(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向した２主面とこれらの主面間に延在する側面とで規定された矩形板状の圧電振動子と、前記側面に備えた少なくとも一対の入力電極及び少なくとも一対の出力電極を有する圧電トランスにおいて、前記入力電極及び前記出力電極の各々を前記２主面のうちの一主面のみに、存在する振動の節点まで延長させて延長電極部を形成したことを特徴とする圧電トランス。
【請求項２】
請求項１記載の圧電トランスにおいて、前記延長電極部は前記一方の主面上でかつ前記側面の近傍に位置していることを特徴とする圧電トランス。
【請求項３】
請求項１または２記載の圧電トランスをプリント基板上に実装したトランス装置であり、前記プリント基板は、前記入力電極及び前記出力電極の各々の延長電極部に対応する位置の電極パッドと、前記電極パッドに接続された圧電トランス用駆動回路及び制御回路とを備え、前記圧電トランスは前記延長電極部が前記電極パッドに接触した状態で前記プリント基板に搭載されていることを特徴とするトランス装置。
【請求項４】
請求項３記載のトランス装置において、前記電極パッドと前記プリント基板との間に電気的導通を有する弾性材を介在させ、これにより前記圧電トランスを前記プリント基板から離間させたことを特徴とするトランス装置。
【請求項５】
請求項３記載のトランス装置において、前記電極パッドは弾性特性及び電気的導通を有した板バネであり、前記板バネにより前記圧電トランスを前記プリント基板に離間した状態で弾力的に支持したことを特徴とするトランス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、矩形板状の圧電振動子を用いた圧電トランス及びそれをプリント基板に実装したトランス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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のように、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が数多くある。矩形板状の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おり、この圧電トランスは前述した機器に使用可能である。現在、圧電トランスに用いる振動子として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い。
【０００３】
この種の圧電トランスの一般的な構造としては、図８の概略図に示すように圧電振動子８１の主面、即ち、表面及び裏面にそれぞれ電気的信号を入力するための入力電極８２ａ，８２ｂを、また端面に出力電極８３を形成したものがある。この場合には、複数の面から引き出し電極の取りだしが必要とされる。
【０００４】
また、矩形板状の圧電振動子の側面にのみ入出力電極を形成した圧電トランスにおいては、図９の概略図を示すように圧電振動子９１の側面にのみ、一対の入力電極９２ａ，９２ｂと一対の出力電極９３ａ，９３ｂが形成されている。したがってこの場合には表面実装には何らかの工夫が必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に圧電トランスは、小型化・低背化・低コスト化の要求が非常に強い。しかしながら、従来の圧電トランスは、これらの要求を十分に満足できなないという欠点があった。即ち、図８に示したトランスにおいては、矩形板状の圧電振動子の上下表面と端面の少なくとも３面から引き出し電極を取り出す必要があるため、圧電振動子を小さくしても、圧電トランスとしては小型化・低背化・低コスト化の要求を十分満足出来ないという欠点があった。
【０００６】
また、図９に示したトランスにおいても、電極が矩形板状の圧電振動子の側面にのみ存在するため、そのままの構成では表面実装は困難であり、支持具、引き出し電極等を工夫して表面実装を行う場合でも、振動子の表面積より支持具等の寸法が大きくなり、本来のトランスの要求を満たすことは困難であった。
【０００７】
以上、従来の圧電トランスでは、小型化・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。
【０００８】
それ故に本発明の課題は、小型化・低背化・低コスト化が図れ、さらに特性・信頼性等の劣化なく表面実装が容易となる圧電トランス及びそれを用いたトランス装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、互いに対向した２主面とこれらの主面間に延在する側面とで規定された矩形板状の圧電振動子と、前記側面に備えた少なくとも一対の入力電極及び少なくとも一対の出力電極を有する圧電トランスにおいて、前記入力電極及び前記出力電極の各々を前記２主面のうちの一主面のみに、存在する振動の節点まで延長させて延長電極部を形成したことを特徴とする圧電トランスが得られる。
【００１０】
また本発明によれば、前記圧電トランスにおいて、前記延長電極部は前記一方の主面上でかつ前記側面の近傍に位置していることを特徴とする圧電トランスが得られる。
【００１１】
また本発明によれば、前記圧電トランスをプリント基板上に実装したトランス装置であり、前記プリント基板は、前記入力電極及び前記出力電極の各々の延長電極部に対応する位置の電極パッドと、前記電極パッドに接続された圧電トランス用駆動回路及び制御回路とを備え、前記圧電トランスは前記延長電極部が前記電極パッドに接触した状態で前記プリント基板に搭載されていることを特徴とするトランス装置が得られる。
【００１２】
また本発明によれば、前記トランス装置において、前記電極パッドと前記プリント基板との間に電気的導通を有する弾性材を介在させ、これにより前記圧電トランスを前記プリント基板から離間させたことを特徴とするトランス装置が得られる。
【００１３】
また本発明によれば、前記トランス装置において、前記電極パッドは弾性特性及び電気的導通を有した板バネであり、前記板バネにより前記圧電トランスを前記プリント基板に離間した状態で弾力的に支持したことを特徴とするトランス装置が得られる。
【００１４】
【作用】
本発明においては、圧電トランスの一主面にのみ引き出し用の電極を形成し、プリント基板に直接に接続可能としたことにより、表面実装が容易になる。さらに圧電トランスとプリント基板の間に電気的導通を有する弾性物体を介在させることにより特性、信頼性を大いに向上し、圧電トランスの実装面積を非常に小さくすることにより、特性・信頼性・小型化を十分に満足し、容易に表面実装を可能にする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の実施の一形態に係る圧電トランスを示す斜視図であり、図２はその圧電トランスの変位分布を示す説明図である。この圧電トランスは、互いに対向した２主面とこれらの主面間に延在する側面とで規定された矩形板状の圧電振動子１１を含んでいる。圧電振動子１１の側面には少なくとも一対の入力電極１２ａ，１２ｂ及び少なくとも一対の出力電極１３ａ，１３ｂを備えている。なお図２より分かるように、圧電振動子１１の長さ方向の１／４・３／４の点がノード（節点）になっている。
【００１７】
この圧電トランスにおいては、さらに、入力電極１２ａ，１２ｂ及び出力電極１３ａ，１３ｂの各々を前記２主面のうちの一方の主面、即ち、上面に存在する点状あるいは線状の振動のノード（節点）に延長させて引き出し用の電極としての延長電極部１２ａ´，１２ｂ´，１３ａ´，１３ｂ´を形成している。
【００１８】
圧電振動子１１は、その寸法が４０ｍｍ×１０ｍｍ×１．５ｍｍのものであり、図３に示すように複数枚のＰＺＴ系セラミック矩形板３４を重ね合せることで作られている。さらに入力電極１２ａ，１２ｂ及び出力電極１３ａ，１３ｂはＡｇ−Ｐｄ系材料の焼き付けにて形成したものである。なお入力電極側のＡｇ−Ｐｄ系材料は各セラミック矩形板３４に対し内部電極３５として示すように一体積層状態に形成されている。結果として得られた圧電トランスは図１に示す圧電トランスと部分的に類似した構成をもつ。
【００１９】
次に、図１の圧電トランスの特性を説明する。ここで負荷抵抗を冷陰極管とほぼ同等の５０ｋΩとしたとき、積層数による出力電圧特性を表１に示す。また入力電圧を上げることでφ２．６×２２０ｍｍの冷陰極管を点灯することができた。
【００２０】
【表１】
0003627197.tif 000002
【００２１】
次に図４は本発明の実施の他の形態に係る圧電トランスを示す斜視図である。この圧電トランスは、図１の圧電トランスとほぼ同一な構成をもち、故に、同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。さらに図４の圧電トランスにおいては、延長電極部１２ａ´，１２ｂ´，１３ａ´，１３ｂ´は一方の主面上でかつ側面の近傍に位置している。
【００２２】
図４（又は図１）の圧電トランス５３は図５に示すようにプリント基板５１に実装される。プリント基板５１はガラエポを用いて作られたものである。プリント基板５１には、圧電トランス用駆動回路及び制御回路で構成される冷陰極管インバータ５２が搭載されている。プリント基板５１上にはさらに、圧電トランスの延長電極部１２ａ´，１２ｂ´，１３ａ´，１３ｂ´に各々対応した複数の電極パッド５４を形成する。このプリント基板５１に対し、圧電トランス５３を延長電極部１２ａ´，１２ｂ´，１３ａ´，１３ｂ´が電極パッド５４に接触した状態で搭載する。こうして本発明の実施の一形態によるトランス装置が製造される。なお電極パッド５４は冷陰極管インバータ５２に図示しないラインを介して接続されている。
【００２３】
表２に圧電トランス５３の実装前後のＱｍの変化を示す。なお、比較に用いた圧電トランスは入力側を５層積層した構成のものである。
【００２４】
【表２】
0003627197.tif 000003
【００２５】
表２より、図１の構成よりも図４の構成のほうが実装によるＱｍの低下が小さいことがわかる。これは、図４の構成のほうが圧電振動子の一主面に延長した電極面積が小さいため、実装の影響が少なくすんでいるためである。したがって、さらに電極面積を小さくすればより一層の特性向上が可能である。
【００２６】
さらに図６は本発明の実施のさらに他の形態に係るトランス装置を説明するための図である。このトランス装置において、図５のトランス装置の場合と同様な部分については同じ符号を付して説明を省略する。図５において、電極パッド５４とプリント基板５１との間に電気的導通を有したコイルバネ状の弾性材６１を介在させ、圧電トランス５３をプリント基板５１に直接に接することなく弾力的に支持した状態で表面実装する。
【００２７】
図７は本発明の実施のさらに他の形態に係るトランス装置を説明するための図である。このトランス装置において、図５のトランス装置の場合と同様な部分については同じ符号を付して説明を省略する。図７において、プリント基板５１上に形成した電極パッド５４は弾性特性と電気的導通を有した半円状の板バネ７１よりなり、圧電トランス５３はプリント基板５１と接することなく、板バネ７１と接することで電気的導通を得つつ圧電トランス５３を弾力的に支持した状態で表面実装する。
【００２８】
図６及び図７における実装前後のＱｍの変化を表３に示す。
【００２９】
ここで圧電トランスは図４の構成のもので、５層積層品である。
【００３０】
【表３】
0003627197.tif 000004
【００３１】
表３から、図６や図７の構成にすることにより、実装前後でＱｍ値がほとんど低下しないことがわかる。このことは圧電トランスを実用化する上で、非常に有効である。
【００３２】
最後に本発明の実施の各形態において、圧電トランスの一主面に形成した引き出し用の電極、即ち、延長電極部１２ａ´，１２ｂ´，１３ａ´，１３ｂ´とプリント基板５１上の電極パッド５４との電気的接続は、はんだ、導電接着剤、押さえつけ等による接触の場合でほとんど同一の特性を示すことを付け加えておく。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電トランスは１つの表面にのみ引き出し用の電極を取り出せるため、従来の圧電トランスと比較して、大いに小型化・低背化・低コスト化が可能であり、さらに特性・信頼性等の劣化なく表面実装が容易となるため、実用的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１の形態に係る圧電トランスを示す斜視図。
【図２】本発明の圧電トランスにおける変位分布図。
【図３】図１の圧電トランスの積層構成を示す分解斜視図。
【図４】本発明の実施の第２の形態に係る圧電トランスを示す斜視図。
【図５】本発明の実施の第１の形態に係るトランス装置を分解状態で示す斜視図。
【図６】本発明の実施の第２の形態に係るトランス装置を分解状態で示す斜視図。
【図７】本発明の実施の第３の形態に係るトランス装置を分解状態で示す斜視図。
【図８】従来の圧電トランスを示す斜視図。
【図９】従来の圧電トランスを示す斜視図。
【符号の説明】
１１    圧電振動子
１２ａ，１２ｂ    入力電極
１２ａ´，１２ｂ´  延長電極部
１３ａ，１３ｂ    出力電極
１３ａ´，１３ｂ´  延長電極部
３４    セラミック矩形板
３５    内部電極
５１    プリント基板
５２    冷陰極管インバータ
５３    圧電トランス
５４    電極パッド
６１    弾性材
７１    板バネ
【図１】
0003627197.tif 000005
【図２】
0003627197.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003627197.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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