CN118316414B - 一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，涉及谐振器技术领域。此石英晶体谐振器包括：石英晶片、上金属电极和下金属电极，上金属电极设置在石英晶片的上表面，下金属电极设置在石英晶片的下表面，经过石英晶片几何中心的法线、经过上金属电极几何中心的法线和经过下金属电极几何中心的法线三者保持重合，上金属电极为一矩形双环状电极，包括第一矩形内环状电极和第一矩形外环状电极，第一矩形内环状电极和第一矩形外环状电极同心设置，下金属电极为一矩形双环状电极，包括第二矩形内环状电极和第二矩形外环状电极，第二矩形内环状电极和第二矩形外环状电极同心设置。这样，石英晶体谐振器表面的振动位移实现了近似均匀。

Description

一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器

技术领域

本发明涉及谐振器技术领域，尤其涉及一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器。

背景技术

石英晶体谐振器是利用石英晶体的压电效应，产生振荡频率的电子元件。由于其可以利用压电效应将谐振器表面的质量信息转化成频率信息，常被制成微纳质量传感器，石英晶体微天平（Quartz Crystal Microbalance，QCM）就是其中一种。由于石英晶体谐振器的基频可以达到兆赫兹级别，因此QCM可以实现纳克级别的质量检测。石英晶体微天平具有结构简单，灵敏度高，工艺成熟以及实时监测等优点，已广泛应用于生物医疗、免疫学研究、材料科学和表面科学等领域。

目前，用作质量传感器的石英晶体谐振器，其在结构方面的一种类型是用方形石英晶片，表面镀有矩形电极。通常具有矩形电极结构的石英晶体谐振器的结构如图1和图2所示，石英晶体谐振器包括方形石英晶片以及镀在石英晶片两侧的矩形电极，方向为石英晶体谐振器振动位移的方向，方向为在水平面与方向垂直的方向，方向为石英晶片的厚度方向。图1中具有矩形电极结构的石英晶体谐振器沿方向的振动位移分布如图3所示，图3中横坐标为电极尺寸，纵坐标为归一化振动位移，石英晶体谐振器沿方向的振动位移分布呈现为高斯分布。然而，图3中沿方向的振动位移分布的矩形电极的中心振幅较大，沿方向的振动位移分布呈现高斯分布，使得在整个电极区域振动位移分布不均匀。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，解决石英晶体谐振器表面振动位移分布不均匀的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明提供一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，包括：石英晶片、上金属电极和下金属电极；

上金属电极设置在石英晶片的上表面，下金属电极设置在石英晶片的下表面，经过石英晶片几何中心的法线、经过上金属电极几何中心的法线和经过下金属电极几何中心的法线三者保持重合；

上金属电极为一矩形双环状电极，包括第一矩形内环状电极和第一矩形外环状电极，第一矩形内环状电极和第一矩形外环状电极同心设置，下金属电极为一矩形双环状电极，包括第二矩形内环状电极和第二矩形外环状电极，第二矩形内环状电极和第二矩形外环状电极同心设置。

在一些实施例中，上金属电极和下金属电极对称设置在石英晶片的上表面的中央区域和石英晶片的下表面的中央区域。

在一些实施例中，矩形双环状电极的长度沿第一方向，宽度沿第二方向，第一方向为石英晶体谐振器振动位移的方向，第二方向为在同一水平面上与第一方向所垂直的方向。

在一些实施例中，第一矩形内环状电极的内宽与内长相等，第一矩形内环状电极的外宽与外长相等；

第一矩形外环状电极的内宽与内长相等，第一矩形外环状电极的外宽与外长相等。

在一些实施例中，第一矩形内环状电极的内宽与内长比为0.8，第一矩形内环状电极的外宽与外长比为0.8；

第一矩形外环状电极的内宽与内长比为0.8，第一矩形外环状电极的外宽与外长比为0.8。

在一些实施例中，石英晶片为正方形，石英晶片的长和宽均为7.5mm。

在一些实施例中，上金属电极和下金属电极材料均为金，厚度均为200nm。

在一些实施例中，石英晶片切型为AT切。

在一些实施例中，石英晶体的振动模式为厚度剪切振动模式。

在一些实施例中，石英晶体谐振器的谐振频率为10MHz，工作泛音次数为基频。

相较于现有技术，本发明提供的一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器包括：石英晶片、上金属电极和下金属电极，上金属电极设置在石英晶片的上表面，下金属电极设置在石英晶片的下表面，经过石英晶片几何中心的法线、经过上金属电极几何中心的法线和经过下金属电极几何中心的法线三者保持重合，上金属电极为一矩形双环状电极，包括第一矩形内环状电极和第一矩形外环状电极，第一矩形内环状电极和第一矩形外环状电极同心设置，下金属电极为一矩形双环状电极，包括第二矩形内环状电极和第二矩形外环状电极，第二矩形内环状电极和第二矩形外环状电极同心设置。这样，在石英晶体上下表面设置矩形双环状电极，石英晶体谐振器表面的振动位移实现了近似均匀，进而将石英晶体谐振器用作质量检测传感器时可以提高相应传感器的检测精度。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示意性地示出了具有矩形电极结构的石英晶体谐振器的俯视图；

图2示意性地示出了具有矩形电极结构的石英晶体谐振器的正视图；

图3示意性地示出了具有矩形电极结构的石英晶体谐振器沿方向振动位移分布图；

图4示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的结构图；

图5示意性地示出了等效坐标后的具有矩形电极结构的石英晶体谐振器的结构图；

图6示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的区域分布图；

图7示意性地示出了具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器的结构图；

图8示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的俯视图；

图9示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的A-A截面的标注尺寸图；

图10示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的B-B截面的标注尺寸图；

图11示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的振动位移曲线图；

图12示意性地示出了具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器的振动位移曲线图；

图13示意性地示出了两种电极结构的石英晶体谐振器表面振动位移离散系数垂线图。

附图标记说明：

1、石英晶片；2、上金属电极；21、第一矩形内环状电极；22、第一矩形外环状电极；3、下金属电极；31、第二矩形内环状电极；32、第二矩形外环状电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，本发明可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

下面对本发明实施例中的一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器进行详细说明。

参见图4所示，图4示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的结构图，本发明实施例提出了一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，石英晶体谐振器包括：石英晶片1、上金属电极2和下金属电极3；

上金属电极2设置在石英晶片1的上表面，下金属电极3设置在石英晶片1的下表面，经过石英晶片1几何中心的法线、经过上金属电极2几何中心的法线和经过下金属电极3几何中心的法线三者保持重合；

上金属电极2为一矩形双环状电极，包括第一矩形内环状电极21和第一矩形外环状电极22，第一矩形内环状电极21和第一矩形外环状电极22同心设置，下金属电极3为一矩形双环状电极，包括第二矩形内环状电极31和第二矩形外环状电极32，第二矩形内环状电极31和第二矩形外环状电极32同心设置。

具体的，第一矩形内环状电极21和第一矩形外环状电极22，均设置在石英晶片1的上表面，第二矩形内环状电极31和第二矩形外环状电极32，均设置在石英晶片1的下表面。

经过石英晶片1几何中心的法线，经过第一矩形内环状电极21几何中心的法线，经过第一矩形外环状电极22几何中心的法线，经过第二矩形内环状电极31几何中心的法线，经过第二矩形外环状电极32几何中心的法线五者保持重合。

在本实施例中，上金属电极2和下金属电极3对称设置在石英晶片1的上表面的中央区域和石英晶片1的下表面的中央区域。

具体的，第一矩形内环状电极21和第二矩形内环状电极31，对称设置在石英晶片1的上表面的中央区域和石英晶片1的下表面的中央区域。第一矩形外环状电极22和第二矩形外环状电极32，对称设置在石英晶片1的上表面的中央区域和石英晶片1的下表面的中央区域。

在石英晶片1的上下表面，对称设置第一矩形内环状电极21和第二矩形内环状电极31，以及对称设置第一矩形外环状电极22和第二矩形外环状电极32的情况下，第一矩形内环状电极21的内长、内宽分别与第二矩形内环状电极31的内长、内宽相同，第一矩形外环状电极22的内长、内宽分别与第二矩形外环状电极32的内长、内宽相同。

第一矩形内环状电极21的内长指的是石英晶片1的中心到第一矩形内环状电极21的内部矩形的短边的垂直距离。第一矩形内环状电极21的内宽指的是石英晶片1的中心到第一矩形内环状电极21的内部矩形的长边的垂直距离。第一矩形内环状电极21的外长指的是石英晶片1的中心到第一矩形内环状电极21的外部矩形的短边的垂直距离。第一矩形内环状电极21的外宽指的是石英晶片1的中心到第一矩形内环状电极21的外部矩形的长边的垂直距离。

第一矩形外环状电极22的内长指的是石英晶片1的中心到第一矩形外环状电极22的内部矩形的短边的垂直距离。第一矩形外环状电极22的内宽指的是石英晶片1的中心到第一矩形外环状电极22的内部矩形的长边的垂直距离。第一矩形外环状电极22的外长指的是石英晶片1的中心到第一矩形外环状电极22的外部矩形的短边的垂直距离。第一矩形外环状电极22的外宽指的是石英晶片1的中心到第一矩形外环状电极22的外部矩形的长边的垂直距离。

第二矩形内环状电极31的内长指的是石英晶片1的中心到第二矩形内环状电极31的内部矩形的短边的垂直距离。第二矩形内环状电极31的内宽指的是石英晶片1的中心到第二矩形内环状电极31的内部矩形的长边的垂直距离。第二矩形内环状电极31的外长指的是石英晶片1的中心到第二矩形内环状电极31的外部矩形的短边的垂直距离。第二矩形内环状电极31的外宽指的是石英晶片1的中心到第二矩形内环状电极31的外部矩形的长边的垂直距离。

第二矩形外环状电极32的内长指的是石英晶片1的中心到第二矩形外环状电极32的内部矩形的短边的垂直距离。第二矩形外环状电极32的内宽指的是石英晶片1的中心到第二矩形外环状电极32的内部矩形的长边的垂直距离。第二矩形外环状电极32的外长指的是石英晶片1的中心到第二矩形外环状电极32的外部矩形的短边的垂直距离。第二矩形外环状电极32的外宽指的是石英晶片1的中心到第二矩形外环状电极32的外部矩形的长边的垂直距离。

在本实施例中，矩形双环状电极的长度沿第一方向即方向，宽度沿第二方向即方向，方向为石英晶体谐振器振动位移的方向，方向为在同一水平面上与方向所垂直的方向。

具体的，如图4所示，石英晶片1的上表面的矩形双环状电极的长度沿方向，宽度沿方向，石英晶片1的下表面的矩形双环状电极的长度沿方向，宽度沿方向。第一矩形内环状电极21的内长为、内宽为、外长为、外宽为，第一矩形外环状电极22的内长为、内宽为、外长为、外宽为。

实现振动位移分布均匀的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，其电极结构本质上是根据明德林（Mindlin）关于石英谐振器最优电极形状理论，并结合加工工艺而设计的。电极的长度方向沿方向，电极的宽度方向沿方向，其特点是石英晶体的振动位移方向沿方向，厚度剪切声波沿晶体厚度方向。

为了使沿方向和方向的能陷效果相同，在石英晶片1即石英晶体板截止频率附近，其波动方程为：

；

其中，是沿方向的振动位移，是沿着方向的横波速度，方向是石英晶片1的厚度方向，是频率，是截止频率，在电极区，等于，在非电极区，等于，是在电极区的截止频率，是在非电极区的截止频率，是沿方向的坐标变换系数，是沿方向的坐标变换系数。

当石英晶体的切型为AT切时，沿方向的坐标变换系数和沿方向的坐标变换系数为：

；；

其中，是沿方向的坐标变换系数，是沿方向的坐标变换系数，为石英晶体的弹性常量，为石英晶体的弯曲刚度，为石英晶体的抗扭刚度。

为了使沿方向和方向的能陷效果相同，通过坐标变换，将图4所示的直角坐标平面转化成图5所示的极坐标平面即平面。图5示意性地示出了等效坐标后的具有矩形电极结构的石英晶体谐振器的结构图，转化后的极坐标系的横坐标为，纵坐标为，是沿方向的坐标变换系数，是沿方向的坐标变换系数。为矩形双环状电极的矩形内环在极坐标系下的内长，为矩形双环状电极的矩形内环在极坐标系下的外长，为矩形双环状电极的矩形内环在极坐标系下的内宽，为矩形双环状电极的矩形内环在极坐标系下的外宽，为矩形双环状电极的矩形外环在极坐标系下的内长，为矩形双环状电极的矩形外环在极坐标系下的外长，为矩形双环状电极的矩形外环在极坐标系下的内宽，为矩形双环状电极的矩形外环在极坐标系下的外宽。

图6示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的区域分布图，具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的表面分为两个区域，全电极区（E区）和非电极区（U区），矩形内环状电极和矩形外环状电极区域所对应的石英晶体谐振器的表面区域为E区，矩形内环状电极的中间区域所对应的石英晶体谐振器的表面区域为U区，矩形内环状电极和矩形外环状电极间的区域，所对应的石英晶体谐振器的表面区域为U区。U区的截止频率为，E区的截止频率为。根据能陷理论，当石英晶体谐振器的谐振频率介于和之间，即时，弹性波只能在电极区自由传播，而在非电极区，弹性波随着距离的增大作指数衰减，振动能量被限制在电极区域。

根据沿方向的坐标变换系数和沿方向的坐标变换系数，确定波动方程的解为沿方向的振动位移和沿方向的振动位移。具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器沿方向和方向的质点位移振幅函数的解为：

；

；

其中，为沿方向的振动位移，为非电极区在晶体厚度方向上的剪切波数，为电极区在晶体厚度方向上的剪切波数，为0阶第一类修正贝塞尔函数，为0阶第一类贝塞尔函数，为0阶第二类贝塞尔函数，为0阶第二类修正贝塞尔函数，为石英晶片1表面上某一点到极坐标系原点的距离，为沿方向的振动位移，和为常数，其中，，根据质点位移函数在电极区与非电极区的边界条件可以求出常数。

通过上述和的公式可以确定出沿方向的振动位移和沿方向的振动位移，通过沿方向的振动位移和沿方向的振动位移可以进一步画出具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的振动位移曲线图。

在本实施例中，第一矩形内环状电极21的内宽与内长相等，第一矩形内环状电极21的外宽与外长相等；第一矩形外环状电极22的内宽与内长相等，第一矩形外环状电极22的外宽与外长相等。

可以将矩形内环状电极的内宽与内长相等，以及矩形外环状电极的内宽与内长相等的石英晶体谐振器，称为具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器。

参考图7所示，图7示意性地示出了具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器的结构图，具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器包括石英晶片1、上金属电极和下金属电极。上金属电极设置在石英晶片1的上表面，下金属电极设置在石英晶片1的下表面，经过石英晶片1几何中心的法线、经过上金属电极几何中心的法线和经过下金属电极几何中心的法线三者保持重合。上金属电极为一方形双环状电极，包括第一方形内环状电极和第一方形外环状电极，第一方形内环状电极和第一方形外环状电极同心设置，下金属电极为一方形双环状电极，包括第二方形内环状电极和第二方形外环状电极，第二方形内环状电极和第二方形外环状电极同心设置。第一方形内环状电极的内宽与内长相等，第一方形内环状电极的外宽与外长相等；第一方形外环状电极的内宽与内长相等，第一方形外环状电极的外宽与外长相等。第二方形内环状电极的内宽与内长相等，第二方形内环状电极的外宽与外长相等；第二方形外环状电极的内宽与内长相等，第二方形外环状电极的外宽与外长相等。

在本实施例中，第一矩形内环状电极21的内宽与内长比为0.8，第一矩形内环状电极21的外宽与外长比为0.8；第一矩形外环状电极22的内宽与内长比为0.8，第一矩形外环状电极22的外宽与外长比为0.8。

具体的，第二矩形内环状电极31的内宽与内长比为0.8，第二矩形内环状电极31的外宽与外长比为0.8；第二矩形外环状电极32的内宽与内长比为0.8，第二矩形外环状电极32的外宽与外长比为0.8。

矩形双环电极的内宽与内长、外宽与外长可以相等，矩形双环电极的内宽与内长、外宽与外长也可以不相等，且矩形双环电极的内宽与内长比为0.8，矩形双环电极的外宽与外长比为0.8。

在本实施例中，石英晶片1为正方形，石英晶片1的长和宽均为7.5mm。

将石英晶片1设置为正方形，石英晶片1的长和宽均设置为7.5mm，使得具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器在基频工作时，寄生耦合更小，振动位移曲线更光滑。

在本实施例中，上金属电极2和下金属电极3材料均为金，厚度均为200nm。

具体的，第一矩形内环状电极21、第一矩形外环状电极22、第二矩形内环状电极31和第二矩形外环状电极32的材料均为金，厚度均为200nm。

将上金属电极2和下金属电极3材料均设置为金，厚度均设置为200nm，使得具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的和方向的振动位移曲线的振幅比较高，石英晶体谐振器表面的振动位移更均匀，将石英晶体谐振器用作质量检测传感器的灵敏度更高，反应更快。

在本实施例中，石英晶片1切型为AT切。

在本实施例中，石英晶体的振动模式为厚度剪切振动模式。

在本实施例中，石英晶体谐振器的谐振频率为10MHz，工作泛音次数为基频。

对具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器进行仿真，仿真所采用的数据为：石英晶体谐振器的谐振频率为10MHz，工作泛音次数为基频，振动模式为厚度剪切振动模式。方形石英晶片1的边长为7.5mm，厚度为0.1661mm。上下金电极都是矩形双环形状，且厚度都是200nm。参考图8、图9、图10所示，图8示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的俯视图，图9示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的A-A截面的标注尺寸图，方向是石英晶体谐振器振动位移的方向，方向是石英晶片1的厚度方向。方形石英晶片1的边长为7.5mm，厚度为0.1661mm，第一矩形内环的内长为0.85mm、外长为1.2mm，第一矩形外环的内长为2mm、外长为3mm，第二矩形内环的内长为0.85mm、外长为1.2mm，第二矩形外环的内长为2mm、外长为3mm。图10示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的B-B截面的标注尺寸图，方向是石英晶片1的厚度方向，方向是在同一水平面上与方向所垂直的方向，方向是石英晶体谐振器振动位移的方向。第一矩形内环的内宽为0.68mm、外宽为0.96mm，第一矩形外环的内宽为1.6mm、外宽为2.4mm。第二矩形内环的内宽为0.68mm、外宽为0.96mm，第二矩形外环的内宽为1.6mm、外宽为2.4mm。

在仿真中，将矩形双环电极的内宽与内长比为0.8，矩形双环电极的外宽与外长比为0.8的石英晶体谐振器，称为具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器。将矩形双环电极的内宽与内长、外宽与外长相等的石英晶体谐振器，称为具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器。

图4的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，与图7的具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器，这两个谐振器所采用的双环状电极的形状不同，图4是矩形双环状电极，图7是方形双环状电极，也就是说，只有双环状电极的内长、内宽、外长和外宽不同，其他的参数都相同。图4的矩形双环电极的内宽与内长比为0.8，矩形双环电极的外宽与外长比为0.8，图7的方形双环电极的内宽与内长、外宽与外长相等。

按照上述参数设计的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的振动位移曲线、具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器的振动位移曲线，均与图3中的具有矩形电极结构的石英晶体谐振器的振动位移曲线进行对比，可以确定出具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器在各个方向上的振动位移，相较于具有矩形电极结构的石英晶体谐振器在各个方向上的振动位移更加均匀。具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器在各个方向上的振动位移，相较于具有矩形电极结构的石英晶体谐振器在各个方向上的振动位移更加均匀。

图11示意性地示出了具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器的振动位移曲线图，横坐标为电极尺寸，纵坐标为归一化振动位移，实线表示方向，即石英晶体谐振器振动位移的方向，虚线表示方向，即在同一水平面上与方向所垂直的方向，具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器在各个方向上的振动位移更加均匀。

图12示意性地示出了具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器的振动位移曲线图，横坐标为电极尺寸，纵坐标为归一化振动位移，实线表示方向，即石英晶体谐振器振动位移的方向，虚线表示方向，即在同一水平面上与方向所垂直的方向，具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器在各个方向上的振动位移更加均匀。

图11中的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器在各个方向上的振动位移，比图12的具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器在各个方向上的振动位移更加均匀。具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器具有近似均匀的振动位移。

为了更好的衡量石英晶体谐振器表面振动位移的均匀程度，引入离散系数去衡量表面振动位移的均匀性。

图13示意性地示出了两种电极结构的石英晶体谐振器表面振动位移离散系数垂线图，分别为具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器表面振动位移离散系数，和具有方形双环电极结构的石英晶体谐振器表面振动位移离散系数，离散系数定义为标准差除以平均值。可以看出具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器表面振动位移离散系数比较小，均匀度更好。

本申请实施例的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器包括：石英晶片、上金属电极和下金属电极，上金属电极设置在石英晶片的上表面，下金属电极设置在石英晶片的下表面，经过石英晶片几何中心的法线、经过上金属电极几何中心的法线和经过下金属电极几何中心的法线三者保持重合，上金属电极为一矩形双环状电极，包括第一矩形内环状电极和第一矩形外环状电极，第一矩形内环状电极和第一矩形外环状电极同心设置，下金属电极为一矩形双环状电极，包括第二矩形内环状电极和第二矩形外环状电极，第二矩形内环状电极和第二矩形外环状电极同心设置。这样，在石英晶体上下表面设置矩形双环状电极，石英晶体谐振器表面的振动位移实现了近似均匀，进而将石英晶体谐振器用作质量检测传感器时可以提高相应传感器的检测精度。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，其特征在于，所述石英晶体谐振器包括：石英晶片、上金属电极和下金属电极；

所述上金属电极设置在所述石英晶片的上表面，所述下金属电极设置在所述石英晶片的下表面，经过石英晶片几何中心的法线、经过上金属电极几何中心的法线和经过下金属电极几何中心的法线三者保持重合，所述石英晶片为正方形；

所述上金属电极为一矩形双环状电极，包括第一矩形内环状电极和第一矩形外环状电极，所述第一矩形内环状电极和所述第一矩形外环状电极同心设置，所述下金属电极为一矩形双环状电极，包括第二矩形内环状电极和第二矩形外环状电极，所述第二矩形内环状电极和所述第二矩形外环状电极同心设置；

所述矩形双环状电极的长度沿第一方向，宽度沿第二方向，所述第一方向为所述石英晶体谐振器振动位移的方向，所述第二方向为在同一水平面上与所述第一方向所垂直的方向；

所述第一矩形内环状电极的内宽与内长比为0.8，所述第一矩形内环状电极的外宽与外长比为0.8；

所述第一矩形外环状电极的内宽与内长比为0.8，所述第一矩形外环状电极的外宽与外长比为0.8；

所述上金属电极和所述下金属电极材料的厚度均为200nm；

所述第一矩形内环状电极的内长为0.85mm，所述第一矩形内环状电极的外长为1.2mm，所述第一矩形外环状电极的内长为2mm，所述第一矩形外环状电极的外长为3mm，所述第二矩形内环状电极的内长为0.85mm，所述第二矩形内环状电极的外长为1.2mm，所述第二矩形外环状电极的内长为2mm，所述第二矩形外环状电极的外长为3mm；

所述第一矩形内环状电极的内宽为0.68mm，所述第一矩形内环状电极的外宽为0.96mm，所述第一矩形外环状电极的内宽为1.6mm，所述第一矩形外环状电极的外宽为2.4mm，所述第二矩形内环状电极的内宽为0.68mm，所述第二矩形内环状电极的外宽为0.96mm，所述第二矩形外环状电极的内宽为1.6mm，所述第二矩形外环状电极的外宽为2.4mm。

2.根据权利要求1所述的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，其特征在于，所述上金属电极和所述下金属电极对称设置在所述石英晶片的上表面的中央区域和所述石英晶片的下表面的中央区域。

3.根据权利要求1所述的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，其特征在于，所述第一矩形内环状电极的内宽与内长相等，所述第一矩形内环状电极的外宽与外长相等；

所述第一矩形外环状电极的内宽与内长相等，所述第一矩形外环状电极的外宽与外长相等。

4.根据权利要求1所述的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，其特征在于，所述石英晶片的长和宽均为7.5mm。

5.根据权利要求1所述的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，其特征在于，所述上金属电极和所述下金属电极材料均为金。

6.根据权利要求1所述的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，其特征在于，所述石英晶片切型为AT切。

7.根据权利要求6所述的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，其特征在于，所述石英晶体的振动模式为厚度剪切振动模式。

8.根据权利要求1所述的具有矩形双环电极结构的石英晶体谐振器，其特征在于，所述石英晶体谐振器的谐振频率为10MHz，工作泛音次数为基频。