一种石英晶体谐振器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种石英晶体谐振器，包括振动部和基部，振动部呈音叉状，振动部包括第一振动臂和第二振动臂，第一振动臂与第二振动臂交接处与基部连接；第一振动臂与第二振动臂的端部均设置有调频部，第一振动臂与第二振动臂上对称设置有通孔，通孔在第一振动臂与第二振动臂上沿轴向阵列分布；第一振动臂与第二振动臂上设置有激励电极。本发明专利技术的结构相比现有技术，能够产生更多的横向水平方向的电场，电场效率高，有较好的压电效率，使谐振器有优良的质量因子Q值；其次方形孔的结构简单且刚性强，制造工艺简单，对蚀刻精度要求低。对蚀刻精度要求低。对蚀刻精度要求低。

【技术实现步骤摘要】
一种石英晶体谐振器及其制造方法


[0001]本专利技术涉谐振器制造
，尤其是指一种石英晶体谐振器及其制造方法。

技术介绍

[0002]石英晶体谐振器是利用石英的压电效应而产生高精度振荡频率信号的被动电子器件，具有频率分布范围广、较强的物理化学稳定性和抗干扰能力，广泛应用于各类电子产品中。
[0003]现有技术中，传统“H”型音叉谐振器，在谐振器振动臂的两面开设凹槽，由于自身结构原因，贴近凹槽底部的激励电场方向不是水平的，从而导致整体的压电效率低。
[0004]因此，需要设计一种石英晶体谐振器及其制造方法，改变原有的结构，提高压电效率。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中谐振器振动臂激励电极的分布结构对电场的方向，压电效率低的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种石英晶体谐振器，包括振动部和基部，所述振动部呈音叉状，所述振动部包括第一振动臂和第二振动臂，所述第一振动臂与第二振动臂交接处与所述基部连接；所述第一振动臂与第二振动臂的端部均设置有调频部，所述第一振动臂与第二振动臂上对称设置有通孔，所述通孔在所述第一振动臂与第二振动臂上沿轴向阵列分布；且所述第一振动臂与第二振动臂上设置有激励电极。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述通孔为方形孔，所述方形孔的宽度占所述第一振动臂与第二振动臂宽度的60％
‑
90％。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述通孔的形状包括但不限于：正方形、三角形、菱形和梯形，以及多种几何图形的组合。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，所述振动部与基部连接处对称设置有缺口，所述缺口将振动部与基部分隔开。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述第一振动臂与第二振动臂上对称设置有双排方孔，且所述双排方孔沿轴向阵列分布。
[0011]一种谐振器的制造方法，包括以下步骤：
[0012](1)将石英晶体片的表面杂质清洗干净并烘干；
[0013](2)在烘干后的石英晶体片表面蒸镀第一耐腐蚀金属膜；
[0014](3)在第一耐腐蚀金属膜表面旋涂正性光刻胶；
[0015](4)将光刻胶通过光刻、曝光和显影的步骤，暴露出音叉外形和方形孔所处区域的形貌；
[0016](5)利用金属蚀刻液将暴露出的金属膜去除，得到暴露出石英的音叉外形和阵列的矩形孔图案；
[0017](6)利用石英晶体蚀刻液将裸漏出音叉外形和方形孔结构蚀刻出来，得到最终带有方形孔的音叉形石英片；
[0018](7)利用蒸镀的方法，在蚀刻后带有方形孔的音叉形的石英片表面蒸镀金属电极；
[0019](8)利用有机溶液去除表面残留的正性光刻胶，利用金属蚀刻液将金属膜去除，剩下带隔离电极的音叉结构。
[0020]在本专利技术的一个实施例中，所述耐腐蚀金属膜为金属Cr膜，与所述金属Cr对应的金属蚀刻液为硝酸铈铵溶液和高氯酸的混合液。
[0021]在本专利技术的一个实施例中，所述金属电极为Au/Ni或Au/Ti。
[0022]在本专利技术的一个实施例中，去除所述光刻胶的有机溶剂为高纯度丙酮溶液。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，得到所述带隔离电极的音叉形石英片后，在第一振动臂和第二振动臂远离基部的一端采用激光刻蚀的方式得到调频部，调节谐振器的频率。
[0024]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0025]本专利技术所述的一种石英晶体谐振器及其制造方法，谐振器的外形设计成音叉状，且在振动臂上开设通孔。对比现有的谐振器，由于在振动臂上开设通孔，将激励电场的方向改为横向水平方向，具有高效的电场；其次，多个通孔阵列，激励电场的面积增大，降低了晶体阻抗CI值，进而提升了质量因子Q值，提高了压电效率。
附图说明
[0026]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中
[0027]图1是本专利技术实施例一的结构示意图；
[0028]图2是本专利技术通孔横截面的电场示意图；
[0029]图3是H形音叉双面凹槽横截的电场示意图；
[0030]图4是本专利技术制作工艺流程图；
[0031]图5是本专利技术实施例二的结构示意图；
[0032]图6是本专利技术实施例三的结构示意图；
[0033]图7是本专利技术实施例四的结构示意图；
[0034]说明书附图标记说明：1、调频部；2、振动部；3、基部；4、电极；5、石英晶体片；6、耐腐蚀金属膜；7、正性光刻胶；21、第一振动臂；22、第二振动臂；23、方形孔；24、双排方形孔；25、双排长条孔；26、双排梯形孔。
具体实施方式
[0035]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0036]实施例一：
[0037]参照图1所示，本专利技术的结构示意图，包括振动部2和基部3，振动部2呈音叉状，振动部2包括第一振动臂21和第二振动臂22，第一振动臂21与第二振动臂22交接处与基部3连接；第一振动臂21与第二振动臂22的端部均设置有调频部1，第一振动臂21与第二振动臂22上对称设置有通孔，通孔在第一振动臂21与第二振动臂22上沿轴向阵列分布；第一振动臂
21与第二振动臂22上设置有激励电极4。
[0038]具体的，通过在第一振动臂21与第二振动臂22上开设通孔，将振动部2的两侧连通，相比相对开设凹槽的振动部2，整个振动部2的表面积增大，相对附着在表面的激励电极4的面积也增大，电场效率就高；其次，阵列通孔的结构，自身质量也相对较轻。
[0039]进一步的，通孔为方形孔23，方形孔23的宽度占第一振动臂21与第二振动臂22宽度的60％
‑
90％，将通孔做成方形孔23，为保证整个谐振器结构的刚性，孔的大小不易过大，优选的，这里做成振动臂宽度的60％
‑
90％，既保证了结构的刚性，又增大了通孔侧壁的面积。
[0040]具体的，参照图2
‑
3所示，通过观察本专利技术方形孔23横截面电场的分布与双面凹槽振动臂横截面电场的分布图，可以看出，方形孔23的激励电场分布为横向水平方向，双面凹槽振动臂横截面电场的分布由于不是贯穿孔，电场在槽底与槽壁之间会有拐弯。将两者横截面的电场对比，可以得出，本专利技术方形孔23的结构具有更高效的电场，导致更好的压电效率。
[0041]进一步的，整个振动臂表面阵列形的通孔，使电极4具有较大的激励面积，使得音叉的动态电阻较小，进而提升质量因子Q值，充分的降低晶体阻抗CI值。音叉驱动电流消耗小，电池电量消耗慢、使用时间长，更节能。
[0042]进一步的，本专利技术的结构简单，相比传统H型音叉谐振器结构，无需正反面对准光刻操作，避免了对光刻设备套刻精度的苛刻要求，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石英晶体谐振器，其特征在于，包括振动部和基部，所述振动部呈音叉状，所述振动部包括第一振动臂和第二振动臂，所述第一振动臂与第二振动臂交接处与所述基部连接；所述第一振动臂与第二振动臂的端部均设置有调频部，所述第一振动臂与第二振动臂上对称设置有通孔，所述通孔在所述第一振动臂与第二振动臂上沿轴向阵列分布；且所述第一振动臂与第二振动臂上设置有激励电极。2.根据权利要求1所述的石英晶体谐振器，其特征在于：所述通孔为方形孔，所述方形孔的宽度占所述第一振动臂与第二振动臂宽度的60％
‑
90％。3.根据权利要求1所述的石英晶体谐振器，其特征在于：所述振动部与基部连接处对称设置有缺口，所述缺口将振动部与基部分隔开。4.根据权利要求1所述的石英晶体谐振器，其特征在于：所述第一振动臂与第二振动臂上对称设置有双排方孔，且所述双排方孔沿轴向阵列分布。5.根据权利要求1所述的石英晶体谐振器，其特征在于：所述通孔的形状包括但不限于：正方形、三角形、菱形和梯形，以及多种几何图形的组合。6.一种谐振器的制造方法，包括权利要求1
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5任意一项所述的石英晶体谐振器，其特征在于，包括以下步骤：(1)将石英晶体片的表面杂质清洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：李京波，韩理想，谢亮，康俊，
申请(专利权)人：苏州亿波达光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：