[发明专利]一种进行AT切温补晶振的应力补偿膜设计方法

摘要

本发明涉及一种基于ANSYS设计仿真结果进行温补晶振的应力补偿膜设计方法，其特征是：至少包括三个步骤：依据压电耦合有限元方程和动力学方程构建AT切温度补偿晶体谐振器的ANSYS三维实体仿真模型；通过ANSYS仿真分别得到2个不同镀膜方案对应的晶体应力分布云图，相同温度作用下施加在晶体片x轴方向上的应力越大则温‑频特性曲线的补偿效果越明显，得到最佳镀膜补偿方案。它提供了一种能避免根据人工经验调整补偿薄膜形状和位置所产生的误差，并且能解决实际加工成本，可操作性强，对高稳定度温补晶振的设计、开发具有现实意义的一种AT切温补晶振的应力补偿膜设计方法。

主权项

1.一种进行AT切温补晶振的应力补偿膜设计方法，其特征是：至少包括如下步骤：步骤1：依据压电耦合有限元方程和动力学方程构建AT切温度补偿晶体谐振器的ANSYS三维实体仿真模型；包括仿真单元类型的选择、材料属性的设定以及网格划分。步骤2：设定步骤1中仿真模型的边界条件为自由状态，求解其对应的低频振动模态，将求解结果与实际拍摄的振动情况对比，验证ANSYS仿真分析的可行性，并得出AT切晶体谐振器全方位的振动位移曲线；其中，振动位移曲线主要分为厚度剪切振动位移曲线、面剪切振动位移曲线和垂直横线弯曲振动位移曲线。步骤3：根据步骤1得到的仿真模型，沿其边缘施加不同角度预应力，其中，根据晶体的各向异性和对称性质，以及映射网格划分的密度，设定不同角度分别为0°、45°、90°；求解得到这3个角度预应力对应的厚度剪切振动位移曲线，振动产生的形变和应力成正比关系，通过对比位移曲线结果得到补偿效果明显的加力角度；步骤4：在步骤3的基础上设计不同形状和方向的补偿膜，分别为沿晶体片X轴方向的条形薄膜、沿晶体片Y轴方向的条形薄膜和与电极为同心圆的圆形薄膜；通过ANSYS仿真分别得到3个不同镀膜方案对应的晶体等效应力曲线，应力越大则温‑频特性曲线的补偿效果越明显，得到最佳镀膜补偿方案。