JP3085234B2 - 圧電トランス - Google Patents

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、特
に、液晶ディスプレイのバックライト用インバータ、蛍
光灯点灯用インバータ、複写機等の高圧電源回路に用い
られる圧電トランスに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の圧電トランスの一例を図７に示
す。この圧電トランスは、ローゼン型と呼ばれるもの
で、矩形平板状の圧電セラミックスからなる圧電板１に
入力電極２，３及び出力電極４を形成してなる圧電トラ
ンス素子５を備えている。入力電極２，３は圧電板１の
一方の片側半部の表裏面にそれぞれ対向して形成され、
また、出力電極４は圧電板１の他方の片側半部の端面に
形成されている。

【０００３】この圧電トランスは、圧電トランス素子５
が二次モード（λモード）で動作し、図７（Ｂ）に示す
ように、圧電板１の両端から該圧電板１の長さの１／４
の位置に、振動変位が零となる振動の節（ノード点）Ｎ
₁，Ｎ₂が生じ、圧電板１の中央及び両端に振動変位が最
大になる振動の腹が生じる。そこで、このような圧電ト
ランスでは、圧電板１の振動をできるだけ抑圧しないよ
うに、圧電板１の振動の変位が最小となる振動の節
Ｎ₁，Ｎ₂に対応する振動の節領域で、樹脂やゴム等の弾
性体６で圧電トランス素子５を支持するとともに、入力
電極２，３及び出力電極４にそれぞれ金属ワイヤ７を半
田付けし、前記入力電極２，３及び出力電極４をそれぞ
れ入力側及び出力側の端子電極と電気的に接続するよう
にしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な構造を有する圧電トランスは、その信頼性及び量産性
の点から、次の（１）〜（５）のような問題点を有して
いた。 （１）入力電極２，３及び出力電極４と圧電トランスの
入力側及び出力側の端子電極との電気的接続を金属ワイ
ヤ７で行っているので、金属ワイヤ７が他の電子部品と
接触する等によって短絡事故、断線事故等を生じ易く、
しかも大きい実装面積を必要とする。 （２）金属ワイヤ７を入力電極２，３及び出力電極４に
半田付けするためには、入力電極２，３及び出力電極４
の位置に応じて、圧電トランス素子５の向きを変えて金
属ワイヤ７を半田付けしなければならず、金属ワイヤ７
の半田付け作業が繁雑になり、工数が増え、量産性が上
がらない。 （３）圧電板１の節Ｎ₁，Ｎ₂に対応する節領域を樹脂や
ゴム等の弾性体６で挟み込んで圧電トランス素子５を支
持しているので、圧電トランスの低背化及び薄型化が困
難である。 （４）金属ワイヤ７を入力電極２，３及び出力電極４に
それぞれ電気的に接着する半田が圧電板１の振動を阻害
し、圧電トランスの昇圧比、変換効率の低下をもたら
す。 （５）金属ワイヤ７の半田付け部分に振動応力が集中す
るため、振動が大きい場合、入力電極２，３や出力電極
４の近傍で金属ワイヤ７の破壊が生じ易い。

【０００５】そこで、本発明の目的は、実装面積が小さ
く、低背化及び薄型化が容易で、しかも信頼性及び量産
性にすぐれた圧電トランスを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る圧電トランスは、圧電板に入力電極及
び出力電極が形成されてなる圧電トランス素子を粘着弾
性シートを介して基板上に支持し、圧電トランス素子は
基板に対向する主面が粘着弾性シートで支持され、か
つ、前記入力電極又は出力電極の少なくともいずれか一
方を前記基板上に設けられた端子電極に導電性接着剤で
電気的に接続したことを特徴とする。

【０００７】前記圧電トランスにおいて、前記入力電極
及び出力電極が圧電板の前記基板に対向する側の主面上
に位置する接続部を有し、それらの接続部と前記端子電
極とが導電性接着剤で電気的に接続されていることが好
ましい。さらに、前記圧電トランスにおいて、前記粘着
弾性シート及び前記導電性接着剤は、圧電トランスの振
動の節が存在する領域に位置していることが好ましい。

【０００８】

【作用】前記粘着弾性シートは、その弾性により、圧電
トランスを基板上に弾性的に支持し、圧電トランス素子
の圧電板の振動を阻害することなく、振動可能に圧電ト
ランス素子を基板上に支持する。また、粘着弾性シート
は、その粘着性により、圧電トランス素子を基板上に保
持する。さらに、導電性接着剤も、圧電トランス素子の
振動に応じて自由に変形し、圧電トランス素子の入力電
極及び出力電極と端子電極とを電気的に接続する。

【０００９】前記圧電トランス素子の入力電極及び出力
電極がそれぞれ圧電板の一つの主面側に引き出されてい
れば、圧電板の一つの主面側にて入力電極及び出力電極
を導電性接着剤を用いて基板上の端子電極に電気的に接
続することができる。前記粘着弾性シート及び導電性接
着剤が圧電トランス素子の振動の節領域に位置していれ
ば、粘着弾性シート及び導電性接着剤は圧電板が振動し
てもほぼ静止しており、粘着弾性シート及び導電性接着
剤が圧電板の振動を阻害することはない。

【００１０】

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

【００１１】［第１実施形態、図１及び図２］本発明の
第１実施形態に係る圧電トランスを、図１（Ａ），
（Ｂ）に示す。この圧電トランス１１は、圧電トランス
素子１２のλ／２モードと呼ばれる基本（一次）振動モ
ードを利用したものである。圧電トランス素子１２は、
矩形平板状の圧電セラミックスからなる圧電板１３を備
えている。該圧電板１３は、その長さ方向の一方の片側
半部の表裏面に入力電極１４，１５が対向してそれぞれ
形成され、他方の片側半部の端面に出力電極１６が形成
されている。前記圧電板１３は、入力電極１４，１５が
形成された一方の片側半部が厚み方向に分極され、他方
の片側半部は長さ方向に分極されている。前記圧電トラ
ンス素子１２は、圧電板１３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し、前
記圧電板１３の両端に振動変位が最大となる振動の腹が
存在する。

【００１２】前記入力電極１４，１５のうち、基板２１
に対向する圧電板１３の裏面に形成された入力電極１４
は、図１（Ａ）に示されるように、振動の節に対応する
節領域Ｎに位置する二つのコーナ部のうちの一つのコー
ナ部が除去され、残る節領域Ｎに位置する部分が入力電
極１４の接続部１４ａを構成している。なお、この接続
部１４ａは、振動の節領域Ｎにて、前記圧電板１３の一
方の側面まで延長されている。圧電板１３の表面に形成
されたいま一つの入力電極１５は、図１（Ｂ）に示すよ
うに、圧電板１３の側面を経て入力電極１４が除去され
た前記コーナ部に到る接続部１５ａを有している。

【００１３】二つの入力電極１４，１５の接続部１４
ａ，１５ａには、前記圧電板１３の幅に略等しい長さを
有する粘着弾性体２２が配置され、該粘着弾性体２２が
基板２１の上に接着される。これにより、前記圧電トラ
ンス素子１２は、粘着弾性体２２により基板２１上に
て、振動の節領域Ｎで支持される。粘着弾性体２２は、
弾性を有するとともに、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な
どを使用することができる。

【００１４】前記基板２１の圧電トランス素子１２の実
装面には、入力電極１４，１５及び出力電極１６がそれ
ぞれ電気的に接続される入力端子電極としての入力電極
接続ランド２４，２５及び出力端子電極としての出力電
極接続ランド２６が形成されている。これら入力電極接
続ランド２４，２５は、入力電極１４，１５の接続部１
４ａ，１５ａに導電性接着剤２７により電気的に接続さ
れる。該導電性接着剤２７は、ディスペンサ等により、
圧電板１３の側面において、入力電極接続ランド２４，
２５と入力電極１４，１５の接続部１４ａ，１５ａをブ
リッジするように塗布し、硬化させている。

【００１５】前記導電性接着剤２７は、導電性フィラ、
バインダ及び添加剤を含むものである。前記導電性フィ
ラとしては、Ａｕ粉、Ａｇ粉、Ｃｕ粉、Ｎｉ粉、Ａｌ
粉、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維もしく
はＡｇメッキ粒子などを使用することができる。また、
バインダとしては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニ
ル樹脂、アクリル変性ポリウレタン樹脂、ゴム系樹脂も
しくはエポキシポリアミド樹脂などを使用することがで
きる。さらに、添加剤には、フィラの分散性を良くする
分散剤、耐磨耗性を付与する潤滑剤、導電性フィラの沈
降防止剤などが含まれている。

【００１６】一方、前記圧電トランス素子１２の出力電
極１６には、図１（Ｂ）に示すように、リード線３１の
一端が半田付けされ、該リード線３１の他端は前記基板
２１の出力電極接続ランド２６に半田付けされている。

【００１７】以上に説明した図１のような構成を有する
圧電トランス１１では、圧電トランス素子１２は、粘着
弾性体２２を介して基板２１上に支持されているので、
この粘着弾性体２２の弾性により圧電トランス素子１２
の振動が阻害されることはない。また、導電性接着剤２
７も、その抵抗率や固さを選択することにより、圧電ト
ランス素子１２の振動を妨げることなく、圧電トランス
素子１２と基板２１の入力電極接続ランド２４，２５と
の間の電気的な導通を得ることができる。さらに、前記
導電性接着剤２７は弾性を有しているので、圧電トラン
ス素子１２の振動応力が入力電極１４，１５の導電性接
着剤２７の塗布部分に集中することもなく、圧電トラン
ス素子１２の振動により、入力電極１４，１５が破壊さ
れるのも防止される。

【００１８】なお、図１に示した圧電トランス１１で
は、出力電極１６と基板２１の出力電極接続ランド２６
とはリード線３１で接続したが、前記出力電極１６と出
力電極接続ランド２６とは、リボン線で接続してもよ
く、また、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、導電性接
着剤２７で接続するようにしてもよい。

【００１９】［第２実施形態、図３及び図４］図３
（Ａ），（Ｂ）に示す圧電トランス１１ａは、粘着弾性
体２２の長さを圧電トランス素子１２ａの幅よりもやや
短くし、入力電極１４，１５の接続部１４ａ，１５ａと
基板２１の入力電極接続ランド２４，２５との間に導電
性接着剤２７を塗布して硬化させ、これら接続部１４
ａ，１５ａと入力電極接続ランド２４，２５とを電気的
に接続するようにしたものである。また、圧電トランス
素子１２ａの出力電極１６と基板２１の出力電極接続ラ
ンド２６も、導電性接着剤２７で電気的に接続してい
る。このとき、前記圧電トランス素子１２ａの出力電極
１６も、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、入力電極１
４が形成された圧電板１３の裏面まで延長して出力電極
１６の接続部１６ａを形成するようにしてもよい。な
お、図３及び図４において、図１及び図２に対応する部
分には対応する符号を付して示し、その説明は省略す
る。

【００２０】本第２実施形態においては、圧電トランス
素子１２ａの側面から導電性接着剤２７がはみ出ないの
で、圧電トランス素子１２ａの実装面積をより小さくす
ることができる。また、図４に示した圧電トランス１１
ａでは、圧電トランス素子１２ａは、その入力電極１
４，１５の接続部１４ａ，１５ａ及び出力電極１６の接
続部１６ａのいずれもが圧電板１３の一つの主面（裏
面）に位置しているので、導電性接着剤２７の塗布が容
易で、圧電トランス１１ａの組立効率を高めることがで
きる。

【００２１】［第３実施形態、図５］図５（Ａ），
（Ｂ）に示す圧電トランス１１ｂは、圧電トランス素子
１２ｂの裏面において、入力電極１４の接続部１４ａと
入力電極１５の接続部１５ａとの間に間隔を設け、その
間に出力電極１６の接続部１６ａを引出すようにしてい
る。そして、圧電トランス素子１２ｂは二つの粘着弾性
体２２ａ，２２ｂを介して基板２１上に接着されて保持
されている。

【００２２】前記二つの粘着弾性体２２ａ，２２ｂのう
ち、粘着弾性体２２ａは接続部１４ａと接続部１６ａを
ブリッジするように配置され、いま一つの粘着弾性体２
２ｂは接続部１５ａと接続部１６ａをブリッジするよう
に配置されている。そして、接続部１４ａと入力電極接
続ランド２４との間、接続部１６ａと出力電極接続ラン
ド２６との間、接続部１５ａと入力電極接続ランド２５
との間にそれぞれ導電性接着剤２７を、ディスペンサに
より塗布して硬化させ、各接続部１４ａ，１５ａ，１６
ａをそれぞれ入力電極接続ランド２４，２５及び出力電
極接続ランド２６に電気的に接続している。なお、図５
においても、図１及び図２に対応する部分には対応する
符号を付して示し、その説明は省略する。

【００２３】本第３実施形態においては、図５（Ｂ）か
らも分かるように、圧電トランス素子１２ｂの側面から
導電性接着剤２７がはみ出ないので、圧電トランス素子
１２ｂの実装面積をより小さくすることができる。ま
た、圧電トランス素子１２ｂは、接続部１４ａ，１５
ａ，１６ａのいずれもが圧電板１３の一方の主面（裏
面）に位置しているので、導電性接着剤２７の塗布が容
易で、圧電トランス１１の組立効率を高めることができ
る。

【００２４】［第４実施形態、図６］一方、図６
（Ａ），（Ｂ）に示す圧電トランス１１ｃは、図７にお
いて説明した二次振動モード（λモード）を有する圧電
トランスに、前記図５に示した構造を適用したものであ
る。圧電トランス素子１２ｃは、圧電板１３ｃの両端か
らそれぞれ該圧電板１３ｃの長さの１／４の位置に、振
動の変位が零となる振動の節が存在し、圧電板１３ｃの
中央及び両端に振動変位が最大となる振動の腹が存在す
る。

【００２５】前記圧電トランス素子１２ｃの一方の入力
電極１４は、その一部が一つの振動の節に対応する節領
域Ｎにて図６（Ａ）に示すように一部が除去されてお
り、その部分に他方の入力電極１５の接続部１５ａを引
き出している。また、出力電極１６の接続部１６ａは、
いま一つの振動の節に対応する節領域Ｎまで引き出され
ている。また、粘着弾性体２２ｃは圧電板１３ｃの幅よ
りもやや小さい長さを有しており、粘着弾性体２２ｄ，
２２ｅはいずれも圧電板１３ｃの幅の１／２よりもやや
小さい長さを有している。圧電トランス素子１２ｃは二
つの節点領域Ｎにて粘着弾性体２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ
により基板２１に支持されているのである。

【００２６】本第４実施形態においては、二次振動モー
ドの圧電トランスに関しても、実装面積をより小さくす
ることができ、導電性接着剤２７の塗布が容易で、圧電
トランスの組立効率も高くなる。

【００２７】［他の実施の形態］なお、本発明に係る圧
電トランス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。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、圧電トランス素子を粘着弾性シートを介して
基板上に弾性的に支持したため、圧電トランスが低背化
されるとともに、圧電トランス素子は粘着弾性シートの
粘着性により基板上に保持され、導電性接着剤も、圧電
トランス素子の振動に応じて自由に変形するので、圧電
トランス素子の振動が抑圧されるのが抑えられ、従って
特性劣化が少なく、しかも、入力電極や出力電極に振動
応力が集中することがない、すぐれた特性を有する信頼
性の高い圧電トランスを得ることができる。

【００２９】また、圧電トランス素子の入力電極及び出
力電極を圧電板の一つの主面側に引き出すようにすれ
ば、導電性接着剤を用いて圧電板の一つの主面側にて、
入力電極及び出力電極を基板上の端子電極に電気的に接
続でき、圧電トランス素子の基板への実装面積が小さく
なるばかりでなく、圧電トランス素子を基板に実装する
際に、圧電トランス素子には一つの面に導電性接着剤を
塗布すればよく、圧電トランス素子の実装の作業効率も
高くなる。

【００３０】さらに、粘着弾性シート及び導電性接着剤
をいずれも圧電トランスの振動の節領域に位置するよう
にすれば、圧電トランス素子の振動の節領域は圧電トラ
ンス素子が振動しても静止しているので、粘着弾性シー
ト及び導電性接着剤が圧電トランスの振動を阻害するこ
とがなく、さらに、特性のすぐれた効率の高い圧電トラ
ンスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧電トランスの第１実施形態を示
し、（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）は組み立てた状
態の斜視図である。

【図２】前記第１実施形態の変形例を示し、（Ａ）は分
解斜視図であり、（Ｂ）は組み立てた状態の斜視図であ
る。

【図３】本発明に係る圧電トランスの第２実施形態を示
し、（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）は組み立てた状
態の斜視図である。

【図４】前記第２実施形態の変形例を示し、（Ａ）は分
解斜視図であり、（Ｂ）は組み立てた状態の斜視図であ
る。

【図５】本発明に係る圧電トランスの第３実施形態を示
し、（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）は組み立てた状
態の斜視図である。

【図６】本発明に係る圧電トランスの第４実施形態を示
し、（Ａ）は分解斜視図であり、（Ｂ）は組み立てた状
態の斜視図である。

【図７】従来の圧電トランスを示し、（Ａ）は組み立て
た状態の斜視図であり、（Ｂ）はその圧電トランス素子
の振動モードとその支持の説明図である。

【符号の説明】

１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…圧電トランス １２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…圧電トランス素子 １３，１３ｃ…圧電板 １４，１５…入力電極 １４ａ，１５ａ…接続部 １６…出力電極 １６ａ…接続部 ２１…基板 ２２，２２ａ〜２２ｅ…粘着弾性体 ２４，２５…入力電極接続ランド（端子電極） ２６…出力電極接続ランド（端子電極） ２７…導電性接着剤 ３１…リード線 Ｎ…節領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−306981（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−274382（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−125247（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−51242（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 41/107

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電板に入力電極及び出力電極が形成さ
   れてなる圧電トランス素子を粘着弾性シートを介して基
   板上に支持し、前記圧電トランス素子は前記基板に対向する主面が前記
   粘着弾性シートで支持され、 前記入力電極又は出力電極の少なくともいずれか一方を
   前記基板上に設けられた端子電極に導電性接着剤で電気
   的に接続したこと、 を特徴とする圧電トランス。
2. 【請求項２】 前記入力電極及び出力電極が圧電板の前
   記基板に対向する側の主面上に位置する接続部を有し、
   それらの接続部と前記端子電極とが導電性接着剤で電気
   的に接続されていることを特徴とする請求項１記載の圧
   電トランス。
3. 【請求項３】 前記粘着弾性シート及び前記導電性接着
   剤が、圧電トランス素子の振動の節が存在する節領域に
   位置し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。