JPH1051042A - 圧電トランス及びその製造方法 - Google Patents
圧電トランス及びその製造方法Info
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- JPH1051042A JPH1051042A JP20066096A JP20066096A JPH1051042A JP H1051042 A JPH1051042 A JP H1051042A JP 20066096 A JP20066096 A JP 20066096A JP 20066096 A JP20066096 A JP 20066096A JP H1051042 A JPH1051042 A JP H1051042A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/40—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】圧電性セラミック板の表面に電極を設けてなる
圧電トランスにおいて、昇圧比を低下させることなく電
極と外部端子との接続の信頼性を向上させると共に、分
極時の残留歪に起因するクラック発生のない、高信頼性
の圧電トランスを提供する。 【解決手段】セラミック板１表面の電極のうち少くとも
出力用電極４Ａ，４Ｂに対し、その電極の少くとも一部
分に連接する、セラミック板上に形成された絶縁層５
Ａ，５Ｂを設けると共に、絶縁層５Ａ，５Ｂを設けた電
極４Ａ，４Ｂの構造を、セラミック板１に接触する部分
に加え、そのセラミック板との接触部分から絶縁層５
Ａ，５Ｂ上に延在する部分を備える構造として、圧電板
１との接触面積を変えることなく、入力端子と接続させ
るための部分の電極面積を拡大する。
圧電トランスにおいて、昇圧比を低下させることなく電
極と外部端子との接続の信頼性を向上させると共に、分
極時の残留歪に起因するクラック発生のない、高信頼性
の圧電トランスを提供する。 【解決手段】セラミック板１表面の電極のうち少くとも
出力用電極４Ａ，４Ｂに対し、その電極の少くとも一部
分に連接する、セラミック板上に形成された絶縁層５
Ａ，５Ｂを設けると共に、絶縁層５Ａ，５Ｂを設けた電
極４Ａ，４Ｂの構造を、セラミック板１に接触する部分
に加え、そのセラミック板との接触部分から絶縁層５
Ａ，５Ｂ上に延在する部分を備える構造として、圧電板
１との接触面積を変えることなく、入力端子と接続させ
るための部分の電極面積を拡大する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電トランス及び
その製造方法に関し、特に、長板状の圧電性セラミック
板表面に入力用電極と出力用電極とを設けた構造の圧電
トランスとその電極の形成方法に関する。
その製造方法に関し、特に、長板状の圧電性セラミック
板表面に入力用電極と出力用電極とを設けた構造の圧電
トランスとその電極の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の圧電トランスの一例の斜視図
を、図６に示す。図６を参照して、この図に示す圧電ト
ランスは、特開平７ー１９３２９３号公報に開示された
ものであって、３次モードの縦振動を利用した昇圧型の
トランスである。長板状の圧電性セラミック板１を長さ
方向に亘って３等分し、両端部を駆動部（入力部）とし
中央部を発電部（出力部）としている。左側の入力部に
は、その上・下両主面に、入力電極２Ａ，２Ｂが設けら
れている。右側の入力部にも同じく、上下二つの主面
に、入力電極３Ａ，３Ｂが設けられている。左右二つの
入力部は、図中に縦向きの矢印で示すように、厚さ方向
に分極している。
を、図６に示す。図６を参照して、この図に示す圧電ト
ランスは、特開平７ー１９３２９３号公報に開示された
ものであって、３次モードの縦振動を利用した昇圧型の
トランスである。長板状の圧電性セラミック板１を長さ
方向に亘って３等分し、両端部を駆動部（入力部）とし
中央部を発電部（出力部）としている。左側の入力部に
は、その上・下両主面に、入力電極２Ａ，２Ｂが設けら
れている。右側の入力部にも同じく、上下二つの主面
に、入力電極３Ａ，３Ｂが設けられている。左右二つの
入力部は、図中に縦向きの矢印で示すように、厚さ方向
に分極している。
【０００３】圧電板中央部の出力部には、上下二つの主
面それぞれの長さ方向の中央に、圧電板の幅方向に亘る
細い帯状の出力電極４Ａ，４Ｂが設けられている。この
出力部は、図中に右向き，左向きの矢印で示すように、
出力電極４Ａ，４Ｂを挟んで長さ方向で互いに逆向きに
分極している。
面それぞれの長さ方向の中央に、圧電板の幅方向に亘る
細い帯状の出力電極４Ａ，４Ｂが設けられている。この
出力部は、図中に右向き，左向きの矢印で示すように、
出力電極４Ａ，４Ｂを挟んで長さ方向で互いに逆向きに
分極している。
【０００４】上記の各電極２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ，４
Ａ，４Ｂと、外部の回路との接続用端子すなわち入力端
子６Ａ，６Ｂ又は出力端子７Ａ，７Ｂとの接続点は、図
６の下部に示すように、圧電板１の長さ方向３次モード
の機械共振の節に当る位置に設けられている。
Ａ，４Ｂと、外部の回路との接続用端子すなわち入力端
子６Ａ，６Ｂ又は出力端子７Ａ，７Ｂとの接続点は、図
６の下部に示すように、圧電板１の長さ方向３次モード
の機械共振の節に当る位置に設けられている。
【０００５】このトランスに昇圧動作を行わせるには、
入力端子６Ａ，６Ｂ間に、圧電板１の長さ方向３次モー
ドの縦振動機械共振に相当する周波数の交流電圧ｅinを
加える。すなわち、圧電板の長さをＬとし、交流入力電
圧ｅinの波長をλとして、Ｌ＝３・（１／２）λとなる
ようにすることにより、出力端子７Ａ，７Ｂ間に昇圧電
圧を取り出すことができる。この圧電トランスは、入・
出力端子と圧電板表面の電極との接続および圧電板の支
持が振動の節で行われるので、接続部の耐振動性、耐衝
撃性は高く、接続の信頼性に優れている。
入力端子６Ａ，６Ｂ間に、圧電板１の長さ方向３次モー
ドの縦振動機械共振に相当する周波数の交流電圧ｅinを
加える。すなわち、圧電板の長さをＬとし、交流入力電
圧ｅinの波長をλとして、Ｌ＝３・（１／２）λとなる
ようにすることにより、出力端子７Ａ，７Ｂ間に昇圧電
圧を取り出すことができる。この圧電トランスは、入・
出力端子と圧電板表面の電極との接続および圧電板の支
持が振動の節で行われるので、接続部の耐振動性、耐衝
撃性は高く、接続の信頼性に優れている。
【０００６】尚、図６に示すこの圧電トランスにおい
て、入力電極と出力電極とを入れ替えれば、このトラン
スを降圧トランスとして用いることができる。
て、入力電極と出力電極とを入れ替えれば、このトラン
スを降圧トランスとして用いることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】圧電性セラミック板の
表面に入・出力用の電極を形成したこの種の圧電トラン
スでは、トランスを長さ方向に平行な側面から見たとき
の電極幅（つまり、電極の長さ方向の距離）は、出力電
極の幅が狭いのが一般的である。図６に示すトランスで
は、出力電極４Ａ，４Ｂが、帯状に細くされている。こ
れは、トランスの出力特性を高めようとする必然の結果
である。圧電トランスにおいて変成比を大きくしようと
すると、圧電板の厚さは極力薄く、出力部の長さは極力
長いことが望ましい。これに対し出力部の電極４Ａ，４
Ｂの幅（長さ方向の距離）を大きくすると当然、出力部
の長さが小さくなり、変成比が小さくなってしまい、
又、出力容量が増大し、この点からも変成比が低下する
からである。このように一方の電極の幅を狭することか
ら、トランスの製造工程中での分極処理や実装構造、特
に外部端子との接続構造の点で、以下のような問題が生
じる。
表面に入・出力用の電極を形成したこの種の圧電トラン
スでは、トランスを長さ方向に平行な側面から見たとき
の電極幅（つまり、電極の長さ方向の距離）は、出力電
極の幅が狭いのが一般的である。図６に示すトランスで
は、出力電極４Ａ，４Ｂが、帯状に細くされている。こ
れは、トランスの出力特性を高めようとする必然の結果
である。圧電トランスにおいて変成比を大きくしようと
すると、圧電板の厚さは極力薄く、出力部の長さは極力
長いことが望ましい。これに対し出力部の電極４Ａ，４
Ｂの幅（長さ方向の距離）を大きくすると当然、出力部
の長さが小さくなり、変成比が小さくなってしまい、
又、出力容量が増大し、この点からも変成比が低下する
からである。このように一方の電極の幅を狭することか
ら、トランスの製造工程中での分極処理や実装構造、特
に外部端子との接続構造の点で、以下のような問題が生
じる。
【０００８】すなわち、圧電トランスに用いられる圧電
性セラミック材料の代表的な例として、ＰＺＴ（チタン
酸ジルコニウム酸鉛：ＰｂＺｒＴｉＯ3 ）がある。この
材料を用いたトランスの分極処理は通常、１５０〜２０
０℃程度の絶縁オイル中で圧電板に例えば１〜２ｋＶ／
ｍｍ程度というような直流の高電界を加えることで、実
施される。その際、上記の直流電界の印加には、圧電板
表面に形成した電極が利用される。すなわち、圧電板表
面の電極に分極用治具の端子を接触させることにより、
電圧を加える。その場合、治具の端子と圧電板表面の電
極との接触が悪いと、分極が不足したり或いは、圧電板
にクラックが生じ良品率が低下してしまうという障害が
生じる。又、分極処理を行うということは、圧電板に変
形を生じさせることであるので、その変換部に当る電極
近傍には大きな歪が発生する。その結果、圧電板は電極
近傍で機械的強度が低下し、後続工程の実装や環境試験
などでクラックが発生し易くなる。
性セラミック材料の代表的な例として、ＰＺＴ（チタン
酸ジルコニウム酸鉛：ＰｂＺｒＴｉＯ3 ）がある。この
材料を用いたトランスの分極処理は通常、１５０〜２０
０℃程度の絶縁オイル中で圧電板に例えば１〜２ｋＶ／
ｍｍ程度というような直流の高電界を加えることで、実
施される。その際、上記の直流電界の印加には、圧電板
表面に形成した電極が利用される。すなわち、圧電板表
面の電極に分極用治具の端子を接触させることにより、
電圧を加える。その場合、治具の端子と圧電板表面の電
極との接触が悪いと、分極が不足したり或いは、圧電板
にクラックが生じ良品率が低下してしまうという障害が
生じる。又、分極処理を行うということは、圧電板に変
形を生じさせることであるので、その変換部に当る電極
近傍には大きな歪が発生する。その結果、圧電板は電極
近傍で機械的強度が低下し、後続工程の実装や環境試験
などでクラックが発生し易くなる。
【０００９】図６に示した圧電トランスは、各電極と入
・出力端子との接続および支持を振動の節で行うことに
よって、振動に伴う接続の信頼性低下を改善したもので
あるが、出力電極４Ａ，４Ｂの幅が狭いことから、上記
の問題は避けられず、分極不足による昇圧比や効率の低
下防止、クラックの発生防止に改善すべき点が残されて
いる。
・出力端子との接続および支持を振動の節で行うことに
よって、振動に伴う接続の信頼性低下を改善したもので
あるが、出力電極４Ａ，４Ｂの幅が狭いことから、上記
の問題は避けられず、分極不足による昇圧比や効率の低
下防止、クラックの発生防止に改善すべき点が残されて
いる。
【００１０】次に、図６に示したようなトランスを素子
として、これを実装するときの実装構造の代表的なもの
として、外部端子としてのリード線を、ボンディング、
はんだ付け、接着などの工法により各電極に固着するこ
とが行われる。その場合、リード線を取り付けられる側
の電極幅が狭いと、リード線接続のために位置出し精度
の高い設備や治具が必要となる。
として、これを実装するときの実装構造の代表的なもの
として、外部端子としてのリード線を、ボンディング、
はんだ付け、接着などの工法により各電極に固着するこ
とが行われる。その場合、リード線を取り付けられる側
の電極幅が狭いと、リード線接続のために位置出し精度
の高い設備や治具が必要となる。
【００１１】もう一つの実装構造として、リード片を兼
ねる押えばねなどを圧電板の電極に当接させ、素子を挟
持する構造がある。この構造は電極と押えばねとを固着
するという接続工程が不要であるため、製造工程を削減
できるという特長を持つ。しかし、電極幅が狭い場合に
は、これ迄に述べたと同様に、圧電板表面の電極とリー
ドとしての押えばねとの高い位置精度を必要とするのみ
ならず、使用環境における振動、衝撃、あるいは熱変形
などに起因する位置ずれを考慮した設計が必要であるな
どの問題がある。
ねる押えばねなどを圧電板の電極に当接させ、素子を挟
持する構造がある。この構造は電極と押えばねとを固着
するという接続工程が不要であるため、製造工程を削減
できるという特長を持つ。しかし、電極幅が狭い場合に
は、これ迄に述べたと同様に、圧電板表面の電極とリー
ドとしての押えばねとの高い位置精度を必要とするのみ
ならず、使用環境における振動、衝撃、あるいは熱変形
などに起因する位置ずれを考慮した設計が必要であるな
どの問題がある。
【００１２】従って本発明は、圧電性セラミック板の表
面に電極を設けてなる圧電トランスにおいて、昇圧比を
低下させることなく電極と外部端子との接続の信頼性を
向上させると共に、分極時の残留歪に起因するクラック
発生のない、高信頼性の圧電トランスを提供することを
目的とするものである。
面に電極を設けてなる圧電トランスにおいて、昇圧比を
低下させることなく電極と外部端子との接続の信頼性を
向上させると共に、分極時の残留歪に起因するクラック
発生のない、高信頼性の圧電トランスを提供することを
目的とするものである。
【００１３】本発明の他の目的は、上記のような接続の
信頼性、機械的強度の信頼性に富む圧電トランスを製造
する量産性の高い製造方法を提供することである。
信頼性、機械的強度の信頼性に富む圧電トランスを製造
する量産性の高い製造方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の圧電トランス
は、圧電性を示すセラミック板の表面に、セラミック板
に交流電圧を入力するための入力用電極と、前記交流電
圧の入力に応じてセラミック板に発生した電圧を取り出
すための出力用電極とを形成してなる圧電トランスにお
いて、前記セラミック板表面の電極のうち少くとも前記
出力用電極に対し、その電極の少くとも一部分に連接す
る、セラミック板上に形成された絶縁層を設けると共
に、前記絶縁層を設けた電極の構造を、セラミック板に
接触する部分に加え、そのセラミック板との接触部分か
ら前記絶縁層上に延在する部分を備える構造としたこと
を特徴とする。
は、圧電性を示すセラミック板の表面に、セラミック板
に交流電圧を入力するための入力用電極と、前記交流電
圧の入力に応じてセラミック板に発生した電圧を取り出
すための出力用電極とを形成してなる圧電トランスにお
いて、前記セラミック板表面の電極のうち少くとも前記
出力用電極に対し、その電極の少くとも一部分に連接す
る、セラミック板上に形成された絶縁層を設けると共
に、前記絶縁層を設けた電極の構造を、セラミック板に
接触する部分に加え、そのセラミック板との接触部分か
ら前記絶縁層上に延在する部分を備える構造としたこと
を特徴とする。
【００１５】上記の圧電トランスは、圧電性を示すセラ
ミック板の表面に、セラミック板に交流電圧を入力する
ための入力用電極と、前記交流電圧の入力に応じてセラ
ミック板に発生した電圧を取り出すための出力用電極と
を形成する電極形成工程と、前記セラミック板を分極さ
せる分極工程とを含む圧電トランスの製造方法におい
て、前記セラミック板の、少くとも前記出力用電極がセ
ラミック板に接すべき領域外の、領域の境界近傍に絶縁
層を形成し、前記セラミック板に、前記入力用電極及び
前記出力用電極を、前記絶縁層に連接する領域に形成さ
れる電極にあっては前記絶縁層上にも電極が延在して形
成されるように、形成し、前記セラミック板を分極させ
ることを特徴とする圧電トランスの製造方法または、前
記セラミック板の、少くとも前記出力用電極がセラミッ
ク板に接すべき領域外の、領域の境界近傍に絶縁層を形
成し、前記セラミック板に、前記入力用電極及び前記出
力用電極を、前記絶縁層に連接する領域に形成される電
極にあってはその領域に限って電極が形成されるよう
に、形成し、前記セラミック板を分極させ、前記絶縁層
に連接する領域に形成された電極上に、前記絶縁層上に
も延在するように、電極を形成することを特徴とする圧
電トランスの製造方法または、前記セラミック板の、前
記入力用電極がセラミック板に接触すべき領域及び前記
出力用電極がセラミック板に接触すべき領域に電極を形
成し、前記セラミック板を分極させ、少くとも前記出力
用電極に対し、その電極に連接させてセラミック板上に
絶縁層を形成し、前記絶縁層に連接する電極上に、前記
絶縁層上にも延在するように、電極を形成することを特
徴とする圧電トランスの製造方法又は、前記セラミック
板の、前記入力用電極がセラミック板に接触すべき領域
及び前記出力用電極がセラミック板に接触すべき領域に
電極を形成し、少くとも前記出力用電極に対し、その電
極に連接させてセラミック板上に絶縁層を形成し、前記
セラミック板を分極させ、前記絶縁層に連接する電極上
に、前記絶縁層上にも延在するように、電極を形成する
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法によって製造
される。
ミック板の表面に、セラミック板に交流電圧を入力する
ための入力用電極と、前記交流電圧の入力に応じてセラ
ミック板に発生した電圧を取り出すための出力用電極と
を形成する電極形成工程と、前記セラミック板を分極さ
せる分極工程とを含む圧電トランスの製造方法におい
て、前記セラミック板の、少くとも前記出力用電極がセ
ラミック板に接すべき領域外の、領域の境界近傍に絶縁
層を形成し、前記セラミック板に、前記入力用電極及び
前記出力用電極を、前記絶縁層に連接する領域に形成さ
れる電極にあっては前記絶縁層上にも電極が延在して形
成されるように、形成し、前記セラミック板を分極させ
ることを特徴とする圧電トランスの製造方法または、前
記セラミック板の、少くとも前記出力用電極がセラミッ
ク板に接すべき領域外の、領域の境界近傍に絶縁層を形
成し、前記セラミック板に、前記入力用電極及び前記出
力用電極を、前記絶縁層に連接する領域に形成される電
極にあってはその領域に限って電極が形成されるよう
に、形成し、前記セラミック板を分極させ、前記絶縁層
に連接する領域に形成された電極上に、前記絶縁層上に
も延在するように、電極を形成することを特徴とする圧
電トランスの製造方法または、前記セラミック板の、前
記入力用電極がセラミック板に接触すべき領域及び前記
出力用電極がセラミック板に接触すべき領域に電極を形
成し、前記セラミック板を分極させ、少くとも前記出力
用電極に対し、その電極に連接させてセラミック板上に
絶縁層を形成し、前記絶縁層に連接する電極上に、前記
絶縁層上にも延在するように、電極を形成することを特
徴とする圧電トランスの製造方法又は、前記セラミック
板の、前記入力用電極がセラミック板に接触すべき領域
及び前記出力用電極がセラミック板に接触すべき領域に
電極を形成し、少くとも前記出力用電極に対し、その電
極に連接させてセラミック板上に絶縁層を形成し、前記
セラミック板を分極させ、前記絶縁層に連接する電極上
に、前記絶縁層上にも延在するように、電極を形成する
ことを特徴とする圧電トランスの製造方法によって製造
される。
【００１６】本発明の圧電トランスは、圧電トランスを
素子としてパッケージに収納し、前記素子表面の入力用
電極を、前記パッケージの入力用引出線を兼ねたリード
で挟持し、前記素子表面の出力用電極を、前記パッケー
ジの出力用引出線を兼ねたリードにより挟持したことを
特徴とするパッケージ収納型の圧電トランスである。
素子としてパッケージに収納し、前記素子表面の入力用
電極を、前記パッケージの入力用引出線を兼ねたリード
で挟持し、前記素子表面の出力用電極を、前記パッケー
ジの出力用引出線を兼ねたリードにより挟持したことを
特徴とするパッケージ収納型の圧電トランスである。
【００１７】本発明の圧電トランスでは、電極近傍に絶
縁層を設け、圧電板に接する電極をその絶縁層上に延在
させることにより、圧電板と接する部分の面積を変える
ことなく、リード線や（リード片を兼ねた）押えばねな
どとの接続部分の面積を拡大している。これにより、製
造時の当初の位置合せのみならず、振動や衝撃による接
続点のずれ、製造工程での加熱や使用環境の温度変化に
よる変形などに起因する接続の不安定さが改善され、接
続の信頼性が向上する。特に、押えばねで圧電板を挟持
する実装構造の場合に、その改善効果は著しい。
縁層を設け、圧電板に接する電極をその絶縁層上に延在
させることにより、圧電板と接する部分の面積を変える
ことなく、リード線や（リード片を兼ねた）押えばねな
どとの接続部分の面積を拡大している。これにより、製
造時の当初の位置合せのみならず、振動や衝撃による接
続点のずれ、製造工程での加熱や使用環境の温度変化に
よる変形などに起因する接続の不安定さが改善され、接
続の信頼性が向上する。特に、押えばねで圧電板を挟持
する実装構造の場合に、その改善効果は著しい。
【００１８】電極近傍は、分極による歪が残留する部分
であり、クラックの発生し易いところであるが、絶縁層
と電極層とを設けられることにより圧電板の強度が補強
されるので、クラックの発生が減少する。
であり、クラックの発生し易いところであるが、絶縁層
と電極層とを設けられることにより圧電板の強度が補強
されるので、クラックの発生が減少する。
【００１９】又、製造に際して、工程順を分極処理後に
絶縁層および電極を形成するようにすると、絶縁層上に
設けた拡面化部分（以下、実装用電極と記す）が分極時
に電界変化を惹起し分極の度合が変化するのを防止でき
る。しかも、拡面化した実装用電極および絶縁層に使用
する材料を低融点材とすることにより、多数回の高温熱
処理によるトランスの特性劣化を防止できる。
絶縁層および電極を形成するようにすると、絶縁層上に
設けた拡面化部分（以下、実装用電極と記す）が分極時
に電界変化を惹起し分極の度合が変化するのを防止でき
る。しかも、拡面化した実装用電極および絶縁層に使用
する材料を低融点材とすることにより、多数回の高温熱
処理によるトランスの特性劣化を防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、三つの実施例を用い図面を参照して、説明する。
て、三つの実施例を用い図面を参照して、説明する。
【００２１】（実施例１）図１に、本発明の実施例１の
圧電トランスの斜視図を示す。図１を参照して、圧電板
１内に記されている矢印は分極の方向の模式的に示すも
のである。入力部は圧電板の厚さ方向に分極し、出力部
は、長さ方向で出力電極４Ａ，４Ｂを挟んで互いに逆向
きに分極されている。
圧電トランスの斜視図を示す。図１を参照して、圧電板
１内に記されている矢印は分極の方向の模式的に示すも
のである。入力部は圧電板の厚さ方向に分極し、出力部
は、長さ方向で出力電極４Ａ，４Ｂを挟んで互いに逆向
きに分極されている。
【００２２】圧電板１にはＰＺＴ系の圧電性セラミック
（製品名ＮＥＰＥＣー８：（株）トーキン）を用い、長
さ４２ｍｍ，幅１０ｍｍ，圧さ１ｍｍに切削加工した。
この圧電板１の上・下両面に、ガラス系絶縁ペーストを
用いたスクリーン印刷により絶縁層５Ａ，５Ｂのパター
ンを形成し、焼付けを行った。その後、Ｐｄ２５％：Ａ
ｇ７５％合金粉末を含む導電性ペーストを用い、同様の
方法で、入力電極２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ及び出力電極
４Ａ，４Ｂのパターンを形成し、７００℃で焼き付け
て、電極を形成した。ここで、絶縁層５Ａ，５Ｂの厚さ
は１０μｍ、電極の厚さは１５μｍ、出力部の電極４
Ａ，４Ｂの電極幅は、圧電板との接触部分で０．８ｍ
ｍ，絶縁層上で３ｍｍである。
（製品名ＮＥＰＥＣー８：（株）トーキン）を用い、長
さ４２ｍｍ，幅１０ｍｍ，圧さ１ｍｍに切削加工した。
この圧電板１の上・下両面に、ガラス系絶縁ペーストを
用いたスクリーン印刷により絶縁層５Ａ，５Ｂのパター
ンを形成し、焼付けを行った。その後、Ｐｄ２５％：Ａ
ｇ７５％合金粉末を含む導電性ペーストを用い、同様の
方法で、入力電極２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ及び出力電極
４Ａ，４Ｂのパターンを形成し、７００℃で焼き付け
て、電極を形成した。ここで、絶縁層５Ａ，５Ｂの厚さ
は１０μｍ、電極の厚さは１５μｍ、出力部の電極４
Ａ，４Ｂの電極幅は、圧電板との接触部分で０．８ｍ
ｍ，絶縁層上で３ｍｍである。
【００２３】この電極形成済みの圧電板を１５０℃の絶
縁油中で分極処理した。入力部には１．５ｋＶ／ｍｍの
電界を３０分間印加し、出力部には１．１ｋＶ／ｍｍの
電界を３０分間印加した。その後、入力電極および出力
電極の長さ方向３次モードの縦振動の節の位置に、入力
端子６Ａ，６Ｂ及び出力端子７Ａ，７Ｂとして、０．１
２φのリード線をはんだ付けした。
縁油中で分極処理した。入力部には１．５ｋＶ／ｍｍの
電界を３０分間印加し、出力部には１．１ｋＶ／ｍｍの
電界を３０分間印加した。その後、入力電極および出力
電極の長さ方向３次モードの縦振動の節の位置に、入力
端子６Ａ，６Ｂ及び出力端子７Ａ，７Ｂとして、０．１
２φのリード線をはんだ付けした。
【００２４】上記の分極処理およびリード線接続で、３
０個のサンプルについて実体顕微鏡を用い、出力部近傍
を中心にクラックの発生状況およびリード線の接続状態
を外観観察したところ、不良発生は認められなかった。
０個のサンプルについて実体顕微鏡を用い、出力部近傍
を中心にクラックの発生状況およびリード線の接続状態
を外観観察したところ、不良発生は認められなかった。
【００２５】上記のサンプルに、冷陰極管の疑似負荷と
して、抵抗１００ｋΩと容量１５ｐＦとの並列接続回路
を接続し、入力端子６Ａ，６Ｂ間に圧電トランスの共振
周波数（約１１４ｋＨｚ）で３０Ｖの定電圧正弦波を加
え、出力特性を確認した。その結果、１０個のサンプル
の平均値で、２．１Ｗ，効率９４％，昇圧比１８倍を得
た。
して、抵抗１００ｋΩと容量１５ｐＦとの並列接続回路
を接続し、入力端子６Ａ，６Ｂ間に圧電トランスの共振
周波数（約１１４ｋＨｚ）で３０Ｖの定電圧正弦波を加
え、出力特性を確認した。その結果、１０個のサンプル
の平均値で、２．１Ｗ，効率９４％，昇圧比１８倍を得
た。
【００２６】次に、耐環境性の評価のために、上記の圧
電トランスを素子としてこれをパッケージに収納した。
図２に、そのパッケージ収納型の圧電トランスの平面図
を示す。又、図３に、図２中のＡーａ断面図およびＢー
ｂ断面図を示す。図２及び図３を参照して、トランス素
子１０は、入力端子，出力端子と素子の支持とを兼ねた
入力ばね１１Ａ，１２Ａ及び出力ばね１３Ａにより、中
空支持されており、絶縁支持体１４の内部突起１４Ａと
ケース１５の内壁に設けられた突起１５Ａにより、保持
されている。内部突起１４Ａ，１５Ａとトランス素子１
０との間隔は、長さ方向および幅方向で、平均値約０．
３ｍｍ（両側の間隔を合せた値）、厚さ方向のケース内
壁と端子ばね１１Ａ，１２Ａ，１３Ａとの間隔は約０．
２ｍｍ、入力端子，出力端子ばねの先端幅は約０．５ｍ
ｍ、押え圧力は約３０ｇ／ポイントである。
電トランスを素子としてこれをパッケージに収納した。
図２に、そのパッケージ収納型の圧電トランスの平面図
を示す。又、図３に、図２中のＡーａ断面図およびＢー
ｂ断面図を示す。図２及び図３を参照して、トランス素
子１０は、入力端子，出力端子と素子の支持とを兼ねた
入力ばね１１Ａ，１２Ａ及び出力ばね１３Ａにより、中
空支持されており、絶縁支持体１４の内部突起１４Ａと
ケース１５の内壁に設けられた突起１５Ａにより、保持
されている。内部突起１４Ａ，１５Ａとトランス素子１
０との間隔は、長さ方向および幅方向で、平均値約０．
３ｍｍ（両側の間隔を合せた値）、厚さ方向のケース内
壁と端子ばね１１Ａ，１２Ａ，１３Ａとの間隔は約０．
２ｍｍ、入力端子，出力端子ばねの先端幅は約０．５ｍ
ｍ、押え圧力は約３０ｇ／ポイントである。
【００２７】このパッケージ収納型圧電トランスを振動
試験および衝撃試験に供した後、出力特性を確認した結
果、２０個のサンプルについて、不良発生は認められな
かった。振動試験条件は、１５〜１ｋＨｚ間スィープ１
分サイクル，３方向５Ｇ，拡１００サイクルである。衝
撃試験条件は、ＸＹＺ３方向１００Ｇ，各１０サイクル
である。
試験および衝撃試験に供した後、出力特性を確認した結
果、２０個のサンプルについて、不良発生は認められな
かった。振動試験条件は、１５〜１ｋＨｚ間スィープ１
分サイクル，３方向５Ｇ，拡１００サイクルである。衝
撃試験条件は、ＸＹＺ３方向１００Ｇ，各１０サイクル
である。
【００２８】次に、比較のため、図６に示した出力電極
部に絶縁層のない従来の圧電トランスについて、上記サ
ンプルと同一条件でサンプルを作製し評価を行った。そ
の結果、分極処理およびリード線接続後の外観観察で、
３０個のサンプル中に３個の不良発生（１個はクラッ
ク、２個はリード線接続位置不良）が認められた。又、
疑似冷陰極管を負荷とした試験においては、１０個のサ
ンプルの平均で、出力２．１Ｗ，効率９７％，昇圧比２
０倍の出力特性が確認された。更に、パッケージ収納型
圧電トランスに実装したものの振動試験，衝撃試験で、
２０個のサンプルについて、６個の導通不良（位置ずれ
５個、破損１個）が発生した。
部に絶縁層のない従来の圧電トランスについて、上記サ
ンプルと同一条件でサンプルを作製し評価を行った。そ
の結果、分極処理およびリード線接続後の外観観察で、
３０個のサンプル中に３個の不良発生（１個はクラッ
ク、２個はリード線接続位置不良）が認められた。又、
疑似冷陰極管を負荷とした試験においては、１０個のサ
ンプルの平均で、出力２．１Ｗ，効率９７％，昇圧比２
０倍の出力特性が確認された。更に、パッケージ収納型
圧電トランスに実装したものの振動試験，衝撃試験で、
２０個のサンプルについて、６個の導通不良（位置ずれ
５個、破損１個）が発生した。
【００２９】（実施例２）図４に、本発明の実施例２の
圧電トランスの斜視図を示す。図４を参照して、実施例
１と同様にして、圧電板１の上・下の表面に絶縁層５
Ａ，５Ｂを形成した後、入力電極２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３
Ｂを形成した。このとき出力部に同時に、セラミック板
に接触するための電極（以下、接触用電極と記す）１６
を、絶縁層５Ａ，５Ｂの間に埋め込むように形成した。
次いで、実施例１におけると同一の条件で分極処理を行
った後、Ａｇ粉末を含む導電性ペーストを用いたスクリ
ーン印刷により、上記接触用電極１６の上および絶縁層
５Ａ，５Ｂの上に、実装時に外部端子を接続するための
拡面化された部分として、実装用電極１７Ａ，１７Ｂの
パターンを形成し、１５０℃で１時間加熱した。
圧電トランスの斜視図を示す。図４を参照して、実施例
１と同様にして、圧電板１の上・下の表面に絶縁層５
Ａ，５Ｂを形成した後、入力電極２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３
Ｂを形成した。このとき出力部に同時に、セラミック板
に接触するための電極（以下、接触用電極と記す）１６
を、絶縁層５Ａ，５Ｂの間に埋め込むように形成した。
次いで、実施例１におけると同一の条件で分極処理を行
った後、Ａｇ粉末を含む導電性ペーストを用いたスクリ
ーン印刷により、上記接触用電極１６の上および絶縁層
５Ａ，５Ｂの上に、実装時に外部端子を接続するための
拡面化された部分として、実装用電極１７Ａ，１７Ｂの
パターンを形成し、１５０℃で１時間加熱した。
【００３０】その後、この圧電トランスにリード線を接
続し、実施例１におけると同様の評価を行った。外観観
察においては、３０個のサンプルに不良発生は認められ
なかった。次に、模擬冷陰極管を負荷とする試験で、５
個のサンプルの平均値で、出力２．１Ｗ，効率９７％，
昇圧比２０倍の出力特性を確認した。更に、パッケージ
に収納した後の振動試験、衝撃試験を２０個のサンプル
について行ったが、不良発生はなかった。
続し、実施例１におけると同様の評価を行った。外観観
察においては、３０個のサンプルに不良発生は認められ
なかった。次に、模擬冷陰極管を負荷とする試験で、５
個のサンプルの平均値で、出力２．１Ｗ，効率９７％，
昇圧比２０倍の出力特性を確認した。更に、パッケージ
に収納した後の振動試験、衝撃試験を２０個のサンプル
について行ったが、不良発生はなかった。
【００３１】又、分極処理の手順を変更し、先ず、圧電
板１の上・下両面に入力電極２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ及
び出力部の接触用電極１６を形成した後、分極処理を行
い、その後低温ガラス樹脂で絶縁層５Ａ，５Ｂを形成
し、出力部の実装用電極１７Ａ，１７Ｂを形成したサン
プル１０個についても、同等の試験結果が得られ、各種
試験での不良発生は無かった。
板１の上・下両面に入力電極２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ及
び出力部の接触用電極１６を形成した後、分極処理を行
い、その後低温ガラス樹脂で絶縁層５Ａ，５Ｂを形成
し、出力部の実装用電極１７Ａ，１７Ｂを形成したサン
プル１０個についても、同等の試験結果が得られ、各種
試験での不良発生は無かった。
【００３２】更に、絶縁層５Ａ，５Ｂの形成手順を変更
し、先ず、、圧電板１の上・下両面に入力電極２Ａ，２
Ｂ，３Ａ，３Ｂ及び出力部の接触用電極１６を形成し、
次いで、低温ガラス樹脂で絶縁層５Ａ，５Ｂを形成して
から分極処理を行い、その後出力部の実装用電極１７
Ａ，１７Ｂを形成したサンプル１０個についても、同等
の試験結果が得られ、各種試験での不良発生は無かっ
た。
し、先ず、、圧電板１の上・下両面に入力電極２Ａ，２
Ｂ，３Ａ，３Ｂ及び出力部の接触用電極１６を形成し、
次いで、低温ガラス樹脂で絶縁層５Ａ，５Ｂを形成して
から分極処理を行い、その後出力部の実装用電極１７
Ａ，１７Ｂを形成したサンプル１０個についても、同等
の試験結果が得られ、各種試験での不良発生は無かっ
た。
【００３３】（実施例３）図５に、本発明の実施例２の
圧電トランスの平面図を示す。図５を参照して、本実施
例は実施例１に対し、出力電極１８Ａ，１８Ｂのパター
ン及び絶縁層１９Ａ，１９Ｂのパターンが異る以外は、
製造工程、製造条件、使用材料とも同じである。本実施
例において、出力電極１８Ａ，１８Ｂの幅は、中央の円
形部分で３φ、それ以外の直線部分で０．８ｍｍとし
た。
圧電トランスの平面図を示す。図５を参照して、本実施
例は実施例１に対し、出力電極１８Ａ，１８Ｂのパター
ン及び絶縁層１９Ａ，１９Ｂのパターンが異る以外は、
製造工程、製造条件、使用材料とも同じである。本実施
例において、出力電極１８Ａ，１８Ｂの幅は、中央の円
形部分で３φ、それ以外の直線部分で０．８ｍｍとし
た。
【００３４】本実施例の圧電トランスに対し、実施例１
におけると同様の評価を実施した。外観観察において
は、３０個のサンプルを確認した結果、不良発生は認め
られなかった。又、模擬冷陰極管を負荷とした試験にお
いては、５個のサンプルの平均値で、出力２．１Ｗ，効
率９７％，昇圧比２０倍の出力特性を確認した。更に、
パッケージに収納した後の振動試験、衝撃試験を２０個
のサンプルについて実施したが、不良発生はなかった。
におけると同様の評価を実施した。外観観察において
は、３０個のサンプルを確認した結果、不良発生は認め
られなかった。又、模擬冷陰極管を負荷とした試験にお
いては、５個のサンプルの平均値で、出力２．１Ｗ，効
率９７％，昇圧比２０倍の出力特性を確認した。更に、
パッケージに収納した後の振動試験、衝撃試験を２０個
のサンプルについて実施したが、不良発生はなかった。
【００３５】尚、これ迄の実施例はいずれも、本発明を
図６に示す圧電トランスに適用し昇圧トランスとして用
いた例であるが、本発明はこれに限られるものではな
い。圧電板の表面に電極を備える構造の圧電トランスで
あればどのようなトランスであっても又、昇圧用であれ
降圧用であれ、本発明を適用して、実施例と同様の効果
が得られる。
図６に示す圧電トランスに適用し昇圧トランスとして用
いた例であるが、本発明はこれに限られるものではな
い。圧電板の表面に電極を備える構造の圧電トランスで
あればどのようなトランスであっても又、昇圧用であれ
降圧用であれ、本発明を適用して、実施例と同様の効果
が得られる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明は、圧電板
表面の電極近傍に絶縁層を設け、圧電板と絶縁層の上に
電極を形成することにより、圧電板との接触面積を変え
ることなく、外部端子接続点での電極面積を拡大してい
る。これにより、分極処理時および実装時の外部端子と
の位置合わせが容易となり、製造中の良品率の向上およ
び電極接続の信頼性を高めることができる。又、使用環
境での振動や衝撃に対して安定な出力特性を確保でき
る。この効果は、外部端子を兼ねる押えばねなどにより
圧電板を挟持する実装構造を採る場合には、特に著し
い。
表面の電極近傍に絶縁層を設け、圧電板と絶縁層の上に
電極を形成することにより、圧電板との接触面積を変え
ることなく、外部端子接続点での電極面積を拡大してい
る。これにより、分極処理時および実装時の外部端子と
の位置合わせが容易となり、製造中の良品率の向上およ
び電極接続の信頼性を高めることができる。又、使用環
境での振動や衝撃に対して安定な出力特性を確保でき
る。この効果は、外部端子を兼ねる押えばねなどにより
圧電板を挟持する実装構造を採る場合には、特に著し
い。
【００３７】又、電極近傍は分極処理に伴なう歪が残留
する部分であるが、本発明によればその部分は上記絶縁
層とその上に形成した拡面化電極とにより機械的強度が
補強されているので、圧電板にクラックが発生し難くな
る。
する部分であるが、本発明によればその部分は上記絶縁
層とその上に形成した拡面化電極とにより機械的強度が
補強されているので、圧電板にクラックが発生し難くな
る。
【００３８】圧電トランスは、小型化に伴い電極面積
（又は、幅）は小さくなる傾向にあるが、本発明を適用
することにより、量産性を向上させ、しかも電極接続の
信頼性、圧電板の機械強度を改善することができる。
（又は、幅）は小さくなる傾向にあるが、本発明を適用
することにより、量産性を向上させ、しかも電極接続の
信頼性、圧電板の機械強度を改善することができる。
【図１】本発明の実施例１による圧電トランスの斜視図
である。
である。
【図２】本発明の実施例１によるパッケージ収納型圧電
トランスの平面図である。
トランスの平面図である。
【図３】図２に示すパッケージ収納型圧電トランスの断
面図である。
面図である。
【図４】本発明の実施例２による圧電トランスの斜視図
である。
である。
【図５】本発明の実施例３による圧電トランスの平面図
および断面図である。
および断面図である。
【図６】従来の圧電トランスの一例の斜視図である。
１ 圧電板 ２Ａ，２Ｂ，３Ａ，３Ｂ 入力電極 ４Ａ，４Ｂ 出力電極 ５Ａ，５Ｂ 絶縁層 ６Ａ，６Ｂ 入力端子 ７Ａ，７Ｂ 出力端子 １０ トランス素子 １１Ａ，１２Ａ，１３Ａ 押えばね １６ 接触用電極 １７Ａ，１７Ｂ 実装用電極
Claims (8)
- 【請求項１】 圧電性を示すセラミック板の表面に、セ
ラミック板に交流電圧を入力するための入力用電極と、
前記交流電圧の入力に応じてセラミック板に発生した電
圧を取り出すための出力用電極とを形成してなる圧電ト
ランスにおいて、 前記セラミック板表面の電極のうち少くとも前記出力用
電極に対し、その電極の少くとも一部分に連接する、セ
ラミック板上に形成された絶縁層を設けると共に、 前記絶縁層を設けた電極の構造を、セラミック板に接触
する部分に加え、そのセラミック板との接触部分から前
記絶縁層上に延在する部分を備える構造としたことを特
徴とする圧電トランス。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧電トランスにおいて、 前記絶縁層が設けられた電極の、前記セラミック板との
接触部分と前記絶縁層上に延在する部分とが、一体形成
されたものであることを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項３】 請求項１記載の圧電トランスにおいて、 前記絶縁層が設けられた電極の、前記セラミック板との
接触部分と前記絶縁層上に延在する部分とが、個別に形
成されたものであることを特徴とする圧電トランス。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電
トランスを素子としてパッケージに収納し、前記素子表
面の入力用電極を、前記パッケージの入力用引出線を兼
ねたリードで挟持し、前記素子表面の出力用電極を、前
記パッケージの出力用引出線を兼ねたリードにより挟持
したことを特徴とするパッケージ収納型の圧電トラン
ス。 - 【請求項５】 圧電性を示すセラミック板の表面に、セ
ラミック板に交流電圧を入力するための入力用電極と、
前記交流電圧の入力に応じてセラミック板に発生した電
圧を取り出すための出力用電極とを形成する電極形成工
程と、前記セラミック板を分極させる分極工程とを含む
圧電トランスの製造方法において、 前記セラミック板の、少くとも前記出力用電極がセラミ
ック板に接すべき領域外の、領域の境界近傍に絶縁層を
形成し、 前記セラミック板に、前記入力用電極及び前記出力用電
極を、前記絶縁層に連接する領域に形成される電極にあ
っては前記絶縁層上にも電極が延在して形成されるよう
に、形成し、 前記セラミック板を分極させることを特徴とする圧電ト
ランスの製造方法。 - 【請求項６】 圧電性を示すセラミック板の表面に、セ
ラミック板に交流電圧を入力するための入力用電極と、
前記交流電圧の入力に応じてセラミック板に発生した電
圧を取り出すための出力用電極とを形成する電極形成工
程と、前記セラミック板を分極させる分極工程とを含む
圧電トランスの製造方法において、 前記セラミック板の、少くとも前記出力用電極がセラミ
ック板に接すべき領域外の、領域の境界近傍に絶縁層を
形成し、 前記セラミック板に、前記入力用電極及び前記出力用電
極を、前記絶縁層に連接する領域に形成される電極にあ
ってはその領域に限って電極が形成されるように、形成
し、 前記セラミック板を分極させ、 前記絶縁層に連接する領域に形成された電極上に、前記
絶縁層上にも延在するように、電極を形成することを特
徴とする圧電トランスの製造方法。 - 【請求項７】 圧電性を示すセラミック板の表面に、セ
ラミック板に交流電圧を入力するための入力用電極と、
前記交流電圧の入力に応じてセラミック板に発生した電
圧を取り出すための出力用電極とを形成する電極形成工
程と、前記セラミック板を分極させる分極工程とを含む
圧電トランスの製造方法において、 前記セラミック板の、前記入力用電極がセラミック板に
接触すべき領域及び前記出力用電極がセラミック板に接
触すべき領域に電極を形成し、 前記セラミック板を分極させ、 少くとも前記出力用電極に対し、その電極に連接させて
セラミック板上に絶縁層を形成し、 前記絶縁層に連接する電極上に、前記絶縁層上にも延在
するように、電極を形成することを特徴とする圧電トラ
ンスの製造方法。 - 【請求項８】 圧電性を示すセラミック板の表面に、セ
ラミック板に交流電圧を入力するための入力用電極と、
前記交流電圧の入力に応じてセラミック板に発生した電
圧を取り出すための出力用電極とを形成する電極形成工
程と、前記セラミック板を分極させる分極工程とを含む
圧電トランスの製造方法において、 前記セラミック板の、前記入力用電極がセラミック板に
接触すべき領域及び前記出力用電極がセラミック板に接
触すべき領域に電極を形成し、 少くとも前記出力用電極に対し、その電極に連接させて
セラミック板上に絶縁層を形成し、 前記セラミック板を分極させ、 前記絶縁層に連接する電極上に、前記絶縁層上にも延在
するように、電極を形成することを特徴とする圧電トラ
ンスの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20066096A JP2907135B2 (ja) | 1996-07-30 | 1996-07-30 | 圧電トランス及びその製造方法 |
| TW086110777A TW345755B (en) | 1996-07-30 | 1997-07-29 | Piezoelectric transformer and its manufacture |
| KR1019970036199A KR100253016B1 (ko) | 1996-07-30 | 1997-07-30 | 압전 트랜스포머 및 그 제조 방법 |
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