(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を供給するための少なくとも一対の入力電極と電力を取り出すための出力電極とが形成された圧電振動子による圧電トランスを複数のランドを形成した回路基板と絶縁性のカバーとの間に、該複数のランドのそれぞれと接続される複数の線状導体パターンを有する可撓性絶縁シートを該回路基板側に介在させて収納し、該回路基板上に該可撓性絶縁シート，該圧電振動子，及び該カバーをこの順で配置固定して成る圧電トランス電源において、前記可撓性絶縁シート及び前記回路基板の間における固定に供される部分を示す固定部は、該可撓性絶縁シートにおける前記線状導体パターンに含まれる前記圧電振動子に対する接触部から隔てて設けられたことを特徴とする圧電トランス電源。
【請求項２】
請求項１記載の圧電トランス電源において、前記固定部は、該可撓性絶縁シートの長手方向において前記接触部から前記圧電振動子の長さ寸法の１／１６以上隔てられている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、圧電振動子を回路基板及びカバーの間に線状導体パターンを有する可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）を介在させて収納し、一表面からのみ電力を取り出す構造の圧電トランス電源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電トランスは圧電振動子としての圧電セラミック矩形板を応用したデバイスとして知られている。このような圧電振動子の材料には、近年で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い。
【０００３】
図３は、従来の圧電トランスの一例に係る外観構成を斜視図により示したものである。
【０００４】
この圧電トランスは、圧電セラミック矩形板１２の表面，裏面と一端面とにそれぞれ電力を供給，取り出しするための一対の入力電極１３ａ，１３ｂと出力電極１４とが形成され、更に各電極には直接半田付けにより電力の供給，取り出し用にそれぞれ入力用リード線３１ａ，３１ｂと出力用リード線３２とが接続されて成っている。
【０００５】
図４は、従来の圧電トランスの他例に係る外観構成を斜視図により示したものである。
【０００６】
この圧電トランスは、図３に示したものと比べ、一対の入力用リード線３１ａ，３１ｂと出力用リード線３２とに代えてそれぞれ一対の入力用板バネ４１ａ，４１ｂと出力用板バネ４２とを設けた点が相違しており、その他は同様な構成になっている。
【０００７】
ところで、一般にこうした圧電トランスを用いた圧電トランス電源には信頼性が高いものであることの他、小形化，低背化，低コスト化の要求が非常に強いが、上述した図３や図４に示した圧電トランスの構成ではリード線や板バネによる接続を要するため、圧電トランス電源における小形化，低背化を計っても実装面積，組み立て工数が増大して上述した種々要求を十分に満足できないという欠点がある。
【０００８】
そこで、こうした問題を回避し得る圧電トランス電源として、最近では図５に示されるような構成のものが提案されている。
【０００９】
この圧電トランス電源は、入力電極１３ａ，１３ｂと出力電極１４とが形成された圧電セラミック矩形板１２を用いて、この圧電セラミック矩形板１２を回路基板１９と所定箇所に挿入ピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設けられたカバー１１との間に複数の線状導体パターンとしての接続ランド１７ａ，１７ｂ，１８を短手方向に有する可撓性絶縁シート１５を回路基板１９側に介在させて収納し、回路基板１９上に可撓性絶縁シート１５，圧電セラミック矩形板１２，及びカバー１１の各部をこの順で配置固定して成っている。
【００１０】
このうち、可撓性絶縁シート１５及び回路基板１９の間における固定に供される部分を示す固定部として、可撓性絶縁シート１５と回路基板１９とには、それぞれ挿入ピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃを挿入するための開口部１６ａ，１６ｂ，１６ｃと開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃとが設けられている。尚、回路基板１９の開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃの周辺にはそれぞれ導電性パターンに接続された導電性パッドが設けられている。
【００１１】
この構造の圧電トランス電源の場合、圧電セラミック矩形板１２の一対の入力電極１３ａ，１３ｂ及び出力電極１４が可撓性絶縁シート１５の接続ランド１７ａ，１７ｂ，１８を介して回路基板１９の導電性パッドに接触されることで電気的導通が得られるようになっている。
【００１２】
このような圧電トランス電源では、構造上において小形化，低背化を計り得る上、実装面積が増大せず、組み立て工数もかからないという利点がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した圧電トランス電源の場合、カバーの挿入ピンと可撓性絶縁シート及び回路基板の開口部との配置及び挿入嵌合によって得られる可撓性絶縁シート及び回路基板の間における固定に供される部分を示す固定部が可撓性絶縁シートにおける線状導体パターンであって、圧電セラミック矩形板に対する接触部（接続ランド）に隣接して設けられているため、１波長モードの振動による最大変位点が圧電セラミック矩形板の両端となって出力側部分が振動を妨げられ、これによって特性の劣化を来し易い構造になっている。又、入力側部分は振動の節点で接続されているが、ここでも振動漏れが生じた場合にはその振動を逃がすことができないので、同様に特性劣化を招いてしまう。
【００１４】
このように、図５に示す圧電トランス電源は構造的に特性の劣化を来し易いという欠点がある。
【００１５】
本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、小形化，低背化を計り得る上、実装面積が増大せず、組み立てが容易で特性劣化を来し難い圧電トランス電源を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、電力を供給するための少なくとも一対の入力電極と電力を取り出すための出力電極とが形成された圧電振動子による圧電トランスを複数のランドを形成した回路基板と絶縁性のカバーとの間に、該複数のランドのそれぞれと接続される複数の線状導体パターンを有する可撓性絶縁シートを該回路基板側に介在させて収納し、該回路基板上に該可撓性絶縁シート，該圧電振動子，及び該カバーをこの順で配置固定して成る圧電トランス電源において、可撓性絶縁シート及び回路基板の間における固定に供される部分を示す固定部は、該可撓性絶縁シートにおける線状導体パターンに含まれる圧電振動子に対する接触部から隔てて設けられた圧電トランス電源が得られる。
【００１７】
又、本発明によれば、上記圧電トランス電源において、固定部は、該可撓性絶縁シートの長手方向において接触部から圧電振動子の長さ寸法の１／１６以上隔てられた圧電トランス電源が得られる。
【００１８】
【作用】
本発明の圧電トランス電源では、複数のランドを形成した回路基板と複数のランドのそれぞれと接続される複数の線状導体パターンを有する可撓性絶縁シートとの間における固定に供される部分を示す固定部を可撓性絶縁シートにおける線状導体パターンに含まれる圧電振動子に対する接触部から隔てて設けた構成としているため、圧電セラミック矩形板の振動を拘束することが無く、特性的に十分に信頼性を確保できる上、小形化，低背化が計られ、しかも実装面積が増大せず、組み立てが容易となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に実施例を挙げ、本発明の圧電トランス電源について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例に係る圧電トランス電源の基本構成を分解斜視図により示したものである。
【００２１】
この圧電トランス電源は、基本構成上は図５に示した従来の圧電トランスとほぼ同様であり、一対の入力電極１３ａ，１３ｂと電力を取り出すための出力電極１４とが形成された圧電セラミック矩形板１２の圧電振動子による圧電トランスを、複数のランドを形成した回路基板１９と所定箇所に挿入ピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが設けられたカバー１１との間に、複数のランドのそれぞれと接続される複数の線状導体パターンを有する可撓性絶縁シート１５を回路基板１９側に介在させて収納することにより、回路基板１９上に可撓性絶縁シート１５，圧電セラミック矩形板１２，及びカバー１１の各部をこの順で配置固定して成っている。
【００２２】
又、この圧電トランス電源においても、可撓性絶縁シート１５及び回路基板１９の間における固定に供される部分を示す固定部として、可撓性絶縁シート１５と回路基板１９とには、それぞれ挿入ピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを挿入するための開口部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄとが設けられている。
【００２３】
但し、可撓性絶縁シート１５の開口部１６ａ，１６ｂ，１６ｃと回路基板１９の開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃとは、線状導体パターンに含まれて圧電セラミック矩形板１２の各電極に対する接触部となる接続ランド１７ａ，１７ｂ，１８からは隔てて設けられている。これらの固定部は、可撓性絶縁シート１５の長手方向において接触部である接続ランド１７ａ，１７ｂ，１８から圧電セラミック矩形板１２のの長さ寸法の１／１６以上隔てられている。尚、ここでの可撓性絶縁シート１５の開口部１６ｄの周辺には線状導体パターンが設けられていないが、回路基板１９の開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄの周辺にはそれぞれ導電性パッドが設けられている。
【００２４】
即ち、この圧電トランス電源では、特性劣化を来し難い構造とするため、カバー１１の挿入ピン１１ａ，１１ｂ，１１ｃと可撓性絶縁シート１５の開口部１６ａ，１６ｂ，１６ｃ及び回路基板１９の開口部１９ａ，１９ｂ，１９ｃとの配置及び挿入嵌合によって得られる固定部を可撓性絶縁シート１５における線状導体パターンに含まれる圧電セラミック矩形板１２の各電極に対する接触部である接続ランド１７ａ，１７ｂ，１８から隔てて設けているため、圧電セラミック矩形板１２の振動を拘束することが無く、特性劣化を十分に防止できる。又、図５に示した従来のものと同様に小形化，低背化されており、実装面積が増大せず、組み立てが容易なものとなっている。
【００２５】
図２は、この圧電トランス電源における１波長モード使用時における圧電セラミック矩形板１２の振動特性を示したもので、同図（ａ）は無振動状態に関するもの，同図（ｂ）は振動状態の変位分布に関するもの，同図（ｃ）は振動状態の応力分布に関するものである。
【００２６】
図２（ａ）〜（ｃ）からは、振動の節点２１ａ，２１ｂが対称に現れており、振動の応力分布も対称性を有しており、圧電セラミック矩形板１２の振動が拘束されていないことが判る。
【００２７】
そこで、以下はこの圧電トランス電源の製造工程について説明する。先ず圧電セラミック矩形板１２内部の複数の内部電極と交互にそれぞれ電気的接続を持たせてその表面，裏面に一対の入力電極１３ａ，１３ｂ（側面の一部の接続電極を含む）を形成し、端面に出力電極１４を形成する。ここで圧電セラミック矩形板１２の寸法としては５０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍとする。又、圧電セラミック矩形板１２の材料にはＰＺＴ系セラミックスを用い、内部電極はＡｇ／Ｐｂを一体焼結し、外部電極（入力電極１３ａ，１３ｂ及び出力電極１４）はＡｇを焼き付けして形成した。
【００２８】
次に、圧電セラミック矩形板１２上に被せて振動節点で支持固定するための挿入ピン１１ａ〜１１ｄを有するカバー１１を樹脂の射出成形により形成した。更に、圧電セラミック矩形板１２との接続ランド１７ａ，１７ｂ，１８と開口部１６ａ〜１６ｄとを有する可撓性絶縁シート１５を形成し、圧電セラミック矩形板１２の入力電極１３ａ，１３ｂ及び出力電極１４と可撓性絶縁シート１５の接続ランド１７ａ，１７ｂ，１８とをそれぞれ一対一で電気的に接続することにより、圧電セラミック矩形板１２の電力を回路基板１９と接続し、引き続いて挿入ピン１１ａ〜１１ｄを可撓性絶縁シート１５の開口部１６ａ〜１６ｄに挿入し、それらの先端をそれぞれ回路基板１９の開口部１９ａ〜１９ｄに挿入固定した。
【００２９】
ここで、回路基板１９の開口部１９ａ〜１９ｄは圧電セラミック矩形板１２の周縁から３ｍｍの位置に形成されている。
【００３０】
表１は図１で説明した可撓性絶縁シート１５を用いた一実施例（本発明）の圧電トランス電源，図５で説明した可撓性絶縁シート１５を用いた従来の圧電トランス電源，従来のリード線を使用した圧電トランスを備えた圧電トランス電源に関してそれぞれ品質特性を比較した結果を示したもので、表２は同様にこれらの各圧電トランス電源に関してそれぞれ入力電圧２０Ｖとした場合の電気特性を比較した結果を示したものである。
【００３１】
【表１】
0003705555.tif 000002
【表２】
0003705555.tif 000003
但し、何れの圧電トランス電源においても、圧電セラミック矩形板１２は一体積層品（１０層）であり、口径φが２ｍｍで長さが２００ｍｍの冷陰極管を用いている。
【００３２】
表１及び表２からは、同じ可撓性絶縁シート１５を用いた構造であっても、従来のものは振動が拘束されていて機械品質係数Ｑｍが低下し、そのために昇圧比も下がって発熱が大きくなっているのに対し、一実施例の構造の場合には固定部（可撓性絶縁シート１５及び回路基板１９の間における固定に供される部分を示す）を可撓性絶縁シート１５における圧電セラミック矩形板１２に対する接触部（接続ランド１７ａ，１７ｂ，１８）から離しているので振動を拘束すること無く、機械品質係数Ｑｍ，昇圧比，素子温度の何れにおいても特性が劣化しておらず、リード線を用いた構造のものと比べて各特性が遜色無いものとなっていることが判る。
【００３３】
一方、表３は、図１で説明した一実施例の圧電トランス電源のエージング特性の結果を示したものである。
【００３４】
【表３】
0003705555.tif 000004
表３からは、一実施例の圧電トランス電源の場合、５００時間，１０００時間と経過しても殆ど電気特性が劣化せず、信頼性が確保されることが判る。
【００３５】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の圧電トランス電源によれば、特性劣化を来さないように従来の構造を改良し、複数のランドを形成した回路基板と複数のランドのそれぞれと接続される複数の線状導体パターンを有する可撓性絶縁シートとの間における固定に供される部分を示す固定部を可撓性絶縁シートにおける線状導体パターンに含まれる圧電振動子に対する接触部から隔てて設けることにより、圧電セラミック矩形板（圧電振動素子）の振動を拘束することが無く、容易に電気信号を回路基板と接続できるため、特性的に十分に信頼性が確保され、可撓性絶縁シートを用いた場合の長所であった小形化や低背化の具現，並びに実装面積が増大せずに組み立てが容易であるという簡便さがそのまま維持されて実用的効果が非常に大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る圧電トランス電源の基本構成を示した分解斜視図である。
【図２】図１に示す圧電トランス電源における１波長モード使用時における圧電セラミック矩形板の振動特性を示したもので、（ａ）は無振動状態に関するもの，（ｂ）は振動状態の変位分布に関するもの，（ｃ）は振動状態の応力分布に関するものである。
【図３】従来の圧電トランスの一例に係る外観構成を示した斜視図である。
【図４】従来の圧電トランスの他例に係る外観構成を示した斜視図である。
【図５】従来の圧電トランス電源の基本構成を示した分解斜視図である。
【符号の説明】
１１  カバー
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  挿入ピン
１２  圧電セラミック矩形板
１３ａ，１３ｂ  入力電極
１４  出力電極
１５  可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）
１７ａ，１７ｂ，１８  接続ランド
１９  回路基板
１６ａ〜１６ｄ，１９ａ〜１９ｄ  開口部
２１ａ，２１ｂ  振動節点
３１ａ，３１ｂ  入力用リード線
３２  出力用リード線
４１ａ，４１ｂ  入力用板バネ
４２  出力用板バネ
【図１】
0003705555.tif 000005
【図２】
0003705555.tif 000006
【図３】
0003705555.tif 000007
【図４】
0003705555.tif 000008
【図５】
0003705555.tif 000009