JPH11354858A - 圧電トランスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の分極領域が形成された圧電トランスが
駆動されることによって生じる割れを防ぐための工程を
提供する。 【解決手段】 焼成体１０が複数個に切断されて作製さ
れたユニット２０の側面部４０をサンドペーパーで研磨
する。ユニット２０の一方において、その表裏両主面に
一次電極３０を設け、一次電極３０間を厚み方向に分極
処理する。ついで、ユニット２０の他方端面に二次電極
３１を設け、一次電極３０と二次電極３１間を長さ方向
に分極処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイのバ
ックライトのインバータ等に利用される圧電トランスの
製造方法に関する。

【０００２】

【発明の属する技術分野】圧電トランスは小型で低消費
電力であり、高変換効率が得られる素子であるため、液
晶ディスプレイのバックライト用インバータに適してい
る。従来の圧電トランスの製造方法においては、圧電親
基板としての焼成体作製後、焼成体に圧電トランスの一
次及び二次電極を形成し、更にその焼成体を所定の圧電
トランスの大きさに切断していた。所定の大きさに切断
された圧電トランスは、複数の分極領域を持つように分
極処理される。例えばローゼン型の圧電トランスでは、
一次電極で挟まれた領域と、一次電極と二次電極の間の
領域とが異なる分極方向を有するように分極処理され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の圧電トランスの
製造方法に於ては、焼成された圧電親基板を切断するこ
とによって圧電基板を得ているので、切断時の加工衝撃
（機械的な衝撃）によって圧電基板の切断面には多数の
マイクロクラックやセラミック粒の離脱等の微細な欠陥
が生じている。一方、圧電トランスでは、一次電極に挟
まれた領域と、一次電極と二次電極の間の領域とで異な
った方向に分極しているため、その境界面には結晶の歪
が発生しており、更に、圧電トランスが駆動されると当
該境界面に圧電現象によってストレスが加わるために境
界面での結晶歪が増大する。このため、この分極方向の
異なる領域の間の境界面やその近傍にマイクロクラック
やセラミック粒の離脱等が存在していると、これらの欠
陥が圧電トランスの駆動時間とともに成長し、ついには
圧電トランスのクラックが大きくなって圧電トランスが
割れることがあった。

【０００４】本発明は、従来技術の問題点に鑑みてなさ
れた圧電トランスの製造方法であって、その目的とする
ところは、複数の分極領域が形成された圧電トランスが
駆動されることによって生じる割れを防ぐための工程を
得ることである。

【０００５】

【発明の開示】請求項１に記載の圧電トランスの製造方
法は、圧電材料からなる生成形体を焼成して圧電親基板
を得る焼成工程と、前記圧電親基板を所定の大きさの圧
電基板に切断する切断工程と、前記圧電基板に電極を形
成する電極形成工程と、異なる分極方向を有する複数の
分極領域が形成されるように、前記圧電基板に分極処理
を施す分極処理工程と、を備えた圧電トランスの製造方
法において、前記切断工程で作製された圧電基板の切断
面のうち、少なくとも互いに分極方向の異なる分極領域
の境界領域が露出する切断面を研磨する研磨工程を更に
備えていることを特徴とする。

【０００６】請求項１に記載した圧電トランスの製造方
法にあっては、分極方向の異なる分極領域の境界領域が
露出する切断面を研磨しているから、研磨によって当該
切断面に発生していたマイクロクラックやセラミック粒
の離脱した部分を除去することができる。従って、圧電
トランスの駆動によって分極方向の異なる分極領域の境
界領域に機械的なストレスが加わっても、マイクロクラ
ックやセラミック粒の離脱した部分から大きなクラック
に成長し、圧電トランスが破壊されるのを防止すること
ができる。よって、本発明によれば、圧電トランスの寿
命を長くすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態に係るロ
ーゼン型の圧電トランスの製造方法について図１ないし
図３を参照して説明する。本実施形態に用いられる圧電
トランス材料は、ジルコン（Ｚｎ）とチタン（Ｔｉ）の
重量比率が５１対４９のＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸
鉛）に１重量％のＭｎＯ₂を添加した組成となるよう
に、酸化鉛ＰｂＯ、酸化チタンＴｉＯ₂、酸化ジルコン
ＺｒＯ₂、酸化マンガンＭｎＯ₂を調合したものである。
この様な組成で調合された圧電トランス材料はまず、直
径５ｍｍのＰＳＺ（Partially Stabilized Zirconia:部
分安定化ジルコニア）からなる粉砕メディアを用いて水
中で混合粉砕する。次に、混合粉砕された材料を乾燥
し、それを８００℃〜９００℃の温度で仮焼する。更
に、仮焼された材料にＰＶＡ系のバインダーを２〜５重
量％加えて、水中で混合する。混合された材料は再度乾
燥して、＃３０〜８０のメッシュパスを用いて振るいに
かけ、粒状に成形する。粒状に成形された混合物は、形
を整えられて剛体プレス機によって０．５〜２ｔ／ｃｍ
²の圧力を加えて所定の寸法例えば、縦５０ｍｍ、横２
５ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの寸法に成形する。成形された
成形体は、１１５０℃〜１３００℃の温度で焼成して、
その結果、約縦４０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍ
の寸法を有する圧電親基板としての焼成体１０が形成さ
れる。焼成体１０はその両側の主面に部分的に電極膜を
成膜して一次電極３０が形成されて（図１参照）、その
後ダイヤモンドカッター等の切断手段によって、縦２０
ｍｍ、横５ｍｍの矩形状の圧電基板としてのユニット２
０に切断される（図２参照）。切断された焼成体の各ユ
ニット２０は、図２に示すように、側面部４０全体を水
で濡らしながら＃１０００のサンドペーパーを用いて研
磨される。各ユニット２０は研磨後、図３に示すように
一次電極３０間に直流電圧を印加してユニット２０の一
次電極３０間に挟まれている領域をユニット２０の厚さ
方向（矢印Ａ方向）に分極させる。次いで、ユニット２
０の長さ方向端面に二次電極３１を成膜した後、両一次
電極３０をグランドに接続し、二次電極３１に大きな直
流電圧を印加することにより一次電極３０と二次電極３
１の間の領域を長さ方向（矢印Ｂ方向）に分極させる。
これらの処理によって電圧トランス４２が作製される。

【０００８】上記方法で形成された圧電トランス４２の
信頼性を検討するために、圧電トランス４２を共振させ
ることによる加速試験を行なった。この試験では、圧電
トランス先端の振動速度が１ｍ／ｓになるように入力電
圧を調整し、この振動を１０秒間続けて行なった。この
条件は、圧電トランス４２を液晶ディスプレイのバック
ライト電源用とした場合、連続運転時間１００００時間
に相当する。上記加速試験の結果、割れが発生して不良
となった圧電トランス４２は１８５個のサンプル中０個
であった。一方、ユニット２０の側面部を研磨しなかっ
た圧電トランスについて同様の加速試験を行なった結
果、１６９個のサンプル中４９個に割れが発生し、不良
率は２９％にものぼった。

【０００９】従って、本発明のようにユニット２０の側
面部４０を研磨処理することにより、ユニット２０の分
極方向の異なる領域どうしの境界において、多数のマイ
クロクラックやセラミックスの粒の離脱部を除去できる
ので、圧電トランス駆動中におけるクラックの発生や成
長が無くなり、信頼性の高い圧電トランスを得ることが
できる。

【００１０】次に本発明の第２の実施形態に係る圧電ト
ランスの製造方法について図４ないし図６を参照して説
明する。本実施形態で使用される圧電トランスは、一次
電極が積層構造を有するローゼン型の圧電トランスにな
っている。

【００１１】本実施形態に使用される圧電トランス材料
は、第１の実施形態と同一の組成で調合されたものが用
いられている。調合された圧電トランス材料は第１の実
施形態と同様に、ＰＳＺからなる粉砕メディアを用いて
水中で混合粉砕して乾燥した後、仮焼する。更に、仮焼
された材料に１０〜１５重量％のＰＶＡ系のバインダー
及び０．５重量％の可塑剤を加え、更に仮焼された材料
に対して３０重量％の水及び０．５重量％のポリカルボ
ン酸系の分散剤を加えて、グリーンシート成形用スラリ
ーを調製する。調製されたグリーンシート成形用スラリ
ーは脱泡された後、ドクターブレード法によって５０μ
ｍの厚さのグリーンシートに成形される。成形されたグ
リーンシートは、縦５０ｍｍ、横２５ｍｍの長方形形状
に切断されるとともに内部電極４８（図４（ａ）におい
て網掛けした領域）をスクリーン印刷される。これら複
数のグリーンシートは例えば、図４（ａ）に示すように
内部電極４８が印刷された２種類のグリーンシート（以
下、電極付きシートと呼ぶ）５２、５４と、電極の形成
されていない無地のシート５０で構成されている。上下
に対向する内部電極４８の間隔が４５０μｍとなるよう
に、内部電極４８が印刷されていないグリーンシート５
０（以下、ダミーシートと呼ぶ）を８枚挟み込んで電極
付きシート５２と電極付きシート５４を交互に重ねる。
これら重ねられたシート５０、５２、５４は、金型に入
れられ、６０〜８０℃に加熱されながら１〜４ｔ／ｃｍ
²の圧力をかけて圧着される。これによって、縦５０ｍ
ｍ、横２５ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの圧着体が作製され
る。作製された圧着体は、第１実施形態と同様に１１５
０℃〜１３００℃の温度で焼成して、その結果、約縦４
０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚さ２．０ｍｍの寸法を有する焼
成体６０が形成される（図４（ｂ）参照）。焼成体６０
はその後ダイヤモンドカッター等の切断手段によって、
縦２０ｍｍ、横５ｍｍの矩形状の圧電基板としてのユニ
ット７０に切断される（図５参照）。切断された焼成体
の各ユニット７０は、側面部８０全体を水で濡らしなが
ら＃１０００のサンドペーパーを用いて研磨する。各ユ
ニット７０は研磨後、図６（ａ）に示すように、ユニッ
ト７０の側面部８０にＡｇを蒸着させて側面電極８１を
形成し、一方の側面部８０に露出している内部電極４８
を一方の側面電極８１で接続して内部電極４８と側面電
極８１とから一方の一次電極８２を形成し、他方の側面
部８０に露出している内部電極４８を他方の側面電極８
１で接続して他方の一次電極８３を形成する。次いで、
側面電極８１間に直流電圧を印加することによってユニ
ット７０の各層を交互に反対向き（矢印Ｄ方向、Ｅ方
向）に分極させる。ユニット７０の両主面には、一次電
極８２、８３の各々に導通した外部電極８４を設ける。
この後、図６（ｂ）に示すように、ユニット７０の長手
方向一端面に二次電極８５を設けた後、両外部電極８４
をグランドに接続し、二次電極８５に大きな直流電圧を
印加することにより外部電極８４と二次電極８５の間の
領域を長さ方向（矢印Ｃ方向）に分極させる。これらの
処理によって圧電トランス８６が作製される。

【００１２】上記方法で形成された圧電トランス８６の
信頼性を検討するために、圧電トランス８６を共振させ
ることによる加速試験を行なった。この試験では、圧電
トランス先端の振動速度が１ｍ／ｓになるように入力電
圧を調整し、この振動を１０秒間続けて行なった。この
条件は、圧電トランス８６を液晶ディスプレイのバック
ライト電源用とした場合、連続運転時間１００００時間
に相当する。上記加速試験の結果、割れが発生して不良
となった圧電トランス８６は６４個のサンプル中０個で
あった。一方、ユニット７０の側面部を研磨しなかった
圧電トランスについて同様の加速試験を行なった結果、
６３個のサンプル中１５個に割れが発生し、不良率は２
４％にものぼった。

【００１３】従って、本発明のようにユニット７０の側
面部８０を研磨処理することにより、クラックの発生が
無くなり、第１実施形態と同様に信頼性の高い圧電トラ
ンスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電トランスを
作製するための焼成体の斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施形態に係る圧電トランスを
作製するためのユニットの斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施形態に係る圧電トランスの
分極方向を説明するための側面図である。

【図４】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る積層
構造の圧電トランスを作製するための各グリーンシート
の平面図である。（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に
係る焼成体を示す斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る圧電トランスを
作製するためのユニットの斜視図である。

【図６】（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るユニ
ットに一次電極を形成することを説明するための正面図
である。（ｂ）は、本願発明の第２の実施形態に係るユ
ニットの分極方向を説明するための側面図である。

【符号の説明】

１０、６０ 焼成体 ２０、７０ ユニット ３０、８２ 一次電極 ３１、８５ 二次電極 ４０、８０ 側面部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 玉依 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 (72)発明者 加地 敏晃 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電材料からなる生成形体を焼成して圧
   電親基板を得る焼成工程と、 前記圧電親基板を所定の大きさの圧電基板に切断する切
   断工程と、 前記圧電基板に電極を形成する電極形成工程と、 異なる分極方向を有する複数の分極領域が形成されるよ
   うに、前記圧電基板に分極処理を施す分極処理工程と、
   を備えた圧電トランスの製造方法において、 前記切断工程で作製された圧電基板の切断面のうち、少
   なくとも互いに分極方向の異なる分極領域の境界領域が
   露出する切断面を研磨する研磨工程を更に備えているこ
   とを特徴とする圧電トランスの製造方法。