[发明专利]基于四层膜结构的AT石英晶体谐振器、振荡器及设计方法

说明书

本发明公开了一种基于四层膜结构的AT石英晶体谐振器、振荡器及设计方法；属于元器件技术领域；其技术要点在于：AT石英晶体谐振包括：石英晶片和第一激励电极、第二激励电极；第一激励电极、第二激励电极分别设置在石英晶体的两侧；第一激励电极、第二激励电极均采用四层膜结构，且按照距离石英晶体由近及远的顺序，依次包括：第一膨胀抑制材层，第二高热膨张系数材层，第三膨胀抑制材层，第四高热膨张系数材层。采用本申请的基于四层膜结构的AT石英晶体谐振器、振荡器及设计方法，能够有效的满足通信用高性能石英晶体谐振器的技术需求。

技术领域

本发明涉及元器件这一技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于四层膜结构的AT石英晶体谐振器、振荡器及设计方法。

背景技术

石英晶体谐振器作为一种被动电子元器件，其需要经过回流焊工艺装配到PCB电路板上，才能起振并产生频率。回流焊是通过控制加热温度曲线加热焊锡膏，使得谐振器焊接在PCB电路板上。而在上述回流焊的过程中，石英晶体谐振器的频率会发生影响。

申请人在同日申请“一种石英晶体谐振器/振荡器及其设计方法”提出了一种符合三次回流焊试验下，0.5h时FR小于等于2ppm的压电谐振器，同时回流焊的试验要满足新的需求。

上述的意义在于：

1)上述试验是与实际相对应的。申请人新研发的石英晶体压电谐振器要焊接到PCB板上要经过两次或者三次回流焊。而现有的产品，都是仅经过一次回流焊的试验，其不符合新产品的三次回流焊需求。

2)回流焊的试验温度曲线，一般是：峰值温度260°(10s)、回焊区温度为215℃且时间保持40s(上述数据见文献1：Neubig B W.Hysteresis effects after reflowsoldering of surface mount crystaloscillators[J].IEEE,1998)。回流焊的试验温度曲线是与焊锡膏的材料组分相关(更深入的说，与焊接对象相关)。因此，采用原有的回流焊试验温度曲线测试的结果也无法探知峰值温度260°(20～40s)、回焊区温度为215℃(60～150s)下的频率变化表现。

申请人在同日申请“一种石英晶体谐振器/振荡器及其设计方法”提出了一种三层膜结构，其符合新的技术需求。然而，对应的问题是：表面采用低膨胀材料层，如Cr，其面临的问题是：Cr在刻蚀时时间非常慢，从而导致生产效率偏慢。因此，作为研究人员本能的想法，四层膜结构能否做到新的技术需求(四层膜结构的表面一般采用Au、Ag这样的高膨胀系数材料，其生产效率相比于三层膜结构要快)？

对于石英晶体振荡器的热冲击(thermal effect)的现有技术如下：

文献1：Neubig B W.Hysteresis effects after reflow soldering of surfacemount crystaloscillators[J].IEEE,1998。

文献2：Kusters J A,Vig J R.Thermal hysteresis in quartz resonators-Areview[frequency standards][C]//Symposium on Frequency Control.IEEE,1990:165-175。

文献3：CN102739186B。

在文献3提出了：在双层膜的基础上再施加双层膜，形成四层膜的结构，利用低膨胀系数材料去抑制高膨胀系数材料，从而解决热影响而导致压电谐振器产生频率偏移的方案。但是，该文献存在几个问题：

1)利用该文献3的启示，会形成相反启示，即误认为文献3的方案天然的就具有三次回流焊后(每次回流焊的要求也较高)，频率变化量较低的表现；即采用上述产品，会误认为满足需求。