(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視矩形状の基板と、該基板の上下面の各々に当該基板の長手方向に沿って一方側の端部から中央に向かって形成された第１電極層と、前記基板の他方側の端面に形成された第２電極層とを備えた圧電トランスを実装基板に取り付ける実装構造であって、
前記基板は、圧電トランスの固有共振周波数下での振動の変位量が０の部位に貫通穴が穿設されていて、前記貫通穴の下にスペーサを介した状態で、前記貫通穴に取付冶具を挿入して前記実装基板に取り付けることを特徴とする圧電トランスの実装構造。
【請求項２】
前記スペーサは、前記基板より小さくかつ前記貫通穴より大きいことを特徴とする、請求項１記載の圧電トランスの実装構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強誘電体材料からなる基板を用いた圧電トランスに関し、特に実装基板等への取付けが容易となる圧電トランスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電トランスは、従来からよく知られているように、入力の電気エネルギを一旦機械エネルギに変換した後に再び電気エネルギに変換するといった原理により、圧電効果を利用して低入力電圧から昇圧されて高出力電圧を得ることが可能なものであり、巻線トランスを用いた場合の電磁波ノイズの発生、発熱による発火および昇圧効率の低下といった問題が極めて少ないものである。このような特徴を生かして、圧電トランスは、近年、例えば液晶ディスプレイのバックライト用冷陰極管を始動させるような高電圧を必要とする部位に用いることが検討され始めている。
【０００３】
この圧電トランスは、例えば、図５に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛（以下ＰＺＴと称す）等の強誘電性材料からなる平面視略矩形状の基板３１と、基板３１の上下面の各々にこの基板３１の長手方向に沿って一方側の端部から略中央まで形成された上面電極層３２ａ及び下面電極層３２ｂと、基板３１の他方側の端面に形成された端面電極層３３とを備えたものである。この圧電トランスでは、その基板材料や基板の寸法形状等で決まる固有共振周波数の交流電圧を上面電極層３２ａと下面電極層３２ｂとの間に印加すると、逆圧電効果によりその長さ方向に強い機械振動が発生し、この機械振動を圧電効果によって端面電極層３３から昇圧された高出力電圧として取り出される。
【０００４】
図６のグラフは、圧電トランスの振動の最大変位量が最も大きくなる固有共振周波数（例えばλ（１波長）モード）下における振動の変位量と基板３１の各位置との関係を示し、ほぼ０となる部分（以下非振動部分と称す）及び最大となる部分が決まっている（図６において横軸は基板３１の各位置を示し、縦軸は基板の固有共振周波数下の任意時点における変位量を示す）。
【０００５】
このような構造の圧電トランスでは、実装基板等へ実装される際に、振動の変位量が小さくならないようにするために、上記非振動部分を押さえ固定する必要がある。
従来、この非振動部分を押さえ固定するために、例えば、図７（ａ）に示すような取付冶具３５が用いられている。この取付冶具３５は、基板３１が挿入される中空部３５ａを有する管状形状をなし、その内壁上下面には、中空部３５ａに挿入された基板３１と接触するＡｌ等からなる導出端子３５ｂがその一方端が片持ち状態で２つ設けられており、各他方端はこの外壁面から外方へ導出されている。
【０００６】
また、取付冶具３５の上面には１つのネジ穴３５ｃが穿設されており、ネジ穴３５ｃ内にネジ（図示せず）を螺着させて導出端子３５ｂを介して基板３１を押圧し固定する。
このとき、これら取付冶具３５は、図７（ｂ）に示す如く、予め圧電トランスの非振動部分のピッチに合わせて実装基板３４上に固着されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構造の圧電トランスでは、基板３１の表面を押圧固定して取り付けられているので、圧電トランスに交流電圧を印加した際の自身の振動により、基板３１が取付冶具３５に対して位置ずれを起こしやすくなり、この場合にはその非振動部分以外の振動部分を押圧固定してしまう結果、振動の変位量が抑えられてしまい、圧電効果による昇圧比が小さくなってしまうといった問題がある。
【０００８】
また、上記基板３１は、その表面がフラット形状であるために、上述したような高価で複雑な構造の取付冶具３５を用い、この取付冶具３５の中空部３５ａ内に挿入した後にネジを螺着し、基板３１の表面を導出端子３５ｂを介して押圧固定しなければならず、取付作業が非常に面倒である。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、実装基板等への取付け作業が非常に容易であり、低価格な取付冶具を用いて実装基板等へ実装することが可能な圧電トランスおよびその実装構造を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、平面視矩形状の基板と、該基板の上下面の各々に当該基板の長手方向に沿って一方側の端部から中央に向かって形成された第１電極層と、前記基板の他方側の端面に形成された第２電極層とを備えた圧電トランスを実装基板に取り付ける実装構造であって、
前記基板は、圧電トランスの固有共振周波数下での振動の変位量が０の部位に貫通穴が穿設されていて、前記貫通穴の下にスペーサを介した状態で、前記貫通穴に取付冶具を挿入して前記実装基板に取り付けることを特徴とする圧電トランスの実装構造を提供するものである。
【００１０】
また、前記スペーサは、前記基板より小さくかつ前記貫通穴より大きいことを特徴とする、前記圧電トランスの実装構造を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明するが、本発明はこれらに限定されるものでない。図１は本実施例の圧電トランスを示す斜視図である。この圧電トランスは、平面視矩形状のＰＺＴからなる基板１と、この基板１の上下面の各々に基板１の長手方向に沿って一方端部から中央まで形成された銀パラジウムからなる上面電極層２ａおよび下面電極層２ｂ（第１電極層）と、基板１の他方端部の端面に形成された銀パラジウムからなる端面電極層（第２電極層）３とを備えたものである。
【００１２】
基板１は、その長さ寸法が３０ｍｍ程度、その幅寸法が７ｍｍ程度及びその厚み寸法が１．５ｍｍ程度のものである。そして、圧電トランスは、上面電極層２ａと下面電極層２ｂとの間に１２０ｋＨｚ程度の周波数（固有共振周波数）の交流電圧を印加させると、基板１の両端から長さ方向に沿って各々７．５ｍｍ程度の部分（以下非振動部分）でその振動の変位量がほぼ０となる。
【００１３】
そして、本実施例の圧電トランスでは、基板１の非振動部分（の幅方向における略中央部分）に、直径１．１ｍｍ程度の平面視略円形状の貫通穴４が１５ｍｍのピッチ間隔で各々穿設されている。
このように、本実施例の圧電トランスでは、基板１の非振動部分に貫通穴４が穿設されているので、これを実装基板に取り付ける際に、例えば、図２に示すように、実装基板５に貫通穴４のピッチ寸法と略同一ピッチ寸法で貫通穴６を予め穿設し、基板１と実装基板５との間に銅等からなるスペーサ７を介在させた状態で、両貫通穴４、６内に直径１ｍｍ程度のネジ８を挿入させ、基板１の下面側でナット９で締めるといった簡単な構造で取り付けることができる。このため、基板１は、固有共振周波数の交流電圧が印加され自身が振動して水平方向に位置ずれを起こそうとしても、ネジ８が貫通穴４の内壁面に接触するので、大きく位置ずれすることが無く、非振動部分を押さえ固定した状態を確実に維持でき、振動の大きな変位量を安定して得ることが可能となる。
【００１４】
また、本実施例の圧電トランスでは、上述したようにネジ８をナット９で締めるといった簡単で容易な作業により、実装基板５に取り付けることが可能となる。
さらに、図示はしないが、本実施例の圧電トランスの端面電極層３と実装基板５の配線パターン（図示せず）との電気的接続は、端面電極層３を基板１の下面側にその長手方向に沿って７．５ｍｍ程度、つまり非振動部分まで延出することにより、導電性のスペーサ７を介して得ている。
【００１５】
また、上記圧電トランスにおける貫通穴４は、グリーンシート状態の基板に対して押圧ピンを押圧して抜き加工することにより穿設される。
上面電極層２ａ、下面電極層２ｂ及び端面電極層３は、スクリーン印刷・焼成方法等により形成される。
さらに、本実施例の圧電トランスの、各第１電極層と実装基板５の配線パターン９との電気的接続について、図３に示す一部切欠き拡大断面図を参照しつつ述べると、まず、下面電極層２ｂと配線パターン９とは、電気的上面電極層２ａとネジ８との間を電気的に絶縁させるべく、樹脂等の絶縁物からなるスペーサ１０を介在させるとともに、貫通穴４の内壁面にエポキシ樹脂等の絶縁樹脂１１を形成することにより得られ、一方、上面電極層２ａと実装基板５の配線パターン１２とは、（図２には示していない）アルミニウム等の金属線１３で電気的に接続させている。上記の圧電トランスにおいて、上面電極層２ａ及び内部電極層を貫通穴の周縁部分から数ｍｍ程度離間した状態で印刷等により形成し、下面電極層２ｂをスペーサ１０と接触するように印刷等により形成するようにしてもよい。
【００１６】
本発明は、上記実施例のようなローゼン型圧電トランスに限られるものでなく、複数の基板を積層した積層型の圧電トランスにも適用可能である。すなわち、本発明の積層型圧電トランスは、図４に示すように、平面視矩形状の基板１４ａが複数枚積層された積層体１４と、各基板１４ａ間にて積層体１４の長手方向に沿って一方側の端部から中央部に向かって形成された内部電極層１５と、これら内部電極層１５のうちの一層おきと電気的に接続するように積層体１４の両側面（外周面）の各々に形成された外部電極層１６と、積層
体１４の他方端面に形成された端面電極層１７とを備え、積層体１４は、上述したローゼン型のものと同様に圧電トランスの固有共振周波数下における非振動部分に貫通穴１８が穿設されている。尚、外部電極層１６は、それぞれ上面電極層１９または下面電極層２０と電気的に接続されている。また、各電極層の材質は、ローゼン型圧電トランスと同様に、銀パラジウムやＰｄ、Ｐｔ、ＣｕまたはＮｉ等の金属を用いることが可能である。
【００１７】
本実施例では、貫通穴４の形状を平面視略円形状としているが、これに限定されるものでなく、平面視矩形状のものでもよい。
また、貫通穴の寸法は、できるだけ振動の変位量が０もしくは０に近い部分のみに形成されるように、例えば貫通穴が平面視略円形状の場合、直径寸法が小さい方が好ましい。
【００１８】
さらに、貫通穴の個数は、本実施例のように各非振動部分に１つと限るものでなく、複数個穿設してもよい。各非振動部分に貫通穴が複数個、例えば二個隣合うように穿設される場合には、凹形状ピンを用い、この凹形状ピンを、実装基板上に（スペーサを介して）載置された基板の隣合う貫通穴内に挿入し、実装基板下面から突出した部分を折り曲げることにより、圧電トランスを実装基板に取り付けることも可能である。
【００１９】
加えて、本実施例では、圧電トランスを、ネジをナット締めすることにより実装基板に取り付けているが、これに限定されるものでなく、割りピンを用い、この割りピンを貫通穴内に挿入し、基板下面から突出したピンの部分を折り曲げることにより実装基板に取り付けても良く、また、その他の手段としては、貫通穴内に樹脂からなる柱状のピンを挿入し、この柱状ピンの首部を加熱することによりかしめるといった方法で取り付けても良い。
【００２０】
尚、圧電トランスを実装基板等に取り付ける際の貫通穴とネジ／ピンとのクリアランスはできるだけ小さい方が好ましい。
また、本発明の圧電トランスでは、上記実施例に示したような寸法のものに限定されるものでない。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、次のような効果を奏する。
（１）本発明の圧電トランスでは、基板の固有共振周波数下の振動の変位量がほぼ０の部位（非振動部分）に貫通穴が穿設されているので、例えば、これを実装基板に取り付ける際に、ネジを貫通穴に挿入しナット締めするといった簡単な構造で取り付けることができるため、基板は、固有共振周波数の交流電圧が印加され自身が振動して水平方向に位置ずれを起こそうとしても、ネジが貫通穴の内壁面に接触するので、大きく位置ずれすることが無く、非振動部分を押さえ固定した状態を確実に維持でき、振動の大きな変位量を安定して得ることが可能となる。
（２）本発明の圧電トランスでは、上述したように基板の非振動部分に貫通穴が穿設されているので、この貫通穴を利用して、例えば、ネジを貫通穴に挿入しナットで締めるのみで、実装基板に取り付けることが可能となり、作業性が非常に容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の圧電トランスを示す斜視図である。
【図２】本実施例の圧電トランスを実装基板に取り付けた状態を示す一部切欠き断面図である。
【図３】本実施例の圧電トランスを実装基板に取り付けた状態を示す一部切欠き拡大断面図である。
【図４】本実施例の圧電トランスの変形例を示し、積層型圧電トランスを示す斜視図である。
【図５】従来の圧電トランスを示す斜視図である。
【図６】従来の圧電トランスの固有共振周波数下における基板の振動の変位量と基板の各位置との関係のグラフを示す図である。
【図７】従来の圧電トランスを実装基板に取り付けるための取付冶具を説明する説明図である。
【符号の説明】
１        基板
２        第１電極層
３        第２電極層
４        貫通穴
５        取付冶具
【図１】
0003604514.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003604514.tif 000007
【図７】
0003604514.tif 000008