mireabulletinRussian Technological JournalRussian Technological Journal2782-32102500-316XRTU MIREA10.32362/2500-316X-2022-10-2-43-50mireabulletin-483Research ArticleУПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПРОДУКЦИИ. СТАНДАРТИЗАЦИЯPRODUCT QUALITY MANAGEMENT. STANDARDIZATIONИсследование надежностных характеристик кварцевых резонаторов в миниатюрных керамических корпусахStudy of the reliability of quartz resonators in miniature ceramic packageshttps://orcid.org/0000-0001-8217-4546БойчукМ. И.BoychukM. I.

Бойчук Максим Иванович, к.т.н., преподаватель, кафедра электроники Института перспективных технологий и индустриального программирования; начальник службы контроля качества продукции – главный контролер, руководитель испытательной лаборатории

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

107076, Москва, ул. Краснобогатырская, д. 44, стр. 1

Maksim I. Boychuk, Cand. Sci. (Eng.), Teacher, Department of Electronics, Institute of Advanced Technologies and Industrial Programming; Head of Product Quality Control Service – Chief Controller, Head of Testing Laboratory

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

1-44, Krasnobogatyrskaya ul., Moscow, 107076 

bojchuk@mirea.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6990-3713КривоноговВ. Е.KrivonogovV. E.

Кривоногов Владислав Евгеньевич, инженер по качеству

107076, Москва, ул. Краснобогатырская, д. 44, стр. 1

Vladislav E. Krivonogov, Quality Engineer

1-44, Krasnobogatyrskaya ul., Moscow, 107076 

kerri.41@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6992-455XМикаеваС. А.MikaevaS. A.

Микаева Светлана Анатольевна, д.т.н., профессор, заведующий кафедрой электроники Института перспективных технологий и индустриального программирования

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

Svetlana A. Mikaeva, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Head of Department of Electronics, Institute of Advanced Technologies and Industrial Programming

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454 

mikaeva_s@mirea.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0092-7549ВасильеваЛ. А.VasilievaL. A.

Васильева Любовь Александровна, аспирант кафедры электроники Института перспективных технологий и индустриального программирования; ведущий инженер по качеству

119454, Москва, пр-т Вернадского, д. 78

107076, Москва, ул. Краснобогатырская, д. 44, стр. 1

Lyubov A. Vasilieva, Postgraduate Student, Department of Electronics, Institute of Advanced Technologies and Industrial Programming; Lead Quality Engineer

78, Vernadskogo pr., Moscow, 119454

1-44, Krasnobogatyrskaya ul., Moscow, 107076 

vasiliewafonon@gmail.comМИРЭА – Российский технологический университет; Акционерное общество «ЛИТ-ФОНОН»РоссияMIREA – Russian Technological University; LIT-FONONRussian FederationАкционерное общество «ЛИТ-ФОНОН»РоссияLIT-FONONRussian FederationМИРЭА – Российский технологический университетРоссияMIREA – Russian Technological UniversityRussian Federation2022030420221024350Copyright © Бойчук М.И., Кривоногов В.Е., Микаева С.А., Васильева Л.А., 20222022Бойчук М.И., Кривоногов В.Е., Микаева С.А., Васильева Л.А.Boychuk M.I., Krivonogov V.E., Mikaeva S.A., Vasilieva L.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.rtj-mirea.ru/jour/article/view/483

Цели. При разработке современных приборов радиоэлектроники и связи большое значение имеет выполнение требований, предъявляемых к ее надежности, стабильности генерируемых частот, избирательности приемной аппаратуры. Применение кварцевых резонаторов, широко используемых в радиосхемах сегодня, частично позволило повысить надежность средств связи и гарантировало высокую стабильность частоты без усложнения схемы. Современные мировые тренды разработки электротехнической аппаратуры связаны с ее миниатюризацией. Габариты кварцевых резонаторов с каждым годом уменьшаются, при этом требования к надежностным характеристикам остаются высокими. Цель работы – оценка возможности применения кварцевых резонаторов, представленных в миниатюрном керамическом корпусе размером 2.5 × 2.0 × 0.6 мм, в условиях повышенной температуры окружающей среды, а также выработка оптимальных требований к режиму термотренировки, который является базовой технологической операцией для стабилизации частоты колебаний.Методы. Испытание кварцевых резонаторов на безотказность и методы статистического моделирования в радиотехнике.Результаты. Установлены требования к надежностным характеристикам кварцевых резонаторов РК588 в миниатюрных керамических корпусах размером 2.5 × 2.0 × 0.6 мм при воздействии повышенной температуры окружающей среды +85 °C и +125 °C. Установлены требования по уходу частоты при воздействии повышенной температуры окружающей среды на тип кристаллической пластины, созданной на основе патента РФ № 27122426 «Способ изготовления тонких кристаллических пластин и тонких кристаллических элементов». Оптимизирован способ термотренировки и установлены коэффициенты старения.Выводы. Расчетный коэффициент старения резонаторов в процессе испытаний на безотказность для партии № 1 при температуре +85 °C составил 0.75, а для партии № 2 при температуре +125 °C составил 0.18. Для данного типа пьезоэлемента размером 1.5 × 1.0 мм при рабочей температуре +125 °С коэффициент старения ниже в 4 раза, чем при температуре +85 °С, что говорит о возможности применения резонатора РК588 в условиях повышенной температуры окружающей среды.

Objectives. In the development of radio electronics and communications, it is important that the requirements for the reliability, stability of the generated frequencies, and selectivity of the receiving equipment are fulfilled. The use of quartz resonators, widely used in radio circuits today, has partially allowed for the reliability of communication devices and guaranteed high frequency stability to be enhanced without complicating the circuit. Modern global trends in the development of electrical equipment are associated with miniaturization. The dimensions of quartz resonators are decreasing every year, while the requirements for reliability remain high. The study aimed to evaluate the possibility of using quartz resonators packaged in a miniature ceramic case 2.5 × 2.0 × 0.6 mm, under conditions of elevated ambient temperature. It has also allowed for the development of optimal requirements for the thermal training regime as the basic technological operation for stabilizing the oscillation frequency.Methods. Reliability testing of quartz resonators and methods of statistical modeling in radio engineering.Results. The results established the requirements for the reliability of RK588 quartz resonators in miniature ceramic cases 2.5 × 2.0 × 0.6 mm in size under the influence of elevated ambient temperatures of +85 °C and +125 °C. The requirements for frequency drift when exposed to elevated ambient temperature on the crystalline plate type based on RF patent No. 27122426 “Method of manufacturing thin crystalline plates and thin crystalline elements” were also specified. The method of thermal training was optimized and the ageing coefficients were established.Conclusions. The coefficients of ageing calculated for the resonators during the reliability tests was as follows: Batch No. 1 at a temperature of +85 °C was 0.75; and for Batch No. 2 at a temperature of +125 °C was 0.18. For this type of piezoelectric element with a size of 1.5 × 1.0 mm at an operating temperature of +125 °C the ageing coefficient is 4 times lower than at a temperature of +85 °C. This indicates the possibility of using the RK588 resonator at elevated ambient temperatures.

кварцевый резонаторнадежностькерамический корпусчастота колебанийтемператураquartz resonatorreliabilityceramic caseoscillation frequencytemperatureReferencesБойчук М.И. Влияние креплений на температурночастотную характеристику резонаторов. Компоненты и технологии. 2011;9:188–190.Boychuk M.I. Influence of fastenings on the temperaturefrequency response of resonators. Komponenty i tekhnologii = Components & Technologies. 2011;9:188–190 (in Russ.).Бойчук М.И., Микаева С.А. Сборка кварцевых генераторов. Сборка в машиностроении, приборостроении. 2016;10:7–11.Boychuk M.I., Mikaeva S.A. Build crystal oscillators. Sborka v mashinostroenii, priborostroenii = Assembling in Mechanical Engineering and Instrument-Making. 2016;10:7–11 (in Russ.).Бойчук М.И., Микаева А.С., Микаева С.А. Температурно-частотные характеристики резонаторов. Автоматизация. Современные технологии. 2019;73(8):343–348.Boychuk M.I., Mikaeva A.S., Mikaeva S.A. Temperature-frequency characteristics of the resonators. Avtomatizatsiya. Sovremennye tekhnologii = Automation. Modern Technologies. 2019;73(8):343–348 (in Russ.).Бойчук М.И., Микаева С.А. Проведение испытаний и контроль электронной компонентной техники. В сб.: Информатика и технологии. Инновационные технологии в промышленности и информатике. Сб. докладов Российской научно-технической конференции с международным участием. М.: РТУ МИРЭА; 2019. Т. 2. С. 258–261.Boychuk M.I., Mikaeva S.A. Testing and control of electronic component technology. In: Computer science and technology. Innovative technologies in industry and informatics. Russian scientific and technical conference with international participation. Collection of conference reports. Moscow: RTU MIREA; 2019. V. 2. P. 258–261 (in Russ.).Бойчук М.И., Власов К.В., Черпухина Г.Н. и др. Способ изготовления тонких кристаллических пластин и тонких кристаллических элементов: Пат. РФ № 27122426. Заявка № 2019104435; заявл. 18.02.2019, опубл. 28.01.2020.Boychuk M.I., Vlasov K.V., Cherpukhina G.N., et al. Method of making thin crystal plates and thin crystalline elements: Pat. RF 27122426. Publ. 28.01.2020 (in Russ.).Хоменко И.В., Косых А.В. Кварцевые резонаторы и генераторы. Омск: Издательство ОмГТУ; 2018. 160 с.Khomenko I.V., Kosykh A.V. Kvartsevye rezonatory i generatory (Quartz resonators and generators). Omsk: OmGTU; 2018. 160 p. (in Russ.).Бойчук М.И., Васильева Л.А., Микаева С.А. Методика расчета надежности кварцевых резонаторов. Справочник. Инженерный журнал (с приложением). 2020;7(280):53–58. https://doi.org/10.14489/hb.2020.07.pp.053-058Boychuk M.I., Vasilyeva L.A., Mikaeva S.A. Method for calculating the reliability of quartz resonators. Spravochnik. Inzhenernyi zhurnal (s prilozheniem) = Handbook. An Engineering Journal with Appendix. 2020;7(280):53–58 (in Russ.). https://doi.org/10.14489/hb.2020.07.pp.053-058Васильева Л.А., Бойчук М.И., Микаева С.А. Контроль спая пьезоэлектрических изделий. Справочник. Инженерный журнал (с приложением). 2020;9(282):20–24. https://doi.org/10.14489/hb.2020.09.pp.020-024Vasilyeva L.A., Boychuk M.I., Mikaeva S.A. Control of piezoelectric products junction. Spravochnik. Inzhenernyi zhurnal (s prilozheniem) = Handbook. An Engineering Journal with Appendix. 2020;9(282):20–24 (in Russ.). https://doi.org/10.14489/hb.2020.09.pp.020-024Белов А.А., Степанов А.В. Описание задачи спецпрактикума. Кварцевые резонаторы. М.: МГУ; 2012. 18 с. URL: http://www.osc.phys.msu.ru/mediawiki/upload/9/99/KRR.pdfBelov A.A., Stepanov A.V. Opisanie zadachi spetspraktikuma. Kvartsevye rezonatory (Description of the task of the special practice. Quartz resonators). Moscow: MGU; 2012. 18 p. (in Russ.). Available from URL: http://www.osc.phys.msu.ru/mediawiki/upload/9/99/KRR.pdfГоревой А.В., Лирник А.В. Измерение шумовых параметров резонатора на квази-ПАВ. В сб.: СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии. Материалы 25-й Международной Крымской конференции. В 2-х ч. Севастополь; 2015. Ч. 1. С. 900–901.Gorevoi A.V., Lirnik A.V. Measurement of noise parameters of a resonator on a quasi-SAW. In: 25th International Crimean Conference of Microwave Engineering and Telecommunication Technologies. Conference materials. In 2th parts. Sevastopol. 2015. Part 1. P. 900–901 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.