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4-2023

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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

Quarze und Oszillatoren

Quarze und Oszillatoren Punktschweißen kann Partikel hervorrufen sind für bestimmte Nutzungsbedingungen konzipiert. Eine ordnungsgemäße Verwendung und Lagerung trägt zur stabilen Qualität der Blankfixierung bei. Ausfälle von Oszillatoren können manchmal auf die Integration des ICs zurückgeführt werden. In den heutigen kleinen SMD-Oszillatoren wird der Chip direkt auf das PCB montiert. Die Problematik ähnelt hier jener der Quarzblanks. Bei Staub auf den Anschlüssen, bei leichten Verschiebungen der Montageposition, unzureichendem Bindemittel oder bei schlechter Handhabung des Klebematerials können Ausfälle leicht auftreten. Darüber hinaus kann das Quarzblank selbst hinter dem Ausfall stecken. Beim Quarzblank handelt es sich um eine Scheibe aus einem synthetischen Quarzbalken, dessen Qualität meist vom „Saat-Quarz“ abhängt. Weist der Ursprungsquarz kleine Löcher bzw. Einsprengungen auf, wird an diesen Stellen kein reiner Quarz wachsen. Die Verzwillingung, die in verschiedenen Konfigurationen im Kristall auftritt, ist ein weiteres Beispiel. Daher sind zur Herstellung von synthetischem Quarz gute Impfkristalle notwendig. Die Qualitätsstufen von synthetischem Quarz sind in der Norm IEC60758 festgelegt, und zuverlässige Quarzhersteller besitzen auch die allerbesten Impfkristalle. Diese lassen sich erst nach der Herstellung von Abermillionen von Quarzen erzeugen. Nicht alle Hersteller verfügen jedoch über eigene Autoklaven zur Erzeugung von synthetischen Quarzen und haben somit die Kontrolle des Rohstoffs im eigenen Haus. Natürlich kann der Großteil der schlechten Blanks mithilfe einer vollständigen Kontrolle aussortiert werden. Sieht so die ultimative Fehlervorbeugung aus? Wenn Sie auf der Suche nach zuverlässigen Quarzherstellern sind, lohnt es sich, auch die Vorlieferanten der Quarzblanks genau unter die Lupe zu nehmen. Wie kann man Quarzfehler minimieren? Die hier beschriebenen Fehler sind nur einige Beispiele. Leider ist es nicht möglich, diese Quarzausfälle zu 100% zu eliminieren. Daher liegt es auf der Hand, eine möglichst perfekte Vorbeugung anzustreben. 1. Fehlerquellen minimieren Das lässt sich erreichen, indem man die Anzahl der bei der Herstellung eingesetzten Vorrichtungen oder die einzelnen Schritte im Produktionsprozess selbst durch Innovation reduziert. Das lässt sich heute natürlich nicht mehr so leicht bewerkstelligen, denn es wurden im Laufe der Zeit bereits viele technische Neuerungen durchgeführt. 2. Reinigungshäufigkeit erhöhen Das lässt sich mit einer Erweiterung der Reinigungsprozesse sowie einer Erhöhung der Wartungshäufigkeit der Maschinen und Vorrichtungen erzielen. Dadurch steigen allerdings die Produktionskosten aufgrund der durch die zusätzlichen Reinigungszeiten verursachten geringeren Produktionsmengen. 3. Strenge Kontrollen einführen Dadurch sollen zweifelhafte Produkte schon während der Prüfung ausscheiden. Auch dadurch steigen die Kosten aufgrund der schlechteren Ausbeute. Nehmen wir das Metallgehäuse als Beispiel. Quarze im Metallgehäusen bieten zwar den Vorteil einer sichereren Oszillation. Es hat sich jedoch die automatisierte Herstellung von SMD-Quarzen durchgesetzt, da es bei den Metallgehäusen mehr Prozessschritte und daher ein höheres Partikelrisiko gibt. Vor allem das Versiegeln war immer wieder für Probleme verantwortlich. Beim Einschließen des Quarzblanks wird das Gehäuse mittels Punktschweißung versiegelt. Bei dieser Methode entstehen Funken innerhalb des Produkts, und es war unmöglich, Partikel daran zu hindern, sich am Quarzblank anzuheften. Darüber hinaus erfolgte der Frequenzabgleich in einem alten Prozess, wodurch sich häufig Partikel in der Maschine ansammelten. Um dem vorzubeugen und verbleibende Partikel zu entfernen, erhöhten die Hersteller die Reinigungshäufigkeit ihrer Anlagen. Naturgemäß stiegen dadurch auch die Arbeits- und Wartungskosten. Selbst wenn man beide oben genannten Verbesserungen eingeführt hat, können trotzdem Partikel im Quarz auftreten. Vor dem Versand werden DLD- Tests (Drive Level Dependency) durchgeführt, bei denen der Quarz mit verschiedenen Leistungsstufen beaufschlagt wird. Durch diese Tests können fehlerhafte Produkte mit Partikeln ausgesondert werden. Der Test kann durch mehrere Leistungsstufen verfeinert und in der Effektivität erhöht werden, verursacht dann jedoch auch höhere Kosten. Wann werden diese Verbesserungen von den Lieferanten eingeführt? Eine Möglichkeit dazu besteht durch Qualitätsaudits von Kunden. Die Prüfer kontrollieren dabei die Produktionsprozesse und weisen gelegentlich auf die von ihnen entdeckten Risiken und Schwächen hin. Das ist ein richtiger Schritt in Richtung Qualitätsverbesserung. Natürlich unter der Voraussetzung, dass der jeweilige Lieferant die Inputs ernst nimmt. Vorsicht ist geboten, wenn Neuankömmlinge unter den Quarzherstellern mit Audits namhafter Kunden ihre Qualitätsglaubwürdigkeit aufwerten möchten. Audits sollen eigentlich das Prozessmanagement in punkto Qualität überprüfen. Sie sind nicht dazu da, um die Produktqualität zu beurteilen. Diese beiden Dinge sollten nicht vermischt werden. Die wichtigste Methode zur Verbesserung der Qualität basiert auf der Grundlage tatsächlicher Fehler. Wie bereits erwähnt, können Ausfälle trotz aller Vorkehrungen nie komplett ausgeschlossen werden. Entscheidend ist, wie ernst es Hersteller mit nachhaltigen Gegenmaßnahmen bei solchen Ausfällen meinen, um ein Wiederkehren des Problems auszuschließen. Um eine echte Qualitätsmarke zu etablieren, braucht es auch Fehler, an denen man wachsen kann. Wir haben Ihnen hiermit hoffentlich vermitteln können, warum Qualität auf einem hohen Niveau notwendig ist. 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