NL7906016A - Kwartsresonator. - Google Patents

Description

* * VO 8144

Kabushiki Kaisha Daini Seikosha.

Tokio, Japan.

Kwart sresonator.

De uitvinding heeft "betrekking op een AT-gesneden kwart sresonator en meer in een "bijzonder op een. dunne en geminiaturiseerde AT-gesneden kwartsresonator met "bijzonder goede frequentie-temperatuurkarakteristieken van de trillingsfrequentie en hoge Q-waarden, waarbij de tril-5 lingsfrequentie van de storende trilling op een voldoende afstand is gelegen van die van dé hoofddikte-afschuiftrilling.

Normaliter worden AT-gesneden kwartsresonatoren toegepast in telecammunieatie-inrichtingen of dergelijke in verband met hun tempe-ratuurkarakteristieken, grote Q-waarden en kleine equivalente serie-10 weerstand.

De AT-gesneden kwartsresonatoren, welke normaliter worden toegepast, zijn dikwijls schijfvormig. De miniaturisatie van de AT-gesneden kwartsresonatoren wordt beperkt aangezien er sterke koppelingen aanwezig zijn tussen de hoofddikte-afschuiftrilling en de storende 15 trillingen tenzij de afmetingsverhouding tussen de diameter en de i dikte groot is, terwijl de Q-waarden en de frequentie-temperatuurka-rakteristieken van de kwartsresonatoren betrekkelijk slecht zijn.

Sr is een rechthoekige AT-gesneden resonator vporgesteld, omdat deze voor miniaturisatie voordelen biedt. Volgens de Japanse Patent 20 Publications 100991/74 en 97394/76 dient de lengte-dikteverhouding l/t van de kwartskristalplaat niet meer dan 30 te bedragen. In het geval, dat de hoofdvlakken (X-X*-vlakken) en de zijvlakken (X-Y*-vlakken) van de kwartskristalplaat elkaar onder een in hoofdzaak loodrechte hoek ontmoeten, wordt de temperatuur van het inflectiepunt 25 van de frequentie-temperatuurkromme geleidelijk hoger dan die van de AT-gesneden kwartsresonator van de oneindig grote plaat, indien de breedte-dikteverhouding w/t van de kwartskristalplaat kleiner wordt dan 8 en wanneer w/t gelijk is aan 3 is de temperatuur van het inflectiepunt in hoofdzaak gelijk aan 4o°, waardoor de kwartskristalplaat 30 niet geschikt is om bij kamertemperatuur te worden gebruikt. Een AT-gesneden kwartsresonator met een kubische temperatuurkromme, waarbij 7906016 ?’ -0 2 de temperatuur van het inflectiepunt "bij kamertemperatuur, "bij voorkeur hij 20° C ligt, is geschikt om te worden toegepast in een polshorloge en een draagbare elektronische inrichting, doch is op dit moment nog niet gerealiseerd.

5 Derhalve beoogt de uitvinding te voorzien in een nieuwe AT— gesneden kwart sresonator met miniatuurafmetingen, die in een polshorloge kan worden ondergebracht, welke een grote Q-waarde en een kleine equivalente serieweerstand bezit en waarbij de temperatuur van het inflect iepunt van de frequentie-temperatuurkromme voor praktisch gebruik 10 bij 20° C. is gelegen, terwijl verder de storende trillingsfrequenties van de hoofddikte-afschuiftrillingsfrequentie verschillen en een mas-saproduktie en nauwkeurige afwerking mogelijk is.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : 15 fig. 1 de kristallografische assen van een rechthoekige AT-ge- sneden kwartsresonator volgens de uitvinding; fig. 2 een perspectivisch aanzicht van een rechthoekige AT-ge— sneden kwartsresonator volgens de uitvinding; fig. 3 de temperatuurkrommen, wanneer de breedte-dikteverhou-20 ding w/t gelijk is aan 2,9^; fig. k de frequent ie-temper atuurkr ommen wanneer de breedte-dikte-verhouding w:t kleiner is dan 3; fig. 5 een correlatiediagram. van de temperatuur van het inflect iepunt en de breedte-dikt ever houding w/t van een AT-gesneden kwartsre-25 senator volgens de uitvinding; fig. 6 de frequent ie-temper atuurkr ommen van een AT-gesneden kwartsresonator ; fig. 7 een correlatiediagram van de frequentie-temperatuurkromme bij kamertemperatuur en de lengte-dikteverhouding 1/t van een recht-30 hoekige AT-gesneden kwartsresonator volgens de uitvinding; fig. 8 een correlatiediagram van de equivalente serieweerstand bij kamertemperatuur en de lengte-dikteverhouding l/t van een rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator volgens de uitvinding; fig. 9 en 10 frequentie-temperatuurkrommen volgens de uitvin- 35 ding; 7906016 *· 4 3 fig. 11 de temperatuurkromme van een rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator wanneer de storende trillingsfrequentie met kleine responsie in de huurt van de hoofdtrillingsfrequentie is gelegen; fig. 12a en 12b modusdiagrammen; 5 fig. 13 het afmetingsgebied volgens de uitvinding; fig. 1k een zij-aanzicht met de Y’-Z'-vlakken van een kwartskris-talplaat, waarbij de zijvlakken daarvan zijn gekanteld; fig. 15 een correlatiediagram van de helling van de frequentie-temperatuurkrommen bij kamertemperatuur en de breedte-dikteverhouding 10 v/t van een rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator; fig, 16 een correlatiediagram van de optimale snijhoek Q-q en de breedte-dikteverhouding w/t van een AT-gesneden kwartsresonator volgens de uitvinding; fig. 17(a) een correlatiediagram van de helling van de frequen-15 tie-temperatuurkromme bij kamertemperatuur en de breedte-dikteverhou-ding w/t van een rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator volgens de uitvinding; fig. 17 (b) een correlatiediagram van de optimale snijhoek en de breedte-dikteverhouding w/t van een rechthoekige AT-gesneden kwarts-20 resonator volgens de uitvinding; fig. 18 de rotatiehoek wanneer de Y’-as de rotatie-as is; fig. 19 (a) een correlatiediagram van de helling van de frequen-tie-t emperatuurkromme en de rotatiehoek ; fig. 19 (b) een correlatiediagram van de optimale snijhoek θ 25 en de rotatiehoek ~f ; en fig. 20 een temperatuurkromme van een rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator volgens de uitvinding.

Ofschoon bij de hierna te beschrijven uitvoeringsvormen ter illustratie het geval is beschouwd van een rechts kristal, waarbij de 30 rechtse rechthoekige coördinaatas wordt gebruikt, wordt opgemerkt, dat in het geval van een linker kristal de coördinaatas wordt vervangen door de linkse coördinaatas en de overeenkomstige delen door het linkse AT-gesneden kristal worden vervangen.

ken dunne configuratie geeft aan, dat X-Z’-vlakken van een kwarts-35 kristalplaat dun zijn langs de X-as, zodat zij in bovenaanzicht bijna 7906016 k rechthoekig zijn, inclusief een van ronde hoeken voorziene rechthoekige configuratie en enigszins een tonvorm volgens de uitvinding.

Fig. 1 toont de kristallografische assen van een dunne AT-gesne-den kwartsresonator, bijvoorbeeld een rechthoekige AT-gesneden kwarts-5 resonator volgens de uitvinding. Met 1 is een kwartskristalplaat aan geduid. De kwartskristalplaat 1 is in linkse zin over de snijhoek 0 (33Ο20' tot 36°20') om de loodrecht op het vlak van tekening gerichte X-as en naar boven geroteerd voor het verschaffen van nieuwe assen X, Y* en Zr, waarbij de totale lengte 1, de totale breedte w en de 10 maximale dikte t van de kwartskristalplaat 1 respectievelijk zijn gelegen langs de X-as de Z’-as en de Y’-as. De kwartskristalplaat 1 wordt tot een rechthoekige AT-gesneden kwart sresonator gevormd door op de beide hoofdvlakken, van de plaat 1 door opdampen of spetteren een metaalfilm aan te brengen.

15 Fig, 2 is een perspectivisch aanzicht van een rechthoekige AT- gesneden. kwartsresonator volgens de uitvinding. Met 2 is een kwartskristalplaat aangeduid, waarbij de beide eindgedeelten 3 aan de tegenover elkaar gelegen longitudinale uiteinden van de kwartskristalplaat 2 zijn af geschuind. De symbolen 1, w, ƒ3 , l en t geven respectieve-20 lijk de lengte, de breedte, de afschuiningshoek, de afschuiningsleng- te en de dikte van de uiteinden van de afgeschuinde gedeelten aan. De dikte t is de typische waarde van de dikte van de kwartskristalplaat voorzien van elektroden voor het verschaffen van de dikte-afschuiftril-ling.

25 De reden waarom de beide eindgedeelten 3 zodanig zijn afgewerkt, dat deze een afgeschuinde configuratie hebben, is gelegen in het verzwakken van de storende trillingen en het tegengaan van een verlaging van de Q-waarde wanneer de kwartskristalplaat wordt ondersteund doordat de energie van de dikte-afschuiftrilling in het midden van het op-30 pervlak van de kwartskristalplaat wordt geconcentreerd. De beide eind gedeelten van de kwartskristalplaat 2 kunnen zodanig zijn afgewerkt, dat zij een convexe configuratie hebben, d.w.z., dat de .dikte van de eindgedeelten van de kwartskristalplaat kleiner kan zijn dan die van het hoofdtrillingsgedeelte. De eindgedeelten van de kwartsresonator 35 2 kunnen ook zodanig zijn afgewerkt, dat zij een plano-afschuinings- 7906016 < $ 5 configuratie van een convexe configuratie bezitten.

De rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator wordt voltooid door het aanbrengen van elektroden 4, 4, die op de beide X—Z' -vlakken van de kwartskristalplaat 2 worden opgedampt of gespetterd, en door de eind-5 gedeelten van de kwartskristalplaat 2 te ondersteunen door geleiders, en het geheel in een capsule onder te brengen.

Ofschoon de dikte-afsehuiftrilling de hoofdtrilling van de AT-gesneden kwartsresonator is, is ook een aantal storende trillingen, zoals een contourtrilling aanwezig. Teneinde de Q-waarde en de fre-10 quentie-temperatuurkarakteristiek van de hoofddikte-afschuiftrilling te verbeteren, dient de storende invloed van de storende trillingen te worden vermeden. Het is derhalve nodig zodanige dimensionele verhoudingen te vinden, dat de storende trillingen met grote en kleine responsie voldoende verschillen van de hoofddikte-afschuiftrilling.

15 Derhalve is het in de eerste plaats nodig de storende trillingen met grote responsie, welke de breedte-afmeting, d.w.z. de breedt e-af schuif -trilling sterk beïnvloeden, nader te bezien. De trillingsfreauentie van de breedt e-af schuiftr illing wordt gegeven door f = j waarbij n een orde van bovenharmonischen, /°de dichtheid van het kwarts 20 en C*55 een eiasticiteitsconstante van de XY'Z’-coordinaatas is. Wanneer de trillingsfrequentie f van de breedte-afschuiftrilling samenvalt met de trillingsfreauentie van de dikte-afschuiftrilling f, wordt w/t van een dunne AT-gesneden kwartsresonator berekend als 1,5 n. Ofschoon de breedte-afschuiftrilling slechts schijnt op te treden wanneer 25 n een oneven getal is, treedt bij de hier beschouwde uitvoeringsvorm de breedte-afschuiftrilling op wanneer n = 2, d.w.z. w/t = 3 en vindt de koppeling met de dikte-afschuiftrilling plaats. De breedte-afschuiftrilling met even getal beïnvloedt n.l. ook op een storende wijze de frequentie-temperatuurkarakteristiek van de dikte-afschuiftrilling 30 en verlaagt ook de Q-waarde.

Fig. 3 toont de temperatuurkarakteristiek van de dikte-afschuiftrilling wanneer w/t, aangegeven in fig. 2, in hoofdzaak. gelijk is aan 2,34. Met S is de frequentie-temperatuurkromme aangegeven, waarin de negatieve temperatuurkarakteristiek met sterke helling, die op een 35 sterke wijze door de breedte-afschuiftrilling wordt beïnvloed, is 7906016 ί · -» 6 aangegeven.

In het geval van de AT-gesneden kwart sresonator kannen de frequent i e-temperataurkarakteristieken worden ingesteld door de snijhoek θ te veranderen.

5 Door deze breedte-dikteverhouding w/t is het evenwel, zelfs in dien de snijhoek ö wordt gewijzigd, moeilijk de kubische frequentie-temperatuurkromme bij kamertemperatuur te realiseren, aangezien de dikte-afschuiftrilling vast met de breedte-afsehuiftrilling is gekoppeld.

10 In fig. 3 geeft F de temperatuurkarakteristiek van de equiva lente serieweerstand R1 aan, in welke karakteristiek een daling van de Q-waarde optreedt, welke wordt veroorzaakt door de grote weerstand, die door de breedte-afsehuiftrilling wordt beïnvloed.

Derhalve wordt de frequentie-temperatuurkarakteristiek van de 15 dikte-afschuiftrilling, wanneer de breedte-dikteverhouding w/t in het gebied van 3,0 tot 1,5 varieert, onderzocht.

De temperatuur van het inflectiepunt geeft de temperatuur aan, waar- de tweede afgeleide van de kubische kromme gelijk is aan 0 in het geval, dat de frequentie-temperatuurkarakteristiek door een kubische 20 kromme wordt aangegeven.

Fig. b toont de frequentie-temperatuurkrommen van de dikte-afschuiftrilling, waarbij langs de abscis de temperatuur en langs de ordinaat de frequentievariatieverhouding'is uitgezet, waarbij de referent ietemperatuur 20° C. is. De kromme A is een frequentie-temperatuur-25 kromme, welke wordt verkregen door een berekening van een oneindig grote plaatvormige AT-gesneden kwartsresonator (Masanao Ariga: "The Elastic Constants of Quartz and their Temperature Characteristic" Bulletin of the Tokyo Institute of Technology, Series A, Number 2, 1956 ), waarbij de temperatuur van het inflectiepunt ongeveer 28° C.

30 bedraagt. De kromme H is een frequent i e-t emperatuur kromme waarbij de breedte-dikteverhouding w/t daarvan ongeveer 2,87 bedraagt en de temperatuur van het inflectiepunt bij ongeveer b3° C. ligt. De kromme I is een frequent i e-t emperatuur kromme, waarbij de breedte-dikteverhouding w/t daarvan ongeveer 1,9b is en waarbij de temperatuur van het inflec-35 tiepunt bij ongeveer -7° C. ligt.

7906016 τ

Fig. 5 toont de correlatie tussen de temperatuur van liet inflectie-punt "bij een temperatuurcoëfficient nul en de treedte-dikteverhouding v/t tij Let onderzoek van de frequentie-t emperatuurkrommen volgens fig. k· 5 Zoals aangegeven in fig. 5» is een correlatie aanwezig tussen de temperatuur van liet infleetiepunt en de tr eedt e-dikt ever houding v/t , vaartij langs de atscis de treedte-dikteverhouding v/t langs de ordinaat de temperatuur van Let infleetiepunt is aangegeven.

Zoals uit fig. 5 blijkt, verandert, vanneer de treedte-dikte-10 verLouding v/t in Let gebied van 1,5 - 3,0 is gelegen, vaar v/t de primaire en secundaire treedte-afscLuiftrillingen ontmoet, de temperatuur van Let infleetiepunt van een lage naar een Loge vaarde, tervijl bovendien een temperatuur van Let infleetiepunt vordt verkregen, velke vroeger nooit is gerealiseerd.

15 teneinde de AT-gesneden kvartsresonator met een goede frequentie- t emperatuur kromme praktisch toe te passen tij telecommunicatie-in-richtingen of elektronische polshorloges, dient de temperatuur van het infleetiepunt te liggen in het gebied van 35° C. tot 5° C., en daardoor vorden bijzonder goede frequentie-temperatuurkarakteristieken tij kamer-20 temperatuur verkregen.

Fig. 6 toont de variatie van de temperatuur van het infleetiepunt volgens de uitvinding, waarbij J, K en L de frequentie-temperatuurkrom-men aangeven, vaartij de temperatuur van het infleetiepunt respectievelijk 35° C, 20° C. en 5° C. is. Zoals aangegeven door de krommen, ligt de 25 frequentieverandering in het temperatuurgetied van 0° C. tot U0° C. in het gebied van 3 pprn, hetgeen tot een voldoend goede frequentie-tempe-ratuurkarakteristiek leidt om tij een polshorloge met grote nauwkeurigheid- praktisch te worden toegepast. Meer in het bijzonder verdient het de voorkeur, dat de temperatuur van het infleetiepunt voor praktisch 30 gébruik tij 20° C. ligt.

Be treedte-dikteverhouding v/t, velke voldoet aan de temperatuur van het infleetiepunt in het gebied van 35° C. tot 5° C., vordt geschat ue liggen in het gebied van 2,0 tot 2,8 in fig. 5· De dunne AT-gesneden kvartsresonator met bijzonder goede frequentie-temperatuurkarakteris-35 tieken, als aangegeven in fig. 6, kan vorden verkregen vanneer de 7906016 € 4 8 breedte-dikteverhouding w/t in het gehied van 2,0 tot 2,8 is gelegen, zoals uit fig. 5 "blijkt, waarbij de dispersie in de temperatuur van het inflectiepunt klein is, zelfs indien de breedte-dikteverhouding w/t in enige mate in het gehied van 2,0 tot 2,8 varieert, waarbij een 5 dergelijke dispersie de massaproduktie van de kwartsresonator niet op een schadelijke wijze beïnvloedt.. Wat betreft de dimensionele verhoudingen naast die volgens de uitvinding wordt opgemerkt, dat wanneer de breedte-dikteverhouding w/t meer dan 2,8 bedraagt, de temperatuur van het inflectiepunt snel oploopt,. terwij1 wanneer de breedte-10 dikt ever houding w/t kleiner is dan 2,0, de temperatuur van het inflec tiepunt snel afneemt. Derhalve ligt de temperatuur van het inflectiepunt ver van kamertemperatuur af, terwijl bovendien de temperatuur van het inflectiepunt door een kleine verandering in de breedte-dikteverhouding w/t varieert, waardoor de opbrengst bij de vervaardiging van 15 de kwart sresonator in massaproduktie aanmerkelijk wordt gereduceerd.

De breedte-dikteverhouding volgens de uitvinding is evenwel geschikt voor massaproduktie en de temperatuur van het inflectiepunt kan op een willekeurige wijze worden gekozen in het gebied, van 5° C. tot 35° C. overeenkomstig de omstandigheden waaronder de resonator wordt 20 gebruikt.

Derhalve dient de lengte-dikteverhouding te worden bepaald. Volgens de Japanse Patent Publication 100991/7^ kan, indien de elngfce-dikt ever houding l/t kleiner is dan 30, de kwart sresonator moeilijk in de praktijk worden toegepast.

25 De resonator, die in een beperkte ruimte,, zoals een elektronisch polshorloge is ondergebracht, moet evenwel kleine afmetingen hebben. Wanneer l/t bijvoorbeeld 30 is, bedraagt de lengte van de AT-gesneden kwart sresonator van U MHz. ongeveer 12 mm.

Wanneer de oscillatiefrequentie hoger wordt, neemt het stroom-30 verbruik in de oscillatieketen en de frequentiedeelketen in het alge meen toe en daardoor is dit niet geschikt voor toepassing in een draagbare inrichting.

Derhalve is l/t van de resonator bij voorkeur kleiner dan 25° en hoe kleiner l/t is des te meer is de resonator geschikt om in een 35 polshorloge te worden toegepast.

7906016 , « ► 9

Teneinde nu een resonator te realiseren, die in de praktijk in een polshorloge kan worden gebruikt, wordt de frequentie-temperatuurka-rakteristiek van de resonator gemeten, waarbij de lengte-dikteverhouding l/t in het gebied van 25-7 wordt gekozen wanneer w/t in het gebied j van 2,0 tot 2,8 ligt, en wordt de temperatuur van het inflectiepunt en de helling van de frequentie-temperatuurkrorame bij kamertemperatuur onderzocht. Als resultaat verkrijgt men het correlatiediagram, dat in wezen dezelfde krommen als de in fig. 5 en 15 afgebeelde krommen toont, bij een aantal waarden van l/t. Men verkrijgt een dunne AI-gesneden IQ kwartskristalresonator met grote Θ-waarde en kleine equivalente weer stand, die in de praktijk voor een elektronisch polshorloge kan worden toegepast. Wan neer men het gebied van l/t = 25 tot 7 meer in het bijzonder onderzoekt, blijkt, dat de trillingskarakteristieken van de resonator door de storende trillingen worden beïnvloed. Een deel van de U proeven is weergegeven in fig. 7·

Fig. 7 toont een correlatiediagram, waarin het verband is aangegeven tussen de helling van de frequentie-temperatuurkrommen bij kamertemperatuur en de lengt e-dikteverhouding l/t, waarbij langs de abscis de lengte-dikteverhouding l/t langs de ordinaat de helling 2q (Δ f/f 1 3 t van de frequentie-temperatuurkronme bij kamertempe ratuur is uitgezet. Het correlatiediagram toont de gegevens van de rechthoekige AT-gesneden kwartskristalresonator, wanneer de breedte-dikteverhouding w/t = 2,5 en de lengt e-dikteverhouding l/t = 12,9 tot 6,7· Wanneer men het correlatiediagram zorgvuldig onderzoekt, geven in 25 het gehied waarin de lengte-dikteverhouding l/t voldoende klein is, enige verhoudingen van l/t stabiele hellingen van de fr equent ie-t empe-ratuurkroame, waarvan de variatie veroorzaakt door de dispersie van l/t zeer gering is. Door het correlatiediagram volgens fig. 9 vindt men enige verhoudingen van l/t om de resonatoren praktisch te kunnen 3Q gebruiken, wanneer de lengt e-dikteverhouding l/t in het gehied van 12,9 tot 6,7 is gelegen.

Fig. 8 is een correlatiediagram, waarin het verhand is aangegeven zussen de equivalente serieweerstand en de lengte-dikteverhouding l/t van de rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator met een afgeschuin-25 de configuratie, als aangegeven in fig. 7· 3e informatie toont een 7906016 ί / 10 aantal lengte-dikt everhoudingen, waarbij de resonatoren in de praktijk kunnen worden gebruikt.

De fig. 9 en 10' tonen de frequent!e-temperatuurkromme van de uitvoeringsvormen volgens de uitvinding. In fig. 9 is 2G de frequentie-5 temperatuur kromme, waarbij de frequentie 4,2 MHz is, w/t bij benadering 2,3 is (breedte w 4 0,9 mm, dikte t 4 0,4 mm.) l/t bij benadering 8,5 is (lengte 1 4 3,4 mm., dikte t 4 0,4 mm.), de afschuiningshoek ^ bij benadering 7°13! bedraagt en de afschuiningslengte bij benadering 1 mm. is, waarbij de temperatuur van het inflectiepunt in hoofdzaak bij 10 10° C. ligt en de equivalente serieweerstand in hoofdzaak 138 ohm bedraagt.

In fig. 9 is 2Ξ een frequentie-t emper atuur kromme, waarbij de frequentie 4,2 MHz. is, w/t bij benadering 2,5 is (breedte w 4 1,0 mm, dikte t 4 0,4 mm.), l/t bij benadering 8,5 is (lengte 1 4 3,4 mm., 15 dikte t 4 0,4 mm.), de afschuiningshoek β bij benadering 7°13’ is en de afschuiningslengte 1Q bij benadering 1 mm. bedraagt, waarbij de temperatuur van het inflectiepunt in hoofdzaak bij 18° C.‘ligt en de equivalente serieweerstand R1 in hoofdzaak 130 ohm bedraagt.

In fig. 10 is 21 de frequentie-temperatuurkromme, waarbij de 20 frequentie 4,2 MHz. is, w/t bij benadering 2,3 is (breedte w 4 0,9 mm., dikte t 4 0,4 mm.), l/t = 9,3 (lengte 1.4 3,7 mm., dikte t 4 0,4 mm.), de afschuiningshoek j?) bij benadering 7°13' is en de afschuiningslengte 1q bij benadering 1 mm. bedraagt, waarbij de temperatuur van het inflectiepunt in hoofdzaak bij 10° C. ligt en de equivalente serieweerstand 25 in hoofdzaak 130 ohm is.

Bij de bovenbeschreven uitvoeringsvormen wordt de trillingska-rakteristiek van de rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator met een afgeschuinde configuratie onderzocht door daarop Cr en/of Au door opdampen in vacuum als elektroden aan te brengen, aangegeven in fig. 2, 30 de beide uiteinden van de kwartskristalplaat in de lengterichting te ondersteunen en de kwart skristalplaat in een vacuumeapsule te houden. De frequent ie-t emper atuur krommen, als aangegeven in fig. 9 en 10, worden bij een aantal gedeelten in het gebied van de breedte-dikteverhouding w/t volgens de uitvinding verkregen, behoudens voor de gedeelten, die 35 door storende resonanties op een schadelijke wijze worden beïnvloed.

7906016 11

De typische Q-waarde voor een resonator ten gebruike in polshorloges is ongeveer 180.000, wanneer de hreedte-dikteverhouding w/t in het gebied van 2,0 tot 2,8 is gelegen en de lengte-dikteverhouding l/t kleiner is dan 25, "bijvoorbeeld in het gebied van 25 tot 7 is gelegen, 5 terwijl ook een Q-waarde van ongeveer 350.000 kan worden verkregen.

Ook de equivalente serieweerstand van de resonator volgens de uitvinding is klein.

Hierna zal een uitvoeringsvorm van een rechthoekige AT-gesneden kwartskristalresonator, -waarbij de trillingsfrequentie van de hoofd-10 dikte-afschuiftrilling op een voldoende afstand van die van de storen de trillingen is gelegen, en welke resonator een grote Q-waarde heeft, worden beschreven, waarbij de waarden w/t en l/t verder zijn beperkt.

Wanneer de lengte 1 wordt bepaald dient een sterke storende trilling in de lengterichting, welke de storende trilling met grote 15 responsie is en waarvan de frequentie door de lengte-afmeting wordt bepaald aanmerkelijk verschillen van de frequentie van de hoofddikte— afschuiftrilling.

De trillingsfrequentie f van de buigresonantie wordt gegeven n „„ tanh (nt/l) door f - 2Ï 23 20 waarbij n een orde van bovenhaxmonischen (een even getal) en P de dicht heid van kwarts is. In het geval van een rechthoekige AT-gesneden kwarts-resonator neemt , ofschoon l/t kleiner dan 25 de voorkeur verdient ten gebruike bij elektronische polshorloges, indien l/t te klein is, de Q-waarde af, zodat het de voorkeur verdient, dat l/t bij de hier be-25 schouwde uitvoeringsvorm is gelegen in het gebied van n 5 18 en n = 20.

De buigtrillingsfrequentie valt met de hoofdtrillingsfrequentie samen wanneer n = 18 en n = 20 en de lengte-dikteverhouding l/t wanneer n = 18 en n = 20 wordt berekend als 1^-,5 en 16,2, waarbij de centrale waarde daarvan wordt gekozen. De storende invloed van sto-30 rende trillingen wordt n.l. vermeden wanneer l/t de centrale waarde van 1U,5 en 16,2 heeft. De dikte-afschuiftrilling wordt niet beïnvloed door de storende invloed van de storende trillingen met grote responsie, zoals de breedte-afschuiftrilling en de dikte-afschuiftrilling, wanneer de breedte-dikfceverhouding w/t van de kwartskristalplaat 2,5 is 35 en de lengte-dikteverhouding l/t daarvan de centrale waarde van 1^-,5 7906015 f s 12 en 16,2 heeft.

Er zijn evenwel vele storende trillingen met kleine responsie, die verschillen van de hreedte-afschuiftrilling en de buigtrilling.

Fig. 11 toont de temperatuurkrommen van een rechthoekige AT-ge-5 sneden kwartsresonator wanneer de storende trillingsfrequentie hij de hoofddikte-afschuiftrilling is gelegen.

De krommen M en N geven respectievelijk de frequent ie-temperatuur-kromme en de temperatuurkromme van de equivalente serieweerstand aan.

. De discontinue punten in de frequentie-temperatuurkrommen ont-10 staan wanneer de hoofddikte-afschuiftrilling de storende trillings frequentie met kleine responsie door de temperatuurverandering passeert.

Een rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator met dergelijke karakteristieken is niet geschikt voor praktisch gebruik. De storende 15 trillingsfrequentie met kleine responsie dient ook op een afstand van de hoofddikte-afschuiftrilling te zijn gelegen om de Q-waarde en de fr equent ie-t emper atuurkar akt erist iek van de rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator te verbeteren. Derhalve worden w/t en l/t van de kwartskristalplaat 2 volgens de uitvinding, die respectievelijk worden 20 gekozen als w/t * 2,5 en l/t * 15',25, als aangegeven in fig. 2, frac- tioneel gewijzigd cm de storende trilling met kleine responsie van de reehthoekige AT-gesneden kwartsresonator steeeds te onderzoeken.

De fig. 12(a) en 12(b) zijn respectievelijk modusdiagrammen, welke de variaties van de frequentieresponsies aangeven wanneer de breedte w 25 en de lengte 1 worden gewijzigd, waarbij de rechte lijnen werkelijk ge meten waarden aangeven en waarbij langs de ordinaat de frequentiecon-stante f.t. is aangegeven. Een rechte lijn P, aangegeven in fig. 12(a) en 12(b) ia de hoofddikte-afschuiftrilling en de frequentieconstante daarvan bedraagt ongeveer 1666,5 kHz, mm. Rechte lijnen, welke ver-30 schillen van de rechte lijn P, stellen storende trillingen voor en ofsehoon de trillingsmodus daarvan indistinct is, wordt de helling van de frequentieconstanten als functie van w/t en l/t experimenteel verkregen.

De helling van deze rechte lijnen verloopt bijna lineair in het 35 bereik van het minimumgebied. De storende trillingen, waarmede rekening 7906016 13 moet worden gehouden wanneer w/t en l/t worden "bepaald, zijn de rechte lijnen Q, H, S en U. De door de rechte lijnen Q, R, S en ü aangegeven storende trillingsfrequenties zijn respectievelijk fQ, fS en fll.

De frequentieconstanten van de vier storende trillingen zijn als 5 functie van w/t en l/t als volgt gedefinieerd :

De rechte lijn Q : fQ.t = 366w/t + 2559»6

De rechte lijn R : fR.t = 123l/t + 3519,5

De rechte lijn S : fS.t =- 72,0w/t - 9l»5 l/t + 3313,06

De rechte lijn U : fü.t =-322,0w/t - 16,0 l/t + 3203Λ 10 Om te vermijden, dat de dikte-afschuiftrilling P op een schade lijke wijze door de vier storende trillingen wordt beïnvloed, dient aan de volgende vergelijkingen te worden voldaan, wanneer de frequentie-constante van de hoofdtrilling gelijk is aan fP.t, waarbij fP de hoofdtrillingsfrequentie is.

15 fP.t ^ fQ.t fP.t = fR.t fP.t = fS.t fP.t = fU.t

De frequentie van de dikte-afsehuiftrilling P kan worden ingesteld door de dikte van de elektrode. Aangezien de mate van frequen-tieverslechtering, veroorzaakt door de dikte van de elektrode, groter 20 is dan die van de storende trilling, kan de frequentieconstante wor den gewijzigd tot een bedrag van +_ 10 kHz. mm. Derhalve kunnen de bovenstaande vergelijkingen als volgt worden geschreven : fP.t + 10=" fQ.t fP.t + 10 = fR.t fT.t - 1Q = fS.t fP.t - 10 = fU.t 25 Derhalve geldt : 1616.5 = 366 w/t + 2559,6 1676.5 123 l/t + 3519,5 1656,t = 72,02 l/t - 91,5 l/t + 3313,06 1656.5 * 322,0 w/t - 16,0 l/t + 3203,1 30 Wanneer w/t en l/t van de rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator aan de bovenstaande vier vergelijkingen voldoen, kunnen de sterke storende trillingen, zoals de breedte-afschuiftrilling en de buigtrilling worden geëlimineerd, terwijl tegelijkertijd, als aangegeven in fig.

12 (a} en 12 (b) de hoofdtrillingsfrequenties kunnen verschillen 35 van de zwakke storende trillingsfrequenties.

7906016 - 'T' 4

Pig. 13 toont de dxmensionele verhoudingen v/t, l/t, die aan de "bovenstaande vier vergelijkingen volgens de uitvinding voldoen, waarbij w/t langs de abscis en l/t langs de ordinaat is uitgezet. Indien de coördinaten van de punten in deze grafische voorstelling respectievelijk 5 v/t en l/t voorstellen, zijn A, B, C en D respectievelijk (2,^1, 15',69)» (2,58, 15,58), (2,66, 1^,98). Het gebied binnen de vierhoek, gevormd door de bovenstaande punten A, B, C en D zorgt ervoor , dat de rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator volgens de uitvinding ook verschilt van de zwakke, storende trillingen.

10 Pig. 1 b'. toont een kwartskristalplaat 5 volgens de uitvinding, waarbij de X-ï’-vlakken, die de zijvlakken van. de kwart skristalplaat 2 zijn, in linkse richting zijn gekanteld over 0‘s (ongeveer 5 graden) om de Χι-as, loodrecht op het vlak van tekening en in opwaartse richting.

Overeenkomstig de bovengenoemde Japanse Patent Publications 15 worden de zijvlakken van de kristalplaat gekanteld om de frequentie- temperatuurkarakteristiek van een kwartsresonator equivalent te maken aan die van een oneindig grote plaat, aangezien, wanneer de breedte-dikteverhouding w/t in het gebied van 1 tot 8 is gelegen, de temperatuur van het inflectiepunt van de frequentie-temperatuurkromme bijna gelijk 20 is aan die van de theoretische waarde (ongeveer 25° C.) van de onein dig grote plaat. Zelfs wanneer de resonator volgens de uitvinding over (ongeveer 6°27’) wordt gekanteld, is de temperatuur van het inflectiepunt van de frequentie-temperatuurkromme evenwel dezelfde als bij de kromme, weergegeven in fig. 5.

25 Wanneer de breedte w en de lengte 1 van de rechthoekige AT-gesne- den kwartsresonator met gekantelde zijvlakken fractioneel in het minimum gebied wordt gewijzigd om daarbij de intensiteit van de frequentie-responsi'es in de beide gevallen te onderzoeken, is de frequentieresponsie bijna dezelfde als voor een kwartsresonator, waarvan de zijvlakken niet 30 zijn gekanteld, als aangegeven in fig. 12(a) en 12(b). Hierbij is de breedte-afmeting w van de rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator, waarvan de zijvlakken zijn gekanteld, het boven- of ondervlak van het X-Z'-v-lak, als aangegeven in fig, 1¼.

Door derhalve de lengte 1 en de breedte w van de rechthoekige 35 AT-gesneden kwartsresonator met gekantelde zijvlakken in het gebied van 7906016 « * 15 de in fig- 13 aangegeven vierhoek ABCD te kiezen, verkrijgt men een rechthoekige Aï-gesneden kwartsresonator volgens de uitvinding, waarbij w/t en 1/t verder zijn beperkt en welke niet door storende trillingen onafhankelijk van de intensiteit van de responsies wordt * 5 beïnvloed.

Fig. 15' toont de correlatie tussen de br eedt e-dikteverhouding w/t en de helling van de frequentie-temperatuurkromme bij kamertemperatuur van een rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator, wanneer l/t = 15,25 en θ = 3^0j+3', waarbij langs de abscis de br eedt e-dikt ever hou-. 10 ding w/t en langs de ordinaat de helling van de frequent ie-temperatuur- 0 n ƒ kromme bij kamertemperatuur ( —— ) is uitgezet.

De kromme 2A geeft het verband aan tussen de helling en w/t wanneer het hoofdvlak (X-Z'-vlakken) en de zijvlakken (X-Y*-vlakken) elkaar in hoofdzaak onder een loodrechte hoek ontmoeten, d.w.z., dat CA in 15 fig. 1¼ in hoofdzaak gelijk is aan 0°. De kromme toont de helling van de frequentie-temperatuurkromme bij kamertemperatuur bij het onderzoek van de frequentie-temperatuurkarakteristieken van de hoofdtrilling als functie van de breedte-dikfceverhoudingen w/t van de kwartskris-talplaat, variërende vanaf w/t =3,3 doordat de breedte w door afslij-2Q pen van het zijvlak van de kwartskristalplaat wordt gereduceerd.

De krommen 2B, 2C en 2D tonen de correlatie tussen de helling en w/t, wanneer de zijvlakken van de kwartskristalplaat, d.w.z. de X-Y’-vlakken daarvan, respectievelijk over 6°27’ in rechtse zin, 6°27f in linkse zin en 10°U0' in linkse zin om de X-as loodrecht op het vlak 25 van tekening en naar hoven zijn gekanteld. De krommen geven de helling van de frequentie-temperatuurkrommen bij kamertemperatuur aan bij het onderzoek van de frequentie-temperatuurkarakteristieken van de hoofdtrilling als functie van de breedte-dikteverhoudingen w/t van de kwartskristalplaat, variërende vanaf w/t = 2,6 doordat de breedte w 3G wordt gereduceerd door de zijvlakken van de kwartskristalplaat af te slijpen.

De helling van de kromme 2A van fig. 10 is bijzonder groot, wanneer w/t kleiner is dan 2,0 en in de buurt van 3,0 is gelegen. Indien de helling van de frequentie-temperatuurkromme groot is, wordt de 35 nauwkeurigheid van de verwezenlijking van de breedte-dikteverhouding 7906015 * « 16 w/t moeilijker te bereiken en wordt de massaproduktie van de kwarts-kristalplaat lastiger. De helling van de frequentie-temperatuurkromme is betrekkelijk gemakkelijk wanneer w/t is gelegen in het gebied van 2,0 tot 2,8. Wanneer w/t in het gebied van 2,0 tot 2,8 ligt, kan de 5 kwart skrist alplaat s- gezien de nauwkeurigheid van de eindbewerking in massa worden vervaardigd. Wanneer de helling van elk van de krommen 2B, 2C en 2D van de kwart skrist alplaat, waarvan de zijvlakken, d.w.z. de X-X’-vlakken, over graden in fig. 15 zijn gekanteld, wordt vergeleken met die van de kromme 2A,. is de helling van de kromme 2B groter dan 10 die van de kromme 2A en zijn de hellingen van de krommen 2C en 2D gemakkelijker dan die van de kromme 2A. Meer in het bijzonder is, aange-zi.en de helling van de kromme 20 bijzonder gemakkelijk is, de kwarts-kristalplaat met de kromme 2C geschikt voor massavervaardiging met het oog op de nauwkeurigheid- van de eindbewerking. Indien de zijvlakken van 15 de kwartskristalplaat, d.w.z. de X-Y"—vlakken, in linkse zin over 0\ graden (in het gebied van 0° tot 10°Uo') om de X-as, loodrecht op het vlak van tekening en naar boven, als aangegeven in fig. ^ zijn gekanteld, de massa-vervaardiging van de kwart skrist alplaat gunstig met het oog op de nauwkeurigheid van.de afwerking en wordt de opbrengst van de 20 massaproduktie verbeterd.

Kwartsresonatoren met een breedte-dikteverhouding w/t in het gebied van 2,Q tot 2,8 zijn bijzonder geschikt om te worden toegepast in elektronische polshorloges, klokken en elektronische inrichtingen, die in hoofdzaak worden toegepast bij kamertemperatuur, gezien de tem-25 peratuur van het inflectiepunt. Wanneer evenwel een AT-gesneden kwarts-resonator met de temperatuur van het inflectiepunt lager dan 5° C. nodig is, kan de breedte-dikteverhouding kleiner zijn dan 2,0 indien in fig. ongeveer 6°30' is.

Fig, 16 is een diagram, dat de correlatie aangeeft tussen de op-30 timale snijhoek ©q van de snijhoek ö, weergegeven in fig. 1, voor het verkrijgen van de in fig. b weergegeven frequentie-temperatuurkarakte-ristiek, en de breedte-dikteverhouding w/t, waarbij deze laatste langs de abscis is uitgezet en de optimale snijhoek ©Q langs de ordinaat is uitgezet teneinde de in fig. ί weergegeven frequentie-temperatuurkarak-35 teristiek te verkrijgen. De krommen 2J, 2K, 2L en 2M tonen de optimale 790601e

1T

snijhoek ©^ versus de breedte-dikteyerhouding w/t van een kwartskristal-plaat, welke overeenkomt met een kwartskristalplaat, die de frequentie-temperatuurkrommen 2A, 2B, 2C en 2D in fig. 15 vertoont.

De optimale snijkoek ©q van de dunne AT-gesneden kwartsresonator, 5 waarvan de hoofdvlakken (X-Z’-vlakken) en de zijvlakken (X-ï1-vlakken) elkaar onder een koek van in hoofdzaak 90° ontmoeten, d.w.z., dat <Λΐη fig. in hoofdzaak gelijk is aan 0°, is in hoofdzaak 33?20’ wanneer w/t - 2,0 en 3k°55' wanneer w/t = 2,0 overeenkomstig de kromme K in fig. 16. Uit het correlatiediagram van fig. 16 "blijkt, dat de optimale 10 snijkoek ©Q wordt gekozen in het gebied van in hoofdzaak 33°20f tot 3^°55’ overeenkomende met elk van de waarden van w/t wanneer de breedte-dikteverhouding w/t in het gebied van 2,0 tot 2,8 ligt.

Xndien daarentegen de hoek in het gebied van o° tot 10°^0' om de X-as in linkse richting loodrecht op het vlak van tekening en naar 15 boven is gericht, is het gebied van variatie van de optimale snijhoek als functie van de hreedte-dikteverhouding w/t smal en daardoor is de kwart sresonator geschikt voor massaproduktie. Meer in het bijzonder ligt, wanneer CA = 6°27’ de optimale snijhoek ©Q bijna vast, zelfs indien de breedte-dikteverhouding w/t min of meer dispergeert, wanneer 20 kwart sresonator wordt voltooid. Indien ck in het gebied van 0° tot 10°^0' om de X-as in linkse zin loodrecht op het vlak van tekening en naar boven is gerieht, wordt het gebied van variatie van de optimale snijhoek ©Q gekozen in het gebied van in hoofdzaak 33°20' tot 36°20', overeenkomende met elk van de waarden van w/t.

25 Fig. 17(a) toont de helling van de frequentie-temperatuurkromme bij kamertemperatuur wanneer de breedt e-dikt everhouding w/t van de rechthoekige Aï-gesneden kwartsresonator, waarbij w/t en 1/t bij een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding verder zijn beperkt, is gelegen in het gebied van 2,i;1 tot 2,66 wanneer de hoek ^d.w.z. de hoek tus— 30 sen de hoofdvlakken (X-Z!-vlakken) en de zijvlakken (X-Y’-vlakken) in fig. 14 in hoofdzaak· 90° is en 1/t = 15,25 en © = 3^°53'.

Fig, 17(h) toont de correlatie tussen de optimale snijhoek ©^ met de frequentie-temperatuurkarakteristiek bij kamertemperatuur en de breedte-dikteverhouding w/t van de rechthoekige Aï-gesneden kwartsresona-35 tor, weergegeven in fig. 17(a).

7906016

r A

18

Zoals uit fig. 17(¾) blijkt, kan de rechthoekige AT-gesneden kwarts-resonator met de frequentie-temperatuurkromme hij kamertemperatuur volgens de uitvinding in massa worden geproduceerd volgens de gemakkelijke behandelingsmethode, wanneer Öq overeenkomstig w/t in het gebied van 5 3^-35’ wordt gekozen. Indien de zijvlakken van de kwartskristalplaat , d.w.z. de X-Y’-vlakken, onder C/v graden in het gebied van 0° tot 10°^0' in linkse zin om de X-as loodrecht op het vlak van tekening en naar boven, als aangegeven in fig. 14, worden gekanteld, kan de kwartskristalplaat in massa worden vervaardigd en wordt de opbrengst van de massa-10 produktie verbeterd. Indien de optimale snijhoek wordt gekozen in het gebied van 3¾ 35' tot 35°25' wanneer de hoek 0^, waarover de kwarts-kristalplaat in*linkse richting in het gebied van 0° tot 10°^0' loodrecht op het vlak. van'tekening en naar boven wordt geroteerd, wordt de voor-keursfrequentie-temperatuurkarakteristiek met de kromme bij kamertempe-15 ratuur verwezenlijkt bij een breedte-dikt ever houding w/t van de rechthoekige AT-gesneden kwartskristairesonator volgens de uitvinding in het gebied van tot 2,66.

In het geval, date* = 6°27' verandert meer in het bijzonder de optimale snijhoek niet, zelfs indien w/t dispergeert, wanneer de 20 kwartsresonator aan een eindbewerking wordt onderworpen.

Fig. 18 toont een bovenaanzicht van een rechthoekige AT-gesneden . * kwart sr esonat or volgens de uitvinding, waarbij de rotatiehoek V tussen de 'lengterichting 1 van de kwartskristalplaat 6 en de X-as is aangegeven, wanneer de Y’-as de rotatie-as is, waarbij 7 een excitatie-elektrode 25 aangeeft en 8,8 afgeschuinde gedeelten voorstellen.

Fig. 19(a) is een diagram, dat het verband aangeeft tussen de helling van de frequentie-temperatuurkromme bij kamertemperatuur en de rotatiehoek j van de in fig. 2 afgebeelde, rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator volgens de uitvinding, waarbij de rotatiehoek wordt 30 gewijzigd, wanneer de br eedte-dikt ever houding w/t = 2,5 en de lengte- dikteverhouding 1/t = 15,25, waarbij langs de abscis de rotatiehoek Γ volgens fig, 18 is uitgezet en langs de ordinaat de helling van de fre- quentie-temperatuurkromme bij kamertemperatuur is uitgezet, ^ 1

De snijhoek θ in fig. 19(a) heeft een waarde van 3^ ^8’.

35 Fig. 19(b) toont een diagram, dat het verband aangeeft tussen de 7906016 19 yj> optimale snij Hoek ©Q en de rotatiehoek ^ voor het verkrijgen van de frequentie-temperatuurkromme hij kamertemperatuur. Zoals aangegeven in. fig. 19(a) en 19(h) wordt de helling van de frequentie-temperatuur-krcrnme groter wanneer de rotatiehoek meer dan 18° is wordt de tolerantie 5 hij de eindbewerking strenger.

In het geval van een AT-gesneden kwartsresonator volgens de uitvinding is de tolerantie hij de eindbewerking niet streng, indien de lengterichting van het kwartskristal in hoofdzaak is gericht in de richting van de X-as, d.w.z, in het gebied van +_ 18° ten opzichte van de 10 X-as wanneer de Y’-as de rotatie-as is. De optimale snijhoek wordt gekozen door de rotatiehoek Ϋ . Ofschoon de storende trillingsfrequentie min of. meer varieert door de rotatiehoek ¥ , varieert het dimensiegebied volgens de uitvinding, weergegeven in fig. 13, niet indien - 0° * l80.. Tot dusver is een AT-gesneden kwartsresonator besproken, waarvan 15 de beide eindgedeelten in de eindrichting van de kwartskristalplaat zijn afgeschuind, waarbij de afschuiningslengte 1 en de dikte van de eindgedeelten van de rechthoekige AT-gesneden resonator volgens de uitvinding, inclusief de lengt e-dikfc ever houding l/t en de breedte-dikte-verhouding w/t van de resonator in het gebied van de in fig. 13 afgebeel-20 de vierhoek ABCD de frequentie—temperatuur karakteristiek van de kubische kromme bij kamertemperatuur vertoont, welke meer in het bijzonder geldt voor de AT-gesneden kwartsresonator, welke niet op een schadelijke wijze wordt beïnvloed door de storende trillingen zolang als 1q/1 en t^/t voldoen aan de vergelijkingen : 0,08 = 1^/ 1 =~0,32, 25 en 0,1? = t^/t =" 0,85. De belangrijke factor van de vergelijking is de breedte-dikteverhouding w/t en de lengt e-dikt ever houding l/t, waardoor de eindgedeelten van de kwartsresonator, welke zodanig is bewerkt, dat deze een plan-convexe configuratie of een plan-afgeschuinde configuratie bezitten, eveneens voldoen aan de bovengenoemde vierhoek ABCD. De 30 eindgedeelten van de kwartsresonator in de richting van de X-as, welke zodanig ia bewerkt, dat deze een afgeschuinde configuratie of een convexe configuratie heeft, onderhouden de hoge Q-waarde, aangezien de verlaging van de Q-waarde wordt verminderd in het geval, dat de resonator bij de eindgedeelten in de lengterichting daarvan wordt ondersteund.

35 Fig. 2Q toont de temperatuurkromme van een rechthoekige AT-ge- 7906016 20 sneden kwartsresonator volgens de uitvinding. De krommen 2E en 2F geven respectievelijk de frequentie-temperatuurkromme en de temperatuurkrom-me van de equivalente serieweèrstand aan. De temperatuur kromme, weergegeven in fig. 20, geldt voor het voorbeeld van ö = 3^°^8’, 1/t = 15,3, 5 w/t * 2,52 en & = 0°. In het dimensiegebied volgens de uitvinding, waarbij de breedt e-afschuiffibrat i efrequent i e en de buigvibratiefre-quentie met grote responsie en de storende vibratiefr equentie met kleine responsie verschillen van de hoofdvibratiefr equent ie, verkrijgt men de voorkeursfrequent ie-t emperatuurkromme en de temperatuurkrcmme van de 1Q. equivalente serieweerstand, als aangegeven in fig. 15". De temperatuur yan het inflect iepunt van de temperatuur kromme volgens fig. 15 ligt bij ongeveer 20° C. In het geval, dat de dikte en de hoof dvibratiefr equent ie respectievelijk gelijk zijn aan in hoofdzaak 0,H mm. en k MHz., verkrijgt men een .rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator met bijzonder geringe 15 afmetingen met een dikte van ongeveer 1 mm. en een lengte van 6,1 mm.

Volgens de uitvinding verkrijgt men door de breedte-dikteverhouding w/t van de kwartskristalplaat in het gebied van 2,0 tot 2,8 te kiezen, een dunne AT-gesneden kwartskristalresonator met zeer geringe afmetingen, een grote Q-waarde, een kleine equivalente serieweerstand 20 en een temperatuur van het inflect iepunt van de frequentie-temperatuur kromme in het gebied van 5° C. tot 35° C, Door de dimensieverhoudingen w/t en l/t te beperken tot de door de vier punten A, B, C en D bepaalde vierhoek, verkrijgt men een rechthoekige AT-gesneden kwartsresonator met zeer geringe afmetingen, welke niet op een schadelijke wijze wordt 25 beïnvloed door storende trillingen en waarvan de temperatuur van het inflectiepunt van de frequentie-temperatuurkromme is gelegen bij ongeveer 20° C., welke resonator met het oog op de nauwkeurigheid van-de eindbewerking in massa kan worden vervaardigd. Derhalve wordt op deze wijze het hoofddoel van de uitvinding volledig bereikt.

30 79 0 60 1 6

Claims (7)

1. AT-gesneden kwartsresonator met het kenmerk, dat de kwart skristal-plaat in linkse zin over een snijhoek © (33°20’ tot 36°20’) om de X-as is geroteerd en de X-Z’-vlakken van de plaat in "bovenaanzicht dun zijn, waarbij de totale lengte 1, de totale breedte w en de maximale dikte 5. respectievelijk zijn gelegen langs de X-as, de Z’-as en de ï’-as en waarbij de breedte-dikteverhouding v/t is gekozen in het gebied van 2,0 tot 2,8.

2. Kwartsresonator volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de X-Y’-vlakken van de kwartskristalplaat in bovenaanzicht in hoofdzaak IQ rechthoekig zijn.

3. Kwart sresonator volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de hoofdvlakken (X’-Z’-vlakken) en de zijvlakken (X—Y*—vlakken) van de kwarts— kristalplaat elkaar onder een hoek van in hoofdzaak p0° ontmoeten. Kwart sresonator volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de lengt e-^5 dikteverhouding 1/t van de kwartskristalplaat zodanig is gekozen, dat deze kleiner is dan 25.

5. Kwart sresonator volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de dikte van de eindgedeelten, beschouwd in de lengterichting van de kwartskris-talplaat kleiner is dan de dikte van het hoofdtrillingsgedeelte daarvan. 20 8. Kwartsresonator volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de X-Y’-vlakken, de zijvlakken van de kwartskristalplaat, in linkse richting over cK (in het gebied van 0° tot 10°UoT) om de X-as zijn geroteerd.

7· Kwartsresonator volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de snij-25 hoek © is gekozen in het gebied van 33^20’ tot 3^55’

8. Kwartsresonator volgens conclusie 6 met het kenmerk, dat de snijhoek © is gekozen in het gebied van 33°20’ tot 3é°20’. 9. Kwartsresonator volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de lengte 1, 30 de breedte v en de dikte t van de kwartskristalplaat respectievelijk zijn gekozen in de richtingen van de X-as, de Z'-as en de Y’-as en de dimensieverhoudingen w/t, 1/t, aangegeven in een grafische voorstelling, waarbij w/t langs de abscis en 1/t langs de ordinaat is uitgezet, zijn gelegen binnen een vierhoek, welke wordt bepaald 7906016 door vier punten A, B, C, D, waarbij de w/t- en l/t-coördinaten A(2,M, 15',69), B(2,58, 15,56), 0(2.,66,, 14,98) en D(3,30', 15,17') zijn.

10. Kwartsresonator volgens conclusie 9 met kenmerk, dat de hoofd vlakken (X-Z* -vlakken) en zijvlakken (X-Y-vlakken) van de kwartskris-5 talplaat elkaar onder een hoek van in hoofdzaak 90° ontmoeten en de snijhoek θ is gekozen in het gebied van 3^°35? tot 3k°55'. * 11... Kwartsresonator volgens conclusie 9 met het kenmerk, dat de zijvlakken van de kwartskristalplaat, d.w.z. de X-Yf-vlakken, in linkse zin onder een hoek CX in het gehied van 0° tot lO^O' - zijn 10. gekanteld en de snijhoek 0 is gekozen in het gebied van 3^°35' tot 35°25’. ____ 15- 7906016