Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abgleichen des Temperaturkoeffizienten
der Schwingungsfrequenz einer rechteckigen piezoelektrischen Kristallplatte, deren Frequenz im wesentlichen von den Abmessungen
ihrer Hauptflächen abhängt, ohne daß bei dem Verfahren eine wesentliche Veränderung
der Frequenz der Kristallplatte erfolgt. The invention relates to a method for adjusting the temperature coefficient
the oscillation frequency of a rectangular piezoelectric crystal plate, the frequency of which depends essentially on the dimensions
depends on their main surfaces without any significant change in the process
the frequency of the crystal plate takes place.
Gemäß der Erfindung werden eine oder beide der gegenüberliegenden, zur elektrischen
Achse parallelen Hauptflächen einer rechteckigen Kristallplatte teilweise oder in
ihrem ganzen Ausmaß derart abgeschliffen,According to the invention, one or both of the opposite, to the electrical
Axis parallel main surfaces of a rectangular crystal plate partially or in
so polished to their full extent,
daß neue, zur elektrischen Achse und gegebenenfalls zueinander parallele Ebenen entstehen,
die mit der optischen Achse einen gegenüber den ursprünglichen ebenen Hauptflächen
um geringe Beträge so veränderten Winkel einschließen, daß der Abgleich des Frequenztemperaturkoeffizienten verbessert
wird.that new planes are created that are parallel to the electrical axis and possibly to each other,
the one with the optical axis opposite the original planar main surfaces
Include angle changed by small amounts so that the adjustment of the frequency temperature coefficient improves
will.
Es ist bekannt, daß der Temperaturkoeffizient der Frequenz von dem Winkel abhängt,
den die Hauptflächen der Kristallplatte mit der optischen Achse einschließen. Von dieser
Erkenntnis ausgehend, macht es die Erfindung möglich, den Temperaturkoeffizienten derIt is known that the temperature coefficient of frequency depends on the angle
which include the main surfaces of the crystal plate with the optical axis. Of this
Based on this knowledge, the invention makes it possible to determine the temperature coefficient of the
Frequenz zu ändern, bei möglichster Konstanz der Frequenz selbst.To change the frequency, with the frequency itself as constant as possible.
In der nachstehenden Beschreibung bedeuten in üblicher Weise X3 Y und Z die elektrisehe,
die mechanische und die optische Achse eines piezoelektrischen Kristalls. Die orthogonalen
Achsen X', Y' und Z' ergeben die Richtungen der Flächen eines piezoelektrischen
Körpers, welcher eine bestimmte Orientierung hinsichtlich der Achsen X3 Y und Z
besitzt. Wo die Orientierung durch eine Drehung um die elektrische oder X-Achse erhalten
wird, wird als Orientierungswinkel Θ der Winkel zwischen der optischen Achse Z
und der Achse Z' bezeichnet.In the following description, X 3 Y and Z are conventionally the electrical, mechanical and optical axes of a piezoelectric crystal. The orthogonal axes X ', Y' and Z 'give the directions of the surfaces of a piezoelectric body which has a certain orientation with respect to the axes X 3 Y and Z. Where the orientation is obtained by a rotation about the electrical or X-axis, the angle between the optical axis Z and the axis Z 'is referred to as the orientation angle Θ.
Wenn eine oder zwei einander nicht gegenüberliegende Hälften der Hauptflächen 2 und 3
des in den Abb. 1 und 2 dargestellten Kristalls ι gleichmäßig abgeschliffen werden,
und zwar in dem Bereich I3 so daß neue Ebenen 30 und 32 entstehen, so wird der wirksame
Orientierungswinkel Θ etwas erhöht und der Temperaturkoeffizient der Frequenz etwas
in positiver Richtung geändert. Werden andererseits eine oder zwei einander nicht
gegenüberliegende Hälften der Hauptflächen 2 und 3 gleichmäßig in dem Bereich D abgeschliffen,
so daß neue Ebenen 34 und 36 entstehen, so wird der wirksame Orientierungswinkel
Θ leicht herabgesetzt und der Temperaturkoeffizient der Frequenz etwas in
negativer Richtung geändert. Wenn man also bei dem bestimmten Kristall 1, der ursprünglich
in bekannter Weise so geschnitten wurde, daß der Temperaturkoeffizient der Frequenz
den Wert Null haben sollte, feststellt, daß er doch einen kleinen negativen oder positiven
Temperaturkoeffizienten der Frequenz aufweist, so kann er in den Bereichen / oder D
abgeschliffen werden, wodurch der Temperaturkoeffizient der Frequenz genau auf Null
gebracht werden kann.If one or two non-opposing halves of the main surfaces 2 and 3 of the crystal ι shown in Figs. 1 and 2 are ground evenly, namely in the area I 3 so that new planes 30 and 32 arise, the effective orientation angle Θ slightly increased and the temperature coefficient of the frequency changed slightly in a positive direction. If, on the other hand, one or two non-opposing halves of the main surfaces 2 and 3 are ground evenly in the area D , so that new planes 34 and 36 are created, the effective orientation angle Θ is slightly reduced and the temperature coefficient of the frequency is changed somewhat in the negative direction. So if you find with the particular crystal 1, which was originally cut in a known manner so that the temperature coefficient of the frequency should have the value zero, that it does have a small negative or positive temperature coefficient of the frequency, then it can in the areas / or D are ground off, whereby the temperature coefficient of the frequency can be brought to exactly zero.
Die eben 'abgeschliffenen Bereiche / und D können einen größeren oder kleineren Teil
einer jeden Elektrodenfläche 2 und 3 umfassen oder sich im wesentlichen über die halbe
Fläche erstrecken, wie es bei 30, 32, 34 und 36 in den Abb. 1 und 2 dargestellt ist. Wenn die
gesamten sich gegenüberliegenden Flächen eben abgeschliffen sind, so können die daraus
entstehenden neuen Ebenen einander parallel sein, aber einen geringerenAbstand haben* wie
es durch die Ebenen 38 und 39 in der Abb. 2 angedeutet ist. Der wirksame Orientierungswinkel
Θ und der Temperaturkoeffizient der Frequenz des Kristalls 1 können bei dicken
Platten über einen größeren Bereich als bei dünnen verändert werden.The planar ground areas / and D can comprise a larger or smaller part of each electrode surface 2 and 3 or extend essentially over half the surface, as is shown at 30, 32, 34 and 36 in FIGS. 1 and 2 . If all of the opposing surfaces are ground flat, the resulting new planes can be parallel to one another but have a smaller spacing * as indicated by planes 38 and 39 in FIG. The effective orientation angle Θ and the temperature coefficient of the frequency of the crystal 1 can be changed over a larger range in the case of thick plates than in the case of thin ones.
Die Verringerung der Stärke des Kristalls 1 durch ebenes Abschleifen der Hauptflächen 2
und 3, um den wirksamen Orientierungswinkel und den Temperaturkoeffizienten der
Frequenz zu ändern, bewirkt nur eine kleine Veränderung der Frequenz, da die Frequenz
des Kristalls nicht von der Stärke, sondern in erster Linie von den Abmessungen der
Hauptflächen 2 und 3 abhängig ist. Soll nach dem Abgleich des Temperaturkoeffizienten
eine bestimmte Änderung der Frequenz erfolgen, so muß dazu eine Methode gewählt werden, die nicht wieder den Temperaturkoeffizienten
beeinflußt. Die in der Literatur beschriebenen Methoden zum Abgleich der Frequenz durch Anbringen einer Rinne oder
durch Verbreitern von Teilen des Kristalls gegenüber anderen eignen sich wegen der Beeinflussung
des Temperaturkoeffizienten hierzu nicht, dagegen kann in diesem Zusammenhang von einem Vorschlag zur Frequenzverminderung
Gebrauch gemacht werden, demzufolge der mittlere Teil oder der Knotenbereich der Hauptflächen um einen bestimmten
Betrag dünner gemacht wird, und zwar durch Ausschleifen von symmetrischen sphärischen Höhlungen 40 und 42 in der
Abb. i. Die Frequenz des Kristalls 1 kann danach durch symmetrisches Abschleifen des
Randes einer jeden Hauptfläche 2 und 3 wieder erhöht werden, wie bei 44 und 45 in
der Abb. 1 dargestellt ist. Während die Frequenz des Kristalls χ auch durch Abschleifen
einer oder aller vier Kanten 4 bis 7 erhöht werden kann, wodurch die Elektrodenflächen 2
und 3 verringert werden, verändert das vorhin beschriebene Verfahren zur Erhöhung oder
zur Herabsetzung der Frequenz die Frequenz weniger, als wenn die Kanten abgeschliffen
werden. Wenn eine Platte durch symmetrisches Ausschleifen der Mitte oder der Randzone
dünner gemacht wird, kann die Frequenz auf einen bestimmten Wert herab- oder heraufgesetzt
werden, ohne daß der wirksame Orientierungswinkel oder der Temperaturkoeffizient
der Frequenz verändert wird.The reduction in the thickness of the crystal 1 by grinding the main surfaces 2 evenly
and 3, the effective orientation angle and the temperature coefficient of the
Changing frequency causes only a small change in frequency as frequency changes
of the crystal not on the strength, but primarily on the dimensions of the
Main surfaces 2 and 3 is dependent. Should be after the temperature coefficient has been calibrated
If a certain change in frequency occurs, a method must be selected that does not again use the temperature coefficient
influenced. The methods described in the literature for adjusting the frequency by attaching a gutter or
by widening parts of the crystal towards others are suitable because of the influence
of the temperature coefficient does not do this, on the other hand, in this context, a suggestion to reduce the frequency
Use can be made, accordingly, the central part or the node area of the main surfaces around a certain
Amount is made thinner by grinding out symmetrical spherical cavities 40 and 42 in the
Fig.i. The frequency of the crystal 1 can then be adjusted by symmetrically grinding the
Edge of each major surface 2 and 3 can be raised again, as at 44 and 45 in
Fig. 1 is shown. While the frequency of the crystal χ also by grinding
one or all four edges 4 to 7 can be raised, whereby the electrode surfaces 2
and 3 are decreased, changes the previously described method for increasing or
to lower the frequency, the frequency is less than when the edges are ground off
will. If a plate by symmetrically grinding out the center or the edge zone
is made thinner, the frequency can be decreased or increased to a certain value
without affecting the effective orientation angle or the temperature coefficient
the frequency is changed.