石英晶体谐振器的电极制备方法、谐振器及振荡器技术

本发明专利技术适用于压电晶体元件设计技术领域，提供了一种石英晶体谐振器的电极制备方法、谐振器及振荡器，该方法包括：建立石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型；对压电耦合有限元模型进行模态分析，获得对应的B模法向电荷密度分布区域和C模法向电荷密度分布区域；根据B模法向电荷密度分布区域和C模法向电荷密度分布区域，确定石英晶体谐振器中电极对应的C模占优区域；根据C模占优区域制备所述石英晶体谐振器的电极。本发明专利技术可以降低石英晶体谐振器的B模压电耦合效率，进而使石英晶体谐振器可以稳定的振荡在C模式下，有利于恒温晶体振荡器的小型化与集成化。

【技术实现步骤摘要】
石英晶体谐振器的电极制备方法、谐振器及振荡器
本专利技术属于压电晶体元件设计
，尤其涉及一种石英晶体谐振器的电极制备方法、谐振器及振荡器。
技术介绍
随着通信系统体积越来越小，功能密度越来越高，为通信基站、电力系统等提供高精度的频率源信号的恒温晶体振荡器也需要实现小型化和表贴化。石英晶体振荡器是由石英晶体谐振器与振荡电路组成的频率器件，其中，SC切石英晶体谐振器由于开机特性、长期老化、抗辐射等性能方面的优势常用于恒温晶体振荡器。然而，SC切石英晶体谐振器中同时存在A、B、C三种振动模式，但恒温晶体振荡器需要振荡在C模才能提供良好的温度特性。由于B模和C模频率相近，且B模等效电阻小于C模，在振荡电路中需要抑制B模才能使电路振荡在C模。而在电路上实现B模抑制需要电感和电容串联进行带通滤波，由于电感的感值和尺寸较大难以集成，不利于小型化的恒温晶体振荡器设计。因此，如何在无电感的情况下使电路稳定振荡在C模是实现小型化恒温晶体振荡器的关键和难点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了石英晶体谐振器的电极制备方法、谐振器及振荡器，以解决现有技术中SC切石英晶体谐振器无法稳定振荡在C模式下，不利于恒温晶体振荡器小型化的问题。本专利技术实施例的第一方面提供了一种石英晶体谐振器的电极制备方法，包括：建立石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型；对所述压电耦合有限元模型进行模态分析，获得对应的B模法向电荷密度分布区域和C模法向电荷密度分布区域；根据所述B模法向电荷密度分布区域和所述C模法向电荷密度分布区域，确定所述石英晶体谐振器中电极对应的C模占优区域；根据所述C模占优区域制备所述石英晶体谐振器的电极。可选的，所述压电耦合有限元模型，包括所述石英晶体谐振器中的导电胶和石英晶片对应的元件模型；所述建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型，包括：建立所述石英晶片和所述导电胶对应的几何模型；获取所述石英晶片对应的材料类型和物理模型，以及所述导电胶对应的材料类型和物理模型；基于所述石英晶片和所述导电胶的几何模型，根据所述石英晶片的材料类型和物理模型，以及所述导电胶的材料类型和物理模型，获得所述石英晶片对应的元件模型和所述导电胶对应的元件模型；根据所述石英晶片对应的元件模型和所述导电胶对应的元件模型，建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型。可选的，在建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型之前，还包括：获取所述石英晶体谐振器中基座、密封盖板以及电极对应的边界条件；所述建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型，包括：根据所述基座、所述密封盖板以及所述电极对应的边界条件，建立所述基座、所述密封盖板以及所述电极对应的等效元件模型；根据所述石英晶片对应的元件模型和所述导电胶对应的元件模型，以及所述基座、所述密封盖板以及所述电极对应的等效元件模型，建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型。可选的，所述边界条件包括第一边界条件和第二边界条件；所述第一边界条件为所述石英晶体谐振器中的基座和所述石英晶体谐振器中的密封盖板对应的刚性边界条件；所述第二边界条件为所述石英晶体谐振器中的电极对应的力学边界条件和电学边界条件。可选的，所述电极对应的力学边界条件指所述电极为预设面密度的均匀质量层；所述电极对应的电学边界条件指所述电极上各个点的电势构成零电平等势面。可选的，所述根据所述电极对应的边界条件，建立所述电极对应的等效元件模型，包括：获取所述电极的电极厚度；根据所述电极厚度、所述均匀质量层的预设面密度以及所述零电平等势面，建立所述电极对应的等效元件模型。可选的，所述根据所述B模法向电荷密度分布区域和所述C模法向电荷密度分布区域，确定所述石英晶体谐振器中电极对应的C模占优区域，包括：根据所述B模法向电荷密度分布区域中B模法向电荷密度的大小，以及所述C模法向电荷密度分布区域中C模法向电荷密度的大小，确定所述C模法向电荷密度大的区域以及所述B模法向电荷密度小的区域为所述石英晶体谐振器中电极对应的C模占优区域。可选的，所述根据所述C模占优区域制备所述石英晶体谐振器的电极，包括：根据所述C模占优区域，制备电极光刻掩膜版；根据所述电极光刻掩膜版，制备镀膜夹具；根据所述镀膜夹具对石英晶片进行双面电极蒸镀，制备所述石英晶体谐振器的电极。本专利技术实施例的第二方面提供了一种谐振器，包括通过上述任一项所述的石英晶体谐振器的电极制备方法制备得到的电极。本专利技术实施例的第三方面提供了一种振荡器，包括上述所述的谐振器。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过建立石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型，并对石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型进行模态分析，获得对应的B模法向电荷密度分布区域和C模法向电荷密度分布区域，根据B模法向电荷密度分布区域和C模法向电荷密度分布区域，确定石英晶体谐振器中电极对应的C模占优区域，根据C模占优区域制备石英晶体谐振器的电极，可以降低石英晶体谐振器的B模压电耦合效率，而保持C模压电耦合效率基本不变，进而使石英晶体谐振器在无电感的情况下也可以稳定振荡在C模式下，有利于恒温晶体振荡器的小型化与集成化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的石英晶体谐振器的电极制备方法的流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的普通电极结构的示意图；图3是本专利技术实施例提供的普通电极结构下的B模法向电荷密度分布示意图；图4是本专利技术实施例提供的普通电极结构下的C模法向电荷密度分布示意图；图5是本专利技术实施例提供的C模占优电极结构的示意图；图6是本专利技术实施例提供的C模占优电极结构下的B模法向电荷密度分布示意图；图7是本专利技术实施例提供的C模占优电极结构下的C模法向电荷密度分布示意图；图8是本专利技术实施例提供的C模占优电极结构下的谐振器结构示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。图1为本专利技术实施例提供的石英晶体谐振器的电极制备方法的流程示意图，详述如下。步骤S101，建立石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型。其中，石英晶体谐振器的结构一般包括基座、导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石英晶体谐振器的电极制备方法，其特征在于，包括：/n建立石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型；/n对所述压电耦合有限元模型进行模态分析，获得对应的B模法向电荷密度分布区域和C模法向电荷密度分布区域；/n根据所述B模法向电荷密度分布区域和所述C模法向电荷密度分布区域，确定所述石英晶体谐振器中电极对应的C模占优区域；/n根据所述C模占优区域制备所述石英晶体谐振器的电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种石英晶体谐振器的电极制备方法，其特征在于，包括：
建立石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型；
对所述压电耦合有限元模型进行模态分析，获得对应的B模法向电荷密度分布区域和C模法向电荷密度分布区域；
根据所述B模法向电荷密度分布区域和所述C模法向电荷密度分布区域，确定所述石英晶体谐振器中电极对应的C模占优区域；
根据所述C模占优区域制备所述石英晶体谐振器的电极。


2.如权利要求1所述的石英晶体谐振器的电极制备方法，其特征在于，所述压电耦合有限元模型，包括所述石英晶体谐振器中的导电胶和石英晶片对应的元件模型；
所述建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型，包括：
建立所述石英晶片和所述导电胶对应的几何模型；
获取所述石英晶片对应的材料类型和物理模型，以及所述导电胶对应的材料类型和物理模型；
基于所述石英晶片和所述导电胶的几何模型，根据所述石英晶片的材料类型和物理模型，以及所述导电胶的材料类型和物理模型，获得所述石英晶片对应的元件模型和所述导电胶对应的元件模型；
根据所述石英晶片对应的元件模型和所述导电胶对应的元件模型，建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型。


3.如权利要求2所述的石英晶体谐振器的电极制备方法，其特征在于，在建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型之前，还包括：获取所述石英晶体谐振器中基座、密封盖板以及电极对应的边界条件；
所述建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型，包括：
根据所述基座、所述密封盖板以及所述电极对应的边界条件，建立所述基座、所述密封盖板以及所述电极对应的等效元件模型；
根据所述石英晶片对应的元件模型和所述导电胶对应的元件模型，以及所述基座、所述密封盖板以及所述电极对应的等效元件模型，建立所述石英晶体谐振器的压电耦合有限元模型。


4.如权利要求3所述的石英晶体谐振器的电极制备方法，其特征在于，
所述边界条件包括第一边界...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，郭跃伟，段磊，崔健，
申请(专利权)人：河北博威集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13