CN210007680U

CN210007680U - 一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片

Info

Publication number: CN210007680U
Application number: CN201921064468.1U
Authority: CN
Inventors: 李辉; 叶竹之
Original assignee: Chengdu Tai Meike Crystal Tech Inc
Current assignee: Chengdu Tai Meike Crystal Tech Inc
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2020-01-31
Anticipated expiration: 2029-07-09

Abstract

本实用新型公开了一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，包括长宽高分别为X2、Y2、Z2的矩形石英晶片，所述矩形石英晶片上下两表面均设置矩形凹槽；所述矩形凹槽的凹槽底板长宽高分别为X1、Y1和Z1；为了解决传统问题的不足，本方案设计一种具有凸起结构的石英晶片；打破传统对于晶片制作和认知的想法；解决背景技术中的问题；凸起结构可以理解为原始晶片的侧边处增加边框，构成一个外形结构为矩形石英晶片且上下两面均有矩形凹槽，两个矩形凹槽的底板为同一个原始晶片。其中原始晶片的大小尺寸不唯一，适用于规格SMD7050一下尺寸的晶片。

Description

一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片

技术领域

本实用新型属于通讯领域，涉及一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片。

背景技术

随着5G通信的发展，通信的波长越来越短，其通信频率相应的变的越来越高；AT切石英晶体谐振器或振荡器的核心部件是压电石英晶体频率片，其厚度与谐振频率满足：t＝1664/f(其中t代表晶片的厚度；f代表晶片的频率)，通过该式可以清楚地发现随着晶片的谐振频率的增加，晶片的厚度相应变的越来越薄。此外为了高频的石英晶片为了降低其阻抗往往通过改变晶片的表面粗糙度降低其谐振阻尼来实现的。其工艺方式采用抛光工艺来加工。

由于晶片变的越来越薄，其表面粗糙度低，导致晶片在清洗过程中晶片出现叠片现象。一旦两片晶片叠在一起后由于表面非常光滑出现真空区域，导致重叠区域无法清洗干净导致晶体谐振器DLD2(电平依赖特性)参数过大；如果强行分开将导致晶片破损。为此有必要通过改变晶片的外形，既能满足晶片振动的阻抗大小，又能保证晶片在清洗过程中重贴后留有一定的空隙无法粘黏在一起。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供了一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，解决了传统问题的不足。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，包括长宽高分别为X2、Y2、Z2的矩形石英晶片，所述矩形石英晶片上下两表面均设置矩形凹槽；所述矩形凹槽的凹槽底板长宽高分别为X1、Y1和Z1；

其中，1.007X1≤X2≤1.051X1，

1.007Y1≤Y2≤1.051Y1，

1.18Z1≤Z2≤1.76Z1。

为了解决传统问题的不足，本方案设计一种具有凸起结构的石英晶片；打破传统对于晶片制作和认知的想法；解决背景技术中的问题；凸起结构可以理解为原始晶片的侧边处增加边框，构成一个外形结构为矩形石英晶片且上下两面均有矩形凹槽，两个矩形凹槽的底板为同一个原始晶片。其中原始晶片的大小尺寸不唯一，适用于规格SMD7050一下尺寸的晶片。

通过外形的凸起结构设计解决传统问题，并且根据实验结果得知，只要满足上述比例的尺寸和形状就可以避开电极区，从而不会对石英晶片本身的抗阻造成影响。

进一步，作为优选方案；所述矩形石英晶片通过光刻腐蚀的方式加工上下两表面的矩形凹槽。通过光刻腐蚀的方式加工出一体式新型结构压电石英晶体频率片，虽然边缘增加一定的质量，但是采用上述结构及尺寸、并不会导致附载增加影响晶体的振动阻抗。

进一步，作为优选方案；所述凹槽底板长宽高分别为1.35mm、0.93mm和0.017mm。

进一步，作为优选方案；所述矩形石英晶片的长宽高分别为1.36mm、0.94mm和0.020mm。

进一步，作为优选方案；所述矩形石英晶片的长宽高分别为1.42mm、0.98mm和0.030mm。

进一步，作为优选方案；所述矩形石英晶片的长宽高分别为1.38mm、0.95mm和0.022mm。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型中通过设计合理的外形尺寸，通过添加整体的边框附载有助于更好的抑制该方向弯曲振动和面切变振动，从而保证其谐振的幅度够大，阻抗的幅值降低。

2.本实用新型中通过变更晶片的结构，虽然轻微改变了晶片的主振频率，但是实现了晶片直接接触后留有一定的间隙，防止了晶片因叠片出现清洗不干净或者清洗后晶片无法分开等现象。对于主振频率的大小后期可以通过调整中央部分晶片的厚度实现晶片的目标主频率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图，其中：

图1是本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型凹槽底板注释示意图；

图3为本实用新型矩形石英晶片注释示意图；

图4是本实用新型凹槽底板X1＝1.35mm、Y1＝0.93mm和Z1＝0.017mm时，凹槽底板阻抗分析图；

图5是本实用新型矩形石英晶片X2＝1.36mm、Y2＝0.94mm、Z2＝0.020mm时，矩形石英晶片阻抗分析图；

图6是本实用新型矩形石英晶片X2＝1.42mm、Y2＝0.98mm、Z2＝0.020mm时，矩形石英晶片阻抗分析图；

图7是本实用新型矩形石英晶片X2＝1.36mm、Y2＝0.94mm、Z2＝0.022mm时，矩形石英晶片阻抗分析图；

图8是本实用新型矩形石英晶片X2＝1.42mm、Y2＝0.98mm、Z2＝0.022mm时，矩形石英晶片阻抗分析图；

图9是本实用新型矩形石英晶片X2＝1.36mm、Y2＝0.94mm、Z2＝0.030mm时，矩形石英晶片阻抗分析图；

图10是本实用新型矩形石英晶片X2＝1.42mm、Y2＝0.98mm、Z2＝0.030mm时，矩形石英晶片阻抗分析图。

图中标记：1-矩形石英晶片、2-矩形凹槽。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、方法、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、方法、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、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，其特征在于：包括长宽高分别为X2、Y2、Z2的矩形石英晶片1，所述矩形石英晶片上下两表面均设置矩形凹槽2；所述矩形凹槽2的凹槽底板长宽高分别为X1、Y1和Z1；

其中，1.007X1≤X2≤1.051X1，中间值1.022

1.007Y1≤Y2≤1.051Y1，1.022

1.18Z1≤Z2≤1.76Z1。1.29

所述矩形石英晶片1通过光刻腐蚀的方式加工上下两表面的矩形凹槽2；

工作时：通过光刻腐蚀的方式加工出一体式新型结构压电石英晶体频率片，相比较传统平坦的石英晶片，由于边缘增加一定的质量，有可能导致附载增加影响晶体的振动阻抗增加。为此通过设计合理的外形尺寸，通过添加整体的边框附载有助于更好的抑制该方向弯曲振动和面切变振动，从而保证其谐振的幅度够大，阻抗的幅值降低。

实施例一

本实用新型中设凹槽底板为原始晶片，当凹槽底板长宽高分别为1.35mm、0.93mm和0.017mm，采用的ANSYS有限元软件，通过谐响应分析计算原始晶片在交变电场的激励下，晶体振动的幅频特性以及阻抗特性；得出40Ω。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，所述矩形石英晶片1的高为0.020mm。长宽为变量，单位均为mm，通过ANSYS有限元软件，通过谐响应分析计算矩形石英晶片1在交变电场的激励下，晶体振动的幅频特性以及阻抗特性；得出表1：

表1

从表1可以得出，矩形石英晶片1的尺寸如上所示，在两面具有矩形凹槽2的同时，与原始晶片的阻抗值比较；可以发现随着结构Y2的尺寸增加、矩形石英晶片1的长/宽比减小，导致晶体振动能力下降，因此其阻抗会增加；相反随着结构X2的尺寸增加、矩形石英晶片1的长/宽比增加，有助于晶体振动能力的提升，相应的阻抗值会减小。此外仿真结果发现通过添加宽度方向的边框附载有助于更好的抑制该方向弯曲振动和面切变振动，从而保证其谐振的幅度够大，阻抗的幅值降低。根据计算原始晶片的阻抗是40欧姆，为解决叠片问题，更改结构会改变原始晶片的振动阻抗，该阻抗没有固定要求值，根据器件性能要求一般运行现有阻抗值最大上调50％，下限值越小越好。

实施例三

本实施例在实施例一的基础上，所述矩形石英晶片1的高为0.022mm。长宽为变量，单位均为mm，通过ANSYS有限元软件，通过谐响应分析计算矩形石英晶片1在交变电场的激励下，晶体振动的幅频特性以及阻抗特性；得出表2：

表2

从表2可以得出，矩形石英晶片1的尺寸如上所示，在两面具有矩形凹槽2的同时，与原始晶片的阻抗值比较；可以发现随着结构Y2的尺寸增加、矩形石英晶片1的长/宽比减小，导致晶体振动能力下降，因此其阻抗会增加；相反随着结构X2的尺寸增加、矩形石英晶片1的长/宽比增加，有助于晶体振动能力的提升，相应的阻抗值会减小。此外仿真结果发现通过添加宽度方向的边框附载有助于更好的抑制该方向弯曲振动和面切变振动，从而保证其谐振的幅度够大，阻抗的幅值降低。根据计算原始晶片的阻抗是40欧姆，为解决叠片问题，更改结构会改变原始晶片的振动阻抗，该阻抗没有固定要求值，根据器件性能要求一般运行现有阻抗值最大上调50％，下限值越小越好。

实施例四

本实施例在实施例一的基础上，所述矩形石英晶片1的高为0.030mm。长宽为变量，单位均为mm，通过ANSYS有限元软件，通过谐响应分析计算矩形石英晶片1在交变电场的激励下，晶体振动的幅频特性以及阻抗特性；得出表3：

表3

从表3可以得出，矩形石英晶片1的尺寸如上所示，在两面具有矩形凹槽2的同时，与原始晶片的阻抗值比较；可以发现随着结构Y2的尺寸增加、矩形石英晶片1的长/宽比减小，导致晶体振动能力下降，因此其阻抗会增加；相反随着结构X2的尺寸增加、矩形石英晶片1的长/宽比增加，有助于晶体振动能力的提升，相应的阻抗值会减小。此外仿真结果发现通过添加宽度方向的边框附载有助于更好的抑制该方向弯曲振动和面切变振动，从而保证其谐振的幅度够大，阻抗的幅值降低。根据计算原始晶片的阻抗是40欧姆，为解决叠片问题，更改结构会改变原始晶片的振动阻抗，该阻抗没有固定要求值，根据器件性能要求一般运行现有阻抗值最大上调50％，下限值越小越好。

综上所述上述4个实施例；通过仿真结果可知，满足本结构及其尺寸的改进，属于通过添加整体的边框附载有助于更好的抑制该方向弯曲振动和面切变振动，从而保证其谐振的幅度够大，阻抗的幅值降低。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，其特征在于：包括长宽高分别为X2、Y2、Z2的矩形石英晶片(1)，所述矩形石英晶片上下两表面均设置矩形凹槽(2)；所述矩形凹槽(2)的凹槽底板长宽高分别为X1、Y1和Z1；

其中，1.007X1≤X2≤1.051X1，

1.007Y1≤Y2≤1.051Y1，

1.18Z1≤Z2≤1.76Z1。

2.根据权利要求1所述的一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，其特征在于：所述矩形石英晶片(1)通过光刻腐蚀的方式加工上下两表面的矩形凹槽(2)。

3.根据权利要求1所述的一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，其特征在于：所述凹槽底板长宽高分别为1.35mm、0.93mm和0.017mm。

4.根据权利要求3所述的一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，其特征在于：所述矩形石英晶片(1)的长宽高分别为1.36mm、0.94mm和0.020mm。

5.根据权利要求3所述的一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，其特征在于：所述矩形石英晶片(1)的长宽高分别为1.42mm、0.98mm和0.030mm。

6.根据权利要求3所述的一种具有凹槽结构的高频抛光石英晶片，其特征在于：所述矩形石英晶片(1)的长宽高分别为1.38mm、0.95mm和0.022mm。