JPH11341598A - Lead wire mounting structure of piezoelectric element - Google Patents
Lead wire mounting structure of piezoelectric elementInfo
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- H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
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Landscapes
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波振動子、圧
電トランスなどの圧電素子、あるいは電歪素子に関し、
詳細にはこれらの圧電素子のリード線の取り付け構造に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric element such as an ultrasonic transducer and a piezoelectric transformer, or an electrostrictive element.
More specifically, the present invention relates to a structure for mounting lead wires of these piezoelectric elements.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の圧電素子のリード線取り付け構造
を、超音波洗浄装置などに用いられるプレート型超音波
振動子を例にして説明する。2. Description of the Related Art A conventional piezoelectric element lead wire mounting structure will be described with reference to a plate type ultrasonic transducer used in an ultrasonic cleaning apparatus or the like.
【０００３】図５に示すように、プレート型超音波振動
子は、洗浄槽との接着性、熱膨張係数の違いなどを考慮
して、予めガラスエポキシなどからなる基板２に貼り付
けられた状態で使用されるものがあり、基板側を洗浄槽
の底面あるいは側面に接合材などで貼着される。このよ
うなプレート型超音波振動子は、圧電素子１Ａにおいて
表裏面に駆動用の入出力電極１１Ａ，１２Ａが（尚、回
路におけるアンプのローインピーダンス側に接続される
電極、端子を入力側とし、同アンプのハイインピーダン
ス側に接続される電極、端子を出力側とした。）形成さ
れ、分極処理されており、前記基板とお互いに接合材Ｓ
で貼り付けられていた。なお、場合によっては、基板側
の前記圧電素子との接着部分に部分電極２１が形成され
ているものもあった。そして、このようなプレート型超
音波振動子は、前記圧電素子の入出力電極、ならびに基
板の部分電極に、はんだＨによりリード線Ｒ１，Ｒ２が
取り付けられて、外部回路との導通を施していた。As shown in FIG. 5, a plate-type ultrasonic vibrator is attached to a substrate 2 made of glass epoxy or the like in advance in consideration of adhesiveness to a cleaning tank, a difference in thermal expansion coefficient, and the like. The substrate is attached to the bottom or side of the cleaning tank with a bonding material or the like. In such a plate-type ultrasonic vibrator, drive input / output electrodes 11A and 12A are provided on the front and back surfaces of the piezoelectric element 1A (note that electrodes and terminals connected to the low impedance side of the amplifier in the circuit are input sides, The electrodes and terminals connected to the high-impedance side of the amplifier are referred to as the output side.)
Was pasted on. In some cases, the partial electrode 21 was formed on the substrate side at the portion bonded to the piezoelectric element. In such a plate-type ultrasonic vibrator, the lead wires R1 and R2 are attached to the input / output electrodes of the piezoelectric element and the partial electrodes of the substrate by solder H, thereby providing continuity with an external circuit. .
【０００４】そして、図６に示すように、これらのプレ
ート型超音波振動子などの圧電素子に使用される一般的
なリード線Ｒ１（一部のみ図示）は、銅からなる金属細
線を複数本束ねた芯線部Ｒ１１に、塩化ビニール、シリ
コン、ポリエチレンなど外表部Ｒ１２が被覆されて構成
されており、導通部を確保して前記電極部分に接合する
ために、リード線端部の一部分の外表部を取り除き、前
記芯線部を露出させている。また、前記外表部は、前記
芯線部を露出させやすいように密着しない状態（極小の
隙間を有した状態）で被覆されている。また、リード線
の芯線部（複数の金属線部分）には、はんだ付け性の向
上、はんだぬれ性の向上のために、錫、鉛、はんだ等の
金属メッキが施されている。As shown in FIG. 6, a general lead wire R1 (only part of which is shown) used for a piezoelectric element such as a plate-type ultrasonic vibrator has a plurality of thin metal wires made of copper. An outer surface portion R12 such as vinyl chloride, silicon, or polyethylene is coated on the bundled core wire portion R11. In order to secure a conductive portion and join the electrode portion, an outer surface portion of a part of a lead wire end is provided. Is removed to expose the core portion. Further, the outer surface portion is covered in a state in which the core wire portion is not adhered so as to be easily exposed (a state having an extremely small gap). In addition, metal plating such as tin, lead, and solder is applied to the core wire portion (a plurality of metal wire portions) of the lead wire in order to improve solderability and solder wettability.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のリード線Ｒ１，Ｒ２にはんだ付けするとき、毛細管現
象の影響により、リード線の芯線部（複数の金属線部
分）に沿って、はんだＨがはい上がる現象が発生する
（図６参照）。この現象は、特に、はんだ付け性向上た
めに施される前記リード線の芯線部の金属メッキ（錫メ
ッキ、鉛メッキ、はんだメッキ）の影響により毛細管現
象が促進される。そして、はんだのはい上がり現象によ
り、はんだ付けされた芯線部分と近接する露出した芯線
部分は、はんだが表面に付着し、柔軟性が失われるとと
もに、圧電素子の経時的な振動により、金属疲労でリー
ド線が破断に至るといった不具合が発生することがあっ
た。また、前記露出した芯線部分は、当該圧電素子の回
路配線の配置位置、ならびに配線方法等により、リード
線の曲がりのＲが小さくなり、鋭角状に屈曲されやす
く、この屈曲部分において、歪み応力、ならびに振動応
力が集中し、同様に、圧電素子の経時的な振動等によ
り、金属疲労でリード線が破断に至るといった不具合が
発生することがあった。さらに、一般的なリード線で
は、芯線部と外表部の隙間部分に、はんだが侵入しやす
く、同じく、リード線の柔軟性を失う要因となってい
た。However, when soldering to these lead wires R1 and R2, the solder H is applied along the core portion (a plurality of metal wire portions) of the lead wire due to the capillary effect. A rising phenomenon occurs (see FIG. 6). This phenomenon is particularly accelerated by the effect of metal plating (tin plating, lead plating, solder plating) on the core portion of the lead wire, which is performed for improving solderability. Then, due to the solder rising phenomenon, the exposed core part close to the soldered core part has solder attached to the surface, loses flexibility, and due to the aging vibration of the piezoelectric element, metal fatigue occurs. A defect such as breakage of the lead wire sometimes occurred. In addition, the exposed core wire portion has a smaller bending radius R of the lead wire due to the arrangement position of the circuit wiring of the piezoelectric element, the wiring method, and the like, and is easily bent at an acute angle. In addition, the vibration stress is concentrated, and similarly, there is a case in which the lead wire breaks due to metal fatigue due to the temporal vibration of the piezoelectric element or the like. Furthermore, in a general lead wire, solder easily enters into a gap between the core wire portion and the outer surface portion, which also causes a loss of flexibility of the lead wire.
【０００６】本発明は、振動を伴う圧電素子に、はんだ
を用いて取り付けられるリード線の取り付け構造を改善
するものであり、前記リード線の芯線部におけるはんだ
はい上がりを防止するとともにリード線の柔軟性を低下
させずリード線の破断を防止することができるより信頼
性の高い圧電素子のリード線取り付け構造を提供するこ
とを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to improve the mounting structure of a lead wire to be attached to a piezoelectric element accompanied by vibration by using solder. The present invention prevents the solder from rising at the core portion of the lead wire and makes the lead wire flexible. It is an object of the present invention to provide a more reliable piezoelectric element lead wire mounting structure capable of preventing breakage of a lead wire without deteriorating the performance.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、分極処
理された圧電磁器板に入出力部（入出力電極、または入
出力端子）が形成された圧電素子と、複数の金属線が束
ねられた芯線部と、この芯線部の外表面を絶縁した状態
で被覆する外表部とを有し、当該外表部の少なくとも片
端部分の一部が取り除かれて、前記芯線部が露出してな
るリード線とを具備し、前記圧電素子の入出力部に、前
記リード線の露出した芯線部をはんだ付けして構成され
る圧電素子のリード線取り付け構造において、前記リー
ド線のはんだ付けされた芯線部分を除いて、前記リード
線の露出した芯線部と前記リード線の外表部との境界部
分には、弾性樹脂剤が周状に塗布されてなることを特徴
とする。Accordingly, the present invention provides a piezoelectric element in which an input / output section (input / output electrode or input / output terminal) is formed on a polarized piezoelectric ceramic plate, and a plurality of metal wires are bundled. A lead wire having a core wire portion and an outer surface portion covering the outer surface of the core wire portion in an insulated state, at least a part of one end portion of the outer surface portion is removed, and the core wire portion is exposed. In the lead wire mounting structure of the piezoelectric element configured by soldering the exposed core portion of the lead wire to the input / output portion of the piezoelectric element, the soldered core portion of the lead wire is Except for this, an elastic resin agent is circumferentially applied to a boundary between an exposed core portion of the lead wire and an outer surface portion of the lead wire.
【０００８】上記構成により、リード線の芯線部にはん
だ付けするとき、リード線の芯線部（複数の金属線部
分）に沿って、はんだがはい上がるのを防止する。そし
て、はんだのはい上がりによって、はんだ付けされた芯
線部分と近接する露出した芯線部分の柔軟性が低下する
ことがないため、圧電素子の振動による金属疲労による
リード線は破断を防止する。また、弾性樹脂剤により、
前記リード線の露出した芯線部が塗布されており、当該
リード線の露出した芯線部分におけるリード線の曲がり
のＲが小さくなるのを防止するため、この部分における
歪み応力、ならびに振動応力が集中によるリード線は破
断を防止する。このように、圧電素子の経時的な振動等
にともなうリード線の芯線部の強度をより一層向上させ
ることができる。With the above configuration, when soldering to the core portion of the lead wire, the solder is prevented from rising along the core portion (a plurality of metal wire portions) of the lead wire. Then, since the rising of the solder does not reduce the flexibility of the exposed core portion adjacent to the soldered core portion, the lead wire is prevented from breaking due to metal fatigue due to vibration of the piezoelectric element. Also, by the elastic resin agent,
The exposed core portion of the lead wire is applied, and in order to prevent the R of the bending of the lead wire in the exposed core portion of the lead wire from becoming small, the strain stress in this portion and the vibration stress are caused by concentration. The leads prevent breakage. As described above, the strength of the core portion of the lead wire due to the vibration of the piezoelectric element over time can be further improved.
【０００９】さらに、前記リード線の露出した芯線部と
前記リード線の外表部との密着性も向上させるため、前
記芯線部と前記外表部の隙間部分に、はんだが侵入する
ことなく、リード線の柔軟性を低下させることがない。
また弾性樹脂剤の塗布部分もリード線全体にする必要が
ないため、極めて簡単で、安価に作成することができ
る。Further, in order to improve the adhesion between the exposed core portion of the lead wire and the outer surface portion of the lead wire, the lead wire is prevented from entering the gap between the core wire portion and the outer surface portion without solder. Without reducing the flexibility.
In addition, since it is not necessary to apply the elastic resin agent to the entire lead wire, it can be made extremely simple and inexpensive.
【００１０】また、弾性樹脂剤として、シリコン樹脂系
接着剤、またはウレタン樹脂系接着剤を使用したことを
特徴とする。[0010] Also, a silicone resin adhesive or a urethane resin adhesive is used as the elastic resin agent.
【００１１】上記構成により、上記作用効果に加えて、
シリコン樹脂系接着剤、またはウレタン樹脂系接着剤
は、柔軟性が非常に高く、しかも接合強度、密着強度が
高いため、リード線の露出した芯線部とリード線の外表
部との境界部分の柔軟性を向上させたり、密着性を向上
させるのに適しており、極めて簡単かつ安価に作成する
ことができる。[0011] With the above configuration, in addition to the above functions and effects,
Silicone resin adhesives or urethane resin adhesives have very high flexibility and high bonding strength and adhesion strength, so the flexibility of the boundary between the exposed core wire and the outer surface of the lead wire is flexible. It is suitable for improving the adhesiveness and the adhesiveness, and can be produced extremely easily and at low cost.
【００１２】また、前記圧電素子がプレート型超音波振
動子であり、入出力部が駆動用の入出力電極であっても
よいし、前記圧電素子がボルト締めランジュバン型超音
波振動子であり、入出力部が駆動用の入出力用金属端子
であってもよいし、前記圧電素子が圧電トランスであ
り、入出力部が駆動用の入出力電極、ならびに発電用の
出力電極であってもよい。The piezoelectric element may be a plate-type ultrasonic vibrator, the input / output unit may be a driving input / output electrode, or the piezoelectric element may be a bolted Langevin type ultrasonic vibrator, The input / output unit may be a drive input / output metal terminal, or the piezoelectric element may be a piezoelectric transformer, and the input / output unit may be a drive input / output electrode and a power generation output electrode. .
【００１３】[0013]
【実施例】次に、第１の実施例につき、プレート型超音
波振動子を例にして、図面を参照しながら詳述する。図
１は本発明実施例で使用されるリード線の拡大した模式
的な側面図であり、図２は本発明の第１の実施例を示す
プレート型超音波振動子の側面図である。尚、従来と同
様の部分には同番号を付とともに、リード線の詳細な構
成については図１を引用する。Next, a first embodiment will be described in detail with reference to the drawings, taking a plate type ultrasonic transducer as an example. FIG. 1 is an enlarged schematic side view of a lead wire used in an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view of a plate-type ultrasonic vibrator showing a first embodiment of the present invention. The same parts as those in the related art are denoted by the same reference numerals, and FIG. 1 is referred to for the detailed configuration of the lead wire.
【００１４】圧電素子１Ａは円盤形状のＰＺＴ（チタン
酸ジルコン酸鉛）などの圧電セラミックスからなり、銀
ペーストなどにより表裏面に駆動用の入出力電極１１
Ａ，１２Ａが形成されている。当該圧電素子１Ａは板厚
方向に分極処理が施された輪郭振動系のセラミック振動
子である。The piezoelectric element 1A is made of a disk-shaped piezoelectric ceramic such as PZT (lead zirconate titanate), and has a drive input / output electrode 11
A and 12A are formed. The piezoelectric element 1A is a contour-vibrating ceramic vibrator that has been subjected to polarization processing in the thickness direction.
【００１５】基板２は円盤形状のガラスエポキシ基板か
らなり、前記圧電素子１Ａが搭載される領域より若干広
範囲に銅箔の部分電極２１が形成されている。The substrate 2 is made of a disk-shaped glass epoxy substrate, and has a partial electrode 21 made of copper foil formed in a slightly wider area than a region where the piezoelectric element 1A is mounted.
【００１６】そして、圧電素子１Ａと基板２Ａをエポキ
シ樹脂系の接合材Ｓにより張り合わされ一体化されてい
る。The piezoelectric element 1A and the substrate 2A are adhered to each other with an epoxy resin-based bonding material S and integrated.
【００１７】リード線Ｒ１，Ｒ２は、図１に示すよう
に、銅などの複数の金属線が束ねられた芯線部Ｒ１１，
Ｒ２１と、塩化ビニール、シリコン、ポリエチレン等の
絶縁性の外表部Ｒ１２，Ｒ２２が被覆されて構成されて
いるとともに、後述するように、前記入力電極１１Ａ、
前記部分電極２１Ａに、はんだ接合されるために、リー
ド線端部の外表部を取り除き、前記芯線部を露出させて
いる。さらに、これらのリード線Ｒ１，Ｒ２には、前記
リード線のはんだ付けされる芯線部分Ｒ１３，Ｒ２３を
除いて、前記リード線の露出した芯線部から前記リード
線の外表部との境界部分には、シリコン樹脂系の接着
剤、ウレタン樹脂系の接着剤等の弾性樹脂剤Ｄが周状に
塗布されている。As shown in FIG. 1, the lead wires R1 and R2 have core portions R11 and R4 each of which is formed by bundling a plurality of metal wires such as copper.
R21 and an insulating outer surface portion R12, R22 made of vinyl chloride, silicon, polyethylene, or the like are covered, and as described later, the input electrodes 11A,
To be soldered to the partial electrode 21A, the outer surface of the end of the lead wire is removed to expose the core wire. Further, except for the core portions R13 and R23 of the lead wires to be soldered, these lead wires R1 and R2 have a boundary portion between the exposed core portion of the lead wire and the outer surface of the lead wire. An elastic resin agent D such as a silicone resin-based adhesive or a urethane resin-based adhesive is applied in a circumferential shape.
【００１８】そして、前記圧電素子の入力電極１１Ａと
前記基板の部分電極２１Ａには、リード線の芯線部Ｒ１
３，Ｒ２３がはんだＨにより電気的機械的に接合され
て、プレート型超音波振動子の完成となる。The lead wire core R1 is connected to the input electrode 11A of the piezoelectric element and the partial electrode 21A of the substrate.
3, R23 is electrically and mechanically joined by the solder H to complete the plate type ultrasonic vibrator.
【００１９】尚、本発明のプレート型超音波振動子のよ
うに、ガラスエポキシ基板の部分電極２１Ａにリード線
を接続しないで、前記出力電極１２Ａから、当該圧電素
子の側面部に引き出された電極に、前記リード線を接続
してもよい。また、ガラスエポキシ基板に張り付けない
で使用するものにも適用できることは言うまでもない。
例えば、上記圧電素子を、直接、接着剤により、洗浄槽
等に張り付ける構成であってもよい。As in the case of the plate-type ultrasonic vibrator of the present invention, the electrode drawn out from the output electrode 12A to the side surface of the piezoelectric element without connecting a lead wire to the partial electrode 21A of the glass epoxy substrate. May be connected to the lead wire. Needless to say, the present invention can also be applied to a device that is used without being attached to a glass epoxy substrate.
For example, a configuration may be employed in which the piezoelectric element is directly attached to a cleaning tank or the like with an adhesive.
【００２０】次に、第２の実施例につき、ボルト締めラ
ンジュバン型超音波振動子を例にして、図面を参照しな
がら詳述する。図３は本発明の第２の実施例を示すボル
ト締めランジュバン型超音波振動子の側面図である。
尚、第１の実施例と同様の部分については同番号を付す
とともに、リード線の詳細な構成については図１を引用
する。Next, the second embodiment will be described in detail with reference to the drawings, taking a bolted Langevin type ultrasonic transducer as an example. FIG. 3 is a side view of a bolted Langevin type ultrasonic transducer according to a second embodiment of the present invention.
The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and FIG. 1 is referred to for the detailed configuration of the lead wire.
【００２１】ボルト締めランジュバン型振動子は、例え
ば、アルミ、あるいはステンレス等の金属からなる円環
状のリアマス２１Ｂと、前記同材料で、その中央部にめ
ねじ部２２ｂを有するフロントマス２２Ｂと、例えば、
ニッケル、あるいはＣｕ−Ｎｉ−Ｚｎ、あるいは洋白等
の金属からなる駆動用の入出力電極端子３１Ｂ，３２
Ｂ、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる円環状の
圧電素子１１Ｂ，１２Ｂとを具備している。前記圧電素
子１１Ｂ，１２Ｂは板厚方向に分極処理が施された厚み
振動系のセラミック振動子である。The bolted Langevin type vibrator includes, for example, an annular rear mass 21B made of a metal such as aluminum or stainless steel, and a front mass 22B made of the same material and having a female screw portion 22b at the center thereof. ,
Input / output electrode terminals 31B, 32 for driving made of a metal such as nickel, Cu-Ni-Zn, or nickel silver.
B, annular piezoelectric elements 11B and 12B made of PZT (lead zirconate titanate). The piezoelectric elements 11B and 12B are thickness vibrating ceramic vibrators that have been subjected to polarization processing in the thickness direction.
【００２２】そして、両端に有効ねじ部を有するボルト
４により、前記リアマス２１Ｂ、前記圧電素子１２Ｂ、
前記電極端子３２Ｂ、前記圧電素子１１Ｂ、前記電極端
子３１Ｂ、前記フロントマス２２Ｂが、順に重ね合わさ
れた状態で貫通しており、六角ナット５と前記フロント
マス２２Ｂの締め付けにより一体化された構成となって
いる。尚、発振器からの外部電源を導出する入出力電極
端子３１Ｂ，３２Ｂの構造としては、前記圧電素子に対
応した円環状の主部と端子取り出し部を有し、前記端子
取り出し部にはリード電線挿入用の孔が設けられている
（図示せず）。Then, the rear mass 21B, the piezoelectric element 12B,
The electrode terminal 32B, the piezoelectric element 11B, the electrode terminal 31B, and the front mass 22B penetrate in a state of being superimposed in order, and are integrated by tightening the hexagon nut 5 and the front mass 22B. ing. The structure of the input / output electrode terminals 31B and 32B for leading an external power supply from the oscillator includes an annular main portion corresponding to the piezoelectric element and a terminal take-out portion. Holes (not shown).
【００２３】リード線Ｒ１，Ｒ２は、図１に示すよう
に、銅などの複数の金属線が束ねられた芯線部Ｒ１１，
Ｒ２１と、塩化ビニール、シリコン、ポリエチレン等の
絶縁性の外表部Ｒ１２，Ｒ２２が被覆されて構成されて
いるとともに、後述するように、電極端子３１Ｂ，３２
Ｂに、はんだ接合されるために、リード線端部の外表部
を取り除き、前記芯線部を露出させている。さらに、こ
れらのリード線Ｒ１，Ｒ２には、前記リード線のはんだ
付けされる芯線部分Ｒ１３，Ｒ２３を除いて、前記リー
ド線の露出した芯線部から前記リード線の外表部との境
界部分には、シリコン樹脂系の接着剤、ウレタン樹脂系
の接着剤等の弾性樹脂剤Ｄが周状に塗布されている。As shown in FIG. 1, the lead wires R1 and R2 have core wires R11 and R11 in which a plurality of metal wires such as copper are bundled.
R21 and an insulating outer surface portion R12, R22 of vinyl chloride, silicon, polyethylene, or the like are covered and, as described later, electrode terminals 31B, 32.
In order to be soldered to B, the outer surface of the end of the lead wire is removed to expose the core wire. Further, except for the core portions R13 and R23 of the lead wires to be soldered, these lead wires R1 and R2 have a boundary portion between the exposed core portion of the lead wire and the outer surface of the lead wire. An elastic resin agent D such as a silicone resin-based adhesive or a urethane resin-based adhesive is applied in a circumferential shape.
【００２４】そして、前記電極端子３２Ｂと前記電極端
子３１Ｂには、リード線の芯線部Ｒ１３，Ｒ２３がはん
だＨにより電気的機械的に接合されて、ボルト締めラン
ジュバン型超音波振動子の完成となる。The core portions R13 and R23 of the lead wires are electrically and mechanically joined to the electrode terminal 32B and the electrode terminal 31B by solder H to complete a bolted Langevin type ultrasonic vibrator. .
【００２５】尚、本発明のボルト締めランジュバン型振
動子は、六角ナットとフロントマスによりボルトを締め
付けた構成としたが、リアマスに雌ねじ部を構成し、リ
アマスとフロントマスによりボルトを締め付けた構成で
あっても適用できることは言うまでもない。The bolt-fastened Langevin type vibrator of the present invention has a configuration in which a bolt is tightened with a hexagonal nut and a front mass. Needless to say, it can be applied.
【００２６】次に、第３の実施例につき、積層型の圧電
トランスを例にして、図面を参照しながら詳述する。図
４は本発明の第３の実施例を示す圧電トランスの側面図
である。尚、第１，第２の実施例と同様の部分について
は同番号を付すとともに、リード線の詳細な構成につい
ては図１を引用する。Next, a third embodiment will be described in detail with reference to the drawings, taking a laminated piezoelectric transformer as an example. FIG. 4 is a side view of a piezoelectric transformer according to a third embodiment of the present invention. The same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and FIG. 1 is referred to for the detailed configuration of the lead wire.
【００２７】代表的な圧電トランスとして、ローゼン型
と称されるものが使用されており、圧電素子１Ｃは、Ｐ
ＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなり、長方形板状に
切断加工された複数の圧電素子１Ｃ1・・・１Ｃn（一部
のみ図示）が厚み方向に積層されて一体化された構造と
なっている。As a typical piezoelectric transformer, a so-called Rosen type transformer is used.
A plurality of piezoelectric elements 1C 1 ... 1C n (partially shown) made of ZT (lead zirconate titanate) and cut into a rectangular plate shape are laminated and integrated in the thickness direction. ing.
【００２８】そして、この積層型圧電素子の長手方向中
央部を境にして、駆動部１１Ｃと発電部１２Ｃとに分け
られており、長手方向の主面片側半分には厚み方向に駆
動用の入出力電極１１１Ｃ，１１２Ｃ（内部電極につい
ては説明を割愛した）が形成され、他の半分はその端面
に発電用の出力電極１１３Ｃが形成されている。これら
の圧電素子は、積層、焼成することにより一体化され
る。The laminated piezoelectric element is divided into a drive section 11C and a power generation section 12C with a center in the longitudinal direction as a boundary. Output electrodes 111C and 112C (the description of the internal electrodes is omitted) are formed, and the other half is provided with an output electrode 113C for power generation on an end face thereof. These piezoelectric elements are integrated by laminating and firing.
【００２９】そして、各層の入力電極を接続するため、
銀ペースト等を塗布し接続電極Ｖ（図示しないがビアを
用いてもよい）が形成されてる。そして、前記圧電素子
の駆動部１１Ｃは板厚方向に、発電部１２Ｃは長手方向
（長辺方向）に分極処理が施されている。Then, in order to connect the input electrodes of each layer,
A silver paste or the like is applied to form connection electrodes V (not shown, but vias may be used). The driving section 11C of the piezoelectric element is subjected to polarization processing in the thickness direction, and the power generation section 12C is subjected to polarization processing in the longitudinal direction (long side direction).
【００３０】この入出力電極が形成された圧電素子に交
流電圧を印加すると、全体として、例えばλモードと称
される振動変位を有する強い機械振動が起こり、発電部
の出力電極では圧電効果で高い交流電圧を得ることがで
きる。When an AC voltage is applied to the piezoelectric element on which the input / output electrodes are formed, a strong mechanical vibration having a vibration displacement called, for example, λ mode occurs as a whole, and the output electrode of the power generation unit has a high piezoelectric effect due to the piezoelectric effect. AC voltage can be obtained.
【００３１】前記積層型圧電トランスは、その振動節部
（ノーダルポイント）において、支持され、保持器が取
り付けられ（図示せず）、パッケージに収容される。
（図示せず）。The laminated piezoelectric transformer is supported at its vibrating node (nodal point), a retainer is attached (not shown), and housed in a package.
(Not shown).
【００３２】リード線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、図１に示す
ように、銅などの複数の金属線が束ねられた芯線部Ｒ１
１，Ｒ２１，Ｒ３１と、塩化ビニール、シリコン等の絶
縁性の外表部Ｒ１２，Ｒ２２，３２が被覆されて構成さ
れているとともに、後述するように、駆動用の入出力電
極１１１Ｃ，１１２Ｃ、発電用の出力電極１１３Ｃに、
はんだ接合されるために、リード線端部の外表部を取り
除き、前記芯線部を露出させている。さらに、これらの
リード線Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３には、前記リード線のはんだ
付けされる芯線部分Ｒ１３，Ｒ２３，Ｒ３３を除いて、
前記リード線の露出した芯線部から前記リード線の外表
部との境界部分には、シリコン樹脂系の接着剤、ウレタ
ン樹脂系の接着剤等の弾性樹脂剤Ｄが周状に塗布されて
いる。As shown in FIG. 1, the lead wires R1, R2, and R3 have a core portion R1 in which a plurality of metal wires such as copper are bundled.
1, R21, R31 and insulating outer surface portions R12, R22, 32 made of vinyl chloride, silicon, or the like, and, as described later, drive input / output electrodes 111C, 112C, To the output electrode 113C,
In order to be joined by soldering, the outer surface of the end of the lead wire is removed to expose the core wire. Further, these lead wires R1, R2, and R3 are provided with the exception of the core portions R13, R23, and R33 of the lead wires to be soldered.
An elastic resin agent D such as a silicone resin-based adhesive or a urethane resin-based adhesive is circumferentially applied to a boundary between the exposed core portion of the lead wire and the outer surface of the lead wire.
【００３３】そして、前記駆動用の入出力電極１１１
Ｃ，１１２Ｃと前記発電用の出力電極１１３Ｃには、リ
ード線の芯線部Ｒ１３，Ｒ２３，Ｒ３３がはんだＨによ
り電気的機械的に接合されて、積層型圧電トランスの完
成となる。The driving input / output electrode 111
Core wires R13, R23, and R33 of the lead wires are electrically and mechanically joined to the C and 112C and the output electrode 113C for power generation by solder H, thereby completing the multilayer piezoelectric transformer.
【００３４】尚、本発明では、λモードの積層型圧電ト
ランスにより説明したが、１／２λモード、あるいは３
／２λモードの振動変位を有する圧電トランスがあり、
これらの圧電トランスに適用できることは言うまでもな
い。さらに、積層型圧電トランスに限らず単層型の圧電
トランスにも適用できることも言うまでもない。また、
最近では、振動変位、支持形態、パッケージ等に合わせ
て、圧電素子の様々な位置に電極形成されたものが開発
されているが（例えば、圧電素子の中央に入力電極（駆
動部）が形成されたもの、圧電素子の両端に入力電極
（駆動部）が形成されたもの、圧電素子の中央、あるい
は圧電素子の振動設部に入力電極と出力電極が引き出さ
れたもの等）、これらの圧電トランスにも適用できるこ
とは言うまでもない。Although the present invention has been described with respect to the lamination type piezoelectric transformer of the λ mode, the present invention is not limited to the λ mode or 3λ mode.
There is a piezoelectric transformer having a vibration displacement of / 2λ mode,
It goes without saying that the present invention can be applied to these piezoelectric transformers. Further, it goes without saying that the present invention can be applied not only to the multilayer piezoelectric transformer but also to a single-layer piezoelectric transformer. Also,
Recently, a piezoelectric element in which electrodes are formed at various positions of a piezoelectric element in accordance with vibration displacement, a supporting form, a package, and the like has been developed (for example, an input electrode (driving unit) is formed in the center of the piezoelectric element). A piezoelectric element in which input electrodes (driving parts) are formed at both ends of the piezoelectric element, an input electrode and an output electrode extending from the center of the piezoelectric element, or a vibrating portion of the piezoelectric element, and the like. Needless to say, it can also be applied to.
【００３５】尚、上記実施例では、圧電素子として、プ
レート型超音波振動子、ボルト締めランジュバン型超音
波振動子、圧電トランスを例にして説明したが、圧電ブ
ザー、圧電スピーカ、圧電センサー、圧電アクチュエー
タ等の圧電素子（電歪素子）等の、入出力電極、入出力
電極端子等の入出力部を具備し、この入出力部にリード
線をはんだ付けし、外部回路に電極を導出するあらゆる
圧電素子に適用できる。特に、リード線をはんだ接合
し、圧電素子の振動による影響を受けやすいものには多
大なる効果がある。In the above embodiment, a plate type ultrasonic transducer, a bolted Langevin type ultrasonic transducer, and a piezoelectric transformer have been described as examples of piezoelectric elements. However, a piezoelectric buzzer, a piezoelectric speaker, a piezoelectric sensor, a piezoelectric sensor, Equipped with input / output parts such as input / output electrodes and input / output electrode terminals, such as piezoelectric elements (electrostrictive elements) such as actuators, and soldering lead wires to these input / output parts and drawing out electrodes to external circuits. Applicable to piezoelectric elements. In particular, there is a great effect for those in which the lead wires are soldered and are easily affected by the vibration of the piezoelectric element.
【００３６】[0036]
【発明の効果】請求項１によれば、リード線の芯線部に
はんだ付けするとき、リード線の芯線部（複数の金属線
部分）に沿って、はんだがはい上がるのを防止する。そ
して、はんだのはい上がりによって、はんだ付けされた
芯線部分と近接する露出した芯線部分の柔軟性が低下す
ることがないため、圧電素子の振動による金属疲労によ
るリード線は破断を防止する。また、弾性樹脂剤によ
り、前記リード線の露出した芯線部が塗布されており、
当該リード線の露出した芯線部分におけるリード線の曲
がりのＲが小さくなるのを防止するため、この部分にお
ける歪み応力、ならびに振動応力が集中によるリード線
は破断を防止する。このように、圧電素子の経時的な振
動等にともなうリード線の芯線部の強度をより一層向上
させることができる。さらに、前記リード線の露出した
芯線部と前記リード線の外表部との密着性も向上させる
ため、前記芯線部と前記外表部の隙間部分に、はんだが
侵入することなく、リード線の柔軟性を低下させること
がない。また弾性樹脂剤の塗布部分もリード線全体にす
る必要がないため、極めて簡単で、安価に作成すること
ができる。According to the first aspect, when soldering to the core portion of the lead wire, the solder is prevented from rising along the core portion (a plurality of metal wire portions) of the lead wire. Then, since the rising of the solder does not reduce the flexibility of the exposed core portion adjacent to the soldered core portion, the lead wire is prevented from breaking due to metal fatigue due to vibration of the piezoelectric element. Further, the exposed core portion of the lead wire is applied by an elastic resin agent,
In order to prevent the radius R of bending of the lead wire in the exposed core portion of the lead wire from becoming small, the lead wire due to concentration of strain stress and vibration stress in this portion prevents breakage of the lead wire. As described above, the strength of the core portion of the lead wire due to the vibration of the piezoelectric element over time can be further improved. Furthermore, since the adhesion between the exposed core portion of the lead wire and the outer surface portion of the lead wire is also improved, the solder does not penetrate into the gap between the core wire portion and the outer surface portion. Is not reduced. In addition, since it is not necessary to apply the elastic resin agent to the entire lead wire, it can be made extremely simple and inexpensive.
【００３７】請求項２によれば、上記作用効果に加え
て、シリコン樹脂系接着剤、またはウレタン樹脂系接着
剤は、柔軟性が非常に高く、しかも接合強度、密着強度
が高いため、リード線の露出した芯線部とリード線の外
表部との境界部分の柔軟性を向上させたり、密着性を向
上させるのに適しており、極めて簡単かつ安価に作成す
ることができる。According to the second aspect, in addition to the above-mentioned functions and effects, the silicone resin-based adhesive or the urethane resin-based adhesive has very high flexibility, high bonding strength and high adhesion strength, and thus leads. It is suitable for improving the flexibility of the boundary portion between the exposed core wire portion and the outer surface portion of the lead wire and for improving the adhesion, and can be manufactured extremely easily and at low cost.
【００３８】請求項３によれば、上記作用効果に加え
て、プレート型超音波振動子の経時的な振動によるリー
ド線が破断することがなくなる。特に、プレート型超音
波振動子の場合、リード線の芯線部が長いと、前記露出
した芯線部が圧電素子に接触し、前記圧電素子の振動に
よって、前記芯線部が断線するおそれがあったが、弾性
樹脂剤のコーティング（周状の塗布部分）により、これ
らの断線を防止できる。このため、製造面、ならびに使
用面においてより信頼性の高いプレート型超音波振動子
を提供することができる。According to the third aspect, in addition to the above-described effects, the lead wire is not broken due to the temporal vibration of the plate-type ultrasonic vibrator. In particular, in the case of a plate-type ultrasonic vibrator, if the core portion of the lead wire is long, the exposed core portion comes into contact with the piezoelectric element, and the core portion may be disconnected by the vibration of the piezoelectric element. These disconnections can be prevented by coating the elastic resin agent (circular application portion). Therefore, it is possible to provide a plate-type ultrasonic vibrator having higher reliability in terms of manufacturing and use.
【００３９】請求項４によれば、上記作用効果に加え
て、ボルト締めランジュバン型超音波振動子の経時的な
振動によるリード線が破断することがなくなる。特に、
ボルト締めランジュバン型超音波振動子の場合、リード
線の芯線部が長いと、電極端子の曲がり具合により、前
記露出した芯線部が、リアマス、あるいはフロントマス
と接触し、短絡するおそれがあったが、弾性樹脂剤のコ
ーティング（周状の硬化部分）により、これらの短絡を
防止できる。このため、製造面、ならびに使用面におい
てより信頼性の高いボルト締めランジュバン型超音波振
動子を提供することができる。According to the fourth aspect, in addition to the above-mentioned functions and effects, the lead wire is not broken by the temporal vibration of the bolted Langevin type ultrasonic vibrator. Especially,
In the case of the bolted Langevin type ultrasonic vibrator, if the core portion of the lead wire is long, the exposed core portion may come into contact with the rear mass or the front mass due to the bending of the electrode terminal, which may cause a short circuit. These short-circuits can be prevented by coating the elastic resin agent (cured peripheral portion). For this reason, it is possible to provide a bolted Langevin type ultrasonic transducer which is more reliable in terms of manufacturing and use.
【００４０】請求項５によれば、上記作用効果に加え
て、圧電トランスの経時的な振動によるリード線が破断
することがなくなる。特に、圧電トランスの場合、リー
ド線の芯線部が長いと、前記露出した芯線部が圧電素子
に接触し、前記圧電素子の振動によって、前記芯線部が
断線するおそれがあったが、弾性樹脂剤のコーティング
（周状の硬化部分）により、これらの断線を防止でき
る。このため、製造面、ならびに使用面においてより信
頼性の高い圧電トランスを提供することができる。According to the fifth aspect, in addition to the above-described effects, the lead wire is not broken due to the temporal vibration of the piezoelectric transformer. In particular, in the case of a piezoelectric transformer, if the core portion of the lead wire is long, the exposed core portion comes into contact with the piezoelectric element, and the core portion may be disconnected by the vibration of the piezoelectric element. These disconnections can be prevented by the coating (circular cured portion). For this reason, a more reliable piezoelectric transformer can be provided in terms of manufacturing and use.
【図１】本発明実施例で使用されるリード線の拡大した
側面図。FIG. 1 is an enlarged side view of a lead wire used in an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１の実施例を示すプレート型超音波
振動子の側面図。FIG. 2 is a side view of the plate-type ultrasonic transducer according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２の実施例を示すボルト締めランジ
ュバン型超音波振動子の側面図。FIG. 3 is a side view of a bolted Langevin type ultrasonic vibrator showing a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施例を示す圧電トランスの側
面図。FIG. 4 is a side view of a piezoelectric transformer showing a third embodiment of the present invention.
【図５】従来の実施例を示すプレート型超音波振動子の
側面図。FIG. 5 is a side view of a plate-type ultrasonic transducer showing a conventional example.
【図６】従来使用されるリード線の拡大した側面図。FIG. 6 is an enlarged side view of a conventionally used lead wire.
１Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１Ｃ・・・圧電素子 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３・・・リード線 Ｄ・・・弾性樹脂剤 Ｈ・・・はんだ Ｓ・・・接合材 1A, 11B, 12B, 1C: Piezoelectric element R1, R2, R3: Lead wire D: Elastic resin agent H: Solder S: Joining material
Claims (5)
（入出力電極、または入出力端子）が形成された圧電素
子と、 複数の金属線が束ねられた芯線部と、この芯線部の外表
面を絶縁した状態で被覆する外表部とを有し、当該外表
部の少なくとも片端部分の一部が取り除かれて、前記芯
線部が露出してなるリード線とを具備し、 前記圧電素子の入出力部に、前記リード線の露出した芯
線部をはんだ付けして構成される圧電素子のリード線取
り付け構造において、 前記リード線のはんだ付けされた芯線部分を除いて、前
記リード線の露出した芯線部と前記リード線の外表部と
の境界部分には、弾性樹脂剤が周状に塗布されてなるこ
とを特徴とする圧電素子のリード線取り付け構造。1. A piezoelectric element having an input / output section (input / output electrode or input / output terminal) formed on a polarized piezoelectric ceramic plate, a core section in which a plurality of metal wires are bundled, and a An outer surface portion covering the outer surface in an insulated state, wherein at least a part of one end portion of the outer surface portion is removed, and a lead wire having the core portion exposed is provided, In the lead wire mounting structure of the piezoelectric element configured by soldering the exposed core portion of the lead wire to the input / output portion, except for the soldered core portion of the lead wire, A lead wire mounting structure for a piezoelectric element, wherein an elastic resin agent is circumferentially applied to a boundary portion between a core wire portion and an outer surface portion of the lead wire.
剤、またはウレタン樹脂系接着剤を使用したことを特徴
とする特許請求項１記載の圧電素子のリード線取り付け
構造。2. The lead wire mounting structure for a piezoelectric element according to claim 1, wherein a silicone resin adhesive or a urethane resin adhesive is used as the elastic resin agent.
の圧電素子のリード線取り付け構造において、当該圧電
素子がプレート型超音波振動子であり、入出力部が駆動
用の入出力電極であることを特徴とする圧電素子のリー
ド線取り付け構造。3. The lead wire mounting structure for a piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric element is a plate-type ultrasonic vibrator, and the input / output unit is a driving input / output electrode. A lead wire mounting structure for a piezoelectric element, wherein:
の圧電素子のリード線取り付け構造において、当該圧電
素子がボルト締めランジュバン型超音波振動子であり、
入出力部が駆動用の入出力用金属端子であることを特徴
とする圧電素子のリード線取り付け構造。4. The piezoelectric element lead wire mounting structure according to claim 1, wherein the piezoelectric element is a bolted Langevin type ultrasonic vibrator,
A lead wire mounting structure for a piezoelectric element, wherein the input / output unit is a drive input / output metal terminal.
の圧電素子のリード線取り付け構造において、当該圧電
素子が圧電トランスであり、入出力部が駆動用の入出力
電極、ならびに発電用の出力電極であることを特徴とす
る圧電素子のリード線取り付け構造。5. The piezoelectric element lead wire mounting structure according to claim 1, wherein the piezoelectric element is a piezoelectric transformer, the input / output unit is a driving input / output electrode, and a power generating unit. A lead element mounting structure for a piezoelectric element, which is an output electrode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16420298A JPH11341598A (en) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | Lead wire mounting structure of piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16420298A JPH11341598A (en) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | Lead wire mounting structure of piezoelectric element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11341598A true JPH11341598A (en) | 1999-12-10 |
Family
ID=15788620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16420298A Pending JPH11341598A (en) | 1998-05-27 | 1998-05-27 | Lead wire mounting structure of piezoelectric element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11341598A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012060235A1 (en) * | 2010-11-01 | 2012-05-10 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric vibration device |
| WO2023032435A1 (en) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | 株式会社日立ハイテク | Ultrasonic cleaning machine, automatic analysis device using same, and method for cleaning dispensing nozzle |
-
1998
- 1998-05-27 JP JP16420298A patent/JPH11341598A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012060235A1 (en) * | 2010-11-01 | 2012-05-10 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric vibration device |
| JP5605433B2 (en) * | 2010-11-01 | 2014-10-15 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric vibration device |
| WO2023032435A1 (en) * | 2021-08-31 | 2023-03-09 | 株式会社日立ハイテク | Ultrasonic cleaning machine, automatic analysis device using same, and method for cleaning dispensing nozzle |
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