JP5650365B2 - 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、内部電極の内端部を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。
この種の圧電セラミックスでは、その製造過程において例えばグリーンシート上に内部電極となる金属ペーストを印刷し、これを複数枚に重ね合わせた状態で焼成及びダイシングして積層体を形成している。このとき、内部電極を形成するために必要な金属ペーストの使用量は、積層体における重ね合わせ数(積層数)に応じて増加するため、その分の材料原価が製品1つあたりの製造コストに大きく反映されてしまう。 In this type of piezoelectric ceramic, a metal paste serving as an internal electrode is printed on, for example, a green sheet in the manufacturing process, and fired and diced in a state where the paste is stacked on a plurality of sheets to form a laminate. At this time, the amount of metal paste used to form the internal electrode increases in accordance with the number of stacked layers (number of stacked layers) in the stacked body, so that the material cost corresponding to the manufacturing cost per product. It will be reflected greatly.
そこで本発明は、積層体の形成に必要な材料の使用量を削減して製造コストの上昇を抑える技術を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention seeks to provide a technique for suppressing the increase in manufacturing cost by reducing the amount of material used for forming a laminate.
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形成した外部電極を内部電極に接続させた圧電トランスである。さらに本発明は、その内部電極が積層体の外面にて外部電極に接続される外端部から積層体の内部に向けて部分的に窪んだ形状を有することで上記の課題を解決する。 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 formed on the outer surface of the laminated body are connected to the internal electrodes. Furthermore, this invention solves said subject by having the shape where the internal electrode was partially depressed toward the inside of a laminated body from the outer end part connected to an external electrode in the outer surface of a laminated body.
本発明によれば、内部電極が部分的に窪んだ形状を有するため、1層あたりの内部電極が占める範囲(又は領域、面積)は窪みの部分だけ減少する。これを積層体の全体でみると、内部電極の形成に必要な金属の使用量は大幅に削減されるため、それだけ製造コストの上昇を有効に抑えることができる。なお、この場合でも窪みの部分以外では内部電極が外部電極と接続しているため、通常の分極工程で電界をかければ、所望の分極を実現することができる。 According to the present invention, since the internal electrode has a partially recessed shape, the range (or region, area) occupied by the internal electrode per layer is reduced by the recessed portion. When this is seen as a whole of the laminate, the amount of metal used for forming the internal electrode is greatly reduced, so that an increase in manufacturing cost can be effectively suppressed. Even in this case, since the internal electrode is connected to the external electrode except for the recessed portion, a desired polarization can be realized by applying an electric field in a normal polarization process.
また本発明は、別途独立の構成を有することで上記の課題を解決することができる。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、この外面にて積層体の外側に露出する内部電極の外端部と接続される外部電極と、内部電極のうち外部電極と接続される外端部から積層体の内部に向かって延び、内部電極と外部電極との接続を部分的に回避する接続回避部とを備えていてもよい。 Moreover, this invention can solve said subject by having an independent structure separately. That is, the piezoelectric transformer of the present invention is formed on a laminated body formed by alternately superposing piezoelectric ceramics and internal electrodes, and an outer surface along the overlapping direction of the laminated body. An external electrode connected to the outer end of the exposed internal electrode, and extends from the outer end of the internal electrode connected to the external electrode toward the inside of the laminate, and partially connects the internal electrode and the external electrode. And a connection avoiding unit for avoiding the above.
上記の構成においても、積層体内で1層あたりの内部電極が占める範囲(又は領域、面積)は接続回避部の範囲だけ減少する。したがって、積層体全体として内部電極の形成に必要な金属の使用量が大幅に削減され、それだけ製造コストの上昇を有効に抑えることができる。また、この場合でも接続回避部以外では内部電極が外部電極と接続しているため、通常の分極工程で電界をかければ、所望の分極を実現することができる。 Also in the above configuration, the range (or region, area) occupied by the internal electrodes per layer in the stacked body is reduced by the range of the connection avoiding portion. Therefore, the amount of metal used for forming the internal electrode as a whole of the laminate is greatly reduced, and the increase in manufacturing cost can be effectively suppressed. Even in this case, since the internal electrode is connected to the external electrode except for the connection avoiding portion, a desired polarization can be realized by applying an electric field in a normal polarization process.
なお、一般的に圧電セラミックスの積層体では、その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よりも、圧電セラミックスの素体に外部電極が接触している部分の方が高い半田づけ強度を有することが知られている。そこで本発明では、窪みの部分又は接続回避部にて内部電極と外部電極との直接的な接続(接触)を回避し、積層体の外面で圧電セラミックスの素体と外部電極とが接触する部分を確保することで、製品としての高い半田づけ強度を確保することに寄与する。 In general, in a piezoelectric ceramic laminate, the portion where the external electrode is in contact with the piezoelectric ceramic body is more than the portion where the internal and external electrodes exposed on the outer surface are in direct contact. Is known to have high soldering strength. Therefore, in the present invention, direct connection (contact) between the internal electrode and the external electrode is avoided at the recessed portion or the connection avoiding portion, and the piezoelectric ceramic element body and the external electrode are in contact with each other on the outer surface of the laminate. By ensuring, it contributes to ensuring high soldering strength as a product.
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、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, since it is possible to sufficiently secure the soldering strength of the secondary-side external electrode, which is higher than the primary side, for example, the wiring is soldered to the secondary-side external electrode so that the piezoelectric transformer is Even when operated, reliability as a product can be ensured for a long period of time.
本発明によれば、製品に必要な材料の使用量を削減してコストの上昇を抑えるとともに、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 this invention, while reducing the usage-amount of the material required for a product and suppressing a raise of cost, the reliability and durability as a product can be improved significantly.
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、幅方向の両側で一対をなす1次側外部電極108のいずれか一方に接続されている。
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。そして2次側内部電極106は、圧電セラミックス102の一端部(積層体101の外端面)から内側に向かって矩形状に窪んだ形状を有しており、この窪みの部分が接続回避部112として形成されている。2次側内部電極106は、その接続回避部112では2次側外部電極110に接続されていない。
The secondary side
このように、第1実施形態では2次側内部電極106が部分的に窪んだ形状を有しているため、その分、1層あたりの金属ペーストの使用量が少なく抑えられている。したがって、圧電セラミックス102を複数枚に重ね合わせて積層体101を形成したときに、全体としての金属ペーストの使用量は大幅に削減されるため、それだけ原料コストを低く抑えることができる。
Thus, in the first embodiment, since the secondary side
また2次側外部電極110に対して配線を半田付けする場合、2次側内部電極106と接続している箇所を避け、例えば幅方向で中央の接続回避部112に対応する位置で半田付けを行うことにより、高い半田づけ強度を確保することができる。
Further, when soldering the wiring to the secondary side
図3は、圧電トランス100の第2〜第4実施形態を示した図である。以下、各実施形態について説明する。
FIG. 3 is a diagram illustrating second to fourth embodiments of the
〔第2実施形態〕
図3中(A):第2実施形態では、2次側内部電極106に半円形状の接続回避部112が形成されている点が第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]
3A: The second embodiment is different from the first embodiment in that a semicircular
〔第3実施形態〕
図3中(B):第3実施形態では、2次側内部電極106に台形状の接続回避部112が形成されている点が第1,第2実施形態と異なっている。その他の構成については第1,第2実施形態と同様である。
[Third Embodiment]
FIG. 3B: The third embodiment is different from the first and second embodiments in that a trapezoidal
〔第4実施形態〕
図3中(C):第4実施形態では、2次側内部電極106全体が円弧形状に形成されており、その内側部分に半円形状の接続回避部112が形成されている点が第1〜第3実施形態と異なる。その他の構成については第1〜第3実施形態と同様とすることができる。
[Fourth Embodiment]
In FIG. 3, (C): In the fourth embodiment, the secondary side
以上の第2〜第4実施形態においても、全体として金属ペーストの使用量が大幅に削減されるため、それだけ原料コストを低く抑えることができる。また、2次側外部電極110に対してそれぞれ接続回避部112に対応する位置で半田付けを行うことにより、高い半田づけ強度を確保することができる。
Also in the second to fourth embodiments described above, the amount of the metal paste used is greatly reduced as a whole, so that the raw material cost can be reduced accordingly. Further, by performing soldering on 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や接続回避部112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 shapes of the secondary
また、各実施形態では2次側内部電極106を部分的に窪んだ形状としているが、1次側内部電極104を部分的に窪んだ形状としてもよい。
Further, in each embodiment, 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
112 接続回避部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記内部電極は、前記一外端面にて前記外部電極に接続される外端部から前記積層体の内部に向けて部分的に窪んだ形状を有することを特徴とする圧電トランス。 The entire rectangular plate-shaped laminate superimposed individually a piezoelectric ceramic and internal electrodes having a rectangular plate shape alternately, an external electrode formed on one outer end surface in the longitudinal direction of the laminate outside of the laminate A piezoelectric transformer that is connected to an outer end portion of the internal electrode exposed to the internal electrode and uses the internal electrode and the external electrode as a secondary electrode for outputting a voltage generated by the piezoelectric ceramic;
The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the internal electrode has a shape that is partially recessed from an outer end connected to the external electrode to the inside of the multilayer body at the outer end surface.
前記積層体の重ね合わせ方向に沿う前記積層体の長手方向の一外端面に形成され、前記一外端面にて前記積層体の外側に露出する前記内部電極の外端部と接続されて前記2次側電極として利用される外部電極と、
前記内部電極のうち前記外部電極と接続される外端部から前記積層体の内部に向かって延び、前記内部電極と前記外部電極との接続を部分的に回避する接続回避部とを備えたことを特徴とする圧電トランス。 Each of the piezoelectric ceramics and the internal electrodes, each of which has a rectangular plate shape, are alternately stacked to form a rectangular plate as a whole, and the internal electrode outputs a voltage generated by the piezoelectric ceramics. A laminate used as a
Wherein formed on one outer end surface in the longitudinal direction of the laminate along superposition in the direction of the laminate, the connected to the outer end of the inner electrode exposed to the outside of the laminate in the Ichisoto end face 2 An external electrode used as a secondary electrode;
A connection avoiding portion that extends from an outer end connected to the external electrode to the inside of the multilayer body, and partially avoids connection between the internal electrode and the external electrode. A piezoelectric transformer characterized by
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