CN103730568B - 表面安装电子元件的封装、压电蜂鸣片及封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种表面安装电子元件的封装，包括：上盖（1）和底座（2），上盖（1）和底座（2）相互扣合连接，二者之间具有电子元件的收容空腔；上盖（1）的前端设置有第一盖电极（1a），底座（2）的前端设置有第一底电极（2a）、后端设置有第二底电极（2b）。还公开了一种压电蜂鸣片，包括上压电板（3a）、下压电板（3b）和金属板（3c），上压电板（3a）和下压电板（3b）分别粘结在金属板（3c）的两板面上。以及一种压电蜂鸣片的封装方法。属于电子技术领域。本发明能够解决表面安装电子元件外壳材料的耐热性问题以及消除由高温回流焊接施加在元件外壳底座和上盖的粘合表面的应力。

Description

表面安装电子元件的封装、压电蜂鸣片及封装方法

技术领域

本发明涉及电子元件技术领域，特别涉及一种表面安装电子元件的封装，以及一种用于该封装的压电蜂鸣片和该压电蜂鸣片的封装方法。

背景技术

压电电声元件是在电子装置、家用电器、便携式通讯装备中被广泛地用于产生声音报警或工作音响的发声元件。随着科学技术的进步，电子装置的体积极大的缩小，使用表面安装的压电电声元件能够直接安装在电路板上。对于表面安装电子元件，其外壳和底座必须具有高于回流焊温度的耐热性。目前表面安装压电发声器件的外壳材料大多采用耐热树脂制成，例如LCP(液晶聚合物)、SPS(间同聚苯乙烯)、PPS(硫化聚亚苯)或环氧树脂。回流温度依赖于所用焊料的成分，由于对含铅焊料的限制，无铅焊料被越来越多地应用。然而，含铅焊料在220℃至240℃的范围内回流，无铅焊料在250℃或更高温度下回流，因此需要电子元件封装的材料有更高的耐热性。表面安装的外壳塑料材料的耐热性或软化温度大都被设定高于回流温度，外壳的的外形虽然能够得到保持不会由于回流而软化，但由于外壳底座和上盖之间热膨胀差异产生的应力作用在它们的粘合表面上，在回流过程或在后续的下落冲击试验中，所产生的应力有可能导致外壳底座和上盖分开。即使是使用相同的材料制成的外壳上盖和底座，工程塑料材料的热膨胀会由于模制条件、外形、回流方向等因素发生变化。结果造成外壳部分之间的热膨胀差异较大，使得外壳上盖与底座之间变形分离现象存在。其次，现有的表面安装压电发声器件的外部接触电极采用模压冲制的金属电极固定在塑料外壳底座上并延伸至外壳内部与压电蜂鸣片的电极相连接。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：不易于电极与外壳保持紧贴，电极不易保持平整，无法保证两电极在同一平面上。造成回流时元件焊接不可靠，甚至虚焊；同时回流焊后，由于电极变形产生的形变应力影响压电蜂鸣片的振动，进而影响产品性能。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种表面安装电子元件的封装，能够解决表面安装电子元件外壳材料的耐热性问题以及消除由高温回流焊接施加在元件外壳底座和上盖的粘合表面的应力，并能够防止回流后可能发生的粘合表面分离和粘合强度减弱的现象。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种表面安装电子元件的封装，所述封装包括：上盖和底座，所述上盖和所述底座相互扣合连接，所述上盖和所述底座的相对扣合面上对应地设置有台阶，所述上盖和所述底座之间具有电子元件的收容空腔，所述电子元件的四周搭靠在所述底座的台阶上；所述上盖的前端设置有第一盖电极，所述第一盖电极的一部分覆盖在所述上盖的前端的台阶上，所述第一盖电极的另一部分延伸到所述上盖的前端外侧；所述底座的前端设置有第一底电极，所述底座的后端设置有第二底电极，所述第一底电极的一部分覆盖在所述底座的前端的台阶上，所述第一底电极的另一部分延伸到所述底座的前端外侧，所述第二底电极的一部分覆盖在所述底座的后端的台阶上，所述第二底电极的另一部分覆盖在所述底座的后端外侧。

进一步地，所述第一盖电极采用丝网印刷设置于所述上盖上，所述第一底电极和所述第二底电极采用丝网印刷设置于所述底座上。

进一步地，所述上盖上设置有多个竖向贯通的面泄音孔，所述上盖的一侧壁上设置有第一凹口，所述底座的一侧壁上设置有第二凹口，所述第一凹口和所述第二凹口相配合构成侧发声孔。

进一步地，所述上盖和所述底座采用陶瓷材料制作，所述第一盖电极在所述上盖上经过600℃～800℃烧渗形成金属化电极，所述第一底电极和所述第二底电极在所述底座上经过600℃～800℃烧渗形成金属化电极。

另一方面，提供了一种压电蜂鸣片，主要封装于上述的封装内，所述压电蜂鸣片包括上压电板、下压电板和金属板，所述上压电板和所述下压电板分别粘结在所述金属板的两板面上，所述金属板的一端具有露出部，所述上压电板与所述第一盖电极通过粘合剂粘合接触，所述下压电板与所述第一底电极通过粘合剂粘合接触，所述金属板与所述第二底电极通过粘合剂粘合接触。

进一步地，所述上压电板和所述下压电板均为环状矩形板，所述上压电板和所述下压电板的形状、尺寸相同。

进一步地，所述上压电板和所述下压电板使用压电陶瓷制成，所述金属板使用磷青铜或者镍片制成。

再一方面，提供了一种压电蜂鸣片的封装方法，将上述的压电蜂鸣片封装于上述的封装内，具体步骤为：

将所述压电蜂鸣片用有机硅胶固定在所述底座的收容空腔内；

将所述金属板的露出部与所述第二底电极通过第一导电粘合剂粘合接触；

将所述上压电板与所述第一盖电极通过第二导电粘合剂粘合接触；

将所述下压电板与所述第一底电极通过第三导电粘合剂粘合接触；

将所述第一盖电极与所述第一底电极通过第四导电粘合剂粘合接触；

将所述上盖盖合到所述底座上，并使用环氧树脂粘接。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明通过使用陶瓷材料制作封装的上盖和底座，并在陶瓷上盖和底座上印刷接触电极，经过高温600～800℃烧渗形成金属化内外电极，暴露在陶瓷外部的金属化电极将直接作为表面安装压电电声器件的外部触点电极。延伸至外壳内部的电极与压电蜂鸣片的电极通过导电胶相连接。回流焊后，不会由于电极变形产生的形变应力影响压电蜂鸣片的振动，保持了产品优良性能。同时由于外接触电极是直接烧渗在陶瓷外壳上，电极与外壳保持紧贴，电极保持平整；保证两电极在同一平面上，消除回流时元件焊接不可靠的因素。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的封装的立体结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的封装的后向结构示意图；

图3是图1中A-A向剖切示意图；

图4是本发明实施例二提供的压电蜂鸣片纵截面结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的压电蜂鸣片俯视图示意图；

图6是本发明实施例三提供的压电蜂鸣片安装到封装内的俯视示意图；

图7是本发明实施例三提供的压电蜂鸣片安装到封装内的仰视示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实施例提供了一种表面安装电子元件的封装，参见图1、图2和图3，该封装包括：上盖1和底座2，上盖1和底座2的相对扣合面上对应地设置有定位台阶，封装时，上盖1和底座2相互扣合连接，上盖1和底座2上的定位台阶对上盖1和底座2实现水平方向上的限位，防止上盖1和底座2在水平方向上相互错开移位。上盖1和底座2之间具有电子元件的收容空腔，即上盖1和底座2的向对面上均开挖有凹槽，该凹槽为方形凹槽，当被封装的电子元件(例如压电蜂鸣片)安装到该封装内时，电子元件的四周搭靠在底座2的台阶上，当电子元件与底座2相对定位后，将上盖1压扣上去即可。

上盖1的前端设置有第一盖电极1a，该第一盖电极1a采用丝网印刷的方式设置于上盖1上，第一盖电极1a的一部分覆设在上盖1前端的搭靠台阶上，第一盖电极1a的另一部分延伸到上盖1前端外侧。第一盖电极1a直接作为表面安装电子元件的外部触点电极，与外部电路进行电连接。

底座2的前端设置有第一底电极2a，底座2的后端设置有第二底电极2b，第一底电极2a和第二底电极2b采用丝网印刷的方式设置于底座2上。第一底电极2a的一部分覆设在底座2的前端的搭靠台阶上，第一底电极2a的另一部分延伸到底座2前端外侧；同样，第二底电极2b的一部分覆设在底座2的后端的搭靠台阶上，第二底电极2b的另一部分延伸到底座2后端外侧。第一底电极2a和第二底电极2b直接作为表面安装电子元件的外部触点电极，与外部电路进行电连接。

上盖1上设置有多个竖向贯通的面泄音孔1b。上盖1的一侧壁上设置有第一凹口1c，底座2的一侧壁上设置有第二凹口2c，第一凹口1c和第二凹口2c相配合构成侧发声孔。这样，在封装密闭后，压电蜂鸣片通过面泄音孔1b和侧发声孔向外部传递声音。

上盖1和底座2采用陶瓷材料制作，所用的陶瓷材料为耐高温的陶瓷材料，优选为滑石瓷材料或者氧化铝瓷材料。第一盖电极1a在上盖1上经过600℃～800℃烧渗形成金属化电极，第一底电极2a和第二底电极2b在底座2上经过600℃～800℃烧渗形成金属化电极。这样，由于采用陶瓷材料，具有高于回流温度的软化温度，完全能经受无铅焊料或更高的温度回流。且由于底座2和上盖1为同一种材质，其热膨胀之间的差异小，不会由于应力的影响造成底座2和上盖1分离，安装可靠。

实施例二

本实施例提供了一种压电蜂鸣片，结合参见图4和图5，该压电蜂鸣片与实施例一提供的封装相配合，安装到所述封装内后，在进行表面安装到其他电器元件上。该压电蜂鸣片包括上压电板3a、下压电板3b和金属板3c，上压电板3a和下压电板3b分别粘结在金属板3c的两板面上，金属板3c的一端具有露出部。这样，将该压电蜂鸣片安装到上述封装内时，上压电板3a、下压电板3b和金属板3c分别与封装的对应电极相连接，形成完整电路。

上压电板3a和下压电板3b均为环状矩形板，上压电板3a和下压电板3b的形状、尺寸相同。这样，上压电板3a和下压电板3b对称地粘附在金属板3c的两板面上，平衡性能更好。上压电板3a和下压电板3b的长度比金属板3c的长度小，以至于上压电板3a和下压电板3b粘附在金属板3c上后，金属板3c的一端具有露出部，以便与封装上的电极相连接。上压电板3a和下压电板3b的宽度与金属板3c的宽度相一致或者大致相等。优选地，上压电板3a和下压电板3b的一端紧靠金属板3c的一端设置，金属板3c的另一端留出为露出部。

上压电板3a和下压电板3b使用压电陶瓷制成，上压电板3a和下压电板3b上覆设有银电极，并沿其厚度方向极化，以与封装上的相应电极电连接。金属板3c使用采用导电、有弹性材料制成，优选为磷青铜或者镍片。由42Ni制成的金属板3c具有与使用压电陶瓷制成的上压电板3a和下压电板3b接近的热膨胀系数，这样制成的压电蜂鸣片能够施加于电极两端的交变信号作出弯曲振动的响应。

实施例三

本实施例提供了一种压电蜂鸣片的封装方法，结合参见图6和图7，将实施例二所述的压电蜂鸣片封装于实施例一所述的封装内，其中，封装和压电蜂鸣片的结构在实施例一和实施例二已做详细描述，在此不再赘述。

该封装方法包括：

将压电蜂鸣片用有机硅胶固定在底座2的收容空腔内。可以预先在底座2的安装台阶上涂刷有机硅胶或者在压电蜂鸣片的边缘涂刷有机硅胶，达到胶合要求后，将压电蜂鸣片放置到安装台阶上，并且压紧定位。

将金属板3c的露出部与第二底电极2b通过第一导电粘合剂4d粘合接触。可以预先在金属板3c的露出部或者第二底电极2b的搭合部粘附上第一导电粘合剂4d，再将整个压电蜂鸣片放置到底座2的安装台阶上。

将上压电板3a与第一盖电极1a通过第二导电粘合剂4c粘合接触。同样，预先在上压电板3a或者第一盖电极1a的搭合部粘附上第二导电粘合剂4c，待盖合上盖1时，上盖1将上压电板3a和第一盖电极1a压紧连接在一起。

将下压电板3b与第一底电极2a通过第三导电粘合剂4b粘合接触。同样，预先在下压电板3b或者第一底电极2a的搭合部粘附上第三导电粘合剂4b，再将整个压电蜂鸣片放置到底座2的安装台阶上，压紧压电蜂鸣片使得下压电板3b与第一底电极2a紧密接合。

将第一盖电极1a与第一底电极2a通过第四导电粘合剂4a粘合接触。放置好压电蜂鸣片后，在第一盖电极1a和第一底电极2a的结合位置设置第四导电粘合剂4a，将上盖1压扣到底座2上后，第一盖电极1a和第一底电极2a通过第四导电粘合剂4a粘合接触。

上述电连接点位设置和对准后，将上盖1盖合到底座2上，并使用环氧树脂粘接，使压电蜂鸣片的上压电板3a和下压电板3b的电极与陶瓷上盖1以及底座2上的金属电极紧密结合在一起，元件封装后通过回流焊使元件电极与陶瓷外壳内电极固化好。制得表面安装用陶瓷外壳蜂鸣器。该环氧树脂优选为耐300℃以上温度的环氧树脂。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种表面安装电子元件的封装，其特征在于，所述封装包括：上盖(1)和底座(2)，所述上盖(1)和所述底座(2)相互扣合连接，所述上盖(1)和所述底座(2)的相对扣合面上对应地设置有台阶，所述上盖(1)和所述底座(2)之间具有电子元件的收容空腔，所述电子元件的四周搭靠在所述底座(2)的台阶上；

所述上盖(1)的前端设置有第一盖电极(1a)，所述第一盖电极(1a)的一部分覆盖在所述上盖(1)的前端的台阶上，所述第一盖电极(1a)的另一部分延伸到所述上盖(1)的前端外侧；所述底座(2)的前端设置有第一底电极(2a)，所述底座(2)的后端设置有第二底电极(2b)，所述第一底电极(2a)的一部分覆盖在所述底座(2)的前端的台阶上，所述第一底电极(2a)的另一部分延伸到所述底座(2)的前端外侧，所述第二底电极(2b)的一部分覆盖在所述底座(2)的后端的台阶上，所述第二底电极(2b)的另一部分覆盖在所述底座(2)的后端外侧。

2.根据权利要求1所述的表面安装电子元件的封装，其特征在于，所述第一盖电极(1a)采用丝网印刷设置于所述上盖(1)上，所述第一底电极(2a)和所述第二底电极(2b)采用丝网印刷设置于所述底座(2)上。

3.根据权利要求2所述的表面安装电子元件的封装，其特征在于，所述上盖(1)上设置有多个竖向贯通的面泄音孔(1b)，所述上盖(1)的一侧壁上设置有第一凹口(1c)，所述底座(2)的一侧壁上设置有第二凹口(2c)，所述第一凹口(1c)和所述第二凹口(2c)相配合构成侧发声孔。

4.根据权利要求3所述的表面安装电子元件的封装，其特征在于，所述上盖(1)和所述底座(2)采用陶瓷材料制作，所述第一盖电极(1a)在所述上盖(1)上经过600℃～800℃烧渗形成金属化电极，所述第一底电极(2a)和所述第二底电极(2b)在所述底座(2)上经过600℃～800℃烧渗形成金属化电极。

5.一种压电蜂鸣片，封装于如权利要求1至4中任一项所述的封装内，其特征在于，所述压电蜂鸣片包括上压电板(3a)、下压电板(3b)和金属板(3c)，所述上压电板(3a)和所述下压电板(3b)分别粘结在所述金属板(3c)的两板面上，所述金属板(3c)的一端具有露出部，所述上压电板(3a)与所述第一盖电极(1a)通过粘合剂粘合接触，所述下压电板(3b)与所述第一底电极(2a)通过粘合剂粘合接触，所述金属板(3c)与所述第二底电极(2b)通过粘合剂粘合接触。

6.根据权利要求5所述的压电蜂鸣片，其特征在于，所述上压电板(3a)和所述下压电板(3b)均为环状矩形板，所述上压电板(3a)和所述下压电板(3b)的形状、尺寸相同。

7.根据权利要求5所述的压电蜂鸣片，其特征在于，所述上压电板(3a)和所述下压电板(3b)使用压电陶瓷制成，所述金属板(3c)使用磷青铜或者镍片制成。

8.一种压电蜂鸣片的封装方法，将如权利要求5至7中任一项所述的压电蜂鸣片封装于如权利要求1至4中任一项所述的封装内，其特征在于，

将所述压电蜂鸣片用有机硅胶固定在所述底座(2)的收容空腔内；

将所述金属板(3c)的露出部与所述第二底电极(2b)通过第一导电粘合剂(4d)粘合接触；

将所述上压电板(3a)与所述第一盖电极(1a)通过第二导电粘合剂(4c)粘合接触；

将所述下压电板(3b)与所述第一底电极(2a)通过第三导电粘合剂(4b)粘合接触；

将所述第一盖电极(1a)与所述第一底电极(2a)通过第四导电粘合剂(4a)粘合接触；

将所述上盖(1)盖合到所述底座(2)上，并使用环氧树脂粘接。