專利名稱：音叉型石英晶體諧振器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓電晶體諧振器(Piezoelectric Resonator),特別涉及一種音叉型石英晶體諧振器(Tuning Fork Quartz Crystal Resonator)。
背景技術：
石英晶體諧振器是為一種用以產生周期信號的裝置。因其具有壓電特性(Piezoelectric Characteristics),可借由壓電轉換,而得到一固定振蕩頻率。因為石英晶體諧振器具有高的Q(Quality Factor)值，故多年來被廣泛應用于各種頻率及時間控制組件，以供多種的電子裝置使用。此電子裝置可以是但不限于手表、手機、衛星定位裝置、無線網絡裝置、醫學設備等。—般而言,石英晶體諧振器,其電氣特性(Electrical Characteristics)可借由
圖15的等效電路(Equivalent Circuit)來表示。在圖15當中，此等效電路具有一動態電容(Motional Capacitance, Cl), 一動態電阻(Motional Resistance,Rl)與一動態電感(Motional Inductance,LI)三者的串聯連接(In Series Connection)。此串聯連接再與一靜態電容(Static Capacitance, CO)的并聯成一個并聯連接(In Parallel Connection)。根據上述石英晶體諧振器的等效電路，可知道其串聯諧振頻率Fs (SeriesResonant Frequency)乃為:Fs - 2兀扎c'音叉型石英晶體諧振器，也同樣具有上述等效線路的電氣特性。基本上，音叉型石英晶體諧振器乃是使用石英晶體(Quartz Crystal)為材料。石英晶體經由一特定的切割角0 (Cutting Angle)切割后，再將其設計加工為一特定尺寸的音叉型外觀結構，并在音叉上建構兩個極性相異的電極及其電性連結。將上述音叉型石英晶體諧振器置入于一振蕩線路(Oscillation Circuit)內，該諧振器會產生屈曲振動型態(Flexure Mode)振動，并產生一規則性的頻率振蕩。上述的切割角e，請參考圖14的坐標示意。其中，X、Y與Z軸為石英晶體的三個軸向，而X、Y’與Z’軸為石英晶體諧振器的三個軸向。前述的切割角是指以+X軸為中心，順時針方向旋轉的角度。本發明的切割角大約為負(_)六度至正(+)六度。X軸為電力場軸(Electrical Axis)。Y 軸為機械軸(Mechanical Axis)。Z 軸為光學軸(Optical Axis)。音叉型石英晶體諧振器，除了同樣具有上述等效線路的電氣特性外，又兼具音叉的物理結構。因此它所產生的振蕩頻率(Fs)，同時與其音叉諧振臂(Tuning ForkResonating Arm)長度(L)的平方成反比，且與其諧振臂寬度(W)成正比。振蕩頻率與音叉諧振臂長度和寬度的關系如下:
權利要求
1.一種音叉型石英晶體諧振器，其特征在于，包括: 一底座，該底座具有相對的一第五主表面以及一第六主表面，該底座亦具有相對的一第五側表面以及一第六側表面； 一第一諧振臂，連接于該底座；以及 一第二諧振臂，連接于該底座； 其中，該底座的該第五側表面以及該第六側表面上各具有一凹陷，該凹陷為一連續曲面。
2.根據權利要求1所述的音叉型石英晶體諧振器，其特征在于，每一該些凹陷具有一轉折段及兩個連接段，該轉折段連接于該兩個連接段之間，該第五側表面的該些連接段分別連接于該第五側表面，該第六側表面的該些連接段分別連接于該第六側表面，同一該側表面的該兩個連接段的斜率的變化率不相同。
3.根據權利要求1所述的音叉型石英晶體諧振器，其特征在于，該底座具有一凹槽，該凹槽位于該第六主表面上，該凹槽靠近該第一諧振臂以及該第二諧振臂處具有一第一寬度，該凹槽遠離該第一諧振臂以及該第二諧振臂處具有一第二寬度，該第一寬度較該第二寬度寬。
4.根據權利要求1所述的音叉型石英晶體諧振器，其特征在于，該底座具有一凹槽，該凹槽位于該第五主表面上，該凹槽靠近該第一諧振臂以及該第二諧振臂處具有一第一寬度，該凹槽遠 離該第一諧振臂以及該第二諧振臂處具有一第二寬度，該第一寬度較該第二寬度寬。
5.根據權利要求4所述的音叉型石英晶體諧振器，其特征在于， 該第一諧振臂具有依序相鄰的一第一主表面、一第一側表面、一第二主表面以及一第二側表面，該第一諧振臂具有至少一第一溝槽以及至少一第二溝槽，該第一溝槽位于該第一主表面該第二溝槽位于該第二主表面；以及 該第二諧振臂具有依序相鄰的一第三主表面、一第三側表面、一第四主表面以及一第四側表面，該第二諧振臂具有至少一第三溝槽以及至少一第四溝槽，該第三溝槽位于該第三主表面，該第四溝槽位于該第四主表面； 其中，該第一主表面以及該第三主表面位于同一平面，該第一溝槽、該第二溝槽、該第三側表面與該第四側表面電性連接形成一第一電極，該第三主表面、該第四主表面、該第一側表面與該第二側表面電性連接形成一第二電極，該第一電極與該第二電極的極性相異。
6.根據權利要求5所述的音叉型石英晶體諧振器，其特征在于，該第一主表面具有兩個該第一溝槽，該第二主表面具有兩個該第二溝槽，該第三主表面具有兩個該第三溝槽，該第四主表面具有兩個該第四溝槽，該些第一溝槽及該些第三溝槽分別具有一第一深度，該些第二溝槽及該些第四溝槽分別具有一第二深度，該第一及第二諧振臂在該些溝槽的深度方向具有一厚度，該第一深度相異于該第二深度，該第一、三溝槽底部與第二、四溝槽底部的距離與諧振臂厚度的比值在10%到32%之間。
7.根據權利要求5所述的音叉型石英晶體諧振器，其特征在于，該第一主表面具有兩個該第一溝槽，該第二主表面具有一個該第二溝槽，該第三主表面具有兩個該第三溝槽，該第四主表面具有一個該第四溝槽，該第二溝槽的一寬度小于該兩個第一溝槽的間距，該第四溝槽的一寬度小于該兩個第三溝槽的間距，該些第一溝槽及該些第三溝槽分別具有一第一深度，該第二溝槽及該第四溝槽分別具有一第二深度，該第一及第二諧振臂在該些溝槽的深度方向具有一厚度，該第一深度相異于該第二深度，該第一、三溝槽底部與第二、四溝槽底部的距離與諧振臂厚度的比值在一 15%到+ 12%之間。
8.根據權利要求5所述的音叉型石英晶體諧振器，其特征在于，該第一主表面具有一個該第一溝槽，該第二主表面具有兩個該第二溝槽，該第三主表面具有一個該第三溝槽，該第四主表面具有兩個該第四溝槽。
9.根據權利要求5所述的音叉型石英晶體諧振器，其特征在于，該第一諧振臂具有至少一第一貫穿孔，該第二諧振臂具有至少一第二貫穿孔，該第一貫穿孔自該第一溝槽貫穿至該第二溝槽，該第二貫穿孔自該第三溝槽貫穿至該第四溝槽，該第一溝槽、該第二溝槽、該第一貫穿孔、該第三側表面與該第四側表面電性連接形成該第一電極，該第三溝槽、該第四溝槽、該第二 貫穿孔、該第一側表面與該第二側表面電性連接形成該第二電極。
全文摘要
一種音叉型石英晶體諧振器，包括一底座及二個從底座同側平行延伸的諧振臂。諧振臂的上下主表面有非對稱的溝槽及貫穿孔來有效連接電極。此非對稱溝槽的設計，可簡化制作程序及降低制造成本。底座的側表面有連續凹陷曲面，底座的主表面有凹槽，來降低諧振臂振動所產生的超音波能量經由底座固定鑲嵌點進入諧振器的外覆陶瓷封裝，以減低諧振器Q值的下降，確保諧振器的優越性能。
文檔編號H03H9/215GK103199817SQ201310054799
公開日2013年7月10日 申請日期2009年12月2日 優先權日2009年12月2日
發明者楊建成, 王文瑩, 李鴻鵬 申請人:威華微機電股份有限公司