JPH05218524A

JPH05218524A - 圧電トランス、圧電トランス組立体及び圧電振動子

Info

Publication number: JPH05218524A
Application number: JP4023931A
Authority: JP
Inventors: Masuji Sato; 万寿治佐藤; Masanori Ueda; 政則上田; Hiroshi Hasegawa; 宏長谷川; Noboru Wakatsuki; 昇若月
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1992-02-10
Publication date: 1993-08-27
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: JP3250832B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は新規な圧電トランスに関し、入力電
極と出力電極の面積の比率を変えることにより所望の昇
圧比が得られる圧電トランスを提供することを目的とす
る。【構成】第一の方向に延在する圧電基板（３１）と、
前記圧電基板上に形成され、一次側交流電流を供給され
て前記基板中に第一の方向に伝播する弾性波を励起する
第一の電極部（３２）と、前記基板上に第一の電極部に
対してオフセットして形成され弾性波を電圧に変換する
第二の電極部（３３）を有する圧電トランスにおいて第
一の電極部を構成する電極の面積と第二の電極部を構成
する電極の面積とを不均等に形成して成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に圧電素子に関
し、特に入力交流電流を供給され、その電圧を昇圧ある
いは降圧させる圧電トランスに関する。

【０００２】従来より、交流電流の昇圧あるいは降圧は
電磁トランスによりなされている。電磁トランスは一般
に一次側巻線と二次側卷線を有し、これらは磁気コアに
より電磁的に結合されている。かかる構成では、一般に
トランスがかなりのスペースを占めることが避けられな
い。一方、特に情報処理装置の分野では、たとえばＣＲ
Ｔディスプレイや静電プリンタ、あるいはＤＣコンバー
タのように、小型のトランスが必要とされる場合が多
い。また、いくつかの用途では、トランスは小型である
と同時に数千ボルトという高電圧を発生できる必要があ
る。また、出力トランスのように、大きな出力電流を要
求される用途もある。

【０００３】

【従来の技術】ところで、圧電体結晶あるいはセラミッ
クスをトランスとして使うことが提案されている
（Ｃ．Ａ．Ｒｏｓｅｎ，Ｐｒｏｃ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉ
ｃＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓＳｙｍｐ．ｐ．２０５，１
９５７）。この提案では、圧電体基板上に一次側及び二
次側電極が形成され、一次側電極に一次側電圧を印加す
ることで圧電基板に振動を誘起する。このようにして誘
起された振動は二次側電極で電圧に変換される。

【０００４】図４１（Ａ）および（Ｂ）は上記提案にな
る従来の圧電トランスを示す。

【０００５】図面を参照するに、圧電トランスは誘電体
基板２を有し、一方この誘電体基板は基板厚み方向に作
用する分極Ｐｉを有する第一の部分と、基板の長手方向
に作用する分極Ｐｏを有する第二の部分とよりなる。基
板２の第一の部分に対応して、一対の一次側電極４ａ，
４ｂが相互に対向するように設けられ、一次側電圧Ｖｉ
が電極４ａ、４ｂ間に印加される。これにより、基板２
中にはｄ，ｄ’で示したように垂直方向に振動が励起さ
れる。ここで、ｄ，ｄ’は振動の結果基板中に生じる変
位の分布を異なった二つの瞬間について示す。基板２の
長手方向他端には、二次側電極６が形成され、圧電体基
板の振動を電圧Ｖｏに変換する。その際、基板２の下面
に形成されている電極４ｂが二次側電極の一つとしても
使われ、出力電圧Ｖｏは電極６と電極４ｂとの間に現れ
る。また、振動の節に対応して、基板を機械的に支持す
る支持機構８が設けられ、これにより基板２は自由に振
動することが可能になる。

【０００６】この圧電トランスの昇圧特性は式Ｖｏ／Ｖｉ∝Ｋ31・Ｋ33・Ｑ1 ・Ｌ2 ／Ｌ1 であらわされ、ここでＫ31は横効果についての電気機械
結合係数を、Ｋ33は縦効果についての電気機械結合係数
をあらわす。さらに、Ｌ1 は基板２の厚さを、またＬ2
は基板２の第２の部分の長手方向サイズをあらわす。図
４１（Ｂ）を参照。さらに、Ｑ1 は基板２のＱ値をあら
わす。この式より、幾何学的パラメータＬ1 ，Ｌ2 、お
よび物質パラメータＫ31，Ｋ33、あるいはＱ1 を適当に
設定することにより昇圧比あるいは降圧比を制御できる
のがわかる。

【０００７】しかし、かかる従来の装置は、基板２を互
いに分極方向が異なった二つの部分よりなるように形成
することが困難である問題点を有する。たとえば、基板
２は分極Ｐｉを有する第一の圧電体板を、分極Ｐｏを有
する第二の圧電体板に接着することで形成できるが、こ
のような基板は、一次側電極４ａ，４ｂに電圧を印加し
た場合、大応力が特に第一の板と第二の板の接続部分に
発生し、このため装置の使用中に圧電体基板が損傷した
り破壊したりしてしまう問題点を有する。また、この従
来の装置は電極４ｂと電極６との間の距離が大きいこと
に対応して内部抵抗が大きい問題点を有する。このた
め、この従来の圧電トランスはパワートランスや大出力
電流を要求されるＤＣ−ＤＣコンバータのトランスとし
ては不適当である。

【０００８】これらの問題点を解決し、実際の使用に耐
えられる圧電トランスを提供すべく、本発明の発明者は
１９９０年９月１８日出願の特願平２−２４９５７４及
びこれに対応する米国特許出願Ｓ．Ｎ．７６１、０４９
において、圧電体基板中に圧電縦効果により励起される
縦振動ないし縦波を使った圧電トランスを提案した。図
４２（Ａ）および図４２（Ｂ）はこの従来の圧電トラン
スを示す。図面を参照するに、圧電トランスはｚ方向に
分極Ｐを有する１４０°回転ＹカットＬｉＮｂＯ₃より
なる圧電基板１２を使用する。基板１２は結晶の異方性
に対応した軸Ｘ，Ｙ，Ｚを有するＬｉＮｂＯ₃の単結晶
インゴットから、基板の長手方向に対応したＺ’軸がＸ
軸の回りで１４０°回転された方位に切り出される。図
４３の結晶方位を参照。その結果、基板１２に対して垂
直に定義されるＹ’軸も元のＹ軸に対して１４０°回転
される。一方、基板１２の横手方向に対応して定義され
るＸ’方向はＸ方向に一致する。このように方位を選ぶ
ことにより、電気機械結合係数Ｋ33を最大にすることが
可能になる。

【０００９】基板１２の上主面および下主面には、一次
側電極ないし入力側電極１４ａ，１４ｂが基板１２の片
半部に、基板１２をはさんで対向するように形成され
る。さらに、基板１２の他方の片半部には基板１２を介
して相互に対向するように二次側電極１６ａ，１６ｂが
形成される。図４２（Ａ）の斜視図を参照。ここで、電
極１４ａと電極１６ａは基板１２の上主面上で長手方向
に整列し、これに対し電極１４ｂと電極１６ｂとは基板
１２の下主面上で同じく長手方向に整列して形成され
る。この従来の装置では、電極１４ａの長手方向寸法、
従って面積が電極１６ａのものと実質的に同一に設定さ
れている。同じく、電極１４ｂの長手方向寸法と面積も
電極１６ｂのものと同一になっている。

【００１０】動作時には、入力交流電圧Ｖｉが電極１４
ａ，１４ｂに印加され、これに応じて縦波が基板１２中
に励起される。このようにして励起された縦波は横効果
により基板中を長手方向に伝播し、基板の長手方向サイ
ズにより定まる周波数で共振を生じる。たとえば、基板
１２の長手方向サイズを、基板中に励起される縦波の波
長の半波長に相当する長さに設定しておく。基板１２中
にこのようにして励起された共振は、電極１６ａ，１６
ｂにより出力電圧Ｖｏに変換される。この例では、基板
１２中において分極の方向は一定であるため、図４１
（Ａ）および図４１（Ｂ）に示した装置のような、基板
を損傷させたり破壊したりするような応力の局所的集中
は生じない。

【００１１】昇圧比Ｖｏ／Ｖｉは次式で与えられる。

【００１２】Ｖｏ／Ｖｉ∝Ｋi ・Ｋo ・Ｑa ・ｌ₀₁／ｌ₀₂ ただし、Ｋi 、Ｋo はそれぞれ入力側電極１４ａ，１４
ｂが設けられている部分における電気機械結合係数およ
び出力側電極側電極１６ａ，１６ｂが設けられている部
分における電気機械結合係数をあらわす。また、Ｑa は
基板１２のＱを、ｌ₀₁は電極１４ａと電極１４ｂの間の
距離を、ｌ₀₂は電極１６ａと電極１６ｂとの間の距離を
あらわす。この従来の装置では、比率ｌ₀₁／ｌ₀₂は必然
的に１になる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】図４４および図４５
（Ａ）〜（Ｃ）はこの従来の圧電トランスの動作特性を
周知のメイソンの等価回路モデルで求めたものであり、
図４４は入力交流電圧Ｖｉの周波数に伴う入力インピー
ダンスの変化を示している。

【００１４】図４４を参照するに、低周波数側では入力
インピーダンスＺは誘導性であるが、共振周波数ｆr に
おいて、Ｚの位相角が−９０度から＋９０度に急激に変
化するのがわかる。以下の説明では、共振周波数ｆr を
位相角がもっとも−９０度に接近する周波数と定義する
ものとする。

【００１５】この従来の圧電トランスでは、図４５
（Ａ）に示すように、共振周波数ｆは電極１６ａ及び１
６ｂに接続する負荷Ｒl に応じて変化する。

【００１６】図４５（Ａ）を参照するに、共振周波数ｆ
r は負荷抵抗Ｒl の値が約１０⁴Ωのあたりで階段状に
変化し、この共振周波数ｆr の階段状の変化に対応して
入力抵抗Ｒr にピークが現れる。この入力抵抗Ｒr は図
４４で説明した共振が生じている場合の入力抵抗をあら
わす。図４５（Ｂ）を参照。より具体的には、入力抵抗
Ｒr は負荷抵抗Ｒl が約１０⁴Ωよりも小さい場合に抵
抗Ｒｌの増加にともなって増加し、１０⁴Ωにまで達す
る。

【００１７】ここで重要なことは、出力電極１６ａ，１
６ｂに接続した負荷抵抗Ｒl が約１０⁴Ωよりも小さい
場合に昇圧比がほとんど１に近くなってしまうことであ
る。図４５（Ｃ）を参照。これは、トランスに接続され
た負荷Ｒl が約１０⁴Ωよりも小さい場合圧電トランス
は昇圧あるいは降圧を行わないことを意味する。換言す
れば、前記従来技術による圧電トランスは、たとえば大
電流を出力するパワートランスとして使ったような場
合、昇圧あるいは降圧トランスとして動作しないことに
なる。

【００１８】本発明は、上記の問題点に鑑みなされたも
ので、小さい負荷抵抗が接続された場合においても昇圧
作用を示し、また大電流を出力でき、パワートランスと
しても使用可能な圧電トランスを提供することを目的と
する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記の課題を、
第一の方向に延在する圧電基板（３１）と、前記圧電基
板上に形成され、一次側交流電流を供給されて前記基板
中に前記第一の方向に伝播する弾性波を励起する第一の
電極手段（３２）と、前記基板上に、前記第一の電極手
段に対して第一の方向にオフセットして形成され、前記
弾性波を電圧に変換して二次側交流電流を形成する第二
の電極手段とを設けられてなり、前記第一の電極手段を
各々第一の面積を有し前記基板を挟んで対向する一対の
対向電極より形成し、前記第二の電極手段を各々第二の
面積を有し前記基板を挟んで対向する別の一対の対向電
極より形成した圧電トランスにおいて、前記第一の面積
と第二の面積を相互に不均等にしたことを特徴とする圧
電トランスにより、または第一の方向に沿って一端と他
端の間を所定の長さにわたり延在する圧電基板（４，８
１）を有し、所定周波数の一次側交流電流を供給されて
これに応じた二次側交流電流を出力する圧電トランスに
おいて、前記基板上に前記第一の方向に沿って延在する
ように、また前記基板を第一の面積にわたって覆うよう
に形成されて、前記一次側交流電流を供給されて基板中
に前記所定周波数に対応した所定波長の弾性波を励起す
る第一の電極手段（４４ａ，４４ｂ；８２ａ，８２ｂ）
と、前記基板上に前記第一の方向に沿って延在するよう
に、また前記基板を第一の面積とは異なった第二の面積
で覆うように形成され前記弾性波を電圧に変換して前記
二次側交流電流を形成する第二の電極手段（４５ａ，４
５ｂ；８３ａ，８３ｂ）とを形成し、前記基板の第一の
方向に沿った長さを前記弾性波の半波長の整数倍に設定
し、前記第一および第二の電極手段を前記基板上に前記
弾性波の位相に同期して形成したことを特徴とする圧電
トランスにより、または第一の方向に延在する一対の側
面により側方を画成され、前記第一の方向に実質的に直
交する第二の方向に延在する一対の端面により前後を画
成された圧電基板（６１、９１）を有し、第一の電圧を
有する一次側交流電流を供給されて第二の電圧を有する
二次側交流電流を出力する圧電トランスにおいて、前記
基板上に形成され前記第一の方向に延在するチャネル領
域（Ｂ）と、前記基板上にチャネル領域と前記各側面と
の間に位置するようにチャネル領域の両側方に形成され
て各々第一の方向に延在する一対の周辺領域と、前記基
板上にチャネル領域に対応して形成され、チャネル領域
中を前記第一の方向に通過する弾性波の速度を低下させ
るエネルギー閉じ込め手段（６２ａ，６２ｂ，６３ａ，
６３ｂ；Ｅ1 ，Ｅ2）と、基板上にチャネル領域に対応
して第一の面積で形成され前記一次側交流電流を供給さ
れて弾性波を基板中に励起する第一の電極手段（６２
ａ，６２ｂ；Ｅ1 ）と、基板上にチャネル領域に対応し
て第二の面積で形成され前記弾性波を電圧に変換して二
次側交流電流を形成する第二の電極手段（６２ａ，６２
ｂ；Ｅ2）とを備え、前記第一および第二の電極手段の
第一および第二の面積を相互に不均等にしたことを特徴
とする圧電トランスにより、または第一の方向に第一の
長さで延在し、幅すべり振動を効率的に生じるような方
位を有する圧電基板を備え、第一の電圧を有する一次側
交流電流を供給されて二次側交流電流を第二の電圧で出
力する圧電トランスにおいて、前記圧電基板の主面上
に、前記第一の方向に略直交する第二の方向に延在する
複数の電極片を第一の方向に配設して形成され、前記電
極片の各対に前記入力交流電流を供給されて、前記基板
中に基板主面方向に平行な弾性変位を有し前記第一の方
向に進行する横波を励起する第一の電極手段（Ｅ1 ）
と、前記圧電基板の前記同一主面上に、前記第一の方向
に略直交する第二の方向に延在する複数の電極片を第一
の方向に配設して形成され、前記横波を電圧に変換して
出力交流電流を形成する第二の電極手段（Ｅ2 ）とを備
えたことを特徴とする圧電トランスにより、または支
持基板（１０１）と、前記支持基板上に設けられた駆動
回路（１０２）と、前記支持基板上に設けられた圧電基
板（６１）を有する圧電トランスとよりなる圧電トラン
ス組立体において、前記支持基板上には上方に突出する
第一の支持要素（１０１ｂ）が形成され、前記圧電基板
上には前記第一の支持要素に対応して第二の支持要素
（６０ａ）が形成され、前記第二の支持要素は、前記圧
電トランスが前記支持基板上に装着された場合に、対応
する第一の支持要素（１０１ｂ）に固定・結合され、前
記第一および第二の支持要素は前記圧電基板を支持基板
から離間して保持し、前記駆動回路は支持基板上におい
て圧電基板の下方において保持されることを特徴とする
圧電トランス組立体により、または第一の方向に第一
の長さで延在し幅すべり振動を励起する方位を有する圧
電基板（９１）と、前記圧電基板の主面上に前記第一の
方向に略直交する第二の方向に延在する複数の電極片を
第一の方向に配設して形成された第一の電極手段（Ｅ1
，Ｅ2 ）と、前記圧電基板の前記同一主面上に、前記
第一の方向に略直交する第二の方向に延在する複数の電
極片を、第一の方向に、前記第一の電極手段を形成する
各電極片に対して交互に配設して形成された第二の電極
手段（Ｅ3 ）と、前記第一の電極手段中の各電極片に共
通に接続された第一の入力端子と、前記第二の電極手段
中の各電極片に共通に接続された第二の入力端子とを備
えた圧電振動子により達成する。

【００２０】

【作用】本発明の第一の特徴によれば、第一の電極手段
と第二の電極手段の面積を不均等にしたことにより、圧
電トランスは二次側電極に小さな負荷抵抗を接続した場
合でも昇圧・降圧作用を示す。その結果、本発明による
圧電トランスは小さな負荷抵抗に大電流を供給するパワ
ートランスとして使用可能である。

【００２１】本発明の第二の特徴によれば、圧電基板中
に複数の振動の節およびこれに伴う腹が形成される結
果、振動に伴う機械的応力が基板全体に分散し、圧電基
板の破損が回避される。また、第二の電極手段中の各電
極片を並列接続することにより、大きな出力電流を得る
ことができる。

【００２２】本発明の第三の特徴によれば、第一の方向
に伝播する弾性波の速度が、エネルギー閉じ込め手段に
よる圧電反作用の結果チャネル領域において遅くなり、
弾性エネルギーはチャネル領域に集中する。その結果、
基板中に励起される弾性波に伴う基板の弾性変位は基板
周辺部で極小になり、従って、基板を周辺部で保持して
も、弾性エネルギーの損失はほとんど生じない。その結
果、圧電トランスの動作効率は実質的に向上する。第一
および第二の電極手段自体がエネルギー閉じ込め手段と
して作用する。

【００２３】本発明の第四の特徴によれば、速度の遅い
横波を使うことにより圧電トランスのサイズを小形化す
ることができる。また、高速の縦波を使った装置の場合
に低速の横波が原因で生じると考えられる出力交流電流
のスプリアスを、横波を使うことで効果的に抑止するこ
とが可能になる。

【００２４】本発明の第五の特徴によれは、圧電トラン
スの駆動回路を圧電基板の直下に形成することにより、
小型化された圧電トランス組立体を得ることができる。

【００２５】さらに、本発明の第六の特徴によれば、圧
電基板中に励起される幅すべり振動を使うことにより、
スプリアスの少ない発振波形を得ることができる。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の第一実施例による圧電トラン
スを示す。

【００２７】図１を参照するに、トランスはＺ方向に一
様に分極されたＬｉＮｂＯ₃の１４０°回転Ｙカット単
結晶よりなる基板３１を有する。この方位を選択するこ
とで、圧電横効果に関係した電気機械結合係数Ｋ33が最
大になる。図１中、分極方向を矢印Ｐであらわす。この
図よりわかるように、分極Ｐは基板３１の長手方向に対
して斜めに形成されている。典型的には、基板３１は幅
Ｗとして６ｍｍ、長さＬとして３１．９ｍｍ、厚さｔと
して０．５ｍｍを有する。後で説明するが、基板Ｌの長
さは圧電トランスに供給される入力交流電流周波数に対
応して設定される。

【００２８】基板３１上には、その第一端に対応して入
力側電極構造３２が形成される。電極構造３２は基板３
１の上面に形成された第一の入力電極３２ａと、基板３
１の下面に電極３２ａに対向するように形成された第二
の入力電極３２ｂよりなる。図１に示したように、電極
３２ａと３２ｂとは基板３１の長手方向に長さｌ₀₁で延
在する。さらに、基板３１の第二の対向端には、基板３
１の上面に長手方向に長さｌ₀₂で形成された第一の出力
電極３３ａと基板３１の下面に同じく長手方向に長さｌ
₀₂で形成された第二の出力電極３３ｂとよりなる出力電
極構造３３が形成される。また前記入力電極構造３２と
出力電極構造３３とは長手方向に大きさがｌ₀₃のギャッ
プによって離間される。

【００２９】電極３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂは通
常どおり基板３１上にＮｉＣｒ層を厚さ３０ｎｍに堆積
しさらにＡｕ層をＮｉＣｒ層上に厚さ１００ｎｍで堆積
することで形成できる。この堆積工程は、例えば真空蒸
着あるいはスパッタによりなされる。堆積したのち、各
電極は堆積層をフォトリソグラフィーによりパターニン
グすることで形成される。実際の製造行程では、ＮｉＣ
ｒ層およびＡｕ層はＬｉＮｂＯ₃の単結晶ウエハ上に一
様に堆積され、個々の圧電トランス素子は貫曲のパター
ニング後ウエハをダイシングすることで形成される。

【００３０】図１の例では、長さｌ₀₁は５．７ｍｍに、
長さｌ₀₂は２５．７ｍｍに、さらに長さｌ₀₃は０．５ｍ
ｍに設定される。換言すれば、図１の圧電基板は電極３
２ａ，３２ｂよりも長手方向に大きい電極３３ａ，３３
ｂを有する。しかし、本発明はかかる電極サイズ設定に
限定されることはなく、例えば図５に示すように、電極
３２ａ，３２ｂの長手方向のサイズが電極３３ａ，３３
ｂの長手方向サイズよりも大きくなるように形成しても
よい。図５の例では、長さｌ₀₁を２５．７ｍｍに、また
長さｌ₀₂を５．７ｍｍに設定している。他の寸法、例え
ば長さＬ、幅Ｗ、厚さｔは図１の実施例と同じである。
従って、これ以上の構造の説明は省略する。

【００３１】次に動作を説明する。入力交流電流が入力
端子３４ａおよび３４ｂから電極構造３２の各電極３２
ａおよび３２ｂに供給されると、圧電横効果により基板
中を長手方向に伝播する縦波が励起される。基板３１の
方位は、電気機械結合係数Ｋ ₀が最大になって最大の横
効果が得られるように選定されているため、図２に示す
ように基板３１中長手方向に共振が発生する。図２中、
実線と点線はそれぞれ弾性変位と応力の分布を示す。長
さＬは各長さｌ₀₁，ｌ₀₂，ｌ₀₃の和に等しく、共振を形
成するために基板中に励起される縦波の半波長の整数倍
に等しく設定されている。この装置においても、昇圧、
降圧動作は式（２）によって与えられる。

【００３２】図３（Ａ）〜（Ｃ）は図４５（Ａ）〜
（Ｃ）と同様な図であり、圧電トランスの動作特性を負
荷抵抗Ｒl の関数として示している。先の場合と同様
に、これらの関係はメイソンの等価回路モデルに基づい
て求められる。図中、図１の圧電トランスの特性を曲線
１で示し、また図５の圧電トランスの特性を曲線２であ
らわす。

【００３３】図３（Ａ）を参照するに、この図は圧電ト
ランスの共振周波数ｆr と負荷抵抗Ｒl との関係をあら
わし、図１の装置では共振周波数ｆr が約１０³Ωの負
荷抵抗値で階段的に変化することを示している。これに
対し、図５の装置では、負荷抵抗の値にかかわらず、共
振周波数ｆr は一定になることがわかる。

【００３４】図３（Ｂ）は共振状態の入力抵抗Ｒr と負
荷抵抗Ｒl との関係を示し、この図より、入力抵抗Ｒr
はＲl が約１０⁴Ωよりも小さいと負荷抵抗Ｒl ととも
に増大するのに対し、この値を越えると減少をはじめ
る。すなわち、負荷抵抗が１０ ⁴Ω付近で入力抵抗Ｒr
にピークが生じる。

【００３５】図３（Ｂ）において、で示した図１の装
置についての特性曲線はで示した図５の装置の特性曲
線よりも上側に位置している。すなわち、図１の装置の
入力抵抗Ｒr は負荷抵抗Ｒl が約１０⁴Ωよりも低い範
囲ではＲl よりも大きくなる。Ｒl が１０⁴Ωを越えて
はじめてＲr はＲl よりも小さくなる。これに対し、図
５の装置ではＲr の全範囲にわたって入力抵抗Ｒr は負
荷抵抗Ｒl よりも小さい。前記の約１０⁴Ωにある境界
値は図３（Ａ）に示された共振周波数の階段的変化に対
応していると考えられる。図３（Ｃ）は本実施例によ
る圧電トランスの昇圧／降圧特性を示す。で示すよう
に、図１の圧電トランスはＲl の値が前記境界値の１０
⁴Ωに近い１０⁵Ω位よりも低い負荷抵抗範囲で降圧動
作を示す。すなわち、図１の装置は負荷抵抗が１０⁴な
いし１０⁵Ωよりも低い範囲では降圧特性を示し、また
負荷抵抗が前記範囲を越えると逆に昇圧特性を示すよう
になる。

【００３６】図５の装置の場合には状況が異なり、曲線
で示したように１０⁴〜１０⁵Ωよりも小さい負荷抵
抗がＲl として出力電極３３ａ，３３ｂに接続された場
合でも昇圧特性を示し、昇圧比は負荷抵抗Ｒl の値が前
記１０⁴〜１０⁵Ωを越えると急速に立ち上がる。図５
の装置の例では、Ｒl が１０⁴〜１０⁵Ωよりも小さい
場合には約１０の一定昇圧比を示すのに対し、Ｒl がこ
れを越えるとさらに大きい昇圧比を示す。

【００３７】図４は昇圧比Ｖo ／Ｖi と出力電極に対す
る入力電極の長さの比ｌ₀₂／ｌ₀₁の関係を示す。この関
係は図１および図５の装置と同一サイズを有する装置に
ついてのものである。

【００３８】図４を参照するに、比Ｖo ／Ｖi の値は比
ｌ₀₂／ｌ₀₁に対して略直線的に変化し、比ｌ₀₂／ｌ₀₁が
１．０を越えるところで１．０を越える。比ｌ₀₂／ｌ₀₁
の値が１．０よりも小さい範囲では圧電トランスは昇圧
特性を示すのにたいし、比ｌ ₀₂／ｌ₀₁が１．０を越える
と降圧特性を示す。このように、本発明による圧電トラ
ンスでは入力電極および出力電極の長さ、従って面積を
適宜設定することで所望の昇圧比あるいは降圧比を得る
ことができる。

【００３９】図１および図５の圧電トランスの構造を再
び参照するに、圧電トランスは図２に示すように圧電基
板３１中に半波長共振を生じるような周波数の入力交流
電流を供給される。換言すれば、基板３１の全長Ｌは圧
電基板３１中に励起される弾性波の半波長に等しく形成
されている。かかる半波長共振状態では、基板３１中に
その長手方向上中央部に振動の節が現れ、従って基板３
１の機械的支持部を基板の長手方向上略中央部に形成す
ることができる。この場合、基板３１は実質的に自由に
振動できる。

【００４０】かかる半波長共振モードでは、振動の振幅
が有限な値を有する部分にリード線が接続されている場
合、リード線を介して振動エネルギーが散逸してしまう
問題が生じることがある。

【００４１】この問題点を解決するため、本発明の圧電
トランス全波長モードで駆動することもできる。この場
合、圧電基板３１の全長Ｌは基板中に励起される弾性波
の一波長に等しく設定される。

【００４２】図６（Ａ）および（Ｂ）は本実施例による
圧電トランスを前記全波長モードで駆動した場合を示し
ている。この例では、入力電極３２ａ’が基板３１上面
の片半分に長さＬ／２にわたって形成される。さらに、
出力電極３３ａ’が基板上面の反対側の片半分に長さＬ
／４にわたって形成されている。その結果、基板３１の
上面には電極３２ａ’と電極３３ａ’との間に長さがＬ
／４のギャップが形成される。さらに、基板３１の下面
にはその全面にわたり下側電極３２ｂ’が入力側及び出
力側で共通の電極として形成されている。

【００４３】電極３２ａ’と電極３２ｂ’との間に入力
交流電圧を印加すると、図６（Ｂ）に示すように弾性振
動が励起され、基板３１の長さＬに等しい波長の縦波が
基板長手方向に伝播するようになる。その結果、図６
（Ｂ）に示したように、振動の節が基板３１の長手方向
Ｌ／４，３Ｌ／４の位置に形成される。図６（Ｂ）にお
いて、弾性変位の分布は実線で、応力の分布は破線で示
されている。

【００４４】図６（Ａ）の装置では、入力側リード３４
ａ，３４ｂは振動の節に対応する位置で電極３２ａ’お
よび３２ｂ’に接続されている。さらに、出力側リード
３５ａが別の振動の節に対応した位置で電極３３ａ’に
接続される。電極３２ｂ’には、入力側リード３４ｂの
他に出力側リード３５ｂも共通に接続される。

【００４５】本実施例では、各リードは対応する電極に
振動の節の位置で接続されているため、リードを介した
弾性エネルギーの散逸は最小限に抑えられる。単一の基
板上の複数の節が形成されるため、図２のモードにおけ
るような、基板中に単一の節しかないような場合にくら
べて応力の集中が緩和される。周知のように、基板上
で、応力は節の部分で最大になる。このように、全波長
モードで駆動される圧電トランスは特に大電力で駆動す
るのに有利である。ただし、図示の装置では電極のサイ
ズが決まってしまっているため、任意の昇圧比を得るこ
とは出来ない。

【００４６】図７（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の圧電トラン
スの第二実施例に対応する装置４０を示す。本実施例装
置はリード線を介した弾性エネルギーの損失を最小化す
ると同時に任意の昇圧比を得ることを目的とする。

【００４７】図７（Ａ）を参照するに、圧電トランス４
０は１４０°回転ＹカットＬｉＮｂＯ₃単結晶よりなる
基板４１を有する。基板４１は前記実施例と同様な長さ
Ｌと幅Ｗ、および厚さｔを有する。基板４１の上下面に
は一対の相互に対向する電極４４ａ，４４ｂが基板の一
方の端部に対応して形成され、入力交流電流を供給され
る。さらに、一対の別の対向電極４５ａ，４５ｂが基板
４１の別の対向端に形成され、出力電流を形成する。

【００４８】図７（Ｂ）および（Ｃ）の平面図および底
面図に示すように、基板４１の上面に形成された電極４
４ａは基板端部から長手方向に長さＬ／２にわたって延
在する。これに対応して、基板４１の下面に形成された
電極４４ｂも同一の長さＬ／２だけ延在する。その結
果、破線４２で示したように、振動の節が電極４４ａお
よび４４ｂの長手方向上略中央部を基板の幅方向に延在
し、電極４４ａ，４４ｂにはこの節に対応して入力端子
４４a1，４４b1が基板幅方向に突出するように形成され
ている。

【００４９】本実施例では、電極４５ａは基板４１の上
面に、基板の他の半部に形成される別の節４３に対応し
て、基板長手方向へのサイズが２Ｔになるように形成さ
れている。より具体的には、電極４５ａは節４３から基
板の長手方向上の一端部に向かって長さＴだけ、また基
板の長手方向上の他端部に向かっても長さＴだけ延在す
るように形成される。さらに、前記節に対応して外部接
続端子４５a1が、基板41から側方に突出するように形成
される。電極４５ｂも同様な構成を有し、前記節に対応
して形成され、サイズ２Ｔを有する。また、端子４５a1
に対応して、電極４５ｂは基板４１から側方に突出する
端子４５b1を有する。本実施例では、電気接続にとも
なう弾性エネルギーの損失は端子４４a1，４４b1，４５
a1，４５b1がそれぞれ振動の節に対応して形成されてい
るため最小限に抑えられている。また、図示はしないが
半田柱のような導体ピラーを圧電トランスが取り付けら
れる回路基板上に形成しておき、端子４4 a1〜４５b1を
これらの導体ピラーに固定することで圧電トランスを回
路基板に装着するようにしてもよい。その場合、かかる
導体ピラーは圧電素子への電気接続のみならず、機械的
支持部としても作用する。また、本発明の圧電トランス
においては、サイズＴを適宜設定することで電極４５
ａ，４５ｂの大きさを必要に応じて設定することができ
る。この特徴のため、本実施例による圧電トランスでは
所望の昇圧比を得ることができる。

【００５０】図８（Ａ）、（Ｂ）は基板４１の長さＬを
２．５ｍｍに（Ｌ＝２．５ｍｍ）、電極４５ａ，４５ｂ
のサイズ２Ｔを１５６μｍにした装置において電極４５
ａ，４５ｂに１００Ωの負荷を接続した場合の入出力電
流および電圧の周波数特性を示す図である。図８
（Ａ）は電極４４ａ，４４ｂに１ボルトの入力交流電流
が供給された場合の出力電圧を示す。この図よりわかる
ように、入力交流電流の周波数を基板４１中で長手方向
に一波長共振を生じる２．２３５８２ＭＨｚに設定した
場合、出力電極４５a1，４５b1間に約３．９ボルトの出
力電圧が１５０ｍＡの入力電流で得られることがわか
る。この結果は一次側から二次側への電気エネルギーの
伝達が特定の共振周波数においてのみ生じ、出力電極４
５ａ，４５ｂのサイズ２Ｔを電極４４ａ，４４ｂの長さ
Ｌ／２の約１／８とすることで３．９の昇圧比を得るこ
とができることを示す。

【００５１】図９（Ａ），（Ｂ）は昇圧比Ｖｏ／Ｖｉと
サイズ２Ｔとの関係を示し、このうち図９（Ａ）はパラ
メータの定義を、また図９（Ｂ）は得られた昇圧比を示
す。図９（Ｂ）より明らかなように、昇圧比は出力電極
のサイズ２Ｔにより変化し、２Ｔの値が約０．１４の場
合に最大となる。すなわち、出力電極の２Ｔの値がこの
値に設定されると４を越える昇圧比を得ることができ
る。

【００５２】図１０は本発明の第三実施例による圧電ト
ランスを示す。

【００５３】図１０を参照するに、本実施例に対応する
圧電トランス５０はＬｉＮｂＯ₃の１４０°回転Ｙカッ
ト単結晶よりなる圧電基板５１を有する。基板５１では
先の実施例とちがって、幅Ｗを長さＬよりも大きくして
ある。図示の例では、幅Ｗは３１．９ｍｍに、また長さ
Ｌは６．０ｍｍに設定される。また、基板５１の厚さｔ
は０．５ｍｍとされる。本実施例では基板５１が素子
の長手方向よりも横方向に長く形成されているため、基
板５１上に形成される入力電極および出力電極も横方向
に長く延在する形状を有する。典型的な例では、基板の
上下面に電極５２ａ，５２ｂが幅Ｂおよび長さＬ01で形
成される。図１０を参照。さらに、基板５１の上下面に
は出力電極５３ａ，５３ｂが形成されるが、図１０では
電極５３ａしか見えない。電極５３ａは幅Ｃと長さＬ02
を有するが、幅Ｃは幅Ｂよりも実質的に小さくなってい
る。また、電極５３ｂも図示してはいないが基板５１の
下面に電極５３ａに対応して形成されており、電極５３
ａ，５３ｂは、ともに電極５２ａ，５２ｂよりも実質的
に小さい面積を有する。さらに、電極５２ａは電極５３
ａから距離Ｌ03だけ離間されている。同様に、電極５２
ｂも電極５３ｂから距離Ｌ03だけ離間されている。

【００５４】次に動作を説明する。電極５２ａ，５２ｂ
は圧電横効果によりＬ方向に伝播する縦波を励起し、励
起された縦波は電極５３ａ，５３ｂにより電圧に変換さ
れる。先の実施例と同様に、基板５１の長さＬは基板５
１中に励起される縦波の半波長または一波長に等しくな
るように設定される。

【００５５】図１１（Ａ），（Ｂ）は圧電トランスの昇
圧特性と入力抵抗を、それぞれ出力電極５３ａ，５３ｂ
に負荷抵抗Ｒl として２００Ωの低抵抗を接続した場合
および６０ｋΩの高抵抗を接続した場合について示す。
ただし、図１１（Ａ），（Ｂ）の結果はＬ01，Ｌ02をい
ずれも１．２ｍｍとした場合（Ｌ01＝Ｌ02）についての
ものである。先の実施例と同様に、図１１（Ａ），
（Ｂ）の結果もメーソンの等価回路モデルによって求め
た。図１１（Ａ），（Ｂ）に示すように、昇圧比Ｖｏ
／Ｖｉは比Ｃ／Ｂによって変化し、小さな負荷抵抗Ｒl
を接続した場合でも１を越えて１０に達する昇圧比が得
られる。特に、Ｃ／Ｂ比が０．１より小さいと、昇圧比
は１０を越え、また入力抵抗Ｒi はほとんどゼロにな
る。この結果は、さきに説明した圧電トランスの昇圧動
作が入力側電極５２ａ，５２ｂと出力側電極５３ａ，５
３ｂの長さＬ01，Ｌ02の不均等の結果というよりも面積
の不均等の結果えられるものであることを示している。

【００５６】図１２は前記第三実施例の圧電トランスの
変形例に対応する圧電トランス５０’を示しており、こ
の変形例では孤立電極５６ａおよび別の孤立電極５６ｂ
（図示せず）がそれぞれ基板５１の上下面のうちの、図
１０の実施例で電極がまだ形成されていない部分に対応
した位置に形成される。すなわち電極５６ａと電極５６
ｂとは基板５１をはさんで互いに対向する。この電極５
６ａ，５６ｂはいずれも電気接続がなされず、単に基板
５１の幅方向に弾性波が一様に形成されるための音響的
な補助質量として作用する。

【００５７】図１３は図１２の圧電トランスの昇圧特性
および入力抵抗Ｒ_iを負荷抵抗Ｒlの関数として示す。
図１３よりわかるように、図１２の圧電トランスは１０
０Ω以下の低い負荷抵抗Ｒl が接続された場合でも１０
を越える昇圧比を示す。また、負荷抵抗Ｒl を減少させ
ることにより、１００Ω以下の低い入力抵抗を実現する
ことができる。

【００５８】図１４（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第四
実施例による圧電トランス６０を示す平面図である。

【００５９】図１４（Ａ）の平面図を参照するに、圧電
トランス６０はＬｉＮｂＯ₃の１４０°回転Ｙカット単
結晶基板６１を有し、基板６１はその幅Ｗがその長さＬ
よりも大きくなるように形成されている。ここで、Ｌは
縦波の一波長に等しくなるように設定されている。先に
も説明したように、基板６１の方位を先に説明したよう
に選択することで縦波を効率的に励起することができ
る。

【００６０】基板６１の幅方向Ｗに対する略中央部には
入力電極６２ａおよび６３ａがＬ方向にそれぞれ長さｌ
₀₁およびｌ₀₂で整列して形成され、電極６２ａ，６３ａ
間には長さｌ₀₃のギャップが形成されている。ここで、
電極６２ａ，６３ａは幅Ｗよりも実質的に小さい共通の
幅Ｂを有する。特に、幅Ｗは幅Ｂの３倍以上にすること
が望ましい（３Ｂ≦Ｗ）。さらに、基板６１の上主面上
にはそれぞれ電極６２ａ，６３ａに接続された接続パッ
ド６５ａ，６４ａが形成される。

【００６１】また、電極６２ａ，６３ｂに対応して、基
板６１の下面にも電極６２ｂ，６３ｂが図１４（Ｂ）の
断面図に示すように対応の電極６２ａ，６３ａと同一の
大きさに形成されている。すなわち、電極６２ｂは幅Ｂ
と長さｌ₀₁を有するのに対し、電極６３ｂは幅Ｂと長さ
ｌ₀₂を有する。また、接続パッド６４ａ，６５ａに対応
して基板６１の下面には接続パッド６４ｂ，６５ｂがそ
れぞれ電極６２ｂ，６３ｂに接続されて形成されてい
る。本実施例においてもまた、電極６２ａ，６２ｂは
圧電横効果によりＬ方向に伝播する縦波を励起し、電極
６３ａ，６３ｂは弾性波を電圧に変換する。先の実施例
と同じく、本実施例の圧電トランスは比ｌ ₀₁／ｌ₀₂を適
当に設定することで所望の昇圧／降圧作用を示す。

【００６２】本実施例の圧電トランスでは、基板６１中
を伝播する弾性波は圧電反作用の結果電極６２ａ，６２
ｂ，６３ａ，６３ｂの直下の部分で速度が低下する。よ
り具体的には、電極６２ａ，６２ｂに入力電流源が接続
されまた電極６３ａ，６３ｂに負荷が接続されている場
合、基板６１中に弾性波の通過に伴って形成された空間
電荷は直ちに散逸し、見かけ上基板の弾性定数が減少す
る。この結果、基板中における弾性波の速度は電極が形
成されていない領域に比べて低下する。さらに、電極自
体が基板上に付加された余分の質量として作用し、かか
る質量の増加によっても弾性波速度の低下が生じる。こ
れは質量負荷効果として周知である。ＬｉＮｂＯ₃結晶
では電極が形成されていない場合の音速ＶD は６，８３
０ｍ／ｓｅｃであるのに対し、電極が形成され一定電場
が印加されている場合には音速ＶE は５，５６０ｍ／ｓ
ｅｃとなる。基板６１のサイズＬは速度ＶE を有する弾
性波の一波長に等しくなるように設定される。

【００６３】基板６１中にＬ方向に延在する低速度領域
が形成されるとかかる低速度領域に弾性波が閉じ込めら
れるのは周知である。換言すれば、弾性波は基板中に電
極６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂが形成するチャネル
領域を導波されることになる。

【００６４】図１５は基板中において生じるＷ方向への
弾性波振幅分布プロファイルを示す。この図より、弾性
波の振幅は電極が形成された領域の外側では急速に減少
することがわかる。換言すれば、弾性エネルギーは電極
が形成されている基板の中央部に閉じ込められており、
基板６１をその周縁部で機械的に支持しても実質的なエ
ネルギーの損失は生じないことがわかる。換言するなら
ば、本実施例による圧電トランスは大電力を処理するこ
とが可能である。

【００６５】図１６は本実施例による圧電トランスから
取り出せる出力電力Ｐｏを基板６１の幅Ｗの関数として
示す。この図からわかるように、電力Ｐｏは基板６１の
幅Ｗとともに増加する。基板の周縁部から弾性エネルギ
ーが逃げるのを確実に防止するためには幅Ｗを基板６１
中に励起される弾性波の波長の少なくとも４倍以上に設
定するのが好ましい。

【００６６】図１７は比較のためのもので、圧電基板の
中央部に機械的支持部を有する圧電トランスの出力電圧
Ｖｏと入力電圧Ｖｉとの関係を示す図である。この装置
では、入力電圧Ｖｉが約１０ボルトを越えると異常な音
が発生し、これにともなって入力電圧Ｖｉに対応した出
力電圧Ｖｏの増加率が著しく低下する。これは、音響的
雑音の形で損失が生じていることに起因すると考えられ
る。

【００６７】図１８は基板６１の長さＬと共振周波数ｆ
r との関係をあらわす。周波数ｆrは長さＬとともに減
少し、このことから、サイズＬを小さくすることで圧電
トランスはより高い周波数の入力電圧を処理できること
がわかる。

【００６８】図１９（Ａ）と（Ｂ）は本発明の第四実施
例の圧電トランスの一変形例に対応する圧電トランス６
０’を示す。この変形例では、酸化シリコン、酸化アル
ミニウム、あるいは窒化珪素よりなる絶縁膜６６ａ，６
６ｂがそれぞれ基板６１の上面および下面上に形成さ
れ、電極６２ａ，６３ａが絶縁膜６６ａ上に形成され
る。これに対し、電極６２ｂ，６３ｂは絶縁膜６６ｂ上
に形成される。その際、絶縁膜６６ａ，６６ｂは基板６
１中における弾性波の速度をさらに減少させる付加質量
として作用する。その結果、より効率的な弾性エネルギ
ーの閉じ込めが得られる。

【００６９】図２０は本実施例の別の変形例に対応する
圧電トランス６０”を示す。この変形例では、基板６１
の上面に形成された電極６２ａ，６３ａおよび基板６１
の下面に形成された電極６２ｂ，６３ｂがそれぞれ絶縁
膜６６ａ’および６６ｂ’中に埋め込まれている。この
場合でも、質量負荷効果により弾性エネルギーの閉じ込
め効率を向上させることができる。また、本発明では入
出力電極間の絶縁耐力が増大する。図２１（Ａ）および
（Ｂ）は本実施例の別の変形例をあらわす。いずれの図
も基板の平面図をあらわしている。これらの図よりわか
るように、端子パッド６４ａ’，６５ａ’はそれぞれ電
極６２ａ，６３ａに接続されて基板６１の上面に形成さ
れている一方、端子パッド６４ｂ’，６５ｂ’はそれぞ
れ電極６２ｂ，６３ｂに接続されて基板６１の下面に形
成されている。これらの図はいずれも同一方向からみた
もので、電極６２ａを端子６４ａ’に接続する導体片は
電極６２ｂを端子パッド６５ｂ’に接続する導体片と反
対方向に延在する。同様に、電極６３ａを端子パッド６
５ａ’に接続する導体片は電極６３ｂをパッド６４ｂ’
に接続する導体片に対して反対方向に延在する。この結
果、導体片間に印加される電場が弾性波を励起すること
がなくなる。図２２は本発明の第五実施例による圧電ト
ランス７０を示す。本実施例でも、第四実施例の場合と
同じく、圧電基板上の入力電極および出力電極が形成さ
れる部分に対応して、弾性エネルギーの閉じ込めが生じ
る。図２２を参照するに、圧電トランス７０は基板６
１と同様な圧電基板７１を有し、電極７２ａ，７２ｂが
基板７１の上下面上に第四実施例の電極６２ａ，６２ｂ
に対応して形成される。入力電極７２ａおよび７２ｂは
幅Ｂを有する。図２２の平面図では、基板下面に形成さ
れた電極７２ｂは見えない。さらに、同じ幅Ｂを有する
出力電極７３ａ，７３ｂが基板７１の上下面上に電極６
３ａ，６３ｂに対応して形成される。この場合も電極７
３ｂは図２２では見えない。

【００７０】本実施例では、基板７１の電極が形成され
ている部分をのぞいて側縁にテーパー縁Ｔが形成されて
おり、このため基板７１の長さＬが幅Ｗの方向に向かっ
て徐々に減少している。前記テーパ縁Ｔは基板７１の両
対角線に対応して形成されており、従って共振は基板７
１でも電極の両側の部分では生じない。このため、これ
らの部分で大振幅の振動が生じることはない。このよう
に、本実施例による圧電トランスでは電極直下のチャネ
ル領域においてさらに効率的な弾性エネルギーの閉じ込
めが生じる。先の実施例と同じく、電極の長さｌ₀₁，ｌ
₀₂を適宜設定することにより、本実施例においても所望
の昇圧比を得ることができる。また、本実施例の装置は
実質的な振動が生じない基板７１の側縁部を支持するこ
とで、実質的なエネルギーの損失を生じることなく動作
が可能である。

【００７１】図２３は本実施例の圧電トランスの変形例
に対応する圧電トランス７０’を示す。本変形例では、
テーパ縁Ｔは基板７１の片方の対角線に対応してのみ形
成される。かかる構成の効果は先の実施例の説明から明
かであり、説明を省略する。図２４は本実施例のさらに
別な変形例に対応する圧電トランス７０”を示す。本変
形例では基板７１は十字状に形成され、十字の腕に相当
する側方突出部Ｃが、装置の長手方向に長さＬで延在し
電極７２ａ，７３ａを形成されたチャネル領域の略中央
部に形成される。本実施例においても突出部Ｃにおける
弾性波の共振を効果的に抑止でき、チャネル領域への弾
性エネルギーの効果的な閉じ込めを達成できる。

【００７２】図２５（Ａ）および（Ｂ）は本発明の第六
実施例による圧電トランス組立体を示す。本実施例にお
いては、前記各実施例のいずれかに説明した圧電トラン
ス、たとえば図１４（Ａ）の装置６０がシリコン基板１
０１上に保持される。

【００７３】基板１０１の略中央部にはドライバ回路や
その他の回路を形成される凹部１０１ａが形成され、ま
た圧電トランスの基板６１下面四隅にはランド６０ａが
形成される。さらに圧電トランス６０はシリコン基板１
０１上に取り付けられる。その際、シリコン基板１０１
にはその上面に圧電トランス６０に形成されたランド６
０ａに対応して別のランド１０１ｂが形成されており、
圧電トランス６０は基板１０１上にランド６０ａおよび
１０１ｂの突出量に対応する距離だけ離間して保持され
る。取付の際、ランド６０ａとランド１０１ｂは互いに
はんだ付け等により固定される。あるいは圧電トランス
６０の基板６１をシリコン基板１０１上に、可尭性のリ
ード等により基板周辺部を保持することで取り付けても
良い。

【００７４】圧電基板はその周辺部が保持されるため、
弾性エネルギーの損失は生じず、一次側から二次側への
電力の伝達の際の損失は最小になる。好ましい実施例で
は、圧電トランス６０を基板１０１上においてカバー１
０３等により保護しても良い。

【００７５】図２６（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第七実施
例による圧電トランスを示し、図２６（Ａ）はその平面
図を、図２６（Ｂ）はその長手方向断面図を、また図２
６（Ｃ）は本実施例の変形例を示す長手方向断面図であ
る。

【００７６】図２６（Ａ）を参照するに、圧電トランス
８０はＬｉＮｂＯ₃の１４０゜回転Ｙカット単結晶より
なる圧電基板８１を有する。図示のように、基板８１は
長さＬ、幅Ｗ、厚さｔを有し、長さＬは基板８１中に励
起され長手方向Ｌに伝播する縦波の半波長の整数倍に等
しく設定されている。

【００７７】基板８１の上主面上には図２６（Ａ）に示
すように弾性波により誘起される応力が最大の部分に対
応して多数のストリップ電極８２ａ，８３ａが交互に形
成される。図２６（Ａ）において太い実線は基板８１中
における応力分布を示している。

【００７８】各々の電極８２ａ，８２ｂは基板８１の幅
方向ないしＷ方向に幅Ｂを有し、さきに図１５に関連し
て説明した弾性エネルギーの閉じ込め作用をえるため、
幅Ｂの大きさは幅Ｗよりも実質的に小さく設定される。
さらに、各々の電極８２ａは基板の長手方向ないしＬ方
向に長さｌ₀₁を有し、また各々の電極８３ａは同じくＬ
方向に長さｌ₀₂を有する。ここで、各電極は長さｌ₀₁と
ｌ₀₂が異なるように形成されている。

【００７９】基板８１の上面に形成された各電極８２ａ
に対応して基板下面にも複数のストリップ電極８２ｂが
幅Ｂ、長さｌ₀₁で形成されている。同様に基板８１の下
面には電極８３ａに対応して複数のストリップ電極８３
ｂが幅Ｂ、長さｌ₀₂で形成されている。ここでも電極８
２ｂ，８３ｂは交互に、基板８１中に圧電横効果により
誘起された正負応力の最大点に対応して形成される。

【００８０】本実施例では、基板８１中には各電極に対
応して応力が最大となる振動節が形成される。換言すれ
ば、図２の例におけるような一点への応力の集中が回避
され、その結果本実施例による圧電トランスは先のどの
実施例よりも大きな電力を処理することができる。さら
に、本実施例の圧電トランスで処理可能な電力は基板８
１の長さＬに略比例する。あるいは、入力交流電流の周
波数を増大させることにより、または高次高調波を使う
ことにより、処理電力を増大させることもできる。

【００８１】図２６（Ｂ）は本実施例における電極の一
接続例を示す。この例ではすべての電極組８２ａ，８２
ｂおよび８３ａ，８３ｂがそれぞれ並列接続され、所望
の昇圧比φが各電極の長さｌ₀₁，ｌ₀₂を適宜設定するこ
とで得られる。

【００８２】図２６（Ｃ）は本実施例の一変形例をあら
わし、この場合には電極８２ａ，８２ｂに対応する上下
の電極８２ａ’，８２ｂ’が基板８１の第一の領域に連
続して形成され、また電極８３ａ，８３ｂに対応する電
極８３ａ’，８３ｂ’が、基板８１の前記第一の領域に
対して長手方向に整列した第二の領域にやはり連続して
形成される。

【００８３】本実施例においてもまた、各電極は応力が
最大になる振動の節に対応して形成され、同一の幅Ｂを
有している。また、電極８２ａ’〜８３ｂ’はすべて同
一の長さを有する、この場合、昇圧比は入力電極の数を
出力電極の数に対して変化させることで所望値に設定で
きる。図２７（Ａ）および（Ｂ）は本実施例の圧電トラ
ンスの別の変形例を示し、電極８２ａおよび８２ｂより
なる入力電力対と電極８３ａ，８３ｂよりなる出力電極
対とが、相互に隣接して、圧電基板８１中に励起される
弾性波の半波長範囲中に形成される。その際、基板８１
の左半分と右半分で弾性変位の方向が逆になっており、
このため基板左半分の電極８２ａ，８２ｂおよび電極８
３ａ，８３ｂは一方向への弾性変位に対応して形成され
ているのに対し、基板の右半分の電極は逆方向への弾性
変位に対応して形成されている。さらに、右側の電極８
２ａと左側の電極８２ａとは相互に接続され、また右側
の電極８２ｂと左側の電極８２ｂも相互に接続されてい
る。同様に、右側の電極８３ａと左側の電極８３ａは相
互に接続され、また右側の電極８３ｂと左側の電極８３
ｂも相互に接続されている。

【００８４】図２７（Ｃ）はさらに別の変形例を示す。
この例では、基板８１の長さＬは基板８１中に励起され
る弾性波の波長の３／２に設定される。

【００８５】図２８は本発明の第九実施例による圧電ト
ランス９０を示す。

【００８６】図２８を参照するに、圧電トランス９０は
長手方向ないしＹ’方向への長さがＬ、横方向ないし
Ｚ’方向への幅がＷの略矩形の圧電基板９１を有する。

【００８７】基板９０の上主面上には、Ｙ’方向に直交
するＺ’方向に平行に延在する複数のストリップ電極が
形成されており、この複数の電極は第一の電極群Ｅ1 、
第二の電極群Ｅ2 、第三の電極群Ｅ3 に分けられる。こ
のうち、電極群Ｅ1 は入力電極よりなり、電極群Ｅ2 は
出力電極よりなる。また、電極群Ｅ3 の各電極は必須で
はないが電極群Ｅ1 あるいは電極群Ｅ2 の各電極対の間
に形成され、共通に接続されて接地される。本実施例で
は電極は基板の上面にのみ形成され、下面には形成され
ない。

【００８８】図２８に示したように基板９１上において
各々の電極は基板の長手方向ないしＹ’方向に長さｌ₀₁
を有し、またＺ’方向に長さＢを有する。その際、電極
が形成されている領域の両側には周辺領域Ｍが形成さ
れ、この周辺領域Ｍ上に各電極に対応した端子パッドが
形成される。

【００８９】図示の例では、基板９１は１６３±１０°
Ｙ回転Ｘカット方位を有するＬｉＮｂＯ₃単結晶より形
成され、後で説明するように幅すべり振動を効果的に形
成する。基板９１の長さＬは基板中に励起される横波１
９波長分に対応する１５．２ｍｍの長さに設定される。
これに対し、幅Ｗは８ｍｍに設定される。また、基板９
１の厚さは０．２〜０．３ｍｍに設定される。電極のサ
イズｌ₀₁は０．２ｍｍに設定され、相互に０．１ｍｍ離
間して形成される。

【００９０】図２９は本実施例による圧電トランスの原
理を示す図であり、簡単のため要部のみを示している。

【００９１】図２９を参照するに、入力交流電圧Ｖｉが
電極群Ｅ１の隣接する電極対に印加される。これによ
り、分極の方向と一致してＹ’方向に作用する電場が基
板９１の表面に印加される。基板９１にかかる特定の方
向に作用する電場が印加されると大きな電気機械結合係
数Ｋ15に対応して、幅すべり振動が励起される。前記方
位を有する基板９１はＫ15として６１％に達する値を有
する。あるいは４８±１０°Ｙ回転ＬｉＴａＯ₃単結晶
を基板９１として使ってもよい。この場合は４７％に達
するＫ15が得られる。さらに、基板９１として圧電セラ
ミックを使ってもよい。この場合は圧電基板はＹ’方向
ないし基板長手方向に分極される。

【００９２】図３０は基板９１中に図２９に示すような
励起の結果生じる幅すべり振動を示す。

【００９３】図３０を参照するに、図２９に示す励起の
結果、基板長手方向Ｙ’に向かって伝播する横波が、横
波にともなう弾性変位が図３０に矢印で示した基板横手
方向に向かって生じるように形成される。Ｙ’方向に伝
播する横波は前後に反射されて図３１（Ａ）〜（Ｃ）に
示すような共振を形成する。ここで、図３１（Ａ）は圧
電トランスの概略的平面図を、図３１（Ｂ）は弾性変位
を、また図３１（Ｃ）は応力分布を示す。幅すべり振動
に関しては渡辺、清水による論文「圧電ストリップにお
ける高次幅振動のエネルギー閉込めとそのフィルタへの
応用」電子情報通信学会論文誌Ａ，ｖｏｌ．Ｊ７１−
Ａ，Ｎｏ．８，ｐｐ．１４８９−１４９８を参照。図３
１（Ａ）〜（Ｃ）においては、各電極群Ｅ1 ，Ｅ2 はそ
れぞれ二つの電極Ｅ11，Ｅ12, Ｅ21, Ｅ22を含み、基板
９１の長さＬは基板中に励起された横波の波長の６／２
に設定されている。図３１（Ｃ）に示したように、電極
群Ｅ1 ，Ｅ2 を構成する電極の各々は応力が最大になる
振動の節に対応して形成されている。

【００９４】これに対し、図２８に示す例では基板９１
の長さが１９共振波長分になるように形成されているこ
とに対応して１９個の電極が形成されている。図２８の
装置では、電極群Ｅ1 および電極群Ｅ2 に含まれる電極
の数が同一で９個ずつとした場合に共振周波数ｆr とし
て４．８３５ＭＨｚが得られる。図３１の構成では基板
長手方向上中央部の電極は接地される。

【００９５】図３２（Ａ）は図２８の装置についての入
力インピーダンスと周波数の関係を示す。先にも説明し
たとおり、この測定は実際には図３３に示す装置につい
ておこなわれた。

【００９６】図３２（Ａ）を参照するに、図３３の装置
は約４．８ＭＨｚにおいて共振を生じ、この共振周波数
において入力インピーダンスないし入力抵抗Ｒr が約１
〜１．２Ωに減少することがわかる。また、この図よ
り、特性曲線が比較的滑らかでスプリアスピークが減少
していることがわかる。このスプリアスピークの減少は
圧電基板の励起に低速の横波を使っていることに起因す
るものと考えられる。高速の縦波を使うと図３２（Ｂ）
に示すように不要な波についても共振が生じてしまう。
図３２（Ａ）および（Ｂ）の測定では端子Ｔ1 ，Ｔ2 が
共通に接続されて仮想的な入力端子を形成し、励起電圧
はこの仮想的入力端子及び接地端子Ｔ3 のあいだに印加
される。換言すれば、図３２（Ａ），（Ｂ）の結果は圧
電トランスを振動子として使った場合のものである。本
発明による圧電トランスの圧電振動子としての応用は後
の実施例で説明する。

【００９７】図３４（Ａ）〜（Ｂ）は本実施例による圧
電トランスの入力インピーダンスの周波数特性を示す図
である。ここで、図３４（Ａ）は図３３に定義した出力
端子Ｔ2 ，Ｔ３が短絡された場合を、また図３４（Ｂ）
は端子Ｔ2 とＴ3 の間に負荷を接続しなかった場合につ
いての結果を示す。これにたいし、図３５（Ａ）は入力
交流電流が端子Ｔ2 と端子Ｔ3 との間に供給され、さら
に端子Ｔ1 と端子Ｔ3とを短絡した場合を、また図３５
（Ｂ）は図３３の構成において端子Ｔ1 とＴ3の間を開
放した場合を示している。

【００９８】図３４（Ａ）の場合には、共振周波数ｆr
は約４．８２ＭＨｚになり、また入力抵抗２．８３Ωと
なる。これにたいして図３４（Ｂ）の場合は共振周波数
ｆrは約４．８４ＭＨｚになり、また入力抵抗は約１．
３８Ωになる。さらに、図３５（Ａ）の場合には共振周
波数ｆr は約４．８２ＭＨｚになるのに対し、入力抵抗
は約４．９６Ωとなる。図３５（Ｂ）の場合には、共振
周波数ｆr は４．８４ＭＨｚに、また入力抵抗は１．６
３Ωとなる。このように、本実施例による圧電トランス
は共振周波数において非常に低い入力抵抗を示し、その
結果一次側から二次側へ大きな電力を伝達することが可
能になる。本実施例の圧電トランスの出力電力Ｐｏは式Ｐｏ＝１／８・Ｖｏ²／Ｒｅであらわされる。ここでＲｅは複素入力インピーダンス
の実部をあらわす。この式より、項Ｐｏは入力インピー
ダンスの絶対値の減少とともに増大することがわかる。

【００９９】図３６は図３３の装置の昇圧特性を負荷抵
抗Ｒl の関数として示す図である。また、図３７は同じ
装置について入力インピーダンスと負荷抵抗Ｒl の関係
を示す。この図よりわかるように、圧電トランスは全負
荷抵抗範囲にわたり、最大でも２０Ωの低い入力抵抗を
示すにすぎない。１０¹〜１０³Ωの特定の負荷抵抗範
囲を除けば、入力抵抗は５Ω以下に抑えられる。

【０１００】さらに、図３８は共振周波数ｆr と負荷抵
抗Ｒl の関係を示してある。この図より、共振周波数ｆ
r はＲl が１０¹〜１０²Ωの範囲を除いて実質的に一
定になることがわかる。

【０１０１】本実施例による圧電トランスでは、低速の
横波を使うことにより装置を小型化出来る利点が得られ
る。横波の速度は縦波の速度の８０％程度であることは
周知である。また、最も遅い横波を使うことによりこれ
よりも低速の弾性波によるスプリアスの発生を回避でき
る利点が得られる。また、本実施例の装置は電極が基板
の片面にのみ形成されるため、製造工程が簡素化され
る。また、大きな電気機械結合係数Ｋ15を有する基板を
使うことにより、基板中に幅すべり振動を効率的に形成
することが可能になる。さらに、図１５の実施例の場合
と同様な、電極直下の領域への弾性エネルギーの閉じ込
めが得られる。その結果、トランスの動作時におけるエ
ネルギーの損失は最小限になる。図１９（Ａ），（Ｂ）
および図２０と同様に、エネルギーの閉じ込めをより一
層効果的にするために基板上に電極形成部分に対応して
別の質量を追加してもよい。さらに、電極群Ｅ1 に含ま
れる電極の数と電極群Ｅ2 に含まれる電極の数の比を変
化させることにより、所望の昇圧比を得ることができ
る。

【０１０２】図３３の圧電トランスは、図３２（Ａ）の
特性に関連して説明したように、圧電振動子としても使
用可能である。

【０１０３】図３９は図３３の装置を使って圧電振動子
を形成する場合の接続を示す。図３９に示すように、出
力端子Ｔ2 は入力端子Ｔ1 に接続され、一方端子Ｔ3 は
接地される。

【０１０４】図４０は図３９の装置の詳細な特性を示
す。この特性曲線は図３２（Ａ）のものと実質的に同一
である。ただし、測定に使った素子が図３２（Ａ）のも
のとちがっていることに起因して４．９７５ＭＨｚの共
振周波数と１．０８Ωの入力抵抗を有する。図３２
（Ａ）の装置との微妙な差は測定に使った試料の作成時
の差に起因するもとと思われる。また。この図のインピ
ーダンス曲線は５．５３ＭＨｚの反共振周波数ｆa を示
す。この反共振周波数において、入力抵抗Ｒa は５４．
３ＫΩを示す。

【０１０５】図４０はまたインピーダンスＺの位相成分
を周波数の関数として示す。この図より、位相角は周波
数ｆr と周波数ｆa との間でほとんど９０°の値を有
し、図３９の装置はほぼ理想的な振動子として動作する
ことがわかる。また、この振動子では共振周波数ｆr と
反共振周波数ｆa との差が約０．５５ＭＨｚと大きく、
このため、振動子は広い範囲で周波数を変化させること
ができる。

【０１０６】さらに、本発明は以上に説明した実施例に
限定されるものではなく、様々な変形・変更が可能であ
る。

【０１０７】

【発明の効果】本発明の圧電トランスによれば、圧電基
板上に弾性波の経路に沿って形成された入力側電極と出
力側電極の面積を不均等に形成することで、所望の昇圧
比を得ることができる。

【０１０８】本発明ではまた、圧電トランスの基板のサ
イズを入力交流電圧により励起される弾性波の半波長の
整数倍に等しく設定し、入力電極および出力電極を振動
の節に対応して形成することにより、基板上の一箇所に
応力が集中することが回避でき、大電力を処理するパワ
ートランスを形成することができる。

【０１０９】本発明ではまた、圧電基板の幅に対して電
極の幅を実質的に小さくすることで、基板中電極直下の
部分に弾性波を閉じ込めることができ、これにより基板
の機械的支持が容易になり、またエネルギーの散逸によ
る損失を最小化することが可能になる。

【０１１０】本発明では、また圧電基板中に入力交流電
流に応じて幅すべり振動を励起し、この幅すべり振動を
再び電圧に変換することにより、スプリアスの少ない出
力交流電流を得ることができる。また、低速の幅すべり
振動を使うため、装置寸法を小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例による圧電トランスを示す
図である。

【図２】図１の圧電トランス中に誘起される変位と応力
の分布を示す図である。

【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は第一実施例の圧電トランスの
特性を示す図である。

【図４】本発明第一実施例の圧電トランスにより得られ
る昇圧特性を示す図である。

【図５】第一実施例の変形例を示す図である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は第一実施例の圧電トランスを
全波長共振モードで動作させた場合を示す図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第二実施例を示す図
である。

【図８】（Ａ），（Ｂ）は本発明第二実施例による圧電
トランスの特性を示す図である。

【図９】（Ａ），（Ｂ）は第二実施例の圧電トランスの
昇圧作用を説明する図である。

【図１０】本発明の第三実施例による圧電トランスを示
す図である。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）は第三実施例の圧電トランス
の昇圧作用を示す図である。

【図１２】第三実施例の圧電トランスの変形例を示す図
である。

【図１３】図１２の圧電トランスの昇圧作用を示す図で
ある。

【図１４】（Ａ），（Ｂ）は本発明の圧電トランスの第
四実施例を示す図である。

【図１５】第四実施例において得られる弾性エネルギー
の横方向への閉じ込めを示す図である。

【図１６】圧電基板の幅の増大に伴う圧電トランスの処
理電力の増大を示す図である。

【図１７】従来の圧電トランスで生じる飽和現象を示す
図である。

【図１８】圧電トランスの長さの変化に伴う駆動周波数
の変化を示す図である。

【図１９】（Ａ），（Ｂ）は第四実施例の変形例を示す
図である。

【図２０】第四実施例の圧電トランスの別の変形例を示
す図である。

【図２１】（Ａ），（Ｂ）は第四実施例の圧電トランス
のさらに別の変形例を示す図である。

【図２２】本発明の第五実施例による圧電トランスを示
す図である。

【図２３】第五実施例の圧電トランスの変形例を示す図
である。

【図２４】第五実施例の圧電トランスの別の変形例を示
す図である。

【図２５】（Ａ），（Ｂ）は本発明の第六実施例による
圧電トランスを示す図である。

【図２６】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第七実施例による
圧電トランスを示す図である。

【図２７】（Ａ）〜（Ｃ）は第七実施例の変形例を示す
図である。

【図２８】本発明による圧電トランスの第八実施例を示
す平面図である。

【図２９】第八実施例の圧電トランスを示す斜視図であ
る。

【図３０】第八実施例の圧電トランス中に励起される幅
すべり振動を説明する図である。

【図３１】（Ａ）〜（Ｃ）は第八実施例の圧電トランス
の動作を説明する図である。

【図３２】（Ａ），（Ｂ）は第八実施例の圧電トランス
の周波数特性を縦波を使う実施例と比較して示す図であ
る。

【図３３】第八実施例の圧電トランスの接続例を示す図
である。

【図３４】（Ａ），（Ｂ）は図３３の圧電トランスの周
波数特性を様々な負荷をトランスに接続した場合につい
て示す図（その一）である。

【図３５】（Ａ），（Ｂ）は図３３の圧電トランスの周
波数特性を様々な負荷をトランスに接続した場合につい
て示す図（その二）である。

【図３６】図３３の圧電トランスの昇圧動作を負荷の関
数として示す図である。

【図３７】図３３の圧電トランスの入力抵抗を負荷の関
数として示す図である。

【図３８】図３３の圧電トランスの共振周波数を負荷の
関数として示す図である。

【図３９】図３３の圧電トランスを圧電振動子として使
った場合の接続を示す図である。

【図４０】図３９の圧電トランスのインピーダンス特性
を示す図である。

【図４１】（Ａ），（Ｂ）は従来の圧電トランスの一例
を示す図である。

【図４２】（Ａ），（Ｂ）は本発明者らにより先に提案
された従来の圧電トランスを示す図である。

【図４３】第二の従来例による圧電トランスで使われる
圧電基板の方位を説明する図である。

【図４４】前記第二の従来例における共振周波数を説明
するための図である。

【図４５】（Ａ）〜（Ｃ）は前記第二の例による圧電ト
ランスの特性を示す図である。

【符号の説明】

６，１２，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１
圧電基板４ａ，４ｂ，６，１４ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂ，３
２，３２ａ，３２ｂ，３３，３３ａ，３３ｂ，３２
ａ’．３３ａ’，３２ｂ’，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，
４５ｂ，５２ａ，５２ｂ，５３ａ，５６ａ，６２ａ，６
２ｂ，６３ａ，６３ｂ，７２ａ，７３ａ，８２ａ，８２
ｂ，８３ａ，８３ｂ，Ｅ1 ，Ｅ2 ，Ｅ3 電極４４a1，４４b1，４５a1, ４５b1，６４ａ，６５ａ，７
４ａ，７５ａ端子パッド６６ａ，６６ｂ，６６ａ’，６６ｂ’ 絶縁膜

フロントページの続き (31)優先権主張番号特願平3−324805 (32)優先日平３(1991)12月９日 (33)優先権主張国日本（ＪＰ） (72)発明者若月昇神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の方向に延在する圧電基板（３１）
と、前記圧電基板上に形成され、一次側交流電流を供給
されて前記基板中に前記第一の方向に伝播する弾性波を
励起する第一の電極手段（３２）と、前記基板上に、前
記第一の電極手段に対して第一の方向にオフセットして
形成され、前記弾性波を電圧に変換して二次側交流電流
を形成する第二の電極手段（３３）とを設けられてな
り、前記第一の電極手段を各々第一の面積を有し前記基
板を挟んで対向する一対の対向電極より形成し、前記第
二の電極手段を各々第二の面積を有し前記基板を挟んで
対向する別の一対の対向電極より形成した圧電トランス
において、前記第一の面積と第二の面積を相互に不均等にしたこと
を特徴とする圧電トランス。
【請求項２】前記第一の電極手段（３２）は圧電横効
果により前記弾性波を形成することを特徴とする請求項
１記載の圧電トランス。
【請求項３】前記第一の電極手段（３２）は縦波を前
記弾性波として形成することを特徴とする請求項２記載
の圧電トランス。
【請求項４】前記第一の電極手段（３２）は所定波長
の弾性波を励起し、前記圧電基板は前記第一の方向に前
記弾性波波長の半波長分の長さにわたって延在すること
を特徴とする請求項１記載の圧電トランス。
【請求項５】前記第一の電極手段（３２）は所定の波
長の弾性波を励起し、前記圧電基板は前記第一の方向に
前記弾性波波長の整数倍の長さにわたって延在すること
を特徴とする請求項１記載の圧電トランス。
【請求項６】前記圧電基板（３１）はその上下面にた
いして前記第一の方向に傾いた分極（Ｐ）を有すること
を特徴とする請求項１記載の圧電トランス。
【請求項７】前記圧電基板（３１）はＬｉＮｂＯ₃の
１４０°回転Ｙカット単結晶よりなることを特徴とする
請求項１記載の圧電トランス。
【請求項８】前記第一の電極手段はおのおの前記第一
の方向に第一の長さ（ｌ₀₁）にわたり延在する複数の電
極（８２ａ，８２ｂ）よりなり、前記第二の電極手段は
おのおの前記第一の方向に前記第一の長さとは異なった
第二の長さ（ｌ₀₂）にわたり延在する複数の電極（８３
ａ，８３ｂ）よりなることを特徴とする請求項１記載の
圧電トランス。
【請求項９】前記第一の電極手段（５２ａ，５２ｂ）
は圧電基板の上下面に平行な平面上で前記第一の方向に
直交する第二の方向に第一の長さ（Ｂ）にわたり延在
し、前記第二の電極手段（５３ａ，５３ｂ）は前記第二
の方向に、前記第一の長さとは異なった第二の長さ
（Ｃ）にわたり延在することを特徴とする請求項１記載
の圧電トランス。
【請求項１０】前記圧電基板上には、それぞれ圧電基
板の上面および下面上に形成される第一および第二の電
極（５６ａ，５６ｂ）よりなる第三の電極手段が、前記
第一および第二の電極が前記第二の電極手段を構成する
電極（５３ａ，５３ｂ）に対して前記第二の方向に整列
するように形成されることを特徴とする請求項９記載の
圧電トランス。
【請求項１１】第一の方向に沿って一端と他端の間を
所定の長さにわたり延在する圧電基板（４，８１）を有
し、所定周波数の一次側交流電流を供給されてこれに応
じた二次側交流電流を出力する圧電トランスにおいて、前記基板上に前記第一の方向に沿って延在するように、
また前記基板を第一の面積にわたって覆うように形成さ
れて、前記一次側交流電流を供給されて基板中に前記所
定周波数に対応した所定波長の弾性波を励起する第一の
電極手段（４４ａ，４４ｂ；８２ａ，８２ｂ）と、前記基板上に前記第一の方向に沿って延在するように、
また前記基板を第一の面積とは異なった第二の面積で覆
うように形成され前記弾性波を電圧に変換して前記二次
側交流電流を形成する第二の電極手段（４５ａ，４５
ｂ；８３ａ，８３ｂ）とを形成し、前記基板の第一の
方向に沿った長さを前記弾性波の半波長の整数倍に設定
し、前記第一および第二の電極手段を前記基板上に前記
弾性波の位相に同期して形成したことを特徴とする圧電
トランス。
【請求項１２】前記第一および第二の電極手段は、各
々前記基板（９１）の主面上で前記第一の方向に直交す
る第二の方向に延在する複数の電極（Ｅ1 ，Ｅ2 ）より
なり、前記第一および第二の電極手段の各電極は基板中
に形成された節に対応して設けられることを特徴とする
請求項１１記載の圧電トランス。
【請求項１３】前記第一の電極手段を形成する各電極
（８２ａ，８２ｂ）は前記第一の方向に第一の長さ（ｌ
₀₁）を有し、前記第二の電極手段を形成する各電極（８
３ａ，８３ｂ）は前記第一の方向に第二の長さ（ｌ₀₂）
を有し、前記第一の長さと第二の長さとは異なることを
特徴とする請求項１２記載の圧電トランス。
【請求項１４】前記第一の電極手段を構成する各々の
電極（８２ａ’，８２ｂ’）と前記第二の電極手段を構
成する各々の電極（８３ａ’，８３ｂ’）は前記第一の
方向に同一の長さを有し、前記第一の電極手段に含まれ
る電極の数が前記第二の電極手段に含まれる電極の数と
異なっていることを特徴とする請求項１２記載の圧電ト
ランス。
【請求項１５】前記第一の電極手段を構成する各電極
（８２ａ’，８２ｂ’）は互いに直列に接続され、前記
第二の電極を構成する各電極（８３ａ’，８３ｂ’）も
互いに直列に接続されていることを特徴とする請求項１
４記載の圧電トランス。
【請求項１６】前記第一の電極手段を構成する各電極
（８２ａ，８２ｂ）は相互に並列に接続され、前記第二
の電極手段を構成する各電極（８３ａ，８３ｂ）も相互
に並列に接続されていることを特徴とする請求項１４記
載の圧電トランス。
【請求項１７】前記圧電基板（８１）は上下面を有
し、前記第一の電極手段は第一および第二の電極群（８
２ａ’，８２ｂ’）よりなり、前記第一の電極群（８２
ａ’）の各電極は基板上面に形成され、前記第二の電極
群（８２ｂ’）の各電極は基板下面に基板を挟んで第一
の電極群の各電極と対向するように形成されて前記第一
の方向に伝播する縦波を励起し、前記第二の電極手段は
第三および第四の電極群（８３ａ’，８３ｂ’）よりな
り、前記第三の電極群および第四の電極群の各電極は前
記基板を挟んで対向するように形成され、前記縦波を電
圧に変換することを特徴とする請求項１１記載の圧電ト
ランス。
【請求項１８】前記第一の電極手段（Ｅ1 ）は基板
（９１）の主面上に第一の方向に沿って形成された複数
の電極よりなり、前記第二の電極手段（Ｅ2 ）は前記基
板主面上にやはり前記第一の方向に沿って形成された複
数の電極よりなり、前記第一の電極手段は入力交流電流
を第一の電極手段中の隣接する各電極対間に供給されて
幅すべり振動を励起することを特徴とする請求項１１記
載の圧電トランス。
【請求項１９】第一の方向に延在する一対の側面によ
り側方を画成され、前記第一の方向に実質的に直交する
第二の方向に延在する一対の端面により前後を画成され
た圧電基板（６１、９１）を有し、第一の電圧を有する
一次側交流電流を供給されて第二の電圧を有する二次側
交流電流を出力する圧電トランスにおいて、前記基板上に形成され前記第一の方向に延在するチャネ
ル領域（Ｂ）と、前記基板上にチャネル領域と前記各側
面との間に位置するようにチャネル領域の両側方に形成
されて各々第一の方向に延在する一対の周辺領域と、前
記基板上にチャネル領域に対応して形成され、チャネル
領域中を前記第一の方向に通過する弾性波の速度を低下
させるエネルギー閉じ込め手段（６２ａ，６２ｂ，６３
ａ，６３ｂ；Ｅ1 ，Ｅ2 ）と、基板上にチャネル領域に対応して第一の面積で形成され
前記一次側交流電流を供給されて弾性波を基板中に励起
する第一の電極手段（６２ａ，６２ｂ；Ｅ1 ）と、基板上にチャネル領域に対応して第二の面積で形成され
前記弾性波を電圧に変換して二次側交流電流を形成する
第二の電極手段（６２ａ，６２ｂ；Ｅ2 ）とを備え、前記第一および第二の電極手段の第一および第二の面積
を相互に不均等にしたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項２０】前記エネルギー閉じ込め手段は第一お
よび第二の電極手段（６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３
ｂ；Ｅ1 ，Ｅ2 ）自体よりなることを特徴とする請求項
１９記載の圧電トランス。
【請求項２１】前記エネルギー閉じ込め手段は前記チ
ャネル領域（Ｂ）に対応して形成された物質層（６６
ａ，６６ｂ）よりなることを特徴とする請求項１９記載
の圧電トランス。
【請求項２２】前記第一および第二の電極手段（６２
ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ）は前記物質層（６６ａ，
６６ｂ）上に形成されていることを特徴とする請求項２
１記載の圧電トランス。
【請求項２３】前記エネルギー閉じ込め手段は前記第
一および第二の電極手段（６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６
３ｂ）を埋め込む物質層（６６ａ’，６６ｂ’）よりな
ることを特徴とする請求項２１記載の圧電トランス。
【請求項２４】前記周辺領域が前記第二の方向に、圧
電基板中に励起される弾性波の波長の少なくとも４倍の
大きさに設定されたサイズを有することを特徴とする請
求項１９記載の圧電トランス。
【請求項２５】前記周辺領域（Ｔ）は、各々第一の方
向に、前記チャネル領域（Ｂ）が前記第一の方向に有す
るサイズとは異なったサイズを有することを特徴とする
請求項１９記載の圧電トランス。
【請求項２６】第一の方向に第一の長さで延在し、幅
すべり振動を効率的に生じるような方位を有する圧電基
板を備え、第一の電圧を有する一次側交流電流を供給さ
れて二次側交流電流を第二の電圧で出力する圧電トラン
スにおいて、前記圧電基板の主面上に、前記第一の方向に略直交する
第二の方向に延在する複数の電極片を第一の方向に配設
して形成され、前記電極片の各対に前記入力交流電流を
供給されて、前記基板中に基板主面方向に平行な弾性変
位を有し前記第一の方向に進行する横波を励起する第一
の電極手段（Ｅ1 ）と、前記圧電基板の前記同一主面上に、前記第一の方向に略
直交する第二の方向に延在する複数の電極片を第一の方
向に配設して形成され、前記横波を電圧に変換して出力
交流電流を形成する第二の電極手段（Ｅ2 ）とを備えた
ことを特徴とする圧電トランス。
【請求項２７】前記圧電基板（９１）は最大の電気機
械結合係数Ｋ15を与えるような方位を有する圧電結晶よ
りなることを特徴とする請求項２６記載の圧電トラン
ス。
【請求項２８】前記圧電基板（９１）は回転角が１６
３±１０°のＹ回転ＸカットＬｉＮｂＯ₃単結晶よりな
ることを特徴とする請求項２６記載の圧電トランス。
【請求項２９】前記圧電基板（９１）は回転角が−４
８±１０°のＹカットＬｉＴａＯ₃単結晶よりなること
を特徴とする請求項２６記載の圧電トランス。
【請求項３０】前記圧電基板（９１）は前記第一の方
向に向いた分極を有する圧電セラミックスよりなること
を特徴とする請求項２６記載の圧電トランス。
【請求項３１】支持基板上に設けられた駆動回路（１
０２）と、前記支持基板上に設けられた圧電基板（６
１）を有する圧電トランスとよりなる圧電トランス組立
体において、前記支持基板上には上方に突出する第一
の支持要素（１０１ｂ）が形成され、前記圧電基板上
には前記第一の支持要素に対応して第二の支持要素（６
０ａ）が形成され、前記第二の支持要素は、前記圧電ト
ランスが前記支持基板上に装着された場合に、対応する
第一の支持要素（１０１ｂ）に固定・結合され、前記第一および第二の支持要素は前記圧電基板を支持基
板から離間して保持し、前記駆動回路は支持基板上に
おいて圧電基板の下方において保持されることを特徴と
する圧電トランス組立体。
【請求項３２】第一の方向に第一の長さで延在し幅す
べり振動を励起する方位を有する圧電基板（９１）と、前記圧電基板の主面上に前記第一の方向に略直交する第
二の方向に延在する複数の電極片を第一の方向に配設し
て形成された第一の電極手段（Ｅ1 ，Ｅ2 ）と、前記圧電基板の前記同一主面上に、前記第一の方向に略
直交する第二の方向に延在する複数の電極片を、第一の
方向に、前記第一の電極手段を形成する各電極片に対し
て交互に配設して形成された第二の電極手段（Ｅ3 ）
と、前記第一の電極手段中の各電極片に共通に接続された第
一の入力端子と、前記第二の電極手段中の各電極片に共通に接続された第
二の入力端子とを備えたことを特徴とする圧電振動子。