JPH11214764A

JPH11214764A - 圧電トランス

Info

Publication number: JPH11214764A
Application number: JP10012334A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Sugimoto; 光弘杉本; Naoto Ooshiro; 直人大白
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-26
Also published as: JP3097645B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧電トランス素子の振動阻害のないパッケージ
構造を提供する。【解決手段】矩形平板の周辺に側壁を有し、該側壁の四
方の所定箇所にツメ部４を設けた箱状のカバー２と、ツ
メ部４でカバー２の内部に直方体形状の圧電トランス素
子１を係止するとともに弾性接着剤３を介して圧電トラ
ンス素子１をカバー２の内部の平板表面に接着固定して
収納後、前記側壁のツメ部４を除去したパッケージ構造
の圧電トランス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコン、
情報携帯端末および車載用モニター等に搭載される液晶
表示パネルの冷陰極管バックライト用のインバータ回
路、民生製品一般に用いるアダプタ電源回路、あるいは
電子複写機用の高圧発生回路等に用いる圧電トランスに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、圧電効果を応用した圧電トランス
は、ノートパソコンや情報携帯端末等に用いる液晶パネ
ル用バックライトインバータ等の入力に対して高電圧の
出力を必要とする電源回路の変圧素子として、また電子
波駆動電源回路の小型・薄型化変圧素子として、開発が
行われている。この圧電トランスは、従来から変圧素子
として用いている電磁トランスに比較して、高効率でか
つ小型・薄型化が容易であること、材料がセラミックで
あるので不燃性であること、機械振動を変換エネルギー
とするので漏れ磁束がなく低電磁ノイズであること等の
長所を有している。

【０００３】上述した圧電トランスは、圧電トランス素
子をケースもしくはカバー等に収納した構造の部品であ
り、優れた電気特性と量産性の高いパッケージ構造が求
められる。一般に圧電トランス素子は、駆動部と発電部
からなり、駆動部に電圧を印加すると圧電トランス素子
駆動部が振動して、発電部に高電圧が発生する（昇圧型
の場合）構成となっている。

【０００４】圧電トランス等のはじめとする圧電素子を
使用した圧電部品は、上記のように、電気特性と量産性
（組立性）の面からパッケージ構造が重要である。こ
の種の圧電部品のパッケージ構造として圧電フィルタの
に関する技術が特開平４―１１５６１０号公報（以下、
従来技術という）に開示されている。

【０００５】図７は、上記従来技術による圧電部品の製
造に用いられる圧電セラミック共振子の部品構成を示す
斜視図であり、圧電セラミック共振子１１０は、その端
面外周１１０ａに、物理的もしくは化学的に除去可能な
スペーサ１２２が設けてある。図８は、この圧電セラミ
ック共振子の部品群の積層挟持された状態を示す部分断
面図であり、部品群１２３は、圧電セラミック共振子１
１０を複数のリード不１１ａ，突起部１１１ｂからなる
端子１１１およびバネ体１１３とともに積層挟持されて
いる。

【０００６】図９は、従来技術によって製造された圧電
部品の部品群がケース内に収納された状態を示す部分断
面図である。図９において圧電部品は、ケース１１２内
に部品群１２３をバネ体１１３によって押圧挟持して収
納し、ケース内壁１１２ａに接触した圧電セラミック共
振子のスペーサ（図示せず）を物理的あるいは化学的手
段で除去した後、開口部１１４を閉塞部材１１５，１１
６で封止することで製造される。製造された圧電部品
は、圧電セラミック共振子１１０とケース内壁１１２ａ
との間に均一に保たれた空間１２０（図示）を得ること
ができる。

【０００７】このように従来の圧電部品の製造方法で
は、圧電セラミック共振子に設けたスぺーサにより、ケ
ース内での圧電セラミック共振子の位置決めを行ってい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術には次
のような問題点がある。

【０００９】第１の問題は、圧電セラミック共振子の端
面に形成するスペーサを物理的および化学的に除去する
ことによって、圧電セラミック共振子の電気―機械特性
の性能低下やばらつきを大きくし、圧電部品の信頼性が
低下することである。

【００１０】その理由として、該スぺーサを物理的に除
去する方法では、圧電セラミック共振子に過度な応力を
加えることにより、共振子自身にクラックや欠け等のダ
メージを与えてしまい、圧電セラミック共振子の特性が
低下してしまうためである。また、スペーサを物理的に
十分に除去しされない場合には、共振子に余分な質量付
与やごみの付着等によって特性の低下や電極接続不良が
発生してしまう。

【００１１】スペーサを化学的に除去する方法において
は、スペーサ部材を除去するために有機溶剤を使用する
と、共振子の汚染をまねき電極接続の不良が発生しやす
い。熱溶融させてスペーサを除去することも考えられる
が、スペーサ部材が構成部品の狭いギャップに入り込ん
で残りやすく、また、この加熱する手段は、圧電トラン
スには圧電トランス素子の分極劣化等の特性低下をまね
くため適用できない。第２の問題は、圧電部品の構造が
振動、衝撃に対して弱い構造であることにある。その理
由として、圧電セラミック共振子を固定する構造が、端
子に圧電セラミック共振子を挟み込みバネ体で押圧挟持
するのみの接触固定のため、外部からの振動、衝撃によ
って圧電セラミック共振子が容易に移動してしまい、共
振子の保持位置がずれてしまったり、共振子がケースや
端子に接触してしまうことにより共振子の特性が変動
（低下）してしまうためである。

【００１２】第３の問題は、圧電セラミック共振子のス
ペーサを形成するコストがかかることである。その理由
として、圧電セラミック共振子に形成するスぺーサは、
共振子自身が非常に小さくかつ端面外周部の狭い領域に
均一にかなりの厚みで付着させることが実質的に困難で
あること、さらにケースに収納後に除去する工程が必要
となるため、組立てコストがかかることが挙げられる。

【００１３】本発明は、上記従来の技術における問題点
を解決した高信頼性で電気特性の優れた圧電トランスを
提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電トランスの
第１の構成は、矩形平板の周辺に側壁を有し、該側壁の
四方の所定箇所にツメ部を設けた箱状のカバーと、前記
ツメ部で前記カバーの内部に直方体形状の圧電トランス
素子を係止するとともに弾性支持体を介して前記圧電ト
ランス素子を前記カバーの内部の平板表面に接着固定し
て収納後、前記側壁の前記ツメ部を除去したパッケージ
構造からなることを特徴とする。

【００１５】本発明の圧電トランスの第２の構成は、矩
形平板の周辺に側壁を有し、該側壁の四方の所定箇所に
ツメ部を設けた箱状のカバーと、前記ツメ部で前記カバ
ーの内部に直方体形状の圧電トランス素子を係止すると
ともに弾性支持体を介して前記圧電トランス素子を前記
カバーの内部の平板表面に接着固定して収納したパッケ
ージ構造を有する圧電トランスにおいて、前記ツメ部の
上部に前記圧電トランスを実装基板に実装した際に前記
圧電トランス素子と前記ツメ部との係止を機械的に解放
する突起部を設けたことを特徴とする。

【００１６】本発明の圧電トランスの第３の構成は、矩
形平板の周辺に側壁を有し、該側壁の四方の所定箇所に
その高さが前記側壁よりも高いツメ部を設けた箱状の上
部ケースと、前記ツメ部で前記上部ケースの内部に直方
体形状の圧電トランス素子を係止するとともに弾性支持
体を介して前記圧電トランス素子を前記上部ケース内部
の平板表面に接着固定して収納し、次いで矩形平板の周
辺に側壁を有し、該側壁に前記上部ケースの前記のツメ
部上部と嵌合する凹部を有する下部ケースに前記上部ケ
ースの前記ツメ部上部を前記下部ケースの前記凹部に嵌
合して重ねた後、前記上部ケースの前記ツメ部を除去し
たパッケージ構造を有することを特徴とする。

【００１７】本発明の上記第１および第３の構成の圧電
トランスでは、前記ツメ部を前記圧電トランス素子が位
置決めできるように前記上部ケースもしくは前記カバー
の前記側壁の所定位置に設け、該ツメ部で前記圧電トラ
ンス素子を係止しながら前記上部ケースまたは前記カバ
ー内部に弾性支持体を介して固着後、前記ツメ部を除去
することで、前記ツメ部の前記圧電トランス素子の係止
を解放し、前記側壁と前記圧電トランス素子との間に前
記圧電トランス素子が自由に振動できる空間をつくるこ
とができる。

【００１８】また、上記の本発明の第２の構成の圧電ト
ランスでは、前記ツメ部の上部に設けた前記突起部を実
装基板に挿入する際に、前記ツメ部の前記圧電トランス
素子の係子が解放されるために上記第１および第２の構
成の圧電トランスのように前記ツメ部の除去は必要でな
い。

【００１９】本発明における前記弾性支持体は、圧電ト
ランス素子の振動のノード部を固定することにより外部
への振動の伝播を極めて小さくし、圧電トランス素子の
特性を向上することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２１】図１は本発明の第１の実施の形態の圧電ト
ランスの各部品の位置関係およびパッケージ構造を示す
斜視図である。図１を参照して本発明の第１の実施形態
の圧電トランスのパッケージ構造とその特徴について説
明する。なお、各図で説明する圧電トランスのパッケー
ジ構造は、本実施の形態の理解を容易にするために、リ
ードの取り出し、接続等を省略してある。

【００２２】まずはじめに、圧電トランスを構成する各
部品の位置関係およびパッケージ構造について説明す
る。図１の斜視図に示すように、本発明の第１の実施の
形態の圧電トランスのパッケージ構造は、圧電トランス
素子１が弾性支持体の弾性接着剤３を介してカバー２に
収納された構造となっている。圧電トランス素子１は、
長板状の対称ローゼン３次タイプであり、２ヶ所の入力
側ノードＮ１と１ヶ所の出力側ノードＮ２を有してい
る。カバー２は矩形平板の周辺に側壁を有し、該側壁の
四方の所定箇所にツメ部４を設けた箱型形状をしてい
る。弾性接着剤３は、圧電トランス素子１にあるノード
部のうち入力側ノードＮ１の２ヶ所を接着するように位
置している。また、カバー２には、その外周６ヶ所に切
り込みを入れ形成したツメ部４を有している。ツメ部４
は、圧電トランス素子１をカバー２に収納する際に適切
な位置決めをする。特に、圧電トランス素子１の保持構
造は、圧電トランス素子１の振動のノード部を柔らかい
材質である弾性接着剤３で固定することで、外部への振
動の伝播を極めて小さくすることができる。

【００２３】弾性接着剤３としては、ゴム弾性を有する
ウレタン樹脂やシリコーン樹脂系等の接着剤やその他の
発泡性の樹脂接着剤を使用できる。

【００２４】圧電トランスは、上記の接着剤を圧電トラ
ンス素子もしくはカバーに塗布供給し、圧電トランス素
子をカバーに収納の後、該接着剤を硬化する。

【００２５】図２は図１の圧電トランス素子をカバーに
収納後の図であり、図２（ａ）はその外観を示す斜視
図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ―Ａ’断面図、図２
（ｃ）は、図２（ａ）のＢ―Ｂ’断面図である。図２
（ａ）に示すように圧電トランス素子１は、ツメ部４で
位置決めされてカバー２に収納されている。カバー２に
収納された圧電トランス素子１は、弾性接着剤３とツメ
部４で固定されており、カバー２の他の部分には接触し
ていない。また弾性接着剤３は、圧電トランス素子１と
カバー２を接着固定している。ツメ部４は、圧電トラン
ス素子１が傾いて収納されないように、また圧電トラン
ス素子１に割れや欠け等のダメージを与えない程度に接
触保持している。

【００２６】次に、上述した圧電トランスは、圧電トラ
ンス素子１と接触しているツメ部４を除去する。

【００２７】図３は図２のように圧電トランス素子１を
カバー２に収納し、弾性接着剤３で固定後にツメ部４を
除去した状態を示し、図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）
は図３（ａ）のＣ―Ｃ’断面図である。図３に示すよう
に圧電トランスのパッケージは、カバー２からツメ部除
去４’の処理がされている。ツメ部の除去は、薬品処理
でなく、物理的な外力で行う。また、ツメ部４自身が圧
電トランス素子１の動作に直接関係ないカバー２に設け
ていることで除去作業が容易に行える。ところで、ツメ
部４を除去したカバー２は、圧電トランスを部品実装す
る際に、圧電トランス素子１がカバー２から部分的にみ
えることになり、圧電トランス素子１の高電圧発生部が
露出しないようにする必要がある。この点において、対
称ローゼン３次タイプの圧電トランス素子を用いる場合
は、図３（ａ）に示すように、高圧発生部が圧電トラン
ス素子１の長手方向中央部にあるため、カバー２による
圧電トランス素子１の係止と高電圧発生部の保護ができ
るようなツメ部の設計を容易にできる。

【００２８】ツメ部を除去した後は、圧電トランス素子
１は、弾性接着剤３のみで固定されることになる。圧電
トランス素子１の保持が弾性接着剤３でのみ固定されて
いるため、素子の振動阻害が極めて小さく、かつ外部か
らの振動、衝撃に対して圧電トランス素子１を保護でき
る効果がある。

【００２９】このように製造された圧電トランスの特徴
は、圧電トランス素子の振動阻害がなく、組み立てに起
因する圧電トランス素子の性能低下およびばらつきをな
くすとともに、耐振動、耐衝撃に優れたパッケージ構造
となっている。また、圧電トランスの組み立ても容易で
ある。さらに、図３（ａ）に示す部品形態は、表面実装
部品として取り扱うことができる。

【００３０】次に本発明の第１の実施の形態の圧電トラ
ンスの具体的な構成について説明する。圧電トランス素
子１は、ＰＺＴ（ＰｂＺｒＯ₃―ＰｂＴｉＯ₃）系の材料
（商品名：ネペック８、（株）トーキン製）を用い、電
極層の材料にはＡｇＰｄもしくはＡｇ系のペースト材を
用いた。焼結後の素子の寸法は、長さ４２．０ｍｍ、幅
５．５ｍｍ、厚さ１．０ｍｍとした。カバー２は、材料
として液晶ポリマー（商品名：ゼナイト７１３０、デュ
ポン（株）製）を使用し、その外形寸法を、長さ４４．
０ｍｍ、幅７．５ｍｍ、高ささ３．２ｍｍとした。ツメ
部４は、幅２．０ｍｍ、根元部の肉厚を０．３５ｍｍと
した。弾性接着剤３は、常温硬化タイプのシリコーン系
接着剤（ＫＥ３４９０、信越化学工業（株）製）を使用
した。圧電トランス素子との電極接続は、導体線径０．
２ｍｍ（被覆径０．５ｍｍ）のリード線をはんだ接続し
た。

【００３１】上述の材料および寸法に基づき製作した圧
電トランスを実装基板（プリント板）に搭載し、電気特
性と機械特性の評価を行った。電気特性は、圧電トラン
スの入力側に、１１５ｋＨｚ前後の交流を印加し、出力
側を冷陰極管にみたてた疑似負荷（抵抗８５ｋΩと容量
６ｐＦの並列素子）を接続した擬似点灯試験を行い、入
出力の電流、電圧、電力およびその際の圧電トランス素
子の発熱温度を測定した。また機械特性は、振動試験
（Ｘ、Ｙ、Ｚ３方向各５Ｇ、１５〜１ｋＨｚ）および衝
撃試験（±Ｘ、±Ｙ、±Ｚ方向１００Ｇ、１１ｍｓｅ
ｃ）前後での電気特性の変化を測定、圧電トランス素子
を動作させた冷陰極管を点灯した状態での振動点灯試験
（Ｘ、Ｙ、Ｚ３方向各３Ｇ、１５〜１ｋＨｚ）および衝
撃点灯試験（±Ｘ、土Ｙ、±Ｚ６方向１００Ｇ、１１ｍ
ｓｅｃ）を行った。

【００３２】その結果、電気特性は、素子の共振状態に
おいて出力電流が５．５ｍＡになるように調整したと
き、電力変換効率（η）が９６％以上、発熱（△Ｔ）が
２℃程度と非常に良好であった。また機械特性は、振動
試験および衝撃試験前後での電気特性の変化がなく良好
な結果を得た。また、振動点灯試験および衝撃点灯試験
において、点灯動作時の瞬断の発生もなく、点灯動作も
安定であった。

【００３３】ところで、上述した結果は、圧電トランス
を構成する各部品の設計が次に述べる内容であっても適
用できる。圧電トランスのリードの取り出しおよび電極
の接続は、リード線をはんだ接続する方法だけでなく、
リード端子をバネ接触させる方法、導電性ゴムを接触す
る方法、導電性接着剤で固定する方法等でも容易に行う
ことができる。ツメ部は、ツメ部以外でカバー内壁に触
れないように圧電トランス素子を位置決めでされば、カ
バーの周囲に任意の数と任意の位置に設けることができ
る。またその構造は、圧電トランス素子が傾かないよう
に接触保持ができ、かつツメ部の根元にスリットまたは
溝を設ける等折りやすい構造にすると、製品品質の向上
および組立工数が改善される。圧電トランス素子をカバ
ーに収納する際の圧電トランス素子の収納高さは、製品
の特性ばらつきをなくすために各製品間で一定の高さを
保つようにすることが重要であり、弾性支持体の弾性接
着剤を適度な粘度に調整したり、該接着剤中にギャップ
コントロールできるようにゴム、プラスチック、ガラス
等のビーズ材を混ぜて調整できる。前記弾性支持体の接
着剤での圧電トランス素子の固定は、ノード部近傍の少
なくとも１ヶ所にあればよい。圧電トランス素子は、対
称ローゼン３次タイプのみならず、他の方式、形状であ
っても容易に適用可能である。

【００３４】次に、本発明の第２の実施形態の圧電トラ
ンスのパッケージ構造とその特徴について図面を参照し
て説明する。なお上記第１の実施の形態と同様に、各図
で説明する圧電トランスのパッケージ構造は、本実施の
形態の理解を容易にするために、リードの取り出し、接
続等を省略してある。また、圧電トランスを構成する各
部品の位置関係およびパッケージ構造と特徴について
は、特に説明を加えない限り上記第１の実施の形態と同
様である。

【００３５】本発明の第２の実施の形態では、上記第１
の実施の形態のカバーのツメ部の上部に圧電トランスを
実装基板に実装した際に該圧電トランス素子と前記ツメ
部との係止を機械的に解放できる作用をする突起部を設
け、該ツメ部を除去する必要性をなくしたことである。

【００３６】図４は、本発明の第２の実施形態の圧電ト
ランスを示す図であり、図４（ａ）は圧電トランス素子
をカバーに収納した状態を示す斜視図、図４（ｂ）は、
図４（ａ）のＤ―Ｄ’線の断面図、図４（ｃ）は、図４
（ａ）のＤ―Ｄ’線の断面図である。

【００３７】図４（ａ）に示すように、カバー２の内部
には、ツメ部４で位置決めされて圧電トランス素子（図
示せず）が収納されている。また、ツメ部２は、カバー
２の外周６ヶ所に切り込みを入れて形成している。カバ
ー２の四隅には位置決め用突起７が設けられ、圧電トラ
ンスを実装基板（図示せず）へ搭載する際にこの突起を
位置合わせに使用する。

【００３８】また、カバー２に収納された圧電トランス
素子１は、図４（ｂ）に示すように、弾性支持体の弾性
接着剤３とツメ部４でのみ固定され、カバー２の他の部
分に接触していない。また弾性接着剤３は、圧電トラン
ス素子１とカバー２を接着固定している。ツメ部４は、
圧電トランス素子１が傾いて収納されないように、また
圧電トランス素子１に割れや欠け等のダメージを与えな
い程度に接触保持している。

【００３９】図４（ｃ）は、実施例２の圧電トランスの
パッケージ構造において、実装基板に搭載した様子を示
す断面図である。図に示すようにツメ部は、圧電トラン
ス部品が実装基板８に搭載すると同時に、圧電トランス
素子１の保持を開放するような構造となっている。圧電
トランス素子１の保持を開放するツメ部２の開き具合
は、位置決め用突起で実装基板８への部品搭載位置を決
めるため、一定に保つことができる。従って本実施の形
態では、ツメ部４を除去する必要がなくなり、上記第１
の実施の形態の圧電トランスに比較し作業性、組立て性
がさらに向上するとともに、圧電トランス素子１を保護
するカバー２の役割が確実のものとなる。圧電トランス
の実装基板への搭載は、接着剤での固定が考えられる
が、実装基板とカバー（ツメ部を含む）との間で嵌合構
造にすることによってより簡便に対応できる。

【００４０】このように製造された圧電トランスの特徴
は、上記第１の実施の形態と同様に圧電トランス素子の
振動阻害がなく、組み立てに起因する圧電トランス素子
の性能低下およびばらつきをなくすとともに、耐振動、
耐衝撃に優れたパッケージ構造となっている。

【００４１】次に本実施の形態の圧電トランスの具体的
な構成について説明する。圧電トランスを実装基板に搭
載したときの圧電トランス素子１と各ツメ都４のクリア
ランスは、設計上０．３ｍｍになるようにした。その他
の構成（部品の材料、寸法）については、上記の第１の
実施の形態で示す条件と基本的に同じである。

【００４２】上述の材料および寸法に基づき製作した圧
電トランスを実装基板（プリント板）に搭載し、上記の
第１に実施の形態と同様な電気特性と機械特性の評価を
行った。その結果、電気特性は、電力変換効率（η）が
９６％以上、発熱（△Ｔ）が２℃程度と非常に良好であ
った。また機械特性は、振動試験および衝撃試験前後で
の電気特性の変化がなく良好な結果を得た。また、振動
点灯試験および衝撃点灯試験において、点灯動作時の瞬
断の発生もなく、点灯動作も安定であった。

【００４３】ところで、上述した結果は、圧電トランス
を構成する各部品の設計が次に述べる内容であっても適
用できる。圧電トランスのリードの取り出しおよび電極
の接続は、リード線をはんだ接続する方法だけでなく、
リード端子をバネ接触させる方法、導電性ゴムを接触す
る方法、導電性接着剤で固定する方法等でも容易に行う
ことができる。ツメ部は、ツメ部以外でカバー内壁に触
れないように圧電トランス素子を位置決めでされば、カ
バーの周囲に任意の数と任意の位置に設けることができ
る。

【００４４】圧電トランス素子をカバーに収納する際の
圧電トランス素子の収納高さは、製品の特性ばらつきを
なくすために各製品間で一定の高さを保つようにするこ
とが重要であり、弾性支持体の弾性接着剤を適度な粘度
に調整したり、該接着剤中にギャップコントロールでき
るようにゴム、プラスチック、ガラス等のビーズ材を混
ぜて調整できる。前記弾性支持体の接着剤での圧電トラ
ンス素子の固定は、ノード部近傍の少なくとも１ヶ所に
あればよい。圧電トランス素子は、対称ローゼン３次タ
イプのみならず、他の方式、形状であっても容易に適用
可能である。

【００４５】次に、本発明の第３の実施形態による圧電
トランスのパッケージ構造とその特徴について図面を参
照して説明する。なお上記第１及び第２の実施の形態と
同様に、各図で説明する圧電トランスのパッケージ構造
は、本実施の形態の理解を容易にするために、リードの
取り出し、接続等を省略してある。また、圧電トランス
を構成する各部品の位置関係およびパッケージ構造と特
徴については、特に説明を加えない限り上記の第１及び
第２の実施の形態と同様である。

【００４６】図５は、本実施の形態の圧電トランスを構
成する各部品の位置関係およびパッケージ構造を説明す
るための斜視図である。図５に示すように、本実施の形
態の圧電トランスのパッケージ構造は、圧電トランス素
子１が弾性支持体の弾性接着剤３を介して上部ケース２
ａと下部ケース２ｂに収納された構造となっている。圧
電トランス素子１は、長板状の対称ローゼン３次タイプ
であり、２ヶ所の入力側ノードＮ１と１ヶ所の出力側ノ
ードＮ２を有している。弾性接着剤３は、圧電トランス
素子１にあるノード部のうち入力側ノードＮ１の２ヶ所
を接着するように位置している。また、上部ケース２ａ
には、その外周６ヶ所に切り込みを入れ形成したツメ部
４を有している。

【００４７】ツメ部４は、圧電トランス素子１を上部ケ
ース２ａに収納する際に適切な位置決めをする。特に、
圧電トランス素子１の保持構造は、圧電トランス素子１
の振動のノード部を柔らかい材質である弾性接着剤３で
固定することで、外部への振動の伝播を極めて小さくす
ることができる。さらに、上部ケースと下部ケースの嵌
め合わせは、上部ケースのツメ部の高さを上部ケースの
側壁高さより高くして突出部を設け、この突出部を下部
ケースの側壁に設けた凹部に嵌合するようにする。な
お、上部ケースと下部ケースの接合は、上部ケースと下
部ケースを嵌合構造にする方法だけでなく、超音波また
は熱かしめによる溶融接合、あるいは接着剤等による接
合方法を適用できる。

【００４８】図６は図５における圧電トランス素子１を
上部ケース２ａに収納し、弾性接着剤３で固定し、上部
ケース２ａと下部ケース２ｂを嵌合後にツメ部４を除去
した状態を示し、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は図
６（ａ）のＥ―Ｅ’線の断面図である。

【００４９】図に示すように、上部ケース２ａと下部ケ
ース２ｂの内部には、上部ケース２ａのツメ部４で位置
決めされて圧電トランス素子（図示せず）が収納されて
いる。また、ツメ部２は、上部ケース２ａの外周６ヶ所
に切り込みを入れて形成している。上部ケース２ａと下
部ケース２ｂに収納された圧電トランス素子１は、ツメ
部除去４’の処理がされているため弾性接着剤３のみで
固定され、その個所以外のケース内壁とは接触していな
い。

【００５０】また弾性接着剤３は、圧電トランス素子１
と上部ケース２ａを接着固定している。ツメ部４は、圧
電トランス素子１が傾いて収納されないように、また圧
電トランス素子１に割れや欠け等のダメージを与えない
程度に接触保持している。

【００５１】このように製造された圧電トランスの特徴
は、上記の第１及び第２の実施の形態と同様に圧電トラ
ンス素子の振動阻害がなく、組み立てに起因する圧電ト
ランス素子の性能低下およびばらつきをなくすととも
に、耐振動、耐衝撃に優れたパッケージ構造となってい
る。また本実施の形態では、圧電トランス素子をケース
に収納するため、実装部品としての取り扱いが向上す
る。

【００５２】次に本実施の形態の圧電トランスの具体的
な構成について説明する。上部ケース２ａおよび下部ケ
ース２ｂは、材料として液晶ポリマー（商品名：ゼナイ
ト７１３０、デュポン（株）製）を使用し、両者のケー
スを圧電トランスのパッケージとして組み上げたときの
寸法を、長さ４４．０ｍｍ、幅７．５ｍｍ、高ささ４．
０ｍｍとした。その他の構成（部品の材料、寸法）につ
いては、上記の第１及び第２の実施の形態で示す条件と
基本的に同じである。

【００５３】上述の材料および寸法に基づき製作した圧
電トランスを実装基板（プリント板）に搭載し、上記第
１及び第２の実施の形態と同様の電気特性と機械特性の
評価を行った。その結果、電気特性は、電力変換効率
（η）が９６％以上、発熱（△Ｔ）が２℃程度と非常に
良好であった。また機械特性は、振動試験および衝撃試
験前後での電気特性の変化がなく良好な結果を得た。ま
た、振動点灯試験および衝撃点灯試験において、点灯動
作時の瞬断の発生もなく、点灯動作も安定であった。

【００５４】上述した結果は、圧電トランスを構成する
各部品の設計が次に述べる内容であっても適用できる。
圧電トランスのリードの取り出しおよび電極の接続は、
リード線をはんだ接続する方法だけでなく、リード端子
をバネ接触させる方法、導電性ゴムを接触する方法、導
電性接着剤で固定する方法等でも容易に行うことができ
る。ツメ部は、ツメ部以外でケース内壁に触れないよう
に圧電トランス素子を位置決めでされば、ケースの周囲
に任意の数と任意の位置（上部側および下部側）に設け
ることができる。ツメ部の構造は、圧電トランス素子が
傾かないように接触保持ができ、かつツメ部の根元にス
リットまたは溝を設ける等折りやすい構造にすると、製
品品質の向上および組立工数が改善される。

【００５５】また、図６（ａ），図６（ｂ）に示した例
では、ツメ部を除去する構造となっているが、上記第２
の実施の形態と同様にツメ部の構造は、圧電トランス素
子の保持を解放する構造であってもよい。圧電トランス
素子をケースに収納する際の圧電トランス素子の収納高
さの製品間バラツキを小さくするために、上記第１及び
第２の実施の形態と同様に弾性支持体の弾性接着剤を適
度な粘度に調整したり、該接着剤中にギャップコントロ
ールできるようにゴム、プラスチック、ガラス等のビー
ズ材を混ぜて調整できる。前記弾性支持体の接着剤での
圧電トランス素子の固定は、ノード部近傍の少なくとも
１ヶ所にあればよい。圧電トランス素子は、対称ローゼ
ン３次タイプのみならず、他の方式、形状であっても容
易に適用可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電トラ
ンスでは、次にまとめる効果を得ることができる。（１）圧電トランス素子の振動阻害がないパッケージ構
造であり、すぐれた圧電トランスの電力変換効率が得ら
れる。（２）圧電トランス素子を均一に保持でき、組み立てに
起因する圧電トランス素子の性能低下やばらつきをなく
すことができる。（３）圧電トランス素子は弾性支持体でのみ固定される
ために耐振動、耐衝撃に優れた信頼性の高い圧電トラン
スのパッケージ部品となる。（４）使用する部材も少なく、圧電トランスの組み立て
性が優れており、部品コストを大幅に削減できる圧電ト
ランスが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の圧電トランスの各
部品の位置関係およびパッケージ構造を示す斜視図であ
る。

【図２】図１の圧電トランス素子をカバーに収納後の図
であり、（ａ）はその外観を示す斜視図、（ｂ）は、
（ａ）のＡ―Ａ’断面図、（ｃ）は、（ａ）のＢ―Ｂ’
断面図である。

【図３】図２の圧電トランス素子をカバーに収納し、弾
性支持体で固定後にツメ部を除去した状態を示し、
（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＣ―Ｃ’断面図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施形態の圧電トランスを示す
図であり、（ａ）は圧電トランス素子をカバーに収納し
た状態を示す斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＤ―Ｄ’線の
断面図、（ｃ）は、（ａ）のＤ―Ｄ’線の断面図であ
る。

【図５】本発明の第３実施の形態の圧電トランスを構成
する各部品の位置関係およびパッケージ構造を説明する
ための斜視図である。

【図６】図５における圧電トランス素子を上部ケースに
収納し、弾性支持体で固定し、上部ケースと下部ケース
を接合後、ツメ部を除去した状態を示し、（ａ）は斜視
図、（ｂ）は（ａ）のＥ―Ｅ’線の断面図である。

【図７】従来技術による圧電部品の製造に用いられる圧
電セラミック共振子の部品構成を示す斜視図である。

【図８】図７の圧電セラミック共振子の部品群の積層挟
持された状態を示す部分断面図である。

【図９】従来技術によって製造された圧電部品の部品群
がケース内に収納された状態を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１圧電トランス素子２カバー２ａ上部ケース２ｂ下部ケース３弾性接着剤４ツメ部４’ ツメ部除去７位置決め用突起８実装基板Ｎ１入力側ノードＮ２出力側ノード１１０圧電セラミック共振子１１０ａ端面外周１１１端子１１１ａリード部１１１ｂ突起部１１２ａケース内壁１１３バネ体１１４開口部１１５，１１６閉塞部材１２０空間１２２スペーサ１２３部品群

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形平板の周辺に側壁を有し、該側壁の
四方の所定箇所にツメ部を設けた箱状のカバーと、前記
ツメ部で前記カバーの内部に直方体形状の圧電トランス
素子を係止するとともに弾性支持体を介して前記圧電ト
ランス素子を前記カバーの内部の平板表面に接着固定し
て収納後、前記側壁の前記ツメ部を除去したパッケージ
構造からなることを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】前記カバーへの前記圧電トランス素子の
接着固定を、実質上の前記圧電トランス素子の振動ノー
ド位置の少なくとも一ヶ所以上で行った請求項１記載の
圧電トランス。
【請求項３】前記カバーの材料として液晶ポリマーを
使用した請求項１または２記載の圧電トランス。
【請求項４】前記弾性支持体は、弾性接着剤であるこ
とを特徴とする請求項１，２または３記載の圧電トラン
ス。
【請求項５】前記弾性接着剤がギャップコントロール
用ビーズ材を含むことを特徴とする請求項４記載の圧電
トランス。
【請求項６】前記ビーズ材がゴム，プラスチックまた
はガラスである請求項５記載の圧電トランス。
【請求項７】矩形平板の周辺に側壁を有し、該側壁の
四方の所定箇所にツメ部を設けた箱状のカバーと、前記
ツメ部で前記カバーの内部に直方体形状の圧電トランス
素子を係止するとともに弾性支持体を介して前記圧電ト
ランス素子を前記カバーの内部の平板表面に接着固定し
て収納したパッケージ構造を有する圧電トランスにおい
て、前記ツメ部の上部に前記圧電トランスを実装基板に
実装した際に前記圧電トランス素子と前記ツメ部との係
止を機械的に解放する突起部を設けたことを特徴とする
圧電トランス。
【請求項８】前記側壁の四隅に前記圧電トランスを前
記実装基板に実装する際の位置決め用突起を設けた請求
項７記載の圧電トランス。
【請求項９】前記カバーへの前記圧電トランス素子の
接着固定を、実質上の前記圧電トランス素子の振動ノー
ド位置の少なくとも一ヶ所以上で行った請求項７または
８記載の圧電トランス。
【請求項１０】前記カバーの材料として液晶ポリマー
を使用した請求項７，８または９記載の圧電トランス。
【請求項１１】前記弾性支持体は、弾性接着剤である
ことを特徴とする請求項７，８，９または１０記載の圧
電トランス。
【請求項１２】前記弾性接着剤がギャップコントロー
ル用ビーズ材を含むことを特徴とする請求項１１記載の
圧電トランス。
【請求項１３】前記ビーズ材がゴム，プラスチックま
たはガラスである請求項１２記載の圧電トランス。
【請求項１４】矩形平板の周辺に側壁を有し、該側壁
の四方の所定箇所にその高さが前記側壁よりも高いツメ
部を設けた箱状の上部ケースと、前記ツメ部で前記上部
ケースの内部に直方体形状の圧電トランス素子を係止す
るとともに弾性支持体を介して前記圧電トランス素子を
前記上部ケース内部の平板表面に接着固定して収納し、
次いで矩形平板の周辺に側壁を有し、該側壁に前記上部
ケースの前記のツメ部上部と嵌合する凹部を有する下部
ケースに前記上部ケースの前記ツメ部上部を前記下部ケ
ースの前記凹部に嵌合して重ねた後、前記上部ケースの
前記ツメ部を除去したパッケージ構造を有することを特
徴とする圧電トランス。
【請求項１５】前記上部ケースへの前記圧電トランス
素子の接着固定を、実質上の前記圧電トランス素子の振
動ノード位置の少なくとも一ヶ所以上で行った請求項１
４記載の圧電トランス。
【請求項１６】前記上部ケースおよび前記下部ケース
の材料として液晶ポリマーを使用した請求項１４または
１５記載の圧電トランス。
【請求項１７】前記弾性支持体は、弾性接着剤である
ことを特徴とする請求項１４，１５または１６記載の圧
電トランス。
【請求項１８】前記弾性接着剤がギャップコントロー
ル用ビーズ材を含むことを特徴とする請求項１７記載の
圧電トランス。
【請求項１９】前記ビーズ材がゴム，プラスチックま
たはガラスである請求項１８記載の圧電トランス。