JPH1041559A - 圧電トランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電力効率及び昇圧比が高く信頼性
の優れた圧電トランスを提供することを課題とする。 【解決手段】 本発明は、平面視略矩形状の基板が複数
枚積層された積層体と、各基板間にて前記積層体の長手
方向に沿って一方側の端部から略中央部に向かって形成
された内部電極層と、これら内部電極層のうちの一層お
きと電気的に接続するように前記積層体の外周面に形成
された外部電極層と、前記積層体の他方側の端面に形成
された端面電極層とを備えた圧電トランスであって、前
記内部電極層の各々は、その一部分のみが前記基板の周
縁に達するように形成されて外部電極層と電気的に接続
され、その他の部分が前記基板の周縁から離間するよう
に形成されていることを特徴とする圧電トランスを提供
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強誘電体材料から
なる基板を積層してなる圧電トランスに関し、特に各基
板の表面に形成された電極の取出し構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電トランスは、従来からよく知られて
いるように、入力の電気エネルギを一旦機械エネルギに
変換した後に再び電気エネルギに変換するといった原理
により、圧電効果を利用し入力電圧を昇圧して高出力電
圧を得るものであり、一般に用いられる巻線トランスを
用いた場合の電磁波ノイズの発生、絶縁破壊又は短絡に
よる発火および昇圧効率の低下といった問題を解消しよ
うとしたものである。圧電トランスは、このような特徴
を生かして、近年、例えば液晶ディスプレイのバックラ
イト用冷陰極管を始動させるような高電圧を必要とする
部位に用いることが検討され始めている。

【０００３】従来、この圧電トランスは、例えば、図５
に示すように、一側面から凸状に突出した突出部３１ａ
を有するチタン酸ジルコン酸鉛（以下ＰＺＴ（＝クレバ
イト社の商品名）と称す）等の強誘電性材料からなる平
面視略矩形状の基板３１を、その突出部３１ａが交互に
反対方向に突出するように複数枚積層して一体化されて
なるものである。各基板３１どうしの間には、その左半
分の全領域に亘って銀パラジウム等からなる内部電極層
３２が形成されている。また、各基板３１の右側端面に
は、これらを一体的に覆うように銀パラジウム等からな
る端面電極層３３が形成されている。さらに、基板３１
の同一方向に突出した突出部３１ａどうしは、各々銀パ
ラジウム等の導電材からなる外部電極層３４ａ、３４ｂ
により電気的に接続されている。これら外部電極層３４
ａ、３４ｂを除いた全ての基板３１の全側面は、図示し
ないエポキシ樹脂等からなる絶縁性樹脂にて被覆されて
いる。

【０００４】このような構造の圧電トランスでは、外部
電極層３４ａ、３４ｂ間に交流電圧が印加されると、各
基板３１の内部電極層３２間において逆圧電効果により
その長さ方向に強い機械振動が発生し、この機械振動を
（途中熱の発生により１部エネルギーが消失するが）圧
電効果によって端面電極層３３から昇圧された高出力電
圧として取り出される。図６のグラフは、圧電トランス
の振動の最大変位量が最も大きくなる固有共振周波数
（例えばλ（１波長）モード）下における振動の変位量
と基板３１の各位置との関係を示し、ほぼ０となる部分
及び最大となる部分が決まっている（図６において横軸
は基板３１の各位置を示し、縦軸は基板の固有共振周波
数下の変位量を示す）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の圧電トランスでは、外部電極層３４ａ、３４ｂを除
く基板３１の全側面に、絶縁性樹脂を形成しているの
で、電圧印加時の基板３１内に発生する熱が外部に放出
されにくく、熱損失により電力効率（入力側の電力に対
する出力側の電力の比）の低下を招きやすい。

【０００６】また、上記絶縁性樹脂は、機械振動の強く
発生する部位にまで形成されているので、その機械振動
の波形が基板３１とは別体の絶縁性樹脂により抑えられ
もしくは乱されてしまいやすく、所望の機械振動の大き
さよりも小さな機械振動となり出力電圧が小さくなり昇
圧比が低下してしまいやすい。さらに、この圧電トラン
スは、絶縁性樹脂が電圧印加の際の振動を繰り返し受け
ることにより、クラックが発生したり基板３１の側面か
ら剥がれてしまう場合があり、この場合には水分等の浸
入により内部電極層３２の酸化や電気的ショートが生じ
たりして信頼性が低下しやすい。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、電力効率及び昇圧比が高く信頼性の優
れた圧電トランスを提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、平面視略矩形状の基板が複数枚積層され
た積層体と、各基板間にて前記積層体の長手方向に沿っ
て一方側の端部から略中央部に向かって形成された内部
電極層と、これら内部電極層のうちの一層おきと電気的
に接続するように前記積層体の外周面に形成された外部
電極層と、前記積層体の他方側の端面に形成された端面
電極層とを備えた圧電トランスであって、前記内部電極
層の各々は、その一部分のみが前記基板の周縁に達する
ように形成されて外部電極層と電気的に接続され、その
他の部分が前記基板の周縁から離間するように形成され
ていることを特徴とする圧電トランスを提供するもので
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
を参照しつつ説明するが、本発明はこれらに限定される
ものでない。図１は本実施例の圧電トランスを示す分解
図であり、図２は圧電トランスを示す斜視図である。

【００１０】この圧電トランスは、平面視略矩形状のＰ
ＺＴからなる基板１ａが複数枚積層された積層体１と、
各基板１ａ間にて積層体１の長手方向に沿って一方端部
から略中央部に向かって形成された銀パラジウムからな
る内部電極層２（図中の斜線部分）と、これら内部電極
層２のうちの一層おきと電気的に接続するように積層体
１の外周面に形成された銀パラジウムからなる外部電極
層３と、積層体１の他方端面に形成された銀パラジウム
からなる端面電極層４とを備えたものである。

【００１１】内部電極層２は、各基板１ａ上にスクリー
ン印刷・焼成方法により、その一部分のみが基板１ａの
周縁に達するように凸形状（以下、突状部２ａと称す）
に形成され、その他の部分が基板１の周縁から０．２ｍ
ｍ程度離間するように形成されている。積層体１は、長
さ寸法が３０ｍｍ程度、幅寸法が７ｍｍ程度及び厚さ寸
法が１．５ｍｍ程度の直方体形状をなすものであり、共
振周波数が１２０ｋＨｚ程度のものである。この積層体
１は、上記のように内部電極層２が形成された基板１ａ
を、図１に示すように内部電極層２の突状部２ａが交互
に逆方向を向くように重ね、この状態で加圧した後にこ
れを焼成し複数の基板１ａを一体化することにより得ら
れる。従って、内部電極層２は、各層の突状部２ａとい
う僅かな部分のみが積層体１の側面に露出されることと
なる。

【００１２】また、積層体１の両側面の各々には、上記
露出された内部電極層２を一括して覆うように幅細状の
外部電極層３が縦方向に形成されている。この外部電極
層３が形成されている部分は、積層体１の一方端面から
７．５ｍｍ程度（全長の１／４）の部分に形成されてお
り、圧電トランスの固有共振周波数下における振動の変
位量がほぼ０の部分に位置する。尚、この形成は、従来
からのスクリーン印刷・焼成方法により行われる。上記
外部電極層３のうちの一方は、積層体１の上面に形成さ
れた上面電極層５ａに接続され、外部電極層３のうちの
他方は、積層体１の下面に形成された下面電極層（図１
には図示しない）に接続されている。

【００１３】さらに、端面電極層４は、（図示はしない
が）積層体１下面にてその長手方向に沿って、圧電トラ
ンスの振動の素子変位量がほぼ０の部分（他方端面から
７．５ｍｍ程度の部分）まで延出されている。圧電トラ
ンスは、実装基板６の配線パターン（図示せず）上に実
装する際に、自身の振動が妨げられることの無いよう
に、振動の変位量がほぼ０の部分と押圧接触するよう
に、且つ、実装基板６表面に直接接触しないように、板
状の銅等の金属からなる取付金具７を介在させて取り付
けられるが、本実施例のものでは、図３に示すように、
振動の変位量がほぼ０の部分（左右２つある）に、外部
電極層３及び端面電極層４の延出部分が存在するので、
この取付金具７が、これら電極層３、４と実装基板６の
配線パターンとを直接電気的に接続させる構造となって
いる。尚、上記取付金具７は、板ばねの作用により開閉
自在であり、積層体１をその側面を押圧するようにして
保持している。また、取付金具７は、図３に示す如く、
外部電極層３と接触する部分と、図示はしないが端面電
極層４の延出部分と接触する部分の２箇所に設置され
る。

【００１４】本実施例の圧電トランスでは、各層の内部
電極層２が積層体１の側面に僅かな部分のみ露出し、こ
の露出した部分のみを外部電極層３で覆っているので、
これに電圧を印加する時に発生する熱が外部に放出され
やすく、熱損失による出力電圧の低下を防ぐことが可能
である。また、本実施例の圧電トランスでは、従来のよ
うな積層体側面に露出した内部電極層被覆用の絶縁性樹
脂を形成すること無く、内部電極層２を完全に基板１ａ
間に挟み込むように封止しているので、水分等の浸入に
よる酸化や電気的ショートが生じにくく信頼性が向上す
る。しかも、上記のように絶縁性樹脂を形成しないこと
により、圧電トランス自身の振動が妨げられたり乱され
ることがほぼなく、機械振動の波形を一定に保てるの
で、大きな機械振動を得ることが可能である。

【００１５】さらに、本実施例の圧電トランスでは、内
部電極層２の突状部２ａが平面視凸形状となっている
が、これに限定されるものでなく、内部電極層２の形成
面積をできるだけ大きくして、基板への電圧の印加面積
を大きくし電力効率を上げるために、突状部２ａを図４
（ａ）に示すようなテーパ形状やその他図４（ｂ）に示
すようなＲ形状といった様々な形状を用いることが可能
である。

【００１６】また、本実施例の圧電トランスでは、内部
電極層２が基板１の周縁から０．３ｍｍ程度離間するよ
うに形成されているが、これに限定されるものでなく、
この離間寸法は、スクリーン印刷の精度等を考えると約
０．３ｍｍ以上とするのが好ましく、基板への電圧の印
加面積を大きくすることを考えるとできるだけ小さくす
るのが好ましい。

【００１７】さらに、本実施例の圧電トランスでは、上
面電極層５ａ及び下面電極層５ｂが形成されているが、
これに限定されるものでなく、上面電極層５ａ及び下面
電極層５ｂを形成しない構造のものでも良く、このよう
な構造のものにおいては、積層体１の外表面に外部電極
層３以外に導電層が存在しないので、水分等の付着によ
る電気的ショートの発生等の不良が著しく低減されるこ
とになる。

【００１８】加えて、本実施例においては、圧電トラン
スを基板１個分積層するといった製造方法により得る場
合について説明しているが、これに限定されるものでな
く、複数個の圧電トランスを含むような大きな基体（グ
リーンシート）を複数個用い、これら基体の表面に内部
電極層２を形成し、これら基体を積層して加圧した後
に、これを１１００℃以上の高温で焼成して一体化さ
せ、押し切り等により圧電トランス一個分の大きさに分
割するといった方法により、図１に示すような個別の圧
電トランスを得ることも可能である。

【００１９】さらに、本実施例では、取付金具７として
銅を使用しているが、これに限定されるものでなく、表
面を半田メッキした銅や鉄等の電気的接続が良好な金属
を幅広く使用することが可能である。また、本実施例で
は、基板の材料としてＰＺＴを用いているが、これに限
定されるものでなく、ＰｂＺｎ０₃、ＰｂＴｉ０₃または
Ｐｂ（Ｍｎ_1/3Ｓｂ_2/3）０₃等の材料を用いることも可
能である。

【００２０】さらに、本実施例では、内部電極層の材料
として銀パラジウムを用いているが、これに限定される
ものでなく、Ｐｄ、Ｐｔ、ＣｕまたはＮｉ等の金属を用
いることが可能である。また、本発明における平面視略
矩形状の基板とは、内部電極層が形成される表面の形状
がほぼ長方形状のものであり、例えば角部がＣ面取りや
Ｒ形状となったものや、周縁部に切欠きが入ったもの等
を含むことは言うまでもない。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、次のような効果を奏する。 （１）本発明の圧電トランスでは、各層の内部電極層が
積層体の側面に僅かな部分のみ露出し、この露出した部
分を外部電極層で覆っているので、その導電時に発生す
る熱が外部に放出されやすく、熱損失による電力効率の
低下を防ぐことが可能である。 （２）本発明の圧電トランスでは、従来のような積層体
側面に露出した内部電極層被覆用の絶縁性樹脂を形成す
ること無く、内部電極層を完全に基板間に挟み込むよう
に封止しているので、水分等の浸入による酸化や電気的
ショートが生じにくく信頼性が向上する。しかも、上記
のように絶縁性樹脂を形成しないことにより、圧電トラ
ンス自身の振動が妨げられたり乱されることがほぼな
く、機械振動の波形を一定に保てるので、大きな機械振
動を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本実施例の圧電トランスを示す斜視図であ
る。

【図２】 本実施例の圧電トランスを示す分解図であ
る。

【図３】 本実施例の圧電トランスを実装基板に実装
した際の実装構造を説明する説明図である。

【図４】 本実施例の圧電トランスに用いる内部電極
層の変形例を示す平面図である。

【図５】 従来の圧電トランスを示す斜視図である。

【図６】 圧電トランスの振動の変位量をグラフ化し
た図である。

【符号の説明】

１ 積層体 ２ 内部電極層 ３ 外部電極層 ４ 端面電極層 ７ 取付金具

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面視略矩形状の基板が複数枚積層され
   た積層体と、各基板間にて前記積層体の長手方向に沿っ
   て一方側の端部から略中央部に向かって形成された内部
   電極層と、これら内部電極層のうちの一層おきと電気的
   に接続するように前記積層体の外周面に形成された外部
   電極層と、前記積層体の他方側の端面に形成された端面
   電極層とを備えた圧電トランスであって、 前記内部電極層の各々は、その一部分のみが前記基板の
   周縁に達するように形成されて外部電極層と電気的に接
   続され、その他の部分が前記基板の周縁から離間するよ
   うに形成されていることを特徴とする圧電トランス。
2. 【請求項２】 前記外部電極層は、圧電トランスの振動
   の変位量がほぼ０の部位に形成されていることを特徴と
   する請求項１に記載の圧電トランス。