一种光刻音叉晶体片及音叉谐振器的制作方法

专利2022-05-09  38


本实用新型涉及晶体振荡领域,尤其涉及一种光刻音叉晶体片及音叉谐振器。



背景技术:

石英音叉晶体谐振器产生32.768khz信号,经过15次分频后产生标准1秒钟脉冲信号,用于电子系统时钟计时,称之为rtc(real-timeclock),电子系统重要的单元模块,是手机、电脑、智能手环、智能家电、健康医疗器件、手表、钟表必备功能模块。音叉晶体谐振器件功耗低,只有几微瓦,计时使用分频触发器少,在系统休眠时只要一颗纽扣电池就可以工作5~7年,是系统省电模式下工作,唤醒的核心器件,因此在现在电子系统中作用显著,使用广泛,用量十分巨大。

随着通讯终端电子产品的小型化,超薄型,特别是智能穿戴电子产品对线路安装空间的的严格要求,电子器件也要求小尺寸,微型化。作为电子产品中时钟信号产生的音叉型石英晶体谐振器,封装尺寸也逐步减小,由原来的插件式变为微型片式。

但是,现有机械加工工艺难以加工微型音叉晶体谐振器,必须采用半导体光刻工艺。半导体光刻工艺制造的音叉外形尺寸可以做到1~3毫米,尺寸精度3微米以内。可以实现音叉晶体谐振器的微型化,小尺寸。采用光刻工艺制作的微型光刻音叉晶体片谐振器具有的频率高精度和温度特性高一致性。



技术实现要素:

有鉴于此,本实用新型提供一种光刻音叉晶体片及音叉谐振器解决现有机械加工工艺难以加工微型音叉晶体谐振器的问题。

为了达到上述目的,本实用新型解决技术问题的技术方案是提供一种光刻音叉晶体片,包括:晶体片、第一电极及第二电极,所述晶体片包括固定体、第一振动臂及第二振动臂,所述第一振动臂及所述第二振动臂对称设置,且皆由所述固定体的一侧向外延伸;所述固定体上开设有贯穿所述固定体且对称设置的第一电极孔及第二电极孔,所述第一振动臂包括第一连接部及第一调频部,所述第一连接部位于所述第一调频部与所述固定体之间,分别连接所述第一调频部及所述固定体;所述第二振动臂包括第二连接部及第二调频部,所述第二连接部位于所述第二调频部与所述固定体之间,分别连接所述第一调频部及所述固定体;所述第一电极包括第一安装部、第一套接部、第一延伸部及第一贴片部,所述第一安装部贴附于所述固定体上,所述第一套接部套接于所述第一调频部上,覆盖所述第一调频部并在所述第一调频部靠近及远离所述第二振动臂的两面上朝所述第一连接部的方向延伸,且所述第一套接部在所述第一调频部远离所述第二振动臂的一面上延伸至与所述第一安装部连接;所述第一延伸部贴附于所述第二连接部与所述第一振动臂相邻的一面上,且延伸至与所述第一安装部连接,并覆盖所述第一电极孔;所述第一贴片部贴附于所述第二连接部远离所述第一延伸部的一面上,且延伸至覆盖所述第一电极孔;所述第二电极包括第二安装部、第二套接部、第二延伸部及第二贴片部,所述第二安装部贴附于所述固定体上,所述第二套接部套接于所述第二调频部上,覆盖所述第二调频部,并在所述第二调频部靠近及远离所述第一振动臂的两面上朝所述第二连接部的方向延伸,且所述第二套接部在所述第二调频部远离所述第一振动臂的一面上延伸至与所述第二安装部连接;所述第二延伸部贴附于所述第一连接部与所述第二振动臂相邻的一面上,且延伸至与所述第二安装部连接,并覆盖所述第二电极孔;所述第二贴片部贴附于所述第一连接部远离所述第二延伸部的一面上,且延伸至覆盖所述第二电极孔。

进一步,所述第一调频部上开设有第一调频凹槽,所述第一调频凹槽开设于所述第一调频部与所述第二振动臂相邻的两面上,所述第一套接部套接所述第一调频部上时,贴附于所述第一调频凹槽的底部及侧壁;所述第二调频部上开设有第二调频凹槽,所述第二调频凹槽开设于所述第二调频部与所述第一振动臂相邻的两面上,所述第二套接部套接于所述第二调频部时,贴附于所述第二调频凹槽的底部及侧壁。

进一步,所述固定体远离所述第一振动臂就所述第二振动臂的一端上开设有多个折断孔,多个所述折断孔位于一条直线上。

进一步,所述固定体远离所述第一振动臂及所述第二振动臂的两侧还分别开设有两个折断凹槽,两个所述折断凹槽皆分别与多个所述折断孔中的一个连通。

进一步,所述固定体上还开设有连接孔,所述连接孔贯穿所述固定体,且分别与两个所述折断孔连通。

进一步,所述固定体的相对两侧设置有固定台阶,所述第一连接部与所述固定体连接处形成第一连接台阶,所述第二连接部与所述固定体的连接处形成第二连接台阶,从所述固定体朝所述第一调频部及所述第二调频部的方向上,尺寸从大至小渐变。

进一步,所述第一连接台阶及所述第二连接台阶的拐角处皆为圆角。

本实用新型还提供一种音叉谐振器,所述音叉谐振器包括,光刻音叉晶体片及封装体,所述光刻音叉晶体片放置于所述封装体内,且与所述封装体形成电连接。

与现有技术相比,本实用新型所提供的光刻音叉晶体片具有以下有益效果:

通过在固定体上开设对称的第一电极孔及第二电极孔,从而使得第一延伸部与第一贴片部及第二延伸部及第二贴片部可在分别往第一电极孔及第二电极孔内注入导电金属时实现电连接,从而减少连接线,以在音叉尺寸小的情况下,避免由于连接线的线宽窄,而在曝光显影时候容易短路。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例提供的一种光刻音叉晶体片的结构示意图;

图2为图1中光刻音叉晶体片爆炸结构示意图;

图3为图1中晶体片的结构示意图;

图4为图1中第一电极的结构示意图;

图5为图1中第二电极的结构示意图;

图6为第一电极、第二电极及晶体片之间的位置关系示意图;

附图标记说明:10、光刻音叉晶体片;20、晶体片;30、第一电极;40、第二电极;21、固定体;22、第一振动臂;23、第二振动臂;211、第一电极孔;212、第二电极孔;213、折断孔;214、固定台阶;215、折断凹槽;216、连接孔;221、第一连接部;222、第一调频部;223、第一调频凹槽;224、第一连接台阶;231、第二连接部;232、第二调频部;233、第二调频凹槽;234、第二连接台阶;31、第一安装部;32、第一套接部;33、第一延伸部;34、第一贴片部;41、第二安装部;42、第二套接部;43、第二延伸部;44、第二贴片部。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

请参阅图1-6,本实用新型第一实施例提供的一种光刻音叉晶体片10,其包括晶体片20、第一电极30及第二电极40,其中,晶体片20为石英材料,其通过半导体光刻工艺形成,第一电极30及第二电极40皆连接于晶体片20上,且第一电极30及第二电极40之间穿过晶体片20形成电导通,从而省略连接线,避免由于音叉面积小,导致连接线的线宽过窄,从而容易在曝光显影的时候造成短路。

具体的,晶体片20包括固定体21、第一振动臂22及第二振动臂23,第一振动臂22及第二振动臂23皆与固定体21连接并相互对称设置,且皆经由固定体21的一端向外延伸。其中,固定体21上开设有贯穿固定体21且对称设置的第一电极孔211及第二电极孔212,第一振动臂22包括第一连接部221及第一调频部222,第一连接部221位于第一调频部222与固定体21之间,分别连接第一调频部222及固定体21。第二振动臂23包括第二连接部231及第二调频部232,第二连接部231位于第二调频部232与固定体21之间,分别连接第二调频部232与固定体21。

第一电极30包括第一安装部31、第一套接部32、第一延伸部33及第一贴片部34,第一安装部31贴附于固定体21上,第一套接部32套接于第一调频部222上,覆盖第一调频部222并在第一调频部222靠近及远离第二振动臂23的两面上朝第一连接部221的方向延伸,且第一套接部32在第一调频部222远离第二振动臂23的一面上延伸至与第一安装部31连接。第一延伸部33贴附于第二连接部231与第一振动臂22相邻的一面上,且延伸至与第一安装部31连接并覆盖第一电极孔211。第一贴片部34贴附于第二连接部231远离第一延伸部33的一面上,且延伸至覆盖第一电极孔211,通过在第一电极孔211内注入导电金属,以实现第一贴片部34与第一延伸部33的电连接。

第二电极40包括第二安装部41、第二套接部42、第二延伸部43及第二贴片部44,第二安装部41贴附于固定体21上,第二套接部42套接于第二调频部232上,覆盖第二调频部232并在第二调频部232靠近及远离第一振动臂22的两面上朝第二连接部231的方向延伸,且第二套接部42在第二调频部232远离第一振动臂22的一面上延伸至与第二安装部41连接。第二延伸部43贴附于第一连接部221与第二振动臂23相邻的一面上,且延伸至与第二安装部41连接并覆盖第二电极孔212。第二贴片部44贴附于第一连接部221远离第二延伸部43的一面上,且延伸至覆盖第二电极孔212,通过在第二电极孔212内注入导电金属,以实现第二贴片部44与第二延伸部43的电连接。

可以理解,晶体片20为依次通过晶圆片制作,晶圆片清洗减薄(厚度60~120微米),镀膜,涂光刻胶,外形曝光,显影,金蚀刻,外形蚀刻,全面去金属的制作工艺制作成型,固定体21、第一振动臂22及第二振动臂23为一体成型。第一电极30及第二电极40为依次通过镀膜,涂胶,电极曝光,显影,金属蚀刻,电极成型的步骤成型于晶体片20的表面,第一安装部31、第一套接部32及第一延伸部33为一体成型,第二安装部41、第二套接部42及第二延伸部43为一体成型。

可以理解,在第一电极孔211及第二电极孔212中注入的导电金属可以是导电银浆,通过将银浆融化后分别注入第一电极孔211及第二电极孔212内并冷却凝固,可分别实现第一贴片部34与第一延伸部33的电连接及第二贴片部44与第二延伸部43的电连接。

可以理解,在部分实施例中,也可以通过在第一电极孔211及第二电极孔212中塞入具备导电功能的圆柱形电极以实现第一贴片部34与第一延伸部33的电连接及第二贴片部44与第二延伸部43的电连接。

进一步的,第一调频部222上开设有第一调频凹槽223,第一调频凹槽223开设于第一调频部222与第二振动臂23相邻的两面上,第一套接部32套接于第一调频部222上时,贴附于第一调频凹槽223的底部及侧壁。

第二调频部232上开设有第二调频凹槽233,第二调频凹槽233开设于第二调频部232与第一振动臂22相邻的两面上,第二套接部42套接于第二调频部232上时,贴附于第二调频凹槽233的底部及侧壁。

可以理解,通过设置第一调频凹槽223及第二调频凹槽233,可在第一调频凹槽223及第二调频凹槽233中加重金属镀,以使得加重的质量相对平面质量多,从而在激光调频工艺对加重金属进行微去除时,加工的余量大,调频范围宽。并且,由于第一调频凹槽223及第二调频凹槽233皆分别设置于第一调频部222及第二调频部232的相对两面上,导致第一调频部222及第二调频部232变薄,在进行激光蚀刻时,有利于激光穿透到反面凹槽,有利于反面金属刻蚀。同时,加重金属在第一调频凹槽223及第二调频凹槽233中,可以减少在激光热雕刻过程中金属粉尘,热熔金属的飞溅到音叉其他部位,导致污染,从而使得器件的稳定性变差的情况。

进一步的,固定体21远离第一振动臂22及第二振动臂23的一端上开设有多个折断孔213,多个折断孔213位于一条直线上,以便于在对光刻音叉晶体片10进行封装时,便于将固定体21远离第一振动臂22及第二振动臂23的一侧折断,从而避免在封装折断时,对固定体21造成影响。即,避免由于折断时所需的外力过大,从而造成折断不均匀,折断裂痕延伸至固定体21无需折断部分的情况。

进一步的,固定体21远离第一振动臂22及第二振动臂23的两侧还分别开设有两个折断凹槽215,两个折断凹槽215皆分别与多个折断孔213中的一个连通。

进一步的,固定体21上还开设有连接孔216,连接孔216贯穿固定体21,且分别与两个折断孔213连通。

进一步的,固定体21的相对两侧设置有固定台阶214,第一连接部221与固定体21连接处形成第一连接台阶224,第二连接部231与固定体21连接处形成第二连接台阶234,从而形成从固定体21至第一调频部222及第二调频部232的尺寸从大至小的渐变,以在封装时便于装配,避免碰壳。

进一步的,第一连接台阶224及第二连接台阶234的拐角处皆为圆角,从而避免第一振动臂22及第二振动臂23与固定体21连接处的应力集中。

本实用新型的第二实施例提供一种音叉谐振器,其包括第一实施例中所述的光刻音叉晶体片10及封装体,光刻音叉晶体片10放置于封装体中,且与封装体形成电连接。

本实用新型的工作原理为:光刻音叉晶体片10封装于封装体内,并与封装体实现电连接,从而实现音叉谐振器的功能。

与现有技术相比,本实用新型所提供的光刻音叉晶体片具有以下有益效果:

通过在固定体上开设对称的第一电极孔及第二电极孔,从而使得第一延伸部与第一贴片部及第二延伸部及第二贴片部可在分别往第一电极孔及第二电极孔内注入导电金属时实现电连接,从而减少连接线,以在音叉尺寸小的情况下,避免由于连接线的线宽窄,而在曝光显影时候容易短路。

以上所述本实用新型的具体实施方式,并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本实用新型的保护范围内。


技术特征:

1.一种光刻音叉晶体片,其特征在于,包括:

晶体片、第一电极及第二电极,所述晶体片包括固定体、第一振动臂及第二振动臂,所述第一振动臂及所述第二振动臂对称设置,且皆由所述固定体的一侧向外延伸;

所述固定体上开设有贯穿所述固定体且对称设置的第一电极孔及第二电极孔,所述第一振动臂包括第一连接部及第一调频部,所述第一连接部位于所述第一调频部与所述固定体之间,分别连接所述第一调频部及所述固定体;所述第二振动臂包括第二连接部及第二调频部,所述第二连接部位于所述第二调频部与所述固定体之间,分别连接所述第一调频部及所述固定体;

所述第一电极包括第一安装部、第一套接部、第一延伸部及第一贴片部,所述第一安装部贴附于所述固定体上,所述第一套接部套接于所述第一调频部上,覆盖所述第一调频部并在所述第一调频部靠近及远离所述第二振动臂的两面上朝所述第一连接部的方向延伸,且所述第一套接部在所述第一调频部远离所述第二振动臂的一面上延伸至与所述第一安装部连接;所述第一延伸部贴附于所述第二连接部与所述第一振动臂相邻的一面上,且延伸至与所述第一安装部连接,并覆盖所述第一电极孔;所述第一贴片部贴附于所述第二连接部远离所述第一延伸部的一面上,且延伸至覆盖所述第一电极孔;

所述第二电极包括第二安装部、第二套接部、第二延伸部及第二贴片部,所述第二安装部贴附于所述固定体上,所述第二套接部套接于所述第二调频部上,覆盖所述第二调频部,并在所述第二调频部靠近及远离所述第一振动臂的两面上朝所述第二连接部的方向延伸,且所述第二套接部在所述第二调频部远离所述第一振动臂的一面上延伸至与所述第二安装部连接;所述第二延伸部贴附于所述第一连接部与所述第二振动臂相邻的一面上,且延伸至与所述第二安装部连接,并覆盖所述第二电极孔;所述第二贴片部贴附于所述第一连接部远离所述第二延伸部的一面上,且延伸至覆盖所述第二电极孔。

2.如权利要求1所述的一种光刻音叉晶体片,其特征在于:

所述第一调频部上开设有第一调频凹槽,所述第一调频凹槽开设于所述第一调频部与所述第二振动臂相邻的两面上,所述第一套接部套接所述第一调频部上时,贴附于所述第一调频凹槽的底部及侧壁;

所述第二调频部上开设有第二调频凹槽,所述第二调频凹槽开设于所述第二调频部与所述第一振动臂相邻的两面上,所述第二套接部套接于所述第二调频部时,贴附于所述第二调频凹槽的底部及侧壁。

3.如权利要求1所述的一种光刻音叉晶体片,其特征在于:

所述固定体远离所述第一振动臂就所述第二振动臂的一端上开设有多个折断孔,多个所述折断孔位于一条直线上。

4.如权利要求3所述的一种光刻音叉晶体片,其特征在于:

所述固定体远离所述第一振动臂及所述第二振动臂的两侧还分别开设有两个折断凹槽,两个所述折断凹槽皆分别与多个所述折断孔中的一个连通。

5.如权利要求3所述的一种光刻音叉晶体片,其特征在于:

所述固定体上还开设有连接孔,所述连接孔贯穿所述固定体,且分别与两个所述折断孔连通。

6.如权利要求1所述的一种光刻音叉晶体片,其特征在于:

所述固定体的相对两侧设置有固定台阶,所述第一连接部与所述固定体连接处形成第一连接台阶,所述第二连接部与所述固定体的连接处形成第二连接台阶,从所述固定体朝所述第一调频部及所述第二调频部的方向上,尺寸从大至小渐变。

7.如权利要求6所述的一种光刻音叉晶体片,其特征在于:

所述第一连接台阶及所述第二连接台阶的拐角处皆为圆角。

8.一种音叉谐振器,其特征在于,包括:

如权利要求1-7任一项所述的光刻音叉晶体片及封装体,所述光刻音叉晶体片放置于所述封装体内,且与所述封装体形成电连接。

技术总结
本实用新型涉及一种光刻音叉晶体片,包括晶体片、第一电极及第二电极,所述晶体片包括固定体、第一振动臂及第二振动臂,所述第一振动臂及所述第二振动臂对称设置,且皆由所述固定体的一侧向外延伸;所述固定体上开设有贯穿所述固定体且对称设置的第一电极孔及第二电极孔,所述第一振动臂包括第一连接部及第一调频部,所述第一连接部位于所述第一调频部与所述固定体之间,分别连接所述第一调频部及所述固定体。本实用新型还提供一种音叉谐振器,本实用新型提供的光刻音叉晶体片及音叉谐振器可减少连接线,以在音叉尺寸小的情况下,避免由于连接线的线宽窄,而在曝光显影时候容易短路。

技术研发人员:喻信东;黄大勇;黄祥秒;晏俊;张小伟;肖扬文
受保护的技术使用者:泰晶科技股份有限公司
技术研发日:2020.12.21
技术公布日:2021.06.29

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