CN1143429C - 具有防止基片在粘合部分分离的结构的电子元件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子元件，即使在遇到突然的温度变化时这种元件也能防止损坏及在其粘合部分剥离或者分离，由此而提供了一种极为可靠的元件。一种电子元件，包含：第一基片；具有基本上为U形结构的第二基片，第二基片包括沿其中央部分设置的凹入部分，此凹入部分具有侧壁和位于侧壁之间的凹入的纵向表面，此凹入部分在第一和第二基片之间限定一振动空间，在该振动空间中，第一基片的一部分可相对于所述第二基片移动；在此凹入部分的周围部分将所述第一和第二基片接合在一起的粘合剂层；以及粘合剂层具有至少一个填角部分，所述填角部分沿凹入部分的至少一个侧壁的一部分延伸，而不接触位于侧壁之间的纵向表面。

Description

具有防止基片在粘合部分分离的结构的电子元件

技术领域

本发明涉及包括多个基片的电子元件，它们通过一种粘合剂相互结合，并且安排得在它们之间具有确定的空间。本发明尤其涉及改进的电子元件，例如，一种具有改进的结构的压电振动元件，该元件的振动不受阻碍并可防止基片粘合部分的剥离。

背景技术

电子元件必须在外部加以密封，目的是提供所需的防水性和阻止来自外部影响和碎屑的污染。另外，压电振动元件和类似器件必需如此制作，从而不妨碍振动部分自由振动。对这样的振动元件通常提供一个空间，位于其振动部分周围，以允许不受阻碍的振动，和避免振动部分任何的振动障碍。

在第H4-4604号日本公开专利公报和第H4-35404号日本公开专利公报中揭示了一种具有这样的空间的压电振动元件的例子。

图9是一截面图，用于解释一个传统压电振动元件的例子。压电振动器件51具有能量陷获压电振动元件52，该振动元件为平板状，而且利用厚度扩张振动。压电振动元件52包括沿厚度方向极化的压电陶瓷板52a。板52a具有位于其上表面上的谐振电极52b和位于其下表面上并与谐振电极52b对置的谐振电极52c。谐振部分位于压电陶瓷板52a的一部分，该部分沿厚度方向被夹在谐振电极52b，52c之间。谐振电极52b，52c分别延伸至压电陶瓷板52的端面52d，52e。

壳体基片54，通过粘合剂53附合在压电振动元件52的上表面上，壳体基片56通过粘合剂55粘合在压电振动元件的下表面上。壳体基片54、56分别具有形成于其中的凹入部分54a、56a。提供凹入部分54a、56a是为了形成一个空间，这个空间允许板52的振动部分自由振动，不受阻碍。

提供粘合剂53、55，将壳体基片54、56接合到压电振动元件52上。如果使用了过量的粘合剂53、55之一或两者，则粘合剂会流入板52a的谐振部分，导致谐振特性的恶化和板52a谐振部分的振动受阻。即使如果粘合剂54、56未接触板52的谐振部分，若在位于谐振部分附近的板52a的振动能量衰减部分上提供了过量的粘合剂53、55，也会发生谐振特性的恶化。

结果，希望粘合剂53、55施加的量对于粘合来说足够，但防止粘合剂53，55到达或者沿板52a延伸进入凹入部分54a，56a。但是，由于在施加粘合剂53，55之后还施加压力以达到充分的粘合，因此粘合剂53和粘合剂55沿板52a分别部分地流入凹入部分54a凹入部分56a，然后固化。为了避免这些在凹入部分54a，56a中的粘合剂53、55影响，粘合剂53、55的量已经被控制，从而只将粘合剂53、55施加于壳体基片54、56的粘合界面的一部分。即，以这样的数量和方式施加粘合剂53、55，从而粘合剂不覆盖整个粘合界面，而是如图9中所示，只覆盖基片54、56的一部分，把这些部分通过粘合剂53、55接合到板52a。

构成压电振动元件52的压电基片52a和壳体基片54、56是由不同的材料制成的，因此它们具有不同的热膨胀系数。结果，当压电振动器件51遇到温度变化时，位于粘合剂53、55处的粘合部分由于用于形成板52a的材料和用于形成基片54、56的材料之间的热膨胀系数的不同而受到应力。应力沿切向施加，如图9中箭头A所示。另外，应力集中在箭头B所示的部分，即，在壳体基片54的水平延伸粘合表面54b和粘合剂53之间的粘合剂界面表面的边缘部分。这个应力集中也可以出现在壳体基片56的水平延伸的粘合剂表面56b和粘合剂55之间的粘合剂界面表面的边缘部分的端部。

如果发生突然的温度变化，则在由箭头所示的部分发生粘合剂53、55从基片54、56和板52a的剥落，这导致防水性和阻止外部影响和污染的恶化。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种电子元件，它包含通过粘合剂相互结合从而形成一个封闭空间多个基片件，其中，防止了粘合剂从基片件处剥离或者移动，由此确保了最大防水性和阻止外部的因素和污染。

依据本发明的一个方面，提供了一种电子元件，包含：第一基片；具有基本上为U形结构的第二基片，第二基片包括沿其中央部分设置的凹入部分，此凹入部分具有侧壁和位于侧壁之间的凹入的纵向表面，该凹入部分在第一和第二基片之间限定一振动空间，在该振动空间中，第一基片的一部分可相对于所述第二基片移动；在该凹入部分的周围部分将所述第一和第二基片接合在一起的粘合剂层；粘合剂层具有至少一个填角部分，所述填角部分沿所述凹入部分的至少一个所述侧壁的一部分延伸，而不接触位于侧壁之间的纵向表面。

依据本发明的另一个方面，提供了一种电子元件，包含：第一基片；沿粘合界面接合到第一基片的第二基片，第二基片具有基本上为U形的结构，第二基片包括沿其中央部分设置的凹入部分，此凹入部分具有侧壁和位于侧壁之间的凹入的纵向表面，该凹入部分在第一和第二基片之间限定一振动空间，在该振动空间中，第一基片的一部分可相对于第二基片移动；沿所述粘合界面的整个部分和沿所述侧壁的一部分设置的粘合剂层，该粘合剂层从所述粘合界面延伸而不接触位于侧壁之间的纵向表面，以使第一和第二基片相互接合，该粘合剂层具有至少一个填角部分，所述填角部分沿所述凹入部分的所述侧壁延伸。

本发明的较佳实施例提供了一种电子元件，它包含第一基片和第二基片；在第一和第二基片的至少一个上提供具有侧壁的凹入部分；在凹入部分的周围部分把第一和第二基片连接在一起的粘合剂层；在第一和第二基片之间确定的空间，及沿凹入部分的侧壁延伸的具有填角部分(fillet portion)的粘合剂层。

在上述根据本发明的较佳实施例的结构中，粘合剂层最好具有填角部分，该部分沿空间的侧壁延伸。结果，如果在粘合剂固化的过程中或在使用电子元件的过程中发生温度的突然变化，则因为填角部分覆盖了侧壁，而防止了粘合部分与基片剥离。结果，电子元件具有极好的可靠性，并在其整个使用寿命中保持了它的防水性和阻止外部因素。

在本发明中，各种形式、结构及电子元件可以被考虑为具有通过粘合剂粘合，从而在它们之间形成空间的第一基片和第二基片的结构。

在上述电子元件中，第一基片可以是平板状电子元件，而凹入部分可以被提供在第二基片上。

作为上述参照本发明的较佳实施例的结构的结果，空间由凹入部分确定，由此粘合剂层具有填角部分。作为提供填角部分的结果，粘合剂的剥离或者剥落及分离不会发生在由凹入部分地确定的封闭空间的粘合部分。

另外，平板状基片可以包含压电振动元件，该元件具有振动部分，而且在第二基片上提供的凹入部分可以确定空间，这个空间允许振动部分完全自由而不受阻碍地振动。

按照上述结构，由于有粘合剂层的填角部分，将防止粘合部分剥离或者剥落，因此提供了一种具有极好的可靠性的压电振动器件，诸如压电谐振器和压电滤波器。

上述电子元件还可以包含在其下表面上具有凹入部分的第三基片，把第三基片粘合到压电振动元件的上表面。

按照上述结构，可以提供一种压电振动元件，这种元件可完全自由和不受阻碍地振动，而且还提供极好的可靠性和对外部条件的阻止，因为即使温度发生极大变化时也能可靠地防止，连接器件的各元件的粘合剂的剥离或者剥落和被粘合部分的分离。

附图概述

从下面参照附图对本发明的较佳实施例的描述，本发明其它的特点和优点将显而易见，这些附图是：

图1是剖面图，示出根据本发明的较佳实施例的压电谐振元件；

图2是如图1所示的压电谐振元件的部件分解透视图；

图3是部分切去的放大的剖面图，用于解释图1所示的压电谐振元件的主要部分；

图4是部分切去的放大的剖面图，示出较佳实施例中压电谐振元件的粘合部分，其中在固化过程中形成空隙；

图5(a)，5(b)和5(c)是部分切去的剖面图，示出提供涂层，用于在凹入部分中提供粘合剂填角部分的例子；

图6是剖面图，用于解释在凹入部分的侧壁和水平粘合表面之间的界面处具有倒成圆角的部分的修改；

图7是用于解释另一种凹入部分的形式的壳体基片的透视图；

图8(a)和8(b)是剖面图，用于解释本发明的较佳实施例的电子元件的另一种修改；及

图9是剖面图，示出传统的压电谐振元件的一个例子。

本发明的较佳实施方式

参照图1，该图描述了根据本发明的第一较佳实施例的能量陷获压电谐振器的剖面图，而图2是图1所示的器件的部件分解透视图。

压电谐振器件1最好具有确定其压电振动元件的能量陷获压电谐振器2。压电谐振器2具有压电基片3，其中压电基片3最好是由诸如基于锆钛酸铅的压电陶瓷制成的。压电基片最好沿其厚度方向极化。

如图2中所示，压电基片2具有谐振电极4a，它最好大体上是圆形，并且最好接近位于谐振电极的上表面的中心。还有，谐振电极4b最好以与谐振电极4a相面对的方式位于基片2的下表面上。谐振电极4a、4b通过各自的连接导体部分5a、5b延伸到压电基片3的相对边缘。

压电谐振器件1的两侧最好具有外部金属化部分6a、6b，位于其各个端面处。外部金属化部分6a与连接导体部分5a电气连接，而外部金属化部分6b与连接导体部分5b电气连接。

压电谐振器2作为能量陷获压电谐振器而工作，当在谐振电极4a、4b之间接收到交流电压后这种谐振器使用厚度扩散振动模式。在这种情况下，由此产生的振动能量在谐振部分(即，夹于谐振电极4a和谐振电极4b之间的部分)被陷获。

壳体基片8通过粘合剂层7粘着到压电谐振器2的上表面，而壳体基片10通过粘合剂层9粘合到压电谐振器2的下表面。

壳体基片8在其下表面处有一个凹入部分8a，而壳体基片10在其上表面处有一个凹入部分10a。提供凹入部分8a、10a以确定空间11，用于允许压电陶瓷板3的谐振部分自由而完全不受阻碍地振动。

最好安排粘合剂层7、9，以确定大体上为矩形的结构，从而空间11为一个闭合空间。在本发明的较佳实施例中，闭合空间最好被密封，以加强它的防水性和对外部条件与碎屑的阻止。但是，元件并不必需密封，而可以部分地开放，而在其某些区域中仍确定“闭合空间”。

壳体部件8、10分别构成第二和第三基片。虽然没有限制壳体基片8、10的材料，但用于基片8、10的材料最好例如是绝缘陶瓷(如矾土)、合成树脂或者其它适当的材料。

粘合剂层7、9最好是由合适的粘合剂，诸如环氧基树脂和硅树脂基的粘合剂。

本发明的较佳实施例包括填角部分7a、9a，它们是粘合剂层7、9的一部分。填角部分7a、9a最好沿空间11的侧壁，(即，凹入部分8a，10a的侧壁8b、10b)延伸。凹入部分8a、10a的侧壁8b、10b大体上垂直于压电陶瓷板3，如图1所见。

填角部分7a、9a由存在于凹入部分8a、10a中并沿侧壁8b、10b延伸的粘合剂层7、9形成。更具体地说，如通过示于图9中的传统的结构和示于图1中的本发明的较佳实施例的结构加以比较可见，使粘合剂7、9沿基片8、10的整个的界面粘合表面和沿基片8、10的侧壁8b、10b延伸，而在传统的结构中，粘合剂只沿基片之间的界面粘合表面的部分延伸，而且不接触基片侧壁的任何部分。

填角部分7a、9a可以在藉粘合剂层7、9粘合基片8、10时通过控制所施加的粘合剂的量以及在壳体基片8，10上施加的力而形成。

由于有填角部分7a、9a，即使器件1遇到突然的温度变化，根据本发明的较佳实施例的压电谐振器件1不会在粘合部分剥离或者剥落。将参照图3和图4解释这一现象。

如图3中的放大图所示，当形成粘合剂层7时，提供填角部分7a。沿剪切方向施加应力(如箭头C所示)，这类似于传统的例子。但是，虽然如图3中的箭头C所示，应力沿剪切方向作用，填角部分7a覆盖凹入部分8a的侧壁8b一部分，它在图3中具有距离11，因此有效地防止了粘合表面的剥离或者剥落。对于覆盖凹入部分10a的侧壁10b的填角部分9a而言，情形亦是如此，以防止粘合表面剥离或者分离。即，作为存在带状部分7a、9a的结果，由于粘合表面还沿与施加应力方向相垂直方向存在和延伸，故可以有效地抵制应力沿剪切方向作用，由此防止粘合表面剥落或者分离。

结果，当压电谐振器件1遇到突然的和剧烈的温度变化时，即使由于压电谐振器2和壳体基片8，10之间的热膨胀系数的不同而沿剪切方向施加一个应力，填角部分7a、9a吸收了这些应力因而防止了粘合表面的剥落或分离。

另外，即使由于在粘合剂层7、9固化时粘合剂的收缩，或者在角上应力集中而有空隙7b、9b(如图4中的D所示)，也能够保持密封度。例如，由于位于空隙7b上方的粘合剂层7的部分粘合到凹入部分8a的侧壁8b，故空间11的密封度可靠地被保持。

另外，空间11的内部和外部之间发生空气之类泄漏的路径(即，泄漏路径)，在图9所示的传统的例子中具有沿粘合表面54a短到l₂的长度。相比之下，在本发明的较佳实施例中泄漏路径具有沿凹入部分8a的侧壁8b延伸的额外长度l₁以及沿壳体基片8的内表面延伸的长度l₁。通过沿这个增加的泄漏路径放置粘合剂而提供了更多的粘合剂，因而沿这个附加的粘合剂表面的粘合剂的存在防止了通过泄漏路径的泄漏，由此对压电谐振器件1提供了更大的可靠性。

为了有助于形成填角部分7a，9a，凹入部分8a、10a的侧壁8b，、10b的表面和其周围区域相比最好要平滑些。比其它粘合表面好的侧壁8b、10b的平滑度使得粘合剂较容易经侧壁8b、10b流动，由此容易地提供填角部分7a，9a。

表面粗糙度可以通过使壳体基片8、10上形成有凹入部分8a、10a一侧的表面平滑来控制。例如，使用抛磨处理，表面平滑度可以容易地通过使用不同的磨料的粒度而控制，以对侧壁8b、10b提供与凹入部分的壁的其它部分相比更大的表面平滑度。

现在将参照图5(a)、5(b)和5(c)，进一步解释用于形成填角部分7a、9a的其它方法。

图5(a)显示了壳体基片10的凹入部分10a中侧壁10b的一部分的剖面示意图，其中，涂层11位于壳体基片10的凹入部分的侧壁10b及其周围区域。这种涂层最好由湿润度高于壳体基片10的湿润性的一种材料制成。因此，通过这样地为施加以侧壁10b的粘合剂形成具有高湿润性的涂层11，能够可靠地提供一延伸制侧壁10b的粘合剂层9，由此，可靠地和容易地形成了填角部分9b。

或者，如图5(b)所示，涂层11可以只提供在侧壁10b上。还是在这种情况下，粘合剂能够容易流经侧壁10b，以可靠地和容易地提供填角部分9b。

如图5(c)所示，还可以对于侧壁10b上的粘合剂形成具有相对较高湿润性的涂层12，并在凹入部分10a的周围粘着表面形成湿润性比涂层12的湿润性低的涂层13。

用于上述涂层11-13的材料没有限制。可以使用一种合适的树脂(例如，环氧树脂)，这种树脂具有对所施加的粘合合剂可控制的湿润性。另外，也可以使用金属箔或者金属薄膜。

图6是一剖面图，用于解释提供粘合剂层7，9的填角部分7a，9a的另一个较佳实施例。在这个较佳实施例中，沿凹入部分8a开口的线提供一个倒成园角的部分。即，如箭头E所示，在侧壁8b和由那里水平延伸的粘合表面8c之间的端部边缘作出这个倒成圆角的部分。相应地，粘合剂可容易地在侧壁8b上升，由此便于形成填角部分。

把粘合表面8c和侧壁8b之间的端部边缘倒成圆角的方法不限于上述方法，可以通过诸如滚筒抛光(barrel polishing)和喷砂(sand blasting)等处理而容易地实现。

上述对于形成填角部分的较佳的修改可以适当地相互结合。通过这么做，可以更容易地绝对地形成填角部分。

虽然在图1所示的较佳实施例中，在壳体基片8、10形成，各自的圆形凹入部分8a、10a，但凹入部分8a，10a的形状并无限制。或者，可以使用壳体基片14，这种基片具有如图7所示的大体上为矩形的凹入部分14a。

另外，根据本发明的较佳实施例的电子元件不限于图1所示的结构，其中，壳体基片8、10被置于压电谐振器2上。例如，结构可以是将平板状的第一和第二部件21、22通过使用粘合剂层24、25藉助于垫片23相互粘合，如图8(a)所示。在这种情况下，由垫片23和粘合剂层24、25的厚度在内部确定一个闭合的空间。或者，可以类似地通过增加粘合剂层的厚度，而不使用垫片23来提供空间。

换句话说，结构可以如图8(b)这样，分别具有凹入部分31a、32a的第一和第二部件31、32用粘合剂层34相互粘合，从而由凹入部分31a、32a形成闭合空间33。

对图8(a)和8(b)所示的电子元件，类似于根据本发明第一实施例的压电谐振器件1，可以可靠地在粘合部分防止剥落或分离，通过在粘合剂层24、25中提供粘合剂的填角部分，使之位于确定空间的侧壁。由此可以提供一种可靠性极好的电子元件。

本发明不限于诸如压电谐振器和压电滤波器之类的压电振动元件，而本发明通常适用于这样的电子元件，它具有多个用粘合剂粘合而形成闭合空间的部件。

虽然已经参照本发明的较佳实施例特别地显示及描述了本发明，但熟悉本领域的人可以理解，在不背离本发明主旨的条件下，可以进行上述和其它的形式上和细节上的变化。

Claims (18)

1.一种电子元件，其特征在于包含：

第一基片；

具有基本上为U形结构的第二基片，所述第二基片包括沿其中央部分设置的凹入部分，所述凹入部分具有侧壁和位于侧壁之间的凹入的纵向表面，所述凹入部分在第一和第二基片之间限定一振动空间，在所述振动空间中，所述第一基片的一部分可相对于所述第二基片移动；

在所述凹入部分的周围部分将所述第一和第二基片接合在一起的粘合剂层；以及

所述粘合剂层具有至少一个填角部分，所述填角部分沿所述凹入部分的至少一个所述侧壁的一部分延伸，而不接触位于侧壁之间的纵向表面。

2.如权利要求1所述的电子元件，其特征在于所述第一基片为平板状电子元件的部件，所述凹入部分设置在所述第二基片上。

3.如权利要求2所述的电子元件，其特征在于所述平板状基片是具有振动部分的压电振动元件，并且设置在所述第二基片上的所述凹入部分确定允许所述振动部分自由地振动的所述空间。

4.如权利要求3所述的电子元件，其特征在于还包含第三基片，所述第三基片在其下表面处有一个凹入部分，所述第三基片接合到所述压电振动元件的上表面。

5.如权利要求1所述的电子元件，其特征在于所述侧壁垂直于所述第一基片的长度和所述第二基片的长度。

6.如权利要求1所述的电子元件，其特征在于所述侧壁的表面比所述第一和第二基片的其它部分更平滑。

7.如权利要求1所述的电子元件，其特征在于所述凹入部分包含倒成圆角的部分，所述倒成圆角的部分位于侧壁与凹入部分的邻近水平壁相接合的地方。

8.如权利要求1所述的电子元件，其特征在于还包含涂层，所述涂层被设置在至少一个所述填角部分和所述侧壁之间。

9.一种电子元件，其特征在于包含：

第一基片；

沿粘合界面接合到第一基片的第二基片，所述第二基片具有基本上为U形的结构，所述第二基片包括沿其中央部分设置的凹入部分，所述凹入部分具有侧壁和位于侧壁之间的凹入的纵向表面，所述凹入部分在第一和第二基片之间限定一振动空间，在所述振动空间中，所述第一基片的一部分可相对于所述第二基片移动；

沿所述粘合界面的整个部分和沿所述侧壁的一部分设置的粘合剂层，所述粘合剂层从所述粘合界面延伸而不接触位于侧壁之间的纵向表面，以使所述第一和第二基片相互接合，所述粘合剂层具有至少一个填角部分，所述填角部分沿所述凹入部分的所述侧壁延伸。

10.如权利要求9所述的电子元件，其特征在于还包含位于所述第一和第二基片之间并且接触所述粘合剂层的振动元件。

11.如权利要求9所述的电子元件，其特征在于所述第一基片是板状电子元件的部件，并且一凹入部分设置在所述第二基片上。

12.如权利要求9所述的电子元件，其特征在于所述平板状基片是具有振动部分的压电振动元件，而且设置在所述第二基片上的所述凹入部分确定允许所述振动部分自由振动的所述空间。

13.如权利要求12所述的电子元件，其特征在于还包含至少在其下表面上具有凹入部分的第三基片，所述第三基片接合到所述压电振动元件的上表面。

14.如权利要求9所述的电子元件，其特征在于所述侧壁大体上垂直于所述第一基片的长度和所述第二基片的长度。

15.如权利要求9所述的电子元件，其特征在于所述粘合剂层沿所述第一和第二基片中至少一个基片的第一水平面和沿所述第一和第二基片中至少一个基片的第二垂直面设置，其中所述第二垂直面是所述侧壁的一部分。

16.如权利要求9所述的电子元件，其特征在于所述侧壁的一个表面比所述第一和第二基片的其它部分更平滑。

17.如权利要求9所述的电子元件，其特征在于倒成圆角的部分位于侧壁与粘合界面的邻近水平壁相接合的地方。

18.如权利要求9所述的电子元件，其特征在于还包含沿着侧壁设置的涂层，所述涂层从所述粘合界面延伸。

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