JP3486759B2 - Piezoelectric transformer - Google Patents
Piezoelectric transformerInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、圧電振動子を用いた圧
電トランスに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric transformer using a piezoelectric vibrator.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、圧電振動子を応用したデバイスと
して圧電トランスが知られている。圧電トランスに用い
る振動子としては、セラミックやニオブ酸リチウム単結
晶が多く用いられている。一般的な圧電トランスの構造
としては、図4に示す圧電振動子41の表面にそれぞれ
電気的信号を入力できる入力電極42、電気的信号を出
力できる出力電極43とを有している。入力電極42及
び出力電極43に対向する表面には、電気的にアースで
きるアース電極44、45がそれぞれ形成されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a piezoelectric transformer is known as a device to which a piezoelectric vibrator is applied. Ceramics and lithium niobate single crystal are often used as vibrators for piezoelectric transformers. The structure of a general piezoelectric transformer has an input electrode 42 capable of inputting an electric signal and an output electrode 43 capable of outputting an electric signal on the surface of a piezoelectric vibrator 41 shown in FIG. Ground electrodes 44 and 45 capable of being electrically grounded are formed on the surfaces facing the input electrode 42 and the output electrode 43, respectively.
【0003】また、圧電トランスとしての特性は共振尖
鋭度Qに大きく依存するが、例えば、共振尖鋭度Qの大
きなニオブ酸リチウム単結晶を用いた圧電トランスでは
昇圧比500以上が可能である。入力電圧2V時の出力
電圧は1kV以上である。Further, the characteristics of the piezoelectric transformer greatly depend on the resonance sharpness Q. For example, a piezoelectric transformer using a lithium niobate single crystal having a large resonance sharpness Q can achieve a step-up ratio of 500 or more. The output voltage when the input voltage is 2V is 1 kV or more.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶デ
ィスプレイのバックライト点灯や複写機のトナー帯電用
などに大きな電流値は必要としないが、1kV程度の高
電圧を必要とする機器は数多くある。However, there are many devices that require a high voltage of about 1 kV, although a large current value is not required for lighting the backlight of a liquid crystal display or charging a toner of a copying machine.
【0005】一般に、従来の圧電トランスは入出力比が
1:1に対応しているため、複数の出力が必要な場合、
所望の電圧の数だけ圧電トランスが必要であるという問
題がある。Generally, a conventional piezoelectric transformer has an input / output ratio of 1: 1. Therefore, when a plurality of outputs are required,
There is a problem that as many piezoelectric transformers as the desired voltage are required.
【0006】また、ここ数年、周辺機器の小形化に伴い
圧電トランスの小形化が進んでいるが、複数の所望の電
圧が必要な場合、従来技術では所望の電圧数だけ電圧ト
ランスが必要であるため、膨大なスペースが必要となり
小形化には十分対応できないという問題がある。Further, in recent years, miniaturization of piezoelectric transformers has progressed along with miniaturization of peripheral devices. However, when a plurality of desired voltages are required, the prior art requires as many voltage transformers as desired. Therefore, there is a problem that a huge space is required and miniaturization cannot be adequately dealt with.
【0007】それ故に本発明の技術的課題は、1つの圧
電トランスにおいて、複数の所望の電圧の出力電圧を得
ることにあり、それに伴い容易に小型、高集積化を可能
とした圧電トランスを提供することにある。Therefore, a technical problem of the present invention is to obtain an output voltage of a plurality of desired voltages in one piezoelectric transformer, and accordingly, to provide a piezoelectric transformer which can be easily downsized and highly integrated. To do.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、圧電振
動子板の表面に形成した電気的信号を入力するための入
力電極と、電気的信号を取り出す出力電極とを含み、前
記出力電極を前記圧電振動子板の表面に複数個独立して
形成した圧電トランスにおいて、前記圧電振動子板は自
発分極軸をZ軸としたニオブ酸リチウム圧電単結晶を用
い、座標軸をX軸のまわりに120〜170度回転した
座標系(X,Y′,Z′)を、さらにそのZ′軸のまわ
りに−20〜20度回転した座標系(X′,Y″,
Z′)において、前記ニオブ酸リチウム圧電単結晶の板
面がX′軸とZ′軸とに平行になるように切り出して作
られていることを特徴とする圧電トランスが得られる。According to the present invention SUMMARY OF], comprising: an input electrode for inputting electrical signals formed on the surface of the piezoelectric vibrator plate, and an output electrode for taking out an electric signal, before
In a piezoelectric transformer having a plurality of output electrodes independently formed on the surface of the piezoelectric vibrator plate , the piezoelectric vibrator plate is not
Uses a lithium niobate piezoelectric single crystal with the polarization axis as the Z axis
Rotate the coordinate axis about 120 degrees to 170 degrees around the X axis
Rotate the coordinate system (X, Y ', Z') and its Z'axis.
Coordinate system rotated by -20 to 20 degrees (X ', Y ",
Z '), the plate of said lithium niobate piezoelectric single crystal
Cut out so that the surface is parallel to the X'axis and Z'axis.
A piezoelectric transformer characterized in that it is obtained.
【0009】[0009]
【0010】また、本発明によれば、前記圧電振動子板
は、縦と横との寸法比がほぼ等しい方形板であり、四隅
が振動の節となるラーメモード振動を用いた前記圧電振
動子板を1個以上縦横に複数個並べた形状であることを
特徴とする圧電トランスが得られる。Further, according to the present invention, the piezoelectric vibrator plate is a rectangular plate having a substantially vertical and horizontal dimensional ratio, and the piezoelectric vibrator using the Lame mode vibration in which four corners are nodes of vibration. A piezoelectric transformer having a shape in which one or more plates are arranged vertically and horizontally is obtained.
【0011】[0011]
【作用】本発明においては、圧電トランスに複数の出力
電極を形成することにより、所望の複数の出力電圧を得
る。また、複数の出力電圧を1つの圧電トランスで得る
ことが可能であるため、より一層小形化、高集積化され
る。In the present invention, a plurality of desired output voltages are obtained by forming a plurality of output electrodes on the piezoelectric transformer. Further, since it is possible to obtain a plurality of output voltages with a single piezoelectric transformer, further miniaturization and high integration are achieved.
【0012】[0012]
【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明の圧電トランス
の実施例について、図面を参照して説明する。EXAMPLES Examples of the piezoelectric transformer of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0013】図1及び図2は本発明の圧電トランスの一
実施例を示している。図1及び図2を参照して、圧電ト
ランスは方形板(圧電振動子板)11の表面に形成した
電気的信号を入力するための入力電極12aと、電気的
信号を取り出す出力電極12b,12c,12dとを含
む。出力電極12b,12c,12dは方形板11の表
面に複数個が独立して形成されている。1 and 2 show one embodiment of the piezoelectric transformer of the present invention. Referring to FIGS. 1 and 2, the piezoelectric transformer includes an input electrode 12a formed on the surface of a rectangular plate (piezoelectric vibrator plate) 11 for inputting an electric signal, and output electrodes 12b, 12c for taking out the electric signal. , 12d. A plurality of output electrodes 12b, 12c, 12d are independently formed on the surface of the rectangular plate 11.
【0014】圧電トランスはニオブ酸リチウム単結晶か
ら切り出した縦横比が1:2である長方形の方形板11
と、この方形板11の表面に形成した入力電極12a及
び3つの出力電極12b、12c、12dとを備える。
また、方形板11の裏面には、その全面にアース電極1
2eが形成されている。The piezoelectric transformer is a rectangular rectangular plate 11 cut out from a lithium niobate single crystal and having an aspect ratio of 1: 2.
And an input electrode 12a and three output electrodes 12b, 12c, 12d formed on the surface of the rectangular plate 11.
On the back surface of the rectangular plate 11, the ground electrode 1 is formed on the entire surface.
2e is formed.
【0015】図3は図1の圧電トランスのパッケージ3
4の構成を示している。方形板11に形成されている入
力電極12a,及び3つの出力電極12b,12c,1
2dから電気信号を取り出すリード線33a,33b,
33c,33dをパッケージ34上に形成したそれぞれ
の外部接続用の電極端子35a,35b,35c,35
dに接続して構成している。FIG. 3 is a piezoelectric transformer package 3 of FIG.
4 shows the configuration of No. 4. An input electrode 12a formed on the rectangular plate 11 and three output electrodes 12b, 12c, 1
Lead wires 33a, 33b for extracting electric signals from 2d,
Electrode terminals 35a, 35b, 35c, 35 for external connection, each having 33c, 33d formed on the package 34
It is configured by connecting to d.
【0016】方形板11は自発分極軸をZ軸としたニオ
ブ酸リチウム圧電単結晶を用い、座標軸をX軸のまわり
に120〜170度回転した座標系(X,Y′,Z′)
を、さらにそのZ′軸まわりに−20〜20度回転した
座標系(X′,Y″,Z′)において、ニオブ酸リチウ
ム圧電単結晶の板面がX′軸とZ′軸とに平行になるよ
うに切り出して圧電振動子板が作られている。The rectangular plate 11 is made of a lithium niobate piezoelectric single crystal having a spontaneous polarization axis as the Z axis, and the coordinate system is rotated by 120 to 170 degrees around the X axis (X, Y ', Z').
In a coordinate system (X ', Y ", Z') rotated about the Z'axis by -20 to 20 degrees, the plate surface of the lithium niobate piezoelectric single crystal is parallel to the X'axis and the Z'axis. Piezoelectric vibrator plate is made by cutting out to be.
【0017】また、圧電振動子板は、縦と横との寸法比
がほぼ等しい方形板であり、四隅が振動の節となるラー
メモード振動を用いた圧電振動子板を1個以上縦横に複
数個並べた形状である。Further, the piezoelectric vibrator plate is a rectangular plate having substantially the same dimensional ratio of length to width, and one or more piezoelectric vibrator plates using Lame mode vibration having four corners as vibration nodes are arranged vertically and horizontally. It is a shape in which pieces are arranged.
【0018】以下に、本発明の実施例による圧電トラン
スの製造方法の具体例を示す。市販されている自発電極
がZ軸のニオブ酸リチウム圧電単結晶を用いて、X軸を
中心に155度回転し、さらに、X軸と直交するZ′軸
を中心に5度回転して縦と横との寸法が20×10mm
で厚さが0.5mmの方形板11を切り出した。この方
形板11の1つの表面にアルミニウムを蒸着し、入力電
極12a,出力電極12b,12c,12dを形成し
た。Specific examples of the method for manufacturing the piezoelectric transformer according to the embodiment of the present invention will be described below. A commercially available spontaneous electrode uses a Z axis lithium niobate piezoelectric single crystal to rotate 155 degrees around the X axis, and further rotates 5 degrees around the Z ′ axis orthogonal to the X axis to vertically Width is 20 x 10 mm
Then, a rectangular plate 11 having a thickness of 0.5 mm was cut out. Aluminum was vapor-deposited on one surface of the rectangular plate 11 to form the input electrode 12a and the output electrodes 12b, 12c and 12d.
【0019】次に、入力電極12a、及び出力電極1
2,b,12c,12dを上側にして方形板11をパッ
ケージ34に固定する。パッケージ34にはその周囲枠
部の上面に複数の外部接続用の電極端子35a,35
b,35c,35dが形成されている。入力電極12
a、出力電極12,b,12c,12dと、電極端子3
5a,35b,35c,35dとは、複数のリード線3
3a,33b,33c,33dのそれぞれを介して一対
一に接続する。Next, the input electrode 12a and the output electrode 1
The square plate 11 is fixed to the package 34 with 2, b, 12 c, and 12 d facing upward. The package 34 has a plurality of electrode terminals 35a, 35a for external connection on the upper surface of its peripheral frame portion.
b, 35c, 35d are formed. Input electrode 12
a, output electrodes 12, b, 12c, 12d, and electrode terminal 3
5a, 35b, 35c, 35d means a plurality of lead wires 3
One-to-one connection is made via each of 3a, 33b, 33c, 33d.
【0020】さらに、入力電圧12aと、出力電極12
b,12c,12dとの測定結果及び昇圧比を表1に示
す。この時の負荷抵抗は100MΩである。Further, the input voltage 12a and the output electrode 12
Table 1 shows the measurement results of b, 12c, and 12d and the step-up ratio. The load resistance at this time is 100 MΩ.
【0021】[0021]
【表1】 [Table 1]
【0022】表1に示すように、入力電圧(V)の変化
に対しても、3つの出力電極12b,12c,12dれ
ぞれの出力電圧(V)がほぼ一定に変化していることが
わかる。また、この時の出力電圧は電極形状の設計等に
より、いかようにも変えることができる。As shown in Table 1, even when the input voltage (V) changes, the output voltage (V) of each of the three output electrodes 12b, 12c, 12d changes almost constantly. Recognize. Further, the output voltage at this time can be arbitrarily changed by designing the shape of the electrodes.
【0023】[0023]
【発明の効果】以上、実施例により説明したように、本
発明の圧電トランスによれば、1つの入力電極に対し、
複数の出力電極を有することにより、所望の複数の出力
電圧を容易に得ることができ、特性に優れた小形化、高
集積化が可能な圧電トランスを得ることができる。As described above with reference to the embodiments, according to the piezoelectric transformer of the present invention, for one input electrode,
By having a plurality of output electrodes, a desired plurality of output voltages can be easily obtained, and a piezoelectric transformer excellent in characteristics and capable of being miniaturized and highly integrated can be obtained.
【図1】本発明の圧電トランスの構成の一実施例を示す
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the configuration of a piezoelectric transformer of the present invention.
【図2】図1のII−II線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
【図3】図1の圧電トランスのパッケージの構成を示す
斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a package of the piezoelectric transformer of FIG.
【図4】従来の圧電トランスの構成例を示す構成図であ
る。FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration example of a conventional piezoelectric transformer.
【図5】図4のV−V線断面図である。5 is a sectional view taken along line VV of FIG.
11 方形板 12a,42 入力電極 12b,12c,12d,43 出力電極 12e,44,45 アース電極 33a,33b,33c,33d リード線 34 パッケージ 35a,35b,35c,35d 電極端子 11 square plate 12a, 42 input electrodes 12b, 12c, 12d, 43 output electrodes 12e, 44, 45 Ground electrode 33a, 33b, 33c, 33d Lead wire 34 packages 35a, 35b, 35c, 35d electrode terminals
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭40−9226(JP,B1) 特公 昭39−28682(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 41/107 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References Japanese Patent Publication No. 40-9226 (JP, B1) Japanese Publication No. 39-28682 (JP, B1) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 41/107
Claims (2)
号を入力するための入力電極と、電気的信号を取り出す
出力電極とを含み、前記出力電極を前記圧電振動子板の
表面に複数個独立して形成した圧電トランスにおいて、
前記圧電振動子板は自発分極軸をZ軸としたニオブ酸リ
チウム圧電単結晶を用い、座標軸をX軸のまわりに12
0〜170度回転した座標系(X,Y′,Z′)を、さ
らにそのZ′軸のまわりに−20〜20度回転した座標
系(X′,Y″,Z′)において、前記ニオブ酸リチウ
ム圧電単結晶の板面がX′軸とZ′軸とに平行になるよ
うに切り出して作られていることを特徴とする圧電トラ
ンス。 Include [1 claim] and input electrode for inputting an electric signal which is formed on the surface of the piezoelectric vibrator plate, and an output electrode for taking out an electric signal, a plurality of the output electrode on the surface of the piezoelectric vibrator plate In a piezoelectric transformer formed independently,
The piezoelectric vibrator plate is made of niobate which has a spontaneous polarization axis as the Z axis.
Using a piezoelectric single crystal of titanium, the coordinate axis is 12 around the X axis.
The coordinate system (X, Y ', Z') rotated 0 to 170 degrees is
Coordinates rotated by -20 to 20 degrees around the Z'axis
In the system (X ′, Y ″, Z ′), the above-mentioned lithium niobate
The plate surface of the piezoelectric single crystal becomes parallel to the X'axis and Z'axis.
A piezoelectric transformer characterized by being cut into pieces.
前記圧電振動子板は、縦と横との寸法比がほぼ等しい方
形板であり、四隅が振動の節となるラーメモード振動を
用いた前記圧電振動子板を1個以上縦横に複数並べた形
状であることを特徴とする圧電トランス。2. The piezoelectric transformer according to claim 1 , wherein
The piezoelectric vibrator plate has a vertical and horizontal dimension ratios that are substantially equal to each other.
It is a shaped plate, and the Lame mode vibration that the four corners are nodes of vibration
Formed by arranging one or more of the piezoelectric vibrator plates used in the vertical and horizontal directions
Piezoelectric transformer characterized by being shaped like a circle.
Priority Applications (1)
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JP25068094A JP3486759B2 (en) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | Piezoelectric transformer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25068094A JP3486759B2 (en) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | Piezoelectric transformer |
Publications (2)
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JPH08116105A JPH08116105A (en) | 1996-05-07 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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---|---|---|---|---|
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- 1994-10-17 JP JP25068094A patent/JP3486759B2/en not_active Expired - Fee Related
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