專利名稱：壓電變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及筆記本型個人計算機及車輛導(dǎo)航系統(tǒng)等的液晶顯示面板的冷陰極管背照光源用的逆變器電路和在適配器(adapter)電源電路、電子復(fù)印機中使用的高壓發(fā)生電路等中使用的壓電變壓器、更詳細(xì)地說，涉及輸出電極的結(jié)構(gòu)和電路基板的安裝。
背景技術(shù)：
迄今，在各種小型電子裝置的電源中使用了壓電變壓器。在其典型的壓電變壓器中，有稱為羅森(Rosen)型和變形羅森型的壓電變壓器。
作為羅森型的一例，在壓電陶瓷矩形板的長度方向的大致一半的表面背面上形成一對輸入側(cè)電極，在未形成這一對輸入側(cè)電極的剩下的一半的端面上形成了輸出電極。與一對輸入側(cè)電極的每一個連接的引線的一方成為輸入部的輸入端子，與輸出側(cè)電極連接的引線的一方，成為保持于高電位的輸出電極，輸入側(cè)電極的另一方的引線成為輸入輸出共用的端子。
另一方面，作為變形羅森型的一例，交替地層疊內(nèi)部電極膜和壓電陶瓷層形成層疊體，將該層疊體的長度方向的大致一半定為輸入部，剩下的一半定為輸出部。在輸入部中，與壓電陶瓷層交替地重疊的內(nèi)部電極內(nèi)的鄰接的內(nèi)部電極分別被引出到彼此相反的側(cè)面上，分別與在層疊體的側(cè)面上形成的輸入電極連接。另一方面，在層疊體的長度方向上排列、且與壓電陶瓷層交替地層疊形成了輸出部的帶狀的電極。該內(nèi)部電極的兩側(cè)在兩端面露出，與相對于兩側(cè)面成對地形成的輸出電極連接。分別被設(shè)置在輸入電極上的引線與輸入側(cè)連接，設(shè)置在輸出電極上的引線與輸出側(cè)連接。輸出部的一條引線的電位為高電位，鄰接的引線的電位為低電位且是相同的電位。
但是，由于對于使用了壓電變壓器的逆變器來說，亮度調(diào)整的要求范圍已擴大了，故與其相對應(yīng)，大多采用了脈沖串(burst)調(diào)光。
其結(jié)果，在現(xiàn)有的安裝方式中不產(chǎn)生的可聽音的發(fā)生成為問題。這是因為，迄今為止，壓電變壓器的振動大致由單一振動模式來驅(qū)動，但由于附加調(diào)光功能，壓電變壓器的振動不是單一模式的振動，在電連接部中產(chǎn)生其影響。
再者，振動模式不是單一的模式的問題與朝向更小型、薄型的轉(zhuǎn)移的問題一起，對于壓電變壓器元件的電極結(jié)構(gòu)來說，在進(jìn)行導(dǎo)電性連接的面積等方面施加了限制，產(chǎn)生了關(guān)于壓電變壓器元件與電路基板的導(dǎo)電性連接的可靠性的問題。
因此，本發(fā)明的第1個目的在于提供一種與現(xiàn)有的安裝方法相比盡可能減少了工序數(shù)目及在安裝中花費的時間的壓電變壓器。
此外，本發(fā)明的第2個目的在于提供一種上述壓電變壓器的安裝方法。
此外，本發(fā)明的第3個目的在于提供這樣一種壓電變壓器，其中，可改善可聽音的聲壓水平，而且未觀察到升壓比、發(fā)熱等的電特性的惡化，可謀求可靠性的提高。
此外，本發(fā)明的第4個目的在于提供一種可實現(xiàn)厚度非常薄的壓電逆變器的壓電變壓器。
此外，本發(fā)明的第5個目的在于提供一種使用了上述壓電變壓器的壓電逆變器電源。
發(fā)明的公開按照本發(fā)明，可得到這樣一種壓電變壓器，該壓電變壓器具備壓電變壓器本體，包含長的板狀的壓電陶瓷；一對第1電極，在上述壓電變壓器本體的長度方向的大致一半的表面背面和兩側(cè)面內(nèi)的至少一方上形成；以及至少一個第2電極，被設(shè)置在上述壓電變壓器本體的長度方向的剩下的大致一半的側(cè)面和端面中的至少一方上，其特征在于將上述壓電變壓器安裝到為驅(qū)動該壓電變壓器而安裝了電源電路元件的電路基板上，同時在上述第2電極上設(shè)置多個端子，分別連接到上述電路基板上。
在此，在本發(fā)明的壓電變壓器中，上述壓電變壓器本體最好由層疊體和單一的壓電陶瓷層內(nèi)的一方構(gòu)成，其中，該層疊體由在板厚方向上交替地層疊多個內(nèi)部電極和壓電陶瓷層而構(gòu)成。
此外，在本發(fā)明中，為了用1/2波長或1波長的振動模式進(jìn)行驅(qū)動，將上述壓電變壓器安裝到上述電路基板上，具備由介于上述壓電變壓器與上述電路基板之間的具備柔軟性的彈性體構(gòu)成的固定部件，利用上述固定部件將上述壓電變壓器固定到上述電路基板上，最好在從上述壓電變壓器的各自兩端到全長的1/5的部分處，將上述固定部件的形狀設(shè)置成點和線狀內(nèi)的任一種形狀。
此外，按照本發(fā)明，可得到這樣一種壓電變壓器的安裝結(jié)構(gòu)，為了將用1/2波長或1波長的振動模式進(jìn)行驅(qū)動的壓電變壓器安裝到安裝了驅(qū)動上述壓電變壓器用的電源電路元件的電路基板上，使由具備柔軟性的彈性體構(gòu)成的固定部件介于上述壓電變壓器與上述電路基板之間，將上述壓電變壓器固定到上述電路基板上，其特征在于在從上述壓電變壓器的各自兩端到全長的1/5的部分處，將上述固定部件的形狀設(shè)置成點或線狀，將上述壓電變壓器安裝到上述電路基板上。
即，在本發(fā)明中，作為用1/2波長或1波長的振動模式進(jìn)行驅(qū)動的壓電變壓器和安裝到載有驅(qū)動該壓電變壓器的電路元件的電路基板上的電源，在從兩端到全長的1/5的部分處，以不包含與該壓電變壓器的振動的節(jié)點部分對應(yīng)的部分的方式，通過用柔軟的彈性體以點或線狀來固定，由于在起到該壓電變壓器與該電路基板的固定的作用的同時，也起到該壓電變壓器的支撐的作用，故可節(jié)省支撐部件，可謀求減少壓電變壓器的操作工序，縮短在安裝中花費的時間，同時，成為與現(xiàn)有的支撐相比擴大了支撐面積、相對于不是單一的激勵能更容易吸收振動的安裝方法，能進(jìn)一步減少異常的振動。
附圖的簡單說明
圖1是示出現(xiàn)有技術(shù)的變形羅森型壓電變壓器的端子結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖2是示出現(xiàn)有技術(shù)的羅森型壓電變壓器的端子結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖3A是示出本發(fā)明的第1實施例的變形羅森型壓電變壓器元件的端子結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖3B是沿圖3A的IIIB-IIIB線的剖面圖；圖3C是沿圖3A的IIIC-IIIC線的剖面圖，示出輸出側(cè)的高電壓部的剖面；圖4是示出圖3A的變形羅森型壓電變壓器的已安裝到電路基板上的狀態(tài)的斜視圖；圖5是圖4的變形羅森型壓電變壓器的布線圖；
圖6是示出本發(fā)明的第2實施例的壓電變壓器的端子結(jié)構(gòu)的斜視圖；圖7是示出圖6的壓電變壓器的已安裝到電路基板上的狀態(tài)的斜視圖；圖8A是示出本發(fā)明的第3實施例的壓電變壓器的已安裝到電路基板上的狀態(tài)的平面圖；以及圖8B是圖8A的壓電變壓器的側(cè)面圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)為了說明本發(fā)明的實施例，為了更容易理解本發(fā)明，參照圖1至圖2說明現(xiàn)有技術(shù)的壓電變壓器。
參照圖1，在作為變形羅森型的一例的壓電變壓器11中，交替地層疊內(nèi)部電極13和壓電陶瓷層以形成層疊體15，將該層疊體15的長度方向的大致一半定為輸入部17，將剩下的一半定為輸出部19。
在輸入部17中，與壓電陶瓷層交替地重疊的內(nèi)部電極13內(nèi)的鄰接的內(nèi)部電極分別被引出到彼此相反的側(cè)面上，分別與在層疊體15的側(cè)面上形成的輸入電極21、23連接。
另一方面，在層疊體15的長度方向上排列、且與壓電陶瓷層交替地層疊形成了輸出部19的帶狀的電極25a、25b、25c。該電極25a、25b、25c的兩側(cè)在兩側(cè)面露出，與兩側(cè)面相對且成對地形成的輸出電極27、29和31、33和35、37連接。
為了將圖1中示出的壓電變壓器11導(dǎo)電性地連接到未圖示的電路基板上，將分別設(shè)置在輸入電極21、23上的引線39、41連接到輸入側(cè)，將設(shè)置在輸出電極27、33、35上的引線43、45、47連接到輸出側(cè)。輸出部19的引線45的電位是較高的電位。引線43和47的電位是較低的電位，而且為彼此相同的電位。
此外，關(guān)于輸出部19的端子結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電性的連接，將引線43、45、47分別連接到電路基板上。
圖2中示出的壓電變壓器51被稱為羅森型，與圖1的壓電變壓器元件一起，是眾所周知的。如圖2中所示，表示羅森型的一例的壓電變壓器51中，在壓電陶瓷矩形板53的長度方向的大致一半的表面背面上分別形成一對電極55、57，在未形成這一對電極55、57的一側(cè)的端面上形成了電極59。在該結(jié)構(gòu)的壓電變壓器元件51中，與一對電極55、57連接的引線61、63成為輸入部65的輸入端子，與電極59連接的引線67成為輸出部69的輸出端子，保持于高電位。
在此，參照圖3A、圖3B和圖3C乃至圖8A和圖8B說明本發(fā)明的實施例。
參照圖3A、圖3B和圖3C，本發(fā)明的第1實施例的壓電變壓器101是變形羅森型的壓電變壓器。
壓電變壓器101中，交替地層疊矩形形狀的內(nèi)部電極13和帶狀的連接電極25a、25b、25c與壓電陶瓷層103，形成了層疊體15。將該層疊體15的長度方向的大致一半定為輸入部17，將剩下的一半定為輸出部19。壓電陶瓷層103的材料是鋯酸鈦酸鉛系列，連接電極25a、25b、25c由銀、鈀構(gòu)成，各外部電極21、23、27、29、31、33、35、37由銀或銀、鈀構(gòu)成。
在輸入部17中，與壓電陶瓷層103交替地重疊的內(nèi)部電極13內(nèi)的鄰接的內(nèi)部電極分別被引出到彼此相反的側(cè)面上，分別與在層疊體15的側(cè)面上形成的輸入電極21、23連接。在該輸入電極21、23上分別設(shè)置了引線39、41。
另一方面，在層疊體15的長度方向上排列、且與壓電陶瓷層103交替地層疊形成了輸出部19的帶狀的連接電極13。該連接電極13的兩側(cè)在層疊體15的兩側(cè)面露出，與兩側(cè)面相對且成對地形成的輸出電極27、29和31、33和35、37連接。各個輸出電極27、29和31、33和35、37分別連接到引線43、105和107、45和47、109上。輸出部19的高電壓部的電極是31、33，電極31與33導(dǎo)電性地導(dǎo)通。
此外，低電壓部的電極27、29、35、37也采取與上述電極31、33同樣的結(jié)構(gòu)。
參照圖4，示出了圖3A中示出的壓電變壓器101安裝到電路基板111上的狀態(tài)。在圖3A中示出的壓電變壓器元件101的外部電極21、23、25、27、29、31、33、35的8個部位上用焊錫焊接了處理成各自的預(yù)定的長度的引線39、41和43、105和107、45和47、109。其次，通過使用硅酮粘接劑等經(jīng)硅酮片將經(jīng)過引線處理的壓電變壓器101在振動的節(jié)點部處粘接到電路基板111(參照圖4)30上，對各引線39、41和43、105和107、45和47、109在被指定的電路基板111的8個部位上進(jìn)行焊錫焊接。此外，在第1實施例中，雖然用焊錫焊接了引線，但即使使用柔性印刷布線基板(FPC)也能同樣進(jìn)行焊錫連接。
圖5是使用了圖4的壓電變壓器的逆變器電源的電路圖。
如圖5中所示，將輸入側(cè)的引線39、41連接到輸入側(cè)的電路113上，將輸出側(cè)的引線107、117連起來，經(jīng)一條連接線117輸入到輸出側(cè)的一個端部上，將輸出側(cè)的引線105、109短路，將輸出側(cè)的引線43、47連起來，作為一條連接線119，輸入到輸出側(cè)的另一端部上。
按照這樣的結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的第1實施例的壓電變壓器，關(guān)于變形羅森型的壓電變壓器101的輸出部19的電極結(jié)構(gòu)，如圖3A、圖3B和圖3C中所示，在兩側(cè)設(shè)置輸出部19的外部電極，而且作成使輸出側(cè)12的壓電變壓器元件的內(nèi)部采取圖3C那樣的結(jié)構(gòu)、使引線43、105和107、45和47、109采取導(dǎo)電性地導(dǎo)通的結(jié)構(gòu)，由此，壓電變壓器的振動在長度方向上為左右對稱，可減少可聽音的聲壓水平，同時，在輸出部19為高電位側(cè)的引線107、45和低電位側(cè)的引線43、105和47、109中各具有兩個部位，由此，可得到即使在一個部位的導(dǎo)電性連接方面產(chǎn)生問題，電特性也不變化的壓電變壓器。
其次，在下述的表1中示出本發(fā)明的第1實施例的壓電變壓器元件的特性。如下述的表1中所示，在變形羅森型的壓電變壓器元件中，很清楚，可將可聽音降低約8dB，未觀察到升壓比、發(fā)熱等的電特性的惡化，而且判明了可謀求可靠性的提高。
表1<
圖6中示出的本發(fā)明的第2實施例的壓電變壓器121稱為羅森型。在該壓電變壓器元件121壓電陶瓷矩形板53的長度方向的大致一半的表面背面上分別形成了電極55、57。另一方面，在未形成各電極55、57的一側(cè)的壓電陶瓷矩形板53的部分的端面上形成了電極59。與圖2中示出的現(xiàn)有的壓電變壓器51相比。在電極59上設(shè)置了123、125這兩條引線的這一點上與現(xiàn)有技術(shù)不同。
在該結(jié)構(gòu)的壓電變壓器121中，與電極55、57連接的引線61、63成為輸入部65的輸入端子，與電極59連接的引線123、125保持于高電位，輸入端子的一方作為共用端子，構(gòu)成了輸出端子。
參照圖7，示出了將圖6的壓電變壓器121安裝在電路基板111上的狀態(tài)。
如圖6和圖7中所示，通過在羅森型的壓電變壓器121的輸出側(cè)在兩個部位上設(shè)置引線123、125，可得到即使在一個部位的導(dǎo)電性連接方面產(chǎn)生問題，電特性也不變化的壓電變壓器。
此外，即使在本發(fā)明的第2實施例中，與現(xiàn)有技術(shù)比較，也未觀察到電特性的惡化，而且判明了可謀求可靠性的提高。
如以上所說明的那樣，按照本發(fā)明的第1和第2實施例，可提供下述的壓電變壓器，其中，相對于壓電變壓器的振動作成對稱的結(jié)構(gòu)，可降低成為問題的可聽音的聲壓水平，未觀察到電特性的惡化，可謀求可靠性的提高。
此外，按照本發(fā)明的第1和第2實施例，可提供能實現(xiàn)厚度非常薄的壓電逆變器的壓電變壓器。
參照圖8A和圖8B，本發(fā)明的第3實施例的壓電變壓器127，除了基板安裝結(jié)構(gòu)不同之外，具有與圖3A和圖3B中示出的現(xiàn)有技術(shù)的壓電變壓器同樣的結(jié)構(gòu)。即，壓電變壓器127具備在變壓器側(cè)面的表面背面兩面上設(shè)置的外部電極75、77、79、81。再有，用焊錫將引線焊接到各外部電極75、77、79、81上，但這里將該記載省略了。
與現(xiàn)有的壓電變壓器71相同，如果將壓電變壓器127安裝到載有壓電變壓器驅(qū)動用的電路元件的電路基板10上，則成為壓電逆變器等的電源。
但是，在本發(fā)明的第3實施例中，與以往不同，為了將壓電變壓器127安裝到電路基板73上，成為從壓電變壓器127的1/2波長模式的振動的節(jié)點83、85開始在靠近兩端的下面一側(cè)插入由柔軟的彈性體構(gòu)成的固定部件129、131并進(jìn)行粘接的結(jié)構(gòu)。
作為上述本發(fā)明的第3實施例的壓電變壓器的具體例，在下述的表2中示出在將53/7.7/3.2mm的壓電變壓器127安裝到電路基板73上后，本發(fā)明的第3實施例的壓電變壓器的特性比較。
表2
如上述的表2中所示，與以往比較，在本發(fā)明的第3實施例的壓電變壓器中，在壓電變壓器的發(fā)熱、消耗電流、長度方向的振動速度的波形中未觀察到大的變化，而且與現(xiàn)有產(chǎn)品相比，降低了寬度、厚度方向的振動，在此基礎(chǔ)上減少了可聽音的水平。
如以上所說明的那樣，在本發(fā)明的第3實施例中，在壓電逆變器中使用的壓電變壓器和安裝到載有驅(qū)動該壓電變壓器用的電路元件的電路基板上的電源中，通過采取在從變壓器的兩端到全長的1/5的部分處將柔軟的彈性體不僅作為固定部件、而且作為支撐部件進(jìn)行插入并粘接的安裝方法，可提供在發(fā)熱、長度方向的振動等的特性方面沒有變化、能使可聽音和寬度、厚度方向的振動減少、且通過去除支撐部件能使安裝的工序數(shù)和在安裝中花費的時間減少的壓電變壓器的安裝結(jié)構(gòu)。
產(chǎn)業(yè)上的利用的可能性如上所述，與本發(fā)明有關(guān)的壓電變壓器及其安裝結(jié)構(gòu)作為筆記本型個人計算機及車輛導(dǎo)航系統(tǒng)等的液晶顯示面板的冷陰極管背照光源用的逆變器電路和在適配器電源電路、電子復(fù)印機中使用的高壓發(fā)生電路等中使用的壓電變壓器是有用的。
權(quán)利要求
1.一種壓電變壓器，該壓電變壓器具備壓電變壓器本體，包含長的板狀的壓電陶瓷；一對第1電極，在上述壓電變壓器本體的長度方向的大致一半的表面背面和兩側(cè)面內(nèi)的至少一方上形成；以及至少一個第2電極，被設(shè)置在上述壓電變壓器本體的長度方向的剩下的大致一半的側(cè)面和端面中的至少一方上，所述壓電變壓器的特征在于將上述壓電變壓器安裝到為驅(qū)動該壓電變壓器而安裝了電源電路元件的電路基板上，同時在上述第2電極上設(shè)置多個端子，分別連接到上述電路基板上。
2.如權(quán)利要求1中所述的壓電變壓器，其特征在于上述壓電變壓器本體由層疊體和單一的壓電陶瓷層內(nèi)的一方構(gòu)成，其中，該層疊體由在板厚方向上交替地層疊多個內(nèi)部電極和壓電陶瓷層而構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2中所述的壓電變壓器，其特征在于將引線和FPC內(nèi)的至少一方用于上述壓電變壓器與上述電路基板的導(dǎo)電性連接。
4.如權(quán)利要求3中所述的壓電變壓器，其特征在于上述壓電變壓器本體由上述層疊體構(gòu)成，上述第1電極被設(shè)置在上述層疊體的側(cè)面，與上述內(nèi)部電極連接，上述第2電極與上述層疊體的上述第1電極不同的部分的側(cè)面相對而被設(shè)置且其電位彼此相同，同時分別由與上述電路基板連接的至少一對電極構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4中所述的壓電變壓器，其特征在于在長度方向上并排地形成多對上述第2電極，將上述第2電極內(nèi)的各對電極的每一對連接到電位相同的輸出端子上，上述第2電極內(nèi)的彼此相鄰的電極分別作為互不相同的輸出端子與上述電路基板連接。
6.如權(quán)利要求5中所述的壓電變壓器，其特征在于構(gòu)成逆變器電源。
7.如權(quán)利要求3中所述的壓電變壓器，其特征在于上述第2電極由在上述壓電變壓器本體的一端部設(shè)置的一個輸出電極構(gòu)成，在上述輸出電極上設(shè)置2點的端子，將上述2點的端子導(dǎo)電性地連接到上述電路基板上。
8.如權(quán)利要求7中所述的壓電變壓器，其特征在于上述第1電極由一對輸入電極構(gòu)成，該一對輸入電極在構(gòu)成上述壓電變壓器本體的表面背面的相對面的一部分上相對。
9.如權(quán)利要求8中所述的壓電變壓器，其特征在于被用于逆變器電源。
10.一種壓電變壓器，其特征在于為了用1/2波長或1波長的振動模式進(jìn)行驅(qū)動，將上述壓電變壓器安裝到上述電路基板上，具備由介于上述壓電變壓器與上述電路基板之間的具備柔軟性的彈性體構(gòu)成的固定部件，利用上述固定部件將上述壓電變壓器固定到上述電路基板上，在從上述壓電變壓器的各自的兩端到全長的1/5的部分處，將上述固定部件的形狀設(shè)置成點和線狀內(nèi)的任一種形狀。
11.一種壓電變壓器的安裝結(jié)構(gòu)，為了將用1/2波長或1波長的振動模式進(jìn)行驅(qū)動的壓電變壓器安裝到安裝了驅(qū)動上述壓電變壓器用的電源電路元件的電路基板上，使由具備柔軟性的彈性體構(gòu)成的固定部件介于上述壓電變壓器與上述電路基板之間，將上述壓電變壓器固定到上述電路基板上，其特征在于在從上述壓電變壓器的各自的兩端到全長的1/5的部分處，將上述固定部件的形狀設(shè)置成點或線狀，將上述壓電變壓器安裝到上述電路基板上。
全文摘要
壓電變壓器(101)具備在板厚方向上交替地層疊多個內(nèi)部電極(13)和壓電陶瓷層(103)而構(gòu)成的層疊體(15)、與在上述層疊體(15)的側(cè)面上設(shè)置的上述內(nèi)部電極(13)連接的第1電極(21,23)和在與上述第1電極(21,23)不同的部分的側(cè)面相對而設(shè)置的、其電位彼此相同的至少一對第2電極(27,29,31,33,35,37),并具有驅(qū)動壓電變壓器用的電路基板,在該壓電變壓器(101)中,將上述壓電變壓器(101)安裝到上述電路基板上,同時,將上述至少一對第2電極(27,29,31,33,35,37)的相對的各自的電極與上述電路基板分別導(dǎo)電性地連接。
文檔編號H02M7/48GK1272962SQ9980087
公開日2000年11月8日 申請日期1999年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月29日
發(fā)明者熊坂克典, 山口將央 申請人:株式會社東金