CN115940876A - 一种微型石英音叉晶片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型石英音叉晶片，包括：基部组件、振动组件及连接组件，基部组件包括第一基部，振动组件包括两个呈对称布置的振动臂，两个所述振动臂均与所述第一基部相连接，连接组件包括两个电气连接臂和两个振动衰减件，两个所述电气连接臂呈对称布置，并相对所述振动臂远离所述第一基部的中线设置，所述振动衰减件设置于所述第一基部和电气连接臂之间，并与所述第一基部和电气连接臂均相连接，用于减少因所述振动臂振动产生并经由所述第一基部传递至所述电气连接臂的振动能量，以提高音叉晶片的抗跌落性。本发明能解决现有技术中因音叉晶片不具备减弱振动能量的特性，从而导致其抗跌落性能低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及技术晶体振荡器技术领域，尤其涉及一种微型石英音叉晶片。
背景技术
智能电子产品小型化、可穿戴，使得电子元器件微型化成为趋势，其中用于计时的石英音叉晶体振动器也向微型化方向发展。
例如申请号为：CN202023102367.4的中国实用新型专利，名称为：一种超微片式音叉晶体片及音叉晶体谐振器，音叉晶体片包括固定部以及经由固定部一端向外延伸的振动部和电气振动衰减件，振动部包括有两个振动臂，电气振动衰减件包括两个电气连接臂。电气连接臂的连接端的相对两侧面朝电气连接臂延伸方向体积渐缩以形成一尖角连接端，电气连接臂靠近尖角连接端的上下表面上贯穿有支撑臂通孔，支撑臂通孔内形成有银胶渗透腔。该装置设置尖角连接端可利于银胶沿尖角连接端四周浸润实现包裹，同时通过银胶渗透于支撑臂通孔内提高了银胶与支撑臂连接的紧固度。但该结构中的音叉晶片因其结构特点，在振动能量传递过程中不具备减弱振动能量的特性，从而导致其抗跌落性能低的问题。
因此，亟需一种微型石英音叉晶片，用于解决现有技术中因音叉晶片不具备减弱振动能量的特性，从而导致其抗跌落性能低的问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种微型石英音叉晶片，解决现有技术中因音叉晶片不具备减弱振动能量的特性，从而导致其抗跌落性能低的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种微型石英音叉晶片，包括：
基部组件，包括第一基部；
振动组件，包括两个呈对称布置的振动臂，两个所述振动臂均与所述第一基部相连接；
连接组件，包括两个电气连接臂和两个振动衰减件，两个所述电气连接臂呈对称布置，并相对所述振动臂远离所述第一基部的中线设置，所述振动衰减件设置于所述第一基部和电气连接臂之间，并与所述第一基部和电气连接臂均相连接，用于减少因所述振动臂振动产生并经由所述第一基部传递至所述电气连接臂的振动能量，以提高音叉晶片的抗跌落性。
进一步的，所述振动衰减件包括至少一个振动衰减部，所述振动衰减部包括沿远离所述第一基部的方向依次设置的第一安装臂、第二安装臂及第三安装臂，所述第一安装臂相对所述第一基部的中线倾斜设置，且所述第一安装臂沿远离所述第一基部的方向不断靠近或者远离所述第一基部的中线，所述第二安装臂沿所述第一基部的中线方向设置，所述第三安装臂相对所述第一基部的中线倾斜设置，且所述第三安装臂沿远离所述第一基部的方向不断远离或者靠近所述第一基部的中线。
进一步的，所述第一安装臂与所述第一基部的中线之间的角度大小与所述第三安装臂与所述第一基部的中线之间的角度大小相等。
进一步的，所述第一安装臂、第二安装臂及第三安装臂依次连接，且沿远离所述第一基部的方向所述第一安装臂、第二安装臂及第三安装臂的横截面积相等或逐渐增大。
进一步的，两个所述第一安装臂沿所述第一基部的中线对称布置于所述振动臂的外侧。
进一步的，所述振动衰减件还包括第四安装臂，所述第四安装臂的一端连接于所述第一安装臂、另一端连接于所述第一基部，且所述第四安装臂的横截面积小于或等于所述第一安装臂的横截面积，且所述电气连接臂的横截面积大于所述第三安装臂的横截面积。
进一步的，所述振动组件还包括至少一个振动臂连接部和第二基部，所述振动臂连接部的一端连接于所述第一基部，所述第二基部连接于所述振动臂连接部的另一端，并与所述第一基部平行设置，两个所述振动臂均与所述第二基部相连接，且所述振动臂连接部在所述第一基部上的投影面积小于所述第二基部在所述第一基部上的投影面积。
进一步的，所述振动组件中所述振动臂连接部的数量为多个，多个所述振动臂连接部沿所述第二基部的宽度方向相互平行且间隔设置。
进一步的，所述振动臂与所述第二基部之间形成有槽沟，所述槽沟的顶部与所述振动臂的两侧壁之间均形成有夹角，所述夹角的大小为0.3°。
进一步的，所述电气连接臂的周向外壁开设有至少一个凹槽组，所述凹槽组沿所述电气连接臂的长度方向间隔设置，用于点胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：两个振动臂呈对称布置，并连接于第一基部，两个电气连接臂相对两个振动臂远离第一基部的中线设置，并呈对称布置，以形成音叉晶片的结构，其中，电气连接臂经振动衰减件与第一基部相连接，使得振动臂振动产生的能量经振动衰减件而传递至电气连接臂，相比于现有技术，振动衰减件可以将能量进行减弱，用于减少因振动臂振动产生并经由第一基部传递至电气连接臂的振动能量，以提高音叉晶片的抗跌落性，能解决现有技术中因音叉晶片不具备减弱振动能量的特性，从而导致其抗跌落性能低的技术问题。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的一种微型石英音叉晶片的三维结构示意图；
图2是本发明实施例所提供的一种微型石英音叉晶片的正视图；
图3是本发明实施例所提供的一种微型石英音叉晶片振动臂连接部另一种实施方式的正视图；
图4是本发明实施例所提供的一种微型石英音叉晶片凹槽组另一种实施方式的正视图；
图5是本发明实施例所提供的振动能量在振动衰减部上能量衰减的示意图。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例
请参阅图1至图4，本发明提供了一种微型石英音叉晶片，包括：基部组件1、振动组件2及连接组件3，基部组件1包括第一基部11，振动组件2包括两个呈对称布置的振动臂21，两个振动臂21均与第一基部11相连接，连接组件3包括两个电气连接臂31和两个振动衰减件32，两个电气连接臂31呈对称布置，并相对振动臂21远离第一基部11的中线设置，振动衰减件32设置于第一基部11和电气连接臂31之间，并与第一基部11和电气连接臂31均相连接，用于减少因振动臂21振动产生并经由第一基部11传递至电气连接臂31的振动能量，以提高音叉晶片的抗跌落性。
本装置中，两个振动臂21呈对称布置，并连接于第一基部11，两个电气连接臂31相对两个振动臂21远离第一基部11的中线设置，并呈对称布置，以形成音叉晶片的结构，其中，电气连接臂31经振动衰减件32与第一基部11相连接，使得振动臂21振动产生的能量经振动衰减件32而传递至电气连接臂31，以减少振动能量对电气连接臂31的影响。
可以理解，相比于现有技术，振动能量传动至振动衰减件32后，可以将振动能量进行减弱，用于减少因振动臂21振动产生并经由第一基部11传递至电气连接臂31的振动能量，以提高音叉晶片的抗跌落性，能解决现有技术中因音叉晶片不具备减弱振动能量的特性，从而导致其抗跌落性能低的技术问题。
进一步地，本装置中的电气连接臂31通过导电胶、焊接的方式与谐振器的基体相连接，此处电气连接臂31和基体的连接结构为本领域技术人员所公知的常规设置，不作过多阐述，振动衰减件32设置于第一基部11和电气连接臂31之间，并与第一基部11和电气连接臂31均相连接，用于减弱振动能量的传递，从而降低振动能量对电气连接臂31与基体之间连接处稳定性的影响，从而提高音叉晶片的抗跌落性。
如图1所示，振动组件2还包括至少一个振动臂连接部22和第二基部23，振动臂连接部22的一端连接于第一基部11，第二基部23连接于振动臂连接部22的另一端，并与第一基部11平行设置，两个振动臂21均与第二基部23相连接，且振动臂连接部22在第一基部11上的投影面积小于第二基部23在第一基部11上的投影面积。
可以理解，第一基部11经由至少一个振动臂连接部22与第二基部23相连接，且振动臂连接部22在第一基部11上的投影面积小于第二基部23在第一基部11上的投影面积，有利于振动能量的衰减。
其中作为另一种实施方式，振动组件2中振动臂连接部22的数量为多个，多个振动臂连接部22沿第二基部23的宽度方向相互平行且间隔设置。
可以理解，为了更好的减少振动能量经由第二基部23传递至第一基部11，振动臂连接部22可以涉及为多个相互平行且间隔设置的结构，且多个振动臂连接部22将第一基部11和第二基部23相连接以加强第一基部11和第二基部23连接的稳定性。
如图1所示，振动臂21与第二基部23之间形成有槽沟24，槽沟24的顶部与振动臂21的两侧壁之间均形成有夹角，夹角的大小为0.3°。
可以理解，振动臂21从沟槽顶端开始有0.3°的倾角，目的是为了让能量在振动臂21开始减小，沟槽与振动臂21外形平行是为了获得更均匀的电场力，从而获得更小的电阻，和获得更高的Q值，此处Q值为本领域技术人员所公知的常规设置，此处不作过多阐述。
如图1及图5所示，振动衰减件32包括至少一个振动衰减部321，振动衰减部321包括沿远离第一基部11的方向依次设置的第一安装臂3211、第二安装臂3212及第三安装臂3213，第一安装臂3211相对第一基部11的中线倾斜设置，且第一安装臂3211沿远离第一基部11的方向不断靠近或者远离第一基部11的中线，第二安装臂3212沿第一基部11的中线方向设置，第三安装臂3213相对第一基部11的中线倾斜设置，且第三安装臂3213沿远离第一基部11的方向不断远离或者靠近第一基部11的中线。
可以理解，振动衰减部321有第一安装臂3211、第二安装臂3212及第三安装臂3213组成折线型结构，且第一安装臂3211和第三安装臂3213相对第二安装臂3212的弯折方向相反，用于形成逐渐降低振动能量的振动衰减结构。
其中作为一种实施方式，第一安装臂3211与第一基部11的中线之间的角度大小与第三安装臂3213与第一基部11的中线之间的角度大小相等。
可以理解，第一安装臂3211和第三安装臂3213与第一基部11的中线之间的夹角大小相等，有利于能量的逐渐衰减，例如，如图5所示，取第一安装臂3211和第三安装臂3213与第一基部11的中线之间的夹角大小为30°，图5为能量沿平行于安装臂方向和垂直于安装臂方向的能量分解矢量图，平行于安装臂方向的能量分解矢量只有一种情况，而垂直于安装臂方向的能量分解矢量有两种情况。由图5中矢量分解图可以看出，无论是平行于安装臂或是垂直于安装臂的能量，最终的振动能量皆只有初始振动能的1/2左右，具体数值需要带入分解的角度运算。即平行于安装臂最终能量为1*cos30*cos30*cos30*cos30＝0.5625，垂直于安装臂最终能量为1*cos30*cos30*cos30*cos30＝0.5625。
其中作为一种较佳的实施方式，第一安装臂3211、第二安装臂3212及第三安装臂3213依次连接，且沿远离第一基部11的方向第一安装臂3211、第二安装臂3212及第三安装臂3213的横截面积相等或逐渐增大。
可以理解，类似于第一基部11与第二基部23之间的连接结构，第一安装臂3211、第二安装臂3212及第三安装臂3213也呈相等或者逐渐增大的趋势，使得在传递过程中能量逐级减弱，相比于沿远离基部方向宽度逐渐增大的直线结构，平行于安装臂方向的能量并不能有效减小，此方向上矢量无分解，而垂直于安装臂方向能量随着安装臂的加宽呈线性减小。
其中作为一种实施方式，如图1所示，两个第一安装臂3211沿第一基部11的中线对称布置于振动臂21的外侧。
可以理解，受制于光刻段晶片排片数量和base安装pad宽度的影响，安装臂从晶片基部到安装臂顶部的角度不能太大，能量散失效果弱于弯折结构。
进一步地，若两侧的安装臂的设置为同向或相同的弯折结构，会影响光刻晶片段排片数量，影响生产效率，增加成本，另一方面，base端宽度一定情况下，更不利于点胶搭载。
如图1所示，振动衰减件32还包括第四安装臂322，第四安装臂322的一端连接于第一安装臂3211、另一端连接于第一基部11，且第四安装臂322的横截面积小于或等于第一安装臂3211的横截面积，且电气连接臂31的横截面积大于第三安装臂3213的横截面积。
可以理解，类似于第一基部11和第二基部23经振动臂连接部22相连接，第四安装臂322的横截面积小于或等于第一安装臂3211的横截面积，且电气连接臂31的横截面积大于第三安装臂3213的横截面积，更有利于振动能量传递过程中的衰减。
如图1所示，电气连接臂31的周向外壁开设有至少一个凹槽组311，凹槽组311沿电气连接臂31的长度方向间隔设置，用于点胶。
可以理解，电气连接臂31上沿长度方向设置有多个凹槽组311，凹槽组311的设置有利于增加导电银胶与电气连接臂31和基体之间的连接面积，从而提高电气连接臂31和基体之间连接的稳定性。
进一步地，本装置中凹槽组311可以沿电气连接臂31的周向连续设置，或者沿电气连接臂31的周向断开设置，或者其他等，此处不作过多阐述。
对比例1
通过取消设置振动臂连接部22或者振动臂连接部22的横截面积与第二基部23的横截面积大小相等，即控制振动臂连接部22可变量，其余结构和参数均为不变量，同时控制后端点胶参数、固化参数、微调参数、轮焊参数、老化参数、回流参数等皆为不变量，进行多次模拟试验。
首先将音叉晶片在电脑上通过250b测试软件测得初始数据，然后在定向跌落试验机做完自由跌落后，再在电脑上通过250b软件测试测得跌落后数据所得。其中利用定向跌落试验机、电脑及250b软件等进行辅助试验，此处定向跌落试验机、电脑及250b软件等均为本领域技术人员所公知的常规设置，可直接测得频率、电阻、电容、电感、Q值等数据此处不作过多阐述。
进一步地，首先随机抽样编号，并分组，20个样本为一组，接着将抽样样本依次在电脑250b软件测试频率和电阻参数，其中将目标频率32.768KHz设定为0ppm，等到初始频率，然后进行3次跌落试验，取平均值记录数据，最后进行12次跌落试验进行数据记录，通过上述模拟试验，对频率、电阻等值进行对比分析，如下表所示，
表1
| 试验前(PPM) | 3次(PPM) | 12次(PPM) | △Freq.(ppm) | |
| 实施例 | 1.80 | -1.68 | -3.37 | -5.17 |
| 对比例 | 1.88 | -18.42 | -25.67 | -23.79 |
其中，表1内△Freq.表示12次跌落试验后与跌落试验前频率的变化量，其中试验前的频率选取产品频率允许的变化区间内随机取样，并对平均值进行分析，对比发现，在其他条件不变的情况下，设置振动臂连接部22的频率变化量为-5.17，未设置振动臂连接部22频率变化量为-23.79，根据频率变量的绝对值越接近零则抗跌落性能越好的判断基准，相比之下-5.17的绝对值数值小于-23.79的绝对值数值，即设置振动臂连接部22的抗跌落性能强于未设置振动臂连接部22。
对比例2
通过取消设置振动衰减件32和设置振动衰减件32进行对比实验，即控制振动衰减件32为可变量，其余结构和参数均为不变量，同时控制后端点胶参数、固化参数、微调参数、轮焊参数、老化参数、回流参数等皆为不变量，进行多次模拟试验。
首先将音叉晶片在电脑上通过250b测试软件测得初始数据，然后在定向跌落试验机做完自由跌落后，再在电脑上通过250b软件测试测得跌落后数据所得。其中利用定向跌落试验机、电脑及250b软件等进行辅助试验，此处定向跌落试验机、电脑及250b软件等均为本领域技术人员所公知的常规设置，可直接测得频率、电阻、电容、电感、Q值等数据此处不作过多阐述。
进一步地，首先随机抽样编号，并分组，20个样本为一组，接着将抽样样本依次在电脑250b软件测试频率和电阻参数，其中将目标频率32.768KHz设定为0ppm，等到初始频率，然后进行3次跌落试验，取平均值记录数据，最后进行12次跌落试验进行数据记录，通过上述模拟试验，对频率、电阻等值进行对比分析，如下表所示，
表2
| 试验前(PPM) | 3次(PPM) | 12次(PPM) | △Freq.(ppm) | |
| 实施例 | 65.88 | 66.94 | 67.28 | 1.40 |
| 对比例2 | 65.86 | 68.59 | 69.54 | 3.68 |
其中，表2内△Freq.表示12次跌落试验后与跌落试验前频率的变化量，其中试验前的频率选取产品频率允许的变化区间内随机取样，并对平均值进行分析，对比发现，在其他条件不变的情况下，设置振动衰减件32的频率变化量为1.40，未设置振动衰减件32的频率变化量为3.68，根据频率变量的绝对值越接近零则抗跌落性能越好的判断基准，相比之下1.40的绝对值数值小于3.68的绝对值数值，即设置振动衰减件32能提高音叉晶片的抗跌落性能。
对比例3
通过取消设置振动臂连接部22、取消设置振动衰减件32进行对比实验，即控制振动臂连接部22、振动衰减件32为可变量，其余结构和参数均为不变量，同时控制后端点胶参数、固化参数、微调参数、轮焊参数、老化参数、回流参数等皆为不变量，进行多次模拟试验。
首先将音叉晶片在电脑上通过250b测试软件测得初始数据，然后在定向跌落试验机做完自由跌落后，再在电脑上通过250b软件测试测得跌落后数据所得。其中利用定向跌落试验机、电脑及250b软件等进行辅助试验，此处定向跌落试验机、电脑及250b软件等均为本领域技术人员所公知的常规设置，可直接测得频率、电阻、电容、电感、Q值等数据此处不作过多阐述。
进一步地，首先随机抽样编号，并分组，20个样本为一组，接着将抽样样本依次在电脑250b软件测试频率和电阻参数，其中将目标频率32.768KHz设定为0ppm，等到初始频率，然后进行3次跌落试验，取平均值记录数据，最后进行12次跌落试验进行数据记录，通过上述模拟试验，对频率、电阻等值进行对比分析，如下表所示，
表3
| 试验前(PPM) | 3次(PPM) | 12次(PPM) | △Freq.(ppm) | |
| 实施例 | 14.31 | 10.24 | 8.99 | -5.56 |
| 对比例3 | -14.13 | -25.32 | -26.73 | -12.61 |
其中，表3内△Freq.表示12次跌落试验后与跌落试验前频率的变化量，其中试验前的频率选取产品频率允许的变化区间内随机取样，并对平均值进行分析，对比发现，在其他条件不变的情况下，同时设置振动臂连接部22和振动衰减件32的频率变化量为-5.56，未设置时的频率变化量为-12.61，根据频率变量的绝对值越接近零则抗跌落性能越好的判断基准，相比之下-5.56的绝对值数值小于-12.61的绝对值数值，即同时设置振动臂连接部22和振动衰减件32能提高音叉晶片的抗跌落性能。
本发明的具体工作流程，两个振动臂21呈对称布置，并连接于第一基部11，两个电气连接臂31相对两个振动臂21远离第一基部11的中线设置，并呈对称布置，以形成音叉晶片的结构，其中，电气连接臂31经振动衰减件32与第一基部11相连接，使得振动臂21振动产生的能量经振动衰减件32而传递至电气连接臂31，相比于现有技术，振动衰减件32可以将能量进行减弱，用于减少因振动臂21振动产生并经由第一基部11传递至电气连接臂31的振动能量，以提高音叉晶片的抗跌落性。
通过上述结构，能解决现有技术中因音叉晶片不具备减弱振动能量的特性，从而导致其抗跌落性能低的技术问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微型石英音叉晶片，其特征在于，包括：
基部组件，包括第一基部；
振动组件，包括两个呈对称布置的振动臂，两个所述振动臂均与所述第一基部相连接；
连接组件，包括两个电气连接臂和两个振动衰减件，两个所述电气连接臂呈对称布置，并相对所述振动臂远离所述第一基部的中线设置，所述振动衰减件设置于所述第一基部和电气连接臂之间，并与所述第一基部和电气连接臂均相连接，用于减少因所述振动臂振动产生并经由所述第一基部传递至所述电气连接臂的振动能量，以提高音叉晶片的抗跌落性。
2.根据权利要求1所述微型石英音叉晶片，其特征在于，所述振动衰减件包括至少一个振动衰减部，所述振动衰减部包括沿远离所述第一基部的方向依次设置的第一安装臂、第二安装臂及第三安装臂，所述第一安装臂相对所述第一基部的中线倾斜设置，且所述第一安装臂沿远离所述第一基部的方向不断靠近或者远离所述第一基部的中线，所述第二安装臂沿所述第一基部的中线方向设置，所述第三安装臂相对所述第一基部的中线倾斜设置，且所述第三安装臂沿远离所述第一基部的方向不断远离或者靠近所述第一基部的中线。
3.根据权利要求2所述微型石英音叉晶片，其特征在于，所述第一安装臂与所述第一基部的中线之间的角度大小与所述第三安装臂与所述第一基部的中线之间的角度大小相等。
4.根据权利要求2所述微型石英音叉晶片，其特征在于，所述第一安装臂、第二安装臂及第三安装臂依次连接，且沿远离所述第一基部的方向所述第一安装臂、第二安装臂及第三安装臂的横截面积相等或逐渐增大。
5.根据权利要求2所述微型石英音叉晶片，其特征在于，两个所述第一安装臂沿所述第一基部的中线对称布置于所述振动臂的外侧。
6.根据权利要求2所述微型石英音叉晶片，其特征在于，所述振动衰减件还包括第四安装臂，所述第四安装臂的一端连接于所述第一安装臂、另一端连接于所述第一基部，且所述第四安装臂的横截面积小于或等于所述第一安装臂的横截面积，且所述电气连接臂的横截面积大于所述第三安装臂的横截面积。
7.根据权利要求1所述微型石英音叉晶片，其特征在于，所述振动组件还包括至少一个振动臂连接部和第二基部，所述振动臂连接部的一端连接于所述第一基部，所述第二基部连接于所述振动臂连接部的另一端，并与所述第一基部平行设置，两个所述振动臂均与所述第二基部相连接，且所述振动臂连接部在所述第一基部上的投影面积小于所述第二基部在所述第一基部上的投影面积。
8.根据权利要求7所述微型石英音叉晶片，其特征在于，所述振动组件中所述振动臂连接部的数量为多个，多个所述振动臂连接部沿所述第二基部的宽度方向相互平行且间隔设置。
9.根据权利要求8所述微型石英音叉晶片，其特征在于，所述振动臂与所述第二基部之间形成有槽沟，所述槽沟的顶部与所述振动臂的两侧壁之间均形成有夹角，所述夹角的大小为0.3°。
10.根据权利要求1所述微型石英音叉晶片，其特征在于，所述电气连接臂的周向外壁开设有至少一个凹槽组，所述凹槽组沿所述电气连接臂的长度方向间隔设置，用于点胶。
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