Способ изготовления и настройки пьезоэлектрического резонатора

 

275I59

ОПИ САНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21а, 10

Заявлено 27.XII.1968 (№ 1294577/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 03Х!!.1970. Бюллетень № 22

Дата опубликования описания 25.XI.1970 комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

МПК Н 03h 3/02

УДК 621.372.412 (088.8) Авторы изобретения

А. Е. Караульник, В. Шин и К. В. Сорокин

Заявитель

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И HACTPOHKH

ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть применено при изготовлении пьезоэлектрических резонаторов.

Известные способы изготовления пьезоэлектрических резонаторов, обеспечивающие улучшение частотного спектра, предусматривают подавление нежелательных видов колебаний за счет изменения формы и размеров пьезоэлектрических пластин; демпфирования пучностей колебания; подбора формы и размеров электродов, затрудняющих пьезоэлектричеокое возбуждение нежелательных видов колебаний; выбора ориентации пьезоэлектрических пластин относительно кристаллографических осей.

Предлагаемый способ изготовления и настройки пьезоэлектрического резонатора, заключающийся в ориентировании кристалла пьезоэлемента относительно возбуждающего поля, разметке пластины, кристалла относительно кристаллографических направлений и нанесении возбуждающих электродов, отличается от известных тем, что пьезоэлемент заданных размеров возбуждают на частоте нежелательного вида колебаний по максимальному показанию индикаторного прибора, вращают пьезоэлемент в горизонтальной плоскости, добиваясь минимальных показаний индикаторного прибора, фиксируют пьезоэлемент в этом положении и размечают на нем контуры электродов кристаллодержателя, которые наносят затем любым известным методом.

Это позволяет подавить колебания нежелательных видов, пьезоэлсктричсскп связанные

5 с рабочим колебанием.

Процесс изготовления пьезоэлектрического резонатора включает в себя обработку кристалла любым известным способом (шлифовкой, полировкой. травлением и т. д.) до полу10 чения пьезокристаллической пластины заданных размеров, разметку пластины относительно кристаллографических направлений с помощью, например, микроскопа или любого другого устройства с использованием поляри15 зованного света п нанесение возбуждающих электродов, ориентированных относительно размсчснпых кристаллографпчсских направлений, любым известным способом, например распылением металла в вакууме.

20 С целью подавления нежелательного вида колебаний готовый пьезоэлемент заданных размеров помещают в обеспечивающий его поворот в горизонтальной плоскости кристаллодержатель, электроды которого включены в

25 одно из плеч четырехполюсника, связанного с измерительной схемой. Затем пьезоэлемент возбуждают на частоте нежелательного вида колебаний при помощи входящего в измерительную схему генератора стандартных сиг30 налов по максимальному показанию индика275159

tgp=

dät . sin ф + а.,ри . сов ф

d /, I торного прибора на выходе четырехполюсника, вращают пьезоэлемент в горизонтальной плоскости до минимального показания индикаторного прибора, фиксируют пьезоэлемент в этом положении и размечают на нем контуры электродов кристаллодержателя. После этого на пьезоэлемент любым известным способом в соответствии с разметкой наносят воз б у>кда ющие эл ектр оды.

Для изготовления пьезоэлектрических резонаторов предлагаемым способом используют кварцевые пластины в виде линз или дисков срезов ИТ или PT. Форма электродов может быть круглая с отверстиями в середине или без них, квадратная, прямоугольная и т. д, В качестве материала для напыления возбуждающих электродов применяют серебро, золото, платину, алюминий и другие материалы.

На фиг. 1 изображена пьезоэлектрическая пластина с координатными осями х, О, z и возбуждающее электрическое поле Е; на фиг. 2— кварцедержатель с установленной в нем пьезокристаллической пластиной в виде двояковыпуклой линзы в разрезе; на фиг. 3 — 6 — электроды, нанесенные на основание и крышку кварцедержателя; на фиг. 7 и 8 показаны частотные спектры известных пьезоэлектрических резонаторов из кварцевых пластин среза

ИТ и PT с,перпендикулярным полем возбуждения (H =90"); на фиг. 9 и 10 — частотные спектры пьезоэлектрических резонаторов из кварцевых пластин среза ИТ и PT соответственно с наклонным полем возбуждения (О=

= 90 ), изготовленных согласно предлагаемому способу.

Физическая сущность предлагаемого способа заключается в том, что в пьезоэлектрических резонатора,; возбу>кдающие электроды расположены таким образом, что возникающее электрическое поле не вызывает нежелательный вид колебаний.

Если кристаллическая пластина с координатными осями xyz имеет действующие пьезоэлектрические модули d», с/„„и d», вызывающие пьезоэлектрическую деформацию Si„ нежелательного вида колебаний, то из выражений

Skt = d,, соя О ° зш + d»i з>п О +

+ cl cps 0 cos < (1) можно рассчитать такое направление возбуждающего электрического поля, при котором колебания вида И не возбу>кдаются.

Для этого угол ср выбирают в пределах 0—

360, и по выражению (2) определяют величину угла О. Практически для нахождения требуемого направления возбу>кдающего электрического поля пьезокристаллическая пластина возбуждается на частоте не>келательного щ вида колебаний в кварцедер>кателе.

Затем вращением пластины 1 относительно неподвижных электродов 2 и >, закрепленных на основании 4 и крышке 5 кварцедержателя, 15 о нулевому показанию прибора, регистрирующего пьезоток, определяют такое положение электродов 2 и 8 на поверхности пластины 1, при котором электрическое поле не возбу>кдает колебания данного вида или амплитуда

2р его минимальна.

Резонаторы, изготовленные по предлагаемому способу, имеют меньшее число нежелательных резонаторов по сравнению с резонаторами, изготовленными известными способами

25 (сравнн фиг. 9 и 10 с фиг. 7, 8).

Предмет изобретения рр Способ изготовления и настройки пьезоэлектрического резонатора, заключающийся в ориентировании кристалла пьезоэлемента относительно возбуждающего поля, разметке пластины кристалла относительно кристаллографических направлений и нанесении возбуждающих электродов, предусматривающий использование кристаллодержателя, обеспечивающего поворот пьезоэлемента в горизонтальной плоскости, и измерительной схемы с

gp генератором стандартных сигналов и индикаторным прибором, отличающийся тем, что, с целью подавления колебаний нежелательных видов, пьезоэлектрически связанных с раоочим колебанием, пьезоэлемент заданных раз45 меров возбуждают на частоте нежелательного вида колебаний по;tatt

275159

/ао

19М Е, кгц

/900 Е,кгц

Составитель А. Орлов

Редактор Т. 3. Орловская Техред Л. Я. Левина Корректор Т. А. Джаманкулова

Заказ 3364/10 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комчтета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва,?К-35, Раушская наб. д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

;н3

4Ю

Мг/

E/v5 зм

П,нЯ

МО

/ЖЮ

Фив. 7

/6М 17й7 /фЦ /9E/E/ W кгц

Фиг.9

170/7 1999 190 Е кгц

11 иг. 10