DE10218767B4

DE10218767B4 - Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage

Info

Publication number: DE10218767B4
Application number: DE10218767A
Authority: DE
Inventors: Eitaro Nagaokakyo-shi Kameda; Toshiyuki Nagaokakyo-shi Baba; Hideaki Nagaokakyo-shi Kuroda; Yasuhiro Nagaokakyo-shi Morimoto
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-05-01
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2010-09-23
Anticipated expiration: 2022-04-27
Also published as: US6538896B2; US20020163787A1; JP3855679B2; CN1170365C; DE10218767A1; JP2002330044A; CN1384606A

Abstract

Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage, welcher Folgendes umfasst:
– ein Gehäusesubstrat mit einer Längsrichtung und einer Breitenrichtung;
– ein an dem Gehäusesubstrat in Längsrichtung montiertes elektronisches Element und
– eine Abdeckung, welche an dem Gehäusesubstrat befestigt ist, um das elektronische Element abzudecken, wobei
– erste und zweite Elektroden der oberen Fläche und erste und zweite Elektroden der unteren Fläche, welche sich in Breitenrichtung des Gehäusesubstrats erstrecken, an der oberen Fläche und der unteren Fläche des Gehäusesubstrats vorgesehen sind und jeweils zueinander beabstandet sind,
– die erste Elektrode der oberen Fläche und die erste Elektrode der unteren Fläche mittels einer an einer Seitenfläche des Gehäusesubstrats vorgesehenen ersten Seitenelektrode mit einander verbunden sind und die zweite Elektrode der oberen Fläche und die zweite Elektrode der unteren Fläche mittels einer an einer Seitenfläche des Gehäusesubstrats vorgesehenen zweiten Seitenelektrode mit einander verbunden sind, und
– das elektronische Element...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektronischen Baustein für die Oberflächenmontage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei welchem an einem Gehäusesubstrat elektronische Elemente montiert sind und eine Abdeckung auf das Gehäusesubstrat angebracht wird, um den elektronischen Baustein abzudecken. Ein solcher elektronischer Baustein ist beispielsweise aus der DE 100 11 381 A1 bekannt.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Mit zunehmender Abnahme der Größe von Schaltungen wurden in letzter Zeit häufig elektronische (Chip-)Bausteine für die Oberflächenbestückung an Stelle von Bausteinen mit Leitungen verwendet. Bei herkömmlichen elektronischen Bausteinen für die Oberflächenmontage, wie sie zum Beispiel in der nicht geprüften japanischen Patentanmeldungsschrift Nr. 2000-286665 beschrieben werden, umfasst ein piezoelektrischer Resonanzbaustein einen piezoelektrischen Resonator, der an einem Kondensatorsubstrat montiert ist, sowie eine Abdeckung, die an dem Kondensatorsubstrat montiert ist. Das Kondensatorsubstrat umfasst mehrere geschichtete dielektrische Schichten und erste bis dritte Innenelektroden, die darin vorgesehen sind. Die erste Innenelektrode ist in einer anderen Schicht als die zweiten und dritten Innenelektroden vorgesehen und die zweiten und dritten Innenelektroden sind so vorgesehen, dass sie getrennt, aber an der gleichen Schicht angeordnet sind. Die erste Innenelektrode liegt der zweiten und dritten Innenelektrode gegenüber, wobei eine dielektrische Schicht dazwischen angeordnet ist. Die ersten bis dritten Außenelektroden sind auf der Außenfläche der beiden Endteile und des mittleren Teils des Kondensatorsubstrats vorgesehen. Bei der an der Außenfläche des mittleren Teils vorgesehenen dritten Außenelektrode ist deren oberer Flächenteil weggelassen. Die ersten bis dritten Außenelektroden sind mit den ersten bis dritten Innenelektroden jeweils elektrisch verbunden.
Bei dem elektronischen Baustein für die Oberflächenmontage mit dem oben beschriebenen Aufbau sind die auf der oberen Fläche, der unteren Fläche und der Seitenfläche des Kondensatorsubstrats vorgesehenen ersten und zweiten Außenelektroden kontinuierliche Bänder mit gleicher Breite. Das heißt der Abstand zwischen den Außenelektroden an der oberen Fläche, an der das piezoelektrische Element angebracht ist, und der Abstand zwischen den Außenelektroden an der unteren Fläche eines Schaltungssubstrats zur Montage von elektronischen Bausteinen ist gleich.
Der Abstand zwischen den Außenelektroden an der oberen Fläche des Kondensatorsubstrats muss jedoch entsprechend der Länge des an dem Kondensatorsubstrat montierten piezoelektrischen Elements ermittelt werden und der Abstand zwischen den Außenelektroden an der unteren Fläche des Kondensatorsubstrats muss entsprechend den Landeplatzmaßen des Schaltungssubstrats für das Montieren der elektronischen Bausteine ermittelt werden.
In letzter Zeit hat die Länge piezoelektrischer Elemente abgenommen. Wenn der Abstand zwischen den Außenelektroden entsprechend abnimmt, wenn diese auf einem Schaltungssubstrat montiert werden, kommt es zu Problemen, wie Kurzschluss.
Wenn der Abstand zwischen Außenelektroden an der oberen und unteren Fläche gleich ist, sind die Länge des Elements, die Außenformmaße des Kondensatorsubstrats und die Landeplatzmaße beschränkt und es kommt zu dem Problem, dass das Maß an Konstruktionsfreiheit stark eingeschränkt wird. Ferner wird das Maß, um das die Größe von elektronischen Bausteinen verringert werden kann, stark eingeschränkt.
ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Um die oben beschriebenen Probleme zu überwinden, sieht die Erfindung einen elektronischen Baustein für die Oberflächenmontage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor, welcher außergewöhnliche Konstruktionsfreiheit und eine stark verringerte Größe aufweist. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst ein elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage ein im Wesentlichen rechteckiges Gehäusesubstrat, ein an dem Gehäusesubstrat in Längsrichtung montiertes elektronisches Element und eine Abdeckung, welche so an dem Gehäusesubstrat befestigt ist, dass sie das elektronische Element abdeckt, wobei erste und zweite Elektroden an der oberen Fläche und erste und zweite Elektroden an der unteren Fläche, welche sich in Breitenrichtung des Gehäusesubstrats erstrecken, vorgesehen sind und an der oberen Fläche und der unteren Fläche des Gehäusesubstrats jeweils beabstandet sind, wobei die erste Elektrode an der oberen Fläche und die erste Elektrode an der unteren Fläche mittels einer an einer Seitenfläche des Gehäusesubstrats vorgesehenen ersten Seitenelektrode mit einander verbunden sind und die zweite Elektrode an der oberen Fläche und die zweite Elektrode an der unteren Fläche mittels einer an einer Seitenfläche des Gehäusesubstrats vorgesehenen zweiten Seitenelektrode mit einander verbunden sind, wobei das elektronische Element mit den ersten und zweiten Elektroden an der oberen Fläche elektrisch verbunden ist und der Abstand d1 zwischen den ersten und zweiten Elektroden an der oberen Fläche sich vom Abstand d2 zwischen den ersten und zweiten Elektroden an der unteren Fläche unterscheidet.
Ein elektronischer Baustein ist zwischen den an der oberen Fläche des Gehäusesubstrats vorgesehenen ersten und zweiten Elektroden an der oberen Fläche elektrisch verbunden. Die an der unteren Fläche des Gehäusesubstrats vorgesehenen ersten und zweiten Elektroden an der unteren Fläche sind an einer Elektrodengrundplatte des Schaltungssubstrats montiert. Da der Abstand d1 zwischen den Elektroden der oberen Fläche des Gehäusesubstrats sich von dem Abstand d2 zwischen den Elektroden der unteren Fläche unterscheidet, wird insbesondere der Abstand d1 der Elektroden der oberen Fläche auf die geeignetesten Maße entsprechend der Länge des elektronischen Bausteins festgelegt und der Abstand d2 der Elektroden der unteren Fläche wird auf die geeignetesten Maße entsprechend des Abstands der Elektrodengrundflächen festgelegt. Daher wird die Konstruktionsfreiheit stark verbessert und die Größe weiter verringert.
Der Abstand d1 zwischen den ersten und zweiten Elektroden der oberen Fläche kann geringer als der Abstand d2 zwischen den ersten und zweiten Elektroden der unteren Fläche sein.
In den bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden die Abstände d1 und d2 nach Wunsch festgelegt. Die Länge eines piezoelektrischen Elements ist jedoch häufig sehr kurz. Wird d1 > d2 festgelegt, ist der Abstand d2 der Elektroden der unteren Fläche zu klein, und wenn das piezoelektrische Element auf einem Schaltungssubstrat montiert wird, kann es zu Kurzschluss kommen. Daher wird durch Festlegen von d1 < d2 bei Montieren eines kurzen, kleinen piezoelektrischen Elements ein Kurzschluss verhindert.
Die Seitenelektrode umfasst vorzugsweise einen Teil, der sich in der Dickenrichtung des Gehäusesubstrats von der Elektrode der oberen Fläche bei gleicher Breite wie die Elektrode der oberen Fläche kontinuierlich erstreckt, sowie einen Teil, welcher sich in Dickenrichtung des Gehäusesubstrats von der Elektrode der unteren Fläche bei gleicher Breite wie die Elektrode der unteren Fläche kontinuierlich erstreckt, und beide Teile sind vorzugsweise in einem Zwischenteil des Gehäusesubstrats in Dickenrichtung verbunden. Das heißt die an der Seitenfläche des Gehäusesubstrats vorgesehenen ersten und zweiten Seitenelektroden sind vorzugsweise stufenförmig.
Da sich der Abstand d1 zwischen den Elektroden der oberen Fläche von dem Abstand d2 zwischen den Elektroden der unteren Fläche unterscheidet, kommt es insbesondere, wenn die an der Seitenfläche des Gehäusesubstrats vorgesehene Seitenelektrode mit der Elektrode der oberen Fläche ausgerichtet ist, an der Kante des Gehäusesubstrats zu einer Abweichung von der Elektrode der unteren Fläche. Wenn die Seitenelektrode analog mit der Elektrode der unteren Fläche ausgerichtet ist, kommt es an der Kante des Gehäusesubstrats zu einer Abweichung von der Elektrode der oberen Fläche. Die Abweichung der Elektrode an der Kante des Gehäusesubstrats verringert die Leitzuverlässigkeit. Aus diesem Grund ist bevorzugt, dass die an benachbarten Flächen mit einer Kante dazwischen vorgesehenen Elektroden im Wesentlichen die gleiche Breite aufweisen.
Demgemäss wird in einem Zwischenteil des Gehäusesubstrats in Dickenrichtung durch Verbinden eines Teils der Seitenelektrode, welche sich kontinuierlich in Dickenrichtung des Gehäusesubstrats von der Elektrode der oberen Fläche bei gleicher Breite wie die Elektrode der oberen Fläche erstreckt, und eines Teils der Seitenelektrode, welche sich kontinuierlich in Dickenrichtung des Gehäusesubstrats von der Elektrode der unteren Fläche bei gleicher Breite wie die Elektrode der unteren Fläche erstreckt, die Elektrodenabweichung an der Kante eliminiert und somit die Leitzuverlässigkeit der Elektroden an den oberen und unteren Flächen stark verbessert.
Das elektronische Element kann ein piezoelektrisches Element sein. Das Gehäusesubstrat umfasst vorzugsweise zwei darin integrierte Kondensatoren. Eine dritte Elektrode ist vorzugsweise zwischen den ersten und zweiten Elektroden der unteren Fläche vorgesehen. Einer der Kondensatoren ist zwischen einer der ersten Elektrode der oberen Fläche und der ersten Elektrode der unteren Fläche und der dritten Elektrode angeschlossen und der andere Kondensator ist zwischen einer der zweiten Elektrode der oberen Fläche und der zweiten Elektrode der unteren Fläche und der dritten Elektrode angeschlossen.
Insbesondere in einer Colpitts-Oszillatorschaltung wird ein phasenausgleichender Kondensator zwischen einer der Elektroden des piezoelektrischen Elements und der Erde und zwischen der anderen Elektrode und der Erde angeschlossen. In der vorliegenden bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird durch Integrieren dieser Kondensatoren in das Gehäusesubstrat ein kompakter piezoelektrischer Resonator für eine Oszillatorschaltung erhalten.
Das Gehäusesubstrat umfasst vorzugsweise mehrere geschichtete dielektrische Schichten mit daran vorgesehenen Innenelektroden oder es kann ein Chipkondensator separat vorgesehen werden.
Weitere Merkmale, Elemente, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungen unter Bezug auf die Begleitzeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht einer bevorzugen Ausführung eines elektronischen Bausteins für die Oberflächenmontage nach der vorliegenden Erfindung.
2A ist eine Draufsicht auf das Äußere eines in 1 gezeigten elektronischen Bausteins; 2B ist eine Vorderansicht desselben und 2C ist eine Seitenansicht desselben.
3 ist eine Seitenansicht entlang der Linie X-X' in 2.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines für den in 1 gezeigten elektronischen Baustein verwendeten Gehäusesubstrats.
5 ist eine auseinander gezogen dargestellte perspektivische Ansicht des in 4 gezeigten Gehäusesubstrats.
6 ist ein Schaltplan des in 1 gezeigten elektronischen Bausteins.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines in dem in 1 gezeigten elektronischen Baustein montierten piezoelektrischen Elements.
8 ist eine perspektivische Ansicht, welche Herstellungsschritte für das in 4 gezeigte Gehäusesubstrat zeigt.
9A, 9B und 9C sind Prozessdiagramme, welche ein Herstellungsverfahren für eine Elektrode des in 4 gezeigten Gehäusesubstrats zeigen.
10 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren bevorzugten Ausführung eines erfindungsgemäßen Gehäusesubstrats.
11A, 11B, 11C und 11D sind Draufsichten, welche Beispiele von Mustern einer in dem Gehäusesubstrat vorgesehenen Kondensatorelektrode zeigen.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
1 und 3 zeigen einen piezoelektrischen Resonatorbaustein als Beispiel für einen elektronischen Baustein für die Oberfächenmontage nach einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführung.
Der piezoelektrische Resonatorbaustein umfasst vorzugsweise ein an einem Gehäusesubstrat 1 montiertes piezoelektrisches Energiefallenelement 10 und eine an dem Gehäusesubstrat 1 so angeklebte Metallabdeckung 20, dass diese das piezoelektrische Resonatorelement 10 umgibt und abdichtet.
Das Gehäusesubstrat 1 umfasst mehrere geschichtete dielektrische Keramikschichten mit keinen piezoelektrischen Eigenschaften und mit einer im Wesentlichen rechteckigen Form. Wie in 4 und 5 gezeigt, sind erste und zweite Außenelektroden 2 und 3, die Ausgangselektroden bilden, und eine Außenelektrode 4, die eine Erdungselektrode bildet, an der Außenfläche des Gehäusesubstrats 1 vorgesehen. Insbesondere an der oberen Fläche des Gehäusesubstrats 1 sind bandförmige Elektroden 2a und 3a der oberen Oberfläche bei einem Abstand d1 in Längsrichtung, die sich in der Breitenrichtung erstrecken, sowie streifenförmige Elektroden 2b und 3b der unteren Fläche bei einem Abstand d2 in Längsrichtung, die sich in Breitenrichtung erstrecken, vorgesehen. Die Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche sind mit den Elektroden 2b und 3b der unteren Fläche über Seitenelektroden 2c bzw. 3c verbunden. Erste und zweite Außenelektroden 2 und sind um das Gehäusesubstrat 1 gewunden, so dass sie ein Band bilden. Die Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche und die Elektroden 2b und 3b der unteren Fläche haben allesamt eine konstante Breite. Die Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche und die Elektroden 2b und 3b der unteren Fläche haben die gleiche Breite und liegen einander teilweise gegenüber, mit dem Gehäusesubstrat 1 dazwischen. Der Abstand d1 zwischen den Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche ist kleiner als der Abstand d2 zwischen den Elektroden 2b und 3b der unteren Fläche, so dass d1 < d2.
Daher ist der Abstand d1 zwischen den Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche auf die geeignetesten Maße entsprechend der Länge des piezoelektrischen Elements 10 festgelegt, welches in dem Raum zwischen den Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche montiert ist, und der Abstand d2 zwischen den Elektroden 2b und 3b der unteren Fläche ist auf die geeignetesten Maße entsprechend dem Abstand der Elektrodengrundplatten eines Schaltungssubstrats festgelegt, auf welchem dieser piezoelektrische Resonanzbaustein montiert wird.
Die Seitenelektroden 2c und 3c weisen bei Betrachtung von der Seite eine abgestufte Form auf. Das heißt die Seitenelektrode 2c hat einen Teil 2c1, welcher sich kontinuierlich in der Dickenrichtung des Gehäusesubstrats 1 von der Elektrode 2a der oberen Fläche bei gleicher Breite wie die Elektrode 2a der oberen Fläche erstreckt, und einen Teil 2c2, welcher sich kontinuierlich in der Dickenrichtung des Gehäusesubstrats 1 von der Elektrode 2b der unteren Fläche bei gleicher Breite wie die Elektrode 2b der unteren Fläche erstreckt, und die Teile 2c1 und 2c2 sind in einem Zwischenteil des Gehäusesubstrats 1 in Dickenrichtung verbunden.
Analog weist die Seitenelektrode 3c einen Teil 3c1 auf, welcher sich kontinuierlich in der Dickenrichtung des Gehäusesubstrats 1 von der Elektrode 3a der oberen Fläche bei gleicher Breite wie die Elektrode 3a der oberen Fläche erstreckt, und einen Teil 3c2, welcher sich kontinuierlich in der Dickenrichtung des Gehäusesubstrats 1 von der Elektrode 3b der unteren Fläche bei gleicher Breite wie die Elektrode 3b der unteren Fläche erstreckt, und die Teile 3c1 und 3c2 sind in einem Zwischenteil des Gehäusesubstrats 1 in Dickenrichtung verbunden.
Eine dritte Außenelektrode 4, welche eine Erdungselektrode bildet, erstreckt sich kontinuierlich von der unteren Fläche des Gehäusesubstrats 1 zu einem Teil der Seitenfläche desselben. Die dritten Außenelektrode 4 kann sich auch um eine Öffnung an der oberen Fläche des Gehäusesubstrats 1 erstrecken.
In dem Gehäusesubstrat 1 sind, wie in 5 gezeigt, mehrere Kondensatorelektroden 5 bis 9 vorgesehen. Das heißt das Gehäusesubstrat 1 wird durch vier dielektrische Schichten 1a bis 1d ausgebildet. Eine Kondensatorelektrode ist nicht an der dielektrischen Schicht 1a vorgesehen. Zwei separate Kondensatorelektroden 5 und 6 sind an der zweiten Schicht 1b vorgesehen. An der dritten Schicht 1c ist eine breitflächige Kondensatorelektrode 7 vorgesehen. Zwei separate Kondensatorelektroden 8 und 9 sind an der vierten Schicht 1d vorgesehen. Die Kondensatorelektroden 5 und 6 sowie die Kondensatorelektroden 8 und 9 weisen im Wesentlichen die gleiche Form auf. In beiden Endteilen der Kondensatorelektroden 5 bis 9 in Breitenrichtung sind Verlängerungsteile 5a bis 9a vorgesehen, die an der Seitenfläche der längeren Seite des Gehäusesubstrats 1 freigelegt sind. Die Verlängerungsteile 5a und 8a der Kondensatorelektroden 5 und 8 sind mit der Seitenelektrode 2c der ersten Elektrode 2 verbunden und die Verlängerungsteile 6a und 9a der Kondensatorelektroden 6 und 9 sind mit der Seitenelektrode 3c der zweiten Elektrode 3 verbunden. Weiterhin ist der Verlängerungsteil 7a der Kondensatorelektrode 7 mit der Seitenelektrode 4a der dritten Elektrode 4 verbunden.
Daher sind, wie in 6 gezeigt, die Kondensatoren C1 und C2 zwischen den Kondensatorelektroden 5 und 6 und der Kondensatorelektrode 7 vorgesehen, welche sich teilweise gegenüberliegen, wobei die zweite Schicht 1b dazwischenliegt, und die Kondensatoren C3 und C4 sind zwischen den Kondensatorelektroden 8 und 9 und der Kondensatorelektrode 7 vorgesehen, welche sich teilweise gegenüberliegen, wobei die dritte Schicht 1c dazwischenliegt.
Zwar ist in dieser bevorzugten Ausführung das Gehäusesubstrat 1 durch vier dielektrische Schichten 1a bis 1d ausgebildet und die Kondensatorelektroden 5 bis 9 der drei Schichten sind darin vorgesehen, doch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel weisen die dielektrischen Schichten einen dreischichtigen Aufbau (Kondensatorelektroden sind an einem zweischichtigen Aufbau vorgesehen) auf oder die dielektrischen Schichten können fünf oder mehr Schichten sein (Kondensatorelektroden sind an vier oder mehr Schichten vorgesehen) und dies wird nach phasenausgleichenden Eigenschaften festgelegt.
Das in 7 gezeigte piezoelektrische Element 10 ist ein piezoelektrischer Resonator unter Verwendung einer Oberwelle eines sich in Dickenrichtung ausdehnenden Schwingungsmodus. Das piezoelektrische Element 10 umfasst eine aus piezoelektrischer Keramik hergestellte piezoelektrische Substanz 11 mit einer rechteckigen Streifenform, an der Vorderfläche und der Rückfläche der piezoelektrischen Substanz 11 vorgesehene erste und zweite Erregerelektroden 12 und 13, die sich von einem Ende der piezoelektrischen Substand 11 in Längsrichtung zu einem mittleren Teil derselben erstrecken, sowie eine in der piezoelektrischen Substanz 11 vorgesehene Innenelektrode 14, die sich von dem anderen Ende der piezoelektrischen Substanz 11 in Längsrichtung zu einem mittleren Teil derselben erstreckt. Die Erregerelektroden 12 und 13 und die Innenelektrode 14 liegen einander teilweise gegenüber. An beiden Endflächen der piezoelektrischen Substanz 11 sind in Längsrichtung Endflächenelektroden 15 und 16 vorgesehen, wobei eine der Endflächenelektroden 15 mit den Erregerelektroden 12 und 13 und die andere Endflächenelektrode 16 mit der Innenelektrode 14 verbunden ist. Die Endflächenelektrode 16 erstreckt sich teils um die Vorder- und Rückflächen der piezoelektrischen Substanz 11.
Die piezoelektrische Substanz 11 ist in der Dickenrichtung polarisiert, wie durch den Pfeil P in 7 gezeigt, und wenn ein vorbestimmtes Signal zwischen den Endflächenelektroden 15 und 16 eingegeben wird, wird eine Oberwelle einer sich in Dickenrichtung erstreckenden Schwingung mit einem kleinen Betrag an Streustrahlung erregt.
Wie in 1 und 3 gezeigt, ist das piezoelektrische Element 10 so an dem Gehäusesubstrat 1 angeordnet, dass die Längsrichtung desselben im Wesentlichen parallel zur Richtung der längeren Seite des Gehäusesubstrats 1 verläuft. Die Endflächenelektroden 15 und 16 sind mit den Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche des Gehäusesubstrats 1 jeweils mittels leitender Verbindungsmaterialien 17 und 18, wie zum Beispiel ein leitender Klebstoff oder ein Lot, elektrisch verbunden und mechanisch befestigt. Ein gewünschter Freiraum 6 ist zwischen dem mittleren Teil des piezoelektrischen Elements 10 und dem Gehäusesubstrat 1 so vorgesehen, dass die Schwingung des piezoelektrischen Elements 10 nicht behindert wird (siehe 3).
Die Abdeckung 20 wird vorzugsweise durch Formpressen einer Metallplatte gebildet und ein isolierender Klebstoff 21 wird in der Öffnung derselben durch ein Transferverfahren aufgebracht. Nach dem Montieren des piezoelektrischen Elements 10 an dem Gehäusesubstrat 1 wird die Abdeckung 20 an der oberen Fläche des Gehäusesubstrats 1 so angeklebt und befestigt, dass sie das piezoelektrische Element 10 abdeckt. Als Klebstoff 21 kann ein hitzehärtbarer Epoxidklebstoff verwendet werden.
Nach dem Ankleben und Befestigen der Abdeckung 20 durch den isolierenden Klebstoff 21 werden die Abdeckung 20 und die Erdungselektrode 4 über einen leitenden Klebstoff mit einander verbunden, so dass ein abgeschirmter Aufbau gebildet wird.
Die Abdeckung 20 dieser bevorzugten Ausführung wird zwar durch Formpressen einer Metallplatte gebildet, doch kann auch eine Harzabdeckung oder eine Keramikabdeckung verwendet werden.
Nun wird unter Bezug auf 8 ein Verfahren zum Herstellen des Gehäusesubstrats 1 der oben beschriebenen bevorzugten Ausführung beschrieben.
Zuerst wird, wie in 8(a) gezeigt, das Gehäuse durch Schichten von vier dielektrischen Schichten 1a bis 1d (siehe 5), in denen die Kondensatorelektroden 5 bis 9 vorgesehen sind, und durch Brennen der vier geschichteten dielektrischen Schichten 1a bis 1d erhalten. An einer Seitenfläche der längeren Seite des Gehäusesubstrats 1 sind die Verlängerungsteile 5a bis 9a der Kondensatorelektroden 5 bis 9 freigelegt.
Um die Verlängerungsteile 5a bis 9a freizulegen, wird die Seitenfläche des Gehäusesubstrats 1 poliert, und um die elektrische Leitung zu den Seitenelektroden 2c, 3c und 4 (später zu beschreiben) zu verbessern, wird die Seitenfläche des Gehäusesubstrats 1 durch Sandstrahlen oder Rommeln aufgeraut.
Als Nächstes erstrecken sich, wie in 8(b) gezeigt, die Elektroden 2b, 3b und 4 der unteren Fläche und die Seitenelektrodenteile 2c2, 3c2 und 4a kontinuierlich von der unteren Fläche des Gehäusesubstrats 1 zu der Seitenfläche und die Seitenelektrodenteile 2c2, 3c2 und 4a bedecken die Verlängerungsteile 5a bis 9a der Kondensatorelektroden 5 bis 9, die an der Seitenfläche des Gehäusesubstrats 1 frei liegen.
Das Verfahren zum Bilden von Elektroden wird in 9A, 9B und 9C gezeigt. Wie in 9A gezeigt, werden mehrere Nute G1 bis G3 auf einer pastenbeschichteten Platte A mit Gummielastizität gebildet und diese Nute G1 bis G3 werden mit einer leitenden Paste S so gefüllt, dass sie bündig zur Fläche der pastenbeschichteten Platte A sind. Als Nächstes wird, wie in 9B gezeigt, das Gehäusesubstrat 1 von oberhalb der beschichteten Platte A gepresst, um die beschichtete Platte A zu biegen. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Teil der Paste S in den Nuten G1 bis G3 um die Seitenfläche des Gehäusesubstrats 1 aufgrund des Pressens gegen die untere Fläche des Gehäusesubstrats 1. Danach wird, wie in 9C gezeigt, beim Heben des Gehäusesubstrats 1 von der beschichteten Platte A die Paste S kontinuierlich von der unteren Fläche des Gehäusesubstrats 1 zur Seitenfläche aufgebracht. Da die Menge der in den Nuten G1 bis G3 der beschichteten Platte A nach Beendigung einer Beschichtung verbleibende Menge an Paste S gering ist, wird die Paste S an der oberen Fläche der beschichteten Platte A für das nächste Beschichten vorgesehen und es wird ein Zusammenpressen durchgeführt und somit kehrt der Zustand wieder zum Zustand von 9A zurück.
Mit dem in 9A, 9B und 9C gezeigten Verfahren wird die Elektrode, die von einer Hauptfläche des Gehäusesubstrats 1 zur Seitenfläche kontinuierlich vorliegt, in einem Arbeitsgang gebildet.
Das Gehäusesubstrat 1, auf dem die Elektrode in der vorstehend beschriebenen Weise kontinuierlich von der unteren Fläche zur Seitenfläche gebildet wird, wird umgedreht und es wird ein Verfahren ähnlich zu dem vorstehend beschriebenen Verfahren eingesetzt, um die Elektroden 2a und 3a, die kontinuierlich von der oberen Fläche des Gehäusesubstrats 1 zur Seitenfläche verlaufen, und die Seitenelektrodenteile 2c1 und 3c1 (siehe 8(c)) auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt ist es wichtig, dass die Seitenelektrodenteile 2c1 und 3c1 mit den Seitenelektrodenteilen 2c2 und 3c2 verbunden sind. Die hier verwendete beschichtete Platte umfasst im Gegensatz zu der in 9A, 9B und 9C gezeigten beschichteten Platte A zwei Nute und der Abstand d1 zwischen den Nuten ist schmäler als der Abstand d2 zwischen den Nuten G1 und G3 der beschichteten Platte A. Dadurch werden die Seitenelektroden 2c und 3c mit einer gestuften Form an der Seitenfläche des Gehäusesubstrats 1 gebildet.
10 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführung eines Gehäusesubstrats. Die Komponenten des Gehäusesubstrats 1 der zweiten bevorzugten Ausführung sind die gleichen wie beim Gehäusesubstrat 1 der ersten bevorzugten Ausführung und erhalten daher die gleichen Bezugsziffern und demgemäss unterbleiben Doppelbeschreibungen derselben.
Bei dem Gehäusesubstrat 1 der zweiten bevorzugten Ausführung sind die Breiten der Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche größer als bei den Elektroden 2b und 3b der unteren Fläche. Der Abstand d1 zwischen den Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche ist dagegen geringer als der Abstand d2 zwischen den Elektroden 2b und 3b der unteren Fläche.
Im Fall der zweiten bevorzugten Ausführung ist der Absatzunterschied zu den Elektroden 2a und 3a der oberen Fläche in dem mit der Abdeckung verklebten Teil der oberen Fläche des Gehäusesubstrats 1 geringer und somit werden die Abdichteigenschaften der Abdeckung 20 verbessert.
11A, 11B, 11C und 11D zeigen verschiedene Muster von Kondensatorelektroden, die in dem Gehäusesubstrat 1 vorgesehen sind.
In dieser bevorzugten Ausführung ist mindestens ein Teil von jedem der Verlängerteilsteile 5a, 6a und 7a der Kondensatorelektroden 5 und 6 an den Eingangs- und Ausgangsseiten und die Kondensatorelektrode 7 an der Erdungsseite an nur einer Seitenfläche des Gehäusesubstrats 1 freigelegt.
Insbesondere wenn die Verlängerungsteile 5a und 6a an den Eingangs- und Ausgangsseiten an nur einer Seitenfläche des Gehäusesubstrats 1 freigelegt sind, wird zwischen den Verlängerungsteilen 5a und 6a und den (nicht abgebildeten) Seitenelektroden 2c und 3c, die zu verbinden sind, kein geschlossener Kreislauf vorgesehen und es kommt zu keiner Streuinduktivität. Daher werden bei Verwendung des elektronischen Elements als Oszillationselement die Eigenschaften stark verbessert.
Zwar wird in den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungen ein aus dielektrischem Material hergestelltes mehrschichtiges Substrat als Gehäusesubstrat verwendet, doch kann das Gehäusesubstrat aus Glas, Keramik, Glasepoxidharz oder einem wärmebeständigen Harz oder einem anderen geeigneten Material gefertigt werden. Daher ist das Gehäusesubstrat nicht auf ein Gehäusesubstrat beschränkt, in das Kondensatoren integriert sind.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten elektronischen Elemente sind nicht unbedingt piezoelektrische Elemente des sich in Dickenrichtung erstreckenden Schwindungsmodus wie die der oben beschriebenen Ausführungen und können piezoelektrische Elemente des Dickenscherschwingungsmodus sein und können weiterhin andere elektronische Elemente als piezoelektrische Elemente sein.
Zwar ist in den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungen der Abstand d1 zwischen den Elektroden der oberen Fläche kleiner als der Abstand d2 zwischen den Elektroden der unteren Fläche, doch kann umgekehrt der Abstand d1 zwischen den Elektroden der oberen Fläche größer als der Abstand d2 zwischen den Elektroden der unteren Fläche sein.

Claims

Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage, welcher Folgendes umfasst: – ein Gehäusesubstrat mit einer Längsrichtung und einer Breitenrichtung; – ein an dem Gehäusesubstrat in Längsrichtung montiertes elektronisches Element und – eine Abdeckung, welche an dem Gehäusesubstrat befestigt ist, um das elektronische Element abzudecken, wobei – erste und zweite Elektroden der oberen Fläche und erste und zweite Elektroden der unteren Fläche, welche sich in Breitenrichtung des Gehäusesubstrats erstrecken, an der oberen Fläche und der unteren Fläche des Gehäusesubstrats vorgesehen sind und jeweils zueinander beabstandet sind, – die erste Elektrode der oberen Fläche und die erste Elektrode der unteren Fläche mittels einer an einer Seitenfläche des Gehäusesubstrats vorgesehenen ersten Seitenelektrode mit einander verbunden sind und die zweite Elektrode der oberen Fläche und die zweite Elektrode der unteren Fläche mittels einer an einer Seitenfläche des Gehäusesubstrats vorgesehenen zweiten Seitenelektrode mit einander verbunden sind, und – das elektronische Element mit den ersten und zweiten Elektroden der oberen Fläche elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Abstand d1 zwischen den ersten und zweiten Elektroden der oberen Fläche sich von einem Abstand d2 zwischen den ersten und zweiten Elektroden der unteren Fläche unterscheidet, und – die Seitenelektrode einen ersten Teil, der sich in der Dickenrichtung des Gehäusesubstrats von der Elektrode der oberen Fläche kontinuierlich erstreckt und im Wesentlichen die gleiche Breite wie die Elektrode der oberen Fläche aufweist, sowie einen zweiten Teil, welcher sich in Dickenrichtung des Gehäusesubstrats von der Elektrode der unteren Fläche erstreckt und im Wesentlichen die gleiche Breite wie die Elektrode der unteren Fläche aufweist, umfasst und dass die ersten und zweiten Teile in einem Zwischenteil des Gehäusesubstrats in Dickenrichtung verbunden sind.
Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand d1 zwischen den ersten und zweiten Elektroden der oberen Fläche kleiner als der Abstand d2 zwischen den ersten und zweiten Elektroden der unteren Fläche ist.
Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Element ein piezoelektrisches Element ist, das Gehäusesubstrat ein Substrat mit darin integrierten Kondensatoren ist, eine dritte Elektrode zwischen den ersten und zweiten Elektroden der unteren Fläche vorgesehen ist und einer der Kondensatoren zwischen einer der ersten Elektrode der oberen Fläche und der ersten Elektrode der unteren Fläche und der dritten Elektrode angeschlossen ist und ein weiterer der Kondensatoren zwischen einer der zweiten Elektrode der oberen Fläche und der zweiten Elektrode der unteren Fläche und der dritten Elektrode angeschlossen ist.
Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusesubstrat durch mehrere geschichtete Keramikschichten gebildet wird.
Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Kondensatorelektroden an einer der mehreren geschichteten Keramikschichten vorgesehen sind und eine weitere Kondensatorelektrode an einer weiteren der mehreren geschichteten Keramikschichten so vorgesehen ist, dass sie den mindestens zwei Kondensatorelektroden teilweise gegenüberliegt.
Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektronische Element ein piezoelektrisches Element ist, das polarisiert ist, um eine Oberwelle eines sich in Dickenrichtung erstreckenden Schwingungsmodus zu nützen.
Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches weiterhin einen zwischen der Abdeckung und dem Gehäusesubstrat vorgesehenen isolierenden Klebstoff zum Befestigen der Abdeckung an dem Gehäusesubstrat umfasst.
Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der isolierende Klebstoff ein hitzehärtbarer Epoxidklebstoff ist.
Elektronischer Baustein für die Oberflächenmontage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung eine formgepresste Metallplatte ist.