(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力用電極を有する圧電トランスをケースに挿入し、回路基板上に前記圧電トランスを挿入されたケースと前記圧電トランスを駆動制御できる回路部品を実装された圧電トランス電源において、前記ケースは、外部に前記回路基板の開口部に挿入できる凸部を形成され、内部には前記圧電トランスの点状又は線状の振動節点を支持、固定できる機能を形成された後、前記圧電トランスを前記ケースに挿入し、さらに、前記ケースに挿入された前記圧電トランスと前記回路基板の間には、前記入力用電極及び出力用電極のそれぞれに接続した複数の接続導体を一面に設けられた可撓性絶縁シートが介在し、該可撓性絶縁シートは、前記ケースの凸部を挿入できる開口部を有し、前記入力用電極及び出力用電極と前記接続導体とが前記圧電トランスの振動子矩形板の一表面で各々一対一に電気的に接続され、かつ、前記ケースの凸部を前記可撓性絶縁シートの開口部に挿入した後、前記回路基板の開口部に挿入固定し、さらに、前記回路基板と前記接続導体は、電気的に接続されていることを特徴とする圧電トランス電源。
【請求項２】
前記ケースの外部凸部と前記回路基板の開口部とを接着により固定したことを特徴とする請求項１記載の圧電トランス電源。
【請求項３】
前記ケースの外部凸部は金属により形成され、かつ、前記外部凸部を挿入する前記回路基板の開口部には、周囲に金属箔によりランドを形成し、前記ケースの外部凸部を前記回路基板の開口部に挿入した後、半田を溶融することにより固定したことを特徴とする請求項１記載の圧電トランス電源。
【請求項４】
前記ケースの外部凸部は金属により形成され、かつ、前記外部凸部を挿入する前記可撓性絶縁シートの開口部と前記回路基板の開口部は、周囲に金属箔によりランドを形成し、前記ケースの外部凸部を前記回路基板の開口部に挿入した後、半田を溶融することにより固定したことを特徴とする請求項１記載の圧電トランス電源。
【請求項５】
前記ケースの外部凸部と前記可撓性絶縁シートの開口部の周囲のランドと前記回路基板の開口部の周囲ランドは、各々電気的に接続されていることを特徴とする請求項４記載の圧電トランス電源。
【請求項６】
前記圧電トランスは、前記振動子矩形板の側面から電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力用電極を有することを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の圧電トランス電源。
【請求項７】
前記圧電トランスは、前記振動子矩形板の一表面から電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力用電極を有することを特徴とする請求項１，２，３，４又は５記載の圧電トランス電源。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電トランス電源、特に電力の取り出しに、線状導体等の接続導体を有する可撓性絶縁シートを用い、一表面からのみ電力を取り出すことにより、信頼性が高く、小形、低背化を実現した圧電トランス電源に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧電振動子矩形板を応用したデバイスとして圧電トランスが知られている。現在、圧電トランスに用いる振動子として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く、一般的な構造としては、図６の概略図に示すように、圧電セラミック矩形板（圧電振動子）１１の表面又は側面にそれぞれ電力を入力、出力できる入力電極１２ａ，１２ｂと出力電極１３が形成されて、かつ、電力の取り出しは、圧電セラミック矩形板１１上に形成された入力電極１２ａ，１２ｂ、出力電極１３にリード線１２ｃ，１２ｄ，１３ｃを直接半田付けするか、又はバネ状の導体６４で取り出す方法が一般的であった。
【０００３】
また、図７に示すように、可撓性絶縁シート７１を用いた場合でも、複数の表面から電力を取り出すため、信頼性に劣り、構造が複雑であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に圧電トランスは、信頼性が高く、小形化、低背化、低コスト化の要求が非常に強いが、従来の圧電トランスの構成では、これらの要求を十分に満足できないという欠点があった。
【０００５】
すなわち、図６，７に示したように、圧電トランスにリード線等を接続するため、圧電トランスの小形、低背化を図っても、実装面積、工数が膨大となった。また、圧電トランスの一表面からのみ、リードを取り出そうとすると、リード線の引き回しが煩雑となり、信頼性、小形低背化が困難であった。さらに、従来の圧電トランスの構造のまま、可撓性絶縁シートを用いた場合は、複数の表面から電力を取り出すため、構造が複雑になり、信頼性に欠け、それ以上の低背化が不可能であった。以上、従来の圧電トランスには、小形化、低背化、低コスト化の市場要求を十分に満たすことは非常に困難であるという欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記従来の技術の欠点を改良し、圧電トランス電源の信頼性を向上し、また、小形化、低背化及び低コスト化を図るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、次の圧電トランス電源が得られる。
【０００８】
（１）電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力用電極を有する圧電トランスをケースに挿入し、回路基板上に前記圧電トランスを挿入されたケースと前記圧電トランスを駆動制御できる回路部品を実装された圧電トランス電源において、前記ケースは、外部に前記回路基板の開口部に挿入できる凸部を形成され、内部には前記圧電トランスの点状又は線状の振動節点を支持、固定できる機能を形成された後、前記圧電トランスを前記ケースに挿入し、さらに、前記ケースに挿入された前記圧電トランスと前記回路基板の間には、前記入力用電極及び出力用電極のそれぞれに接続した複数の接続導体を一面に設けられた可撓性絶縁シートが介在し、該可撓性絶縁シートは、前記ケースの凸部を挿入できる開口部を有し、前記入力用電極及び出力用電極と前記接続導体とが前記圧電トランスの振動子矩形板の一表面で各々一対一に電気的に接続され、かつ、前記ケースの凸部を前記可撓性絶縁シートの開口部に挿入した後、前記回路基板の開口部に挿入固定し、さらに、前記回路基板と前記接続導体は、電気的に接続されている圧電トランス電源。
【０００９】
（２）前記ケースの外部凸部と前記回路基板の開口部とを接着により固定した前記（１）記載の圧電トランス電源。
【００１０】
（３）前記ケースの外部凸部は金属により形成され、かつ、前記外部凸部を挿入する前記回路基板の開口部には、周囲に金属箔によりランドを形成し、前記ケースの外部凸部を前記回路基板の開口部に挿入した後、半田を溶融することにより固定した前記（１）記載の圧電トランス電源。
【００１１】
（４）前記ケースの外部凸部は金属により形成され、かつ、前記外部凸部を挿入する前記可撓性絶縁シートの開口部と前記回路基板の開口部は、周囲に金属箔によりランドを形成し、前記ケースの外部凸部を前記回路基板の開口部に挿入した後、半田を溶融することにより固定した前記（１）記載の圧電トランス電源。
【００１２】
（５）前記ケースの外部凸部と前記可撓性絶縁シートの開口部の周囲のランドと前記回路基板の開口部の周囲ランドは、各々電気的に接続されている前記（４）記載の圧電トランス電源。
【００１３】
（６）前記圧電トランスは、前記振動子矩形板の側面から電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力用電極を有する前記（１），（２），（３），（４）又は（５）記載の圧電トランス電源。
【００１４】
（７）前記圧電トランスは、前記振動子矩形板の一表面から電力を入力するための少なくとも１組の入力用電極と電力を取り出すための少なくとも１つの出力用電極を有する前記（１），（２），（３），（４）又は（５）記載の圧電トランス電源。
【００１５】
【作用】
本発明の圧電トランス電源を用いれば、ケースに挿入した圧電トランスを線状導体等の接続導体を有する可撓性絶縁シートを介し、回路基板と接続することにより、一表面からのみ回路基板と接続することで、信頼性を十分確保し、部品点数、実装面積を抑えた、小形化・低背化、低コスト化が図れた圧電トランス電源を提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態については、実施例の項で説明する。
【００１７】
【実施例】
以下に本発明の圧電トランスの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１（ａ）と（ｂ）は、本発明の第１実施例に係る圧電トランスの構成を示す斜視図と断面図である。図１に示すように、圧電トランスは、圧電セラミック矩形板１１の内部に複数の内部電極を有し、この内部電極とそれぞれ電気的接続を持ちせた１組の外部の入力電極１２ａ，１２ｂを圧電セラミック矩形板１１の両側面に形成した。さらに、外部の出力電極１３ａ，１３ｂも圧電セラミック矩形板１１の側面に形成した。ここで、圧電セラミック矩形板１１の寸法は、４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍであり、ＰＺＴ系セラミックを用い、内部電極は、Ａｇ／Ｐｂを一体焼結し、外部電極は、Ａｇを焼き付けにて形成した。次に、前記圧電トランスを挿入され、かつ、振動節点で支持、固定する形状のケース１５を樹脂の射出成形により形成した。ここで、１５ａ〜ｄは、ケース１５の外部凸部である。さらに、各々が絶縁された４つの線状導体１６ａ〜ｄと開口部１６ｅ〜ｈを有する可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）１７をケース１５の内部に挿入し、前記圧電トランスの入力電極１２ａ，１２ｂ、出力電極１３ａ，１３ｂと前記可撓性絶縁シート１７の線状導体１６ａ〜ｄを各々一対一に電気的に接続し、前記圧電トランスの外部電極を回路基板１４と接続した。さらに、ケース１５の外部凸部１５ａ〜ｄを開口部１６ｅ〜ｈに挿入した後、回路基板１４の開口部１４ｅ〜ｈに挿入固定した。ここで、１８は、回路部品である。
【００１９】
下記の表１に一般的構成のリード線を用いた場合とＦＰＣを用いた場合との圧電トランス電源の特性比較を示す。このとき、圧電トランスは、一体積層品（１０層）であり、負荷にはφ２ｍｍ×２００ｍｍの冷陰極管を用いた。表１に示すように、ＦＰＣの場合でも、従来のリード取り出しと同等の特性が得られている。
【００２０】
【表１】
0003886564.tif 000002
【００２１】
また、下記の表２に圧電トランス電源のエージング結果を示すが、１０００時間後に特性の劣化は確認できない。
【００２２】
【表２】
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【００２３】
本発明の第２実施例は、第１実施例において、ケース１５の外部凸部１５ａ〜ｄと回路基板１４の開口部１４ｅ〜ｈとをエポキシ系の接着剤により接着固定したものである。
【００２４】
下記の表３は、第１実施例と第２実施例との圧電トランス電源の落下試験結果を示す。良数と破損数とは、基板の長さ方向では大差がないが、垂直方向では改善が図られている。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
図２は、第３実施例であり、前記圧電トランスを挿入できる箱状のケース１５の外部凸部２５ａ〜ｄは、金属により形成され、かつ、該凸部２５ａ〜ｄを挿入する回路基板１４の開口部２４ｅ〜ｈには、周囲に金属箔によりランド１９を形成し、ケース１５の外部凸部２５ａ〜ｄを回路基板１４の開口部２４ｅ〜ｈに挿入した後、半田を溶融することにより固定した。
【００２７】
図３は、第４実施例であり、前記圧電トランスを挿入できる箱状のケース１５の外部凸部３５ａ〜ｄは、金属により形成され、かつ、該凸部３５ａ〜ｄを挿入する可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）１７の開口部３６ｅ〜ｈと回路基板１４の開口部３４ｅ〜ｈに、周囲に金属箔によりランド１９を形成し、ケース１５の外部凸部３５ａ〜ｄを回路基板１４の開口部３４ｅ〜ｈに挿入した後、半田を溶融することにより固定した。
【００２８】
図４は、第５実施例であり、前記圧電トランスを挿入できる箱状のケース１５の外部凸部３５ａ〜ｄは、金属により形成され、かつ、該凸部３５ａ〜ｄを挿入する可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）１７の開口部４６ｅ〜ｈと回路基板１４の開口部ｅ〜ｈには、周囲に金属箔によりランド１９を形成し、前記ケース１５の外部凸部３５ａ〜ｄを回路基板１４の開口部４４ｅ〜ｈに挿入した後、半田を溶融することにより固定した。このとき、各々は、電気的に接続された状態であり、容易に実装可能であり、信頼性を確保できる。
【００２９】
図１〜４は、第１〜第５実施例であるのみならず、入出力電極のすべてを前記圧電セラミック矩形板の側面に形成したときの第６実施例でもある。このとき、前記入出力電極と接続できる位置に可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）の線状導体を形成し、電気的接続は、半田付けにて行った。
【００３０】
また、一般的に圧電トランスを用いたインバータの市場要求としては、幅が１０ｍｍ以下の細長い形状の要求が強いが、従来のリード線による方法では、リード線の引き回し等が煩雑になり、信頼性も十分に確保できなかった。
【００３１】
図５は、第７実施例であり、入出力電極のすべてを圧電セラミック矩形板（圧電振動子）１１の一表面（図５においては下面）に形成したものである。このとき、前記入出力電極と接続できる位置に可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）の線状導体を形成し、電気的接続は、半田付けにて行った。なお、５３ａ，５３ｂは、出力電極、５４ｅ〜ｈは、回路基板１４に設けられた開口部であり、５６ｅ〜ｈは、可撓性絶縁シート（ＥＰＣ）１７に設けられた開口部である。
【００３２】
図５に示された第７実施例の構成とすることにより、圧電セラミック矩形板（圧電振動子）の幅と略同等の寸法でインバータ回路を形成することが可能となる。
【００３３】
このときの寸法は、素子寸法が４０ｍｍ×６ｍｍ×１．５ｍｍに対して、ケース寸法が４３ｍｍ×７．５ｍｍ×２．５ｍｍと非常にコンパクトである。また、ケースの一方向からのみ可撓性絶縁シートを取り出しているため、回路基板への実装が非常に容易である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の圧電トランス電源を用いれば、リード線等を引き回すことなく、複数の接続導体を一面に有する可撓性絶縁シートにより、圧電振動子の一表面から容易に電気信号を外部の回路基板と接続できるため、作業時間を大幅に短縮し、さらに、容易にケース、圧電トランス、可撓性絶縁シート及び回路基板が一体化できるため、信頼性を十分高め、かつ、小形化、低背化及び低コスト化を大幅に向上できることから、実用的効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る圧電トランスを示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ′線による断面図である。
【図２】本発明の第３実施例に係る圧電トランスを示す分解斜視図である。
【図３】本発明の第４実施例に係る圧電トランスを示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第５実施例に係る圧電トランスを示す分解斜視図である。
【図５】本発明の第７実施例に係る圧電トランスを示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ′線による断面図である。
【図６】従来の第１と第２の圧電トランスの斜視図であり、それぞれ（ａ）と（ｂ）に示す。
【図７】可撓性絶縁シートを用いた従来の第３の圧電トランスを示す斜視図である。
【符号の説明】
１１    圧電セラミック矩形板（圧電振動子）
１２ａ，１２ｂ    入力電極
１３ａ，１３ｂ    出力電極
１４    回路基板
１４ｅ〜ｈ    開口部
１５    ケース
１５ａ〜ｄ    外部凸部
１６ａ〜ｄ    線状導体
１６ｅ〜ｈ    開口部
１７    可撓性絶縁シート（ＦＰＣ）
１８    回路部品
１９    ランド
２４ｅ〜ｈ    開口部
２５ａ〜ｄ    外部凸部
３４ｅ〜ｈ    開口部
３５ａ〜ｄ    外部凸部
３６ｅ〜ｈ    開口部
４４ｅ〜ｈ    開口部
４６ｅ〜ｈ    開口部
５３ａ，５３ｂ    出力電極
５４ｅ〜ｈ    開口部
５６ｅ〜ｈ    開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003886564.tif 000009
【図６】
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【図７】
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