專利名稱：具有短路防止工具的壓電諧振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電諧振器，更具體地，涉及小尺度的諧振器，其通常在諸如鐘表學(xué)、信息技術(shù)、電信和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域之類的多種領(lǐng)域中特別用于為便攜電子設(shè)備制造頻率發(fā)生器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)US 4,384,232中公開了這樣一種小尺度的諧振器，其在此引入作為參考。該文獻(xiàn)公開了一種音叉式諧振器，由一個(gè)基座和從該基座突出的兩個(gè)振動(dòng)臂形成。每個(gè)臂進(jìn)行金屬化，在每個(gè)臂的相對(duì)主表面上形成中心電極，沿著每個(gè)臂的邊緣形成側(cè)電極。 一個(gè)臂的中心電極連接到另 一個(gè)臂的側(cè)電極和電源的一個(gè)極。另 一個(gè)中心電極和側(cè)電極類似地連接到電源的另一個(gè)極。電極經(jīng)受電場(chǎng)使得臂發(fā)生振動(dòng)。
中心電極和側(cè)電極在其間以固定間距排布，使得它們不會(huì)短接到另一個(gè)。然而，該間距被選擇為盡可能薄，以使得諧振器具有更好的晶體阻抗。于是，即使很小量的灰塵落在中心電極和側(cè)電極之間，或者如果在電極附近存在某些氣體，就很可能發(fā)生短路，振動(dòng)臂的振動(dòng)于是出現(xiàn)故障。
現(xiàn)有技術(shù)中的一些已有的解決方案在于提供一種短路防止部件，其形成于每個(gè)振動(dòng)臂的中心電極和側(cè)電極之間并以絕緣膜的形式排布，該絕緣膜可位于中心和側(cè)電極之間或排布為覆蓋中心電極和側(cè)電極。然而，盡管這些現(xiàn)有解決方案有效防止了中心電極和側(cè)電極之間的短路，但是它們還呈現(xiàn)若干缺陷，特別是，它們需要重新改變諧振器的總體設(shè)計(jì)以保持同樣的特性，例如諧振器的電阻和晶體阻抗。所需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行的重新改變使得制造過程更為昂貴，這對(duì)于這樣的批量生產(chǎn)物品來說是不希望的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種音叉式諧振器，其不僅在中心電極和 側(cè)電極之間具有防止短路的工具，還具有不干擾諧振器特性的對(duì)上述工具 的簡(jiǎn)單實(shí)施。為了該目的，本發(fā)明涉及一種音叉式壓電諧振器，包括基座 部分，從基座部分伸出第一和第二平行振動(dòng)臂，所述振動(dòng)臂帶有一組激勵(lì) 電極以使其振動(dòng)，所述激勵(lì)電極組由導(dǎo)電沉積物形成，并包括每個(gè)振動(dòng)臂 的相對(duì)主表面上的中心電極和覆蓋每個(gè)振動(dòng)臂側(cè)表面的側(cè)電極，所述第一 臂的所述中心電極和所述第二臂的所述側(cè)電極^皮連接到電激勵(lì)源的第 一終 端，所述第一臂的側(cè)電極和所述第二臂的所述中心電極被連接到所述電激 勵(lì)源的第二終端，其中在每個(gè)振動(dòng)臂上，形成中心電極和側(cè)電極的所述導(dǎo) 電沉積物對(duì)于一方用可氧化的金屬制成，對(duì)于另 一方用不可氧化的金屬制 成，或者與此相反。
在從屬權(quán)利要求中限定有利的實(shí)施方式。


在閱讀參照附圖的下列描述的基礎(chǔ)上本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢(shì)將會(huì)顯
而易見，其中
圖i示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的音叉式諧振器；以及
圖2示出制造圖l示出的音叉式諧振器的特定實(shí)施例的方法。
具體實(shí)施例方式
下文中將通過結(jié)合圖l和2給出的非限定性例子的方式來描述本發(fā)明。 在圖1中示出的優(yōu)選實(shí)施例中，由參考標(biāo)號(hào)1所標(biāo)明的諧振器包括音 叉形狀的部分，其具有通過基座部分4連接的兩個(gè)振動(dòng)臂2和3，總體組 件由諸如石英的單片壓電材料制成?；?和臂2和3進(jìn)行金屬化，也就 是導(dǎo)電沉積，其在臂上形成一組電極5和6，電極5和6允許臂經(jīng)受電場(chǎng) 以使其震動(dòng)，并在基座4上形成連接片7和8，連接片7和8 —方面連接 到上述電極組，另一方面連接到電激勵(lì)源或電源(未示出)的第一和第二終端?？蛇x地，連接片7和8可排布在位于振動(dòng)臂2和3之間的第三中央 臂(未示出)上。
如圖1沿A-A的截面圖所展示，每個(gè)臂呈現(xiàn)四個(gè)面，兩個(gè)相對(duì)的主表 面9a和9b,以及兩個(gè)側(cè)表面10a和10b。激勵(lì)電極由導(dǎo)電沉積物形成， 并包括振動(dòng)臂2和3的每一個(gè)的相對(duì)主表面9a和9b上的中心電極6a和 6b，以及覆蓋上述每個(gè)振動(dòng)臂的側(cè)表面10a和10b的側(cè)電極5a和5b。
中心電極6a， 6b和側(cè)電極5a， 5b之間的間距11非常小，以優(yōu)化諧 振器性能。這樣的小間距或間隙可能由灰塵或氣體填充，因此，中心和側(cè) 電極可能相互短接。為了防止這樣的短路發(fā)生，形成中心電極和側(cè)電極的 導(dǎo)電沉積物的暴露表面中的一方由可氧化的金屬制成，另一方由不可氧化 的金屬制成，或者與此相反。
實(shí)際上，如稍后將更詳細(xì)描述的，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化制造諧振器的方法， 兩個(gè)臂2和3的中心電極6a和6b的暴露表面優(yōu)選由不可氧化的金屬(諸 如金)制成，兩個(gè)臂2和3的側(cè)電極5a和5b的暴露表面優(yōu)選由可氧化的 金屬(諸如鉻)制成。不過根據(jù)制造方法的可選實(shí)施方式，也可能為中心 電極提供可氧化的金屬，為側(cè)電極提供不可氧化的金屬，或者替代地，為 第一臂的側(cè)電極和第二臂的中心電極提供可氧化的金屬，而為第一臂的中 心電極和第二臂的側(cè)電極提供不可氧化的金屬。
根據(jù)本發(fā)明，可氧化的金屬必須選自其氧化物具有電絕緣性質(zhì)的金屬， 這樣，當(dāng)在諧振器的電極上形成氧化物層時(shí)，該層氧化物將作用為電絕緣 體。已知許多金屬形成電絕緣氧化物。
優(yōu)選，可氧化的金屬應(yīng)該進(jìn)一步選自這樣的金屬，即，當(dāng)停留在含氧 大氣中時(shí)，其自發(fā)地形成氧化物的表面層。相應(yīng)地，可氧化的金屬可以例 如選自鉻、銅、鋁，不可氧化的金屬可選自銀和金。優(yōu)選，中心電極由例 如涂布有不可氧化金屬的金屬層的鉻的粘結(jié)層(tielayer)形成。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，下面將要描述圖1中示出的晶體諧振器的特定實(shí)施例 的可能制造方法。
首先形成預(yù)定厚度的晶體村底20。然后，在襯底20上形成由鉻(Cr)制成的第一金屬膜22。該金屬膜22可使用真空沉積法，或者'賊射法，或 者本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何其他適當(dāng)方法形成。然后在第一金屬膜上形 成由金(Au)制成的第二金屬膜23。然后用光致抗蝕劑25覆蓋金屬膜的 整個(gè)表面，從而產(chǎn)生其截面圖如圖2A所示的結(jié)構(gòu)(金屬膜的實(shí)際厚度遠(yuǎn) 遠(yuǎn)小于示圖中描繪的厚度)。
然后通過光掩模(未示出)將光致抗蝕劑25暴露到光線中，使得其通 過顯影過程而被構(gòu)圖。被構(gòu)圖的光致抗蝕劑由圖2B的示圖所描述。
利用構(gòu)圖的光致抗蝕劑25作為掩模，將金屬膜22和23蝕刻以形成音 叉形狀的諧振器1的輪廓(圖2C)。然后，第二次將保留的光致抗蝕劑 25被構(gòu)圖以形成用于中心電極(6a， 6b)的蝕刻掩模(圖2D)。
利用金屬膜22， 23作為蝕刻掩模，使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何適 當(dāng)?shù)奈g刻方案來對(duì)壓電村底20進(jìn)行蝕刻。特別地，選擇蝕刻方案使得其既 不會(huì)移除保留的光致抗蝕劑25，也不會(huì)移除金膜23。該蝕刻步驟的結(jié)果是 為諧振器(1)給出其音叉形狀(圖2E)。
然后利用保留的光致抗蝕劑25作為掩模，金屬膜22， 23經(jīng)受蝕刻， 以在壓電襯底20的表面上形成中心電極6a, 6b，以及連接片(7， 8)(圖 l中未示出)(圖2F)。然后(例如，通過將其浸入溶劑中)移除光致抗 蝕劑25。光致抗蝕劑的移除暴露金屬化物6a， 6b， 7和8。
最后，例如通過氣相沉積掩模(未示出)，在振動(dòng)臂2和3的側(cè)面上 形成側(cè)電極5a， 5b (圖2G)。以這樣的方式選擇沉積掩模中孔洞的大小 和定位，即，使得在任一臂上的中心電極和側(cè)電極6和5之間維持一個(gè)很 窄的間隙(或間距)11，由此這些電極不會(huì)彼此短接。
根據(jù)本發(fā)明， 一個(gè)臂的中心電極6a， 6b連接到另一臂的側(cè)電極5a, 5b，同時(shí)該另一臂的中心電極6a， 6b連接到第一臂的側(cè)電極5a， 5b。根 據(jù)本發(fā)明，形成這些連接的一種可能方式為以這樣的方式設(shè)計(jì)沉積壓模， 即當(dāng)形成側(cè)電極5a， 5b時(shí)，它們優(yōu)選在基座部分4的區(qū)域中與中心電極 6a， 6b略微交疊，由此創(chuàng)建圖1中所示的金屬圖形。
根據(jù)本發(fā)明的可選實(shí)施例，側(cè)電極5a, 5b的暴露表面可由不可氧化的
6金屬形成。在這種情況下，側(cè)電極可以例如由第一鉻層形成，在制造方法 的進(jìn)一步步驟中，在上述第一鉻層上沉積第二金層。然而，如前所述，才艮 據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，側(cè)電極由可氧化的金屬制成。在這樣的第二種情 況下，側(cè)電極可以例如通過直接在壓電材料上簡(jiǎn)單形成鉻膜來制成，如以 上所解釋。由于在這種情況下，形成側(cè)電極的鉻層并不必須隨后由金層覆 蓋，因此制造音叉式諧振器的方法有利地縮短了一個(gè)步驟。
鉻作為一種可氧化的金屬，在側(cè)電極5a， 5b的表面上形成鉻氧化物膜。 該鉻氧化物膜作用為一個(gè)絕緣層覆蓋側(cè)電極并防止短路。
已經(jīng)相對(duì)于特定具體實(shí)施例描述了本發(fā)明，但要理解，這些實(shí)施例并 不意味著對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)際上，各種變體、修改和/或?qū)嵤├g的組 合對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將顯而易見，而不偏離所附權(quán)利要求的范圍。例如， 可以沿著每個(gè)振動(dòng)臂的縱軸切開溝槽。
權(quán)利要求
1. 一種音叉式壓電諧振器(1)，包括基座部分(4)，從基座部分(4)伸出第一和第二平行振動(dòng)臂(2，3)，所述振動(dòng)臂帶有一組激勵(lì)電極(5，6)以使其振動(dòng)，所述一組激勵(lì)電極由導(dǎo)電沉積物形成，并包括每個(gè)振動(dòng)臂的相對(duì)主表面(9a，9b)上的中心電極(6a，6b)和覆蓋每個(gè)振動(dòng)臂側(cè)表面(10a，10b)的側(cè)電極(5a，5b)，所述第一臂的所述中心電極和所述第二臂的所述側(cè)電極被連接到電激勵(lì)源的第一終端，所述第一臂的所述側(cè)電極和所述第二臂的所述中心電極被連接到所述電激勵(lì)源的第二終端，其中在每個(gè)振動(dòng)臂上，形成中心電極和側(cè)電極的所述導(dǎo)電沉積物對(duì)于一方用可氧化的金屬制成，對(duì)于另一方用不可氧化的金屬制成，或者與此相反。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的音叉式壓電諧振器，其中兩個(gè)臂的所述 側(cè)電極用可氧化的金屬制成，兩個(gè)臂的所述中心電極用不可氧化 的金屬制成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的音叉式壓電諧振器，其中所述可氧化的 金屬選自鉻、銅、鋁、鈦。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1的音叉式壓電諧振器，其中所述不可氧化 的金屬選自銀和金。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的音叉式壓電諧振器，其中所述中心電極 由用所述不可氧化的金屬的金屬層涂布的粘結(jié)層形成。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一種音叉式壓電諧振器(1)包括基座部分(4)，從基座部分(4)伸出第一和第二平行振動(dòng)臂(2，3)，所述振動(dòng)臂帶有一組激勵(lì)電極(5，6)以使其振動(dòng)，所述激勵(lì)電極組由導(dǎo)電沉積物形成，并包括每個(gè)振動(dòng)臂的相對(duì)主表面(9a，9b)上的中心電極(6a，6b)和覆蓋每個(gè)振動(dòng)臂側(cè)表面(10a，10b)的側(cè)電極(5a，5b)，第一臂的中心電極和第二臂的側(cè)電極被連接到激勵(lì)源的第一極，第一臂的側(cè)電極和第二臂的中心電極被連接到激勵(lì)源的第二極，其中在每個(gè)振動(dòng)臂上，形成中心電極和側(cè)電極的導(dǎo)電沉積物對(duì)于一方用可氧化的金屬制成，對(duì)于另一方用不可氧化的金屬制成，或者與此相反。
文檔編號(hào)H03H9/215GK101523721SQ200780036678
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2007年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者S·達(dá)拉皮亞扎 申請(qǐng)人:Eta瑞士鐘表制造股份有限公司