JPH0964433A - 圧電セラミックトランス及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 共振尖鋭度や出力特性を損なうことなく、出
力側電極と端子リードとの接続部及び端子リード自体の
破断の信頼性を高めることのできるローゼン型の圧電セ
ラミックトランスを得る。 【解決手段】 圧電セラミックトランス１の振動振幅最
大部である出力側電極５側の振動の節目２ａにリード取
出し電極７を設け、このリード取出し電極７と出力側電
極５とをセラミック素子面に被着した導電パターン８で
導通し、リード取出し電極７から端子リードを引き出す
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミックの
長さ方向の振動を利用した、いわゆるローゼン型の圧電
セラミックトランスに関し、詳しくは、圧電セラミック
トランスの出力側のリード取出し電極の取り出し構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５ａを参照してローゼン型の圧電セラ
ミックトランスとその特性について説明する。

【０００３】圧電セラミックトランスの全体を符号１で
示し、圧電セラミック素子を符号２で示す。この圧電セ
ラミック素子２の一方側の上下面には銀の焼付け等から
なる入力側電極（図では一方のみを示してある）３が形
成され、両入力側電極３に端子リード４，４が接続され
ている。一方、圧電セラミック素子２の他方側の端面に
は銀の焼付け等からなる出力側電極５が形成され、この
出力側電極５に端子リード６が接続されている。

【０００４】このように構成した圧電セラミックトラン
ス１は、端子リード４，４から交流電圧を印加すること
で、圧電セラミック素子２自体がその長さ方向へ伸縮に
よる振動が発生し、振動は出力側電極５の部分で最大と
なり、この振動を電気信号として端子リード６から出力
することができる特性を有する。

【０００５】ところで、圧電セラミックトランス１は圧
電セラミック素子２の寸法で決まる共振周波数近傍で動
作する。ここで、駆動周波数ｆは次式で決定される。

【０００６】

【数１】ｆ＝Ｃ／２Ｌ ただし、Ｃはセラミックの音速 Ｌは圧電セラミック素子の長さ方向の寸法

【０００７】上述した圧電セラミック素子２は、１／２
λ（λは波長）の整数倍の周波数で共振するが、通常良
好な特性の得られるλ共振を利用している。このλ共振
モードで使用した場合、圧電セラミック素子の振動は図
５ｂに示すようなサインカーブの変位特性及び応力特性
となる。つまり、圧電セラミック素子２には２つの変位
零の部分（圧電セラミックが伸縮する振動の節目）２
ａ，２ａが両端からほぼ１／４の部分に生じる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな圧電セラミックトランスは、振動が最大となる出力
側電極５から出力側の端子リード６を取り出しているた
め、共振尖鋭度や出力特性が低下するといった問題があ
った。特に、出力側電極５の最大振動時には、出力側電
極５と端子リード６との接続部の破断や端子リード６自
体が切断するといった問題が生じ、接続の信頼性が大き
なネックとなっていた。

【０００９】本発明は、上述したような課題を解消する
ためになされたもので、共振尖鋭度や出力特性を損なう
ことなく、出力側電極と端子リードとの接続部及び端子
リード自体の破断の信頼性を高めることのできる圧電セ
ラミックトランス及びその製造方法を得ることを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明による圧電セラミックトランスは、圧電セラ
ミックトランスの振動振幅最大部に出力側電極を有する
ローゼン型の圧電セラミックトランスにおいて、振動振
幅最大部以外の振動の少ない面部にリード取出し電極を
設け、このリード取出し電極と出力側電極とを導電パタ
ーンで導通し、リード取出し電極から端子リードを引き
出すようにしたものである。

【００１１】このように構成した圧電セラミックトラン
スは、振動ノード部以外の振動の少ない面部にリード取
出し電極を設けことで、この電極位置における振動は殆
どなく、従って、リード取出し電極とこれに接続された
端子リードとの破断による信頼性が向上できる。

【００１２】また、リード取出し電極の位置を振動の節
目である変位零の位置に設けることで、リード取出し電
極と端子リード及び端子リード自体の破断を効果的に解
消することができる。

【００１３】また、本発明による圧電セラミックトラン
スの製造方法は、圧電セラミックトランスの振動振幅最
大部に出力側電極を有するローゼン型の圧電セラミック
トランスの製造方法において、圧電セラミックトランス
の出力側を分極形成した後に、出力側電極に対して振動
の節目である変位零の部分へのリード取出し電極の形成
と、当該リード取出し電極と出力側電極を導電接続する
ための導電パターンの形成とを行うようにしたものであ
る。

【００１４】上述した圧電セラミックトランスの製造方
法によれば、圧電セラミックトランスにリード取出し電
極及び導電パターンを形成した後に出力側を分極形成す
るよりも、出力側を分極形成を形成した後にリード取出
し電極及び導電パターンを形成した方が圧電セラミック
トランスの特性が向上できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるローゼン型の
圧電セラミックトランスの実施例を図面を参照して説明
する。

【００１６】図１は圧電セラミックトランスの斜視図で
ある。圧電セラミックトランスの全体を符号１で示し、
圧電セラミック素子を符号２で示す。この圧電セラミッ
ク素子２の一方側の上下面には銀箔の焼付け等からなる
入力側電極３，３が形成され、両電極３，３に端子リー
ド４，４が接続されている。一方、圧電セラミック素子
２の他方側の端面には銀の焼付け等からなる出力側電極
５が形成されていることは図５ａに示した圧電セラミッ
クトランスの場合と同様である。

【００１７】かくして、本発明では出力側電極５に接続
される端子リードを出力側電極５の部分以外から取り出
すようにしている。すなわち、圧電セラミックトランス
１の出力側電極５側における振動の節目２ａの両側面に
は銀の焼付け等からなるリード取出し電極７，７が形成
されている。このリード取出し電極７，７と出力側電極
５とはセラミック素子の側面部に同じく銀の焼付け等か
ら形成した細幅状（一例として０．１〜０．５ｍｍ）の
導電パターン８，８で各々接続している。そして、リー
ド取出し電極７，７に端子リード９，９が半田付け等に
より接続されている。

【００１８】このように構成した本発明の圧電セラミッ
クトランスは、変位零の位置である振動の節目２ａの位
置にリード取出し電極７を設けたことにより、圧電セラ
ミックトランス１の最大振幅励振動時にあってもリード
取出し電極７の部分は振動することもない。従って、リ
ード取出し電極７に接続された端子リード９はその接続
部からの破断あるいは端子リード９自体が切断するよう
な危険を未然に回避することができる。

【００１９】また、リード取出し電極７は振動の節目２
ａの側面部に形成することの他、図２に示すように出力
側電極５と導電パターン８ａを介して振動の節目２ａの
上下面部にリード取出し電極７ａを設け、このリード取
出し電極７ａに端子リード９ａを接続するようにしても
上述の場合と同様の作用を得ることができる。

【００２０】ここで、本発明による圧電セラミックトラ
ンスと従来の圧電セラミックトランスとの特性を比較し
た表を示す。尚、昇圧比は１００ＫΩの負荷抵抗にした
場合の例である。

【００２１】

【表１】

【００２２】このように本発明の圧電セラミックトラン
スは従来の圧電セラミックトランスに対して共振尖鋭度
及び昇圧比が向上する結果が得られた。すなわち、共振
特性や出力特性を劣化させることなく、むしろ、共振特
性や出力特性が向上し、リード取出し電極７と端子リー
ド９との接続の信頼性を高めることができる。また、上
述した本発明による圧電セラミックトランスは例えば、
液晶表示装置のバックライトインバータ用のデバイスに
使用して好適である。

【００２３】また、本発明による圧電セラミックトラン
スの製作に当たっては、従来の圧電セラミックトランス
の分極後、出力側電極５に対して導電パターン８とリー
ド取出し電極７を焼付けや電解メッキ法等により形成す
ることもできる。

【００２４】このように製作することで、圧電セラミッ
クトランスにリード取出し電極及び導電パターンを形成
した後に出力側を分極形成するよりも、出力側を分極形
成を形成した後にリード取出し電極及び導電パターンを
形成した方が分極形成を正確に行うことができ、圧電セ
ラミックトランスの特性が向上できるといった利点があ
る。

【００２５】一方、図３及び図４に本発明による積層型
の圧電セラミックトランスの例を示し、図３は圧電セラ
ミック素子の分離状態の斜視図、図４は製品としての圧
電セラミックトランスの斜視図である。

【００２６】この例では圧電セラミック素子は４枚のセ
ラミック素子単板１０ａ，１０ｂ，１０ｃ及び１０ｄか
らなり、各層のセラミック素子単板１０ａ〜１０ｄの入
力側の上面には導電材をバインダ処理した電極１１ａ，
１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄが薄膜形成されている。そし
て、各電極１１ａ〜１１ｄには振動の節目２ａに対応す
る部分に電極の形成されない部分１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ及び１２ｄが左右交互に設けられている。

【００２７】一方、三層目のセラミック素子単板１０ｃ
の出力側の上面には振動ノード部の端部から振動の節目
２ａに亘って導電材をバインダ処理した左右一対の導電
パターン１３，１３が薄膜成形されている。

【００２８】上述したセラミック素子端板１０ａ〜１０
ｄは、積層して圧着したあと焼成することで一体化され
た積層型セラミック素子１４が構成される。積層型セラ
ミック素子１４にはこの後、入力側の振動の節目２ａの
両側面に銀の焼付け等からなるリード取出し電極１５，
１５が形成される。これによって、一方の電極１５には
二層目と四層目のセラミック素子単板１０ｂと１０ｄの
電極１１ｂと１１ｄが導電接続され、他方の電極１５に
は一層目と三層目のセラミック素子単板１０ａと１０ｃ
の電極１１ａと１１ｃが導電接続されることになり、従
って、電極１１ａ〜１１ｄはリード取出し電極１５，１
５によって２つの電極ずつ並列に配置された状態とな
る。そして、両リード取出し電極１５，１５に端子リー
ド１６，１６が接続される。

【００２９】また、積層型圧電セラミック素子１４の出
力側端面には銀の焼付け等からなる出力側電極１７が形
成されると共に、出力側の振動の節目２ａの両側面にも
銀の焼付け等からなるリード取出し電極１８，１８が形
成される。すなわち、出力側電極１７とリード取出し電
極１８，１８とは三層目のセラミック素子単板１０ｃの
導電パターン１３，１３が内部パターンとなって導電接
続されることになる。そして、両リード取出し電極１
８，１８に端子リード１９，１９が接続される。

【００３０】このように構成された積層型圧電セラミッ
クトランスは、出力側電極１７と振動の節目２ａの位置
に形成したリード取出し電極１５とを内部導電パターン
１３によって接続することができるようになり、従っ
て、単板型の圧電セラミックトランスと同様にリード取
出し電極１５に接続された端子リード１９がその接続部
からの破断あるいは端子リード１９自体が切断するよう
な危険を未然に回避することができる。また、この場合
の導電パターン１３はセラミックトランスの表面に露出
することもないため、導電パターン１３の損傷も回避で
きる。

【００３１】尚、本発明は、上述しかつ図面に示した実
施例に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範
囲内で種々の変形実施が可能である。

【００３２】本発明では実施例で示したようにリード取
出し電極７及び１８を圧電セラミックの振動の節目２ａ
に設けることが最も理想的的であるが、その他、振動の
節目２ａに近い面部に設けられていればほぼ同様の効果
を得ることができる。

【００３３】また、積層型圧電セラミックトランスにお
いて、セラミック素子単板の積層数は実施例の例に限定
するものでない。また、導電パターン１３は必ずしも三
層目のセラミック素子単板１０ｃに設けることに限ら
ず、いずれかの積層間に形成されていればよい。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による圧電
セラミックトランスは、ローゼン型の圧電セラミックト
ランスにおいて、振動振幅最大部以外の振動の少ない面
部にリード取出し電極を設け、このリード取出し電極と
振動振幅最大部とを導電パターンで導通し、リード取出
し電極から出力側の端子リードを引き出すようにしたの
で、圧電セラミックトランスの出力特性を損なうことな
く、特に、リード取出し電極に接続された端子リードは
その接続部からの破断あるいは端子リード自体が切断す
るような危険を回避することができ、信頼性の高い圧電
セラミックトランスとなる。また、本発明の圧電セラミ
ックトランスは液晶表示装置のバックライトインバータ
用のデバイスに使用して誠に好適である。

【００３５】また、本発明による圧電セラミックトラン
スの製造方法は、ローゼン型の圧電セラミックトランス
の製造方法において、圧電セラミックトランスの出力側
を分極形成した後に、出力側電極に対して振動の節目で
ある変位零の部分へのリード取出し電極の形成と、当該
リード取出し電極と出力側電極を導電接続するための導
電パターンの形成とを行うようにしたことで、圧電セラ
ミックトランスの特性が向上できるといった効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧電セラミックトランスの斜視図
である。

【図２】図１の変形例の斜視図である。

【図３】本発明による積層型圧電セラミックトランスの
セラミック素子単板の分離状態の斜視図である。

【図４】同じく積層型圧電セラミックトランスの斜視図
である。

【図５】ａ 従来の圧電セラミックトランスの構成図で
ある。 ｂ 圧電セラミックトランスの特性図である。

【符号の説明】

１ 圧電セラミックトランス ２ 圧電セラミック素子 ２ａ 振動の節目 ３ 入力側電極 ５ 出力側電極 ７，７ａ リード取出し電極 ８，８ａ 導電パターン ９，９ａ 端子リード １０ａ〜１０ｄ 圧電セラミック素子単板 １３ 導電パターン １７ 出力側電極 １８ リード取出し電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電セラミックトランスの振動振幅最大
   部に出力側電極を有するローゼン型の圧電セラミックト
   ランスにおいて、 上記振動振幅最大部以外の振動の少ない面部にリード取
   出し電極を設け、このリード取出し電極と上記出力側電
   極とを導電パターンで導通し、上記リード取出し電極か
   ら端子リードを引き出すことを特徴とする圧電セラミッ
   クトランス。
2. 【請求項２】 請求項１記載の圧電セラミックトランス
   において、 上記導電パターンは圧電セラミックトランスの上記面部
   に被着形成した外部導電パターンで上記出力側電極と上
   記リード取出し電極とを導通するようにしたことを特徴
   とする圧電セラミックトランス。
3. 【請求項３】 請求項１記載の圧電セラミックトランス
   において、 上記導電パターンは積層型からなる圧電セラミックトラ
   ンスの積層間に形成した内部導電パターンで上記出力側
   電極と上記リード取出し電極とを導通するようにしたこ
   とを特徴とする圧電セラミックトランス。
4. 【請求項４】 請求項１又は２又は３記載の圧電セラミ
   ックトランスにおいて、 上記リード取出し電極は圧電セラミックトランスの振動
   の節目となる変位零の部分に設けられていることを特徴
   とする圧電セラミックトランス。
5. 【請求項５】 圧電セラミックトランスの振動振幅最大
   部に出力側電極を有するローゼン型の圧電セラミックト
   ランスの製造方法において、 圧電セラミックトランスの出力側を分極形成した後に、
   上記出力側電極に対して振動の節目である変位零の部分
   へのリード取出し電極の形成と、当該リード取出し電極
   と上記出力側電極を導電接続するための導電パターンの
   形成とを行うことを特徴とする圧電セラミックトランス
   の製造方法。