JPH077363A - SC cut crystal unit - Google Patents

SC cut crystal unit

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JPH077363A
JPH077363A JP24666191A JP24666191A JPH077363A JP H077363 A JPH077363 A JP H077363A JP 24666191 A JP24666191 A JP 24666191A JP 24666191 A JP24666191 A JP 24666191A JP H077363 A JPH077363 A JP H077363A
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JP
Japan
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electrode
crystal
sub
vibration
main
Prior art date
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Pending
Application number
JP24666191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuaki Koyama
山 光 明 小
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH077363A publication Critical patent/JPH077363A/en
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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To surely excite main vibration of a C mode by suppressing sub- vibration. CONSTITUTION:A twice rotation crystal oscillator of an SC cut which is cut out of the surface formed by rotating the face being orthogonal to the Y axis of a crystal of quartz about 33 deg. centering around the X axis, and also, rotating its face about 22 deg. centering around the Z axis from this rotated position is obtained. A main electrode 2 is provided so as to be opposed to the plate surface of a crystal piece 1, and by being insulated from this main electrode, a sub-electrode 3 is formed so as to be opposed thereto, and a frequency of main vibration of the sub-electrode is equalized to a resonance frequency of the sub-vibration generated in the main electrode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、SCカットの水晶振動
子に係わり、特に副振動の抑圧に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to SC-cut crystal units, and more particularly to suppression of side vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に圧電結晶は、結晶軸に対して特定
の切断角度においてのみ圧電振動を励振することができ
る。たとえば水晶の圧電特性を利用した水晶振動子の場
合も、結晶軸に対して特定の切断角度においてのみ圧電
振動を励振することができ、これらの切断角度は複数の
組み合わせが存在し、かつそれぞれの切断角度において
固有の振動特性を呈する。たとえば数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、無線機器等に用い
る基準発振器で周波数の安定度を厳密に要求される場合
には、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S
Cカットの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゜回転し、この回転した位置
からZZ’軸を中心にして約22゜回転した面から、た
とえば短冊状に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.CON
TROL 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 S
C-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。
2. Description of the Related Art Generally, a piezoelectric crystal can excite piezoelectric vibration only at a specific cutting angle with respect to a crystal axis. For example, in the case of a crystal resonator that utilizes the piezoelectric characteristics of crystal, piezoelectric vibration can be excited only at a specific cutting angle with respect to the crystal axis. There are a plurality of combinations of these cutting angles, and It exhibits unique vibration characteristics at the cutting angle. For example, an AT-cut crystal resonator most commonly used at a frequency of several MHz to several tens of MHz exhibits a cubic curve-shaped temperature characteristic having an inflection point near 25 ° C. By the way, when the frequency stability is strictly required in a reference oscillator used for measuring equipment, wireless equipment, etc., for example, a thermostat-type oscillator is used. In this constant temperature oven type oscillator, the crystal oscillator is housed in a constant temperature oven heated to a constant temperature of about 80 ° C. to eliminate the frequency change due to the temperature characteristic of the crystal oscillator and stabilize the crystal oscillator. An SC-cut crystal oscillator is known as a crystal oscillator suitable for such an oscillator. This S
The C-cut crystal unit is rotated about 33 degrees about the X axis on the plane perpendicular to the Y axis of the crystal of the crystal, and about 22 degrees about the ZZ 'axis from this rotated position. For example, it is cut into a strip. However, this SC-cut crystal resonator has better thermal shock characteristics than the AT-cut crystal resonator, exhibits a zero temperature coefficient at a relatively high temperature of around 80 ° C., and can obtain a high Q value. Such characteristics are extremely desirable characteristics for a highly stable crystal oscillator that is used by being stored in a constant temperature bath heated to a constant temperature of about 80 ° C., for example. Therefore, for example, the 34th FCS (FREQ.CON) held in May 1980
TROL SYMPOSIUM) Proceedings, pp. 187-193, Fundamental mode SC cut resonator (FUNDAMENTAL MODES
Various reports have been made as disclosed as C-CUT RESONATORS).

【0003】ところで、このようなSCカットの水晶振
動子は主振動であるCモードの共振の近傍で、かつその
高域側の周波数にBモードおよびAモードの副振動を生
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往々に
して副振動の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、水晶片の外形形状、保持位置
等について種々の工夫を行なうことによってBモードの
副振動を抑圧するようにしている。しかしながら、何れ
の方法も設計・製作が面倒で実際の製造工程の歩止まり
も低くなってしまう問題があった。
By the way, such an SC-cut crystal oscillator produces B-mode and A-mode sub-vibrations near the C-mode resonance, which is the main vibration, and at frequencies on the high frequency side. Here, since the value of the crystal impedance (hereinafter abbreviated as CI) of the vibration of the A mode is larger than that of the C mode, it does not cause any particular problem. On the other hand, B
The CI of the mode is equal to or less than that of the C mode. Therefore, when an oscillator is actually manufactured, there is a problem that the oscillator often oscillates in the B mode of the secondary vibration. Therefore, when the SC-cut crystal oscillator is used, it is necessary to suppress the B-mode vibration and make its CI larger than that of the C-mode in order to reliably excite the C-mode main vibration. For this reason, various modifications have been made to the outer shape of the crystal piece, the holding position, etc. to suppress the B-mode secondary vibration. However, each method has a problem that designing and manufacturing are troublesome and the yield of the actual manufacturing process is lowered.

【0004】[0004]

【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、Cモードの主振動を確実に励
振することができ、しかも副振動を確実に抑圧すること
ができるSCカットの水晶振動子を提供することを目的
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and is an SC which can reliably excite the main vibration of the C mode and can surely suppress the sub vibration. It is intended to provide a cut crystal unit.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、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゜回転し、
更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SCカットの2回回転水晶振動
子において、水晶片の板面に相対面して主電極を設け、
この主電極から絶縁して相対面して副電極を形成し、副
電極の主振動の周波数を主電極に生じる副振動の共振周
波数に等しくしたことを特徴とするものである。
According to the present invention, a plane perpendicular to the Y axis of a crystal of quartz is rotated about the X axis by about 33 °,
Further, in the SC-cut double-rotation crystal unit cut out from the surface rotated about 22 ° about the Z axis from the rotated position, the main electrode is provided facing the plate surface of the crystal piece.
It is characterized in that it is insulated from this main electrode and a sub-electrode is formed so as to face each other and the frequency of the main vibration of the sub-electrode is made equal to the resonance frequency of the sub-vibration generated in the main electrode.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1に示す水晶片
の電極パターンを示す平面図を参照して詳細に説明す
る。図中1はSCカットの水晶片である。この水晶片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
33゜、たとえば33゜30’左回転し、更にZZ’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回回転のSCカットの水晶片で
ある。そして水晶片1は所望の共振周波数に応じた厚み
に研磨して真空蒸着等によって表裏板面に相対面して主
電極2を形成している。そして、この主電極2から電気
的に絶縁して表裏板面に相対面して副電極3を形成して
いる。この副電極3は、たとえば主電極2の共振特性を
損なわないように、やや小さな面積としている。また副
電極3は主電極2に生じる副振動の共振周波数に等しい
周波数、たとえば主電極2によるBモードの副振動の周
波数を主振動とするようにその質量を調整している。し
たがって副電極3における主振動の周波数は、主電極2
の共振周波数よりも高くする必要があり、たとえば主電
極2よりも副電極3の電極の厚みを薄くし、あるいは副
電極3の材料に比重の軽いものを用いるようにしてい
る。なお水晶片1は図1に示すような矩形の板状のもの
だけでなく、たとえば図2に示すような丸板状のもの、
図3に示すような短冊型のものにも適用できることは勿
論である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to a plan view showing an electrode pattern of a crystal piece shown in FIG. In the figure, 1 is an SC-cut crystal piece. This crystal piece 1
Is rotated by about 33 °, eg 33 ° 30 ′ counterclockwise about the X axis on the plane orthogonal to the Y axis of the crystal of quartz, and further about 22 °, eg 22 ° 30 ′ counterclockwise about the ZZ ′ axis. It is a two-rotation SC-cut crystal piece cut out from the flat surface. The crystal piece 1 is polished to a thickness corresponding to a desired resonance frequency, and the main electrode 2 is formed by facing the front and back plate surfaces by vacuum deposition or the like. Then, the sub-electrode 3 is formed so as to be electrically insulated from the main electrode 2 and face the front and back plate surfaces. The sub-electrode 3 has a slightly smaller area so as not to impair the resonance characteristics of the main electrode 2, for example. The mass of the sub-electrode 3 is adjusted so that the main vibration has a frequency equal to the resonance frequency of the sub-vibration generated in the main electrode 2, for example, the frequency of the B-mode sub-vibration by the main electrode 2. Therefore, the frequency of the main vibration in the sub electrode 3 is
It is necessary to make the sub-electrode 3 thinner than the main electrode 2, or the sub-electrode 3 is made of a material having a low specific gravity. The crystal piece 1 is not limited to a rectangular plate-like one as shown in FIG. 1, but is a round plate-like one as shown in FIG.
Of course, it can be applied to a strip type as shown in FIG.

【0007】そして図4は上記実施例のSCカットの水
晶振動子の電気的な電極配置を示す側面図で、水晶片1
の板面には互いに絶縁して主電極2の対と副電極3の対
を設け、たとえば主電極2を発振子として用い、副電極
3を共振子として用いる。このようにすれば、たとえば
図5に示す共振特性のように主電極2における共振特性
は周波数の低い方からCモードfc、Bモードfb、A
モードfaの順で現れる。これに対して副電極における
共振特性はその主振動の周波数fsを上記主電極2のB
モードの周波数fbに一致させるようにしている。した
がって、図6に示すような変形コルピッツ型の発振回路
において発振トランジスタ4のベースに主電極2の対を
発振子として介挿し、エミッタに副電極3による共振子
を介挿すれば、該共振子の共振周波数fsの成分を除去
することができ、主電極2のBモードの共振を確実に抑
圧することができ、たとえば図6に示す発振出力のよう
にスプリアスを生じることなく目的とするCモードの発
振出力を得ることができる。しかして上記実施例のSC
カットの水晶振動子を用いれば、副電極3の主振動の周
波数を主電極2の副振動の周波数に一致させるようにし
ているので主電極2の副振動を確実に抑制することがで
き周波数のジャンプ、スプリアス等を生じることなく目
的周波数の発振出力を容易に得ることができる。
FIG. 4 is a side view showing the electrical electrode arrangement of the SC-cut crystal unit of the above embodiment.
A pair of main electrodes 2 and a pair of sub-electrodes 3 are provided on the plate surface so as to be insulated from each other. For example, the main electrode 2 is used as an oscillator and the sub-electrode 3 is used as a resonator. By doing so, the resonance characteristics of the main electrode 2 such as the resonance characteristics shown in FIG. 5 are the C mode fc, the B mode fb, and the A mode from the lowest frequency.
Appear in the order of mode fa. On the other hand, the resonance characteristic of the sub-electrode is that the frequency fs of the main vibration is B of the main electrode 2
The frequency fb of the mode is matched. Therefore, in the modified Colpitts type oscillation circuit as shown in FIG. 6, if the pair of main electrodes 2 is inserted as an oscillator in the base of the oscillation transistor 4 and the resonator formed of the sub-electrode 3 is inserted in the emitter, the resonator Component of the resonance frequency fs can be removed, the resonance of the B mode of the main electrode 2 can be surely suppressed, and the target C mode can be obtained without causing spurious as in the oscillation output shown in FIG. The oscillation output of can be obtained. Then, the SC of the above embodiment
If a cut crystal oscillator is used, the frequency of the main vibration of the sub-electrode 3 is made to match the frequency of the sub-vibration of the main electrode 2, so that the sub-vibration of the main electrode 2 can be reliably suppressed. It is possible to easily obtain the oscillation output of the target frequency without causing jumps or spurious noises.

【0008】[0008]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、温
度の変化によって周波数のジャンプを生じることがなく
スプリアスのない良好な振動特性のSCカットの水晶振
動子を提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide an SC-cut crystal resonator having good vibration characteristics without causing a frequency jump due to a change in temperature and having no spurious.

【0009】[0009]

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

【図1】本発明の水晶振動子の電極構造を示す平面図で
ある。
FIG. 1 is a plan view showing an electrode structure of a crystal resonator of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例の水晶振動子の電極構造を
示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an electrode structure of a crystal resonator according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明のさらに他の実施例の水晶振動子の電極
構造を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing an electrode structure of a crystal resonator according to still another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の水晶振動子の電気的な電極配置を示す
側面図である。
FIG. 4 is a side view showing an electrical electrode arrangement of the crystal unit of the present invention.

【図5】本発明の水晶振動子の各電極の共振特性を発振
出力の関係を示す共振特性図である。
FIG. 5 is a resonance characteristic diagram showing the relationship between the resonance output of each electrode of the crystal unit of the present invention and the oscillation output.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 水晶片 2 主電極 3 副電極 4 トランジスタ 1 Quartz piece 2 Main electrode 3 Sub electrode 4 Transistor

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成6年5月12日[Submission date] May 12, 1994

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図6[Name of item to be corrected] Figure 6

【補正方法】追加[Correction method] Added

【補正内容】[Correction content]

【図6】本発明の水晶振動子を用いた発振回路の一例を
示す回路図である。
FIG. 6 is a circuit diagram showing an example of an oscillator circuit using the crystal unit of the invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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33゜回転し、更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SC
カットの水晶振動子において、 水晶片の板面に相対面して設けた主電極と、 上記水晶片の板面に上記主電極から絶縁して相対面して
形成しかつ主電極に生じる副振動の共振周波数に等しい
周波数を主振動とする副電極と、 を具備することを特徴とするSCカットの水晶振動子。
1. A plane perpendicular to the Y-axis of a crystal of quartz is rotated about 33 ° about the X-axis, and Z is rotated from this rotated position.
SC cut out from the surface rotated about 22 ° around the axis
In a cut crystal unit, a main electrode that is provided facing the plate surface of the crystal piece, and a sub-vibration that is formed on the plate surface of the crystal piece, facing and insulated from the main electrode, and generated in the main electrode. An SC-cut crystal resonator, comprising: a sub-electrode having a main vibration at a frequency equal to the resonance frequency of 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7352256B2 (en) 2005-06-07 2008-04-01 Nihon Dempa Kogya Co., Ltd. Crystal oscillation circuit
WO2023112962A1 (en) * 2021-12-15 2023-06-22 京セラ株式会社 Crystal oscillator and crystal device

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