JPH04128421U - SC cut crystal oscillator - Google Patents

SC cut crystal oscillator

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JPH04128421U
JPH04128421U JP936691U JP936691U JPH04128421U JP H04128421 U JPH04128421 U JP H04128421U JP 936691 U JP936691 U JP 936691U JP 936691 U JP936691 U JP 936691U JP H04128421 U JPH04128421 U JP H04128421U
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JP
Japan
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crystal
axis
mode
cut
rotated
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Pending
Application number
JP936691U
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
山 光 明 小
Original Assignee
日本電波工業株式会社
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 [目的] Aモード、Bモードの振動を抑圧して主振動
のCモードで確実に共振するSCカットの水晶振動子を
提供する。 [構成] 水晶のY軸に直交する面をXじくを中心にし
て約34゜回転し更にZ軸を中心にして約22゜回転し
た面から切り出したSCカットの2回回転水晶振動子に
おいて、水晶片の表裏板面に相対面して一対の励振電極
を形成し、この励振電極に対して0.05mmないし
0.15mmの間隙を存して板面の中心を通るZ’軸方
向から30゜ないし50゜回転した方向に他側板面の励
振電極に接続した副電極を設ける。
(57) [Summary] [Purpose] To provide an SC-cut crystal resonator that suppresses A-mode and B-mode vibrations and reliably resonates in C-mode, which is the main vibration. [Construction] In an SC-cut twice-rotated crystal resonator cut from a surface perpendicular to the Y-axis of the crystal, rotated approximately 34 degrees around the X-axis and then rotated approximately 22 degrees around the Z-axis. , a pair of excitation electrodes are formed facing each other on the front and back plate surfaces of the crystal piece, and from the Z' axis direction passing through the center of the plate surface with a gap of 0.05 mm to 0.15 mm to the excitation electrodes. A sub-electrode connected to the excitation electrode on the other side plate is provided in a direction rotated by 30° to 50°.

Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

【0001】0001

【産業上の利用分野】[Industrial application field]

本考案は、SCカットの水晶振動子に係わり、特に副振動モードの抑圧に関す る。 This invention relates to SC-cut crystal resonators, and in particular to suppression of sub-vibration modes. Ru.

【0002】0002

【従来の技術】[Conventional technology]

一般に水晶振動子は、結晶軸に対する切断角度に応じて固有の振動特性を呈す る。数MHzないし十数MHzの周波数で最も一般的に使用されるATカットの 水晶振動子は25℃付近に変曲点を有する3次曲線状の温度特性を示す。 ところで計測機器、無線機器等で高い安定度の周波数を要求される基準発振器 では、たとえば恒温槽型の発振器を用いている。この恒温槽型の発振器では80 ℃程度の一定温度に加熱した恒温槽に水晶振動子を収納することにより水晶振動 子の温度特性による周波数の変化を除去して安定化を図るものである。 そして、このような発振器に適する水晶振動子として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1は図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34゜回転し、更にZ軸を中心にして 約22゜回転した面から切り出したものである。 しかして、このSCカットの水晶振動子はATカットの水晶振動子に比して熱 衝撃特性が良好で、80℃前後の比較的高温度においてゼロ温度係数を示し、高 いQ値を得られる。このような特性は、たとえば80℃程度の一定温度に加熱し た恒温槽に収納して使用する安定度の高い水晶発振器としては極めて望ましい特 性である。 したがって、たとえば1980年5月に開催された34回FCS(FREQ.CONTR OL SYMPOSIUM)の予稿集の187頁ないし193頁に基本波モードのSCカット 共振器(FUNDAMENTAL MODE SC-CUT RESONATORS)として開示されているように種 々の報告がなされている。 In general, quartz crystal units exhibit unique vibration characteristics depending on the cutting angle with respect to the crystal axis. Ru. AT cut, which is most commonly used at frequencies of several MHz to over 10 MHz. A crystal resonator exhibits a cubic temperature characteristic having an inflection point near 25°C. By the way, reference oscillators that require highly stable frequencies for measurement equipment, wireless equipment, etc. For example, a constant temperature oven type oscillator is used. This temperature-controlled oscillator has 80 Crystal vibration is achieved by storing the crystal resonator in a constant temperature bath heated to a constant temperature of about ℃. This aims to stabilize the frequency by eliminating changes in frequency due to the temperature characteristics of the sensor. An SC cut crystal oscillator is suitable for such an oscillator. It has been known. This SC cut crystal resonator 1 is made of quartz crystal as shown in Figure 4. Rotate the plane perpendicular to the Y axis by about 34 degrees around the X axis, and then rotate it around the Z axis. It was cut out from a surface rotated approximately 22 degrees. However, this SC cut crystal resonator has a higher temperature than an AT cut crystal resonator. It has good impact properties, exhibits zero temperature coefficient at relatively high temperatures around 80℃, and has high impact properties. A high Q value can be obtained. Such characteristics can be obtained by heating to a constant temperature of about 80℃, for example. This is an extremely desirable feature for a highly stable crystal oscillator that is housed in a thermostatic chamber. It is gender. Therefore, for example, the 34th FCS (FREQ.CONTR) held in May 1980 SC cut in fundamental mode on pages 187 to 193 of the proceedings of OL SYMPOSIUM Species as disclosed as resonators (FUNDAMENTAL MODE SC-CUT RESONATORS) Various reports have been made.

【0003】 ところで、このようなSCカットの水晶振動子は、たとえば図5に示す共振特 性のように主振動であるCモードの共振(図示C)の近傍の高域側の周波数にB モード(図示B)およびAモード(図示A)の副振動を生じる。 ここでAモードの振動のクリスタルインピーダンス(以下CIと略称する)の 値はCモードのそれに比して大きいために格別問題とはならない。これに対して BモードのCIはCモードのそれに等しいか場合によっては小さい。このために 実際に発振器を製作すると副振動のBモードで発振してしまう問題がある。 したがってSCカットの水晶振動子を用いる場合には、Cモードの主振動を確 実に励振するために、Bモードの振動を抑圧してそのCIをCモードのそれより も大きくする必要がある。 このために、たとえば水晶片の一方の主面だけを凸レンズ状に加工するコンベ ックス加工を行う等の工夫がなされているが、このようなものではCモードの主 振動のCIに対してBモードの副振動のそれは2倍程度の値であり副振動を確実 に抑圧することはできない問題があった。0003 By the way, such an SC cut crystal resonator has a resonance characteristic as shown in FIG. 5, for example. B at the high-frequency side near the C-mode resonance (C in the diagram), which is the main vibration, as shown in the figure. Mode (B in the diagram) and A mode (A in the diagram) are generated. Here, the crystal impedance (hereinafter abbreviated as CI) of A-mode vibration is Since the value is larger than that of the C mode, there is no particular problem. On the contrary The CI of B mode is equal to or in some cases smaller than that of C mode. For this When an oscillator is actually manufactured, there is a problem in that it oscillates in the B mode of secondary vibration. Therefore, when using an SC cut crystal resonator, the main vibration of the C mode must be confirmed. In order to actually excite, the vibration of B mode is suppressed and its CI is made higher than that of C mode. also needs to be made larger. For this purpose, for example, a conveyor machine that processes only one main surface of a crystal piece into a convex lens shape is used. However, such devices are not suitable for the main purpose of C mode. The value of the secondary vibration of B mode is about twice the value of the CI of vibration, so the secondary vibration is ensured. There were problems that could not be suppressed.

【0004】0004

【考案が解決しようとする課題】[Problem that the idea aims to solve]

本考案は、上記の事情に鑑みてなされたもので、AモードはもちろんBモード の共振を抑圧することができ、それによってCモードの共振を確実に励振するこ とができるSC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。 This invention was made in view of the above circumstances, and it is possible to use not only A mode but also B mode. C-mode resonance can be suppressed, thereby ensuring that C-mode resonance can be excited. The object of the present invention is to provide an SC-cut crystal resonator that can perform the following steps.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

本考案は、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 更にZ軸を中心にして約22゜回転した面から切り出したSCカットの2回回転 水晶振動子において、水晶片の表裏板面に相対面して一対の励振電極を形成し、 この励振電極に対して0.05mmないし0.15mmの間隔を存して板面の中 心を通るZ’軸方向から30゜ないし50゜回転した方向に他側板面の励振電極 に接続した副電極を設けたことを特徴とするものである。 This invention rotates the plane perpendicular to the Y-axis of the quartz crystal by approximately 34 degrees around the X-axis. Furthermore, the SC cut is rotated twice from a surface rotated about 22 degrees around the Z axis. In a crystal resonator, a pair of excitation electrodes are formed facing oppositely to the front and back plate surfaces of a crystal piece, In the plate surface with a distance of 0.05 mm to 0.15 mm to this excitation electrode. The excitation electrode on the other side plate surface is rotated by 30° to 50° from the Z’ axis direction passing through the heart. The device is characterized in that it is provided with a sub-electrode connected to.

【0006】[0006]

【実施例】【Example】

以下、本考案の一実施例を図1に示すカバーを取り外した水晶振動子の正面図 を参照して詳細に説明する。 図中11はSCカットの水晶片である。この水晶片11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33゜、たとえば33゜18’左回転し、更に Z軸を中心にして約22゜、たとえば22゜30’左回転した平面から切り出し た2回回転水晶片である。 そして、この水晶片11を所望の共振周波数に応じた厚みの丸板状あるいは短 冊状に成形した後、両側板面の中央部分に蒸着等により相対面して励振電極12 を形成する。そして各励振電極12は板面のZ’軸方向に沿って互いに反対方向 へ板面の端部まで導出するようにしている。そして、この水晶片11の板面の中 心を通るZ’軸に対して30゜ないし50゜回転した方向に副電極13を形成し ている。またこの副電極3は励振電極12に対して0.05mmないし0.15 mmの間隔Wで設け他側板面の励振電極12に接続するようにしている。 なお図1に示す水晶振動子では水晶片11の板面の中心に対してZ’軸方向の 対称な位置にそれぞれ副電極13を設け、励振電極12の引き出し端側の副電極 13は当該励振電極12に接続し、反対側の副電極13は該励振電極12に対面 する反対側の板面に形成した励振電極12に接続するようにしている。また反対 側の板面に図1とまったく同様の位置関係および形状の励振電極12および副電 極13を形成している。 なお水晶片11は、励振電極12の引き出し端を保持部材14の先端部のクリ ップで保持してここに導電性接着剤を塗布し、該保持部材14の基端部をベース 15に植設した端子16に巻装して固着するようにしている。 そして保持部材14に保持した水晶片11の基礎電極の上に周波数調整電極を 蒸着して所望の共振周波数に正確に合わせ込んだ後、図示しないカバーをかぶせ て気密に封止するようにしている。 An embodiment of the present invention is shown below as a front view of a crystal resonator with the cover removed, as shown in Figure 1. This will be explained in detail with reference to . In the figure, 11 is an SC cut crystal piece. This crystal piece 11 is placed on the Y axis of the crystal. Rotate the orthogonal plane approximately 33 degrees around the X axis, for example 33 degrees 18' counterclockwise, and then Cut out from a plane rotated approximately 22 degrees around the Z axis, for example 22 degrees 30' counterclockwise. It is a twice-rotated crystal piece. Then, the crystal piece 11 is shaped into a round plate or a short piece with a thickness depending on the desired resonance frequency. After forming into a book shape, excitation electrodes 12 are formed facing each other by vapor deposition or the like in the central part of both side plate surfaces. form. The excitation electrodes 12 are arranged in opposite directions along the Z'-axis direction of the plate surface. It is designed to lead out to the edge of the plate surface. And inside the plate surface of this crystal piece 11 The sub-electrode 13 is formed in a direction rotated by 30° to 50° with respect to the Z' axis passing through the heart. ing. Further, this sub-electrode 3 has a distance of 0.05 mm to 0.15 mm with respect to the excitation electrode 12. They are provided at intervals W of mm and are connected to the excitation electrode 12 on the other side plate surface. Note that in the crystal resonator shown in FIG. Sub-electrodes 13 are provided at symmetrical positions, and the sub-electrodes on the extraction end side of the excitation electrode 12 13 is connected to the excitation electrode 12, and the sub-electrode 13 on the opposite side faces the excitation electrode 12. It is connected to an excitation electrode 12 formed on the opposite side of the plate. Also against Excitation electrode 12 and sub-electrode with the same positional relationship and shape as in Fig. 1 are placed on the side plate surface. A pole 13 is formed. Note that the crystal piece 11 connects the drawn end of the excitation electrode 12 to the tip of the holding member 14. A conductive adhesive is applied thereto, and the proximal end of the holding member 14 is attached to the base. It is wound around the terminal 16 implanted in the terminal 15 and fixed thereto. Then, a frequency adjustment electrode is placed on the basic electrode of the crystal piece 11 held by the holding member 14. After vapor deposition and precisely matching the desired resonance frequency, cover with a cover (not shown). It is sealed airtight.

【0007】 図2に示すグラフは図1に示すように板面に励振電極とともにその外側に副電 極を形成したSCカットの水晶片のZ’軸方向の端部を保持してこの副電極の位 置を変えたときのCモード(曲線c)およびBモード(曲線b)のCIの変化を 示すグラフである。なお、この水晶片は直径12mm、周波数5MHzの3次オ ーバトーンのものを用いた。 この結果から明らかなように、目的の主振動であるCモードのCIは略80 Ωの一定値であるが、抑圧すべきBモードのCIはZ’軸に対して±40゜の方 向に副電極を配置したときに最も大きくなり、CモードとのCI比も最大となる 。 しかして実用的には、上記副電極を水晶片の中心を通るZ’軸に対して30゜ ないし50゜回転した位置に配設することによってBモードのCIは330Ω程 度になりCモードのそれとの比を4倍以上得られて確実に主振動であるCモード で励振することができる。 このような構成であれば、Bモードの共振によって比較的大きな変位を生じる Z’軸に対して30゜ないし50゜回転した位置に副電極を設けているので、そ の質量付加効果によってBモードの共振を抑制することができる。更にこの副電 極を当該板面の励振電極に微少な間隙で配設しているのでBモードの共振によっ て発生した電気的なエネルギーを該励振電極へ逃がして効率よく抑制することが できる。 またこのように水晶片の板面に副電極を設けるようにしてもSCカットの水晶 振動子の本質的な特性は失われないので、特に恒温槽を用いた高安定の発振器等 に適する水晶振動子を得られる。 なお、本考案は上記実施例に限定されるものではなく、たとえば図3に示す正 面図のように丸板状の水晶片を用いたものにも適用できることはもちろんである 。 この場合にも図1に示す短冊状の水晶片を用いたものと同様の効果を得ることが できる。[0007] The graph shown in Figure 2 shows the excitation electrode on the plate surface and the sub-electrode on the outside as shown in Figure 1. Hold the end of the SC-cut crystal piece that formed the pole in the Z'-axis direction and adjust the position of this sub-electrode. The change in CI of C mode (curve c) and B mode (curve b) when changing the position is shown below. This is a graph showing. This crystal piece has a diameter of 12 mm and a 3rd order crystal with a frequency of 5 MHz. I used a baton one. As is clear from this result, the CI of C mode, which is the main vibration of interest, is approximately 80. Ω is a constant value, but the B-mode CI to be suppressed is at ±40° with respect to the Z' axis. It is the largest when the sub-electrode is placed in the direction, and the CI ratio with C mode is also the largest. . Practically speaking, however, the auxiliary electrode is placed at an angle of 30° with respect to the Z' axis passing through the center of the crystal piece. By arranging it at a position rotated by 50 degrees, the CI of B mode is about 330Ω. C mode, which is definitely the main vibration, has a ratio of more than 4 times that of C mode. It can be excited by With such a configuration, relatively large displacement will occur due to B-mode resonance. Since the sub-electrode is provided at a position rotated by 30° to 50° with respect to the Z' axis, B-mode resonance can be suppressed by the mass addition effect. Furthermore, this sub-telephone Since the poles are placed between the excitation electrodes on the plate surface with a small gap, the resonance of B mode will not occur. The electrical energy generated can be released to the excitation electrode and efficiently suppressed. can. Also, even if a sub-electrode is provided on the plate surface of the crystal piece, the SC cut crystal Since the essential characteristics of the resonator are not lost, it is especially suitable for highly stable oscillators using a constant temperature bath. A crystal oscillator suitable for this can be obtained. Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and for example, the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG. Of course, it can also be applied to those using round crystal pieces as shown in the cross-sectional view. . In this case as well, it is possible to obtain the same effect as using the rectangular crystal piece shown in Figure 1. can.

【0008】[0008]

【考案の効果】[Effect of the idea]

以上詳述したように、本考案によればAモードおよびBモードの共振を抑圧し て確実に主振動であるCモードの共振を励振することができるSCカットの水晶 振動子を提供することができる。 As detailed above, according to the present invention, the resonance of A mode and B mode can be suppressed. SC-cut crystal that can reliably excite C-mode resonance, which is the main vibration. A vibrator can be provided.

【0009】[0009]

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本考案の一実施例を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the present invention.

【図2】本考案の一実施例の副電極の形成位置とCIと
の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the formation position of a sub-electrode and CI in an embodiment of the present invention.

【図3】本考案の他の実施例の正面図である。FIG. 3 is a front view of another embodiment of the present invention.

【図4】SCカットの水晶振動子を説明する斜視図であ
る。
FIG. 4 is a perspective view illustrating an SC cut crystal resonator.

【図5】SCカットの水晶振動子の共振特性を示す図で
ある。
FIG. 5 is a diagram showing resonance characteristics of an SC-cut crystal resonator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 水晶片 12 励振電極 13 副電極 14 保持部材 15 ベース 16 端子 11 Crystal piece 12 Excitation electrode 13 Sub-electrode 14 Holding member 15 base 16 terminal

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】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゜回転し更にZ軸を中心にして約22゜
回転した面から切り出したSCカットの2回回転水晶振
動子において、水晶片の表裏板面に相対面して形成し互
いに反対方向にZ’軸方向に沿って端部へ導出した一対
の励振電極と、この励振電極に対して0.05mmない
し0.15mmの間隔を存して板面の中心を通るZ’軸
方向から30゜ないし50゜回転した方向に他側板面の
励振電極に接続した副電極を具備することを特徴とする
SCカットの水晶振動子。
Claim 1: SC-cut twice-rotated crystal cut from a surface perpendicular to the Y-axis of a quartz crystal, rotated approximately 34 degrees around the X-axis and further rotated approximately 22 degrees around the Z-axis. In the vibrator, a pair of excitation electrodes are formed facing each other on the front and back surfaces of the crystal blank and led out to the ends along the Z'-axis direction in opposite directions, and a pair of excitation electrodes are formed at a distance of 0.05 mm to 0.0 mm with respect to the excitation electrodes. An SC cut plate characterized by having a sub-electrode connected to the excitation electrode on the other side plate surface in a direction rotated by 30° to 50° from the Z' axis direction passing through the center of the plate surface with an interval of 15 mm. Crystal oscillator.
JP936691U 1991-01-31 1991-01-31 SC cut crystal oscillator Pending JPH04128421U (en)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6119213A (en) * 1984-07-05 1986-01-28 Matsushima Kogyo Co Ltd Electrode structure of piezoelectric vibrator
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