一种抑制石英晶体谐振器寄生响应的方法技术

本发明专利技术公开了一种抑制石英晶体谐振器寄生响应的方法，它包括以下步骤：（１）镀电极：将清洗干净的石英晶片置于蒸镀夹具内，放入镀膜机内，按照镀膜工艺在晶片两面中间部分镀上金属电极；（２）将镀有电极的晶片划分为由ｅ区和ｓ区，ｅ区为电极区，ｓ区为ｅ区之外其他的区域，建立晶片的声波导模型；（３）按照上架点胶工艺在晶片ｅ区边沿至ｓ区边沿之间的区域点上寄生抑制点，使程差与声波导的波长的比值不等于整数值；（４）将含寄生抑制点的石英晶片封装成型，即制得能抑制寄生响应的石英晶体谐振器。本发明专利技术的有益效果是：可以有效抑制通带范围内的寄生响应，提高了产品质量和合格率，具有工艺简单、成本低廉、可操作性好等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石英晶体谐振器的制作方法，特别是涉及一种抑制石英晶体谐振 器寄生响应的方法。
技术介绍
用石英晶体谐振器所设计制成的晶体振荡器和晶体滤波器、具有十分优良的稳频 和选频功能，是现代通信、雷达、定时、测控等军民用电子设备中不可缺少的关键器件。由于 在石英晶体谐振器谐振频率的高边近旁存在着非谐的“寄生响应”，使其在展宽晶体滤波器 通带宽度和提高其阻带衰减特性、以及进一步提高晶体振荡器的性能等方面造成了困难。目前所使用的方法有通过减小电极尺寸来抑制寄生，有一定抑制效果，但电极小 后等效电阻增大；还有采用改变电极尺寸或镀膜量来进行设计，有较好控制寄生的效果，但 是由于对工艺要求高，不易在生产过程中进行调整，生产成本很高，产品合格率低下。
技术实现思路
本专利技术的目的即在于克服现有技术的缺点，提供一种有效地抑制石英谐振频率的 近旁寄生响应的方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现一种抑制石英晶体谐振器寄生响应的 方法，它包括以下步骤(1)镀电极将清洗干净的石英晶片置于蒸镀夹具内，放入镀膜机内，按照镀膜工 艺在晶片两面中间部分镀上金属电极；(2)将镀有电极的晶片划分为由e区和s区，e区为电极区，s区为e区之外其他 的区域，建立晶片的声波导模型；(3)按照上架点胶工艺将蒸镀好的晶片固定到支架上，在e区边沿至s区边沿之间 的区域点上寄生抑制点，使程差与声波导的波长的比值不等于整数值；(4)将含寄生抑制点的石英晶片封装成型，即制得能抑制寄生响应的石英晶体谐 振器，入库待用。其中，寄生抑制点为含吸有波材料的银胶。抑制点的数量至少为2，抑制点的大小为0. 1-lmm。所述的程差为e区外沿与s区外沿的距离的2倍。根据不同的频率及滤波器要求的通带宽度，抑制点的数量为2或2个以上，点的大 小可从0. 1-lmm，分布区域可从电极边沿到晶片边沿。抑制点数越多，胶粒越大对于寄生的 抑制效果越好；但谐振器的等效电阻也会明显增大，对于抑制点的分布区域主要取决于晶 体谐振器的频率(及驻波)，吸波材料的作用主要起到有效抑制寄生同时降低胶粒对谐振 器等效电阻的影响。以下就本专利技术对寄生响应的抑制机理做进一步说明1、石英晶体谐振器晶片的“声波导”模型及特性分析(1)石英晶片的“声波导”模型石英晶体谐振器所用石英晶片，大多采用AT切型，为了能通过“逆压电效应”对晶 片实现电的激励，在晶片的中间部分镀有金属电极，可将镀有电极的晶片视为由e区和s区 组成的声波导模型，如图1。声波导的e为源区，它是外部电激励的入口，存在与其晶片厚 度札和电极质量负载所决定的固有谐振频率《eC(e区截止频率)；波导的s区也有与其 厚度bs相关的固有谐振频率《sc(s区截止频率)，并有《sc> ec。对于在晶片中由电 极区激励所产生的为厚度剪切弹性波，沿晶片x轴方向传播的称为厚度切变波(Tsl)，沿轴 z’方向传播的称为厚度扭转波(TT3)，二者统称为T( )波(式中角频率《 =2Jif)。由 于石英晶片为各向异性材料，在不同方向上T( )波的传播速度各不相同，为使分析简化， 图1中所示仅为T( )波在Y' z'的二维平面内沿z’方向的传播的状况，对其它方向的 分析均可按此类推。⑵T( )波的传播特性已知弹性波动方程的标准型式为v2V2u 二 o2u/ot2(1) 式中v= (P/P)"2为声波在晶片中某方向的传播速度，U为弹性常数，P为声 传播介质的密度。设定⑴式的通解如下u = Usinay' eJ(0z'(2)式中a为波数，3为传播衰减系数，《为角频率(co = 2Jif) 利用边界条件，可求得(2)式中的常数a即在自由边界情况下，在y’ = ±bs/2处，应力为零，S卩6u/6y’ =0 由⑵式对y’取偏导即得 6u/6y，= UeJ(0z' —^cos a y，= 0(3)如⑶式为零只能是cos ay' =0(4)要满足(4)式为零必有 abs/2 = (2n-l) ji/2 n = 1,2,3.4-令(2n-l) = P得到常数 a = Pn/bs P = 1,3,5- (5) 再将(5)式代入(2)式，经运算得 u = USin(PJi/bs)y，eJ(0z' 将(6)式代入⑴式可得62u/6t2 = -U w2(6)(7)▽2U = ou/oy' 2+ o u/oz' 2 = —u(a2+贝丨」有:/(02+日2) = co2即得至常数 3 3 = {((0 /v)2- (P JI /bs)2}1/2(9)从对(9)式分析，可得到0值存在为虚、实的两种情况，即 当(co/v)2彡⑴^！/^尸时令？^/札二截止频率) 即在Co彡cos。时= 为实数⑶当(co/v)2< (Pji/bs)2 时即在co < cos。时= i = j Y s为虚数(Y s正实数)将(5)、(9)式代回⑵式，即得到波动方程的确定解u = Usin(PJi/bs)y' eJ(0EZ'―⑷⑶=为实数)(10-1)u = USin(PJi/bs)y，一卞、-…’(Ys 正实数)(10-2)通过分析(10-1) (10-2)式，可得AT切声波导具有以下特性，即1)当(0 < coe。，T( )波将在e区被衰减掉；(11)2)当《sc> 彡 ec T(co)波能在e区自由传播；其进入s区则将随距离按指数率而衰减；(12)3)当(0 > coscT(co)波只能在晶片“s”区传播。(13)2、石英晶体谐振器中晶片(声波导)的频率特性及“寄生响应”形成的机理和条 件(1)石英谐振晶片的频率特性根据(11) (12) (13)式所得结论，石英晶体谐振器晶片的频率响应特性相应于由 两节高通滤波特性的组合，如图2。可以看出，寄生响应只能在《ec和《sc之间出现。(2) “寄生响应”形成的机理及条件由石英谐振晶片的e区所激起的发射波T ((0 )，在s区将以速度vs而向四周传播， 并随离开e区的距离按指数率而衰减，当到达晶片边缘而返回到e区时，它与发射波T( ) 相干叠加，按前所述，只有在满足其程差△ =nX (n为整数)条件时，才会在e区产生强谐 振(寄生响应)；而且它只能在“s。> "彡"e。范围内以离散的形式出现。根据前面分析所得的结论，提出抑制石英晶体谐振器寄生响应的方法如下根据前述当满足A = n入(n为整数的程差条件)时，即会在e区产生寄生响应的 机理。为了抑制石英晶体谐振器的寄生响应，本专利技术提出了通过破坏程差条件实现抑制寄 生响应的方法如下即寄生响应产生的条件2d = nX (n = 1，2，3....)(14)或 2d/入=n(n = 1，2，3....)(15)认为只要使n兴1，2，3…，可通过改变(15)式中的\或d值来实现。在石英晶体谐振器晶片和电极已设计确定的情况下，采用改变\值的方法较为 适宜。f艮据 v = A f = A o/2 3i (f = w/2 Ji )可得入=23iv/co式中 v = (y/p)"2(16)即可采取改变(16)式中P或P的方法，即可改变传播速度v或波长\，使(15) 式中的n不为整数，进而达到实现抑制寄生的目的。本专利技术的有益效果是可以有效抑制通带范围内的寄生响应，提高了产品质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抑制石英晶体谐振器寄生响应的方法，其特征在于它包括以下步骤：（１）镀电极：将清洗干净的石英晶片置于蒸镀夹具内，放入镀膜机内，按照镀膜工艺在晶片两面中间部分镀上金属电极；（２）将镀有电极的晶片划分为由ｅ区和ｓ区，ｅ区为电极区，ｓ区为ｅ区之外其他的区域，建立晶片的声波导模型；（３）按照上架点胶工艺将蒸镀好的晶片固定到支架上，在ｅ区边沿至ｓ区边沿之间的区域点上寄生抑制点，使程差与声波导的波长的比值不等于整数值；（４）将含寄生抑制点的石英晶片封装成型，即制得能抑制寄生响应的石英晶体谐振器，入库待用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新，
申请(专利权)人：陈新，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]