CN112865737A - 一种双r双凸高可靠性低频晶体谐振器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，包括基座组、支撑于基座组上的振子、与基座组配合封装的外壳，振子由晶片和涂覆于晶片上的电极组成，其技术要点是：晶片为圆形，晶片的上、下表面的中部对称设有半径为R1的球面凸起，球面凸起与晶体的边缘之间设有环形过渡凸起，环形过渡凸起的横截面轮廓为弧形且半径为R2，R1>R2；所述电极位于球面凸起表面，球面凸起与环形过渡凸起形成振动能量阶梯式传播路径，球面凸起位置为能陷波振幅最强区，环形过渡凸起为振动波节面，能量波在环形过渡凸起处由内到外呈指数衰减。本发明解决了现有低频晶体谐振器谐振电阻大和频率温度稳定性差的问题，产品合格率高，稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及晶体谐振器，具体涉及一种双R双凸高可靠性低频晶体谐振器。适用频率14MHz以下，尤其适用1.2MHz频率。
背景技术
现有低频(1.2MHz)晶体谐振器采用捆扎式结构，参见图4，其包括振子、基座组1、捆扎条12和外壳5。其中振子是由具有一定的几何尺寸和角度的晶片3，通过真空镀膜镀上金属电极4形成。振子通过导电胶2两点胶方式安装在基座组1上，通过捆扎条12将振子与基座组1固定，扣上外壳封装。
这种双凸晶片捆扎式结构，存在如下问题：当边比Φ/t(Φ为晶片直径，t为晶片中心厚度)较小、边缘效应较大时，谐振电阻均在400Ω左右，甚至更大，其频率温度稳定性≤±50m(-40℃～85℃)，并且频率温度稳定性一致性很差，可靠性低。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种结构合理、通用性好的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，解决现有低频晶体谐振器谐振电阻大和频率温度稳定性差的问题，产品合格率高，稳定性好。
本发明的技术方案是：
一种双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，包括基座组、支撑于基座组上的振子、与基座组配合封装的外壳，所述振子由晶片和涂覆于晶片上的电极组成，其技术要点是：所述晶片为圆形，晶片的上、下表面的中部对称设有半径为R1的球面凸起，所述球面凸起与晶体的边缘之间设有环形过渡凸起，所述环形过渡凸起的横截面轮廓为弧形且半径为R2，R1>R2；所述电极位于球面凸起表面，球面凸起与环形过渡凸起形成振动能量阶梯式传播路径，球面凸起位置为能陷波振幅最强区，环形过渡凸起为振动波节面，能量波在环形过渡凸起处由内到外呈指数衰减。
上述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，所述振子与基座组上表面平行，基座组上表面均匀设有四个与振子边缘连接的支座，所述支座与振子边缘之间设有导电胶并利用导电胶固定，其中两个支座与振子的两个电极电连，所述基座组下表面设有5个引脚，其中两个为晶体工作引脚，一个为接地引脚，另两个为只起到支撑作用的空脚。
上述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，所述R1与R2的差为10mm～20mm。
上述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，所述R1为45mm～55mm。
上述的双R双凸高可靠低性频晶体谐振器，所述R2为30mm～40mm。
上述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，所述球面凸起的边缘直径为Φ1，晶片直径为Φ，晶片中心厚度为t，Φ1/t＝6.329～6.962，(Φ-Φ1)/t＝1.994～2.627。不在此范围内不能改善边缘效应，谐振电阻就会变大，达不到设计效果。
上述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，所述电极为涂覆于晶片上的银膜。
本发明的有益效果是：
1.谐振电阻小。不同于以往的低频晶体谐振器，本发明通过采用双R双凸独特外形设计，改变晶片边比，利用球面凸起与环形过渡凸起形成振动能量阶梯式传播路径，球面凸起位置为能陷波振幅最强区，使振动能量传播被局限在电极区内，而环形过渡凸起为振动波节面，能量波在环形过渡凸起处由内到外呈指数衰减。有效改善边缘效应，有效地减小谐振电阻，使谐振电阻≤100Ω，获得了最佳的谐振电阻效果，同时节省材料，提高产品合格率。
2.频率温度稳定性、一致性好。不同于以往的低频晶体谐振器，本发明通过采用双R双凸独特外形设计，改变晶片边比，使晶片的零温度系数角产生了偏移，从而祢补以往双凸设计造成频率温度稳定性一致性差的缺陷，提高产品频率温度稳定性和一致性，使频率温度稳定性≤±35ppm(-40℃～85℃)，合格率能达到85％左右，节约材料，提高生产效率。
3.可靠性高。不同于以往低频晶体谐振器，本发明采用四点点胶固定结构，卧式封装，能有效地提高产品的可靠性，保证产品质量，提高产品长期稳定性。
4.通用性好，利于推广。本发明独特的双R双凸设计，可以覆盖当直径与厚度比Φ/t<15时的同类产品，在技术参数等方面有非常好的借鉴作用，能有效地满足产品电性能指标要求越来越严的需求，提高产品生产效率和上机利用率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的内部结构示意图；
图3是本发明的晶片的结构示意图；
图4是现有低频晶体谐振器的结构示意图。
图中：1.基座组、2.导电胶、3.晶片、301.球面凸起、302.环形过渡凸起、4.电极、5.外壳、6.支座、7.工作引脚、8.空脚、9.空脚、10.接地引脚、11.工作引脚、12.捆扎条。
具体实施方式
如图1-图3所示，该双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，包括基座组1、支撑于基座组1上的振子、与基座组配合封装的外壳5，所述振子由晶片3和涂覆于晶片3上的电极4组成。
所述振子与基座组1上表面平行，基座组1上表面均匀设有四个与振子边缘连接的支座6，所述支座6与振子边缘之间设有导电胶2并利用导电胶2固定，其中两个支座6与振子的两个电极4电连，所述基座组1下表面设有5个引脚，其中两个为晶体工作引脚7、11，一个为接地引脚10，另两个引脚为只起到支撑作用的空脚8、9。所述电极4为涂覆于晶片上的银膜。
本发明的关键在于：所述晶片3为圆形，晶片3的上、下表面的中部对称设有半径为R1的球面凸起301，所述球面凸起301与晶体3的边缘之间设有环形过渡凸起302。所述环形过渡凸起302的横截面轮廓为弧形且半径为R2，R1＞R2。所述电极4位于球面凸起301表面，球面凸起301与环形过渡凸起302形成振动能量阶梯式传播路径，球面凸起301位置为能陷波振幅最强区，环形过渡凸起302为振动波节面，能量波在环形过渡凸起302处由内到外呈指数衰减。所述R1与R2的曲率半径相差大约为10mm～20mm。
实施例1
本实施例中，所述R1为45mm,所述R2为35mm。所述球面凸起301的边缘直径为Φ1，晶片3直径为Φ，晶片3中心厚度为t，Φ1/t＝6.867，(Φ-Φ1)/t＝2.089。本发明采用双R双凸抛光制作工艺，对从水晶体上按设定方位角切下的晶片3，进行双R研磨。即首先，研磨成形R2所对应的球面凸起301，然后研磨成形R1所对应的环形过渡凸起302，最后抛光处理。
工作原理：利用晶体3的逆压电效应，对振子的电极施加交变电压，使晶片产生机械变形振动，当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时，就会发生压电谐振。由于球面凸起301位置为能陷波振幅最强区，使振动能量传播被局限在电极区内，而环形过渡凸起302为振动波节面，能量波在环形过渡凸起302处由内到外呈指数衰减。有效改善边缘效应，有效地减小谐振电阻，提高产品频率温度稳定性和一致性，使频率温度稳定性≤±35ppm(-40℃～85℃)，合格率能达到85％左右。
本实施例产品与对比例(图4所示现有双凸低频晶体谐振器)的测试数据通过下方两个表格进行对比。
表一
表二
上面两个表格中，Setup表示测试产品标称频率，RefF表示测试产品实测频率，℃表示测试产品所处测试温度，FR ppm表示测试产品频率温度稳定性，R表示测试产品谐振电阻。通过上述测试数据表明，本发明产品在-40℃～85℃温度范围内，振动频率受温度变化极小，稳定性高，而对比例产品在-40℃～85℃温度范围内，振动频率受到温度变化的影响稳定性差，同时与本申请相比谐振电阻过大。
实施例2
本实施例中，所述球面凸起301的半径R1为50mm，所述环形过渡凸起302横截面轮廓的弧形半径R2为40mm。所述球面凸起301的边缘直径为Φ1，晶片3直径为Φ，晶片3中心厚度为t，Φ1/t＝6.772，(Φ-Φ1)/t＝2.184。
其他同实施例1。
实施例3
本实施例中，所述球面凸起301的半径R1为55mm，所述环形过渡凸起302横截面轮廓的弧形半径R2为40mm。所述球面凸起301的边缘直径为Φ1，晶片3直径为Φ，晶片3中心厚度为t，Φ1/t＝6.329，(Φ-Φ1)/t＝2.627。
其他同实施例1。
实施例2与实施例3的产品在测试数据上与实施例1差异较小，在-40℃～85℃温度范围内，频率温度稳定性≤±35ppm(-40℃～85℃)，谐振电阻≤100Ω，大大优于对比例产品。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明创造范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，包括基座组、支撑于基座组上的振子、与基座组配合封装的外壳，所述振子由晶片和涂覆于晶片上的电极组成，其技术要点是：所述晶片为圆形，晶片的上、下表面的中部对称设有半径为R1的球面凸起，所述球面凸起与晶体的边缘之间设有环形过渡凸起，所述环形过渡凸起的横截面轮廓为弧形且半径为R2，R1>R2；所述电极位于球面凸起表面，球面凸起与环形过渡凸起形成振动能量阶梯式传播路径，球面凸起位置为能陷波振幅最强区，环形过渡凸起为振动波节面，能量波在环形过渡凸起处由内到外呈指数衰减。
2.根据权利要求1所述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，其特征在于：所述振子与基座组上表面平行，基座组上表面均匀设有四个与振子边缘连接的支座，所述支座与振子边缘之间设有导电胶并利用导电胶固定，其中两个支座与振子的两个电极电连，所述基座组下表面设有5个引脚，其中两个为晶体工作引脚，一个为接地引脚，另两个为只起到支撑作用的空脚。
3.根据权利要求1所述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，其特征在于：所述R1与R2的差为10mm～20mm。
4.根据权利要求1所述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，其特征在于：所述R1为45mm~55。
5.根据权利要求1所述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，其特征在于：所述R2为30mm~40mm。
6.根据权利要求1所述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，其特征在于：所述球面凸起的边缘直径为Φ1，晶片直径为Φ，晶片中心厚度为t，Φ1/t=6.329～6.962，（Φ-Φ1）/t=1.994～2.627。
7.根据权利要求1所述的双R双凸高可靠性低频晶体谐振器，其特征在于：所述电极为涂覆于晶片上的银膜。
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