专利名称：具有短路防止工具的压电谐振器的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电谐振器，更具体地，涉及小尺度的谐振器，其通常在诸如钟表学、信息技术、电信和医学领域之类的多种领域中特别用于为便携电子设备制造频率发生器。
背景技术：
在现有技术文献US 4,384,232中公开了这样一种小尺度的谐振器，其在此引入作为参考。该文献公开了一种音叉式谐振器，由一个基座和从该基座突出的两个振动臂形成。每个臂进行金属化，在每个臂的相对主表面上形成中心电极，沿着每个臂的边缘形成侧电极。 一个臂的中心电极连接到另 一个臂的侧电极和电源的一个极。另 一个中心电极和侧电极类似地连接到电源的另一个极。电极经受电场使得臂发生振动。
中心电极和侧电极在其间以固定间距排布，使得它们不会短接到另一个。然而，该间距被选择为尽可能薄，以使得谐振器具有更好的晶体阻抗。于是，即使很小量的灰尘落在中心电极和侧电极之间，或者如果在电极附近存在某些气体，就很可能发生短路，振动臂的振动于是出现故障。
现有技术中的一些已有的解决方案在于提供一种短路防止部件，其形成于每个振动臂的中心电极和侧电极之间并以绝缘膜的形式排布，该绝缘膜可位于中心和侧电极之间或排布为覆盖中心电极和侧电极。然而，尽管这些现有解决方案有效防止了中心电极和侧电极之间的短路，但是它们还呈现若干缺陷，特别是，它们需要重新改变谐振器的总体设计以保持同样的特性，例如谐振器的电阻和晶体阻抗。所需要对设计进行的重新改变使得制造过程更为昂贵，这对于这样的批量生产物品来说是不希望的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种音叉式谐振器，其不仅在中心电极和 侧电极之间具有防止短路的工具，还具有不干扰谐振器特性的对上述工具 的简单实施。为了该目的，本发明涉及一种音叉式压电谐振器，包括基座 部分，从基座部分伸出第一和第二平行振动臂，所述振动臂带有一组激励 电极以使其振动，所述激励电极组由导电沉积物形成，并包括每个振动臂 的相对主表面上的中心电极和覆盖每个振动臂侧表面的侧电极，所述第一 臂的所述中心电极和所述第二臂的所述侧电极^皮连接到电激励源的第 一终 端，所述第一臂的侧电极和所述第二臂的所述中心电极被连接到所述电激 励源的第二终端，其中在每个振动臂上，形成中心电极和侧电极的所述导 电沉积物对于一方用可氧化的金属制成，对于另 一方用不可氧化的金属制 成，或者与此相反。
在从属权利要求中限定有利的实施方式。
在阅读参照附图的下列描述的基础上本发明的其他特征和优势将会显
而易见，其中
图i示出根据本发明一个优选实施例的音叉式谐振器；以及
图2示出制造图l示出的音叉式谐振器的特定实施例的方法。
具体实施例方式
下文中将通过结合图l和2给出的非限定性例子的方式来描述本发明。 在图1中示出的优选实施例中，由参考标号1所标明的谐振器包括音 叉形状的部分，其具有通过基座部分4连接的两个振动臂2和3，总体组 件由诸如石英的单片压电材料制成。基座4和臂2和3进行金属化，也就 是导电沉积，其在臂上形成一组电极5和6，电极5和6允许臂经受电场 以使其震动，并在基座4上形成连接片7和8，连接片7和8 —方面连接 到上述电极组，另一方面连接到电激励源或电源(未示出)的第一和第二终端。可选地，连接片7和8可排布在位于振动臂2和3之间的第三中央 臂(未示出)上。
如图1沿A-A的截面图所展示，每个臂呈现四个面，两个相对的主表 面9a和9b,以及两个侧表面10a和10b。激励电极由导电沉积物形成， 并包括振动臂2和3的每一个的相对主表面9a和9b上的中心电极6a和 6b，以及覆盖上述每个振动臂的侧表面10a和10b的侧电极5a和5b。
中心电极6a， 6b和侧电极5a， 5b之间的间距11非常小，以优化谐 振器性能。这样的小间距或间隙可能由灰尘或气体填充，因此，中心和侧 电极可能相互短接。为了防止这样的短路发生，形成中心电极和侧电极的 导电沉积物的暴露表面中的一方由可氧化的金属制成，另一方由不可氧化 的金属制成，或者与此相反。
实际上，如稍后将更详细描述的，为了进一步简化制造谐振器的方法， 两个臂2和3的中心电极6a和6b的暴露表面优选由不可氧化的金属(诸 如金)制成，两个臂2和3的侧电极5a和5b的暴露表面优选由可氧化的 金属(诸如铬)制成。不过根据制造方法的可选实施方式，也可能为中心 电极提供可氧化的金属，为侧电极提供不可氧化的金属，或者替代地，为 第一臂的侧电极和第二臂的中心电极提供可氧化的金属，而为第一臂的中 心电极和第二臂的侧电极提供不可氧化的金属。
根据本发明，可氧化的金属必须选自其氧化物具有电绝缘性质的金属， 这样，当在谐振器的电极上形成氧化物层时，该层氧化物将作用为电绝缘 体。已知许多金属形成电绝缘氧化物。
优选，可氧化的金属应该进一步选自这样的金属，即，当停留在含氧 大气中时，其自发地形成氧化物的表面层。相应地，可氧化的金属可以例 如选自铬、铜、铝，不可氧化的金属可选自银和金。优选，中心电极由例 如涂布有不可氧化金属的金属层的铬的粘结层(tielayer)形成。
现在参照图2，下面将要描述图1中示出的晶体谐振器的特定实施例 的可能制造方法。
首先形成预定厚度的晶体村底20。然后，在衬底20上形成由铬(Cr)制成的第一金属膜22。该金属膜22可使用真空沉积法，或者'賊射法，或 者本领域技术人员熟知的任何其他适当方法形成。然后在第一金属膜上形 成由金(Au)制成的第二金属膜23。然后用光致抗蚀剂25覆盖金属膜的 整个表面，从而产生其截面图如图2A所示的结构(金属膜的实际厚度远 远小于示图中描绘的厚度)。
然后通过光掩模(未示出)将光致抗蚀剂25暴露到光线中，使得其通 过显影过程而被构图。被构图的光致抗蚀剂由图2B的示图所描述。
利用构图的光致抗蚀剂25作为掩模，将金属膜22和23蚀刻以形成音 叉形状的谐振器1的轮廓(图2C)。然后，第二次将保留的光致抗蚀剂 25被构图以形成用于中心电极(6a， 6b)的蚀刻掩模(图2D)。
利用金属膜22， 23作为蚀刻掩模，使用本领域技术人员熟知的任何适 当的蚀刻方案来对压电村底20进行蚀刻。特别地，选择蚀刻方案使得其既 不会移除保留的光致抗蚀剂25，也不会移除金膜23。该蚀刻步骤的结果是 为谐振器(1)给出其音叉形状(图2E)。
然后利用保留的光致抗蚀剂25作为掩模，金属膜22， 23经受蚀刻， 以在压电衬底20的表面上形成中心电极6a, 6b，以及连接片(7， 8)(图 l中未示出)(图2F)。然后(例如，通过将其浸入溶剂中)移除光致抗 蚀剂25。光致抗蚀剂的移除暴露金属化物6a， 6b， 7和8。
最后，例如通过气相沉积掩模(未示出)，在振动臂2和3的侧面上 形成侧电极5a， 5b (图2G)。以这样的方式选择沉积掩模中孔洞的大小 和定位，即，使得在任一臂上的中心电极和侧电极6和5之间维持一个很 窄的间隙(或间距)11，由此这些电极不会彼此短接。
根据本发明， 一个臂的中心电极6a， 6b连接到另一臂的侧电极5a, 5b，同时该另一臂的中心电极6a， 6b连接到第一臂的侧电极5a， 5b。根 据本发明，形成这些连接的一种可能方式为以这样的方式设计沉积压模， 即当形成侧电极5a， 5b时，它们优选在基座部分4的区域中与中心电极 6a， 6b略微交叠，由此创建图1中所示的金属图形。
根据本发明的可选实施例，侧电极5a, 5b的暴露表面可由不可氧化的
6金属形成。在这种情况下，侧电极可以例如由第一铬层形成，在制造方法 的进一步步骤中，在上述第一铬层上沉积第二金层。然而，如前所述，才艮 据本发明的优选实施例，侧电极由可氧化的金属制成。在这样的第二种情 况下，侧电极可以例如通过直接在压电材料上简单形成铬膜来制成，如以 上所解释。由于在这种情况下，形成侧电极的铬层并不必须随后由金层覆 盖，因此制造音叉式谐振器的方法有利地缩短了一个步骤。
铬作为一种可氧化的金属，在侧电极5a， 5b的表面上形成铬氧化物膜。 该铬氧化物膜作用为一个绝缘层覆盖侧电极并防止短路。
已经相对于特定具体实施例描述了本发明，但要理解，这些实施例并 不意味着对本发明的限制。实际上，各种变体、修改和/或实施例之间的组 合对于本领域技术人员将显而易见，而不偏离所附权利要求的范围。例如， 可以沿着每个振动臂的纵轴切开沟槽。
权利要求
1. 一种音叉式压电谐振器(1)，包括基座部分(4)，从基座部分(4)伸出第一和第二平行振动臂(2，3)，所述振动臂带有一组激励电极(5，6)以使其振动，所述一组激励电极由导电沉积物形成，并包括每个振动臂的相对主表面(9a，9b)上的中心电极(6a，6b)和覆盖每个振动臂侧表面(10a，10b)的侧电极(5a，5b)，所述第一臂的所述中心电极和所述第二臂的所述侧电极被连接到电激励源的第一终端，所述第一臂的所述侧电极和所述第二臂的所述中心电极被连接到所述电激励源的第二终端，其中在每个振动臂上，形成中心电极和侧电极的所述导电沉积物对于一方用可氧化的金属制成，对于另一方用不可氧化的金属制成，或者与此相反。
2. 根据权利要求1的音叉式压电谐振器，其中两个臂的所述 侧电极用可氧化的金属制成，两个臂的所述中心电极用不可氧化 的金属制成。
3. 根据权利要求1的音叉式压电谐振器，其中所述可氧化的 金属选自铬、铜、铝、钛。
4. 根据权利要求1的音叉式压电谐振器，其中所述不可氧化 的金属选自银和金。
5. 根据权利要求4的音叉式压电谐振器，其中所述中心电极 由用所述不可氧化的金属的金属层涂布的粘结层形成。
全文摘要
根据本发明的一种音叉式压电谐振器(1)包括基座部分(4)，从基座部分(4)伸出第一和第二平行振动臂(2，3)，所述振动臂带有一组激励电极(5，6)以使其振动，所述激励电极组由导电沉积物形成，并包括每个振动臂的相对主表面(9a，9b)上的中心电极(6a，6b)和覆盖每个振动臂侧表面(10a，10b)的侧电极(5a，5b)，第一臂的中心电极和第二臂的侧电极被连接到激励源的第一极，第一臂的侧电极和第二臂的中心电极被连接到激励源的第二极，其中在每个振动臂上，形成中心电极和侧电极的导电沉积物对于一方用可氧化的金属制成，对于另一方用不可氧化的金属制成，或者与此相反。
文档编号H03H9/215GK101523721SQ200780036678
公开日2009年9月2日 申请日期2007年7月31日 优先权日2006年8月2日
发明者S·达拉皮亚扎 申请人:Eta瑞士钟表制造股份有限公司