CN113054939A - 一种石英晶体振动体及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石英晶体振动体及制造方法，所述的石英晶体振动体包括石英晶体和金属膜，所述的石英晶体上表面和下表面均设置有金属膜，所述的金属膜包括电极面和电极脚，所述的电极面包括主振动区和非主振动区，所述的主振动区为电极面在石英晶体的上表面或者下表面形成的重叠部分，所述的非主振动区为电极面在石英晶体的上表面或者下表面未形成重叠的部分，所述的主振动区小于电极面，所述的主振动区为圆形，所述的主振动区一半的周长和非主振动区结合为一体。本发明能降低石英晶体振动体的副波，同时提升产品的频率稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及石英晶体频率组件技术领域，特别是涉及一种石英晶体振动体及制造方法。
背景技术
石英晶体振动体的频率越高，芯片越薄，副波越严重，设计难度急剧增加，副波干扰也会使阻抗上升，造成电耗增加，故需要从设计就降低副波的干扰，同时在组装过程中避免副波的影响来提升石英晶体振动体产品的特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种石英晶体振动体及制造方法，能降低石英晶体振动体的副波，同时提升产品的频率稳定性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种石英晶体振动体，所述的石英晶体振动体包括石英晶体和金属膜，所述的石英晶体上表面和下表面均设置有金属膜，所述的金属膜包括电极面和电极脚，所述的电极面包括主振动区和非主振动区，所述的主振动区为电极面在石英晶体的上表面或者下表面形成的重叠部分，所述的非主振动区为电极面在石英晶体的上表面或者下表面未形成重叠的部分，所述的主振动区小于电极面，所述的主振动区为圆形，所述的主振动区一半的周长和非主振动区结合为一体。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的石英晶体振动体的频率为80-100MHz基本波。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，所述的金属膜共有两层分别为金属外层和介质层，所述的金属外层为Au膜或者Ag膜，所述的介质层设置在金属外层和石英晶体之间，所述的介质层为Cr膜。
作为对本发明所述的技术方案的一种补充，每个金属膜共有两个电极脚，两个电极脚分别设置在石英晶体的两个角落处，其中一个电极脚与非主振动区相连接。
一种石英晶体振动体的制造方法，包括以下步骤：
S1：镀膜，镀膜是通过溅镀的方式，以高能量粒子冲撞金属靶材表面，金属表面的原子与这些高能量粒子交换动量，从表面弹出并通过电场作用转换到石英晶体表面形成金属膜，石英晶体在溅镀时安装在治具内，通过治具决定金属膜的电极面和电极脚的形状和大小；
S2：微调，微调是采用干式蚀刻的方式，离子束轰击石英晶体金属膜表面，通过减少表面金属原子的方式使石英晶体振动体的频率调整到目标范围内，所述的微调包括粗调和细调，所述微调的区域为微调面，微调面包括并大于主振动区，使微调后的整个主振动区膜面平整，降低微调刻蚀过程形成的凹陷导致的应力差异和副波产生，从而提升产品的频率稳定性。
有益效果：本发明涉及一种石英晶体振动体及制造方法，通过设计圆形的电极(即主振动区)，使主振动区域的副波降低，同时减小电极面的边界，相比方形独立的电极，可降低边界效应带来的问题。在制造方法过程中，将微调面设计比主振动区域大，使微调后的整个主振动区膜面平整，降低微调刻蚀过程形成的凹陷导致的应力差异和副波，从而提升产品的频率稳定性。本发明尤其适用于高频基本波小型化石英振动体的设计和制造。
附图说明
图1是本发明所述的石英晶体振动体的俯视图；
图2是本发明所述的石英晶体振动体的电极面分解图；
图3是本发明所述的微调面的示意图；
图4是本发明所述的石英晶体振动体的剖视图；
图5是本发明应用案例的俯视图；
图6是本发明应用案例的剖视图。
图示：1、封装基座，2、石英晶体振动体，3、封装上盖，4、石英晶体，5、金属膜，6、电极面，7、电极脚，8、导电银胶，9、基座内部电极，10、基座外部电极，11、微调区，51、介质层，52、金属外层，61、主振动区，62、非主振动区。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种石英晶体振动体，如图1-6所示，所述的石英晶体振动体2包括石英晶体4和金属膜5，所述的石英晶体4上表面和下表面均设置有金属膜5，所述的金属膜5包括电极面6和电极脚7，所述的电极面6包括主振动区61和非主振动区62，所述的主振动区61为电极面6在石英晶体4的上表面或者下表面形成的重叠部分，所述的非主振动区62为电极面6在石英晶体4的上表面或者下表面未形成重叠的部分，所述的主振动区61小于电极面6，所述的主振动区61为圆形，所述的主振动区61一半的周长和非主振动区62结合为一体。
所述的石英晶体振动体2的频率为80-100MHz基本波。
所述的金属膜5共有两层分别为金属外层52和介质层51，所述的金属外层52为Au膜或者Ag膜，所述的介质层51设置在金属外层52和石英晶体4之间，所述的介质层51为Cr膜。
每个金属膜5共有两个电极脚7，两个电极脚7分别设置在石英晶体4的两个角落处，其中一个电极脚7与非主振动区62相连接。可以参照图2，电极脚7一般的形状为矩形，其中一个电极脚7的长边与非主振动区62相连接。
本发明的石英晶体振动体2主要应用在石英晶体频率元件，如石英晶体谐振器，具有热敏电阻的石英晶体谐振器，石英晶体振荡器，石英晶体温度补偿型振荡器等。
一种石英晶体振动体应用于石英晶体谐振器的制造方法，包括以下步骤：
S1：镀膜，镀膜是通过溅镀的方式，以高能量粒子冲撞金属靶材表面，金属表面的原子与这些高能量粒子交换动量，从表面弹出并通过电场作用转换到石英晶体4表面形成金属膜5，石英晶体4在溅镀时安装在治具内，通过治具决定金属膜5的电极面6和电极脚7的形状和大小；
所述的镀膜金属靶材常使用Au靶材或者Ag靶材；
S2：点胶，封装基座1的内腔中设置有基座内部电极9，封装基座1底部设置有基座内部电极10，点胶是通过导电银胶8将石英晶体振动体2黏着到封装基座1的基座内部电极9上，并导电银胶7烘烤固化支持固定石英晶体振动体2，使石英晶体振动体2尾部悬空，降低石英晶体振动体2振动过程中的阻力，降低起振功耗；通过导电银胶7将石英晶体2的电极脚7与封装基座1的基座内部电极9相连形成电导通；可以参照图5和图6。
S3：微调，微调是采用干式蚀刻的方式，离子束轰击石英晶体金属膜表面，通过减少表面金属原子的方式使石英晶体振动体的频率调整到目标范围内，所述的微调包括粗调和细调，所述微调的区域为微调面11，微调面11包括并大于主振动区61，使微调后的整个主振动区61膜面平整，降低微调刻蚀过程形成的凹陷导致的应力差异和副波产生，从而提升产品的频率稳定性；
所述的粗调的微调面11包括并大于主振动区61；
所述的细调的微调面11可选择包括并大于主振动区61，也可选择在将微调面11设计非主振动区62，进一步降低微调对主振动区61的影响；
S4：焊封，焊封是组装封装上盖3和封装基座1，使石英晶体振动体2处于密封腔体内，防止金属膜5被氧化后造成产品频率不稳定，从而保证产品的长期频率稳定。
主振动区61设计为圆形，有较好的对称性，相比方形电极，可降低主振动区边界副波的产生，提升产品的频率稳定性。
本案例中设计出非主振动区62，主振动区61的1/2周边和非主振动区62形成一体，降低主振动区61一半的边界，可降边界副波的产生，提升产品的频率稳定性。对多工位的设计有益，可降低公差带来的电极面错位而导致的主振动区61大小不一，从而提升产品特性集中度。
Claims (5)
1.一种石英晶体振动体，所述的石英晶体振动体(2)包括石英晶体(4)和金属膜(5)，其特征在于：所述的石英晶体(4)上表面和下表面均设置有金属膜(5)，所述的金属膜(5)包括电极面(6)和电极脚(7)，所述的电极面(6)包括主振动区(61)和非主振动区(62)，所述的主振动区(61)为电极面(6)在石英晶体(4)的上表面或者下表面形成的重叠部分，所述的非主振动区(62)为电极面(6)在石英晶体(4)的上表面或者下表面未形成重叠的部分，所述的主振动区(61)小于电极面(6)，所述的主振动区(61)为圆形，所述的主振动区(61)一半的周长和非主振动区(62)结合为一体。
2.根据权利要求1所述的一种石英晶体振动体，其特征在于：所述的石英晶体振动体(2)的频率为80-100MHz基本波。
3.根据权利要求1所述的一种石英晶体振动体，其特征在于：所述的金属膜(5)共有两层分别为金属外层(52)和介质层(51)，所述的金属外层(52)为Au膜或者Ag膜，所述的介质层(51)设置在金属外层(52)和石英晶体(4)之间，所述的介质层(51)为Cr膜。
4.根据权利要求1所述的一种石英晶体振动体，其特征在于：每个金属膜(5)共有两个电极脚(7)，两个电极脚(7)分别设置在石英晶体(4)的两个角落处，其中一个电极脚(7)与非主振动区(62)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种石英晶体振动体的制造方法，包括以下步骤：
S1：镀膜，镀膜是通过溅镀的方式，以高能量粒子冲撞金属靶材表面，金属表面的原子与这些高能量粒子交换动量，从表面弹出并通过电场作用转换到石英晶体(4)表面形成金属膜(5)，石英晶体(4)在溅镀时安装在治具内，通过治具决定金属膜(5)的电极面(6)和电极脚(7)的形状和大小；
S2：微调，微调是采用干式蚀刻的方式，离子束轰击石英晶体金属膜表面，通过减少表面金属原子的方式使石英晶体振动体的频率调整到目标范围内，所述的微调包括粗调和细调，所述微调的区域为微调面(11)，微调面(11)包括并大于主振动区(61)，使微调后的整个主振动区(61)膜面平整，降低微调刻蚀过程形成的凹陷导致的应力差异和副波产生，从而提升产品的频率稳定性。
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