WO1999063603A1 - Transformateur piezo-electrique - Google Patents

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WO1999063603A1
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piezoelectric transformer
circuit board
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piezoelectric
electrode
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PCT/JP1999/002888
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Inventor
Katsunori Kumasaka
Masao Yamaguchi
Original Assignee
Tokin Corporation
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/40—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and electrical output, e.g. functioning as transformers

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric transformer used for an inverter circuit for a cold cathode ray tube backlight of a liquid crystal display panel of a notebook computer / car navigation system, an adapter power supply circuit, a high voltage generation circuit used for an electronic copying machine, and the like.
  • the structure of the output electrode and the mounting of the circuit board is not limited.
  • piezoelectric transformers have been used as power supplies for various small electronic devices.
  • Typical examples are the so-called Rosen type and the modified Rosen type.
  • a Rosen type piezoelectric transformer a pair of input electrodes is formed on the front and back surfaces of approximately half the length of the piezoelectric ceramic rectangular plate, and the other half of the end face on which the pair of input electrodes is not formed is formed.
  • An output electrode is formed on the substrate.
  • One of the leads connected to each of the pair of input-side electrodes serves as an input terminal of the input unit, and one of the leads connected to the output-side electrode serves as an output electrode held at a high potential, and the other of the input-side electrodes
  • the lead is a common input / output terminal.
  • a laminated body is formed by alternately laminating internal electrode films and piezoelectric ceramic layers, and approximately half of the laminated body in the longitudinal direction is used as an input part, and the other half is composed of a half.
  • Output section In the input part, the adjacent ones of the internal electrodes alternately overlapped with the piezoelectric ceramic layers are drawn out to the opposite sides, and respectively connected to the input electrodes formed on the side faces of the laminate. I have.
  • the output section is formed by arranging strip-shaped electrodes in the longitudinal direction of the laminated body and alternately laminating piezoelectric ceramic layers.
  • Both sides of the internal electrode are exposed on both sides and are connected to output electrodes formed to form a pair facing the both sides.
  • Lead wires respectively provided on the input electrodes are connected to the input side, and lead wires provided on the output electrodes are connected to the output side.
  • One lead of the output section has a high potential, and the adjacent lead has a low potential and the same potential.
  • burst dimming has increasingly been adopted in response.
  • a first object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer in which the number of steps and the time required for mounting are minimized as compared with the conventional mounting method.
  • a second object of the present invention is to provide a method for mounting the piezoelectric transformer.
  • a third object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer which can improve the sound pressure level of audible sound, does not show deterioration in electrical characteristics such as a boost ratio and heat generation, and can improve reliability. Is to provide.
  • a fourth object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer capable of realizing a very thin piezoelectric inverter.
  • a fourth object of the present invention is to provide a piezoelectric inverter power supply using the above-mentioned piezoelectric transformer. Disclosure of the invention
  • a piezoelectric transformer main body including a long plate-shaped piezoelectric ceramic, and a pair of first and second first and second side surfaces formed on at least one of the front and back surfaces and both side surfaces of substantially half of the length of the piezoelectric transformer main body in the longitudinal direction. And at least one second electrode provided on at least one of a side surface and an end surface of the other half of the length of the transformer main body in the longitudinal direction.
  • the piezoelectric transformer is mounted on a circuit board on which power supply circuit components are mounted to drive the piezoelectric transformer, and the second A plurality of terminals are provided on the electrodes and connected to the circuit board, respectively.
  • the piezoelectric transformer main body is formed of one of a laminated body obtained by alternately laminating a plurality of internal electrodes and piezoelectric ceramic layers in the thickness direction and a single piezoelectric ceramic layer. Is preferred.
  • the present invention wherein the piezoelectric transformer is driven in a vibration mode of 1Z2 wavelength or 1 wavelength, and is interposed between the piezoelectric transformer and the circuit board in order to mount the piezoelectric transformer on the circuit board.
  • a fixing member made of an elastic body having flexibility, wherein the fixing member fixes the piezoelectric transformer on the circuit board, and the fixing member extends from one end of each of the transformers to 1/5 of a total length thereof.
  • Either point or linear shape preferably provided in the portion.
  • a piezoelectric transformer driven in a vibration mode of 12 wavelengths or 1 wavelength is mounted on a circuit board on which a power supply circuit component for driving the piezoelectric transformer is mounted. Therefore, in a method of mounting a piezoelectric transformer, the piezoelectric transformer is fixed on the circuit board by interposing a fixing member made of an elastic body having flexibility between the piezoelectric transformer and the circuit board. The piezoelectric transformer is mounted on the circuit board by mounting the fixing member on the circuit board by providing the fixing member in a point or linear shape at portions from both ends of each of the piezoelectric transformers to 15 of the total length. Is obtained.
  • the present invention provides a piezoelectric transformer that is driven in a half-wave or single-wavelength vibration mode and a power supply mounted on a circuit board on which circuit components for driving the piezoelectric transformer are mounted.
  • the supporting member can be omitted, reducing the work required for the piezoelectric transformer and shortening the time required for mounting.
  • the mounting method becomes easier to absorb vibrations for excitations that are not unitary, and abnormal vibrations can be reduced.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a terminal structure of a modified Rosen type piezoelectric transformer according to the prior art
  • FIG. 2 is a perspective view showing a terminal structure of a Rosen-type piezoelectric transformer according to the prior art
  • FIG. 3A is a perspective view showing a terminal structure of a modified Rosen-type piezoelectric transformer element according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of FIG. 3A taken along the line I IIB—IIIB:
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line IIIC-IIIC of FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the modified Rosen type piezoelectric transformer of FIG. 3A is mounted on a circuit board;
  • FIG. 5 is a wiring diagram of the modified Rosen type piezoelectric transformer of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a perspective view showing a terminal structure of a piezoelectric transformer according to a second embodiment of the present invention:
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the piezoelectric transformer of FIG. 6 is mounted on a circuit board;
  • FIG. 6 is a plan view showing a state in which a piezoelectric transformer according to a third embodiment of the present invention is mounted on a circuit board:
  • FIG. 8B is a side view of the piezoelectric transformer of FIG. 8A.
  • a piezoelectric transformer 11 as an example of a deformed Rosen type has a structure in which internal electrodes 13 and piezoelectric ceramic layers are alternately laminated to form a laminate 15. Approximately half in the direction is an input unit 17 and the other half is an output unit 19.
  • the adjacent one of the internal electrodes 13 alternately overlapped with the piezoelectric ceramic layer was drawn out to the opposite side, and formed on the side of the laminate 15 respectively. They are connected to the input electrodes 21 and 23, respectively.
  • the output section 19 is formed by alternately stacking the strip-shaped electrodes 25 a, 25 b, 25 c and the piezoelectric ceramic layers in the length direction of the stacked body 15. .
  • This electrode Both sides of 25a, 25b, 25c are exposed on both sides, and are connected to output electrodes 27, 29, 31, 33, and 35, 37 formed to form a pair facing both sides. .
  • the lead wires 39 and 41 provided on the input electrodes 21 and 23 are connected to the input side, and the output electrodes 27 and 33 and Lead wires 43, 45, 47 provided on 35 are connected to the output side.
  • the lead 45 of the output section 19 is at a relatively high potential.
  • the lead wires 43 and 47 have a relatively low potential and the same potential as each other.
  • the leads 43, 45, and 47 were connected to the circuit board, respectively.
  • the piezoelectric transformer 51 shown in FIG. 2 is called a Rosen type, and is well known together with the piezoelectric transformer element shown in FIG.
  • a piezoelectric transformer 51 which is an example of the Rosen type, has a pair of electrodes 55, 57 formed on the front and back surfaces of substantially half the length of a piezoelectric ceramic rectangular plate 53, respectively.
  • An electrode 59 is formed on the end face on the side not formed.
  • the leads 61 and 63 connected to the pair of electrodes 55 and 57 serve as input terminals of the input section 65
  • the leads 67 connected to the electrodes 59 serve as output terminals of the output section 69. Is held at a high potential.
  • the piezoelectric transformer 101 according to the first embodiment of the present invention is a modified Rosen type piezoelectric transformer.
  • the piezoelectric transformer 101 forms a laminated body 15 by alternately laminating rectangular internal electrodes 13, strip-shaped connection electrodes 25 a, 25 b, 25 c, and piezoelectric ceramic layers 103. Approximately half of the laminated body 15 in the length direction is an input unit 17 and the other half is an output unit 19.
  • the piezoelectric ceramic layer 103 is made of lead zirconate titanate, and the connecting electrodes 25a, 25b, 25c are made of silver palladium, and the external electrodes 21, 23, 27, 29, 31, 33, 35. 37 Consists of silver or silver / palladium.
  • the input section 17 has an adjacent inner electrode 13 alternately overlapped with the piezoelectric ceramic layer 103. Those in contact with each other are drawn out to the opposite side surfaces, and are respectively connected to the input electrodes 21 and 23 formed on the side surfaces of the laminate 15. Lead wires 39 and 41 are provided on the input electrodes 21 and 23, respectively.
  • the output section 19 is formed by arranging strip-shaped connection electrodes 13 in the longitudinal direction of the laminate 15 and alternately laminating the piezoelectric ceramic layers 103. Both sides of the connection electrode 13 are exposed on both sides of the laminated body 15 and are connected to output electrodes 27, 29, 31, 33, and 35, 37 formed to form a pair facing the both sides. Have been.
  • the respective output electrodes 27, 29 and 31. 33, 35, 37 are connected to leads 43, 105, 107, 45 and 47, 109, respectively.
  • the electrodes of the high voltage section of the output section 19 are 31 and 33, and the electrodes 31 and 33 are electrically connected.
  • the electrodes 27, 29, 35, and 37 in the low voltage section also have the same structure as the electrodes 31 and 33.
  • FIG. 4 a state in which the piezoelectric transformer 101 shown in FIG. 3A is mounted on a circuit board 111 is shown.
  • the external wires 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, and 35 of the piezoelectric transformer element 101 shown in FIG. Solder 41, 43, 105, 107, 45 and 47, 109.
  • the lead-processed piezoelectric transformer 101 is bonded to the circuit board 111 (see FIG. 4) 30 at the node of the vibration by using a silicon adhesive or the like through a silicon sheet, and each lead wire 39 , 41, 43, 105, 107, 45, and 47, 109 perform soldering at eight locations on the designated circuit board 111.
  • the lead wires are soldered.
  • the soldering can be similarly performed using a flexible printed circuit board (FPC).
  • FIG. 5 is a circuit diagram of an inverter power supply using the piezoelectric transformer of FIG.
  • the input leads 39 and 41 are connected to the input circuit 113, and the output leads 107.117 are put together and connected via one connection line 117. Input to one end of output side, output lead wires 105 and 109 are short-circuited, and output lead wires 43 and 47 are collectively input as one connection wire 119 to the other end of output side. are doing.
  • the electrode structure of the output section 19 of the modified Rosen-type piezoelectric transformer 101 is shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C. As shown in Fig.
  • the external electrodes of the output section 19 are provided on both sides, and the inside of the piezoelectric transformer element on the output side 12 has a structure as shown in Fig. 3C, and leads 43 and 105, 107 and 45, 47 and 109
  • the vibration of the piezoelectric transformer becomes symmetrical in the longitudinal direction, so that the sound pressure level of audible sound can be reduced and the output side 19 is connected to the high-potential side lead wire.
  • 107, 45 and the low-potential side lead wires 43, 105 and 47, 109 have two places each, and a piezoelectric transformer whose electrical characteristics do not change even if there is a problem in one place electrical connection. Is obtained.
  • the characteristics of the piezoelectric transformer element according to the first embodiment of the present invention are shown in Table 1 below. As shown in Table 1 below, it is clear that the audible sound can be reduced by about 8 dB in the modified Rosen-type piezoelectric transformer element, and there is no deterioration in the electrical characteristics such as the step-up ratio and heat generation, and the reliability is improved. Was found to be peeled.
  • the piezoelectric transformer 121 according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 6 is called Rosen Eve.
  • the transformer element 121 has electrodes 55 and 57 formed on the front and back surfaces of substantially half the length of the piezoelectric ceramic rectangular plate 53 in the longitudinal direction.
  • an electrode 59 is formed on the end face of the portion of the piezoelectric ceramic rectangular plate 53 on which the electrodes 55 and 57 are not formed.
  • the piezoelectric transformer 51 of the related art shown in FIG. 2 is different from that of the related art in that two lead wires 123 and 125 are provided on the electrode 59.
  • the lead wires 61 and 63 connected to the electrodes 55 and 57 become the input terminals of the input section 65, and the lead wires 123 and 125 connected to the electrode 59 are held at a high potential.
  • One of the input terminals as a common terminal Make up the terminals.
  • FIG. 7 a state in which the piezoelectric transformer 121 of FIG. 6 is mounted on a circuit board 111 is shown.
  • the sound pressure level of the audible sound which is a problem, can be reduced by making the structure symmetrical with respect to the vibration of the piezoelectric transformer. It is possible to provide a piezoelectric transformer whose reliability is improved without any deterioration in mechanical characteristics.
  • the piezoelectric transformer 127 according to the third embodiment of the present invention differs from the conventional piezoelectric transformer shown in FIGS. 3A and 3B except that the substrate mounting structure is different. It has a structure similar to that of technology. That is, the piezoelectric transformer 127 has external electrodes 75, 77, 79, 81 provided on both front and back sides of the transformer. In addition, lead wires are soldered to the external electrodes 75, 77, 79, 81, but their entries are omitted.
  • a power source such as a piezoelectric inverter is provided.
  • the piezoelectric transformer 127 when the piezoelectric transformer 127 is mounted on the circuit board 73, the node 1 of the 1Z2 wavelength mode vibration of the piezoelectric transformer 127 is used.
  • the fixing member made of a flexible elastic body is inserted into and adhered to the lower surface side approaching both ends from 3.85.
  • the third embodiment of the present invention after mounting a piezoelectric transformer 127 of 53Z7.7 / 3.2 mm on a circuit board 73, the third embodiment of the present invention Yo Table 2 below shows a comparison of the characteristics of these products.
  • the waveforms of the heat generated by the piezoelectric transformer, the consumed current, and the vibration velocity in the length direction are significantly different from those of the related art. It can be seen that the vibration in the width and thickness directions is reduced compared to the conventional product, and the audible sound level is reduced.
  • the piezoelectric transformer used for the piezoelectric inverter and the power supply mounted on the circuit board on which the circuit components for driving the piezoelectric transformer are mounted, Insert and adhere a flexible elastic body from both ends of the transformer to the entire length of 1Z5 not only as a fixing member but also as a supporting member.
  • a piezoelectric transformer mounting structure that can reduce audible sound, vibration in the width and thickness directions without any change, and can reduce the number of mounting steps and mounting time by eliminating supporting members. can do.
  • the piezoelectric transformer and the mounting structure thereof include an inverter circuit and an adapter power supply circuit for a cold cathode tube backlight of a liquid crystal display panel such as a notebook type personal computer navigation system, and an electronic copying machine. It is useful as a voltage transformer used in a high-voltage generating circuit used in a power supply.

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Description

明 細 書
圧電トランス 技術分野
本発明は、 ノート型パソコンゃカーナビゲーション等の液晶表示パネルの冷陰 極管バックライ ト用のインバ一タ回路やアダプタ電源回路、 電子複写機に用いる 高圧発生回路等に用いる圧電トランスに関し、 詳しくは、 出力電極の構造と回路 基板の実装に関する。 背景技術
従来、 種々の小型電子機器の電源に圧電トランスが用いられている。 その典型 的なものに、 ローゼンタイプ、 及び変形ローゼンタイプと呼ばれるものがある。 ローゼンタイプの圧電トランスの一例としては、 圧電セラミックス矩形板の長 さ方向略半分の表裏面に一対の入力側電極を形成し、 これらの一対の入力側電極 が形成されていない残りの半分の端面に出力電極を形成している。 一対の入力側 電極の夫々に接続されたリードの一方が入力部の入力端子となり、 出力側電極に 接続されたリードの一方は、 高電位に保持された出力電極となり、 入力側電極の 他方のリードは、 入出力共通の端子となっている。
一方、 変形ローゼンタイプの圧電トランスの一例としては、 内部電極膜と圧電 磁器層とを交互に積層して積層体を形成し、 この積層体の長さ方向略半分を入力 部、 残りの半分を出力部としている。 入力部には、 圧電磁器層と交互に重ねられ た内部電極の内のが隣接するものが、 互いに逆の側面に引き出され、 夫々、 積層 体の側面に形成された入力電極に夫々接続されている。 一方、 出力部は、 帯状の 電極が、 積層体の長さ方向に、 並び且つ圧電磁器層とを交互に積層されて形成さ れている。 この内部電極の両側は両側面に露出し、 両側面に対向して対をなすよ うに形成された出力電極に接続されている。 入力電極に夫々設けられたリード線 が入力側に接続され、 出力電極に設けられたリード線が出力側に接続される。 出 力部の一つのリード線は高電位であり、 隣接するリード線は、 低電位で、 かつ同 電位となっている。 しかしながら、 圧電トランスを使用したィンバー夕に対して輝度調整の要求 範囲が拡大したため、 その対応としてバースト調光の採用が多くなつた。
その結果、 従来の実装方式では生じなかった可聴音の発生が、 さらに、 問題と なってきた。 このことは、 従来、 圧電トランスの振動はほぼ単一振動モードで駆 動されていたが、 調光機能を付加することにより圧電トランスは、 単一モードの 振動ではなくなり、 その影響が電気的接続部に生じてきたためによる。
さらに、 振動モードが単一ではなくなる課題と、 更に小型薄型への移行にとも ない、 圧電トランス素子の電極構造に対して電気的接続を行う面積等に制約が加 わり、 圧電トランス素子と回路基板との電気的接続に関する信頼性の問題が生じ てきた。
そこで、 本発明の第 1の目的は、 従来の実装方法に比べて、 工程数、 実装にか かる時間を極力抑えた圧電トランスを提供することにある。
また、 本発明の第 2の目的は、 前記圧電トランスの実装方法を提供することに ある。
また、 本発明の第 3の目的は、 可聴音の音圧レベルを改善することができ、 か つ昇圧比、 発熱等の電気的特性は劣化がみられず、 信頼性の向上がはかれる圧電 トランスを提供することにある。
また、 本発明の第 4の目的は、 非常に薄型の圧電インバータが実現出来る圧電 トランスを提供することにある。
さらに、 本発明の第 4の目的は、 上記圧電トランスを用いた圧電インバータ電 源を提供することにある。 発明の開示
本発明によれば、 長い板状の圧電磁器を含む圧電トランス本体と、 前記圧電ト ランス本体の長さ方向の略半分の表裏面及び両側面の内の少なくとも一方に形成 された一対の第 1の電極と、 前記トランス本体の長さ方向の残りの略半分の側面 及び端面のうちの少なくとも一方に設けられた少なくとも一つの第 2の電極とを 備えた圧電トランスにおいて、 前記圧電トランスは、 当該圧電トランスを駆動す るために電源回路部品を実装した回路基板に搭載されているとともに、 前記第 2 の電極に複数の端子を設けて前記回路基板に夫々接続したことを特徴とする圧 電トランスが得られる。
ここで、 本発明の圧電トランスにおいて、 前記圧電トランス本体は、 内部電極 及び圧電磁器層を板厚方向に交互に複数積層してなる積層体及び単一の圧電磁器 層の内の一方からなることが好ましい。
また、本発明:こおいては、 1 Z 2波長あるいは 1波長の振動モードで駆動され、 前記回路基板上に前記圧電トランスを実装するために、 前記圧電トランスと前記 回路基板との間に介在した柔軟性を備えた弾性体からなる固定部材を備え、 前記 固定部材によって前記圧電トランスを前記回路基板上に固定され、 前記固定部材 は、 前記トランスの各々の両端から全長の 1 / 5までの部分に点及び線状の内の いずれか一方の形状:こ設けられていることが好ましい。
また、 本発明によれば、 1 2波長あるいは 1波長の振動モードで駆動する圧 電トランスを、 前記圧電トランスを駆動するための電源回路部品を搭載した回路 基板上に、 前記圧電トランスを実装するために、 前記圧電トランスと前記回路基 板との間に柔軟性を備えた弾性体からなる固定部材を介在させて前記圧電トラン スを前記回路基板上に固定する圧電トランスの実装方法において、 前記圧電トラ ンスの各々の両端から全長の 1 5までの部分に前記固定部材を点又は線状に設 けて前記圧電トランスを前記回路基板上に実装することを特徴とする圧電トラン スの実装構造が得られる。
即ち、 本発明:こおいては、 1 / 2波長あるいは 1波長の振動モードで駆動する 圧電トランスと当該圧電トランスを駆動する回路部品を搭載した回路基板に実装 する電源として、 当該圧電トランスの振動の節点部分:こ対応する部分を含まない ように両端から全長の 1 / 5までの部分に、 点又は線状に柔軟な弾性体で固定す ることで、 当該圧電トランスと当該回路基板の固定とともに当該圧電トランスの 支持の役割も果たすことにより、 支持部材を省くことが可能となり、 圧電トラン スの作業工程の軽減と、 実装にかかる時間の短縮をはかれるとともに、 従来の支 持に比べ支持面積が拡大し、 より単一ではない励振に対して振動を吸収しやすい 実装方法となり、 より異常な振動を軽減できるものである。 図面の簡単な説明
第 1図は従来技術による変形ローゼン型圧電トランスの端子構造を示す斜視 図；
第 2図は従来技術によるローゼン型圧電トランスの端子構造を示す斜視図； 第 3 A図は本発明の第 1の実施例による変形ローゼン型圧電トランス素子の端 子構造を示す斜視図；
第 3 B図は第 3 A図の I I I B— I I I B線に沿った断面図：
第 3 C図は第 3 A図の I I I C一 I I I C線に沿う断面図であり、 出力側の高 電圧部の断面を示す；
第 4図は第 3 A図の変形ローゼン型圧電トランスの回路基板へ実装した状態を 示す斜視図；
第 5図は第 4図の変形ローゼン型圧電トランスの配線図；
第 6図は本発明の第 2の実施例による圧電トランスの端子構造を示す斜視図： 第 7図は第 6図の圧電トランスの回路基板へ実装した状態を示す斜視図； 第 8 A図は本発明の第 3の実施例による圧電トランスの回路基板に実装した状 態を示す平面図：及び
第 8 B図は第 8 A図の圧電トランスの側面図である。 発明を実施するための最良の形態
本発明の実施例を説明するために、 本発明をより容易に理解するために、 従来 技術による圧電トランスについて第 1図乃至第 2図を参照して説明する。
第 1図を参照すると、変形ローゼンタイプの一例としての圧電トランス 1 1は、 内部電極 1 3と圧電磁器層とを交互に積層して積層体 1 5を形成し、 この積層体 1 5の長さ方向略半分を入力部 1 7、 残りの半分を出力部 1 9としている。
入力部 1 7には、 圧電磁器層と交互に重ねられた内部電極 1 3の内のが隣接す るものが、 互いに逆の側面に引き出され、 夫々、 積層体 1 5の側面に形成された 入力電極 2 1 , 2 3に夫々接続されている。
一方、 出力部 1 9は、 帯状の電極 2 5 a , 2 5 b , 2 5 cカ、 積層体 1 5の長 さ方向に、 並び且つ圧電磁器層とを交互に積層されて形成されている。 この電極 25a, 25 b, 25 cの両側は両側面に露出し、 両側面に対向して対をなす ように形成された出力電極 27， 29と 31, 33と、 35, 37とに接続され ている。
第 1図に示す圧電トランス 1 1を図示しない回路基板に電気的接続するには、 入力電極 21, 23に夫々設けられたリード線 39, 41が入力側に接続され、 出力電極 27, 33, 35に設けられたリード線 43, 45, 47が出力側に接 続される。 出力部 19のリード線 45は比較的高電位である。 リード線 43及び 47は、 比較的低電位であり、 かつ互いに同電位となっている。
また、 出力部 19の端子構造及び電気的接続に関しては、 リード 43, 45, 47を夫々回路基板に接続していた。
第 2図に示す圧電トランス 51は、 ローゼンタイプとよばれ、 第 1図の圧電ト ランス素子と共に、 良く知られている。 第 2図に示すように、 ローゼンタイプの 一例を示す圧電トランス 51は圧電セラミックス矩形板 53の長さ方向略半分の 表裏面に一対の電極 55, 57を夫々形成し、 これら電極 55， 57が形成され ていない側の端面に電極 59を形成している。 この構造の圧電トランス素子 51 において、 一対の電極 55, 57に接続されたリード 61， 63が入力部 65の 入力端子となり、 電極 59に接続されたリード 67は、 出力部 69の出力端子と なり、 高電位に保持されている。
それでは、 本発明の実施例について第 3 A図， 第 3B図， 及び第 3 C図乃至第 8 A及び 8 B図を参照して説明する。
第 3A図. 第 3B図， 及び第 3C図を参照すると、 本発明の第 1の実施例によ る圧電トランス 101は、 変形ローゼンタイプの圧電トランスである。
圧電トランス 101は、 矩形状の内部電極 13及び帯状の接続電極 25 a, 2 5b, 25 cと圧電磁器層 103とを交互に積層して積層体 15を形成している。 この積層体 15の長さ方向略半分を入力部 17、 残りの半分を出力部 1 9として いる。 圧電磁器層 103は、 ジルコン酸チタン酸鉛系であり、 接続電極 25 a, 25 b, 25 cは銀 'パラジウムからなり、 各外部電極 21 , 23, 27， 29， 31, 33, 35. 37は、 銀又は銀 ·パラジウムからなる。
入力部 1 7には、 圧電磁器層 103と交互に重ねられた内部電極 13の内の隣 接するものが、 互いに逆の側面に引き出され、 夫々、 積層体 15の側面に形成 された入力電極 21, 23に夫々接続されている。この入力電極 21, 23に夫々 リード線 39, 41が設けられている。
一方、 出力部 19は、 帯状の接続電極 13が、 積層体 15の長さ方向に並び、 且つ圧電磁器層 103とを交互に積層されて形成されている。 この接続電極 13 の両側は、 積層体 15の両側面に露出し、 両側面に対向して対をなすように形成 された出力電極 27, 29と、 31, 33と、 35, 37とに接続されている。 夫々の出力電極 27, 29と 31. 33と、 35, 37は、 リード線 43， 10 5と 107， 45と、 47, 109とに夫々接続されている。 出力部 19の高電 圧部の電極は 31， 33であり、 電極 31と 33は電気的に導通が取れている。 また、 低電圧部の電極 27, 29， 35, 37も上記電極 31， 33と同様な 構造をとつている。
第 4図を参照すると、 第 3A図に示す圧電トランス 101が回路基板 11 1に 実装した状態が示されている。 第 3 A図に示す圧電トランス素子 101の外部電 極 21, 23, 25, 27, 29， 31, 33, 35の 8力所に、 それぞれの所 定の長さに処理されたリード線 39, 41と、 43， 105と、 107， 45と、 47, 109をはんだ付けする。次に、 リード処理された圧電トランス 101を、 シリコンシートを介してシリコン接着剤等使用することによって、 振動の節部で 回路基板 1 11 (第 4図参照） 30に接着し、 各リード線 39, 41と、 43， 105と 107, 45と、 47, 109は指定された回路基板 1 1 1の 8力所に はんだ付けを行う。 尚、 第 1の実施例においては、 リード線を半田付けしたが、 フレキシブルプリント配線基板 （FPC) を用いても同様に半田接続することが できる。
第 5図は第 4図の圧電トランスを用いたィンバ一タ電源の回路図である。
第 5図に示すように、 入力側のリード線 39, 41は、 入力側の回路 1 13に 接続され、 出力側のリード 107. 1 17は纏められて一つの接続線 1 17を介 して出力側の一端部に入力し、 出力側のリード線 105, 109は短絡され、 出 力側のリード線 43, 47は纏めて一本の接続線 1 19として、 出力側の他端部 に入力している。 このような構成の本発明の第 1の実施例の圧電トランスによれば、 変形ロー ゼンタイプの圧電トランス 101の出力部 19の電極構造に関して、 第 3A図、 第 3B図、 及び第 3C図に示すように、 出力部 19の外部電極を両側に設け、 か つ出力側 12の圧電トランス素子の内部を第 3 C図のような構造をとり、 リード 線 43と 105、 107と 45、 47と 109を電気的に導通をとる構造にする ことにより、 圧電トランスの振動が長さ方向に左右対称となり、 可聴音の音圧レ ベルを減ずることが出来るとともに、 出力側 19が高電位側のリード線 107, 45と， 低電位側のリード線 43， 105と 47, 109で各二力所を持つこと になり、 一力所電気的接続に問題が生じても電気的特性が変化しない圧電トラン スが得られる。
次に、本発明の第 1の実施例による圧電トランス素子の特性を下記表 1に示す。 下記表 1に示すように、 変形ローゼンタイプの圧電トランス素子において、 可聴 音を 8 dB程低減できることは明らかであり， 昇圧比、 発熱等の電気特性の劣化 はみられず、 かつ信頼性の向上がはかれることが判明した。
表 1
Figure imgf000009_0001
第 6図に示す本発明の第 2の実施例による圧電トランス 1 21は、 ローゼン夕 イブとよばれている。 このトランス素子 121は、 圧電セラミ ックス矩形板 53 の長さ方向略半分の表裏面に夫々電極 55, 57を形成している。 一方、 各電極 55, 57が形成されていない側の圧電セラミックス矩形板 53の部分の端面に 電極 59が形成されている。 第 2図に示す従来の圧電トランス 51とは、 電極 5 9に、 リード線 123, 125が二本設けられている点で従来技術によるものと は異なっている。
この構造の圧電トランス 121において、 電極 55, 57に接続されたリ一ド 線 61, 63が入力部 65の入力端子となり、 電極 59に接続されたリード線 1 23, 125は高電位に保持され、 入 力端子の一方を共通端子として、 出力 端子を構成している。
第 7図を参照すると、 第 6図の圧電トランス 1 2 1は、 回路基板 1 1 1に搭載 した状態が示されている。
第 6図及び第 7図に示すように、 ローゼンタイプの圧電トランス 1 2 1の出力 側にリード線 1 2 3 , 1 2 5を二力所設けることにより、 一力所の電気接続に間 題が生じた場合でも、電気的特性が変化しない圧電トランスを得ることができる。 尚、 本発明の第 2の実施例においても、 従来技術と比較すると電気特性の劣化 はみられず、 かつ信頼性の向上がはかれることが判明した。
以上、 説明したように、 本発明の第 1及び第 2の実施例によれば、 圧電トラン スの振動に対して対称の構造とし、問題であった可聴音の音圧レベルを低減でき、 電気的特性は劣化がみられず、 信頼性の向上がはかれる圧電トランスを提供する ことができる。
また、 本発明の第 1及び第 2の実施例によれば、 非常に薄型の圧電インバータ が実現出来る圧電トランスを提供することができる。
第 8 A図び第 8 B図を参照すると、 本発明の第 3の実施例による圧電トランス 1 2 7は、 基板実装構造が異なる他は、 第 3 A図及び第 3 B図に示した従来技術 によるものと同様の構造を有している。 即ち、 圧電トランス 1 2 7は、 トランス 側面の表裏両面に設けられた外部電極 7 5 , 7 7 , 7 9 , 8 1を備えている。 尚、 各部外電極 7 5 , 7 7， 7 9， 8 1には、 リード線が半田付けされているが、 そ の記入が省略されている。
従来の圧電トランス 7 1と同様に、 圧電トランス駆動のための回路部品を搭載 した回路基板 1 0に、 圧電トランス 1 2 7を実装すると、 圧電インバ一タ等の電 源となる。
しかし、 本発明の第 3の実施例においては、 従来とは異なり、 圧電トランス 1 2 7を回路基板 7 3に実装するには、 圧電トランス 1 2 7の 1 Z 2波長モードの 振動の節点 8 3. 8 5から両端に寄つた下面側に柔軟な弾性体からなる固定部材 1 2 9， 1 3 1力;、 挿入され、 接着された構成となっている。
上記本発明の第 3の実施例によるものの具体例として、 5 3 Z 7. 7 / 3. 2 mmの圧電トランス 1 2 7を回路基板 7 3に実装後、 本発明の第 3の実施例によ るものの特性比較を下記表 2に示す。
表 2
Figure imgf000011_0001
上記表 2に示すように、 従来と比較して、 本発明の第 3の実施例による圧電ト ランスにおいては、 圧電トランスの発熱、 消費電流、 長さ方向の振動速度の波形 に大きな変化はみられず、 かつ従来品に比べて幅、 厚み方向の振動が軽減されて いるうえ、 可聴音のレベルが減少していることが分かる。
以上、 説明したように、 本発明の第 3の実施例では、 圧電インバー夕に使用さ れる圧電トランスと、 この圧電トランスを駆動するための回路部品を搭載した回 路基板に実装した電源において、 トランスの両端から全長の 1 Z 5までの部分に 柔軟な弾性体を、 固定部材としてだけではなく支持部材をかねて挿入、 接着する 実装方法を取ることにより、 発熱、 長さ方向の振動等の特性に変化なく、 可聴音 と幅、 厚み方向の振動を減少させることができるうえに、 支持部材をなくすこと により実装の工程数と実装にかかる時間を減少させることができる圧電トランス の実装構造を提供することができる。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明に係る圧電トランス及びその実装構造は、 ノート型パソ コンゃカーナビゲーシヨン等の液晶表示パネルの冷陰極管バックライ ト用のィン バータ回路やアダプタ電源回路、 電子複写機に用いる高圧発生回路等に用いる圧 電トランスとして有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 長い板状の圧電磁器を含む圧電トランス本体と、 前記圧電トランス本体 の長さ方向の略半分の表裏面及び両側面の内の少なくとも一方に形成された一対 の第 1の電極と、 前記トランス本体の長さ方向の残りの略半分の側面及び端面の 内の少なくとも一方に設けられた少なくとも一つの第 2の電極とを備えた圧電ト ランスにおいて、 前記圧電トランスは、 当該圧電トランスを駆動するために電源 回路部品を実装した回路基板に搭載されているとともに、 前記第 2の電極に複数 の端子を設けて前記回路基板に夫々接続したことを特徴とする圧電トランス。
2. 請求項 1記載の圧電トランスにおいて、 前記圧電トランス本体は、 内部 電極及び圧電磁器層を板厚方向に交互に複数積層してなる積層体及び単一の圧電 磁器層の内の一方からなることを特徴とする圧電トランス。
3. 請求項 2記載の圧電トランスにおいて、 前記圧電トランスと前記回路基 板との電気接続に、 リード線及び F P Cの内の少なくとも一方を用いたことを特 徴とする圧電トランス。
4. 請求項 3記載の圧電トランスにおいて、 前記圧電トランス本体は、 前記 積層体からなり、 前記第 1の電極は、 前記積層体の側面に設けられ、 前記内部電 極に接続されており、 前記第 2の電極は、 前記積層体の前記第 1の電極とは異な る部分の側面に対向して設けられ互いに同電位となるとともに夫々前記回路基板 に接続される少なくとも一対の電極からなることを特徴とする圧電トランス。
5. 請求項 4記載の圧電トランスにおいて、 前記第 2の電極は、 複数対長さ 方向に並んで形成され、 前記第 2の電極の内の各対の夫々の電極は、 同電位の出 力端子に接続され、 前記第 2の電極の内の互いに隣合う電極は、 夫々互いに異な る出力端子として前記回路基板に接続されていることを特徴とする圧電トランス
6. 請求項 5記載の圧電トランスにおいて、 インバ一タ電源を構成すること を特徴とする圧電トランス。
7. 請求項 3記載の圧電トランスにおいて、 前記第 2の電極は、 前記圧電ト ランス本体の一端部に設けられた一つの出力電極からなり、 前記出力電極に 2点 の端子を設け、 前記 2点の端子を前記回路基板に電気接続したことを特徴とする 圧電トランス。
8. 請求項 7記載の圧電トランスにおいて、 前記第 1の電極は、 前記圧電ト ランス本体の表裏をなす対向面の一部に対向した一対の入力電極からなることを 特徴とする圧電トランス。
9. 請求項 8記載の圧電トランスにおいて、 インバー夕電源に用いられるこ とを特徴とする圧電トランス。
1 0. 1 / 2波長あるいは 1波長の振動モードで駆動され、 前記回路基板上 に前記圧電トランスを実装するために、 前記圧電トランスと前記回路基板との間 に介在した柔軟性を備えた弾性体からなる固定部材を備え、 前記固定部材によつ て前記圧電トランスを前記回路基板上に固定され、 前記固定部材は、 前記トラン スの各々の両端から全長の 1 5までの部分に点及び線状の内のいずれか一方の 形状に設けられていることを特徴とする圧電トランス。
1 1 . 1 / 2波長あるいは 1波長の振動モードで駆動する圧電トランスを、 前記圧電トランスを駆動するための電源回路部品を搭載した回路基板上に、 前記 圧電トランスを実装するために、 前記圧電トランスと前記回路基板との間に柔軟 性を備えた弾性体からなる固定部材を介在させて前記圧電トランスを前記回路基 板上に固定する圧電トランスの実装方法において、 前記圧電トランスの各々の両 端から全長の 1 / 5までの部分に前記固定部材を点又は線状に設けて前記圧電ト ランスを前記回路基板上に実装することを特徴とする圧電トランスの実装構造。
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