JP3705559B2

JP3705559B2 - Piezoelectric transformer power supply

Info

Publication number: JP3705559B2
Application number: JP33543496A
Authority: JP
Inventors: 幸一岡本; 克典熊坂; 良明布田
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2016-12-16
Also published as: JPH10173251A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電トランスを用いた圧電トランス電源、特に、信頼性が高く、小形、低背化を実現するための圧電トランス電源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電セラミック矩形板を応用したデバイスとして圧電トランスが知られている。現在、圧電トランスに用いる振動子としてセラミックやニオブ酸リチウム単結晶を用いることが多く、一般的な構造としては、図２や図３の概略図に示すように圧電振動子１２の表面あるいは側面にそれぞれ電力を入力、出力できる入力電極１３ａ，１３ｂと出力電極１４が形成されている。また、圧電振動子１２の上に形成された入力電極１３ａ，１３ｂにリード線３１ａ，３１ｂ，３２を直接半田付けするか、バネ状の導体４１ａ，４１ｂ，４２を配することにより、電力を取り出している。
【０００３】
一般に圧電トランスは、信頼性が高いだけでなく、小形化、低背化、そして低コスト化の要求が非常に強い。
【０００４】
ところで、図２、図３に示したように圧電トランスにリード線等により接続するため、圧電トランスの小形、低背化を図っても実装面積、工数が膨大になるという欠点がある。これに代わるものとして、図４に示したようなセラミック矩形板１２から成る圧電トランスを挿入したケース１１を、複数の線状導体パターンを有する可撓性絶縁シート１５を介して回路基板１９上に固定した構造の従来例がある。この従来例は、小形、低背化が可能で組立工数もかからないという利点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧電トランスと可撓性絶縁シートとの半田付接続点は、可撓性絶縁シートを回路基板に位置固定するための導電パターンによりつながっており、可撓性絶縁シートを回路基板に半田付け固定する際の熱が導電パターンを通じて、圧電トランスと可撓性絶縁シートとの接続点の半田を溶かしてしまい、接続不良を起こすという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の技術的課題は、圧電トランスと可撓性絶縁シートとの接続点の半田不良を防止することができる圧電トランス電源を得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数のランドを形成した回路基板と、前記複数のランドのそれぞれと接続された複数の線状の導体パターンを設けた可撓性絶縁シートと、この可撓性絶縁シートの上に配置され、電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力用電極とを有する圧電トランスと、前記圧電トランスの前記入力用電極及び前記出力用電極を前記複数の線状の導体パターンとそれぞれ電気的に接続すると共に、前記圧電トランスを支持、固定するためのピンおよび前記圧電トランス及び前記可撓性絶縁シートを一体化したものを収納する凹部を持つ絶縁カバーケースとを有し、前記可撓性絶縁シートの導体パターンと離間して前記ピンを設け、前記絶縁カバーケースと前記可撓性絶縁シートと前記回路基板との固定位置としたことを特徴とする圧電トランス電源が得られる。
【０００８】
【作用】
可撓性絶縁シートと回路基板との固定位置にピンが設けられ、可撓性絶縁シートの導電パターン上から外れている。これにより、圧電トランスと可撓性絶縁シートとの半田付接続点も、ピンの位置と離間して外れる。そのため、圧電トランスと可撓性絶縁シートの電気的接続不良がなくなる。十分に信頼性を確保でき、部品点数、実装面積を抑えた、小形化、低背化、低コスト化が図れた圧電トランス電源を提供することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態について、本発明の圧電トランス電源を説明する。
【００１０】
本発明の圧電トランス電源では、可撓性絶縁シートの導体パターンがピンと離間して設けていることを特徴とする。
【００１１】
以下、具体的に実施例で説明する。
【００１２】
【実施例】
図１は本発明の実施例に係る圧電トランス電源の構成の一例を示す斜視図である。図１に示すように圧電トランス（圧電セラミック矩形板から成る圧電振動子）１２はその内部に複数の内部導体を有し、これら内部電極と交互にそれぞれ電気的接続を持たせた１組の入力用外部電極を形成し、出力電極１７も振動子矩形板１２の端面に形成した。ここで圧電トランス圧電セラミック矩形板１２の寸法は５０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系セラミックスを用い、内部電極はＡｇ／Ｐｄを一体焼結し、外部電極はＡｇを焼き付けにて形成した。次に、圧電トランス１２を樹脂の絶縁カバーケース１１の凹部に挿入する。ケース１１は、振動節点で支持固定するように射出成形により形成した。ここで１１ａ〜ｄは挿入ピンである。
【００１３】
一方、圧電トランス１２との接続ランド１７ａ，１７ｂ，１８と開口部１６ａ〜１６ｄを有する可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）１５−１を形成する。圧電トランス１２の入力用電極１３ａ，１３ｂ、出力用電極１４とＦＰＣ１５−１のランド１７ａ，１７ｂ，１８を各々一対一に電気的に接続することにより、圧電トランス１２の電力を外部の回路基板１９と接続し、さらにケースピン１１ａ〜１１ｄをＦＰＣ１５−１の開口部１６ａ〜１６ｄに挿入し、回路基板１９の開口部１９ａ〜１９ｄに挿入固定した。ここで、回路基板１９の開口部１９ａ〜１９ｄは圧電トランス１２の端面から３ｍｍの位置に形成されている。
【００１４】
本発明のＦＰＣ１５−１を用いた本発明の圧電トランス電源の構造と従来のＦＰＣ１５を用いた構造とリード線を用いた構造の圧電トランス電源の特性比較を表１に示す。このとき、圧電トランスは、一体積層品（１０層）であり、φ２×２００ｍｍの冷陰極管を用いた。表１から分かるとおり、本発明の圧電トランス電源は、リード線を用いた構造と比較して、大幅な小形化を実現しつつ、同特性が得られている。同じＦＰＣを用いたものでも、従来例では接触不良が発生して歩留が悪くなっている。表２に本実施例の圧電トランス電源のエージングの結果を示すが、１０００時間経過してもほとんど特性が劣化せず、信頼性を確保していることが分かる。
【００１５】
【表１】

【００１６】
【表２】

【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電トランス電源によれば、圧電トランスと可撓性絶縁シートとの電気的接続不良を起こすことないので、高信頼性で、かつ小形、低背化を大幅に向上出来ることから実用的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧電トランス電源の構成を示す分解斜視図である。
【図２】従来の圧電トランスを示す斜視図である。
【図３】図２の圧電トランスの他の従来例を示す図である。
【図４】ＦＰＣを用いた圧電トランスの従来例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１１ケース
１１ａ〜１１ｄケースピン
１２セラミック矩形板（圧電振動子または圧電トランス）
１３ａ，１３ｂ入力電極
１４出力電極
１５−１本発明の可撓性シート（ＦＰＣ）
１５従来の可撓性シート（ＦＰＣ）
１６ａ〜１６ｄ可撓性シートの開口部
１７ａ，１７ｂ入力電極との接続ランド
１８出力電極との接続ランド
１９回路基板
１９ａ〜１９ｄケース固定用開口部
２１ａ，２１ｂ，２１ｃランド
３１ａ，３１ｂ入力用リード線
３２出力用リード線
４１ａ，４１ｂ入力用板バネ
４２出力用板バネ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric transformer power source using a piezoelectric transformer, and more particularly to a piezoelectric transformer power source for realizing high reliability, small size, and low profile.
[0002]
[Prior art]
A piezoelectric transformer is known as a device using a piezoelectric ceramic rectangular plate. At present, ceramics and lithium niobate single crystals are often used as vibrators used in piezoelectric transformers. As a general structure, the piezoelectric vibrator 12 has a surface or side surface as shown in the schematic diagrams of FIGS.

Input electrodes

13a and 13b and an output electrode 14 that can input and output electric power are formed. Further, the

lead wires

31a, 31b, and 32 are directly soldered to the

input electrodes

13a and 13b formed on the piezoelectric vibrator 12, or the spring-

like conductors

41a, 41b, and 42 are arranged to extract electric power. ing.
[0003]
In general, piezoelectric transformers are not only highly reliable, but also have a strong demand for miniaturization, low profile, and low cost.
[0004]
By the way, as shown in FIGS. 2 and 3, since the piezoelectric transformer is connected by a lead wire or the like, there is a disadvantage that the mounting area and the man-hour are enormous even if the piezoelectric transformer is reduced in size and height. As an alternative, a case 11 in which a piezoelectric transformer made of a ceramic rectangular plate 12 as shown in FIG. 4 is inserted is placed on a circuit board 19 via a flexible insulating sheet 15 having a plurality of linear conductor patterns. There is a conventional example of a fixed structure. This conventional example is advantageous in that it can be reduced in size and height and does not require assembly steps.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the soldering connection point between the piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet is connected by a conductive pattern for fixing the position of the flexible insulating sheet to the circuit board, and the flexible insulating sheet is soldered to the circuit board. There is a problem that the heat at the time of fixing melts the solder at the connection point between the piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet through the conductive pattern, causing a connection failure.
[0006]
Therefore, a technical problem of the present invention is to obtain a piezoelectric transformer power source that can prevent a solder failure at a connection point between the piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a circuit board on which a plurality of lands are formed, a flexible insulating sheet provided with a plurality of linear conductor patterns connected to each of the plurality of lands, and the flexible insulating sheet A piezoelectric transformer having at least one set of input electrodes for inputting electric power and at least one output electrode for taking out electric power, and the input electrodes and the output electrodes of the piezoelectric transformer Are electrically connected to the plurality of linear conductor patterns, respectively, and a pin for supporting and fixing the piezoelectric transformer and a recess for housing the integrated piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet. An insulating cover case having the pin, the pin being provided apart from the conductive pattern of the flexible insulating sheet, and the insulating cover case, the flexible insulating sheet, and the front Piezoelectric transformer power is obtained which is characterized in that a fixed position of the circuit board.
[0008]
[Action]
A pin is provided at a fixed position between the flexible insulating sheet and the circuit board, and is detached from the conductive pattern of the flexible insulating sheet. Thereby, the soldering connection point between the piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet is also separated from the position of the pin. This eliminates poor electrical connection between the piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet. It is possible to provide a piezoelectric transformer power supply that can sufficiently ensure reliability, that has a reduced number of parts and a reduced mounting area, and that can be reduced in size, height, and cost.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A piezoelectric transformer power source according to the present invention will be described as an embodiment of the invention.
[0010]
The piezoelectric transformer power supply according to the present invention is characterized in that the conductive pattern of the flexible insulating sheet is provided apart from the pin.
[0011]
Hereinafter, specific examples will be described.
[0012]
【Example】
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the configuration of a piezoelectric transformer power source according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a piezoelectric transformer (piezoelectric vibrator comprising a piezoelectric ceramic rectangular plate) 12 has a plurality of internal conductors therein, and a set of inputs each having an electrical connection alternately with these internal electrodes. The external electrode was formed, and the output electrode 17 was also formed on the end face of the transducer rectangular plate 12. Here, the dimensions of the piezoelectric transformer piezoelectric ceramic rectangular plate 12 are 50 mm × 6 mm × 1.5 mm, PZT ceramics are used, the internal electrode is integrally sintered with Ag / Pd, and the external electrode is formed by baking Ag. . Next, the piezoelectric transformer 12 is inserted into the recess of the resin insulating cover case 11. The case 11 was formed by injection molding so as to be supported and fixed at the vibration node. Here, 11a to 11d are insertion pins.
[0013]
On the other hand, a flexible insulating sheet (FPC) 15-1 having connection lands 17a, 17b, 18 to the piezoelectric transformer 12 and openings 16a to 16d is formed. By electrically connecting the

input electrodes

13a and 13b, the output electrode 14 of the piezoelectric transformer 12 and the

lands

17a, 17b and 18 of the FPC 15-1 one-on-one, the electric power of the piezoelectric transformer 12 is supplied to an external circuit board 19. Further, the case pins 11a to 11d were inserted into the openings 16a to 16d of the FPC 15-1, and inserted and fixed to the openings 19a to 19d of the circuit board 19. Here, the openings 19 a to 19 d of the circuit board 19 are formed at a position 3 mm from the end face of the piezoelectric transformer 12.
[0014]
Table 1 shows a characteristic comparison between the structure of the piezoelectric transformer power source of the present invention using the FPC 15-1 of the present invention, the structure using the conventional FPC 15 and the structure of the piezoelectric transformer power source using the lead wire. At this time, the piezoelectric transformer was an integrally laminated product (10 layers), and a cold cathode tube of φ2 × 200 mm was used. As can be seen from Table 1, the piezoelectric transformer power supply of the present invention achieves the same characteristics while realizing a significant reduction in size as compared with the structure using lead wires. Even in the case of using the same FPC, in the conventional example, contact failure occurs and the yield deteriorates. Table 2 shows the results of aging of the piezoelectric transformer power supply of this example. It can be seen that the characteristics are hardly deteriorated even after 1000 hours and the reliability is ensured.
[0015]
[Table 1]

[0016]
[Table 2]

[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the piezoelectric transformer power source of the present invention, since electrical connection failure between the piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet does not occur, high reliability is achieved, and the small size and low profile are greatly reduced. Since it can be improved, the practical effect is very large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a configuration of a piezoelectric transformer power supply according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a conventional piezoelectric transformer.
FIG. 3 is a view showing another conventional example of the piezoelectric transformer of FIG.
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a conventional example of a piezoelectric transformer using FPC.
[Explanation of symbols]
11 Case 11a-11d Case pin 12 Ceramic rectangular plate (piezoelectric vibrator or piezoelectric transformer)
13a, 13b Input electrode 14 Output electrode 15-1 Flexible sheet (FPC) of the present invention
15 Conventional flexible sheet (FPC)
16a-16d

Flexible sheet openings

17a, 17b Connection lands 18 with input electrodes Connection lands 19 with output electrodes Circuit boards 19a-19d

Case fixing openings

21a, 21b,

21c Lands

31a, 31b Input lead wires 32

Output lead wires

41a and 41b Input leaf spring 42 Output leaf spring

Claims

A circuit board on which a plurality of lands are formed, a flexible insulating sheet provided with a plurality of linear conductor patterns connected to each of the plurality of lands, and an electric power disposed on the flexible insulating sheet A piezoelectric transformer having at least one set of input electrodes for inputting power and at least one output electrode for taking out electric power, and the input electrodes and the output electrodes of the piezoelectric transformer are arranged in the plurality of linear shapes. An insulating cover case having a pin for supporting and fixing the piezoelectric transformer and a recess for accommodating the integrated piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet. The pins are provided apart from the conductor pattern of the flexible insulating sheet, and the insulating cover case, the flexible insulating sheet, and the circuit board are fixed to each other. Piezoelectric transformer power supply, characterized in that a position.