[发明专利]谐振器装置及优化Q-因子的方法

说明书

技术领域

本发明涉及谐振器装置领域，更具体地涉及微机电系统(MEMS)谐振器领域。

背景技术

WO 03/021634A2涉及在半导体管芯上制造微机械谐振器。谐振器包括至少两个振动部件(member)，所述至少两个振动部件以与振动部件的振动频率相关联的波长紧密地间隔开，驱动所述至少两个振动部件，以使它们彼此相移半个振动周期来振动，即彼此镜像地并且导致相消干涉，这种相消干涉抑制了声学能量从振动部件泄露到管芯中，并且改善了谐振器的Q-因子。

考虑到以上描述的情况，仍然存在对具有高Q-因子谐振器装置和改良技术的需求，所述改良的技术允许提供带有高Q-因子的谐振器装置。

发明内容

根据独立权利要求的主题可以满足这种需求。从属权利要求描述了本发明的有利实施例。

根据此处公开主题的第一方面，提供了包括基板的谐振器装置。基板具有一个或多个锚状物。谐振器装置还包括与所述锚状物相连的振动单元。所述振动单元被配置为具有期望的第一振动模式，并且还被配置为具有不同于第一振动模式的第二振动模式，其中，第一振动模式与第二振动模式在锚状物处相消干涉。

此处，术语“振动模式”看作是与“谐振模式”或“本征模式”等同，“谐振模式”或“本征模式”也是常用术语。因此，“振动模式”是谐振器单元的固有属性。

结果，减少或甚至消除了由于振动单元振动而引起的至少一个锚状物的移动。结果，减少了泄漏到锚状物的能量，并且因而增大了谐振器装置的Q-因子。

根据实施例，期望的第一振动模式与期望的谐振频率相对应，所述期望的谐振频率可以用于任何合适的应用中，例如频率基准。此外，谐振器装置的示例用途是时间器件或滤波器。

根据另一实施例，第二振动模式与谐振器装置的第二谐振频率相对应。

根据第一方面的另一实施例，振动单元是单个振动元件，所述单个振动元件被配置为提供所述第一振动模式和第二振动模式。因为仅需要单个元件来形成振动单元，所以这个实施例可以允许减小制造成本。

根据另一实施例，配置振动单元包括：调节振动单元的几何形状，使得振动单元提供期望的第一振动模式和第二振动模式。

根据第一方面的另一实施例，基板包括单个锚状物，并且振动单元是片状的，振动单元具有与单个锚状物相连的中央部分。例如，可以由单个盘(例如圆盘)形成振动单元，对所述单个盘的直径和厚度进行配置以提供第一振动模式和第二振动模式。

根据第一方面的另一实施例，振动单元包括提供第一振动模式的第一局部单元和附着于第一局部单元的第二局部单元，其中第二局部单元提供第二振动模式。该实施例可以具有如下优点：允许提供第一振动模式的第一局部单元几乎总是任意期望的形状，其中第二局部单元提供锚状物的减少移动。

根据另一实施例，将第二局部单元形成为附着于第一局部单元的分离元件。

根据第一方面的另一实施例，第二局部单元位于锚状物附近。

根据第一方面的另一实施例，第二局部单元是横梁，所述横梁的中心附着于第一局部单元。

根据另一实施例，提供两个或多个第二局部单元。例如，根据另一实施例，为每个锚状物提供一个第二局部单元，所述第二局部单元在相应锚状物的附近附着于第一局部单元。仍然根据另一实施例，将可以提供不同的第二振动模式的两个或多个第二局部单元在每个锚状物附近附着于第一局部单元。

根据第一方面的另一实施例，基板包括至少一个其它锚状物，并且第一局部单元包括片状元件和至少两个突起物，其中每个突起物将片状元件与至少两个锚状物之一相连。

根据另一实施例，至少一个第二局部单元附着于每一个突起物。

根据第一方面的另一实施例，第一振动模式和第二振动模式之一是扩张模式，另一个模式是弯曲(flexural)模式。例如，根据实施例，第一振动模式是扩张模式，而第二振动模式是弯曲模式。

根据第一方面的另一实施例，第二振动模式谐振频率与第一振动模式谐振频率的比率具有0.9和1.1之间的值。

根据第一方面的另一实施例，第二振动模式谐振频率大于第一振动模式谐振频率。根据另一实施例，第二振动模式谐振频率实质上等于第一振动模式谐振频率。例如，可以配置振动单元，使得第二振动模式谐振频率非常接近于第一振动模式谐振频率，但是略微大于第一振动模式谐振频率。