JP2562661Y2 - 圧電素子の実装構造 - Google Patents

圧電素子の実装構造

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Description

【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は回路基板に搭載する圧電
素子の実装構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６には圧電素子の一例としてチップ型
表面波フィルタが示されている。この圧電素子５は素子
本体の両端側に電極接続部９が形成されており、この電
極接続部９間に振動領域Ｅが形成されている。この圧電
素子５には素子基板としてガラス板１５が用いられてお
り、このガラス板１５上には櫛型電極が設けられ、この
櫛型電極を覆う状態で酸化亜鉛（ＺｎＯ）膜等が形成さ
れて、前記圧電素子５の振動領域Ｅが形成されている。
【０００３】また、この圧電素子５は素子幅Ｗに対して
長さＬが長く、Ｌ／Ｗは３〜５の関係にあって細長い構
造をしている。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記圧
電素子５を回路基板に実装する際には、図５に示される
ように、圧電素子５の電極接続部９と回路基板１０と
は、はんだ７によって回路基板１０に圧電素子５が直接
接続固定されるので、この回路基板１０に機械的ストレ
スや熱的ストレスが加わると、そのストレスははんだ接
続部を介して直接圧電素子５に加えられる。この圧電素
子５は細長い構造のため、ストレスが加えられると長さ
方向、すなわち矢印Ｂの方向に曲がり易くなり、かつ、
この圧電素子５はガラス板１５によって構成されている
ため、硬く、かつ、脆いので前記ストレスによって、図
４に示されるように、はんだ接続部近傍のガラス板１５
が欠けたり、割れたり、亀裂３を生じ易い。また、はん
だ７が剥がれる等の問題を生じ、圧電素子５の電気的特
性が悪化するという問題があった。
【０００５】また、この圧電素子５を樹脂基板等へ実装
した場合には、ガラスと樹脂との熱膨張係数が異なるた
め（例えば、ガラスの場合３〜５×１０-6、ガラスエポ
キシ樹脂の場合は１５×１０-6）、この熱膨張係数の差
によるストレスも圧電素子５のクラック発生の原因とな
るという問題があった。
【０００６】本考案は上記従来の課題を解決するための
ものであり、その目的は、回路基板の機械的ストレスや
熱的ストレスを受けても圧電素子に大きなストレスが加
わることがなく、欠けや割れや亀裂等を生ずることがな
く、かつ、圧電素子の電気的特性が低下することのない
圧電素子の実装構造を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本考案は上記目的を達成
するために、次のように構成されている。すなわち、第
１の考案は素子本体の両端側を電極接続部となし、この
素子本体の電極接続部間に振動領域が形成されてなる圧
電素子が前記電極接続部をはんだ接続することによって
直接回路基板に接続固定されている圧電素子の実装構造
において、上記回路基板には上記はんだを接続するはん
だ接続部領域が設けられ、該はんだ接続部領域と前記圧
電素子の電極接続部とは、はんだを挟み込んだ形態での
はんだ接続部を設けて接続され、この圧電素子と回路基
板との間のはんだ接続部の周辺領域には圧電素子の振動
領域を避けた位置に前記はんだ接続部の周りに接合面積
を広げて回路基板と圧電素子を一体固定する接着剤が設
けられており、この前記回路基板にははんだ接続部の周
辺領域に充填した接着剤が圧電素子の振動領域に侵入す
るのを防止する接着剤の侵入防止手段が貫通空間部又は
貫通溝の形態で設けられていることを特徴として構成さ
れている。また、第２の考案は、接着剤は樹脂から成
り、前記接着剤の防止手段は貫通空間部によって形成さ
れ、この貫通空間部は圧電素子の振動領域に対向する領
域を含む開口面積をもって回路基板を貫いた透穴空間に
よって形成されており、圧電素子と回路基板間の余剰の
接着剤を外部へ排出して上記余剰の接着剤が圧電素子の
振動領域に侵入するのを防止する構成としたことを特徴
とする。さらに、第３の考案は、前記接着剤の侵入防止
手段は、貫通溝によって形成され、この貫通溝は圧電素
子の振動領域の両端部位に対向する回路基板の領域を圧
電素子の幅方向に伸張して圧電素子の振動領域に対向す
る回路基板の領域と圧電素子のはんだ接続部の周辺領域
に対向する回路基板の領域を区画する貫通の区画溝とし
て形成されていることを特徴としている。
【０００８】
【作用】圧電素子の振動領域を避けた領域で圧電素子と
回路基板とのはんだ接続部の周辺領域に回路基板と圧電
素子を一体固定する接着剤を充填形成したので、回路基
板に機械的ストレスや熱的ストレスが加わったとき、そ
れらストレスははんだ接続部を介して圧電素子に加わる
が、接着剤がそのストレスの大部分を受け持って分散す
るため、圧電素子に加わるストレスは小さくなる。これ
により、圧電素子の割れや欠け、および亀裂等を防ぐこ
とができ、ストレスによる圧電素子の電気的特性の低下
を防止する。
【０００９】また、回路基板側の接着剤の侵入防止手段
により、はんだ接続部に注入した余剰の接着剤を排出
し、接着剤が圧電素子の振動領域に侵入付着するのを防
止する。
【００１０】
【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明
する。なお、本実施例の説明において、従来例と同一の
名称部分には同一符号を付し、その詳細な重複説明は省
略する。図１および図２には本実施例に係わる圧電素子
の実装構造が示されている。
【００１１】この実施例の特徴的なことは、圧電素子と
回路基板とのはんだ接続部の周辺領域にはんだ接続部の
応力を分散する接着剤を充填形成したことと、この接着
剤が圧電素子の振動領域側に侵入付着するのを防止する
手段を回路基板側に設けたことである。
【００１２】図１および図２において、この圧電素子５
は従来例と同様に、素子本体の両端側に電極接続部９が
形成されており、この電極接続部９間に振動領域Ｅが形
成されている。また、回路基板１０には、はんだ接続部
領域１３が設けられ、このはんだ接続部領域１３と上記
電極接続部９ははんだ７を挟み込んだ形態で接続されて
おり、回路基板１０に圧電素子５が直接接続固定され
る。この圧電素子５の振動領域Ｅを避けた位置のはんだ
接続部の周辺領域１７に、例えば熱硬化性樹脂等の接着
剤８が充填形成されている。
【００１３】また、圧電素子５の振動領域Ｅの全領域と
対向する回路基板１０側の領域に基板１０を貫ぬいて接
着剤の侵入防止手段としての透穴形態の空間部１１を全
振動領域Ｅを含む開口面積をもって形成し、接着剤８を
はんだ接続部の周辺領域に充填したとき、余剰の接着剤
８が振動領域Ｅに侵入付着しない構造となっている。
【００１４】次に、上記構成の圧電素子５を回路基板１
０に実装する動作について説明する。まず、回路基板１
０側のはんだ接続部領域１３に、例えばはんだクリーム
を塗布する。そして振動領域Ｅを下側にして、圧電素子
５をこの回路基板１０の所定位置に搭載してリフローに
よりはんだ接続し、圧電素子５を回路基板１０に実装す
る。あるいは、圧電素子５の電極接続部９に予めはんだ
７を盛ってはんだバンプ１６を形成し、この圧電素子５
を回路基板１０に搭載して加熱してはんだバンプ１６を
溶融し、圧電素子５を回路基板１０に実装する。
【００１５】次いで、圧電素子５の振動領域Ｅを避け
た、はんだ接続部領域１３の周辺領域１７にはんだ接続
部の応力を分散する熱硬化性樹脂等の接着剤８を、例え
ばディスペンサ１２等を利用して充填形成する。
【００１６】本実施例によれば、圧電素子５と回路基板
１０とのはんだ接続部の周辺領域１７に、はんだ接続部
の応力を分散する接着剤８を充填形成したので、回路基
板１０に機械的ストレスや熱的ストレスが加わったと
き、そのストレスははんだ接続部を介して圧電素子５に
加わるが、これらのストレスは接着剤８が大部分を受け
持って分散するため、圧電素子５に加わるストレスは小
さくなる。したがって、圧電素子５に亀裂を生ずること
がなく、耐基板曲げ性が向上し、はんだの剥れもないた
め、ストレスにより圧電素子の電気的特性が低下するこ
とがない。
【００１７】また、回路基板１０として樹脂基板を用い
た場合には熱膨張係数の大幅な相違から圧電素子にクラ
ックが発生し易い等の虞があったが、本実施例によれ
ば、回路基板からのストレスは接着剤８により分散され
て、圧電素子５に加わるストレスは小さくなるので、圧
電素子５は亀裂を生ずることがなく、耐熱衝撃性を向上
することができ、例えば、ガラスエポキシ基板等の樹脂
基板を用いても支障を生ずることがない。
【００１８】さらに、圧電素子５の振動領域Ｅの対向す
る回路基板１０側の領域に貫通の空間部１１を形成した
ので、はんだ接続部周辺に接着剤８を注入硬化の際に余
剰の接着剤８は前記空間部１１から外部に排出されるた
め、圧電素子５の振動領域Ｅに接着剤８が侵入して付着
することがない。圧電素子５の振動領域Ｅに接着剤８等
の樹脂が付着すると、圧電素子の特性劣化を起こす虞が
あるが、本実施例では振動領域Ｅに接着剤８が付着しな
いので、圧電素子５の特性劣化を生ずることがない。
【００１９】なお、本考案は上記実施例に限定されるこ
とはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記
実施例では、接着剤８を圧電素子５の振動領域Ｅの下側
部分２０に侵入付着させない方法として回路基板１０に
貫通の空間部１１を形成したが、図３に示されるよう
に、振動領域Ｅの両端部位側で、該振動領域Ｅとはんだ
接続部の周辺領域１７との境界の回路基板１０側に貫通
の溝１４を、圧電素子５の全振動領域Ｅに対向する回路
基板の領域と圧電素子５のはんだ接続部の周辺領域１７
に対向する回路基板１０の領域とを区画する区画溝とし
て設けてもよい。これにより、接着剤８の振動領域Ｅへ
の廻り込みを同様に防止することができる。
【００２０】また、上記実施例では接着剤８として熱硬
化性樹脂を用いたが、例えば、熱可塑性樹脂でもよく、
応力分散が可能ならば、任意の絶縁材料を適用してもよ
い。
【００２１】
【考案の効果】この考案によれば、回路基板に、はんだ
を接続するはんだ接続部領域を設け、該はんだ接続部領
域と圧電素子の電極接続部との間にはんだを挟み込んだ
形態の はんだ接続部を設けて上記圧電素子を回路基板に
はんだ接続する構成としたので、圧電素子と回路基板の
間のはんだを溶融させたときに、はんだの表面張力によ
って圧電素子を押し上げる力が作用し、圧電素子と回路
基板との間隔が僅かに広がり、上記圧電素子と回路基板
との間のはんだ接続部の周辺領域に程よい隙間ができ
る。この隙間に、本考案では、接着剤を入り込ませるの
で、適量の接着剤が上記隙間に入り込み、その適量の接
着剤は、その表面張力によって、はんだ接続部の周辺領
域に保持されることから、はんだ接続部の周囲を囲む形
態で上記適量の接着剤をはんだ接続部の周辺領域に充填
形成させることが可能である。
【００２２】 このように、接着剤をはんだ接続部の周辺
領域に充填形成できるので、圧電素子ははんだに加えて
上記接着剤によっても回路基板に接合されることにな
り、圧電素子と回路基板の接合面積が、はんだのみで接
合する従来例よりも、大幅に拡大し、圧電素子をより強
固に回路基板に接合することができる。
【００２３】 その上、上記の如く、はんだ接続部の周囲
を囲む形態で接着剤を圧電素子と回路基板間に介在する
ことが可能であることから、回路基板に機械的ストレス
や熱的ストレスが加わっても、これらストレスは上記接
着剤によってはんだ接続部の周りの全領域に渡ってバラ
ンス良く分散されて緩和され、圧電素子に加えられるス
トレスは格段に小さくなるので、圧電素子のはんだ接続
部近傍等に亀裂が生じることを回避したり、圧電素子の
電気的特性の低下を防止することが可能である。
【００２４】さらに、圧電素子の振動領域に対向する回
路基板側の領域に接着剤の侵入防止手段を貫通空間部や
貫通溝の形態で設けたので、はんだ接続部周辺に接着剤
を注入硬化する際に余剰の接着剤は侵入防止手段によっ
て外へ排除され、圧電素子の振動領域に侵入付着するこ
とがないため、圧電素子の特性劣化を起こす虞がない。
特に、貫通空間部の場合には、圧電素子の振動領域と回
路基板の隙間に、はんだボールなどの異物が浸入しても
排除しやすく、異物の滞留により致命的な不良品となる
ことを防止できる。
【００２５】 もちろん、上記の如く、この考案では、は
んだ接続部の周辺領域に接着剤を充填形成するので、接
着剤はその表面張力によって、はんだ接続部の周辺領域
に保持されることになり、余剰の接着剤だけを上記貫通
空間部や貫通溝から外部に排出することができる。この
ことから、圧電素子と回路基板との間に充填された接着
剤の殆どが上記貫通空間部や貫通溝から外部に排出され
てしまうという問題は防止され、上記の如く、圧電素子
と回路基板を接着剤とはんだの両方でより強固に接続す
ることができ圧電素子の接続信頼性を高めることができ
ると共に、回路基板から加えられたストレスを分散・緩
和するという優れた効果を奏することが可能である。
【００２６】接着剤の侵入防止手段の貫通空間部を、圧
電素子の振動領域に対向する領域を含む開口面積をもっ
て回路基板を貫いた透穴空間によって形成した考案や、
接着剤の侵入防止手段の貫通溝を、圧電素子の振動領域
に対向する回路基板の領域と圧電素子のはんだ接続部の
周辺領域に対向する回路基板の領域を区画する貫通の区
画溝として形成した考案にあっては、余剰の樹脂等の接
着剤が圧電素子の振動領域に侵入しようとしたときに、
その侵入を遮断するとともに余剰の接着剤は貫通の空間
部や溝を通して外部排出されるので、接着剤の侵入防止
効果は完璧となる。
【００２７】その上、前記の如く、振動領域に侵入しよ
うとする余剰の接着剤は貫通の空間部や溝に入って外部
へ確実に流出除去されるので、回路基板と圧電素子の対
向空間間隔を小さくしても、表面張力現象によって接着
剤が圧電素子と回路基板の対向微小隙間を通って振動領
域に侵入するのを防止できるので、圧電素子と回路基板
との実装間隔を小さくすることができ、圧電素子実装部
品の小型化を達成することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係わる圧電素子の実装構造を接着剤
の充填形成状態で示す説明図である。
【図２】本実施例に係わる圧電素子の実装構造の構成説
明図である。
【図３】本考案に係わる圧電素子の他構成の実装構造の
説明図である。
【図４】従来の圧電素子の実装構造の不具合状態の説明
図である。
【図５】従来の圧電素子の実装構造の説明図である。
【図６】圧電素子の斜視説明図である。
【符号の説明】
５ 圧電素子 ７ はんだ ８ 接着剤 １０ 回路基板 １１ 空間部 １４ 溝 １５ ガラス板 １７ はんだ接続部の周辺領域 Ｅ 振動領域

Claims (3)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項１】 素子本体の両端側を電極接続部となし、
    この素子本体の電極接続部間に振動領域が形成されてな
    る圧電素子が前記電極接続部をはんだ接続することによ
    って直接回路基板に接続固定されている圧電素子の実装
    構造において、上記回路基板には上記はんだを接続する
    はんだ接続部領域が設けられ、該はんだ接続部領域と前
    記圧電素子の電極接続部とは、はんだを挟み込んだ形態
    でのはんだ接続部を設けて接続され、この圧電素子と回
    路基板との間のはんだ接続部の周辺領域には圧電素子の
    振動領域を避けた位置に前記はんだ接続部の周りに接合
    面積を広げて回路基板と圧電素子を一体固定する接着剤
    が設けられており、この回路基板にははんだ接続部の周
    辺領域に充填した接着剤が圧電素子の振動領域に侵入す
    るのを防止する接着剤の侵入防止手段が貫通空間部又は
    貫通溝の形態で設けられている圧電素子の実装構造。
  2. 【請求項２】 接着剤は樹脂から成り、接着剤の侵入防
    止手段は、貫通空間部によって形成され、この貫通空間
    部は圧電素子の振動領域に対向する領域を含む開口面積
    をもって回路基板を貫いた透穴空間によって形成されて
    おり、圧電素子と回路基板間の余剰の接着剤を外部へ排
    出して上記余剰の接着剤が圧電素子の振動領域に侵入す
    るのを防止する構成としたことを特徴とする請求項１記
    載の圧電素子の実装構造。
  3. 【請求項３】 接着剤の侵入防止手段は、貫通溝によっ
    て形成され、この貫通溝は圧電素子の振動領域の両端部
    位に対向する回路基板の領域を圧電素子の幅方向に伸張
    して圧電素子の振動領域に対向する回路基板の領域と圧
    電素子のはんだ接続部の周辺領域に対向する回路基板の
    領域を区画する貫通の区画溝として形成されている請求
    項１記載の圧電素子の実装構造。
JP1993002825U 1992-10-13 1993-01-08 圧電素子の実装構造 Expired - Lifetime JP2562661Y2 (ja)

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