JP3634512B2

JP3634512B2 - 圧電トランス

Info

Publication number: JP3634512B2
Application number: JP22284996A
Authority: JP
Inventors: 正俊溝端
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2016-08-23
Also published as: JPH1065227A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体材料からなる基板を用いた圧電トランスに関し、特に実装基板等への取付けが容易となる圧電トランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電トランスは、従来からよく知られているように、入力の電気エネルギを一旦機械エネルギに変換した後に再び電気エネルギに変換するといった原理により、圧電効果を利用して低入力電圧から昇圧されて高出力電圧を得ることが可能なものであり、巻線トランスを用いた場合の電磁波ノイズの発生、発熱による発火および昇圧効率の低下といった問題が極めて少ないものである。このような特徴を生かして、圧電トランスは、近年、例えば液晶ディスプレイのバックライト用冷陰極管を始動させるような高電圧を必要とする部位に用いることが検討され始めている。
【０００３】
この圧電トランスは、例えば、図５に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛（以下ＰＺＴと称す）等の強誘電性材料からなる平面視矩形状の基板３１と、基板３１の上下面の各々にこの基板３１の長手方向に沿って一方側の端部から中央まで形成された上面電極層３２ａ及び下面電極層３２ｂと、基板３１の他方側の端面に形成された端面電極層３３とを備えたものである。この圧電トランスでは、その基板材料や基板の寸法形状等で決まる固有共振周波数の交流電圧を上面電極層３２ａと下面電極層３２ｂとの間に印加すると、逆圧電効果によりその長さ方向に強い機械振動が発生し、この機械振動を圧電効果によって端面電極層３３から昇圧された高出力電圧として取り出される。
【０００４】
図６のグラフは、圧電トランスの振動の最大変位量が最も大きくなる固有共振周波数（例えばλ（１波長）モード）下における振動の変位量と基板３１の各位置との関係を示し、ほぼ０となる部分（以下非振動部分と称す）及び最大となる部分が決まっている（図６において横軸は基板３１の各位置を示し、縦軸は基板の固有共振周波数下の任意時点における変位量を示す）。
【０００５】
このような構造の圧電トランスでは、実装基板等へ実装される際に、振動の変位量が小さくならないようにするために、上記非振動部分を押さえ固定する必要がある。
従来、この非振動部分を押さえ固定するために、例えば、図７（ａ）に示すような取付冶具３５が用いられている。この取付冶具３５は、基板３１が挿入される中空部３５ａを有する管状体であり、その内壁上下面には、中空部３５ａ内に挿入された基板３１と接触するＡｌ等からなる導出端子３５ｂがその一方端が片持ち状態で２つ設けられており、各他方端はこの外壁面から外方へ導出されている。
【０００６】
また、取付冶具３５の上面には１つのネジ穴３５ｃが穿設されており、ネジ穴３５ｃ内にネジ（図示せず）を螺着させて導出端子３５ｂを介して基板３１を押圧し固定する。
このとき、これら取付冶具３５は、図７（ｂ）に示す如く、予め圧電トランスの非振動部分のピッチに合わせて実装基板３４上に固着されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構造の圧電トランスでは、基板３１の表面を押圧固定して取り付けられているので、圧電トランスに交流電圧を印加した際の自身の振動により、基板３１が取付冶具３５に対して位置ずれを起こしやすくなり、この場合にはその非振動部分以外の振動部分を押圧固定してしまう結果、振動の変位量が抑えられてしまい、圧電効果による昇圧比が小さくなってしまうといった問題がある。
【０００８】
また、上記基板３１は、その表面がフラット形状であるために、上述したような高価で複雑な構造の取付冶具３５を用い、この取付冶具３５の中空部３５ａ内に挿入した後にネジを螺着し、基板３１の表面を導出端子３５ｂを介して押圧固定しなければならず、取付作業が非常に面倒である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、実装基板等への取付け作業が非常に容易であり、低価格な取付冶具を用いて実装基板等へ実装することが可能な圧電トランスおよびその実装構造を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、平面視矩形状の基板と、該基板の上下面の各々に当該基板の長手方向に沿って一方端部から中央部まで形成された第１電極層と、前記基板の他方端部の端面に形成された第２電極層とを備えた圧電トランスであって、前記基板は、圧電トランスの固有共振周波数下での振動の変位量が０の部位に頂部を有する突起部が形成されていることを特徴とする圧電トランスを提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、平面視矩形状の基板が複数枚積層され一体化された積層体と、各基板間にて前記積層体の長手方向に沿って一方端部から中央部に向かって形成された内部電極層と、これら内部電極層のうちの一層おきと電気的に接続するように前記積層体の外周面に形成された外部電極層と、前記積層体の他方端部の端面に形成された端面電極層とを備えた圧電トランスであって、前記積層体の上下面もしくは下面の基板は、圧電トランスの固有共振周波数下での振動の変位量が０の部位に頂部を有する突起部が形成されていることを特徴とする圧電トランスを提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。図１は本実施例の圧電トランスを示す斜視図である。この圧電トランスは、平面視矩形状のＰＺＴからなる基板１と、この基板１の上下面の各々に基板１の長手方向に沿って一方端部から中央部まで形成された銀パラジウムからなる上面電極層２ａおよび下面電極層２ｂ（第１電極層）と、基板１の他方端部の端面に形成された銀パラジウムからなる端面電極層（第２電極層）３とを備えたものである。
【００１２】
基板１は、その長さ寸法が３０ｍｍ程度、その幅寸法が７ｍｍ程度及びその厚み寸法が１．５ｍｍ程度のものである。そして、圧電トランスは、上面電極層２ａと下面電極層２ｂとの間に１２０ｋＨｚ程度の周波数（固有共振周波数）の交流電圧を印加させると、基板１の両端から長さ方向に沿って各々７．５ｍｍ程度の部分（以下非振動部分）でその振動の変位量がほぼ０となる。
【００１３】
そして、本実施例の圧電トランスでは、基板１の上下面の各々に図に示すようなＶ字形状の突起部４が形成されている。これら突起部４は、基板１の非振動部分に沿って（基板１の幅方向に沿って）形成されており、その高さ寸法が０．３〜０．５ｍｍ程度、頂角４５度程度のものである。
このように、本実施例の圧電トランスでは、基板１の非振動部分に突起部４が形成されているので、これを実装基板５に取り付ける際に、例えば、図２に示すように、基板１はその突起部４の頂部のみ（基板１の非振動部分のみ）が実装基板５に接触し、その他の部分が実装基板５と離間し非接触状態となっているため、基板１と実装基板５との間をスペーサ等を介在させて離間させる必要が無い。そして、圧電トランスを実装基板５上に取り付けるには、銅等からなる２つの取付金具６が用いられる。この取付金具６は、突起部４との接触部分が（突起部４形状に倣う）凸形状に折曲げ加工されており、固有共振周波数の交流電圧が印加され自身が振動して水平方向に位置ずれを起こそうとしても、この凸形状の内壁面部分が突起部４表面に当接して基板１の位置ずれが抑制される。このため、基板１は、大きく位置ずれすることが無く、非振動部分を押さえ固定した状態を確実に維持でき、振動の大きな変位量を安定して得ることが可能となる。
【００１４】
図示はしないが、一方の取付金具６は、その凸形状の部分で基板１の上面電極層２ａに接触し電気的に接続され、その両端部分で実装基板５に形成された配線パターンに接触し電気的に接続されるように取り付けられている。また、基板１の下面電極層２ｂは、その突起部４が実装基板５に直接接触することにより電気的に接続されている。
【００１５】
同様に図示はしないが、他方の取付金具６は、その凸形状の部分が（端面電極層３から基板１の表面を通じて突起部４まで延出された）導電層３ａと接触し電気的に接続され、その両端部分が実装基板５に形成された配線パターンに接触し電気的に接続されるように取り付けられている。
上記本実施例の圧電トランスは、例えば、次のような方法で製造できる。
【００１６】
まず、グリーンシート状態の基板を、上下方向からプレス体により押圧し挟み込んで圧縮する。このプレス体の基板との接触面は、平坦形状となっているが、上記突起部に対応する部分には、予め所望の凹み部を形成しておく。従って、基板が上記のようにプレス体により圧縮されると、基板の表面形状がプレス体の形状に倣うように変形（つまり基板の凹み部に対応する部分に突起部が形成されるのである）する。次いで、銀パラジウムからなるペーストをスクリーン印刷方法により塗布・乾燥して上面電極層２ａ、下面電極層２ｂ及び端面電極層３を所定の位置に形成した後に焼成する。上記方法を用いて圧電トランスを製造する場合には、基板の突起部の形状はプレス体の凹み部の形状にほぼ倣う。
【００１７】
本実施例では、突起部４が基板１の幅方向全域に亘って列状に形成されているが、例えば、図３（ａ）に示すような円柱形状の突起部８ａや図３（ｂ）に示すような半球面形状の突起部８ｂでもよく、その形状は限定されるものでない。また、この場合の突起部の個数については、実装基板５上に載置させる際の安定性を考えると、複数個形成した方がよい。
【００１８】
また、本実施例では、突起部４が基板１の上下面に形成されているが、これに限定されるものでなく、下面のみに設けても良い。本発明は、上記実施例のようなローゼン型圧電トランスに限られるものでなく、複数の基板を積層した積層型の圧電トランスにも適用可能である。すなわち、本発明の積層型圧電トランスは、図４に示すように、平面視矩形状の基板９ａが複数枚積層された積層体９と、各基板９ａ間にて積層体９の長
手方向に沿って一方側の端部から中央部に向かって形成された内部電極層１０と、これら内部電極層１０のうちの一層おきと電気的に接続するように積層体９の両側面（外周面）の各々に形成された外部電極層１１と、積層体９の他方端面に形成された端面電極層１２とを備え、積層体９は、上述したローゼン型のものと同様に圧電トランスの固有共振周波数下における非振動部分に円錐形状の突起部１３が形成されている。この積層型圧電トランスの突起部の形成方法についても、基板９ａを積層した後に上記と同様の方法で上下方向からプレス体により挟み込み圧縮すればよい。
【００１９】
尚、外部電極層１１は、それぞれ上面電極層１４または下面電極層１５と電気的に接続されている。また、各電極層の材質は、ローゼン型圧電トランスと同様に、銀パラジウムやＰｄ、Ｐｔ、ＣｕまたはＮｉ等の金属を用いることが可能である。
本発明の圧電トランスでは、基板の上下面の各々に突起部を設けているが、上下面の少なくともどちらか一方に突起部を設ければよい。例えば、基板の下面のみに突起部を設けるとともに基板の上面に凹部を設けた形状のものでもよく、この場合には、取付金具をこの凹部内に入り込むように取り付ければ、固有共振周波数の交流電圧が印加され自身が振動して水平方向に位置ずれを起こそうとしても、取付金具が凹部の内壁面に当接するので、基板１の位置ずれが抑制される。
【００２０】
本発明の圧電トランスでは、上記実施例に示したような寸法のものに限定されるものでない。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、基板の非振動部分に突起部が形成されているので、これを実装基板に取り付ける際に、例えば、基板はその突起部の頂部のみ（基板の非振動部分のみ）が実装基板に接触し、その他の部分が実装基板と離間し非接触状態となっているため、基板と実装基板との間をスペーサ等を介在させて離間させる必要が無い、というような効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の圧電トランスを示す斜視図である。
【図２】本実施例の圧電トランスを実装基板に取り付けた状態を示す一部切欠き断面図である。
【図３】本実施例の圧電トランスの基板の突起部の変形例を示す一部切欠き断面図である。
【図４】本実施例の圧電トランスの変形例を示し、積層型圧電トランスを示す斜視図である。
【図５】従来の圧電トランスを示す斜視図である。
【図６】従来の圧電トランスの固有共振周波数下における基板の振動の変位量と基板の各位置との関係のグラフを示す図である。
【図７】従来の圧電トランスを実装基板に取り付けるための取付冶具を説明する説明図である。
【符号の説明】
１基板
２第１電極層
３第２電極層
４突起部
５実装基板
６取付金具

Claims

平面視矩形状の基板と、該基板の上下面の各々に当該基板の長手方向に沿って一方端部から中央部に向かって形成された第１電極層と、前記基板の他方端部の端面に形成された第２電極層とを備えた圧電トランスであって、
前記基板は、圧電トランスの固有共振周波数下での振動の変位量が０の部位に頂部を有する突起部が形成されていることを特徴とする圧電トランス。
平面視矩形状の基板が複数枚積層され一体化された積層体と、各基板間にて前記積層体の長手方向に沿って一方端部から中央部に向かって形成された内部電極層と、これら内部電極層のうちの一層おきと電気的に接続するように前記積層体の外周面に形成された外部電極層と、前記積層体の他方端部の端面に形成された端面電極層とを備えた圧電トランスであって、
前記積層体の上下面もしくは下面の基板は、圧電トランスの固有共振周波数下での振動の変位量が０の部位に頂部を有する突起部が形成されていることを特徴とする圧電トランス。