WO2005008887A1 - Ｓｃカット水晶振動子 - Google Patents

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Morio Onoe
Hitoshi Sekimoto
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    • H03H9/17—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator
    • H03H9/19—Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material having a single resonator consisting of quartz

Definitions

  • the present invention relates to an SC cut quartz crystal resonator, and more particularly to an SC cut quartz crystal resonator having excellent vibration characteristics.
  • This SC-Cart crystal resonator has a cubic curve-like temperature characteristic similar to that of the AT cut, and its inflection point is around 94 ° C. Is used as a crystal oscillator of a crystal oscillator.
  • the SC-cut quartz resonator is near the resonance of the C mode, which is the main vibration (indicated by the symbol C in Fig. 4), and has a B Mode (shown by B) and A mode (shown by A) are generated.
  • the value of the equivalent resistance of the A-mode vibration (hereinafter abbreviated as “CI”) is larger than the CI of the C-mode, making it difficult for the oscillator to output as a signal.
  • the CI of the B-mode vibration is equal to or sometimes smaller than the CI of the C-mode, and the frequency is about 1.09 times that of the C-mode and is close to each other. are doing. For this reason, when an oscillator is actually manufactured, it often oscillates in the B mode, which is the secondary vibration.
  • the CI of the B mode should be larger than the CI of the C mode so that the vibration of the B mode can be suppressed to reliably excite the vibration of the C mode. Need to be kept. For this reason, B-mode vibration has been suppressed by adding a mass to the plate surface of the crystal blank to suppress unnecessary vibration, or by devising the holding position.
  • the SC-cut crystal unit of the present invention has been made in view of the problems of such an SC-cut crystal unit, and the external shape of the crystal piece is cut into a special shape I dog and processed. Accordingly, an object of the present invention is to provide an SC-cut crystal resonator that can surely and reproducibly suppress the resonance in the B mode.
  • the SC-cart quartz crystal resonator of the present invention rotates a plane orthogonal to the Y-axis of the crystal of the crystal about 33 ° to 35 ° about the X-axis. From this rotated position, 22 ° to about the Z-axis.
  • the end face perpendicular to the Z 'axis of the strip of ice crystal elongated in the X' axis direction cut out from the plane rotated 24 ° is X, and + 7 ° to 13 ° or 17 ° to 13 ° around the axis. It is characterized by being tilted in the direction of rotation.
  • the SC-cut crystal resonator is characterized in that the tilt angle is in the range of 19 ° to 11 ° or + 9 ° to 11 °. Since the SC cut quartz resonator of the present invention is processed so that the longitudinal end face of the strip-shaped SC cut quartz piece is inclined, the vibration of the B mode of the present invention can be suppressed, and even if the dog of the type I is downsized. No change in the inflection point temperature occurs. Therefore, it is possible to provide an SC-cut crystal resonator that can easily design and manufacture an oscillator, obtain good oscillation characteristics, and is inexpensive.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a cutting angle of a crystal plate of the SC force sheet of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a crystal piece cut out from the crystal plate shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a cutting angle of a conventional SC cut quartz plate.
  • FIG. 4 is a graph showing the resonance characteristics of the SC cut quartz crystal resonator.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a cutting angle of a crystal blank 1 used for an SC cut crystal resonator of the present invention.
  • the plane orthogonal to the ⁇ axis of the crystal is rotated by 33 ° to 35 ° around the X axis, and from this rotated position, 22 ° to 24 ° around the ⁇ ⁇ ⁇ axis. ° Rotate.
  • the X—Z plane orthogonal to the Y axis in FIG. 1 becomes the V—X, plane.
  • it rotates 33 ° to 35 ° around the X axis, and 22 ° to 24 around the Z axis from this rotated position. When rotated, it can be excited as a so-called SC-cart crystal unit.
  • a strip-shaped quartz crystal strip 1 elongated in the X and axial directions is cut out from the crystal plate of the Z'-X, face. Then, an end face in the longitudinal direction of the crystal blank 1, that is, an end face (X′-Y, plane) orthogonal to the Z ′ axis is subjected to tilting processing.
  • the angle at which this end face is tilted should be rotated in the direction of + 7 ° to 13 ° or 17 ° to 13 ° around the X 'axis, and the end face of the crystal blank 1 tilted in this way is X '— becomes the ⁇ "plane.
  • the angle of inclination of the end face is + 7 ° to 13 ° or ⁇ 7 ° to 13 °, a good ⁇ mode suppression effect can be obtained. More preferably, the angle of inclination is between ⁇ 9 ° and 11 °.
  • a pair of excitation 3 mm is formed facing the plate surface of the crystal blank. Then, the crystal blank is housed in a predetermined container and held by a suitable holding means, and the excitation electrode is led out to form a crystal resonator.
  • the B-mode vibration which is a particularly harmful sub-vibration, is the vibration of the contour slip vibration system.
  • the SC-cut crystal resonator of the present invention can suppress the B-mode vibration, and the C-mode, which is the main vibration, Can be reliably excited.
  • the CI of the B mode will be smaller than that of a crystal piece that does not tilt the end face.
  • the inflection point temperature of the SC-cut crystal resonator of 94 ° C causes the phenomenon that the crystal piece is displaced to the high temperature side when the crystal piece is miniaturized. Setting was difficult.
  • the quartz piece of the present invention having an inclined end face as shown in FIG. 2 is used, the inflection point temperature of the quartz resonator is maintained at 94 ° even when the shape of the quartz piece is reduced in size. It will not be displaced to the side.
  • the SC-cut crystal resonator of the present invention is useful as a crystal resonator of a thermostat-type crystal oscillator, and in particular, reliably excites C-mode vibration by pressing ⁇ -mode vibration. Suitable for use in crystal oscillators that can be used.

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Abstract

水晶片の外形形状を所定の形状に加工することによって、確実に、かつ再現性よくBモードの共振を抑圧することができるSCカットの水晶振動子を提供する。このSCカットの水晶振動子では、水晶の結晶のY軸に直交する面をX軸を中心にして33゜～35゜回転し、この回転した位置からZ軸を中心にして22゜～24゜回転した面から切り出してX'軸方向に細長い短冊形の水晶片を形成し、該水晶片のZ'軸に直交する端面をX'軸を中心にして+7゜～+13゜または-7゜～-13゜回転した方向ヘ傾ける。

Description

s cカツト水晶振動子
本発明は、 S Cカヅトの水晶振動子に係わり、 とくに良好な振動特性を得ること のできる开狱をもつ S Cカツトの水晶振動子に関する。
昔景
«、 2回回転水晶振動子として、 例えば第 3図に示すように、 水晶の結晶の Y 軸に直交する面を X軸を中心にして約 3 3 ° 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 2 2 ° 回転した面から切り出した水晶片 1に電極を形成し た S Cカヅトの水晶振動子が知られている （例えば日本国特開平 1 1— 1 7 7 3 7 6号参照） o
この S Cカヅトの水晶振動子は、 A T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 9 4°C付近にあり、 いわゆる水晶振動子が温度制御されてい 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。
しかしながら、 S Cカットの水晶振動子は、 第 4図に示すように、 主振動である Cモ一ドの共振（第 4図で記号 Cで示す） の近傍で、 かつ、 その高域側に Bモード (Bで示す）及び Aモード （Aで示す） の副振動を生じる。
ここで Aモードの振動の等価抵抗（以下「C I」 と略称する） の値は、 Cモード の C Iよりも大きいために発振器としては信号とした出力され難く、 そのため格別 水晶振動子では問題とはならない。 これに対して Bモードの振動の C Iは、 Cモードの CIに等しいか、 場合によつ てはそれよりも小さいこともあり、 しかも周波数も Cモードの約 1. 09倍に位置 し互いに近接している。 このため、 実際に発振器を製作すると往々にして副振動で ある Bモードで発振してしまうことがある。
したがって、 SCカットの水晶振動子を用いる場合は、 Cモードの振動を確実に 励振するために Bモードの振動を抑圧することができるように、 Bモードの CIを Cモードの C Iよりも大きくしておく必要がある。 このため水晶片の板面に不要振 動を抑圧する質量を付加したり、 あるいは、 その保持位置を工夫することにより、 Bモードの振動を抑圧することが行われている。
しかしながら、 十分に Bモ一ドの振動を抑圧するためには試行錯誤を繰り返す必 要があり手間がかかり、 しかもその再現^が非常に乏しかった。
本発明の S Cカットの水晶振動子は、 このような^の S Cカットの水晶振動子 のもつ問題点を鑑みてなされたもので、 水晶片の外形形状を特殊な形 I犬にカットし 加工することによって、 確実に、 かつ再現性よく Bモードによる共振を抑圧するこ とができる、 SCカツトの水晶振動子を提供することを目的とする。
発明の闘示
本発明の SCカヅト水晶振動子は、 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°〜35° 回転し、 この回転した位置から Z軸を中心にして 22° 〜24° 回転した面から切り出した X' 軸方向に細長い短冊形の氷晶片の Z' 軸 に直交する端面を X， 軸を中心にして +7° 〜十 13° または一 7° 〜一 13° 回転した方向へ傾けたことを特徴とする。 また、 該傾け角を一 9 °〜一 1 1 ° ま たは + 9 °〜一 1 1 ° であることを特徴とする S Cカットの水晶振動子である。 本発明の S Cカツト水晶振動子は、 短冊形の S Cカツト水晶片の長手方向の端面 を傾けるように加工したので、 本発明 Bモードの振動を抑圧でき、 しかも形 I犬を小 型化しても変極点温度の変化を生じることもない。 したがって、 発振器の設計、 製 造が容易で、 良好な発振特性を得られ、 かつ、 コストも安価な S Cカットの水晶振 動子を提供することができる。
面の簡 な説明
第 1図は本発明の S C力ヅトの水晶板の切断角度を示す斜視図である。
第 2図は第 1図に示す水晶板から切り出した水晶片の斜視図である。
第 3図は従来の S Cカツトの水晶板の切断角度を示す斜視図である。
第 4図は の S Cカツトの水晶振動子の共振特性を示すグラフである。
発明》赛施する めの暴 の形熊
以下本発明の S Cカヅトの水晶振動子のー»形態を謝した図面を参照して説 明する。
第 1図は、 本発明の S Cカツトの水晶振動子に用いる水晶片 1の切断角度を示す 斜視図である。
すなわち、 ここでは水晶の結晶の Υ軸に直交する面を X軸を回転中心にして 3 3 ° 〜3 5 ° 回転し、 この回転した位置から Ζ軸を回転中心にして 2 2 ° 〜2 4 ° 回転する。 このような 2回回転を行うと、 第 1図において Y軸に直交する X— Z面は、 V — X， 面となる。 なお上述のように、 X軸を回転中心として 33°〜35° 回転 し、 この回転した位置から Z軸を回転中心にして 22° 〜24。 回転した場合、 いわゆる SCカヅトの水晶振動子として励振することができる。
そして Z' — X， 面の水晶板から、 第 2図に示すように、 X， 軸方向に細長い短 冊形の水晶片 1を切り出す。 そして、 この水晶片 1の長手方向の端面、 すなわち Z'軸に直交する端面 (X' 一 Y， 面） に傾け加工を行う。
この端面を傾ける角度は、 X'軸を中心にして +7° 〜十 13° または一 7° 〜一 13° 回転した方向へ傾けるようにし、 このようにして傾けた水晶片 1の端 面は X' — Υ"面となる。
端面を傾ける角度が +7°〜十 13° または— 7°〜一 13° において、 良好 な Βモードの抑圧効果が得られる。 より好ましくは、 この傾ける角度は ±9°〜 一 11°である。
なお、 このような水晶片から水晶振動子を製作する場合は、 水晶片の板面に対面 して一対の励振 3¾を形成する。 そして水晶片を所定容器に収納して適当な保持手 段で保持し、 かつ励振灞極を外部へ導出して水晶振動子を構成する。
このように水晶片の外形开狱をカツト加工することによって、 輪郭滑り振動を抑 圧することができる。 とくに有害な副振動である Bモードの振動は、 輪郭滑り振動 系の振動であるが、 本発明の SCカットの水晶振動子では、 Bモードの振動を抑圧 でき、 主振動である Cモ一ドの振動を確実に励振することができる。 すなわち X， 軸方向に細長い短冊形の S Cカットをした水晶片において、 軸 に直交する端面を— 1 0 ° 傾けたものでは、 該端面を傾けていない水晶片に比し て Bモードの C Iは約 5 0 %増力□し、 他方 Bモ一ドの振動は著しく抑圧される。 したがって、 S C力ヅトの水晶振動子を使用する場合に最大の障害となつ ていた有害な Bモードの振動を確実に抑圧でき、 特殊な加工、 特別な発振回路を用 いることなく有用な発振器を得ることができるようになる。
さらに S Cカットの水晶振動子の変極点温度 9 4 ° は、 水晶片を小型ィ匕した場 合に、 高温側へ変位する現象を提し、 このため発振器を組み立てる場合に、 恒温槽 の設定温度の設定を難しくしていた。 しかしながら、 第 2図に示すような端面を傾 けた本発明の水晶片を用いると、 水晶片の形状を小型化しても、 水晶振動子の変極 点温度は 9 4 ° に保たれていて高温側へ変位しないようになる。
産業卜の利用 ΐ能件
以上のように、 本発明の S Cカットの水晶振動子は、 恒温槽型の水晶発振器の水 晶振動子として有用であり、 とくに、 Βモードの振動を押圧して Cモードの振動を 確実に励振できる水晶発振器に用いるのに適している。

Claims

請求の範囲
1. 水晶の結晶の Y軸に直交する面を X軸を中心にして 33° 〜35° 回転 し、 この回転した位置から Ζ軸を中心にして 22° 〜24° 回転した面から切り 出して X， 軸方向に細長い短冊形の水晶片を形成し、 該水晶片の Ζ， 軸に直交する 端面を X' 軸を中心にして所定角度回転した方向へ傾けた傾け角をもつことを特徴 とする SCカヅト水晶振動子。
2. 前記傾け角が、 + 7 ° 〜+ 13 ° である請求項 1に記載の S C力ヅト水 晶振動子。
3. 前記傾け角が、 —7° 〜一 13° である請求項 1に記載の SCカット水 曰曰振動子
4. 前記傾け角が、 —9° 1 ° である請求項 1に記載の S Cカット水 晶振動子。
5. 前記傾け角が、 +9 1° である請求項 1に記載の SCカット水 曰曰振動子
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