JP2947198B2 - 圧電トランス - Google Patents

圧電トランス

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    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/88Mounts; Supports; Enclosures; Casings

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種の高電圧発生
用電源回路で用いられる圧電トランスに関し、特に小型
化、高信頼度が要求される小型・薄型でかつ高電圧を発
生する圧電トランスの構成、実装方法および圧電トラン
スの入出力電極との回路配線等に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、テレビジョンの偏向装置や複写機
の帯電装置など高電圧を必要とする装置内の電源回路で
は、高電圧発生用の変圧素子として巻線型の電磁トラン
スが用いられてきた。この電磁トランスは磁性体のコア
に導線を巻き付ける構造になっており、高い変性比を実
現するためには巻き付ける導線の数を多くする必要があ
る。このため、小型・薄型の電磁トランスを実現するの
は非常に困難であった。これに対し、圧電効果を用いた
圧電トランスが提案されている。
【0003】圧電トランスは、圧電体の主面上に電極を
形成し、この電極を介して交流電圧を印加し、振動させ
て用いる振動子の一種であるが、振動を阻害することな
く実装することが重要である。このための実装方法とし
て、特願平7−39912で示されるような、バネ接点
方式を用いた圧電トランスが提案されている。図4およ
び図5に構造を示す。圧電トランス素子41を、上部ケ
ース42aと下部ケース42bで作られた空間の内部に
上部リード端子43aと下部リード端子43bの接点部
のバネ力によって保持している。このパッケージング方
法は、素子の組立性、実装性の点から大変優れた方法で
ある。
【0004】また、外装ケースを用いた振動電子部品の
実装方法として、特開平6−6164で示されているも
のがある。この構成は図6に示すように、共振子61が
電気的接続用メッキ配線62を形成した下ケース63お
よび上蓋64に収納され共振子61の電気的接続を導電
接着剤で行うものである。
【0005】同様な外装ケースを用いた振動電子部品の
実装方法として、特開平5−243886で示されてい
るものがある。この構成は図7に示すように、共振子7
1が導電シート72とバネ端子73を介して、セラミッ
ク製容器74とセラミック製蓋75に収納されているも
のである。
【0006】さらに、外装ケースを用いた電子部品の実
装方法でケースを係止する方法として、実開平5−39
50で示されているように貫通孔に挿入したスナップフ
ィットを用いるものがある。この構成は、図8に示すよ
うに、部品を収納したケース81の係止部82を貫通孔
83に挿入し、スナップフィット84を介して底板85
に係止するものである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、特願
平7−39912で示されているようなバネ接点方式の
実装を行った圧電トランスについてであるが、本方法の
場合、リードフレームにバネ性をもたせるため、外装ケ
ースとの間にある一定の隙間を設けなければならず、こ
のため実装厚みが厚くなるという問題がある。また、基
板上への実装に当たっては、リードフレームの折り曲げ
加工等工数がかかり、コスト的に高くなるという問題が
ある。
【0008】第2の問題点は、特開平6−6164で示
されているような外装ケースを用いて振動子を実装する
方法であるが、本方法の場合、振動子と配線の電気的な
接続は、導電性接着剤を介して行われており、振動子の
振動阻害等の問題があり、また、ケースおよび振動子の
反り等の問題があった場合、影響を受けやすいという問
題がある。
【0009】第3の問題点は、特開平5−24886で
示されているような外装ケースおよび導電シート、バネ
端子を用いて振動子を実装する方法であるが、本方法の
場合、特願平7−39912で示されたバネ接点方式の
実装方法と同様に、実装厚みが厚くなる、コスト的に高
いという問題がある。
【0010】第4の問題点は、特開平6−6164で示
されているような外装ケースの係止方法であるが、本方
法は外装ケースを係止する事のみが目的であり、他の機
能は何らもたせていない。
【0011】本発明は、圧電トランスの実装において、
実装厚みを薄くするとともに、圧電トランス素子の振動
を阻害することなく、簡便に実装できる構造を提供する
ことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、長板状厚電体
の上下面に電極を形成した圧電トランス素子とこの圧電
トランス素子を収納する外装ケースからなる圧電トラン
スにおいて、外装ケースが圧電トランス素子のノード点
を中心とする位置で圧電トランス素子を保持する突起部
を有し、圧電トランス素子の電気的接続が突起部および
外装ケース上に設けた導電体を介して行われることを特
徴とする。
【0013】また、圧電トランスにおいて、外装ケース
が上部と下部の二つの部分からなり、この二つの部分を
係止するためのスナップフィット、貫通孔を有し、外装
ケース上の導電体がスナップフィット、貫通孔にも設け
られていることを特徴とする。
【0014】そして、外装ケースに設けた突起部の周辺
部のケース肉厚が、部分的に薄いか、または突起部の周
辺部に開口を有することを特徴とする。
【0015】従来のように接点をとるためにリードフレ
ームを用いてバネ性をもたせる方法に対し、本発明で
は、外装ケースの一部に突起部を設けて圧電トランス素
子を保持できる構成にするとともに、突起部および外装
ケース、スナップフィット、貫通孔に電気的接続用の配
線を設けることにより、圧電トランスを保持すると同時
に電気的接点がとれる構成にしている。これにより、圧
電トランス素子と外装ケースとの間に余分な隙間がなく
なり、実装厚みを薄くできる。
【0016】また、突起部周辺の外装ケースを薄くす
る、または突起部周辺に開口部を設けることにより、接
点部分にバネ性をもたせることができ、圧電トランス素
子の振動を阻害することもなく、特性が低下することも
ない。
【0017】
【発明の実施の形態】以下に、本発明について図面を参
照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態を示
す分解斜視図および図2は図1中のA−A′面における
断面図である。図1において、11は圧電トランス素
子、12は内側に突起111(図示せず)と下部に係止
用のスナップフィット112を設け、これらに電気的接
続用の配線113(図示せず)を設けた上部外装ケー
ス、13は上部外装ケース12の突起111およびスナ
ップフィット112と相対する位置で突起114および
貫通孔115を設け、これらに電気的接続用の配線11
6を設けた下部外装ケースである。
【0018】図2は、圧電トランス10の断面図であ
り、上部外装ケース12及びこれに設けられた突起11
1、スナップフィット112、電気接続用の配線11
3、下部外装ケース13及びこれに設けられた突起11
4、貫通孔115、電気接続用の配線116のそれぞれ
と圧電トランス素子11との位置関係を示している。
【0019】図2において、配線113は、上部外装ケ
ース12に設けられた突起111からスナップフィット
112まで上部外装ケース12の内側表面にライン上に
形成されている。この配線113は、とくにスナップフ
ィット112の部分ではプリント基板などに実装するこ
とができるように、底面まで配線を行う。また、配線1
16は下部外装ケース13に設けられた突起114か
ら、貫通孔115の側面を通じてケース裏面までに形成
されている。とくに、下部外装ケース13には、プリン
ト基板に実装することができるように、図2で示される
ような突起部117を形成しておき、この突起部117
に配線116を形成する。この突起部117はバランス
よく実装できるように、配線113を形成してあるスナ
ップフィット112と同じ高さにするとよい。また、ス
ナップフィット112′は、下部外装ケース13の突起
部117よりも高さを低く形成してプリント基板と接触
しないようにするとよい。このように下部外装ケース1
3に配線116を形成すると、例えば熱膨張収縮によっ
てスナップフィット112′が貫通孔115と離れて接
触不良を生じることがないという効果を得ることができ
る。
【0020】次に、本発明の圧電トランスの製造方法に
ついて説明する。本発明の圧電トランスは、圧電トラン
ス素子11に材料商品名:ネペック8(トーキン社製)
を用いて、42.0×10.0×t1.0mmに加工
し、入出力電極にAg/Pd電極ペーストを印刷、焼成
を行った後、分極処理を施したローゼン3次タイプのも
のを用いた。
【0021】また、上部外装ケース12および下部外装
ケース13には、成形樹脂として商品名:ベクトラA−
130(ポリプラスチック社製)を用い、所定の金型で
モールド成形することにより突起111、114、スナ
ップフィット112,112′および貫通孔115を設
けた。そして、不要部分にマスキングを施した後、Cu
(下地)、Ni、Auの無電解メッキにより電気的接続
用の配線113、116を形成した。なお、上部外装ケ
ース12および下部外装ケース13の肉厚は0.5mm
であり、突起の形状としては、R0.5mmで高さ0.
5mm、メッキの厚みはCu30μm、Ni2〜5μ
m、Au0.2μmのものを用いた。
【0022】以上の方法で形成した圧電トランス素子1
1、上部外装ケース12、下部外装ケース13を組み合
わせて、スナップフィット112,112′を貫通孔1
15に挿入することにより、圧電トランス10を形成し
た。
【0023】得られた圧電トランス10はスナップフィ
ット112および貫通孔115に設けた電気的接続用の
配線113、116を用いて、プリント基板にはんだ付
け等により直接取り付けることができ、この結果、実装
厚みとしては、従来5mmあったものを3mmと薄くす
ることができた。本実施の形態では、配線113、11
6を圧電トランス10の下面(即ちプリント基板側の
面)にくるようにしてはんだ付け実装しているが、配線
113、116の引き回しはもちろんこれに限定される
ものではなく、さらに場合によってはスナップフィット
112及び貫通孔115は突起111及び114と同一
線上に形成しなくてもよい。例えば、側面まで配線を引
き回して、プリント基板のランドと側面に形成した配線
部分とをはんだ付けして導通をとってもよく、いずれの
場合もスナップフィット112または貫通孔115に配
線が形成されることを限定しない。
【0024】この圧電トランス10の特性を、85kΩ
の抵抗と5pFのコンデンサが並列接続された負荷を用
いて評価したところ、入出力電力の変換効率として、従
来品と同等レベルの93%が得られた。
【0025】次に本発明の第2の実施の形態について説
明する。第1の実施の形態と異なる点は、上部外装ケー
ス12および下部外装ケース13の突起111および1
14の周辺に、図3(a)〜(d)で示すような開口部
130a、130b、130cまたは薄肉部130dを
設けた点である。図3で示すような開口部130a、1
30b、130cまたは薄肉部130dを形成すること
により、圧電トランス素子11を支持している突起11
1および114の周辺に弾力性をもたせることができ
る。この結果、圧電トランス10に外部から衝撃が加わ
った場合に圧電トランス素子11と配線113および1
16によって電気的接続をとっている突起111または
114とが離れて、例えば冷陰極管を瞬間的に消灯させ
る(瞬断する)ことがないという効果を得ることができ
る。
【0026】この第2の実施の形態の圧電トランス10
の実装厚みは3mmであり、従来品の厚み5mmに対し
て60%に薄くすることができている。また特性も、入
出力電力の変換効率が従来品と同等レベルの93%であ
る圧電トランスを得ることができている。
【0027】本発明の第3の実施の形態について説明す
る。第1および第2の実施の形態においては、下部外装
ケース13を用いて実装した場合について説明したが、
プリント基板に下部外装ケース13と同様な突起、貫通
孔および電気的接続用の配線を設け、上部外装ケース1
2を直接プリント基板に実装することもできる。即ち、
圧電トランス素子11を、第1または第2の実施の形態
と同様な突起、貫通孔、電気的接続用の配線を形成した
プリント基板上に載置し、プリント基板に設けられた貫
通孔に上部外装ケース12のスナップフィットを係止し
て構成する。この結果、圧電トランスの実装厚みを2.
5mmとさらに薄くすることができた。また、得られた
圧電トランスの特性を評価したところ、上記と同等の結
果を得ることができた。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、圧電トラ
ンスの実装方法において、圧電トランス素子のノード点
を中心とする位置で外装ケースに突起を設け、外装ケー
スをスナップフィットと貫通孔を介して組み合わせると
ともに、突起、スナップフィットおよび貫通孔に電気的
接続用の配線を形成して、圧電トランス素子を保持して
実装することにより、実装厚みを薄くでき、また、簡便
に組立ができてコストを低減できるとともに、良好なト
ランス特性が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す圧電トランス
の分解斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態を示す圧電トランス
の断面図である。
【図3】(a)〜(d)は本発明の第2の実施の形態を
示す圧電トランスの開口および薄肉部の部分図である。
【図4】従来の実装方法を示す分解斜視図である。
【図5】従来の実装方法を示す断面図である。
【図6】従来の他の実装方法を示す分解斜視図である。
【図7】従来の他の実装方法を示す分解斜視図である。
【図8】従来の他の実装方法を示す断面図である。
【符号の説明】
11,41 圧電トランス素子 12 上部外装ケース 13 下部外装ケース 111,114 突起 112,84 スナップフィット 113,116 電気接続用の配線 115,83 貫通孔 117 突起部 130a,130b,130c 開口部 130d 薄肉部 42a 上部ケース 42b 下部ケース 43a 上部リード端子 43b 下部リード端子 411,412,413,414 入力電極 415,416 出力電極 51a,51b 接点部 61,71 共振子 62 メッキ配線 63 下ケース 64 上蓋 72 導電シート 73 バネ端子 74 セラミック製容器 75 セラミック製蓋 81 ケース 82 係止部 85 底板

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【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収納する外
    装ケースからなる圧電トランスにおいて、前記外装ケー
    スが前記圧電トランス素子のノード点を中心とする位置
    で前記圧電トランスを保持する突起部を有し、前記圧電
    トランス素子の電気的接続が前記突起部および前記外装
    ケース上に設けた導電体を介して行われることを特徴と
    する圧電トランス。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の圧電トランスにおいて、
    前記外装ケースが上部と下部の二つの部分からなり、こ
    の二つの部分を係止するためのスナップフィット、貫通
    孔を有し、前記外装ケース上の導電体が前記スナップフ
    ィット、貫通孔にも設けられていることを特徴とする圧
    電トランス。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の圧電トランスにおいて、
    前記外装ケースに設けた突起部の周辺部のケース肉厚が
    部分的に薄いことを特徴とする圧電トランス。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の圧電トランスにおいて、
    前記外装ケースに設けた突起部の周辺部に開口を有する
    ことを特徴とする圧電トランス。
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