(57)【要約】 【課題】  圧電インバーターの圧電トランスを回路基板から所定の高さに、効率よく固定し、圧電トランスの実装不良の発生を防止するとともに、アンテナ電極を用いて出力電圧を検出し開放出力電圧を制御する圧電インバーターに対して開放出力電圧規格を十分に満足できる圧電トランスの固定方法を提供する。【解決手段】  回路基板２に圧電トランス１の固定用部材４ａ、４ｂとしてシリコーン樹脂を塗布し、圧電トランス１を回路基板２から所定の高さに保持した状態でシリコーン樹脂樹を乾燥固着させ、前記圧電トランス１を前記回路基板２から所定の高さに固定する。【選択図】  図３
2008235770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電トランスを駆動するための回路部品を搭載した回路基板に、複数のピンを有する治具を介して前記圧電トランスを固定する方法において、前記回路基板に設けられた複数の貫通孔を、段差を設けた前記複数のピンに挿着し、前記回路基板に固定用樹脂を塗布した後、前記圧電トランスを前記複数のピンに載置し、前記回路基板から所定の高さに保持して前記固定用樹脂を乾燥固着させて前記圧電トランスを前記回路基板に固定することを特徴とする圧電トランスの固定方法。
【請求項２】
前記圧電トランスの前記回路基板からの高さが０．９ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の圧電トランスの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電インバーターの部品実装に関し、特に圧電トランスを駆動するための回路部品を搭載した回路基板に圧電トランスを固定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、圧電材料を応用した圧電トランスは、電磁トランスと比較して、高い効率および昇圧比が得られること、低背化に適していることから、液晶ディスプレイのバックライト用インバーターに広く用いられている。
【０００３】
圧電インバーターは、圧電トランスと、駆動回路部品と、回路基板により構成されている。駆動回路部品としては、制御ＩＣ、ＦＥＴ、トランジスタ、ダイオード、抵抗、コンデンサ、入出力コネクタ、チョークコイルなどがある。これらの部品は、回路基板に表面実装が可能である。
【０００４】
圧電インバーターの部品実装方法としては、始めに圧電トランス以外の表面実装部品をリフロー炉で半田付けし、次に圧電トランスを手作業により回路基板に固定し半田付けしている。
【０００５】
圧電トランスは、圧電セラミックの機械振動により電圧を変換しているので、回路基板や駆動回路部品に接触して機械振動を妨げることのないように実装しなければならない。特に、単板構造の圧電トランスについては、矩形状の圧電トランスの略半分の表面と裏面に電極が設けられ、リード線が半田付けされている。機械振動を妨げることなく回路基板に実装するためには、回路基板に対して水平になるように、圧電トランスの両端を保持するなどして回路基板に半田付けしなければならない。
【０００６】
そこで、従来の圧電トランスの回路基板への実装方法としては、特許文献１に開示されている方法がある。始めに回路基板の圧電トランスの実装位置にシリコーン樹脂を塗布し乾燥固着し、スペーサーを形成する。次に、圧電トランスの固定用樹脂を回路基板に塗布し、圧電トランスをスペーサーに載置し乾燥固着する。そして、圧電トランスに半田付けされたリード線を回路基板の所定の電極と半田付けしていた。
【０００７】
図５は、従来の方法による回路基板に圧電トランスを固定した状態を示す説明図であり、図５（ａ）は平面図、図５（ｂ）は側面図である。１は圧電トランス、５２は回路基板、５８ａ、５８ｂ、５８ｃはスペーサー、５９ａ、５９ｂは固定用部材である。
【０００８】
従来の回路基板への圧電トランスの固定方法について、手順に従って説明する。回路基板５２にスペーサー用樹脂としてシリコーン樹脂を塗布し乾燥固着させ、スペーサー５８ａ、５８ｂ、５８ｃを形成する。それから、固定用部材５９ａ、５９ｂとしてシリコーン樹脂を塗布するとともに、スペーサー５８ａ、５８ｂ、５８ｃに圧電トランス１を載置して、シリコーン樹脂を乾燥固着し、回路基板５２に圧電トランス１を固定していた。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３５４８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されている従来の回路基板への圧電トランスの固定方法では、図５においてスペーサー５８ａ、５８ｂ、５８ｃによって、圧電トランス１の回路基板５２からの高さを確保していたが、スペーサー用樹脂を乾燥固着させると、スペーサーの高さは０．３〜０．４ｍｍ程度となっていた。また、単板構造の圧電トランスの電極に半田付けされたリード線は、φ０．５ｍｍであるために、圧電トランスが回路基板と水平とはならずに固定されていた。
【００１１】
また、回路基板に固定用部材としてシリコーン樹脂を塗布後に圧電トランスを載置する工程では、回路基板に示された圧電トランスの実装位置とスペーサーの位置を見て作業者が圧電トランスを載置していた。ところが、圧電トランスを固定するためのストッパー等が無いために圧電トランスの位置ずれが発生し、最悪の場合には圧電トランスのリード線を回路基板に半田付けできずに実装不良になることがあった。
【００１２】
さらに、スペーサーの形成のために、スペーサー用樹脂の乾燥には、常温で３０分かかり、次に圧電トランスの固定にも同様にシリコーン樹脂を乾燥固着させるため、さらに３０分かかり非常に効率が悪かった。
【００１３】
ところで、圧電インバーターへの要求特性として、無負荷状態で圧電インバーターに入力電圧が印加された場合は、発熱により故障することなく回路を遮断し、出力電圧を０としなければならない。この条件を満足するように駆動回路は設計されている。
【００１４】
この要求特性に対する規格として、開放出力電圧がある。これは、無負荷状態で圧電インバーターに入力電圧が印加されたときの出力電圧が遮断されるまでの最大電圧のことである。
【００１５】
出力電圧を遮断するための制御回路は、出力電圧を抵抗で分圧して、検出抵抗に加わる電圧がある電圧以上になると出力電圧を遮断する。検出抵抗には高価な高耐圧抵抗が６個程度必要となる。しかし、小型化およびコストダウンの要求が高まり、検出抵抗を用いない制御回路が検討されてきている。
【００１６】
検出抵抗を用いずに開放出力電圧を制御する方法は、出力電圧端子の近傍にアンテナ電極を設けて、漏れ電圧を測定し出力電圧を遮断する方法である。検出抵抗を用いないのでコストダウンができ、駆動回路基板の面積も削減でき、安価で小型の圧電インバーターを提供することができる。
【００１７】
ところが、従来の回路基板への圧電トランスの固定方法による圧電インバーターに、漏れ電圧を測定し出力電圧を遮断し開放出力電圧を制御する方法を適用すると、開放出力電圧の規格を満足できないという問題があった。これは、圧電トランスが、回路基板から高さ０．３〜０．４ｍｍと低いために、漏れ電圧の測定値が正確ではなく、開放出力電圧が制御できていないためであった。
【００１８】
したがって、本発明は、圧電インバーターの製造において、回路基板から圧電トランスを所定の高さに、効率よく固定し、圧電トランスの実装不良の発生を防止するとともに、アンテナ電極を用いて出力電圧を検出し開放出力電圧を制御する圧電インバーターに対して開放出力電圧規格を十分に満足できる圧電トランスの固定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、前記課題の解決のため、回路基板に圧電トランスを固定する方法を検討した結果なされたものである。
【００２０】
即ち、圧電トランスを駆動するための回路部品を搭載した回路基板に、複数のピンを有する治具を介して前記圧電トランスを固定する方法において、前記回路基板に設けられた複数の貫通孔を、段差を設けた前記複数のピンに挿着し、前記回路基板に固定用樹脂を塗布した後、前記圧電トランスを前記複数のピンに載置し、前記回路基板から所定の高さに保持して前記固定用樹脂を乾燥固着させて前記圧電トランスを前記回路基板に固定することを特徴とする圧電トランスの固定方法である。
【００２１】
前記圧電トランスの前記回路基板からの高さが０．９ｍｍ以上であることを特徴とする上記の圧電トランスの固定方法である。
【発明の効果】
【００２２】
前記のように、本発明による回路基板への圧電トランスの固定方法によれば、単板構造の圧電トランスを回路基板から平行に所定の高さに効率よく固定できるので、圧電トランスが回路基板や駆動回路部品に接触したり、圧電トランスの位置ずれによる実装不良の発生を防止し、圧電インバーターの製造に有益である。
【００２３】
また、圧電トランスを回路基板から所定の高さに固定したことにより、圧電インバーターの開放出力電圧を制御する回路に、アンテナ電極を用いて出力電圧を測定し制御する方式を用いても、十分に開放出力電圧規格を満足できるので、安価で小型な圧電インバーターの製造に有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明による回路基板への圧電トランスの固定方法の実施の形態について、具体的な例を挙げて説明する。
【００２５】
図１は、本発明による回路基板に圧電トランスを固定した状態を示す説明図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図を示している。圧電トランス１は、回路基板２に固定用部材４ａ、４ｂによって、所定の高さに固定されている。回路基板２の３箇所の貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃは、圧電トランスを所定の高さに保持し固定するための固定用治具のピンを挿入するための貫通孔である。
【００２６】
図２は、本発明の圧電トランスの固定治具を示す説明図である。図２（ａ）は押さえ治具の平面図、図２（ｂ）は押さえ治具の側面図である。図２（ｃ）は固定用治具の平面図、図２（ｄ）は固定用治具の側面図である。
【００２７】
図２（ｃ）、図２（ｄ）より固定用治具５ａは、固定用ピン６ａ、６ｂ、６ｃと保持用ピン７ａ、７ｂ、７ｃを有している。それぞれのピンは、図１に示した回路基板２に設けられた貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃの位置に合わせて設けられている。
【００２８】
図２（ａ）、図２（ｂ）より押さえ治具５ｂは、固定用溝８ａ、８ｂ、８ｃを有し、それぞれ、固定用ピン６ａ、６ｂ、６ｃに対応する位置に設けられている。ここで、押さえ治具５ｂの圧電トランスと接触する面には、柔軟性を有するウレタンスポンジ等によるシート５ｃが貼り付けてあることが望ましい。圧電トランスの表面を保護するとともに、圧電トランスの電極に半田付けされたリード線による厚みのばらつきを吸収するためである。
【００２９】
また、押さえ治具５ｂで圧電トランスを固定すると、固定用部材の塗布量のばらつきによる、圧電トランスの回路基板からの高さのばらつきが吸収され、圧電トランスの回路基板からの高さのばらつきを小さくすることができる。
【００３０】
図３は、圧電トランスを固定治具により回路基板に保持している状態を示す説明図である。図３（ａ）は、固定用治具に回路基板を載せ、圧電トランスを保持した状態の平面図、図３（ｂ）は、固定用治具に回路基板を載せ、圧電トランスを保持用ピンに載せ、押さえ治具で保持した状態の側面図である。
【００３１】
以下に、本発明による回路基板への圧電トランスの固定方法につき、図３を用いて手順に沿って説明する。図３（ａ）より、回路基板２の貫通孔３ａを固定用ピン６ａ、保持用ピン７ａに、貫通孔３ｂを、固定用ピン６ｂ、保持用ピン７ｂに、貫通孔３ｃを、固定用ピン６ｃ、保持用ピン７ｃに通して、固定用治具５ａに回路基板２を載せる。
【００３２】
次に、回路基板２に固定用部材４ａ、４ｂとしてシリコーン樹脂をディスペンサ等を用いて塗布する。そして、圧電トランス１を、保持用ピン７ａ、７ｂ、７ｃに載置する。ここで固定用ピン６ａ、６ｂ、６ｃは、圧電トランス１を突き当てることによりストッパーとなり、位置ずれを防ぐ役割も果たしている。
【００３３】
そして、図３（ｂ）より押さえ治具５ｂの固定用溝８ａ、８ｂ、８ｃを固定用ピン６ａ、６ｂ、６ｃとあわせて圧電トランス１の上に載置し、固定用部材４ａ、４ｂとして塗布されたシリコーン樹脂を乾燥固着させる。
【００３４】
そして、押さえ治具５ｂを外し、回路基板２を固定用治具５ａから外し、圧電トランス１の回路基板２への固定は完了する。そして、リード線（図示せず）を回路基板の所定の電極に半田付けして圧電トランスの実装は完了する。
【００３５】
図３では、長さの異なるピン２本を用いて、圧電トランスを支持、固定する治具としたが、例えば１本のピンに段差を設けて、圧電トランスを保持し固定する構造としても良い。
【実施例】
【００３６】
次に、具体的な実施例を挙げ、本発明による回路基板への圧電トランスの固定方法について、さらに詳しく説明する。
【００３７】
図２（ｃ）、図２（ｄ）に示す固定用治具５ａの保持用ピン７ａ、７ｂ、７ｃの基板設置面からの高さは、基板厚み０．８ｍｍと圧電トランスの回路基板からの高さを０．９ｍｍとして、１．７ｍｍとした。ここで、圧電トランスの回路基板からの高さは、圧電トランスに接続されるリード線はφ０．５ｍｍであり、半田付けし樹脂で固定されているため、半田付けに０．１ｍｍ、樹脂に０．３ｍｍを加算し０．９ｍｍの高さとした。
【００３８】
固定用治具５ａの固定用ピン６ａ、６ｂ、６ｃの基板設置面からの高さは、上記の保持用ピンの長さ１．７ｍｍに、圧電トランスの厚み２ｍｍと、上面に半田付けされたリード線の高さ０．９ｍｍと、押さえ治具の固定用溝の深さを１ｍｍとして合計５．６ｍｍとした。そして、保持用ピン、固定用ピンともに外径はφ１．０ｍｍとした。
【００３９】
図１（ａ）に示す回路基板２の貫通孔３ａ、３ｂ、３ｃはφ３．０とした。回路基板２の貫通孔３ａには、図２（ｃ）、図２（ｄ）の固定用治具５ａに示す固定用ピン６ａと保持用ピン７ａを通し、貫通孔３ｂに、同様に固定用ピン６ｂと保持用ピン７ｂを通し、貫通孔３ｃに、同様に固定用ピン６ｃと保持用ピン７ｃを通して、固定用治具５ａに回路基板２を載置した。
【００４０】
そして、図３（ａ）に示すように、回路基板２に固定用部材４ａ、４ｂとしてシリコーン樹脂をディスペンサにて塗布し、すぐに圧電トランスを保持用ピン７ａ、７ｂ、７ｃに載置する。次に、図３（ｂ）に示すように、押さえ治具５ｂの固定用溝８ａ、８ｂ、８ｃをそれぞれ固定用ピン６ａ、６ｂ、６ｃに合わせて圧電トランス１の上から載置して、シリコーン樹脂を常温にて３０分間、乾燥固着した。
【００４１】
固定用部材４ａ、４ｂの乾燥固着後、押さえ治具５ｂを外すと、回路基板２に圧電トランス１は固定されている。そこで、固定用治具５ａから圧電トランス１が固定された回路基板２を外し、圧電トランス１のリード線（図示せず）を回路基板２の所定の電極に半田付け（図示せず）し、圧電インバーターを作製した。尚、作製した圧電インバーターはアンテナ電極を用いて出力電圧を測定し開放出力電圧を制御する回路構成である。
【００４２】
比較のために同じ仕様の圧電インバーターにつき、従来の圧電トランスの固定方法で回路基板に固定して作製した。まず、図５に示すような回路基板５２にスペーサー用樹脂をディスペンサにて塗布し、常温にて３０分間固着乾燥させ、スペーサー５８ａ、５８ｂ、５８ｃを形成した。
【００４３】
次に、固定用部材５９ａ、５９ｂとしてシリコーン樹脂を塗布し、圧電トランス１を、スペーサー５８ａ、５８ｂ、５８ｃに載置し、常温にてシリコーン樹脂を３０分間、乾燥固着した。そして、圧電トランス１のリード線（図示せず）を回路基板２の所定の電極に半田付け（図示せず）し、圧電インバーターを作製した。
【００４４】
図４は、圧電インバーターの開放出力電圧の度数分布グラフである。図４（ａ）は本発明による圧電トランスの回路基板への固定方法による圧電インバーターの開放出力電圧の度数分布グラフで、図４（ｂ）は従来の圧電トランスの回路基板への固定方法による圧電インバーターの開放出力電圧の度数分布グラフであり、それぞれ５０個の測定データである。この圧電インバーターの開放出力電圧の規格は１７００Ｖｒｍｓ以上であった。
【００４５】
従来の実装方法による、圧電インバーターでは、開放出力電圧の平均値は１７４９Ｖｒｍｓであり、１７００Ｖ未満は６個であった。σは７５であった。
【００４６】
本発明による圧電トランスの実装方法の圧電インバーターでは、開放出力電圧の平均値は１７９７Ｖｒｍｓであり、１７００Ｖ未満は無かった。σは５６であった。
【００４７】
本発明による圧電トランスの実装方法により、開放出力電圧の測定値は平均で約５０Ｖｒｍｓ高くなり、ばらつきも小さくなり、開放出力電圧の不良品も無くなった。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明による回路基板に圧電トランスを固定した状態を示す説明図。図１（ａ）は平面図。図１（ｂ）は側面図。
【図２】本発明の圧電トランスの固定治具を示す説明図。図２（ａ）は、押さえ治具の平面図。図２（ｂ）は、押さえ治具の側面図。図２（ｃ）は、固定用治具の平面図。図２（ｄ）は、固定用治具の側面図。
【図３】圧電トランスを固定治具により回路基板に保持している状態を示す説明図。図３（ａ）は、固定用治具に回路基板を載せ、圧電トランスを保持した状態の平面図。図３（ｂ）は、固定用治具に回路基板を載せ、圧電トランスを保持用ピンに載せ、押さえ治具で保持した状態の側面図。
【図４】圧電インバーターの開放出力電圧の度数分布グラフ。図４（ａ）は、本発明による圧電トランスの回路基板への固定方法による圧電インバーターの開放出力電圧の度数分布グラフ。図４（ｂ）は、従来の圧電トランスの回路基板への固定方法よる圧電インバーターの開放出力電圧の度数分布グラフ。
【図５】従来の方法による回路基板に圧電トランスを固定した状態を示す説明図。図５（ａ）は平面図。図５（ｂ）は側面図。
【符号の説明】
【００４９】
１    圧電トランス
２、５２    回路基板  
３ａ、３ｂ、３ｃ    貫通孔
４ａ、４ｂ、５９ａ、５９ｂ    固定用部材
５ａ    固定用治具
５ｂ    押さえ治具
５ｃ    シート
６ａ、６ｂ、６ｃ    固定用ピン
７ａ、７ｂ、７ｃ    保持用ピン
８ａ、８ｂ、８ｃ    固定用溝
５８ａ、５８ｂ、５８ｃ    スペーサー
【図１】
2008235770.tif 000003
【図２】
2008235770.tif 000004
【図３】
2008235770.tif 000005
【図４】
2008235770.tif 000006
【図５】
2008235770.tif 000007