の側面から
リード端子３の先端までの長さｄ＝６．０ｍｍ、幅＝
０．５ｍｍである。リード端子３の絶縁ケース４のモー
ルド部分は、リード端子３の強度を持たせるため、幅ｆ
＝１．３ｍｍに広げた。リード端子３の材料には、リン
青銅（Ｃ−５２１０Ｈ材）で、板厚ｇ＝０．２ｍｍ、表
面に２〜５μｍニッケルめっきを施したものを用いた。
リード端子３の圧電トランス素子１への接触部の寸法
は、伸長方向の長さ（接触長）Ｌ＝０．５ｍｍとした。

【００３５】圧電トランス素子の下部電極と接点を保つ
押圧ピン５には、豆スプリングプローブを用いた。圧電
トランス素子１との接点部は、φ０．９ｍｍの円形状の
面接点であり、その接点面積は、０．６５ｍｍ²以下で
ある。圧電トランス素子１の封入時にプリント基板６と
圧電トランス素子１の間隔が、約１．５ｍｍになるよう
に、厚さ０．５ｍｍ、外径２．０ｍｍの抜け防止ストッ
パー１３を設けた。

【００３６】上記リード端子３と押圧ピン５ｂによる圧
電トランス素子１への接点は、上下からの押し込みのス
トローク０．５ｍｍ、押圧力を５０〜６０ｇｆとした。
その結果、以下に示す効果が得られた。

【００３７】圧電トランス素子への接点を片側を面接
点とすることで、振動・衝撃といった外的応力や圧電ト
ランス素子自身の振動に対して、信頼性のある接点を確
保できた。

【００３８】単位接点あたり、圧電トランス素子の投
影面積に対して０．２％以下の面積で支持することで、
圧電トランス素子の振動を阻害せず、高い電力変換効率
が実現できた。

【００３９】リード端子と押圧ピンにより６０ｇｆ以
下の押圧力で支持を行い、圧電トランス素子の振動を阻
害せず、高い電力変換効率が実現できた。

【００４０】５０ｇｆ以上の押圧力で支持を行ってい
るため、５０Ｇ以下の外部応力に対して圧電トランス素
子の電気接点が開放することなく、外部応力に対して良
好な接点状態を保つことができた。

【００４１】上記リード端子３の絶縁ケース４外へのリ
ード端子引き出し部１０とプリント基板６を接続する押
圧ピン５ａには、上記押圧ピン５ｂと同じばね定数の豆
スプリングプローブを用いている。また、リード端子引
き出し部１０は、押圧ピン５ａにより常に上方へ持ち上
げる力が働いているため、図１０に示すようにリード端
子引き出し部１０の上にモールド樹脂を設けることで、
リード端子引き出し部１０の剛性を増すことができた。

【００４２】プリント基板６上に設けた短絡防止スリッ
トは長さ１８ｍｍ、幅１ｍｍとし、圧電トランス素子１
の入出力端子と接続している導電体の沿面距離を１０ｍ
ｍ以上離し、入出力の絶縁性を高め、入出力間に発生す
る寄生容量を極力付随させないようにした。

【００４３】上述したように、本実施の形態の圧電トラ
ンスは、圧電トランス素子１を収納するケースに絶縁材
料を用いること、圧電トランス素子１の下部電極１２の
取り出しに押圧ピン５ｂを用いること、圧電トランス素
子１の上部電極１１の取り出しに幅の狭いリード端子３
を用いたこと、プリント基板６の入出力間にスリット１
５を設けたことで、入出力間の短絡を防止するととも
に、寄生容量の付随を極力小さくすることができた。

【００４４】また、本実施の形態における圧電トランス
の電気特性は、寄生容量と配線容量を低くすることがで
きることから、圧電トランスの入力に１１５ｋＨｚ前後
の交流電圧を印加し、出力側を冷陰極管にみたてた疑似
負荷（抵抗１００ｋΩと容量１５ｐＦの並列素子）での
疑似点灯試験を行い入出力の電流、電圧、電力を測定し
電力変換効率を求めた所、圧電トランス素子１をケーシ
ングしない状態に対して電力変換効率の低下は０．５％
以下である優れた電気特性が得られることを確認した。

【００４５】本実施の形態における他の効果は、前述し
たようにリフロー処理を行わないことにより、圧電トラ
ンスの特性の低下を防止することである。圧電トランス
素子１をリフローのような高温環境下にさらすと電気機
械結合係数が低下し、その結果電力変換効率の低下が起
こり、リフロー処理を行ったサンプルは、リフロー処理
を行わないサンプルに対して、上記の疑似点灯試験と同
条件で特性を調べた所、電力変換効率が約１％低下する
ことが確認できた。

【００４６】しかし、本実施の形態では、リフロー処理
を行うことなく、スナップフィット７を有する絶縁ケー
ス４とスリット８付きのプリント基板６を組み合わせる
だけで圧電トランス素子１の実装が行えるため、電力変
換効率の低下は起こらず、高電力変換効率の圧電トラン
スを供給することができる。また、簡易な実装方式であ
ることから、組立工数がかからず低コストな圧電トラン
スを供給できる。

【００４７】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態について図面を参照し説明する。

【００４８】図１１は本実施の形態を示した分解斜視図
である。

【００４９】本実施の形態において、圧電トランス素子
１、押圧ピン５ｂおよびその動作は第１の実施の形態と
同一である。しかし、押圧ピン５ａを用いずに凹型絶縁
ケース４にインサートモールドされたリード端子３を用
いて、圧電トランス素子１の上部電極１１とプリント基
板６との電気接続を行う点が異なっている。

【００５０】次に、図１２に本実施の形態の圧電トラン
スをプリント基板６に実装した時の横断面図を示す。

【００５１】図１２に示すように本実施の形態は、絶縁
ケース４の外部に引き出されたリード端子３を２度曲げ
加工し、絶縁ケース４の下面のプリント基板６との接触
面に引き回し、上記第１の実施の形態と同様にスナップ
フィット７を用いて圧電トランス素子１を収納した絶縁
ケース４をプリント基板６に実装する。

【００５２】図１３にリード端子３とプリント基板６と
の接続部の拡大した断面図を示す。リード端子３は上記
した曲げ加工により基板接触面に引き回されるため、絶
縁ケース４のリード端子３が引き回される部分は、リー
ド端子３の厚み０．２ｍｍ分を絶縁ケース４をモールド
成形する際に取り除いておく。リード端子３が基板接触
面に引き回されており、その対応した位置にプリント基
板６の電極ランドパターン１４を設けることで本実施の
形態は容易に実現できる。

【００５３】本実施の形態において、圧電トランス素子
を支持する押圧力やその接点の形状は上記実施の形態１
と同じであり、圧電トランス素子の振動阻害を起こさ
ず、かつ５０Ｇ以下の外部応力により圧電トランス素子
１が開放する事はなく、振動、衝撃といった外部応力に
対しても信頼性のある接点の確保ができた。また、寄生
容量、配線容量においても第１の実施の形態と同等で、
漏れ電流の低下にともない、上記した疑似点灯試験と同
条件の試験において、圧電トランス素子１をケーシング
しない状態に対して、電力変換効率の低下は０．５％以
下で、優れた電気特性が得られた。

【００５４】また、本実施の形態では、押圧ピン５を一
種類にすることで、第１の実施の形態より部品点数を少
なくすることができ、圧電トランスのコストが低減でき
る効果がある。

【００５５】（第３の実施の形態）次に第３の実施の形
態について図面を参照し説明する。

【００５６】図１４は本実施の形態を示した分解斜視図
である。

【００５７】図１５は本実施の形態の圧電トランスにお
ける各部品の位置関係を示した平面図である。

【００５８】図１６は図１５のＢ−Ｂ断面を示した横断
面図である。

【００５９】図１７は本実施の形態における圧電トラン
スへの入出力の取り出し状態およびプリント基板の配線
の状態を示す模式図である。

【００６０】まず第３の実施の形態の作用について説明
する。

【００６１】交流回路において、コンデンサ成分の容量
リアクタンスＸｃは、Ｘｃ＝１／（ωＣ）で与えられる
（ω：角周波数、Ｃ：静電容量）。また、容量リアクタ
ンスには、オームの法則Ｖ＝Ｘｃ・Ｉが成り立つことか
ら、コンデンサ成分に生じる電流Ｉと電圧Ｖの間にＩ＝
ωＣＶの関係が成り立つ。従ってコンデンサ成分に加わ
る電位差が大きい程、そこに流れる電流、すなわち漏れ
電流が大きくなる。

【００６２】ところで、圧電トランスは、入出力間に数
百Ｖ〜数ｋＶの高電圧が発生することから、入出力間の
配線の取り出し方によって、漏れ電流が生じやすくな
る。すなわち、プリント基板上で入出力間の配線を近く
した場合、プリント基板材がコンデンサ成分となり、漏
れ電流が発生してしまう。

【００６３】これを解決するには、入出力間の配線の取
り出し方を工夫することにより、配線にともない発生す
るコンデンサ成分の静電容量を小さくする必要がある。
コンデンサ成分の静電容量Ｃは、Ｃ＝Ｓ／ｄ（Ｓ：導体
の面積、ｄ：導体間の距離）の関係があることから、圧
電トランスにおいては、入出力間の配線間の距離を大き
くすることにより、静電容量Ｃを減少させ、容量リアク
タンスを高くすることで、漏れ電流を低下させることが
できる。

【００６４】また、圧電トランスは入出力間の電位差が
大きく、放電も生じやすくなることから、入出力間距離
を大きく取ることは、絶縁性を高めることからも有用で
ある。

【００６５】本第３の実施の形態が、第１および第２の
実施の形態と異なるのは、リード端子の取り出し方とプ
リント基板の配線であるので、この点を主に説明する。

【００６６】まず入力側の電極の取り出し方は、図１４
〜図１５に示すように、上部側の電極についてはＦ型形
状の入力リード端子３ａを用い、下部側の電極について
は、押圧ピン５を介してＦ型形状の配線パターンにそれ
ぞれ、第２の実施の形態と同様にして接続した。

【００６７】これに対し出力側の電極の取り出し方は、
入力端子３ａおよびこれと接続する配線を形成した側と
反対側で、出力リード端子３ｂおよび押圧ピン５を介し
て行った。

【００６８】本実施の形態により、入力配線１６と出力
配線１７の最も近い部分での距離は（図１７のｈ部）、
上記第１および第２の実施の形態比べ約２倍の８ｍｍ程
度となった。この結果、上記第１および第２の実施の形
態より寄生容量が低下し、電力変換効率が約２％向上し
た。

【００６９】さらに、上記した形態とは別に、入出力間
でプリント板にスリットを設けるとか、上部入力配線１
６ａと下部入力配線１６ｂをそれぞれプリント基板６の
表裏面で行うことで、配線間に生じる容量を低下するこ
とができた。

【００７０】

【発明の効果】第１の効果は、本発明により圧電トラン
ス素子の周囲に発生する寄生容量、配線容量を低下させ
ることができ、高電力変換効率な圧電トランスを実現で
きることである。

【００７１】第２の効果は、スナップフィットを用いた
ワンタッチの実装方式を採用することで、リフロー処理
を行わずに圧電トランス素子をプリント基板に実装する
ことが可能となったことから、圧電トランス素子の特性
の低下がなくなり、高電力変換効率の圧電トランスを実
現できるとともに、製造コストの安価な圧電トランスを
供給できることである。

【００７２】第３の効果は振動、衝撃といった外的応力
に対して信頼性の高い圧電トランス素子の電気的接続
と、強度の強い圧電トランス素子のケース実装が可能に
なることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の構造を示した斜視
図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の構造を示した平面
図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示した圧電トラン
ス素子のインバータ基板実装時における凹型絶縁ケース
の長さ方向の横断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態を示した圧電トラン
ス素子のインバータ基板実装時における凹型絶縁ケース
の幅方向の横断面図である。

【図５】本発明の圧電トランス素子を支持する凹型絶縁
ケースにインサートモールドされたリード端子の形状を
示す平面図（ａ）、及び側面図（ｂ）である。

【図６】本発明の圧電トランス素子の支持、及びリード
端子とインバータ基板の接続に用いた押圧ピンの形状を
示した斜視図（ａ）、及び断面図（ｂ）である。

【図７】本発明の圧電トランス素子の支持、及びリード
端子とインバータ基板の接続に用いた押圧ピンのインバ
ータ基板への接続を示した断面図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態の圧電トランスの入
出力配線とインバータ基板上の配線を示す模式図であ
る。

【図９】本発明の圧電トランス素子を収納する凹型絶縁
ケースに設けたスナップフィットを形状を示した側面図
（ａ）、及び平面図（ｂ）である。

【図１０】本発明の圧電トランス素子を支持する凹型絶
縁ケース形状とケースにインサートモールドされたリー
ド端子とインバータ基板を接続する押圧ピンの接続方法
を示した断面図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態の構造を示した斜
視図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態を示した圧電トラ
ンス素子のインバータ基板実装時における凹型絶縁ケー
スの幅方向の横断面図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態におけるリード端
子とインバータ基板の接続を示した断面図である。

【図１４】本発明の第３の実施の形態の構造を示した斜
視図である。

【図１５】本発明の第３の実施の形態の構造を示した平
面図である。

【図１６】図１５のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図１７】本発明の第３の実施の形態における圧電トラ
ンスの入出力の配線パターンを模式的に示した斜視図
（ａ）と平面図（ｂ）である。

【図１８】実開平１−１６７７１８号による圧電素子の
導電材ケースを用いた基板実装の方法を示した斜視図
（ａ）、及び実装完了時の断面図（ｂ）である。

【図１９】特開平１−１２２５２５号によるコンタクト
プローブを用いたリードスイッチの基板実装時の断面図
である。

【図２０】実開平５−３９５０号によるスナップフィッ
トと弾性腕を用いた温度検出センサのケースを装着部材
に実装する方法を示した断面図（ａ）（ｃ）、及び斜視
図（ｂ）である。

【図２１】特開平７−２０２４４５号によるスナップフ
ィットを用いた軽量筐体の結合の構造を示した斜視図
（ａ）、及び結合後の断面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１圧電トランス素子２ノード点３ａ上部リード端子３ｂ下部リード端子４凹型絶縁ケース５押圧ピン６インバータ基板７スナップフィット８スリット９押圧ピン固定孔１０リード端子ケース外引き出し部１１上部電極１２下部電極１３抜け防止ストッパー１４インバータ基板上ランドパターン１５短絡防止スリット１６ａ上部入力配線１６ｂ下部入力配線１７出力配線１８０１圧電素子１８０２ａ上部端子板１８０２ｂ下部端子板１８０３導電ケース１８０４基板１８０５ａ導電部ａ１８０６ｂ導電部ｂ１９０１リードスイッチ１９０２リードスイッチ凹部１９０３コンタクトプローブ２００１温度検出センサ２００２ケース２００３スナップフィット２００４弾性腕２００５装着部材２００６固定穴２１０１ケース２１０２カバー２１０３スナップフィット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 41/00 - 41/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】長板状圧電体の上下面に電極を形成した
圧電トランス素子と前記圧電トランス素子を絶縁ケース
を介してプリント基板に実装してなる圧電トランスにお
いて、前記圧電トランス素子と前記プリント基板との電
気的接続が、前記絶縁ケースに設けられたリード端子と
前記プリント基板に設けられた押圧ピンとの接触であ
り、前記電気的接続が、前記絶縁ケースを介して前記圧
電トランスをプリント基板に実装すると同時に行えるこ
とを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】前記圧電トランス素子の上下面の電極に
接続される前記プリント基板の配線パターンが、沿面距
離で１０ｍｍ以上離れていることを特徴とする請求項１
記載の圧電トランス。
【請求項３】前記圧電トランス素子を実装するための
絶縁ケースが、スナップフィットを有する凹型の絶縁ケ
ースであることを特徴とする請求項１記載の圧電トラン
ス。
【請求項４】前記絶縁ケースに設けられた前記リード
端子が、前記絶縁ケースの側面に少なくとも１カ所イン
サートモールドされた片持ち梁の形状で、接点が線接点
形状であることを特徴とする請求項１記載の圧電トラン
ス。
【請求項５】前記押圧ピンの形状が、円筒形で、接点
が面接点形状であることを特徴とする請求項１記載の圧
電トランス。
【請求項６】前記圧電トランスを前記絶縁ケースおよ
び前記プリント基板に設けられた前記リード端子および
前記押圧ピンを介して支持する際、前記圧電トランス素
子のノード点を支持するとともに、各点あたりの支持力
が６０ｇｆ以下であることを特徴とする請求項１記載の
圧電トランス。
【請求項７】前記線接点の長さが０．５ｍｍ以下であ
ることを特徴とする請求項４記載の圧電トランス。
【請求項８】前記押圧ピン接点の直径が０．９ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項５記載の圧電トラン
ス。