JPH11284246A - 圧電トランスの実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人体や機器に対して安全で、圧電トランス素
子の実装状態を容易に確認することができる、小型かつ
安価な圧電トランスの実装構造を得る。 【解決手段】 圧電トランス素子１１を実装した子基板
２１を、支持部材２６〜２９を介して親回路基板３０に
実装する。圧電トランス素子１１は、子基板２１と親回
路基板３０の間に形成されたスペースに配置される。支
持部材２６〜２９は、子基板２１を親回路基板３０上に
支持すると共に、子基板２１と親回路基板３０を電気的
に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電トランスの実
装構造、特に、液晶ディスプレイのバックライト点灯用
インバータや各種の電圧昇圧装置に使用される圧電トラ
ンスの実装構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電トランスの実装構造として、
例えば、図１６に示すものが知られている。この圧電ト
ランスの実装構造は、圧電トランス素子１が実装された
子基板２が、親回路基板５に実装されている。特に、子
基板２の、親回路基板５への実装は、子基板２の端部に
設けた引出し電極３を親回路基板５の上面に設けた電極
ランド６に半田付け等することにより行われた。さら
に、樹脂製保護ケース８を圧電トランス素子１の上から
被せていた。高電圧がかかる圧電トランス素子１に人体
や機器が直接触れるのを防止したり、外部からの機械的
ストレスが圧電トランス素子１に直接加わるのを防止す
るためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の圧電
トランスの実装構造は、製造コストが高い保護ケース８
を必要としていたため、その分だけ製造コストがアップ
していた。しかも、圧電トランス素子１のサイズ変更に
伴って、保護ケース８のサイズも変更しなければならな
い等、設計変更に柔軟に対応することができなかった。
また、保護ケース８を圧電トランス素子１に被せると、
圧電トランス素子１の実装状態を外観から確認すること
ができず、圧電トランス素子１の電気的及び機械的接続
を確認する際の制約となっていた。

【０００４】そこで、本発明の目的は、人体や機器に対
して安全で、圧電トランス素子の実装状態を容易に確認
することができる、小型かつ安価な圧電トランスの実装
構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段と作用】以上の目的を達成
するため、本発明に係る圧電トランスの実装構造は、
（ａ）圧電トランス素子と、（ｂ）前記圧電トランス素
子を実装する子基板と、（ｃ）前記子基板を実装する親
回路基板と、（ｄ）前記子基板を前記親回路基板上に支
持すると共に、前記親回路基板と前記子基板とを電気的
に接続する支持部材と、を備えていることを特徴とす
る。さらに、前記子基板の、前記圧電トランス素子を実
装した面が、前記親回路基板に対向していることを特徴
とする。

【０００６】以上の構成により、支持部材によって、子
基板と親回路基板との間にスペースが形成される。そし
て、このスペース内は、子基板や親回路基板や支持部材
によって保護されることになる。従って、このスペース
に圧電トランス素子を配置することにより、子基板や親
回路基板や支持部材は、人体や機器が圧電トランス素子
に直接触れるのを防止したり、外部からの機械的ストレ
スが圧電トランス素子に直接加わるのを防止する。さら
に、圧電トランス素子の実装状態は、子基板と親回路基
板が形成するスペース開口部から外観にて確認される。

【０００７】また、支持部材を子基板の外周より内側に
配置することにより、圧電トランス素子で発生した高電
圧に人体や機器が直接触れにくい構造となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る圧電トランス
の実装構造の実施形態について添付図面を参照して説明
する。

【０００９】［第１実施形態、図１〜図３］図１は、圧
電トランスの実装構造の第１実施形態を示す分解斜視図
である。第１実施形態の圧電トランスの実装構造は、概
略、圧電トランス素子１１と、子基板２１と、支持部材
２６〜２９と、親回路基板３０とで構成されている。

【００１０】図２に示すように、圧電トランス素子１１
は、ローゼン型と称される周知のものであり、チタン酸
ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）等の矩形状圧電セラミックシ
ートと、このセラミックシートの略半分に設けられた内
部電極とを複数積層してなるものである。圧電トランス
素子１１の両側面中央部にはそれぞれ入力電極１２，１
３が設けられ、手前側端面には出力電極１４が設けられ
ている。これらの電極１２〜１４は銀焼付け、蒸着又は
スパッタリング等の方法によって設けられる。さらに、
電極１２〜１４に所定のバイアス電圧を印加することに
より、圧電トランス素子１１の内部電極が設けられてい
る略半分の入力部（図２において圧電トランス素子１１
の長手方向の奥側の略半分）は素子１１の厚み方向に分
極処理が行われ、残りの略半分の出力部（図２において
圧電トランス素子１１の長手方向の手前側の略半分）は
素子１１の長さ方向に分極処理が行われる。

【００１１】この圧電トランス素子１１において、入力
電極１２と１３の間に、素子１１の長手方向の固有共振
周波数と略等しい周波数の交流電圧が印加されると、圧
電トランス素子１１は長手方向に機械振動が生じ、これ
により出力部では圧電効果により電荷が発生し、出力電
極１４と入力電極１３との間に出力電圧が生じる。すな
わち、入力電極１３は出力電極としての機能も有する。
この圧電トランス素子１１は、λ／２モードと称する基
本（一次）振動モードを利用したものであり、圧電トラ
ンス素子１１の長さ方向の１／２（λ／４）の位置に振
動変位が零となる振動の節が存在するので、この位置を
支持する。振動変位が最大となる振動の腹は、圧電トラ
ンス素子１１の両端に存在する。

【００１２】一方、子基板２１には、導体パターン１
８，１９，２０が設けられている。この子基板２１の中
央部に圧電トランス素子１１が実装される。すなわち、
圧電トランス素子１１の入力電極１２，１３を間にして
粘着弾性体１６，１７を配設する。粘着弾性体１６，１
７は、弾性を有すると共に、接着性、粘着性もしくは密
着性を有するもので、常温接着、硬化接着タイプの両面
粘着テープ、シリコンゴム等の粘着性を有するゴムシー
ト、エポキシ系やシリコン系接着剤、又はアクリルゲル
等の粘着性、密着性を有するゲル等が用いられる。さら
に、圧電トランス素子１１の出力電極１４に、半田付け
や導電性接着剤等を利用して、リード線１５を電気的に
接続する。

【００１３】この圧電トランス素子１１は、子基板２１
の上面に粘着弾性体１６，１７を利用して固定され、位
置決めされる。この後、ディスペンサ等により圧電トラ
ンス素子１１の両側面に導電性接着剤２４をそれぞれ付
与し、入力電極１２と導体パターン１９、並びに入力電
極１３と導体パターン１８を電気的に接続すると共に固
定する。これにより、圧電トランス素子１１は、導電性
接着剤２４により子基板２１上にて振動の節で支持され
る。ただし、入力電極１２，１３と導体パターン１８，
１９の接続は、リード線にて行ってもよい。一方、出力
電極１４に接続されたリード線１５の先端部は、半田付
けや導電性接着剤等を利用して導体パターン２０に電気
的に接続されると共に、固定される。

【００１４】子基板２１の左右両端部には、それぞれ支
持部材２６〜２９が取り付けられている。支持部材２６
〜２９は導電性を有するもので、半田メッキされたリン
青銅等からなる金属板を折り曲げ加工して、両端部に係
止部２６ａ〜２９ａと足部２６ｂ〜２９ｂを形成したも
のである。各支持部材２６〜２９は、それぞれの係止部
２６ａ〜２９ａが、子基板２１の端部を挟み込むことに
より、子基板２１に堅固に固定される。三つの支持部材
２６，２７，２９は導体パターン１８〜２０にそれぞれ
電気的に接続され、支持部材２８はいずれの導体パター
ン１８〜２０にも接続されていない。つまり、導体パタ
ーン１８〜２０に接続されていない支持部材２８は、子
基板２１を四点支持により親回路基板３０上に安定して
保持するためだけのものである。従って、支持部材は必
ずしも四つ配置する必要はなく、少なくとも導体パター
ン１８〜２０にそれぞれ電気的に接続する三つの支持部
材２６，２７，２９にて、子基板２１を親回路基板３０
上に三点支持してもよい。

【００１５】こうして、圧電トランス素子１１が実装さ
れた子基板２１は、図１に示すように、圧電トランス素
子１１を実装した面が親回路基板に対向するように上下
方向を反転させた後、親回路基板３０に実装される。す
なわち、支持部材２６〜２９の足部２６ｂ〜２９ｂを親
回路基板３０に設けた電極ランド３１〜３４に半田付け
や導電性接着剤等を利用して電気的に接続しかつ固定す
る。圧電トランス素子１１は、図３に示すように、親回
路基板３０の上面から所定の距離だけ離れた状態で、子
基板２１と親回路基板３０との間に形成されるスペース
に配置される。図示していないが、親回路基板３０に
は、圧電トランス素子１１の他に、例えばインバータ回
路等の制御回路が実装されている。

【００１６】以上の構成からなる圧電トランスの実装構
造において、圧電トランス素子１１の一次振動モードと
略同じ周波数入力信号が、親回路基板３０の電極ランド
３１，３２に入力されると、入力信号は支持部材２６，
２７、子基板２１の導体パターン１８，１９、導電性接
着剤２４を介して圧電トランス素子１１の入力電極１
２，１３に印加される。入力信号が印加された圧電トラ
ンス素子１１は１次振動し、出力電極１４に所定の昇圧
比の電圧が発生する。この出力電圧は、リード線１５、
子基板２１の導体パターン２０、支持部材２９を介して
親回路基板３０の電極ランド３４から取り出される。

【００１７】圧電トランス素子１１は、子基板２１、親
回路基板３０及び支持部材２６〜２９によって形成され
たスペース内に配置され、これら子基板２１、親回路基
板３０及び支持部材２６〜２９によって保護されること
になる。従って、この圧電トランスの実装構造は、製造
コストが高い保護ケースを用いないで、人体や機器が圧
電トランス素子１１に直接触れるのを防止したり、外部
からの機械的ストレスが圧電トランス素子１１に直接加
わるのを防止することができる。さらに、子基板２１と
親回路基板３０が形成するスペース開口部（言い換える
と、子基板２１の側面部）から、粘着弾性体１６，１７
の接着状態、導電性接着剤２４の接続状態及びリード線
１５の接続状態等を外観にて容易に確認することができ
る。

【００１８】また、支持部材２６〜２９はその足部２６
ｂ〜２９ｂを外側の方向に折り曲げているが、図４に示
す支持部材３６のように、その足部３６ｂを内側の方向
に折り曲げたものであってもよい。この支持部材３６の
係止部３６ａは、その先端部３６ｃが子基板２１を挟み
込み易いように折り曲げられ、開口部が広くなってい
る。

【００１９】［第２実施形態、図５〜図７］次に、圧電
トランスの実装構造の第２実施形態を図５〜図７に示
す。なお、図５〜図７において、第１実施形態の図１〜
図３に対応するものは対応する符号を付けて示し、その
部分の説明は図１〜図３の対応する説明を参照するもの
とし、重複した説明は省略する。図５〜図７の圧電トラ
ンスの実装構造は、図１〜図３にて説明した圧電トラン
スの実装構造において、支持部材２６〜２９の替わり
に、直方体形状の導電性支持部材４６〜４９を用いたも
のである。支持部材４６，４７，４９の一端はそれぞれ
子基板２１に設けた導体パターン１８，１９，２０に電
気的に接続され、 他端は親回路基板３０に設けた電極
ランド３１，３２，３４に電気的に接続されている。そ
の他の構成は、第１実施形態の実装構造と同様である。
第２実施形態の圧電トランスの実装構造は、第１実施形
態の実装構造と同様の作用効果を奏することができると
共に、以下に説明する効果も有している。

【００２０】すなわち、支持部材４６〜４９は子基板２
１の外周より内側に配設されることになるので、圧電ト
ランス素子１１で発生した高電圧がかかる支持部材４９
が露出しない。従って、高電圧に人体や機器が直接触れ
にくい構造にすることができ、人体や機器に対して安全
な圧電トランスの実装構造が得られる。

【００２１】このような子基板２１の外周より内側に配
設される支持部材としては、図８に示すような胴部５１
ａの両端に鍔部５１ｂ，５１ｃを設けた支持部材５１、
あるいは、図９に示すようなＵ字形支持部材５２であっ
てもよい。支持部材５１の場合、二つの鍔部５１ｂ，５
１ｃのいずれか一方の鍔部が子基板２１に接続され、他
方の鍔部が親回路基板３０に接続される。また、支持部
材５２の場合、二つの腕部５２ａ，５２ｂのいずれか一
方の腕部が子基板２１に接続され、他方の腕部が親回路
基板３０に接続される。

【００２２】また、図１０及び図１１に示すような略コ
字形支持部材５３，５４であってもよい。支持部材５
３，５４は、二つの腕部５３ａ，５３ｂ、５４ａ，５４
ｂのうち一方の腕部５３ａ，５４ａを長く延在させて、
子基板２１の実装をより安定化したものである。さら
に、図１２に示すように、略コ字形状の板材を用意し、
二つの腕部５５ａ，５５ｂのうちの一方の腕部５５ｂの
先端部５５ｃを他方の腕部５５ａの側へ折り曲げること
によって作成した支持部材５５であってもよい。この支
持部材５５は、子基板２１を親回路基板３０に実装する
際に不要な力が子基板２１等に加わり、支持部材５５の
胴部５５ｄが傾いたり撓んだ場合、腕部５５ａが先端部
５５ｃに当り、それ以上支持部材５５が変形するのを抑
える。つまり先端部５５ｃはストッパとして働く。

【００２３】また、図１３に示すように、矩形平板に切
り込みを入れ、頭部５６ａの外周より内側に位置する足
部５６ｂを折り曲げ加工により形成してなる支持部材５
６であってもよい。頭部５６ａ又は足部５６ｂのいずれ
か一方が子基板２１に接続され、他方が親回路基板３０
に接続される。

【００２４】さらに、図１４や図１５に示す支持部材５
７，５８であってもよい。図１４及び図１５において、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図、
（Ｄ）は底面図である。これらの支持部材５７，５８
は、胴部５７ａ，５８ｂ又は足部５７ｂ，５８ｂのいず
れか一方が子基板２１に接続され、他方が親回路基板３
０に接続される。

【００２５】［他の実施形態］なお、本発明に係る圧電
トランスの実装構造は前記実施形態に限定するものでは
なく、その要旨の範囲内で種々に変更することができ
る。

【００２６】圧電トランス素子は、λモードと称する二
次振動モードを利用したものであってもよい。この場
合、圧電トランス素子の両端からそれぞれ該圧電トラン
ス素子の長さの略０．２５倍の位置に、振動変位が零と
なる振動の節が存在するので、この位置を支持する必要
がある。振動変位が最大となる振動の腹は、圧電トラン
ス素子の中央部及び両端部に存在する。

【００２７】また、本発明はローゼン型に限るものでは
なく、種々の型の圧電トランス素子に適用することがで
きる。さらに、前記実施形態の場合、圧電トランス素子
の出力電極と導体パターンの接続はリード線を用いてい
るが、必ずしもリード線を用いる必要はなく、導電性接
着剤や導電性テープ等を用いてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、圧電トランス素子が実装された子基板を、支持
部材を介して親回路基板に実装したので、子基板と親回
路基板との間にスペースを形成することができる。そし
て、子基板の、圧電トランス素子を実装した面を、親回
路基板に対向させることより、前記スペースに圧電トラ
ンス素子を配置することができる。子基板や親回路基板
や支持部材は、人体や機器が圧電トランス素子に直接触
れるのを防止したり、外部からの機械的ストレスが圧電
トランス素子に直接加わるのを防止することができる。
さらに、圧電トランス素子の実装状態は、子基板と親回
路基板が形成するスペース開口部から外観にて確認する
ことができる。

【００２９】また、支持部材を子基板の外周より内側に
配置することにより、圧電トランス素子で発生した高電
圧に、人体や機器が直接触れにくい構造とすることがで
き、人体や機器に対して安全な圧電トランスの実装構造
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電トランスの実装構造の第１実
施形態を示す分解斜視図。

【図２】図１に示した圧電トランス素子の実装状態を示
す分解斜視図。

【図３】図１に示した圧電トランスの実装構造の正面
図。

【図４】支持部材の変形例を示す正面図。

【図５】本発明に係る圧電トランスの実装構造の第２実
施形態を示す分解斜視図。

【図６】図５に示した圧電トランス素子の実装状態を示
す分解斜視図。

【図７】図５に示した圧電トランスの実装構造の正面
図。

【図８】支持部材の変形例を示す斜視図。

【図９】支持部材の別の変形例を示す斜視図。

【図１０】支持部材のさらに別の変形例を示す斜視図。

【図１１】支持部材のさらに別の変形例を示す斜視図。

【図１２】支持部材のさらに別の変形例を示す斜視図。

【図１３】支持部材のさらに別の変形例を示す斜視図。

【図１４】支持部材のさらに別の変形例を示すもので、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図、
（Ｄ）は底面図。

【図１５】支持部材のさらに別の変形例を示すもので、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は側面図、
（Ｄ）は底面図。

【図１６】従来の圧電トランスの実装構造を示す分解斜
視図。

【符号の説明】

１１…圧電トランス素子 ２１…子基板 ２６〜２９，３６…支持部材 ３０…親回路基板 ４６〜４９，５１〜５８…支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森島 靖之 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電トランス素子と、 前記圧電トランス素子を実装する子基板と、 前記子基板を実装する親回路基板と、 前記子基板を前記親回路基板上に支持すると共に、前記
   親回路基板と前記子基板とを電気的に接続する支持部材
   と、 を備えたことを特徴とする圧電トランスの実装構造。
2. 【請求項２】 前記子基板の、前記圧電トランス素子を
   実装した面が、前記親回路基板に対向していることを特
   徴とする請求項１記載の圧電トランスの実装構造。
3. 【請求項３】 前記支持部材が、前記子基板の外周より
   内側に配設されていることを特徴とする請求項１又は請
   求項２記載の圧電トランスの実装構造。