JPH1093157A

JPH1093157A - 圧電トランス

Info

Publication number: JPH1093157A
Application number: JP9089008A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Endo; 博遠藤; Yasuo Shimoda; 康生下田; Mitsuyoshi Matsumoto; 光義松本
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【目的】圧電セラミック素子の振動を阻害すること
なく、圧電トランスの接続、実装を容易とした圧電トラ
ンスを提供する。【構成】圧電セラミック素子に入力電極及び出力電極
を形成してなる圧電トランスにおいて、前記入力電極及
び出力電極に接続される入出力基板として、フレキシブ
ル基板を用い、該フレキシブル基板は、少なくとも１回
以上折り曲げられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧変換に用いら
れる圧電トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、圧電トランスを用いた液晶ディス
プレイのバックライト用インバーターやＤＣ／ＤＣコン
バーター等の電源回路の検討が盛んとなってきている。
この理由は、圧電トランスを採用することにより、電源
回路の飛躍的な小型化・薄型化が実現可能となるためで
ある。

【０００３】この電源回路用の圧電トランスの一例を図
１１に示す。この圧電トランスは、ローゼン型圧電トラ
ンスであり、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）
よりなる板状の圧電セラミック素子２の図中左半分の上
下面に例えば銀焼付けなどにより設けられた入力電極
４、６の対を形成し、右側端面にも同様な方法で出力電
極８を形成してある。そして、圧電セラミック素子２の
左半分の駆動部は厚み方向に、右半分の発電部は長さ方
向にそれぞれ矢印に示すように分極される。

【０００４】このように形成された圧電トランスにおい
て、入力電極４、６間に交流電圧源１０より圧電セラミ
ック素子２の長さ方向の共振周波数と略同じ周波数の交
流電圧を印加するとこの圧電セラミック素子２は長さ方
向に強い機械振動を生じ、これにより右半分の発電部で
は圧電効果により電荷が発生し、出力電極８と入力電極
の一方、例えば入力電極６との間に出力電圧Ｖｏが生ず
る。この圧電セラミック素子２の振動モードには図１２
（Ａ）に示すように、長さ方向に半波長で共振する半波
長モード（λ／２モード）と、図１２（Ｂ）に示すよう
に一波長で共振する一波長モード（λモード）がある。
また上記圧電トランスは、単板型構造であるが、この圧
電トランスとしては、積層型構造のものも種々提案され
ている。

【０００５】この圧電トランスは、実際に回路に実装さ
れる場合、図１３に示すように、リード線１を入力電極
４、６及び出力電極８のそれぞれに半田付けする。次い
で、これを保護ケース内に収納し、保護ケースに形成さ
れた端子に、各リード線を半田付けする。そして、その
保護ケース内に収納した状態で回路基板上に搭載し、保
護ケースの端子で回路に接続する方法が用いられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この各入力電極、出力
電極にリード線を半田付けする方法は、各リード線を保
持し、各電極の所定位置で半田付けする必要があり、非
常に工数のかかるものであった。特に、出力電極は、板
上の圧電セラミック素子の端面に接続する作業であり、
極めて煩雑な作業となっていた。

【０００７】このため、各入力電極、出力電極への接続
手段は種々検討されている。しかし、この圧電トランス
の場合、図１２で示したように、圧電セラミック素子が
振動して、昇圧するため、その振動を妨げずに、各入力
電極、出力電極との電気的接続を行う必要があり、この
ことが圧電トランス構成上の大きな課題となっている。

【０００８】本発明は、上記のことを鑑みて、圧電セラ
ミック素子に形成された入力電極、出力電極に接続さ
れ、他の回路との接続を容易とし、圧電セラミック素子
の振動を阻害することなく、圧電トランスの接続、実装
を容易とした構造の圧電トランスを提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、圧電セラミッ
ク素子に入力電極及び出力電極を形成してなる圧電トラ
ンスにおいて、前記入力電極及び出力電極に接続される
入出力基板として、フレキシブル基板を用い、該フレキ
シブル基板は、少なくとも１回以上折り曲げられている
ことを特徴とする圧電トランスである。また、圧電トラ
ンス素子の振動を阻害しないように前記フレキシブル基
板に穴を形成するものである。

【００１０】また本発明は、圧電セラミック素子に入力
電極及び出力電極を形成してなる圧電トランスにおい
て、前記入力電極及び出力電極に接続される入出力基板
として、フレキシブル基板を用い、該フレキシブル基板
には、前記圧電セラミック素子に形成された入力電極及
び出力電極に対応する突出部を有し、該突出部が折り曲
げられて、前記圧電セラミック素子に形成された入力電
極及び出力電極に接続されているものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明を図面を基に説明する。ま
ず、圧電トランス素子を１枚の基板で接続した場合を図
９に示す。この圧電トランス素子は、図５に示すもので
あり、入力電極が中央部にあり、出力電極が両端部にあ
る所謂中央駆動型の圧電トランスであり、しかも積層型
である。そして、積層された入力電極は交互に接続さ
れ、一面にそれぞれの入力電極の接続電極１１、１２が
形成されている。この入力電極は積層体内に形成される
ので、図中では見えないが、昇圧に十分な広さを有する
ものである。また、両端面に出力電極１５が形成され、
その出力電極１５も前記一面に延長され、接続電極１
３、１４が形成されている。この圧電トランス素子を図
１０に示す基板１６を用いて、保護ケース１８に半田付
けされる。

【００１２】この基板の両面には圧電トランス素子と同
様のパターンの電極が形成され、それぞれ電気的に導通
している。そして、保護ケース１８には、端子１９が設
けられ、その端子１９の一端に基板１６の電極が接続さ
れ、他端が回路基板等への接続用の端子となる。この基
板１６の一面が圧電トランス素子と接続され、他面が保
護ケースと接続される。

【００１３】この１枚の基板で接続した場合、これをフ
レキジブルな基板としても、保護ケースの端子１９に直
接接続されているのと変わりなく、圧電トランス素子の
振動を阻害することとなり、昇圧特性が著しく悪くな
る。

【００１４】そこで、本発明では、フレキジブルな基板
を用い、しかもそのフレキシブルな基板を１回以上折り
曲げて、使用することにより、圧電トランス素子の振動
を阻害することなく、しかも接続を容易におこなうこと
を可能とするものである。

【００１５】本発明に係る一実施例に用いるフレキシブ
ル基板の平面図を図１に、圧電トランス素子を保護ケー
スに収納した正面図を図２に示す。この圧電トランス素
子は、図５に示したものと同一である。図１（ａ）に示
すように、このフレキシブル基板３１には、４つの電極
パターン３２、３３、３４、３５が形成されている。こ
の電極パターンの３２、３３は、出力電極の接続電極１
３、１４と接続され、電極パターン３４の端部３４ａ
は、一方の入力電極の接続電極１２と接続され、電極パ
ターン３５の端部３５ａは、他方の入力電極の接続電極
１１と接続される。また、このフレキシブル基板３１の
圧電トランス素子が接続される側には、穴３６が形成さ
れている。この穴３６は、圧電トランス素子の振動に対
してフレキシブル基板３１が追随し、振動を阻害しない
ように形成されている。

【００１６】そして、図１（ｂ）は、このフレキシブル
基板３１を２つに折り曲げた様子を示している。この図
１（ｂ）は、フレキシブル基板を折り曲げ、圧電トラン
ス素子が接続される側の反対側を示し、保護ケース４１
と接続される側を示している。そして、電極パターン３
２、３３が保護ケース４１に設けられた端子４２、４３
に接続され、電極パターン３４、３５の端部３４ｂ、３
５ｂは保護ケース４１に設けられた端子４４、４５に接
続される。

【００１７】この実施例によれば、圧電トランス素子の
振動を阻害することなく、圧電トランス素子を保護ケー
ス４１に接続することができた。この圧電トランス素子
を保護ケース４１に収納した場合の効率は、９１．４％
であり、圧電トランス素子にフレキシブル基板を接続す
る以前の効率９２．０％に比べて、効率の低下はわずか
な値にとどまった。

【００１８】また、本発明に係る別の実施例の説明図を
図３示す。この図３は、圧電トランス素子５１とフレキ
シブル基板５４との接続方法及びフレキシブル基板５４
の折り曲げ方法を示している。図３（ａ）は、圧電トラ
ンス素子を端面方向から見た図であり、圧電トランス素
子５１は、図中上側の面５２でフレキシブル基板５４と
接合されている。そして、フレキシブル基板５４は、圧
電トランス素子５１を包むように、反対の面側に折り曲
げられ、図中下側５３が保護ケースとの接続面となる。

【００１９】また図３（ｂ）は、圧電トランス素子を端
面方向から見た図であり、圧電トランス素子５１は、図
中下側の面５２でフレキシブル基板５４と接合されてい
る。そして、フレキシブル基板５４は、２度折り曲げら
れ、図中下側５３が保護ケースとの接続面となる。

【００２０】また図３（ｃ）は、圧電トランス素子を端
面方向から見た図であり、圧電トランス素子５１は、図
中下側の面５２でフレキシブル基板５４と接合されてい
る。そして、フレキシブル基板５４は、圧電トランス素
子５１を包むように２度折り曲げられ、図中下側５３が
保護ケースとの接続面となる。

【００２１】本発明によれば、ポリイミド等の樹脂膜の
間に、エッチングで形成した銅薄板の回路パターンをは
め込んだフレキジブル基板を用いた。もちろん、フレキ
シブル性を有するものであれば、素材等に限定されな
い。このように、フレキシブル基板の折り曲げ方は、適
宜設定可能である。

【００２２】また、図１に示した実施例では、フレキシ
ブル基板に穴を開けている。この穴は必ずしも必要ない
が、圧電トランス素子の振動を阻害しないためには、穴
を設けることが望ましく、振動を阻害しないような形状
に穴を開ければ良い。もちろん、その位置、大きさ、数
等は適宜決定されるものである。また、図４に示す実施
例のように、溝状に形成されたもの３７も穴と同様に、
圧電トランス素子の振動を阻害しない役目を果たすこと
ができるため、このような構造も本発明でいう穴に含む
ものとする。

【００２３】また本発明に係る別の折り曲げ構造の分解
斜視図を図６に、その実施例の斜視図を図７に示す。こ
の圧電トランス素子７０は、入力電極が中央部にあり、
出力電極が両端部にある中央駆動型の圧電トランスであ
り、しかも積層型である。そして、積層された入力電極
は交互に接続され、側面にそれぞれの入力電極の接続電
極７１、７２が形成されている。この入力電極は積層体
内に形成されるので、図中では見えないが、昇圧に十分
な広さを有するものである。また、両端面に出力電極７
３、７４が形成されている。この圧電トランス素子７０
に接続されるフレキシブル基板７５は、入力電極の接続
電極７１、７２及び出力電極７３、７４に対応する突出
部７６、７７、７８、７９を有し、この突出部を折り曲
げ、その突出部に形成された電極と各入力電極の接続電
極７１、７２及び出力電極７３、７４とを半田付けした
ものである。またフレキシブル基板７５の実装面には、
各入力電極の接続電極７１、７２及び出力電極７３、７
４に接続された突出部７６、７７、７８、７９に形成さ
れた電極の導出部を形成している。この導出部の位置は
適宜選択できる。

【００２４】また上記フレキシブル基板７５の突出部７
６、７７、７８、７９と各入力電極の接続電極７１、７
２及び出力電極７３、７４との接続は、突出部７６、７
７、７８、７９の内側の面、又は外側の面のいずれにお
いても可能である。つまり、突出部の内側の場合は、対
向する面同士で接続すれば良いし、突出部の外側の場合
は、突出部７６、７７、７８、７９の外側と各入力電極
の接続電極７１、７２及び出力電極７３、７４とを半田
付けすれば良い。

【００２５】また本発明に係る更に別の折り曲げ構造の
分解斜視図を図８にに示す。この圧電トランス素子８０
は、入力電極が中央部にあり、出力電極が両端部にある
中央駆動型の圧電トランスであり、しかも積層型であ
る。そして、積層された入力電極は交互に接続され、側
面にそれぞれの入力電極の接続電極８１、８２が形成さ
れ、その接続電極が圧電トランス素子８０の底面に延長
して形成されている。この入力電極は積層体内に形成さ
れるので、図中では見えないが、昇圧に十分な広さを有
するものである。また、両端面に出力電極８３、８４が
形成され、この出力電極も圧電トランス素子８０の底面
に延長して形成されている。この圧電トランス素子８０
に接続されるフレキシブル基板８５は、入力電極の接続
電極８１、８２及び出力電極８３、８４に対応する突出
部８６、８７、８８、８９を有し、この突出部を折り曲
げ、その突出部に形成された電極と各入力電極の接続電
極８１、８２及び出力電極８３、８４とを半田付けした
ものである。またフレキシブル基板８５の実装面には、
各入力電極の接続電極８１、８２及び出力電極８３、８
４に接続された突出部８６、８７、８８、８９に形成さ
れた電極の導出部を形成している。この導出部の位置は
適宜選択できる。

【００２６】また、上記実施例では、圧電トランス素子
は、フレキシブル基板を介して、保護ケースに接続され
ていた。圧電トランス素子の保護を考慮すると、保護ケ
ース内に圧電トランス素子を収納することが望ましい
が、保護ケースを用いないで、圧電トランス素子をフレ
キシブル基板を介して、そのまま回路実装することもで
きる。

【００２７】また、本発明によれば、圧電トランス素子
とフレキシブル基板との接続は、細いリード線を半田付
けする作業に比べ、面と面との半田付け作業であり、例
えば、リフロー半田付けなどにより、簡単に、しかも量
産性もよく、接続できるものである。

【００２８】また、上記実施例では、中央駆動型の積層
型圧電トランス素子の例であるが、特にこの構造に限定
されるものでなく、所謂ローゼン型積層素子あるいは単
板型でもよく、入出力電極の位置関係も特に限定されな
いことは容易に理解されることである。しかしながら、
本発明の実施例の構造、いわゆる中央駆動型積層圧電ト
ランス素子が好ましい構造であることは言うまでもな
い。

【００２９】

【発明の効果】本発明により、圧電トランス素子を簡単
に、しかも圧電トランス素子の振動を阻害することな
く、圧電トランス素子を接続固定することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のフレキシブル基板の
斜視図である。

【図２】本発明に係る一実施例の正面図である。

【図３】本発明に係る別の実施例の説明図である。

【図４】本発明に係る別の実施例のフレキシブル基板
の斜視図である。

【図５】圧電トランス素子の斜視図である。

【図６】本発明に係る別の折り曲げ構造の実施例の分
解斜視図である。

【図７】図６の実施例の斜視図である。

【図８】本発明に係る更に別の折り曲げ構造の実施例
の分解斜視図である。

【図９】本発明の説明用の正面図である。

【図１０】本発明の説明用の基板の斜視図である。

【図１１】従来例の斜視図である。

【図１２】半波長モード、一波長モードの場合の振動
の様子を示した図である。

【図１３】従来例の斜視図である。

【符号の説明】

３１、５４、７５、８５フレキシブル基板３２、３３、３４、３５電極パターン３６、３７穴４１保護ケース４２、４３、４４、４５端子５１、７０、８０圧電トランス素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電セラミック素子に入力電極及び出力
電極を形成してなる圧電トランスにおいて、前記入力電
極及び出力電極に接続される入出力基板として、フレキ
シブル基板を用い、該フレキシブル基板は、少なくとも
１回以上折り曲げられていることを特徴とする圧電トラ
ンス。
【請求項２】請求項１において、圧電トランス素子の
振動を阻害しないように前記フレキシブル基板に穴を形
成したことを特徴とする圧電トランス。
【請求項３】圧電セラミック素子に入力電極及び出力
電極を形成してなる圧電トランスにおいて、前記入力電
極及び出力電極に接続される入出力基板として、フレキ
シブル基板を用い、該フレキシブル基板には、前記圧電
セラミック素子に形成された入力電極及び出力電極に対
応する突出部を有し、該突出部が折り曲げられて、前記
前記圧電セラミック素子に形成された入力電極及び出力
電極に接続されていることを特徴とする圧電トランス。