JP3980972B2 - Strip-shaped IT-cut crystal unit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はITカットの水晶振動子に係わり、特に良好な振動特性を得ることができる保持位置に関する。
【0002】
【従来の技術】
(発明の背景)従来2回回転水晶振動子として、たとえば特開平11−177376号に開示されるようなSCカットの水晶振動子が知られている。
このSCカットの水晶振動子では、たとえば図4に示すように水晶の結晶のY軸に直交する面をX軸を中心にして約33゜回転し、さらにこの回転した位置からZ軸を中心にして約22゜回転した面から切り出した水晶片1に電極を形成したものである。
【0003】
このSCカットの水晶振動子は、ATカットと同様の三次曲線状の温度特性を有し、かつその変極点が94℃であり、いわゆる恒温槽型の水晶発振器の水晶振動子として用いられている。
【0004】
しかしながら、SCカットの水晶振動子では変極点の温度は94℃なので、これより低い温度の極値を恒温槽の目標温度に設定すると、目標温度は65℃ないし85℃になる。
このため使用温度範囲の広い発振器で、たとえば、高温側が80℃まで使用することを要求された場合、恒温槽の設定温度とのマージンが少なくなる。
このため恒温槽を一定温度に制御することが困難になり、一定の発振周波数を維持できなくなる。
【0005】
このためITカットの水晶振動子を用いることが考えられている。
ITカットの水晶振動子は、SCカット水晶振動子と同様の2回回転水晶振動子である。
そしてITカット水晶振動子では、たとえば図5に示すように水晶の結晶のY軸に直交する面をX軸を中心にして約34゜回転し、さらにこの回転した位置からZ軸を中心にして約19゜回転した面から切り出した水晶片2に電極を形成したものである。
【0006】
このITカットの水晶振動子の温度特性も概略SCカット水晶振動子と同様であり、変極点温度は74℃と低くなる。
したがって変極点よりも高温側の極値は85℃ないし105℃となる。
したがって動作温度範囲の最高温度が80℃であることを要求される場合も、恒温槽の設定温度を85℃ないし105℃の範囲に設定することができ比較的容易に温度制御を行うことができる。
【0007】
しかしながらITカットの水晶振動子は実用例が少なく、特に支持位置と振動特性の関係に関しては全く解明されていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、支持位置を規定することによって良好な振動特性を得ることのできるITカットの水晶振動子を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1は、水晶の結晶のY軸に直交する面をX軸を中心にして約34゜回転し、この回転した位置からZ軸を中心にして約19゜回転した面から切り出した短冊形の水晶片に電極を形成したものにおいて、前記水晶片はZ′軸方向に細長い短冊形とし、水晶片の板面のZ'軸から18゜と198゜の互いに対向する部分を保持することを特徴とする短冊形のITカットの水晶振動子である。
【0010】
そして、本発明の請求項2は、水晶の結晶のY軸に直交する面をX軸を中心にして約34゜回転し、この回転した位置からZ軸を中心にして約19゜回転した面から切り出した短冊形の水晶片に電極を形成したものにおいて、前記水晶片はX′軸方向に細長い短冊形とし、水晶片の板面のZ'軸から108゜と288゜の互いに対向する部分を保持することを特徴とする短冊形のITカットの水晶振動子である。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施態様を図面を参照して詳細に説明する。
図1はZ'軸方向に細長い短冊形のITカットの水晶片3の平面図である。
このようなITカットの水晶片は、水晶の結晶のY軸に直交する面をX軸を中心にして約34゜回転し、さらにこの回転した位置からZ軸を中心にして約19゜回転した面から切り出したものである。
【0012】
なお図1において、図示水平方向がZ'軸、垂直方向がX'軸である。
そして、水晶片の板面のZ'軸から18゜±18゜(図示A)と198゜±18゜(図示B)の部分を保持するようにしている。
【0013】
水晶片1の保持位置をこのように規定した理由は次の通りである。
すなわちITカットの水晶片に圧電振動を励振した時の板面の変位分布を測定したところ、図2に示すように観察された。
一般に水晶振動子では、振動特性に与える影響を極力少なくするためには変位の少ない部分を保持することが望ましい。
【0014】
なお、図2において、水平方向はZ'軸、垂直方向はX'軸である。
そして変位の位置と大きさを等高線で表している。
したがって比較的大きな変位は、Z'軸から160゜と340゜の方向を結ぶ線上に位置している。
よってこの方向を避けて、Z'軸から18゜±18゜(図示A)より好ましくは18゜±9゜と198゜±18゜(図示B)より好ましくは198゜±9゜の部分を保持することとした。
【0015】
このようにすれば、比較的、振動変位の少ない部分を保持することができ、それによって良好な振動特性を得ることができる。
そして、保持構造からの応力が振動特性に与える影響も少なくでき、安定度も向上することができる。
【0016】
なお図1に示す実施の態様では、Z'軸方向に細長い短冊形の水晶片3を用いたものについて説明したが、このようなものに限定されるものではなく、たとえば図3に示すようにX'軸方向に細長い水晶片4にも適用できる。
この場合は、水晶片の対角線がZ'軸から108゜±18゜(図示C)、より好ましくは108゜±9゜と288゜±18゜(図示D)、より好ましくは288゜±9゜に位置する部分を保持するようにすればよい。
【0017】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明は、可及的に振動変位の少ない部分を保持するようにしたので、振動特性を損なうことなく、かつ保持系が振動特性に与える影響を少なくでき、それによって良好な振動特性を得ることができるITカットの水晶振動子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施態様の水晶片の平面図である。
【図2】 ITカットの水晶片の振動変位の分布を示す図である。
【図3】 本発明の他の実施態様の水晶片の平面図である。
【図4】 SCカットの水晶片の切断角度を説明する図である。
【図5】 ITカットの水晶片の切断角度を説明する図である。
【符号の説明】
1、2、3、4 水晶片[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an IT-cut quartz crystal resonator, and particularly to a holding position where good vibration characteristics can be obtained.
[0002]
[Prior art]
(Background of the Invention) Conventionally, as an example of a twice-rotated crystal resonator, an SC-cut crystal resonator as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-177376 is known.
In this SC-cut crystal unit, for example, as shown in FIG. 4, the surface perpendicular to the Y-axis of the crystal is rotated about 33 ° around the X-axis, and from this rotated position around the Z-axis. The electrode is formed on the
[0003]
This SC-cut quartz crystal has a temperature characteristic of a cubic curve similar to that of the AT-cut, and its inflection point is 94 ° C., and is used as a quartz crystal of a so-called thermostatic crystal oscillator. .
[0004]
However, since the temperature of the inflection point is 94 ° C. in the SC-cut crystal resonator, the target temperature becomes 65 ° C. to 85 ° C. when the extreme value lower than this is set as the target temperature of the thermostatic bath.
For this reason, when an oscillator having a wide operating temperature range is required to use the high temperature side up to 80 ° C., for example, the margin with the set temperature of the thermostatic bath is reduced.
For this reason, it becomes difficult to control the thermostat to a constant temperature, and a constant oscillation frequency cannot be maintained.
[0005]
For this reason, it is considered to use an IT cut crystal resonator.
The IT-cut crystal resonator is a two-fold rotation crystal resonator similar to the SC-cut crystal resonator.
In the IT cut crystal resonator, for example, as shown in FIG. 5, the plane orthogonal to the Y axis of the crystal of the crystal is rotated by about 34 ° around the X axis, and further from this rotated position around the Z axis. An electrode is formed on a
[0006]
The temperature characteristics of this IT-cut quartz resonator are also similar to those of the SC-cut quartz resonator, and the inflection point temperature is as low as 74 ° C.
Therefore, the extreme value on the higher temperature side than the inflection point is 85 ° C. to 105 ° C.
Therefore, even when the maximum temperature of the operating temperature range is required to be 80 ° C., the set temperature of the thermostatic bath can be set in the range of 85 ° C. to 105 ° C., and temperature control can be performed relatively easily. .
[0007]
However, there are few practical examples of IT-cut quartz resonators, and the relationship between the support position and vibration characteristics has not been clarified at all.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an IT-cut crystal resonator capable of obtaining good vibration characteristics by defining a support position.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a plane orthogonal to the Y-axis of the crystal of the crystal is rotated about 34 ° around the X-axis, and cut from a plane rotated about 19 ° about the Z-axis from this rotated position. In this case, the crystal piece is a strip shape elongated in the Z′-axis direction, and holds the portions facing each other at 18 ° and 198 ° from the Z′-axis of the plate surface of the crystal piece. This is a strip-shaped IT-cut crystal resonator.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, a plane orthogonal to the Y axis of the crystal of the crystal is rotated about 34 ° about the X axis, and the surface rotated about 19 ° about the Z axis from this rotated position. In the case where electrodes are formed on a strip-shaped quartz piece cut out from the above, the quartz piece is a strip that is elongated in the X′-axis direction, and is a portion of the quartz plate that faces each other at 108 ° and 288 ° from the Z′-axis. It is a strip-shaped IT-cut crystal resonator characterized by holding
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of a strip-shaped IT-cut
Such an IT-cut crystal piece rotates about 34 ° about the X axis about the plane perpendicular to the Y axis of the crystal of crystal, and further about 19 ° about the Z axis from this rotated position. It is cut out from the surface.
[0012]
In FIG. 1, the horizontal direction shown is the Z ′ axis, and the vertical direction is the X ′ axis.
Then, the portions of 18 ° ± 18 ° (shown A) and 198 ° ± 18 ° (shown B) from the Z′-axis of the plate surface of the crystal piece are held.
[0013]
The reason why the holding position of the
That is, when the displacement distribution of the plate surface was measured when the piezoelectric vibration was excited in the IT-cut crystal piece, it was observed as shown in FIG.
In general, in a quartz resonator, it is desirable to hold a portion with little displacement in order to minimize the influence on the vibration characteristics.
[0014]
In FIG. 2, the horizontal direction is the Z ′ axis, and the vertical direction is the X ′ axis.
And the position and magnitude | size of a displacement are represented with the contour line.
Therefore, a relatively large displacement is located on a line connecting the directions of 160 ° and 340 ° from the Z ′ axis.
Therefore, avoiding this direction, hold the part of 18 ° ± 18 ° (shown A) from the Z ′ axis, more preferably 18 ° ± 9 ° and 198 ° ± 18 ° (shown B), more preferably 198 ° ± 9 °. It was decided to.
[0015]
In this way, it is possible to retain a portion with relatively little vibration displacement, and thereby obtain good vibration characteristics.
Further, the influence of the stress from the holding structure on the vibration characteristics can be reduced, and the stability can be improved.
[0016]
In the embodiment shown in FIG. 1, the description has been given of the case using the strip-
In this case, the diagonal of the crystal piece is 108 ° ± 18 ° (shown C) from the Z ′ axis, more preferably 108 ° ± 9 ° and 288 ° ± 18 ° (shown D), more preferably 288 ° ± 9 °. What is necessary is just to hold | maintain the part located in.
[0017]
【The invention's effect】
As described in detail above, the present invention is designed to hold a portion with as little vibration displacement as possible, so that it is possible to reduce the influence of the holding system on the vibration characteristics without impairing the vibration characteristics, thereby being favorable. It is possible to provide an IT-cut crystal resonator capable of obtaining excellent vibration characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a crystal piece according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a distribution of vibration displacement of an IT-cut crystal piece.
FIG. 3 is a plan view of a crystal piece according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a cutting angle of an SC-cut crystal piece.
FIG. 5 is a diagram for explaining a cutting angle of an IT-cut crystal piece.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3, 4 crystal
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