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JP2000040937A - SC-cut crystal unit - Google Patents

SC-cut crystal unit

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Publication number
JP2000040937A
JP2000040937A JP22108898A JP22108898A JP2000040937A JP 2000040937 A JP2000040937 A JP 2000040937A JP 22108898 A JP22108898 A JP 22108898A JP 22108898 A JP22108898 A JP 22108898A JP 2000040937 A JP2000040937 A JP 2000040937A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
crystal
axis
cut
mode
long side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP22108898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuaki Koyama
山 光 明 小
Mikio Saito
藤 三 樹 夫 斉
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nihon Dempa Kogyo Co Ltd filed Critical Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority to JP22108898A priority Critical patent/JP2000040937A/en
Publication of JP2000040937A publication Critical patent/JP2000040937A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 [目的] Bモードの共振を確実に抑圧でき、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S
Cカットの水晶振動子を提供する。 [構成] 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、さら
にZ軸を中心にして、約22゜回転した面から切り出し
た短冊型のSCカットの水晶振動子において、水晶片の
長辺をZZ’軸方向から±10゜とし、この長辺の方向
の端部を支持する。
(57) [Abstract] [Purpose] S that can surely suppress B-mode resonance and thereby reliably excite C-mode resonance
Provide a C-cut crystal unit. [Structure] A strip obtained by rotating a plane orthogonal to the Y axis of a crystal of a crystal by about 33 ° about the X axis, and cutting the plane rotated about 22 ° about the Z axis from this rotated position. In the type SC-cut crystal resonator, the long side of the crystal piece is set to ± 10 ° from the ZZ ′ axis direction, and the end in the direction of the long side is supported.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、短冊型で長辺方向
の寸法が6mm程度の形状が小型の水晶片を用いて副振
動を抑圧して良好な振動特性を得ることのできるSCカ
ットの水晶振動子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SC-cut type, which is a strip-shaped small-sized quartz piece having a dimension in the long side direction of about 6 mm, which can suppress sub-vibration and obtain good vibration characteristics. It relates to a crystal unit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、応力感度、熱衝撃特性、位相雑音
性能等について優れた性能を有するSCカットの水晶振
動子が注目されている。このようなSCカットの水晶振
動子は、図3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、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
り出した水晶片1に電極を形成したものである。
2. Description of the Related Art Recently, attention has been paid to SC-cut quartz resonators having excellent performances such as stress sensitivity, thermal shock characteristics, and phase noise performance. As shown in FIG. 3, such an SC-cut quartz resonator rotates a plane orthogonal to the Y-axis of the crystal of the quartz crystal by about 33 ° about the X-axis, and further rotates the Z-axis from the rotated position. An electrode is formed on a crystal blank 1 cut out from a plane rotated by about 22 °.

【0003】SCカットの水晶振動子の周波数・温度特
性は、80℃付近に変極点を有する概略3次曲線状とな
る。一方、高安定度の水晶発振器として、80℃程度の
一定温度に加熱して動作させる恒温槽型の水晶発振器が
知られている。
The frequency and temperature characteristics of an SC-cut quartz resonator have a substantially cubic curve having an inflection point near 80 ° C. On the other hand, as a high-stability crystal oscillator, a thermostat-type crystal oscillator that is operated by heating to a constant temperature of about 80 ° C. is known.

【0004】このような発振器は、加熱用のヒータと、
温度制御回路とを有し、ヒータの発熱量を制御すること
によって、たとえば80℃程度の一定の温度を維持する
ようにしている。一方、SCカットの水晶振動子は80
℃付近に変極点を有するために恒温槽型の水晶発振器と
して用いた場合、温度変化に対して発振周波数の変化率
のもっとも少ない温度域で使用することになり極めて安
定な発振周波数を得ることができる。
[0004] Such an oscillator comprises a heater for heating,
A temperature control circuit for controlling the amount of heat generated by the heater to maintain a constant temperature of about 80 ° C., for example. On the other hand, SC-cut crystal units
When used as a thermostat type crystal oscillator because it has an inflection point near ℃, it will be used in the temperature range where the rate of change of the oscillation frequency with respect to temperature change is the least, and an extremely stable oscillation frequency can be obtained. it can.

【0005】したがって、たとえば1980年5月に開
催された第34回FCS(FREQUENCYCONTROLE SYMPOSIU
M)の予稿集187頁ないし193頁に基本波モードのS
C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。
Therefore, for example, the 34th FCS (FREQUENCYCONTROLE SYMPOSIU) held in May 1980
M), 187 to 193
C-cut resonator (FUNDAMENTAL MODE SC-CUT RESONATORS)
Various reports have been made as disclosed.

【0006】しかしながら、このようなSCカットの水
晶振動子は、図4に示す共振特性のように主振動である
Cモード(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モードの共振のクリスタルインピーダンス
(以下CIという)の値はCモードのそれに比して大き
いために問題とはならない。
However, such an SC-cut crystal resonator has a B-mode (illustrated B) at a high frequency side near the C-mode (illustrated C) which is the main vibration as shown in the resonance characteristics shown in FIG. And A mode (A in the figure) secondary vibration. Here, since the value of the crystal impedance (hereinafter referred to as CI) of the resonance in the A mode is larger than that in the C mode, it does not matter.

【0007】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。このため実際
に発振器を製作すると、たとえば経時変化によって同調
回路の特性が変化すると副振動であるBモードで容易に
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C
IをCモードのそれよりも大きくする必要があった。
On the other hand, the CI of the B mode is equal to or smaller than that of the C mode. Therefore, when the oscillator is actually manufactured, if the characteristics of the tuning circuit change due to, for example, aging, the oscillator may easily oscillate in the B mode, which is the secondary vibration. Therefore, when an SC-cut crystal resonator is used, the B-mode vibration is suppressed and the C-mode vibration is suppressed in order to surely excite the C-mode main vibration.
I needed to be larger than that of C mode.

【0008】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、このようにしても副振動を確
実に抑圧できない問題があった。
For this purpose, for example, there has been devised such as performing convex processing for processing only one main surface of the crystal blank into a convex lens shape. However, even in this case, there is a problem that the sub-vibration cannot be reliably suppressed. Was.

【0009】さらにこのような水晶振動子では、たとえ
ば直径10mm程度の水晶片が用いられていたが、この
ような水晶振動子を用いる恒温槽型の水晶発振器も小
型、軽量化することを望まれているために、水晶振動子
自体を小型化する必要があった。しかしながら水晶片を
小型化した場合、上述の副振動の問題はより顕著になり
これを解決する必要があった。
Further, in such a crystal oscillator, a crystal piece having a diameter of, for example, about 10 mm has been used. However, it is desired to reduce the size and weight of the oven controlled crystal oscillator using such a crystal oscillator. Therefore, it was necessary to reduce the size of the quartz resonator itself. However, when the crystal blank is miniaturized, the above-mentioned problem of the sub-vibration becomes more remarkable, and it is necessary to solve this problem.

【0010】[0010]

【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、Bモードの共振を確実に抑圧で
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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has an SC-cut which can surely suppress B-mode resonance and thereby can reliably excite C-mode resonance. It is an object to provide a crystal resonator.

【0011】[0011]

【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、
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短冊型のSCカットの水晶振動子に
おいて、水晶片の長辺をZZ’軸方向から±10゜と
し、この長辺の方向の端部を支持することを特徴とする
ものである。
According to the present invention, a plane orthogonal to the Y axis of a crystal of quartz is rotated about 33 ° about the X axis,
In a rectangular SC-cut crystal resonator cut out from a plane rotated about 22 ° about the Z axis from the rotated position, the long side of the crystal piece is ± 10 ° from the ZZ ′ axis direction, and the long side is Is supported.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
に示す水晶片の平面図を参照して詳細に説明する。図中
11は短冊型のSCカットの水晶片で、たとえば図2に
示すように人工水晶の結晶の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SC板から短冊状
に切り出したものである。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described in detail with reference to the plan view of the crystal blank shown in FIG. In the figure, reference numeral 11 denotes a strip-shaped SC-cut crystal blank. For example, as shown in FIG. 2, a plane orthogonal to the Y-axis of the crystal of the artificial quartz is rotated by about 33 ° about the X-axis, and further rotated at this rotated position From the SC plate rotated about 22 ° about the Z-axis from a rectangular shape.

【0013】ここで、1.6mm×5.8mmの極めて
形状の小型の水晶片について、長手方向をXX’軸の方
向から10゜ステップで異なる角度に面内回転して切り
出し、多数のサンプルを製作した。なお、これらの水晶
片は、表裏板面に電極を形成し、この電極を長手方向の
端部へ導出し、この導出端部をベースに植設したリード
端子に接続して機械的に保持するとともに電気的な接続
を行うようにした。
[0013] Here, a very small crystal piece of 1.6 mm x 5.8 mm is cut out by rotating its longitudinal direction at different angles in steps of 10 ° from the direction of the XX 'axis to obtain a large number of samples. Made. In addition, these crystal blanks form electrodes on the front and back plate surfaces, lead the electrodes to longitudinal ends, and connect the lead ends to lead terminals implanted on the base to mechanically hold the lead terminals. And electrical connection.

【0014】そしてこのSC板の面内で種々の方向に切
り出した水晶片について、Cモードに対するBモードの
共振波形の大きさを測定した。図3はこの結果を示すグ
ラフで、短冊の長辺がXX’軸方向に一致するときを回
転角0度とした。この結果から明らかなように、水晶片
の切り出し方向に応じてCモード対Bモードの共振波形
の大きさの比は変化し、Cモードに対してBモードのレ
ベルの最も大きいのは回転角60゜のときで+16d
B、最も小さいのは回転角90゜のときで−13dBで
ある。
Then, the magnitude of the resonance waveform of the B mode with respect to the C mode was measured for the quartz pieces cut in various directions in the plane of the SC plate. FIG. 3 is a graph showing this result. When the long side of the strip coincides with the XX ′ axis direction, the rotation angle is set to 0 °. As is apparent from this result, the ratio of the magnitude of the resonance waveform in the C mode to the B mode changes in accordance with the cutting direction of the crystal blank. + 16d for ゜
B, the smallest value is −13 dB at a rotation angle of 90 °.

【0015】したがって、主振動であるCモードに対し
て不要な副振動であるBモードの共振波形の大きさの最
も小さいのは短冊型の水晶片の長辺をXX’軸から90
゜回転したものであり、これは水晶片の長辺をZZ’軸
方向に一致させることになる。なお実用的には水晶片の
長辺をZZ’軸方向±10゜の範囲とすれば不要なBモ
ードの共振に対してCモードの主振動が充分に強勢でス
プリアスによる特性の劣化のない水晶振動子を得ること
ができる。
Therefore, the smallest size of the resonance waveform of the B mode which is unnecessary auxiliary vibration with respect to the C mode which is the main vibration is that the long side of the strip-shaped crystal piece is 90 degrees from the XX 'axis.
゜ This is to make the long side of the crystal piece coincide with the ZZ ′ axis direction. Practically, if the long side of the crystal piece is within the range of ± 10 ° in the ZZ ′ axis direction, the main vibration of the C mode is sufficiently strong against the unnecessary B mode resonance, and the crystal is not degraded by spurious characteristics. A vibrator can be obtained.

【0016】なお、水晶片を保持したベースには、たと
えばシリンダ型のカバーをかぶせて、カバーの開口縁部
をベースに気密に嵌合させて封止し、このベースを介し
て2本のリード端子を導出するようにしている。
The base holding the crystal blank is covered with, for example, a cylinder-type cover, and the opening edge of the cover is hermetically fitted to the base to seal the base. Terminals are derived.

【0017】このようにすれば、主振動のレベルに対し
て、不要な副振動のレベルを小さくでき、精密なコンベ
ックス加工のような量産性を阻害する工程も不要となる
ので生産性も高く、コストも低減することができる。そ
して上記実施の形態で説明した水晶片の形状は極めて小
型であり、振動特性も良好なのでこれを用いた水晶発振
器の形状も小型化することができる。
This makes it possible to reduce the level of unnecessary sub-vibration relative to the level of main vibration, and eliminates the need for steps that impede mass productivity such as precise convex machining, thereby increasing productivity. Cost can also be reduced. The shape of the crystal piece described in the above embodiment is extremely small and has good vibration characteristics, so that the shape of the crystal oscillator using the same can be reduced.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
著しく形状の小型のSCカットの水晶振動子を実現する
ことができ、しかも副振動のレベルが小さく振動特性の
良好な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 realize a small-sized SC-cut crystal unit having an extremely small shape, and to provide an SC-cut crystal unit having a small level of sub-vibration and excellent vibration characteristics.

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

【図1】本発明の一実施の形態の水晶振動子の水晶片の
平面図である
FIG. 1 is a plan view of a crystal piece of a crystal unit according to an embodiment of the present invention.

【図2】水晶片の面内回転角と主振動と副振動のレベル
比を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an in-plane rotation angle of a crystal blank and a level ratio between a main vibration and a sub vibration.

【図3】SCカットの水晶片の切り出し角度を説明する
図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a cut-out angle of a crystal piece in an SC cut.

【図4】SCカットの水晶振動子の主振動と副振動の応
答特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating response characteristics of main vibration and sub-vibration of an SC-cut quartz resonator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ・・ 水晶片 XX’ ・・ XX’軸 ZZ’ ・・ ZZ’軸 11 ・ ・ Quartz piece XX ′ ・ ・ XX ′ axis ZZ ′ ・ ・ ZZ ′ axis

Claims (3)

【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、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短冊型の
SCカットの水晶振動子において、 水晶片の長辺をZZ’軸方向±10゜とし、かつこの長
辺方向の端部を支持することを特徴とするSCカットの
水晶振動子。
1. A rectangular shape obtained by rotating a plane orthogonal to the Y-axis of a crystal of a quartz crystal by about 33 ° about the X-axis, and cutting the plane rotated about 22 ° about the Z-axis from the rotated position. 2. The SC-cut crystal resonator according to claim 1, wherein the long side of the crystal piece is set to ± 10 ° in the ZZ′-axis direction, and the end in the long side direction is supported.
【請求項2】請求項1に記載のものにおいて、水晶片の
長辺方向の寸法は6mm以下であることを特徴とするS
Cカットの水晶振動子。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the dimension of the crystal piece in the long side direction is 6 mm or less.
C-cut crystal oscillator.
【請求項3】請求項1に記載のものにおいて、水晶片は
シリンダ型の容器に収納し、容器の端部から電極を導出
したことを特徴とするSCカットの水晶振動子。
3. An SC-cut crystal resonator according to claim 1, wherein the crystal blank is housed in a cylindrical container and an electrode is led out from an end of the container.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005191866A (en) * 2003-12-25 2005-07-14 Seiko Epson Corp Quartz crystal selection method, crystal vibrating piece and crystal device manufacturing method
US7157983B2 (en) 2003-03-19 2007-01-02 Seiko Epson Corporation Cut of piezoelectric oscillator, piezoelectric oscillator, and piezoelectric device
EP2051374A1 (en) 2007-10-18 2009-04-22 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Quartz crystal element made of double-rotation Y-cut quartz crystal plate
JP2010251959A (en) * 2009-04-14 2010-11-04 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd Crystal oscillator

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