JP6552801B2 - 圧電トランス及びこれを用いた電源用回路モジュール - Google Patents

Description

本発明は、圧電体を用いて入力電圧の変圧を行う圧電トランス及びこれを用いた電源用回路モジュールに関するものである。

従来、回路基板に適当な大きさの収容孔を形成してその中に圧電トランス素子を収容し、両側を保持部材により橋渡しして宙吊りに配設した先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、この先行技術では、保持部材をブリッジセラミックスとして焼成し、圧電トランス素子を回路基板と一体化することもできる。

上記の先行技術によれば、回路基板の上面に圧電トランス素子を配置する必要がない分、全体として低背化が可能になると考えられる。また、圧電トランス素子を回路基板と一体化しておけば、回路基板に配線パターンを形成する過程で保持部材（ブリッジセラミックス）上にも配線パターンを形成し、圧電トランス素子の電極と回路基板の配線パターンとを同時に形成することができると考えられる。

特開２０１２−１５４４９号公報

しかしながら、圧電トランス素子の入力電極（１次側電極）は、その表面だけでなく裏面にも形成されていることから、先行技術の構造では、回路基板の表面からだけでなく、裏面からも配線パターンを接続する必要があり、最小工程（片面アルミナ）だけでは配線接続を完成させることができない。このため、圧電トランスとしての回路を完成させるには、回路基板の表面及び裏面にそれぞれ配線パターンを形成する必要があり、その分の手間とコストが増大してしまうという問題がある。

また、先行技術の構造では、回路基板の表面側だけでなく裏面側でも保持部材上に配線パターンを形成する関係上、回路基板と圧電トランス素子、さらに保持部材の全ての厚みを均一に成形し、表面側及び裏面側の両方で接続経路の途中に段差が生じないようにする必要がある。しかし、全ての部品の公差をなくして厚みを均一にするには、極めて高度な製造技術と管理体制が必要であり、そこまでコストをかけて製造することはあまり現実的でない。

さらには、回路基板の表面側及び裏面側の両方で圧電トランス素子が面一に露出しているため、いずれか片方の面（例えば裏面）を他の回路基板等に接触させて面実装する用途には適さず、製品としての使い勝手が悪いという問題もある。

そこで本発明は、製造効率を向上してコストを削減することができる技術の提供を課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明は以下の解決手段を採用する。

本発明の圧電トランスは、圧電体（圧電トランス素子）及び基板を備えた構成である。圧電体は平板状をなし、その厚み方向で一対をなす外面に電極が形成されている。電極は、入力電極（１次側電極）又は出力電極（２次側電極）である。また基板は平板状をなしており、圧電体を厚み方向に受け入れて配置可能な孔が形成されている。なお、基板の厚みは圧電体の厚みより大きくてもよいし、小さくてもよいし、同じでもよい。

そして、本発明の圧電トランスは、圧電体が基板の孔内に配置された状態で、その一方の外面に形成された電極にのみ固着された導電体を介して圧電体が基板に保持される構成を有するものである。なお、導電体は基板に形成された電気回路（圧電トランスを用いて電源回路を構成するもの）と圧電体の電極との接続をもなすものである。また導電体は、圧電体の振動に対する耐性（柔軟性や可撓性）を有するものとする。

また本発明の圧電トランスにおいて、基板は、厚み方向で一対をなす一方の外面にのみ導電体を固着させて圧電体を保持している態様が好ましい。

本発明の圧電トランスによれば、圧電体が基板に保持されているのは一方の外面側だけであり、他方の外面（例えば裏面）側での保持は必要としない。このため、最小の製造工程で圧電体を基板に保持する構成を完成させることができ、それだけコストを抑えて製造効率を高めることができる。

また、圧電体の両面（一方の外面及び他方の外面）に電極が必要となる場合であっても、他方の外面に形成される電極を一方の外面にまで延長して形成することにより、「一方の外面のみに形成された電極にのみ固着された導電体」を介して圧電体を基板に保持する構成を実現することができる（詳細は後述）。

〔基板の厚みを圧電体より大きくした態様〕
さらに本発明の圧電トランスでは、基板の厚みが圧電体の厚みより大きい態様とすることにより、一方の外面（例えば表面）を基準として圧電体と基板の位置（厚み方向でみた位置）を合わせれば、圧電体の他方の外面（例えば裏面）は基板の他方の面から奥まった位置にある（浮いている）ことになる。この場合、圧電体及び基板の全体を１つのモジュールとして構成しても、圧電体が基板の他方の面側で露出することがないことから、これを圧電トランスのモジュールとして他の回路基板上に面実装する用途に好適する。

〔入力電極を有する態様〕
上述したように、圧電体が一対をなす外面の両方に電極（入力）を有する場合は以下の構成とする。すなわち、２つの電極を「第１の入力電極」及び「第２の入力電極」とすると、「第１の入力電極」は、圧電体の厚み方向で一対をなす外面のうち、一方の外面上のみに形成されている。また「第２の入力電極」は、圧電体の厚み方向で一対をなす外面のうち他方の外面から長手方向又は幅方向の一端にて側面に連なり、かつ、一方の外面上にまで延長して形成されている。なお、ここでいう「長手方向又は幅方向」については、（１）長手方向の一端で側面に連なる態様、（２）幅方向の一端で側面に連なる態様、及び（３）長手方向及び幅方向それぞれの一端で側面に連なる態様を含む（これ以降も同様）。

上記の態様であれば、２つの電極がともに一方の外面上に形成されているため、「一方の外面上に形成された電極にのみ固着された導電体を介して圧電体を基板に支持」する構成としつつ、２つの電極との導通を確実に図ることができる。

上記の〔入力電極を有する態様〕において、圧電体は、一般的な圧電トランスの構造を基準として長手方向又は幅方向（上記（１）〜（３）の態様を含む）に延長されているものとする。すなわち、一般的な構造（ローゼン型等）の圧電トランスであれば、圧電体の厚み方向の両面にそれぞれ１次側の入力電極が形成されており、そのいずれか一方の入力電極が他方の面にまで延長されていることはない。そして、一般的な構造の圧電トランスが所定の振動モード（例えばλモード）で所望の特性を発揮できるとした場合、本発明を構成する圧電体は、同じ振動モードで所望の特性を発揮するために、一般的な構造の圧電トランスと比較して、圧電体が長手方向又は幅方向に延長されている。ここで「特性」とは、外部負荷に対する昇圧比等である。

好ましくは、圧電体が延長された部位を含む構成であり、詳細には、一方の外面上にて延長された第２の入力電極の延長部分に対応して設けられ、入力電圧の印加に伴い駆動及び発電を行う領域をそれぞれ延長部分の延長方向である長手方向又は幅方向に延長した一対の延長部を含む構成となる。したがって、（１）第２の入力電極が長手方向の延長部分を含む場合は圧電体も長手方向への延長部を含み、（２）第２の入力電極が幅方向の延長部分を含む場合は圧電体も幅方向への延長部を含み、（３）第２の入力電極が長手方向及び幅方向それぞれの延長部分を含む場合は圧電体も長手方向及び幅方向それぞれへの延長部を含むものとなる。

これにより、圧電体を基板の一方の外面側だけで導電体を介して支持する構成として電気的な導通を図りつつ、圧電トランスとして所望の特性を確実に発揮することができる。

また基板は、突起の構成を有することができる。すなわち突起は、基板の孔内に圧電体が配置された状態でみて、電極に固着された導電体に対応する位置で孔の内周面から内側に向けて突出して形成されており、孔内での圧電体の配置を案内するものである。

上記の態様であれば、突起が孔の内周面から内側に向けて突出している分、基板の一方の外面の位置が孔内の圧電体に近接して配置されることになる。

基板が突起を有する場合、導電体は、基板の厚み方向で一対をなす一方の外面の突起上で接着剤により接着される態様とすることができる。
導電体が突起上で接着剤により接着される態様であれば、基板の外面上では圧電体により近接した位置で導電体の保持が可能となるため、それだけ導電体にかかる負荷を軽減することができる。

また導電体は、一方の外面に沿って圧電体の幅方向の両側に張り出して延び、かつ、両端の位置が基板の幅方向でみた両側縁の位置に重なること好ましい。

上記の態様であれば、例えば圧電トランスの動作試験を行う際、基板の幅方向でみた両側縁を検査プローブ等で挟み込むだけで導電体の両端への導通を図ることができる。これにより製造過程における動作試験の作業性を高め、最終的な製造効率の向上や検査コストの低減に寄与することができる。

本発明は、上記の圧電トランスを用いた電源用回路モジュールとしての態様を含む。電源用回路モジュールは、上記の圧電トランスを用いて入力電圧を変圧し、電源電圧として出力する電源回路を備える。

本発明の電源用回路モジュールは、上述した圧電トランス単体としての有用性を備えるほか、これをモジュールとして他の装置に組み込んだ場合でも、当該組み込み部分の高さ（厚み）を抑えて装置全体の小型化に寄与することができる。

本発明の圧電トランスによれば、製造効率を向上してコストの低減を図ることができる。

第１実施形態の圧電トランスを構成要素に分けて示した分解斜視図である。 圧電トランスを完成状態で斜め上方から示した斜視図である。 圧電トランスを完成状態で斜め下方から示した斜視図である。 圧電トランスを完成状態で示した平面図及び底面図である。 圧電トランスの長手方向に沿う断面図（図４中（Ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図）である。 第１実施形態の圧電トランスをモジュールとして面実装した例を示す図である。 圧電体を圧電トランス素子の発明として、一般的なタイプの圧電トランス素子との対比により示した図である。 第２実施形態の圧電トランスを主な構成要素に分けて示した分解斜視図である。 第２実施形態圧電トランスを完成状態で斜め上方及び斜め下方から示した斜視図である。 第２実施形態の圧電トランスを完成状態で示した平面図及び正面図である。

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。なお、以下では圧電トランスとしての実施形態の他に、圧電体（圧電トランス素子）としての実施形態にも言及している。

〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態の圧電トランス１０を構成要素に分けて示した分解斜視図である。圧電トランス１０は、主に圧電体２０及び回路基板４０から構成されており、回路基板４０に圧電体２０が支持されることで、モジュール化された圧電トランス１０を構成する。

〔圧電体〕
圧電体２０は、長細い平板状をなす圧電セラミックス（例えばＰＺＴ）で構成されている。圧電体２０の厚み方向で対をなす一方の外面（以下では上面とする）には、長手方向の中央から一端までの範囲内に１次側電極２２（第１の入力電極）が形成されている他、他端部には２次側電極２６（出力電極）が形成されている。また同じ圧電体２０の上面には、先の１次側電極２２から距離を置いて長手方向の一端部に別の１次側電極２４（第２の入力電極）が形成されている。

図１には示されていないが、別の１次側電極２４は、圧電体２０の長手方向の一端でその側端面に連なり、さらに他方の外面（以下では下面とする）にまで延びている。逆に言えば、別の１次側電極２４は、圧電体２０の下面で長手方向の中央から一端にかけて形成されるとともに、その側端面及び上面にまで回り込むように延長して形成されている。

このように第１実施形態では、圧電体２０の上面に２つの１次側電極２２，２４及び２次側電極２６が形成されていることになる（ただし、１次側電極２４については下面にも形成されている。）。

〔導電体〕
圧電体２０の上面にて、２つの１次側電極２２，２４及び２次側電極２６にはそれぞれ導電体の一例である導電線２８，３０，３２が固着されている。図では棒状に示されているが、導電線２８，３０，３２は、極細（例えば直径数＋μｍ）の金フィラメントを撚り合わせた金糸線である。したがって導電線２８，３０，３２は、いずれも適度な柔軟性や可撓性を有した導電性線材料である。なお、導電線２８，３０，３２の固着には、いずれも半田２３，２５，２７が用いられている（半田付けされている）。

また各導電線２８，３０，３２は、１次側電極２２，２４及び２次側電極２６に半田付けされた状態で、いずれも圧電体２０の幅方向の両側に大きく張り出している。このため各導電線２８，３０，３２は、両側の張り出し部分にて回路基板４０に接続され、この状態で圧電体２０を回路基板４０に保持させることが可能となっている。なお、導電線２８，３０，３２による圧電体２０の保持についてはさらに後述する。

〔基板〕
回路基板４０は、例えば長細い平板状をなす積層セラミック基板で構成されている。第１実施形態で用いる回路基板４０は、圧電体２０の厚みよりも大きい厚みを有している。また回路基板４０は、幅方向及び長手方向でみて圧電体２０の外形よりも一回り大きい外形を有している。さらに回路基板４０には、その上面視で真ん中の部分に孔４２が形成されており、孔４２は回路基板４０を厚み方向に貫通（開口）して形成されている。

〔孔〕
孔４２は、その内側に圧電体２０を配置可能な大きさ及び形状に形成されており、孔４２内に圧電体２０が配置された状態で、圧電体２０の外周面と孔４２の内周面との間には適度なクリアランスが確保されるものとなっている。なお、孔４２内には、図１に示されるように圧電体２０が厚み方向（基板４０の厚みと平行）に受け入れられるものとなっている。

〔突起〕
回路基板４０には、孔４２内の複数箇所（ここでは８箇所）に突起４４，４６，４８，５０が形成されており、これら突起４４，４６，４８，５０は、いずれも孔４２の内周面（内側面）から内側に向けて突出するようにして形成されている。また突起４４，４６，４８，５０は、幅方向の両側で互いに対（ここでは４対）をなしている。

ここで、各突起４４，４６，４８，５０は、孔４２内で圧電体２０の配置を案内する（位置決め）をなすものである。上記のように圧電体２０の外周面と孔４２の内周面との間には適度なクリアランスが確保されるものとなっているが、製造過程で孔４２内に圧電体２０を配置する際、各突起４４，４６，４８，５０が圧電体２０を位置決めする役割を果たし、孔４２内の適切な位置に圧電体２０が配置されるものとなっている。

また、長手方向の一端部に位置する突起４６の対は、圧電体２０の一端部から下面まで延長して形成された１次側電極２４及びその導電線３０の配置に対応している。また、長手方向の他端部に位置する突起４８の対は、圧電体２０の他端部に形成された２次側電極２６及びその導電線３２の配置に対応している。また、長手方向の一端部から中央寄りに位置する突起４４の対は、圧電体２０の上面だけに形成されている１次側電極２２及びその導電線２８の配置に対応している。そして、長手方向の他端部から中央寄りに位置する突起５０の対は、圧電体２０の長手方向で１次側電極２２と２次側電極２６との間（発電部）における振動の節に対応している。これと反対側に位置する振動の節では、１次側電極２２に導電線２８が半田付けされている。したがって、突起４４の対は、圧電体２０の長手方向で１次側電極２２，２４が形成されている部位（駆動部）における振動の節に対応している。

〔回路電極（ランド）〕
回路基板４０の厚み方向で対をなす一方の面（以下では上面とする）には、長手方向でみて孔４２の両側に複数（ここでは６個）の回路電極５２，５４，５６が形成されている。これら回路電極５２，５４，５６は、回路基板４０の上面に導電パターンとして形成されたランドであり、孔４２内に圧電体２０が配置された状態では、導電線２８，３０，３２の張り出し部分が半田付けされるものとなっている。特に図示されていないが、回路基板の内層には圧電トランス１０を用いた電源回路の構成に必要な各種の配線パターンが形成されており、回路電極５２，５４，５６は、回路基板４０の内層にて各種の配線パターンと導通している。

また、回路電極５２，５４，５６は、上記の突起４４，４６，４８の配置にも対応している。すなわち、長手方向の一端部に位置する回路電極５４の対は突起４６の対に対応し、長手方向の他端部に位置する回路電極５６の対は突起４８の対に対応し、長手方向の一端部から中央寄りに位置する回路電極５２の対は突起４４の対に対応している。

その他に回路基板４０には、長手方向の両側端面に外部電極５８が形成されている。外部電極５８は、回路基板４０の内層に形成された配線パターンに接続されており、圧電トランス１０をモジュール（電源用回路モジュール）として実装する際は、外部電極５８にて圧電トランス１０を半田付けすることができる。

図２は、圧電トランス１０を完成状態で斜め上方から示した斜視図である。また図３は、圧電トランス１０を完成状態で斜め下方から示した斜視図である。

〔導電線による圧電体の保持〕
図２中（Ａ）：上記のように、回路基板４０の孔４２内に圧電体２０が配置された状態で、各導電線２８，３０，３２は圧電体２０から幅方向の両側へ張り出すようにして延び、回路基板４０の上面にてそれぞれ対応する回路電極５２，５４，５６に固着されている。なお導電線２８，３，３２と回路電極５２，５４，５６との固着には、半田５３，５５，５７が用いられている（半田付けされている）。この状態で、圧電体２０は回路基板４０の上面側のみにて、導電線２８，３０，３２を介して回路基板４０に保持されている。

図２中（Ｂ）：上記のように１次側電極２４は、圧電体２０の一端から側端面に連なって形成されているが、導電線３０は圧電体２０の上面のみにて１次側電極２４に固着されている。また、上記のように各突起４４，４６，４８，５０は、孔４２内で圧電体２０の配置を案内している。

図３中（Ｃ）：上記のように、圧電体２０は回路基板４０の下面側では全く保持されておらず、孔４２から視認できる圧電体２０は回路基板４０の下面から浮いた状態にあることがわかる。なお、上記のように１次側電極２４は圧電体２０の下面にて、その中央から長手方向の一端にかけて形成されている。

図３中（Ｄ）：また、圧電体２０の下面には、長手方向の他端部に２次側電極２９が形成されているが、この２次側電極２９は予備的なものである（なくてもよい）。

図４は、圧電トランス１０を完成状態で示した平面図及び底面図である。また図５は、圧電トランス１０の長手方向に沿う断面図（図４中（Ａ）のＶ−Ｖ線に沿う断面図）である。

〔接着剤〕
図４中（Ａ）：上記のように導電線２８，３０，３２は、回路基板４０の上面にてそれぞれ対応する回路電極５２，５４，５６に半田付けされている。その上で第１実施形態では、例えば回路基板４０上面の各突起４４上で導電線２８を接着剤Ｓ（図中に２点鎖線で示す）により接着することができる。これにより、導電線２８の接着強度を高めるとともに、導電線２８にかかる圧電体２０の負荷を軽減することができる。また、上記のように突起４４の対は圧電体２０の振動の節の位置に対応しているため、接着剤Ｓを用いても圧電体２０の振動を阻害しにくいという利点がある。

なお、図示のように接着剤Ｓは、突起４４の上面から圧電体２０の上面にかけて広範囲に塗布されていてもよい。また、ここでは突起４４の対だけに接着剤Ｓを塗布する例を示しているが、他の突起４６，４８の対に接着剤Ｓを塗布して導電線３０，３２を接着してもよい。また、振動の節の位置に対応する突起５０の対に接着剤Ｓを塗布することで、圧電体２０そのものを回路基板４０と接着することとしてもよい。

〔導電線の全長と両端位置〕
図４中（Ａ）：上記のように各導電線２８，３０，３２は、１次側電極２２，２４及び２次側電極２６に半田付けされた状態で、いずれも圧電体２０の幅方向の両側に大きく張り出している。各導電線２８，３０，３２の張り出しは、回路基板４０の上面で対応する回路電極５２，５４，５６との半田付けを行うためであるが、第１実施形態では、各導電線２８，３０，３２が回路電極５２，５４，５６よりさらに両側に張り出すだけの全長を有するものとなっている。ただし、各導電線２８，３０，３２の両端の位置は、回路基板４０の幅方向でみた両側縁の位置にちょうど重なっている（一致している）。これにより、例えば圧電トランス１０の製造過程で動作試験を行う際、回路基板４０の両側縁を図示しない検査プローブ等で挟み込むだけで、各導電線２８，３０，３２の両端への導通を容易に図ることができる。これにより、動作試験の作業性を高め、最終的な製造効率の向上や検査コストの低減に寄与することができる。

図４中（Ｂ）：ここでも同様に、圧電体２０は回路基板４０の下面側では全く保持されていない。また、各突起４４，４６，４８，５０と圧電体２０の両側面との間には僅かに隙間が設けられているため、この隙間を通じて上面側の導電線２８，３０，３２を視認することができる。

図５：上記のように第１実施形態では、圧電体２０を回路基板４０の上面側だけで保持する際、互いの上面を基準として厚み方向（高さ方向）の位置を合わせることにより、回路基板４０の下面から圧電体２０を浮かせた状態とすることができる。このため、回路基板４０をベースとして圧電トランス１０を他の回路基板等に面実装しても、圧電体２０の下面が他の回路基板等へ直に触れることがない。以下、面実装の例について説明する。

〔面実装例〕
図６は、一実施形態の圧電トランス１０をモジュールとして面実装した例を示す図である。

図６中（Ａ）：例えば、圧電トランス１０を他のマザー基板６０に面実装する際、回路基板４０の下面をマザー基板６０の実装面に対向させて配置することができる。この場合でも、圧電体２０の下面が回路基板４０の下面から上方へ浮いているので、圧電体２０がマザー基板６０に接触することがなく、その振動が阻害されることはない。また、リフロー前の段階で接着剤Ｓにより圧電体２０が基板４０に接着されているため、リフロー時の熱で半田２３，２５，２７等が溶融したとしても、圧電体２０が基板４０から落下してしまうことはない。

〔電源用回路ブロックの形態〕
また、圧電トランス１０は電源用回路ブロックを構成するモジュールとしてマザー基板６０に実装することができる。このため基板４０には、入力電圧を圧電トランス１０の１次側電極２２，２４に入力し、２次側電極２６から変圧された電圧を出力する電源回路（図示していない）が形成されている。

〔焦電対策不要〕
また、圧電トランス１０の面実装はリフローにより対応することができる。例えば、マザー基板６０上の図示しないパターン上にメタルマスク等を介してクリーム半田を塗布し、実装位置に圧電トランス１０をモジュールとしてマウントしてリフローを行う。このとき、リフロー時の熱が圧電体２０に加わるが、マウント状態で既に圧電トランス１０の回路が導通しているため、いわゆる焦電対策を考慮する必要がない。この点、リード端子を介してスルーホール実装する形態であれば、フロー槽を通す過程で焦電対策を施しておく必要があるが、第１実施形態では面実装対応によりリフローが可能である。

〔実装高さ薄型化〕
図６中（Ｂ）：また、圧電トランス１０を面実装とする場合でも、マザー基板６０からの実装高さ（図中符号Ｈｔ）は、回路基板４０の厚みに半田５３，５５，５７等の盛り上がり分を加えただけとなる。このため、ケース体等（図示していない）に圧電体２０を収容した形態と比較して大幅な薄型化を実現することができる。

〔圧電トランス素子〕
図７は、圧電体２０を圧電トランス素子の発明として、一般的なタイプの圧電トランス素子との対比により示した図である。

〔一般的な圧電トランス素子〕
図７中（Ａ）：一般的なタイプの圧電トランス素子２００は、厚み方向で対をなす外面にそれぞれ１次側電極２２０，２４０が形成されており、１次側電極２２０，２４０は、長手方向の中央から一端部までの範囲内（駆動部）に形成される。このとき各電極２２０，２４０への導電線の接続（半田付け等）は、両面のそれぞれで行われる。また２次側電極２６０，２９０は、長手方向の一端部（発電部の振幅最大位置付近）に形成される例が一般的である。

〔圧電トランス素子の発明〕
図７中（Ｂ）：上述したように、圧電体２０は、上面のみに形成された１次側電極２２，２４及び２次側電極２６に導電線２８，３０，３２を固着（半田付け）し、上面側だけで回路基板４０に保持させることを可能とするため、下面に形成されている１次側電極２４を上面にまで延長させている。このとき１次側電極２４の延長部分は、圧電体２０の上面で導電線３０を確実に固着（半田付け）するために必要な長さ（図中符号Ｐ）と、片方の１次側電極２２との間に確保すべきクリアランス（図中符号Ｃ）となる。なお、クリアランスは通常、圧電体２０の厚みより大きく確保されている。

〔延長部〕
ここで、図７中（Ａ）に示される一般的な圧電トランス素子２００を所定の振動モード（例えば、λモード）で作動させて得られる特性（以下、一般特性とする）を想定した場合を考える。このとき、一般的な圧電トランス素子２００を基準として圧電体２０（圧電トランス素子の発明）を長手方向に延長することにより、圧電体２０を同様のλモードで作動させ、一般特性と同等の特性（例えば、外部負荷に対する昇圧比）を発揮させることができる。また、圧電体２０の延長は、駆動部及び発電部となる領域の両方について施されており、図７中（Ｂ）に示される例では、長手方向の一端部及び他端部にそれぞれ一対の延長部（図中符号Ｅ１，Ｅ２）が形成されている。

〔幅方向への延長〕
図７では、圧電体２０の長手方向に１次側電極２４を延長し、長手方向へ圧電体２０を延長した形態を例に挙げているが、１次側電極２４を圧電体２０の幅方向に延長し、その延長方向である幅方向に圧電体２０を延長してもよい。この場合、下面に形成されている１次側電極２４は、圧電体２０の幅方向の一端で側面に連なり、かつ、上面に折り返された形態となる。ここでも同様に１次側電極２４の延長部分は、圧電体２０の上面で導電線３０を確実に固着（半田付け）するために必要な長さ（図中符号Ｐに相当）と、片方の１次側電極２２の幅方向の一端との間に確保すべきクリアランス（図中符号Ｃに相当）となる。そして、圧電体２０は、一般的な圧電トランス素子２００を基準として幅方向に延長されることにより、圧電体２０を同様のλモードで作動させ、一般特定と同等の特性を発揮させることができる。同様に圧電体２０の延長は、駆動部及び発電部となる領域の両方に施される結果、全長にわたって圧電体２０が幅方向に延長されることになる。

このように、圧電体２０が延長部を有することにより、上面側だけで回路基板４０に保持させる構造であっても、所定の振動モードで作動させたときに必要な特性を確実に発揮させることができる。また、１次側電極２４の延長部分は長手方向及び幅方向の両方に設けられていてもよく、この場合、圧電体２０も長手方向及び幅方向の両方に延長される。

〔第２実施形態〕
図８は、第２実施形態の圧電トランス１００を主な構成要素に分けて示した分解斜視図である。

第２実施形態の圧電トランス１００は、第１実施形態と同様の圧電体２０を有するが、ここでは回路基板４００の構成が第１実施形態のもの（回路基板４０）と異なっている。そして、第２実施形態の圧電トランス１００は、回路基板４００の構成により電源用回路ブロックとしての形態を有している。以下の説明では、第１実施形態と異なる点を主に挙げることとし、第１実施形態と共通する事項については、図中に同じ参照符号を付して重複した説明を省略する。

〔導電線〕
圧電体２０の構成は第１実施形態と共通するが、第２実施形態では異なる態様の導電線２８１，３０１，３２１が用いられている。すなわち、各導電線２８１，３０１，３２１は、圧電体２０の幅方向のいずれか片側に張り出すだけの長さを有しており、第１実施形態（導電線２８，３０，３２）のように両側にまで張り出していない。また、３本ある導電線２８１，３０１，３２１の張り出し方向は皆同じではなく、例えば、圧電体２０の長手方向の両端部に位置（１次側電極２４及び２次側電極２６に対応）する２本の導電線３０１，３２１は幅方向の一方の側に張り出しているが、これらの間に位置（１次側電極２２に対応）する１本の導電線２８１は幅方向の他方の側に張り出している。このため３本の導電線２８１，３０１，３２１は、圧電体２０の幅方向へ互い違いに張り出している。
なお、各導電線２８１，３０１，３２１が金糸線で構成されている点は第１実施形態と同じである。

〔基板〕
第２実施形態で用いる回路基板４００もまた、例えば長細い平板状をなす積層セラミック基板で構成されているが、回路基板４００の厚みは圧電体２０の厚みよりも小さい。また回路基板４００は、圧電体２０の他にも電源回路の構成要素となる各種の電子部品を実装できる大きさを有している。例えば回路基板４００には、入力コネクタ４０２や出力バス線４０４、抵抗（又はコンデンサ、コイルでもよい）４０６，４０８、チップ部品４１０，４１２等が実装されている。このうち１つのチップ部品４１２は回路基板４００の裏面に実装されている。また、出力バス線４０４は回路基板４００にスルーホール実装されており、その末端（基端）が裏面にて固定されている。これら電子部品と圧電体２０は回路基板４００に形成された配線パターン（図示されていない）により接続されることにより、圧電トランス１００を用いた電源回路を構成している。

〔孔〕
回路基板４００の孔４２１は、圧電体２０を厚み方向に受け入れて配置可能な大きさと形状を有する他、上記の抵抗４０６を同じく厚み方向に受け入れて配置できる領域分だけ拡張（第１実施形態の孔４２との比較）されている。その他に、回路基板４００には幅方向の一方の側縁部に切り欠き４１４が形成されており、この切り欠き４１４は、別の抵抗４０８を厚み方向に受け入れて配置可能な大きさと形状を有している。なお、孔４２１内に突起４４，４６，４８，５０が形成されている点は第１実施形態と同様である。

〔回路電極（ランド）〕
回路基板４００の上面には、第１実施形態と同様に回路電極５２，５４，５６が形成されているが、第２実施形態では各回路電極５２，５４，５６が対をなしておらず、いずれも単一で配置されている。なお、各回路電極５２，５４，５６の配置は、上述した導電線２８１，３０１，３２１の張り出し方向に対応している。また、回路基板４００の内層に図示しない配線パターンが形成されている点、及び、回路電極５２，５４，５６が突起４４，４６，４８の配置に対応している点は第１実施形態と同様である。

図９は、第２実施形態の圧電トランス１００を完成状態で斜め上方及び斜め下方から示した斜視図である。

〔導電線による圧電体の保持〕
図９中（Ａ）：第２実施形態では、回路基板４００の孔４２１内に圧電体２０が配置された状態で、各導電線２８１，３０１，３２１が圧電体２０から幅方向のいずれか一方の側方へ張り出すようにして延び、回路基板４００の上面にてそれぞれ対応する回路電極５２，５４，５６に固着（半田付け）されている。この状態で、圧電体２０は回路基板４００の上面側のみにて、導電線２８１，３０１，３２１を介して回路基板４００に保持されている。このとき、上記のように３本の導電線２８１，３０１，３２１が互い違いに張り出しており、圧電体２０は幅方向の両側でバランスよく３点支持されるため、回路基板４００から落下することはない。

図９中（Ｂ）：圧電体２０の下面に１次側電極２４が形成されており、この１次側電極２４が長手方向の一端にて側面に連なり、上面にまで延長されている点は第１実施形態と同様である。また、他端部には予備的な２次側電極２９が形成されている。

図１０は、第２実施形態の圧電トランス１００を完成状態で示した平面図及び正面図である。

図１０中（Ａ）：ここでは、孔４２１の形状がより明らかとなっている。上記のように、孔４２１は圧電体２０より一回り大きく形成された領域に加えて、抵抗４０６を配置可能な領域が追加されている。なお、ここでは１つの孔４２１を形成した例を挙げているが、抵抗４０６に対応する孔（又は切り欠き）を別に形成してもよい。

〔接着剤〕
特に図示されていないが、第１実施形態と同様に、接着剤を用いて導電線２８１を突起４４の部分で回路基板４００の上面に接着することができる。また、その他の導電線３０１，３２１をそれぞれ対応する突起４６，４８の部分で回路基板４００の上面に接着してもよい。なお、第２実施形態の圧電トランス１００は実装部品として使用されないため、リフローによる半田２３，２５，２７，５３，５５，５７の溶融を考慮しなければ、接着剤による固定を省略することもできる。

図１０中（Ｂ）：第２実施形態の場合、回路基板４００の厚みが圧電体２０の厚みより小さいため、回路基板４００の下面よりも圧電体２０の下面が下方に位置している。ただし、上記のように第２実施形態の圧電トランス１００は、実装部品としてではなく電源用回路ブロックとして用いることを主としているため、面実装タイプの第１実施形態よりも回路基板４００の厚みを薄くして構成することができる。これにより、全体の軽量化や薄型化を図ることができる。

図８〜図１０に示される圧電トランス１００は、例えば樹脂ケースに収容された形態の電源用回路モジュールとして構成することもできる。この場合、入力コネクタ４０２及び出力バス線４０４は樹脂ケースの開口等から露出させつつ、圧電体２０、回路基板４００及びその実装部品が樹脂ケースに覆われた状態となるので、各種部品の保護や全体のハンドリング性が向上する。

本発明は上述した実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することができる。例えば、各導電線２８，３０，３２，２８１，３０１，３２１は全てが金糸線でなくてもよく、振動の節に対応する１次側電極２２では、導電線２８，２８１をソリッドなリード線としてもよい。

また、各導電線２８，３０，３２，２８１，３０１，３２１の固着は半田付けだけに限らず、導電性接着剤による固着であってもよい。

各実施形態では、導電体の一例として導電線２８，３０，３２，２８１，３０１，３２１等（金糸線）を挙げているが、例えば導電パターンを形成したフレキシブル基板（ＦＰＣ）を用いてもよいし、柔軟性を備えた導電板（銅板等）を用いてもよい。

その他、圧電体２０や回路基板４０，４００の厚みや長さ、幅は適宜に変更可能である。また、回路基板４０，４００の外形や孔４２，４２１の形状は図示も含めて好ましい例示であり、これらに限定されるものではない。

１０ 圧電トランス
２０ 圧電体
２２，２４ １次側電極
２６ ２次側電極
２８，３０，３２ 導電線
４０ 回路基板
４２ 孔
４４，４６，４８，５０ 突起
５２，５４，５６ 回路電極
１００ 圧電トランス
２８１，３０１，３２１ 導電線
４００ 回路基板
４２１ 孔

Claims (9)

1. 厚み方向で一対をなす外面に電極が形成された平板状の圧電体と、
   前記圧電体を厚み方向に受け入れて配置可能な孔が形成された平板状の基板とを備え、
   前記圧電体は、
   前記基板の孔内に配置された状態で、一方の外面に形成された電極に固着された導電体のみを介して前記基板に保持されることを特徴とする圧電トランス。
2. 請求項１に記載の圧電トランスにおいて、
   前記基板は、
   前記圧電体の厚みより大きい厚みを有することを特徴とする圧電トランス。
3. 請求項１又は２に記載の圧電トランスにおいて、
   前記基板は、
   厚み方向で一対をなす一方の外面にのみ前記導電体を固着させて前記圧電体を保持していることを特徴とする圧電トランス。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、
   前記圧電体は、
   厚み方向で一対をなす外面のうち、一方の外面上のみに形成された第１の入力電極と、
   厚み方向で一対をなす外面のうち他方の外面から長手方向又は幅方向の一端にて側面に連なり、かつ、前記一方の外面上にまで延長して形成された第２の入力電極と
   を有することを特徴とする圧電トランス。
5. 請求項４に記載の圧電トランスにおいて、
   前記圧電体は、
   前記一方の外面上にて延長された前記第２の入力電極の延長部分に対応して設けられ、入力電圧の印加に伴い駆動及び発電を行う領域をそれぞれ前記延長部分の延長方向である長手方向又は幅方向に延長した延長部を含むことを特徴とする圧電トランス。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、
   前記基板は、
   前記孔内に前記圧電体が配置された状態でみて、前記電極に固着された前記導電体に対応する位置で前記孔の内周面から内側に向けて突出して形成され、前記孔内での前記圧電体の配置を案内する突起を有することを特徴とする圧電トランス。
7. 請求項６に記載の圧電トランスにおいて、
   前記導電体は、
   前記基板の厚み方向で一対をなす一方の外面の前記突起上で接着剤により接着されていることを特徴とする圧電トランス。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、
   前記導電体は、
   前記一方の外面に沿って前記圧電体の幅方向の両側に張り出して延び、かつ、両端の位置が前記基板の幅方向でみた両側縁の位置に重なることを特徴とする圧電トランス。
9. 請求項１から８のいずれに記載の圧電トランスを用いて入力電圧を変圧して出力する電源回路を備えた電源用回路モジュール。

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