CN220421791U - 一种石英晶体振动体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石英晶体振动体，石英晶体振动体包括石英晶体和金属膜，所述的石英晶体的上、下表面均设置有金属膜，金属膜包括电极面和电极引线，电极面包括主振动区和非主振动区，位于石英晶体上方的金属膜其上端设有主振动电极层，主振动区为电极面和主振动电极层在石英晶体的上表面形成重叠的部分，非主振动区为电极面和主振动电极层在石英晶体的上表面未形成重叠的部分，主振动区小于电极面，电极面为长方形或者正方形，主振动区为椭圆形或者圆形。本实用新型的主振动区设计为凸起高于非主振动区，可使得主振面能量闭锁，提升主振面效能，以抑制副波耦合，达到高频率对温度稳定性的产品设计。

Description

一种石英晶体振动体

技术领域

本实用新型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。

背景技术

小型化高频晶振，由于石英板厚度很薄，且物理边界条件复杂，主振面能量不易闭锁，容易形成副波(unwanted modes)，干扰石英板主振动模态，使晶振的频率对温度稳定性无法达到客户应用之要求。故需要开发可更加稳定的振动体及制造方法，使得主振面能量闭锁，提升主振面效能，以抑制副波耦合，达到高频率对温度稳定性的产品设计，提升石英晶体振动体产品的特性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种石英晶体振动体，能提升石英晶体振动体主振动，降低石英晶体振动体的副波，同时提升产品的频率稳定性。

本实用新型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，所述的石英晶体的上、下表面均设置有金属膜，所述的金属膜包括电极面和电极引线，所述的电极面包括主振动区和非主振动区，位于石英晶体上方的金属膜其上端设有主振动电极层，所述的主振动区为电极面和主振动电极层在石英晶体的上表面形成重叠的部分，所述的非主振动区为电极面和主振动电极层在石英晶体的上表面未形成重叠的部分，所述的主振动区小于电极面，所述的电极面为长方形或者正方形，所述的主振动区为椭圆形或者圆形。

作为对本实用新型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40-100MHz基本波。

作为对本实用新型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介质层和导电电极层，所述的介质层设置在导电电极层和石英晶体之间。

作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的导电电极层为Au膜或者Ag膜。

作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的介质层为Cr膜或者Ni膜。

作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的主振动电极层为Au膜或者Ag膜。

作为对本实用新型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同侧的两个角落处，其中一个电极脚通过电极引线与非主振动区相连接。

有益效果：本实用新型涉及一种石英晶体振动体，主振动区设计为凸起高于非主振动区，可使得主振面能量闭锁，提升主振面效能，且设计为圆形或者椭圆形，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，达到高频率对温度稳定性的产品设计，提升石英晶体振动体产品的特性。

附图说明

图1是本实用新型所述的石英晶体振动体的俯视图；

图2是本实用新型所述的石英晶体振动体的仰视图；

图3是本实用新型所述的石英晶体振动体的电极面分解图；

图4是本实用新型所述的石英晶体振动体的剖视图；

图5是本实用新型应用案例的俯视图；

图6是本实用新型应用案例的剖视图。

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、电极引线，9、导电银胶，10、基座内部电极，11、基座外部电极，12、微调区，51、介质层，52、导电电极层，53、主振动电极层，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，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，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。

本实用新型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的上、下表面均设置有金属膜5，所述的金属膜5包括电极面6和电极引线8，所述的电极面6包括主振动区62和非主振动区61，位于石英晶体4上方的金属膜5其上端中部设有主振动电极层53，所述的主振动区62为电极面6和主振动电极层53在石英晶体4的上表面形成重叠的部分，所述的非主振动区61为电极面6和主振动电极层53在石英晶体4的上表面未形成重叠的部分，所述的主振动区62小于电极面6，所述的电极面6为长方形或者正方形，所述的主振动区62为椭圆形或者圆形。

所述的石英晶体振动体2的频率为40-100MHz基本波。

所述的金属膜5共有两层分别为介质层51和导电电极层52，所述的介质层51设置在导电电极层52和石英晶体4之间。

所述的导电电极层52为Au膜或者Ag膜；所述的介质层51为Cr膜或者Ni膜；所述的主振动电极层53为Au膜或者Ag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同侧的两个角落处，其中一个电极脚7通过电极引线8与非主振动区61相连接。

本实用的石英晶体振动体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在溅镀时安装在电极面罩内，通过电极面罩决定金属膜5的电极面6、电极脚7以及电极引线8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；

S1.1首先，将石英晶体4放置于第一层电极面罩内进行溅镀，使石英晶体4的上下表面分别形成介质层51和导电电极层52；

S1.2然后，在石英晶体4上表面第一层电极面罩外层加装第二层电极面罩，再次进行溅镀，使石英晶体4上表面的导电电极层52上形成主振动电极层53；

S2：点胶，封装基座1的内腔中设置有基座内部电极10，点胶是通过导电银胶9将石英晶体振动体2黏着到封装基座1的基座内部电极10上，并导电银胶9烘烤固化支撑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9将石英晶体2的电极脚7与封装基座1的基座内部电极10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12(参照图1所示)，微调面12包括并大于主振动区61，使微调后的整个主振动区61膜面平整且高于非主振动区域，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12包括并大于主振动区61；

所述的细调的微调面12可选择包括并大于主振动区61，也可选择在将微调面12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，焊封是将封装上盖3和封装基座1进行封合密封，使石英晶体振动体2处于真空密封腔体内，可防止金属膜5被氧化，且可降低石英振动体阻力，从而保证产品的长期频率稳定。

因晶片小型化后，振荡能量会随芯片尺寸缩小导致振荡能量大幅降低，之前本公司已申请了一种石英晶体振动体及制造方法，申请号为CN113054939A，石英晶体上方以及下方均设有主振动电极层，主振动区与非主振动区是齐平的，但实际经过后面微调加工后，会在主振动区中间形成一个凹坑，导致振荡能力不能集中，晶体振荡阻抗较高。

为了有效提高微型芯片振荡能量，本案例主振动区61设计为凸起高于非主振动区62，可使得主振面能量闭锁，提升主振面效能，且设计为圆形或者椭圆形，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，达到高频率对温度稳定性的产品设计，提升石英晶体振动体产品的特性。主振动区61设计为凸型，如此振动更稳定，但考量到制造性，只对石英晶体4上方设有主振动电极层，晶体阻抗可降低30％。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

以上对本申请所提供的一种石英晶体振动体，进行了详细介绍，本文中应用了具体例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

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)的上、下表面均设置有金属膜(5)，所述的金属膜(5)包括电极面(6)和电极引线(8)，所述的电极面(6)包括主振动区(62)和非主振动区(61)，位于石英晶体(4)上方的金属膜(5)其上端设有主振动电极层(53)，所述的主振动区(62)为电极面(6)和主振动电极层(53)在石英晶体(4)的上表面形成重叠的部分，所述的非主振动区(61)为电极面(6)和主振动电极层(53)在石英晶体(4)的上表面未形成重叠的部分，所述的主振动区(62)小于电极面(6)，所述的电极面(6)为长方形或者正方形，所述的主振动区(62)为椭圆形或者圆形。

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40-100MHz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)共有两层分别为介质层(51)和导电电极层(52)，所述的介质层(51)设置在导电电极层(52)和石英晶体(4)之间。

4.根据权利要求3所述的一种石英晶体振动体，其特征在于：所述的导电电极层(52)为Au膜或者Ag膜。

5.根据权利要求3所述的一种石英晶体振动体，其特征在于：所述的介质层(51)为Cr膜或者Ni膜。

6.根据权利要求1所述的一种石英晶体振动体，其特征在于：所述的主振动电极层(53)为Au膜或者Ag膜。

7.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)同侧的两个角落处，其中一个电极脚(7)通过电极引线(8)与非主振动区(61)相连接。