JPH0983033A - 圧電セラミックトランス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化及び薄型化と共に、構成を極めて簡略
化し組立て工数を大幅に削減し低コスト化を可能にし、
かつ振動特性を向上することのできる圧電セラミックト
ランスを得る。 【解決手段】 プリント配線基板２１上に支持部材によ
って支持される方式のローゼン型の圧電セラミックトラ
ンスにおいて、支持部材が導電性でありそれ自体が弾性
及び所定の剛性を有し、蛇行状のキンク部１６，１７を
有するワイヤ状の金属端子１４，１５からなり、金属端
子１４，１５の一端を圧電セラミックトランス１の入力
側及び出力側の振動の節目２ａ，２ａの側面部に固定
し、金属端子１４，１５の他端をプリント配線基板２１
上に支持するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミックの
長さ方向の振動を利用した、いわゆるローゼン型の圧電
セラミックトランスに関し、詳しくは、圧電セラミック
トランスの支持構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器等の分野においては電子
機器の小型化や低価格化が要求されている。例えば、液
晶表示素子を備えたノート型パソコンや携帯テレビ等の
用いられる蛍光管式のバックライトに関しては、従来の
電磁トランスを用いたインバータユニットだけでなく、
圧電セラミックトランスを用いたインバータユニットが
商品化され、圧電セラミックトランスの特徴を活かして
これまで以上の薄型化が図られている。そのために、圧
電セラミックトランスに関してはそれ自体の薄型化、小
型化、低価格化はもとより、その支持構造も薄型化、小
型化、及び低コスト化が望まれている。

【０００３】ここで、図６ａを参照してローゼン型の圧
電セラミックトランスとその特性について説明する。

【０００４】圧電セラミックトランスの全体を符号１で
示し、圧電セラミック素子を符号２で示す。この圧電セ
ラミック素子２の一方側の上下面には銀等からなる電極
３，３が形成され、両電極３，３に入力側の端子リード
４，４が接続されている。一方、圧電セラミック素子２
の他方側の端面には銀等からなる電極５が形成され、こ
の電極５に出力側の端子リード６が接続されている。

【０００５】このように構成した圧電セラミックトラン
ス１は、端子リード４，４から素子の材質と形状で決ま
る固有周波数の交流電圧を印加することで、圧電セラミ
ック素子２自体がその長さ方向へ伸縮による振動が発生
し、この振動を電気信号としてリード端子６から出力す
ることができる特性を有する。

【０００６】ところで、上述した圧電セラミックトラン
スは、λモードの振動で使用した場合、その振動は図６
ｂに示すようなサインカーブの変位特性及び応力特性と
なる。つまり、圧電セラミック素子２には２つの変位零
の部分（圧電セラミックが伸縮する振動の節目）２ａ，
２ａが生じる。

【０００７】従って、このような圧電セラミックトラン
ス１を支持するには、２つの変位零の部分２ａ，２ａを
支持することが必要である。例えば、圧電セラミック素
子の振動する部分を支持すると振動特性が劣化すること
になる。

【０００８】そこで、従来の圧電セラミックトランス１
をプリント配線基板に支持する構造として図７に示すよ
うな方法がある。すなわち、圧電セラミックトランス１
はその２つの振動の節目２ａ，２ａを支持した樹脂製の
支持柱７，７をプリント配線基板８上に保持し、端子リ
ード４，４及び端子リード６をプリント配線基板８のそ
れぞれのランド部９に半田付け固定している。

【０００９】また、圧電セラミックトランスの別の支持
構造として、図８及び図９に示すものがある。

【００１０】これによれば、圧電セラミックトランス１
は樹脂製のケース１０内に収容された状態で、振動の節
目２ａ，２ａがケース１０の裏面に接着剤１１によって
固定されている。そして、圧電セラミックトランス１の
入力側の端子リード４，４がケース１０の両外側面に設
けた導電箔１２，１２に半田接続され、出力側の端子リ
ード６が外側面に設けた導電箔１３に半田接続されてい
る。このように構成された圧電セラミックトランス１は
ケース１０の導電箔１２，１２及び１３を介して図示し
ないプリント配線基板に接続される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７で
示したように圧電セラミックトランス１を樹脂製の支持
柱７，７で支持し、各リード端子４，４及び６をランド
部９に半田付け固定する場合では、マウント工程の殆ど
が手作業となるため組み立て時の精度が低く、このた
め、振動の節目２ａ，２ａ以外を支持柱７，７で支持し
まうことがあり、この結果、圧電セラミックトランスの
振動特性を低下させる原因ともなる。

【００１２】また、図９で示したように圧電セラミック
トランス１をケース１０に収容した場合では、ケース１
０自体の占める容積が大きいため小型化及び薄型化が困
難であると共に、組立性に多くの手数を要するといった
問題があった。

【００１３】本発明は、上述したような課題を解消する
ためになされたもので、小型化及び薄型化と共に、構成
を極めて簡略化し組立て工数を大幅に削減し低コスト化
を可能にし、かつ振動特性を向上できるようにした圧電
セラミックトランスを得ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明による圧電セラミックトランスは、配線基板
上に支持部材によって支持される方式のローゼン型の圧
電セラミックトランスにおいて、支持部材が導電性であ
りそれ自体が弾性及び所定の剛性を有するワイヤ状の金
属端子からなり、金属端子の一端を圧電セラミックトラ
ンスの振動の節目となる変位零の部分に固定し、金属端
子の他端を配線基板上に支持するようにしたものであ
る。

【００１５】このように構成した圧電セラミックトラン
スは、圧電セラミックトランスの振動の節目を弾性を有
するワイヤ状の金属端子で支持するようにしたので、圧
電セラミックトランスの振動作用を妨げることもなく、
しかも、振動動作時に金属端子に生じるストレスをそれ
自体の弾性作用により吸収することができる。

【００１６】また、金属端子はその途中にキンク部を有
するようにしたことで、金属端子の弾性作用をさらに高
めることができ、従って、圧電セラミックトランスの振
動動作時に金属端子に生じるストレスをキンク部で効果
的に吸収することできる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるローゼン型の
圧電セラミックトランスの実施例を図面を参照して説明
する。

【００１８】図１は圧電セラミックトランスの本例によ
る支持構造の一例を示した斜視図であり、図２は支持構
造の詳細を示した斜視図である。

【００１９】圧電セラミックトランスの全体を符号１で
示し、圧電セラミック素子を符号２で示す。この圧電セ
ラミック素子２の一方側の上下面には銀等の焼き付けか
らなる入力側電極３，３が形成され、圧電セラミック素
子２の他方側の端面には銀等の焼き付けからなる出力側
電極５が形成されている。

【００２０】このように構成した圧電セラミックトラン
ス１は、入力側電極３，３から素子の材質と形状で決ま
る固有周波数の交流電圧を印加することで、圧電セラミ
ック素子２自体がその長さ方向へ伸縮による振動が発生
し、この振動を電気信号として出力側電極５から出力す
ることができる特性を有する。従って、圧電セラミック
トランス１をλモードで使用した場合、その振動は図６
ｂに示した場合と同様にサインカーブの変位特性及び応
力特性となり、従って、圧電セラミック素子２には入力
側及び出力側に２つの変位零の部分（圧電セラミックが
伸縮する振動の節目）２ａ，２ａが生じることは図６ａ
で説明した圧電セラミック素子の場合と同様である。

【００２１】かくして、本発明による圧電セラミックト
ランス１は入力側及び出力側の振動の節目２ａ，２ａの
それぞれの両側面に導電性でそれ自体が弾性及び適度な
剛性を有する例えば、鋼線に錫メッキ等を施した金属端
子１４，１４及び１５，１５を取り付けたものである。
各金属端子１４，１５には一端部以外は例えば蛇行状に
屈曲加工したキンク部１６，１７を有している。

【００２２】これら金属端子１４，１４及び１５，１５
の取り付け手順は、まず、振動の節目２ａ，２ａの両側
面部に例えばエポキシ系の接着剤１８を塗布し、これら
接着剤１８にそれぞれの金属端子１４，１４及び１５，
１５の一端部１４ａ，１４ａ及び１５ａ１５ａを接着固
定する。そして、金属端子１４，１４の一端部１４ａ，
１４ａには入力側電極３，３に半田固定して引き出した
リード線１９，１９を絡めて接続し、また、金属端子１
５，１５の一端部１５ａ，１５ａには出力側電極５に半
田固定して引き出したリード線２０，２０を絡めて接続
している。尚、金属端子１４，１５が丸棒形の場合は、
接着剤１８に固定される一端部１４ａ，１４ａ及び１５
ａ，１５ａの部分を若干偏平にすることで接着強度を向
上させることができる。

【００２３】このように図２のように構成した圧電セラ
ミックトランスは、各金属端子１４，１４及び１５，１
５の他端部であるキンク部１６，１６及び１７，１７の
端部１６ａ，１６ａ及び１７ａ，１７ａを図１に示すよ
うにプリント配線基板２１の所定の配線パターンのラン
ド部２２上に搭載した状態で、リフロー炉内に搬送し半
田固定されて実装される。

【００２４】以上のように本発明の圧電セラミックトラ
ンスは、圧電セラミックトランスの振動の節目２ａ，２
ａのそれぞれの両側面を弾性を有するワイヤ状の金属端
子１４，１４及び１５，１５で支持しプリント配線基板
２１上に実装するようにしたことで、圧電セラミックト
ランスの振動動作において剛性の高い支持部材で支持し
た場合に比較して振動作用を妨げるようなことがなく、
振動特性を向上することができる。しかも、振動動作時
に金属端子１４，１５に振動が伝わるが、金属端子１
４，１５に生じるストレスはそれ自体の弾性作用により
吸収することができ、ストレスに起因する金属端子の損
傷も回避できる。

【００２５】また、金属端子１４，１５は蛇行状のキン
ク部１６，１７を有していることから、金属端子自体の
弾性作用が向上し、従って、振動による金属端子に生じ
るストレスをより一層、効果的に吸収させることができ
る。

【００２６】しかも、上述した圧電セラミックトランス
では、直接、プリント配線基板上に実装できるため、樹
脂製ケースが不要となり、実装の自動化が可能となると
共に、小型化及び薄型化及び組み立て工数の削減が図れ
る。

【００２７】図３〜図５は圧電セラミックトランスの電
極と金属端子とを導電接続するための別の実施例を示
す。

【００２８】この例では、図３に示すように入力側電極
３，３においては、圧電セラミック素子２の焼成時にそ
れぞれの入力側電極３，３と導電接続される銀等の焼き
付けからなる所定幅の導電パターン３ａ，３ａを入力側
の振動の節目２ａの側面部に形成する。この際、それぞ
れの導電パターン３ａ，３ａは反対極の電極３と接続さ
れないように、電極３，３に電極非形成面３ｂ，３ｂを
設ける。

【００２９】一方、出力側電極５においては、圧電セラ
ミック素子２の焼成時に出力側電極５と導電接続される
銀等の焼き付けからなる導電パターン５ａ，５ａを出力
側の振動の節目２ａの側面部にまで達するように形成す
る。

【００３０】かくして、図４に示すように導電パターン
３ａ，３ａ及び５ａ，５ａに図２に示したものと同様の
金属端子１４，１４及び１５，１５の一端部１４ａ，１
４ａ及び１５ａ，１５ａを振動の節目２ａ，２ａの位置
に半田２３により固定すれば圧電セラミックトランスが
完成する。

【００３１】このように構成した圧電セラミックトラン
スは、上述した実施例と同様に各金属端子１４，１４及
び１５，１５の他端部であるキンク部１６，１６及び１
７，１７の端部１６ａ，１６ａ及び１７ａ，１７ａを図
５に示すようにプリント配線基板２１の所定の配線パタ
ーンのランド部２２上に搭載した状態で、リフロー炉内
に搬送し半田固定されて実装される。

【００３２】すなわち、上述した圧電セラミックトラン
スは、図２で説明した圧電セラミックトランスと同様な
作用及び効果が得られると共に、電極と金属端子との導
電接続がリード線を使用していないため、圧電セラミッ
クトランスの振動動作時における電極と金属端子との導
電不良等のトラブルが回避できる。また、導電パターン
に金属端子を半田付けする組み立て工程のみで済むた
め、実装の自動化をさらに短縮することができる。

【００３３】尚、本発明は、上述しかつ図面に示した実
施例に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範
囲内で種々の変形実施が可能である。

【００３４】両実施例において、金属端子１４，１５は
それ自体の弾性が高い材料であれば特にキンク部を設け
なくてもよい。また、キンク部を設けた場合、その形状
は実施例に示した蛇行状以外コイル状等にすることであ
ってもよく、その他、金属端子に受けるストレスを吸収
できるような形状であればよい。さらに、金属端子の断
面形状は丸棒形あるいは板状形等自由である。

【００３５】また、本例の圧電セラミックトランスはλ
モードの振動の場合について説明したが、λ／２あるい
は３／２λ等の他の振動モードで使用した場合でも振動
の節目に金属端子を設けることで上述した両実施例と同
様の作用を得ることができるものである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による圧電
セラミックトランスは、支持部材として弾性及び所定の
剛性を有するワイヤ状の金属端子からなり、金属端子の
一端を圧電セラミックトランスの振動の節目となる変位
零の部分に固定し、金属端子の他端を配線基板上に支持
するようにしたことで、圧電セラミックトランスの振動
作用を妨げることもなく、しかも、振動動作時に金属端
子に生じるストレスをそれ自体の弾性作用により吸収す
ることができるといった効果がある。

【００３７】また、金属端子はその途中にキンク部を有
するようにしたことで、金属端子の弾性作用をさらに高
めることができ、圧電セラミックトランスの振動動作時
に金属端子に生じるストレスをキンク部でさらに一層効
果的に吸収することできる。

【００３８】また、このように構成した圧電セラミック
トランスは、圧電セラミックトランスの支持構造の小型
化及び薄型化が実現でき、また、シンプルな構造となる
ため自動化による組み立てが容易となり、組み立て工数
が削減できることから製作コストが廉価となる。従っ
て、このような圧電セラミックトランスの支持構造は例
えば液晶表示装置のバックライトのインバータユニット
等に使用して実用上誠に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による圧電セラミックトランスの支持状
態の斜視図である。

【図２】図１の圧電セラミックトランスと支持部材であ
る金属端子の拡大斜視図である。

【図３】別の例の圧電セラミックトランスの拡大斜視図
である。

【図４】図３の圧電セラミックトランスと支持部材であ
る金属端子の拡大斜視図である。

【図５】図３の圧電セラミックトランスの支持状態の斜
視図である。

【図６】ａ 圧電セラミックトランスの構成の説明図で
ある。 ｂ 圧電セラミックトランスの特性図である。

【図７】従来の圧電セラミックトランスの支持構造の斜
視図である。

【図８】従来の圧電セラミックトランスの別の例の外観
図である。

【図９】図８の断面図である。

【符号の説明】

１ 圧電セラミックトランス ２ 圧電セラミック素子 ２ａ 振動の節目 ３ 入力側電極 ３ａ 導電パターン ５ 出力側電極 ５ａ 導電パターン １４，１５ 金属端子 １６，１７ キンク部 １８ 接着剤 １９，２０ リード線 ２１ プリント配線基板 ２２ ランド部 ２３ 半田

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線基板上に支持部材によって支持され
   る方式のローゼン型の圧電セラミックトランスにおい
   て、 上記支持部材が導電性でありそれ自体が弾性及び所定の
   剛性を有するワイヤ状の金属端子からなり、上記金属端
   子の一端を上記圧電セラミックトランスの振動の節目と
   なる変位零の部分に固定し、上記金属端子の他端を上記
   配線基板上に支持するようにしたことを特徴とする圧電
   セラミックトランス。
2. 【請求項２】 請求項１記載の圧電セラミックトランス
   において、上記圧電セラミックトランスの電極と上記金
   属端子とが、リード線によって導電接続されていること
   を特徴とする圧電セラミックトランス。
3. 【請求項３】 請求項１記載の圧電セラミックトランス
   において、 上記圧電セラミックトランスの電極と上記金属端子と
   が、当該電極から上記変位零の部分の側面にまで引き回
   した導電パターンによって導電接続されていることを特
   徴とする圧電セラミックトランス。
4. 【請求項４】 請求項１又は２又は３記載の圧電セラミ
   ックトランスにおいて、 上記金属端子にはその途中にキンク部を有することを特
   徴とする圧電セラミックトランス。
5. 【請求項５】 請求項４記載の圧電セラミックトランス
   において、 上記キンク部が蛇行状またはコイル状であることを特徴
   とする圧電セラミックトランス。