CN115133896A - 一种晶体振荡器及其制备方法 - Google Patents

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CN115133896A CN202110314477.7A CN202110314477A CN115133896A CN 115133896 A CN115133896 A CN 115133896A CN 202110314477 A CN202110314477 A CN 202110314477A CN 115133896 A CN115133896 A CN 115133896A
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马崇柱
魏金鑫
薛效发
张航
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Abstract

本发明提供一种晶体振荡器及其制备方法，晶体振荡器包括：镀膜石英晶片、振荡芯片、基座；振荡芯片通过绝缘胶粘接在所述基座的内腔底部，并通过金丝与位于振荡器基座内部的电极键合；镀膜石英晶片通过导电胶，采用四胶点对称粘接的方式粘接在所述电极上。本发明提供的晶体振荡器及其制备方法，通过采用四胶点对称粘接的方式将镀膜石英晶片固定于电极上，不仅产品结构简单、小型、稳定性强，且有效地提高了晶体振荡器的抗冲击能力，能用于解决在高过载的情况下晶体振荡器的正常使用。

Description

一种晶体振荡器及其制备方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种晶体振荡器及其制备方法。
背景技术
晶体振荡器是一种频率控制元件，到目前为止，小型抗冲击贴片式石英晶体谐振器已广泛应用于高过载电子类产品。由于高过载产品的特殊性，对电子元器件的冲击可靠性要求极高。
传统的晶振生产一直采用四点点胶方式，即采用两个粘接胶点实现石英晶片与电极的电连接，致使传统的贴片式晶体谐振器很难满足强烈振动或碰撞冲击的可靠性要求，最终可能在冲击过程中导致晶片碎裂、晶体不起振的异常状况的发生，从而引发电子设备故障，甚至可能造成不可挽回的严重后果。
例如：Vectron的px702型晶体振荡器能够满足抗冲击3000g，但难以满足抗冲击36000g的目标要求；GXL的GSV1产品可以满足抗冲击20000g的要求，其内部是采取两个粘接胶点的方式固定石英晶片，但难以满足抗冲击36000g的目标要求；国内暂无满足抗冲击36000g产品。
有鉴于此，亟需改进现有的晶体振荡器装配技术，以提供一种新型晶体振荡器，以提供其抗冲击能力，用于满足高过载电子类产品研发技术日益更新发展的需求。
发明内容
针对现有的晶体振荡器存在的抗冲击能力不高的问题，本发明实施例提供一种晶体振荡器及其制备方法。
本发明提供一种晶体振荡器，包括：镀膜石英晶片、振荡芯片、基座；所述振荡芯片通过绝缘胶粘接在所述基座的内腔底部，并通过金丝与位于振荡器基座内部的电极键合；所述镀膜石英晶片通过导电胶，采用四胶点对称粘接的方式粘接在所述电极上。
根据本发明提供的一种晶体振荡器，所述镀膜石英晶片为长方形，所述镀膜石英晶片与所述电极之间的粘接胶点的位置位于所述长方形的四个角。
根据本发明提供的一种晶体振荡器，所述粘接胶点的直径大小为150±15μm。
根据本发明提供的一种晶体振荡器，所述镀膜石英晶片的边比为长度与宽度的比值；
所述镀膜石英晶片的长度满足以下约束条件：
Figure BDA0002991155870000021
所述镀膜石英晶片的宽度满足以下约束条件：
|W1-W|＞k2
W1＝2540×n/f；
其中，L为镀膜石英晶片的长度，W为镀膜石英晶片的宽度；L1为因长度产生的弯曲振动频率的偶次谐波与主振耦合或者面切变振动产生的奇次谐波与主振耦合时的理论长度；W1为因宽度产生的面切变振动与主振动的强耦合时的理论宽度；k1为长度差距值；k2为宽度差距值；n为泛音谐波的次数；f为石英片的频率。
根据本发明提供的一种晶体振荡器，在所述电极的材料为银的情况下，所述镀膜石英晶片的镀膜返回量的取值为0.4至1.5之间的任一值。
本发明还提供一种制备晶体振荡器的方法，包括：构建不同工作频率的镀膜石英晶片相关的对抗冲击模型；基于Abaqus仿真软件分别对所述对抗冲击模型进行抗冲击仿真试验；根据仿真试验结果，分别调整各个所述对抗冲击模型中所述粘接胶点的位置及大小、镀膜石英晶片的边比、镀膜石英晶片的镀膜返回量、电极的尺寸以及镀膜石英晶片的切割角度，直至调整后的对抗冲击模型能够满足预设冲击压力的实验要求；获取所述调整后的对抗冲击模型；根据所述调整后的对抗冲击模型，生成所述晶体振荡器。
根据本发明提供的制备晶体振荡器的方法，所述预设冲击压力为36000g。
本发明提供的晶体振荡器及其制备方法，通过采用四胶点对称粘接的方式将镀膜石英晶片固定于电极上，不仅产品结构简单、小型、稳定性强，且有效地提高了晶体振荡器的抗冲击能力，能用于解决在高过载的情况下晶体振荡器的正常使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的晶体振荡器的俯视示意图；
图2是本发明提供的晶体振荡器的侧视示意图；
图3是现有技术中的一种晶体振荡器的俯视示意图；
图4是仿真过程中粘接胶点位置偏右时的示意图；
图5是仿真过程中粘接胶点位置偏左时的示意图；
图6是仿真过程中粘接胶点偏大时的示意图；
图7是仿真过程中粘接胶点偏小时的示意图；
图8是本发明提供的一种制备晶体振荡器的方法的流程示意图；
其中，附图标记为：
1：基座； 2：镀膜石英晶片； 3：银电极；
4：长条形电极； 5：第一电极； 6：第二电极；
7：第一粘接胶点； 8：第二粘接胶点； 9：第三粘接胶点；
10：第四粘接胶点；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合图1-图8描述本发明实施例所提供的晶体振荡器和。
图1是本发明提供的晶体振荡器的俯视示意图，图2是本发明提供的晶体振荡器的侧视示意图，如图1和图2所示，包括但不限于：镀膜石英晶片2、振荡芯片、基座1；振荡芯片通过绝缘胶粘接在基座1的内腔底部，并通过金丝与位于基座1内部的电极键合；镀膜石英晶片2通过导电胶，采用四胶点对称粘接的方式粘接在电极上。
图3是现有技术中的一种晶体振荡器的俯视示意图，其采用的是两胶点粘接的方式，将镀膜石英晶片与电极电连接固定。由于其仅在镀膜石英晶片的一端形成胶连固定，致使镀膜石英晶片的末端基本处于悬空状态。
与现有的晶体振荡器不同，本发明提供的晶体振荡器，主要由镀膜石英晶片2、振荡芯片、基座1、外盖等部分构成，振荡芯片通过绝缘胶粘接在基座1的内腔底部，并通过金丝(直径Ф0.025mm)与基座内部的电极键合，从而构成电气连接。镀膜石英晶片2通过导电胶粘接在基座内部相应电极上。
振荡器外壳通过平行封焊的方式焊接在基座密封圈上，构成密封腔体，且振荡器外壳与地相连。
作为一种可选实施例，本发明提供的通过四胶点对称粘接的方式构成的晶体振荡器，基座1的工作面一侧设有长条形电极4，另一侧设有第一电极5和第二电极6；镀膜石英晶片2上的银电极3通过粘接胶点8与第二电极6电粘接，以及通过粘接胶点7与第一电极5电粘接。镀膜石英晶片2还通过粘接胶点9以及粘接胶点10与长条形电极4电粘接。
需要说明的是，每个粘接胶点可以由面胶和底胶构成，即在电粘接处的上方设置面胶，在电粘接处的下方设置底胶；或者，在电粘接处的上方设置底胶，在电粘接处的下方设置面胶。
针对本发明提供的晶体振荡器在抗冲击力上面的提高，本发明利用Abaqus仿真软件，分别对比采用两胶点、三胶点、四胶点粘接的对抗冲击模型进行仿真的应力仿真以及形变仿真结果进行说明。
表1结构分析数据对比
结构 两胶点 三胶点 四胶点 两胶点相对于四胶点
最大应力 0.34N 0.058N 0.0075N 45.3倍
最大位移 216nm 18.7nm 6.34nm 34.1倍
数据对比如表1所示，采用两胶点粘接的晶体振荡器的最大应力为0.34N，最大位移为216nm。采用3胶点和采用4胶点粘接的晶体振荡器的则能大幅度减小应力和最大位移量，尤其是采用了4胶点粘接的晶体振荡器，其最大应力为0.0075N是两胶点结构的1/45.3，最大位移量为6.34nm是两胶点粘接的晶体振荡器的1/34.1。
另外，由于两交胶点粘接的晶体振荡器采用悬臂梁设计结构，石英晶片在经受冲击试验时，位移量大，而四胶点粘接的晶体振荡器能够平摊应力受力，抗冲击性能相比于两胶点粘接的晶体振荡器大大提高，同时也符合试验过程中四胶点结粘接的晶体振荡器能够承受大于20000g冲击，而两胶点粘接的晶体振荡器则不能承受该冲击，导致碎裂的现象发生。
根据上述仿真结果，可以获知，本发明提供的晶体振荡器，通过采用四胶点对称粘接的方式将镀膜石英晶片固定于电极上，不仅产品结构简单、小型、稳定性强，且有效地提高了晶体振荡器的抗冲击能力，能用于解决在高过载的情况下晶体振荡器的正常使用。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述镀膜石英晶片为长方形，所述镀膜石英晶片与所述电极之间的粘接胶点的位置位于所述长方形的四个角。
冲击是指系统在很短的时间内，受到突然瞬间激励，其位移、速度或加速度发生突然变化的物理现象。冲击具有特点如下：冲击作用时间非常短暂，能量释放、转换和传递是在很短的时间内骤然完成；冲击激励不呈现周期性，产品所产生的运动为瞬时作用；在冲击的作用下，产品的运动响应与冲击作用的持续时间有关。晶体振荡器在承受冲击时的失效现象一般为镀膜石英晶片碎裂，但陶瓷基座且胶点完好。因此，镀膜石英晶片2的安装固定方式，是影响晶体振荡器结构的核心要素。
根据第一强度理论(伽利略提出)：最大应力是使材料发生破坏的主要因素，当最大应力达到与材料性质有关的极限值时，材料就发生断裂。根据第二强度理论(马里奥提出)：当应力是使材料发生最大伸长线应变式材料破坏的主要因素，当最大伸长线应变达到与材料性质有关的极限值时，材料就发生断裂，因此结构设计过程需要避免形变位移量过大，同时避免应力集中。
晶体振荡器的结构设计直接决定了其可靠性指标、性能指标的实现，结合抗冲击能力要求(如36000g及以上)，相对于现有的非抗冲击振荡器产品，本发明提供的晶体振荡器，采用的主要结构为：增加粘接胶点的结构设计，相对于采用两胶点粘接镀膜石英晶片的设计能够满足更高强度的冲击量级，在高冲击试验过程中对晶片有良好的缓冲作用，保证晶片能够不碎裂。而如何通过对晶体振荡器的结构设计合理满足36000g抗冲击试验要求，需要对整个晶体振荡器的结构设计进行反复的仿真试验和验证。
需要注意的是，由于晶体振荡器的结构设计改变会引起产品电参数的变化，故本发明还对镀膜石英晶片的结构以及电极的结构，以及相互之间的连接方式，进行了深入的研究。
例如，对于新增的粘接胶点这一结构变化会影响镀膜石英晶片的电参数，要想在-55℃～105℃范围内满足±45ppm的准确度要求，需要合理的设计镀膜石英晶片的边比、镀膜石英晶片的镀膜返回量、电极的尺寸等，以保证晶体振荡器的输出频率稳定，不会因振动耦合而产生寄生，导致发生频率跳变。同时，还要合理设计镀膜石英晶片的切割角度，以提高频率温度稳定性指标，因此，晶体振荡器的参数专项工艺研究作为关键技术直接影响抗冲击产品的技术指标。
具体地，本发明提供的晶体振荡器是基于Abaqus仿真软件，对抗冲击模型进行反复仿真，以通过对仿真软件的运用，确保点胶结构设计科学性，并通过抗冲击试验验证胶点结构合理性，最终确定了不同镀膜石英晶片频率的最佳胶点位置。
图4是仿真过程中粘接胶点位置偏右时的示意图，图5是仿真过程中粘接胶点位置偏左时的示意图，如图4以及图5所示，与图1所示的晶体振荡器相比较，在粘接胶点位置偏右的情况下，胶点与边缘连接，工艺隐患较大；在粘接胶点位置偏左的情况下，由于基座的台阶短，而没有足够的距离支撑镀膜石英晶片，从而造成制备工艺上无法实现。
有鉴于此，如图1所示，在本发明提供的晶体振荡器中镀膜石英晶片为长方形的情况下，明确规定胶点的位置为：第一粘接胶点7位于镀膜石英晶片2的左上角，第二粘接胶点8位于镀膜石英晶片2的左下角，第三粘接胶点9位于镀膜石英晶片2的右上角，第四粘接胶点10位于镀膜石英晶片2的右下角，均以镀膜石英晶片2的晶片角为圆心形成连接，第三粘接胶点9与第四粘接胶点10均与银电极3的末端相接触。长条形电极4与第一电极5和第二电极6平行，且构成一个矩形的相对的两条边。
作为可选地，镀膜石英晶片2是由石英晶体研磨制作并镀膜制成，其表面粗糙度小于或等于20nm。镀膜石英晶片2的正反两面均存在镀层，镀层可以是金、银、铝、铬等材料中的一种，镀层图形如图1所示，其正面图形与背面图形的中心部分一致，在左侧边缘分别引出长方形的第一电极5和第二电极6并与基座相连接。其中，第一电极5和第二电极6与基座电极相连接是用导电胶粘接。第三粘接胶点不与镀膜石英晶片的银电极3相连。
其中，基座整体为绝缘材料，如采用陶瓷材料，在基座的表面封装有上盖，上盖为金属材料可以为铁镀镍、铁钴镍、铁钴镍镀镍中的一种。
如表2所示，按GJB 548B-2005的方法2002.1对石英晶片在10M、40M、60M、100M的产品进行了冲击试验以验证其可靠性，试验条件峰值加速度：达到36000g，试验数量16只产品未出现碎裂情况。
表2抗冲击试验结果表
Figure BDA0002991155870000091
需要说明的是，本发明在实际研发的过程中也进行了多胶点(粘接胶点的数量大于4的情况)分析验证，具体结果为：
如果在本发明提供的晶体振荡器的基础上，再增加粘接胶点，即需要在除镀膜石英晶片的四角以外的位置增加粘接胶，根据工艺试验可知道除四角以外，其他位置增加粘接胶都会增加产品出现停振失效和工艺不稳定影响合格率的情况，以及没有相应的位置给予点胶的空间；同时晶体振荡器如果应力过大会导致电参数变差的情况，因此过多的胶点会影响石英晶体的自身振动，导致电参数不合格。
本发明提供的晶体振荡器，产品结构简单、小型，使用该晶体谐振器可以为芯片提供时钟输入，稳定性强，由于增加了抗冲击的四胶点对称粘接结构设计和产品表面粗糙度设计，可以使该产品可以有效的防止高过载带来的产品损伤。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述粘接胶点的直径大小为150±15μm。
图6是仿真过程中粘接胶点偏大时的示意图，图7是仿真过程中粘接胶点偏小时的示意图，如图6以及图7所示，与图1所示的晶体振荡器相比较，在粘接胶点过大的情况下，容易导致粘接胶点与基座边缘连接，造成工艺隐患较大；在粘接胶点过小的情况下，则会导致粘接牢固度不好。
有鉴于此，本发明提供的晶体振荡器，通过对不同的胶点大小进行试验，最终确定了镀膜石英晶片上各粘接胶点的直径大小为150±15μm。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述镀膜石英晶片的边比为长度与宽度的比值；
所述镀膜石英晶片的长度满足以下约束条件：
Figure BDA0002991155870000101
所述镀膜石英晶片的宽度满足以下约束条件：
|W1-W|＞k2
W1＝2540×n/f；
其中，L为镀膜石英晶片的长度，W为镀膜石英晶片的宽度；L1为因长度产生的弯曲振动频率的偶次谐波与主振耦合或者面切变振动产生的奇次谐波与主振耦合时的理论长度；W1为因宽度产生的面切变振动与主振动的强耦合时的理论宽度；k1为长度差距值；k2为宽度差距值；n为泛音谐波的次数；f为石英片的频率。
本发明采用四胶点对称粘接的方式构建晶体振荡器，若需在-55℃～105℃范围内满足±45ppm的准确度要求，则要合理设计镀膜石英晶片的边比、镀膜返回量等，以保证晶体振荡器的频率稳定，不因为振动耦合而产生寄生，导致发生频率跳变，以提高频率温度稳定性指标，如表3所示(标黑的为关键数据)：
表3振荡器设置文件参数
℃ Frppm Ima ℃ Frppm Ima ℃ Frppm Ima ℃ Frppm Ima ℃ Frppm Ima
25.01 35.59 4.29 25.00 32.47 4.19 25.01 24.78 4.39 25.00 26.75 4.29 25.01 29.35 3.99
-55.51 -67.93 4.02 -55.49 -68.35 4.12 -55.51 -73.30 4.22 -55.51 -61.28 4.33 -55.50 -23.5K 4.22
-40.49 -4.24 4.04 -40.49 -58.82 4.05 -40.49 -25.57K 4.04 -40.49 -3.28 4.24 -40.50 -1.21 4.04
-30.00 21.63 3.93 -30.00 18.61 3.92 -30.00 9.67 4.22 -30.00 19.03 3.93 -30.00 19.86 3.99
-20.00 38.37 4.16 -20.00 34.73 4.06 -20.00 29.84 4.01 -20.00 32.44 4.16 -20.00 35.04 4.16
-10.00 48.48 3.89 -10.00 44.64 3.99 -10.00 37.46 3.89 -10.00 41.62 3.99 -10.00 44.01 3.99
0.00 53.24 3.09 0.00 50.44 3.49 0.00 41.81 3.19 0.00 45.97 3.09 0.00 47.95 3.99
10.00 56.05 3.08 10.00 52.41 3.08 10.00 43.68 3.08 10.00 46.59 3.08 10.00 49.40 3.38
20.01 55.74 3.24 20.01 51.79 3.14 20.01 42.33 3.14 20.01 45.24 3.44 20.01 48.15 3.34
29.98 53.21 3.16 29.98 50.55 3.26 29.98 41.19 3.16 29.98 42.75 3.16 29.98 45.25 3.16
39.99 51.98 3.27 39.99 47.83 3.07 39.99 38.26 3.27 39.99 38.99 3.27 39.99 42.11 3.27
49.99 48.66 3.67 49.99 44.60 3.67 49.99 35.14 3.17 49.99 35.77 3.67 49.99 38.99 3.37
59.99 47.21 3.78 59.99 42.45 3.38 59.99 32.14 3.18 59.99 33.07 3.38 59.99 37.44 3.78
70.00 48.04 3.99 70.00 43.25 3.94 70.00 31.09 3.99 70.00 32.13 3.49 70.00 36.39 3.99
80.00 50.98 4.01 80.00 45.67 4.11 80.00 32.68 4.11 80.00 33.72 4.21 80.00 38.30 4.31
85.01 53.23 4.02 84.99 47.76 4.02 85.01 35.08 4.02 85.00 38.02 4.02 85.00 40.90 4.12
95.00 61.78 4.09 95.00 55.55 4.19 95.00 42.35 4.19 95.00 42.87 4.02 95.00 48.38 4.29
105.49 74.56 4.15 105.48 68.94 4.2 105.49 55.84 4.25 105.50 55.43 4.12 105.49 61.46 4.25
一方面，镀膜石英晶片的安装方式的改变，会导致晶体振荡器的应力模式发生变化，表现在：更容易引起主振模式(厚度切变振动)与寄生模式(弯曲振动、面切变振动)发生耦合，导致主振频率发生异常突变；另一方面，镀膜石英晶片的安装方式的改变，由于粘接胶点和镀膜石英晶片的热膨胀系数不同，会因温度变化引起晶体振荡器的热应力改变，根据“力频效应”，有可能会导致晶体振荡器的频率温度特性发生变化。
考虑上述因素，本发明提供的晶体振荡器，针对镀膜石英晶片的边比作出设计。
从理论上讲，矩形镀膜石英晶片的长度选取不当，会使其长度方向产生的弯曲振动频率的偶次谐波与主振耦合或者面切变振动产生的奇次谐波与主振耦合，且当发生耦合时，寄生也随之产生了。
镀膜石英晶片的厚度t由公式t＝nKf/f决定了，其中n为泛音谐波的次数，Kf≈1670kHz·mm，f为石英片的频率。所以通过合理设计镀膜石英晶片的长度L和宽度W来实现对寄生性能的改善。
选择长度L主要是避免与X’面的弯曲振动耦合，利用f＝1338·n/L1，∴L1＝1338·n/f。只有偶次谐波时，弯曲振动对主振动有强的耦合，所以为了避免弯曲振动与主振动的强耦合，选取镀膜石英晶片的长度时应该避开上述公式计算得出的尺寸，而且要与之差距大于0.02mm。
选择宽度W主要是避免与Z’面的面切变耦合，利用f＝2540·n/W1，∴W1＝2540·n/f。只有奇次谐波时，面切变振动对主振动有强的耦合，所以为了避免面切变振动与主振动的强耦合，选取矩形片的宽度时应该避开上述公式计算得出的尺寸，而且要与之差距大于0.02mm，从而实现从镀膜石英晶片的边比设计上满足抑制寄生振动的要求。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，在所述电极的材料为银的情况下，所述镀膜石英晶片的镀膜返回量的取值为0.4至1.5之间的任一值。
腐蚀频率是镀膜石英晶片镀膜前的频率，一般是高于标称频率的，通过在晶片表面镀上一层电极膜，能够使镀膜石英晶片的频率返回到它的标称频率附近，即：
腐蚀频率＝标称频率+K×标称频率平方；
其中，K为镀膜返回量，标称频率的单位为KHz，计算标称频率平方时以MHz为单位。
镀膜返回量并没有严格的理论根据，但是，电极膜厚的增加，会使晶体的老化加大，并可能会产生或加大寄生。镀膜返回量的大小决定着电极膜的厚度，也会影响晶体的寄生参数，往往根据经验值，并通过试验验证，找到一个合适值。本发明通过反复试验表明，在以银做未电极材料时，镀膜返回量应保持在0.4至1.5之间，在确保电极膜厚度对晶体振荡器的等效电阻影响不大的前提下，能最大程度使腐蚀频率接近于标称频率。
基于上述对于本发明提供的晶体振荡器的各内部设计要求，根据现有的镀膜石英晶片设计库，通过整体性的对镀膜石英晶片的边比尺寸设计、镀膜石英晶片的镀膜返回量等进行综合设计以抑制寄生，具体试验方案如表4-表6所示：
表4镀膜石英晶片的腐蚀频率试验方案
Figure BDA0002991155870000131
表5镀膜石英晶片的规格要求试验方案
频率 尺寸 腐蚀频率 镀膜面积
10M 3.5*1.8 20350-20450 1.8*1.4
40M 3.5*1.875 40900-40980 1.5*1.0
60M 3.5*1.8 20250-20340 1.5*1.0
100M 3.5*1.8 34000-34120 1.8*1.4
表6镀膜石英晶片的边比试验方案
序号 产品频率 石英晶片边比设计
1 10 3.5mm*1.8mm、3.495*1.795mm
2 20 3.5mm*1.8mm、3.495*1.795mm
3 40 3.5mm*1.875mm、3.495*1.795mm
4 60 3.5mm*1.8mm、3.495*1.795mm
5 100 3.5mm*1.8mm、3.495*1.795mm
按照上述表5-表6所示的试验内容开展晶体振荡器的制备试验，各试验结果如表7-表8所示。最后，将合格的试验结果归档在文件中，以为后期的批量生产提供依据。
表7镀膜石英晶片的腐蚀频率试验结果
Figure BDA0002991155870000141
Figure BDA0002991155870000151
表8镀膜石英晶片的边比试验结果
Figure BDA0002991155870000152
上述仿真试验和冲击试验的验证，最终确定了晶体振荡器采取四胶点对称粘接结构的设计方案以及明确了胶点的位置，并通过对工艺的摸索确定了胶点的大小，通过对晶体振荡器电参数的试验和验证，最终确定了新结构下镀膜石英晶片的参数设计，并验证了整个晶体的电参数，有效地提高了晶体振荡器的抗冲击能力。
图8是本发明提供的一种制备晶体振荡器的方法的流程示意图，如图8所示，包括但不限于以下步骤：
步骤S1：构建不同工作频率的镀膜石英晶片相关的对抗冲击模型；
步骤S2：基于Abaqus仿真软件分别对所述对抗冲击模型进行抗冲击仿真试验；
步骤S3：根据仿真试验结果，分别调整各个所述对抗冲击模型中所述粘接胶点的位置及大小、镀膜石英晶片的边比、镀膜石英晶片的镀膜返回量、电极的尺寸以及镀膜石英晶片的切割角度，直至调整后的对抗冲击模型能够满足预设冲击压力的实验要求；
步骤S4：获取所述调整后的对抗冲击模型；
步骤S5：根据所述调整后的对抗冲击模型，生成所述晶体振荡器。
可选地，所述预设冲击压力为36000g。
本发明实现晶体振荡器的研发制备的路线主要包括三个阶段：结构仿真、晶体振荡器的制备以及试验验证。
首先通过上述实施例中记载的内容，确定各个对抗冲击模型，包括粘接胶点的位置及大小、镀膜石英晶片的边比、镀膜石英晶片的镀膜返回量、电极的尺寸以及镀膜石英晶片的切割角度等，以确保结构仿真所获取的晶体振荡器，能够满足最大冲击为36000g及以上的抗冲击力要求。
然后，通过调试点胶机程序，制定模板，以通过工艺试验验证满足四胶点对称粘接的设计方案的实现。
需要说明的是，本发明实施例提供的制备晶体振荡器的方法，在具体执行时，可以用于制备上述任一实施例所述的制备晶体振荡器，对此本实施例不作赘述。
本发明提供的制备晶体振荡器的方法，通过采用四胶点对称粘接的方式将镀膜石英晶片固定于电极上，不仅产品结构简单、小型、稳定性强，且有效地提高了晶体振荡器的抗冲击能力，能用于解决在高过载的情况下晶体振荡器的正常使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种晶体振荡器，其特征在于，包括：镀膜石英晶片、振荡芯片、基座；
所述振荡芯片通过绝缘胶粘接在所述基座的内腔底部，并通过金丝与位于基座内部的电极键合；
所述镀膜石英晶片通过导电胶，采用四胶点对称粘接的方式粘接在所述电极上。
2.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，所述镀膜石英晶片为长方形，所述镀膜石英晶片与所述电极之间的粘接胶点的位置位于所述长方形的四个角。
3.根据权利要求2所述的晶体振荡器，其特征在于，所述粘接胶点的直径大小为150±15μm。
4.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，所述镀膜石英晶片的边比为长度与宽度的比值；
所述镀膜石英晶片的长度满足以下约束条件：
Figure FDA0002991155860000011
所述镀膜石英晶片的宽度满足以下约束条件：
|W1-W|＞k2
W1＝2540×n/f；
其中，L为镀膜石英晶片的长度，W为镀膜石英晶片的宽度；L1为因长度产生的弯曲振动频率的偶次谐波与主振耦合或者面切变振动产生的奇次谐波与主振耦合时的理论长度；W1为因宽度产生的面切变振动与主振动的强耦合时的理论宽度；k1为长度差距值；k2为宽度差距值；n为泛音谐波的次数；f为石英片的频率。
5.根据权利要求1所述的晶体振荡器，其特征在于，在所述电极的材料为银的情况下，所述镀膜石英晶片的镀膜返回量的取值为0.4至1.5之间的任一值。
6.一种制备如权利要求1-5任一所述晶体振荡器的方法，包括：
构建不同工作频率的镀膜石英晶片相关的对抗冲击模型；
基于Abaqus仿真软件分别对所述对抗冲击模型进行抗冲击仿真试验；
根据仿真试验结果，分别调整各个所述对抗冲击模型中所述粘接胶点的位置及大小、镀膜石英晶片的边比、镀膜石英晶片的镀膜返回量、电极的尺寸以及镀膜石英晶片的切割角度，直至调整后的对抗冲击模型能够满足预设冲击压力的实验要求；
获取所述调整后的对抗冲击模型；
根据所述调整后的对抗冲击模型，生成所述晶体振荡器。
7.根据权利要求6所述的制备晶体振荡器的方法，其特征在于，
所述预设冲击压力峰值加速度为36000g。
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