(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極とを有する圧電トランス部材を基板または回路基板上に配置し、前記入力電極及び前記出力電極に引き出し用導体をそれぞれ接続し、前記圧電トランス部材と前記基板または前記回路基板とを一体化するようにカバー用の絶縁シートで覆い、固定したことを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】
複数の線状の導体を一面に設けた可撓性の絶縁シート上に、電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極を有する圧電トランス部材を配置し、この圧電トランス部材の前記入力用電極及び前記出力用電極を、複数の線状の導体で各々電気的に接続すると共に、前記圧電トランス部材を支持、固定し前記圧電トランス部材及び前記可撓性の絶縁シートを一体化するように、カバー用の絶縁シートで覆い、固定したことを特徴とする圧電トランス。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、前記カバー用の絶縁シートは、接着テープで固定したことを特徴とする圧電トランス。
【請求項４】
請求項２に記載の圧電トランスにおいて、前記可撓性の絶縁シートは、前記圧電トランスの振動節点近傍で接着されたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項５】
請求項１に記載の圧電トランスにおいて、前記回路基板は、前記圧電トランスの振動節点近傍で接着されたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、前記圧電トランス部材は、前記圧電トランスの少なくとも一つの振動節点近傍で、前記カバー用の絶縁シートによって覆われ、固定されたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、前記圧電トランスの振動節点に出力電極を有することを特徴とする圧電トランス。
【請求項８】
請求項１及び２のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、前記カバー用の絶縁シートは、熱収縮性チューブを用いたことを特徴とする圧電トランス。
【請求項９】
請求項２に記載の圧電トランスにおいて、前記可撓性の絶縁シートで前記圧電トランス部材を覆い、固定することで、前記カバー用の絶縁シートを兼ねていることを特徴とする圧電トランス。
【請求項１０】
電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極を有する圧電トランス部材とこの圧電トランス部材を駆動するための電源回路部品を搭載した回路基板との間に、複数の線状の導体を一面に設けた可撓性の絶縁シートを介し、前記圧電トランス部材の入力用電極及び出力用電極と前記回路基板の電極とを、複数の線状の導体でそれぞれ電気的に接続すると共に、前記圧電トランス部材を支持、固定し、前記圧電トランス部材、前記可撓性の絶縁シート、及び前記回路基板を一体化するように、カバー用の絶縁シートで覆い、固定したことを特徴とする圧電トランス電源。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧電トランス電源において、前記カバー用の絶縁シートは、接着テープで固定したことを特徴とする圧電トランス電源。
【請求項１２】
請求項１０に記載の圧電トランス電源において、前記可撓性の絶縁シートは、前記圧電トランス部材の振動節点近傍で接着されたことを特徴とする圧電トランス電源。
【請求項１３】
請求項１０に記載の圧電トランス電源において、前記可撓性の絶縁シートと前記回路基板は、前記圧電トランス部材の振動節点近傍で接着されたことを特徴とする圧電トランス電源。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれかの記載の圧電トランス電源において、前記圧電トランス部材は、前記圧電トランス部材の振動節点近傍で、前記カバー用の絶縁シートによって覆われ、固定されたことを特徴とする圧電トランス電源。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれかに記載の圧電トランス電源において、前記圧電トランス部材の振動節点に出力電極を有することを特徴とする圧電トランス電源。
【請求項１６】
請求項１０に記載の圧電トランス電源において、前記カバー用の絶縁シートは、熱収縮性チューブを用いたことを特徴とする圧電トランス電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電トランス、特に、圧電振動子矩形板等から成る圧電トランス振動子をトランスフォーマーデバイスとして使用した圧電トランス電源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２を参照して、圧電振動子矩形板から成る圧電トランスは、トランスフォーマーデバイスとして応用され、駆動回路、制御回路、および帰還回路からなる電子電源回路を接続して圧電トランス電源を構成することが知られている。ここで、図示されている圧電トランス電源は、ＶINがＤＣ（直流）の入力を受け、ＶOUT PPがＡＣ（交流）の出力を生成する圧電トランス式インバーターである。
【０００３】
現在、圧電振動子矩形板に用いられる材料としては、セラミックやニオブ酸リチウム単結晶を用いることが多く、一般的な構造としては、図９（ａ）の概略図に示すように圧電セラミック矩形板１１の表面あるいは側面にそれぞれ電力を入力、出力できる入力電極１２ａ，１２ｂと出力電極１３が形成されて圧電トランス部材とし、電力の取り出しは、この圧電トランス部材上に形成された電極にリード線１２ｃ，１２ｄ，１３を直接半田付けするか、図９（ｂ）に示すようにバネ状の導体６４で取り出して圧電トランスとするのが一般的であった。
【０００４】
また、図１０に示す特開平６−１８２７５４の圧電トランスにおいては、可撓性絶縁シート１０１を用いた場合でも、複数の表面から電力を取り出すため、信頼性に劣り、構造が複雑であった。
【０００５】
さらに、本発明の先願である特願平８−１５５８２５および特願平８−１５５８２７において、従来の圧電トランス電源では、図１１のように圧電トランス部材を支持、固定すると共に高圧を絶縁するケース９１を覆いかぶせる構成であるのが一般的であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に圧電トランスおよび圧電トランス電源は、信頼性が高く、小形化、低背化、低コスト化の要求が非常に強いが、従来の圧電トランスおよび圧電トランス電源の構成では、これらの要求を十分に満足できなかったという欠点があった。
【０００７】
詳しく述べると、図９（ａ）および（ｂ）に示した圧電トランス部材にはリード線等が接続されているため、圧電トランスの小形、低背化を図っても実装面積、工数が膨大となった。また、圧電トランス部材の一表面からのみ、リードを取り出そうとすると、リード線の引き回しが煩雑となり、圧電トランスの信頼性、小形低背化が困難であった。
【０００８】
また、従来の圧電トランスの構造のまま、可撓性絶縁シートを用いた図１０の場合は、複数の表面から電力を取り出すため、圧電トランスの構造が複雑になり、信頼性にかけ、それ以上の低背化が不可能であった。
【０００９】
さらに、図１１に示すように圧電トランスを支持、固定すると共に高圧を絶縁するケースを覆いかぶせる従来の構成では、圧電トランスの厚みを十分薄くしても、ケースの厚みの分、圧電トランス電源の低背化が不可能であった。
【００１０】
以上説明したように、従来の圧電トランスおよび圧電トランス電源では、信頼性が高く、小形化、低背化、低コスト化の市場要求を十分に満たすことは非常に困難であるという欠点があった。
【００１１】
本発明の技術的課題は、小形、低背化を図っても実装面積、工数が膨大とならず、リード線の引き回しが簡単で、構造も単純で、しかも低コストの圧電トランスおよび圧電トランス電源を得ることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による圧電トランス及び本発明による圧電トランス電源は、以下のとおりである。
【００１３】
［請求項１］  電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極とを有する圧電トランス部材を基板または回路基板上に配置し、前記入力電極及び前記出力電極に引き出し用導体をそれぞれ接続し、前記圧電トランス部材と前記基板または前記回路基板とを一体化するようにカバー用の絶縁シートで覆い、固定したことを特徴とする圧電トランス。
【００１４】
［請求項２］  複数の線状の導体を一面に設けた可撓性の絶縁シート上に、電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極を有する圧電トランス部材を配置し、この圧電トランス部材の前記入力用電極及び前記出力用電極を、複数の線状の導体で各々電気的に接続すると共に、前記圧電トランス部材を支持、固定し前記圧電トランス部材及び前記可撓性の絶縁シートを一体化するように、カバー用の絶縁シートで覆い、固定したことを特徴とする圧電トランス。
【００１５】
［請求項３］  請求項１及び２に記載の圧電トランスにおいて、前記カバー用の絶縁シートは、接着テープで固定したことを特徴とする圧電トランス。
【００１６】
［請求項４］  請求項２に記載の圧電トランスにおいて、前記可撓性の絶縁シートは、前記圧電トランスの振動節点近傍で接着されたことを特徴とする圧電トランス。
【００１７】
［請求項５］  請求項１に記載の圧電トランスにおいて、前記回路基板は、前記圧電トランスの振動節点近傍で接着されたことを特徴とする圧電トランス。
【００１８】
［請求項６］  請求項１〜５のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、前記圧電トランス部材は、前記圧電トランスの少なくとも一つの振動節点近傍で、前記カバー用の絶縁シートによって覆われ、固定されたことを特徴とする圧電トランス。
【００１９】
［請求項７］  請求項１〜６のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、前記圧電トランスの振動節点に出力電極を有することを特徴とする圧電トランス。
【００２０】
［請求項８］  請求項１及び２のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、前記カバー用の絶縁シートは、熱収縮性チューブを用いたことを特徴とする圧電トランス。
【００２１】
［請求項９］  請求項２に記載の圧電トランスにおいて、前記可撓性の絶縁シートで前記圧電トランス部材を覆い、固定することで、前記カバー用の絶縁シートを兼ねていることを特徴とする圧電トランス。
【００２２】
［請求項１０］  電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力電極を有する圧電トランス部材とこの圧電トランス部材を駆動するための電源回路部品を搭載した回路基板との間に、複数の線状の導体を一面に設けた可撓性の絶縁シートを介し、前記圧電トランス部材の入力用電極及び出力用電極と前記回路基板の電極とを、複数の線状の導体でそれぞれ電気的に接続すると共に、前記圧電トランス部材を支持、固定し、前記圧電トランス部材、前記可撓性の絶縁シート、及び前記回路基板を一体化するように、カバー用の絶縁シートで覆い、固定したことを特徴とする圧電トランス電源。
【００２３】
［請求項１１］  請求項１０に記載の圧電トランス電源において、前記カバー用の絶縁シートは、接着テープで固定したことを特徴とする圧電トランス電源。
【００２４】
［請求項１２］  請求項１０に記載の圧電トランス電源において、前記可撓性の絶縁シートは、前記圧電トランス部材の振動節点近傍で接着されたことを特徴とする圧電トランス電源。
【００２５】
［請求項１３］  請求項１０に記載の圧電トランス電源において、前記可撓性の絶縁シートと前記回路基板は、前記圧電トランス部材の振動節点近傍で接着されたことを特徴とする圧電トランス電源。
【００２６】
［請求項１４］  請求項１０〜１３のいずれかの記載の圧電トランス電源において、前記圧電トランス部材は、前記圧電トランス部材の振動節点近傍で、前記カバー用の絶縁シートによって覆われ、固定されたことを特徴とする圧電トランス電源。
【００２７】
［請求項１５］  請求項１０〜１４のいずれかに記載の圧電トランス電源において、前記圧電トランス部材の振動節点に出力電極を有することを特徴とする圧電トランス電源。
【００２８】
［請求項１６］  請求項１０に記載の圧電トランス電源において、前記カバー用の絶縁シートは、熱収縮性チューブを用いたことを特徴とする圧電トランス電源。
【００２９】
【作用】
本発明の圧電トランスおよび圧電トランス電源を用いれば、ケースを用意する必要がなくなり、高圧の絶縁が確保される。
【００３０】
また、複数の線状導体を有する可撓性絶縁シートで一表面からのみ回路基板の電気的な接続と機械的な支持、固定が行われている。これにより、信頼性が十分確保され、低背化、小形化、低コスト化が図れた圧電トランス電源が提供される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の圧電トランスおよび圧電トランス電源の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
【実施例】
図１は本発明の基となる圧電トランスの構成の一例を示す斜視図である。図１に示すように、圧電セラミック矩形板１１の内部に複数の内部導体を設け、内部電極と交互にそれぞれ電気的接続を持たせた１組の外部電極１２ａ，１２ｂをセラミック矩形板１１の両長辺側面に形成し、さらに出力電極１３をセラミック矩形板１１の短辺端面に形成して圧電トランス部材が得られる。ここで圧電セラミック矩形板１１の寸法は４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系セラミックを用い、内部電極はＡｇ／Ｐｂを一体焼結し、外部電極１２ａ，１２ｂはＡｇを焼き付けにて形成した。次に引き出し用のリード１２１ａ，１２１ｂ，１３１を前記入力電極、出力電極に各々接続したのち、絶縁シート１８で覆って本発明の圧電トランスの素子が得られた。
【００３３】
図２は本発明の第１の実施例に係る圧電トランスの構成の一例を示す斜視図である。図２に示すように基板１９上に圧電トランス部材を配置し、引き出し用のリード１２１ａ，１２１ｂ，１３１を各々接続したのち、絶縁シート１８で圧電トランス部材と基板１９を一体化するように覆い、固定した。
【００３４】
図３は本発明の第２の実施例に係る圧電トランスの構成の一例を示す斜視図である。図３に示すように圧電トランス部材は、圧電セラミック矩形板１１の内部に複数の内部導体を有し、内部電極と交互にそれぞれ電気的接続を持たせた１組の外部電極１２ａ，１２ｂをセラミック矩形板１１の両長辺側面に形成し、さらに出力電極１３をセラミック矩形板１１の端面に形成したものである。ここで圧電セラミック矩形板１１の寸法は４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系セラミックを用い、内部電極はＡｇ／Ｐｂを一体焼結し、外部電極はＡｇを焼き付けにて形成した。次に内部に各々が絶縁された３つの線状導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）１７を形成し、圧電トランス部材の入力用電極１２ａ，１２ｂ、出力用電極１３と可撓性絶縁シート１７の線状導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ各々一対一に電気的に接続し、最後に絶縁シート１８で圧電トランス部材と可撓性絶縁シート１７を覆い、固定、一体化して本発明の圧電トランスの素子を得た。
【００３５】
可撓性絶縁シート１７としてカバー用絶縁シート１８の部分と一体化した大きなシートを用い、カバー用絶縁シート１８の部分を折り曲げて、図３のような構造とすることもできる。
【００３６】
図４は本発明の第３の実施例に係る圧電トランス電源の構成の一例を示す斜視図である。図４に示すように、入力電極１２ａ，１２ｂをセラミック矩形板１１の両長辺側面に形成し、出力電極１３はセラミック矩形板１１の短辺端面に形成して圧電トランス部材を得る。ここで圧電セラミック矩形板１１の寸法は４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系セラミックを用い、内部電極はＡｇ／Ｐｂを一体焼結し、外部電極はＡｇを焼き付けにて形成した。次に内部に各々が絶縁された３つの線状導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）１７を形成し、圧電トランス部材の入力用電極１２ａ，１２ｂ、出力用電極１３と可撓性絶縁シート１７の線状導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ各々一対一に電気的に接続し、さらに電子電源回路を搭載した回路基板１４の電極と接続した。最後に圧電トランス部材、可撓性の絶縁シート１７、回路基板を一体化するように、カバー用絶縁シート１８で覆い、固定、一体化して本発明の圧電トランス電源を得た。ここで、圧電トランス電源の全体の厚さは、２．５ｍｍであり、従来の１／２の厚みである。
【００３７】
図５は本発明の第４の実施例に係る圧電トランス電源の構成の一例を示す断面図である。図５に示す本発明の圧電トランス電源は、前記圧電トランス電源に用いている圧電トランス部材の振動節点近傍で接着した構造で、圧電トランス部材と可撓性の絶縁シート１７とを有し、これらの間の接着剤としてシリコーン３１を用いて柔軟な接着を行った。
【００３８】
図６は本発明の第５の実施例に係る圧電トランス電源の構成の一例を示す断面図である。図６に示すように圧電トランス部材と可撓性の絶縁シート１７と回路基板１４とを本発明の圧電トランス電源に用いている圧電トランス部材の振動節点近傍で接着した構造である。ここでも接着剤はシリコーン４１を用いて柔軟な接着を行った。
【００３９】
図７は本発明の第６の実施例に係る圧電トランス電源の構成の一例を示す斜視図である。図７に示すように本発明の圧電トランス電源に用いている圧電トランス部材の振動節点近傍で、圧電トランス部材を絶縁シート５８ａ，５８ｂで覆い、固定した。本発明の圧電トランス電源は１波長モードで駆動しているため、振動節点は圧電トランス電源の長さ方向の両端から、それぞれ１／４の寸法であり、２カ所存在する。
【００４０】
図８は本発明の第７の実施例に係る圧電トランス電源の構成の一例を示す斜視図である。図８に示す本発明の圧電トランス電源には、圧電セラミック矩形板１１から成る圧電トランス部材が長さ方向の半分の一方の領域を入力電極１２ａ，１２ｂとし厚み方向に矢印で示す向きに分極し、残りの一方に短辺端面から１／４の長さの線状に出力電極６３を形成し、領域を２分割し、反対向きに分極した構成のものを用いた。ここで、６４および６５は、アース側の出力電極である。よって高圧が出力される出力電極６３を振動節点で絶縁シート５８ａ，５８ｂにより、可撓性の絶縁シート１７や回路基板１４と固定、一体化できる。
【００４１】
カバー用絶縁シート１８および可撓性の絶縁シート１７としてシートを巻き回す形状の例ばかり示したが、絶縁性の熱収縮チューブを用いて、所定の箇所にセットして熱収縮させて構成することもできる。
【００４２】
ここで実施例の圧電トランス電源の代表例の特性を表１に示す。
【００４３】
評価試験に用いた圧電トランス電源は、一体積層品（１０層）であり、負荷にはφ２ｍｍ×２００ｍｍの冷陰極管を用いた。表１に示すように、ケースを用いていた従来の構成と比較して、同等以上の特性が得られている。また表２にエージング試験の結果を示すが１０００時間後に特性の劣化は確認できない。
【００４４】
表３には、従来のケースを用いた場合と本発明のケースを使用しない場合の比較を示す。
【００４５】
【表１】
0003671382.tif 000002
【００４６】
【表２】
0003671382.tif 000003
【００４７】
【表３】
0003671382.tif 000004
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電トランス電源を用いれば、リード線等を引き回すことなく、ＦＰＣにより一表面から容易に電気信号を外部の回路基板と接続できる。さらに従来のケースを取り除く構成としたことにより、信頼性を確保しながら、十分の低背化を図ることができ、生産コストを低減出来ることから実用的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基となる圧電トランスの構成を示す斜視図である。
【図２】  本発明の第１の実施例に係る圧電トランスの構成を示す斜視図である。
【図３】  本発明の第２の実施例に係る圧電トランスの構成を示す斜視図である。
【図４】  本発明の第３の実施例に係る圧電トランス電源の構成を示す斜視図である。
【図５】  本発明の第４の実施例に係る圧電トランス電源の構成を示す断面図である。
【図６】  本発明の第５の実施例に係る圧電トランス電源の構成を示す断面図である。
【図７】  本発明の第６の実施例に係る圧電トランス電源の構成を示す斜視図である。
【図８】  本発明の第７の実施例に係る圧電トランス電源の構成を示す斜視図である。
【図９】  （ａ）および（ｂ）は、従来の圧電トランスの構成を示す概略斜視図である。
【図１０】  可撓性絶縁シートを用いた従来の圧電トランスの構成を示す斜視図である。
【図１１】  ケースを用いた従来の圧電トランス電源の構成を示す分解斜視図である。
【図１２】  一般に圧電トランス電源を構成する電子電源回路のブロック図である。
【符号の説明】
１１    圧電セラミック矩形板
１２ａ，１２ｂ    入力電極
１３    出力電極
１４    回路基板または基板
１５    ケース
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ    ケース凸部
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ    線状導体
１７    可撓性絶縁シート
１８    カバー用絶縁シート
１９    回路基板
３１，４１    シリコーン接着剤
５８ａ，５８ｂ  絶縁シート
【図１】
0003671382.tif 000005
【図２】
0003671382.tif 000006
【図３】
0003671382.tif 000007
【図４】
0003671382.tif 000008
【図５】
0003671382.tif 000009
【図６】
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【図７】
0003671382.tif 000011
【図８】
0003671382.tif 000012
【図９】
0003671382.tif 000013
【図１０】
0003671382.tif 000014
【図１１】
0003671382.tif 000015
【図１２】
0003671382.tif 000016