CN1150621C - 电子元件装配的基片和采用该基片的压电谐振元件 - Google Patents
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Abstract
一种装配电子元件的基片，包括一个基片体层，位于基片体层上的多个电极，以及一个排列成将基片体层上的部分电极覆盖的第一玻璃陶瓷层。本发明公开的另一种压电谐振元件，包括一个基片，一个固定在基片上的压电谐振器，以及一个导电盖，与基片的第一玻璃陶瓷层相连接，以包围所述压电谐振器。上述的第一玻璃陶瓷层包括钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃中的一种，还包括一种复合材料，该材料含有陶瓷粉和以下玻璃中的一种：钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃，以及一种含有陶瓷粉和非结晶玻璃的复合材料。
Description
技术领域
本发明通常涉及装配电子元件的基片，特别是一种装配芯片式电子元件盒体的基片。本发明还涉及一种采用该基片的压电谐振元件。
背景技术
一般说来，各种采用压电元件的芯片式压电谐振元件都属于本领域的已知技术。因为压电谐振器内的压电振动部分在振动，压电谐振器的装配应该以不阻挡振动的方式来实现。
图6为现有技术中芯片式压电谐振元件的示例性装配示意图。
该芯片式压电谐振元件采用一个由绝缘陶瓷如铝土制成的基片51。在基片51的上表面，形成了用作外部电连接的电极52～54。同样是在基片51的上表面，还配备了矩形框状的绝缘玻璃层55。
基片51上面用导电胶粘剂56将电容57固定。电容57上以厚剪切模式振动的压电谐振器58用导电胶粘剂固定，图中没有画出。
粘胶剂60将金属盖59连接在基片51上表面，这样覆盖含有电容器57和压电谐振器58的分层结构。
矩形框状的绝缘玻璃层55防止金属盖59和电极52～54之间发生短路。
图7为传统芯片式压电谐振元件的另一个示例的组装图。该压电谐振元件采用含有绝缘体的基片61。含有介电体的该基片61具有一个构成三端电容的三个电容电极。电极62和63位于基片61的上表面，电极64位于基片61的侧面。在这些电极62～64之中形成了三端电容。
在基片61的上表面，用导电胶粘剂65将以厚剪切模式振动的压电谐振器66固定。金属盖67连接在底部基片61的上表面，这样覆盖压电谐振器66。该例中，为可靠地防止金属盖67和电极62和63之间发生短路，绝缘体69事先与金属盖67相连。硬化后，绝缘胶粘剂68将金属盖67与基片61连接好。
如上清晰地看出，在基片51和61分别与金属盖59和67相连时，在传统压电谐振元件的制造过程中，不得不包含使金属盖59与基片51上的电极52～54之间可靠绝缘，金属盖67与基片61上电极62和64之间可靠绝缘这样非常困难和烦琐的工艺。
特别在论及图6所示的芯片式压电谐振元件的时候，当含有铝土的基片51被烘烤后，施以导电涂胶并进行烘烤这样形成电极52～54，为了对导电涂胶进行烘烤，该烘烤过程重复进行。而且为了在上表面形成绝缘玻璃层55，将绝缘玻璃置于其上并再次烘烤。由于这些特别烦琐的步骤，压电谐振元件的成本也较高。
对于图7中的芯片式压电谐振元件，金属盖67上事先加了绝缘树脂69并在其上固化。但是，因为金属盖67通常是用金属板深冲形成，其开口边缘的平整性并不令人满意。结果，按照均匀地将绝缘树脂69加到金属盖67的开口边缘就变得极其困难。希望在基片61和金属盖67之间进行密封也变得同样困难。
如上清晰看出，在制造采用金属盖的芯片式压电谐振元件时，要实现在基片51上形成绝缘玻璃层55以及应用绝缘树脂69的步骤非常必要。
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安装电子元件的基片和包括此基片在内的芯片式压电谐振元件。
本发明提供了一种装配电子元件的基片，其特征是，包括一个基片体层；位于基片体层上的多个电极；以及一个排列成将基片体层上的部分电极覆盖的第一玻璃陶瓷层；所述第一玻璃陶瓷层包括钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，堇青石结晶玻璃和钡长石结晶玻璃中的一种，还包括一种复合材料，该材料含有陶瓷粉和以下玻璃：钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，堇青石结晶玻璃和钡长石结晶玻璃中的一种，以及一种含有陶瓷粉和非结晶玻璃的复合材料。
本发明进一步提供了一种压电谐振元件，包括一个基片，其特征是，该基片包括：一个基片体层；位于基片体层上的多个电极；以及一个排列成将基片体层上的部分电极覆盖的第一玻璃陶瓷层；一个固定在基片上的压电谐振器；以及一个导电盖，与基片的第一玻璃陶瓷层相连接，以包围所述压电谐振器；所述第一玻璃陶瓷层包括钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃中的一种，还包括一种复合材料，该材料含有陶瓷粉和以下玻璃中的一种：钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃，以及一种含有陶瓷粉和非结晶玻璃的复合材料。
附图说明
参考附图，从较佳实施例的如下详细描述中，可以更清晰看出本发明的其他特征，元件，优点。
图1为根据本发明的第一个较佳实施例的芯片式谐振元件的组装示意图。
图2为包括在图1所示较佳实施例中的基片的组装示意图。
图3A为位于基片体层上表面的电容电极的平面示意图。
图3B为位于基片体层较低表面的电容电极的底视图。
图4为根据本发明第二个较佳实施例的基片的透视图。
图5为包括图4所示的第二个较佳实施例的基片组装图。
图6为一种传统芯片式压电谐振元件的组装示意图。
图7为另一种传统芯片式压电谐振元件的组装示意图。
具体实施方式
现在参考附图对本发明的较佳实施例进行说明。
图1为根据本发明第一个较佳实施例的芯片式压电谐振元件的组装示意图。
该较佳实施例的芯片式压电谐振元件采用具有基本为矩形的基片1。基片1由将基片体层2上表面的第一玻璃陶瓷层3进行层压，以及将基片体层2较低表面的第二玻璃陶瓷层4进行层压形成。图2给出基片1的组装示意图。
基片体层2由类似钡钛酸盐陶瓷的介电陶瓷构成。基片体层2最好比第二玻璃陶瓷层4薄。
如图3A和3B的平面示意图和底视图所示，电容电极5和6位于基片体层2的上表面。电容电极7位于基片体层2的较低面上。电容电极5和6在电容电极7上对准排列，基片体层2位于其中，这样形成两个电容。
电容电极7延伸到基片体层2的侧面2a和较低表面2b的会合处的边缘的近似中间部位。
电容电极5和6排列延伸横向穿过基片体层2的上表面2c。
第一玻璃陶瓷层3最好具有基本上矩形框状的结构，并在接近其中心位置具有基本矩形开口3a。如图1所示，当在基片体层2上将玻璃陶瓷层3进行层压后，电容电极5和6的部分被玻璃陶瓷层3所覆盖，其余部分暴露在上表面。
第二玻璃陶瓷层4最好具有基本矩形平面状的结构，且如前所述，第二玻璃陶瓷层4最好比基片体层2厚。
玻璃陶瓷层3和4包括，例如，其中一种结晶玻璃，一种含有陶瓷粉和非结晶玻璃的复合材料，以及一种含有陶瓷粉和结晶玻璃的复合材料。特别是钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，堇青石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃，或其他适合的材料都可以用作结晶玻璃。在含有陶瓷粉和非结晶玻璃的复合材料中，非结晶玻璃SiO2-MgO-Al2O3，SiO2-Al2O3，SiO2-Al2O3-CaO，SiO2-Al2O3-BaO，SiO2-CaO都可以用作非结晶玻璃，同样Al2O3，BaTiO3，ZrO2，TiO2陶瓷粉或其他适合材料都可以用作陶瓷粉。
上述玻璃陶瓷层可以较低温度，例如约800℃～1000℃的温度下进行烘烤。，于是，这样构成的基片体层2的玻璃陶瓷层和介电陶瓷可以同时进行烘烤。由于烘烤温度低，Ag可以用于电极5～7中，换句话说，可以采用便宜的Ag材料而不必采用如Pd和Ag-Pd这样的昂贵金属。
由于玻璃陶瓷层3和4，介电陶瓷都可以同时烘烤，基片1可以这样制造：在由未烘烤的介电陶瓷板组成的致密体两侧，印刷与电极5～7形状相应的Ag涂胶，然后对未烘烤的玻璃陶瓷层3和4进行层压形成多层，然后立即烘烤该层状结构体。这样采用层压和烘烤技术，很容易得到基片1。
在该较佳实施例中，电极5和6可以用Ni和Au进行电镀。
参考图1，施以厚剪切模式能陷式的压电谐振器10用导电粘胶剂8和9固定在基片1上。
压电谐振器10具有由如图1中箭头P所示方向极化的压电陶瓷构成的压电平板11，谐振电极12位于压电平板11上表面，谐振电极13位于压电平板11的较低表面上。谐振电极12与压电平板11的较低表面上形成的连接电极12a进行电气连接。
谐振电极13和连接电极12a分别通过导电粘胶剂8和9电气连接到电容电极5和6。
用绝缘粘胶剂将作为导电盖的金属盖18与基片1相连。金属盖18具有一个向下的开口，并由金属材料，如铝构成。由于金属盖18通常通过深拉伸形成，在开口边缘表面，即向下的边缘表面的开口金属盖18没有足够良好的平整度。值得注意的是金属盖18可以是通过在绝缘材料表面涂覆导电层所形成的材料构成。通过上述步骤，可以形成芯片式压电谐振元件的内置电容式压电振荡器。
由于玻璃陶瓷层3由上述烘烤工艺形成，其表面足够平整。因此，用绝缘粘胶剂可以将金属盖18的开口边缘表面可靠地与玻陶瓷层3的上表面相连，金属盖18和基片1所形成的空间就可以牢固进行密封。
通过在玻璃陶瓷层3上表面形成一层金属层，然后将金属层与金属盖18进行缝焊，从而实现将金属盖18与玻璃陶瓷层3相连。
由于较佳实施例中的芯片式压电谐振元件玻璃陶瓷层3和基片体层2是以较低温度进行烘烤，基片1的制造成本大大降低。同样，由于金属盖18连接到基本矩形平板状的玻璃陶瓷层3，可以采用廉价并且较薄的金属盖作为金属盖18。而且，在金属盖18上加上绝缘树脂的这个绝缘过程就不再必要。
如果在玻璃陶瓷层3和4中用到钙长石结晶玻璃或镁橄榄石结晶玻璃，其热膨胀系数接近4ppm/℃～约5ppm/℃，该值低于铝矾土的热膨胀系数，后者大致为7ppm/℃。由此，金属盖和基片之间热膨胀系数的差别就得到了降低，使压电谐振器上的热应力为最小值。压电谐振元件的性能变化较小，由此其可靠性得到了极大提高。
值得注意的是，在第一个较佳实施例的基片1内，第二玻璃陶瓷层4可以包括一种基片材料，例如铝矾土，在烘烤过程中，该物质作为抑制层，抑制基片体层不会在水平方向收缩。
在基片1的侧面，提供了外电极14～16。外电极14和16分别与电容电极5和6进行电连接，外电极15与电容电极7进行电连接。
图4表示本发明第二个较佳实施例中基片的透视图。基片21非常类似于图1中的基片1，只是基片21在其较低表面上没有第二玻璃陶瓷层。基片21有一个基片体层2和位于基片体层2上表面的玻璃陶瓷层3。因为不采用第二玻璃陶瓷层，由介电陶瓷构成的基片体层2较厚。
即使采用第二个较佳实施例中的基片21，玻璃陶瓷层3和基片体层2都可以如第一个较佳实施例那样同时烘烤，极大降低了基片21的制造成本。
由于玻璃陶瓷层3的上表面足够平整，用绝缘粘胶剂可以将金属盖可靠地连接到玻璃陶瓷层的上表面，所形成的空间具备优良的密封效果。
而且，由于外电极14～16位于基片体层2的侧面上，基片21可以固定在印刷电路板的表面上。
值得注意的是，虽然上述各个较佳实施例都具有有介电体层构成的基片体层2和含有电容电极5～7的电容，本发明的芯片式压电谐振元件中，不必特别要求在基片体层2的上面形成电容。如果没有提供电容，包括在基片体层2内的可能是具有较低介电常数的绝缘陶瓷，而不是介电陶瓷。
然而，采用第一个和第二个较佳实施例中的基片，即该基片具有一个内置电容，一个含有压电谐振器的内置载容式压电谐振器，以及一个与压电谐振器电气连接的电容，该基片可以用作单芯片式压电谐振元件。
在本发明参考其较佳实施例描述的同时，还可能根据上述说明对本发明进行各种改进和各种调整。因此，我们应该认识到，本发明可以在权利要求范围内进行实施，而不是按造规定的描述。
Claims (17)
1.一种装配电子元件的基片，其特征是，包括：
一个基片体层；
位于基片体层上的多个电极；以及
一个排列成将基片体层上的部分电极覆盖的第一玻璃陶瓷层；所述第一玻璃陶瓷层包括：
钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，堇青石结晶玻璃和钡长石结晶玻璃中的一种，还包括一种复合材料，该材料含有陶瓷粉和以下玻璃：钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，堇青石结晶玻璃和钡长石结晶玻璃中的一种，以及一种含有陶瓷粉和非结晶玻璃的复合材料。
2.根据权利要求1所述的基片，其特征是，进一步包括一个位于基片体层底面的第二玻璃陶瓷层。
3.根据权利要求2所述的基片，其特征是，所述第二玻璃陶瓷层包括：
钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃，以及一种复合材料，该材料含有陶瓷粉和以下玻璃中的一种：钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃，还包括一种复合材料，该材含有陶瓷粉和非结晶玻璃。
4.根据权利要求3所述的基片，其特征是，第二玻璃陶瓷层进一步包括一种铝矾土粉。
5.根据权利要求1所述的基片，其特征是，基片体层由一种介电陶瓷构成。
6.根据权利要求2所述的基片，其特征是，基片体层的厚度小于第二玻璃陶瓷层。
7.根据权利要求1所述的基片，其特征是，进一步包括位于基片体层上表面的电容电极。
8.根据权利要求7所述的基片，其特征是，进一步包括一个位于基片体层底面的电容电极。
9.根据权利要求8所述的基片，其特征是，将基片体层底面上的电容电极与位于基片体层上表面的电容电极进行对准，这样确定出两个电容。
10.根据权利要求8所述的基片，其特征是，位于基片体层上表面的电容电极排列成横向延伸穿过基片体层上表面的宽。
11.一种压电谐振元件，包括一个基片，其特征是，该基片包括：
一个基片体层；
位于基片体层上的多个电极；以及
一个排列成将基片体层上的部分电极覆盖的第一玻璃陶瓷层；
一个固定在基片上的压电谐振器；以及
一个导电盖，与基片的第一玻璃陶瓷层相连接，以包围所述压电谐振器；
所述第一玻璃陶瓷层包括：
钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃中的一种，还包括一种复合材料，该材料含有陶瓷粉和以下玻璃中的一种：钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃，以及一种含有陶瓷粉和非结晶玻璃的复合材料。
12.根据权利要求11所述的压电谐振元件，其特征是，进一步包括一个位于基片体层底面的第二玻璃陶瓷层。
13.根据权利要求12所述的压电谐振元件，第二玻璃陶瓷层包括钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃，以及一种复合材料含有陶瓷粉和以下玻璃中的一种：钙长石结晶玻璃，镁橄榄石结晶玻璃，钡长石结晶玻璃和堇青石结晶玻璃，以及一种复合材料含有陶瓷粉和非结晶玻璃。
14.根据权利要求13所述的压电谐振元件，其特征是，第二玻璃陶瓷层进一步包括一种铝矾土粉。
15.根据权利要求14所述的压电谐振元件，其特征是，基片体层包括一个介电体，位于基片体层上的多个电极构成一个电容。
16.根据权利要求14所述的压电谐振元件，其特征是，第一玻璃陶瓷层具有矩形框状的结构。
17.根据权利要求14所述的压电谐振元件，其特征是，压电谐振元件为一种压电振荡器。
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