CN1170365C - 表面安装型电子元件 - Google Patents

Abstract

一种表面安装型电子元件，其包括矩形的外壳基板、沿纵向安装在外壳基板的电子元件和固定在外壳基板上并盖住电子元件的罩盖。沿外壳基板宽度方向延伸的第一、第二顶面电极和第一、第二底面电极分别设置在外壳基板顶面和底面上并且具有间隔。第一顶面电极和第一底面电极通过设置在外壳基板侧面的第一侧面电极互相连接，第二顶面电极和第二底面电极通过设置在外壳基板侧面的第二侧面电极互相连接。

Description

表面安装型电子元件

技术领域

本发明涉及一种表面安装型电子元件。尤其是涉及一种表面安装型电子元件，其中电子元件安装在外壳基板上并且在外壳基板上固定有罩盖来覆盖电子元件。

背景技术

近来，随着电路尺寸的不断减小，表面安装型(片型)电子元件已得到广泛的应用并取代了包括引线在内的很多元件。在所述的传统表面安装型电子元件中，例如日本尚未审查的专利申请No.2000-286665中公开了一种压电谐振元件，其包括一个安装在电容基片上的压电谐振器安装在上述电容基片上的罩盖。电容基片包括多个层叠介电层和设置在其中的第一至第三内部电极。相对于第二和第三内部电极，第一内部电极设置在不同的层，而且第二和第三内部电极彼此分开，但却设置在相同的层上。第一内部电极与第二和第三内部电极相对设置，并在它们中间设置有介电层。第一到第三外部电极设置在电容基片中部和端部的外表面上。由于第三外部电极设置在中部的外表面上，所以其顶表面部分就省略了。第一到第三外部电极分别与第一到第三内部电极电连接。

在具有上述结构的表面安装型电子元件中，分别设置在电容基片的顶面、底面和侧面上的第一和第二外部电极为具有相同宽度的连续带。也就是说，顶面上与压电元件相连的外部电极之间的间隙和用于安装电子元件的电路衬底底面上的外部电极之间的间隙是相同的。

但是，电容基片顶面上的外部电极之间的间隙必须根据安装在电容基片上的压电元件的长度确定，而且电容基片底面上的外部电极之间的间隙也必须根据用于安装电子元件的电路衬底的凸台(LAND)尺寸来确定。

近来，压电元件的长度越来越小，相应地，如果外部电极之间的间隙也越来越小，当它们安装在电路衬底中时，就会产生诸如短路的问题。

但如果顶面和底面上的外部电极之间的间隙相同，压电元件长度、电容基片的外形尺寸和凸台尺寸都会受到限制，这就使设计的自由度大大减小。

另外，电子元件尺寸的减小量也很有限。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的优选实施例提供了一种表面安装型电子元件，其具有显著的设计自由度并且显著减小的尺寸。

根据本发明的优选实施例，一种表面安装型电子元件包括基本为矩形的外壳基板、沿纵向安装在外壳基板上的电子元件和固定在外壳基板上用于盖住电子元件的罩盖，其中沿外壳基板的宽度方向延伸的第一、第二顶面电极和第一、第二底面电极分别设置在外壳基板的顶面和底面上并隔开，第一顶面电极和第一底面电极通过设置在外壳基板侧面的第一侧面电极互相连接，第二顶面电极和第二底面电极通过设置在基底侧面的第二侧面电极互相连接，电子元件与第一、第二顶面电极电连接，第一、第二顶面电极之间的间隙d1与第一、第二底面电极之间的间隙d2不同，且第一顶面电极和第二顶面电极之间的间隙d1在所述外壳基板的顶面上是恒定不变的。

电子元件电连接在设置在外壳基板顶面上的第一、第二顶面电极之间。设置在外壳基板底面上的第一、第二底面电极安装在电路衬底的电极衬垫上。尤其是，由于外壳基板的顶面电极之间的间隙d1与底面电极之间的间隙d2不同，因此，顶面电极之间的间隙d1可以根据电子元件的长度设置为最合适的尺寸，而底面电极之间的间隙d2也可以根据电极衬垫的间隙来设置最为合适的尺寸。所以设计的自由灵活度大大提高了，而且尺寸也进一步减小了。

第一和第二顶面电极之间的间隙d1可以小于第一、第二底面电极之间的间隙d2。

在本发明的优选实施例中，可以根据所需设置间隙d1、d2。但是，压电元件的长度通常很短。如果设定为d1＞d2，底面电极的间隙d2就很小，当压电元件安装在电路衬底上时，就很可能发生短路。因此，通过设定为d1＜d2，在安装压电元件的过程中就不会产生短路问题。

侧面电极最好包括在外壳基板的厚度方向上以与顶面电极相同的宽度从顶面电极连续延伸的部分，和在基底的厚度方向上以与底面电极相同的宽度从底面电极连续延伸的部分，这两个部分最好在厚度方向在外壳基板的中部连在一起。也就是说，设置在基底侧面上的第一、第二侧面电极最好是阶梯形状的。

而且，由于顶面电极之间的间隙d1和底面电极之间的间隙d2不同，如果设置在外壳基板侧面上的侧面电极与顶面电极对齐，底面电极就会在外壳基板的边缘产生偏差。同样，如果侧面电极和底面电极对齐，顶面电极就会在外壳基板的边缘产生偏差。电极在外壳基板边缘产生的偏差就会降低导电的可靠性。为此，设置相邻表面的电极最好具有相同的宽度，所述相邻表面具有位于其中的边缘。

所以，通过在外壳基板厚度方向的中间部分内将在外壳基板的厚度方向上以与顶面电极相同的宽度从顶面电极连续延伸的部分与在基底的厚度方向上以与底面电极相同的宽度从底面电极连续延伸的部分连接起来，边缘上的电极偏差可以消除掉，由此顶面和上部表面上的电极的导电可靠性大大提高。

电子元件可以是压电元件。外壳基板最好包括两个并入其中的电容。在第一、第二底面电极之间最好设置第三电极。其中一个电容连接在第一顶面电极和第一底面电极中的一个与第三电极之间，另一个电容连接在第二顶面电极和第二底面电极中的一个与第三电极之间。

尤其是在科耳皮兹振荡电路中，在压电元件电极其中的一个与接地端之间以及接地端和另一个电极之间分别连接一个相位补偿电容。在本发明的优选实施例中，通过将这些电容并入在外壳基板中，就可以获得一个用于振荡电路的紧凑的压电谐振器。

外壳基板最好是包括多个层叠介电层，层叠介电层具有设置在其上的内部电极，或是单独设置一个片状电容。

参考附图，本发明的其他特点、元件和优点通过优选实施例的详细描述将变得更加明显。

附图说明

图1是本发明表面安装型电子元件优选实施例的透视图。

图2A、图2B、图2C分别是图1所示表面安装型电子元件的外部平面图，前视图和侧视图，

图3是图2沿X-X’线的侧视图，

图4是用于图1所示电子元件的外壳基板的透视图，

图5是图4所示外壳基板的分解透视图，

图6是图1所示电子元件的电路图，

图7是安装在图1所示电子元件内的压电部件的透视图，

图8是制造图4所示的外壳基板的步骤透视图，

图9A、9B、9C是图4所示外壳基板的电极制造方法过程图，

图10是本发明另一个优选实施例的表面安装型电子元件的透视图，

图11A、11B、11C和11D是设置在外壳基板内部的电容电极的模式实例的平面图。

具体实施方式

图1到3所示的是作为本发明优选实施例的表面安装型电子元件具体实例的压电谐振器元件。

这个压电谐振器元件最好包括安装在外壳基板1上的能量捕获型压电元件10，及金属罩盖20，其粘结在外壳基板1上用来包围并密封压电元件10。

外壳基板1包括多个无压电特性并且大致为矩形的层叠陶瓷介电层。如图4和5所示，第一和第二外部电极2和3形成输出电极，形成接地电极的外部电极4设置在外壳基板1外表面上。尤其是，在外壳基板1顶面上，在纵向方向上以间隙d1设置有在宽度方向上延伸的带状顶面电极2a和3a，在纵向方向上以间隙d2设置有在宽度方向上延伸的带状顶面电极2b和3b，顶面电极2a、3a通过侧面电极2c、3c分别和底面电极2b、3b相连，这样第一和第二外部电极2和3就沿着外壳基板1环绕形成带状，所有的顶面电极2a、3a和底面电极2b、3b都具有恒定的宽度。顶面电极2a、3a和底面电极2b、3b具有相同的宽度，并且彼此部分相对，同时外壳基板位于其中。顶面电极2a和3a之间的间隙d1小于底面电极2b和3b之间的间隙d2，也就是d1＜d2。

所以，顶面电极2a、3a之间的间隙d1可以根据压电元件10的长度设置为最合适的尺寸，其中压电元件安装在顶面电极2a、3a之间的间隙内，而底面电极2b、3b之间的间隙d2也可以根据电路衬底的电极衬垫的间隙设置为最合适的尺寸，其中压电谐振器元件就安装在所述电路衬底上。

当从侧视图看去，侧面电极2c、3c具有阶梯形状。也就是，侧面电极2c具有在外壳基板1的厚度方向上从顶面电极2a以与顶面电极相同的宽度连续延伸的部分2c1，及在外壳基板1厚度方向上从底面电极2b以与底面电极相同的宽度连续延伸的部分2c2，这两个部分2c1，2c2在厚度方向上的外壳基板的中部相接。

同样，侧面电极3c具有在外壳基板1的厚度方向上从顶面电极3a以与顶面电极相同的宽度连续延伸的部分3c1，及在外壳基板1厚度方向上从底面电极3b以与底面电极相同的宽度连续延伸的部分3c2，这两个部分3c1，3c2在厚度方向上的外壳基板的中部相接。

形成接地电极的第三外部电极4从外壳基板1的底面连续延伸到其侧面的一部分上。第三外部电极4也可以绕外壳基板1顶面上的端口延伸。

如图5所示，在外壳基板1中设置有多个电容电极5至9，也就是说，外壳基板1由四个压电层1a至1d限定出。在压电层1a上没有设置电容电极。在第二层1b上设置有两个隔开的电容电极5，6。而第三层1c上设置有一个宽域电容电极7，在第四层1d上设置有两个隔开的电容电极8，9。电容电极5，6和8，9的形状基本相同。沿着宽度方向，在电容电极5至9的端部都形成有延伸部分5a至9a，它们暴露在外壳基板1长边的侧面上。电容电极5和8的延伸部分5a和8a连接到第一电极2的侧面电极2c上，电容电极6和9的延伸部分6a和9a连接到第二电极3的侧面电极3c上，而电容电极7的延伸部分7a连接到第三电极4的侧面电极4c上。

因此，如图6所示，在电容电极5和6与电容电极7之间设置有电容器C1、C2，电容电极5、6和电容电极7部分相对并且第二层1b位于它们中间，在电容电极8和9与电极电容7之间设置有电容器C3、C4，电容电极8、9也和电容电极7部分相对并且第三层1c位于它们中间。

尽管在这个优选实施例中，外壳基板1由四个压电层1a到1d限定出，并且在外壳基板1中设置有三个层的电容电极5至9，但是本发明并不局限于此，例如介电层还可以有三层结构(其中电容电极设置在两层结构上)，或者介电层可以为五层或更多层(其中电容电极设置在四层或更多层上)，但这些都需要根据相位补偿特性来决定。

如图7所示，压电元件10是使用了厚度扩张振动模式的谐波压电谐振器。压电元件10包括压电陶瓷制成的长方形压电体11，设置在压电体11前后表面上的第一和第二激励电极12、13，和位于压电体11内部的内部电极14，激励电极12、13沿纵向从压电体11的一端延伸到其中部，内部电极14沿纵向从压电体11的另一端延伸到其中部。激励电极12、13和内部电极14部分相对。在压电体11的两端面上沿纵向设置有端面电极15、16，其中一个端面电极15和激励电极12、13相连，另一个端面电极16和内部电极14相连。端面电极16绕压电体11的前后表面部分延伸。

如图7中的箭头P所示，压电体11在厚度方向被极化，当在端面电极15、16之间输入预定的信号时，就会激发具有小量寄生辐射的厚度扩张振动谐波。

如图1到3所示，压电元件10以这样的方式布置在外壳基板1上，即其纵向方向基本平行于外壳基板1长边的方向。端面电极15、16分别通过诸如导电粘接剂或焊接剂等导电粘着材料17、18和外壳基板1的顶面电连接并机械固定在其上。压电元件10的中部和外壳基板1之间设置有所需的间隙，这样就不会抑制压电元件10的振动了(参看图3)。

罩盖20最好是由金属板压模制成，并且其开口通过转移法涂有绝缘粘接剂21，在压电元件10安装到外壳基板1上后，把罩盖20粘接并固定到外壳基板1的顶面上由此将压电元件10盖住。粘接剂21可以用热固性环氧粘结剂。

在通过粘接剂21将罩盖20粘结固定后，接地电极4和罩盖20通过导电粘接剂彼此连接，从而形成屏蔽结构。

尽管优选实施例中的罩盖20是通过金属板压模制成的，但也可以采用树脂罩盖或陶瓷罩盖。

上述优选实施例中外壳基板1的制造方法将参考图8来详细说明。

起初，如图8(a)所示，通过层叠设置有电容电极5至9的四个介电层1a到1d并通过烧制这四个层叠介电层1a到1d来获得外壳基板(参看图5)，在外壳基板1长边的侧面暴露着电容电极5至9的延伸部分5a到9a。

为了暴露延伸部分5a到9a，将外壳基板1的侧面抛光，并且为了提高侧面电极2c、3c和4(稍候描述)的导电性，通过喷砂或转桶清砂处理外壳基板1的侧面使其变得粗糙。

接着，如图8(b)所示，底面电极2b、3b和4以及侧面电极部分2c2、3c2和4a从外壳基板1的底面连续延伸到侧面，并且侧面电极部分2c2、3c2和4a盖住了暴露在外壳基板1侧面的电容电极5至9的延伸部分5a到9a。

图9A、9B和9C示出了形成电极的方法，如图9A所示，具有橡胶弹性的糊剂涂着板A上形成有多个凹槽G1-G3，这些凹槽由导电糊剂S填充以便和糊剂涂着板A的表面相平齐，然后，如图9B所示，从糊剂涂着板A的上面挤压外壳基板1以弯曲涂着板A。此时，凹槽G1到G3内的一部分糊剂S就会沿着外壳基板1的侧面流动，从而被压到外壳基板1的底面上。

此后，如图9C所示，当从涂着板A上提起外壳基板1时，糊剂S就会连续均匀地从外壳基板1的底面涂着到其侧面。由于在一个涂覆过程后凹槽G1-G3中剩余的糊剂S的量很少，所以涂着板A的顶部设置有用于下一个涂覆过程的糊剂S，进行挤压，由此回到图9A所示的状态。

利用图9A、9B和9C所示的方法，在一个操作过程中可以形成从外壳基板1的一个主表面延续到其侧面的电极。

将上面通过上述方法形成有从底面延续到侧面的电极的外壳基板1翻转过来，这种类似于上述方法的方法用来形成电极2a、3a和侧面电极部分2c1、3c1(参见图8(c))，其中电极2a、3a从外壳基板1的顶面延续到其侧面。此时，侧面电极部分2c1、3c1和2c2、3c2接合是很重要的。此处所用的涂着板不同于图9A、9B和9C所示的涂着板，它包括两个凹槽，凹槽之间的间隙d1要比涂着板A上的凹槽G1-G3之间的间隙d2窄。所以，阶梯形的侧面电极2c和3c形成在外壳基板1的侧面上。

图10所示是外壳基板的第二个优选实施例。第二个优选实施例中的外壳基板的组件与第一个优选实施例的外壳基板中一样的部件标号相同，所以在这里相同的描述就省略了。

在第二个优选实施例中的外壳基板1中，顶面电极2a和3a的宽度大于底面电极2b和3b宽度。但是，顶面电极2a、3a之间的间隙d1却小于底面电极2b、3b之间的间隙d2。

在第二优选实施例的外壳中，从顶面电极2a、3a的阶梯差值在外壳基板1顶面的罩盖粘接部分内逐步减小，由此提高罩盖20的密封性能。

图11A、11B、11C和11D示出了设置在外壳基板1内部的电容电极的不同模式。

这个优选实施例中，输入和输出侧的电容电极5、6与接地侧的电容电极7的每个延伸部分5a、6a和7a中至少一个部分只暴露在外壳基板1的一个侧面。

尤其是，当输入输出侧的延伸部分5a和6a只暴露在外壳基板1的一个侧面上时，在延伸部分5a、6a和将要连接的侧面电极2c、3c之间就没有封闭的回路(未示出)，所以就不会产生杂散电感。因此当电子元件做为振动器件时，它的性能就会得到大大提高。

尽管在上述的优选实施例中，多层外壳基板由多层介电材料构成，但是它也可以由玻璃、陶瓷、玻璃环氧基树脂、耐热树脂或者其他合适的材料制成。所以外壳基板并不局限于装有电容的外壳基板。

本发明上述优选实施例中使用的电子元件不必须是如上述优选实施例中所述的厚度扩张振动模式的压电元件，其可以是厚度剪切振动模式的压电元件，而且还可以是非压电元件的电子元件。

尽管在上述优选实施例中，顶面电极之间的间隙d1小于底面电极之间的间隙d2，也可以相反，顶面电极之间的间隙d1大于底面电极之间的间隙d2。

通过优选实施例，已经详细描述了本发明，并可以理解在不偏离本发明的范围内，任何修改和变化都是可以的。而且权利要求覆盖了所有在本发明精神和范围内的这些变化和修改。

Claims (10)

1、一种表面安装型电子元件，其包括：

具有纵向和宽度方向的外壳基板；

沿纵向安装在所述外壳基板上的电子元件；

固定在所述外壳基板上用以盖住所述电子元件的罩盖；

其中在所述外壳基板的顶面和底面上分别设置有第一、第二顶面电极和第一、第二底面电极，它们沿外壳基板的宽度方向延伸并彼此隔开，

第一顶面电极和第一底面电极通过设置在外壳基板侧面的第一侧面电极互相连接，第二顶面电极和第二底面电极通过设置在外壳基板侧面的第二侧面电极互相连接，

所述电子元件与第一、第二顶面电极电连接，及

第一顶面电极和第二顶面电极之间的间隙d1与第一底面电极和第二底面电极之间的间隙d2不同，且第一顶面电极和第二顶面电极之间的间隙d1在所述外壳基板的顶面上是恒定不变的。

2、根据权利要求1所述的表面安装型电子元件，其中第一顶面电极和第二顶面电极之间的间隙d1小于第一底面电极和第二底面电极之间的间隙d2。

3、根据权利要求1所述的表面安装型电子元件，其中所述侧面电极包括在外壳基板的厚度方向上从顶面电极连续延伸并且与顶面电极具有相同宽度的第一部分，在外壳基板的厚度方向上从底面电极连续延伸并且与底面电极具有相同宽度的第二部分，所述第一、第二部分沿厚度方向在外壳基板的中部接合。

4、根据权利要求1所述的表面安装型电子元件，其中所述电子元件是压电元件，所述外壳基板是其中装有两个电容的基板，在第一、第二底面电极之间设置有第三电极，其中一个电容连在第一顶面电极和第一底面电极中的一个与第三电极之间，另一个电容连接在第二顶面电极和第二底面电极中的一个与第三电极之间。

5、根据权利要求1所述的表面安装型电子元件，其中所述外壳基板由多个层叠陶瓷层限定出。

6、根据权利要求5所述的表面安装型电子元件，其中在多个层叠陶瓷层中的一层上至少设置有两个电容电极，另一个电容电极设置在多个陶瓷层中的另一个上，并且与所述至少两个电容电极部分相对。

7、根据权利要求1所述的表面安装型电子元件，其中所述电子元件是压电元件，该压电元件被极化以利用厚度扩张振动模式的谐波。

8、根据权利要求1所述的表面安装型电子元件，其还包括设置在罩盖和外壳基板之间用于将罩盖固定到外壳基板上的绝缘粘接剂。

9、根据权利要求8所述的表面安装型电子元件，其中所述绝缘粘接剂为热固性环氧粘结剂。

10、根据权利要求1所述的表面安装型电子元件，其中所述罩盖由金属板压模制成。

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