(57)【要約】【課題】リード線が外れ難くて動作時及び検査時に二次側に発生する高電圧による放電を充分に抑制し得る構造の圧電トランスを提供すること。【解決手段】  この圧電トランスの場合、一次側内部電極が交互に積層される圧電セラミック積層体１における二次側外部電極６の配設構造を改良し、一次側内部電極を積層体１における一側面の長さ方向における端部から隔てられた位置に並設して延在するように設けると共に、二次側内部電極を一側面とは異なる隣接する他側面に延在するように設けた上、一次側内部電極に対して一次側外部電極４が積層体１の一側面で積層方向に並設され、且つ二次側外部電極６が他側面の面積よりも小さい四角形で二次側内部電極と接続されるように設けた構造としている。二次側外部電極６は、電極パターン形成時に突起の発生を抑制して放電を防止できるようにコーナ部が丸くなるようにＲ処理されている。【選択図】図１
2006054237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック層の積層総数が３層以上であり、該圧電セラミック層の同一層面に内部電極が設けられたものにおける該内部電極の積層層が２層以上となるように該圧電セラミック層を積層して成る圧電セラミック積層体を含み、更に、前記内部電極の電極パターンは、それぞれ前記圧電セラミック積層体の積層方向で交互に延在してそれぞれ該圧電セラミック積層体の一側面の所定の箇所に設けられる第１の一次側外部電極と該一側面の他の箇所に設けられる第２の一次側外部電極とに接続されて一次側内部電極を成すものと、前記圧電セラミック積層体の前記一側面とは異なる隣接する他側面に延在して該他側面に設けられる二次側外部電極に接続されて二次側内部電極を成すものとを含み、且つ該第１の一次側外部電極と該第２の一次側外部電極とから入力された電圧を振動に変換して該二次側外部電極から電圧として出力する圧電トランスにおいて、前記二次側外部電極は、前記他側面の面積よりも小さい形状で設けられ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、前記二次側外部電極は、丸形又は多角形であることを特徴とする圧電トランス。
【請求項３】
請求項２記載の圧電トランスにおいて、前記二次側外部電極は、前記多角形に含まれる四角形であり、且つ該四角形におけるコーナ部が丸くなるようにＲ処理されたことを特徴とする積層型圧電トランス。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一つに記載の圧電トランスをプリント配線基板上に実装すると共に、該プリント配線基板上に設けられたリード線実装パッドとの間で前記第１の一次側外部電極及び前記第２の一次側外部電極と前記二次側外部電極とをそれぞれリード線で接続結合して作製されたことを特徴とするインバータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として昇圧用又は降圧用の圧電トランス及びそれを用いたインバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に圧電トランスは、励振部となる入力側の一次側に入力電圧を印加することにより機械的振動を発生させ、この機械的振動を利用して発電部となる出力側の二次側において電圧に変換して出力するという基本的機能を有し、本体部分である圧電セラミックの内部及び外部に一次側電極，二次側電極が配備された構造となっている。
【０００３】
図４は、従来の汎用的なローゼン型圧電トランスの基本構成（技術概要を説明するために図示したもので、特に文献公知に係る発明でないもの）を示したもので、同図（ａ）は積層構造の圧電セラミック積層体１全体の外観斜視図に関するもの，同図（ｂ）は積層部分の一例である圧電セラミックグリーンシートの平面図に関するもの，同図（ｃ）は積層部分の他例であるグリーンシートの平面図に関するものである。
【０００４】
この圧電トランスは、図４（ｂ），図４（ｃ）に示されるような一主面側における長手方向一端側に二次側内部電極が短手方向に沿って縁部に設けられると共に、その反対側のおおよそ半分を占める局部に電極パターンが異なる一次側内部電極３ａ，３ｂが設けられた圧電セラミックグリーンシート２ａ，２ｂを内部電極３ａ，３ｂの長手方向に沿った一長辺の一方側外方へ延びた局部が積層方向で揃うように交互に積層して積層体を成し、その積層体における長手方向の一方側の外方側面で一次側内部電極３ａ，３ｂと二次側内部電極との露呈部分をそれぞれ積層方向に沿って導電性の電極パターンで結合することにより、図４（ａ）に示されるような積層方向に２本の一次側外部電極４が並設され、且つ１本の二次側外部電極５が設けられた矩形板状の圧電セラミック積層体１を構成して作製される構造となっている。
【０００５】
このローゼン型と呼ばれる圧電トランスは、現在普及している圧電トランスの大部分を占めているもので、その特徴としては、長さ，幅，厚みの選択範囲が広く、床面積を大きくすれば薄型化（低背化）を達成でき、携帯機器への適用性が優れるという点が挙げられる。
【０００６】
因みに、図４（ａ）〜（ｃ）で説明した積層構造の圧電トランスにおいて、一次側内部電極３ａ，３ｂの電極パターン自体や各内部電極から各外部電極への電極取り出しパターンは様々に変更可能なものであるが、例示したものでは積層セラミックコンデンサに代表されるような複数の内部電極が圧電セラミックを介して積層されると共に、各内部電極から各外部電極への取り出しが積層体の長手方向の一方側の外方側面で纏めて行われる形態の構造となっている。
【０００７】
又、このような積層体における電極パターン、並びに各内部電極から各外部電極への取り出しパターンを変更し、一次側内部電極と二次側内部電極とを内部電極形成時の印刷パターンで同時に形成できるようにした構造の圧電トランス（特許文献１参照）もある。
【０００８】
この特許文献１に係る圧電トランスの場合、圧電セラミックス矩形板の長手方向の一方の片半分部を駆動入力部、他方の片半分部を高電圧出力部と成し、高電圧出力部にあっての端部近傍に短手方向に沿って複数の内部電極を積層し、その内部電極に通ずる外部電極を側面に形成している。この構造のメリットとしては、上述したように一次側内部電極と二次側内部電極とを内部電極形成時の印刷パターンで同時に印刷形成できると共に、各層における一次側内部電極及び二次側内部電極の間隔を一様にすることができることにより、出力特性を安定化させることができること、一次側外部電極，二次側外部電極の形成が両方一度に可能になって製造が容易になること等が挙げられる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１７７７１（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特許文献１に係る圧電トランスの場合、二次側外部電極を端部近傍に短手方向に沿って形成する際、端部一杯に形成（特に圧電セラミックス矩形板の全体の長さ方向における端部近傍で端縁を含んで積層方向に延在するような形成状態を示す）するとコーナ部の角度が９０度になり、又その形成状態によっては突起が形成され易くなるが、このように突起が形成されてしまうと、動作時及び検査時には二次側には高電圧が発生して放電し易くなるという問題がある。特に検査時に放電が発生すると、作業安全性に支障を来すだけでなく、放電時の衝撃で製品の基本性能を劣化させてしまう危険性がある。
【００１１】
又、特許文献１に係る圧電トランス等を用いてプリント配線基板へ実装してインバータを作製する場合に際して、近年では実装の高密度化が進んでおり、リード線の取り出し位置によっては電極パターンを含む圧電セラミックス矩形板（圧電セラミック積層体）の全体の形状に由来する振動状態が原因して外部電極に取り付けたリード線が外れる等のトラブルを生じ易いという問題もある。特に実装が高密度化された条件下において、リード線の取り出し位置を圧電セラミック積層体の長手方向の一側面に纏めた構成とすると、リード線の長さを長くすることができず、圧電セラミック積層体の振動状態からリード線が受ける振動をリード線自体で吸収し切れずにしばしばリード線が切れたり、或いは外れが生じる等の不具合いが生じてしまう。
【００１２】
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、リード線が外れ難くて動作時及び検査時に二次側に発生する高電圧による放電を充分に抑制し得る構造の圧電トランス、及びそれを用いた高密度化実装条件下でもリード線が外れ難く、その機械的強度を保証し得る構造のインバータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明によれば、圧電セラミック層の積層総数が３層以上であり、該圧電セラミック層の同一層面に内部電極が設けられたものにおける該内部電極の積層層が２層以上となるように該圧電セラミック層を積層して成る圧電セラミック積層体を含み、更に、内部電極の電極パターンは、それぞれ圧電セラミック積層体の積層方向で交互に延在してそれぞれ該圧電セラミック積層体の一側面の所定の箇所に設けられる第１の一次側外部電極と該一側面の他の箇所に設けられる第２の一次側外部電極とに接続されて一次側内部電極を成すものと、圧電セラミック積層体の一側面とは異なる隣接する他側面に延在して該他側面に設けられる二次側外部電極に接続されて二次側内部電極を成すものとを含み、且つ該第１の一次側外部電極と該第２の一次側外部電極とから入力された電圧を振動に変換して該二次側外部電極から電圧として出力する圧電トランスにおいて、二次側外部電極は、他側面の面積よりも小さい形状で設けられた圧電トランスが得られる。
【００１４】
又、本発明によれば、上記圧電トランスにおいて、二次側外部電極は、丸形又は多角形である圧電トランスが得られる。
【００１５】
更に、本発明によれば、上記圧電トランスにおいて、二次側外部電極は、多角形に含まれる四角形であり、且つ該四角形におけるコーナ部が丸くなるようにＲ処理された圧電トランスが得られる。
【００１６】
加えて、本発明によれば、上記何れか一つの圧電トランスをプリント配線基板上に実装すると共に、該プリント配線基板上に設けられたリード線実装パッドとの間で第１の一次側外部電極及び第２の一次側外部電極と二次側外部電極とをそれぞれリード線で接続結合して作製されたインバータが得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の圧電トランスの場合、二次側外部電極の配設構造を改良し、二次側外部電極を一次側外部電極が設けられる圧電セラミック積層体における一側面と異なる隣接する他側面にその面積よりも小さい形状で設けた構造としているため、リード線が外れ難くて動作時及び検査時に二次側に発生する高電圧による放電を充分に抑制し得るようになる。特に二次側外部電極を丸形又は多角形としており、四角形の場合にはそのコーナ部を丸くなるようにＲ処理されたものとしているため、電極パターン形成時に突起が発生し難く、これにより二次側外部電極からの放電を充分に防止することができるようになる。このような圧電トランスをプリント配線基板上に実装し、プリント配線基板上に設けられたリード線実装パッドとの間で一次側外部電極と二次側外部電極とをそれぞれリード線で接続結合して作製されるインバータにおいても、二次側外部電極への接続に供されるリード線が外れ難い接続構造となる他、高密度化実装条件下でもプリント配線基板との接続に要するリード線の長さを適度に長くすることができるため、従来のような圧電セラミック積層体の振動状態によるトラブルが発生せず、振動状態に拘らずリード線の機械的強度を保証し得るようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の最良の形態に係る圧電トランスは、圧電セラミック層の積層総数が３層以上であり、圧電セラミック層の同一層面に内部電極が設けられたものにおける内部電極の積層層が２層以上となるように圧電セラミック層を積層して成る圧電セラミック積層体を含み、更に、内部電極の電極パターンは、それぞれ圧電セラミック積層体の積層方向で交互に延在してそれぞれ圧電セラミック積層体の一側面の所定の箇所に設けられる第１の一次側外部電極と一側面の他の箇所に設けられる第２の一次側外部電極とに接続されて一次側内部電極を成すものと、圧電セラミック積層体の一側面とは異なる隣接する他側面に延在して他側面に設けられる二次側外部電極に接続されて二次側内部電極を成すものとを含み、且つ第１の一次側外部電極と第２の一次側外部電極とから入力された電圧を振動に変換して二次側外部電極から電圧として出力する圧電トランスにおける二次側外部電極の配設構造を改良し、二次側外部電極を他側面の面積よりも小さい形状で設けたものである。但し、ここでの二次側外部電極は、丸形又は多角形であり、四角形の場合にはそのコーナ部を丸くなるようにＲ処理されたものとする。又、このような圧電トランスをプリント配線基板上に実装し、プリント配線基板上に設けられたリード線実装パッドとの間で一次側外部電極と二次側外部電極とをそれぞれリード線で接続結合すればインバータを作製することができる。
【００１９】
係る圧電トランスの場合、リード線が外れ難くて動作時及び検査時に二次側に発生する高電圧による放電を充分に抑制し得るが、二次側外部電極が多角形で四角形の場合にはそのコーナ部を丸くなるようにＲ処理することにより、電極パターン形成時に突起が発生することを回避できて二次側外部電極からの放電を充分に防止できる。インバータにおいても、二次側外部電極への接続に供されるリード線が外れ難い接続構造であり、高密度化実装条件下でもプリント配線基板との接続に要するリード線の長さを適度に長くすれば、圧電セラミック積層体の振動状態に拘らずトラブルが発生することなくリード線の機械的強度を保証し得るものとなる。
【００２０】
そこで、以下は、本発明の圧電トランス及びそれを用いたインバータについて、幾つかの実施例を挙げ、その製造過程を含めて具体的に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明の実施例１に係る圧電トランスの外観構成を示した斜視図である。この圧電トランスは、例えばジルコン酸チタン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ２を成分として含む圧電セラミックと複数のＡｇ及びＰｄとの混合粉、並びにセルロース及び溶剤等から構成されたペーストを圧電セラミックと同時に焼成し、一次側内部電極が交互に積層されるように積層して形成される圧電セラミック積層体１において、一次側内部電極を圧電セラミック積層体１における一側面の長さ方向における端部から隔てられた位置に並設して延在するように設けると共に、二次側内部電極を一側面とは異なる隣接する他側面に延在するように設けた上、一次側内部電極に対してＡｇ粉ペースト等を焼付けて一次側外部電極４が圧電セラミック積層体１の一側面で積層方向に並設（それ故、一方のものは第１の一次側外部電極４、他方のものは第２の一次側外部電極と呼ばれても良い）され、且つ二次側外部電極６が他側面の局部に対して他側面の面積よりも小さい四角形で二次側内部電極と接続されるように設けた構造として構成されている。
【００２２】
尚、ここでの二次側内部電極は、図１に示されるように他側面の両端からそれらに隣接する一側面及びそれに対向する面にそれぞれ一部分が延在するように設けられているが、これにより放電防止対策用として、簡易に二次側外部電極６を他側面の面積よりも小さく設けることができる。又、ここでの二次側外部電極６は、四角形であるため、電極パターン形成時に突起の発生を抑制して二次側外部電極６からの放電を防止できるようにコーナ部が丸くなるようにＲ処理されている。
【００２３】
図２は、この実施例１に係る圧電トランスに配備される二次側外部電極パターンの他例を示したもので、同図（ａ）は一形態に関するもの，同図（ｂ）は他形態に関するものである。
【００２４】
即ち、ここでは上述した二次側外部電極６の形状がコーナ部を丸くなるようにＲ処理された四角形であったのに対し、それに代用できる形状を示したもので、例えば図２（ａ）に示されるように丸形の二次側外部電極６′としたり、或いは図２（ｂ）に示されるように多角形（ここでは八角形を示している）の二次側外部電極６″としたりできることを示している。
【００２５】
これらの丸形の二次側外部電極６′や多角形の二次側外部電極６″を適用しても、電極パターン形成時に角度が９０度を持つ形状になったり、或いは突起が出現するのを抑制できることにより、二次側外部電極６′，６″からの放電を防止することできる。但し、図２（ａ），（ｂ）に示す二次側外部電極６′，６″は、何れも特殊な設計を行う場合を除き、その下面で積層方向に交互に延在して露出する二次側内部電極の全てに交わって接続される必要がある。
【００２６】
このような二次側外部電極６，６′，６″は、何れのタイプのものを形成する場合においても、技術的には平板（圧電セラミック積層体１の他側面）上に外部電極用のペーストを任意のパターンに形成し、それを転写する所謂転写法や、素子（圧電セラミック積層体１）の一部にマスキングを行い、ペーストを全体に塗布した後にマスクを外す所謂マスキング法等を適用できるが、通常は転写法として印刷スクリーンを用いるスクリーン印刷法が最も容易に電極形成を行う上で優れている。これは、素子（圧電セラミック積層体１）の他側面の面積よりも小さい形状となるように形成するため、スクリーンに形成された乳剤により任意のパターン形状と厚みとで形成可能であることによる。又、スクリーン印別法は既に相当な技術レベルに達しており、滲みやかすれ等のＮＧの発生も抑制可能なので、これを採用するのが有利である。
【実施例２】
【００２７】
図３は、図１に示す実施例１に係る圧電トランスをプリント回路基板９に実装して作製される本発明の実施例２に係るインバータの外観構成を一部破断して示した斜視図である。
【００２８】
このインバータは、先の図１に示す実施例１に係る圧電トランスをプリント配線基板９上に実装固定した後、プリント配線基板９上に設けられたリード線実装パッド７の所定箇所のものとの間で圧電セラミック積層体１の一側面に並設された第１の一次側外部電極及び第２の一次側外部電極による一次側外部電極４と他側面にその面積よりも小さく設けられた四角形の二次側外部電極６とをそれぞれリード線８で接続結合して作製されたものである。
【００２９】
即ち、このインバータの場合、圧電トランス自体が並設された一次側外部電極４を圧電セラミック積層体１の一側面に設け、二次側外部電極６を圧電セラミック積層体１の他側面に設けた構成であることにより、リード線８における二次側外部電極６とリード線実装パッド７の最寄りのものとの間を接続するものを一次側外部電極４とリード線実装パッド７の最寄りのものとの間を接続する他のものよりも長くすることができるため、従来品よりも振動状態に拘らずそのリード線８における外れを防止し、機械的強度を向上し得る構造となっている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１に係る圧電トランスの外観構成を示した斜視図である。
【図２】図１に示す圧電トランスに配備される二次側外部電極パターンの他例を示したもので、（ａ）は一形態に関するもの，（ｂ）は他形態に関するものである。
【図３】図１に示す圧電トランスをプリント回路基板に実装して作製される本発明の実施例２に係るインバータの外観構成を一部破断して示した斜視図である。
【図４】従来の汎用的なローゼン型圧電トランスの基本構成を示したもので、（ａ）は圧電セラミック全体の外観斜視図に関するもの，（ｂ）は積層部分の一例である圧電セラミックグリーンシートの平面図に関するもの，（ｃ）は積層部分の他例であるグリーンシートの平面図に関するものである。
【符号の説明】
【００３１】
１    圧電セラミック積層体
２ａ，２ｂ    圧電セラミックグリーンシート
３ａ，３ｂ    一次側内部電極
４    一次側外部電極
５，６，６′，６″    二次側外部電極
７    リード線実装パッド
８    リード線
９    プリント配線基板
【図１】
2006054237.tif 000003
【図２】
2006054237.tif 000004
【図３】
2006054237.tif 000005
【図４】
2006054237.tif 000006