JP3369259B2 - 圧電トランス - Google Patents
圧電トランスInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電トランス、詳しく
は、交流電圧の昇圧や降圧に用いられる圧電トランスに
関する。電気エネルギーを機械振動に変換して昇圧若し
くは降圧し、再び電気エネルギーに変換して取り出す圧
電トランスは、電磁トランスのように電磁ノイズを発生
せず、また、磁性体材料や巻線等の高周波損失の大きな
材料を使用しないため、比較的容易に高周波化が可能で
あり、例えば、スイッチング電源の昇圧／降圧デバイス
として注目されている。 【０００２】 【従来の技術】圧電トランスの原理は、圧電体基板（以
下、単に「基板」と言う）の表裏に取り付けた一対の入
力電極間に交流電圧を印加してその電極間の基板に機械
的振動を発生させ、この振動を同じく基板の表裏に取り
付けた別の一対の出力電極から取り出すものであるが、
基板の支持が困難で、また、内部抵抗も大きく、大電力
を取り扱えないという欠点を有していた。 【０００３】そこで、本願発明者らは、かかる欠点を克
服した「エネルギー閉じ込め型の圧電トランス」を先に
提案している（特願平４−２３９３１号 平成４年２月
１０日出願）。この先願に係る圧電トランスは、基板の
表面と裏面にそれぞれ一対の櫛形電極を取り付け、一方
の電極の櫛歯と他方の電極の櫛歯とを平行状に配置した
もので、表面の一対の櫛形電極が入力電極（あるいは出
力電極）、裏面の一対の櫛形電極が出力電極（あるいは
入力電極）として用いられる。入力電極に交流電圧を印
加すると、櫛歯のピッチに応じた周波数の弾性波が基板
に生じ、この弾性波が基板の端面で反射して特定の周波
数で共振する。また、圧電反作用によって、電極交差部
のカットオフ周波数が低下し、エネルギーが閉じ込めら
れる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
先願に係る圧電トランスにあっては、いわゆる圧電反作
用を利用したエネルギーの閉じ込め効果により、基板の
支持が容易で、低損失、かつ大電力の取り扱いが可能に
なるというメリットがあるものの、インハーモニック
オーバートーンのようなスプリアスや伝送損失の抑制、
不要振動（特に基板の厚み方向の振動）の抑制、ウ
エハから素子を切り出す際の切断面の微細な欠け、いわ
ゆるチッピングを少なくするといった点で改善すべき余
地があった。 ［目的］ そこで、本発明の目的はスプリアスや伝送損失を抑制す
ることにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的達成
のために、圧電体基板の表面に一対の櫛形電極を取り付
け、該一対の櫛形電極の櫛歯を対向させ、かつ一方の電
極の隣接する櫛歯それぞれの間に他方の電極の櫛歯それ
ぞれを非接触に平行に配置した構造を有する圧電トラン
スにおいて、一方の電極の櫛歯と、一方の電極の櫛歯に
隣接する他方の電極の櫛歯が対向する部分において、上
記平行な方向に沿った当該対向する部分の長さを、圧電
体基板の幅方向の振動の共振波長の６〜１０倍に設定し
たことを特徴としている。 【０００６】 【０００７】 【０００８】 【作用】一対の電極の、一方の電極の櫛歯と、一方の電
極の櫛歯に隣接する他方の電極の櫛歯が対向する部分に
おいて、櫛歯と平行な方向に沿った当該対向する部分の
長さを小さくするほど、スプリアスの抑制に効果がある
が、振動エネルギーが閉じ込もりにくくなって伝播ロス
が増大する。伝播ロスを増大させずにスプリアスを抑制
するには、交差幅を共振波長の６〜１０倍に設定すれば
よい。 【０００９】 【００１０】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図７は本発明に係る圧電トランスの一実施
例を示す図である。 【００１１】まず、原理的な構成を説明すると、図１
（ａ）において、１は圧電体基板（以下、単に「基板」
と言う）、２ａ、２ｂは基板１の表面に取り付けられた
一対の電極であり、電極２ａの櫛歯と電極２ｂの櫛歯が
対向する部分における櫛歯と平行な方向に沿った当該対
向する部分の長さはＬで表されている。電極２ａ、２ｂ
に交流電圧を印加すると、一方の電極２ａと他方の電極
２ｂに矢印イ、ロで示す逆向きのすべり振動（幅すべり
振動）が発生し、この振動は、矢印ハの向きに伝播す
る。 【００１２】ここで、距離Ｌを大きくすると、図１
（ｂ）に示すように、インハーモニックオーバートーン
のようなスプリアスを多く含むようになり、使い勝手が
悪いものになる。図２及び図３は、距離Ｌをｂ1 とした
場合のスプリアス周波数を示す図である。この例では、
負荷ショート時の共振周波数ｆｒと負荷オープン時の反
共振周波数ｆａとの間に、ｆ1 、ｆ2 及びｆ3 といった
３種類のスプリアスが含まれている。スプリアスの抑制
には、距離Ｌを小さくするのが効果的である。 【００１３】他方、距離Ｌは振動エネルギーの伝播ロス
にも影響する。すなわち、図４に示すように、距離Ｌを
小さくするほどロスが大きくなる。ロスを増大させずに
充分なスプリアスの抑制効果を得るには、距離Ｌを、基
板１の幅方向の振動の共振波長λの６〜１０倍（６λ〜
１０λ）に設定するのがよい。次に、具体的な構成を説
明すると、図５（ａ）において、１０は基板であり、基
板１０の表面（及び裏面）には、一対の櫛形の電極１１
ａ、１１ｂが取り付けられている。電極１１ａ、１１ｂ
の櫛歯のピッチは圧電トランスの駆動周波数の波長に合
わせてあり、且つ、互いに非接触で距離Ｌだけ平行して
いる。なお、１２ａは一方の電極１１ａの引出し配線パ
ターン、１２ｂは他方の電極１１ｂの引出し配線パター
ン、１３ａ、１３ｂは端子である。また、櫛歯の矢印
は、幅すべり振動の方向を表している。 【００１４】かかる構造を有する圧電トランスは、図５
（ｂ）にその接続図を示すように、表面側（又は裏面
側）の一対の電極１１ａ、１１ｂに交流電圧源１４を接
続し、裏面側（又は表面側）の一対の電極１１ａ、１１
ｂに負荷１５を接続して用いられる。図６は距離Ｌとス
プリアスとの対応関係を示す図（図２を具体化したも
の）であり、この例では、負荷オープン時の反共振周波
数ｆａと負荷ショート時の共振周波数ｆｒとの間に、４
種類のスプリアスａ〜ｄ（インハーモニックオーバート
ーン）が認められる。圧電トランスの動作範囲（共振周
波数）は負荷条件によって変動するが、スプリアスを無
くすには、少なくとも、平行距離Ｌが共振波長λの１０
倍（１０λ）以下の領域で使用するのが望ましい。 【００１５】他方、図７は距離Ｌと共振抵抗（すなわち
伝播ロス）との対応関係を示す図（図４を具体化したも
の）であり、この例では、負荷ショート時の特性線ｅ及
び負荷オープン時の特性線ｆの双方共に、距離Ｌが小さ
くなるほどロスが増えている。ロスの許容誤差を考慮す
ると、少なくとも、平行距離Ｌが共振波長λの６倍（６
λ）以上の領域で使用するのが望ましい。 【００１６】従って、ロスを増加させることなく、充分
なスプリアス抑制効果を得るには、図６及び図７の記載
から、一対の電極１１ａ、１１ｂの櫛歯の平行距離Ｌ
を、共振波長λの６倍から１０倍（６λ〜１０λ）に設
定すればよいことがわかる。図８〜図１２は圧電トラン
スの一実施例を示す図である。 【００１７】図８（ａ）において、２０は基板である。
基板２０の表面と裏面には、それぞれ一対の電極２１
ａ、２１ｂ（裏面側にあっては電極２２ａ、２２ｂ）が
取り付けられており、表裏電極を有する圧電トランスを
構成している。表面側（又は裏面側）の一対の電極２１
ａ、２１ｂに交流電圧を印加すると、一対の電極２１
ａ、２１ｂ間に、図８（ｂ）に示すような幅すべり振動
が発生する。ここで矢印ニは一方の電極２１ａ側の振動
方向、矢印ホは他方の電極２１ｂ側の振動方向である。
すなわち、一対の電極２１ａ、２１ｂ間では振動方向が
逆向きになる。 【００１８】ところで、かかる構造の圧電トランスで
は、基板２０の表と裏で電極が対向しているため、この
対向電極（例えば電極２１ｂと電極２２ｂ）間でも振動
が発生する。この振動は、図８（ｃ）に示すように、基
板２０の厚みｔ方向に逆向きの振動（矢印ヘ、ト参照）
であり、圧電トランスの周波数特性を劣化させる原因と
なるものである。 【００１９】厚み振動（特に厚みすべり振動）は、幅す
べり振動の共振周波数をｆ１、厚みすべり振動の共振周
波数をｆ２とすると、ｆ２／ｆ１＞１の関係、すなわち
ｆ１＜ｆ２となるように、基板２０の厚さｔや電極２１
ａ、２１ｂ（及び２２ａ、２２ｂ）のピッチを設定する
ことにより抑制できる。図９及び図１０は、圧電トラン
スの具体例であり、図９はＬｉＮｂＯ3 のＸカット板を
基板３０に用いた例、図１０はＬｉＮｂＯ3 の回転Ｙカ
ット板を基板４０に用いた例である。図９において、基
板３０の表面と裏面には、それぞれ一対の櫛状電極３１
ａ、３１ｂ（裏面側は電極３２ａの一部のみが見える）
が取り付けられており、また、図１０において、基板４
０の表面と裏面には、それぞれ一対の櫛状電極４１ａ、
４１ｂ（裏面側は電極４２ａの一部のみが見える）が取
り付けられている。これらの例も、幅すべり振動の共振
周波数ｆ１と厚みすべり振動の共振周波数ｆ２との関係
をｆ２／ｆ１＞１に設定し、周波数特性の劣化の原因と
なる厚みすべり振動を抑制している他、さらに、以下に
述べるような種々の構造状の最適化を図っている。 【００２０】ここで、図９及び図１０において、ｋ24、
ｋ15は電気機械結合係数である。Ｘカットの場合はｋ24
が幅すべり振動、ｋ15が厚みすべり振動の各電気機械結
合係数となり、回転Ｙカットの場合はｋ24が厚みすべり
振動、ｋ15が幅すべり振動の各電気機械結合係数とな
る。図１１はＸ軸を中心にＬｉＮｂＯ3 結晶を回転させ
た場合の電気機械結合係数ｋ24（Ｘカット板の場合幅す
べり振動の結合係数）とｋ15（Ｘカット板の場合厚みす
べり振動の結合係数）の特性図である。縦軸が係数の
値、横軸が回転角度であり、係数の値が大きいほど振動
が励振されやすいことを示している。例えば、Ｘカット
板の場合に厚みすべり振動を抑えつつ、幅すべり振動の
伝達効率を高めるには、ｋ24＞ｋ15の領域（好ましくは
１７０°付近の領域）を選べばよい。 【００２１】すなわち、幅すべり振動を効率よく励振さ
せるには、Ｘカット板の場合、元の結晶軸Ｙに対して１
７０°±２０°だけ回転させたＹ’軸を音の伝播方向と
するのがよく、又は、回転Ｙカット板では４０°±５０
°回転Ｙカット板を用い、その音の伝播方向をＸ軸方向
とするのがよい。特に、４０°±１０°の範囲では、図
１１に示すように、厚み振動の電気機械結合係数ｋ24が
小さいから、より効果的である。 【００２２】これらのカット方位の範囲では、幅すべり
振動の波長λと基板の厚さｔ（ｔは厚みすべり振動の１
／２波長に相当）との間で、λ／２ｔ＞１．１の関係が
成立すればよい。さらに、４０°±１０°の回転Ｙカッ
ト板の場合には、λ／２ｔ＞０．９の関係が成立すれば
よい。図１２〜図１７は圧電トランスの他の実施例を示
す図である。 【００２３】図１２において、５０は基板であり、基板
５０の表面には、入力用又は出力用の一対の電極５１
ａ、５１ｂに加えて、ダミーの電極（個数は一例）５２
ａ、５２ｂが取り付けられている。ここで、ダミー電極
５２ａ、５２ｂは、ウエハから基板５０を切り出す際の
カット線（言い替えれば基板５０の輪郭線）に沿って設
けるのがポイントであるが、カット線のうち、入力用又
は出力用の電極５１ａ、５１ｂが設けられている部分
と、基板５０の短辺側の両端部分に設ける必要はない。 【００２４】このようなダミー電極５２ａ、５２ｂを設
けたことにより、ウエハから基板５０を切り出す際の切
断面のチッピングを防止できる。すなわち、図１３はダ
ミー電極を設けない場合の基板６０の平面図であるが、
程度の差こそあれ基板６０の無電極部分に微小な欠損６
１（チッピング）の発生が避けられず、図１４に示すよ
うに、チッピングの程度に応じて圧電トランスの性能劣
化を招く。 【００２５】本実施例では、切断面のうち、特に圧電ト
ランスの動作に影響を与える長辺側の全てが入力用又は
出力用の電極５１ａ、５１ｂと、ダミー電極５２ａ、５
２ｂで保護されるので、かかるチッピングの発生を効果
的に防止でき、圧電トランスの性能劣化を回避できる。
図１５は具体的な圧電トランスの例であり、この例で
は、基板７０の表面に、櫛形の一対の電極７１ａ、７１
ｂを形成すると共に、この櫛形電極７１ａ、７１ｂによ
って保護されない基板７０の長辺側の輪郭線に沿ってダ
ミー電極７２ａ〜７２ｄを形成している。 【００２６】図１６は基板７０を切り出す前のウエハ７
３の平面図である。破線に沿って切断することにより、
１枚のウエハから多数の基板７０を切り出す。図１７は
ダミー電極の有無とチッピングサイズの関係を示す図で
あり、ダミー電極を設けないときに対してダミー電極を
設けたときのチッピングサイズが大幅に減少している。
従って、共振抵抗（ロス）を下げることができ、圧電ト
ランスの性能向上を図ることができる。 【００２７】 【発明の効果】本発明によれば、スプリアスや伝送損失
の抑制を図ることができ、実用性に優れた圧電トランス
を提供できる。
は、交流電圧の昇圧や降圧に用いられる圧電トランスに
関する。電気エネルギーを機械振動に変換して昇圧若し
くは降圧し、再び電気エネルギーに変換して取り出す圧
電トランスは、電磁トランスのように電磁ノイズを発生
せず、また、磁性体材料や巻線等の高周波損失の大きな
材料を使用しないため、比較的容易に高周波化が可能で
あり、例えば、スイッチング電源の昇圧／降圧デバイス
として注目されている。 【０００２】 【従来の技術】圧電トランスの原理は、圧電体基板（以
下、単に「基板」と言う）の表裏に取り付けた一対の入
力電極間に交流電圧を印加してその電極間の基板に機械
的振動を発生させ、この振動を同じく基板の表裏に取り
付けた別の一対の出力電極から取り出すものであるが、
基板の支持が困難で、また、内部抵抗も大きく、大電力
を取り扱えないという欠点を有していた。 【０００３】そこで、本願発明者らは、かかる欠点を克
服した「エネルギー閉じ込め型の圧電トランス」を先に
提案している（特願平４−２３９３１号 平成４年２月
１０日出願）。この先願に係る圧電トランスは、基板の
表面と裏面にそれぞれ一対の櫛形電極を取り付け、一方
の電極の櫛歯と他方の電極の櫛歯とを平行状に配置した
もので、表面の一対の櫛形電極が入力電極（あるいは出
力電極）、裏面の一対の櫛形電極が出力電極（あるいは
入力電極）として用いられる。入力電極に交流電圧を印
加すると、櫛歯のピッチに応じた周波数の弾性波が基板
に生じ、この弾性波が基板の端面で反射して特定の周波
数で共振する。また、圧電反作用によって、電極交差部
のカットオフ周波数が低下し、エネルギーが閉じ込めら
れる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
先願に係る圧電トランスにあっては、いわゆる圧電反作
用を利用したエネルギーの閉じ込め効果により、基板の
支持が容易で、低損失、かつ大電力の取り扱いが可能に
なるというメリットがあるものの、インハーモニック
オーバートーンのようなスプリアスや伝送損失の抑制、
不要振動（特に基板の厚み方向の振動）の抑制、ウ
エハから素子を切り出す際の切断面の微細な欠け、いわ
ゆるチッピングを少なくするといった点で改善すべき余
地があった。 ［目的］ そこで、本発明の目的はスプリアスや伝送損失を抑制す
ることにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的達成
のために、圧電体基板の表面に一対の櫛形電極を取り付
け、該一対の櫛形電極の櫛歯を対向させ、かつ一方の電
極の隣接する櫛歯それぞれの間に他方の電極の櫛歯それ
ぞれを非接触に平行に配置した構造を有する圧電トラン
スにおいて、一方の電極の櫛歯と、一方の電極の櫛歯に
隣接する他方の電極の櫛歯が対向する部分において、上
記平行な方向に沿った当該対向する部分の長さを、圧電
体基板の幅方向の振動の共振波長の６〜１０倍に設定し
たことを特徴としている。 【０００６】 【０００７】 【０００８】 【作用】一対の電極の、一方の電極の櫛歯と、一方の電
極の櫛歯に隣接する他方の電極の櫛歯が対向する部分に
おいて、櫛歯と平行な方向に沿った当該対向する部分の
長さを小さくするほど、スプリアスの抑制に効果がある
が、振動エネルギーが閉じ込もりにくくなって伝播ロス
が増大する。伝播ロスを増大させずにスプリアスを抑制
するには、交差幅を共振波長の６〜１０倍に設定すれば
よい。 【０００９】 【００１０】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１〜図７は本発明に係る圧電トランスの一実施
例を示す図である。 【００１１】まず、原理的な構成を説明すると、図１
（ａ）において、１は圧電体基板（以下、単に「基板」
と言う）、２ａ、２ｂは基板１の表面に取り付けられた
一対の電極であり、電極２ａの櫛歯と電極２ｂの櫛歯が
対向する部分における櫛歯と平行な方向に沿った当該対
向する部分の長さはＬで表されている。電極２ａ、２ｂ
に交流電圧を印加すると、一方の電極２ａと他方の電極
２ｂに矢印イ、ロで示す逆向きのすべり振動（幅すべり
振動）が発生し、この振動は、矢印ハの向きに伝播す
る。 【００１２】ここで、距離Ｌを大きくすると、図１
（ｂ）に示すように、インハーモニックオーバートーン
のようなスプリアスを多く含むようになり、使い勝手が
悪いものになる。図２及び図３は、距離Ｌをｂ1 とした
場合のスプリアス周波数を示す図である。この例では、
負荷ショート時の共振周波数ｆｒと負荷オープン時の反
共振周波数ｆａとの間に、ｆ1 、ｆ2 及びｆ3 といった
３種類のスプリアスが含まれている。スプリアスの抑制
には、距離Ｌを小さくするのが効果的である。 【００１３】他方、距離Ｌは振動エネルギーの伝播ロス
にも影響する。すなわち、図４に示すように、距離Ｌを
小さくするほどロスが大きくなる。ロスを増大させずに
充分なスプリアスの抑制効果を得るには、距離Ｌを、基
板１の幅方向の振動の共振波長λの６〜１０倍（６λ〜
１０λ）に設定するのがよい。次に、具体的な構成を説
明すると、図５（ａ）において、１０は基板であり、基
板１０の表面（及び裏面）には、一対の櫛形の電極１１
ａ、１１ｂが取り付けられている。電極１１ａ、１１ｂ
の櫛歯のピッチは圧電トランスの駆動周波数の波長に合
わせてあり、且つ、互いに非接触で距離Ｌだけ平行して
いる。なお、１２ａは一方の電極１１ａの引出し配線パ
ターン、１２ｂは他方の電極１１ｂの引出し配線パター
ン、１３ａ、１３ｂは端子である。また、櫛歯の矢印
は、幅すべり振動の方向を表している。 【００１４】かかる構造を有する圧電トランスは、図５
（ｂ）にその接続図を示すように、表面側（又は裏面
側）の一対の電極１１ａ、１１ｂに交流電圧源１４を接
続し、裏面側（又は表面側）の一対の電極１１ａ、１１
ｂに負荷１５を接続して用いられる。図６は距離Ｌとス
プリアスとの対応関係を示す図（図２を具体化したも
の）であり、この例では、負荷オープン時の反共振周波
数ｆａと負荷ショート時の共振周波数ｆｒとの間に、４
種類のスプリアスａ〜ｄ（インハーモニックオーバート
ーン）が認められる。圧電トランスの動作範囲（共振周
波数）は負荷条件によって変動するが、スプリアスを無
くすには、少なくとも、平行距離Ｌが共振波長λの１０
倍（１０λ）以下の領域で使用するのが望ましい。 【００１５】他方、図７は距離Ｌと共振抵抗（すなわち
伝播ロス）との対応関係を示す図（図４を具体化したも
の）であり、この例では、負荷ショート時の特性線ｅ及
び負荷オープン時の特性線ｆの双方共に、距離Ｌが小さ
くなるほどロスが増えている。ロスの許容誤差を考慮す
ると、少なくとも、平行距離Ｌが共振波長λの６倍（６
λ）以上の領域で使用するのが望ましい。 【００１６】従って、ロスを増加させることなく、充分
なスプリアス抑制効果を得るには、図６及び図７の記載
から、一対の電極１１ａ、１１ｂの櫛歯の平行距離Ｌ
を、共振波長λの６倍から１０倍（６λ〜１０λ）に設
定すればよいことがわかる。図８〜図１２は圧電トラン
スの一実施例を示す図である。 【００１７】図８（ａ）において、２０は基板である。
基板２０の表面と裏面には、それぞれ一対の電極２１
ａ、２１ｂ（裏面側にあっては電極２２ａ、２２ｂ）が
取り付けられており、表裏電極を有する圧電トランスを
構成している。表面側（又は裏面側）の一対の電極２１
ａ、２１ｂに交流電圧を印加すると、一対の電極２１
ａ、２１ｂ間に、図８（ｂ）に示すような幅すべり振動
が発生する。ここで矢印ニは一方の電極２１ａ側の振動
方向、矢印ホは他方の電極２１ｂ側の振動方向である。
すなわち、一対の電極２１ａ、２１ｂ間では振動方向が
逆向きになる。 【００１８】ところで、かかる構造の圧電トランスで
は、基板２０の表と裏で電極が対向しているため、この
対向電極（例えば電極２１ｂと電極２２ｂ）間でも振動
が発生する。この振動は、図８（ｃ）に示すように、基
板２０の厚みｔ方向に逆向きの振動（矢印ヘ、ト参照）
であり、圧電トランスの周波数特性を劣化させる原因と
なるものである。 【００１９】厚み振動（特に厚みすべり振動）は、幅す
べり振動の共振周波数をｆ１、厚みすべり振動の共振周
波数をｆ２とすると、ｆ２／ｆ１＞１の関係、すなわち
ｆ１＜ｆ２となるように、基板２０の厚さｔや電極２１
ａ、２１ｂ（及び２２ａ、２２ｂ）のピッチを設定する
ことにより抑制できる。図９及び図１０は、圧電トラン
スの具体例であり、図９はＬｉＮｂＯ3 のＸカット板を
基板３０に用いた例、図１０はＬｉＮｂＯ3 の回転Ｙカ
ット板を基板４０に用いた例である。図９において、基
板３０の表面と裏面には、それぞれ一対の櫛状電極３１
ａ、３１ｂ（裏面側は電極３２ａの一部のみが見える）
が取り付けられており、また、図１０において、基板４
０の表面と裏面には、それぞれ一対の櫛状電極４１ａ、
４１ｂ（裏面側は電極４２ａの一部のみが見える）が取
り付けられている。これらの例も、幅すべり振動の共振
周波数ｆ１と厚みすべり振動の共振周波数ｆ２との関係
をｆ２／ｆ１＞１に設定し、周波数特性の劣化の原因と
なる厚みすべり振動を抑制している他、さらに、以下に
述べるような種々の構造状の最適化を図っている。 【００２０】ここで、図９及び図１０において、ｋ24、
ｋ15は電気機械結合係数である。Ｘカットの場合はｋ24
が幅すべり振動、ｋ15が厚みすべり振動の各電気機械結
合係数となり、回転Ｙカットの場合はｋ24が厚みすべり
振動、ｋ15が幅すべり振動の各電気機械結合係数とな
る。図１１はＸ軸を中心にＬｉＮｂＯ3 結晶を回転させ
た場合の電気機械結合係数ｋ24（Ｘカット板の場合幅す
べり振動の結合係数）とｋ15（Ｘカット板の場合厚みす
べり振動の結合係数）の特性図である。縦軸が係数の
値、横軸が回転角度であり、係数の値が大きいほど振動
が励振されやすいことを示している。例えば、Ｘカット
板の場合に厚みすべり振動を抑えつつ、幅すべり振動の
伝達効率を高めるには、ｋ24＞ｋ15の領域（好ましくは
１７０°付近の領域）を選べばよい。 【００２１】すなわち、幅すべり振動を効率よく励振さ
せるには、Ｘカット板の場合、元の結晶軸Ｙに対して１
７０°±２０°だけ回転させたＹ’軸を音の伝播方向と
するのがよく、又は、回転Ｙカット板では４０°±５０
°回転Ｙカット板を用い、その音の伝播方向をＸ軸方向
とするのがよい。特に、４０°±１０°の範囲では、図
１１に示すように、厚み振動の電気機械結合係数ｋ24が
小さいから、より効果的である。 【００２２】これらのカット方位の範囲では、幅すべり
振動の波長λと基板の厚さｔ（ｔは厚みすべり振動の１
／２波長に相当）との間で、λ／２ｔ＞１．１の関係が
成立すればよい。さらに、４０°±１０°の回転Ｙカッ
ト板の場合には、λ／２ｔ＞０．９の関係が成立すれば
よい。図１２〜図１７は圧電トランスの他の実施例を示
す図である。 【００２３】図１２において、５０は基板であり、基板
５０の表面には、入力用又は出力用の一対の電極５１
ａ、５１ｂに加えて、ダミーの電極（個数は一例）５２
ａ、５２ｂが取り付けられている。ここで、ダミー電極
５２ａ、５２ｂは、ウエハから基板５０を切り出す際の
カット線（言い替えれば基板５０の輪郭線）に沿って設
けるのがポイントであるが、カット線のうち、入力用又
は出力用の電極５１ａ、５１ｂが設けられている部分
と、基板５０の短辺側の両端部分に設ける必要はない。 【００２４】このようなダミー電極５２ａ、５２ｂを設
けたことにより、ウエハから基板５０を切り出す際の切
断面のチッピングを防止できる。すなわち、図１３はダ
ミー電極を設けない場合の基板６０の平面図であるが、
程度の差こそあれ基板６０の無電極部分に微小な欠損６
１（チッピング）の発生が避けられず、図１４に示すよ
うに、チッピングの程度に応じて圧電トランスの性能劣
化を招く。 【００２５】本実施例では、切断面のうち、特に圧電ト
ランスの動作に影響を与える長辺側の全てが入力用又は
出力用の電極５１ａ、５１ｂと、ダミー電極５２ａ、５
２ｂで保護されるので、かかるチッピングの発生を効果
的に防止でき、圧電トランスの性能劣化を回避できる。
図１５は具体的な圧電トランスの例であり、この例で
は、基板７０の表面に、櫛形の一対の電極７１ａ、７１
ｂを形成すると共に、この櫛形電極７１ａ、７１ｂによ
って保護されない基板７０の長辺側の輪郭線に沿ってダ
ミー電極７２ａ〜７２ｄを形成している。 【００２６】図１６は基板７０を切り出す前のウエハ７
３の平面図である。破線に沿って切断することにより、
１枚のウエハから多数の基板７０を切り出す。図１７は
ダミー電極の有無とチッピングサイズの関係を示す図で
あり、ダミー電極を設けないときに対してダミー電極を
設けたときのチッピングサイズが大幅に減少している。
従って、共振抵抗（ロス）を下げることができ、圧電ト
ランスの性能向上を図ることができる。 【００２７】 【発明の効果】本発明によれば、スプリアスや伝送損失
の抑制を図ることができ、実用性に優れた圧電トランス
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示す原
理構成図である。 【図２】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示すス
プリアス特性図である。 【図３】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示すス
プリアス特性図である。 【図４】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示す平
行距離Ｌとロスとの対応関係図である。 【図５】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示す具
体的な構成図である。 【図６】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示すス
プリアス特性図である。 【図７】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示す平
行距離Ｌとロスとの対応関係図である。 【図８】圧電トランスの一実施例を示す原理構成図であ
る。 【図９】圧電トランスの一実施例を示すＸカット板を使
用した具体的な構成図である。 【図１０】圧電トランスの一実施例を示す回転Ｙカット
板を使用した具体的な構成図である。 【図１１】圧電トランスの一実施例を示す電気機械結合
係数とカット方向の対応関係図である。 【図１２】圧電トランスの他の実施例を示す原理構成図
である。 【図１３】圧電トランスのチッピング発生状態図であ
る。 【図１４】圧電トランスのチッピングサイズとロスとの
対応関係図である。 【図１５】圧電トランスの他の実施例を示す具体的な構
成図である。 【図１６】ウエハの平面図である。 【図１７】ダミー電極の有無とチッピングサイズとの対
応関係図である。 【符号の説明】 １、１０、２０、３０、４０、５０、７０：圧電体基板 ２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２
ａ、２２ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、４１ａ、４２
ｂ、４２ａ、５１ａ、５１ｂ、７１ａ、７１ｂ：櫛形電
極 Ｌ：平行距離 ５２ａ、５２ｂ：ダミー電極
理構成図である。 【図２】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示すス
プリアス特性図である。 【図３】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示すス
プリアス特性図である。 【図４】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示す平
行距離Ｌとロスとの対応関係図である。 【図５】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示す具
体的な構成図である。 【図６】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示すス
プリアス特性図である。 【図７】本発明に係る圧電トランスの一実施例を示す平
行距離Ｌとロスとの対応関係図である。 【図８】圧電トランスの一実施例を示す原理構成図であ
る。 【図９】圧電トランスの一実施例を示すＸカット板を使
用した具体的な構成図である。 【図１０】圧電トランスの一実施例を示す回転Ｙカット
板を使用した具体的な構成図である。 【図１１】圧電トランスの一実施例を示す電気機械結合
係数とカット方向の対応関係図である。 【図１２】圧電トランスの他の実施例を示す原理構成図
である。 【図１３】圧電トランスのチッピング発生状態図であ
る。 【図１４】圧電トランスのチッピングサイズとロスとの
対応関係図である。 【図１５】圧電トランスの他の実施例を示す具体的な構
成図である。 【図１６】ウエハの平面図である。 【図１７】ダミー電極の有無とチッピングサイズとの対
応関係図である。 【符号の説明】 １、１０、２０、３０、４０、５０、７０：圧電体基板 ２ａ、２ｂ、１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２
ａ、２２ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、４１ａ、４２
ｂ、４２ａ、５１ａ、５１ｂ、７１ａ、７１ｂ：櫛形電
極 Ｌ：平行距離 ５２ａ、５２ｂ：ダミー電極
フロントページの続き
(72)発明者 若月 昇
神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地
富士通株式会社内
(56)参考文献 特開 昭48−70024（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−204582（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−218524（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 41/107
H02M 3/24
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】圧電体基板の表面に一対の櫛形電極を取り
付け、 該一対の櫛形電極の櫛歯を対向させ、かつ一方の電極の
隣接する櫛歯それぞれの間に他方の電極の櫛歯それぞれ
を非接触に平行に配置した構造を有する圧電トランスに
おいて、 一方の電極の櫛歯と、一方の電極の櫛歯に隣接する他方
の電極の櫛歯が対向する部分において、上記平行な方向
に沿った当該対向する部分の長さを、圧電体基板の幅方
向の振動の共振波長の６〜１０倍に設定したことを特徴
とする圧電トランス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17126593A JP3369259B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 圧電トランス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17126593A JP3369259B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 圧電トランス |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002245155A Division JP2003078179A (ja) | 2002-08-26 | 2002-08-26 | 圧電トランス |
| JP2002245156A Division JP2003078180A (ja) | 2002-08-26 | 2002-08-26 | 圧電トランス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0730168A JPH0730168A (ja) | 1995-01-31 |
| JP3369259B2 true JP3369259B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=15920127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17126593A Expired - Fee Related JP3369259B2 (ja) | 1993-07-12 | 1993-07-12 | 圧電トランス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3369259B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3226894B2 (ja) | 1999-03-25 | 2001-11-05 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 超音波モータ及び超音波モータ付き電子機器 |
-
1993
- 1993-07-12 JP JP17126593A patent/JP3369259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0730168A (ja) | 1995-01-31 |
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