专利名称：：压电变压器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种压电变压器。
背景技术：
：现有技术已知，压电变压器使用压电振子。压电振子至少有一对形成于压电陶瓷板上和/或中的驱动电极。在该对驱动电极上加AC电压后，由于压电效应，压电板按如单波长谐振模式等谐振模式发生振动。在压电板振动时，板的任一位置皆发生电压电位变化。可变的电压电位可以从形成于该位置的输出电极引出。一对输出电极可以形成于压电板的不同位置。这样，加于作为初级电极的驱动电极上的AC电压被改变，并在作为次极电极的输出电极上取得该变化的电压。由于对于压电变压器来说重要的是压电板的振动，所以支撑该变压器同时不抑制其振动成为严重的问题。振动波形上有振动节点和波腹。因此，变压器支撑于相应于振动节点的位置。另一方面，需要引线给初级电极提供输入电压，并从次级电极取出改变的电压。通常情况下，引线与初级电极和次级电极相连。然而，引线接点不总是位于相应于振动节点的位置。引线应为自由的，其上没有张力，以免影响压电板的振动。电路器件特别是小尺寸器件的组装、固定和其它处理都易使引线出问题。而且，初级和次级电极形成于压电板的不同表面上，所以在电路板上进行变压器的安装和布线操作都较复杂。因而在电路板上安装变压器需较大空间，另外电路器件的成本较高，尺寸较大。因此，本发明的目的是提供一种压电变压器，该变压器具有与外部电路的简单连接结构，且尺寸较小。发明的公开本发明提供一种小尺寸压电变压器，其连接引线结构安装于压电板的一个表面上。该连接引线结构以简单的操作连接变压器与外部电路。根据本发明，提供的压电变压器包括变压元件，和与变压元件连接的连接引线结构，该连接引线结构用于连接变压元件与外部电路。变压元件包括由压电陶瓷制成的矩形板，该板具有第一表面和侧表面；至少一对设置于矩形板上的初级电极，用于接收作为初级电压的驱动电压，以根据压电效应驱动矩形板振动；形成于矩形板上的数个输入端电极，这种输入端电极部分暴露于第一表面上且分别与成对电极相连；至少一个次级电极，形成于矩形板的由于压电效应矩形板振动产生电压电位的区域，该次级电极具有一个输出端电极部分，该输出端电极部分延伸以暴露于矩形板的第一表面上。连接引线结构包括绝缘材料的柔性扁平片；及多个导电条，形成于扁平片中，该导电条具有部分露出扁平片的数个连接部分，在变压元件立于扁平片之上，且矩形板的第一表面叠置于扁平片之上时，输入和输出端电极分别与各连接部分的相应一个机械和电连接。以下的说明书和权利要求书中描述了本发明的其它方案、改进和改形。附图简述图1是已知压电变压器实例的透视图；图2是已知压电变压器另一实例的透视图；图3是已知压电变压器又一实例的透视图；图4是展示压电板振动的示意图；图5是根据本发明一个实施例的压电变压器的分解图；图6是沿图5中的线6-6取的剖面图；图7是根据本发明另一实施例的压电变压器的分解图；图8是沿图7中的线8-8取的剖面图；图9是根据本发明另一实施例的压电变压器的分解图；图10是根据本发明另一实施例的压电变压器的分解图；图11是根据本发明另一实施例的压电变压器的分解图；图12是沿图11中的线12-12取的剖面图；图13-15是根据本发明不同实施例的压电变压器的分解图；图16是根据本发明另一实施例的压电变压器的分解图；图17沿图16中的线17-17取的剖面图；图18是根据本发明另一实施例的压电变压器的分解图；图19沿图18中的线19-19取的剖面图；图20是根据本发明另一实施例的压电变压器的分解图；图21沿图20中的线21-21取的剖面图；图22是根据本发明另一实施例的压电变压器的分解图；图23沿图22中的线23-23取的剖面图；图24-26是根据本发明不同实施例的压电变压器的分解图；实施本发明的最佳模式在说明实现本发明的最佳模式之前，首先参照图1-4说明现有技术，以便更容易理解本发明。参见图1，其中所示的已知压电变压器包括压电陶瓷材料的矩形板11，一对初级电极12a和12b，形成于板11端面上的次级电极13。该压电变压器所用压电陶瓷材料有已知的Pb(FeNb)ZrTiO3型、Pb(MnSb)ZrTiO3型、Pb(MnNb)ZrTiO3型、Pb(FeSb)ZrTiO3型等类似陶瓷。初级电极12a和12b形成于压电板11右半部分(图中所示)的相反表面上。压电板11的该半部分在箭头所示的厚度方向极化。已知带有初级电极12a和12b的压电陶瓷矩形板11作为压电振动元件。具体地，在交流电压加于这对初级电极12a和12b上后，压电板11振动，波长等于板11的长度L，如图4所示，该图中示出了两个波形A和B，分别表示板的位移分布和应变分布。振动节点和波腹交替出现在间隔L/4处。振动元件中的初级电极12a和12b还称作驱动电极。回到图1，板11另一半在另一箭头所示的长度方向极化。在压电陶瓷板11振动时，由次极电极13得到AC电压。这样，在AC电压加到初级电极12a和2b上时，从次级电极13得到次级输出电压。初级电极12a和12b中的一个，例如电极12b对于次级侧是公用的，即，在初级电极12b和次级电极13间得到次级输出。为了在初级电极12a和12b上加初级电压，利用焊接法输入引线52a和52b在振动节点处分别与初级电极12a和12b连接。另一方面，利用焊接法输出引线53还与次级电极13连接。还已知分别用于连接输入引线和输出引线至初级电极12a，12b和次级电极13的其它结构，如图2和3所示。参见图2和3，用弹性导体带54a，54b和55代替各引线，并利用焊接法或压焊法将它们与初级电极12a，12b和次级电极13连接。参见图3，用柔性扁平电缆61代替各引线和弹性导体带。柔性扁平电缆61包括导体条61a和61b，它们淀积或形成于柔性塑料片63上。导体条61a和61b的端部从柔性塑料片63引出，并利用焊接法或压焊法与初级电极12a和12b及次级电极13连接。形成小尺寸特别是小厚度的压电变压器。因此，它适用于小尺寸集成的电子电路器件。然而，已知结构在电极与引线的连接方面较复杂，且具有如前文所述的缺点。下面参照图5-26所示的实施例说明实施本发明的最佳模式。参见图5和6，图中示出了根据本发明实施例的压电变压器，该压电变压器包括变压元件10和连接引线结构18。变压元件10的结构类似于图1所示的结构，但有几点不同。其与图1的类似部分用与图1相同的参考标记表示。不同点在于，在压电陶瓷板11的半边部分上形成有多对初级电极12a和12b，如图6所示。一对输入端电极12c和12d形成于板11该半边部分的相对侧面上。一个输入端电极12c与成对的初级电极中的一个12a相连，而另一输入端电极12d与成对初级电极中的另一电极12b相连。而且，除形成于板11的端面上的次级电极13a外，在板11中间部分的表面上形成有附加的次级电极13b。这意味着可以在次级电极13a和13b上得到输出电压，而初级电极中的一个不必公用作次级电极。次级电极13a和13b延伸到板的侧面上，构成小的侧电极，作为输出端电极13c和13d。对变压元件10设置连接引线结构18，该连接引线结构包括多个由覆盖于其上的柔性塑料片16绝缘的导体条15。导体条15具有露出塑料片外的多个连接焊盘15a-15d，在变压元件安装于连接引线结构上时，它们借助焊接法分别与输入和输出端电极12c，12d和13c，13d电和机械连接。连接引线结构18可以按与所谓的柔性印刷电路(FPC)或所谓的柔性扁平电缆(FFC)类似的方式形成。连接引线结构18还具有导体条15的端子焊盘(如图中的结构18右端的黑点所示)，可以容易地与外部电路连接。在使用带有连接引线结构的变压器时，在电路板上安装和与之或与其它电路连接的操作容易进行，且不存在引线处理方面的麻烦。在一个实例中，形成多个压电陶瓷矩形坯片，在坯片上印刷Ad/Pd初级电极图形，堆叠并烧结坯片，形成带有初级电极12a和12b的硬矩形陶瓷板11，由此形成变压器。此后，通过焙烧Ag膏，在板11上形成输入端电极12c和12d，及带有输出端电极13c和13d的次级电极13a和13b。然后，作为连接引线结构18的FPC与变压器连接，从而形成带有连接引线结构的变压器样品。通过FPC18在样品变压器上加20V的输入电压，测量样品变压器的输出电压和电流及温度。测量数据及与带有图1所示引线的变压器有关的测量数据展示于表1中。表1</tables>由表1注意到，根据该实施例的带有FPC的样品变压器具有与该引线型已知变压器类似的特性。而且，用相同的输入电压对样品变压器进行老化实验。测量开始时、500小时后、和1000小时后样品变压器的输出电压和电流及温度。测量数据示于表2中。表2</tables>表2证实了本发明的样品变压器在使用了1000小时后性能也没退化，因此带有FPC的变压器适于实际应用。参见图7和8，其中所示变压器类似于图5和6的变压器，只是有以下不同，其输入端电极12c，12d和输出端电极13c和13d分别从板11的侧面延伸到底面(如图所示)，以在底面上分别形成延伸部分12e、12f、13e和13f。结果，端电极可以容易且可靠地与如FPC等连接引线结构18的焊盘15a-15d连接，如图6中示例性地展示的有关输入端12c-12e和12d-12f及焊盘15a和15b。形成输出端电极13d和13c的延伸部分13e和13f，它们在底面上横向延伸过板11的宽度，如图7中点划线所示。参见图9，带有连接引线结构的变压器与图6所示的变压器类似，但有以下改变，其输入端电极中的一个12d-12f和输出端电极中的一个13d-13e与连接引线结构18上的公用导电条15连接。因此，公用导体条有两个露出塑料片16的焊盘。在此实施例中，初级电极12a和12b中的一个与次级电极13a和13b中的一个连接成等电位或接地。参见图10，给图5和6的带连接引线结构的变压器提供绝缘外壳或盒。该盒由例如聚碳酸酯树脂构成，包括上盖盒21a和带有敞开上部的底座盒21b。形成底座盒21b时，使之在一端壁上带有侧缝21c。通过侧缝21c，连接引线结构18部分插入底座盒21b中以便焊盘15a-15d处于底座盒21c中。变压元件10通过开口端插入底座盒21b中，输入和输出端电极12c、12d、13d和13c借助焊接法与连接引线结构18上的焊盘15a-15d电和机械连接，如对图5和6进行的说明。上盖盒21a盖在变压元件10上，并与底座盒21b配合。这样，变压元件10和元件10的带有连接引线结构18的连接部分绝缘。上盖盒21a在其内表面上具有凸缘或凸起21d，在变压元件10的振动节点处与之压接触，以便在罩盒21a-21b中稳定地固定变压元件10。参见图11和12，这些图示出了根据本发明另一实施例的带有连接引线结构的压电变压器。该实施例与图10所示类似，只有几点不同。其中类似的部件由相同的参考标记表示，这里略去对此的说明。该实施例中，变压元件10’不同于图10的变压元件10，其次级电极13a和13b形成于矩形板11的相对侧面上。变压器基于所谓的K31振动模式。次级电极13a和13b延伸到侧面的底缘(图中)，并在矩形板11的底面平面上露出，以形成输出端电极部分，其与FPC18的导体条15的连接部分或焊盘15a-15d机械和电连接。上盖盒23由树脂成型构成，带有四个向下突出的凸起23a-23d，以便与作为底座元件的FPC18和电路板22连接。FPC18在焊盘15a-15d附近有四个通孔16d和16d，连接凸起23a-23d穿过这些通孔。电路板22也有四个连接孔22a-22d，相应的连接凸起23a-23d与之配合并固定。这样，上盖盒23和电路板22构成变压元件10和FPC18的外壳。最好是用任意粘结剂将连接凸起固定于电路板的连接孔中。电路板22上有布线图形，导体条15与之相连。这样，变压器容易安装于电路板22上，并与之连接。在所示的实施例中，电路板上有电路元件20，以构成例如包括变压器在内的变压电源等电路器件。该实施例的变压器样品的板11制成40×6×1.5(mm)大小，且以与图5所示实施例类似的方式有五对内部初级电极。对样品进行类似的性能实验。测量数据示于表3和表4中。表3</tables>表4</tables>该实施例的变压器也可以在长时间内保持其性能不退化。参见图13，图中所示的另一实施例的变压器与图11和12的实施例类似。上盖盒25由树脂成型而成，四个金属销25a-25c固定于上盖盒25上，构成连接凸起。穿过FPC18的连接焊盘形成通孔16a-16d，使金属岛部分19置于通孔周围。金属销25a-25d通过岛部分19与FPC18的导电条电连接。这样金属连接凸起25a-25d可以借助焊接法固定于FPC。金属销25a-25d形成于能使它们分别与输入和输出端电极12c、12d、13a和13b接触的位置。这种情况下，导体条15与输入和输出端电极12c、12d、13a和13b的连接借助于金属销25a-25d得以加强。图14的实施例与图13的实施例类似，该实施例中，电路板22也具有围绕连接孔22a-22d的金属岛部分19。这样，连接凸起25a-25d也可以借助焊接法固定于该岛部分上。图15的实施例是图14实施例的变形。在电路板22上形成布线图形26，使之延续到其上的岛部分19。因此，FPC18上的连接焊盘可以通过金属连接销25a-25d连接到电路板22上的布线图形。因此，FPC18的导体15不必延伸到其边缘。图16和17示出的另一实施例是图15实施例的变形。该变形中，输入和输出端电极13d和13e设置于矩形板11的底面上。这就象图7和8所示的实施例一样，增强了输入和输出端与连接焊盘的连接。参见图18和19，其中所示的实施例与图11和12的类似。FPC18在除相应于振动节点且与所述导体条15绝缘的区外的区具有开口18’，这可以增强热耗散。该实施例变压器样品的板11制成为40×6×1.5(mm)大小，且与图5的实施例类似有五对内部初级电极。对样品进行类似的性能实验。测量数据示于表5和表6中。表5</tables>表6</tables>应该明白，与图11和12的实施例相比，增强了热耗散。参见图20和21，它们是图18和19实施例的变形。与图18和19相比，它们具有扩大的开口18’。导体条15形成为锯齿形，邻近导体条还形成有开口，如图所示。图22和23实施例是图15实施例的变形。FPC18与图20和21类似也具有开口18’。该实施例中，变压元件10与图5和6的实施例类似。参见图24，其中所示实施例是图20和21的实施例的变形。FPC的通孔16a-16d和连接孔22a-22d在矩形板11的长度方向上与FPC18的连接部分15a-15d相距一定距离，最好是大于矩形板11长度的1/16。这样一来，上盖盒23、FPC18和电路板22固定在一起，其固定位置距输入和输出端与连接焊盘间的连接点有一定距离且靠近振动节点。电路板22上的导体条15和布线图形26彼此通过通孔连接。图25和26示出了图24的不同变形。参见图25，连接部分15a、15c和15d弯曲，以便以弓形向矩形板11突出。这样，连接部分与输入和输出端电极压接触。保证了其间的连接。图25中，示出的变压元件10具有与图1类似的初级和次级电极结构。然而，输入端电极12c和12d设置成分别与初级电极12a和12b连接。次级电极13在下端部提供输出端电极部分。图26中，连接部分15a-15d按波形形成，以便保证输入和输出端电极12c、12d和13与连接部分15a-15d间的连接。工业应用根据本发明，可以提供小尺寸压电变压器，该变压器在电路器件的组装期间容易进行各种处理。因此，可以提供小尺寸低成本的电子器件。权利要求1.一种压电变压器，包括变压元件，和与变压元件连接的连接引线结构，该连续引线结构用于连接所述变压元件与外部电路，所述变压元件包括由压电陶瓷制成的矩形板，该板具有第一表面和侧表面；至少一对为所述矩形板设置的初级电极，用于接收作为初级电压的驱动电压，以根据压电效应驱动矩所述矩形板振动；形成于所述矩形板上的数个输入端电极，这种输入端电极部分暴露于所述第一表面上且分别与成对电极相连；和至少一个次级电极，形成于所述矩形板的由于压电效应矩形板振动引起电压电位的区域，所述次级电极具有延伸以暴露于所述矩形板的所述第一表面上的一个输出端电极部分，并且所述连接引线结构包括绝缘材料制成的柔性扁平片；及多个导电条，它们形成于所述扁平片中，且具有部分露出扁平片的数个连接部分，在变压元件立于所述扁平片上，且所述矩形板的第一表面叠置于所述扁平片上时，所述输入和输出端电极分别与所述连接部分的相应一个机械和电连接。2.根据权利要求1的压电变压器，其特征在于，还包括绝缘外壳，其中含有所述变压元件与所述连接引线结构，所述连接引线结构的一部分延伸出所述外壳，用以连接所述外部电路。3.根据权利要求2的压电变压器，其特征在于，所述外壳包括底座元件和与之配合的上盖元件。4.根据权利要求3的压电变压器，所述矩形板的振动具有振动节点，其特征在于，所述上盖元件在其内表面上具有凸起，所述凸起压在矩形板的相应于振动节点的位置，以在所述外壳中保持所述变压器元件稳定。5.根据权利要求3的压电变压器，其特征在于，所述上盖元件具有多个延伸到所述底座元件的凸起，所述柔性扁平片具有多个通孔，用于接收所述连接凸起，所述底座元件具有连接孔，用于分别接收和固定地连接所述连接凸起。6.根据权利要求5的压电变压器，其特征在于，所述连接凸起用绝缘材料制成，所述通孔和所述连接孔在所述矩形板的长度方向上距所述导体条的连接部分一定距离。7.根据权利要求6的压电变压器，其特征在于，所述通孔和所述连接孔与所述导体条的所述连接部分的距离大于所述矩形板长度的1/16。8.根据权利要求6的压电变压器，其特征在于，所述底座元件是电路板，其上具有布线图形，所述导体条通过所述通孔与布线图形连接。9.根据权利要求5的压电变压器，其特征在于，所述连接凸起是金属制的。10.根据权利要求9的压电变压器，其特征在于，所述通孔穿过所述连接部分形成，所述输入和输出端电极在所述矩形板的所述侧面上延伸，并与所述连接凸起接触。11.根据权利要求9的压电变压器，其特征在于，所述底座元件是电路板，其上具有所述导体条与之连接的布线图形。12.根据权利要求11的压电变压器，其特征在于，所述电路板具有所述连接孔形成于其中的导电岛部分。13.根据权利要求11的压电变压器，其特征在于，所述连接孔形成于所述布线图形中，由此通过所述连接凸起连接所述导体条与所述布线图形。14.根据权利要求6-13中任一项的压电变压器，所述矩形板的振动具有振动节点，其特征在于，所述扁平片在除相应于所述振动节点且与所述导体条绝缘的区之外的区中至少具有一个开口。15.根据权利要求14的压电变压器，其特征在于，所述连接部分向所述矩形板突出，由此与所述输入和输出端电极压接触。16.根据权利要求15的压电变压器，其特征在于，所述连接部分的每一个皆与所述扁平片一起以弓形弯曲。17.根据权利要求15的压电变压器，其特征在于，所述连接部分的每一个皆与所述扁平片一起以波形弯曲。全文摘要一种压电变压器具有在其底面上露出的输入和输出端电极(12c，12d，13c，13d)。端电极与柔性印刷电路(18)的连接部分(15a－15d)机械和电连接,以便与外部电路连接。该变压器固定于彼此配合的底座元件(21b,22)和上盖(21a,23,25)之间。底座元件可以是其上将安装变压器的电路板。文档编号H01L41/053GK1197549SQ97190895公开日1998年10月28日申请日期1997年5月15日优先权日1996年5月15日发明者熊坂克典,胜野超史,冈本幸一,布田良明申请人:株式会社东金