Finde die perfekte Größe - Überlegungen bei der Auswahl der Größe Ihrer Frequenzprodukte
Posted: 25th March 2021
Da die meisten Hersteller von elektronischen Geräten die Größe ihrer Produkte immer weiter reduzieren, wird Druck auf die Hersteller von passiven Komponenten ausgeübt, die Gehäusegrößen ihrer Bauteile kontinuierlich zu verringern. Aber bringt die Verkleinerung der Gehäusegröße von Bauteilen nur Vorteile mit sich, oder ergeben sich auch Nachteile aus diesem Trend? Dieser Blog gibt einen Einblick in die Vorteile, aber auch in die Herausforderungen, mit denen Ingenieure bei der Verwendung kleinerer Quarze und Oszillatoren konfrontiert werden.
Wenn ein Kunde seine Leiterplatte verkleinern oder auf einer bestehenden Platine mehr Platz für zusätzliche Schaltkreise schaffen möchte, können ihm kleinere Bauteile helfen, diese Ziele zu erreichen. Dies hilft, die Größe des Endprodukts zu reduzieren oder mehr Funktionalität in das Produkt zu integrieren.
Allerdings können kleinere Bauteile im Vergleich zu größeren teurer sein. Das gilt auch für Frequenzprodukte. Die kleineren Bauteile sind aufwendiger zu produzieren und die Hersteller müssen möglicherweise neue Produktionsanlagen anschaffen oder neue Technologien entwickeln und einsetzen. Bis zum Return-of-Investment (ROI) werden diese Bauteile im Vergleich zu anderen teurer sein. Außerdem wird der Preis von Quarzen in Miniaturgehäusen wie 2,0 x 1,6 mm leicht ansteigen, da es zusätzlich noch schwieriger und teurer ist, neue Frequenzen oder neue Stabilitäten zu entwickeln. Gleichzeitig können aber auch größere Gehäuse wie 7,0 x 5,0 mm wieder teurer werden, da das Produktionsvolumen im Vergleich zu anderen Gehäusegrößen in den letzten Jahre eher gesunken ist. Diese reduzierte Menge führt dazu, dass bei der Herstellung dieser Produkte keine Skaleneffekte mehr erzielt werden können.
Generell gilt, dass mit steigenden Stückzahlen die Kosten gesenkt werden. Dies liegt an größeren Bestellmengen für Rohmaterial (z. B. Quarz Blanks) und daran, dass die Hersteller die gleiche Einstellung an den Produktionsmaschinen für mehr Teile verwenden können. Das spart Zeit und macht es einfacher und günstiger, größere Mengen desselben Produkts zu produzieren. Da die kleineren Bauteile noch nicht lange auf dem Markt sind, befinden sich viele Projekte noch in der Entwicklungsphase. Sobald aber die Massenproduktion beginnt, werden die Preise für diese Bauteile sinken. Mit all dem im Hinterkopf liegt der "Sweet Spot" derzeit bei 2,5 x 2,0 mm und 3,2 x 2,5 mm, da dies die Größen sind, die am kostengünstigsten sind.
Ein weiterer Punkt, der beachtet werden muss, ist, dass es im Grunde unmöglich ist, kleinere Teile manuell auf eine Leiterplatte zu löten. Gehäuse mit einer Größe von nur 1,2 x 1,0 mm lassen sich nur schwer präzise auf einer Leiterplatte platzieren und die Montage dieser Teile erfordert entsprechende Maschinen. Die Bestückungsmaschinen müssen beim Umgang mit kleineren Teilen sehr viel genauer sein, denn eine ungenaue Platzierung von Bauteilen kann zum Ausfall der Baugruppe führen, was eine teure Nachbearbeitung zur Folge hat.
Grundsätzlich ist die Verwendung von weniger Materialien besser für die Umwelt. Für kleinere Komponenten wird weniger Rohmaterial benötigt und das Verpackungsmaterial kann reduziert werden. Außerdem sind kleinere Teile leichter und nehmen beim Transport oder im Lager nicht so viel Platz ein, was zu einer Reduzierung der Frachtkosten sowie der Kosten für die Lagerung führen kann.
Aus technischer Sicht ist auch zu berücksichtigen, dass das Ersetzen größerer Quarze durch kleinere deren Spezifikationen beeinflusst. Zum Beispiel kann der generell höhere ESR und das geringere Drive Level zu einer nicht funktionsfähigen Schaltung führen. Für weitere Informationen lesen Sie bitte unseren Blog: ‚Kommt es wirklich auf die Größe an? – Auswirkung auf das Design durch die Miniaturisierung von Quarzen‘.
Es ist auch zu bedenken, dass bei der Verwendung kleiner Quarze diese in der Regel eine geringere Höhe haben. Bei Quarzen hängt die Frequenz von der Dicke des Blanks ab, d.h. je dicker der Blank ist, desto niedriger ist die Frequenz. Aus diesem Grund ist es physikalisch nicht möglich, Frequenzen unter 16 MHz im 2,0 x 1,6 mm-Gehäuse oder unter 24 MHz in einem 1,6 x 1,2 mm-Gehäuse anzubieten. Auch dies muss beim Wechsel von einer größeren zu einer kleineren Baugröße beachtet werden. Dies gilt jedoch nur für Quarze, für Oszillatoren sind niedrigere Frequenzen auch in kleineren Baugrößen verfügbar.
IQD bietet eine breite Palette von kleinen Komponenten in seinem Quarz-, Oszillator-, VCXO- und TCXO-Portfolio an. Darüber hinaus bieten wir weiterhin ein Sortiment an größeren Produktgehäusen an. IQD bietet auch eine Reihe von Engineering-Support-Services an, um Kunden von der Designphase bis zur Produktion zu begleiten.
Für Unterstützung bei der Auswahl des richtigen Produkts für Ihre Leiterplatte wenden Sie sich bitte an unser Vertriebs- und Applikations-Support-Team.