(57)【要約】【課題】圧電トランスにおいて、圧電セラミックにＭｎを添加することによる圧電トランス特性の低下を防止する、積層型圧電トランスを提供する。【解決手段】圧電体セラミック層が複数層積層され、一体焼結されてなる積層型圧電トランスであって、前記積層型圧電トランスは、厚み方向に分極された圧電体セラミック層と内部電極とが複数層交互に積層され、かつ前記内部電極につながる一対の入力外部電極を備えた駆動部と、長手方向に分極された圧電体セラミックと出力電極を備えた発電部とを有しており、前記圧電体セラミック層は、一般式：ＰｂaＺｒxＴｉy（ＮｉmＭｎnＮｂ2/3）zＯ3で表され、ａ、ｘ、ｙ、ｍ、ｎ、ｚが、０．９３≦ａ≦１．０２、０．３２≦ｘ≦０．５０、０．４１≦ｙ≦０．５４、０．０３≦ｚ≦０．２１、０．２４≦ｍ＋ｎ≦０．６６（但し、ｍまたはｎが０の場合を除く。）、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００を満足する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体セラミック層が複数層積層され、一体焼結されてなる積層型圧電トランスであって、
前記積層型圧電トランスは、厚み方向に分極された圧電体セラミック層と内部電極とが複数層交互に積層され、かつ前記内部電極につながる一対の入力外部電極を備えた駆動部と、長手方向に分極された圧電体セラミックと出力電極を備えた発電部とを有しており、
前記圧電体セラミック層は、一般式：ＰｂaＺｒxＴｉy（ＮｉmＭｎnＮｂ2/3）zＯ3で表され、ａ、ｘ、ｙ、ｍ、ｎ、ｚが、
０．９３≦ａ≦１．０２、
０．３２≦ｘ≦０．５０、
０．４１≦ｙ≦０．５４、
０．０３≦ｚ≦０．２１、
０．２４≦ｍ＋ｎ≦０．６６（但し、ｍまたはｎが０の場合を除く。）、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００
を満足することを特徴とする、積層型圧電トランス。
【請求項２】
前記圧電体セラミック層において、ｍ、ｎが、
０．４６≦ｍ＋ｎ≦０．６６、
を満足することを特徴とする、請求項１に記載の積層型圧電トランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト用インバータ、蛍光管点灯用インバータ等に用いられる積層型圧電トランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランジスタテレビや蛍光管点灯用インバータ等の高電圧を必要としている小型電子機器において、高電圧を発生するための小型電源として、積層型圧電トランスが提供されている。
【０００３】
上記圧電トランスは、通常、矩形状の本体を有している。上記本体は、駆動部と、上記駆動部に対して長手方向に隣接して設置された発電部とを備えている。
【０００４】
上記発電部には、長手方向に分極された圧電体部と長手方向端面に形成された出力電極とが形成されている。上記駆動部では、内部電極と圧電体セラミック層
とが交互に本体の厚さ方向に積層されていると共に、互いに対面する各内部電極にそれぞれ接続された、１対の外部入力電極がそれぞれ形成されている。
【０００５】
このような駆動部は、内部電極の形状に塗布された内部電極用ペースト層が形成された圧電セラミックグリーンシートを互いにそれらの厚さ方向に積層圧着して一体化した矩形状の積層圧電体を、焼成して得られている。
【０００６】
そのような圧電セラミックとして、たとえば、温度上昇に伴う絶縁抵抗の劣化を防止するためにＭｎを添加した、（Ｐｂ（Ｎｉ1/3Ｎｂ2/3）Ｏ3）ｘ（ＰｂＴｉＯ3）(y-r)（ＰｂＺｒＯ3）z（ＭｎＺｒＯ3）rで表される４成分固溶体組成物を特徴とした圧電セラミック（特許文献１参照）や、Ｐｂ（（Ｎｉ1/3Ｎｂ1/3）aＴｉbＺｒc）Ｏ3で示されるジルコン酸チタン酸鉛系組成物において、Ｍｎが０．０１〜０．５[ｍｏｌ％]の添加量範囲で含有されるようにＭｎＣＯ3を添加することで絶縁抵抗の低下を抑制したことを特徴とする圧電セラミック（特許文献２参照）等が提案されている。
【特許文献１】特開平８−９１９２８号公報
【特許文献２】特開平１１−１５７９２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような組成を有する圧電セラミックにおいては、Ｍｎの添加によってキュリー温度が低下し、圧電トランス特性が劣化するという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記のようなキュリー温度の低下に伴う圧電トランス特性の劣化を防止する、積層型圧電トランスを提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の積層型圧電トランスは、圧電体セラミック層が複数層積層され、一体焼結されてなる積層型圧電トランスであって、前記積層型圧電トランスは、厚み方向に分極された圧電体セラミック層と内部電極とが複数層交互に積層され、かつ前記内部電極につながる一対の入力外部電極を備えた駆動部と、長手方向に分極された圧電体セラミックと出力電極を備えた発電部とを有しており、前記圧電体セラミック層は、一般式：ＰｂaＺｒxＴｉy（ＮｉmＭｎnＮｂ2/3）zＯ3で表され、ａ、ｘ、ｙ、ｍ、ｎ、ｚが、０．９３≦ａ≦１．０２、０．３２≦ｘ≦０．５０、０．４１≦ｙ≦０．５４、０．０３≦ｚ≦０．２１、０．２４≦ｍ＋ｎ≦０．６６（但し、ｍまたはｎが０の場合を除く）、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１．００を満足することを特徴とする。さらに、前記圧電体セラミック層において、ｍ、ｎが０．４６≦ｍ＋ｎ≦０．６６、を満足することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の積層型圧電トランスを用いることで、最大昇圧比および最大効率等の圧電トランス特性が良好な圧電トランスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明の積層型圧電トランスの製造方法を実施例に基づいて説明する。
【００１３】
まず、出発原料として、Ｐｂ3Ｏ4、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＮｉＯ、Ｎｂ2Ｏ5、ＭｎＣＯ3の各粉末を準備した。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
次に、組成式：ＰｂaＺｒxＴｉy（ＮｉmＭｎnＮｂ2/3）zＯ3において、表１に示す各組成となるように上記の各粉末を秤量し、ボールミルにて湿式混合を行い、混合粉末を得た。
【００１６】
次いで、この混合粉末を脱水、乾燥した後、８２０℃の温度で２時間仮焼し、粉砕して仮焼粉末を得た。得られた仮焼粉末にバインダー、可塑剤等の添加物および溶剤を加えて、ボールミルにて湿式混合して、スラリーを得た。このスラリーをドクターブレード法にて成形し、約１００μｍの厚さのセラミックグリーンシートを作製した。
【００１７】
得られたセラミックグリーンシート上に、銀粉末を主成分とした銀／パラジウム導体を有する導電性ペーストを、スクリーン印刷法により、焼成後の内部電極厚みが１．０〜３．０μｍとなるように塗布し、乾燥させて、内部電極ペースト層が形成されたセラミックグリーンシートを得た。その後、このセラミックグリーンシートを積み重ね、熱プレスにより圧着させて一体化させた積層体を得た。
【００１８】
次いで、この積層体を所定の寸法となるようにカットし、あらかじめ、約５００℃の温度でバインダー成分を除去し、さらに、１０００〜１１００℃で２時間、焼成を行った。
【００１９】
この積層焼成体に、外部電極をスクリーン印刷法にて塗布し、焼成して入力外部電極および出力電極を形成し、積層型圧電トランスを得た。
【００２０】
次に、６０℃の絶縁オイル中で、入力側については厚み方向に分極処理を施し、出力側については長さ方向に分極処理を施した。このときの分極条件は、直流電界が４．０ｋＶ／ｍｍ、印加時間が６０分であった。その後、１２０〜２００℃の空気中で、３０〜６０分間、エージングして、図１〜３に示すような目的とする積層型圧電トランスを得た。ここで図１は、本発明に係る一実施例の積層型圧電トランスを示す斜視図である。図２は、図１に示す積層型圧電トランスのａ−ｂ線の断面図である。図３は、図１に示す積層型圧電トランスのｃ−ｄ線の断面図である。また、図１〜３において、１１は圧電セラミック、１２は内部電極、１３は入力外部電極、１４は出力電極をそれぞれ示している。
【００２１】
なお、作製した積層型圧電トランスの構造は、長さが３０ｍｍ、幅が６ｍｍ、厚みが１．７２ｍｍ、電極間距離が２４０μｍであった。
【００２２】
これらの積層型圧電トランスの圧電トランス特性、具体的には、最大昇圧比と最大効率を以下に示す方法で求めた。その結果を表１に示す。
【００２３】
また、表１において、＊印を付したものは本発明の範囲外のものであり、それ以外は本発明の範囲内である。
【００２４】
最大昇圧比と最大効率については、図４に示すような圧電トランス特性の測定系を用いて、測定を行った。入力電圧Ｖinと入力電流Ｉin、および出力電圧Ｖoutは、パワーアナライザにて測定した。電源は、周波数が可変できる交流電源を使用した。なお、図４において、２１は交流電源、２２は積層型圧電トランスを示す。また、抵抗Ｒ１およびＲ２は、それぞれ１ｋΩ、１００ｋΩである。
【００２５】
昇圧比は、入力電圧Ｖinと出力電圧Ｖoutの比で示され、最大昇圧比は式１を用いて求めた値のことである。なお、Ｖoutは、交流電源にて一定電圧Ｖinを印加した時の最大となる値を用いた。最大昇圧比の単位はｄＢである。
【００２６】
効率は、入力電力と出力電力の比で示され、最大効率は式２を用いて求めた値のことである。なお、Ｖoutは、交流電源にて一定電圧Ｖinを印加した時の最大となる値を用いた。最大効率の単位は％である。ｃｏｓφは力率を指す。
最大昇圧比＝２０×ｌｏｇ（Ｖout÷Ｖin×１０１）‥‥‥式１
最大効率＝１０１×（Ｖout）2×０．００１÷（Ｖin×Ｉinｃｏｓφ）‥‥‥式２
昇圧比は、トランスの基本性能を示し、昇圧比が高いほど、高性能であることを意味する。また、効率は、電気→機械→電気へのエネルギー伝送の変換効率を示し、高いほど、入力電力に対する変換ロスが少ないため、低消費電力化が図れることを意味する。
【００２７】
表１の結果から、ａが０．９３未満（試料番号１と７）、あるいは１．０２を超える（試料番号６と１２）と、最大昇圧比および最大効率が低下した。これは、上記の範囲では焼結性が悪くなるためである。
【００２８】
上記と同様に、ｘが０．３２未満か０．５０を超える場合（試料番号２５と２９）、ｙが０．４１未満か０．５４を超える場合（試料番号３０と３３）、あるいはｚが０．０３未満か０．２１を超える場合（試料番号３４と３７）にも、焼結性が悪くなるため、最大昇圧比および最大効率が低下した。
【００２９】
また、ｍ＋ｎが０．２４未満か０．６６を超える場合（試料番号１３、１４、１８〜２０、および２４）にも、最大昇圧比および最大効率が低下することを確認した。
【００３０】
一方、ｍ＋ｎが０．２４≦ｍ＋ｎ≦０．６６の場合には、最大効率が９４％以上であり最大昇圧比が３１ｄＢ以上となり、さらには０．４６≦ｍ＋ｎ≦０．６６を満たす場合（試料番号２〜５、１７、２３、２６〜２８、３１、３２、３５、３６）には、最大効率が９５％であり最大昇圧比が３２ｄＢ以上とさらに良好になる。
【００３１】
以上のように、本発明の積層型圧電トランスを用いることで、圧電トランス特性、具体的には、最大昇圧比と最大効率の高い圧電トランスを供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る一実施例の積層型圧電トランスを示す斜視図である。
【図２】図１に示す積層型圧電トランスのａ−ｂ線の断面図である。
【図３】図１に示す積層型圧電トランスのｃ−ｄ線の断面図である。
【図４】本発明に係る一実施例の積層型圧電トランスの圧電トランス特性を測定するための回路図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０、２２  積層型圧電トランス
１１  圧電セラミック
１２  内部電極
１３  入力外部電極
１４  出力電極
【図１】
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【図２】
2005082445.tif 000005
【図３】
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【図４】
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