JP3456505B2 - Manufacturing method of piezoelectric transformer - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電トランス及び
その製造方法に関わる。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piezoelectric transformer and a method for manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】圧電トランスは、ＰＺＴ（チタン酸ジル
コン酸鉛）やＢＴ（チタン酸バリウム）等を主成分とす
る圧電セラミックス板に、一次側及び二次側電極を取付
け、セラミックスを所定方向に分極処理したものであ
る。例えば、「ローゼン型」と呼ばれる最も一般的な圧
電トランスは、細長く薄い圧電セラミックス板におい
て、その長さ方向に沿った基端側約５０％の部分の表裏
両面に２枚の一次側電極（裏面の一次側電極は二次側電
極も兼ねる）を有し、長さ方向に沿った先端側の端面に
１枚の二次側電極を有し、そして、一次側電極間のセラ
ミックス部分が厚み方向に分極処理され、且つ、二次側
電極間のセラミックス部分が長さ方向に分極処理されて
いる。2. Description of the Related Art A piezoelectric transformer has primary and secondary electrodes attached to a piezoelectric ceramics plate whose main component is PZT (lead zirconate titanate) or BT (barium titanate), and the ceramics are mounted in a predetermined direction. It is polarized. For example, the most common piezoelectric transformer called "Rosen type" is an elongated thin piezoelectric ceramic plate, and two primary side electrodes (rear side) on both front and back surfaces of the base end side of about 50% along the length direction. The primary side electrode also serves as the secondary side electrode), and has one secondary side electrode on the end face on the tip side along the length direction, and the ceramic portion between the primary side electrodes has a thickness direction. And the ceramic portion between the secondary electrodes is polarized in the longitudinal direction.

【０００３】従来技術によれば、圧電トランスの昇圧比
や静電容量を変更する場合、セラミックス板の長さや幅
や厚み等の形状を変更している。従って、仕様の異なる
圧電トランスはセラミックス板自体の形状が異なるた
め、それを製造するための金型は別であり、圧電トラン
スを入れるケースについても別形状のケースが用意され
る。According to the prior art, when changing the step-up ratio or capacitance of the piezoelectric transformer, the shape such as the length, width or thickness of the ceramic plate is changed. Therefore, since the piezoelectric transformers having different specifications have different shapes of the ceramic plate itself, a mold for manufacturing the same is different, and a case having a different shape is prepared as a case for inserting the piezoelectric transformer.

【０００４】また、ＰＺＴやＢＴ等を主成分とする圧電
セラミックス板は、調合や焼成等の製造プロセスのばら
つきによって、静電容量が変化するため、この対策に工
程管理をより厳密に行うことが試みられてきた。しか
し、現状では最大で２０％の静電容量のばらつきが見ら
れる。そのため、駆動回路などの制約により、入力側静
電容量のばらつきを小さくする必要がある場合には、製
造後の検査などにより選別する方法をとらざるを得な
い。In addition, since the capacitance of a piezoelectric ceramics plate containing PZT, BT, etc. as a main component changes due to variations in manufacturing processes such as mixing and firing, process control must be performed more strictly as a countermeasure. It has been tried. However, in the present situation, a maximum variation of 20% in capacitance is observed. Therefore, when it is necessary to reduce the variation in the input-side electrostatic capacitance due to the constraints of the drive circuit and the like, it is inevitable to use a method of selection by inspection after manufacturing.

【０００５】昇圧比においても同様に最大２０％程度の
ばらつきが発生し、多くの場合、これを制御回路側での
入力電圧や駆動周波数の調整によって補正している。Similarly, the step-up ratio also has a maximum variation of about 20%, which is often corrected by adjusting the input voltage or drive frequency on the control circuit side.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来技術によれば、仕
様の異なる圧電トランスは、異なる金型等を用いて製造
しなければならず、ケースも異なる。また、静電容量の
ばらつきを小さくするためには、検査などにより選別す
る必要があるため、大きな手間がかかると共に大量の不
良品が発生する。また、昇圧比を制御回路で調整するた
めに、制御回路に部品を負荷する必要がある。こうした
事情から、コストが高くなる、制御回路が大型になる等
の問題がある。According to the prior art, piezoelectric transformers having different specifications must be manufactured by using different molds, and the cases are different. Further, in order to reduce the variation of the electrostatic capacity, it is necessary to select by an inspection or the like, which takes a lot of time and produces a lot of defective products. Further, in order to adjust the step-up ratio by the control circuit, it is necessary to load parts on the control circuit. Under such circumstances, there are problems such as high cost and large control circuit.

【０００７】一方、実開昭５０−３５１７３、実開昭５
５−１４９９７０、実開昭５３−８９１７７等には、ロ
ーゼン型圧電トランスの一次側電極の長さを変更するこ
とによって圧電トランスの特性を改善する技術が開示さ
れている。しかし、上述した入力側静電容量及び昇圧比
の変更やばらつきに対する解決策として一次側電極を調
整する技術は、それら文献には開示されていない。On the other hand, actual development Sho-35-1733 and actual development Sho-5
No. 5,149,970 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 53-89177 disclose a technique for improving the characteristics of the piezoelectric transformer by changing the length of the primary side electrode of the Rosen type piezoelectric transformer. However, the technique for adjusting the primary-side electrode as a solution to the above-mentioned changes and variations in the input-side capacitance and boost ratio is not disclosed in those documents.

【０００８】従って、本発明の目的は、ローゼン型圧電
トランスにおいて、圧電セラミックス板の形状を変更せ
ずとも、一次側電極のサイズを調整することによって、
入力側静電容量や昇圧比を変更したり、ばらつきを小さ
くしたりすることが可能な技術を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to adjust the size of the primary side electrode in the Rosen type piezoelectric transformer without changing the shape of the piezoelectric ceramic plate.
An object of the present invention is to provide a technique capable of changing the input side electrostatic capacity or the boosting ratio and reducing the variation.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に従うローゼン型
圧電トランスの製造方法は、トランスの一次側静電容量
又は昇圧比を変えるために、一次側電極のサイズを調整
する過程を含んでいる。この調整過程は、製造工程中の
設計段階又は検査段階などで行うことができる。A method of manufacturing a Rosen type piezoelectric transformer according to the present invention includes a step of adjusting the size of a primary side electrode in order to change the primary side capacitance or step-up ratio of the transformer. This adjustment process can be performed at the design stage or the inspection stage during the manufacturing process.

【００１０】この調整過程は、望ましくは、一次側電極
の先端と二次側電極との間の第１の距離、及び一次側電
極の基端とセラミックス板の基端と間の第２の距離、の
少なくとも一方を調整するようにして行う。通常のケー
スでは、第１の距離と第２の距離の双方が調整される。
多くのケースでは、第２の距離は０よりも大きい値に調
整される。This adjusting process is preferably a first distance between the tip of the primary side electrode and the secondary side electrode, and a second distance between the base end of the primary side electrode and the base end of the ceramic plate. And at least one of them is adjusted. In the normal case, both the first distance and the second distance are adjusted.
In many cases, the second distance is adjusted to a value greater than zero.

【００１１】このように一次側電極に関する第１の距離
と第２の距離の調整によって、一次側静電容量と昇圧比
とを調整するという本発明の方法は、後に詳述するよう
に、本願発明者らが実験的に獲得した新規な知見に基づ
くものである。As described in detail later, the method of the present invention for adjusting the primary side capacitance and the step-up ratio by adjusting the first distance and the second distance with respect to the primary side electrode in this way is described below. This is based on the novel findings obtained by the inventors experimentally.

【００１２】この知見に基づけば、例えば、第１の距離
を増やすことにより昇圧比を上げることができ、また、
第２の距離を増やすことにより昇圧比を下げることがで
きる。また、第１の距離と第２の距離の一方又は双方を
増やすことにより一次側静電容量を小さくすることがで
き、特に、第１の距離と第２の距離とを特定の比率をも
って共に増やすことにより、昇圧比を変えずに静電容量
を小さくすることができる。Based on this knowledge, for example, the boost ratio can be increased by increasing the first distance, and
The boost ratio can be lowered by increasing the second distance. Further, the primary side capacitance can be reduced by increasing one or both of the first distance and the second distance, and in particular, the first distance and the second distance are both increased with a specific ratio. As a result, the capacitance can be reduced without changing the boost ratio.

【００１３】第１の距離と第２の距離の調整はかなり広
範な距離範囲にわたって行えるが、望ましくは、圧電ト
ランスの効率が９０％以上であるような制限された範囲
内で行われる。この制限された範囲とは、第１の距離に
ついては、圧電トランスの全長の２分の１に近い範囲で
あり、第２の距離については、０に近い範囲である。The adjustment of the first distance and the second distance can be carried out over a fairly wide range of distances, but preferably within a limited range such that the efficiency of the piezoelectric transformer is above 90%. The limited range is a range close to ½ of the entire length of the piezoelectric transformer for the first distance, and a range close to 0 for the second distance.

【００１４】本発明の製造方法は、一次側静電容量又は
昇圧比に関して異なる仕様をもつ２種以上の圧電トラン
スを、共通の圧電セラミックス板を用いて製造する目的
に利用することができる。その場合、共通サイズの圧電
セラミックス板に、上記のようにして仕様毎に調整され
たサイズの一次側電極が形成される。仕様が異なっても
共通サイズのセラミックス板が使用でき、製品サイズも
同じであるため、コストが下がる。The manufacturing method of the present invention can be used for the purpose of manufacturing two or more kinds of piezoelectric transformers having different specifications with respect to the primary side electrostatic capacity or step-up ratio by using a common piezoelectric ceramic plate. In that case, the primary-side electrode of a size adjusted for each specification as described above is formed on the piezoelectric ceramic plate of a common size. Even if the specifications are different, a common size ceramic plate can be used and the product size is the same, so the cost is reduced.

【００１５】本発明の製造方法はまた、単一仕様の下に
製造される多数の圧電トランスの静電容量及び昇圧比に
関するばらつきを抑制する目的にも利用できる。その場
合は、各圧電セラミックス板毎の特性の相違、又は圧電
セラミックス板のグループ（例えば各製造ロット）毎の
特性の相違に応じて、それぞれ上記のようにして一次側
電極が調整される。その一つのやり方は、共通サイズの
多数の圧電セラミックス板を焼成した後に、そのうちの
一部のセラミックス板を用いて所定サイズの一次電極を
もった先発品を製造し、その先発品の静電容量と昇圧比
とを測り、その測定値と仕様上の目標値との偏差に基づ
いて、後続品の一次電極サイズを上記のようにして調整
するものである。また、別のやり方は、全ての製品に一
律に所定サイズの一次電極を形成した後、各製品毎に個
別に、静電容量及び昇圧比を測って仕様からの偏差を修
正するよう、一次電極に研削又はエッチング等を施すも
のである。いずれやり方でも、ばらつきの小さい高品質
の圧電トランスが製造できる。The manufacturing method of the present invention can also be used for the purpose of suppressing variations in capacitance and step-up ratio of a large number of piezoelectric transformers manufactured under a single specification. In that case, the primary electrode is adjusted as described above according to the difference in the characteristics of each piezoelectric ceramic plate or the difference in the characteristics of each group of piezoelectric ceramic plates (for example, each manufacturing lot). One method is to burn a large number of piezoelectric ceramic plates of a common size, then use some of those ceramic plates to manufacture a starting product with a primary electrode of a prescribed size, and then use the capacitance of the starting product. And the step-up ratio are measured, and the primary electrode size of the succeeding product is adjusted as described above based on the deviation between the measured value and the target value in the specifications. Another method is to form a primary electrode of a predetermined size uniformly on all products, and then measure the capacitance and boost ratio individually for each product to correct the deviation from the specifications. Is subjected to grinding or etching. Either way, a high-quality piezoelectric transformer with small variations can be manufactured.

【００１６】本発明に従って製造された圧電トランスの
多くは、その構成上の特徴として、上記第２の距離が０
より大きい値に調整されている、つまり一次側電極の基
端とセラミックス板の基端との間が離れている。Many of the piezoelectric transformers manufactured according to the present invention are characterized in that the second distance is zero.
The value is adjusted to a larger value, that is, the base end of the primary electrode and the base end of the ceramic plate are separated.

【００１７】[0017]

【発明の実施の形態】圧電トランスの製造は、プレス成
形の場合を例にとると、一般に図１に示す工程で行われ
る。先ず、所定の配合で調整、反応及び粉砕されたＰＺ
Ｔ又はＢＴ等の粉体を、バインダーを混合して造粒した
後、焼成による収縮を勘案の上、１〜２ｔ／ｃｍ2程度
の一軸圧力により所定の形状にプレス成形する。次に造
粒工程で加えたバインダーを摂氏６００度前後まで加熱
（脱脂）することにより除去した上で、材料の種類に合
せ、その密度が充分大きくなる摂氏１０００度以上の温
度で焼成を行う。さらに、研削により形状を整えた後、
電極を銀の焼き付けやニッケルメッキ等により形成す
る。最後に、高電圧を印加することにより分極処理を施
し、検査を行う。尚、プレス成形の他に、押出し成形、
ドクターブレード成形、ＣＩＰ成形などの方法も行われ
ている。また、電極に関しては、銀以外の貴金属や銅な
どの卑金属も用いられる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The manufacture of a piezoelectric transformer is generally carried out in the steps shown in FIG. 1 in the case of press molding. First, PZ which has been prepared, reacted and crushed with a predetermined composition
A powder of T, BT or the like is mixed with a binder and granulated, and then press-formed into a predetermined shape by uniaxial pressure of about 1 to 2 t / cm 2 in consideration of shrinkage due to firing. Next, the binder added in the granulation step is removed by heating (degreasing) up to around 600 degrees Celsius, and then firing is performed at a temperature of 1000 degrees Celsius or higher at which the density is sufficiently increased according to the type of material. After adjusting the shape by grinding,
The electrodes are formed by baking silver or nickel plating. Finally, a polarization process is performed by applying a high voltage, and an inspection is performed. In addition to press molding, extrusion molding,
Methods such as doctor blade molding and CIP molding are also used. As for the electrodes, noble metals other than silver and base metals such as copper are also used.

【００１８】さて、本発明に従う製造方法は、図１に示
した一般的な製造工程に加え、一次電極のサイズを調整
する過程を更に含んでいる。この過程を含むことによ
り、後述するように圧電トランスの入力静電容量又は昇
圧比を所望の値に正確に一致させることができるように
なる。結果として、次のことが可能なる。The manufacturing method according to the present invention further includes the step of adjusting the size of the primary electrode in addition to the general manufacturing steps shown in FIG. By including this process, it becomes possible to accurately match the input capacitance or the step-up ratio of the piezoelectric transformer to a desired value as described later. As a result, the following is possible.

【００１９】同一サイズの圧電セラミックス板を用い
て、異なる入力静電容量又は昇圧比をもった複数の仕様
の圧電トランスを製造すること。 特定の仕様の下で製造された圧電トランスの入力静電
容量又は昇圧比のばらつきを最小化して、高品質な圧電
トランスを製造すること。To manufacture a plurality of specifications of piezoelectric transformers having different input capacitances or step-up ratios by using piezoelectric ceramic plates of the same size. To manufacture a high quality piezoelectric transformer by minimizing the variation of the input capacitance or boost ratio of the piezoelectric transformer manufactured under a specific specification.

【００２０】一次電極サイズを調整する過程は、次の３
態様のいずれかで実施することができる。The process of adjusting the size of the primary electrode includes the following three steps.
It can be carried out in any of the embodiments.

【００２１】設計の段階で、所望の静電容量及び昇圧
比を得られるよう電極サイズを調整する。 焼成後に、製品の一部を先発品として当初設計通りに
電極形成し、その先発品の検査結果に基づいて、後続製
品に形成すべき電極サイズを調整する。 全製品を当初設計通りに製造し、最終検査の段階で、
検査結果に応じて個々の製品毎に電極を研削又はエッチ
ング等の方法で調整する。At the design stage, the electrode size is adjusted so that a desired capacitance and boost ratio can be obtained. After firing, a part of the product is formed as a starting product into electrodes as originally designed, and the electrode size to be formed in the succeeding product is adjusted based on the inspection result of the starting product. All products are manufactured as originally designed, and at the final inspection stage,
The electrodes are adjusted by grinding or etching for each individual product according to the inspection result.

【００２２】ここで、の態様は、同一サイズの圧電セ
ラミックス板を用いて複数の仕様の圧電トランスを設計
する場合に採用できる。つまり、各仕様毎に最適な一次
電極サイズを設計段階で決定する。この場合、最終製品
のばらつきを抑えるために、又はの態様も併用する
ことが望ましい。また、及びの態様は、特定の仕様
の下で最終製品のばらつきを最小化するために採用する
ことができる。このうち、の態様はスループットの面
で優れており、の態様は高品質の面で優れている。This aspect can be adopted when designing piezoelectric transformers of a plurality of specifications by using piezoelectric ceramic plates of the same size. That is, the optimum primary electrode size is determined for each specification at the design stage. In this case, in order to suppress the variation of the final product, it is desirable to also use the aspect of or. Also, the aspects (1) and (2) can be adopted to minimize the variation of the final product under specific specifications. Of these, the aspect (1) is excellent in throughput, and the aspect (2) is excellent in high quality.

【００２３】次に、一次側電極サイズを調整する具体的
方法について説明する。一般的なローゼン型圧電トラン
スは、図２に示すように、細長く薄い圧電セラミックス
板２の長さ方向に沿った基端側約５０％の部分の表面と
裏面に２枚の一次側電極４、６を有し（裏面の一次側電
極１６は二次側電極も兼ねる）、また、長さ方向に沿っ
た先端側の端面に１枚の二次側電極８を有する。これに
対し、本発明に従って一次側電極サイズが調整された圧
電トランスは、典型的には、図３に示すように一次側電
極１４、１６の基端Ａの位置と先端Ｂの位置とが、所望
の静電容量及び昇圧比を得るように調整されている。
尚、以下の説明では、図３に示すように、一次側電極１
４、１６の先端Ｂと二次側電極１８との距離（以下、二
側電極間距離という）をｄ1、一次側電極１４、１６の
基端Ａとセラミックス板１２の基端との距離（以下、基
端間隔という）をｄ2とし、また、セラミックス板の長
さをＬ、幅をＷ、厚みをＴとする。Next, a specific method for adjusting the size of the primary electrode will be described. As shown in FIG. 2, a general Rosen type piezoelectric transformer has two primary side electrodes 4 on the front surface and the back surface of about 50% of the base end side along the length direction of the thin and thin piezoelectric ceramic plate 2. 6 (the primary side electrode 16 on the back surface also serves as the secondary side electrode), and has one secondary side electrode 8 on the end face on the tip side along the length direction. On the other hand, in the piezoelectric transformer whose primary side electrode size is adjusted according to the present invention, typically, as shown in FIG. 3, the positions of the base end A and the tip end B of the primary side electrodes 14 and 16 are It is adjusted to obtain the desired capacitance and boost ratio.
In the following description, as shown in FIG.
The distance between the tip B of the electrodes 4, 16 and the secondary electrode 18 (hereinafter referred to as the distance between the two electrodes) is d1, the distance between the base end A of the primary electrodes 14, 16 and the base end of the ceramic plate 12 (hereinafter , The base end spacing) is d2, the length of the ceramic plate is L, the width is W, and the thickness is T.

【００２４】さて、図２に示した一般的なローゼン型圧
電トランスでは、一次側電極４、６の長さはセラミック
板２の長さＬの５０％である。この５０％という条件の
下では、圧電トランスの昇圧比はトランスの長さ（つま
り、一次側電極４、６と二次側電極８との距離）ｄ１に
比例し、且つ、トランスの厚み（つまり、一次側電極
４、６間の距離）Ｔに反比例することが知られている。
そこで、図３に示すような圧電トランスに関して本願発
明者が実験を行った結果、１次側電極１４、１６の長さ
が全長Ｌの５０％に満たない場合でも、ある程度の範囲
で上記５０％の場合と同様の関係がほぼ成り立つという
知見が得られた。更に、一次側電極１４、１６を基端Ａ
側から短くしていくと（つまり、基端間隔ｄ2を増やし
ていくと）、昇圧比の低下が見られるという知見も得ら
れた。この２つの新たな知見に基づけば、図３に示す圧
電トランスにおいて一次側電極１４、１６の長さを次の
ように加減することにより、一次側静電容量及び昇圧比
を調整することが可能となる。In the general Rosen type piezoelectric transformer shown in FIG. 2, the length of the primary side electrodes 4 and 6 is 50% of the length L of the ceramic plate 2. Under the condition of 50%, the step-up ratio of the piezoelectric transformer is proportional to the length of the transformer (that is, the distance between the primary side electrodes 4 and 6 and the secondary side electrode 8) d1, and the thickness of the transformer (that is, the distance). , The distance between the primary side electrodes 4 and 6) T is inversely proportional to.
Therefore, as a result of an experiment conducted by the inventor of the present invention on a piezoelectric transformer as shown in FIG. 3, even if the length of the primary electrodes 14 and 16 is less than 50% of the total length L, the above 50% can be obtained within a certain range. It was found that the same relationship as in the above case holds. In addition, the primary electrodes 14 and 16 are connected to the base A
It was also found that as the distance is shortened from the side (that is, the base end spacing d2 is increased), the boost ratio decreases. Based on these two new findings, it is possible to adjust the primary side capacitance and step-up ratio by adjusting the lengths of the primary side electrodes 14 and 16 in the piezoelectric transformer shown in FIG. 3 as follows. Becomes

【００２５】昇圧比を上げる場合 一次側電極１４、１６を先端Ｂ側から短くして、二次側
電極間距離ｄ1を増やす。 昇圧比を下げる場合 一次側電極１４、１６を基端Ａ側から短くして、基端間
隔ｄ2を増やす。 一次側静電容量を小さくする場合 一次側電極１４、１６を基端Ａ側又は先端Ｂ側から短か
くして、一次側電極面積を小さくする。 昇圧比を変えずに静電容量を小さくする場合 一次側電極１４、１６を基端Ａ側及び先端Ｂ側の双方か
ら短かくして、一次側電極面積を小さくする。When increasing the boosting ratio, the primary electrodes 14, 16 are shortened from the tip B side, and the distance d1 between the secondary electrodes is increased. When lowering the step-up ratio, the primary-side electrodes 14 and 16 are shortened from the base end A side to increase the base end spacing d2. When reducing the primary side capacitance, the primary side electrodes 14 and 16 are shortened from the base end A side or the tip end B side to reduce the primary side electrode area. When the capacitance is reduced without changing the step-up ratio, the primary-side electrodes 14 and 16 are shortened from both the proximal end A side and the distal end B side to reduce the primary-side electrode area.

【００２６】具体例を示せば次の通りである。図３に示
す形態のＬ＝２８．０ｍｍ、Ｗ＝７．５ｍｍ、Ｔ＝２．
０ｍｍサイズのローゼン型圧電トランスについて、ｄ1
及びｄ2を変更しながら一次側静電容量、昇圧比及び効
率（電力変換効率）を測定した結果を図４、図５及び図
６に示す。また、一次側静電容量と昇圧比との関係を図
７に示す。ここで、昇圧比は、図８に示すように、圧電
トランス２０の二次側電極に７５ｋΩの負荷抵抗２２を
接続し、これに３ｍＡの負荷電流が流れるように入力電
圧を調整したときの入出力電圧間の昇圧比、つまり、７
５ｋΩの負荷抵抗２２に２２５Ｖの出力電圧が加わるよ
うにしたときの昇圧比である。A specific example is as follows. In the configuration shown in FIG. 3, L = 28.0 mm, W = 7.5 mm, T = 2.
About 0 mm size Rosen type piezoelectric transformer, d1
The results of measuring the primary side capacitance, the step-up ratio and the efficiency (power conversion efficiency) while changing d2 and d2 are shown in FIGS. 4, 5 and 6. Further, FIG. 7 shows the relationship between the primary side capacitance and the step-up ratio. Here, as shown in FIG. 8, the step-up ratio is the input voltage when the input voltage is adjusted so that the load resistance 22 of 75 kΩ is connected to the secondary electrode of the piezoelectric transformer 20 and the load current of 3 mA flows through it. Step-up ratio between output voltages, that is, 7
It is a step-up ratio when an output voltage of 225 V is applied to the load resistance 22 of 5 kΩ.

【００２７】図４に示した結果によれば、２次側電極間
距離ｄ1と基端間隔ｄ2が増えるほど、つまり、一次側電
極１４、１６の面積が小さくなるほど一次側静電容量が
小さくなることが分る。周知のように電極間の静電容量
は電極面積に比例するからである。従って、昇圧比は無
視して静電容量を調整したい場合は、２次側電極間距離
ｄ1と基端間隔ｄ2の少なくとも一方を加減すればよい。According to the results shown in FIG. 4, as the distance d1 between the secondary electrodes and the base end spacing d2 increases, that is, as the areas of the primary electrodes 14 and 16 decrease, the primary capacitance decreases. I understand. This is because, as is well known, the capacitance between electrodes is proportional to the electrode area. Therefore, when it is desired to adjust the capacitance by ignoring the step-up ratio, at least one of the secondary side electrode distance d1 and the base end distance d2 may be adjusted.

【００２８】昇圧比については、図５から分るように、
２次側電極間距離ｄ1を伸ばすに従い、或る程度の距離
までは昇圧比が増加し、また、基端間隔ｄ2を大きくす
ると昇圧比は小さくなる。従って、昇圧比を変えずに静
電容量を調整する場合には、ｄ1とｄ2の双方を増加又は
減少させればよい。例えば、図４、図５において、ｄ1
＝１４ｍｍ、ｄ2＝０ｍｍの一般的ローゼン型圧電トラ
ンスは静電容量が６００ｐＦで昇圧比が５倍であるが、
その５倍の昇圧比ほぼ維持したまま静電容量のみを６０
０ｐＦから４５０ｐＦに低減する場合には、一次側電極
１４、１６を基端Ａから２ｍｍ短かくし（ｄ2＝２ｍ
ｍ）、且つ先端Ｂから１ｍｍ短くする（ｄ1＝１５ｍ
ｍ）すればよい。更に、基端Ａから４ｍｍ短くし（ｄ2
＝４ｍｍ）、先端Ｂから２ｍｍ短くした（ｄ1＝１６ｍ
ｍ）ならば、昇圧比はほぼ５倍に維持したままで静電容
量を３２０ｐＦに調整することができる。Regarding the step-up ratio, as can be seen from FIG.
As the distance d1 between the secondary electrodes increases, the boost ratio increases up to a certain distance, and when the base end spacing d2 increases, the boost ratio decreases. Therefore, when the capacitance is adjusted without changing the step-up ratio, both d1 and d2 should be increased or decreased. For example, in FIG. 4 and FIG. 5, d1
= 14mm, d2 = 0mm general Rosen type piezoelectric transformer has a capacitance of 600pF and a boosting ratio of 5 times,
Capacitance only 60 while maintaining almost 5 times the boost ratio
When reducing from 0 pF to 450 pF, the primary electrodes 14 and 16 are made shorter by 2 mm from the base end A (d2 = 2 m).
m) and shorten 1mm from the tip B (d1 = 15m)
m) Furthermore, shorten 4 mm from the base end A (d2
= 4 mm), shortened by 2 mm from the tip B (d1 = 16 m
m), the capacitance can be adjusted to 320 pF while maintaining the step-up ratio at about 5 times.

【００２９】また、図７に示すような静電容量と昇圧比
との関係に基づけば、ｄ1及びｄ2を調整することにより
任意の昇圧比及び静電容量をもった圧電トランスを設計
することができる。例えば、昇圧比５倍及び静電容量３
２０ｐＦのトランスであればｄ1＝１６ｍｍ、ｄ2＝４ｍ
ｍ、昇圧比４倍及び静電容量６００ｐＦであればｄ1＝
１２ｍｍ、ｄ2＝２ｍｍというようにである。但し、効
率については、ｄ1をＬ／２から極端にずらしたり、ｄ2
を極端に大きくすることにより著しく低下するため、出
力電力を或る程度必要とする用途においては、トランス
内部の発熱等の問題を考慮して、例えば効率９０％以上
の範囲内で調整を行うことが望ましい。Further, based on the relationship between capacitance and boost ratio as shown in FIG. 7, it is possible to design a piezoelectric transformer having an arbitrary boost ratio and capacitance by adjusting d1 and d2. it can. For example, a boost ratio of 5 times and an electrostatic capacity of 3
For a 20pF transformer, d1 = 16mm, d2 = 4m
m, step-up ratio 4 times, and capacitance 600 pF, d1 =
12 mm, d2 = 2 mm and so on. However, regarding the efficiency, d1 should be extremely deviated from L / 2, or d2
Is significantly reduced by making the value extremely large, so in applications that require a certain amount of output power, take into consideration problems such as heat generation inside the transformer, and make adjustments within an efficiency range of 90% or more, for example. Is desirable.

【００３０】設計段階で電極調整を行う場合は、上に説
明した通りに行なうことができる。一方、先発品の検査
結果に基づいて後続品の調整を行う場合は、次のように
して行うことができる。When the electrodes are adjusted in the design stage, they can be adjusted as described above. On the other hand, when the subsequent product is adjusted based on the inspection result of the original product, it can be performed as follows.

【００３１】例えば、上に説明したＬ＝２８．０ｍｍ、
Ｗ＝７．５ｍｍ、Ｔ＝２．０ｍｍのトランスについて、
標準の仕様として静電容量５００ｐＦ、昇圧比４．４倍
を設定し、先発品をｄ1＝１４ｍｍ、ｄ2＝２ｍｍの設計
の下で製造したとする。この場合、図５から分るよう
に、設計ポイントｄ1＝１４ｍｍ、ｄ2＝２ｍｍでは、昇
圧比のｄ1に対する傾きは−０．３／ｍｍである。よっ
て、先発品について測定した昇圧比をＧとすれば、Ｇと
目標昇圧比４．４との差（Ｇ−４．４）を傾き０．３で
除算した値を、ｄ1の設計値１４ｍｍから減算すれば、
昇圧比を目標値に調整できる。For example, L = 28.0 mm described above,
For a transformer with W = 7.5 mm and T = 2.0 mm,
It is assumed that the standard specifications are set to a capacitance of 500 pF and a step-up ratio of 4.4 times, and the original product is manufactured under the design of d1 = 14 mm and d2 = 2 mm. In this case, as can be seen from FIG. 5, at the design points d1 = 14 mm and d2 = 2 mm, the slope of the step-up ratio with respect to d1 is -0.3 / mm. Therefore, if the step-up ratio measured for the original product is G, the difference between G and the target step-up ratio 4.4 (G-4.4) divided by the slope of 0.3 is a design value of d1 of 14 mm. If you subtract
The boost ratio can be adjusted to the target value.

【００３２】また、図４から分るように、設計ポイント
ｄ1＝１４ｍｍ、ｄ2＝２ｍｍでは、静電容量の一次電極
長さ（Ｌ−ｄ1−ｄ2）に対する傾きは４０ｐＦ／ｍｍで
ある。よって、先発品について測定した静電容量をＣと
すれば、Ｃと目標静電容量５００ｐＦとの差（Ｃ−５０
０）を傾き８０で除算した値を、一次電極長さ（Ｌ−ｄ
1−ｄ2）の設計値に加えれば、静電容量を目標値に調整
できる。この場合、既に昇圧比の調整のために−（Ｇ−
４．４）／０．３だけｄ1が調整済みであるから、つま
り、−（Ｇ−４．４）／０．３だけ一次電極長さが調整
済みであるから、この調整済の分を、上に求めた一次電
極長さの調整量（Ｃ−５００）／４０から差し引く必要
がある。よって、最終的な一次電極長さの調整量は、
（Ｃ−５００）／４０＋（Ｇ−４．４）／０．３とな
る。Further, as can be seen from FIG. 4, at the design points d1 = 14 mm and d2 = 2 mm, the inclination with respect to the primary electrode length (L-d1-d2) of the capacitance is 40 pF / mm. Therefore, assuming that the capacitance measured for the original product is C, the difference between C and the target capacitance of 500 pF (C-50
The value obtained by dividing 0) by the slope 80 is the primary electrode length (L-d
If added to the design value of 1-d2), the capacitance can be adjusted to the target value. In this case,-(G-
Since d1 has been adjusted by 4.4) /0.3, that is, the primary electrode length has been adjusted by-(G-4.4) /0.3, the adjusted amount is It is necessary to subtract from the adjustment amount (C-500) / 40 of the primary electrode length obtained above. Therefore, the final adjustment amount of the primary electrode length is
It becomes (C-500) / 40 + (G-4.4) /0.3.

【００３３】更に、図５から分るように、ｄ1の調整量
とｄ2の調整量とを１：２にした場合に、昇圧比を変化
させることなく静電容量のみを調整できるから、上記の
最終的な一次電極長さの調整量（Ｃ−５００）／４０＋
（Ｇ−４．４）／０．３を、１：２の割合でｄ1とｄ2に
振り分ける。Further, as can be seen from FIG. 5, when the adjustment amount of d1 and the adjustment amount of d2 are set to 1: 2, only the capacitance can be adjusted without changing the step-up ratio. Final primary electrode length adjustment amount (C-500) / 40 +
(G-4.4) /0.3 is distributed to d1 and d2 at a ratio of 1: 2.

【００３４】以上の方法をまとめれば、調整後のｄ1と
ｄ2は次式により表されることになり、この計算式に従
って後発品のｄ1、ｄ2を決定すればよい。 ｄ1＝１４−（Ｇ−４．４）／０．３＋（（Ｃ−５０
０）／４０＋（Ｇ−４．４）／０．３）／３ ｄ2＝２＋（（Ｃ−５００）／４０＋（Ｇ−４．４）／
０．３）・２／３Summarizing the above methods, d1 and d2 after adjustment are expressed by the following equations, and d1 and d2 of the generic product may be determined according to this calculation equation. d1 = 14- (G-4.4) /0.3 + ((C-50
0) / 40 + (G-4.4) /0.3) / 3 d2 = 2 + ((C-500) / 40 + (G-4.4) /
0.3) ・ 2/3

【００３５】上記方法による調整効果を、５つの製品ロ
ットについて試験した結果を図９に示す。この試験で用
いたトランスのサイズや仕様は上の説明で用いた値の通
りである。そして、１００個入りの各ロット毎に、１０
個の先発品を選んで当初設計通り（ｄ1＝１４ｍｍ、ｄ2
＝２ｍｍ）に製造し、それら先発品の静電容量Ｃ及び昇
圧比Ｇの測定値に基づいて、５０個の後発品を上記計算
式に従い調整し、残りの５０個は調整せずに当初設計通
りに製造した。尚、試験では０．５ｍｍ刻みのスクリー
ン印刷によって電極形成を行ったため、ｄ1、ｄ2の調整
は上記計算式による計算値に最も近い０．５ｍｍ刻みの
値をもって実施した。図９には、計算値と実施した値の
双方を参考として示してある。FIG. 9 shows the results of testing the adjustment effect of the above method on five product lots. The size and specifications of the transformer used in this test are the same as the values used in the above description. And 10 for each lot of 100
Select one of the original products as originally designed (d1 = 14 mm, d2
= 2 mm), and based on the measured values of the capacitance C and step-up ratio G of the starting products, 50 generic products were adjusted according to the above calculation formula, and the remaining 50 were initially designed without adjustment. Manufactured to the street. In the test, since the electrodes were formed by screen printing in 0.5 mm steps, the adjustment of d1 and d2 was carried out with the values in 0.5 mm steps closest to the values calculated by the above formula. In FIG. 9, both the calculated value and the implemented value are shown for reference.

【００３６】図９から分るように、５ロット全体で評価
した場合、昇圧比に関しては、調整しない試料は５．１
倍〜３．７倍の範囲に分布したのに対し、調整を行った
試料では４．８倍〜４．１倍の範囲に分布が狭まった。
つまり、昇圧比のばらつきがが約２分の１に狭まった。
また、静電容量については、調整しない試料が５７０ｐ
Ｆ〜４１０ｐＦの範囲に分布したのに対し、調整したも
のでは５３０ｐＦ〜４７０ｐＦの範囲に分布が狭まっ
た。つまり、静電容量のばらつきは約３分の１に狭まっ
た。また、各ロットの平均値から分るように、ロット間
のばらつきが調整によってほぼ無くなっている。As can be seen from FIG. 9, in the case of evaluating all 5 lots, the samples not adjusted for the boost ratio were 5.1.
The distribution was narrowed in the range of 4.8 times to 4.1 times in the adjusted sample, whereas the distribution was narrowed in the range of double times to 3.7 times.
That is, the variation in the boost ratio is reduced to about 1/2.
In addition, regarding the capacitance, the sample that is not adjusted is 570p.
While the distribution was in the range of F to 410 pF, the distribution was narrowed in the range of 530 pF to 470 pF in the case of the adjusted one. That is, the variation in capacitance is reduced to about one third. Further, as can be seen from the average value of each lot, the variation between lots is almost eliminated by the adjustment.

【００３７】最後に、最終製品検査の結果に従って個々
の製品を調整する方法について説明する。この方法は、
個々の製品についての検査結果Ｃ、Ｇに基づいて、当該
各製品のｄ1、ｄ2を上記したような計算式に従って調整
するものである。この場合、一旦形成した電極は伸ばす
ことはできず、研削やエッチング等により短縮すること
しかできないから、設計段階では、製品のばらつきを見
込んでその分だけ一次側電極を大きめに（つまり、ｄ
1、ｄ2を短めに）に設定しておくべきである。例えば、
上に説明した先発品から後続品を調整する方法では先発
品の設計をｄ1＝１４ｍｍ、ｄ2＝２ｍｍとしたが、同じ
仕様であれば、本方法ではｄ1＝１２ｍｍ、ｄ2＝０ｍｍ
というように、幾分大きめに電極を設計する。Finally, a method of adjusting each product according to the result of the final product inspection will be described. This method
Based on the inspection results C and G of each product, d1 and d2 of each product are adjusted according to the above-described calculation formula. In this case, the electrode once formed cannot be stretched and can only be shortened by grinding, etching, etc. Therefore, at the design stage, the primary side electrode should be made larger (that is, d
1 and d2 should be set shorter). For example,
In the method of adjusting the succeeding product from the starting product described above, the design of the starting product was d1 = 14 mm and d2 = 2 mm, but if the specifications are the same, d1 = 12 mm, d2 = 0 mm in this method.
So, design the electrode somewhat larger.

【００３８】図１０は、この個々に調整する方法につい
て、評価試験を行った結果を示す。この試験で用いたト
ランスのサイズや仕様は上の説明で例示した値の通りで
あり、ｄ1＝１２ｍｍ、ｄ2＝０ｍｍの設計で製造した後
に、上記計算式でｄ1、ｄ2を計算して、計算値に合せて
研削を行った。１００個入りのあるロットについて、５
０個を本方法で調整し、残り５０個は調整しなかった、
調整しない試料については、ｄ1＝１４ｍｍ、ｄ2＝２ｍ
ｍの設計で電極を形成した。図１０から分るように、調
整を行った試料については、昇圧比及び静電容量ともに
±２％の範囲内に収っており、ばらつきが殆ど無くなっ
たということできる。FIG. 10 shows the result of an evaluation test conducted on this individual adjustment method. The size and specifications of the transformer used in this test are as the values exemplified in the above explanation. After manufacturing with the design of d1 = 12 mm and d2 = 0 mm, d1 and d2 are calculated by the above calculation formula and calculated. Grinding was performed according to the value. For lots containing 100 pieces, 5
0 pieces were adjusted by this method, the remaining 50 pieces were not adjusted,
For samples not adjusted, d1 = 14mm, d2 = 2m
The electrodes were formed with a design of m. As can be seen from FIG. 10, with respect to the adjusted sample, both the step-up ratio and the capacitance are within ± 2%, and it can be said that there is almost no variation.

【００３９】以上、本発明の好適な実施形態を説明した
が、本発明は上記以外の種々の態様で実施することがで
きる。上に示した計算式は本願発明者らが試験で用いた
特定サイズ、特定材質及び特定仕様の圧電トランスにお
いて有効であるに過ぎす、他の形態の圧電トランスに対
してはそれに応じた計算式を用いる必要がある。しか
し、本発明の原理は種々のサイズ、材質及び仕様のロー
ゼン型圧電トランスに広く適用できるものである。Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention can be implemented in various modes other than the above. The above-described calculation formula is only effective for the piezoelectric transformer of the specific size, the specific material, and the specific specifications used by the inventors of the present application. For other forms of piezoelectric transformer, the corresponding calculation formula is used. Need to be used. However, the principle of the present invention can be widely applied to Rosen type piezoelectric transformers of various sizes, materials and specifications.

【００４０】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、ローゼン型圧電トラン
スにおいて、同一サイズのセラミックス板を用い、一次
側電極の形状を調整することによって、入力側静電容量
及び昇圧比に関する仕様を変更したり、そのばらつきを
小さくしたりすることが可能である。According to the present invention, in the Rosen type piezoelectric transformer, the specifications of the input side capacitance and the step-up ratio can be changed by using the same size ceramic plate and adjusting the shape of the primary side electrode. It is possible to reduce the variation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 一般的な圧電トランスの製造工程を示すフロ
ーチャート。FIG. 1 is a flowchart showing a manufacturing process of a general piezoelectric transformer.

【図２】 一般的なローゼン型圧電トランスを示す斜視
図。FIG. 2 is a perspective view showing a general Rosen type piezoelectric transformer.

【図３】 本発明に従って一次側電極が調整されたロー
ゼン型圧電トランスを示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a Rosen type piezoelectric transformer having a primary electrode adjusted according to the present invention.

【図４】 一次側電極の調整量と一次側静電容量との関
係を調べた実験結果を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an experimental result in which the relationship between the adjustment amount of the primary side electrode and the primary side capacitance is investigated.

【図５】 一次側電極の調整量と昇圧比との関係を調べ
た実験結果を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an experimental result in which the relationship between the adjustment amount of the primary side electrode and the boosting ratio is investigated.

【図６】 一次側電極の調整量と効率との関係を調べた
実験結果を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an experimental result of investigating the relationship between the adjustment amount of the primary side electrode and the efficiency.

【図７】 昇圧比と一次側静電容量との関係を調べた実
験結果を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an experimental result in which the relationship between the step-up ratio and the primary side capacitance is investigated.

【図８】 実験に用いた測定回路を示すブロック図。FIG. 8 is a block diagram showing a measurement circuit used in an experiment.

【図９】 先発品の検査結果に基づいて後発品を調整す
る方法に関する評価試験結果を示す図表。FIG. 9 is a chart showing evaluation test results regarding a method for adjusting a generic product based on an inspection result of the original product.

【図１０】 検査結果に基づいて個々の製品を調整する
方法に関する評価試験の結果を示す図表。FIG. 10 is a chart showing the results of an evaluation test regarding a method for adjusting individual products based on the inspection results.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１２ 圧電セラミックス板 １４ 一次側電極 １６ 一次側電極（二次側電極も兼ねる） １８ 二次側電極 Ａ 一次側電極の基端 Ｂ 二次側電極の先端 ｄ1 基端間隔 ｄ2 二次側電極間距離 Ｌ 圧電トランス（圧電セラミック板）の長さ Ｗ 圧電トランス（圧電セラミック板）の幅 Ｔ 圧電トランス（圧電セラミック板）の厚み 12 Piezoelectric ceramics plate 14 Primary electrode 16 Primary electrode (also serves as secondary electrode) 18 Secondary electrode A Base end of primary electrode B Tip of secondary electrode d1 base spacing d2 Distance between secondary electrodes L Length of piezoelectric transformer (piezoelectric ceramic plate) Width of W piezoelectric transformer (piezoelectric ceramic plate) T Piezoelectric transformer (piezoelectric ceramic plate) thickness

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 貴広 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番 １号 東陶機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−218524（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−177451（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−149970（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 41/107 H01L 41/22 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takahiro Tanaka 2-1, 1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture Totoki Kikai Co., Ltd. (56) Reference JP-A-5-218524 (JP, A) JP-A-6-177451 (JP, A) Actual development Sho 55-149970 (JP, U) (58) Fields investigated (Int.Cl. ⁷ , DB name) H01L 41/107 H01L 41/22

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 ローゼン型圧電トランスの製造方法にお
いて、 一次側静電容量又は昇圧比を変えるために、一次側電極
のサイズを調整する過程を含み、 前記調整する過程において、一次側電極の先端と二次側
電極との間の第１の距離、及び一次側電極の基端とセラ
ミックス板の基端との間の第２の距離の少なくとも一方
が調整されると共に、前記第２の距離が０よりも大きい
値に調整されることを特徴とする圧電トランスの製造方
法。1. A method of manufacturing a Rosen type piezoelectric transformer, which comprises a step of adjusting a size of a primary side electrode in order to change a primary side capacitance or a step-up ratio, wherein the tip of the primary side electrode is included in the adjusting step. And at least one of the second distance between the base end of the primary side electrode and the base end of the ceramics plate is adjusted , and the second distance is Greater than 0
A method for manufacturing a piezoelectric transformer, which is adjusted to a value . 【請求項２】 ローゼン型圧電トランスの製造方法にお2. A method for manufacturing a Rosen type piezoelectric transformer
いて、And 一次側静電容量又は昇圧比を変えるために、一次側電極To change the primary side capacitance or boost ratio, the primary side electrode
のサイズを調整する過程を含み、Including the process of adjusting the size of 前記調整する過程において、一次側電極の先端と二次側In the adjustment process, the tip of the primary side electrode and the secondary side
電極との間の第１の距離、及び一次側電極の基端とセラA first distance between the electrodes and the proximal end of the primary electrode and the ceramic
ミックス板の基端との間の第２の距離の双方が調整されBoth the second distance between the base of the mix plate is adjusted
ることを特徴とする圧電トランスの製造方法。A method for manufacturing a piezoelectric transformer, comprising: 【請求項３】 ローゼン型圧電トランスの製造方法にお3. A method for manufacturing a Rosen type piezoelectric transformer
いて、And 一次側静電容量又は昇圧比を変えるために、一次側電極To change the primary side capacitance or boost ratio, the primary side electrode
のサイズを調整する過程を含み、Including the process of adjusting the size of 前記調整する過程において、昇圧比を一定に維持したまDuring the adjustment process, keep the boost ratio constant.
ま一次側静電容量を変えるために、一次側電極の先端とIn order to change the primary side capacitance, the tip of the primary side electrode
二次側電極との間の第１の距離、及び一次側電極の基端A first distance between the secondary electrode and the base end of the primary electrode
とセラミックス板の基端との間の第２の距離が、一定比The second distance between the base and the base of the ceramic plate
率で増加又は減少させられることを特徴とする圧電トラPiezoelectric tiger characterized by being increased or decreased at a rate
ンスの製造方法。Manufacturing method. 【請求項４】 ローゼン型圧電トランスの製造方法にお4. A method for manufacturing a Rosen type piezoelectric transformer
いて、And 一次側静電容量又は昇圧比を変えるために、一次側電極To change the primary side capacitance or boost ratio, the primary side electrode
のサイズを調整する過程を含み、Including the process of adjusting the size of 前記調整する過程において、一次側電極の先端と二次側In the adjustment process, the tip of the primary side electrode and the secondary side
電極との間の第１の距離、及び一次側電極の基端とセラA first distance between the electrodes and the proximal end of the primary electrode and the ceramic
ミックス板の基端との間の第２の距離の少なくとも一方At least one of the second distances from the base end of the mix plate
が、圧電トランスの効率が９０％以上である範囲内で調However, if the efficiency of the piezoelectric transformer is 90% or more,
整されることを特徴とする圧電トランスの製造方法。A method for manufacturing a piezoelectric transformer, which is characterized by being adjusted.