TWI645565B - Quartz oscillator plate - Google Patents

Abstract

本發明提供一種石英振盪板，包含有外型基板具有缺口，且在缺口兩側角上具第一側電極及第二側電極，第一側電極可接收外部訊號，外部訊號會沿著外型基板周圍進行傳輸，外型基板的缺口可以增加振盪能量的傳輸路徑。本發明可以有效改善安裝此石英振盪板結構之石英振盪器的振盪Q值，並優化石英振盪器的產品特性。

Description

石英振盪板

本發明係關於一種石英振盪板，特別是一種結構上具有缺口設計的石英振盪板。

於石英振盪板的製作上，可以利用切割方式產生，例如AT切割，可利用溫度特性作為切割範疇，並作為主振動，這些切割石英振盪板之方式，係藉由機械加工或光微影法加工完成。然而，在製作上也不限制於此些方式，也可以利用各種蝕刻方式，以對石英晶片進行塑型，產生出不同結構的石英振盪板或石英振盪片。

在運用方面，石英振盪板係利用石英及其特殊的壓電效應，以產生出高精準度的振盪頻率，使得石英振盪板係為一種被動元件，除了石英材質的石英振盪板外，後來也發明不同材質的陶瓷振盪板，不過陶瓷振盪板的精準度則遠低於石英振盪板。

為了改善石英振盪板的振盪Q值，或是為了有效提升石英振盪板的晶體阻抗(Crystal Impedance，CI)值，出現了許許多多的習知技術，藉由改良石英振盪板的外型結構或是製造方法，例如對石英振盪板進行斜面構造或凸面的設計；或是在石英振盪板進行切割時，改變交割角度，例如90度、63度或35度的傾斜角度，以抑制主振動厚度所產生的切變振動；也有部分習知技術是在探討突起台面與台面電極間的間隔長度；另外，還有些習知技術強調切割的差異，以切割出特殊的尺寸，並限制在其尺寸範圍中；也有經由切割後，切出階梯狀的石英振盪板，以用於提高主振動的能量。習知技術中，還有利用蝕刻化學加工或是機械加工等方式，形成階梯狀的石英振盪板，另外也有討論階梯狀厚度以影響振盪效果的習知技術，使得有關石英振盪板的前案結構，不勝凡舉。

本發明之申請人係為此領域之創新者，為了提升石英振盪板的特性，於本發明的改良結構進行許多實驗測試，以提出明顯不同於習知技術的石英振盪板結構，並且使用本發明之石英振盪板的產品，可具有更佳的產品特性，以提高市場競爭力。

本發明的主要目的係在提供一種石英振盪板，利用缺口結構，以增加訊號的傳輸路徑長度，藉此改善振盪Q值，使得振盪Q值顯著提升，明顯不同於一般沒有缺口的石英振盪板結構。

本發明的另一目的係在提供一種石英振盪板，利用石英材料的特性，如小體積、低成本，及材料本身可以精準及穩定地用於頻率控制應用。

為了達成上述的目的，本發明提供一種石英振盪板，包含有一外型基板，外型基板的一側邊具有缺口，且在側邊缺口兩側邊角上還具第一側電極及第二側電極，第一側電極可接收外部訊號並沿外型基板傳輸，外型基板的缺口可以增加振盪能量的傳輸路徑。

在本發明中，外型基板還包含有第一突起台面及第一連接部，第一突起台面位在外型基板上且有第一表面電極，第一連接部設置在外型基板上並連接第一側電極及第一突起台面，第一連接部可將外部訊號自第一側電極傳輸到第一突起台面。

在本發明中，外型基板還包含有第三側電極及第四側電極，其對應第一側電極及第二側電極位置，設置在外型基板下，第四側電極也可接收外部訊號，第二突起台面對應第一突起台面的位置，以位在外型基板下，且第二突起台面下具有第二表面電極，第二連接部設置在外型基板下，第二連接部用於連接第四側電極及第二突起台面，第二連接部可將外部訊號自第四側電極傳輸到外型基板及第二突起台面，並藉由外型基板的缺口增加外部訊號的傳輸路徑。

在本發明中，缺口還包含有第一內側部、第二內側部及第三內側部，外部訊號可沿著第一、第二、第三內側部進行傳輸。第一內側部與第二內側部形成第一夾角，及第二內側部與第三內側部形成第二夾角。

在本發明中，第一夾角可以相等或不相等第二夾角。

在本發明中，第一夾角大於或等於九十度角，且小於一百六十度角。第二夾角亦可大於或等於九十度角，且小於一百六十度角。

在本發明中，外型基板藉由黃光技術及蝕刻技術形成缺口。

在本發明中，缺口的深度係為10~160微米。

在本發明中，還包含有二導電凸塊，分別設置在外型基板側電極下方。

在本發明中，外部訊號係為交流電壓訊號。

底下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明利用改變石英振盪板的結構，以提高振盪能量的傳輸路徑，以藉此改變晶體阻抗值，使得本發明可以顯著優於習知石英振盪板的振盪Q值，使得安裝本發明結構的產品特性更加優化。

首先，請參照本發明第一圖及第二圖所示，一種石英振盪板10包含有一外型基板12、一第一突起台面14及一第一連接部16，本發明的外型基板12、第一突起台面14及第一連接部16皆係為石英材質，本發明不限制形成第一突起台面14及第一連接部16在外型基板12上的方式；外型基板12一側邊具有一缺口122，並在側邊缺口122的二側角上具有一第一側電極124及第二側電極126；第一突起台面14位在外型基板12上，第一突起台面14上具有一第一表面電極142；第一連接部16設置在外型基板12上，第一連接部16用於連接第一側電極124及第一突起台面14，利用石英材質的特性，使得第一側電極124可以藉由第一連接部16及第一突起台面14與第一表面電極142形成電性連接。上述外型基板12上的第一突起台面及第一連接部16之設計，僅係為本發明的實施例說明，本發明不限制外型基板12上的形狀及結構設計。

承接上段，並請再參照本發明第三圖所示，在此更詳細說明外型基板12的缺口122特徵，在外型基板12的缺口122中還包含有第一內側部122a、第二內側部122b及第三內側部122c，第一內側部122a會與第二內側部122b形成一第一夾角θ1，而第二內側部122b會與第三內側部122c形成一第二夾角θ2。在本發明中，不限制第一夾角θ1是否要相等第二夾角θ2，本實施例先以第一夾角θ1相等第二夾角θ2為例說明。再者，第一夾角θ1可以大於或等於九十度角，但要小於一百六十度角；第二夾角θ2也可以大於或等於九十度角，但也要小於一百六十度角。外型基板12的缺口122自垂直第二內側部122b到外型基板12的邊緣之長度，意即缺口122的深度L，可以介於10~160微米(μm)間。在本實施例中，不限制第一夾角θ1及第二夾角θ2的角度，也不限制缺口122的深度L，此些數值會因為石英振盪板10的不同尺寸或是不同製程而有差異，此些數值可依照使用者需求而自行在上述範圍中，找出最適合的角度值或是深度L。

說明完本發明石英振盪板的結構後，接著詳細說明本發明的作動方式，並請參照本發明第四圖所示，並請同時參照第一圖。石英振盪板10會經由二導電凸塊18以裝設至整個石英振盪器封裝結構(圖中未示)中，二導電凸塊18分別設置在外型基板12的第一側電極124及第二側電極126下方，主要是用於電性連接整個石英振盪器封裝結構的晶片(圖中未示)，藉由石英振盪板10以提供穩定振盪頻率。本發明可以利用第一側電極124接收一外部訊號，例如外部訊號係可為交流電壓訊號，第一側電極124經由第一連接部16將外部訊號傳輸至第一突起台面14及第一表面電極142，並可經激振形成振盪能量，然而振盪能量可沿著第一突起台面14周圍進行傳輸，當行經外型基板12的缺口122時，可以在沿著缺口122的第一內側部122a、第二內側部122b及第三內側部122c傳輸，藉此增加振盪能量的傳輸路徑，也可以提高振盪能量在整個石英振盪板10的傳輸時間。

上述的實施例中，第一夾角係相等於第二夾角，另外可參照本發明第五圖及第六圖所示，在第五圖中，第一夾角θ1’係大於第二夾角θ2’，在第六圖中，第一夾角θ1”則係小於第二夾角θ2”。因此，本發明的第一夾角不一定要等於第二夾角，可以比較大或比較小，端看使用者的設計而定。

另外，請參照本發明第七圖及第八圖所示，在外型基板12相對第一突起台面14的另一表面上，更可以形成一個與具有第一突起台面14的相同結構，等於是將第一側電極124、第二側電極126、第一突起台面14、第一表面電極142的位置轉了一百八十度，而形成在外型基板12下。例如，第三側電極126’及第四側電極124’對應第一側電極124及第二側電極126的位置以設置在外型基板12下，第四側電極124’可接收外部訊號，第二突起台面14’對應第一突起台面14的位置，以位於外型基板12下，且第二突起台面14’下具有一第二表面電極142’，第二連接部16’設置在外型基板下，第二連接部16’用於連接第四側電極124’及第二突起台面14，第二連接部16’可將外部訊號自第四側電極124’傳輸至外型基板12及第二突起台面14，並藉由外型基板12的缺口122增加外部訊號的傳輸路徑，藉此以組成一個雙面的石英振盪板20，本發明不限制是要藉由一個石英晶體雕塑，或是用接合的方式接合不同的結構以形成之，本發明不限制形成雙面石英振盪板20的方法，主要是兩者的第一連接部16、第二連接部16’設置位置分別位於對角處。例如石英振盪板20的第一側電極124及第一連接部16係位在第三側電極126’上方，而第四側電極124’及第二連接部16’係位在石英振盪板20的第二側電極126下方側角。有關石英振盪板20的其餘結構以及外部訊號的傳輸方式與振盪能量流經缺口的方式，則與上述具有單面的石英振盪板實施例相同，故不在此贅述。

本發明利用改變石英振盪板的結構，例如可以藉由半導體製程的黃光技術及蝕刻技術，以對外型基板進行雕塑，以在靠近側電極的一側邊增加一缺口，藉由缺口的形成，會增加振盪能量在整個石英振盪板的傳輸路徑長度，利用提高振盪能量在石英振盪板的傳輸範圍，以改善石英振盪板的振盪Q值。經實驗後，明顯得知具有缺口的石英振盪板的Q值遠高於沒有缺口的石英振盪板，例如本發明的石英振盪板的Q值係為50.5(k)，一般的石英振盪板僅能到達21.5(k)，具有顯著的差異，使得安裝本發明的石英振盪板，更可以優化之後的產品特性。

以上所述之實施例，僅係為說明本發明之技術思想及特點，目的在使熟習此項技藝之人士足以瞭解本發明之內容，並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍。

10、20‧‧‧石英振盪板

12‧‧‧外型基板

122‧‧‧缺口

122a‧‧‧第一內側部

122b‧‧‧第二內側部

122c‧‧‧第三內側部

124‧‧‧第一側電極

124’‧‧‧第四側電極

126‧‧‧第二側電極

126’‧‧‧第三側電極

14‧‧‧第一突起台面

14’‧‧‧第二突起台面

142‧‧‧第一表面電極

142’‧‧‧第二表面電極

16‧‧‧第一連接部

16’‧‧‧第二連接部

18‧‧‧導電凸塊

L‧‧‧深度

θ1、θ1’、θ1”‧‧‧第一夾角

θ2、θ2’、θ2”‧‧‧第二夾角

第一圖為本發明石英振盪板的平面示意圖。 第二圖為本發明石英振盪板面向缺口的側面示意圖。 第三圖為本發明中外型基板之缺口的示意圖。 第四圖為本發明設置於導電凸塊上的示意圖。 第五圖為本發明中第一夾角大於第二夾角的示意圖。 第六圖為本發明中第二夾角大於第一夾角的示意圖。 第七圖為本發明石英振盪板為雙平面的平面示意圖。 第八圖為本發明石英振盪板為雙平面且面向缺口的側面示意圖。

Claims (11)

1. 一種石英振盪板，包含一外型基板，其一側邊具有一缺口，該缺口的深度係為10~160微米(μm)，且於該側邊之該缺口二側角上具一第一側電極及一第二側電極，該第一側電極可接收外部訊號，其沿著該外型基板周圍進行傳輸，該外型基板的該缺口可以增加振盪能量的傳輸路徑。
2. 如請求項1所述之石英振盪板，其中該外型基板更包含：一第一突起台面，其係位於該外型基板上，且該突起台面上具有一第一表面電極；及一第一連接部，其係設置於該外型基板上，該第一連接部係用於連接該第一側電極及該第一突起台面，該第一連接部可將該外部訊號自該第一側電極傳輸至該外型基板及該第一突起台面。
3. 如請求項2所述之石英振盪板，其中該外型基板更包含：一第三側電極及一第四側電極，其係對應該第一側電極及該第二側電極的位置，以設置在該外型基板下，該第四側電極可接收該外部訊號；一第二突起台面，其係對應該第一突起台面的位置，以位於該外型基板下，且該第二突起台面下具有一第二表面電極；及一第二連接部，其係設置於該外型基板下，該第二連接部係用於連接該第四側電極及該第二突起台面，該第二連接部係可將該外部訊號自該第四側電極傳輸至該外型基板及該第二突起台面，並藉由該外型基板的該缺口可以增加該振盪能量的傳輸路徑。
4. 如請求項1所述之石英振盪板，其中該缺口更包含第一內側部、第二內側部及第三內側部，該振盪能量可沿著該第一內側部、該第二內 側部及該第三內側部進行傳輸。
5. 如請求項4所述之石英振盪板，其中該第一內側部與該第二內側部形成一第一夾角，及該第二內側部與該第三內側部形成一第二夾角。
6. 如請求項5所述之石英振盪板，其中該第一夾角係可相等或不相等該第二夾角。
7. 如請求項5所述之石英振盪板，其中該第一夾角係大於或等於九十度角，且小於一百六十度角。
8. 如請求項5所述之石英振盪板，其中該第二夾角係大於或等於九十度角，且小於一百六十度角。
9. 如請求項1所述之石英振盪板，其中該外型基板係藉由黃光技術及蝕刻技術以形成該缺口。
10. 如請求項1所述之石英振盪板，更包含二導電凸塊，其係分別設置於該外型基板之該第一側電極及該第二側電極下方。
11. 如請求項1所述之石英振盪板，其中該外部訊號係為交流電壓訊號。