一种圆形单凸SC切压电石英频率片及振荡器的制作方法

本发明属于压电石英晶片技术领域，尤其是涉及一种圆形单凸sc切压电石英频率片及振荡器。

背景技术

目前，石英晶体谐振器通常由压电石英晶片及封装外壳构成。其中，压电石英晶片为长方形或圆形，封装外壳材料为陶瓷、玻璃等。石英晶体谐振器因其频率的准确性和稳定性等特性被广泛应用在移动电子设备、手机、移动通信装置等电子行业中。特别地，sc切石英晶片被设计成用于封装成ocxo振荡器，目前是所有频率控制器件中精度最高的晶体振荡器，被广泛应用于卫星，基站等领域中。

在sc切割晶体谐振器中，b模式(快速剪切振动模式)和a模式(准纵振动模式)振荡的次级振荡发生在接近c模式谐振(慢速剪切振动振荡)处，并处在高通的一侧上，c模式谐振是主振荡。与通常使用at切振动片相比，sc切压电石英频率片的ci(crystalimpedance；晶体阻抗)值高，而且由于使用三次泛音导致ci值进一步变大，所以难以实现基于主振动(c模式)的振荡。其中，由于a模式振荡的晶体阻抗的值远大于c模式的ci值，因此作为振荡器难以起振输出频率。

此外，b模式的频率和c模式的频率非常接近，其中b模式的频率大约是c模式的1.09倍，其波形处于主振动c模式振荡的附近。另外，b模式振荡的ci值与c模式振荡的ci值相等，或在某些情况下b模式振荡的ci值可能更小。当频率输出时，b模式容易干扰c模式的输出，被定义为寄生振动。因此，在使用sc切割晶体谐振器时，b模式常常对主振动c模式造成干扰。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种圆形单凸sc切压电石英频率片及振荡器，旨在抑制b模式振荡，从而有效地减少b模式振荡对c模式振荡的干扰，提高频率输出的可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种圆形单凸sc切压电石英频率片，包括石英晶片本体，所述石英晶片本体的底面为呈圆形的片面，且顶面为具有预设曲率半径的单个凸面，所述单个凸面和所述片面之间设置有两个过渡部，并通过所述两个过渡部进行连接，所述两个过渡部分别包括靠近所述单个凸面一端的第一倒边结构、靠近所述底面一端的第二倒边结构以及连通所述第一倒边结构和所述第二倒边结构的过渡结构。

进一步地，所述单个凸面的曲率半径为100-500mm。

进一步地，所述片面的直径为5.35-8.0mm。

进一步地，所述第一倒边结构和所述第二倒边结构的宽度分别为0.1-0.5mm。

进一步地，所述第一倒边结构的宽度小于所述第二倒边结构的宽度。

进一步地，所述单个凸面的弦长小于所述片面的直径与所述第二倒边结构的宽度的两倍之和。

第二方面，本发明实施例提供的一种振荡器，包括恒温槽、起振器、振荡电路和上述的圆形单凸sc切压电石英频率片。

进一步地，所述圆形单凸sc切压电石英频率片上设置有正面电极和背面电极，并采用镀电极进行封装。

进一步地，所述圆形单凸sc切压电石英频率片通过弹簧支架固定连接于外设电路板。

综上所述，本发明通过将石英晶片本体的底面设计为圆形的片面，并将顶面设置为具有预设曲率半径的单个凸面，在所述单个凸面和所述片面之间设置有两个过渡部，如此能够有效增大b模式振荡的ci值以及抑制b模式振荡对c模式振荡的干扰，从而将能量集中到石英晶片本体的中央电极区域。本发明还通过将过渡部的两端设计成第一倒边结构和第二倒边结构，能够进一步将振动区域集中在石英晶片本体的上表面电极区域，并抑制边缘寄生振动的反射干扰，提高频率输出的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应该看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的一种at切石英晶片的切割示意图。

图2是本发明实施例提供的一种sc切压电石英晶片的切割示意图。

图3是本发明实施例提供的一种at切石英晶体与sc切石英晶体的温-频比较图。

图4是本发明实施例提供的一种sc切石英晶片的振动特性图。

图5是本发明实施例提供的一种圆形单凸sc切压电石英频率片的外形结构示意图。

图6是本发明实施例提供的一种圆形单凸sc切压电石英频率片的剖面结构示意图。

图7是本发明实施例提供的一种振荡器的安装结构示意图。

图标：

石英晶片本体100；底面101；顶面102；过渡部103；第一倒边结构1031；

第二倒边结构1032；过渡结构1033；振荡器200；正面电极201；背面电极202；

弹簧支架203；外设电路板300。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

目前，sc切压电石英晶片被设计成用于封装成ocxo振荡器(ovencontrolledcrystaloscillator；恒温晶体振荡器)，是所有频率控制器件中精度最高的晶体振荡器，被广泛应用于卫星，基站等领域中。另外，市面上的晶体谐振器基本上采用的是at切石英晶片对其电镀封装而成。

其中，如图1所示，at切石英晶片是单旋转石英晶片，在切割石英晶片的时刻只考虑沿着石英x轴旋转偏离z轴一个角度θ。如图2所示，sc切压电石英晶片的切割是从原晶体上切割出一个φ角的晶棒，然后对晶棒二次切割，切割出另外一个角度θ。

由于at切石英晶片和sc切压电石英晶片的切割角度和切割方式不同，导致其特性有着较大差异，尤其是温频特性。如图3所示，为at切石英晶体与sc切石英晶体的温-频比较图，从该图中可以看到at切石英晶体的温频曲线拐点在25度，即25度点频率的相对变化量为零。而sc切石英晶体的温频拐点在92度，即92度附近频率的相对变化量为零。另外，可以看到at切石英晶体在-40℃-85℃范围内其频率可以基本控制在±20ppm,而sc切石英晶体在50℃-120℃范围内其频率可以控制在±10ppm以内。因此sc切石英晶体完全可以满足高温工作环境中的需要。

请参阅图4，在sc切割晶体的谐振器中，b模式(快速剪切振动模式)和a模式(准纵振动模式)振荡的次级振荡发生在接近c模式谐振(慢速剪切振动模式)处，并处在高通的一侧上，c模式谐振是主振荡。

值得说明的是，与通常使用at切振动片相比，sc切压电石英频率片的ci(crystalimpedance；晶体阻抗)值高，而且由于使用三次泛音导致ci值进一步变大，所以难以实现基于主振动(c模式)的振荡。其中，由于a模式振荡的晶体阻抗的值远大于c模式的ci值，因此作为振荡器难以起振输出频率。

此外，b模式的频率和c模式的频率非常接近，其中b模式的频率大约是c模式的1.09倍，其波形处于主振动c模式振荡的附近。另外，b模式振荡的ci值与c模式振荡的ci值相等，或在某些情况下b模式振荡的ci值可能更小。当频率输出时，b模式容易干扰c模式的输出，被定义为寄生振动。因此，在使用sc切割晶体谐振器时，b模式常常对主振动c模式造成干扰。

有鉴于此，本发明实施例提供了一种圆形单凸sc切压电石英频率片及振荡器，旨在抑制b模式振荡，从而有效地减少b模式振荡对c模式振荡的干扰，提高频率输出的可靠性。

实施例1

如图5所示，是本发明实施例提供的一种圆形单凸sc切压电石英频率片的外形结构示意图。其中，所述圆形单凸sc切压电石英频率片可以包括石英晶片本体100。本实施例中，所述石英晶片本体100包括底面101和顶面102。所述底面101设计为呈圆形的片面，所述顶面102设计为具有预设曲率半径的单个凸面。

优选地，所述单个凸面的曲率半径为100-500mm。所述片面的直径为5.35-8.0mm。

测试表明，上述结构能够有效增大b模式振荡的ci值以及抑制b模式振荡对c模式振荡的干扰，从而将能量集中到所述石英晶片本体100的中央电极区域。

请一并参阅图6，所述圆形单凸sc切压电石英频率片还包括两个过渡部103，所述两个过渡部103可以为对称设置。其中，所述两个过渡部103分别设置在单个凸面和所述片面之间。具体地，所述过渡部103包括第一倒边结构1031、第二倒边结构1032以及连通所述第一倒边结构1031和所述第二倒边结构1032的过渡结构1033。本实施例中，所述第一倒边结构1031靠近所述单个凸面的一端进行设置，所述第二倒边结构1032靠近所述底面101的一端进行设置。如此能够进一步将振动区域集中在石英晶片本体100的上表面电极区域，并抑制边缘寄生振动的反射干扰，提高频率输出的稳定性。

优选地，所述第一倒边结构1031和所述第二倒边结构1032的宽度分别为0.1-0.5mm。另外，所述第一倒边结构1031的宽度小于所述第二倒边结构1032的宽度。

实施时，所述单个凸面的弦长小于所述片面的直径与所述第二倒边结构1032的宽度的两倍之和。

实施例2

本发明实施例还提供了一种振荡器200，包括恒温槽、起振器、振荡电路和上述的圆形单凸sc切压电石英频率片。

如图7所示，所述圆形单凸sc切压电石英频率片上设置有正面电极201和背面电极202，并采用镀电极进行封装。实施时，所述圆形单凸sc切压电石英频率片通过弹簧支架203固定连接于外设电路板300。其中，所述弹簧支架203具备导电、支撑和减震等作用。

综上所述，本发明通过将石英晶片本体100的底面101设计为圆形的片面，并将顶面102设置为具有预设曲率半径的单个凸面，在所述单个凸面和所述片面之间设置有两个过渡部103，如此能够有效增大b模式振荡的ci值以及抑制b模式振荡对c模式振荡的干扰，从而将能量集中到石英晶片本体100的中央电极区域。本发明还通过将过渡部103的两端设计成第一倒边结构1031和第二倒边结构1032，能够进一步将振动区域集中在石英晶片本体100的上表面电极区域，并抑制边缘寄生振动的反射干扰，提高频率输出的稳定性。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。