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JP5318337B2 - Piezoelectric transformer and mounting method thereof - Google Patents
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JP5318337B2 - Piezoelectric transformer and mounting method thereof - Google Patents

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Description

本発明は例えば、液晶ディスプレイのバックライトに用いられる冷陰極管や複写機、レーザプリンタ、空気清浄機等の高圧電源に利用される圧電トランス及びその実装方法に関する。   The present invention relates to a piezoelectric transformer used for a high voltage power source such as a cold cathode tube used in a backlight of a liquid crystal display, a copying machine, a laser printer, an air cleaner, and a mounting method thereof.

この種の圧電トランスに関する先行技術として、平板状の圧電体を樹脂ケース内に収容し、この樹脂ケースから突き出たピン端子を用いて回路基板に実装可能な構造を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この先行技術では、底面側に開口した箱形のケースに圧電体(圧電トランス本体)が縦置きに収容されており、ケースには底面側に延びる3つのピン端子が付属している。ピン端子は、圧電体の一次電極、二次電極にそれぞれ金糸線を介して接続された構造となっている。   As a prior art related to this type of piezoelectric transformer, one having a structure in which a plate-like piezoelectric body is accommodated in a resin case and mounted on a circuit board using a pin terminal protruding from the resin case is known ( For example, see Patent Document 1.) In this prior art, a piezoelectric body (piezoelectric transformer main body) is accommodated vertically in a box-shaped case that opens to the bottom surface side, and the case is accompanied by three pin terminals that extend to the bottom surface side. The pin terminal is structured to be connected to the primary electrode and the secondary electrode of the piezoelectric body via a gold thread wire, respectively.

先行技術の圧電トランスによれば、圧電体をケースに収容することで部品をパッケージ化した状態で取り扱うことができ、また、実装時にはケースから突き出たピン端子を回路基板のスルーホールに差し込んで実装することができる。
特開2006−108332号公報
According to the prior art piezoelectric transformer, the piezoelectric body can be accommodated in the case so that the parts can be handled in the packaged state, and the pin terminal protruding from the case is inserted into the through hole of the circuit board for mounting. can do.
JP 2006-108332 A

圧電トランスは、圧電体の機械的な振動を利用して変圧を行っているため、圧電体の数箇所を同時に基板に固定することはできない。この点、先行技術のように圧電体(圧電トランス本体)をケースに収容した状態でピン端子と一次電極、二次電極を金糸線で接続する構造であれば、圧電体をケースに収容したままで回路基板に実装することができる。このため先行技術は、部品の取り扱いや回路基板への実装作業性に優れるという利点があり、圧電トランスの構造や実装方法として一つの好ましい例であるといえる。   Since the piezoelectric transformer performs transformation by utilizing mechanical vibration of the piezoelectric body, several places of the piezoelectric body cannot be fixed to the substrate at the same time. In this regard, if the structure is such that the pin terminal, the primary electrode, and the secondary electrode are connected by a gold thread wire with the piezoelectric body (piezoelectric transformer main body) housed in the case as in the prior art, the piezoelectric body remains housed in the case Can be mounted on a circuit board. For this reason, the prior art has an advantage that it is excellent in handling of components and mounting workability on a circuit board, and can be said to be one preferable example as a structure and mounting method of a piezoelectric transformer.

その一方で圧電トランスには、実装作業性の改善とともに、その実装高さや実装容積を低減することも要求される。しかしながら、上記のように圧電体をむき出しのまま回路基板に直接固定することは技術的に困難であり(複数箇所で固定すると破壊したり、電圧変換効率が悪化したりする)、単純に先行技術のケースを省略して実装高さを減らすという考え方は依然として実現性に乏しい。   On the other hand, the piezoelectric transformer is required to improve the mounting workability and reduce the mounting height and mounting volume. However, it is technically difficult to directly fix the piezoelectric body to the circuit board as described above (it is broken if it is fixed at a plurality of locations, or the voltage conversion efficiency deteriorates), and it is simply the prior art. The idea of reducing the mounting height by omitting the case is still not feasible.

そこで本発明は、圧電体を損傷することなく実装高さや実装容積を低減することができる圧電トランス及びその実装方法を提供することを課題としたものである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a piezoelectric transformer and a mounting method thereof that can reduce the mounting height and mounting volume without damaging the piezoelectric body.

本発明は、電圧を入力するための一次電極及び変圧された電圧を出力するための二次電極がそれぞれ外面に形成された圧電体を、その一次電極及び二次電極の位置にそれぞれ対応して回路基板上に設置された2組の保持部材の間に挟み込ませながら挿入するとともに、この挿入時に、少なくとも二次電極と保持部材との間には導電性を有した弾性体を介在させた状態で回路基板に実装することにより、一次電極を通じて圧電体に周期的な電圧を入力する一方、この電圧の入力により発生した圧電体の機械的な振動を電圧に変換して二次電極から電圧を出力させる圧電トランスとして構成する実装方法である。   The present invention relates to a piezoelectric body in which a primary electrode for inputting a voltage and a secondary electrode for outputting a transformed voltage are respectively formed on the outer surface, corresponding to the positions of the primary electrode and the secondary electrode, respectively. Inserted while being sandwiched between two sets of holding members installed on the circuit board, and at the time of this insertion, a state in which an elastic body having conductivity is interposed between at least the secondary electrode and the holding member By mounting it on the circuit board, the periodic voltage is input to the piezoelectric body through the primary electrode, while the mechanical vibration of the piezoelectric body generated by the input of this voltage is converted into a voltage to convert the voltage from the secondary electrode. This is a mounting method configured as a piezoelectric transformer for output.

上記の実装方法を実現するため、本発明の圧電トランスは以下の構造を有する。すなわち、平板状をなす圧電体には、これを構成する各辺のうち、一辺の長さが最も短い辺に沿う厚み方向で対をなす2つの外面にそれぞれ一次電極が形成されている。一次電極は、これを通じて圧電体に周期的な電圧を入力することで機械的な振動を発生させるための入力電極となる。このような一次電極とは別に、圧電体の外面には二次電極が形成されている。二次電極は、一次電極からの電圧の入力により発生した振動を電圧に変換して出力するためのものである。また二次電極は、圧電体が厚み方向の他に長手方向を有する場合、その端部に位置する外面に形成されてもいてもよい。 In order to realize the above mounting method, the piezoelectric transformer of the present invention has the following structure. That is, in the piezoelectric body having a flat plate shape, primary electrodes are respectively formed on two outer surfaces that make a pair in the thickness direction along the side having the shortest one side among the sides constituting the piezoelectric body. The primary electrode serves as an input electrode for generating mechanical vibrations by inputting a periodic voltage to the piezoelectric body through the primary electrode. Apart from such a primary electrode, a secondary electrode is formed on the outer surface of the piezoelectric body. The secondary electrode is for converting the vibration generated by the input of the voltage from the primary electrode into a voltage and outputting the voltage. Further, the secondary electrode may be formed on the outer surface located at the end when the piezoelectric body has a longitudinal direction in addition to the thickness direction.

圧電体が取り付けられる回路基板には、一次電極に接続される入力回路及び二次電極に接続される出力回路がそれぞれ形成されており、この回路基板の実装面に保持部材が設けられている。保持部材は少なくとも一次電極及び二次電極に対応する部位で圧電体を厚み方向に挟み込んだ状態で保持し、かつ、この保持状態で一次電極及び二次電極をそれぞれ出力回路及び入力回路に接続させる。このとき、圧電体が保持部材に保持された状態で少なくとも保持部材と二次電極との間に導電性を有した弾性体が介在して設けられている。弾性体は、保持部材と二次電極との間をそれぞれ電気的に接続させている。 An input circuit connected to the primary electrode and an output circuit connected to the secondary electrode are formed on the circuit board to which the piezoelectric body is attached, and a holding member is provided on the mounting surface of the circuit board. Holding member holds the piezoelectric body sandwiched state in the thickness direction at portions corresponding to the primary electrodes and the secondary electrodes even without low, and each output circuit and input circuit of the primary electrodes and the secondary electrodes in this holding state Connect. At this time, an elastic body having conductivity is provided at least between the holding member and the secondary electrode in a state where the piezoelectric body is held by the holding member. The elastic body is electrically connected between the holding member and the secondary electrode.

本発明の圧電トランス及びその実装方法によれば、少なくとも二次電極に対応する位置で圧電体を保持する保持部材と二次電極との間に弾性体が介在しているため、圧電体の機械的な振動が阻害されることはない。しかも弾性体は導電性を有するため、二次電極から出力される電圧を保持部材を通じて確実に取り出すことができる。また、圧電体の振動は弾性体に吸収されるため、圧電体や保持部材に機械的な損傷が生じることはない。   According to the piezoelectric transformer and the mounting method of the present invention, since the elastic body is interposed between the secondary electrode and the holding member that holds the piezoelectric body at least at a position corresponding to the secondary electrode, Vibration is not disturbed. And since an elastic body has electroconductivity, the voltage output from a secondary electrode can be reliably taken out through a holding member. In addition, since the vibration of the piezoelectric body is absorbed by the elastic body, the piezoelectric body and the holding member are not mechanically damaged.

また本発明では、圧電体をケース等に収容することなく、むき出しのまま回路基板に取り付けた状態であっても、その振動が阻害されず、破壊のおそれもない。したがって、圧電トランスとしての実装高さや実装容積を大幅に低減することができるし、部品点数の削減による製造コストの低下が図られる。   Further, in the present invention, even when the piezoelectric body is not exposed to a case or the like and is attached to the circuit board without being exposed, the vibration is not inhibited and there is no fear of destruction. Therefore, the mounting height and mounting volume as a piezoelectric transformer can be significantly reduced, and the manufacturing cost can be reduced by reducing the number of components.

さらに、保持部材と一次電極及び二次電極との電気的な接続は単純な圧着である。このため、圧電トランスの実装に際して半田付け作業が必要なくなり、それだけ製造コストを削減することができる。   Furthermore, the electrical connection between the holding member and the primary and secondary electrodes is simple crimping. This eliminates the need for soldering when mounting the piezoelectric transformer, thereby reducing the manufacturing cost.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
〔第1実施形態〕
図1は、第1実施形態の圧電トランスを示した斜視図である。圧電トランスは圧電セラミックス2を備えている。圧電セラミックス2は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス(PZT)等の圧電体を分極して得られたものである。圧電セラミックス2の形状については特に限定しないが、ここでは一例として直方体形状(平板状)を挙げることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing the piezoelectric transformer of the first embodiment. The piezoelectric transformer includes a piezoelectric ceramic 2. The piezoelectric ceramic 2 is obtained by polarizing a piezoelectric body such as lead zirconate titanate ceramic (PZT). Although the shape of the piezoelectric ceramic 2 is not particularly limited, a rectangular parallelepiped shape (flat plate shape) can be given as an example here.

図1中、圧電セラミックス2の長手方向の寸法(長さ)をL、幅方向の寸法(幅)をW、厚み方向の寸法(厚み)をTとしてそれぞれ規定する。このとき、圧電セラミックス2の外面のうち厚み方向で対になる両面(図1には片面のみ示されている)には、それぞれ一次電極4が形成されている。図1には片面のみ示されているが、この反対側の面にも同様の一次電極4が形成されている。   In FIG. 1, the dimension (length) in the longitudinal direction of the piezoelectric ceramic 2 is defined as L, the dimension (width) in the width direction is defined as W, and the dimension (thickness) in the thickness direction is defined as T. At this time, primary electrodes 4 are respectively formed on both surfaces (only one surface is shown in FIG. 1) of the outer surface of the piezoelectric ceramic 2 that is paired in the thickness direction. Although only one side is shown in FIG. 1, the same primary electrode 4 is also formed on the opposite side.

また圧電セラミックス2の外面には、厚み方向で対になる一方の面(図示に示される片面)において長手方向の他端部に二次電極6が形成されている。なお、一次電極4及び二次電極6は、圧電セラミックス2の外面に例えば金属ペーストを用いたスクリーン印刷により形成されている。   On the outer surface of the piezoelectric ceramic 2, a secondary electrode 6 is formed on the other end in the longitudinal direction on one surface (one surface shown in the figure) that is paired in the thickness direction. The primary electrode 4 and the secondary electrode 6 are formed on the outer surface of the piezoelectric ceramic 2 by, for example, screen printing using a metal paste.

圧電トランスは、圧電セラミックス2を回路基板8に実装した状態で構成される。回路基板8の実装面上には、図示しない配線パターンが形成されているほか、この配線パターンに接続された2組の保持部材10,12が設けられている。これら保持部材10,12は、例えば金属板を曲げ加工して成形されている。個々の保持部材10,12はその基端部10a,12aが回路基板8の実装面上で配線パターンに接合されており、基端部10a,12aから先の部分は回路基板8の実装面から離れる方向に延びている。図1に示されるように回路基板8を下位に配置してみた場合、保持部材10,12は回路基板8の実装面から上方へ立ち上がるようにして延びた状態にある。   The piezoelectric transformer is configured with the piezoelectric ceramic 2 mounted on the circuit board 8. On the mounting surface of the circuit board 8, a wiring pattern (not shown) is formed, and two sets of holding members 10 and 12 connected to the wiring pattern are provided. These holding members 10 and 12 are formed by bending a metal plate, for example. The individual holding members 10, 12 have base end portions 10 a, 12 a bonded to the wiring pattern on the mounting surface of the circuit board 8, and the portions beyond the base end portions 10 a, 12 a are from the mounting surface of the circuit board 8. Extends away. As shown in FIG. 1, when the circuit board 8 is arranged at a lower position, the holding members 10 and 12 are in a state of extending so as to rise upward from the mounting surface of the circuit board 8.

また、保持部材10,12の各組は、2枚の金属板を互いに向き合わせた状態で構成されている。この状態で保持部材10,12は、それぞれ基端部10a,12aから先の部分を板ばねとして作用させることができる。すなわち、保持部材10,12の各組は圧電セラミックス2をその厚み方向に挟み込み、その板ばねとしての作用により圧電セラミックス2を保持している。この状態で、圧電セラミックス2の下端面は回路基板8の実装面に接触しておらず、これらの間には適度なクリアランスが確保されている。   Each set of holding members 10 and 12 is configured with two metal plates facing each other. In this state, the holding members 10 and 12 can cause the portions ahead of the base end portions 10a and 12a to act as leaf springs, respectively. That is, each set of the holding members 10 and 12 sandwiches the piezoelectric ceramic 2 in the thickness direction, and holds the piezoelectric ceramic 2 by its action as a leaf spring. In this state, the lower end surface of the piezoelectric ceramic 2 is not in contact with the mounting surface of the circuit board 8, and an appropriate clearance is secured between them.

図2は、図1中のII−II線に沿う圧電トランスの水平断面図である。保持部材10,12は、それぞれ一次電極4、二次電極6に対応する部位で圧電セラミックス2を挟み込むことにより、一次電極4及び二次電極6をそれぞれ対応する配線パターンに接続させる端子(圧着端子)としても機能する。ただし、圧電セラミックス2は長手方向に伸縮振動するため、保持部材10,12と一次電極4、二次電極6との間にそれぞれ導電性ゴム14,16が介在して設けられている。これら導電性ゴム14,16は、各保持部材10,12と一次電極4、二次電極6との間の電気的な接続関係を保つほか、圧電セラミックス2の振動に伴う変位を吸収する役割を担う。つまり、圧電セラミックス2の伸縮振動に伴い、保持部材10,12に対して一次電極4、二次電極6が変位したとしても、その変位は導電性ゴム14,16の弾性変形(この場合はせん断変形)により吸収されるので、保持部材10,12と一次電極4、二次電極6とが擦れ合うことはない。なお、導電性ゴム14,16には公知の導電ゴム材料を用いることができる。   FIG. 2 is a horizontal sectional view of the piezoelectric transformer taken along line II-II in FIG. The holding members 10 and 12 are terminals (crimp terminals) that respectively connect the primary electrode 4 and the secondary electrode 6 to the corresponding wiring patterns by sandwiching the piezoelectric ceramic 2 at portions corresponding to the primary electrode 4 and the secondary electrode 6, respectively. ). However, since the piezoelectric ceramic 2 expands and contracts in the longitudinal direction, conductive rubbers 14 and 16 are provided between the holding members 10 and 12 and the primary electrode 4 and the secondary electrode 6, respectively. These conductive rubbers 14 and 16 maintain the electrical connection relationship between the holding members 10 and 12 and the primary electrode 4 and the secondary electrode 6, and also serve to absorb displacement caused by vibration of the piezoelectric ceramic 2. Bear. That is, even if the primary electrode 4 and the secondary electrode 6 are displaced with respect to the holding members 10 and 12 due to the stretching vibration of the piezoelectric ceramic 2, the displacement is caused by elastic deformation of the conductive rubbers 14 and 16 (in this case, shearing). Therefore, the holding members 10 and 12 do not rub against the primary electrode 4 and the secondary electrode 6. For the conductive rubbers 14 and 16, a known conductive rubber material can be used.

ここで、保持部材10が一次電極4を保持する位置は、例えば圧電セラミックス2の長手方向でみて、その一端から4分の1長さ(L/4)だけ離れた位置に設定されている。この位置は、圧電セラミックス2の振動におけるノード点(節)に相当する。図1、図2の例では導電性ゴム14を介在させているが、第1実施形態では、保持部材10に対応する位置で圧電セラミックス2の振幅は0と考えられることから、導電性ゴム14は必須ではなく、保持部材10と一次電極4との間に導電性ゴム14が介在していなくてもよい。   Here, the position where the holding member 10 holds the primary electrode 4 is set, for example, at a position separated from the one end by a quarter length (L / 4) when viewed in the longitudinal direction of the piezoelectric ceramic 2. This position corresponds to a node point (node) in the vibration of the piezoelectric ceramic 2. Although the conductive rubber 14 is interposed in the example of FIGS. 1 and 2, in the first embodiment, the amplitude of the piezoelectric ceramic 2 is considered to be zero at the position corresponding to the holding member 10. Is not essential, and the conductive rubber 14 may not be interposed between the holding member 10 and the primary electrode 4.

図3は、圧電トランスの電気的な構成を概略的に示した回路図である。図1には示されていないが、回路基板8には入力電圧発生器18、入力回路20及び出力回路22が形成されている。このうち入力回路20は、保持部材10及び導電性ゴム14を介して圧電セラミックス2の一次電極4に接続されている。また出力回路22は、保持部材12及び導電性ゴム16を介して圧電セラミックス2の二次電極6に接続されている。なお入力回路20及び出力回路22は、いずれも配線パターンとして回路基板8に形成することができる。   FIG. 3 is a circuit diagram schematically showing the electrical configuration of the piezoelectric transformer. Although not shown in FIG. 1, an input voltage generator 18, an input circuit 20, and an output circuit 22 are formed on the circuit board 8. Among these, the input circuit 20 is connected to the primary electrode 4 of the piezoelectric ceramic 2 via the holding member 10 and the conductive rubber 14. The output circuit 22 is connected to the secondary electrode 6 of the piezoelectric ceramic 2 via the holding member 12 and the conductive rubber 16. Both the input circuit 20 and the output circuit 22 can be formed on the circuit board 8 as a wiring pattern.

圧電トランスは、入力電圧発生器18により圧電セラミックス2の共振周波数(長さLに依存する固有振動数)で入力電圧を印加し、圧電セラミックス2に長手方向への機械的な振動(伸縮振動)を生じさせる。そして圧電トランスは、圧電効果により得られた電荷を二次電極6から出力回路22を通じて取り出し、これを変圧された出力電圧として利用することができる。このような圧電トランスは、例えばレーザプリンタや高圧電源ユニット、液晶表示器のバックライト(冷陰極管)用インバータのトランス等の用途に好適するが、これらに限るものではない。   The piezoelectric transformer applies an input voltage at the resonance frequency (the natural frequency depending on the length L) of the piezoelectric ceramic 2 by the input voltage generator 18, and mechanical vibration (stretching vibration) in the longitudinal direction is applied to the piezoelectric ceramic 2. Give rise to The piezoelectric transformer can take out the electric charge obtained by the piezoelectric effect from the secondary electrode 6 through the output circuit 22 and use it as a transformed output voltage. Such a piezoelectric transformer is suitable for applications such as a laser printer, a high-voltage power supply unit, a transformer for a backlight (cold cathode tube) inverter of a liquid crystal display, but is not limited thereto.

以上が第1実施形態の圧電トランスの構成である。このような圧電トランスは、外面に一次電極4及び二次電極6がそれぞれ形成された平板状の圧電セラミックス2を、その各寸法(長さL、幅W、厚みT)及び一次電極4、二次電極6の位置にそれぞれ対応して回路基板8上に設置された2組の保持部材10,12の間に挟み込ませるようにして挿入し、この挿入時に少なくとも二次電極6と保持部材12との間には導電性ゴム16を介在させた状態で回路基板8に実装することにより構成されている。   The above is the configuration of the piezoelectric transformer of the first embodiment. In such a piezoelectric transformer, the plate-like piezoelectric ceramics 2 each having the primary electrode 4 and the secondary electrode 6 formed on the outer surface thereof are divided into the dimensions (length L, width W, thickness T) and the primary electrodes 4 and 2. The secondary electrode 6 is inserted so as to be sandwiched between two sets of holding members 10 and 12 installed on the circuit board 8 corresponding to the position of the secondary electrode 6, and at least the secondary electrode 6 and the holding member 12 are inserted at the time of this insertion. It is configured by being mounted on the circuit board 8 with the conductive rubber 16 interposed therebetween.

第1実施形態の圧電トランスは、圧電セラミックス2を保持部材10,12により保持するだけの簡単な構造だけで構成されているため、圧電セラミックス2をケース体に収容してパッケージ化する必要がない。このため、部品点数やその製造工数を大きく削減することができ、製造コストの低減に大きく寄与することができる。また、圧電セラミックス2の実装に際してこれを樹脂ケース等に収容する必要がないため、それだけ実装高さを抑えることができる。   Since the piezoelectric transformer according to the first embodiment is configured only by a simple structure in which the piezoelectric ceramic 2 is held by the holding members 10 and 12, there is no need to house the piezoelectric ceramic 2 in a case body and package it. . For this reason, the number of parts and its manufacturing man-hours can be greatly reduced, which can greatly contribute to the reduction of manufacturing costs. Further, since it is not necessary to accommodate the piezoelectric ceramic 2 in a resin case or the like, the mounting height can be suppressed accordingly.

また、圧電セラミックス2が保持部材10,12に挟み込まれた状態で保持される構造であるため、実装に際して半田付けや接着といった作業が不要となるし、実装位置を修正する場合のやり直し(リワーク)が容易になるという利点がある。また、このように保持部材10,12により圧電セラミックス2を挟み込んで保持する構造であっても、介在する導電性ゴム14,16が圧電セラミックス2の振動に合わせて弾性変形し、振動を阻害しないので、圧電セラミックス2による圧電効果が損なわれることはない。   In addition, since the piezoelectric ceramic 2 is held in a state of being sandwiched between the holding members 10 and 12, work such as soldering and bonding is not required for mounting, and reworking when correcting the mounting position (rework). There is an advantage that becomes easier. Further, even when the piezoelectric ceramics 2 are sandwiched and held by the holding members 10 and 12 as described above, the conductive rubbers 14 and 16 interposed are elastically deformed in accordance with the vibration of the piezoelectric ceramics 2 and do not hinder the vibration. Therefore, the piezoelectric effect by the piezoelectric ceramic 2 is not impaired.

〔第2実施形態〕
次に、第2実施形態の圧電トランスについて説明する。以下の説明では、第1実施形態と共通する部材には同一の符号を付するものとし、第1実施形態と共通の事項については重複した説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the piezoelectric transformer according to the second embodiment will be described. In the following description, members that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions of matters common to the first embodiment are omitted.

図4は、第2実施形態の圧電トランスを示した斜視図である。また図5は、図4中のV−V線に沿う圧電トランスの縦断面図である。第2実施形態では、保持部材10,12と一次電極4、二次電極6との間にワイヤ入りゴム140,160が介在している点が第1実施形態とは異なっている。ワイヤ入りゴム140,160は、例えばゴム製のシート材料の内部を同一方向(厚み方向)に延びる無数の金属製ワイヤが長手方向及び幅方向に分布して配列された構造を有している。個々のワイヤの両端はシート材料の両面にて露出しているが、ワイヤ同士は絶縁されている。このためワイヤ入りゴム140,160は、その厚み方向のみに導電性を発揮し、それ以外の方向へは導電性を有しない。   FIG. 4 is a perspective view showing the piezoelectric transformer of the second embodiment. FIG. 5 is a longitudinal sectional view of the piezoelectric transformer taken along line VV in FIG. The second embodiment is different from the first embodiment in that wire-filled rubbers 140 and 160 are interposed between the holding members 10 and 12 and the primary electrode 4 and the secondary electrode 6. The wire-containing rubbers 140 and 160 have, for example, a structure in which innumerable metal wires extending in the same direction (thickness direction) are distributed and arranged in the longitudinal direction and the width direction inside a rubber sheet material. Both ends of each wire are exposed on both sides of the sheet material, but the wires are insulated. For this reason, the rubber | gum containing wires 140 and 160 exhibits electroconductivity only in the thickness direction, and does not have electroconductivity in the other direction.

図5中(A)に示されているように、ワイヤ入りゴム140は圧電セラミックス2の胴回りの約半周にわたって巻き付けられている。この状態で、ワイヤ入りゴム140は各一次電極4と保持部材10との間を電気的に接続している。   As shown in FIG. 5A, the wire-containing rubber 140 is wound over about a half circumference around the trunk of the piezoelectric ceramic 2. In this state, the wire-filled rubber 140 electrically connects each primary electrode 4 and the holding member 10.

また図5中(B)にはワイヤ入りゴム140の内部構造が詳しく示されている。内部のワイヤ140aは予め僅かに湾曲した状態で埋め込まれており、ワイヤ入りゴム140が一次電極4と保持部材10との間で厚み方向に挟み付けられることで、これらの間に介在するワイヤ140aの両端が一次電極4、保持部材10に対して強く圧着され、両者を電気的に接続する。この状態でも、上述したとおりワイヤ140a同士は絶縁されているので、両側の一次電極4同士が短絡することはない。   FIG. 5B shows the internal structure of the wire-filled rubber 140 in detail. The internal wire 140a is embedded in a slightly curved state in advance, and the wire-containing rubber 140 is sandwiched between the primary electrode 4 and the holding member 10 in the thickness direction, so that the wire 140a interposed between them is interposed. Both ends are strongly pressed against the primary electrode 4 and the holding member 10 to electrically connect them. Even in this state, since the wires 140a are insulated from each other as described above, the primary electrodes 4 on both sides are not short-circuited.

上述した第2実施形態の場合、実装の際に圧電セラミックス2の外面にワイヤ入りゴム140,160を巻き付けた状態でこれらをともに保持部材10,12の間に挿入することができるため、作業性がより良好となる。なお、ここではワイヤ入りゴム140,160を用いているが、厚み方向のみに導電性を有する異方性のゴム材料を用いてもよい。   In the case of the above-described second embodiment, since the rubbers 140 and 160 with wires wound around the outer surface of the piezoelectric ceramic 2 can be inserted between the holding members 10 and 12 during mounting, workability is improved. Is better. Here, the rubbers 140 and 160 with wires are used here, but an anisotropic rubber material having conductivity only in the thickness direction may be used.

〔第3実施形態〕
図6は、第3実施形態の圧電トランスを示す斜視図である。第3実施形態の圧電トランスはベース基板80を備えており、圧電セラミックス2はベース基板80を介して他の回路基板に実装される。ベース基板80には、4本の棒状の保持部材100,120が貫通するようにして取り付けられている。これら保持部材100,120は、圧電セラミックス2の一次電極4、二次電極6にそれぞれ対応する位置でベース基板80の取付面上に突き出ている。一次電極4に対応する2本の保持部材100及び二次電極6に対応する1本の保持部材120には、それぞれベース基板80の取付面から突き出た部分に導電性ゴム30が被せられている。残り1本の保持部材120には、特に導電性を有しないゴム32が被せられている。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a perspective view showing the piezoelectric transformer of the third embodiment. The piezoelectric transformer according to the third embodiment includes a base substrate 80, and the piezoelectric ceramic 2 is mounted on another circuit substrate via the base substrate 80. Four rod-shaped holding members 100 and 120 are attached to the base substrate 80 so as to penetrate therethrough. These holding members 100 and 120 protrude on the mounting surface of the base substrate 80 at positions corresponding to the primary electrode 4 and the secondary electrode 6 of the piezoelectric ceramic 2 respectively. The two holding members 100 corresponding to the primary electrode 4 and the one holding member 120 corresponding to the secondary electrode 6 are covered with the conductive rubber 30 on the portions protruding from the mounting surface of the base substrate 80, respectively. . The remaining one holding member 120 is covered with a rubber 32 that is not particularly conductive.

図中に矢印で示されているように、圧電セラミックス2が2組の保持部材100,120間に挿入されると、保持部材100,120が一次電極4、二次電極6にそれぞれ対応する部位で圧電セラミックス2を厚み方向に挟み込むようにして保持する。この状態で、一次電極4、二次電極6と保持部材100,120との間に導電性ゴム30が介在し、両者の電気的な接続を構成するものとなっている。   As indicated by arrows in the figure, when the piezoelectric ceramic 2 is inserted between the two sets of holding members 100 and 120, the holding members 100 and 120 correspond to the primary electrode 4 and the secondary electrode 6, respectively. The piezoelectric ceramic 2 is held so as to be sandwiched in the thickness direction. In this state, the conductive rubber 30 is interposed between the primary electrode 4 and the secondary electrode 6 and the holding members 100 and 120 to constitute an electrical connection therebetween.

第3実施形態では、圧電セラミックス2をベース基板80に取り付けた状態で、これらを1つの圧電トランス部品(半パッケージ部品)として取り扱うことができる。このような圧電トランス部品の形態では、ベース基板80の取付面と反対側の面(図中の下面)から突き出た保持部材100,120の部分がリード端子となる。したがって第3実施形態の場合、配線パターンが形成された他の回路基板に圧電トランス部品の形態でこれを実装(スルーホール実装)することができる。   In the third embodiment, with the piezoelectric ceramics 2 attached to the base substrate 80, these can be handled as one piezoelectric transformer component (half-package component). In such a form of the piezoelectric transformer component, the portions of the holding members 100 and 120 protruding from the surface (the lower surface in the drawing) opposite to the mounting surface of the base substrate 80 become the lead terminals. Therefore, in the case of the third embodiment, it can be mounted (through-hole mounting) in the form of a piezoelectric transformer component on another circuit board on which a wiring pattern is formed.

〔第4実施形態〕
図7は、第4実施形態の圧電トランスを示す斜視図である。第1実施形態との違いは、先ず回路基板8の実装面上にソケット状の保持部材34が設けられている点である。ソケット状の保持部材34は金属等の導体から構成されており、回路基板8上で図示しない配線パターンに接続されている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a perspective view showing the piezoelectric transformer of the fourth embodiment. The difference from the first embodiment is that a socket-shaped holding member 34 is first provided on the mounting surface of the circuit board 8. The socket-shaped holding member 34 is made of a conductor such as metal and is connected to a wiring pattern (not shown) on the circuit board 8.

図7中(A)に示されているように、保持部材34は圧電セラミックス2の端部を差し込み可能な挿入口34aを有している。この挿入口34aは回路基板8の実装面に沿う方向(図では水平方向)に開口している。さらに、挿入口34aの内側には導電性ゴム36が取り付けられている。   As shown in FIG. 7A, the holding member 34 has an insertion port 34a into which the end of the piezoelectric ceramic 2 can be inserted. The insertion opening 34a opens in a direction along the mounting surface of the circuit board 8 (horizontal direction in the figure). Further, a conductive rubber 36 is attached inside the insertion port 34a.

図7中(B)に示されているように、圧電セラミックス2の端部が挿入口34aに差し込まれると、保持部材34は二次電極6に対応する部位で圧電セラミックス2を保持する。この状態で、二次電極6と保持部材34との間に導電性ゴム36が介在し、二次電極6と保持部材34とを電気的に接続する。   As shown in FIG. 7B, when the end of the piezoelectric ceramic 2 is inserted into the insertion port 34 a, the holding member 34 holds the piezoelectric ceramic 2 at a portion corresponding to the secondary electrode 6. In this state, the conductive rubber 36 is interposed between the secondary electrode 6 and the holding member 34 to electrically connect the secondary electrode 6 and the holding member 34.

その他の第1実施形態との違いは、一次電極4に対応してピン形状の保持部材38が設けられている点である。さらに第4実施形態では、各保持部材38と一次電極4との間を導電性接着剤40で接着することにより、これらの電気的な接続を行っている。   The difference from the other first embodiment is that a pin-shaped holding member 38 is provided corresponding to the primary electrode 4. Furthermore, in 4th Embodiment, these electrical connection is performed by adhere | attaching between each holding member 38 and the primary electrode 4 with the electroconductive adhesive 40. FIG.

上記のように第4実施形態の圧電トランスは、圧電セラミックス2の端部(二次電極6に対応する端部)をソケット状の保持部材34に差し込んだ状態で保持する構造を有する。このような構造では、圧電セラミックス2が保持部材34から脱落しにくくなるため、一次電極4に対応する位置でピン形状の保持部材38を使用していても、圧電セラミックス2を容易かつ確実に保持することができ、それだけ実装作業がしやすくなる。   As described above, the piezoelectric transformer according to the fourth embodiment has a structure in which the end of the piezoelectric ceramic 2 (the end corresponding to the secondary electrode 6) is held in a state of being inserted into the socket-shaped holding member 34. In such a structure, the piezoelectric ceramic 2 is not easily detached from the holding member 34, so that the piezoelectric ceramic 2 can be easily and reliably held even when the pin-shaped holding member 38 is used at a position corresponding to the primary electrode 4. It can be done, and the mounting work becomes easier.

〔第5実施形態〕
図8は、第5実施形態の圧電トランスを示す斜視図である。上記の第4実施形態では、一次電極4に対応する部位をピン形状の保持部材38により保持する点で第1実施形態と異なっていたが、第5実施形態では第1実施形態と同じ板ばね状の保持部材10を用いている。この場合、図8中(A)に示されているように、圧電セラミックス2の端部(二次電極6に対応する端部)をソケット状の保持部材34に差し込み、さらに板ばね状の保持部材10の間に一次電極4に対応する部位を挿入することで、圧電セラミックス2を回路基板8に実装することができる。このため第4実施形態とは異なり、導電性接着剤40を用いて接着する必要がない。
[Fifth Embodiment]
FIG. 8 is a perspective view showing the piezoelectric transformer of the fifth embodiment. The fourth embodiment is different from the first embodiment in that the portion corresponding to the primary electrode 4 is held by the pin-shaped holding member 38, but the fifth embodiment is the same leaf spring as the first embodiment. A shaped holding member 10 is used. In this case, as shown in FIG. 8A, the end portion of the piezoelectric ceramic 2 (the end portion corresponding to the secondary electrode 6) is inserted into the socket-shaped holding member 34, and further held in the form of a leaf spring. The piezoelectric ceramic 2 can be mounted on the circuit board 8 by inserting a portion corresponding to the primary electrode 4 between the members 10. Therefore, unlike the fourth embodiment, it is not necessary to bond using the conductive adhesive 40.

第5実施形態の圧電トランスについても同様に、圧電セラミックス2が保持部材34から脱落しにくくなる。また、一次電極4に対応する位置で第1実施形態と同じ保持部材10により圧電セラミックス2を保持することで、圧電セラミックス2の脱落を防止しつつ、これを容易かつ確実に保持することができる。   Similarly, in the piezoelectric transformer of the fifth embodiment, the piezoelectric ceramic 2 is less likely to drop off from the holding member 34. Further, by holding the piezoelectric ceramic 2 by the same holding member 10 as in the first embodiment at a position corresponding to the primary electrode 4, it can be easily and reliably held while preventing the piezoelectric ceramic 2 from falling off. .

本発明は上述した実施形態(第1〜第5)に制約されることなく、種々に変形して実施することができる。   The present invention can be implemented with various modifications without being limited to the above-described embodiments (first to fifth).

第1実施形態では2組の保持部材10,12を用いて圧電セラミックス2を保持しているが、圧電セラミックス2の振動を阻害しなければ、保持部材10,12を3組(3箇所)以上用いて圧電セラミックス2を保持してもよい。   In the first embodiment, two sets of holding members 10 and 12 are used to hold the piezoelectric ceramic 2. However, if the vibration of the piezoelectric ceramic 2 is not inhibited, the holding members 10 and 12 are set to three sets (three places) or more. It may be used to hold the piezoelectric ceramic 2.

また第2実施形態では、シート状のワイヤ入りゴム140,160を圧電セラミックス2の胴回りに半周させているが、ワイヤ入りゴム140,160をリング状として、これらを圧電セラミックス2の胴回りに全周させてもよい。   In the second embodiment, the sheet-like rubbers 140 and 160 are half-circulated around the waist of the piezoelectric ceramic 2. However, the wire-containing rubbers 140 and 160 are formed in a ring shape so that they surround the circumference of the piezoelectric ceramic 2. You may let them.

第3実施形態について、ベース基板80の取付面上に第1実施形態の保持部材10,12を形成し、その反対側の面では保持部材10,12に通じるリード端子を設けた構造を採用してもよい。また、第4,第5実施形態で挙げたソケット状の保持部材34を第3実施形態に適用してもよい。   About 3rd Embodiment, the holding members 10 and 12 of 1st Embodiment are formed on the attachment surface of the base substrate 80, and the structure which provided the lead terminal which leads to the holding members 10 and 12 on the opposite surface is employ | adopted. May be. Further, the socket-shaped holding member 34 mentioned in the fourth and fifth embodiments may be applied to the third embodiment.

その他、各実施形態で挙げた部材や部品等の形状や構造はあくまで好ましい例示であり、これらを適宜変形して本発明を実施可能であることはいうまでもない。   In addition, the shapes and structures of the members and components described in the embodiments are merely preferred examples, and it goes without saying that the present invention can be implemented by appropriately modifying them.

第1実施形態の圧電トランスを示した斜視図である。It is the perspective view which showed the piezoelectric transformer of 1st Embodiment. 図1中のII−II線に沿う圧電トランスの水平断面図である。FIG. 2 is a horizontal sectional view of the piezoelectric transformer taken along line II-II in FIG. 1. 圧電トランスの電気的な構成を概略的に示した回路図である。2 is a circuit diagram schematically showing an electrical configuration of a piezoelectric transformer. FIG. 第2実施形態の圧電トランスを示した斜視図である。It is the perspective view which showed the piezoelectric transformer of 2nd Embodiment. 図4中のV−V線に沿う圧電トランスの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the piezoelectric transformer which follows the VV line in FIG. 第3実施形態の圧電トランスを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the piezoelectric transformer of 3rd Embodiment. 第4実施形態の圧電トランスを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the piezoelectric transformer of 4th Embodiment. 第5実施形態の圧電トランスを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the piezoelectric transformer of 5th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

2 圧電セラミックス
4 一次電極
6 二次電極
8 回路基板
10,12 保持部材
14,16 導電性ゴム
18 入力電圧発生器
20 入力回路
22 出力回路

2 Piezoelectric Ceramics 4 Primary Electrode 6 Secondary Electrode 8 Circuit Board 10, 12 Holding Member 14, 16 Conductive Rubber 18 Input Voltage Generator 20 Input Circuit 22 Output Circuit

Claims (6)

平板状をなす圧電体と、
前記圧電体を構成する各辺のうち、一辺の長さが最も短い辺に沿う厚み方向で対をなす2つの外面にそれぞれ形成され、前記圧電体に周期的な電圧を入力することで機械的な振動を発生させる一次電極と、
前記一次電極とは別に前記圧電体の外面に形成され、前記一次電極からの電圧の入力により発生した振動を電圧に変換して出力する二次電極と、
前記一次電極に接続される入力回路及び前記二次電極に接続される出力回路がそれぞれ形成された回路基板と、
前記回路基板の実装面に設けられ、少なくとも前記一次電極及び前記二次電極に対応する部位で前記圧電体を厚み方向に挟み込んだ状態で保持し、かつ、この保持状態で前記一次電極及び前記二次電極をそれぞれ前記出力回路及び前記入力回路に接続させる保持部材と、
前記圧電体が前記保持部材に保持された状態で少なくとも前記保持部材と前記二次電極との間に介在して設けられ、前記保持部材と前記二次電極との間電気的に接続させる導電性を有した弾性体と
を備えたことを特徴とする圧電トランス。
A plate-like piezoelectric body;
Each of the sides constituting the piezoelectric body is formed on each of two outer surfaces that are paired in the thickness direction along the side having the shortest length, and mechanically by inputting a periodic voltage to the piezoelectric body. A primary electrode for generating a vibration,
A secondary electrode that is formed on the outer surface of the piezoelectric body separately from the primary electrode, converts the vibration generated by the input of the voltage from the primary electrode into a voltage, and outputs the voltage,
A circuit board on which an input circuit connected to the primary electrode and an output circuit connected to the secondary electrode are respectively formed;
The piezoelectric body is held on the mounting surface of the circuit board and sandwiched in the thickness direction at least at a portion corresponding to the primary electrode and the secondary electrode, and the primary electrode and the secondary electrode are held in this holding state. Holding members for connecting the secondary electrodes to the output circuit and the input circuit, respectively;
A conductive member that is provided between at least the holding member and the secondary electrode and is electrically connected between the holding member and the secondary electrode in a state where the piezoelectric body is held by the holding member. A piezoelectric transformer comprising an elastic body having a property.
平板状をなす圧電体と、
前記圧電体を構成する各辺のうち、一辺の長さが最も短い辺に沿う厚み方向で対をなす2つの外面にそれぞれ形成され、前記圧電体に周期的な電圧を入力することで機械的な振動を発生させる一次電極と、
前記一次電極とは別に前記圧電体の外面に形成され、前記一次電極からの電圧の入力により発生した振動を電圧に変換して出力する二次電極と、
前記一次電極に接続される入力回路及び前記二次電極に接続される出力回路がそれぞれ形成された回路基板と、
前記回路基板の実装面に設けられ、少なくとも前記一次電極及び前記二次電極に対応する部位で前記圧電体を厚み方向に挟み込んだ状態で保持し、かつ、この保持状態で前記一次電極及び前記二次電極をそれぞれ前記出力回路及び前記入力回路に接続させる保持部材と、
前記圧電体が前記保持部材に保持された状態で前記保持部材と前記一次電極及び前記二次電極との間にそれぞれ介在して設けられ、前記保持部材と前記一次電極及び前記二次電極との間をそれぞれ電気的に接続させる導電性を有した弾性体と
を備えたことを特徴とする圧電トランス。
A plate-like piezoelectric body;
Each of the sides constituting the piezoelectric body is formed on each of two outer surfaces that are paired in the thickness direction along the side having the shortest length, and mechanically by inputting a periodic voltage to the piezoelectric body. A primary electrode for generating a vibration,
A secondary electrode that is formed on the outer surface of the piezoelectric body separately from the primary electrode, converts the vibration generated by the input of the voltage from the primary electrode into a voltage, and outputs the voltage,
A circuit board on which an input circuit connected to the primary electrode and an output circuit connected to the secondary electrode are respectively formed;
The piezoelectric body is held on the mounting surface of the circuit board and sandwiched in the thickness direction at least at a portion corresponding to the primary electrode and the secondary electrode, and the primary electrode and the secondary electrode are held in this holding state. Holding members for connecting the secondary electrodes to the output circuit and the input circuit, respectively;
The piezoelectric body is provided between the holding member, the primary electrode, and the secondary electrode in a state of being held by the holding member, and the holding member, the primary electrode, and the secondary electrode A piezoelectric transformer comprising: an elastic body having electrical conductivity that electrically connects each other.
請求項2に記載の圧電トランスにおいて、
前記弾性体は厚み方向のみに導電性を有するシート状のゴム材料からなり、このシート状のゴム材料が前記圧電体の2つの外面の一方から他方に至る周囲を取り巻き、かつ厚み方向で対をなす面の一方を前記一次電極に接触させた状態で前記保持部材と前記一次電極との間に介在して設けられていることを特徴とする圧電トランス。
The piezoelectric transformer according to claim 2,
The elastic body is made of a sheet-like rubber material having conductivity only in the thickness direction, and the sheet-like rubber material surrounds the periphery from one of the two outer surfaces of the piezoelectric body to the other, and pairs in the thickness direction. A piezoelectric transformer, characterized in that the piezoelectric transformer is provided so as to be interposed between the holding member and the primary electrode in a state where one of the surfaces formed is in contact with the primary electrode.
請求項1から3のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、
前記保持部材は、
前記回路基板の実装面上に間隔をおいて配置され、基端部が前記実装面に固定された状態で前記実装面から離れる方向に延びる一対の板ばね状の金属端子を有し、
これら一対の金属端子の弾性力で前記圧電体を前記一次電極及び前記二次電極の少なくとも一方に対応する部位で挟み込んで保持することを特徴とする圧電トランス。
The piezoelectric transformer according to any one of claims 1 to 3,
The holding member is
A pair of leaf spring-shaped metal terminals that are arranged on the mounting surface of the circuit board at an interval and extend in a direction away from the mounting surface in a state where a base end portion is fixed to the mounting surface;
A piezoelectric transformer characterized in that the piezoelectric body is sandwiched and held by a portion corresponding to at least one of the primary electrode and the secondary electrode by the elastic force of the pair of metal terminals.
請求項1から3のいずれかに記載の圧電トランスにおいて、
前記保持部材は、
前記回路基板の実装面上に設置されて前記実装面に沿う方向に開口する挿入口を有したソケット状の本体を有し、
前記ソケット状の本体に前記挿入口を通じて前記圧電体の前記二次電極に対応する端部を差し込ませることで前記圧電体を保持することを特徴とする圧電トランス。
The piezoelectric transformer according to any one of claims 1 to 3,
The holding member is
A socket-shaped main body having an insertion port that is installed on the mounting surface of the circuit board and opens in a direction along the mounting surface;
A piezoelectric transformer that holds the piezoelectric body by inserting an end portion of the piezoelectric body corresponding to the secondary electrode through the insertion port into the socket-shaped main body.
外形が平板状をなし、その各辺のうちで一辺の長さが最も短い辺に沿う厚み方向で対をなす2つの外面にそれぞれ電圧を入力するための一次電極が形成されるとともに、前記一次電極とは別に、変圧された電圧を出力するための二次電極が外面に形成された圧電体を、前記一次電極及び前記二次電極の位置にそれぞれ対応して回路基板の実装面上に設置された2組の保持部材の間にその厚み方向へ挟み込ませながら挿入し、
前記保持部材に対する前記圧電体の挿入時に、少なくとも前記二次電極と前記保持部材との間には導電性を有した弾性体を介在させた状態で前記回路基板に実装することにより、前記回路基板に形成された入力回路を前記一次電極に接続させ、かつ、前記回路基板に形成された出力回路を前記二次電極に接続させた状態で、前記一次電極を通じて前記圧電体に周期的な電圧を入力する一方、この電圧の入力により発生した前記圧電体の機械的な振動を電圧に変換して前記二次電極から電圧を出力させる請求項1に記載の圧電トランスとして構成することを特徴とする圧電トランスの実装方法。
A primary electrode for inputting a voltage to each of two outer surfaces that form a pair in the thickness direction along the side having the shortest length of one side among the sides is formed in each of the sides, and the primary Separately from the electrodes, a piezoelectric body in which a secondary electrode for outputting a transformed voltage is formed on the outer surface is installed on the mounting surface of the circuit board corresponding to the positions of the primary electrode and the secondary electrode, respectively. Inserted while being sandwiched between the two sets of holding members in the thickness direction ,
Upon insertion of the piezoelectric body with respect to the holding member, by mounting on the circuit board while interposing an elastic body having conductivity is between the holding member and at least the secondary electrodes, the circuit board A periodic voltage is applied to the piezoelectric body through the primary electrode with the input circuit formed on the primary electrode connected to the primary electrode and the output circuit formed on the circuit board connected to the secondary electrode. 2. The piezoelectric transformer according to claim 1, wherein the piezoelectric transformer is configured to convert a mechanical vibration of the piezoelectric body generated by the input of the voltage into a voltage and output the voltage from the secondary electrode. Mounting method of piezoelectric transformer.
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