JP5576015B2 - Piezoelectric transformer - Google Patents
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Description
本発明は、圧電セラミックスと内部電極とを交互に重ね合わせた構造を有する圧電トランスに関する。 The present invention relates to a piezoelectric transformer having a structure in which piezoelectric ceramics and internal electrodes are alternately stacked.
この種の圧電トランスに関する先行技術として、圧電セラミックスと内部電極とを積層させ、各内部電極を外部に設けた外部電極によって接続するタイプの圧電トランスが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この先行技術では、内部電極の端部を積層体の外面に露出させて外部電極と接続しているが、内部電極の内端部については外部電極から露出しない位置とすることで、分極工程で高電圧を印加する際に内端部に電界が集中するのを抑え、内端部から放電が発生するのを防止している。これにより、所望の分極を行って圧電トランスの生産性を向上し、かつ製品の信頼性をも向上することができる。
この種の圧電トランスを作動させる場合、例えば1次側及び2次側の各外部電極に配線を半田付けした状態で、所望の電気回路(液晶ディスプレイのバックライト用冷陰極管の駆動回路等)を接続する。そして、1次側の外部電極に入力電圧を印加し、圧電セラミックスの機械的振動を利用して変圧させた電力を2次側の外部電極から取り出し、電気回路にて使用する。 When this type of piezoelectric transformer is operated, for example, a desired electric circuit (driving circuit for a cold cathode tube for a backlight of a liquid crystal display, etc.) in a state where wiring is soldered to each external electrode on the primary side and the secondary side Connect. Then, an input voltage is applied to the primary-side external electrode, and electric power transformed using the mechanical vibration of the piezoelectric ceramic is taken out from the secondary-side external electrode and used in an electric circuit.
しかしながら、一般的に圧電セラミックスの積層体では、その焼成工程で高温下に置いたり、分極工程で高電界を与えたりすると、外面に露出した内部電極と外部電極とが直に接触している部分で金属成分の移動が生じ、腐食のような現象(カーケンドール現象)が発生することがある。このような現象が生じていると、外部電極での半田づけ強度が低下しやすい。 However, in general, when a piezoelectric ceramic laminate is placed at a high temperature in the firing process or a high electric field is applied in the polarization process, the internal electrode exposed to the outer surface and the external electrode are in direct contact with each other. In this case, the metal component may move, and a phenomenon such as corrosion (Kirkendoll phenomenon) may occur. When such a phenomenon occurs, the soldering strength at the external electrode tends to decrease.
そこで本発明は、積層タイプの圧電トランスにおいて、外部電極に対する半田づけ強度の低下を防止する技術を提供しようとするものである。 Accordingly, the present invention intends to provide a technique for preventing a decrease in soldering strength with respect to an external electrode in a laminated type piezoelectric transformer.
本発明は、圧電セラミックスと内部電極とを交互に重ね合わせて積層体とし、この積層体の外面に外部電極を形成した圧電トランスである。特に本発明では、内部電極が積層体の外面に露出することなく外部電極と非接触であり、圧電セラミックスの分極処理を通じて外部電極と電気的に接続されることで上記の課題を解決している。 The present invention is a piezoelectric transformer in which piezoelectric ceramics and internal electrodes are alternately stacked to form a laminated body, and external electrodes are formed on the outer surface of the laminated body. In particular, in the present invention, the above-mentioned problems are solved by the internal electrode being not in contact with the external electrode without being exposed to the outer surface of the laminate, and being electrically connected to the external electrode through the polarization treatment of the piezoelectric ceramic. .
このように本発明では、内部電極と外部電極とを直に接触させることなく、構造上は非接触のままで電気的な接続を図っている。すなわち、圧電セラミックスはそれ自体が高誘電体であるため、内部電極と外部電極とが直に接触していなくても、その分極処理を行うことで、交流に関して電気的な接続を実現することが可能である。これにより、外部電極(又は内部電極)に生じる腐食を防止し、その半田づけ強度の低下を確実に防止することができる。 As described above, in the present invention, the internal electrode and the external electrode are not brought into direct contact with each other, and the electrical connection is made while maintaining no contact on the structure. In other words, since the piezoelectric ceramic itself is a high dielectric, even if the internal electrode and the external electrode are not in direct contact, the electrical connection can be realized with respect to alternating current by performing the polarization treatment. Is possible. Thereby, the corrosion which arises in an external electrode (or internal electrode) can be prevented, and the fall of the soldering strength can be prevented reliably.
また本発明は、以下の独立した構成を有していてもよい。すなわち本発明の圧電トランスは、圧電セラミックスと内部電極とを交互に重ね合わせて形成された積層体と、この積層体の重ね合わせ方向に沿う外面に形成された外部電極と、積層体の内部にて各内部電極と外部電極との間に確保され、圧電セラミックスの分極処理を通じて各内部電極と外部電極とを非接触状態のまま電気的に接続させる導通部とを備えている。 Moreover, this invention may have the following independent structures. That is, the piezoelectric transformer according to the present invention includes a laminate formed by alternately stacking piezoelectric ceramics and internal electrodes, an external electrode formed on the outer surface along the stacking direction of the laminate, and an inside of the laminate. And a conducting portion that is secured between each internal electrode and the external electrode and electrically connects the internal electrode and the external electrode in a non-contact state through a polarization process of the piezoelectric ceramic.
上記の構成によれば、積層体内部では内部電極と外部電極との間に導通部が介在し、この導通部にて内部電極と外部電極との直接的な接触が阻まれている。ただし、導通部は圧電セラミックスの素体で構成されるため、その分極処理を通じて、内部電極と外部電極との間を交流に関して電気的に接続することが可能である。これにより、外部電極(又は内部電極)に生じる腐食を防止し、その半田づけ強度の低下を確実に防止することができる。 According to said structure, a conduction | electrical_connection part intervenes between an internal electrode and an external electrode inside a laminated body, and the direct contact with an internal electrode and an external electrode is prevented by this conduction | electrical_connection part. However, since the conducting portion is composed of a piezoelectric ceramic body, the internal electrode and the external electrode can be electrically connected with respect to alternating current through the polarization process. Thereby, the corrosion which arises in an external electrode (or internal electrode) can be prevented, and the fall of the soldering strength can be prevented reliably.
なお内部電極及び外部電極は、圧電セラミックスにて生成された電圧を出力するための2次側電極として利用される態様が好ましい。この場合、2次側に内部電極を形成することで負荷の特性に合わせた容量調整を行うことができるし、一次側に比較して高電圧となる2次側の外部電極の半田づけ強度を充分に確保することができるため、例えば2次側の外部電極に配線を半田づけして圧電トランスを作動させた場合であっても、製品としての信頼性を長期間にわたり保証することができる。 The internal electrode and the external electrode are preferably used as secondary electrodes for outputting a voltage generated by piezoelectric ceramics. In this case, it is possible to adjust the capacity according to the load characteristics by forming the internal electrode on the secondary side, and the soldering strength of the external electrode on the secondary side that is higher than the primary side. For example, even when the piezoelectric transformer is operated by soldering the wiring to the secondary-side external electrode, the reliability as a product can be ensured for a long period of time.
本発明によれば、内部電極と外部電極との直接的な接触を避けて腐食の発生をなくし、外部電極の半田づけ強度を高く保持することができる。これにより、製品としての信頼性や耐久性を大きく向上することができる。 According to the present invention, direct contact between the internal electrode and the external electrode can be avoided, the occurrence of corrosion can be eliminated, and the soldering strength of the external electrode can be kept high. Thereby, the reliability and durability as a product can be greatly improved.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〔第1実施形態〕
図1は、一実施形態の圧電トランス100を示す斜視図である。この圧電トランス100は、1次側となる駆動部100aと、2次側となる発電部100bとを備えている。駆動部100a及び発電部100bは、いずれもシート状の圧電セラミックス102を複数枚に重ね合わせて構成されている。また圧電セラミックス102の間には、膜状の1次側内部電極104及び2次側内部電極106が設けられている。このうち1次側内部電極104は駆動部100a内に配置されており、また、2次側内部電極106は発電部100b内の一端部に配置されている。圧電トランス100の厚み方向でみると、圧電セラミックス102と各内部電極104,106とは交互に重なり合い、これにより積層体101が形成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a
また積層体101には、1次側外部電極108及び2次側外部電極110がそれぞれ形成されている。このうち1次側外部電極108は、駆動部100aの外側端面に設けられており、また2次側外部電極110は、発電部100bの外端面に設けられている。なお図1には、手前側の1次側外部電極108のみが示されているが、1次側外部電極108は図示しない奧側の外側端面にも対をなして形成されている。
In the laminated
図2は、積層体101を構成する個々(1枚ごと)の圧電セラミックス102を示す水平断面図(図1中II−II断面)である。積層体101内には、図2中(A),(B)にそれぞれ示される圧電セラミックス102が交互に重ね合わされている。
FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view (II-II cross section in FIG. 1) showing the individual (one by one)
1次側内部電極104は圧電セラミックス102の幅方向(長手方向と直交する方向)で互い違いに配置されており、個々の1次側内部電極104は、幅方向のいずれか一方の外側端面に露出している。したがって個々の1次側内部電極104は、幅方向の両側で一対をなす1次側外部電極108のいずれか一方に対して直に接触した状態で接続されている。
The primary side
また2次側内部電極106は、圧電セラミックス102の表面上で長手方向の一端部に形成されている。特に本実施形態では、2次側内部電極106が圧電セラミックス102の一端部(積層体101の外端面)から外側に露出しておらず、圧電セラミックス102の長手方向では、2次側内部電極106と2次側外部電極110との間に隙間(図中符号C)が確保されている。したがって2次側内部電極106はその構造上、2次側外部電極110に対して非接触となっている。
The secondary side
図3は、圧電トランス100の2次側部分における縦断面図(図1中III−III断面)である。上記の隙間Cは、構造上は2次側内部電極106と2次側外部電極110とを非接触とするものであるが、隙間Cの部分は圧電セラミックス102の素体で構成されているため、それ自身が高い誘電率を有している。したがって、複数の圧電セラミックス102と1次側内部電極104,2次側内部電極106とを交互に重ね合わせて積層体101として形成し、その分極処理を行うと、隙間Cでは交流に関して2次側内部電極106と2次側外部電極110との間の電気的な接続が行われるため、この隙間Cが導通部として構成されることになる。
3 is a longitudinal sectional view (III-III section in FIG. 1) of the secondary side portion of the
このように、第1実施形態では2次側内部電極106と2次側外部電極110との間が非接触の状態で構成されているため、積層体101の焼成や分極処理を行っても、2次側内部電極106,2次側外部電極110に腐食が発生することはない。したがって、2次側外部電極110に対して配線等を半田付け(図中符号S)する場合において、その高い半田づけ強度を確保することができる。
Thus, in the first embodiment, since the secondary side
〔第2実施形態〕
図4は、圧電トランス100の第2実施形態を示した図である。第2実施形態では、2次側内部電極106が矩形状ではなく、コ字形状(C字形状)である点が第1実施形態と異なる。その他の構成については第1実施形態と同様とすることができる。
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a diagram illustrating a second embodiment of the
第2実施形態においても、2次側内部電極106と2次側外部電極110との間が非接触の状態で構成されているため、積層体101の焼成や分極処理を行っても、2次側内部電極106,2次側外部電極110に腐食が発生することはない。さらに第2実施形態では、1つ1つの2次側内部電極106が内側に窪んだ形状を有するため、この窪みの部分にて金属ペーストの使用量が削減されるため、製品全体としての製造コストが低く抑えられるという利点がある。
Also in the second embodiment, since the secondary side
本発明は上述した各実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施可能である。例えば、2次側内部電極106の形状は各実施形態で例示したものに限らず、各種の形状を適宜採用することができる。
The present invention can be implemented with various modifications without being limited to the above-described embodiments. For example, the shape of the secondary side
その他、各実施形態において図示とともに挙げた構造はあくまで好ましい一例であり、基本的な構造に各種の要素を付加し、あるいは一部を置換しても本発明を好適に実施可能であることはいうまでもない。 In addition, the structure shown with illustration in each embodiment is a preferable example to the last, and it can be said that the present invention can be suitably implemented even if various elements are added to the basic structure or a part thereof is replaced. Not too long.
100 圧電トランス
101 積層体
102 圧電セラミックス
104 1次側内部電極
106 2次側内部電極
108 1次側外部電極
110 2次側外部電極
C 隙間(導通部)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記内部電極が前記積層体の外面に露出することなく前記外部電極と非接触であり、前記積層体内で前記外部電極と交流に関して電気的に接続されることを特徴とする圧電トランス。 In a piezoelectric transformer in which piezoelectric ceramics and internal electrodes are alternately stacked to form a laminate, and external electrodes are formed on the outer surface of the laminate,
The piezoelectric transformer, wherein the internal electrode is not in contact with the external electrode without being exposed to the outer surface of the multilayer body, and is electrically connected to the external electrode with respect to alternating current in the multilayer body.
前記積層体の重ね合わせ方向に沿う外面に形成された外部電極と、
前記積層体の内部にて前記各内部電極と前記外部電極との間に確保され、前記積層体内で前記各内部電極と前記外部電極とを非接触状態のまま交流に関して電気的に接続させる導通部と
を備えたことを特徴とする圧電トランス。 A laminate formed by alternately stacking piezoelectric ceramics and internal electrodes;
External electrodes formed on the outer surface along the overlapping direction of the laminate,
A conduction part secured between the internal electrode and the external electrode in the laminated body, and electrically connecting the internal electrode and the external electrode with respect to alternating current in a non-contact state in the laminated body. And a piezoelectric transformer.
前記内部電極及び前記外部電極は、前記圧電セラミックスにて生成された電圧を出力するための2次側電極として利用されることを特徴とする圧電トランス。 The piezoelectric transformer according to claim 1 or 2,
The piezoelectric transformer, wherein the internal electrode and the external electrode are used as a secondary electrode for outputting a voltage generated by the piezoelectric ceramic.
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