表面安装型压电部件 本发明涉及表面安装型压电部件，诸如陶瓷振荡器和陶瓷滤波器。
照常规，在表面安装型压电部件中，为了在将压电部件安装在基片上时进行清洁处理，把压电部件和基片合并起来的产品需要抗流动特性。
为了可靠地提供抗流动特性，在盖子和其上安装了压电部件的基片之间设置粘合剂。更具体地说，在将诸如振荡器元件之类的压电部件安装在例如铝土制成的，并且其上设置有电极的绝缘基片上之后，装上由铝土制成的盖子，并和绝缘基片通过粘合剂密封。
但是，由铝土制的盖子具有很高的模制和烘培成本。另外，因为用于形成盖子的制造工艺，盖子的厚度必需至少为0.5mm。因为压电振荡器通常和集成电路(IC)一起使用，故最好合并了振荡器和IC的整个产品的高度或垂直尺寸等于或小于IC的高度。IC的高度和垂直的尺寸在近年来已经非常小(例如大约1.2mm)。由于这个原因，当使用铝土制的盖子时，有时无法实现产品所需的高度。
为了减小产品地高度或垂直尺寸，提议用金属盖子。未审查的第8-111626号日本专利公报揭示了一种压电部件，其中将金属盖子固定到基片，并且通过粘合剂密封金属盖子和基片之间确定的空间。粘合剂具有减轻金属盖子和基片的热膨胀系数差的影响的物理性质。在这种情况下，得出的产品的高度或垂直尺寸可以做得较小，并且压电部件不遭受诸如偶极子的消极影响，并可抑制由热冲击的消极影响或者或其他环境条件引起的密封条件的退化。
顺便说一下，表面安装型压电部件通过再流焊工艺焊接到电路板。在再流焊接的情况下，最高温度可达到例如250摄氏度。因此，如果粘合剂的耐热性较低，则绝缘基片(电路板)和盖子的密封部分不能承受伴随了温度升高的盖子内部压力的增加，结果，盖子与基片分离。
此外，当盖子和基片的热膨胀系数之间的差太大时，即使使用具有减轻热膨胀系数之间的差异的物理特性的粘合剂，在许多情况下也无法防止盖子的分离。
为了克服上述问题，本发明的较佳实施例提供了表面安装型压电部件，它具有极好的抗流特性以及极好的耐热冲击性，这防止了盖子脱离。
本发明的一个较佳实施例提供了表面安装型压电部件，包括绝缘基片；设置在绝缘基片上的外部电极；压电部件，它包括电极，并固定到绝缘基片上，从而压电部件的电极连接到外部电极；以及通过粘合剂固定到绝缘基片，并覆盖压电部件的金属盖子，其中固化状态下粘合剂的璃态转变温度等于或大于大约120摄氏度，并且金属盖子和绝缘基片的热膨胀系数之间的绝对值之差等于或小于大约8ppm/摄氏度。
通过对本发明的较佳实施例实际例子的测试发现并确定，在再流焊接时盖子分离的发生率和粘合剂的璃态转变温度有关。更具体地说，发现盖子分离的发生率在璃态转变温度变高时变低。但是，如果盖子和绝缘基片的热膨胀系数之间的绝对值之差超过大约8ppm/摄氏度时，即使使用具有高的璃态转变温度的粘合剂，也会发生盖子分离。
根据本发明的较佳实施例，用于粘合和密封绝缘基片和盖子的粘合剂的璃态转变温度最好等于或大于大约120摄氏度。结果，即使在再流焊接时加热期间，粘合剂强度也不降低，因而粘合剂可以承受内部压力的增加。
还有，盖子和绝缘基片的热膨胀系数绝对值之差最好为大约8ppm/摄氏度或更小。结果，减轻了粘合剂中的应力，并可靠地防止了盖子与基片的分离。
在上述表面安装型压电部件中，粘合剂最好是环氧系粘合剂，通过使用这样的粘合剂，在金属盖子和基片之间可以得到很高的粘结强度，并且粘合剂可以在低温下(大约180摄氏度或更低)硬化，从而压电部件不引起偶极子。
从参照附图对本发明的较佳实施例的描述，本发明的其他特性或优点将显而易见。
图1是本发明的表面安装型压电部件的一个较佳实施例的部件分解透视图。
图2是图1中所示的压电部件的电路图。
图3是用于图1所示的压电部件中使用的振荡器元件例子的前视图和后视图。
图4是图1中所示的压电部件中使用的电容器元件例子的前视图和后视图。
图5是示出粘合剂的璃态转变温度和盖子固定强度之间的关系的曲线图。
图6是示出示出粘合剂的璃态转变温度和盖子分离的发生率之间的关系的表。
图7是示出基片和盖子的热膨胀系数之间的差的表。
图8是示出粘合剂物理特性和耐热冲击之间的关系，以及热膨胀系数差和耐热冲击之间关系的表。
图1示出根据本发明的一个较佳实施例的表面安装型压电部件。该压电部件最好包括一个振荡器元件R和一个负载电容安装型振荡器包括的两个电容器C1、C2(它们用于Colpitts型振荡电路)。其电路图示于图2中。
绝缘基片1最好是大致上为矩形的薄板，厚度为大约0.4mm，并由例如铝土、低温烧结陶瓷制成。三个外部电极2-4分别设置在基片的前表面和后表面的大致中心部分以及两个端部上。
电极2-4的端部分别延伸到设置在基片1的两条长边边缘部分的凸出的通孔部分2a-4a。设置在基片1的前表面和后表面上的外部电极2-4通过设置在凸出的通孔部分2a-4a的内部上的电极相互连接。
具有相应于基片1的固定盖子部分的形状的框状绝缘层5设置在基片1的前表面的外部电极2-4上，并具有大致上均匀的厚度。绝缘层5可以包括树脂基、玻璃基或其他适当的材料。为了形成绝缘层5，可以使用诸如印刷、转印、撒布之类的已知的方法。
通过层叠振荡器元件10和电容器元件20形成的多层体通过材料6-8固定在基片1上。材料6-8具有导电性和粘合功能性，诸如导电胶。
用于这个较佳实施例中的振荡器元件10最好是适合以厚度剪切振动模式振动的振荡器元件。如图3中所示，将电极12安排得沿压电基片11的前表面的纵向从其第一端部延伸大约2/3。电极13安排得沿压电基片11的后表面的纵向从其第二端部延伸大约2/3。电极12的一个端部和电极13的一个端部通过压电基片11在其大致的中心部分相对，因此提供了振荡部分。电极12和13的另一端部12a和13a通过基片1的各自的端部，分别延伸到基片1的相对表面。
此外，示于图4中的电容器元件20最好包括具有大致上和振荡器元件10相同长度和宽度的介质基片21(例如陶瓷基片)，并包括单独的电极22和23以及相对的电极24。单独的电极22和23分别从相对的端部延伸到在介质基片21的前表面的大致中心的部分，并且相对的电极24设置在介质基片21的后表面上，并和电极22和23相对，因此，两个电容器部分设置在单独的电极22和23与相对的电极24通过介质基片21相对的位置处。单独的电极22和23的各自的端部22a和23a通过它们的各自的端部延伸到介质基片21的后表面。
振荡器元件10的后表面与电容器元件20的前表面的粘合和固定是在它们的两端通过材料30和31(诸如具有导电性和粘合功能的导电胶)完成的。这时，振荡空间由设置在振荡器元件10的振荡部分和电容器元件20之间的材料30和31的厚度确定。按照这种方法，连接振荡器元件10的一个电极13和电容元件20的一个单独的电极22，并连接另一个电极12和另一个单独的电极23。另外，最好在振荡器元件10的表面的两端上提供用于频率调节，并最好由树脂或其他适当的材料制成的阻尼(damping)材料32和33。但是，不一定需要阻尼材料32和33。
在通过粘结将振荡器元件10和电容器元件20合并为整体后，当电容器元件20的后表面由材料6-8粘合到基片1时，一个单独的电极22边缘部分22a(设置在电容器元件20上)和电极2连接。另一个单独的电极23的边缘部分23a连接到电极4。相对的电极24连接到电极3。
盖子40通过粘合剂41粘合到基片1，从而覆盖振荡器元件10和电容元件20。盖子40最好由镍合金形成，诸如42Ni合金，并且最好厚度为大约0.1mm。非电解镀镍被施加在镍合金材料的表面上。作为粘合剂41，最好使用璃态转变温度为大约120摄氏度或更高的粘合剂。将粘合剂41通过转印工艺涂敷到盖子40的开口的底面上后，把盖子40粘合在绝缘层5上。然后，使粘合剂41固化。在这个较佳实施例中，使用璃态转变温度大约为174摄氏度，并且在室温下的弹性系数大约为7500Mpa的粘合剂，
本发明的上述较佳实施例的特征和特点在参照图5-8描述的各种例子中被确认。
图5示出粘合剂41的璃态转变温度和盖子40的固定强度之间的关系。在图5中，盖子的固定强度由当通过沿和基片垂直的方向拉盖子时盖子40与基片1剥离的负荷值表示。在这种情况下，所使用的盖子开口的面积为大约11mm2，并且盖子40粘合在基片上的面积为大约5mm2。如从图5中清楚地看到的，当粘合剂41的璃态转变温度变高时，固定强度变大。
图6示出在再流焊时璃态转变温度和盖子分离的发生率之间的关系。这里使用的测试样品由和图1的较佳实施例的相同的方法生产，其中使用璃态转变温度不同的粘合剂。在将这些样品在具有一定的湿度(85摄氏度/85RH)的环境下放置24小时后，把100个样品放入再流炉内(峰值温度为大约250摄氏度)。计数盖子在此时被分开的样品的数量。计数的方法是通过观察，再使用漏泄粗测。漏泄粗由下面的方法实现。把样品浸在温度为125摄氏度的碳化合物氟液体中60秒。用肉眼检查气泡的存在，结果，如图6中所示，当璃态转变温度为120摄氏度或更高时，不发生盖子与基片分离的情况。
图7示出当组合几种基片1和盖子40时，热膨胀系数的不同。生产这些组合成品样品，并对它们进行热冲击测试。这时，通过确定三值(there-level)粘合剂物理性质来测试样品。
图8示出粘合剂41的物理性质与热膨胀系数的差和耐热冲击之间的关系。在-55摄氏度(30秒)到+125摄氏度(30秒)进行1000个循环的热冲击测试。每个情况下样品的数量为30个。用光学显微镜进行评估。当对任何样品的结合密封部分发现反常(诸如剥离和爆裂)，则产品被确定为劣质的或不合格的。
如图8中清楚的，当基片1和盖子40的热膨胀系数的差为大约8ppm/摄氏度或更小时，即使使用任何种类的粘合剂，由热冲击测试确定不产生劣质品或不合格品。此外，大约226摄氏度的璃态转变温度接近于环氧粘合剂的最高值。
有关本发明的较佳实施例的发现和在上述例子中确定的结果解释如下。为了得到显著和足够的耐再流焊性质，粘合剂的璃态转变温度需要等于或大于120摄氏度。此外，为了得到足够的耐热冲击，盖子和绝缘基片的热膨胀系数的绝对值差需要小于或等于大约8ppm/摄氏度。如果满足这些条件，则可以可靠地防止盖子与基片分离。
本发明不限于上述较佳实施例。当然，可以有各种修改。例如，本发明的压电部件可应用于各种表面安装型压电部件，诸如不内装负载电容的振荡器，和内装负载电容的滤波器。此外，压电部件的形状或电容器元件的形状都不限于上述较佳实施例。另外，除了厚度剪切振动模式外，任何振动模式(诸如厚度延伸振动模式和方形振动模式)可应用于本发明的压电部件。关于盖子的形状，帽形(其中开口部分沿向外的方向延伸)也适用于本发明。在这种情况下，可以得到较大的粘合面积。此外，除了铝土基片外，绝缘基片可以由其他材料(诸如玻璃环氧树脂)制成。另外，盖子的材料不限于42Ni，德银、铝或其他合适的材料也可用于盖子。但是，在铝的情况下，热膨胀系数较大。因此，当铝用于盖子时，难以使铝和基片(陶瓷)之间的热膨胀系数差为大约8ppm/摄氏度或更小。由于这个原因，最好使用42Ni或德银。作为粘合剂，可以使用诸如环氧丙烯酸盐或其他适合的材料的粘合剂。但是，粘合剂需要满足本发明的条件，包括具有大约为120摄氏度或更高的璃态转变温度。
虽然参照本发明的附图，详细地示出和描述了本发明，但熟悉本领域的人知道，可以有上述和其他形式和细节上的变化，而不背离本发明的主旨。