JP2008084909A - Multilayer piezoelectric transformer and its manufacturing process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は昇圧用もしくは降圧用の積層型圧電トランスに関するもので、詳しくは主に携帯機器のインバータに用いるのに好適な薄型の積層型圧電トランス、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a step-up or step-down stacked piezoelectric transformer, and more particularly to a thin stacked piezoelectric transformer suitable for use mainly in an inverter of a portable device, and a method for manufacturing the same.
携帯薄型テレビやノート型パーソナルコンピュータ等の液晶ディスプレイを備えた携帯機器において、液晶バックライトの点灯用に用いられるインバータは、機械振動を利用して電圧変換を行う圧電トランスの使用が進んでいる。圧電トランスは一般に小型、薄型で電磁ノイズの発生も少なく、発火、発煙の危険性がないなど、携帯機器での使用において有利な特徴を備えている。 In portable devices equipped with a liquid crystal display such as a portable thin television and a notebook personal computer, an inverter used for lighting a liquid crystal backlight is increasingly used as a piezoelectric transformer that performs voltage conversion using mechanical vibration. Piezoelectric transformers are generally small and thin, have little generation of electromagnetic noise, and have advantageous characteristics for use in portable devices such as no danger of ignition and smoke.
圧電トランスは、一般に一次側（入力側または励振部）に入力電圧を印加することによってトランス内に機械的振動を発生させ、この振動を二次側（出力側または発電部）において再び電圧に変換して出力する機能を有するデバイスであり、構成素子であるセラミック積層体の内部もしくは外部に一次側電極、二次側電極を有している。 Piezoelectric transformers generally generate mechanical vibrations in the transformer by applying an input voltage to the primary side (input side or excitation unit), and convert this vibration back to voltage on the secondary side (output side or power generation unit). The primary side electrode and the secondary side electrode are provided inside or outside the ceramic laminate as a component.
現在用いられている圧電トランスの方式ではローゼン型のものが最も多い。この方式の特徴としては、圧電トランスの長さ、幅、厚さについての選択範囲が広く、底面積を大きくすることで薄型に形成することが可能な点が挙げられる。このため、携帯機器への搭載に適していることが、多く用いられる理由である。 The most commonly used piezoelectric transformer system is the Rosen type. The feature of this method is that the selection range for the length, width and thickness of the piezoelectric transformer is wide, and it can be formed thin by increasing the bottom area. For this reason, it is often used because it is suitable for mounting on portable devices.
ローゼン型の圧電トランスを用いた実用例としては、積層型の構成が知られている。積層型とは複数の内部電極層と圧電セラミック層を交互に積層してなる構成であり、積層数に応じて１次側の入力電圧を低く抑えることができるため、昇圧トランスとして用いられる。また１次側と２次側とを逆転させて用いると降圧トランスとして作用する。前記液晶用バックライトの点灯用のインバータには昇圧トランスが必要であるが、電力効率が電磁型のトランスに比べて圧倒的に優れていること等が理由で、積層型の圧電トランスが多く使用されている。特許文献１はこのような積層型圧電トランスの従来例である。 As a practical example using a Rosen-type piezoelectric transformer, a stacked configuration is known. The stacked type is a configuration in which a plurality of internal electrode layers and piezoelectric ceramic layers are alternately stacked, and can be used as a step-up transformer because the primary-side input voltage can be kept low depending on the number of stacked layers. Further, when the primary side and the secondary side are used in reverse, they function as a step-down transformer. A step-up transformer is required for the inverter for lighting the liquid crystal backlight, but a stacked piezoelectric transformer is often used because of its power efficiency that is overwhelmingly superior to that of an electromagnetic transformer. Has been. Patent Document 1 is a conventional example of such a laminated piezoelectric transformer.
図３に特許文献１に記載の従来の積層型圧電トランスの構成を示す。図３（ａ）は積層型圧電トランスを構成するセラミック積層体の外観図、図３（ｂ）から図３（ｅ）は、それぞれこの積層型圧電トランスを構成する圧電セラミック層とその表面に形成した内部電極層を、それぞれ順番に１層分ずつ取り出して示した斜視図である。この内部電極層の形状パターンには２種類あり、図３（ｂ）と図３（ｄ）、図３（ｃ）と図３（ｅ）の形状パターンはそれぞれ同一であり、それぞれの形状パターンを図３（ｂ）および図３（ｄ）と、図３（ｃ）および図３（ｅ）に示している。 FIG. 3 shows the configuration of a conventional multilayer piezoelectric transformer described in Patent Document 1. FIG. 3A is an external view of a ceramic laminated body constituting the multilayer piezoelectric transformer, and FIGS. 3B to 3E are piezoelectric ceramic layers constituting the multilayer piezoelectric transformer and formed on the surface thereof, respectively. It is the perspective view which took out and showed the internal electrode layer for one layer in order, respectively. There are two types of shape patterns of the internal electrode layer. The shape patterns of FIGS. 3B and 3D, FIGS. 3C and 3E are the same, and the shape patterns are the same. This is shown in FIGS. 3B and 3D and FIGS. 3C and 3E.
図３（ａ）において、積層型圧電トランスの本体である圧電積層体３１の長手方向に平行な側面のうちの片面に、一次側外部電極３６および二次側外部電極３７が共に形成されており、図３（ａ）では表示されていない、裏側のもう一つの長手方向に平行な側面には、外部電極は何も形成されていない。一次側外部電極３６は２ヶ所に分かれて形成されており、図３（ｂ）から図３（ｅ）における、一次側内部電極３３，３４に各々接続されている。また二次側外部電極３７は同じく二次側内部電極３５に接続されている。この構成の場合、一次側内部電極３３，３４および二次側外部電極３７が共に同一面に形成されているために、圧電積層体３１の長手方向に平行な側面に外部電極を形成する際は１面のみに印刷を行えばよく、２面以上に印刷する工程が必要な従来の他の方法に比較して、よりコストダウンを図ることができる。
In FIG. 3A, the primary side
図３（ｂ）および図３（ｄ）は、１層分の圧電セラミック層３２に一次側内部電極３３および二次側内部電極３５が形成された、セラミックシート片について示したものであり、このうち一次側内部電極３３は、圧電セラミック層３２の約半分の面積を被覆している主電極部３３ａと、取り出し部３３ｂから構成されている。このうち取り出し部３３ｂは主電極部３３ａに接続され、その端部が圧電積層体３１の長手方向に平行な側面に露出している。また二次側内部電極３５は圧電積層体３１の右端部に形成されており、取り出し部３３ｂと同一の側面にその端部が露出している。
3 (b) and 3 (d) show a ceramic sheet piece in which a primary side
同様に、図３（ｃ）および図３（ｅ）は、１層分の圧電セラミック層３２に、一次側内部電極３４および二次側内部電極３５が形成されたセラミックシート片について示したものであるが、図３（ｂ）および図３（ｄ）の場合とは内部電極層の形状パターンが異なっており、主電極部３４ａに接続される取り出し部３４ｂの位置が変化している。これらの取り出し部の露出位置は圧電積層体３１の長手方向に平行な側面に設けられた一次側外部電極３６の位置に対応しており、各層の一次側内部電極３３，３４には一次側外部電極３６から導通が確保されている。図３（ｂ）における主電極部３３ａと図３（ｃ）における主電極部３４ａはその位置や形状が同一である。図３（ｂ）から図３（ｅ）に示すこれら１層分の圧電セラミック層が交互に積層されて、圧電積層体３１を形成しており、取り出し部３３ｂ，３４ｂもその長手方向に平行な側面に交互に露出している。前記長手方向に平行な側面の二次側内部電極３５の各露出位置には、二次側外部電極３７が設けられている。
Similarly, FIG. 3C and FIG. 3E show a ceramic sheet piece in which a primary side
前記従来例における圧電積層体の形成工程について、図４に基づいて説明する。１枚のグリーンシート４８には、２種類の形状パターンの一次側内部電極４３，４４が共に形成されて並設されており、図４ではこのうち並設される各１点ずつの形状パターンのみを図示している。また同時に二次側内部電極４５も形成されている。これらは各１層分の圧電セラミック層および内部電極層を形成するものであり、各内部電極の印刷後に図の打ち抜き線４９において打ち抜き、互いに切り離すことで個別のセラミックシート片とする。これらのセラミックシート片を内部電極層の形状パターンごとに交互に積層して互いに圧着し、その後、一定時間焼結させる。さらに長手方向に平行な側面のうちの片面にのみ、一次側および二次側の外部電極を形成して焼き付けを行い、圧電積層体を得る。なお１枚のグリーンシートに２種類の内部電極の形状パターンを同時に形成することにより、各形状パターンの形成のために必要なマスクの種別を１種類のみとすることができ、必要となるマスクの種別を減らしてコストダウンを図ることができる。また圧電積層体において最上部となるセラミックシート片については、内部電極の印刷を行わない。
A process for forming the piezoelectric laminate in the conventional example will be described with reference to FIG. A single
また、二次側には内部電極を設けずに、圧電積層体の長手方向に直交する側面に二次側外部電極を直接形成する、前記従来例とは異なる方式がある。しかし特許文献１に記載の従来例では、２種類の形状パターンを有する内部電極を、１種類のマスクによって同時に印刷することが可能である。そのためセラミックシート片の各層における一次、二次側内部電極の間の距離の変動が、内部電極層の印刷精度のみにより規定され、グリーンシートの打ち抜きにおける位置ずれの影響を受けないという利点がある。このことは、積層型圧電トランスにおいて出力特性をより安定化しうることにつながるので、上記の二次側内部電極を設けない従来例に比べて優れた特徴となっている。 Further, there is a method different from the conventional example in which the secondary side external electrode is directly formed on the side surface orthogonal to the longitudinal direction of the piezoelectric laminate without providing the internal electrode on the secondary side. However, in the conventional example described in Patent Document 1, internal electrodes having two types of shape patterns can be simultaneously printed using one type of mask. Therefore, the variation in the distance between the primary and secondary side internal electrodes in each layer of the ceramic sheet piece is defined only by the printing accuracy of the internal electrode layer, and there is an advantage that it is not affected by the positional deviation in the punching of the green sheet. This leads to more stable output characteristics in the multilayer piezoelectric transformer, and is an excellent feature compared to the conventional example in which the secondary side internal electrode is not provided.
特許文献１に記載の従来例では、積層型圧電トランスを構成するセラミックシート片の各層における一次、二次側内部電極の間の距離の変動については、前記の通り、構成上グリーンシートの打ち抜きにおける位置ずれの影響を受けない。しかし内部電極層の各層の形状パターンの相違に起因する、各層間での二次側内部電極の間の相互の微小な位置ずれについては、グリーンシートの打ち抜きにおける位置精度に依存するために防ぐことができないという問題があった。 In the conventional example described in Patent Document 1, the variation in the distance between the primary and secondary side internal electrodes in each layer of the ceramic sheet piece constituting the multilayer piezoelectric transformer is, as described above, in the punching of the green sheet due to its configuration. Not affected by misalignment. However, mutual minute positional displacement between the secondary side internal electrodes between each layer due to the difference in the shape pattern of each layer of the internal electrode layer should be prevented because it depends on the positional accuracy in green sheet punching. There was a problem that could not.
前記従来例では内部電極層に関して２種類の形状パターンが存在する。内部電極層が形成されたグリーンシートの打ち抜きを行う際にはこの形状パターンそのもの、あるいは位置読み取りのためにとくに設けられているマーカー部を、画像認識手段等を用いて検出しつつ打ち抜きを行い、次いで積層することとなる。この際に、２種類の内部電極における形状パターンに差があることが原因となり、２種類の形状パターンの打ち抜きにおける位置精度が互いに微妙に異なるものとなってしまう。そのため、これらを積層した際には、各層間において内部電極層どうしに微小な位置ずれが発生することになる。一般に内部電極層においては一次側内部電極は面積が大きく、二次側内部電極はそれより面積がずっと小さく構成される。このため、この位置ずれによる影響は二次側内部電極においてより顕著なものとなる。この位置ずれは、位置読み取りのために専用のマーカー部を用いることによっても完全に解消することはできない。 In the conventional example, two types of shape patterns exist for the internal electrode layer. When punching the green sheet on which the internal electrode layer is formed, this shape pattern itself, or the marker part that is particularly provided for position reading, is punched while being detected using image recognition means, etc. Next, lamination is performed. At this time, due to the difference in the shape patterns of the two types of internal electrodes, the positional accuracy in punching the two types of shape patterns is slightly different from each other. For this reason, when these layers are laminated, a slight positional deviation occurs between the internal electrode layers between the respective layers. Generally, in the internal electrode layer, the primary side internal electrode has a large area, and the secondary side internal electrode has a much smaller area. For this reason, the influence of this positional deviation becomes more remarkable in the secondary side internal electrode. This misalignment cannot be completely eliminated by using a dedicated marker unit for position reading.
従って、本発明の目的は、積層型圧電トランスに用いられる内部電極層の形状パターンが複数種類存在することが原因となって、二次側内部電極における各内部電極層間に生じていた位置ずれを本質的に解消して、それにより製造ロット内での積層型圧電トランスの出力特性の安定化を図るための手段の提供、およびその手段による製造方法を提供することである。また付随的に、前記手段の実施によって積層型圧電トランスの内部電極層の形成に用いられる電極ペーストの使用量を減少させ、それにより製造コストを削減することも可能にする。 Therefore, the object of the present invention is to eliminate the positional deviation that has occurred between the internal electrode layers in the secondary side internal electrode due to the presence of multiple types of internal electrode layer shape patterns used in the multilayer piezoelectric transformer. It is essentially to provide a means for stabilizing the output characteristics of the multilayer piezoelectric transformer within the production lot, and to provide a manufacturing method using the means. In addition, the implementation of the above means reduces the amount of electrode paste used for forming the internal electrode layer of the multilayer piezoelectric transformer, thereby reducing the manufacturing cost.
上記課題を解決するために、積層型圧電トランスに用いられる内部電極層の形状パターンの印刷形成において、２種類のうちの一方の形状パターンにて二次側内部電極を廃止し、もう一方の形状パターンにおいてのみ二次側内部電極を印刷形成する構成とする。この時、１枚のグリーンシートには、二次側内部電極を有する形状パターンと有しない形状パターンの双方が印刷形成されることになり、この２つの形状パターンを打ち抜いて作製されたセラミックシート片を交互に積層することによって、圧電セラミック層に対して二次側内部電極が一層おきに形成された、セラミック積層体が作製される。 In order to solve the above-mentioned problem, in the printing formation of the shape pattern of the internal electrode layer used in the multilayer piezoelectric transformer, the secondary side internal electrode is eliminated in one of the two shape patterns, and the other shape The secondary side internal electrode is printed and formed only in the pattern. At this time, both the shape pattern having the secondary side internal electrode and the shape pattern not having the secondary side internal electrode are printed and formed on one green sheet, and the ceramic sheet piece produced by punching these two shape patterns Are laminated alternately to produce a ceramic laminate in which secondary internal electrodes are formed on every other layer of the piezoelectric ceramic layer.
上記の手段によると、二次側内部電極の積層数は従来例に比べて半減し、圧電セラミック層が２層に対して１層ずつ形成されることになるが、各々の圧電セラミック層はその上面もしくは下面のいずれかで必ず二次側内部電極に接触しているために、この積層数の半減によっても積層型圧電トランスの二次側の出力特性には特段の影響はなく、従って圧電トランスの機能に影響が生じることはない。またグリーンシートの打ち抜きの方法は、従来方法を用いることに何ら問題はなく、その際に求められる位置精度も、従来方法によって得られる精度にて十分である。 According to the above means, the number of laminated secondary internal electrodes is halved compared to the conventional example, and one piezoelectric ceramic layer is formed for every two layers. Since the secondary side internal electrode is always in contact with either the upper surface or the lower surface, the output characteristics on the secondary side of the multilayer piezoelectric transformer are not particularly affected even by halving the number of layers. Will not affect the function of Further, the green sheet punching method has no problem in using the conventional method, and the position accuracy required at that time is sufficient by the accuracy obtained by the conventional method.
即ち、本発明は、３層以上の圧電セラミック層と、２層以上の内部電極層とを交互に積層してなる圧電積層体を有する積層型圧電トランスにおいて、前記各内部電極層は、前記圧電セラミック層の面上に形成されてなる、一次側内部電極を有しており、前記一次側内部電極は、前記一次側内部電極の過半の面積を占める主電極部と、前記主電極部と電気的に接続されて一体に形成され、前記圧電積層体の長手方向に平行な側面の１つに端部を露出させてなる取り出し部とからなっており、前記一次側内部電極の形状パターンにおいて、前記取り出し部が前記圧電積層体の同一の側面に端部を露出させており、かつ前記主電極部に対する相対位置が互いに異なる２種類の形状パターンが存在しており、前記２種類の形状パターンの一次側内部電極をそれぞれ有する２種類の内部電極層が、圧電セラミック層を介して、交互に繰り返し積層されて前記圧電積層体を形成する積層型圧電トランスであって、前記２種類の形状パターンの一次側内部電極をそれぞれ有する前記２種類の内部電極層のうち、一方の形状パターンを有する内部電極層のみが、前記圧電セラミック層の面上に、前記一次側内部電極と共に形成されてなる、二次側内部電極を有していることを特徴とする、積層型圧電トランスである。 That is, the present invention provides a multilayer piezoelectric transformer having a piezoelectric laminate in which three or more piezoelectric ceramic layers and two or more internal electrode layers are alternately laminated, wherein each of the internal electrode layers includes the piezoelectric layer. A primary side internal electrode formed on the surface of the ceramic layer, wherein the primary side internal electrode occupies a majority area of the primary side internal electrode; and Connected to and integrally formed, and is composed of an extraction portion with an end exposed on one of the side surfaces parallel to the longitudinal direction of the piezoelectric laminate, and in the shape pattern of the primary side internal electrode, There are two types of shape patterns in which the extraction portion exposes an end portion on the same side surface of the piezoelectric laminate, and the relative positions with respect to the main electrode portion are different from each other. Primary side internal power Two types of internal electrode layers each having a plurality of layers are laminated piezoelectric transformers that are alternately and repeatedly stacked via piezoelectric ceramic layers to form the piezoelectric multilayer body, wherein the primary side internal electrodes of the two types of shape patterns Of the two types of internal electrode layers, each of which has only one shape pattern, and is formed on the surface of the piezoelectric ceramic layer together with the primary side internal electrode. A laminated piezoelectric transformer, characterized by comprising:
また、本発明は、３層以上の圧電セラミック層と、２層以上の内部電極層とを交互に積層してなる圧電積層体を有する積層型圧電トランスの製造方法において、前記各内部電極層は、前記圧電セラミック層の面上に形成されてなる、一次側内部電極を有しており、前記一次側内部電極は、前記一次側内部電極の過半の面積を占める主電極部と、前記主電極部と電気的に接続されて一体に形成され、前記圧電積層体の長手方向に平行な側面の１つに端部を露出させてなる取り出し部とからなっており、前記一次側内部電極の形状パターンにおいて、前記取り出し部が前記圧電積層体の同一の側面に端部を露出させており、かつ前記主電極部に対する相対位置が互いに異なる２種類の形状パターンが存在しており、前記２種類の形状パターンの一次側内部電極をそれぞれ有する前記２種類の内部電極層のうち、一方の形状パターンを有する内部電極層のみが、前記圧電セラミック層の面上に、前記一次側内部電極と共に形成されてなる、二次側内部電極を有しており、前記２種類の形状パターンの一次側内部電極をそれぞれ有する２種類の内部電極層が、圧電セラミック層を介して、交互に繰り返し積層されて前記圧電積層体を形成する積層型圧電トランスの製造方法であって、前記２種類の形状パターンの一次側内部電極を有する、前記２種類の内部電極層が、同一のグリーンシート上に交互に同時に印刷形成することを特徴とする、積層型圧電トランスの製造方法である。 Further, the present invention provides a method for manufacturing a laminated piezoelectric transformer having a piezoelectric laminated body in which three or more piezoelectric ceramic layers and two or more internal electrode layers are alternately laminated, wherein each internal electrode layer includes: A primary-side internal electrode formed on the surface of the piezoelectric ceramic layer, wherein the primary-side internal electrode occupies a major area of the primary-side internal electrode; and the main electrode A lead-out portion that is integrally connected to and integrally formed with one of the side surfaces parallel to the longitudinal direction of the piezoelectric laminate and having an end portion exposed. In the pattern, there are two types of shape patterns in which the take-out portion exposes an end portion on the same side surface of the piezoelectric laminate, and the relative positions with respect to the main electrode portion are different from each other. One shape pattern Of the two types of internal electrode layers each having a side internal electrode, only the internal electrode layer having one shape pattern is formed on the surface of the piezoelectric ceramic layer together with the primary side internal electrode. Two internal electrode layers each having a primary internal electrode of the two types of shape patterns are alternately and repeatedly stacked via a piezoelectric ceramic layer to form the piezoelectric laminate. A method for manufacturing a laminated piezoelectric transformer, wherein the two types of internal electrode layers having primary internal electrodes of the two types of shape patterns are alternately printed on the same green sheet at the same time. This is a method for manufacturing a laminated piezoelectric transformer.
さらに、本発明は、前記２種類の内部電極層を、同一のグリーンシート上に交互に配列して同時に印刷形成し、前記グリーンシートを打ち抜くことで、セラミックシート片となし、前記２種類の内部電極層を有する各セラミックシート片を交互に積層して圧電積層体となし、前記圧電積層体のうち、一次側内部電極および二次側内部電極の端部が共に露出している１側面にのみ、一次側外部電極および二次側外部電極を形成することを特徴とする、積層型圧電トランスの製造方法である。 Further, according to the present invention, the two types of internal electrode layers are alternately arranged on the same green sheet and simultaneously formed by printing, and the green sheet is punched out to form a ceramic sheet piece. The ceramic sheet pieces having electrode layers are alternately laminated to form a piezoelectric laminated body, and only one side surface of the piezoelectric laminated body where both ends of the primary side internal electrode and the secondary side internal electrode are exposed is exposed. A method for manufacturing a laminated piezoelectric transformer, comprising forming a primary side external electrode and a secondary side external electrode.
本発明によれば、積層型圧電トランスにおいて、その内部に二次側内部電極が、圧電セラミック層に対して１層おきに形成され、同時に前記二次側内部電極が内部電極層のうち１種類の形状パターンにおいてのみ形成されることとなる。二次側内部電極の層間での相互の微小な位置ずれは、二次側内部電極を含む内部電極層が異なる形状パターンによって印刷形成されて打ち抜かれ、切り離されることがその原因であるから、前記手段によって解消することができる。従って、これにより製造ロット内での積層型圧電トランスの出力特性の安定化を達成することができる。また結果として二次側内部電極の積層数が従来例に比べて半減することになるので、積層型圧電トランスの電極形成に用いられる電極ペーストの使用量を若干ではあるが減少させることができる。電極ペーストには一般に銀（Ａｇ）やパラジウム（Ｐｄ）といった高価な金属粒子が高い割合で含まれていることから、その使用量の減少は積層型圧電トランスのコストダウンに寄与するものである。 According to the present invention, in the laminated piezoelectric transformer, the secondary side internal electrodes are formed every other layer with respect to the piezoelectric ceramic layer, and at the same time, the secondary side internal electrode is one of the internal electrode layers. It is formed only in the shape pattern. The minute displacement between the layers of the secondary side internal electrodes is caused by the fact that the internal electrode layers including the secondary side internal electrodes are printed and punched out by different shape patterns and separated. It can be solved by means. Therefore, this makes it possible to stabilize the output characteristics of the multilayer piezoelectric transformer within the production lot. As a result, the number of secondary side internal electrodes laminated is halved compared to the conventional example, so that the amount of electrode paste used for electrode formation of the laminated piezoelectric transformer can be slightly reduced. Since electrode paste generally contains a high proportion of expensive metal particles such as silver (Ag) and palladium (Pd), a decrease in the amount of use contributes to cost reduction of the multilayer piezoelectric transformer.
本発明の実施の形態に係る積層型圧電トランスを、図１および図２に基づいて以下に説明する。 A laminated piezoelectric transformer according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図１に、本発明の実施の形態に係る積層型圧電トランスを構成する圧電積層体を示す。図１（ａ）は積層型圧電トランスを構成する圧電積層体の外観図、図１（ｂ）から図１（ｅ）は、この積層型圧電トランスを構成する圧電セラミック層とその表面に形成した内部電極層を、それぞれ１層分ずつ取り出して示した斜視図である。この内部電極層の形状パターンには２種類あり、図１（ｂ）と図１（ｄ）、図１（ｃ）と図１（ｅ）の形状パターンはそれぞれ同一である。両形状パターンの内部電極層は、図１（ｂ）から図１（ｅ）の順番で、圧電セラミック層を介して交互に積層される。 FIG. 1 shows a piezoelectric laminate that constitutes a multilayer piezoelectric transformer according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is an external view of a piezoelectric laminated body constituting a multilayer piezoelectric transformer, and FIGS. 1B to 1E are piezoelectric ceramic layers constituting the multilayer piezoelectric transformer and formed on the surface thereof. It is the perspective view which took out and showed the internal electrode layer one layer at a time. There are two types of shape patterns of the internal electrode layer, and the shape patterns of FIGS. 1B and 1D, FIGS. 1C and 1E are the same. The internal electrode layers of both shape patterns are alternately stacked via the piezoelectric ceramic layers in the order of FIG. 1 (b) to FIG. 1 (e).
図１（ａ）において、積層型圧電トランスの本体である圧電積層体１１の長手方向に平行な側面のうちの片面に、一次側外部電極１６および二次側外部電極１７が共に形成されており、図１（ａ）では表示されていない、裏側のもう一つの長手方向に平行な側面には、外部電極は何も形成されていない。一次側外部電極１６は２ヶ所に分かれて形成されており、図１（ｂ）から図１（ｅ）における、一次側内部電極１３，１４に各々接続されている。また二次側外部電極１７は、図１（ｂ）および図１（ｄ）において圧電セラミック層１２の右端部に設けられた、二次側内部電極１５に接続されている。この構成の場合、一次側内部電極１３，１４および二次側外部電極１７が共に同一面に形成されている。
In FIG. 1A, a primary side
図１（ｂ）は、１層分の圧電セラミック層１２に一次側内部電極１３および二次側内部電極１５が形成された、１枚のセラミックシート片について示したものであり、このうち一次側内部電極１３は、圧電セラミック層１２の約半分の面積を被覆している主電極部１３ａと、取り出し部１３ｂから構成されている。このうち取り出し部１３ｂは主電極部１３ａに接続され、その端部が圧電積層体１１の長手方向に平行な側面に露出している。また二次側内部電極１５は圧電積層体１１の右端部に形成されており、取り出し部１３ｂと同一の側面にその端部が露出している。このセラミックシート片については従来の積層型圧電トランスを構成する、図３（ｂ）に示したセラミックシート片と実質的に同一の形状である。
FIG. 1B shows one ceramic sheet piece in which the primary side
図１（ｃ）も同様に、本発明の積層型圧電トランスを構成する１枚のセラミックシート片について示したもので、１層分の圧電セラミック層１２に一次側内部電極１４のみが形成された構成であって、二次側内部電極は設けられていない。図１（ｂ）の場合とは一次側内部電極についても形状パターンが異なっており、主電極部１４ａに接続される取り出し部１４ｂの位置が変化している。これらの端部の露出位置は圧電積層体１１の長手方向に平行な側面に設けられた一次側外部電極１６の位置に対応しており、各層の一次側内部電極１３，１４は一次側外部電極１６との導通が確保されている。主電極部１４ａの位置や形状については、前記図１（ｂ）の場合の主電極部１３ａと同一である。
Similarly, FIG. 1C shows one ceramic sheet piece constituting the laminated piezoelectric transformer of the present invention, and only the primary side
また図１（ｄ）、図１（ｅ）に示すセラミックシート片は、それぞれ図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すセラミックシート片と全く同一の構成、形状である。本発明の積層型圧電トランスにおいては図１（ｂ）から図１（ｅ）に示す、これら１層分のセラミックシート片が交互に積層されて圧電積層体１１を形成しており、取り出し部１３ｂ，１４ｂおよび二次側内部電極１５の端部も、いずれも積層型圧電トランスの長手方向に平行な片側の側面にのみ交互に露出している。前記側面の２ヶ所の取り出し部１３ｂ，１４ｂの位置には各々一次側外部電極１６が、二次側内部電極１５の露出位置には二次側外部電極１７が、それぞれ設けられている。
The ceramic sheet pieces shown in FIGS. 1 (d) and 1 (e) have the same configuration and shape as the ceramic sheet pieces shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c), respectively. In the multilayer piezoelectric transformer of the present invention, the ceramic sheet pieces for one layer shown in FIGS. 1 (b) to 1 (e) are alternately laminated to form the
本発明の実施の形態に係る積層型圧電トランスを構成する、圧電積層体の形成工程について、図２に基づいて説明する。１枚のグリーンシート２８には、２種類の形状パターンが共に形成されて並設されており、図２ではこのうち並設される各１点ずつの形状パターンのみを図示している。一次側内部電極２３，２４は並設される両方の形状パターンに形成されているが、二次側内部電極２５はこのうち図の左側の形状パターンにのみ形成されている。これらは各１層分の圧電セラミック層および内部電極層を形成するものであり、各内部電極の印刷後に図の打ち抜き線２９において打ち抜き、互いに切り離すことで個別のセラミックシート片とする。この打ち抜の際には位置決めのために内部電極の形状パターンそのもの、あるいは位置読み取りのためにとくに設けられたマーカー部を、画像認識手段等を用いて検出しつつ打ち抜きを行い、セラミックシート片を個別に切り離す。
The formation process of the piezoelectric laminated body which comprises the laminated piezoelectric transformer which concerns on embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. Two types of shape patterns are formed and arranged side by side on one
以上の方法により得られた各セラミックシート片を、内部電極層の形状パターンごとに交互に積層して互いに圧着し、長手方向に平行な側面のうちの片面にのみ一次側および二次側の外部電極を形成し、その後一定時間焼結させて圧電体を得る。この際に、二次側内部電極は圧電セラミック層２層に対して１層ずつ設けられる構成となるため、内部電極層の形状パターンの相違に対応する二次側の内部電極の層間での位置ずれが生じない。 The ceramic sheet pieces obtained by the above method are alternately laminated for each shape pattern of the internal electrode layers and pressed together, and the primary side and the secondary side externally only on one side of the side surfaces parallel to the longitudinal direction. An electrode is formed and then sintered for a predetermined time to obtain a piezoelectric body. At this time, since the secondary side internal electrode is provided for each of the two piezoelectric ceramic layers, the position of the secondary side internal electrode between the layers corresponding to the difference in the shape pattern of the internal electrode layer. Misalignment does not occur.
本発明の積層型圧電トランスは、一例として以下の方法にて作製される。まず、ジルコン酸チタン酸鉛（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ2）を成分として含むグリーンシートと、銀粒子およびパラジウム粒子の混合粉、セルロースおよび溶剤などから構成されるペーストが用意される。次に前記グリーンシートの上面に、前記ペーストをスクリーン印刷の方法により印刷形成して内部電極層を作製し、次いで位置決めを行いつつ打ち抜きを行ってセラミックシート片とする。前記セラミックシート片を内部電極層の形状パターンごとに交互に積層して互いに圧着し、その後、一定時間焼結させる。さらにその長手方向に平行な側面のうち、一次側、および二次側の内部電極の端部が露出した面に、銀ペーストを印刷して焼き付けを行うことで外部電極を形成し、圧電積層体を得る。最終的に研磨やリード線接続などの工程を経て、積層型圧電トランスが完成する。 The laminated piezoelectric transformer of the present invention is manufactured by the following method as an example. First, a paste composed of a green sheet containing lead zirconate titanate (Pb (Zr, Ti) O 2 ) as a component, a mixed powder of silver particles and palladium particles, cellulose, a solvent, and the like is prepared. Next, the paste is printed and formed on the upper surface of the green sheet by a screen printing method to produce an internal electrode layer, and then punched while positioning to obtain a ceramic sheet piece. The ceramic sheet pieces are alternately laminated for each shape pattern of the internal electrode layers, and are pressure-bonded to each other, and then sintered for a predetermined time. Further, among the side surfaces parallel to the longitudinal direction, external electrodes are formed by printing and baking a silver paste on the surfaces where the end portions of the primary and secondary internal electrodes are exposed. Get. Finally, a laminated piezoelectric transformer is completed through processes such as polishing and lead wire connection.
なお、上記実施の形態に関する説明は、本発明に係る積層型圧電トランスにおいて、二次側内部電極の層間での相互の微小な位置ずれの解消を図り、それにより積層型圧電トランスの出力特性の安定化を達成する手段について説明するためのものであって、これによって特許請求の範囲に記載の発明を限定し、あるいは請求の範囲を減縮するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。 Note that the description of the above embodiment has been made in the multilayer piezoelectric transformer according to the present invention in order to eliminate mutual minute displacement between the layers of the secondary side internal electrode, thereby improving the output characteristics of the multilayer piezoelectric transformer. It is for the purpose of explaining the means for achieving stabilization, and does not limit the invention described in the scope of claims or reduce the scope of the claims. Moreover, each part structure of this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the technical scope as described in a claim.
１１ 圧電積層体
１２ 圧電セラミック層
１３、１４、２３、２４ 一次側内部電極
１３ａ、１４ａ、２３ａ、２４ａ 主電極部
１３ｂ、１４ｂ、２３ｂ、２４ｂ 取り出し部
１５、２５ 二次側内部電極
１６ 一次側外部電極
１７ 二次側外部電極
２８ グリーンシート
２９ 打ち抜き線
３１ 圧電積層体
３２ 圧電セラミック層
３３、３４、４３、４４ 一次側内部電極
３３ａ、３４ａ、４３ａ、４４ａ 主電極部
３３ｂ、３４ｂ、４３ｂ、４４ｂ 取り出し部
３５、４５ 二次側内部電極
３６ 一次側外部電極
３７ 二次側外部電極
４８ グリーンシート
４９ 打ち抜き線
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記各内部電極層は、前記圧電セラミック層の面上に形成されてなる、一次側内部電極を有しており、
前記一次側内部電極は、前記一次側内部電極の過半の面積を占める主電極部と、前記主電極部と電気的に接続されて一体に形成され、前記圧電積層体の長手方向に平行な側面の１つに端部を露出させてなる取り出し部とからなっており、
前記一次側内部電極の形状パターンにおいて、前記取り出し部が前記圧電積層体の同一の側面に端部を露出させており、かつ前記主電極部に対する相対位置が互いに異なる２種類の形状パターンが存在しており、
前記２種類の形状パターンの一次側内部電極をそれぞれ有する２種類の内部電極層が、圧電セラミック層を介して、交互に繰り返し積層されて前記圧電積層体を形成してなる積層型圧電トランスであって、
前記２種類の形状パターンの一次側内部電極をそれぞれ有する前記２種類の内部電極層のうち、一方の形状パターンを有する内部電極層のみが、前記圧電セラミック層の面上に、前記一次側内部電極と共に形成されてなる、二次側内部電極を有していることを特徴とする、積層型圧電トランス。 In a multilayer piezoelectric transformer having a piezoelectric laminate formed by alternately laminating three or more piezoelectric ceramic layers and two or more internal electrode layers,
Each internal electrode layer has a primary side internal electrode formed on the surface of the piezoelectric ceramic layer,
The primary side internal electrode includes a main electrode portion that occupies a majority of the primary side internal electrode and a side surface that is electrically connected to the main electrode portion and is integrally formed and parallel to the longitudinal direction of the piezoelectric laminate. And a take-out part with an end exposed to one of the
In the shape pattern of the primary side internal electrode, there are two types of shape patterns in which the take-out portion exposes an end portion on the same side surface of the piezoelectric laminate, and the relative positions with respect to the main electrode portion are different from each other. And
A multilayer piezoelectric transformer in which two types of internal electrode layers each having primary internal electrodes of the two types of shape patterns are alternately and repeatedly stacked via a piezoelectric ceramic layer to form the piezoelectric multilayer body. And
Of the two types of internal electrode layers each having a primary side internal electrode of the two types of shape patterns, only the internal electrode layer having one shape pattern is disposed on the surface of the piezoelectric ceramic layer. A laminated piezoelectric transformer comprising a secondary-side internal electrode formed together.
前記各内部電極層は、前記圧電セラミック層の面上に形成されてなる、一次側内部電極を有しており、
前記一次側内部電極は、前記一次側内部電極の過半の面積を占める主電極部と、前記主電極部と電気的に接続されて一体に形成され、前記圧電積層体の長手方向に平行な側面の１つに端部を露出させてなる取り出し部とからなっており、
前記一次側内部電極の形状パターンにおいて、前記取り出し部が前記圧電積層体の同一の側面に端部を露出させており、かつ前記主電極部に対する相対位置が互いに異なる２種類の形状パターンが存在しており、
前記２種類の形状パターンの一次側内部電極をそれぞれ有する前記２種類の内部電極層のうち、一方の形状パターンを有する内部電極層のみが、前記圧電セラミック層の面上に、前記一次側内部電極と共に形成する、二次側内部電極を有しており、
前記２種類の形状パターンの一次側内部電極をそれぞれ有する２種類の内部電極層が、圧電セラミック層を介して、交互に繰り返し積層されて前記圧電積層体を形成する積層型圧電トランスの製造方法であって、
前記２種類の形状パターンの一次側内部電極を有する、前記２種類の内部電極層が、同一のグリーンシート上に同時に印刷形成することを特徴とする、積層型圧電トランスの製造方法。 In a method for manufacturing a laminated piezoelectric transformer having a piezoelectric laminate in which three or more piezoelectric ceramic layers and two or more internal electrode layers are alternately laminated,
Each internal electrode layer has a primary side internal electrode formed on the surface of the piezoelectric ceramic layer,
The primary side internal electrode includes a main electrode portion that occupies a majority of the primary side internal electrode and a side surface that is electrically connected to the main electrode portion and is integrally formed and parallel to the longitudinal direction of the piezoelectric laminate. And a take-out part with an end exposed to one of the
In the shape pattern of the primary side internal electrode, there are two types of shape patterns in which the take-out portion exposes an end portion on the same side surface of the piezoelectric laminate, and the relative positions with respect to the main electrode portion are different from each other. And
Of the two types of internal electrode layers each having a primary side internal electrode of the two types of shape patterns, only the internal electrode layer having one shape pattern is disposed on the surface of the piezoelectric ceramic layer. A secondary side internal electrode formed with
A method of manufacturing a multilayer piezoelectric transformer in which two types of internal electrode layers each having primary internal electrodes of the two types of shape patterns are alternately and repeatedly stacked via a piezoelectric ceramic layer to form the piezoelectric multilayer body. There,
The method of manufacturing a laminated piezoelectric transformer, wherein the two types of internal electrode layers having the primary side internal electrodes of the two types of shape patterns are simultaneously printed on the same green sheet.
前記２種類の内部電極層を有する各セラミックシート片を交互に積層して圧電積層体となし、前記圧電積層体のうち、一次側内部電極および二次側内部電極の端部が共に露出している１側面にのみ、一次側外部電極および二次側外部電極を形成することを特徴とする、請求項２に記載の積層型圧電トランスの製造方法。 The two types of internal electrode layers are alternately arranged on the same green sheet and simultaneously formed by printing, and by punching out the green sheet, a ceramic sheet piece is formed.
The ceramic sheet pieces having the two types of internal electrode layers are alternately laminated to form a piezoelectric laminate, and the ends of the primary side internal electrode and the secondary side internal electrode are both exposed in the piezoelectric laminate. The method for manufacturing a laminated piezoelectric transformer according to claim 2, wherein the primary side external electrode and the secondary side external electrode are formed only on one side surface.
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