專利名稱：表面貼裝石英晶體振蕩器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石英晶體振蕩器及其制造方法，具體來講，本發(fā)明是關(guān)于表面貼裝的石英晶體振蕩器及其制造方法。
背景技術(shù)：
石英晶體振蕩器由于其頻率的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性的特點(diǎn)，在現(xiàn)代電子行業(yè)如通訊、電腦、娛樂設(shè)備及其它我們所涉及的領(lǐng)域是不可缺少的一部分。到目前為止，石英晶體振蕩器通常是由壓電石英晶體諧振器再加上相應(yīng)的振蕩電路，和一個(gè)可被用某種方法密封的封裝物所組成，直流電壓可通過密封封裝的引線作用在石英晶體振蕩器上產(chǎn)生振蕩。在壓電石英晶體諧振器中的石英晶片上，具有一組非常薄的導(dǎo)電金屬電極沉積在其兩主要表面(上表面和下表面)，形成諧振片。兩面電極的重疊部位決定了諧振片上的諧振面積。當(dāng)提供的直流電壓通過振蕩電路產(chǎn)生的交流電壓的頻率和該石英晶體諧振片的諧振頻率相同時(shí)，壓電石英晶體諧振片開始諧振。石英晶體諧振片的諧振頻率是由石英晶體的壓電及彈性常數(shù)、尺寸及金屬電極和其它因素所決定的。
通常情況下，表面貼裝石英晶體振蕩器由一個(gè)壓電石英晶體諧振器再加上相應(yīng)的振蕩電路和陶瓷封裝物或基座組成。
陶瓷封裝物或基座是層疊式的綜合應(yīng)用了金屬過火沉積、金屬混合及陶瓷金屬封合等技術(shù)的陶瓷結(jié)構(gòu)，此類陶瓷元件需要高技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，相當(dāng)生產(chǎn)成本比較高，并且一直以來都比較缺乏產(chǎn)品。
在此情況下，能夠提供構(gòu)造簡單、低成本生產(chǎn)，有效耐用的表面貼裝石英晶體振蕩器具有其明顯的優(yōu)點(diǎn)及優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述的問題，本發(fā)明提出了一種表面貼裝石英晶體振蕩器及其制造方法，該振蕩器及其制造方法使得本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單明了，適用于低成本制造，具有耐久性、有效性、易于實(shí)施、成本低廉、便于制造和使用方便等特點(diǎn)，而且此種振蕩器具有高度低的特點(diǎn)。
基于此，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明首先提供一種基于石英晶體的諧振片，它是此石英晶體振蕩器的一個(gè)重要組成部分。此諧振片諧振于特定頻率，通常要求對(duì)于加于諧振片的交流電壓做出響應(yīng)。在使用中，基于石英晶體的諧振片諧振于一個(gè)響應(yīng)于交流電壓的頻率有關(guān)的要求頻率上，而此交流電壓來自與相應(yīng)的振蕩電路。
基于石英晶體的諧振片的外部周邊可為任何適當(dāng)?shù)膸缀涡螤?。比如其形狀適合于表面石英晶體振蕩器，但是其基本構(gòu)造中該諧振片的中部呈橋形結(jié)構(gòu)，以便于產(chǎn)生諧振，其兩端為固定部分，該固定部分可與其它部件連接在一起(這里所描述的其它部件通常是用于固定諧振片的基座片)，并能使其得以固定。
該諧振片其兩端可設(shè)置用于固定連接的固定部分，這固定部分其形狀可大于其中部的橋形結(jié)構(gòu)，也可小于橋形結(jié)構(gòu)，上述的橋形結(jié)構(gòu)主要是諧振片的諧振部分，其具體的形狀可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)，在一種特別有用的形狀中，橋形結(jié)構(gòu)可為主體是長方形、正方形、圓形(圓形是諧振部分的主體，圓形的兩端可通過搭橋、引線或者其它的形式與諧振片的固定部分連接)或橢圓形的結(jié)構(gòu)，或者是類似的規(guī)則幾何形狀。
特別有用的其它幾何形狀包括近似是圓形的，或近似是長方形的形狀等。在一種特別有用的形狀中，諧振片具有一個(gè)長方形周邊。
諧振片有電極，以便應(yīng)用外接的交流電壓。在一個(gè)特別有用的形態(tài)中，諧振片具有上表面和下表面，第一電極位于石英晶片的上表面，而另一個(gè)電極，即第二電極則位于相應(yīng)晶片的下表面。
諧振片的厚度可以是非常一致或者是變化的。在一致非常有用的具體表現(xiàn)形式中，諧振片內(nèi)由兩重復(fù)電極所決定的諧振區(qū)域(即第一、第二電極部分所占有的區(qū)域)以外的區(qū)域的厚度有所減少。這種特征隨后將有詳細(xì)的討論。
在另外一個(gè)特別有用的形狀中，諧振片的厚度基本一致，但相對(duì)于邊界部分(一般來講邊界部分是指沒有電極的區(qū)域)來講有明顯減少，隨后討論這種情況。
本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法，就是振蕩器的組裝包括在其它地方描述的基于石英晶體的諧振片及基座片，以便基座片和諧振片穩(wěn)固地連在一起。而諧振片相對(duì)于基座片來講，可根據(jù)提供給諧振片兩端的適當(dāng)交流電壓而諧振，此交流電壓來自于相應(yīng)的振蕩電路。基座片具有一對(duì)諧振片連接電極，基座片和諧振片在基座片的諧振片連接電極處和諧振片的電極連在一起，在電性能方面形成了導(dǎo)通。由于諧振片在兩端而不是像陶瓷振蕩器一樣在一端和基座片相連接，這種連接提供了一種很強(qiáng)的機(jī)械連接性能，使諧振片和基座片之間形成了一種很強(qiáng)的機(jī)械連接。這種方法增強(qiáng)了此種振蕩器的耐久性，相對(duì)于以前工藝生產(chǎn)的振蕩器，這種方法增加了此種振蕩器的使用壽命。
雖然基座片和基于晶體的諧振片能以各種方法、各種技術(shù)連在一起，但最好是用粘合物連在一起，所以組裝時(shí)就應(yīng)在基座片的諧振片連接電極處和基于晶體的諧振片的電極處用粘合物固定。這種粘合物在粘固基座片和諧振片總是行之有效的。一種特別有效的粘合物就是膠性粘合物。
雖然基座片可以由任何適合的材料組成，比如金屬、玻璃、陶瓷等等，但是更好的材料還是晶體(即石英晶體)。晶體的使用在降低成本上是非常有效的，而且基本上完全滿足基于晶體的諧振片的物理特性，特別是熱膨脹性能。此類特性將最大限度地減少應(yīng)力對(duì)振蕩器性能的負(fù)面影響。
基座片包括一對(duì)諧振片連接電極，以便有一個(gè)諧振片連接電極同諧振片的第一電極進(jìn)行電連接，同時(shí)另外一個(gè)諧振片連接電極又同諧振片的第二個(gè)電極有電連接。此類諧振片連接電極能非常有效地將振蕩電路提供的交流信號(hào)提供給諧振片。
基座片也包括振蕩電路連接盤，以便振蕩電路通過基座片上的振蕩電路連接盤和基座片連接在一起。
基座片也包括一對(duì)測試盤，以便振蕩器在組裝過程中，可通過測試盤對(duì)振蕩器組裝件進(jìn)行測試或電加工。
基座片也包括電路，以便諧振片連接電極、振蕩電路連接盤和測試盤通過電路進(jìn)行電連接。
基座片的內(nèi)部表面上沉積的電路或電極可通過四邊的側(cè)面延伸到該基座片的外部表面，甚至是基座片的下表面。
這里描述的電極、連接盤、測試盤和電路可以由任何適用的導(dǎo)電材料組成，但是此類材料最好包括金屬成分?？梢杂萌魏芜m當(dāng)?shù)姆椒ㄥ兩?，最好采用真空鍍膜的方法蒸鍍到表面。這里所說的電極包括基座片上的諧振片連接電極和諧振片的電極。
本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法，就是振蕩器的組裝包括振蕩電路，以便振蕩電路和基座片穩(wěn)固地連在一起。而振蕩電路相對(duì)與基座片來講，可根據(jù)提供給振蕩電路的直流電壓產(chǎn)生交流電壓，并將此交流電壓提供給諧振片。振蕩電路和基座片在基座片上的振蕩電路連接盤處連在一起，在電性能方面形成了導(dǎo)通。
雖然振蕩電路和基座片能以各種方法、各種技術(shù)連在一起，但最好是通過導(dǎo)電線壓焊的方法連接在一起。導(dǎo)電線最好包括金屬成份。
本發(fā)明所提到的石英晶體振蕩器包括如同其它地方描述的基于晶體的諧振片、振蕩電路和基座片，也包括外殼片。此外殼片被牢固地固定在基座片上，以便這個(gè)諧振片和振蕩電路是位于外殼片與基座片之間，使整個(gè)振蕩器被牢固地機(jī)械性地固定在一起，使基于晶體的諧振片和振蕩電路能被完全地密封好。
在一種形式下，第一次粘合物點(diǎn)在基座片與諧振片的相應(yīng)電極上，并且有效地將基座片與諧振片牢固地固定在一起，同時(shí)第二次粘合物點(diǎn)在外殼片與基座片上，并且有效地將外殼片與基座片牢固地固定在一起，第一次粘合物與第二次粘合物的組成部分可以一樣，也可以不一樣。
雖然任何材料可以用于外殼片，但外殼片最好是由晶體(即石英晶體)做成。所以在一種特別有用的形式中，基于晶體的諧振片、基座片及外殼片都是由晶體組成。
在一種特別有用的形式中，外殼片可有向外延伸的凹部，這種特征將在后面做詳細(xì)描述。
本發(fā)明的一大實(shí)現(xiàn)方面，就是提供了生產(chǎn)石英晶體振蕩器的方法，這種方法包括了提供一個(gè)完整的石英晶片；第一和第二電極鍍于石英晶片的上表面和相應(yīng)的下表面，形成諧振片。諧振片和鍍有諧振片連接電極的基座片牢固地連在一起，以便諧振片相對(duì)于基座片，在振蕩電路提供的交流電壓作用于諧振片時(shí)能夠諧振；振蕩電路和基座片上的振蕩電路連接盤牢固地連在一起，以便振蕩電路在外來直流電壓的作用下，產(chǎn)生交流電壓作用與諧振片，使諧振片諧振；再將基座片牢固地和外殼片連在一起，以便諧振片和振蕩電路牢固地位于基座片與外殼片中間。由此制造成表面貼裝的石英晶體振蕩器。
在一種形式中，基座片與外殼片都由石英晶體組成。固定的步驟包括使用粘合物分別將諧振片和基座片牢固地粘在一起，及將基座片和外殼片牢固地粘在一起。
這種粘固步驟有效地將基座片、諧振片及外殼片機(jī)械地牢固地粘在一起，以便形成一個(gè)完全密封的周邊。
導(dǎo)電粘合物，最好是導(dǎo)電膠，被用于諧振片的電極和基座片上的諧振片連接電極之間，以便形成一個(gè)諧振的電子回路。
至此介紹的每一種特點(diǎn)或者是兩種或多種特點(diǎn)綜合描述都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且這種特性并沒有相互不一致性。
本發(fā)明設(shè)計(jì)的振蕩器構(gòu)造簡單，能低成本生產(chǎn)，有效且耐用。如用于電腦、手機(jī)、無線電控制及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等電子設(shè)備。由于此振蕩器的外殼和基座可由石英晶體振蕩器的生產(chǎn)者自己生產(chǎn)，此舉使石英晶體振蕩器的生產(chǎn)不再依賴于外部的陶瓷封裝生產(chǎn)者。比如，該表面貼裝石英晶體振蕩器不再需求、而且不再包括上述陶瓷封裝物或基座。所以此發(fā)明避免了與此類陶瓷封裝物或基座有任何關(guān)系及由此帶來的問題。更好的是此石英晶體振蕩器是由一個(gè)石英晶體基座及一個(gè)石英晶體外殼封裝而成。當(dāng)此表面貼裝石英晶體振蕩器裝在應(yīng)用電路上后，能明顯提高抗沖擊及抗振動(dòng)的能力。還有，此振蕩器相對(duì)于以往的制造技術(shù)生產(chǎn)的振蕩器具有高度低的特點(diǎn)，此表面貼裝石英晶體振蕩器的制造工藝易于實(shí)施，并提供了一種成本效益高的方法來生產(chǎn)表面貼裝石英晶體振蕩器。
綜上所述，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單明了、適于低成本制造，在使用中具有有效性和耐久性的特點(diǎn)，而且諧振片的電極可直接電鍍在晶片上，并與基座片上的諧振片連接電極相對(duì)應(yīng)，而不必用金屬引線使交流電壓作用在諧振片上使之產(chǎn)生諧振。因此可減少整個(gè)表面貼裝石英晶體振蕩器的高度，當(dāng)然具體的高度要根據(jù)諧振頻率等設(shè)計(jì)要求來決定。


圖1為本發(fā)明的石英晶體諧振片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的石英晶體基座片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明中固定諧振片與基座片的膠粘合物的示意圖；圖4為本發(fā)明中諧振片、振蕩電路與基座片固定在一起的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明中具有凹部的晶體外殼片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明中固定基座片和外殼片的膠粘合物的示意圖；圖7為本發(fā)明中具有局部剖視的振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明中另一種石英晶體諧振片的剖視圖；圖9為本發(fā)明中另一種石英晶體諧振片的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了一種長方形的壓電石英晶體諧振片10。在本發(fā)明中，諧振片10的長邊，平行于X軸11，此X軸11剛好是石英晶體特性軸及AT切形的方向，而此種AT切形石英晶體普遍用于高頻石英晶體諧振片。諧振片10的寬度平行于Z軸13，厚度平行于Y軸12。
為了不特定限制本發(fā)明，諧振片10的通常尺寸包括了長度范圍2.0mm-12mm之間，如7.5mm；寬度范圍1.5mm-5.5mm之間，如5mm。厚度根據(jù)以下關(guān)系取決于諧振頻率t＝1.67/FEQN.1(公式一)t代表厚度，單位mm，F(xiàn)代表諧振頻率，單位MHz，此諧振頻率通常在1MHz-200MHz之間。
為了向諧振片10提供電信號(hào)，導(dǎo)電金屬電極14、15被真空相應(yīng)地鍍在了石英晶片10的上面及下面(也即前文所說的第一電極14、第二電極15)，形成諧振片。
導(dǎo)電金屬電極14、15的尺寸決定于等效電路的參數(shù)指數(shù)，而最終石英晶體諧振片是根據(jù)此等效電路而設(shè)計(jì)以滿足應(yīng)用中尺寸的限制。但是導(dǎo)電金屬電極14、15的厚度以及應(yīng)用于導(dǎo)電金屬電極14、15上面金屬的密度是決定諧振片10的有電極頻率從諧振片10的無電極頻率下降多少的主要因素。諧振頻率相對(duì)于無電極頻率的下降率通常被叫做電極的質(zhì)量負(fù)載(或頻率返回量)，由以下公式表示Δ＝(fu-fθ)/fuEQN.2(公式二)fu代表諧振部分的無電極頻率，fθ代表諧振部分的有電極頻率。
聲學(xué)結(jié)果顯示，在導(dǎo)電金屬電極14、15之間形成的頻率為fθ的厚度切變波無法擴(kuò)散到諧振片10的其它沒有電極的區(qū)域，并且當(dāng)聲波傳遞至諧振片10的邊緣18、19的時(shí)候，聲位移的幅度呈指數(shù)形式下降。
既然聲波的能量正比于聲波位移的平方，當(dāng)聲波從電極邊緣16、17輻射到諧振片10的邊緣18、19時(shí)聲波能量呈指數(shù)形式下降。這種現(xiàn)象被叫做能量的陷阱效應(yīng)，到達(dá)諧振片10邊緣18、19的能量，因聲波的散發(fā)和吸收從諧振器中消失掉了。Δ值越大則聲波位移幅度指數(shù)性下降率越大，同時(shí)能量的陷阱效應(yīng)也就越大。當(dāng)不足夠的能量陷阱效應(yīng)引起的能量損失很大時(shí)，等效串聯(lián)電阻就很大。
通常情況下，石英晶體諧振片都要求有相對(duì)較小的等效串聯(lián)電阻。所以Δ值及位于電極邊緣16、17和諧振片10的邊緣18、19之間的長度是經(jīng)過特別設(shè)計(jì)考慮的，以便決定諧振片10的尺寸，以使石英晶體諧振片能夠滿足實(shí)用的要求。
導(dǎo)電金屬從第一電極14和第二電極15延伸到石英晶體諧振片10的端點(diǎn)電極區(qū)20、21。端點(diǎn)電極區(qū)20、21的作用在于它們和圖2所示的晶體基座片22的上內(nèi)部表面23的諧振片連接電極26、27對(duì)應(yīng)在一起，并可使用導(dǎo)電膠將諧振片10的端點(diǎn)電極區(qū)20和基座片22的諧振片連接電極26連接在一起，同時(shí)也將諧振片10的端點(diǎn)電極區(qū)21與基座片22的諧振片連接電極27連接起來。
諧振片10，包括導(dǎo)電金屬電極14、15，是通過導(dǎo)電膠在上述的電極區(qū)處與基座片22連接在一起。
如圖2所示，基座片22的上頂部表面23處的金屬電極26A、26B、27A、27B包住基座片22的邊緣，分別連接到位于晶體基座片22的下外部24上的端點(diǎn)電極區(qū)29、29A、30、30A。使用一種常規(guī)的導(dǎo)電膠以便將位于諧振片10上的端點(diǎn)電極區(qū)20、21和位于基座片上表面23的諧振片連接電極區(qū)26、27連接起來，然后又通過基座片上表面23的金屬電路28和上表面23上的振蕩電路連接盤29B、29C、29D、30B、30C、30D連接起來。如圖4所示，振蕩電路80通過導(dǎo)電線81壓焊的方法和基座片上表面23上的振蕩電路連接盤29B、29C、29D、30B、30C、30D連接在一起。諧振片10的導(dǎo)電金屬電極14、15最終通過基座片22的上表面23上的諧振片連接電極26和27、金屬電路28及振蕩電路連接盤29B、29C、29D、30B、30C、30D與振蕩電路80連接在一起了。
圖2顯示位于基座片22的下外部24上的4個(gè)端點(diǎn)電極區(qū)29、29A、30和30A是與振蕩器外部的應(yīng)用電路連接在一起的。
圖2所示的基座片上表面23上的測試盤31和32主要是用來在組裝過程的任何時(shí)間對(duì)振蕩器組裝件進(jìn)行測試和電加工。位于基座片22的區(qū)域23、24上的諧振片連接電極、電路、振蕩電路連接盤和測試盤是通過真空將一層很薄的金屬膜鍍上而成的，但是它們也可以用其它方法鍍在表面上。
圖3所示，常規(guī)導(dǎo)電膠36用于分別連接位于諧振片10上的端點(diǎn)電極區(qū)20、21和基座片22上的諧振片連接電極區(qū)26、27。使用導(dǎo)電膠(膠粘合物的一種)36后，根據(jù)膠生產(chǎn)廠家的要求進(jìn)行固化。
圖4所示，當(dāng)導(dǎo)電膠36完成固化后，諧振片10和基座片22組裝形成的組裝件39可在加工前進(jìn)行測試，可以通過適當(dāng)?shù)臏y試設(shè)備將測試盤31、32連在一起進(jìn)行測試。如同石英晶體振蕩器行業(yè)的通常做法，頻率最好在完成組裝及封蓋前加以調(diào)整達(dá)到指定頻率。
如圖5所顯示，晶體外殼片35和晶體基座片22具有基本相同的尺寸并有向外的凹部，這樣二者便于對(duì)接固定，但是晶體外殼片35無有功能電極。晶體外殼片35是透明的，諧振片10上的電極和晶體基座片22上的電極都可以通過外殼片觀察到，同時(shí)晶體外殼片35可用于印字，以便產(chǎn)生標(biāo)識(shí)。
圖6和圖7所示，晶體外殼片35和晶體基座片22的組裝連接方法是將常規(guī)膠粘合物38用于晶體基座片22上的邊界部分，然后將晶體外殼片35蓋上進(jìn)行粘合，形成振蕩器組裝件40。用于晶體基座片22周邊的常規(guī)膠粘合物38的寬度要窄，以便保證多余的膠粘合物不會(huì)粘到諧振片10上。如果過多的膠粘合物不小心被涂在了諧振片10上，則諧振特性將會(huì)因膠粘合物的量多少而受到很大的影響。膠粘合物38的外圍周邊和基座片22及晶體外殼片35的周邊大致相同。
當(dāng)涂上膠粘合物38后，外殼片35放在組裝件的頂部，以便外殼片35的周邊完全和膠粘合物38結(jié)合并且沒有任何空隙，膠粘合物38根據(jù)廠家的要求進(jìn)行固化。
膠粘合物具有一定的粘性和表面張力，此種特性在組裝過程中支撐著三個(gè)晶片22、10、35，并且在固化后使得它們保持不要接觸，非常重要的一點(diǎn)，諧振片10除了其兩端通過導(dǎo)電膠和基座片22固定外，不要和晶體基座片22和晶體外殼片35有任何接觸。此等接觸將使諧振片不振，或產(chǎn)生很高的等效串聯(lián)電阻。如果出現(xiàn)任何原因設(shè)計(jì)要求諧振片10較厚，那么晶體外殼片的中央部位可以做得足夠凹入，以避免任何接觸，此點(diǎn)將在以后討論。
本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)是諧振片10、晶體基座片22和晶體外殼片35都具有相同的熱膨脹系數(shù)，此點(diǎn)可避免在以往工藝中使用不同的基座和外殼材料所帶來的應(yīng)力。
從這個(gè)振蕩器組裝件40的結(jié)構(gòu)上可反映本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)，是諧振片10位于由基座片22、外殼片35和環(huán)繞連接組裝件周邊的膠粘合物38的厚度所形成的凹部中，并被導(dǎo)電膠36在諧振片的兩端所支撐。
本發(fā)明還有個(gè)特點(diǎn)，就是基座片22上的測試盤可對(duì)連接好的諧振片10進(jìn)行單獨(dú)測試，使不合格的振蕩器組裝件39免于被再加工。此舉降低了成本，更進(jìn)一步保證了振蕩器質(zhì)量圖8表示了本發(fā)明中石英晶體諧振片的另外一種形態(tài)。除了以前描述的以往，這個(gè)形態(tài)的石英晶體諧振片，標(biāo)號(hào)為210，其結(jié)構(gòu)和功能同以前介紹的諧振片10相似。諧振片210的部件標(biāo)識(shí)方法和以往描述的諧振片10的部件的編號(hào)方法一樣，只是在編號(hào)前加了“2”。
諧振片210主要是為了解決能量陷阱效應(yīng)現(xiàn)象。在有效需要總體尺寸非常小的應(yīng)用中，石英晶體諧振片210在設(shè)計(jì)上需要有一個(gè)非常大的Δ值，以便達(dá)到需要的能量陷阱效應(yīng)，以達(dá)到可被接受的低等效串聯(lián)電阻。通常情況下需要的Δ值，即質(zhì)量負(fù)載(或頻率返回量)，是通過鍍在諧振片10上邊的電極14的厚度來達(dá)到的，但是因?yàn)榻饘匐姌O的材料比晶體來講具有較低的內(nèi)部機(jī)械Q值，所以使用較厚的電極將增加等效電阻。
圖8顯示另外一種方法來提高電極的厚度。本發(fā)明中此種形態(tài)所出現(xiàn)的厚度切變模式的頻率，是同諧振片210的厚度成反比，并且能以上述的公式EQN.1描述。如果如圖10所示位于電極邊緣216、217和諧振片邊緣218、219之間的厚度減小以后，如圖所示的區(qū)間60、62的頻率將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過電極部分64的頻率，比如厚度減小10％，在忽略其它因素的情況下，頻率將上升大約10％。既然質(zhì)量負(fù)載△，如公式EQN.2描述，正比于無電極區(qū)域60、62和有電極區(qū)域64之間的頻率之差，所以質(zhì)量負(fù)載Δ可以通過降低電極區(qū)域64外部的諧振片的厚度來實(shí)現(xiàn)，而并非通過大量增加電極的厚度來實(shí)現(xiàn)，這種方法能夠設(shè)計(jì)出高強(qiáng)度的能量陷阱效應(yīng)和好的等效電阻值，并同時(shí)保持小的尺寸。
較高頻率的晶體振蕩器其重要性越來越大，但是根據(jù)公式EQN.1所示，增加諧振片的頻率必需減小諧振片的厚度。諧振片越薄則越容易破碎也更難通過生產(chǎn)過程去加工。一種方法是用基頻泛音來達(dá)到較高頻率，此種泛音將使用較厚的諧振片，但是泛音諧振的等效線路比起基頻諧振模式來講具有較高的等效阻抗和較低的動(dòng)態(tài)電容?；谶@種理由在許多實(shí)際的運(yùn)用中都要求基頻模式。
圖9顯示本發(fā)明石英晶體諧振片的又一種形式。除了以往所描述的以外，這種諧振片，標(biāo)注為310，其結(jié)構(gòu)和功能都同以往描述的諧振片10相似。諧振片310的組成部分的標(biāo)識(shí)方法和諧振片10的標(biāo)識(shí)方法相同，只是在前面加“3”。
圖9所示，諧振片310的中間部分65的厚度減小了，以便滿足應(yīng)用的需要。這種結(jié)果可以通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄟ_(dá)到，比如在保留邊界部分66仍然較厚及較強(qiáng)的情況下，選擇性地腐蝕中央部分65就可達(dá)到此目的。采取這種方法可以達(dá)到一個(gè)中央部分65非常薄的諧振片310，在不犧牲邊界部分66的厚度和力量的情況下仍可達(dá)到高諧振頻率。
在本申請中，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施采用了不同的形式加以描述，但是，本發(fā)明并非限制在此等范圍中，它可以在其它的要求范圍中以不同的形式加以實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種諧振片，其上沉積有電極，其特征在于該諧振片中部為橋式結(jié)構(gòu)，兩端為固定部分，該固定部分可與其它部件連接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的諧振片，其特征在于該諧振片為長方形，或正方形，或橢圓形，或圓形。
3.如權(quán)利要求1所述的諧振片，其特征在于該諧振片的厚度是可變的。
4.如權(quán)利要求3所述的諧振片，其特征在于諧振片的上下表面分別設(shè)置有第一、第二電極部分，可在沒有第一、第二電極部分的區(qū)域內(nèi)減少諧振片的厚度。
5.如權(quán)利要求3所述的諧振片，其特征在于諧振片的上下表面分別設(shè)置有第一、第二電極部分，具有第一、第二電極部分的厚度比沒有第一、第二電極部分的區(qū)域厚度有所減少。
6.一種振蕩器組裝件，其特征在于該振蕩器組裝件包括一個(gè)基于石英晶體的諧振片，該諧振片可諧振于所要求的頻率，一個(gè)和石英晶體諧振片連接于一起并共同工作的振蕩電路，一個(gè)基座片，與諧振片固定在一起，以便諧振片可相對(duì)于基座片諧振。
7.如權(quán)利要求6所述的振蕩器組裝件，其特征在于諧振片在兩端和基座片連接在一起，而且基座片具有諧振片連接電極部分，其諧振片連接電極和諧振片的電極對(duì)應(yīng)并連在一起。
8.如權(quán)利要求6所述的振蕩器組裝件，其特征在于該組裝件包含有將基座片和諧振片牢固地固定在一起的粘合物。
9.如權(quán)利要求6所述的振蕩器組裝件，其特征在于基座片是由石英晶體材料構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求7所述的振蕩器組裝件，其特征在于諧振片上表面有第一電極，下表面有第二電極，基座片對(duì)應(yīng)包含有一對(duì)諧振片連接電極，此對(duì)諧振片連接電極的位置和諧振片第一電極、第二電極對(duì)應(yīng)，并分別和第一電極、第二電極相連接。
11.如權(quán)利要求7所述的振蕩器組裝件，其特征在于諧振片的第一電極和第二電極延伸到該諧振片的兩端，形成第一、第二端點(diǎn)電極區(qū)；第一、第二端點(diǎn)電極區(qū)分別與基座片上內(nèi)部表面的兩個(gè)諧振片連接電極對(duì)應(yīng)并連接在一起。
12.如權(quán)利要求11所述的振蕩器組裝件，其特征在于基座片的內(nèi)部表面有沉積在上的諧振片連接電極、振蕩電路連接盤，振蕩電路通過連接盤和基座片連接在一起。
13.如權(quán)利要求11所述的振蕩器組裝件，其特征在于基座片的內(nèi)部表面有沉積振蕩電路測試盤，便于在組裝過程中對(duì)振蕩器組裝件進(jìn)行測試或電加工。
14.如權(quán)利要求12所述的振蕩器組裝件，其特征在于基座片的內(nèi)部表面上沉積的電路或電極可通過四邊的側(cè)面延伸到該基座片的外部表面，甚至是基座片的下表面。
15.如權(quán)利要求6所述的諧振器組裝件，其特征在于振蕩電路和基座片通過基座片上的振蕩電路連接盤連接在一起，其連接方式是導(dǎo)電線壓焊的方式。
16.如權(quán)利要求11、12、13或14所述的振蕩器組裝件，其特征在于諧振片的第一電極和第二電極以及基座片上的所有電極、連接盤、測試盤和電路含有金屬成分。
17.一種表面貼裝的石英晶體振蕩器，該振蕩器包括一個(gè)基于石英晶體的諧振片，該諧振片可諧振于所要求的頻率；一個(gè)和石英晶體諧振片連接并共同工作的振蕩電路；一個(gè)基座片，與諧振片固定在一起，諧振片可相對(duì)于基座片諧振；并與振蕩電路固定在一起，振蕩電路可通過基座片上的電路和諧振片共同工作；一個(gè)和基座片固定在一起的外殼片，諧振片和振蕩電路被包容于基座片和外殼片之間。
18.如權(quán)利要求17所述的石英晶體振蕩器，其特征在于該振蕩器包含有位于基座片和外殼片之間并將二者有效地固定在一起的粘合物。
19.如權(quán)利要求17所述的石英晶體振蕩器，其特征在于外殼片由石英晶體材料構(gòu)成。
20.如權(quán)利要求17所述的石英晶體振蕩器，其特征在于在該振蕩器中，外殼片可包含一個(gè)向外延伸的凹部。
21.一種表面貼裝石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于該方法包括下述步驟提供一個(gè)完整的石英晶體片分別在石英晶體片的上表面和下表面沉積上第一電極和第二電極，形成諧振片；將諧振片牢固地固定在一個(gè)有諧振片連接電極的基座片上，以便諧振片可相對(duì)于該基座片諧振；將一個(gè)和諧振片共同工作的振蕩電路牢固地固定在此基座片上的振蕩電路連接盤上，以便振蕩電路和諧振片共同工作；將基座片牢固地固定在一個(gè)外殼片上，以便諧振片和振蕩電路位于基座片和外殼片之間。
22.如權(quán)利要求21所述的表面貼裝石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于在該方法中，基座片和外殼片都采用石英晶體材料，而且固定的步驟包括用粘合物將諧振片和基座片牢固地固定在一起，用壓焊的金屬絲將振蕩電路和基座片牢固地固定在一起，用粘合物將基座片和外殼片牢固地固定在一起，使諧振片和振蕩電路位于基座片和外殼片之間，且基座片、諧振片及外殼片機(jī)械地牢固地粘在一起，形成一個(gè)完全密封的周邊。
23.如權(quán)利要求22所述的表面貼裝石英晶體振蕩器的制造方法，其特征在于上述的粘合物可以是導(dǎo)電膠，也可以是其它膠。
全文摘要
本發(fā)明是一種表面貼裝的石英晶體振蕩器及其制造方法，該表面貼裝的石英晶體振蕩器，其中部呈橋形結(jié)構(gòu)，以便于其中的諧振片產(chǎn)生諧振，其兩端為固定部分，該固定部分可與其它部件連接在一起，并能使其得以固定。此表面貼裝石英晶體振蕩器的制造工藝易于實(shí)施，并提供了一種成本效益高的方法來生產(chǎn)表面貼裝石英晶體振蕩器。本發(fā)明設(shè)計(jì)的振蕩器構(gòu)造簡單，能低成本生產(chǎn)，有效且耐用。如用于電腦、手機(jī)、無線電控制及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等電子設(shè)備。
文檔編號(hào)H03H9/13GK1761152SQ20041008080
公開日2006年4月19日 申請日期2004年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月12日
發(fā)明者威廉·比華 申請人:威廉·比華