JPH0779029A

JPH0779029A - 圧電トランス

Info

Publication number: JPH0779029A
Application number: JP5172558A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Kameda; 英一亀田; Takuya Kunii; 拓也國井; Tamotsu Takeuchi; 保竹内
Original assignee: Daishinku Corp
Current assignee: Daishinku Corp
Priority date: 1993-06-17
Filing date: 1993-06-17
Publication date: 1995-03-20
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JP2967564B2

Abstract

(57)【要約】【目的】製造の自動化に適しかつ全体として小型化、
表面実装化が可能な圧電トランスを提供することを目的
とする。【構成】構造体２１Ａ，２２Ａは、圧電素子と接する
凸部２３ａ及び２５ａ（一部のみ図示）が設けられた板
バネ端子２３，２４及び２５，２６が貫通部２１ａ，２
２ａを介して対向して埋設され、また前記凸部対応部分
には透孔２４ｂ及び２６ｂ（一部のみ図示）が設けらて
いる。そして、前記構造体に圧電素子１を挿入配置し、
導電性接合材を前記透孔から注入し、少なくとも板バネ
端子と圧電素子の入力電極１１，１２と引出電極１３ａ
との電気的な接続を施した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子機器等において交
流電圧を変圧する圧電トランスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電トランスは、巻線型の電磁トランス
に比べて、（１）構造が簡単で小型化が可能である。
（２）出力側の短絡事故に対し、自動的に入力抵抗が増
大し、焼損等の危険性がない。（３）昇圧比が高くとれ
る。（４）電磁誘導がない。等の利点を有しており、近
年実用化に向けての開発が進んでいる。

【０００３】図９に示すように代表的な圧電トランスと
してローゼン型の圧電トランスが挙げられるが、圧電素
子８は矩形板状で、この素子の長手方向の主面片側半分
８Ａには厚み方向の一対の入力電極８１，８２を形成
し、他の半分８Ｂはその端面に出力電極８３を形成して
いる。前者は厚み方向に、後者は長手方向にそれぞれ分
極されている。一般に厚み方向に入力電極が形成された
部分を駆動部、出力電極が形成された他の半分を発電部
と称している。この電極形成された圧電素子に交流電圧
を印加すると、駆動部では厚み方向に縦振動が励振さ
れ、発電部では長手方向に振動が励振され、全体とし
て、例えばλモードと称される全波長振動では、図１０
に示すような振動変位を有する強い機械振動が起こる。
なお、図１１は平面でみた節部領域を示す図である。こ
れにより発電部の出力電極では圧電効果で高い交流電圧
を得ることができる。なお、振動モードとしてλモード
を示したが、λ／２モード、３／２λモードでも共振す
ることが知られており、これら各モードにより振動変位
分布、振動の節部領域が異なっている。λモードの場
合、従来では図９に示すように、この節部領域を樹脂、
ゴム等の弾性体９１，９２で支持し、各々の電極に金属
線Ａ，Ｂ，Ｃをボンディングして電気的入力を行ってい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では外部との電気的接続を金属線で行っているため、
この圧電トランスをプリント配線基板上に搭載した場
合、全体として占有面積が大きくなり、他の電子部品と
接触すること等により、短絡事故あるいは断線事故が生
じることがあった。また、圧電トランスの製造面におい
ても圧電素子の支持体あるいは金属線との接続を別個に
行っているので、製造工数が多くなり、また製造の自動
化を行いにくいという問題を有していた。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、他の電子部品との短絡事故等が生じず、ま
た製造工数が少なく、製造の自動化に適しかつ全体とし
て小型化、表面実装化が可能な圧電トランスを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明による圧電トランスは、駆動領域は厚み方
向に分極されその表裏面に入力電極を形成し、発電領域
は長さ方向に分極されその側面端部に出力電極を形成
し、前記出力電極を少なくとも１つの主面の出力電極近
傍の振動の節部領域まで延出した引出電極を形成した圧
電素子と、前記圧電素子の入力電極の振動節部近傍及び
前記引出電極で支持し、外部端子と導通を施す端子が埋
設された構造体とが有り、前記構造体に前記圧電素子を
挿入して相互に一体化されているとともに、前記圧電素
子の各電極と端子とをそれぞれ電気的に接続した。

【０００７】そして、構造体の具体的な構造として、構
造体の電極支持部には板バネ端子が対向して埋設し、前
記板バネ端子には圧電素子と接する凸部を設け、構造体
の前記凸部対応部分には透孔が設け、この透孔から導電
性接合材を注入し、少なくとも板バネ端子と圧電素子の
入力電極と引出電極との電気的な接続を施した。

【０００８】また、駆動領域は厚み方向に分極されその
表裏面に入力電極を形成し、発電領域は長さ方向に分極
されその側面端部に出力電極を形成した圧電素子と、前
記圧電素子の入出力電極の振動節部近傍で支持し、外部
端子と導通を施す端子が埋設された構造体とが有り、前
記構造体に前記圧電素子を挿入して相互に一体化されて
いる圧電トランスにおいて、前記構造体の入力電極側支
持部には板バネ端子が対向して埋設されており、前記板
バネ端子には圧電素子と接する凸部を設け、構造体の前
記凸部対応部分には透孔が設けられ、この透孔から導電
性接合材を注入し、少なくとも板バネ端子と圧電素子の
入力電極との電気的な接続が施され、前記構造体の出力
電極側支持部には板バネ端子の一部が少なくとも外部に
露出して埋設されており、前記板バネ端子の外部に露出
した部分と圧電素子の出力電極とが導体により電気的な
接続を施した。

【０００９】また、前記構造体は、入力節部支持部分と
出力節部支持部分との二部分を有する一体型の構造体で
あってもよい。

【００１０】

【作用】特許請求項第１項によれば、出力電極を圧電素
子の節部領域の一つに延出し引出電極を形成しており、
引出電極と構造体とを電気的機械的接続しているので、
圧電素子の振動を阻害することなく、極めて簡便な構成
の圧電トランスを得ることができる。

【００１１】特許請求項第２項によれば、出力電極を振
動の節部領域のいずれかに延出して引出電極を形成した
圧電素子を、凸部を設けた板バネ端子を貫通配置した構
造体に設置し、構造体内に突出した板バネ端子と電極と
を導電性接合材により電気的な接続をしているので、圧
電素子の振動を阻害することがなく、より信頼性の高い
電気的接続が得られるとともに極めて簡便な構成の圧電
トランスを得ることができる。

【００１２】特許請求項３項によれば、圧電素子の出力
電極と外部に露出した板バネ端子とをボンディングワイ
ヤー等の導体を用いて電気的な接続をすることにより、
出力電極を振動の節部領域に延出していない圧電素子を
設置することができ、圧電素子の振動を阻害することが
なく、極めて簡便な構成の圧電トランスを得ることがで
きる。

【００１３】特許請求項第４項によれば、前記構造体
は、入力節部支持部分と出力節部支持部分との二部分を
有する一体型の構造体であるため、圧電素子を構造体へ
設置する際の前記圧電素子振動節部からの構造体のず
れ、あるいは回路基板に搭載する際のパッドからの端子
ずれがなく、組立設置精度がよくなり自動化にも対応さ
せやすくなる。

【００１４】

【実施例】本発明による第１の実施例を図面とともに説
明する。図１は本発明の実施例を示す分解斜視図であ
り、図２は図１の構造体の断面図である。また、図３は
本発明の実施例を示す斜視図であり、図４は図３の断面
図である。尚、他の実施例と同様の部分については同番
号を付し、同様の説明については省略した。本発明の圧
電素子１は長方形板状に切断加工されている。この圧電
素子１の長手方向中央部を境にして、駆動部１Ａと発電
部１Ｂとに分けられ、λモードで振動した場合、振動の
節部領域ができる。駆動部１Ａは板厚方向に分極処理が
施され、表裏主面には銀等ペーストにより入力電極１
１，１２が設けられている。発電部１Ｂの長手方向端部
には出力電極１３が設けられるとともに、振動の節部領
域の上面には引出電極１３ａが設けられ、連結電極１４
により前記出力電極１３と電気的に接続されている。ま
た、この引出電極は下面に設けられていてもよく、ある
いは上面と下面の両面に設けられてもよいが、片面でも
外部との電極接続構成によっては問題のない場合があ
る。

【００１５】このような圧電素子の電極形成あるいは分
極方法は、次のように行うとより効率よく行うことがで
きる。．図示していないが、大きな矩形板状のセラミックウ
ェハーＷの主面片側半分（駆動部群）の表裏面の各々に
入力電極を形成し、主面の他半分（発電部群）の端面の
ほぼ全面に出力電極を形成する。これら電極形成はスク
リーン印刷を用いたメタライズ等により行えばよい。．上記形成した表裏両面の入力電極を短絡し、これら
入力電極と出力電極との間に直流の高電圧（例えば４Ｋ
Ｖ／ｍｍ，０，５時間）を印加する。これにより、入力
電極から出力電極に向かう方向が分極される。．次に、入力電極間に上記と同程度の条件で直流の高
電圧を印加することにより、入力電極間を厚み方向に分
極される。 .以上のように電極形成、分極処理されたセラミックウ
ェハーを所定の間隔で切断し、一対の入力電極と出力電
極を有する圧電素子を複数個得る。．圧電素子の上面で振動の節部に対応する位置に窓が
形成された蒸着マスクを、分極処理された複数の圧電素
子の上下に配置し、真空蒸着法により引出電極及び連結
電極を形成する。この窓を介して蒸着金属が圧電素子に
付着する。

【００１６】この圧電素子１を支持する構造体の説明を
する。構造体２１Ａ，２２Ａは、例えば、樹脂等の絶縁
体からなり、圧電素子１の短手方向断面の外形寸法より
大となる内形寸法を有する貫通部２１ａ，２２ａと、こ
の貫通部２１ａ，２２ａ上面と下面に所定の間隔で対向
して貫通配置されたそれぞれ２本の金属リード端子２
３，２４、及び２５，２６からなる。これら金属リード
端子２３，２４及び２５，２６は貫通部内部において互
いに近接する方向に若干湾曲しているとともに圧電素子
に形成された入力電極あるいは引出電極に対応する位置
に凸部２３ａ，２４ａ及び２５ａ（一部のみ図示）が形
成されており、これら凸部は少なくとも一部に透孔が設
けられている。また、これら凸部に対応する構造体の部
分に透孔２３ｂ，２４ｂ及び２６ｂ（一部のみ図示）が
形成されている。このような構造体２１，２２は樹脂モ
ールド成形技術により容易に製造することができる。そ
して、構造体２１Ａ，２２Ａの貫通部内に圧電素子を挿
入し、振動節部を前記凸部で挟持するよう設置し、導電
性接合材３を前記透孔部分から注入し、入力電極及び引
出電極と構造体内に突出した金属リード端子とを導電性
接合材により電気的接合を施す。

【００１７】第２の実施例第２の実施例を図５、図６とともに説明する。図５は第
２の実施例を示す分解斜視図、図６は図５の圧電素子を
搭載した状態の斜視図である。この実施例の構造体２Ｂ
は、第１の実施例の構造体２１Ａ，２２Ａを一体成形し
たもので、振動節部支持部分２１Ｂ，２２Ｂを有する構
成となっている。この構造体２Ｂも前記実施例と同様に
樹脂等の絶縁体からなり、その支持部分２１Ｂ，２２Ｂ
には圧電素子１の短手方向断面の外形寸法より大となる
内形寸法を有する貫通部２３１ａ，２３２ａと、この貫
通部２３１ａ，２３２ａの上面と下面に所定の間隔で対
向して貫通配置されたそれぞれ２本の金属リード端子２
３，２４、及び２５，２６からなる。これら金属リード
端子２３，２４及び２５，２６は貫通部内部において互
いに近接する方向に若干湾曲しているとともに圧電素子
に形成された入力電極あるいは引出電極に対応する位置
に凸部２３ａ及び２５ａ（一部のみ図示）が形成されて
おり、これら凸部は少なくとも一部に透孔が設けられて
いる。また、これら凸部に対応する支持部分２１Ｂ，２
２Ｂに透孔２４ｃ，２６ｃ（一部のみ図示）が形成され
ている。このような構造体２Ｂは樹脂モールド成形技術
により容易に製造することができる。そして、構造体２
Ｂの貫通部内に圧電素子を挿入し、振動節部を前記凸部
で挟持するよう設置し、導電性接合材を前記透孔部分か
ら注入し、入力電極及び引出電極と構造体内に突出した
金属リード端子とを導電性接合材により電気的接合を施
す。前記構造体２Ｂは、第１の実施例の構造体２１Ａ，
２２Ａを一体型の構造体に形成したため、圧電素子を構
造体へ設置する際の前記圧電素子振動節部からの構造体
のずれ、あるいは回路基板に搭載する際のパッドからの
端子ずれがなく、組立設置精度がよくなり自動化にも対
応させやすくなる。

【００１８】第３の実施例発電部側の構造体の金属リード端子は上記実施例に限定
されるものではない。例えば図７、図８とともに説明す
ると、第３の実施例の構造体２Ｃは、振動節部支持部分
２１Ｂ，２３３を有する構成となっている。この構造体
２Ｃも前記実施例と同様に樹脂等の絶縁体からなり、そ
の支持部分２１Ｂ，２３３には圧電素子７の短手方向断
面の外形寸法より大となる内形寸法を有する貫通部２３
１ａ，２３３ａが設けらている。そして駆動部側の支持
部分２１Ｂは、前記実施例と同様に貫通部２３１ａの上
面と下面に所定の間隔で対向して貫通配置されたそれぞ
れ２本の金属リード端子２３，２４からなり、前記金属
リード端子２３，２４は貫通部内部において互いに近接
する方向に若干湾曲しているとともに圧電素子に形成さ
れた入力電極に対応する位置に凸部２３ａ（一部のみ図
示）が形成されている。そしてこれら凸部は少なくとも
一部に透孔が設けられている。また、これら凸部に対応
する支持部分２１Ｂに透孔２４ｃ（一部のみ図示）が形
成されている。また、発電部側の支持部分２３３は、貫
通配置された金属リード端子２７からなり、前記金属リ
ード端子２７は少なくとも支持部分２３３上面で外部に
露出するように構成されている。このような構造体２Ｃ
は樹脂モールド成形技術により容易に製造することがで
きる。そして、圧電素子７は駆動部の表裏面に入力電極
５１，５２が形成され、発電部の長手方向端部に出力電
極６が形成されるとともに、その主面端部に引き出され
た主面端部引き出し電極６１が形成されている。この圧
電素子７を構造体２Ｃの貫通部内に挿入し、入力電極側
の振動節部を前記凸部で挟持するよう設置し、導電性接
合材を前記透孔部分から注入し、入力電極と構造体内に
突出した金属リード端子とを導電性接合材により電気的
接合を施すとともに、主面端部引き出し電極６１と金属
リード端子２７とをボンディングワイヤー等の導体４に
より電気的接続を施した。

【００１９】第４の実施例また、図示していないが、入力電極各々及び出力電極を
それぞれの振動の節領域のいずれかの側面に延出して引
出電極を形成した圧電セラミック素子を、金属リード端
子を貫通配置した構造体内に設置し、引出電極各々と構
造体内に突出した金属リード端子を電気的機械的接続す
ることにより、前記金属リード端子の厚み分をなくすた
め、構造体をより一層薄型化できる。

【００２０】尚、本発明の実施例では、構造体の材質と
して樹脂を挙げたが、ゴム等の弾性体を用いてもよい。

【００２１】また、上記実施例において、振動モードと
して２つの節部領域の存在するλモードを示したが、そ
れ以上の振動の節を有するモード（例えば３／２λモー
ド）でも適用することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の各特許請求項によれば次のよう
な効果を得ることができる。特許請求項第１項によれ
ば、出力電極を圧電素子の節部領域の一つに延出し引出
電極を形成しており、引出電極と構造体とを電気的機械
的接続しているので、圧電素子の振動を阻害することな
く、極めて簡便な構成の圧電トランスを得ることができ
るため、製造時の作業性の向上、あるいは自動化に対応
させやすくなった。また、回路基板との電気的接続と機
械的接続が一度に行えるために表面実装化が容易になっ
た。

【００２３】特許請求項第２項によれば、出力電極をそ
れぞれの振動の節領域のいずれかの側面に延出して引出
電極を形成した圧電素子を、凸部を設けた板バネ端子を
貫通配置した構造体に設置し、引出電極と構造体内に突
出した板バネ端子とを導電性接合材により電気的な接続
しているので、圧電素子の振動を阻害することがなく、
より信頼性の高い電気的接続が得られるとともに極めて
簡便な構成の圧電トランスを得ることができるため、製
造時の作業性の向上、あるいは自動化に対応させやすく
なった。また、回路基板との電気的接続と機械的接続が
一度に行えるために表面実装化が容易になった。

【００２４】特許請求項３項によれば、圧電素子の出力
電極と外部に露出した板バネ端子とをボンディングワイ
ヤー等の導体を用いて電気的な接続をすることにより、
出力電極を振動の節部領域に延出していない圧電素子を
設置することができ、圧電素子の振動を阻害することが
なく、極めて簡便な構成の圧電トランスを得ることがで
きる。そのため製造時の作業性の向上、あるいは自動化
に対応させやすくなった。また、回路基板との電気的接
続と機械的接続が一度に行えるために表面実装化が容易
になった。

【００２５】特許請求項第４項によれば、前記構造体
は、入力節部支持部分と出力節部支持部分との二部分を
有する一体型の構造体であるため、圧電素子を構造体へ
設置する際の前記圧電素子振動節部からの構造体のず
れ、あるいは回路基板に搭載する際のパッドからの端子
ずれがなく、組立設置精度がよくなりるため、製造時の
より一層の作業性の向上、あるいはより一層の自動化対
応がさせやすくなった。また、回路基板との電気的接続
と機械的接続が一度に行えるために表面実装化が容易に
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す分解斜視図であ
る。

【図２】図１の構造体の断面図である。

【図３】本発明の第１の実施例を示す斜視図である。

【図４】図３の断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示すの分解斜視図であ
る。

【図６】図５の圧電素子を搭載した状態の斜視図であ
る。

【図７】第３の実施例を示す分解斜視図である。

【図８】図７の圧電素子を搭載した状態の斜視図であ
る。

【図９】従来例を示す斜視図である。

【図１０】振動モードを示す図である。

【図１１】振動の節部領域を示す図である。

【符号の説明】

１、７、８・・・圧電素子１１，１２，５１，５２，８１，８２・・・入力電極６，１３，８３・・・出力電極１３ａ・・・引出電極１４・・・連結電極２１Ａ，２２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・構造体２３，２４，２５，２６，２７・・・金属リード端子３・・・導電性接合材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年８月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】

【実施例】本発明による第１の実施例を図面とともに説
明する。図１は本発明の実施例を示す分解斜視図であ
り、図２は図１の構造体の断面図である。また、図３は
本発明の実施例を示す斜視図であり、図４は図３の断面
図である。尚、他の実施例と同様の部分については同番
号を付し、同様の説明については省略した。本発明の圧
電素子１は長方形板状に切断加工されている。この圧電
素子１の長手方向中央部を境にして、駆動部１Ａと発電
部１Ｂとに分けられ、λモードで振動した場合、振動の
節部領域ができる。駆動部１Ａは板厚方向に分極処理が
施され、表裏主面には銀等により入力電極１１，１２が
設けられている。発電部１Ｂの長手方向端部には出力電
極１３が設けられるとともに、振動の節部領域の上面に
は引出電極１３ａが設けられ、連結電極１４により前記
出力電極１３と電気的に接続されている。また、この引
出電極は下面に設けられていてもよく、あるいは上面と
下面の両面に設けられてもよいが、片面でも外部との電
極接続構成によっては問題のない場合がある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動領域は厚み方向に分極されその表裏
面に入力電極を形成し、発電領域は長さ方向に分極され
その側面端部に出力電極を形成し、前記出力電極を少な
くとも１つの主面の出力電極近傍の振動の節部領域まで
延出した引出電極を形成した圧電素子と、前記圧電素子
の入力電極の振動節部近傍及び前記引出電極で支持し、
外部端子と導通を施す端子が埋設された構造体とが有
り、前記構造体に前記圧電素子を挿入して相互に一体化
されているとともに、前記圧電素子の各電極と端子とが
それぞれ電気的に接続されていることを特徴とする圧電
トランス。
【請求項２】前記構造体の電極支持部には板バネ端子
が対向して埋設されており、前記板バネ端子には圧電素
子と接する凸部を設け、構造体の前記凸部対応部分には
透孔が設けられ、この透孔から導電性接合材を注入し、
少なくとも板バネ端子と圧電素子の電極との電気的な接
続が施されていることを特徴とする請求項第１項記載の
圧電トランス。
【請求項３】駆動領域は厚み方向に分極されその表裏
面に入力電極を形成し、発電領域は長さ方向に分極され
その側面端部に出力電極を形成した圧電素子と、前記圧
電素子の入出力電極の振動節部近傍で支持し、外部端子
と導通を施す端子が埋設された構造体とが有り、前記構
造体に前記圧電素子を挿入して相互に一体化されている
圧電トランスにおいて、前記構造体の入力電極側支持部
には板バネ端子が対向して埋設されており、前記板バネ
端子には圧電素子と接する凸部を設け、構造体の前記凸
部対応部分には透孔が設けられ、この透孔から導電性接
合材を注入し、少なくとも板バネ端子と圧電素子の入力
電極との電気的な接続が施され、前記構造体の出力電極
側支持部には板バネ端子の一部が少なくとも外部に露出
して埋設されており、前記板バネ端子の外部に露出した
部分と圧電素子の出力電極とが導体により電気的な接続
が施されていることを特徴とする圧電トランス。
【請求項４】前記構造体は入力節部支持部分と出力節
部支持部分との二部分を有する一体型の構造体であるこ
とを特徴とする請求項第１項、第２項、第３項記載の圧
電トランス。