TW595096B - Piezo-electric transformer - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 595096 Α7 Β7 五、發明說明（I ) 〔技術領域〕 本發明係有關用於筆記簿型個人電腦或車輛導航等液 晶顯示面板的冷陰極管背照光所用變頻器電路或轉接器 電源電路，電子影印機之高壓發生電路等所使用的壓電 變壓器，詳細而言，乃是有關輸出電極的構造和電路基 板的實際裝配。 〔背景技術〕 習知上，壓電變壓器被使用在各種小型電子機器的電 源上β而被稱爲盧森型及變形盧森型者爲其典型。 作爲上述盧森型壓電變壓器的一例，見有在壓電陶磁 矩形板的長邊方向大約一半的表裡面形成一對輸入側電 極，在未形成這些一對輸入側電極之另一半端面形成了 輸出電極。分別連接於一對輸入側電極的引線之一方， 即爲輸入部的輸入端子，而被連接到輸出側電極的引線 之一方，乃是被保持爲高電位的輸出電極，輸入側電極 的另一方引線即爲輸出入共通的端子。 一方面，作爲變形盧森型壓電變壓器的一例，內部電 極膜和壓電磁器層交互地疊合而形成疊層體，把此一叠 層體的長邊方向大約一半作爲輸入部，另一半作爲輸出 部。在輸入部和壓電磁器層交互璺合的內部電極內所鄰 接者，互相被引出到枏反側面，而分別被連接於形成於 疊層體側面的輸入電極。另一方面，在輸出部有帶狀電 極在疊層體的長邊方向，且將壓電磁器層交互疊層而形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·# 訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5^6096 A7 ___B7_ 五、發明說明（2) 成著。此內部電極的兩側係露出於兩側面，並連接於如 同和兩側面相對向而成對般所形成的輸出電極。分別設 於輸出電極的引線乃被連接到輸出側。輸出部的一引線 爲高電位，所鄰接的引線即爲低電位，且爲相同電位。 但是，對於使用壓電變壓器的換流器，因要求其亮度 調整的範圍擴大的緣故，爲了對策，採用猝發調光者日 多。 其結果，發生習知的實裝方式即不會發生的可聽'音， 更曰漸成爲問題。此事是因爲，從來，壓電變壓器的振 動雖以大致上單一振動模態被驅動過來，但藉以附加調 光功能，壓電變壓器即已不是單一模態的振動，其影響 便在電連接部產生使然。 更相隨振動模態已不是單一的課題和更趨於薄小型， 對於壓電變壓器元件的電極構造，施行電連接的面積有 了限制，發生了有關將壓電變壓器元件和電路基板間的 電連性之信賴性問題。 本發明之第1目的，在提供一種壓電變壓器，與習知之 裝配方法比較，其工作程序數目、裝配所須時間可大大 地減少。 再者，本發明的第二目的在於提供一種上述壓電變壓 器之裝設方法。 又本發明之第三目的在於提供一種，可改善可聽音的 音壓位準，且不見有昇壓比、發熱等電氣特性之劣化， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 W - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 595096 A7 B7 五、發明說明（+) 全長1/5的部分以點及線狀中任一方形狀設置。 本發明中，以1/2波長或1波長的振動模態所驅動的壓 電變壓器，裝設於裝載了爲驅動該壓電變壓器所需的電 源電路零件之電路基板上，在該壓電變壓器和該電路基 板之間，經由具柔軟性的彈性體所構成的固定構件，而 將該壓電變壓器固定在該電路基板上的壓電變壓器實裝 方法中，其特徵爲； 分別自上述壓電變壓器的兩端以至全長1/5的部分將 上述固定構件以點狀或線狀設置，而將上述壓電變壓器 裝在上述電路基板上者。 亦即，本發明中，作爲裝在裝載有以1/2波長或1波長 的振動模態驅動的壓電變壓器，和用於驅動該壓電變壓 器的電路零件之電路基板電源，使能不包括對應該壓電 變壓器的振動節點部分般，自兩端以至全長1/5的部分以 柔軟彈性體固定爲點狀或線狀，來固定該壓電變壓器和 該電路基板的同時，藉能扮演支持該壓電變壓器的角色 ，自可省略支持構件，又可謀取減少壓電變壓器的作業 過程和縮短裝設所花費的時間，同時，與習知之支持方 式比較，其支持面積擴大，變成比非單一的激振更容易 吸收振動的實裝方法，更可減少異常的振動。 ~ 〔圖式之簡單說明〕 第1圖係表示藉由習知技術的變形盧森型壓電變壓器之 端子構造的斜視圖。 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------^---------線 *~- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5^^096 Α7 Β7 五、發明說明（Γ) 第2圖係表示藉由習知技術的盧森型壓電變壓器之端 子構造的斜視圖。 第3Α圖係表示按照本發明第一實施例的變形盧森型壓 電變壓器元件之端子構造的斜視圖。 第3Β圖係順沿第3Α圖中11 IB - 1 11Β線的剖面圖。 第3C圖係順沿第3Α圖中111C- 111C線的剖面圖，表示 輸出側高電壓部的斷面。 第4圖係表示將第3Α圖的變形盧森型壓電變壓器裝在 電路基板狀態之斜視圖。 第5圖係第4圖變形盧森型壓電變壓器的配線圖。 第6圖係表示按照本發明第2實施例的壓電變壓器端子 構造之斜視圖。 第7圖係表示將第6圖的盧森型壓電變壓器裝在電路基 板狀態的斜視圖； 第8Α圖係表示將按照本發明第3實施例的壓電變壓器 裝在電路基板狀態之平面圖； 第8Β圖係第8Α圖的壓電變壓器之側面圖。 〔爲實施發明的最佳形態〕 爲說明本發明的實施例而使能更易暸解本發明起見，就 依照習知技術的壓電變壓器，擬參閱第1圖及第2圖加以 說明如下： 參閱第1圖，作爲變形盧森型的一例之壓電變壓器11乃 是，將內部電極13和壓電磁器層交互疊合而形成叠層體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 595096 A7 B7 五、發明說明（Μ 15，將此疊層體15長邊方向大約一半作爲輸入部17，其 餘的一半即作爲輸出部19。 在輸入部17和壓電磁器層交互疊合的內部電極13中相 鄰接者，被引出互爲相反的側面，分別和形成於疊層體 15側面的輸入電極21、23連接著。 一方面，輸出部19即由帶狀電極25a、25b、25c在疊層 體15的長邊方向，且和壓電磁器層交替疊合而被形成著 。此電極25a，25b，25c的兩側乃在兩側面露現，連接於 和兩側面相對向而成雙成對般所形成的輸出電極27、29 、和 31 、 33及 35 、 37 。 欲將第1圖所示的壓電變壓器11在未圖示的電路基板 電連接時，分別設於輸入電極21、23的引線39、41即連 接到輸入側，而分別設於輸出電極27、33、35的引線43 、45、47乃被連接到輸出側。輸出部19的引線45爲較高 電位。引線43及47即爲較低電位，且互爲相同電位。 而且，有關輸出部19的端子構造及電連接乃是，分別 將引線43、45、47連接於電路基板。 第2圖所示的壓電變壓器51被稱爲盧森型，和第1圖的 壓電變壓器元件都廣被熟知。如第2圖所示，表示盧森型 一例的壓亀變壓器51乃在壓電陶瓷矩形板53的長邊方向 大約一半之表裡面，分別形成了一對電極55、57，而在 未形成有這些電極55、57邊側的端面形成了電極59。在 這種構造的壓電變壓器元件51中，連接於一對電極55、 -8 - 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公t") " -----------------------------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 595096 A7 __ B7 五、發明說明（了） 57的引線61、63即爲輸入部65的輸入端子，連接於電極 59的引線67乃變成輸出部69的輸出端子，被保持爲高電 位。 以下，就本發明的實施例邊參閱第3A圖、第3B圖及第 3C圖以至第8A及第8B圖，擬加予說明。 若參閱第3A圖、第3B圖及第3C圖者，依照本發明第1 實施例的壓電變壓器1〇1爲，變形盧森型的壓電變壓器。 壓電變壓器101乃使矩形狀的內部電極13及帶狀連接 電極25a、25b、25c和壓電磁器層103，交替疊合而形成 了疊層體15。而將此疊層體15的長邊方向大約一半作爲 輸入部17，其餘的一半作爲輸出部19。壓電磁器層1〇3爲 鉻酸鈦酸鉛系，連接電極25a、25b、25c係由銀•鈀構成 ，各外部電極21、23、27、29、31、33、35、37即由銀 或銀•鈀所構成。 輸入部17中，與壓電磁器層103交替疊合的內部電極13 中相鄰接者，被此沿著相反的側面被引出，分別連接於 形成在疊層體15側面的輸入電極21、23。在此輸入電極 21、23分別設有引線39、41。 一方面，輸出部19即由帶狀連接電極13排列在叠層體 15的長邊方向，且和壓電磁器層103交互疊層而形成著。 此連接電極13的兩側乃在疊層體15的兩側面露現，和兩 側面相對向而成對地形成的輸出電極27、29和31、33及 35、37連接。各輸出電極27、29和31、33及35、37即分 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） /—----------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 595096 A7 B7 五、發明說明（V) 別連接於引線43、105和47、109。輸出部19的高電壓部 的電極爲31、33，電極31、33可電性導通。 此外，低電壓部的電極27、29、35、37也採用了和上 述31、33同樣的構造。 參閱第4圖，乃顯示第3A圖中所示的壓電變壓器裝在電 路基板111之狀態。在第3A圖所示的壓電變壓器元件1〇1 的外部電極 21、23、25、27、29、31、33、35等 8處’將 分別以預定長度所處理的引線39、41、和43、105,和107 、45、及47、109加以焊錫。接著，將施以引線處理後的 壓電變壓器101，隔著矽片藉使用矽粘結劑等，在振動的 節點上粘結於電路基板111(請參閱第4圖），各引線39、 41、和43、105,及107、45，和47、109就在被指定的電 路基板111的8處施加焊錫。此外，在第1實施例雖將引線 加以焊錫，但即使使用可撓性印刷配線基板（FPC )也同 樣得以焊錫。 第5圖係使用第4圖的壓電變壓器之變頻器電源電路圖 〇 如第5圖所示，輸入側的引線39、41被連接到輸入側的 電路113，輸入側的引線107、117即被整理而經由一連接 線117輸；C輸出側的一端部，輸出側的引線105、109被短 路，輸出側的引線43、47乃被整理爲一條連接線119，輸 入到輸出側的他端部。 上述構成之本發明第1實施例的壓電變壓器中，有關變 -1 0 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 595096 Α7 Β7 五、發明說明（V) 形盧森型壓電變壓器101的輸出部19之電極構造，即如第 3A圖、第3B圖及第3C圖所示，將輸出部19的外部電極設 於兩側，且其輸出側12的壓電變壓器元件內部即採取如 第3C圖所示的構造，藉採取以電性導通引線43和105, 107 和45, 4 7和109之構造，壓電變壓器振動就在長邊方向變 成左右對稱，可以減少可聽音音壓位準的同時，輸出側 19就在高電位側的引線107、45，和低電位側的引線43、 105和47、109變成具有各二處，故即使在一處之電性連 接發生問題，其電氣特性也不會變化的壓電變壓器可獲 得。 接著，本發明第1實施例的壓電變壓器元件之特性表示 於下列表1。如表1所示，變形盧森型壓電變壓器元件顯 然地可減低8dB左右的可聽音，因此其昇壓比，發熱等電 氣特性也不見有任何劣化，且可提高其信賴性。 表1 項目 習知品 本發明品 昇壓比 90 91 驅動頻率（KHz) 64 . 5 64 . 5 發熱（°C ) 18 17 可聽音（Db) 70 62 如第6圖所示按第2寳施例的壓電變壓器121，被稱之爲 盧森型。此變壓器元件121乃分別在壓電陶磁矩形板53的 長邊方向大約一半之表裡面，形成了電極55、57。一方 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 595096 A7 B7 五、發明說明（10 ) 面，在未形成有電極55、57邊側的壓電陶磁矩形板53的 部分端面，形成了電極59。和第2圖所示的習知壓電變壓 器51所不同者，乃是設有兩條引123、125的一點。 在這種構造的壓電變壓器121，連接於電極55、57的引 線61、63便成爲輸入部65的輸入端子，連接於電極59的 引線123、125被保持爲高電位，將輸入端子的一方作爲 共通端子而構成了輸出端子。 參閱第7圖，顯示著將第6圖的壓電變壓器121裝載於電 路基板111的狀態。 如第6圖及第7圖所示，藉於盧森型壓電變壓器12的輸 出邊側，設置兩處引線123、125，故縱然在一處之電性 連接發生問題，電變壓器的電氣特性也不會變化。 此外，本發明的第2實施例中，與習知技術比較，不見 有任何電氣特性之劣化，且可提高信賴性。 如以上所說明，本發明第1及第2實施例，可提供一種 壓電變壓器，具有對壓電變壓器的振動爲對稱之構造 ，可降低成爲癥結問題的可聽音之音壓位準，且未見有 電氣特性之劣化，可提高信賴性。 再者，本發明第1及第2實施例者，可提供一種壓電變 壓器，其可實現非常薄型的壓電變頻器。 < 若參閱第8A圖及8B圖者，本發明第3實施例的壓電變 壓器127，除了其基板裝設構造相異之外，其餘具有和第 3A圖及第3B圖所示的習知技術者同樣的構造。亦即，壓 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^---^-----------------訂 ---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 595096 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（π ) 電變壓器127具有設於變壓器側面的表裡兩面之外部電 極75、77、79、81。而且，各外部電極75、77、79、81 的各引線雖被焊錫，但其記載省略著。 和習知的壓電變壓器71同樣，在裝載有爲了驅動壓電 變壓器所需的電路零件的電路基板10上，裝設壓電變壓 器127時，就成爲壓電變頻器等電源。 但是，本發明的第3實施例與習知不同者，在電路基板 73爲要裝設壓電變壓器127,將由柔軟彈性體所構成的固 定構件129、131插入，自壓電變壓器127之1/2波長模態的 振動節點83、85偏靠兩端的下面側，而加以粘結之構成 〇 作爲按照上述本發明第3實施例的具體例，將 53/7.7/3.2rora的壓電變壓器127裝在電路基板73後，和習 知比較，本發明第3實施例的特性，表示於下列表2。 表Ζ 項目 習知品 本發明品 消費電流（raA) 1 .05 1 . 02 發熱（°C ) 30 32 可聽音（dB) 50 49 長度方向的振動速度（m/s) 0.364 0.357^ 寬度方向的振動速度（m/s) 0.063 0.058 厚度方向的振動速度（m/s) 0.027 0.024 如上述表2所示，得明白較諸習知者’依照本發明第3實 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 「II--------,-------丨訂:--------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 595096 A7 B7 五、發明說明（，v) 施例的壓電變壓器在壓電變壓器的發熱、消費電流、長邊 方向之振動速度的波形上，未見有大變化，且較諸習知品 不但減少其寬度、厚度方向的振動，連可聽音之位準也減 少〇 如上說明，本發明的第3實施例提供一種壓電變壓器之裝 設構造，其中在裝設有裝載了壓電變頻器所使用的壓電變 壓器，和爲驅動此壓電變壓器所需的電路零件的電路基板 之電源，藉採取在自變壓器兩端至全長1/5的部分，將柔軟 的弾性體不單以固定構件且兼用支持構件插入而加以粘結 的裝設方法，不僅未見有發熱、長度方向的振動等特 性變化，且能減少可聽音和寬度、厚度方向的振動，由於 不需支持構件而可減少裝設所需的工程數和裝設所需的時 間。 〔產業上之利用可能性〕 如上所述，本發明有關的壓電變壓器及其實裝構造作 爲用於筆記簿型的個人電腦或車輛領航等液晶顯示面板 的冷陰極管背照光用變頻器電路或轉接器電源電路、電 子複印機所使用的高壓發生電路，極其有用。 符號說明 10,111.......電路基板 11，51，71，101，121，127.......壓電變壓器 12,19,69.......輸出部 13.......內部電極 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線一 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 595096 A7 B7 五、發明說明（〇 ) 15.......疊層體 17,65.......輸入部 21 ,23.......輸入電極（第1電極） 27,29,3 1 ,3 3,3 5,37 ......輸出電極（第2電極） 39,41,43,45,47,61,63, 67,1 05,1 07,1 09,1 23,1 25 .....引線 53......壓電陶磁矩形板 1 5,3 1,3 3,5 5,57,5 9 .....電極 51 ,1〇1 ,121......壓電變壓器元件 75,77,79,8 1 ......外部電極 83,85 .....振動的節點 103.......壓電磁器層 113.......輸入側電路 11 7，11 9 ...連接線 129,131...固定構件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---------訂---------線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. ——-1 __ 修正 ( 年 /、、申請專利範圍 第881 08902號「壓電變壓器」專利案 (92年5月29日修正） Λ申請專利範圍： Κ —種壓電變壓器’包含有一壓電變壓器本體，係具備 有：長板狀壓電磁器；一對第一電極，係成形於壓電變 壓器本體縱向之大約一半的兩側面；以及，至少一對之 第二電極，係成形於變壓器本體縱向其餘之約略一半的 兩側面；其特徵在於：壓電變壓器係爲安裝至電路板， 且電源供應電路元件係安裝於其上，用以驅動壓電變壓 器，形成對狀之第二電極分別於長邊方向呈對稱狀的設 置、且保持在相同電位，第二電極係分別提供至少於各 端子用以分別連接前述之電路板。 2.如申請專利範圍第1項的壓電變壓器，其中該壓電變壓 器本體係由，將複數的內部電極及壓電電磁器層以板厚 方向交替疊合而成的疊層體及單一壓電磁器層中任一方 向構成者。 3 .如申請專利範圍第2項的壓電變壓器，其中爲要電連接 該壓電變壓器和該電路基板，使用引線及FPC中至少一 方者。 4 .如申請專利範圍第3項之壓電變壓器，其中前述壓電變 壓器本體係由前述疊層體所形成，前述第一電極係被設 於前述疊層體之側面，而被連接至前述內部電極，前述 第二電極係被設在不同於前述第一電極之部分的側面。 595096 六、申請專利範圍 5 ·如申請專利範圍第4項之壓電變壓器，其中該第2電極 形成爲複數對排列在長邊方向，該第2電極中各對電極 乃分別連接於相同電位的輸出端子，而該第2電極中互 爲相鄰的電極即分別作爲互異的輸出端子被連接到該電 路基板。 6 .如申請專利範圍第5項的壓電變壓器，其中構成了變頻 器電源。 7.—種壓電變壓器，其特徵爲：以1/2波長或1波長的振 動模態被驅動，爲要將該壓電變壓器裝在該電路基板上 所需，具有介在於該壓電變壓器和該電路基板之間而由 具有柔軟性的彈性體所構成的固定構件，藉以此固定構 件將該壓電變壓器固定在該電路基板上，該固定構件被 裝設成自上述變壓器的各兩端起至全長1 / 5的部分以點 狀及線狀中任一方形狀者。 8 ·如申請專利範圍第7項之壓電變壓器，其中前述壓電變 壓器本體係包含有：壓電陶瓷矩形板；一對第一電極， 係至少成形於頂面/底面及變壓器本體縱向之約略一半 的兩前述表面；以及，至少一第二電極，係至少成形於 前述表面及變壓器本體縱向之約略一半的另一表面端； 其中壓電變壓器係爲安裝至電路板，且電源供應電路元 件係安裝於其上，用以驅動壓電變壓器，第二電極係分 別提供至少於各端子用以連接前述之電路板。 9 ·如申請專利範圍第8項之壓電變壓器，其中前述壓電變 595096 六、申請專利範圍 壓器本體最佳係包含下述其中之一：疊層體，係形成於 用以交替堆疊之內部的複數電極及於厚度方向之複數的 壓電陶瓷層；或是單一壓電陶瓷層。 1 〇 .如申請專利範圍第9項之壓電變壓器，其中前述壓電 變壓器及前述電路板，係以導線及撓性電路板中至少一 個進行電性連接。 i1 .如申請專利範圔第1 〇項之壓電變壓器，其中前述第二 電極係包含有：輸出信號電極，係成形於前述壓電變壓 器本體之一端；輸出電極，係用以提供兩端子；兩端 子，係用以電性連接至前述電路板。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之壓電變壓器，其中該第1電 極係由，和成爲該壓電變壓器本體表裡的對向面的一部 分對向之一對輸入電極構成者。 1 3 .如申請專利範圍第1 2之壓電變壓器，其中被使用爲變 頻器的電源者。 1 4 ·如申請專利範圍第1 0項之壓電變壓器，其中前述壓電 變壓器本體係包含有：疊層體；第一電極，係用以形成 在相對前述疊層體及用以連接前述內部電極；第二電 極，係具備至少一對電極，該電極係成形於不同前述表 面區域所成形於前述該等第一電極之前述疊層體，且保 持在相同的電位以及連接至前述電路板。 15.如申請專利範圍第14項之壓電變壓器，其中複數之一 對前述第二電極，係爲配置平行於另一縱向，該等成對 595096 六、申請專利範圍 之第二電極係分別連接至輸出端子而具有同一電位，且 相鄰之成對的第二電極係相異於輸出端子而連接至電路 板。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之壓電變壓器，其中前述壓電 變壓器係爲成形於整流器之電源供應器。 17·—種壓電變壓器的實裝構造，乃是以丨/2波長或1波 長的振動模態所驅動的壓電變壓器，在裝載有爲驅動該 壓電變壓器所需的電源電路零件之電路基板上，爲了裝 設該壓電變壓器，在該壓電變壓器和該電路基板之間， 經由具有柔軟性的彈性體所構成的固定構件，而將該壓 電變壓器固定在該電路基板上的壓電變壓器之實裝方 法，其特徵爲： 在分別自該壓電變壓器的兩端起至全長1/5的部分 &點狀或線狀設置該固定構件，而將該壓電變壓器裝 在該電路基板上者。