专利名称：表面安装结构和包含在其中的表面安装型电子元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种表面安装结构和包含在这种表面安装结构中的表面安装型电子元件。
作为传统的表面安装型电子元件的例子，已知一种压电元件通过将其上设置有振荡电极的压电基片设置在两个外部基片之间而形成。外部基片与压电基片确定一个包封的振荡空间，并保护压电基片不受机械应力的影响。
在另一类型的已知的表面安装型压电元件中，其上设置有振荡电极的压电基片固定地安装到底基片上，并设置盖件覆盖压电基片。盖件和底基片确定一个包封的空间，并保护压电基片不受外部机械应力的影响。
但是，在传统的表面安装型压电元件中，压电谐振器由例如外部基片或盖件覆盖(具有包封功能和其它空间确定功能)覆盖，从而产品的高度非常大。由此，当将这种压电元件安装到印刷电路板或其它基片上时，整个器件的高度非常高，从而它不是适合于达到减小高度的表面安装结构。另外，由于压电谐振器的厚度根据诸如谐振频率之类的规格而不同，这种部件难以达到统一的高度。
为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了一种适合于达到最小化高度的表面安装结构和用于这种表面安装结构的表面安装型电子元件。
本发明的一个较佳实施例提供了一种表面安装结构，它包含其安装表面上具有外部连接电极的第一基片；安装在所述第一基片的所述安装表面上，并电气连接到外部连接电极的单元；以及其上安装有所述第一基片，并包含电气连接到所述外部连接电极的电路图案的第二基片；其中，所述第一基片固定到所述第二电极，并且第一基片的外部连接电极电气连接到第二基片的电路图案，其中第一基片的安装表面设置在所述第二基片一侧。
用于将第一基片固定到第二基片，并将第一基片的外部连接电极电气连接到第二基片的电路图案的材料和构件的例子包括各向异性导体和导电粘剂。还可以使用其它合适的材料的构件。
作为上述独特安排和结构的结果，第二基片对表面安装型电子元件的盖件和覆盖基片元件具有封装功能和保护功能。由此，可以省略在传统元件中所必须的盖件，由此，整个表面安装结构的高度有了非常显著的减小。
另外，通过为第一基片设置凹口以容纳至少一部分电子元件单元，或者通过为第二基片设置凹口、通孔或者这种开口部件，以容纳至少一部分电子元件单元，减小了电子元件单元的可视的有效高度，并且由此大大减小了整个表面安装结构的高度。
从本发明的较佳实施例的详细描述和附图，本发明的特点、要素、优点和特征是显然的。
图1是分解透视图，示出根据本发明的第一较佳实施例的表面安装型电子元件；图2是透视图，示出图1的表面安装型电子元件的安装结构；图3是图2所示的表面安装型电子元件的安装结构的垂直剖面图；图4是示出根据本发明的第二较佳实施例的表面安装型电子元件的分解透视图；图5是示出图4所示的表面安装型电子元件的安装结构的垂直剖面图；图6是图4所示的表面安装型电子元件的等效电路图；图7是包含在本发明的表面安装型电子元件的第三较佳实施例中的多层绝缘基片的分解透视图；图8是根据第三较佳实施例的表面安装型电子元件的分解透视图；图9是示出图8所示的表面安装型电子元件的安装结构的垂直截面图；图10是示出本发明的表面安装型电子元件的第四较佳实施例的分解透视图；和图11是示出图10所示的表面安装型电子元件的安装结构的垂直截面图。
下面将参照附图，描述本发明的表面安装结构和包含在这种表面安装结构中的表面安装型电子元件的较佳实施例。虽然在下面的描述中，作为一个例子提供了压电元件的安装结构，但是本发明还可以适用于其它类型的表面安装型电子元件，诸如电感器、电容器和电阻器以及其它部件。
如图1所示，表面安装型压电元件1最好包含绝缘基片2以及安装在绝缘基片2上的压电谐振器6。在绝缘基片2的安装表面2a的右手端和左手端上，安装有从前侧延伸到后侧的外部连接电极3和4。较好地，将导电粘剂部分5设置在外部连接电极3和4的端部(换句话说，设置在绝缘基片2的边缘上)。用于形成导电粘剂部分5的材料最好是焊料、导电膏或其它适当的材料，并且绝缘基片2的材料最好是玻璃环氧、铝土、树脂或其它适当的材料。
压电谐振器6最好包含压电基片7以及设置在压电基片7相对的主表面上的振荡电极8和9。振荡电极8的引出部分8a绕过压电基片7的一个端部延伸到相对侧。振荡电极9的一个引出部分9a延伸到压电基片7的另一端用于形成压电基片7的材料最好包含诸如PZT之类的陶瓷、石英和LiTaO3。压电谐振器6最好利用厚度滑动振荡模式。虽然在压电谐振器6中最好在单个压电基片上设置单个谐振器，但是还可以在单个压电基片上安装多个谐振器。较好地，通过导电粘剂10，将压电谐振器6固定到绝缘基片2的安装表面2a上，并且将振荡电极8的引出部分8a电气连接到外部连接电极3的大致中心部分，将振荡电极9的引出部分9a电气连接到外部连接电极4的中心部分。
如图2和3所示，将如上所述构成的表面安装型压电元件1安装到印刷电路板11上，其上安装有压电谐振器6的安装表面2a设置得面对印刷电路板11的表面。当通过使用自动安装机器安装这个压电元件1时，压电元件1平坦的顶部表面2b可由吸嘴支持，从而可以以稳定的方式有效地完成自动安装。
较好地，在印刷电路板11中设置凹口12，并在这个凹口12中容纳压电谐振器6的一部分。较好地，凹口12的纵向和横向尺寸大于压电谐振器6的纵向和横向尺寸，但小于绝缘基片2的纵向和横向尺寸。另外，电路图案13和14以及空白图案15和16从凹口12延伸到印刷电路板11上。将导电粘剂部分5固定到电路图案13和14的端部13a和14a，以及空白图案15和16。同时，将外部连接电极3和4电气连接到电路图案13和14的端部13a和14a。通过这种方法，通过导电粘剂部分5将外部连接电极3和4以及电路图案13和14的相对部分电气连接，由此，电极不暴露在压电元件1的顶部表面2b上，并且防止了诸如不希望出现的短路之类的问题。电路图案13和14的其它端部13b和14b电气连接到安装在印刷电路板11上的IC(集成电路)元件18。
在上述构成的表面安装结构中，较好地，将压电元件1的压电谐振器6设置在绝缘基片2和印刷电路板11之间，并由绝缘基片2和印刷电路板11确定压电谐振器6的振荡空间。即，印刷电路板11还用作压电谐振器6的盖子和保护器。由此，可以省略传统使用的盖件，从而使整个表面安装结构的高度最小化。另外，由于将用于容纳压电元件1的凹口12设置在印刷电路板11中，故大大减小了压电元件1的有效高度，由此使整个表面安装结构的高度最小化。
下面将参照包含电容器的三端压电元件描述本发明的第二较佳实施例。如图4所示，较好地，表面安装型压电元件20包含绝缘基片32、安装在绝缘基片32上的压电谐振器6和电容器元件26以及框形的各向异性导体28。在绝缘基片32的安装表面32a的右手和左手部分以及大致中心部分上，分别设置外部连接电极33、34和35。沿绝缘基片32的外部周围设置各向异性导体28，并将外部连接电极33到35的端部电气连接到各向异性导体28。各向异性导体28整个地安装到绝缘基片32上，从而其导电方向大致上垂直于绝缘基片32。
较好地，电容器元件26包含介质基片24以及设置在介质基片24的相对主表面上的电容电极21、22和23。电容电极21的引出部分21a绕过介质基片24的一个端部延伸到相对侧。电容电极22的引出部分22a绕过介质基片24的另一个端部延伸到相对侧。在电容电极21和23相对的部分以及电容电极22和23相对的部分分别设置电容器C1和C2。较好地，压电谐振器6类似于参照第一较佳实施例描述的压电谐振器，从而省略了对它的详细描述。
通过导电粘剂10或其它适当的连接材料，将电容器元件26和压电谐振器6固定到绝缘基片32的安装表面32a上。同时，将振荡电极8的引出部分8a和电容电极21的引出部分21a电气连接到外部连接电极33的大致中心部分，将振荡电极9的引出部分9a和电容电极22的引出部分22a电气连接到外部连接电极34的大致中心部分，并将电容电极23电气连接到外部连接电极35的大致中心部分。
如图5所示，将如上构成的表面安装型压电元件20安装到印刷电路板11上，其中安装表面32a设置在印刷电路板11侧。较好地，在印刷电路板11中设置凹口12，并在凹口12中容纳压电谐振器6和电容器元件26的至少一部分。另外，电路图案13和14以及G从凹口12延伸到印刷电路板11上。对各向异性导体28加压硬化，其中电路图案13、14和G接触各向异性导体28，并安装到印刷电路板11，由此将压电元件20固定到印刷电路板11上。同时，通过各向异性导体28，将外部连接电极33、34和35电气连接到电路图案13、14和G。图6是压电元件20的等效电路图。
如上所述构成的表面安装结构具有和第一较佳实施例的表面安装结构相同的优点。尤其是，将压电谐振器6和压电元件20的电容器单元26设置在绝缘基片32和印刷电路板11之间，并由绝缘基片32、印刷电路板11和各向异性导体28确定完全封闭的振荡空间。
在第三较佳实施例中，表面安装型压电元件的绝缘基片包含内装电容器。如图7所示，表面安装型压电元件的绝缘基片41较佳地包含在其表面上具有外部连接电极53、54和55的介质片42、其表面上具有电容电极43和44的介质片42以及其表面上具有接地侧电容电极45的介质片42。在电容电极43和45相对的部分以及电容电极44和45相对的部分中，分别设置电容器C1和C2。通过设置在介质片42中的通孔46，将外部连接电极53电气连接到电容电极43。类似地，通过通孔47将外部连接电极54电气连接到电容电极44，并通过通孔48将外部连接电极55电气连接到电容电极45。片42相互层叠，然后整体地烧制，以确定多层的绝缘基片41。
下面，如图8所示，将框形各向异性导体28整体地安装到具有内装型电容器的绝缘基片41的安装表面41a的外部周围部分，并将外部连接电极53到55的端部电气连接到各向异性导体28。将压电谐振器6通过导电粘剂10固定到绝缘基片41的安装表面41a，并将振荡电极8的引出部分8a电气连接到外部连接电极53的大致中心部分，将振荡电极9的引出部分9a电气连接到外部连接电极54的大致中心部分。
如图9所示，如上所述构成的表面安装型压电元件51安装在印刷电路板11上，其中其上设置有压电谐振器6的安装表面41a设置在印刷电路板11侧。较好地，在印刷电路板11上设置通孔61，并将压电谐振器6的至少一部分容纳在这个通孔61中。较好地，通孔61的纵向和横向尺寸大于压电谐振器6的纵向和横向尺寸，但小于绝缘基片41的纵向和横向尺寸。另外，电路图案13、14和G从通孔61延伸到印刷电路板11。对各向异性导体28加压硬化，其中电路图案13和14以及G接触各向异性导体28，并安装到印刷电路板11，由此，将压电元件51固定到印刷电路板。同时，通过各向异性导体28，将外部连接电极53、54和55分别电气连接到电路图案13、14和G。
如上所述构成的表面安装结构具有和第二较佳实施例的表面安装结构相同的优点。较好地，根据需要用耐热型带子63或其它类似的材料覆盖印刷电路板11的通孔61的开口，由此确定了完全封闭的振荡空间。
如图10所示，较好地，表面安装型压电元件71包括介质基片72、安装在介质基片72上的压电谐振器76和框形的各向异性导体28。在介质基片72的安装表面72a中设置凹口80。从介质基片72的前侧延伸到后侧的外部连接电极73、74和75分别位于凹口80底表面的右手和左手部分以及大致中心部分。电容器C1和C2分别设置在外部连接电极73和75之间以及外部连接电极74和75之间。
将各向异性导体28整体安装到介质基片72的外部周围部分，并将外部连接电极73到75的各个端部电气连接到各向异性导体28。
较好地，压电谐振器76包含压电基片77，并且压电基片77相对的主表面上设置有振荡电极78和79。压电谐振器76以厚度纵向振荡模式振动。将压电谐振器76的至少一部分容纳在介质基片72的凹口80中，并较好地，通过导电粘剂10或其它适当的连接材料固定到那里。同时，将振荡电极78的引出部分78a电气连接到外部连接电极73，并且将振荡电极79的引出部分79a电气连接到外部连接电极74。
如图11所示，将如上所述构成的具有内装电容器的表面安装型压电元件71安装在印刷电路板11上，其中将安装表面72a设置在印刷电路板11侧。在印刷电路板11上设置电路图案13、14和G。将各向异性导体28安装到印刷电路板11上，使各向异性导体28接触电路图案13、14和G，由此将压电元件71安装到印刷电路板11。同时，通过各向异性导体28，将外部连接电极73、74和75分别电气连接到电路图案13、14和G。
如上所述构成的表面安装结构具有和第二较佳实施例的表面安装结构相同的优点。尤其是，当使用第四较佳实施例的压电元件71时，不需要在印刷电路板11中设置凹口或通孔，从而可以容易地设计和制造印刷电路板11。
本发明的表面安装结构和包含在表面安装结构中的表面安装型压电元件不限于上述的较佳实施例。在不背离本发明的要旨的条件下，可以有修改。在上述较佳实施例中，不是绝对需要在压电元件1、20、51和71上设置导电粘剂5、各向异性导体28等等。还可以将这些元件与印刷电路板11整体地设置在一起。
从上述的描述显然可以看出，根据本发明的较佳实施例，第二基片提供了盖件、外部基片元件的封装功能和保护功能，以及其它诸如以前由传统的盖件完成的功能。由此，可以省略传统所需的盖件，由此可以使整个表面安装结构的高度最小化。
另外，通过为第一基片设置容纳电子元件单元的凹口，或通过为第二基片设置容纳电子元件单元的凹口或通孔，大大减小了电子元件单元的有效高度，从而使整个表面安装结构的高度最小化。
虽然已经参照本发明的较佳实施例具体示出和描述了本发明，但是熟悉本领域的技术人员将知道，在不背离本发明的主旨的条件下可以有上述和其它细节和形式上的修改。
权利要求
1.一种表面安装结构，其特征在于包含其安装表面上具有外部连接电极的第一基片；安装在所述第一基片的所述安装表面上，并电气连接到所述外部连接电极的电子元件单元；及其上安装有所述第一基片，并包含电气连接到所述外部连接电极的电路图案的第二基片；其中，所述第一基片固定到所述第二基片，并且所述第一基片的外部连接电极电气连接到所述第二基片的电路图案，其中所述第一基片的安装表面设置在所述第二基片侧上。
2.如权利要求1所述的表面安装结构，其特征在于还包含各向异性导体，其中第一基片通过各向异性导体安装到第二基片，并且所述第一基片的外部连接电极通过所述各向异性导体电气连接到第二基片的电路图案。
3.如权利要求1所述的表面安装结构，其特征在于还包含导电粘剂，其中第一基片通过所述导电粘剂安装到第二基片，并且第一基片的外部连接电极通过导电粘剂电气连接到第二基片的电路图案。
4.如权利要求1所述的表面安装结构，其特征在于在第一基片中设置凹口，并且电子元件单元的至少一部分设置在所述凹口中。
5.如权利要求1所述的表面安装结构，其特征在于，在第二基片中设置凹口和通孔中的至少一个，并且电子元件单元的至少一部分设置在所述凹口中。
6.如权利要求1所述的表面安装结构，其特征在于电子元件单元是包含相互电气连接并固定的压电谐振器和电容器元件的复合元件。
7.如权利要求1所述的表面安装结构，其特征在于电子元件单元是压电谐振器，并且内装电容器包含在第一基片中。
8.如权利要求1所述的表面安装结构，其特征在于电子元件单元的主要部分设置在第一基片中。
9.如权利要求1所述的表面安装结构，其特征在于电子元件单元的主要部分设置在第二基片中。
10.如权利要求1所述的表面安装型电子元件，其特征在于电子元件单元是压电元件、电感器、电容器和电阻器中的一种。
11.一种表面安装型电子元件，其特征在于包含其安装表面上具有外部连接电极的第一基片；安装在所述第一基片的所述安装表面上，并电气连接到外部连接电极的电子元件单元；和其上安装有所述第一基片，并包含电气连接到所述外部连接电极的电路图案的第二基片；其中，所述第一基片安装到所述第二基片，并且所述第一基片的外部连接电极电气连接到所述第二基片的电路图案，其中第一基片的安装表面设置在所述第二基片侧上。
12.如权利要求11所述的表面安装型电子元件，其特征在于沿第一基片的外部周围设置框形的各向异性导体。
13.如权利要求11所述的表面安装型电子元件，其特征在于在第一基片中设置凹口，并且将电子元件单元的至少一部分设置在所述凹口中。
14.如权利要求11所述的表面安装型电子元件，其特征在于在第二基片中设置凹口和通孔中的至少一个，并且电子元件单元的至少一部分设置在凹口中。
15.如权利要求11所述的表面安装型电子元件，其特征在于电子元件单元是电气连接并固定的压电谐振器和电容器元件的复合单元。
16.如权利要求11所述的表面安装型电子元件，其特征在于电子元件单元是压电谐振器，并且第一基片具有内装电容器。
17.如权利要求11所述的表面安装结构，其特征在于电子元件单元的主要部分设置在第一基片内。
18.如权利要求11所述的表面安装型电子元件，其特征在于电子元件单元的主要部分设置在第一基片内。
19.如权利要求11所述的表面安装型电子元件，其特征在于电子元件单元的主要部分设置在第二基片中。
20.如权利要求11所述的表面安装型电子元件单元，其特征在于电子元件单元是压电元件、电感器、电容器和电阻器中的一种。
全文摘要
本发明揭示了一种表面安装结构,以使电子元件的高度尺寸最小化。将表面安装型电子元件设置在表面安装结构上。表面安装型电子元件包括含有绝缘基片的压电元件单元和安装在绝缘基片的安装表面上的压电谐振器。压电元件元件安装在印刷电路板上,其中将安装表面设置得和印刷电路板面对面。在印刷电路板中形成凹口,并在凹口中容纳压电元件元件的一部分。导电粘剂位于设置在安装表面上的外部连接电极上,并固定地安装到印刷电路板上的电路图案,从而压电元件元件固定到印刷电路板。另外,将外部连接电极电气连接到电路图案。
文档编号H03H9/05GK1270495SQ0010494
公开日2000年10月18日 申请日期2000年3月29日 优先权日1999年3月30日
发明者吉田龙平, 天野常男 申请人:株式会社村田制作所