CN1155123C - 电子元件 - Google Patents

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Abstract

一种电子元件，它包含：形成有电极图案的绝缘衬底；装配在所述绝缘衬底上的电路元件；以及粘结在所述衬底上从而覆盖与密封住所述电路元件的盖子；其中至少在所述盖子内表面上提供有导电区域，所述导电区域与所述电路元件的电极和所述衬底上的电极图案连接，由此使所述电路元件的电极与所述衬底上的电极图案通过所述盖子的导电区域连接起来。

Description

电子元件
技术领域
本发明涉及例如压电元件之类的电子元件，特别涉及但不是唯一涉及表面按装型电子元件。本发明还涉及这类电子元件的制造方法。
背景技术
已经问世的一种表面按装型电子元件(具体而言是压电元件)如图1和图2所示。该电子元件包括利用压电振动的元件4(称为“压电元件”)。压电元件4的上下侧面上提供有电极4a和4b，并且工作在纵向振动模式下。承载压电元件4的衬底上形成有图案电极2和3。位于压电元件4下侧面的下电极4b借助导电粘结剂5连接并固定在该衬底的电极2上。位于压电元件4上侧面的上电极4a通过引线6连接在其它电极3上。盖子7附着在衬底1的上侧面从而覆盖并密封住压电元件4。
在所述类型的压电元件中，压电元件4的上电极4a与衬底1上的电极3通过引线接合技术互相连接在一起。但是由于这两个电极不在一个水平面上，所以要实现最佳的引线接合困难不小。
当毛细管移动而引线已经连接在其中一个电极上时，必须优化引线6的馈送长度。如图3所示，引线6馈送长度太短可能会使引线6只是与压电元件4的边缘接触，从而导致引线6断开或者元件4电学性能的失效。反过来，如果引线6馈送长度过长也会引起麻烦，例如图4所示的引线6的下垂，从而导致引线6与压电元件4接触，同样也使电学性能失效。
基于上述原因，质量上的不稳定使得提高采用引线接合工艺制造电子元件的成品率遇到了困难。
另一个问题是要在衬底1与盖子7之间留出容纳引线6(它将压电元件4的上电极4a与衬底1上的电极3互联起来)的空间，电子元件的体积就不可避免地要增大。
与此同时，带有引线端的电子元件还遇到下面的问题。通常情况下，电路元件用树脂封装但是未用树脂固定住的电子元件具有如日本专利No.1-48695揭示的那种结构，其中首先将电路元件放入壳体，引导电极从开在壳体壁上的开孔(这些开孔用树脂密封起来)中引出，然后引线端再与电路元件的相关电极连接。
但是这种类型的结构在产品设计时要求根据引线端形状的不同设计出不同的开孔。此外，还要用树脂逐个密封开孔。这阻碍了电子元件生产率的提高，提升了制造成本。
在涂覆密封树脂之前，由于引线端直接与电路元件相连，所以任何载重和外力都会直接传递到电路元件上，这经常会引起电路元件的断裂或折断，尤其是对于象压电元件那样脆弱的电路元件。因此无法从经济角度出发提高产量。
发明内容
因此本发明的一个目标是提供一种电子元件，它能够方便地将电路元件与衬底上的图案电极连接起来，从而以低成本制造出质量稳定而体积减小的电子元件。
本发明的另一个目标是提供一种适于制造上述类型电子元件的方法。
本发明还有另一个目标是提供一种电子元件，它可以低成本大批量地制造，并且在结构上具有完全密封电子元件而又减弱载重对电子元件影响的特点。
为此，按照本发明的一个方面，提出一种电子元件，它包括：形成有电极图案的绝缘衬底；装配在所述绝缘衬底上的电路元件；以及粘结在所述衬底上从而覆盖与密封住所述电路元件的盖子；其中在所述盖子内表面上提供有导电区域，所述导电区域与所述电路元件的电极和所述衬底上的电极图案连接，由此使所述电路元件的所述电极与所述衬底上的电极图案通过所述盖子的所述导电区域电连接；所述盖子的导电区域，经固定在该导电区域或所述电路元件的电极上的弹性引线，与所述电路元件的电极连接；所述衬底上的电极包含第一电极和第二电极；所述电路元件具有形成在其上、下表面上的电极，该下表面电极直接与所述衬底的所述第一电极电连接；所述导电区域与所述电路元件的上表面电极和所述衬底上的所述第二电极电连接，由此使所述电路元件的上表面电极与所述衬底上的所述第二电极通过所述盖子的导电区域电连接。
按照本发明，为了使电路元件的电极与衬底上的电极图案连接起来，盖子起着一部分引线的作用。与过去采用的引线接合方法相比，该连接方法在很大程度上方便了电路元件与衬底上电极图案之间的连接，从而降低了成本并使产品质量稳定。而且由于不用为了将电路元件表面上的电极与衬底上的电极连接起来而留出容纳引线的空间，所以减小了盖子以及整个电子元件的体积。
盖子的导电区域可以是用金属材料铝、铜等制成的整个盖子。另外，盖子也可以用陶瓷或树脂等绝缘材料做成并采用适当的技术(例如溅射、蒸发、印制等)至少在其内表面形成一层导电薄膜。
当电路元件是上下表面形成有电极的利用压电振动的压电元件时，比较好的是将盖子导电区域连接在电路元件上表面靠近振动节点的电极区域内。由于将导电区域与压电元件表面连接起来的导电材料淀积在不发生振动的节点附近，所以这种结构不会影响压电元件的振动并且同样也不会损害其电学性能。
通常情况下，压电振动存在多个振动模式，例如纵向振动模式径向振动模式等等。在各振动模式中，节点处在压电陶瓷衬底上下表面的中央。因此比较好的是将压电元件的下表面中心固定在衬底上而将上表面中心与盖子内表面连接。
压电元件只是按照本发明的电子元件比较典型的特例但并非唯一的实例。
按照本发明的另一个方面，提出了这样一种压电元件，它包括：上表面形成有电极的衬底；上下表面形成有电极并且装配在衬底上的压电元件，压电元件下表面上的电极与衬底上的电极保持电接触；以及用金属材料制成并粘结在衬底上从而覆盖与密封住压电元件的盖子；其中盖子放置成将压电元件盖住而它的内表面又与导电引线连接，由此使压电元件上表面上的电极与盖子通过导电引线连接起来。
按照本发明还有一个方面，提出了这样一种压电元件的制造方法，该压电元件包括：上面形成有电极的衬底；上下表面形成有电极并且装配在衬底上的压电元件；以及粘结在衬底上从而覆盖与密封住压电元件的盖子；该制造方法包含以下步骤：将压电元件固定在衬底上从而使压电元件下表面上的电极与衬底电极连接起来；将导电引线固定在压电元件上表面的电极上；将导电粘合剂涂覆在与导电引线接触的盖子内表面区域；将密封粘合剂涂覆在盖子开孔上；在衬底上将盖子放置成使导电引线与盖子内表面接触从而使得导电引线区域与导电粘合剂接触；以及使密封树脂与导电粘合剂同时凝固。
在本发明的这些方面中，引线固定在压电元件上表面的电极上并被盖子的内表面压住从而将压电元件上表面上的电极与盖子连接起来。引线可以采用已知的引线接合技术来制作。如果引线固定在压电元件上的位置处于压电元件无振动区域，则对振动基本上不会产生影响，这与用作连接材料的导电粘合剂遍布于较大区域来阻止压电元件振动的情形不同。此外，具有弹性的引线有效地吸收了不同材料之间热膨胀差异引起的热应力，从而使导电性能保持高度可靠。弹性引线还用来弥补盖子与压电元件之间空隙的变化，从而提高公差范围。
比较好的是引线呈环状其两端固定在压电元件上表面的电极上。环状的引线弹性较大，从而保证了盖子与引线之间接触的稳定。环状引线可以长期使用，不会断裂或者垂落，因此可靠性好。引线可以采用已知的引线接合技术制造。由于压电元件上表面电极上的环状引线端点连上去的几个点几乎处于一个水平面，所以可以不费力地确定最佳的电学连接状态。
比较好的是整个盖子都用铝、铜等导电性能极佳的金属材料制成。
压电元件可以工作在任何振动模式下。但是比较好的是将引线固定在压电元件上无振动点上或者附近。在单节点压电元件中(例如采用纵向振动模式或者径向振动模式的压电元件)，推荐的做法是将引线固定在这样一个节点上。同样，固定在衬底电极上的压电元件下表面区域也应该是无振动区域。
虽然只需将盖子与引线接触就可以达到电学连接的目的，但是如果对低阻值和可靠性有特别要求，则还是需要将导电粘结剂涂覆在盖子内表面上与引线接触的区域。在这种情况下，为了避免对压电元件振动的影响，所涂覆导电粘结剂的数量做到能接触引线即可，不要使它与压电元件接触。
比较好的是衬底上的电极向外延伸并将第一引线端与衬底电极的该向外延伸区域连接起来，而第二引线端连接并固定在盖子的外表面。在这种情况下，压电元件上表面电极直接通过盖子与引线端连接，无需经过衬底电极过渡，由此使引线端的压电部分在外部连接的构造上简单化。
也可以通过在衬底上形成输入/输出电极与接地电极并将电极从粘结盖子的区域穿过制造出表面安装型压电元件，其中输入/输出电极与压电元件的下表面上的电极连接而盖子与接地电极连接。
按照本发明的进一步方面，提供了这样一种电子元件，它包括：形成有图案电极的绝缘衬底；装配在衬底表面并且电极与图案电极相连的电路元件；与衬底表面粘合从而覆盖并封住电路元件的盖子；以及与穿出盖子的图案电极部分连接的引线端；其中盖子由导电材料制成并且与电路元件其中一个电极和至少一个引线端连接。
附图说明
通过以下借助附图的描述可以进一步理解本发明的各种目标、特点和优点。
图1为电子元件的透视图，其存在的问题可以由本发明来解决；
图2为沿图1直线A-A剖取的电子元件剖面图；
图3为沿图1直线A-A剖取的电子元件剖面图，这是引线失效的一个实例；
图4为沿图1直线A-A剖取的电子元件剖面图，这是引线失效的另一个实例；
图5为按照本发明的电子元件第一实施例的透视图；
图6为沿图5直线B-B剖取的电子元件剖面图；
图7为按照本发明的电子元件第二实施例的剖面图；
图8为按照本发明的电子元件第三实施例的剖面图；
图9为按照本发明的电子元件第四实施例的剖面图；
图10为按照本发明的电子元件第五实施例的剖面图；
图11为按照本发明的电子元件第六实施例的剖面图；
图12为按照本发明的电子元件第七实施例的剖面图；
图13为作为本发明第八实施例的压电滤波器分解透视图；
图14为压电元件下表面透视图；
图15为第八实施例的放大图，它示出了固定引线结构的细节；
图16为第八实施例的放大图，它示出了连接引线和盖子结构的细节；
图17为附属有外部盖子的压电滤波器透视图；
图18为作为本发明第九实施例的压电滤波器分解透视图；
图19为按照本发明的电子元件第十实施例的透视图；
图20为沿图19直线B-B剖取的第十实施例剖面图；
图21为改进后第十实施例的透视图；
图22为另一改进后第十实施例的透视图；
图23为图22所示电子元件下表面的透视图；以及
图24为图22所示电子元件局部侧面正视图。
具体实施方式
图5和6示出了作为本发明第一实施例的电子元件。与图1所示的电子元件一样，它也包括衬底10、压电元件20和盖子30。
衬底10为氧化铝陶瓷、玻璃环氧树脂等制成的矩形薄片部件。采用溅射、蒸发、印制等公知技术在衬底10的上表面形成一对图案电极。其中一个电极11的外部连接部分11a沿着衬底10较短的一边呈带状延伸，而内部连接部分11b从与之垂直的外部连接部分11a处向衬底10的中央延伸。另一电极12呈带状沿着衬底10另一较短的边延伸。
衬底10的上表面形成有框形绝缘层13(例如绝缘电阻图案)，从而覆盖电极11和12。在绝缘层13中央开口区域露出图案电极11的内部连接部分11b。绝缘层13用来防止衬底10上的图案电极与金属盖子30之间短路，并且还根据衬底10表面高度的变化(由电极11、12厚度不均引起)进行调整，从而防止了盖子30的密封失效。
压电元件20可以是利用纵向振动模式的压电滤波器或者压电振荡器，并在形成电极22、21的整个上下表面放置矩形压电陶瓷平板。在压电元件20下表面形成的电极21中央部分(以下称为下电极)由导电粘合剂23连接并固定在图案电极11的内部连接部分11b上，而内部连接部分通过绝缘层13的中央开口区域露出。为此，导电粘合剂23借助分散剂或者通过印制方式涂覆上去，元件20放置在粘合剂上，随后在150℃下加热30分钟以使粘合剂固化。这样就将元件20固定在了衬底10上，并且将衬底10上的电极11与元件20的下电极21连接起来。元件20的两端与绝缘层13之间留有空隙，因而元件20的端部与绝缘层13并不接触。
金属盖子30粘结在衬底10的上表面从而覆盖并密封住元件20。利用传递方法将密封粘合剂31之类合适的材料均匀地涂覆在盖子30开口的边缘。导电粘合剂32在分散剂的帮助下被涂覆在压电元件20上表面的电极22(称为上电极)上，具体而言是涂覆在节点上或者靠近节点的中央区域。元件20的上电极22与盖子30内表面之间的缝隙是决定导电粘合剂32涂覆数量的考虑因素，从而避免过多的粘合剂32散布在元件20上。当盖子30放置在衬底13上时，盖子30开口边缘紧密接触形成于衬底10上的绝缘层，而盖30的内表面借助导电粘合剂32与元件20的上电极22接触。密封粘合剂31和导电粘合剂32都在150℃加热30分钟后固化。因此可以将盖子密封粘合在衬底10上并使元件20的上电极22与盖子30连接起来。
在本实施例中，由于密封粘合剂31是绝缘的并且绝缘层13形成于衬底10上粘合盖子30的部分，所以保证了盖子30与衬底10的电极11之间是绝缘的。但是密封粘合剂31也可以是导电的粘合剂。
在盖子30粘合上去以后，导电粘合剂33借助分散剂被涂覆在盖子30的外表面和衬底10的电极12上。导电粘合剂33也在以上的加热状态下凝固，从而将盖子30和衬底10的电极12电学连接起来。
导电粘合剂33可以在加热凝固密封粘合剂31和导电粘合剂32之前涂覆，从而使导电粘合剂33与密封粘合剂31和导电粘合剂32一起同时加热与固化。
压电元件20的下电极21经导电粘合剂23连接至衬底10的图案电极11，而上电极22经导电粘合剂32、盖子30和导电粘合剂33连接至衬底10的图案电极12，由此完成了表面安装型压电元件的制造。
由于简单地涂覆导电粘合剂32就可以将压电元件20与衬底10的图案电极12连接起来，所以对于大批量生产可以采用多路复用方式。涂覆导电粘合剂32时不会象在引线结合技术中那样对元件20有影响。因此可以提高电学连接的完成效率，并且减少元件20的损坏。
在上述实施例中，可以不用引线。因此由于没有引线连接引起的性能下降，所以可以稳定地提高产量。不用引线还有助于减小作为民用产品的电子元件的尺寸。
图7示出了本发明第二实施例的电子元件。在该图中，与图6所示第一实施例相同的部分采用相同的标号。
第二实施例的特点是有一从金属盖子30中央向内突出的凸起30a。凸起30a上涂覆有糊状焊剂34。在电子元件装配过程中，盖子30放置在衬底10上并在焊剂熔化温度下加热，从而通过焊接将盖子与元件20的上电极22连接起来。也可以用导电粘合剂来代替焊剂34。
在该实施例中，由于导电试剂(焊剂或导电粘合剂)34集中在凸起30a上，所以尽管试剂的用量有多有少或者压电元件20的上电极22与盖子30内表面之间缝隙有误差，但是仍然可以防止试剂34在整个元件20上扩张开来。
图8示出了本发明第三实施例的电子元件。在该图中，与图6所示第一实施例相同的部分采用相同的标号。
第三实施例包括一个导电的弹簧部件35，它通过焊剂固定在盖子30内表面的中央，而另一端与上电极22的中央部分抵住，从而导电连接起来。在该电子元件的制造过程中，为了防止盖子30受弹簧部件35的弹性力作用而偏离衬底10，比较好的是施加一个力使盖子30与衬底10接触直到粘合剂凝固。
在上述第三实施例中，不用加热就可以将压电元件20和与盖子30电学连接起来，从而减少加热对压电元件的影响。此外由于弹簧部件35有效地抵消了压电元件与盖子30之间间隙的变化，所以可以容芯盖子30更大的尺寸公差。
可以采用导电带36代替导电粘合剂来将盖子30与图案电极12电学连接起来。
图9示出了本发明第四实施例的电子元件。在该图中，与图6所示第一实施例相同的部分采用相同的标号。
第四实施例的特征是包含一个U形导线37，它的两端通过焊接固定在盖子30内表面的中央部分，其中央顶部抵靠住压电元件20上电极22的中央区域。引线37可以通过合适的手段(例如引线结合)固定在盖子30的内表面。第四实施例的优点与第三实施例的相同。
图10示出了本发明第五实施例的电子元件。在该图中，与图6所示第一实施例相同的部分采用相同的标号。
第五实施例的特征是包含导电带38，它用来将金属盖子30与压电元件20的上电极22导电连接起来。导电带38的柔软特性可以有效地容纳压电元件20与盖子30内表面之间空隙的变化。
第五实施例也具有与第三实施例一样的优点。此外，由于压电元件20不受压，所以不会出现压电元件20开裂之类的问题。
图11示出了本发明第六实施例的电子元件。在该图中，与图6所示第一实施例相同的部分采用相同的标号。
在第六实施例中，盖子41由氧化铝陶瓷、树脂等其它合适的绝缘材料构成。通过溅射、蒸发等已知技术在盖子41的内表面从盖子41的中央向其中一端形成导电粘合剂42。另一方面，在衬底10上形成框架型绝缘层43。绝缘层43的宽度较小，基本上等于盖子41的壁厚。
利用传递方法将密封粘合剂31涂覆在盖子41的开孔边缘。借助分散剂将导电粘合剂44涂覆在导电部分42伸向盖子41开孔端的一端。导电粘合剂45涂覆在导电部分位于盖子41中央的另一端。
盖子41放置在衬底10上，借助密封粘合剂3 1被粘结在绝缘层43上，而盖子41的导电部分42借助导电粘合剂44与衬底10的图案电极12连接起来。与此同时，导电粘合剂45将盖子41的导电部分42与压电元件20的上电极22电连接起来。当该组件被加热至一定的温度后，密封粘结剂31和导电粘结剂44、45凝固，从而使压电元件20的上电极22与图案电极12经导电粘结剂45、盖子41的导电部分42以及导电粘合剂44电连接起来。
虽然在上述第六实施例中导电部分42只是在盖子41的内表面延伸，但是导电部分42的外端也可以延伸至盖子41的外表面。在这种情况下，借助导电粘合剂可以容易地将图案电极12电连接至延伸并铺展在盖子41外表面上的导电部分42的端部。
在该实施例中，盖子由非导电材料构成，所以即使其它部分与盖子41接触，电子元件也不受电学噪声的影响。此外，如果构成盖子41的材料与衬底10相同，则由于盖子41与衬底10的热膨胀量相同，所以尽管温度变化，盖子41与衬底10之间的密封仍然保持不变。
图12示出了本发明第七实施例的电子元件。在该图中，与图6所示第一实施例相同的部分采用相同的标号。
第七实施例的特征是包含一个U形导线39，它的两端通过引线粘结剂固定在压电元件20上电极22的上表面中央部分。导电粘结剂40借助分散剂涂覆在金属盖子30的内表面，从而个盖子30放置在衬底10上时使导电粘合剂只与引线39接触。
在盖子30放置与衬底10之后，例如在150℃下对将加热30分钟。因此盖子30和压电元件20的上电极22通过引线39和导电粘结剂40互相电学连接。导电粘合剂40显然与密封粘结剂31和导电粘结剂33同时凝固。
在该实施例中，导电粘结剂40没有附着在压电元件20上，因而不会影响压电元件的电学性能。由于引线39端部的固定位置在同一水平面上，所以可以不费力地通过引线粘结剂固定引线39的两端。引线39和导电粘结剂40的同时使用与仅仅使用引线39相比，提高了电学连接的可靠性。此外，由于在导电粘结剂40热凝固期间热量不会直接传递到压电元件20上，所以可以减小热量对压电元件20的影响。
首先，对第七实施例的描述只是示意性质的。
例如，虽然在上述实施例中将单个电路与作为导体的盖子连接，但是也可以将多个电路元件安装在衬底上并且将这些电路的相关电极通过引线互联起来，而引线通过导电粘合剂与盖子的导电部分接触或者导通。
通过盖子的导电部分与衬底图案电极连接的电路元件的电极可以是输入/输出电极或者接地电极。电极为接地电极时，由金属材料构成的盖子可以起到电磁屏蔽的作用。
虽然在上述实施例中形成于衬底上的电极图案是是两个电极，但是这只是示意性质的并且本发明不排除在衬底上采用三个或三个以上的电极。
另外，虽然上面专门提及了滤波器和振荡器，但是本发明电子元件的电路元件也可以是其它类型的元件(例如电容器)或者电路模块。
图13示出了作为本发明第八实施例压电元件的AM压电滤波器。该压电滤波器包括衬底110、压电元件120、金属盖子130和引线端140-142。
衬底110为由氧化铝陶瓷、玻璃陶瓷、玻璃环氧树脂等构成的矩形薄绝缘平板，并且在其上表面利用已知技术(例如溅射、蒸发淀积、印制等)形成有一对图案电极：即输入电极111和输出电极112。这些电极111和112是对称的。具体而言，这些电极111、112的外部连接部分111a、112a呈带状沿着衬底10的较短边延伸，而内部连接部分111b、112b向衬底11的中央从与之垂直的外部连接部分111a、112a相向延伸。
在衬底110的上表面上形成有抗电接触图案的框架状绝缘层113以覆盖部分电极111、112。内部连接部分111b、112b露出于绝缘层113的中央开孔区域113a。绝缘层113用来防止衬底110的图案电极111、112与金属盖子130短路并容纳电极111、112厚度不均匀引起的衬底10表面高度变化或者不平坦，从而避免了盖子130的密封失效。
压电元件120是采用纵向振动模式的压电滤波器元件。压电元件120包括矩形压电陶瓷衬底121形成于压电陶瓷衬底121下表面和上表面的电极122(称为下电极)和电极123(称为上电极)。由图14可见，压电元件120的下电极被两条纵向槽划分为三个电极122a、122b和122c。中间的电极122b用作输入电极，而两侧的电极122a和122c用作输出电极。少量的导电粘合剂125a-125c借助分散剂或者采用适合的方法(例如印制)被涂覆在上述电极122a-122c上。涂覆在输入电极122b上的粘结剂125b连接并固定在图案电极111的其中一个内部连接部分111b。涂覆在输出电极122a和122c上的岛状粘结剂125a、125c连接并固定在其它图案电极112的内部连接部分122b上。因此可以将元件120固定在衬底110上，而将衬底110的电极111、112与下电极122a、122b和122c电学连接起来。为了防止元件120的两端与绝缘层113接触，可以在它们之间形成微小的缝隙。
上电极123形成于压电元件120上表面的整个区域。导电引线126通过引线接合技术固定在上电极123的中央，即电极123上纵向振动节点的部分。虽然这里所示的实施例采用的是30微米直径的金线，但是也可以采用其它导电性能、弹性抗环境变化性等符合要求的引线。引线接合通常采用初级和次级侧面。但是在该实施例中，如图15所示，为了使引线126有好的弹性而可靠地连接起来，初级侧面126a和次级侧面126b都被固定在上电极123上。因此，引线126呈环状，其两端固定在上电极126上。环状物可以取任何所需的高度。但是应该考虑到元件120安装状态的差异和盖子130尺寸的起伏，从而使引线无差错的抵住盖子130的内表面。在所示实施例中，环状物的高度设定为500微米，从而在组装的压电滤波器此环状物中可以至少伸缩100微米。
金属盖子130粘结在衬底110上从而覆盖并封住元件120。在传递到盖子130开孔边缘之前先涂覆一层合适的试剂(例如密封粘合剂131)从而通过传递方法形成厚度均匀层。与此同时，导电粘合剂132借助分散剂或者合适的方法(例如印制)被涂覆在盖子130的内表面，特别是与压电元件120引线126相对的部分。导电粘合剂132的涂覆数量应该仔细选定从而使粘结剂132具有与引线126接触但不与压电元件120接触的厚度。当盖子130放置在衬底110上时，盖子130的开孔边缘与衬底110的绝缘层113紧密接触，从而封住盖子130的内部。当盖子130放置在衬底110上时，如图16所示，引线126切入盖子130内表面上的导电粘合剂132并压扁。当密封粘结剂131和导电粘结剂132在预先确定的时间内以这种状态加热时，它们几乎同时凝固，从而将盖子与衬底110密封连接起来并将元件120的上电极123与盖子130连接起来。由于导电粘结剂132与压电元件120相隔一定距离，所以在热处理时热量不会直接从盖子130传递到压电元件120上，因而减小了热量对压电元件的有害影响。
随着时间的推移，由于表面氧化金属构成的盖子130的电阻会增大。因此比较好的是对导电部分进行表面处理(例如镀金)。在该实施例中，由于密封粘结剂是绝缘的并且绝缘层113已经形成于粘结有盖子130的衬底110的部分，所以保证了盖子130与衬底110的电极111之间是绝缘的。
输入/输出引线端140、141通过焊接连接至衬底110的图案电极111、112的外部连接部分111a、112a。接地引线端142通过焊接固定在盖子130的外表面。当要求输入和输出引线端140、141不要与盖子130靠近时，图案电极111、112的外部连接部分111a、112a延伸至衬底110的下面并且输入和输出引线端140、141固定在电极111、112这些延伸部分。接地引线端142可以在盖子130粘结在衬底110之前连接至盖子130。
在连接了引线端140-142之后，提供的外部涂层145覆盖整个盖子130和衬底110，从而完成了如图17所示压电元件的制造。
在该实施例的压电元件中，接地电极，即压电元件的上电极123通过引线126电连接至盖子130，而盖子130电连接至接地的引线端142。这可以免去在衬底110上形成接地电极，从而减小衬底110的尺寸并简化电学连接的工艺。此外，上述实施例无需象普通器件那样要将衬底上的接地电极与压电元件连接起来。因此可以避免使用引线带来的问题，例如因为所粘结引线的点不在同一水平面上而难以设定优化的粘结条件，以及引线断裂或下垂的麻烦。由于在盖子内部无需留出容纳引线的空间，所以不用引线还可以减小盖子的尺寸。
图18示出了包含一对作为本发明第九实施例的压电元件的表面安装型压电滤波器。
衬底150包括输入用的图案电极151、输出用的图案电极152、接地用的图案电极153以及中间电极154。输入、输出和接地电极151-153通过衬底150侧端上的槽150a分别延伸至衬底150的下面。框架型绝缘层155形成于衬底150粘结盖子的部分。通孔156形成于框架形绝缘层155的相对两侧，具体而言形成于对应接地电极153的部分。导电粘结剂157涂覆在每个通孔156上。
压电滤波器包括一对压电元件160，161，它们都是纵向振动模式的。与如图14中的第八实施例一样，形成于每个压电元件下表面上的下电极(未画出)被纵向槽分为三段。对应各压电元件160、161内图14所示中央电极122b的中央电极借助岛状粘结剂161、163分别连接至衬底150的输入图案电极151和输出图案电极152。对应各压电元件160、161内图14所示电极122a，122c的两侧电极借助岛状粘结剂164-167连接至中间电极154。因此压电元件160和162对在输入电极151与输出电极152之间以级联方式连接。压电元件160和161的上电极160a，160b通过桥形单引线168互相连接。与上述第八实施例一样，通过采用引线接合技术还形成了引线168。
盖子170的尺寸足以同时覆盖压电元件160和161。导电粘合剂171被涂覆在盖子170的内表面，特别是与引线168接触的部分。密封粘结剂172被涂覆在盖子170的整个开孔边缘，从而使盖子170的开孔边缘在盖子170压住衬底150时与衬底150粘结。在将盖子边缘粘结至衬底150的过程中，一部分的密封粘结剂172被已经涂覆在通孔156上的导电粘结剂157移位并且盖子170的开孔边缘切入导电粘结剂157。与此同时，桥形引线169的顶部切入已经涂覆在盖子170内表面的导电粘结剂171并部分地压缩或压扁。在这种状态下加热密封粘结剂172和岛状或块状导电粘结剂157、162-167以及171几乎同时凝固，因此封住了盖子170内部，也将它们电学连接了起来。即，压电元件160、161的上电极160a，160b通过引线168连接至盖子170，而盖子170又通过导电粘结剂157连接至接地电极153。因此压电元件160、161的上电极160a，160b与接地电极153电连接起来。
在上述第九实施例中，单引线168用来将压电元件160、161对中的上电极互联起来并将这些上电极连接至盖子170。但是这种设计并不是唯一的，也可以对压电元件160、161中的每个采用单环形引线。但是上述第九实施例的优点是只用到一根引线，所以简化了连接工艺步骤。
在上述第九实施例中，为了将盖子170与接地电极153连接起来，导电粘结剂157先涂覆在衬底150上。但是第九实施例也可以改为在借助密封粘结剂172将盖子170粘结至衬底150之后，借助导电粘结剂或者焊剂将接地电极153与盖子的外表面连接起来。也可以采用其它合适的粘结工艺。
虽然第九实施例描述的是表面安装型压电元件，但是也可以通过象在第八实施例中那样将引线端连接至盖子170和输入与输出引线端151、152从而获得引线端型压电元件。在这种情况下，没有必要在衬底150上形成接地电极153。形成于绝缘层155侧面的通孔156和导电粘结剂157也可以在引线端型结构中省略。
第九实施例的结构也可以应用于只包含一个压电元件的电子元件中。在这样的应用中，输入电极、输出电极和接地电极形成于衬底150上，而单个压电元件下表面上的电极借助导电粘结剂共同连接和固定在输入和输出电极上，与此同时压电元件表面的电极借助引线连接至盖子上，而盖子又通过导电粘结剂连接至接地电极。
上述第八和第九实施例只是示意性质的并且可以改为各种形式。
例如采用导电粘结剂将压电元件120与衬底110连接起来并不是唯一的而是可以采用其它已知的合适连接手段代替。
图14所示的压电元件120下电极122的构造也是示意性的。例如电极可以被一个纵向槽分为两个电极或者可以采用不带分割槽的一个固体下电极来代替这里所示的采用两个纵向槽将电极分为三个电极的结构。因此第八和第九实施例不仅可以用于带三个电极的压电元件而且也可以用于带两个接线端的压电元件。
在这些实施例中，与盖子相连的压电元件上电极被用作接地电极，从而使金属盖子起到电磁屏蔽的作用。但是上述实施例也可以改为将连接盖子的压电元件上电极用作除接地以外其它用途的电极。
虽然这里具体描述的是压电滤波器，但是第八和第九实施例也可以用于振荡器。
由上述描述可见，在本发明的第八和第九实施例中，通过压迫固定在上电极的引线使其与盖子的内表面接触将压电元件的上电极与盖子连接了起来。因此压电元件与盖子之间热膨胀引起的热应力可以被引线的弹力有效补偿，从而保证连接的可靠。引线的弹力还可以容纳盖子与压电元件之间空隙大小的起伏，从而允许更大的尺寸公差。而且与铺展在整个区域的导电粘结剂不同，引线可以只是固定在压电元件有限区域的有限部分上(例如节点或节点附近)，从而对压电元件振动的影响最小。
图19和20示出了本发明第十实施例。
在该实施例中，衬底201只包含两个图案电极：即从金属盖子220向外延伸的输入用图案电极202和输出用图案电极203。引线端230、231通过焊剂在233和234处与电极202、203向外延伸的部分连接。压电元件210的上电极211借助导电粘合剂217与金属盖子220的内表面连接，而接地引线端232借助焊剂235与盖子220的外表面连接。接地引线端232沿着衬底201的厚度方向弯曲，从而使三个引线端230-232的引线部分呈直线排列。
在该实施例中，涂覆树脂(未画出)整个包围和覆盖衬底201与盖子220。
在第十实施例中，无需在衬底201的侧面边缘形成能够连接引线端230-232的部分。此外，接地用的图案电极可以省去。因此可以减小尺寸，特别是衬底1的高度。此外，由于金属盖子220被用于将压电元件210的上电极211与接线端232连接起来，并且由于采用导电粘结剂217代替了普通的接合引线，所以可以省略引线接合操作，减小对元件210的影响。
为了将压电元件210的上电极211与金属盖子连接起来，也可以根据电极211与盖子220之间的空隙决定采用其它合适的连接手段(如引线、导电带、焊剂、金属弹簧极其它们的组合等)来代替上述导电粘结剂217。
图21示出了第十实施例的改进。在该改进实施例中，金属盖子220壁***部分向内和向下凹进，接地引线端232位于该凹口内并且随后在235处焊接起来。由于引线端232在焊接期间被固定在凹口222内，所以很容易焊接。向内和向下的凹口222提供了一个相应的向内和向下凸起，该突出从盖子的向内顶部突出。可以将糊状焊剂218涂覆在该凸起上。在将盖子放置于衬底201之后，盖子在焊剂的熔点温度下加热，从而使元件210的上电极211容易与盖子220电学连接。糊状焊剂显然也可以用在第十实施例中使用的导电粘结剂代替。
在该修改实施例中，由于引线端232被塞入凹口222，所以可以减小电子元件的整体高度或厚度。此外，导电试剂(焊剂和导电粘结剂)218集中分布于凸起，因而尽管涂覆的导电试剂量和盖子220与元件210上电极211之间的空隙有所变化，还是可以避免试剂218在整个元件210上铺展开来。
图22-24示出了第十实施例的另一改进例子。在衬底201上只形成两个图案电极202、203：即输入图案电极202和输出图案电极203。电极202和203的外端经形成于衬底201侧面边缘上的宽孔式槽201a延伸至衬底201的下面。输入和输出引线端230、231被焊接在伸向衬底1的电极202和203的端部202a和203a。接地引线端232被焊接在金属盖子220的上表面。盖子220的顶部可以开有容纳引线端232的凹口，这与上述第一修改实施例中一样。
引线端230-232具有圆形横截面并且如图24所示其端部230a-232a打平或铺展开来，从而便于焊接至电极202、203以及盖子220。为了将引线端230-232排列成直线，输入和输出引线端230和231向上弯曲，而接地引线端232向下弯曲。衬底201与盖子220被***的涂覆树脂240包围和覆盖。引线端230-232的弯曲部分起着堤岸的作用，防止涂覆树脂40铺展到弯曲部分以外的外侧。当电子元件(压电滤波器)被安装在印刷电路板上而引线端被***电路板上相应通孔时，这些弯曲部分可以通过紧靠印刷电路板的上表面的小孔边缘，而有效地调整引线端的***深度。因此因此可以精确地调整电子元件在印刷电路板上的安装位置。
在第十实施例的中，输入和输出引线端230、231在衬底下面连接，所以可以比图21中描述的第一种修改更进一步减小衬底201的纵向尺寸，从而减小衬底201的尺寸。此外由于衬底201和盖子220由三个引线端230-232夹在上下表面之间，所以在焊接前和焊接时可以暂时通过这些接线端来握住电子元件，这样就改善了焊接交效率。此外由于盖子220与输入230和输出231引线之间保持距离足够大，所以进一步降低了引线端与盖子之间短路的可能性。
上述第十实施例以及修改实施例只是示意性质的。例如虽然在第十实施例的压电元件中下表面上是一个电极而下表面上是两个电极，但是也可以在上下表面只有一个电极。电路元件除了是压电共振器以外也可以是其它元件。即，电路元件可以是电容器等其它元件或者电路模块。显然，本发明的电子元件除了可以用于压电滤波器，以外也可以用于其它电子元件，例如压电振荡器。
引线端的数量可以根据电路元件的数量和电极的数量改变。例如电子元件可以只有两个接线端或者三个或者更多的接线端。
由上述描述可见，按照第十实施例极其修改实施例，盖子粘结在承载电路元件的衬底上，从而可以不用任何供接线端通过的开孔就密封住电路元件。因此可以容易地制造出包含引线端并完全密封电路元件的电子元件，从而低成本地生产电子元件。
元件装配在衬底上，而引线端连接至衬底或盖子上。即引线端不是直接连接在电路元件上，所以电路元件上基本上没有载重。这减少了元件断裂的可能性，提高了成品率。
对于本领域内的技术人员来说，上述较佳实施例的描述足以使他们能够实施本发明。对于他们来说，对上述实施例所作的各种改动都是显而易见的，并且这里限定的一般原理也无需创造性就可应用到其它实施例上。因此本发明并不打算借助这些实施例来限定其范围，相反，它的范围最大程度地被这里所揭示的原理和新特征所限定。

Claims (2)

1.一种电子元件，其特征在于包括：
形成有电极图案的绝缘衬底；
装配在所述绝缘衬底上的电路元件；以及
粘结在所述衬底上从而覆盖与密封住所述电路元件的盖子；
其中在所述盖子内表面上提供有导电区域，所述导电区域与所述电路元件的电极和所述衬底上的电极图案连接，由此使所述电路元件的所述电极与所述衬底上的电极图案通过所述盖子的所述导电区域电连接；所述盖子的导电区域，经固定在该导电区域或所述电路元件的电极上的弹性引线，与所述电路元件的电极连接；
所述衬底上的电极包含第一电极和第二电极；
所述电路元件具有形成在其上、下表面上的电极，该下表面电极直接与所述衬底的所述第一电极电连接；
所述导电区域与所述电路元件的上表面电极和所述衬底上的所述第二电极电连接，由此使所述电路元件的上表面电极与所述衬底上的所述第二电极通过所述盖子的导电区域电连接。
2.如权利要求1所述的电子元件，其特征在于所述电路元件为利用压电振动的元件，并且所述盖子的所述导电区域与所述电路元件靠近压电振动节点的电极区域相连。
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