TW201325081A - 指叉型耦合共振器 - Google Patents

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Abstract

一種指叉型耦合共振器包括：一共振結構，包括一或多數個共振樑以及一耦合樑，多數個共振樑係分別對稱地連接於該耦合樑之相對兩側；一或多數個輸入電極與一或多數個輸出電極，該輸入電極與該輸出電極係交互地配置於該多個共振樑間，該輸入電極與該輸出電極和該共振樑彼此間平行地配置；一基材；及一支撐結構，係設置在基材上，該耦合樑之兩端係連接在該支撐結構上，使支撐該共振結構於該基材上方。

Description

指叉型耦合共振器
本發明是有關於一種指叉型耦合共振器，且特別是一種增加電容之可傳感面積，有效地降低阻抗值並增進輸出效能之指叉型耦合共振器。
隨著科技的進步，微機電振盪器已具有逐漸取代現有振盪器的潛力。一般而言，微機電振盪器通常區分為低頻與高頻的應用，其中低頻的應用主要是取代傳統石英振盪器，而高頻的部分則是用以取代表面聲波(Surface Acoustic Wave,SAW)濾波器與薄膜體聲波諧振器(FILM BULK ACOUSTIC RESONATORS,FBAR)。
惟就目前的微機電振盪器而言，其除了元件的品質因子(Q-factor,簡稱Q值)外，阻抗(impedance)亦為影響其輸出的重要指標之一。舉例來說，在低頻的應用領域而言，若元件的阻抗太高，亦即代表其需要提高放大器的增益值(gain)，因而造成放大器的電流增加，而產生較高的耗電量。另外，於高頻的應用領域而言，在現有的通訊系統中，元件的阻抗越高將造成元件的反射係數趨近於1，亦即其穿透損耗(insertion loss)太高，而不適於通訊系統使用。據此，如何就目前微機電振盪器所面臨之問題而加以改進，便值得相關人員予以進一步思考的。
本發明之目的係利用多個共振樑與至少一耦合樑連接，使增加電容感應面積，達到具低阻抗目的。
本發明之又一目的係可以解決既有微機電共振器阻抗過大的問題。
本發明之再一目的係當外在靜電力訊號頻率的1/2波長為該共振結構之寬度時，會引發該共振結構寬度方向的共振。
為達到上述目的之指叉型耦合共振器包括：一共振結構，包括一或多數個共振樑以及一耦合樑，一或多數個共振樑係分別對稱地連接於該耦合樑之相對兩側；一或多數個輸入電極與一或多數個輸出電極，該輸入電極與該輸出電極係交互地配置於該一或多數個共振樑間，該輸入電極與該輸出電極和該共振樑彼此間平行地配置；一基材；及一支撐結構，係設置在基材上，該耦合樑之兩端係連接在該支撐結構上，使支撐該共振結構於該基材上方。
較佳地，該指叉型耦合共振器為一體波模態(bulk mode)振盪器。
較佳地，該輸入電極包括位於該耦合樑兩側分開之第一構件與第二構件，該第一構件與該第二構件間以導電結構連接，而該輸出電極包括位於該耦合樑兩側分開之第三構件與第四構件，該第三構件與該第四構件間以導電結構連接。
本創作更包括有一第一軸向與一第二軸向，該第一軸向與該第二軸向係相互垂直，而該輸入電極與該輸出電極與該共振樑沿該第一軸向延伸，而沿該第二軸向交互地排列，其中該第一軸向、該第二軸向、該輸入電極、該輸出電極、該共振樑及該耦合樑位於同一平面上。其中該輸入電極與該輸出電極分別連接至一積體電路(ASIC)，使該輸入電極與該輸出電極驅動該共振樑沿該第二軸向振動。
較佳地，該耦合樑位於該兩共振樑間的長度等於該共振樑在共振狀態時之共振波長的二分之一；其中該共振樑之寬度W=(2n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4…，而該耦合樑位於該兩共振樑間的長度A1=(m+1)×λ/4，其中m為0,1,2,3,4...，且λ為共振樑在共振狀態時的共振波長。或該耦合樑位於該兩共振樑間的長度等於該共振樑的寬度。
較佳地，該支撐結構包括有一第一支撐構件與一第二支撐構件，該第一支撐構件包括有一第一支撐元件與一第一固定座，該第一支撐元件係設置在該第一固定座上，使該耦合樑之一端設置在該第一支撐元件上；及該第二支撐構件包括有一第二支撐元件與一第二固定座，該第二支撐元件係設置在該第二固定座上，使該耦合樑之另一端設置在該第二支撐元件上。其中該第一固定座包括二個第一固定座分別設置於該第一支撐元件之兩端，使該第一支撐元件懸空跨接，以及該第二固定座包括二個第二固定座分別設置於該第二支撐元件之兩端，使該第二支撐元件懸空跨接。
較佳地，另一實施方式係該第一支撐元件與該第二支撐元件均各自分別具有延伸出之二懸臂，該二懸臂係分別各自連接於一第一彈性支撐件與一第二彈性支撐件，而使該第一彈性支撐件與該第二彈性支撐件分別連接該耦合樑，使該第一彈性支撐件與該第二彈性支撐件支撐該耦合樑而可振動。
較佳地，該輸入電極或該輸出電極位於該耦合樑之同一側且極性相同一端側彼此連接而形成一叉狀結構，使該輸入電極提供訊號輸入或該輸出電極提供訊號輸出。
較佳地，該輸入電極為一體成型地配置在該耦合樑下方，而該輸入電極於該耦合樑下方的位置設置有一凹槽供該輸入電極配置在內，以及該輸出電極為一體成型地配置在該耦合樑下方，而該輸出電極於該耦合樑下方的位置設置有一凹槽供該輸出電極配置在內。
本發明之再一實施例之指叉型耦合共振器包括：一共振結構，包括多個共振樑以及一耦合樑，多個共振樑係分別對稱地連接於該耦合樑之相對兩側；一或多數個電極設置於該共振樑的相鄰側且藉一或多個電容間隙彼此分開；一基材；及一支撐結構，係設置在基材上，該耦合樑之兩端係連接在該支撐結構上，使支撐該共振結構於該基材上方。
較佳地，該共振樑寬度=(2×n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4...，且λ為共振樑在共振狀態時的共振波長。
較佳地，該共振樑與該耦合樑位於同一平面上，且該共振樑與該耦合樑係彼此垂直配置。
較佳地，該耦合樑位於該兩共振樑間的長度=(n+1)×λ/4，其中n為0,1,2,3,4...，且λ為共振樑在共振狀態時的共振波長。
本發明之又一實施例之指叉型耦合共振器包括：一第一共振結構，包括：多個共振樑以及一耦合樑，多個共振樑係分別對稱地連接於該耦合樑之相對兩側；一或多數個電極設置於該共振樑的相鄰側且藉一或多個電容間隙彼此分開；一第二共振結構，包括：多個共振樑以及一耦合樑，多個共振樑係分別對稱地連接於該耦合樑之相對兩側；一或多數個電極設置於該共振樑的相鄰側且藉一或多個電容間隙彼此分開；一基材；一支撐結構，係設置在基材上，該耦合樑之兩端係連接在該支撐結構上，使支撐該第一與第二共振結構於該基材上方。
較佳地，該共振樑寬度=(2×n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4...，且λ為共振樑在共振狀態時的共振波長。
較佳地，該耦合樑位於該兩共振樑間的長度=(n+1)×λ/4，其中n為0,1,2,3,4...，且λ為共振樑在共振狀態時的共振波長。
較佳地，該第一共振結構與該第二共振結構係並聯且該耦合樑係連接。
較佳地，該第一共振結構與該第二共振結構係分離。
基於上述，在本發明的上述實施例中，由至少兩個共振樑與連接其中的耦合樑所構成的共振結構，並於共振樑之間配設多個電極，以驅動上述結構振動，且其中耦合樑的長度為共振波長的二方之一。據此，以上述構件所形成的指叉型耦合共振器得以增加其電容傳感面積而降低其運作時的阻抗，進而增進指叉型耦合共振器的輸出效能。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明以下各實施例的各元件如為相同但長度或尺寸不同，相同元件仍皆以相同編號標記。對於相同結構部分，為節省篇幅，不予贅述。
對於長度的計算或尺寸或波長如與本發明相接近，皆為本發明的精神所包括。
圖1是依照本發明一實施例的一種指叉型耦合共振器的俯視圖。請參考圖1，在本實施例中，指叉型耦合共振器10為一體波模態(bulk mode)振盪器，其包括一共振結構100、至少一輸入電極110A與至少一輸出電極110B及一支撐結構160，該共振結構100包括多個共振樑120、130以及一耦合樑140。多個共振樑120、130係分別對稱地連接於該耦合樑140之相對兩側。該共振樑120、130與該耦合樑140位於同一平面上，且該共振樑120、130與該耦合樑140係彼此垂直配置。該共振樑120、130與該耦合樑140可一體成型。該輸入電極110A與該輸出電極110B交互地配置於該多個共振樑120、130間，但不接觸，如圖所示。亦即一或多數個電極設置於該共振樑120、130的相鄰側且藉一或多個電容間隙彼此分開。
為方便說明，本發明以輸入電極和輸出電極區分其位置關係，且輸入電極與輸出電極可為相同材料。為使配置於該耦合樑140不同側的輸入電極110A電氣連接，每一輸入電極110A係包括位於該耦合樑140兩側分開之第一構件B1與第二構件B2，該第一構件B1與該第二構件B2間以導電結構111連接。而為使配置於該耦合樑140不同側的輸出電極110B電氣連接，每一輸出電極110B係包括位於該耦合樑140兩側分開之第三構件C1與第四構件C2，該第三構件C1與該第四構件C2間以導電結構111連接。該輸入電極110A與該輸出電極110B和該共振樑120、130彼此間平行地配置，且該輸入電極110A與該輸出電極110B與該共振樑120、130均沿一第一軸向L1延伸，而沿一第二軸向L2交互地排列。
在一實施例中，該第一軸向L1垂直該第二軸向L2並與該輸入電極110A、該輸出電極110B、該共振樑120、130位於同一平面上。據此，該輸入電極110A與該輸出電極110B分別連接至特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)，以使該輸入電極110A與該輸出電極110B得以驅動與感測該共振樑120、130沿該第二軸向L2振動。
在一實施例中，該輸入電極110A可為輸入電極，該輸出電極110B可為輸出電極。或另一實施例中，該輸入電極110A可為輸出電極，該輸出電極110B可為輸入電極。其中該至少一輸入電極110A包括多個輸入電極之實施例，該至少一輸出電極110B包括多個輸出電極之實施例。
在本發明之一實施例中，該輸入電極110A具有一第一端111A與一第二端112A，該輸入電極110A之第一端111A或第二端112A可為電源輸入端，而該輸出電極110B具有一第一端111B與一第二端112B，該輸出電極110B之第一端111B或第二端112B可為電源輸出端。反之亦可由該輸出電極110B為輸入電極，該輸入電極110A為輸出電極。該輸入電極與輸出電極的輸入訊號由ASIC供應。
再者，多個共振樑120、130平行配置地連接於該耦合樑之兩側，其中該共振樑120、130的寬度W=(2n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4...。另，該耦合樑140位於該兩共振樑120、130間的長度A1=(m+1)×λ/4，其中m為0,1,2,3,4...。當m=1且n=0時，亦即耦合樑寬度為λ/2，共振樑寬度也為λ/2，如此將會使本發明的指叉型耦合共振器10具有較佳的激發模態與輸出功率。
換句話說，此時，該耦合樑140位於該兩共振樑120、130間的長度A1等於共振樑120、130在共振狀態時，其共振波長的二分之一。在一較佳實施例中，該耦合樑140位於該兩共振樑120、130間的長度A1，共振樑120、130的寬度W，其中該長度A1等於寬度W。惟本發明結構並不限定於，該耦合樑140位於該兩共振樑120、130間的長度A1等於共振樑120的寬度W。其它實施例方式亦包括在本發明之精神範圍內。
由上所述，本發明之一實施例係將平行排列的相鄰兩兩共振樑120、130和耦合樑140連接，兩兩共振樑120、130間交互地設置該輸入電極110A與該輸出電極110B，而形成在該第一軸向L1可延伸而沿該第二軸向L2振動之體波模態的共振結構100。該指叉型耦合共振器10除向該第一軸向L1延伸之共振樑120、130可增加電容可傳感面積外，也可以該耦合樑140並接多個共振樑120、130，進而使該共振結構100能在二維空間中拓展其電容可傳感面積，故而有效地降低該指叉型耦合共振器10的阻抗值並增進其輸出效能。
請再參考圖1，在一實施例中，該共振結構100整體形狀近似柵欄結構，而每二共振樑120、130形近似雙十結構。該輸入電極110A與該輸出電極110B被該耦合樑140分隔在該耦合樑140之相對兩側上，亦即在該共振樑120、130與該耦合樑140所形成類似柵欄結構的空隙處交互地配置該輸入電極110A與該輸出電極110B。換句話說，在柵欄結構的共振樑120、130間的空隙處可依序配置該輸入電極110A、輸出電極110B、輸入電極110A、輸出電極110B、輸入電極110A等等之排列配置。在一實施例中，該輸入電極110A可為輸入電極，而該輸出電極110B可為輸出電極，因此如前所述，即以輸入電極、輸出電極、輸入電極、輸出電極、輸入電極...等交互地配置在柵欄結構間，即該多個共振樑間。而該輸入電極110A與該輸出電極110B與該共振樑120、130相互平行地並列配置。該輸入電極110A被耦合樑140分隔為該第一構件B1與該第二構件B2，而該輸出電極110B被耦合樑140分隔為該第三構件C1與該第四構件C2，藉由該第一構件B1與該第二構件B2，同時驅動共振樑120振盪，該第三構件C1與該第四構件C2感測共振樑120振盪。
在一實施例中，本發明藉由該多晶矽導電結構111跨越該耦合樑140分別將該輸入電極110A之第一構件B1與第二構件B2電性連接，以及藉該另一例如金屬導線之導電結構111將該輸出電極110B之第三構件C1與第四構件C2電性連接，使位在該共振樑120、130的同一側的輸入電極111A與112A具有相同的驅動電位或輸出電極111B與112B具有相同的驅動電位，其中該導電結構111可為一多晶矽導線或金屬導線等等。
另一方面，該指叉型耦合共振器10還包括一基材150(矽基材)與設置在基材150上的一支撐結構160。該耦合樑140之兩端係連接在該支撐結構160上，以讓該支撐結構160將該共振樑120、130與該耦合樑140支撐在該基材150上方。在一實施例中，該支撐結構160的配置位置位在該耦合樑140上。該支撐結構160包括有一第一支撐構件161與一第二支撐構件162。該第一支撐構件161包括有一第一支撐元件1611與一第一固定座1612，該第一支撐元件1611係設置在該第一固定座1612上，因此該耦合樑140之一端即可設置在該第一支撐元件1611上。而該第二支撐構件162包括有一第二支撐元件1621與一第二固定座1622，該第二支撐元件1621係設置在該第二固定座1622上，因此該耦合樑140之另一端即可設置在該第二支撐元件1621上。
在一實施例中，該第一固定座1612係為二個，分別設置於該第一支撐元件1611之兩端，使該第一支撐元件1611懸空跨接。而該第二固定座1622係為二個，分別設置於該第二支撐元件1621之兩端，使該第二支撐元件1621懸空跨接。
在另一實施例中，該第一固定座1612與該第二固定座1622係為一個，且該第一支撐元件1611與該第二支撐元件1621分別各自具有延伸出之二懸臂，該二懸臂係分別各自連接該第一彈性支撐件與該第二彈性支撐件，而使該第一彈性支撐件與該第二彈性支撐件分別連接該耦合樑140，使該第一彈性支撐件與該第二彈性支撐件支撐該耦合樑140而可振動。此實施例方式如第5圖所示。
惟本發明並未限定共振樑120、130之兩兩相鄰面有相同電性相位，亦即不限定本發明中輸入電極110A與輸出電極110B的配置結構。
圖2是本發明另一實施例的一種指叉型耦合共振器的俯視圖。請參考圖2，與上述實施例不同的是，位在該耦合樑140之同一側且極性相同的輸入電極110A或輸出電極110B的一端側可在同一平面上彼此連接而形成一叉狀結構F1或F2，進而使本實施例的電極110A與110B在共振樑170間配置形成兩個彼此相對的叉狀結構F1、F2。
再者，本發明亦未限定共振樑170與耦合樑140的數目，如圖2所繪示，設計者可依其使用需求而沿第二軸向L2進行多個共振樑170與耦合樑140的並聯結構。
請參考圖3是本發明指叉型耦合共振器之第三實施例的俯視圖，本實施例的結構與前述實施例的結構相似，差異在於：本實施例的共振樑120、130的長度不同與前述實施例不同。在本實施例中，該共振樑120、130的寬度W=(2n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4...。另，該耦合樑140位於該兩共振樑120、130間的長度A1=(m+1)×λ/4，其中m為0,1,2,3,4...。當m=1且n=1時，該耦合樑140位於兩共振樑120、130間的長度為λ/2，而該共振樑120、130寬度為3λ/2，該共振樑120、130的寬度變寬。該耦合樑140位於該兩共振樑120、130間的長度為λ/2，且λ為共振樑120、130在共振狀態時的共振波長。本發明結構並不限定於該共振樑120、130的寬度W等於共振頻率之半波長。
其中位在該耦合樑140之同一側且極性相同的輸入電極110A或輸出電極110B的一端側可在同一平面上彼此連接而形成一叉狀結構F1或F2，進而使本實施例的電極110A與110B在共振樑120、130配置形成兩個彼此相對叉狀結構F1、F2。
請參考圖4是本發明指叉型耦合共振器之第四實施例的俯視圖，本實施例的結構與前述實施例的結構相似，差異在於：本實施例的共振樑120、130的長度不同與前述實施例不同。在本實施例中，該共振樑120、130的寬度W=(2n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4...。另，該耦合樑140位於該兩共振樑120、130間的長度A1=(m+1)×λ/4，其中m為0,1,2,3,4...。當m=0且n=0時，該耦合樑140位於兩共振樑120、130間的長度為λ/4，該耦合樑140位於兩共振樑120、130間的長度變窄，而該共振樑120、130寬度為λ/2。亦即該共振樑120、130的寬度W=λ/2，且λ為共振樑120、130在共振狀態時的共振波長。其中位在該耦合樑140之同一側且極性相同的輸入電極110A或輸出電極110B的一端側可在同一平面上彼此連接而形成一叉狀結構F1或F2，進而使本實施例的電極110A與110B在共振樑120、130配置形成兩個彼此相對的叉狀結構F1、F2。
圖5是本發明指叉型耦合共振器之第五實施例的示意圖。圖6是圖5的指叉型耦合共振器的局部俯視圖。請同時參考圖5與圖6，在本實施例中，指叉型耦合共振器200包括一基材210、一共振結構211包括多個共振樑220與一耦合樑230、多個輸入電極240A、多個輸出電極240B與一對支撐結構250。該支撐結構250配置在基材210上。該支撐結構250包括有一第一支撐構件251與一第二支撐構件252。該第一支撐構件251包括有一第一支撐元件2511與一第一固定座2512，該第一支撐元件2511係設置在該第一固定座2512上，因此該耦合樑230之一端即可設置在該第一支撐元件2511上。而該第二支撐構件252包括有一第二支撐元件2521與一第二固定座2522，該第二支撐元件2521係設置在該第二固定座2522上，因此該耦合樑140之另一端即可設置在該第二支撐元件2521上。在一實施例中，該第一支撐元件2511與該第二支撐元件2521均各自分別具有延伸出之二懸臂2513、2523，該二懸臂2513、2523係分別各自連接於一第一彈性支撐件2514與一第二彈性支撐件2524，而使該第一彈性支撐件2514與該第二彈性支撐件2524分別連接該耦合樑230之兩端，使該第一彈性支撐件2514與該第二彈性支撐件2524支撐該耦合樑230而可振動。
多個共振樑220係分別對稱地連接於該耦合樑230之相對兩側。該共振樑220與該耦合樑230位於同一平面上，且該共振樑220與該耦合樑230係彼此垂直配置。該共振樑220與該耦合樑230可一體成型。其中多個共振樑220分別對稱地連接於該耦合樑230之相對兩側而形成一柵狀結構，且該支撐結構250連接在該耦合樑230的相對兩端，以讓該支撐結構250將該共振樑220與該耦合樑230支撐在該基材210的上方。該輸入電極240A與該輸出電極240B係分別交互地配置在該共振結構211之柵狀結構的空隙處以與該共振樑220形成交互配置，其中該輸入電極240A、該輸出電極240B與該共振樑220相互平行，亦即該共振樑220與輸入電極240A、輸出電極240B沿第一軸向L1延伸，而沿第二軸向L2進行排列。值得注意的是，該輸入電極240A、輸出電極240B是沿第一軸向L1跨越該耦合樑230上方或下方，以讓同一共振樑220能受到輸入電極240A驅動，並藉由輸出電極240B感測。此外，本實施例的電極亦可如同圖2的實施例一樣，將位在該耦合樑230同一側且具有相同極性的輸入電極240A或輸出電極240B加以連接而於同一平面形成叉狀結構，在此便不再予以贅述。
如圖6所示，該輸入電極240A或該輸出電極240B均可為一體成型地配置在該耦合樑230下方，而該輸入電極240A或該輸出電極240B均於該耦合樑230下方的位置設置有一凹槽241、242供該輸入電極240A或該輸出電極240B配置在內。
本實施例可如圖2所示之結構，不同處在於：一、該耦合樑230設置於該輸入電極240A或該輸出電極240B之凹槽241、242內。二、支撐結構251、252的設計。
請參考圖7是本發明指叉型耦合共振器之第六實施例的一種具雙頻輸出功能的指叉型耦合共振器的俯視圖，本發明係將兩個指叉型耦合共振器10A、10B並聯，分別輸出共振頻率，並將共振頻率訊號輸至該ASIC晶片。例如該輸入電極110A與該輸入電極110C共同電氣連接至該ASIC晶片，而該輸出電極110B與該輸出電極110D共同電氣連接至該ASIC晶片。該ASIC晶片提供一訊號至該輸入電極110A、110C，該輸入電極110A、110C即驅動該共振樑120A、120B、130A、130B震盪，而該輸出電極110B、110D感測該共振樑120A、120B、130A、130B之震盪頻率，而將該共振頻率輸出至該ASIC晶片。
本實施例之該指叉型耦合共振器10A、10B之結構可如前所述之實施例結構，但並不以該些實施例為限，凡符本發明精神範圍之實施例均為本發明所保護之範圍。
該指叉型耦合共振器10A、10B分別包括有一第一與第二共振結構100A、100B，該第一與第二共振結構100A、100B包括一耦合樑140將該第一與第二共振結構100A、100B連接。該第一與第二共振結構100A、100B分別包含一或多數個共振樑120A、120B、130A、130B，該第一共振結構100A、第二共振結構100B可如圖2、圖3或圖4之實施例形式，因此不予重複贅述相同結構。
該共振樑120A、130A之寬度為W1，而該共振樑120B、130B之寬度為W2，依據前面所述的共振樑120A、130A之寬度W=(2n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4...，以及該耦合樑140位於該兩共振樑120A、130A間的長度A1=(m+1)×λ/4，其中m為0,1,2,3,4...，該第一共振結構100A的共振頻率為f1。該共振樑120B、130B之寬度W2=(2n’+1)×λ’/2，其中n’為0,1,2,3,4…。該耦合樑140位於兩共振樑120B、130B間的長度A2=(m’+1)×λ’/4，其中m’為0,1,2,3,4...，該共振結構100B的共振頻率為f2。
如此，當W1不等於W2該第一與第二共振結構100A、100B，可輸出兩種頻率f1與f2，其中共振樑120A、130A之寬度為共振樑共振頻率f1的半波長，共振樑120B、130B之寬度為共振樑共振頻率f2的半波長。
請參閱圖8是本發明指叉型耦合共振器之第七實施例的一種具選頻輸出功能的指叉型耦合共振器的俯視圖，本發明係將兩個指叉型耦合共振器10A、10B分開設置，分別輸出共振頻率，並將共振頻率訊號輸至該ASIC晶片。例如該輸入電極110A與該輸入電極110C共同電氣連接至該ASIC晶片，而該輸出電極110B與該輸出電極110D共同電氣連接至該ASIC晶片。
該ASIC晶片提供一訊號至該輸入電極110A、110C，該輸入電極110A、110C即驅動該共振樑120A、120B、130A、130B震盪，而該輸出電極110B、110D感測該共振樑120A、120B、130A、130B之震盪頻率，而將該共振頻率輸出至該ASIC晶片。其中該第一與第二共振結構100A、100B利用一選擇功能電路20分別連接該共振結構100A、100B。ASIC晶片輸入一訊號至選擇功能電路20而可選擇性的驅動該第一共振結構100A或該第二共振結構100B，藉此可達到輸出訊號有選擇頻率之功能。
本實施例之該指叉型耦合共振器10A、10B之結構可如前所述之實施例結構，但並不以該些實施例為限，凡符本發明精神範圍之實施例均為本發明所保護之範圍。
該第一與第二共振結構100A、100B分別包含一或多數個共振樑120A、120B、130A、130B，該第一共振結構100A、第二共振結構100B可如圖2、圖3或圖4之實施例形式，因此不予重複贅述相同結構。該共振樑120A、130A之寬度為W1，而該共振樑120B、130B之寬度為W2，依據前面所述的共振樑120A、130A之寬度W=(2n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4...，以及該耦合樑140位於該兩共振樑120、130間的長度A1=(m+1)×λ/4，其中m為0,1,2,3,4...，該第一共振結構100A的共振頻率為f1。120B、130B之寬度W2=(2n’+1)×λ’/2，其中n’為0,1,2,3,4…。該耦合樑140位於兩共振樑120B、130B間的長度A2=(m’+1)×λ’/4，其中m’為0,1,2,3,4...，該共振結構100B的共振頻率為f2。因此，藉由該選擇功能電路20可選擇性地驅動該第一共振結構100A或該第二共振結構100B，藉此可達到輸出訊號有選擇頻率之功能。
綜上所述，在本發明的上述實施例中，產生體波模態共振的指叉型耦合共振器，其藉由耦合樑將並排的共振樑予以連接所產生的共振結構，其中耦合樑的長度為共振波長的二方之一。此舉讓共振樑除能在其延伸方向進行延伸以增加面積外，尚能藉由耦合樑連接多個並排的共振樑。換句話說，上述共振樑與耦合樑所組成的共振結構，其能在所處的二維空間中加以拓展，因而能有效地增加電容傳感面積以降低其阻抗，進而增進其輸出效能。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10、200、10A、10B．．．指叉型耦合共振器
20．．．選擇功能電路
100、211．．．共振結構
100A．．．第一共振結構
100B．．．第二共振結構
110A、240A、110C．．．輸入電極
111．．．導電結構
111A、111B．．．第一端
112A、112B．．．第二端
110B、240B、110D．．．輸出電極
120、130、220、120A、120B、130A、130B．．．共振樑
140、230．．．耦合樑
150、210．．．基材
160、250．．．支撐結構
161、251．．．第一支撐構件
1611、2511．．．第一支撐元件
1612、2512．．．第一固定座
162、252．．．第二支撐構件
1621、2521．．．第二支撐元件
1622、2522．．．第二固定座
2513、2523．．．懸臂
2514．．．第一彈性支撐件
2524．．．第二彈性支撐件
241、242．．．凹槽
B1．．．第一構件
B2．．．第二構件
C1．．．第三構件
C2．．．第四構件
F1、F2．．．叉狀結構
L1．．．第一軸向
L2．．．第二軸向
圖1是本發明指叉型耦合共振器之第一實施例的俯視圖。
圖2是本發明指叉型耦合共振器之第二實施例的俯視圖。
圖3是本發明指叉型耦合共振器之第三實施例的俯視圖。
圖4是本發明指叉型耦合共振器之第四實施例的俯視圖。
圖5是本發明指叉型耦合共振器之第五實施例的示意圖。
圖6是圖5的指叉型耦合共振器的局部俯視圖。
圖7是本發明指叉型耦合共振器之第六實施例的一種具雙頻輸出功能的指叉型耦合共振器的俯視圖。
圖8是本發明指叉型耦合共振器之第七實施例的一種具選頻輸出功能的指叉型耦合共振器的俯視圖。
10．．．指叉型耦合共振器
100．．．共振結構
110A．．．輸入電極
111．．．多晶矽導電結構
111A．．．第一端
112A．．．第二端
110B．．．輸出電極
120、130．．．共振樑
140．．．耦合樑
150．．．基材
160．．．支撐結構
161．．．第一支撐構件
1611．．．第一支撐元件
1612．．．第一固定座
162．．．第二支撐構件
1621．．．第二支撐元件
1622．．．第二固定座
B1．．．第一構件
B2．．．第二構件
C1．．．第三構件
C2．．．第四構件
L1．．．第一軸向
L2．．．第二軸向

Claims (20)

  1. 一種指叉型耦合共振器，包括：一共振結構，包括多個共振樑以及一耦合樑，多個共振樑係分別連接於該耦合樑之相對兩側，該共振樑與該耦合樑垂直連接；至少一輸入電極與至少一輸出電極，該輸入電極與該輸出電極係交互地配置於該多個共振樑間，且該輸入電極配置於該耦合樑之兩側，該輸出電極配置於該耦合樑之兩側，該輸入電極與該輸出電極和該共振樑彼此間平行地配置，且該輸入電極或該輸出電極與相鄰兩共振樑分別形成電容間隙，使該輸入電極驅動兩相鄰共振樑振動或該輸出電極感測兩相鄰共振樑振動產生的電容變化；一基材；及一支撐結構，係設置在基材上，該耦合樑之兩端係連接在該支撐結構上，以支撐該共振結構於該基材上方。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該共振樑為一體波模態(bulk mode)共振器，其中該共振樑寬度=(2×n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4...，且λ為該些共振樑在共振狀態時的共振波長。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該輸入電極包括位於該耦合樑兩側分開之第一構件與第二構件，該第一構件與該第二構件間以一導電結構連接，而該輸出電極包括位於該耦合樑兩側分開之第三構件與第四構件，該第三構件與該第四構件間以該導電結構連接。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中更包括有一第一軸向與一第二軸向，該第一軸相與該第二軸向係相互垂直，而該輸入電極與該輸出電極與該共振樑沿該第一軸向延伸，而沿該第二軸向交互地排列，其中該第一軸向、該第二軸向與該輸入電極、該輸出電極、該共振樑及該耦合樑位於同一平面上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該輸入電極與該輸出電極分別連接至一積體電路(ASIC)，使該輸入電極與該輸出電極來驅動與感測該共振樑沿該第二軸向振動。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該耦合樑位於該兩共振樑間的長度=(m+1)×λ/4，其中m為0,1,2,3,4…，且λ為該兩共振樑在共振狀態時的共振波長。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該耦合樑位於該兩共振樑間的長度等於該耦合樑的寬度。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該共振樑的截面形狀為矩型。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該共振結構為非等向性材料。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該導電結構為多晶半導體材料或金屬。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該支撐結構包括有一第一支撐構件與一第二支撐構件，該第一支撐構件包括有一第一支撐元件與一第一固定座，該第一支撐元件係設置在該第一固定座上，使該耦合樑之一端設置在該第一支撐元件上；及該第二支撐構件包括有一第二支撐元件與一第二固定座，該第二支撐元件係設置在該第二固定座上，使該耦合樑之另一端設置在該第二支撐元件上。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該輸入電極或該輸出電極位於該耦合樑之同一側且電位相同一端側彼此連接而形成一叉狀結構。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該輸入電極為一體成型地配置在該耦合樑下方，而該輸入電極於該耦合樑下方的位置設置有一凹槽供該輸入電極配置在內，以及該輸出電極為一體成型地配置在該耦合樑下方，而該輸出電極於該耦合樑下方的位置設置有一凹槽供該輸出電極配置在內。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之指叉型耦合共振器，其中該共振樑間依序交互地配置該輸入電極、輸出電極、輸入電極、輸出電極、輸入電極、輸出電極之排列配置。
  15. 一種指叉型耦合共振器，包括：一第一共振結構，包括：多個共振樑以及一耦合樑，多個共振樑係分別連接於該耦合樑之相對兩側，該共振樑與該耦合樑垂直連接；一或多數個電極設置於兩相鄰共振樑之間且與兩共振樑分別形成電容間隙，使該電極驅動兩相鄰共振樑振動或感測兩相鄰共振樑振動產生的電容變化，該電極與該共振樑彼此平行配置；一第二共振結構，包括：多個共振樑以及一耦合樑，多個共振樑係分別對稱地連接於該耦合樑之相對兩側，該共振樑與該耦合樑垂直連接；一或多數個電極設置於兩相鄰共振樑之間且與兩共振樑分別形成電容間隙，使該電極驅動兩相鄰共振樑振動或感測兩相鄰共振樑振動產生的電容變化，該電極與該共振樑彼此平行配置；一基材；一支撐結構，係設置在基材上，該耦合樑之兩端係連接在該支撐結構上，使支撐該第一與第二共振結構於該基材上方。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之指叉型耦合共振器，其中該共振樑寬度=(2×n+1)×λ/2，其中n為0,1,2,3,4...，且λ為共振樑在共振狀態時的共振波長。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之指叉型耦合共振器，其中該耦合樑位於該兩共振樑間的長度=(m+1)×λ/4，其中m為0,1,2,3,4...，且λ為共振樑在共振狀態時的共振波長。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之指叉型耦合共振器，其中該第一共振結構與該第二共振結構係並聯且該耦合樑係連接。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之指叉型耦合共振器，其中該第一共振結構與該第二共振結構係分離。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之指叉型耦合共振器，其中該第一共振結構之共振樑的寬度不等於該第二共振結構之共振樑的寬度。
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