JP3712806B2

JP3712806B2 - Piezoelectric transformer power supply

Info

Publication number: JP3712806B2
Application number: JP33348196A
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: 1996-12-13
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2005-11-02
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: JPH10173250A

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５や図６の概略図に示すように圧電振動子（セラミック矩形板）１１の表面あるいは側面にそれぞれ電力を入力、出力できる入力用外部電極１２ａ，１２ｂと出力電極１３が形成されて、かつ電力の取り出しは、前記振動子上に形成された電極にリード線４１ａ，４１ｂ，４２を直接半田付けするか、入力用板バネ（バネ状の導体）５１ａ，５１ｂ，５２で取り出す方法が一般的であった。
【０００３】
一般に圧電トランスは、信頼性が高く、小形化、低背化、低コスト化の要求が非常に強いが、従来の圧電トランスの構成では、これらの要求を十分に満足できなかったという欠点があった。
【０００４】
すなわち、図５、図６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、工数が膨大となった。これに代わるものとして、図７に示したような圧電トランスを複数の線状のパターン導体２３ａ〜２３ｄを有する可撓性絶縁シートを介して回路基板上に固定した構造がある。この構造は、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電気的接続点２２ａ〜２２ｄは、圧電トランスの側面で行われており、可撓性絶縁シートの導電パターンは素子の外側に形成されている。そのため、さらなる小形化の要求を満足することができないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明の技術的課題は、小形化の要求を満足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、複数の線状のパターン導体を一面に設けた可撓性絶縁シートを介して回路基板上に配された、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を備え、前記入力用電極及び前記出力用電極が、前記複数の線状パターン導体で各々電気的に接続され、前記圧電トランス、前記可撓性絶縁シート、及び前記回路基板を一体化かつ固定するように覆うための絶縁カバーをさらに備え、前記可撓性絶縁シートの一面は、圧電トランスの外形寸法よりも小さく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】
電力の取り出しをするのに、線状のパターン導体を有する可撓性絶縁シートを用いている。可撓性絶縁シートの一面は、圧電トランスの外形寸法よりも小さいので、厚み側面ではなく、一面からのみ電力が取り出せる。これにより、信頼性が高く、小形、低背化が実現される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による圧電トランス電源では、可撓性絶縁シートと圧電トランスの電気的接続を圧電トランス形状内に配置されており、回路基板のスルーホールを介して回路基板との電気的接続がなされる。これにより、圧電トランスの幅とほぼ等しい回路基板が使用される。この結果、十分に信頼性を確保し、低背化、低コスト化が図れた圧電トランス電源を供給することができる。
【００１０】
以下に実施例を挙げることにより、本発明の圧電トランスの実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】
図１および図２は本発明の実施例に係る圧電トランスの一実施例を示す上面図と底面図である。図３は本発明の実施例に用いた圧電トランスの概略図である。図１に示すように圧電トランスは圧電振動子すなわちセラミック矩形板１１の内部に複数の入力用内部電極１５ａ，１５ｂ（図４）を有し、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１２ａ，１２ｂを形成し、出力用外部電極１３，１４ａ，１４ｂもセラミック矩形板１１の端面に形成した。ここで圧電トランスの外形すなわちセラミック矩形板１１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。
【００１２】
次に、圧電トランスとの接続用ランド２２ａ〜ｄを有する可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）２１を形成する。圧電トランスの入力用外部電極１２ａ，１２ｂ、出力用外部電極１３，１４ａ，１４ｂに対して、ＦＰＣ２１でのランド２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを各々一対一に電気的に接続する。ＦＰＣ２１のランド２２ａ，２２ｃ，２２ｄはスルーホール３４ａ〜３４ｄを介して、回路基板３１の裏側のランド３３ａ〜３３ｄと電気的に接続されている。さらに、圧電トランスの振動の節点周辺を、絶縁性の収縮チューブ３５ａ，３５ｂを用いて、圧電トランスと絶縁性可撓性シート（ＦＰＣ）２１と回路基板を一体化した。ＦＰＣ２１を用いた本発明の実施例と、従来のＦＰＣ２１を用いた構造の従来例と、リード線を用いた構造の比較例と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、図４に示したような一体積層品（１０層）であり、φ２×２００ｍｍの冷陰極管を用いた。表１、から解るとおり、本発明の実施例の圧電トランス電源は同じＦＰＣを用いた従来例やリード線を用いた比較例と比較して、大幅な小形化を実現しつつ、同特性が得られている。
【００１３】
【表１】

【００１４】
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２】

【００１６】
【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を用いれば、従来の特性を維持しつつ、圧電トランスの幅とほぼ等しい回路基板を使うことできるので、さらなる小形化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る圧電トランス電源の上面図である。
【図２】図１の圧電トランス電源の底面図である。
【図３】本発明の実施例に係る圧電トランス斜視図である。
【図４】図３の圧電トランス電源の断面図である。
【図５】従来の圧電トランスの斜視図である。
【図６】バネ状の導体を用いた圧電トランスの比較例の斜視図である。
【図７】ＦＰＣを用いた圧電トランスの従来例の上面図である。
【符号の説明】
１１圧電振動子（セラミック矩形板）
１２ａ，１２ｂ入力用外部電極
１３出力用外部電極（高電圧側）
１４ａ，１４ｂ出力用外部電極（ＧＮＤ側）
１５ａ，１５ｂ入力用内部電極
１６ｂ出力用外部電極（高電圧側）
１７ｂ出力用外部電極（ＧＮＤ側）
２１可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）
２２ａ〜２２ｄ圧電トランスとの電気的接続のために可撓性絶縁シート２１に設けられたランド（圧電トランスと可撓性絶縁シートとの電気的接続点）
２３ａ〜２３ｄ導電パターン
３１回路基板
３２出力用コネクタ
３３ａ〜３３ｄ可撓性絶縁シート２１のランド２２ａ，２２ｃ，２２ｄと電気的接続のために回路基板３１の裏面に設けられたランド
３４ａ〜３４ｄスルーホール
３５ａ，３５ｂ絶縁性収縮チューブ
４１ａ，４１ｂ入力用リード線
４２出力用リード線
５１ａ，５１ｂ入力用板バネ（バネ状の導体）
５２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.
[0002]
[Prior art]
A piezoelectric transformer is known as a device using a piezoelectric ceramic rectangular plate. Currently, ceramics and lithium niobate single crystals are often used as vibrators used in piezoelectric transformers. As a general structure, a piezoelectric vibrator (ceramic rectangular plate) 11 is used as shown in the schematic diagrams of FIGS. The

external electrodes

12a, 12b for input and the output electrode 13 capable of inputting and outputting electric power are respectively formed on the surface or the side of the electrode, and the lead wires 41a, 41b, Generally, 42 is soldered or taken out by input leaf springs (spring-like conductors) 51a, 51b, 52.
[0003]
In general, piezoelectric transformers are highly reliable, and demands for miniaturization, low profile, and low cost are very strong. However, conventional piezoelectric transformer configurations have the drawback that these requirements cannot be fully satisfied. It was.
[0004]
That is, as shown in FIGS. 5 and 6, since the piezoelectric transformer is connected by a lead wire or the like, the mounting area and man-hours are enormous even if the piezoelectric transformer is reduced in size and height. As an alternative, there is a structure in which a piezoelectric transformer as shown in FIG. 7 is fixed on a circuit board via a flexible insulating sheet having a plurality of linear pattern conductors 23a to 23d. This structure is advantageous in that it is small and low in profile and does not require assembling steps.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the electrical connection points 22a to 22d between the piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet are formed on the side surfaces of the piezoelectric transformer, and the conductive pattern of the flexible insulating sheet is formed outside the element. For this reason, there has been a problem that the demand for further miniaturization cannot be satisfied.
[0006]
Therefore, a technical problem of the present invention is to obtain a piezoelectric transformer power supply that can satisfy the demand for miniaturization.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, at least one set of input electrodes for power input and power disposed on a circuit board via a flexible insulating sheet provided with a plurality of linear pattern conductors on one surface. A piezoelectric transformer having at least one output electrode for extraction , wherein the input electrode and the output electrode are electrically connected by the plurality of linear pattern conductors, respectively, and the piezoelectric transformer , the flexible sex insulating sheet, and further comprising an insulating cover for covering to integrate and fix the circuit board, one surface of said flexible insulating sheet, a piezoelectric, characterized in that is smaller than external dimensions of the piezoelectric transformer A transformer power supply is obtained.
[0008]
[Action]
In order to extract electric power, a flexible insulating sheet having a linear pattern conductor is used. Since one surface of the flexible insulating sheet is smaller than the outer dimensions of the piezoelectric transformer, electric power can be taken out only from one surface, not the thickness side surface. Thereby, reliability is high, and a small size and a low profile are realized.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the piezoelectric transformer power source according to the embodiment of the present invention, the electrical connection between the flexible insulating sheet and the piezoelectric transformer is arranged in the shape of the piezoelectric transformer, and the electrical connection with the circuit board is made through the through hole of the circuit board. Is made. As a result, a circuit board substantially equal to the width of the piezoelectric transformer is used. As a result, it is possible to supply a piezoelectric transformer power source that is sufficiently reliable, low in profile, and low in cost.
[0010]
Hereinafter, embodiments of the piezoelectric transformer of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
【Example】
1 and 2 are a top view and a bottom view showing an embodiment of a piezoelectric transformer according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic view of the piezoelectric transformer used in the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the piezoelectric transformer has a plurality of input internal electrodes 15a and 15b (FIG. 4) inside a piezoelectric vibrator, that is, a ceramic rectangular plate 11, and alternately has electrical connections with the internal electrodes. A set of input

external electrodes

12 a and 12 b was formed, and output

external electrodes

13, 14 a and 14 b were also formed on the end face of the ceramic rectangular plate 11. Here, the external dimensions of the piezoelectric transformer, that is, the dimensions of the ceramic rectangular plate 11 are 50 mm × 6 mm × 1.5 mm, PZT ceramics are used, Ag / Pd is integrally sintered for the internal electrodes, and Ag is burned for the external electrodes. Formed.
[0012]
Next, a flexible insulating sheet (FPC) 21 having lands 22a to 22d for connection with the piezoelectric transformer is formed. The

lands

22a, 22b, 22c, and 22d in the FPC 21 are electrically connected one-on-one to the input

external electrodes

12a and 12b and the output

external electrodes

13, 14a, and 14b of the piezoelectric transformer. The

lands

22a, 22c, and 22d of the FPC 21 are electrically connected to lands 33a to 33d on the back side of the circuit board 31 through through holes 34a to 34d. Further, the piezoelectric transformer, the insulating flexible sheet (FPC) 21 and the circuit board are integrated around the vibration node of the piezoelectric transformer by using

insulating contraction tubes

35a and 35b. Table 1 shows a comparison of the characteristics of the piezoelectric transformer power source between the embodiment of the present invention using the FPC 21, the conventional example of the structure using the conventional FPC 21, and the comparative example of the structure using the lead wire. At this time, the piezoelectric transformer was an integrally laminated product (10 layers) as shown in FIG. 4, and a cold cathode tube of φ2 × 200 mm was used. As can be seen from Table 1, the piezoelectric transformer power source of the embodiment of the present invention achieves the same characteristics while realizing a significant reduction in size as compared with the conventional example using the same FPC and the comparative example using the lead wire. It has been.
[0013]
[Table 1]

[0014]
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 2]

[0016]
【The invention's effect】
As described above, when the piezoelectric transformer power source of the present invention is used, a circuit board having substantially the same width as that of the piezoelectric transformer can be used while maintaining the conventional characteristics, so that further miniaturization is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a piezoelectric transformer power source according to an embodiment of the present invention.
2 is a bottom view of the piezoelectric transformer power source of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a perspective view of a piezoelectric transformer according to an embodiment of the present invention.
4 is a cross-sectional view of the piezoelectric transformer power supply of FIG.
FIG. 5 is a perspective view of a conventional piezoelectric transformer.
FIG. 6 is a perspective view of a comparative example of a piezoelectric transformer using a spring-like conductor.
FIG. 7 is a top view of a conventional example of a piezoelectric transformer using FPC.
[Explanation of symbols]
11 Piezoelectric vibrator (ceramic rectangular plate)
12a, 12b Input external electrode 13 Output external electrode (high voltage side)
14a, 14b Output external electrode (GND side)
15a, 15b Input internal electrode 16b Output external electrode (high voltage side)
17b Output external electrode (GND side)
21 Flexible insulation sheet (FPC)
22a to 22d Lands provided on the flexible insulating sheet 21 for electrical connection with the piezoelectric transformer (electrical connection points between the piezoelectric transformer and the flexible insulating sheet)
23a-23d Conductive pattern 31 Circuit board 32 Output connectors 33a-33d Lands 34a-34d provided on the back surface of the circuit board 31 for electrical connection with the

lands

22a, 22c, 22d of the flexible insulating sheet 21 Through

holes

35a, 35b Insulating shrinkable tubes 41a, 41b Input lead wire 42 Output lead wires 51a, 51b Input leaf spring (spring-like conductor)
52 leaf spring for output

Claims

At least one set of input electrodes for inputting power and at least one for taking out power disposed on the circuit board via a flexible insulating sheet provided with a plurality of linear pattern conductors on one surface A piezoelectric transformer having an output electrode ;
The input electrode and the output electrode are each electrically connected by the plurality of linear pattern conductors,
Said piezoelectric transformer, the flexible insulating sheet, and further comprising an insulating cover for covering to integrate and fix the circuit board,
A piezoelectric transformer power source, wherein one surface of the flexible insulating sheet is made smaller than an outer dimension of the piezoelectric transformer.

2. The piezoelectric transformer power source according to claim 1, wherein an electrical connection portion between the flexible insulating sheet and the piezoelectric transformer is disposed on one surface of the piezoelectric transformer facing the circuit board.

3. The piezoelectric transformer power supply according to claim 2, wherein the circuit board includes a land for electrical connection with the flexible insulating sheet, and a through hole is provided in the land.

3. The piezoelectric transformer power source according to claim 2, wherein the flexible insulating sheet includes a land for electrical connection with the piezoelectric transformer, and a through hole is provided in the land.