微单壳体谐振器制造技术

本发明专利技术公开了一种微单壳体谐振器，包括封装壳盖；微单壳体谐振子；平面电极；带有多个导电通孔的复合结构基底；所述微单壳体谐振子由单壳体、位于单壳体内部中心轴处的单端柱组成，所述单端柱的底部与单壳体边沿的底部齐平；所述单端柱的底部通过一层导电粘附层与复合结构基底中的一个导电通孔连接引出；所述复合结构基底上有平面电极，所述平面电极通过位于其下方的导电通孔引出；所述导电通孔在复合结构基底背面通过导电引出层引出；所述封装壳盖与带有多个导电通孔的复合结构基底封装，其内部为真空，内部放置有吸气剂。微单壳体谐振器采用平面电极，大大减小了电极间的寄生电容；平面电极利用导电通孔从复合结构基底背面实现电引出。

【技术实现步骤摘要】
微单壳体谐振器
本专利技术涉及微电子机械系统(MEMS)领域的一种微单壳体谐振器。
技术介绍
为实现高性能微壳体谐振陀螺，专利技术专利“微玻璃半球谐振陀螺及其圆片级制备方法”(专利申请号：201510963681.6)提出一种嵌入式硅电极，这种电极嵌入在复合结构基底中，但电极与电极间的面积较大，工作时容易产生较大的寄生电容和信号干扰，影响器件的性能。为解决这一问题，需要减小电极间的面积以减小寄生电容和信号干扰。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种微单壳体谐振器，以减小电极间的面积以减小寄生电容和信号干扰。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种微单壳体谐振器，包括：封装壳盖；微单壳体谐振子；平面电极；带有多个导电通孔的复合结构基底；其中，所述微单壳体谐振子由单壳体、位于单壳体内部中心轴处的单端柱组成，所述单端柱的底部与单壳体边沿的底部齐平；所述单端柱的底部通过一层导电粘附层与复合结构基底中的一个导电通孔连接引出；所述复合结构基底上有平面电极，所述平面电极通过位于其下方的导电通孔引出；所述导电通孔在复合结构基底背面通过导电引出层引出；所述封装壳盖与带有多个导电通孔的复合结构基底封装，其内部为真空，内部放置有吸气剂。所述微单壳体谐振子的材质为无定形材料、铁镍合金、氧化物的一种；所述微单壳体谐振子的材质为不导电材料时，微单壳体谐振子的内表面覆盖有或部分覆盖有导电层。所述微单壳体谐振子的单壳体边沿有缘边。所述微单壳体谐振子在复合结构基底上的投影区域在平面电极内边沿和外边沿之间。所述复合结构基底由导电通孔部分、电隔离部分和主体部分组成。所述平面电极包括一般工作电极；所述一般工作电极包括偶数个驱动电极、偶数个检测电极；所述驱动电极和检测电极为扇形圆环，并中心对称。所述平面电极还包括一个环形激励电极。所述平面电极还包括一个或多个隔离电极。所述封装壳盖与复合结构基底直接键合或通过一层中间层键合实现真空封装。所述微单壳体谐振子与复合结构基底之间的间距均匀。有益效果：本专利技术中的结构具有如下优势：1.微单壳体谐振子的边沿设有缘边，可采用激光对缘边或缘边上的调制层进行整修，从而提高结构的对称性，降低工作模态的频率分裂值，提高器件的性能；此外，调节缘边尺寸，可对于工作频率进行调节；缘边长度和厚度可调，长度可从十微米到八百微米，对于毫米尺寸的微单壳体谐振子，大大增大电极间相互作用的面积，增大了电容。电容越大对微单壳体谐振子的启振和信号检测有利，平面电极对微单壳体谐振子的振动引起的电容变化越敏感，有利于提高器件的性能。2.微单壳体谐振子的材质采用低热系数膨胀系数的材料，有利于降低热弹性损耗，提高谐振子的Q值；微单壳体谐振子的材质为导电材料，则不需要导电层，有利于降低表面损耗。3.微单壳体谐振子的壳体的厚度从边沿到极点沿经度方向减小，这种情况下有效质量较大，有利于保证较低的热机械噪声。4.复合结构基底的作用包含以下几点：其一，支撑微单壳体谐振子和平面电极；其二，包含导电通孔，可实现垂直引出；其三，也是最重要的一点，复合结构基底用于真空封装，作为封装罩的一部分。复合结构基底集合了支撑、垂直引出、真空封装三大功能于一体。5.平面电极的厚度小于一微米，相比于上百微米厚的复合结构基底，平面电极间的面积相比与嵌入式硅电极的面积至少减小100倍，大大减小了寄生电容。6.平面电极还可以包括隔离电极，隔离电极用于隔离驱动电极与检测电极之间的串扰、驱动电极与驱动电极之间的串扰、检测电极与检测电极之间的串扰，进一步减小了寄生电容的影响。附图说明图1是一种微单壳体谐振器的截面示意图。图2是一种微单壳体谐振器的截面示意图。图3是一种微单壳体谐振器的截面示意图。图4是一种微单壳体谐振子的截面示意图。图5A-图5F是复合结构基底的俯视图，表明平面电极的形式和分布。其中，2-单壳体，4-单端柱，6-边沿，8-空心处，10-导电层，12-缘边，14-调制层，20-微单壳体谐振子，30-封装壳盖，32-平面部分，34-壳体部分，40-复合结构基底，42-外围绝缘部分，43-中间绝缘部分，44-内围绝缘部分，46-第二主体部分，48-导电通孔，50-平面电极，52-一般工作电极，52A-外边沿，52B-内边沿，54-环形激励电极，56-隔离电极，60-导电粘附层，62-隔离粘附层，70-导电引出层，72-第一引出层，74-第二引出层，80-中间层，100-微单壳体谐振器。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做更进一步的解释。下列实施例仅用于说明本专利技术，但并不用来限定本专利技术的实施范围。实施例1一种微单壳体谐振器100，包括：封装壳盖30；微单壳体谐振子20；平面电极50；带有多个导电通孔48的复合结构基底40；其中，所述微单壳体谐振子20由单壳体2、位于单壳体2内部中心轴处的单端柱4组成；所述单端柱4的底部与单壳体2边沿6的底部齐平；所述单端柱4通过一层导电粘附层60与复合结构基底40中的一个导电通孔48连接引出；所述复合结构基底40上有平面电极50；所述平面电极50通过位于其下方的导电通孔48垂直引出；所述导电通孔48在复合结构基底40背面通过导电引出层70引出；所述封装壳盖30与带有多个导电通孔48的复合结构基底40封装，其内部为真空，内部放置有吸气剂。所述微单壳体谐振子20的单壳体2边沿6有缘边12。所述微单壳体谐振子20在复合结构基底40上的投影区域在平面电极50内边沿52A和外边沿52B之间。所述微单壳体谐振子20的材质为不导电材料时，微单壳体谐振子20的表面覆盖有或部分覆盖有导电层10。所述带导电通孔48的复合结构基底40为复合型基底，由导电通孔部分、电隔离部分和主体部分组成。所述平面电极50包括一般工作电极52，一般工作电极52包括偶数个驱动电极、偶数个检测电极；所述驱动电极和检测电极为扇形圆环，并中心对称。所述平面电极50还包括一个环形激励电极54。所述平面电极50还包括一个或多个隔离电极56。所述封装壳盖30与复合结构基底40直接键合或通过一层中间层80键合实现真空封装。所述微单壳体谐振子20与复合结构基底40之间的间距均匀，最佳间距由微单壳体谐振子20尺寸和真空封装后的真空度决定。所述微单壳体谐振子20的材质为无定形材料、铁镍合金、氧化物的一种；所述无定形材料包括硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、超低膨胀系数玻璃钛硅酸盐玻璃、金属玻璃；所述金属玻璃为由金属成分组成的无定形类玻璃材料；所述氧化物是单一氧化物或者多种氧化物，包括氧化铝、63HfO2·37TiO2、HfO2·WO3·Ta2O5、Al2O3·TiO2、55Ta2O5·45WO3、37Ta2O5·63WO3，所述氧化铝可以是含有其他少量杂质的氧化铝，如蓝宝石、红宝石；所述铁镍合金为由铁、镍和其他少量成分组成的铁镍合金，包括因瓦合金、超因瓦合金、热膨胀系数极小的低膨胀铁镍合金CarperterSuperInvar32-5。作为优选技术方案，所述微单壳体谐振子20直径小于10mm；所述单壳体2边沿6的厚度小于800um；所述微单壳体谐振子20的深宽比(即高度与半径的比值)范围为0.5-1.2；所述导电层10的厚度小于100nm；所述缘边12厚度和长度范围均小于800um；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微单壳体谐振器，其特征在于：包括：封装壳盖；微单壳体谐振子；平面电极；带有多个导电通孔的复合结构基底；其中，所述微单壳体谐振子由单壳体、位于单壳体内部中心轴处的单端柱组成，所述单端柱的底部与单壳体边沿的底部齐平；所述单端柱的底部通过一层导电粘附层与复合结构基底中的一个导电通孔连接引出；所述复合结构基底上有平面电极，所述平面电极通过位于其下方的导电通孔引出；所述导电通孔在复合结构基底背面通过导电引出层引出；所述封装壳盖与带有多个导电通孔的复合结构基底封装，其内部为真空，内部放置有吸气剂。

【技术特征摘要】
1.一种微单壳体谐振器，其特征在于：包括：封装壳盖；微单壳体谐振子；平面电极；带有多个导电通孔的复合结构基底；其中，所述微单壳体谐振子由单壳体、位于单壳体内部中心轴处的单端柱组成，所述单端柱的底部与单壳体边沿的底部齐平；所述单端柱的底部通过一层导电粘附层与复合结构基底中的一个导电通孔连接引出；所述复合结构基底上有平面电极，所述平面电极通过位于其下方的导电通孔引出；所述导电通孔在复合结构基底背面通过导电引出层引出；所述封装壳盖与带有多个导电通孔的复合结构基底封装，其内部为真空，内部放置有吸气剂。2.如权利要求1所述的微单壳体谐振器，其特征在于：所述微单壳体谐振子的材质为无定形材料、铁镍合金、氧化物的一种；所述微单壳体谐振子的材质为不导电材料时，微单壳体谐振子的内表面覆盖有或部分覆盖有导电层。3.如权利要求1或2所述的微单壳体谐振器，其特征在于：所述微单壳体谐振子的单壳体边沿有缘边；所述缘边上有调制...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚金堂，罗斌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32