專利名稱：電子元件裝配的基片和采用該基片的壓電諧振元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及裝配電子元件的基片，特別是一種裝配芯片式電子元件盒體的基片。本發(fā)明還涉及一種采用該基片的壓電諧振元件。
一般說(shuō)來(lái)，各種采用壓電元件的芯片式壓電諧振元件都屬于本領(lǐng)域的已知技術(shù)。因?yàn)閴弘娭C振器內(nèi)的壓電振動(dòng)部分在振動(dòng)，壓電諧振器的裝配應(yīng)該以不阻擋振動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖6為現(xiàn)有技術(shù)中芯片式壓電諧振元件的示例性裝配示意圖。
該芯片式壓電諧振元件采用一個(gè)由絕緣陶瓷如鋁土制成的基片51。在基片51的上表面，形成了用作外部電連接的電極52～54。同樣是在基片51的上表面，還配備了矩形框狀的絕緣玻璃層55。
基片51上面用導(dǎo)電膠粘劑56將電容57固定。電容57上，以厚剪切模式振動(dòng)的壓電諧振器58用導(dǎo)電膠粘劑固定，圖中沒(méi)有畫(huà)出。
粘膠劑60將金屬蓋59連接在基片51上表面，這樣覆蓋含有電容器57和壓電諧振器58的分層結(jié)構(gòu)。
矩形框狀的絕緣玻璃層55防止金屬蓋59和電極52～54之間發(fā)生短路。
圖7為傳統(tǒng)芯片式壓電諧振元件的另一個(gè)示例的組裝圖。該壓電諧振元件采用含有絕緣體的基片61。含有介電體的該基片61具有一個(gè)構(gòu)成三端電容的三個(gè)電容電極。電極62和63位于基片61的上表面，電極64位于基片61的側(cè)面。在這些電極62～64之中形成了三端電容。
在基片61的上表面，用導(dǎo)電膠粘劑65將以厚剪切模式振動(dòng)的壓電諧振器66固定。金屬蓋67連接在底部基片61的上表面，這樣覆蓋壓電諧振器66。該例中，為可靠地防止金屬蓋67和電極62和63之間發(fā)生短路，絕緣體69事先與金屬蓋67相連。硬化后，絕緣膠粘劑68將金屬蓋67與基片61連接好。
如上清晰地看出，在基片51和61分別與金屬蓋59和67相連時(shí)，在傳統(tǒng)壓電諧振元件的制造過(guò)程中，不得不包含使金屬蓋59與基片51上的電極52～54之間可靠絕緣，金屬蓋67與基片61上電極62和64之間可靠絕緣這樣非常困難和煩瑣的工藝。
特別在論及圖6所示的芯片式壓電諧振元件的時(shí)候，當(dāng)含有鋁土的基片51被烘烤后，施以導(dǎo)電涂膠并進(jìn)行烘烤這樣形成電極52～54，為了對(duì)導(dǎo)電涂膠進(jìn)行烘烤，該烘烤過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。而且為了在上表面形成絕緣玻璃層55，將絕緣玻璃置于其上并再次烘烤。由于這些特別煩瑣的步驟，壓電諧振元件的成本也較高。
對(duì)于圖7中的芯片式壓電諧振元件，金屬蓋67上事先加了絕緣樹(shù)脂69并在其上固化。但是，因?yàn)榻饘偕w67通常是用金屬板深沖形成，其開(kāi)口邊緣的平整性并不令人滿意。結(jié)果，按照均勻地將絕緣樹(shù)脂69加到金屬蓋67的開(kāi)口邊緣就變得極其困難。希望在基片61和金屬蓋67之間進(jìn)行密封也變得同樣困難。
如上清晰看出，在制造采用金屬蓋的芯片式壓電諧振元件時(shí)，要實(shí)現(xiàn)在基片51上形成絕緣玻璃層55以及應(yīng)用絕緣樹(shù)脂69的步驟非常必要。
為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明的較佳實(shí)施例提供了一種安裝電子元件的基片和包括此基片在內(nèi)的芯片式壓電諧振元件。
根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的基片提供了一種防止金屬蓋和基片上電極之間短路的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，便于將金屬蓋與基片進(jìn)行固定，極大提高了基片和金屬蓋所形成空間的密封性能。
根據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例的基片，包括一種基片體層，多個(gè)布置在基片體層上的電極，以及一個(gè)將布置在基片體層上的多個(gè)電極覆蓋的第一玻璃陶瓷層。
基片最好進(jìn)一步包括一個(gè)布置在基片體層較低面的第二玻璃陶瓷層。
第一和第二玻璃陶瓷層可以包括鈣長(zhǎng)石的結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石的結(jié)晶命令，鋇長(zhǎng)石的結(jié)晶玻璃，一種含有陶瓷粉和上述一種結(jié)晶玻璃的復(fù)合材料，以及一種含有陶瓷粉和非結(jié)晶玻璃的復(fù)合材料。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)較佳實(shí)施例的壓電諧振元件包括本發(fā)明上述較佳實(shí)施例的基片，一個(gè)固定在基片上的壓電諧振器，一個(gè)為覆蓋壓電諧振器，與基片第一玻璃陶瓷層粘合的導(dǎo)電蓋。
最好所述基片的基片體層包括一個(gè)介電體，在基片體層內(nèi)確定出電容的多個(gè)電容電極。
最好位于基片上表面的第一玻璃陶瓷層具有一個(gè)基本上矩形框狀的結(jié)構(gòu)。
最好壓電諧振元件是一個(gè)壓電振蕩器。
因?yàn)榈谝徊Ａ沾蓪游挥诨黧w上，以覆蓋部分電極，如果基片體層包括介電陶瓷或絕緣陶瓷，基片體層和玻璃陶瓷層可以同時(shí)進(jìn)行烘烤，從而降低基片的制造成本。
而且，鑒于玻璃陶瓷層上表面的平整性非常好，如果金屬蓋在該位置連接，金屬蓋和基片所形成的空間就可以牢固密封。
如果第二玻璃陶瓷層位于基片體層的較低面上，基片的機(jī)械強(qiáng)度被第二玻璃陶瓷層大大提高。這樣，本發(fā)明采用了該基片的各種較佳實(shí)施例中電子元件的可靠性得到了極大提高。
如果第一或第二玻璃層采用了鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃或鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，或兩種兼有，這些結(jié)晶玻璃的熱膨脹系數(shù)與率鋁礬土相比較低。這樣當(dāng)金屬蓋固定在其上時(shí)，金屬蓋和基片之間熱膨脹系數(shù)的差別較小，這樣就形成了高熱膨脹應(yīng)力特性的電子元件。
根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的壓電諧振元件，壓電諧振器固定在基片上，導(dǎo)電蓋為覆蓋壓電諧振器，與基片的玻璃陶瓷層相連。這樣用絕緣粘膠劑或其他合適材料將導(dǎo)電蓋牢固地連接到基片，上述基片的制造成本較低且機(jī)械強(qiáng)度良好?；蛯?dǎo)電蓋所形成的空間牢固地密封，這樣得到較可靠的壓電諧振元件。
在本發(fā)明較佳實(shí)施例的壓電諧振元件中，如果基片的基片體層由介電體構(gòu)成，并形成電容的電容電極至少有一組位于基片體層上，電容包含在基片體層內(nèi)。這樣可以提供一種內(nèi)置式電容型的壓電諧振元件。
如果基片上表面的第一玻璃陶瓷層基本上是一個(gè)矩形框狀結(jié)構(gòu)，將基本矩形框狀的第一玻璃陶瓷層和導(dǎo)電蓋的開(kāi)口邊緣對(duì)準(zhǔn)并連接，壓電諧振器就可以通過(guò)第一玻璃陶瓷層固定在第一玻璃陶瓷層所形成的空間內(nèi)。這樣就可以得到具有良好密封效果的壓電諧振元件。
參考附圖，從較佳實(shí)施例的如下詳細(xì)描述中，可以更清晰看出本發(fā)明的其他特征，元件，優(yōu)點(diǎn)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)較佳實(shí)施例的芯片式諧振元件的組裝示意圖。
圖2為包括在圖1所示較佳實(shí)施例中的基片的組裝示意圖。
圖3A為位于基片體層上表面的電容電極的平面示意圖。
圖3B為位于基片體層較低表面的電容電極的底視圖。
圖4為根據(jù)本發(fā)明第二個(gè)較佳實(shí)施例的基片的透視圖。
圖5為包括圖4所示的第二個(gè)較佳實(shí)施例的基片組裝圖。
圖6為一種傳統(tǒng)芯片式壓電諧振元件的組裝示意圖。
圖7為另一種傳統(tǒng)芯片式壓電諧振元件的組裝示意圖。
現(xiàn)在參考附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖1為根據(jù)本發(fā)明第一個(gè)較佳實(shí)施例的芯片式壓電諧振元件的組裝示意圖。
該較佳實(shí)施例的芯片式壓電諧振元件采用具有基本為矩形的基片1?；?由將基片體層2上表面的第一玻璃陶瓷層3進(jìn)行層壓，以及將基片體層2較低表面的第二玻璃陶瓷層4進(jìn)行層壓形成。圖2給出基片1的組裝示意圖。
基片體層2由類似鋇鈦酸鹽陶瓷的介電陶瓷構(gòu)成。基片體層2最好比第二玻璃陶瓷層4薄。
如圖3A和3B的平面示意圖和底視圖所示，電容電極5和6位于基片體層2的上表面。電容電極7位于基片體層2的較低面上。電容電極5和6在電容電極7上對(duì)準(zhǔn)排列，基片體層2位于其中，這樣形成兩個(gè)電容。
電容電極7延伸到基片體層2的側(cè)面2a和較低表面2b的會(huì)合處的邊緣的近似中間部位。
電容電極5和6排列延伸橫向穿過(guò)基片體層2的上表面2c。
第一玻璃陶瓷層3最好具有基本上矩形框狀的結(jié)構(gòu)，并在接近其中心位置具有基本矩形開(kāi)口3a。如圖1所示，當(dāng)在基片體層2上將玻璃陶瓷層3進(jìn)行層壓后，電容電極5和6的部分被玻璃陶瓷層3所覆蓋，其余部分暴露在上表面。
第二玻璃陶瓷層4最好具有基本矩形平面狀的結(jié)構(gòu)，且如前所述，第二玻璃陶瓷層4最好比基片體層2厚。
玻璃陶瓷層3和4包括，例如，其中一種結(jié)晶玻璃，一種含有陶瓷粉和非結(jié)晶玻璃的復(fù)合材料，以及一種含有陶瓷粉和結(jié)晶玻璃的復(fù)合材料。特別是鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，堇青石結(jié)晶玻璃，鋇長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，或其他適合的材料都可以用作結(jié)晶玻璃。在含有陶瓷粉和非結(jié)晶玻璃的復(fù)合材料中，非結(jié)晶玻璃SiO2-MgO-Al2O3，SiO2-Al2O3，SiO2-Al2O3-CaO，SiO2-Al2O3-BaO，SiO2-CaO都可以用作非結(jié)晶玻璃，同樣Al2O3，BaTiO3，ZrO2，TiO2陶瓷粉或其他適合材料都可以用作陶瓷粉。
上述玻璃陶瓷層可以較低溫度，例如約800℃～1000℃的溫度下進(jìn)行烘烤。，于是，這樣構(gòu)成的基片體層2的玻璃陶瓷層和介電陶瓷可以同時(shí)進(jìn)行烘烤。由于烘烤溫度低，Ag可以用于電極5～7中，換句話說(shuō)，可以采用便宜的Ag材料而不必采用如Pd和Ag-Pd這樣的昂貴金屬。
由于玻璃陶瓷層3和4，介電陶瓷都可以同時(shí)烘烤，基片1可以這樣制造在由未烘烤的介電陶瓷板組成的致密體兩側(cè)，印刷與電極5～7形狀相應(yīng)的Ag涂膠，然后對(duì)未烘烤的玻璃陶瓷層3和4進(jìn)行層壓形成多層，然后立即烘烤該層狀結(jié)構(gòu)體。這樣采用層壓和烘烤技術(shù)，很容易得到基片1。
在該較佳實(shí)施例中，電極5和6可以用Ni和Au進(jìn)行電鍍。
參考圖1，施以厚剪切模式能陷式的壓電諧振器10用導(dǎo)電粘膠劑8和9固定在基片1上。
壓電諧振器10具有由如圖1中箭頭P所示方向極化的壓電陶瓷構(gòu)成的壓電平板11，諧振電極12位于壓電平板11上表面，諧振電極13位于壓電平板11的較低表面上。諧振電極12與壓電平板11的較低表面上形成的連接電極12a進(jìn)行電氣連接。
諧振電極13和連接電極12a分別通過(guò)導(dǎo)電粘膠劑8和9電氣連接到電容電極5和6。
用絕緣粘膠劑將作為導(dǎo)電蓋的金屬蓋18與基片1相連。金屬蓋18具有一個(gè)向下的開(kāi)口，并由金屬材料，如鋁構(gòu)成。由于金屬蓋18通常通過(guò)深拉伸形成，在開(kāi)口邊緣表面，即向下的邊緣表面的開(kāi)口金屬蓋18沒(méi)有足夠良好的平整度。值得注意的是金屬蓋18可以是通過(guò)在絕緣材料表面涂覆導(dǎo)電層所形成的材料構(gòu)成。通過(guò)上述步驟，可以形成芯片式壓電諧振元件的內(nèi)置電容式壓電振蕩器。
由于玻璃陶瓷層3由上述烘烤工藝形成，其表面足夠平整。因此，用絕緣粘膠劑可以將金屬蓋18的開(kāi)口邊緣表面可靠地與玻陶瓷層3的上表面相連，金屬蓋18和基片1所形成的空間就可以牢固進(jìn)行密封。
通過(guò)在玻璃陶瓷層3上表面形成一層金屬層，然后將金屬層與金屬蓋18進(jìn)行縫焊，從而實(shí)現(xiàn)將金屬蓋18與玻璃陶瓷層3相連。
由于較佳實(shí)施例中的芯片式壓電諧振元件玻璃陶瓷層3和基片體層2是以較低溫度進(jìn)行烘烤，基片1的制造成本大大降低。同樣，由于金屬蓋18連接到基本矩形平板狀的玻璃陶瓷層3，可以采用廉價(jià)并且較薄的金屬蓋作為金屬蓋18。而且，在金屬蓋18上加上絕緣樹(shù)脂的這個(gè)絕緣過(guò)程就不再必要。
如果在玻璃陶瓷層3和4中用到鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃或鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，其熱膨脹系數(shù)接近4ppm/℃～約5ppm/℃，該值低于鋁礬土的熱膨脹系數(shù)，后者大致為7ppm/℃。由此，金屬蓋和基片之間熱膨脹系數(shù)的差別就得到了降低，使壓電諧振器上的熱應(yīng)力為最小值。壓電諧振元件的性能變化較小，由此其可靠性得到了極大提高。
值得注意的是，在第一個(gè)較佳實(shí)施例的基片1內(nèi)，第二玻璃陶瓷層4可以包括一種基片材料，例如鋁礬土，在烘烤過(guò)程中，該物質(zhì)作為抑制層，抑制基片體層不會(huì)在水平方向收縮。
在基片1的側(cè)面，提供了外電極14～16。外電極14和16分別與電容電極5和6進(jìn)行電連接，外電極15與電容電極7進(jìn)行電連接。
圖4表示本發(fā)明第二個(gè)較佳實(shí)施例中基片的透視圖?；?1非常類似于圖1中的基片1，只是基片21在其較低表面上沒(méi)有第二玻璃陶瓷層?；?1有一個(gè)基片體層2和位于基片體層2上表面的玻璃陶瓷層3。因?yàn)椴徊捎玫诙Ａ沾蓪樱山殡娞沾蓸?gòu)成的基片體層2較厚。
即使采用第二個(gè)較佳實(shí)施例中的基片21，玻璃陶瓷層3和基片體層2都可以如第一個(gè)較佳實(shí)施例那樣同時(shí)烘烤，極大降低了基片21的制造成本。
由于玻璃陶瓷層3的上表面足夠平整，用絕緣粘膠劑可以將金屬蓋可靠地連接到玻璃陶瓷層的上表面，所形成的空間具備優(yōu)良的密封效果。
而且，由于外電極14～16位于基片體層2的側(cè)面上，基片21可以固定在印刷電路板的表面上。
值得注意的是，雖然上述各個(gè)較佳實(shí)施例都具有有介電體層構(gòu)成的基片體層2和含有電容電極5～7的電容，本發(fā)明的芯片式壓電諧振元件中，不必特別要求在基片體層2的上面形成電容。如果沒(méi)有提供電容，包括在基片體層2內(nèi)的可能是具有較低介電常數(shù)的絕緣陶瓷，而不是介電陶瓷。
然而，采用第一個(gè)和第二個(gè)較佳實(shí)施例中的基片，即該基片具有一個(gè)內(nèi)置電容，一個(gè)含有壓電諧振器的內(nèi)置載容式壓電諧振器，以及一個(gè)與壓電諧振器電氣連接的電容，該基片可以用作單芯片式壓電諧振元件。
在本發(fā)明參考其較佳實(shí)施例描述的同時(shí)，還可能根據(jù)上述說(shuō)明對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改進(jìn)和各種調(diào)整。因此，我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以在權(quán)利要求范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)施，而不是按造規(guī)定的描述。
權(quán)利要求
1.一種裝配電子元件的基片，其特征是，包括一個(gè)基片體層；位于基片體層上的多個(gè)電極；以及一個(gè)排列成將基片體層上的部分電極覆蓋的第一玻璃陶瓷層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基片，其特征是，進(jìn)一步包括一個(gè)位于基片體層較低表面的第二玻璃陶瓷層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基片，其特征是，其中第一玻璃陶瓷層包括鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，堇青石結(jié)晶玻璃和鋇長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃中的一種，還包括一種復(fù)合材料，該材料含有陶瓷粉和以下玻璃鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，堇青石結(jié)晶玻璃和鋇長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃中的一種，以及一種含有陶瓷粉和非結(jié)晶玻璃的復(fù)合材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基片，其特征是，鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，鋇長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃和堇青石結(jié)晶玻璃，以及一種復(fù)合材料，該材料含有陶瓷粉和以下玻璃中的一種鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，鋇長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃和堇青石結(jié)晶玻璃，還包括一種復(fù)合材料，該材含有陶瓷粉和非結(jié)晶玻璃。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基片，其特征是，第二玻璃陶瓷層進(jìn)一步包括一種鋁礬土粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基片，其特征是，基片體層由一種介電陶瓷構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基片，其特征是，基片體層比第二玻璃陶瓷層更薄。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基片，其特征是，進(jìn)一步包括位于基片體層上表面的電容電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基片，其特征是，進(jìn)一步包括一個(gè)位于基片體層較低表面的電容電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基片，其特征是，將基片體層較低表面上的電容電極與位于基片體層上表面的電容電極進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，這樣確定出兩個(gè)電容。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基片，其特征是，位于基片體層上表面的電容電極排列成橫向延伸穿過(guò)基片體層上表面的寬。
12.一種壓電諧振元件，包括一個(gè)基片，其特征是，該基片包括一個(gè)基片體層；位于基片體層上的多個(gè)電極；以及一個(gè)排列成將基片體層上的部分電極覆蓋的第一玻璃陶瓷層；一個(gè)固定在基片上的壓電諧振器；以及一個(gè)導(dǎo)電蓋，與基片的第一玻璃陶瓷層相連接，以包圍所述壓電諧振器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓電諧振元件，其特征是，進(jìn)一步包括一個(gè)位于基片體層較低表面的第二玻璃陶瓷層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的壓電諧振元件，其特征是，第一玻璃陶瓷層包括鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，鋇長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃和堇青石結(jié)晶玻璃中的一種，還包括一種復(fù)合材料，該材料含有陶瓷粉和以下玻璃中的一種鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，鋇長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃和堇青石結(jié)晶玻璃，以及一種含有陶瓷粉和非結(jié)晶玻璃的復(fù)合材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的壓電諧振元件，鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，鋇長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃和堇青石結(jié)晶玻璃，以及一種復(fù)合材料含有陶瓷粉和以下玻璃中的一種鈣長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃，鎂橄欖石結(jié)晶玻璃，鋇長(zhǎng)石結(jié)晶玻璃和堇青石結(jié)晶玻璃和，以及一種復(fù)合材料含有陶瓷粉和非結(jié)晶玻璃。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的壓電諧振元件，其特征是，第二玻璃陶瓷層進(jìn)一步包括一種鋁礬土粉。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的壓電諧振元件，其特征是，基片體層包括一個(gè)介電體，位于基片體層上的多個(gè)電極構(gòu)成一個(gè)電容。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的壓電諧振元件，其特征是，第一玻璃陶瓷層具有基本矩形框狀的結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的壓電諧振元件，其特征是，壓電諧振元件為一種壓電振蕩器。
全文摘要
一種裝配電子元件的基片,包括一個(gè)與基片連接以覆蓋電子元件并將所形成空間牢固密封的導(dǎo)電蓋。所述基片具有一個(gè)基片體層,位于基片體層上的電極,以及位于基片體層上以覆蓋部分電極的玻璃陶瓷層。
文檔編號(hào)H03H9/02GK1308411SQ0013522
公開(kāi)日2001年8月15日 申請(qǐng)日期2000年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月2日
發(fā)明者吉田龍平, 天野常男 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所