一种晶体谐振器及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种晶体谐振器及其制备方法。该晶体谐振器包括：晶体振荡晶片和固定装置，其中：晶体振荡晶片的边缘上设置有晶片定位结构块，固定装置上设置有与晶体定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将晶片定位结构块放置于晶片定位缺口中，实现晶体振荡晶片与固定装置之间的衔接。相比于现有技术，本发明提供的晶体谐振器中的晶体振荡晶片结构中增加了晶片定位结构块，以及在固定装置上相应地设计了晶片定位缺口，通过该晶片定位结构块和晶片定位缺口，实现了晶体振荡晶片与固定装置之间的衔接，解决了现有技术利用导电胶将晶体振荡晶片与基座固定时，由于导电胶的粘附作用在晶体振荡晶片上产生的应力造成晶体谐振器的工作性能相对较低的问题。
【专利说明】
一种晶体谐振器及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种晶体谐振器及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，由于石英晶体谐振器可以提供稳定的时钟信号，因此可以被应用于很多领域中，例如，计算机、航天、卫星定位、电视、收音机等均利用石英晶体谐振器提供时钟信号。
[0003]常用石英晶体谐振器包含石英晶体振荡晶片、基座和外壳等部件，其中，石英晶体振荡晶片与基座通过导电胶进行衔接，即通过在石英振荡晶片上涂抹导电胶将石英晶体振荡晶片固定在基座上。
[0004]石英晶体谐振器的工作原理是利用石英晶体的压电效应实现的，这里的压电效应具体是指:采用机械方法(拉伸、压缩等)在石英晶体振荡晶片上产生机械应变，从而使得晶体内部产生极化现象;反过来，还可以通过在晶体中的极化方向上加入电场，从而使得石英晶体振荡晶片上产生机械应变。
[0005]现有技术将石英晶体振荡晶片与基座通过导电胶进行衔接的方法，操作步骤较为简单，的确给用户带来了便捷。但是，当导电胶通过粘附作用将石英晶体振荡晶片与基座衔接时，导电胶的粘附作用会在石英晶体振荡晶片上形成内应力，而该内应力会影响石英晶体振荡晶片的压电效应，造成晶片的振荡频率发生变化;另外，导电胶的粘附作用同样也会在基座上形成应力，从而使得该基座发生应力形变，该基座因为要恢复应力形变，会对石英晶体振荡晶片产生应力作用，也会使得晶片的振荡频率发生变化，降低了晶体谐振器的工作性能。
【发明内容】
[0006]鉴于上述问题，本发明提供了一种晶体谐振器，用于解决现有技术中利用导电胶将晶体振荡晶片与基座衔接，导致晶体谐振器的工作性能相对较低的问题。
[0007]—种晶体谐振器，包括:晶体振荡晶片和固定装置，其中:
[0008]所述晶体振荡晶片的边缘上设置有晶片定位结构块，所述固定装置上设置有与所述晶体定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将所述晶片定位结构块放置于所述晶片定位缺口中，实现所述晶体振荡晶片与所述固定装置之间的衔接。
[0009]优选地，所述晶体定位结构块的数量为四个，且所述四个晶体定位结构块分别位于过所述晶体振荡晶片圆心的两个垂直方向上。
[0010]优选地，所述晶体定位结构块的形状为梯形结构，且所述梯形结构的下底与所述晶体振荡晶片边缘衔接。
[0011]优选地，所述梯形结构的下底与所述晶体振荡晶片边缘衔接，其中，衔接部分对应所述晶体振荡晶片的边缘角大于等于5度，且小于等于45度。
[0012]优选地，所述固定装置包括:上电极和下电极，其中:
[0013]所述上电极，用于将所述晶体振荡晶片压制于所述下电极上；
[0014]所述下电极，用于承载所述晶体振荡晶片。
[0015]优选地，所述下电极设置有晶片定位缺口，则所述上电极将所述晶体振荡晶片压制于所述下电极上具体包括:
[0016]所述上电极将所述晶体振荡晶片中的晶体定位结构块压制于所述下电极中的晶片定位缺口中。
[0017]优选地，所述上电极设置有上电极定位缺口，以及所述下电极设置有下电极定位台阶，所述下电极定位台阶与所述上电极定位缺口对应衔接。
[0018]优选地，所述下电极定位台阶与所述上电极定位缺口对应衔接具体包括:
[0019 ]利用定位夹具将所述下电极定位台阶与所述上电极定位缺口进行固定衔接。
[0020]优选地，所述固定装置还包括基座，并将所述基座与所述上电极的电极引出端相连。
[0021 ] 一种晶体谐振器的制备方法，包括:
[0022]根据预设的尺寸对晶体材料进行加工，得到晶体振荡晶片，所述晶体振荡晶片的边缘上设置有晶片定位结构块；
[0023]将所述晶体振荡晶片与固定装置进行衔接，其中，所述固定装置上设置有与所述晶体定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将所述晶片定位结构块放置于所述晶片定位缺口中，实现所述晶体振荡晶片与所述固定装置之间的衔接。
[0024]本发明提供了一种晶体谐振器，该晶体谐振器包括晶体振荡晶片和固定装置，其中，该晶体振荡晶片的边缘上设置有晶片定位结构块，该固定装置上设置有与该晶体定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将该晶片定位结构块放置于该晶片定位缺口中，实现该晶体振荡晶片与固定装置之间的衔接。本发明提供的晶体谐振器中的晶体振荡晶片，相比于现有技术中的晶体振荡晶片，增加了晶片定位结构块，以及在固定装置上相应地设计了晶片定位缺口，利用该晶体定位结构块和该晶片定位缺口，实现了晶体振荡晶片与固定装置之间的衔接，解决了现有技术利用导电胶将晶体振荡晶片与基座固定时，由于导电胶的粘附作用在晶体振荡晶片上产生的应力造成晶体谐振器的工作性能相对较低的问题。
【附图说明】
[0025]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0026]图1为本发明提供的一种现有技术中的晶体振荡晶片的结构示意图；
[0027]图2为本发明提供的一种现有技术中的晶体谐振器的结构示意图；
[0028]图3为本发明提供的一种晶体正振荡晶片的结构示意图；
[0029]图4为本发明提供的一种晶体正振荡晶片的结构示意图；
[0030]图5为本发明提供的一种晶体谐振器的结构示意图；
[0031]图6为本发明提供的一种晶体谐振器中的固定装置的结构示意图；
[0032]图7为本发明提供的一种制作晶片谐振器的流程示意图。
【具体实施方式】
[0033]在【背景技术】中提到，石英晶体谐振器的工作原理主要是利用石英晶体的压电效应，这里的压电效应既包含有正压电效应和负压电效应。具体地，正压电效应是指:晶体在沿一定的方向上受到外力的作用而产生应力形变时，该晶体的内部将产生极化现象，同时在晶体的两个相对的表面上形成正负相反的电荷；当作用与晶体上的外力消失时，该晶体将恢复不带电的状态。负压电效应是指:当在极化方向给晶体附加极化电场，从而使得该晶体发生形变;当该极化电场消失时，该晶体将恢复形变。
[0034]由此可知，给晶体谐振器中的晶体上施加力的作用，将会影响晶体谐振器的工作性能，而现有技术在固定谐振器中的石英晶体振荡晶片与固定装置时，通常利用导电胶将石英晶体振荡晶片与固定装置粘附在一起，如图1所示为目前通常使用的晶体振荡晶片，图2所不为现有技术将晶体振荡晶片固定于基座的不意图，其中:110为晶体振荡晶片，120为基座，130为固定晶体振荡晶片110与基座120的固定夹具，140为导电I父，用于将晶体振荡晶片110与基座120牢固粘附。
[0035]由于导电胶140的粘附作用力会对晶体振荡晶片110产生附加应力的作用，另外，导电胶140同样也会对基座120产生附加应力的作用，使得基座120发生应力形变，因为基底120要恢复该应力形变，将对晶体振荡晶片110又产生一个应力作用。而产生的这两附加应力作用降低了晶体谐振器的工作性能。另外，因为导电胶140直接涂在晶片振荡晶片110上，所以会对晶体振荡晶片110造成污染，这样，加速了晶体振荡晶片110的老化速度，即减短了晶体谐振器的寿命。
[0036]针对上述问题，本发明提供了一种晶体谐振器。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]以下结合附图，详细说明本发明提供的技术方案。
[0038]本发明提供了一种晶体谐振器，具体包括:晶体振荡晶片和固定装置，其中，所述晶体振荡晶片的边缘上设置有晶片定位结构块，所述固定装置上设置有与所述晶体定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将所述晶片定位结构块放置于所述晶片定位缺口中，实现所述晶体振荡晶片与所述固定装置之间的衔接。
[0039]具体地，本发明提供的晶体振荡晶片的结构如图3所示，相比于现有技术中的晶体振荡晶片结构110，本发明提供的晶体振荡晶片210的边缘设置有晶片定位结构块211，该晶片定位结构块211的作用是:将晶体振荡晶片210与固定装置进行衔接。
[0040]在实际应用中，该晶片定位结构块211的数量为两个或两个以上，但为了更加牢固的固定晶体振荡晶片210，可以采用四个晶片定位结构块211固定晶体振荡晶片210，且这四个晶片定位结构块211位于该晶体振荡晶片210的两个垂直方向上。
[0041]如图4所示为具有四个晶片定位结构块211(晶片定位结构块A、B、C和D)的晶体振荡晶片210，其中，这四个晶片定位结构块211中的晶片定位结构块A和C之间的连线，以及晶片定位结构块B和D之间的连线，均过晶体振荡晶片210的圆心，且这两连线相互垂直。这样设计的目的是:四个晶体定位结构块211可以均衡的固定晶体振荡晶片210，使得晶体振荡晶片210与固定装置更加牢固的衔接。
[0042]而且，本发明提供的晶片定位结构块211的形状有很多种，例如，图4所示的晶体定位结构块211的形状为梯形，且该梯形的晶体定位结构块的下底与晶体振荡晶片210的边缘衔接。且衔接部分对应晶体振荡晶片210的边缘角大于等于5度，且小于等于45度。
[0043]如图4中的Θ角为:晶体定位结构块211与晶体振荡晶片210之间的衔接部分对应晶体振荡晶片210的边缘角。上述衔接部分对应晶体振荡晶片210的边缘角设计成大于等于5度的原因是:如果小于5度，可能导致晶体定位结构块211无法稳定地固定晶体振荡晶片210;上述衔接部分对应晶体振荡晶片210的边缘角设计成小于等于45度的原因是:如果大于45度，可能带来其它负面影响，原因是:这里的晶体定位结构块211是用于与固定装置进行衔接，即晶体定位结构块211的大小只需要让晶体振荡晶片210与固定装置固定即可，如果晶体定位结构块211设计的太大，会阻碍晶体振荡晶片做机械振动，从而影响晶体谐振器的振荡频率。
[0044]图4只是示例性的说明晶体振荡晶片210的结构，在实际应用中，晶片定位结构块211的个数、晶片定位结构块211在晶体振荡晶片210的分布位置，以及晶片定位结构块211的形状和大小，均可以根据实际需要进行调整，例如，采用三个晶片定位结构块211也可以实现相对牢固的固定晶体振荡晶片210等等。
[0045]相比于现有技术中的晶体振荡晶片(如图1)，本发明提供的晶体振荡晶片的形状发生了改变，相应地，固定晶体振荡晶片的固定装置也将发生改变，具体地，在固定装置上设计有与晶体振荡晶片中的晶片定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将晶体振荡晶片中的晶片定位结构块放置于该晶片定位缺口中，从而实现该晶体振荡晶片与固定装置之间的衔接。
[0046]本发明提供的固定装置也有很多种，这里示例性的说明其中一种固定装置，具体如下:
[0047]本发明提供的固定装置的结构如图5所示，具体包括:上电极410和下电极420，其中:所述上电极410，用于将所述晶体振荡晶片压制于所述下电极上;所述下电极420，用于承载所述晶体振荡晶片。
[0048]同样，上电极410和下电极420的设计方式也会有很多种，例如，在一种实施方式中，该下电极420上设置有晶片定位缺口，则上电极将晶体定位结构块211压制于该下电极中的晶体定位缺口中。
[0049]在另一种实施方式中，下电极420设置有下电极定位台阶，上电极410设置有上电极定位缺口，下电极定位台阶与上电极定位缺口对应衔接。具体地，为了稳定地使下电极定位台阶与上电极定位缺口衔接，可以利用定位夹具将下电极与上电极定位缺口固定等等。
[0050]在又一种实施方式中，下电极420既包含有晶片定位缺口，又包含有下电极定位台阶，相应地，上电极410包含有与下电极定位台阶相互衔接的上电极定位缺口。
[0051 ] 另外，上电极410和下电极420还必须满足导电的原则，因此可以在上电极410上设置有上电极金属膜，以及在下电极420上设置有下电极金属膜。
[0052 ]下面通过图5示例性的说明下电极420的结构，该下电极420具体包括:下电极衬底421、下电极定位台阶422、下电极晶片定位缺口 423、下电极衬底膜槽424和下电极金属膜425，其中，下电极衬底421用于承载晶体振荡晶片210，下电极定位台阶422用于与上电极410的上电极的定位缺口衔接，下电极晶片定位缺口 423用于安置晶体振荡晶片210中的晶片定位结构块211，下电极衬底膜槽424用于安置晶体振荡晶片210中作振动运动的部分、下电极金属膜425用于导电。
[0053]以上二种实施例只是不例性的说明上电极410和下电极420的结构，在实际应用中，根据设计的晶体振荡晶片结构，相应地设计出用于固定该晶体振荡晶片的固定装置，这里并不对固定装置的结构作限定。
[0054]在利用上电极410和下电极420将晶体振汤晶片210固定后，可以加上基座，该基座用于承载该晶体振荡晶片和上、下电极。具体地，可以采用点胶的方式将上电极410的电极引出端与基座相连，其中，点胶的具体位置满足支撑晶片的要求;这里将上电极410与基座采用点胶方式连接，可以避免现有技术中利用导电胶直接将晶体振荡晶片与基座固定时，由于导电胶的粘附作用造成晶体谐振器的工作性能相对较低的问题。
[0055]在完成晶体谐振器的制作后，将该晶体谐振器加入外围电路，当给外围电路中通电流后，晶体谐振器中的上、下极将电流传给晶体振荡晶片，形成电场，从而激发晶体振荡晶片产生机械振动。
[0056]相应地，本发明还提供了一种晶体谐振器的制备方法，该方法包括:
[0057]根据预设的尺寸对晶体材料进行加工，得到晶体振荡晶片，所述晶体振荡晶片的边缘上设置有晶片定位结构块;将所述晶体振荡晶片与固定装置进行衔接，其中，所述固定装置上设置有与所述晶体定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将所述晶片定位结构块放置于所述晶片定位缺口中，实现所述晶体振荡晶片与所述固定装置之间的衔接。
[0058]下面将对详细地该晶体谐振器中的制备过程进行说明，具体制作步骤如图7所示，包括:
[0059]步骤S501:制备晶体振汤晶片。
[0060]具体地，将石英晶体材料按照要求从角度、尺寸、厚度以及弧度等方面进行切割、研磨和抛光等操作，待切割完成后，将石英晶体振荡晶片放入培养皿中待用。
[0061 ]步骤S502:制备晶体定位结构块。
[0062]具体地，根据步骤S501切割后的石英晶片的结构，设计与该石英晶片匹配的晶体定位结构块，这里可以采用激光切割的方式按照尺寸要求对晶体定位结构块进行加工，获得具有晶片定位结构块的晶体振荡晶片，并将该晶体振荡晶片放入培养皿中待用。
[0063]步骤S503:清洗晶体振荡晶片和固定装置。
[0064]在步骤中，第一步:在装有晶体振荡晶片的培养皿中加入清洗液，并放入超声清洗机中进行超声清理，清洗时长为I?2min，或者根据需要进行自行设定清洗时间；第二步:待使用超声清洗机将晶体振荡晶片清洗后，再放入电炉上加热至清洗液开始沸腾后，关掉电炉电源，使晶体振荡晶片自然冷却；第三步:将培养皿中的清洗液倒掉，通常清洗液中含有酸性溶剂，这时可以采用氢氧化钠溶液等其它碱性溶剂清洗晶体振荡晶片的表面，对清洗液中的酸性溶剂进行中和;第四步:用煮沸后的纯净水对带电极的晶体振荡晶片和固定装置(上电极、下电极和基座)进行冲洗，然后，再用无水乙醇对晶体振荡晶片和固定装置脱水，最后，用电炉烘干。
[0065]步骤S504:将晶体振荡晶片和固定装置安装成晶体谐振器。
[0066]在步骤中，首先，将清洗后的晶体振荡晶片和固定装置放置于便于取放的位置上，戴指套取出上、下电极放入培养皿中，并用干净的镊子取出晶体振荡晶片放入下电极中，具体地，将晶体振荡晶片中的晶片定位结构块放置在下电极的晶片定位缺口中；然后，取出上电极并将上电极放置在晶体振荡晶片的上方，使得下电极中的定位台阶放置在上电极中的定位缺口中，使得上、下电极引线平行但不重合，并利用定位夹具将上电极的定位缺口与下电极固定;最后，装入基座，具体可以使上电极的电极引出端与基座中的支架相连，且在连接处点胶处理。
[0067]待将晶体振荡晶片与固定装置固定后，将固定好的晶体谐振器放入烘箱中进行烘烤处理，使得整个晶体谐振器的连接更加牢固。
[0068]上述晶体振荡器的制备过程只是示例性的说明，在实际应用中，根据设计的晶体振荡器的结构可以调整晶体振荡器的制备方法，这里对晶体振荡器的制备方法不作具体限定。
[0069]本发明提供了一种晶体谐振器，该晶体谐振器包括晶体振荡晶片和固定装置，其中，该晶体振荡晶片的边缘上设置有晶片定位结构块，该固定装置上设置有与该晶体定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将该晶片定位结构块放置于该晶片定位缺口中，实现该晶体振荡晶片与固定装置之间的衔接。本发明提供的晶体谐振器中的晶体振荡晶片，相比于现有技术中的晶体振荡晶片，增加了晶片定位结构块，以及在固定装置上相应地设计了晶片定位缺口，利用该晶体定位结构块和该晶片定位缺口，实现了晶体振荡晶片与固定装置之间的衔接，解决了现有技术利用导电胶将晶体振荡晶片与基座固定时，由于导电胶的粘附作用在晶体振荡晶片上产生的应力造成晶体谐振器的工作性能相对较低的问题。
[0070]以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
【主权项】
1.一种晶体谐振器，其特征在于，包括: 晶体振荡晶片和固定装置，其中: 所述晶体振荡晶片的边缘上设置有晶片定位结构块，所述固定装置上设置有与所述晶体定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将所述晶片定位结构块放置于所述晶片定位缺口中，实现所述晶体振荡晶片与所述固定装置之间的衔接。2.根据权利要求1所述的晶体谐振器，其特征在于，所述晶体定位结构块的数量为四个，且所述四个晶体定位结构块分别位于过所述晶体振荡晶片圆心的两个垂直方向上。3.根据权利要求1所述的晶体谐振器，其特征在于，所述晶体定位结构块的形状为梯形结构，且所述梯形结构的下底与所述晶体振荡晶片边缘衔接。4.根据权利要求3所述的晶体谐振器，其特征在于，所述梯形结构的下底与所述晶体振荡晶片边缘衔接，其中，衔接部分对应所述晶体振荡晶片的边缘角大于等于5度，且小于等于45度。5.根据权利要求1所述的晶体谐振器，其特征在于，所述固定装置包括:上电极和下电极，其中: 所述上电极，用于将所述晶体振荡晶片压制于所述下电极上； 所述下电极，用于承载所述晶体振荡晶片。6.根据权利要求5所述的晶体谐振器，其特征在于，所述下电极设置有晶片定位缺口，则所述上电极将所述晶体振荡晶片压制于所述下电极上具体包括: 所述上电极将所述晶体振荡晶片中的晶体定位结构块压制于所述下电极中的晶片定位缺口中。7.根据权利要求5所述的晶体谐振器，其特征在于，所述上电极设置有上电极定位缺口，以及所述下电极设置有下电极定位台阶，所述下电极定位台阶与所述上电极定位缺口对应衔接。8.根据权利要求7所述的晶体谐振器，其特征在于，所述下电极定位台阶与所述上电极定位缺口对应衔接具体包括: 利用定位夹具将所述下电极定位台阶与所述上电极定位缺口进行固定衔接。9.根据权利要求1?8任一项所述的晶体谐振器，其特征在于，所述固定装置还包括基座，并将所述基座与所述上电极的电极引出端相连。10.一种晶体谐振器的制备方法，其特征在于，包括: 根据预设的尺寸对晶体材料进行加工，得到晶体振荡晶片，所述晶体振荡晶片的边缘上设置有晶片定位结构块； 将所述晶体振荡晶片与固定装置进行衔接，其中，所述固定装置上设置有与所述晶体定位结构块匹配的晶片定位缺口，通过将所述晶片定位结构块放置于所述晶片定位缺口中，实现所述晶体振荡晶片与所述固定装置之间的衔接。
【文档编号】H03H3/02GK105958957SQ201610269246
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】崔巍, 潘立虎, 叶林, 周伟平, 郑文强, 王作羽, 刘小光, 哈斯图亚
【申请人】北京无线电计量测试研究所