一种微机电系统谐振器技术方案

本发明专利技术公开了一种微机电系统谐振器，包括：金属电极层

【技术实现步骤摘要】
一种微机电系统谐振器


[0001]本专利技术涉及谐振器
，尤其涉及一种微机电系统谐振器
。

技术介绍

[0002]微机电系统
(MEMS,Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System)
，也叫做微电子机械系统，是一种将微型机械元件
、
电子元件和传感器集成到单个芯片上的技术
。
它允许制造微小而精密的机械结构，如谐振器，从而实现高度稳定的性能
。
微机械系统的发展促使了微型谐振器的研究和创新
。MEMS
技术使得可以在微米尺度上制造复杂的机械结构和设备，为研发高性能谐振器提供了平台
。
[0003]但是现有技术中的硅基微机电系统谐振器在温度变化时振动频率的稳定性不高，且机电耦合效果不太好
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种微机电系统谐振器，以提高微机电系统谐振器在温度变化时振动频率的稳定性，以提升机电耦合效果
。
[0005]根据本专利技术的一方面，提供了一种微机电系统谐振器，包括：
[0006]金属电极层
、
压电膜层和支撑衬底；
[0007]所述压电膜层位于所述支撑衬底的表面，所述支撑衬底用于支撑所述压电膜层；
[0008]所述压电膜层为石英晶体，所述压电膜层包括结晶
X
轴和结晶
Y
轴，所述结晶
X
轴和所述结晶
Y
轴均与所述压电膜层的表面平行；所述压电膜层包括中心梁
、
第一侧梁
、
第二侧梁
、
第一连接部和第二连接部；所述中心梁沿所述结晶
Y
轴延伸；所述第一侧梁和所述第二侧梁位于所述中心梁的两侧，关于所述中心梁对称设置，且沿所述结晶
Y
轴延伸；所述第一连接部位于所述第一侧梁和所述中心梁之间，且连接所述第一侧梁和所述中心梁；所述第二连接部位于所述第二侧梁和所述中心梁之间，且连接所述第二连接部和所述中心梁；
[0009]所述金属电极层与所述压电膜层连接，用于引出所述压电膜层的电信号
。
[0010]可选地，所述金属电极层位于所述压电膜层远离所述支撑衬底的表面
。
[0011]可选地，所述金属电极层的厚度大于或等于
0.2
微米，且小于或等于1微米
。
[0012]可选地，所述支撑衬底包括空腔，所述压电膜层位于所述空腔之上
。
[0013]可选地，所述中心梁
、
所述第一侧梁
、
所述第二侧梁
、
所述第一连接部和所述第二连接部位于所述空腔之上
。
[0014]可选地，所述支撑衬底的截面图形为“冂”型
。
[0015]可选地，所述压电膜层的厚度大于或等于
80
微米，且小于或等于
150
微米
。
[0016]可选地，所述金属电极层包括铝
、
铜以及金中的至少一种
。
[0017]可选地，所述石英晶体包括
AT
切型石英
、Z
切型石英
、SC
切型石英
、X
切型石英以及
Y
切型石英中的至少一种
。
[0018]可选地，所述中心梁的在结晶轴
Y
轴的长度大于或等于
600
微米，且小于或等于
1300
微米
[0019]本专利技术实施例提供的技术方案，压电膜层采用石英晶体，由于石英晶体是一种具有稳定
、
可预测振荡特性的晶体材料
。
因此采用石英晶体的微机电系统谐振器具有在固有频率上的稳定性和高品质因子
(Q
值
)
的特点，使其非常适合用于制造高精度的振荡器和时钟
。
与硅基谐振器相比，采用石英晶体的微机电系统谐振器在温度变化时振动频率的稳定性高于硅基谐振器；采用石英晶体的微机电系统谐振器的机电耦合效果优于硅基谐振器
。
综上，本专利技术实施例的技术方提高了微机电系统谐振器在温度变化时振动频率的稳定性并提升了机电耦合效果
。
且采用石英晶体的微机电系统谐振器具有小尺寸
、
低成本
、
低功耗的特点，使得采用石英晶体的微机电系统谐振器在新兴的移动
、
电信网络中得到了广泛的应用
。
具体的，该微机电系统谐振器由沿结晶
Y
轴延伸的一根中心梁和两根平行侧梁
(
第一侧梁和第二侧梁
)
组成，第一连接部位于第一侧梁和中心梁之间，且连接第一侧梁和中心梁；第二连接部位于第二侧梁和中心梁之间，且连接第二连接部和中心梁
。
在所使用的振动模式中，中心梁根据基模通过拉伸
‑
压缩振动，第一侧梁和第二侧梁则根据基模通过拉伸
‑
压缩振动，压电膜层在结晶
X
轴产生相应正负电荷，并通过金属电极层引出电信号
。
综上所述，本专利技术实施例提供的微机电系统谐振器，相对于传统技术，具有制造成本低
、
频率稳定性高和尺寸可控性好的优点
。
该微机电系统谐振器适用于无线通信
、
计算机系统
、
惯性导航等领域
。
[0020]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围
。
本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解
。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图
。
[0022]图1是根据本专利技术实施例提供的一种微机电系统谐振器的结构示意图；
[0023]图2是图1在
A1
‑
A2
方向的剖面图；
[0024]图3是图1的俯视图；
[0025]图4是图1的仰视图
。
[0026]附图标记说明：
[0027]1、
金属电极层，
2、
压电膜层，
3、
支撑衬底，
4、
空腔，
2a、
中心梁，
2b、
第一侧梁，
2c、
第二侧梁
,2d、
第一连接部
,2e、
第二连接部...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微机电系统谐振器，其特征在于，包括：金属电极层
、
压电膜层和支撑衬底；所述压电膜层位于所述支撑衬底的表面，所述支撑衬底用于支撑所述压电膜层；所述压电膜层为石英晶体，所述压电膜层包括结晶
X
轴和结晶
Y
轴，所述结晶
X
轴和所述结晶
Y
轴均与所述压电膜层的表面平行；所述压电膜层包括中心梁
、
第一侧梁
、
第二侧梁
、
第一连接部和第二连接部；所述中心梁沿所述结晶
Y
轴延伸；所述第一侧梁和所述第二侧梁位于所述中心梁的两侧，关于所述中心梁对称设置，且沿所述结晶
Y
轴延伸；所述第一连接部位于所述第一侧梁和所述中心梁之间，且连接所述第一侧梁和所述中心梁；所述第二连接部位于所述第二侧梁和所述中心梁之间，且连接所述第二连接部和所述中心梁；所述金属电极层与所述压电膜层连接，用于引出所述压电膜层的电信号
。2.
根据权利要求1所述的微机电系统谐振器，其特征在于，所述金属电极层位于所述压电膜层远离所述支撑衬底的表面
。3.
根据权利要求1或2所述的微机电系统谐振器，其特征在于，所述金属电极层的厚度大于或等于
0.2
微米，且小于或等于1微米
。4.
根据权利要求1所述的微机电系统谐振器，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张巧珍，李绪成，赵士程，梁远勇，徐诗尧，
申请(专利权)人：上海鸿晔电子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：