CN117833853A - 温控谐振器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种温控谐振器，其包括：电极；振动体，其与所述电极间隔设置；锚固件，其与所述振动体相连；加热单元，其围绕所述电极、所述振动体、所述锚固件设置；其中，所述电极、所述振动体、所述锚固件中的至少一者与所述加热单元之间设置有屏蔽单元。本申请所提供的温控谐振器，电极、振动体、锚固件中的至少一者与加热单元之间设置有屏蔽单元，屏蔽单元能够将产生的电磁干扰信号进行屏蔽。

Description

温控谐振器

技术领域

本申请涉及微机电系统技术领域，具体涉及一种温控谐振器。

背景技术

MEMS谐振器是一种基于微机电系统(MEMS)技术的谐振器，用于产生稳定的振荡信号。它通常由微小的机械结构和电子控制电路组成。MEMS谐振器利用微纳米级别的机械结构的振动特性来产生谐振频率。这些结构通常是由硅或其他材料制成的微弹性梁、薄膜或微型质量。当施加电压或电流时，这些结构会以特定的频率振动。MEMS谐振器具有小尺寸、低功耗和高稳定性等优点。它们广泛应用于无线通信、时钟电路、传感器和滤波器等领域。MEMS谐振器的发展使得电子设备可以更加紧凑和高效，同时提供更好的性能和可靠性。

温控谐振器(Temperature Compensated Crystal Oscillator，TCXO)是一种通过温度补偿来提高晶体振荡器(Crystal Oscillator)频率稳定性的设备。它通常用于需要高精度时钟信号的应用，如通信设备、卫星导航系统和精密仪器等。TCXO的工作原理是通过在晶体振荡器电路中添加温度传感器和补偿电路来实现温度补偿。当环境温度发生变化时，温度传感器会检测到温度变化并将其传递给补偿电路。补偿电路会根据温度变化来调整晶体振荡器的频率，以保持频率的稳定性。

但现有的温控谐振器在工作的过程中，加热结构容易产生电磁干扰信号，致使温控谐振器出现杂散模态，进而导致温控谐振器信号的稳定性以及准确性较差。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种温控谐振器，以将产生的电磁干扰信号进行屏蔽。

本申请提供一种温控谐振器，其包括：

电极；

振动体，其与所述电极间隔设置；

锚固件，其与所述振动体相连；

加热单元，其围绕所述电极、所述振动体、所述锚固件设置；

其中，所述电极、所述振动体、所述锚固件中的至少一者与所述加热单元之间设置有屏蔽单元。

在一些实施例中，所述电极包括感测电极，所述加热单元包括第一加热结构，所述屏蔽单元包括第一屏蔽结构；其中，所述感测电极与所述第一加热结构间隔设置，所述第一屏蔽结构间隔设置于所述第一加热结构与所述感测电极之间。

在一些实施例中，所述电极包括驱动电极，所述加热单元包括第二加热结构，所述屏蔽单元包括第二屏蔽结构；其中，所述驱动电极以及所述感测电极分别间隔设置于所述振动体的相对两侧，所述第二加热结构设置于所述驱动电极背离所述振动体的一侧，所述第二屏蔽结构间隔设置于所述驱动电极与所述第二加热结构之间。

在一些实施例中，所述加热单元包括第三加热结构，所述屏蔽单元包括第三屏蔽结构；其中，所述第三加热结构与所述锚固件间隔设置，所述第三屏蔽结构设置于所述第三加热结构与所述锚固件之间。

在一些实施例中，所述第三加热结构包括间隔设置的第一加热器以及第二加热器，所述第三屏蔽结构包括间隔设置的第一屏蔽器以及第二屏蔽器，所述第一加热器间隔设置于所述锚固件未设置有所述振动体的一侧，所述第一屏蔽器间隔设置于所述第一加热器与所述锚固件之间，所述第二加热器间隔设置于所述锚固件背离所述振动体的一侧，所述第二屏蔽器间隔设置于所述锚固件与所述第二加热器之间。

在一些实施例中，所述第三加热结构还包括与所述第一加热器以及所述第二加热器均间隔设置的第三加热器，所述第三加热器间隔设置于所述锚固件背离所述第一加热器的一侧，所述第三屏蔽结构还包括与所述第一屏蔽器以及所述第二屏蔽器均间隔设置的第三屏蔽器，所述第三屏蔽器间隔设置于所述第三加热器与所述锚固件之间。

在一些实施例中，所述振动体与所述锚固件通过连接梁连接。

在一些实施例中，所述加热单元包括第四加热结构，所述屏蔽单元包括第四屏蔽结构；其中，所述第四加热结构间隔设置于所述连接梁的相对两侧且位于所述振动体与所述锚固件之间，所述第四屏蔽结构间隔设置于所述连接梁与所述第四加热结构之间。

在一些实施例中，所述加热单元包括第五加热结构，所述屏蔽单元包括第五屏蔽结构；其中，所述第五加热结构间隔设置于所述振动体背离所述锚固件的一侧，所述第五屏蔽结构间隔设置于所述振动体与所述第五加热结构之间。

在一些实施例中，所述电极包括感测电极，所述加热单元包括第一加热结构和第五加热结构，所述屏蔽单元包括第一屏蔽结构和第五屏蔽结构；其中，所述感测电极与所述第一加热结构间隔设置，所述第一屏蔽结构间隔设置于所述第一加热结构与所述感测电极之间；

所述第五加热结构间隔设置于所述振动体背离所述锚固件的一侧，所述第五屏蔽结构间隔设置于所述振动体与所述第五加热结构之间；

自所述第五加热结构朝向所述振动体的方向上，所述第五屏蔽结构的宽度大于或等于所述第一屏蔽结构与所述振动体背离所述第一屏蔽结构的一侧之间的距离。

本申请提供了一种温控谐振器，其电极、振动体、锚固件中的至少一者与加热单元之间设置有屏蔽单元，屏蔽单元能够将产生的电磁干扰信号进行屏蔽。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请提供的温控谐振器的结构示意图；

图2是图1中的温控谐振器沿AB线的截面结构示意图。

附图标记：

10、温控谐振器；20、衬底；30、第一加热结构；40、第一屏蔽结构；50、感测电极；60、振动体；70、驱动电极；80、第二加热结构；90、第二屏蔽结构；100、第三加热结构；101、第一加热器；102、第二加热器；103、第三加热器；110、第三屏蔽结构；111、第一屏蔽器；112、第二屏蔽器；113、第三屏蔽器；120、锚固件；130、连接梁；140、第四加热结构；150、第四屏蔽结构；160、第五加热结构；170、第五屏蔽结构。

具体实施方式

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。

本申请提供了一种温控谐振器，包括电极、振动体、锚固件以及加热单元。其中，振动体与电极间隔设置；锚固件与振动体相连；加热单元围绕电极、振动体、锚固件设置；电极、振动体、锚固件中的至少一者与加热单元之间设置有屏蔽单元。

在本申请中，电极、振动体、锚固件中的至少一者与加热单元之间设置有屏蔽单元，使得屏蔽单元能够将产生的电磁干扰信号屏蔽，从而降低受信号干扰而出现杂散模态，从而提高温控谐振器的稳定性以及准确性。

请参阅图1和图2，图1是本申请提供的温控谐振器的结构示意图；图2是图1中的温控谐振器沿AB线的截面结构示意图。本申请提供一种温控谐振器10。

温控谐振器10包括衬底20、第一屏蔽结构40、第一加热结构30、感测电极50、第二加热结构80、第二屏蔽结构90、振动体60以及驱动电极70。第一屏蔽结构40、第一加热结构30、感测电极50、第二加热结构80、第二屏蔽结构90、振动体60以及驱动电极70间隔设置于衬底20上。驱动电极70以及感测电极50分别设置于振动体60的相对两侧。第一加热结构30设置于感测电极50背离振动体60的一侧，第一屏蔽结构40设置于第一加热结构30与感测电极50之间，第二加热结构80设置于驱动电极70背离振动体60的一侧，第二屏蔽结构90设置于驱动电极70与第二加热结构80之间，第一屏蔽结构40以及第二屏蔽结构90均通过硅通孔(Through Silicon Via，简写为TSV)接地。可选的，自第一加热结构30朝向振动体60的方向上，第一屏蔽结构40的长度大于或等于第一加热结构30的长度，第二屏蔽结构90的长度大于或等于第二加热结构80的长度。

在本申请中，通过在第一加热结构30与感测电极50之间设置接地的第一屏蔽结构40，使得第一屏蔽结构40可以将第一加热结构30产生的电磁干扰信号引导到地，同时将外部电磁干扰信号引导到地，从而降低受信号干扰以及信号传递而出现杂散模态，以减少电磁干扰信号对温控谐振器10的影响，从而提高温控谐振器10的稳定性以及准确性。

在本申请中，通过在第二加热结构80与驱动电极70之间设置接地的第二屏蔽结构90，使得第二屏蔽结构90可以将第二加热结构80产生的电磁干扰信号引导到地，同时将外部电磁干扰信号引导到地，从而降低受信号干扰以及信号传递而出现杂散模态，以减少电磁干扰信号对温控谐振器10的影响，从而提高温控谐振器10的稳定性以及准确性。

在一实施例中，温控谐振器10还包括间隔设置于衬底20上的第三加热结构100、第三屏蔽结构110以及锚固件120。锚固件120连接于振动体60未设置有第一加热结构30以及第二加热结构80的一侧。可选的，振动体60与锚固件120通过连接梁130连接。第三加热结构100设置于未设置有振动体60的锚固件120的侧面，第三屏蔽结构110设置于第三加热结构100与锚固件120之间。

在一实施例中，第三加热结构100包括间隔设置的第一加热器101以及第二加热器102，第三屏蔽结构110包括间隔设置的第一屏蔽器111以及第二屏蔽器112，第一加热器101设置于锚固件120未设置有振动体60的一侧，第一屏蔽器111间隔设置于第一加热器101与锚固件120之间，且第一屏蔽器111设置于第一加热器101与第一加热结构30以及第一屏蔽结构40之间，第一屏蔽器111的形状类似于L形，第二加热器102间隔设置于锚固件120背离振动体60的一侧，即第二加热器102位于锚固件120背离连接梁130的一侧，第二屏蔽器112间隔设置于锚固件120与第二加热器102之间。可选的，自振动体60朝向锚固件120的方向上，第二屏蔽结构90的宽度大于或等于第一加热器101与锚固件120背离第一加热器101的一侧的之间的距离，以进一步降低受信号干扰以及信号传递而出现杂散模态，以减少电磁干扰信号对温控谐振器10的影响，从而提高温控谐振器10的稳定性以及准确性。

在一实施例中，第三加热结构100还包括与第一加热器101以及第二加热器102均间隔设置的第三加热器103，第三加热器103间隔设置于锚固件120背离第一加热器101的一侧，第三屏蔽结构110还包括与第一屏蔽器111以及第二屏蔽器112均间隔设置的第三屏蔽器113，第三屏蔽器113间隔设置于第三加热器103与锚固件120之间，且第三屏蔽器113设置于第二加热器102与第二加热结构80以及第二屏蔽结构90之间，第二屏蔽器112的形状类似于L形，即锚固件120未设置有振动体60的侧面均设置有屏蔽结构。

在本申请中，通过在第三加热结构100与锚固件120之间设置接地的第三屏蔽结构110，使得第三屏蔽结构110可以将第三加热结构100产生的电磁干扰信号引导到地，同时将外部电磁干扰信号引导到地，从而降低受信号干扰以及信号传递而出现杂散模态，以减少电磁干扰信号对温控谐振器10的影响，从而提高温控谐振器10的稳定性以及准确性。

在一实施例中，温控谐振器10还包括间隔设置于衬底20上的第四加热结构140以及第四屏蔽结构150，第四加热结构140间隔设置于连接梁130的相对两侧且位于振动体60与锚固件120之间，第四屏蔽结构150间隔设置于连接梁130与第四加热结构140之间。

在本申请中，通过在第四加热结构140与连接梁130之间设置接地的第四屏蔽结构150，使得第四屏蔽结构150可以将第四加热结构140产生的电磁干扰信号引导到地，同时将外部电磁干扰信号引导到地，从而降低受信号干扰以及信号传递而出现杂散模态，以减少电磁干扰信号对温控谐振器10的影响，从而提高温控谐振器10的稳定性以及准确性。

在一实施例中，温控谐振器10还包括间隔设置于衬底20上的第五加热结构160以及第五屏蔽结构170，第五加热结构160间隔设置于振动体60背离锚固件120的一侧，第五屏蔽结构170间隔设置于振动体60与第五加热结构160之间。

在本申请中，通过在第五加热结构160与锚固件120之间设置接地的第五屏蔽结构170，使得第五屏蔽结构170可以将第五加热结构160产生的电磁干扰信号引导到地，同时将外部电磁干扰信号引导到地，从而降低受信号干扰以及信号传递而出现杂散模态，以减少电磁干扰信号对温控谐振器10的影响，从而提高温控谐振器10的稳定性以及准确性。

在一实施例中，自第五加热结构160朝向振动体60的方向上，第五屏蔽结构170的宽度大于或等于第一屏蔽结构40到振动体60背离第一屏蔽结构40的一侧之间的距离，以进一步降低受信号干扰以及信号传递而出现杂散模态，以减少电磁干扰信号对温控谐振器10的影响，从而提高温控谐振器10的稳定性以及准确性。

在本申请中，各个屏蔽结构均能够接地(例如，均通过硅通孔接地)，因此，能够通过在加热结构与谐振器的各个元器件之间均设置接地的屏蔽结构，以形成接地包围之势，使得屏蔽结构可以将谐振器的各个元器件产生的电磁干扰信号引导到地，同时将外部电磁干扰信号引导到地，从而降低受信号干扰以及信号传递而出现杂散模态，以减少电磁干扰信号对温控谐振器10的影响，从而提高温控谐振器10的稳定性以及准确性。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种温控谐振器，其特征在于，包括：

电极；

振动体，其与所述电极间隔设置；

锚固件，其与所述振动体相连；

加热单元，其围绕所述电极、所述振动体、所述锚固件设置；

其中，所述电极、所述振动体、所述锚固件中的至少一者与所述加热单元之间设置有屏蔽单元。

2.根据权利要求1所述的温控谐振器，其特征在于，所述电极包括感测电极，所述加热单元包括第一加热结构，所述屏蔽单元包括第一屏蔽结构；其中，所述感测电极与所述第一加热结构间隔设置，所述第一屏蔽结构间隔设置于所述第一加热结构与所述感测电极之间。

3.根据权利要求2所述的温控谐振器，其特征在于，所述电极包括驱动电极，所述加热单元包括第二加热结构，所述屏蔽单元包括第二屏蔽结构；其中，所述驱动电极以及所述感测电极分别间隔设置于所述振动体的相对两侧，所述第二加热结构设置于所述驱动电极背离所述振动体的一侧，所述第二屏蔽结构间隔设置于所述驱动电极与所述第二加热结构之间。

4.根据权利要求1所述的温控谐振器，其特征在于，所述加热单元包括第三加热结构，所述屏蔽单元包括第三屏蔽结构；其中，所述第三加热结构与所述锚固件间隔设置，所述第三屏蔽结构设置于所述第三加热结构与所述锚固件之间。

5.根据权利要求4所述的温控谐振器，其特征在于，所述第三加热结构包括间隔设置的第一加热器以及第二加热器，所述第三屏蔽结构包括间隔设置的第一屏蔽器以及第二屏蔽器，所述第一加热器间隔设置于所述锚固件未设置有所述振动体的一侧，所述第一屏蔽器间隔设置于所述第一加热器与所述锚固件之间，所述第二加热器间隔设置于所述锚固件背离所述振动体的一侧，所述第二屏蔽器间隔设置于所述锚固件与所述第二加热器之间。

6.根据权利要求5所述的温控谐振器，其特征在于，所述第三加热结构还包括与所述第一加热器以及所述第二加热器均间隔设置的第三加热器，所述第三加热器间隔设置于所述锚固件背离所述第一加热器的一侧，所述第三屏蔽结构还包括与所述第一屏蔽器以及所述第二屏蔽器均间隔设置的第三屏蔽器，所述第三屏蔽器间隔设置于所述第三加热器与所述锚固件之间。

7.根据权利要求1所述的温控谐振器，其特征在于，所述振动体与所述锚固件通过连接梁连接。

8.根据权利要求7所述的温控谐振器，其特征在于，所述加热单元包括第四加热结构，所述屏蔽单元包括第四屏蔽结构；其中，所述第四加热结构间隔设置于所述连接梁的相对两侧且位于所述振动体与所述锚固件之间，所述第四屏蔽结构间隔设置于所述连接梁与所述第四加热结构之间。

9.根据权利要求1所述的温控谐振器，其特征在于，所述加热单元包括第五加热结构，所述屏蔽单元包括第五屏蔽结构；其中，所述第五加热结构间隔设置于所述振动体背离所述锚固件的一侧，所述第五屏蔽结构间隔设置于所述振动体与所述第五加热结构之间。

10.根据权利要求1所述的温控谐振器，其特征在于，所述电极包括感测电极，所述加热单元包括第一加热结构和第五加热结构，所述屏蔽单元包括第一屏蔽结构和第五屏蔽结构；其中，所述感测电极与所述第一加热结构间隔设置，所述第一屏蔽结构间隔设置于所述第一加热结构与所述感测电极之间；

所述第五加热结构间隔设置于所述振动体背离所述锚固件的一侧，所述第五屏蔽结构间隔设置于所述振动体与所述第五加热结构之间；

自所述第五加热结构朝向所述振动体的方向上，所述第五屏蔽结构的宽度大于或等于所述第一屏蔽结构与所述振动体背离所述第一屏蔽结构的一侧之间的距离。