CN1034202C - 电子元件 - Google Patents

Abstract

一种被安装到印刷电路板上时不会产生引线电极与外部连接端子之间的缺陷连接的电子元件，包括：电子单元Al，具有边缘处的引线电极；支承件A2，经过间隙G面对着电子单元。支承件A2在与引线电极A4相对处具有外部连接端子A5。树脂层A3在电子单元A1及支承件A2之间，并从Al的边缘处缩进一段距离d，且d＞G。树脂层将电子单元与支承件粘接起来。焊料填在引线电极A4与外部连接端子A5之间的距离d上的由间隙G形成的空间中。

Description

电子元件

本发明涉及电子元件，例如压电部件及类似元件。

在现有技术中，公知形式的电子元件包括一个电子单元B1，一个支承件B2，一个树脂层B3及一个焊料B6，如图11中所示。该电子元件B1在其边缘上具有一个引线电极B4，并且支承件B2经由一个间隙被放置在电子单元B1的对面。支承件B2具有一个外部连接端子B5，该端子在经过槽口面对着引线电极B4的地方从支承件的上表面延伸到支承件的下表面。树脂层B3放置在电子单元B1及支承件B2之间，并使电子单元B1与支承件B2粘合起来。焊料B6充满在槽口的空间中并使引线电极B4与外部接线端子B5相连接。

然而，该现有技术的电子元件具有这样的问题：当它们被安装在印刷电路板P上时，使靠近电子单元B1的引线电极B4与靠近支承件B2的外部连接端子B5相连接的焊料B6趋于再熔化，并被吸收到印刷电路P上的焊料S上，其后果是在引线电极B4及外部连接端子B5之间形成有缺陷的连接，如图12所示。

本发明的一个目的在于提供一种电子元件，在其中可以避免由于焊料的跨接引起的有缺陷连接及断接。

本发明的另一目的是提供一种电子元件，在其中，当将电子元件安装到涂有焊料层的印刷电路板上时，所填入的焊料不会再熔化及被吸收到焊层上。

本发明的又一目的在于提供一种电子元件，它能利用将外部连接端子直接焊在印刷电路板上的导体上，从而直接地安装到印刷电路板上。

本发明的另一目的还在于提供一种电子元件，在其中电子单元不易受到焊接热量的影响，并且在其中可以阻止由于焊接电子单元的焊料引起的电子单元特性的降级。

本发明又一目的在于提供一种电子元件，在其中可以防止运输及安装时的破碎及另外的损坏，并且在其中不易发生粘接的脱离，甚至当受到外部热冲击时也如此。

为了达到上述目的，本发明的电子元件包括一个电子单元，一个支承件，一个树脂层及一个焊料。该电子单元在边缘上具有一个引线电极。支承件被放置在经由一个间隙G面对着电子单元的地方。该支承件在面对着上述引线电极的地方具有一个外部连接端子。树脂层被放置在电子单元与支承件之间，从电子单元的边缘缩入一段距离d，并且该层将电子单元与支承件粘接起来。距离d与间隙G满足下列关系：d＞G。焊料被填入在距离d上间隙G形成的空间中，并且将引线电极与外部连接端子连接起来。

由于上述的布置，也即：支承件被放置在经过间隙G面对着电子单元的地方；树脂层被放置在电子单元及支承件之间，并从电子单元的边缘缩进一段距离d；距离d与间隙G满足关系：d＞G；以及焊料填入到在距离d上间隙G形成的空间中，并将引线电极与外部连接端子连接起来，因此当将电子元件安装到涂有用以安装电子部件的焊膏的印刷电路板上时，焊料不会再被熔化及被吸收到印刷电路板上的焊料层上。因而，不再会发生引线电极与外部连接端子之间的有缺陷的连接。并且由于距离d与间隙G具有关系：d＞G，就不会发生焊料的跨接，而这种焊料跨接会发生在当距离d变为等于或小于间隙G时。所以由于熔化的焊料表面张力所产生的焊料跨接中的断接也不会发生了，甚至是在遭受到高温如软熔回焊时也是如此。

由于支承件具有一个外部连接端子以及焊料将引线电极与外端连接端子连接起来，就能够通过支承件使不能直接地安装到印刷电路板上的电子单元的安装成为可能。这是由焊接外部连接端子而将电子安装到印刷电路板上来完成的。并且在焊接时，电子单元很少受到焊接热量的影响。由于粘接的焊料引起的电子单元性能的降级也就被防止了。

由于树脂层粘接着电子单元及支承件，电子元件的机械强度增加了。由于这点，在运输及安装时电子元件的破碎及另外的损坏也被阻止了。并且，电子单元不易脱离对树脂层的粘接，甚至在受到外部热冲击或类似情况时也是如此。

参照以下结合附图的详细说明，随着对本发明的更深理解将易于获得对本发明及其许多附属优点的更完整了解。其附图为：

图1：本发明的电子元件的一个截面侧视图；

图2：表示当本发明的电子元件安装在印刷电路板上时其焊料状态的放大图；

图3：表示焊料与焊料跨接状态的图；

图4：表示焊料跨接断开状态的图；

图5：表示本发明的压电元件的一个分解透视图；

图6：本发明的压电元件的一个正视图；

图7：表示本发明压电元件的一个截面正视图；

图8：图7中经由剖线C8-C8的一个截面图；

图9：图6中经由剖线C9-C9的一个截面图；

图10：图6中经由剖线C10-C10的一个截面图；

图11：一个传统的电子元件的截面侧视图；

图12：表示当该传统电子元件安装到印刷电路板上时其焊料状态的一个图。

图1表示本发明的电子元件，它包括一个电子单元A1，一个支承件A2，一个树脂层A3，一个引线电极A4，一个外部连接端子A5及一个焊料A6。

电子单元A1在边缘上具有引线电极A4。支承件A2被放置在经由一个间隙G对着电子单元A1的地方，并在面对着引线电极A4的地方具有一个外部连接端子A5。树脂层A3被放置在电子单元A1与支承件A2之间，它从电子单元A1的边缘缩进去一段距离d。该层将电子单元A1与支承件A2粘连在一起。距离d与间隙G满足关系：d＞G。距离d的上限是由元件的尺寸确定的。例如对于压电元件或类似元件，该距离应为10G或较小。

焊料A6填充在距离d上间隙G形成的空间中，并将引线电极A4与外部连接端子A5连接起来。

如上所述，支承件A2被放置在经由一个间隙G对着电子单元A1的地方，树脂层A3被放置在电子单元A1及支承件A2之间，并从电子单元A1的边缘缩进去一段距离d。距离d与间隙G的关系可表达成d＞G。焊料A6填充在距离d上间隙G形成的空间中，并将引线电极A4与外部连接端子A5连接起来。因为这种结构，当将电子元件安装到已涂有焊料的印刷电路板P上时，焊料A6不会再熔化及被吸收到该印刷电路板的焊料层上，如图2中所示。因此，就不会引起引线电极A4及外部连接端子A5之间的有缺陷的连接。

同样地，当距离d与间隙G的关系为d＞G时，则不会发生焊料的跨接，这种跨接发生在当距离d变得等于或小于间隙G时。如果G≥d，就发生如图3中所示的焊料跨接。图2、3中，符号S表示焊料。

并且，也不会发生由熔化的焊料的表面张力所引起的焊料跨接的断开，即使当电子元件遭受到高温、如软熔回焊中的高温时也是如此。如果G≥d，则焊料跨接将会熔化并且由于焊料的表面张力将会引起跨接处的断开，如图4中所示。

由于支承件A2具有一个外部连接端子A5及焊料A6连接着引线电极A4与外部连接端子A5，则在将电子元件安装在印刷电路板上时，利用焊接外部连接端子A5，使不能直接安装在电路板上的电子单元经由支承件A2的安装成为可能。并且当焊接时，电子单元不易受到焊接热量的影响。由于粘接焊料引起电子单元A1性能的降级也被这种结构防止了。

同时，由于树脂层A3粘接着电子单元A1及支承件A2，该电子元件的机械强度增高了。由于这个，在运输及安装时电子单元的破碎及其它损坏也被阻止了。与此同时，电子单元不易脱离对树脂层的粘接，甚至在受到热冲击或来自外部的类似情况时也是如此。

以下，将参照图5至10对本发明应用中的一个压电元件的实例进行说明。在这些附图中的压电元件包括一个压电衬底1，第一树脂层2，第二树脂层3，上支承件4，下支承件5及一个焊料20。

压电衬底1具有谐振器6及7。每个谐振器6及7各具有一个上电极61，71及下电极62，63，72，73，它们的结构是这样的：它们在压电衬底1的上方及下方相互面对着。上电极61及71共同地与第一引线电极8相连接。第一引线电极8还具有一个在压电衬底1两侧上形成的连续电容电极9。

下电极62及72彼此连续地经由一个电容电极10相连接，该电容电极10位于电容电极9的反面，而下电极63及73由在压电衬底1上构成的第二引线电极64及74被传导到压电衬底1两个角上的边缘处。对应这种电极的布置，还具有另外一种电极布置，其中电极62，63，72，73为上电极，而电极61及71为下电极，正好与图中所示的布置相反。

第一引线电极11安装在压电衬底1的下侧面上与上侧面上的第一引线电极8相对置。在上侧面上的第一引线电板8与在下侧面上的第一引线电极11用导体12相连接，该导体12在上、下侧面之间穿过压电衬底1。导体12可作成任何形状并可安装在任何位置上，只要在该位置上不影响所需的振动模式，并且在该位置上能使第一引线电极8及11相互连接起来。在图中所示的导体12是由将导电材料穿入在压电衬底上作出的透孔中形成的，第一引线电极8及11和第二引线电极64及74均是利用薄膜技术如溅射或厚膜技术如印刷制成的。该透孔可利用烧结前的绿板冲压或烧结后的激光加工来制作。上电极61及71，和下电极62，63，72，73也可利用薄膜技术如溅射或厚膜技术来制作。第一树脂层2包括一个空心层21，一个密封层22及一个粘接层23。相似地，第二树脂层3具有一个空心层31，一个密封层32及一个粘接层33。空心层21及31具有空心部分211，212，它们位于与谐振器6及7相对应的地方，空心层并与压电衬底1相接触。空心部分211，212及311，312具有孔213及313，它们留出用于谐振器6及7的上电极61及71和下电极62，63的空间。空心部分211，212和311，312以这样的方式构成，即它们围绕着由上电极61及71和下电极62，63，72，73组成的谐振器，并且在它们之间有一个经过孔213及313的通路。密封层22及32是由一种绝缘树脂作成的，并且粘接在空心层21及31上及密封住孔213及313。最理想的是用紫外线固化树脂来制备密封层22及32。

上支承件4是由陶瓷材料、如矾土或类似材料作成的，并且用粘接层23粘接在密封层22的顶部。

下支承件5也由陶瓷材料、如矾土或类似材料作成，并且用粘接层33粘接在构成第二树脂层3的密封层32上。外部连接端子13，14及15构成在与第一引线电极8及11和第二引线电极64及74相对置的位置上并位于下支承件5的一个边缘上。外部连接端子13，14及15是利用厚膜工艺或镀膜工艺或此两者的结合构成的。

第二树脂层3被放置在压电衬底1及下支承件5的中间，并从压电衬底1的边缘缩进一段距离d，这个层将压电衬底1和下支承件5粘接在一起。距离d与间隙G满足关系：d＞G，间隙G是在第一引线电极11(或第二引线电极64及74)与外部连接端子13，14及15之间形成的。

焊料20填充在距离d上由间隙G形成的空间中，并将第一引线电极11(或第二引线电极64及74)与外部连接端子13，14及15连接起来。利用这种结构，当将其安装在涂有焊料层的印刷电路板上时，焊料20不会再熔化成被印刷电路板上的焊料层吸收。因此，在第一引线电极11(或第二引线电极64及74)和外部连接端子13，14及15之间不会形成有缺陷的连接。

同时，由于距离d与间隙G的关系是这样的，即d＞G，故不会引起焊料的跨接。因而，当该电子元件遭受到高温、如在软熔回焊中的高温时，不会有焊料的跨接再熔化。于是不会发生由于焊料的表面张力引起的跨接的断开。距离d应设定为10倍于间隙G的值或较小些。

由于下支承件5具有外部连接端子13，14及15，因此电子元件能够利用焊接外部连接端子13，14及15被安装到印刷电路板上。因为这个，即使压电衬底1不能直接地被安装在电路板上，也可以使压电衬底经由下支承件5安装到电路板上。压电衬底1不易遭受焊接热量的影响，并且不易发生由于粘接焊料引起的压电衬底1的特性的降级。

由于上支承件4及下支承件5分别被粘在第一树脂层2及第二树脂层3的表面上，压电元件的机械强度增高了。由于这点，在运输及安装时压电元件的破碎及其它的损坏能被阻止。同时，压电衬底不易失去对树脂层的粘连，甚至在受到热冲击或来自外部的类似情况时也是如此。

在该实施例中，压电衬底1包括谐振器6及7，其中上电极61及71和下电极62，63，72，73以这样的方式布置，即它们在压电衬底的上、下侧面上彼此面对着放置。第一树脂层2及第二树脂层3具有空心部分211，212，及311，312，并使得这些空心区域中的一组放置在压电衬底1的上侧面上，而另一组则放在其下侧面上，其方式为：空心部分211，212及311，312形成围绕着谐振器6及7的振动空间。由此就由空心部分211，212及311及312可靠地产生出所需的振动空间。

而且，由于上电极61及71与安装在下侧面上的第一引线电极11利用穿过压电衬底上、下侧面之间的导体12形成连续通路，并且也由于下电极63及73与位于下侧面上的第二引线电极64及74形成连续通路，就可以使上电极61及71和下电极63及73两者均被引导到同一侧面上，即下侧面上。由于这点，用于谐振器6及7的外部引线路径可以缩短，带来了例如降低引线电感及改进性能等优点。

由于下支承件5具有在外侧上的外部连接端子13，14及15，及由于外部连接端子13，14及15与第一引线电极11及第二引线电极64及74形成连续通路，使得在下支承件5上的外部连接端子13，14及15起到对外连接端子的作用。由于这点，一些问题：例如焊料浸入到从薄膜单元的谐振器6及7引出的第一引线电极11及第二引线电极64及74的问题可以被阻止。由于在下支承件5上的外部连接端子13，14及15能作成厚膜，则焊料浸入的作用可被忽略。

由于上支承件4及下支承件5是由陶瓷材料作成的，故在压电衬底1及上支承件4之间的热扩散系数及在压电衬底1及下支承件5之间的热膨胀系数是相同的，这就降低了由热冲击或类似情况引起的应力，从而排除了压电性能的降级。例如，当压电衬底1的热膨胀系数的典型值为6×10^-6/℃及上支承件4与下支承件5是由96％的矾土作成时，其支承件的热膨胀系数值为7.5×10^-6/℃。这就减小了压电衬底1及上支承件4之间的热膨胀系数的差别及减少了压电衬底1及下支承件5之间的热膨胀系数的差别。甚至当它遭受到热冲击试验中温度的变化时，压电元件特性的下降是微乎其微的。例如，在一个500周期的热冲击试验后，其中每周期是在-55℃下30分钟，在125℃下30分钟，才能观察到压电性能很小的下降。

如上所述，本发明具有以下的工业应用可能性：

(a)可提供一种电子元件，其中不容易发生由于焊料跨接或焊料跨接处断开引起的有缺陷的连接；

(b)可提供一种电子元件，其中当该电子元件安装到涂有焊料层的印刷电路板上时所填入的焊料不会再熔化并且也不会被吸收到印刷电路板上的焊料层上。

(c)可提供一种电子元件，它可以利用焊接外部连接端子直接地安装到线路板上；

(d)可提供一种电子元件，其中电子单元不容易遭受到焊接热量的影响，并且其中可以防止由焊料粘接电子单元引起的电子单元性能的下降；

(e)可提供一种电子元件，其中可防止在运输及安装时引起的元件破碎及其它损坏，并且在其中不易发生电子单元脱离对树脂层的粘接，甚至在遭受到热冲击或来自外部的类似情况时也如此。

Claims (8)

1、一种电子元件，它包括：

一个电子单元，在其边缘上具有一个引线电极；

一个支承件，它通过一个间隙G面对着所述电子单元放置，并在面对着所述引线电极的地方具有一个外部连接端子；

一个树脂层，它被放置在所述电子单元及所述支承件之间，并将所述电子单元连接到支承件上；

一个焊料，它将所述引线电极连接到所述外部连接端子上；

其特征在于：

所述树脂层从所述电子单元的边缘缩进一段距离d，所述距离d与所述间隙G满足关系：d＞G；及

所述焊料填充在所述距离d上由所述间隙G形成的空间中。

2、根据权利要求1的电子元件，其特征在于所述电子单元是一个压电单元。

3、根据权利要求2的电子元件，其特征在于所述压电单元包括一个压电衬底及多个谐振器，所述谐振器中每个具一个上电极及两个下电极，它们在所述压电衬底的上、下侧面上彼此相对地放置；及

所述引线电极位于所述压电衬底的下侧面上，并包括一个第一引线电极及一个第二引线电极，它们中的每个被引到所述压电衬底的边缘，所述第一引线电极被连续地引导到所述上电极上，所述第二引线电极被连续地引导到所述下电极上。

4、根据权利要求1的电子元件，其特征在于所述支承件是由陶瓷材料作成的。

5、根据权利要求4的电子元件，其特征在于所述支承元件包括一个上支承件及一个下支承件，所述上支承件被放置在所述压电单元的上面，而所述下支承件被放置在所述压电单元的下面。

6、根据权利要求1的电子元件，其特征在于所述树脂层构成围绕所述压电电子单元谐振器的振动腔。

7、根据权利要求6的电子元件，其特征在于所述树脂层包括一个空心层及一个密封层，所述空心层包括具有位于空出所述上电极及所述下电极位置的多个孔的空心区域，而所述密封层被粘接在所述空心层上以便封住所述的孔。

8、根据权利要求6的电子元件，其特征在于所述树脂层包括第一树脂层及第二树脂层，所述第一树脂层被放置在所述上支承件与所述压电单元之间，而所述第二树脂层被放置在所述压电单元与所述下支承件之间。

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