JPH09130008A - Structure for mounting piezoelectric transformer and piezoelectric transformer module - Google Patents
Structure for mounting piezoelectric transformer and piezoelectric transformer moduleInfo
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- H05K1/181—Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子機器等において交
流電圧を変圧する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 for transforming an AC voltage in electronic equipment and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】圧電トランスは、巻線型の電磁トランス
に比べて、（１）構造が簡単で小型化が可能である。
（２）出力側の短絡事故に対し、自動的に入力抵抗が増
大し、焼損等の危険性がない。（３）昇圧比が高くとれ
る。（４）電磁誘導がない。等の利点を有しており、近
年実用化に向けての開発が進んでいる。2. Description of the Related Art Piezoelectric transformers have the following advantages.
(2) In response to a short circuit accident on the output side, the input resistance is automatically increased, and there is no danger of burning or the like. (3) The boost ratio can be increased. (4) No electromagnetic induction. And the like, and development for practical use has been advanced in recent years.
【０００３】従来例を図１０，図１１とともに説明す
る。図１０は従来の外部導出電極引き出し構成を示した
斜視図、図１１は図１０の長辺方向断面図であり、弾性
体からなる支持体を点線で示している。図１０に示すよ
うに代表的な圧電トランスとしてローゼン型の圧電トラ
ンスが挙げられるが、圧電セラミック素子５は矩形板状
で、この素子の長辺方向の主面片側半分５Ａには厚み方
向に一対の入力電極５１，５２を形成し、他の半分５Ｂ
はその端面に出力電極５３を形成している。前者は厚み
方向に、後者は長辺方向にそれぞれ分極されている。一
般に厚み方向に入力電極が形成された部分を駆動部、出
力電極が形成された他の半分を発電部と称している。こ
の電極形成された圧電セラミック素子５にリード線Ｌ
１，Ｌ２を介して交流電圧を印加すると、全体として、
例えばλモードと称される全波長振動の強い機械振動が
起こる。なお、励振時には振動の節領域が現れ、支持体
は機械振動の減衰を少なくするためこの振動の節領域に
取り付けられている。そして前述のリード線Ｌ１，Ｌ２
もこの入力電極側の節領域に半田等の導電性接合材によ
り取り付けられている。これにより発電部の出力電極５
３では圧電効果で高い交流電圧を得ることができ、この
出力電極５３に半田付けされたリード線Ｌ３によりこれ
を取り出していた。図１１に点線で示しているとおり、
上述の支持体Ｍ１，Ｍ２は一般的にはゴム状の弾性体が
用いられ、断面で見て中空形状をしており、この中空部
分に圧電セラミック素子５を圧入して貫通させて、弾性
により圧電セラミック素子の表裏面あるいは側面を挟持
固定している。A conventional example will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a perspective view showing a conventional external lead-out electrode drawing structure, and FIG. 11 is a cross-sectional view in the long side direction of FIG. 10, showing a support made of an elastic body by a dotted line. As shown in FIG. 10, there is a Rosen type piezoelectric transformer as a typical piezoelectric transformer. The piezoelectric ceramic element 5 has a rectangular plate shape, and one side 5A in the major surface of the element in the long side direction has a pair in the thickness direction. Forming the input electrodes 51, 52 of the other half 5B
Has an output electrode 53 formed on its end face. The former is polarized in the thickness direction and the latter is polarized in the long side direction. In general, the portion where the input electrode is formed in the thickness direction is called a driving portion, and the other half where the output electrode is formed is called a power generation portion. The lead wire L is attached to the piezoelectric ceramic element 5 on which the electrode is formed.
When AC voltage is applied via 1 and L2, as a whole,
For example, strong mechanical vibration of all wavelength vibration called λ mode occurs. A vibration node region appears during excitation, and the support is attached to this vibration node region in order to reduce the attenuation of mechanical vibration. And the lead wires L1 and L2 described above.
Is also attached to the node region on the input electrode side by a conductive bonding material such as solder. As a result, the output electrode 5 of the power generation unit
In Example 3, a high AC voltage can be obtained by the piezoelectric effect, and this is taken out by the lead wire L3 soldered to the output electrode 53. As shown by the dotted line in FIG.
Generally, rubber-like elastic bodies are used for the above-mentioned supports M1 and M2, and they have a hollow shape when viewed in cross section. The front and back surfaces or side surfaces of the piezoelectric ceramic element are clamped and fixed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような構成では、
支持体が圧電セラミック素子の駆動時の振動を阻害する
ことなく、圧電セラミック素子と支持体を強固に機械的
接続できる。しかしながら、圧電セラミック素子への支
持体の取付作業が非常に面倒で、自動機による取付が困
難であり、生産性の向上の弊害となっていた。SUMMARY OF THE INVENTION With such a configuration,
It is possible to firmly mechanically connect the piezoelectric ceramic element and the supporting body without the supporting body hindering vibration during driving of the piezoelectric ceramic element. However, the work of attaching the support to the piezoelectric ceramic element is very troublesome, and it is difficult to attach it by an automatic machine, which has been a hindrance to the improvement of productivity.
【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、圧電セラミック素子の支持体への装着を極
めて単純化し、実装時の作業性を飛躍的に向上させると
ともに、機械的振動の減衰を極力少なくした圧電トラン
スおよび圧電トランスモジュール提供することを目的と
するものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it greatly simplifies the mounting of a piezoelectric ceramic element on a support, dramatically improves the workability during mounting, and reduces mechanical vibration. It is an object of the present invention to provide a piezoelectric transformer and a piezoelectric transformer module in which attenuation is minimized.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】発明者が鋭意研究を重ね
た結果、比較的大きな振動が生じているとされている圧
電セラミック素子の長辺方向端部を支持に用いても、緩
衝作用に優れた支持構成を採用することによって、駆動
時の振動の減衰がさほど大きくないことを見いだした。
請求項１による圧電トランスは、入力電極を有し一次側
交流電圧を印加することにより圧電振動する駆動部と、
この圧電振動により出力電極から二次側交流電圧を得る
発電部を有する圧電セラミック素子からなり、圧電トラ
ンスは、柔軟性を有するフレキシブル基板上に形成され
た複数の電極パッドに、前記駆動部に形成された一方の
入力電極と発電部の出力電極がそれぞれ位置するように
配置され、導電性接合材で電気的機械的接合されたこと
を特徴とする圧電トランスの搭載構造である。As a result of intensive studies conducted by the inventor, even if the long-side end of the piezoelectric ceramic element, which is said to generate relatively large vibration, is used for supporting, it has a cushioning effect. By adopting an excellent support structure, we have found that vibration damping during driving is not so great.
The piezoelectric transformer according to claim 1 has a drive section that has an input electrode and vibrates piezoelectrically by applying a primary side AC voltage,
The piezoelectric transformer is composed of a piezoelectric ceramic element having a power generation unit that obtains a secondary side AC voltage from the output electrode by the piezoelectric vibration, and the piezoelectric transformer is formed in the drive unit on a plurality of electrode pads formed on a flexible substrate having flexibility. The piezoelectric transformer mounting structure is characterized in that one of the input electrodes and the output electrode of the power generation unit are arranged so as to be positioned respectively, and are electromechanically bonded by a conductive bonding material.
【０００７】現在、研究開発が進められているローゼン
型をはじめとする各種の圧電トランスは、最大でもその
振幅が１μｍ程度であり、近年の電子機器の小型化、低
電圧化に伴って、圧電トランスの外形寸法並びにその最
大振幅もより小さくなる傾向にある。上述のように圧電
セラミック素子の端部フレキシブル基板上に設けられた
電極パッドに接続することで、フレキシブル基板の柔軟
性により、振動を漸次干渉する構成であるので、圧電ト
ランスの振動を阻害しにくくできる。また、基板への搭
載も、圧電セラミック素子の長辺方向の端部に導電性接
合材を塗布するだけでよいので、リフローソルダリング
を用いた実装が可能になる。At present, various piezoelectric transformers such as the Rosen type, which are being researched and developed, have an amplitude of about 1 μm at the maximum, and with the recent miniaturization of electronic equipment and reduction of voltage, piezoelectric The outer size of the transformer and its maximum amplitude also tend to be smaller. By connecting to the electrode pads provided on the flexible substrate at the end of the piezoelectric ceramic element as described above, the flexibility of the flexible substrate causes the vibration to gradually interfere, so that it is difficult to inhibit the vibration of the piezoelectric transformer. it can. Further, since the mounting on the substrate is only required to apply the conductive bonding material to the end portion in the long side direction of the piezoelectric ceramic element, mounting using reflow soldering becomes possible.
【０００８】なお、フレキシブル基板に使用する材料は
塩化ビニールでもよいが、リフローソルダリング時の耐
熱性を考慮すると、例えばポリイミド系の樹脂材料を用
いるとよい。また、フレキシブル基板上に形成された配
線電極材料は、例えば銅などを用いることができるが、
その電極パッド部分の厚みは１０〜３０μｍ程度あれば
よい。すなわち、上述のように圧電トランスの最大振幅
は１μｍ程度であるので、電極の厚みが１０〜３０μｍ
程度あれば、フレキシブル基板との接触も生じず、接触
による振動阻害もないのである。The material used for the flexible substrate may be vinyl chloride, but in consideration of heat resistance during reflow soldering, for example, a polyimide resin material is preferably used. The wiring electrode material formed on the flexible substrate may be copper or the like,
The electrode pad portion may have a thickness of about 10 to 30 μm. That is, since the maximum amplitude of the piezoelectric transformer is about 1 μm as described above, the thickness of the electrode is 10 to 30 μm.
As long as the contact is made with the flexible substrate, there is no contact with the flexible substrate, and there is no inhibition of vibration due to the contact.
【０００９】次に、圧電トランスの出力電極に発生した
出力電圧が、圧電トランスを基板に搭載したときに、出
力電極パッドで得られる出力電圧の割合を示す比較デー
タを示す。測定に用いた圧電トランスは、単層の直方体
形状のローゼン型圧電トランスで、圧電材料としてＰＺ
Ｔ系のセラミックスを用い、長辺寸法４８mm，短辺寸法
８mm，厚さ寸法２．２mmの外形寸法を有したものであ
る。従来例に示すように、振動の節領域に弾性体により
支持した構成（測定１）と、通常のフェノールガラス等
からなる硬質のプリント基板上に設けられた電極パッド
に圧電トランスの端部を接続した構成（測定２）と、上
述のポリイミドからなるフレキシブル基板上に設けられ
た電極パッドに圧電トランスの端部を接続した構成（測
定３）について変換効率を各１０個のサンプルを測定し
た。その結果、測定１については、出力電極で発生した
電圧に対してほぼ１００％の出力電圧を出力側電極パッ
ドから得た。測定２については、バラツキが大きく、出
力電極で発生した電圧に対して６０〜８５％程度の出力
電圧を得た。本発明品の測定３については、いずれのサ
ンプルも平均的に出力電極で発生した電圧に対してほぼ
９５％の出力電圧を得た。これら測定から、振動の節領
域を支持に用いない場合でも、フレキシブル基板を用い
ることにより、圧電トランスの出力電極で発生した出力
電圧の低下を極小にできることが理解できる。Next, the comparison data showing the ratio of the output voltage generated at the output electrode of the piezoelectric transformer to the output voltage obtained at the output electrode pad when the piezoelectric transformer is mounted on the substrate will be shown. The piezoelectric transformer used for the measurement is a single-layer rectangular parallelepiped Rosen type piezoelectric transformer.
It uses T-based ceramics and has outer dimensions of a long side dimension of 48 mm, a short side dimension of 8 mm, and a thickness dimension of 2.2 mm. As shown in the conventional example, the end of the piezoelectric transformer is connected to the structure (measurement 1) in which the elastic node is supported in the vibration node region and the electrode pad provided on the hard printed circuit board made of ordinary phenol glass or the like. The conversion efficiency of each of 10 samples was measured for the above configuration (Measurement 2) and the configuration (Measurement 3) in which the ends of the piezoelectric transformer were connected to the electrode pads provided on the above-described flexible substrate made of polyimide. As a result, for measurement 1, an output voltage of almost 100% of the voltage generated at the output electrode was obtained from the output side electrode pad. Regarding measurement 2, the variation was large, and an output voltage of about 60 to 85% was obtained with respect to the voltage generated at the output electrode. In the measurement 3 of the product of the present invention, all the samples obtained an output voltage of approximately 95% with respect to the voltage generated at the output electrode on average. From these measurements, it can be understood that even when the node region of vibration is not used for supporting, the use of the flexible substrate can minimize the decrease in the output voltage generated at the output electrode of the piezoelectric transformer.
【００１０】また、請求項２に示すように、入力電極を
有し一次側交流電圧を印加することにより圧電振動する
駆動部と、この圧電振動により出力電極から二次側交流
電圧を得る発電部を有する圧電セラミック素子からなる
圧電トランスが、柔軟性を有するフレキシブル支持基板
に搭載された圧電トランスモジュールであって、フレキ
シブル支持基板上には少なくとも複数の電極パッドとこ
の電極パッドに電気的につながる外部接続電極が形成さ
れ、前記駆動部に形成された少なくとも１つの入力電極
と発電部に形成された少なくとも１つの出力電極がそれ
ぞれ前記電極パッド上に位置するように配置され、導電
性接合材で電気的機械的接合されるとともに、前記フレ
キシブル支持基板の外部接続電極により、外部と電極接
続されている圧電トランスモジュールとしてもよい。Further, as set forth in claim 2, a drive section having an input electrode for piezoelectrically vibrating by applying a primary side AC voltage, and a power generation section for obtaining a secondary side AC voltage from the output electrode by the piezoelectric vibration. A piezoelectric transformer module comprising a piezoelectric ceramic element having: a piezoelectric transformer module mounted on a flexible support substrate having flexibility, wherein at least a plurality of electrode pads are electrically connected to the flexible support substrate and externally connected to the electrode pads. Connection electrodes are formed, and at least one input electrode formed in the driving unit and at least one output electrode formed in the power generation unit are arranged so as to be located on the electrode pads, respectively, and electrically connected by a conductive bonding material. Piezoelectrically coupled mechanically and connected to the outside by the external connection electrode of the flexible support substrate. It may be used as the lance module.
【００１１】このようにフレキシブル基板を圧電セラミ
ック素子を支持する基板とした構成にすることにより、
フレキシブル支持基板上に搭載された圧電トランスを緩
衝機構の組み込まれたモジュールとして取り扱うことが
でき、メインのプリント配線基板への搭載もモジュール
の外部接続電極を介して行うことができるので、実装作
業が向上する。By thus forming the flexible substrate as a substrate for supporting the piezoelectric ceramic element,
The piezoelectric transformer mounted on the flexible support board can be handled as a module with a built-in buffer mechanism, and mounting on the main printed wiring board can also be performed via the external connection electrodes of the module, so mounting work is possible. improves.
【００１２】また、請求項３に示すように、請求項２に
おいて、フレキシブル支持基板上には所定のプリント配
線が形成され、圧電トランスの駆動に必要な回路素子
が、圧電トランスと共に電気的接続されている圧電トラ
ンスモジュールとしてもよい。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, a predetermined printed wiring is formed on the flexible support substrate, and a circuit element required for driving the piezoelectric transformer is electrically connected together with the piezoelectric transformer. The piezoelectric transformer module may be used.
【００１３】フレキシブル支持基板に圧電トランスの駆
動に必要な回路素子を、圧電トランス（圧電セラミック
素子）とともに搭載することにより、予め圧電トランス
の駆動条件に適合した回路定数の回路素子を選択するこ
とができ、最適な駆動をおこなわしめることができる。By mounting the circuit element necessary for driving the piezoelectric transformer on the flexible support substrate together with the piezoelectric transformer (piezoelectric ceramic element), it is possible to select a circuit element having a circuit constant that matches the driving condition of the piezoelectric transformer in advance. Therefore, the optimum driving can be performed.
【００１４】また、請求項４に示すように、請求項１乃
至３において、圧電トランスが、板状圧電セラミック素
子の主面片側半分を駆動部、他半分を発電部とし、前記
駆動部を厚み方向に分極するとともに表裏両主面に互い
に電気的に独立した入力電極を形成し、前記発電部を前
記入力電極から発電部端面の向かう方向に分極するとと
もにこの端面に出力電極を形成してなる構成であっても
よい。According to a fourth aspect of the present invention, in the piezoelectric transformer according to the first to third aspects, one side of the main surface of the plate-shaped piezoelectric ceramic element serves as a driving portion and the other half serves as a power generating portion, and the driving portion is thick. Input electrodes that are polarized in a direction and electrically independent of each other on the front and back main surfaces, and polarize the power generation portion in the direction from the input electrode to the end surface of the power generation portion and form an output electrode on this end surface. It may be configured.
【００１５】また、請求項５に示すように、請求項１乃
至４において、圧電トランスが、積層型圧電トランスで
あってもよい。Further, as described in claim 5, in any one of claims 1 to 4, the piezoelectric transformer may be a laminated piezoelectric transformer.
【００１６】[0016]
【実施例】本発明による実施例を図面とともに説明す
る。 第１の実施例 第１の実施例をλモードで駆動する圧電トランスを例に
とり説明する。図１は第１の実施例を示す圧電トランス
の実装状態を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図で
ある。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First Embodiment A first embodiment will be described by taking a piezoelectric transformer driven in the λ mode as an example. FIG. 1 is a perspective view showing a mounted state of the piezoelectric transformer according to the first embodiment, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.
【００１７】ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）系の圧電
セラミック材料からなる圧電セラミック素子１は、長方
形板状に切断加工されている。この圧電セラミック素子
１の長辺方向中央部を境にして、駆動部１Ａと発電部１
Ｂとに分けられている。駆動部１Ａは表裏主面には銀あ
るいは銀パラジウム等の入力電極１１，１２が設けら
れ、板厚方向に分極処理が施されている。発電部１Ｂの
端面には出力電極１３が形成され、この発電部１Ｂは長
辺方向に分極処理がなされている。この出力電極１３か
らは一部表裏面に回り込み電極１４として延長形成され
ている。以上のように圧電トランスが構成されている。
圧電セラミック素子１（圧電トランス）を搭載するフレ
キシブル基板ＦＢ１は、ポリイミド系の樹脂からなり、
その表面に電極パッドＰ１，Ｐ２，Ｐ３とこれら電極パ
ッドに続く引出電極Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１が設けられ
ている。圧電トランスをフレキシブル基板へ搭載するに
は、圧電トランスの一方の入力電極１２の端部と電極パ
ッドＰ１、出力電極１３あるいは回り込み電極１４と電
極パッドＰ３をそれぞれ導電性接合材Ｓ（半田あるいは
導電性接着剤等）で電気的機械的接続するとともに、他
方の入力電極１１と電極パッドＰ２をボンディングワイ
ヤーＷで電気的接合する。なお、図面の見易さのため、
図１において導電性接合材Ｓの表示を省いているThe piezoelectric ceramic element 1 made of a PZT (lead zirconate titanate) type piezoelectric ceramic material is cut into a rectangular plate shape. With the central portion of the piezoelectric ceramic element 1 in the long side direction as a boundary, the drive unit 1A and the power generation unit 1
It is divided into B and. The drive unit 1A is provided with input electrodes 11 and 12 of silver or silver palladium on the front and back main surfaces, and is polarized in the plate thickness direction. An output electrode 13 is formed on the end surface of the power generation unit 1B, and the power generation unit 1B is polarized in the long side direction. A part of the output electrode 13 is formed as a wraparound electrode 14 on the front and back surfaces. The piezoelectric transformer is configured as described above.
The flexible board FB1 on which the piezoelectric ceramic element 1 (piezoelectric transformer) is mounted is made of a polyimide resin,
Electrode pads P1, P2, P3 and extraction electrodes P11, P21, P31 following these electrode pads are provided on the surface thereof. To mount the piezoelectric transformer on the flexible substrate, one end of the input electrode 12 of the piezoelectric transformer and the electrode pad P1, the output electrode 13 or the sneak electrode 14 and the electrode pad P3 are respectively made of a conductive bonding material S (solder or conductive material). The other input electrode 11 and the electrode pad P2 are electrically connected by a bonding wire W while being electrically and mechanically connected by an adhesive or the like). In addition, for easy viewing of the drawing,
The display of the conductive bonding material S is omitted in FIG.
【００１８】第２の実施例 第２の実施例を図３、図４とともに説明する。図３は第
２の実施例を示す圧電トランスモジュールの斜視図、図
４は図４のＢ−Ｂ断面図である。第１の実施例と同じ構
成については同番号を付すとともに、説明を一部割愛す
る。Second Embodiment A second embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4. 3 is a perspective view of a piezoelectric transformer module showing a second embodiment, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG. The same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof is partially omitted.
【００１９】圧電セラミック素子１を搭載するフレキシ
ブル支持基板ＦＢ２は長方形状で、長辺方向の一端には
電極パッドＰ４とこれに続く外部接続電極Ｐ４１が設け
られ、また外部接続電極Ｐ５１も同一端に設けられてい
る。長辺方向他端には電極パッドＰ６とこれに続く外部
接続電極Ｐ６１が設けられている。このようなフレキシ
ブル支持基板に圧電セラミック素子１（圧電トランス）
を搭載し、上記実施例と同じように、圧電トランスの一
方の入力電極１２の端部と電極パッドＰ４、出力電極１
３と電極パッドＰ６をそれぞれ導電性接合材Ｓで電気的
機械的接続するとともに、他方の入力電極１１と外部接
続電極Ｐ５１をボンディングワイヤーＷで電気的接合す
る。このように小さなフレキシブル支持基板で圧電トラ
ンスを支持した構成は、圧電トランスの振動を阻害しな
い圧電トランスモジュールとして取り扱うことができ、
メインのプリント配線基板への実装が容易になる利点を
有している。The flexible support substrate FB2 on which the piezoelectric ceramic element 1 is mounted has a rectangular shape, an electrode pad P4 and an external connection electrode P41 following the electrode pad P4 are provided at one end in the long side direction, and the external connection electrode P51 is also provided at the same end. It is provided. An electrode pad P6 and an external connection electrode P61 subsequent to the electrode pad P6 are provided at the other end in the long side direction. The piezoelectric ceramic element 1 (piezoelectric transformer) is mounted on such a flexible support substrate.
In the same manner as in the above embodiment, one end of the input electrode 12 of the piezoelectric transformer, the electrode pad P4, and the output electrode 1 are mounted.
3 and the electrode pad P6 are electrically and mechanically connected by the conductive bonding material S, and the other input electrode 11 and the external connection electrode P51 are electrically bonded by the bonding wire W. The configuration in which the piezoelectric transformer is supported by such a small flexible support substrate can be handled as a piezoelectric transformer module that does not hinder the vibration of the piezoelectric transformer.
It has an advantage that it can be easily mounted on the main printed wiring board.
【００２０】第３の実施例 第３の実施例を図５、図６、図７とともに説明する。図
５は第３の実施例を示す圧電トランスモジュールの斜視
図、図６は積層型圧電トランスの長辺方向模式的側面
図、図７は図６引出電極部分の短辺方向断面図である。
なお、図６の内部電極３１ａの表示は説明を容易にする
ためのもので、実際上は側面にまで現れない場合もあ
る。Third Embodiment A third embodiment will be described with reference to FIGS. 5, 6 and 7. 5 is a perspective view of a piezoelectric transformer module showing a third embodiment, FIG. 6 is a schematic side view of the laminated piezoelectric transformer in the long side direction, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the lead electrode portion in FIG. 6 in the short side direction.
It should be noted that the display of the internal electrodes 31a in FIG. 6 is for the purpose of facilitating the description, and in reality, it may not appear even on the side surface.
【００２１】この実施例で用いる積層型圧電トランス
は、単位面積当たりの変換効率が優れた圧電トランスと
して、最近注目されている素子である。積層型圧電トラ
ンス３は全体として細長い直方体形状で長辺方向中央部
付近を境に駆動部３Ａと発電部３Ｂとに分けられてお
り、ＰＺＴ系の圧電セラミックからなる圧電セラミック
素子３ａを９層積層した構成である。各圧電セラミック
素子３ａの駆動部部分の上下面にはそれぞれ内部電極３
１ａが配置されるとともに、互いに対向する方向に分極
処理が施されている。内部電極３１ａは一層おきに側面
電極３１ｂ，３２ｂにより共通接続され、２つの入力電
極３１，３２としてそれぞれ独立した電極を形成してい
る。なお、これら側面電極３１ｂ，３２ｂが引出電極と
なっている。また発電部３Ｂの端面には出力電極３３が
形成されている。これら入力電極に交流電圧を印加する
と強い機械振動が起こり、このような機械振動により機
械振動体のなかで電気的なインピーダンス変換を行い昇
圧あるいは降圧作用が得られる。The laminated piezoelectric transformer used in this embodiment is an element that has recently attracted attention as a piezoelectric transformer having excellent conversion efficiency per unit area. The multi-layer piezoelectric transformer 3 has an elongated rectangular parallelepiped shape as a whole and is divided into a drive section 3A and a power generation section 3B with a vicinity of a central portion in the long side direction as a boundary. It is a configuration. The internal electrodes 3 are formed on the upper and lower surfaces of the driving portion of each piezoelectric ceramic element 3a.
1a is arranged and polarized in a direction opposite to each other. The internal electrodes 31a are commonly connected to side surface electrodes 31b and 32b every other layer, and independent electrodes are formed as the two input electrodes 31 and 32, respectively. The side electrodes 31b and 32b are extraction electrodes. An output electrode 33 is formed on the end surface of the power generation section 3B. When an AC voltage is applied to these input electrodes, strong mechanical vibration occurs, and such mechanical vibration causes an electrical impedance conversion in the mechanical vibrating body to obtain a step-up or step-down action.
【００２２】このような積層型圧電トランスを所定のプ
リント配線が施されたフレキシブル支持基板ＦＢ３上の
電極パッドに搭載し、導電性接合材で接合する。この実
施例では、入力電極がそれぞれ側面に導出され、引出電
極機能を有する側面電極３１ｂ，３２ｂを形成している
ので、側面電極をフレキシブル支持基板に形成された電
極パッドと導電性接合材で接合すればよい。また、圧電
トランスを駆動する回路素子２１，２２もこのフレキシ
ブル支持基板上に配置されている。これら回路素子は、
圧電トランスに近づけすぎない位置に搭載する等、フレ
キシブル支持基板の柔軟性を阻害しない位置に設けるこ
とに注意する必要がある。なお、図５中の回路素子の接
続例は一例であり、所望の電気的特性に応じて必要な回
路素子、接続パターンを設定すればよい。Such a laminated piezoelectric transformer is mounted on the electrode pads on the flexible support substrate FB3 on which a predetermined printed wiring is provided, and is bonded with a conductive bonding material. In this embodiment, since the input electrodes are led out to the side surfaces to form the side surface electrodes 31b and 32b having the extraction electrode function, the side surface electrodes are bonded to the electrode pads formed on the flexible support substrate with a conductive bonding material. do it. The circuit elements 21 and 22 for driving the piezoelectric transformer are also arranged on this flexible support substrate. These circuit elements are
It should be noted that the piezoelectric transformer is mounted at a position that is not too close to the piezoelectric transformer, and that it is provided at a position that does not hinder the flexibility of the flexible support substrate. Note that the connection example of the circuit elements in FIG. 5 is an example, and the necessary circuit elements and connection patterns may be set according to desired electrical characteristics.
【００２３】このように、圧電トランスとこれを駆動す
るのに必要な回路素子を同一フレキシブル支持基板に搭
載した圧電トランスモジュールであるので、このユーザ
ーは面倒な回路定数の合わせ込み等の作業が不要とな
り、前述の緩衝機能、実装の容易さと相まって、電気的
特性が良好で、使い勝手がよいという利点を有してい
る。なお、この第３の実施例の２つの入力電極を側面電
極から外部に導出した電極導出方法は、第１、２の実施
例に示した単層の圧電トランスに適用することも可能で
あり、圧電セラミック素子の側面に引出電極を形成すれ
ばよい。さらに、電極パッドと接合される駆動部の入力
電極の位置は、圧電セラミック素子（圧電トランス）の
長辺方向端部であってもよいし、振動の節領域、あるい
はこれに近い位置であってもよい。As described above, since the piezoelectric transformer and the circuit element necessary for driving the piezoelectric transformer are mounted on the same flexible support substrate, this user does not need to perform troublesome work such as adjusting circuit constants. Therefore, in combination with the above-mentioned buffer function and ease of mounting, it has the advantages of good electrical characteristics and ease of use. The electrode lead-out method in which the two input electrodes of the third embodiment are led out from the side surface electrodes can also be applied to the single-layer piezoelectric transformer shown in the first and second embodiments. The extraction electrode may be formed on the side surface of the piezoelectric ceramic element. Further, the position of the input electrode of the drive unit, which is joined to the electrode pad, may be the end portion in the long side direction of the piezoelectric ceramic element (piezoelectric transformer), the node region of vibration, or a position close thereto. Good.
【００２４】第４の実施例 第４の実施例を図８、図９とともに説明する。図８は第
４の実施例を示す圧電トランスモジュールの斜視図、図
９は図８のＣ−Ｃ断面図である。Fourth Embodiment A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 8 is a perspective view of a piezoelectric transformer module showing a fourth embodiment, and FIG. 9 is a sectional view taken along line CC of FIG.
【００２５】ここで用いられる圧電トランスは、圧電セ
ラミック素子４の長手方向中央部分に出力電極を設けた
構成であり、この部分を振動の節領域とした構成であ
る。フレキシブル支持基板ＦＢ４の長辺方向の一端には
電極パッドＰ４とこれに続く外部接続電極Ｐ４１が設け
られ、また外部接続電極Ｐ５１も同一端に設けられてい
る。長辺方向他端には電極パッドＰ６とこれに続く外部
接続電極Ｐ６１が設けられ、また外部接続電極Ｐ７１も
同他端に設けられている。圧電トランスは、駆動部が長
辺方向両端部分の２カ所に設けられ、それぞれ入力電極
４１，４２と４３，４４が設けられている。また長辺方
向中央部分は発電部となっており、出力電極４５が設け
られている。そして、このようなフレキシブル支持基板
に圧電セラミック素子４（圧電トランス）を搭載し、圧
電トランスの一方の入力電極４２の端部と電極パッドＰ
４、入力電極４４と電極パッドＰ６をそれぞれ導電性接
合材Ｓで電気的機械的接続するとともに、入力電極４１
と外部接続電極Ｐ５１、入力電極４３と外部接続電極Ｐ
７１をそれぞれボンディングワイヤーＷで電気的接合す
る。最近においてはいろんな電極パターン有する圧電ト
ランスが開示されているが、本発明の搭載構造はこのよ
うな多種の圧電トランスに適用することができ、上記実
施例に限定されるものではない。The piezoelectric transformer used here has a structure in which an output electrode is provided in the central portion of the piezoelectric ceramic element 4 in the longitudinal direction, and this portion serves as a node region of vibration. An electrode pad P4 and an external connection electrode P41 following the electrode pad P4 are provided at one end in the long side direction of the flexible support substrate FB4, and an external connection electrode P51 is also provided at the same end. An electrode pad P6 and an external connection electrode P61 following the electrode pad P6 are provided at the other end in the long side direction, and an external connection electrode P71 is also provided at the other end. In the piezoelectric transformer, the driving portion is provided at two positions on both ends in the long side direction, and the input electrodes 41, 42 and 43, 44 are provided respectively. Further, the central portion in the long side direction is a power generation portion, and an output electrode 45 is provided. The piezoelectric ceramic element 4 (piezoelectric transformer) is mounted on such a flexible support substrate, and one end of the input electrode 42 of the piezoelectric transformer and the electrode pad P are mounted.
4, the input electrode 44 and the electrode pad P6 are electrically and mechanically connected by the conductive bonding material S, and the input electrode 41
And external connection electrode P51, input electrode 43 and external connection electrode P
The 71 are electrically connected to each other by the bonding wire W. Recently, piezoelectric transformers having various electrode patterns have been disclosed, but the mounting structure of the present invention can be applied to such various types of piezoelectric transformers, and is not limited to the above-mentioned embodiments.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、圧電トランスは、フレ
キシブル基板上に形成された複数の電極パッドに、前記
駆動部に形成された一方の入力電極と発電部端部の出力
電極がそれぞれ位置するように配置され、導電性接合材
で電気的機械的接合された構成であるので、フレキシブ
ル基板の柔軟性により、圧電トランスの振動を漸次緩衝
し、支持による振動の減衰を極力抑制することができ
る。従って、極めて簡単な実装が行えるとともに、良好
な電気的特性を得ることができ、実用的な圧電トランス
の搭載構造あるいは圧電トランスモジュールを得ること
ができる。また、基板への搭載も、圧電セラミック素子
の入力電極部分と出力電極部分、あるいは圧電トランス
モジュールの外部導出電極に導電性接合材を塗布するだ
けでよいので、リフローソルダリングを用いた実装が可
能になる。よって、製造効率を飛躍的に向上させること
ができる。According to the present invention, in the piezoelectric transformer, one of the input electrodes formed on the drive portion and the output electrode on the end of the power generation portion are respectively positioned on the plurality of electrode pads formed on the flexible substrate. It is arranged so as to be electro-mechanically bonded by a conductive bonding material, so that the flexibility of the flexible substrate gradually damps the vibration of the piezoelectric transformer and suppresses the vibration damping due to the support as much as possible. it can. Therefore, extremely simple mounting can be performed, good electrical characteristics can be obtained, and a practical piezoelectric transformer mounting structure or a piezoelectric transformer module can be obtained. Also, mounting on the board is possible by applying a conductive bonding material to the input and output electrode parts of the piezoelectric ceramic element or the external lead-out electrode of the piezoelectric transformer module, so mounting using reflow soldering is possible. become. Therefore, the manufacturing efficiency can be dramatically improved.
【００２７】また、請求項２に示す構成では、フレキシ
ブル支持基板上に搭載された圧電トランスを緩衝機構の
組み込まれたモジュールとして取り扱うことができ、メ
インのプリント配線基板への搭載もモジュールの外部接
続電極を介して行うことができるので、振動の減衰を極
力抑制する効果とともに、実装作業が飛躍的に向上す
る。According to the second aspect of the present invention, the piezoelectric transformer mounted on the flexible supporting board can be handled as a module having a built-in buffer mechanism, and the mounting on the main printed wiring board can be performed by external connection of the module. Since it can be performed through the electrodes, the effect of suppressing the vibration damping is minimized and the mounting work is dramatically improved.
【００２８】また、請求項３に示すように、フレキシブ
ル支持基板上には所定のプリント配線が形成され、圧電
トランスの駆動に必要な回路素子が、圧電トランスと共
に電気的接続されている圧電トランスモジュールするこ
とにより、 上述の効果とともに、予め圧電トランスの
駆動条件に適合した回路定数の回路素子を選択すること
ができ、最適な駆動を行わしめることができる。Further, as described in claim 3, a predetermined printed wiring is formed on the flexible support substrate, and the circuit element necessary for driving the piezoelectric transformer is electrically connected together with the piezoelectric transformer. By doing so, in addition to the above-mentioned effects, it is possible to select in advance a circuit element having a circuit constant suitable for the driving condition of the piezoelectric transformer, and it is possible to perform optimum driving.
【図１】第１の実施例を示す圧電トランスの斜視図FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric transformer showing a first embodiment.
【図２】図１のＡ−Ａ断面図FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;
【図３】第２の実施例を示す圧電トランスモジュールの
斜視図FIG. 3 is a perspective view of a piezoelectric transformer module showing a second embodiment.
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図FIG. 4 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図５】第３の実施例を示す圧電トランスモジュールの
斜視図FIG. 5 is a perspective view of a piezoelectric transformer module showing a third embodiment.
【図６】積層型圧電トランスの模式的側面図FIG. 6 is a schematic side view of a laminated piezoelectric transformer.
【図７】図６の側面電極部分の短辺方向断面図FIG. 7 is a sectional view taken along the short side of the side electrode portion of FIG.
【図８】第４の実施例を示す圧電トランスモジュールの
斜視図FIG. 8 is a perspective view of a piezoelectric transformer module showing a fourth embodiment.
【図９】図８のＣ−Ｃ断面図9 is a sectional view taken along the line CC in FIG.
【図１０】従来例を示す図FIG. 10 is a diagram showing a conventional example.
【図１１】従来例を示す図FIG. 11 is a diagram showing a conventional example.
１、３，５ 圧電セラミック素子 １１，１２，３１，３２，４１，４２，４３，４４，５
１，５２ 入力電極 １３，３３，４５，５３ 出力電極 ＦＢ１ フレキシブル基板 ＦＢ２，ＦＢ３ ＦＢ４ フレキシブル支持基板 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６ 電極パッド1, 3, 5 Piezoelectric ceramic element 11, 12, 31, 32, 41, 42, 43, 44, 5
1,52 Input electrode 13, 33, 45, 53 Output electrode FB1 Flexible substrate FB2, FB3 FB4 Flexible supporting substrate P1, P2, P3, P4, P5, P6 Electrode pad
Claims (5)
ることにより圧電振動する駆動部と、この圧電振動によ
り出力電極から二次側交流電圧を得る発電部を有する圧
電セラミック素子からなる圧電トランスであって、 圧電トランスは、柔軟性を有するフレキシブル基板上に
形成された複数の電極パッドに、前記駆動部に形成され
た一方の入力電極と発電部の出力電極がそれぞれ位置す
るように配置され、導電性接合材で電気的機械的接合さ
れたことを特徴とする圧電トランスの搭載構造。1. A piezoelectric ceramic element comprising a piezoelectric ceramic element having an input electrode that vibrates piezoelectrically when a primary side alternating voltage is applied, and a power generation part that obtains a secondary side alternating voltage from the output electrode by this piezoelectric vibration. A piezoelectric transformer is a piezoelectric transformer arranged such that one of the input electrodes formed in the drive section and the output electrode of the power generation section are respectively located on a plurality of electrode pads formed on a flexible substrate having flexibility. The piezoelectric transformer mounting structure is characterized in that it is electrically and mechanically bonded with a conductive bonding material.
ることにより圧電振動する駆動部と、この圧電振動によ
り出力電極から二次側交流電圧を得る発電部を有する圧
電セラミック素子からなる圧電トランスが、柔軟性を有
するフレキシブル支持基板に搭載された圧電トランスモ
ジュールであって、 フレキシブル支持基板上には少なくとも複数の電極パッ
ドとこの電極パッドに電気的につながる外部接続電極が
形成され、前記駆動部に形成された少なくとも１つの入
力電極と発電部に形成された少なくとも１つの出力電極
がそれぞれ前記電極パッド上に位置するように配置さ
れ、導電性接合材で電気的機械的接合されるとともに、
前記フレキシブル支持基板の外部接続電極により、外部
と電極接続されていることを特徴とする圧電トランスモ
ジュール。2. A piezoelectric ceramic element comprising a piezoelectric ceramic element having an input electrode and vibrating piezoelectrically by applying a primary side alternating voltage, and a power generating part for obtaining a secondary side alternating voltage from the output electrode by this piezoelectric vibration. A transformer is a piezoelectric transformer module mounted on a flexible support substrate having flexibility, wherein at least a plurality of electrode pads and external connection electrodes electrically connected to the electrode pads are formed on the flexible support substrate, At least one input electrode formed in the power generation section and at least one output electrode formed in the power generation section are arranged so as to be located on the electrode pads, respectively, and are electromechanically bonded by a conductive bonding material,
A piezoelectric transformer module, which is electrically connected to the outside by an external connection electrode of the flexible support substrate.
ント配線が形成され、圧電トランスの駆動に必要な回路
素子が、圧電トランスと共に電気的接続されていること
を特徴とする特許請求項２記載の圧電トランスモジュー
ル。3. The flexible printed circuit board according to claim 2, wherein a predetermined printed wiring is formed on the flexible support substrate, and a circuit element necessary for driving the piezoelectric transformer is electrically connected together with the piezoelectric transformer. Piezoelectric transformer module.
子の主面片側半分を駆動部、他半分を発電部とし、前記
駆動部を厚み方向に分極するとともに表裏両主面に互い
に電気的に独立した入力電極を形成し、前記発電部を前
記入力電極から発電部端面の向かう方向に分極するとと
もにこの端面に出力電極を形成してなる構成であること
を特徴とする特許請求項１乃至３記載の圧電トランスの
搭載構造および圧電トランスモジュール。4. A piezoelectric transformer, wherein one half of a main surface of a plate-shaped piezoelectric ceramic element is a driving part and the other half is a power generating part, and the driving part is polarized in the thickness direction, and both front and back main surfaces are electrically independent from each other. 4. An input electrode formed according to claim 1, wherein the power generation section is polarized in a direction from the input electrode toward an end surface of the power generation section, and an output electrode is formed on this end surface. Piezoelectric transformer mounting structure and piezoelectric transformer module.
ることを特徴とする特許請求項１乃至４記載の圧電トラ
ンスの搭載構造および圧電トランスモジュール。5. A piezoelectric transformer mounting structure and a piezoelectric transformer module according to claim 1, wherein the piezoelectric transformer is a laminated piezoelectric transformer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7303595A JPH09130008A (en) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Structure for mounting piezoelectric transformer and piezoelectric transformer module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7303595A JPH09130008A (en) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Structure for mounting piezoelectric transformer and piezoelectric transformer module |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09130008A true JPH09130008A (en) | 1997-05-16 |
Family
ID=17922899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7303595A Pending JPH09130008A (en) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | Structure for mounting piezoelectric transformer and piezoelectric transformer module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09130008A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1024540A3 (en) * | 1999-01-29 | 2001-09-12 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric transducer and electrophoretic ink display apparatus using piezoelectric transducer |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP7303595A patent/JPH09130008A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1024540A3 (en) * | 1999-01-29 | 2001-09-12 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric transducer and electrophoretic ink display apparatus using piezoelectric transducer |
| US6373461B1 (en) | 1999-01-29 | 2002-04-16 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric transducer and electrophoretic ink display apparatus using piezoelectric transducer |
| US6842166B2 (en) | 1999-01-29 | 2005-01-11 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric transducer and electrophoretic ink display apparatus using piezoelectric transducer |
| US7173602B2 (en) | 1999-01-29 | 2007-02-06 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric transducer and electrophoretic ink display apparatus using piezoelectric transducer |
| CN100346222C (en) * | 1999-01-29 | 2007-10-31 | 精工爱普生株式会社 | Piezoelectric transducer and electrophoretic ink display apparatus using piezoelectric transducer |
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