Исследование надежностных характеристик кварцевых резонаторов в миниатюрных керамических корпусах

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.

1. Бойчук М.И. Влияние креплений на температурночастотную характеристику резонаторов. Компоненты и технологии. 2011;9:188–190.

2. Бойчук М.И., Микаева С.А. Сборка кварцевых генераторов. Сборка в машиностроении, приборостроении. 2016;10:7–11.

3. Бойчук М.И., Микаева А.С., Микаева С.А. Температурно-частотные характеристики резонаторов. Автоматизация. Современные технологии. 2019;73(8):343–348.

4. 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.

5. 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.

6. Хоменко И.В., Косых А.В. Кварцевые резонаторы и генераторы. Омск: Издательство ОмГТУ; 2018. 160 с.

7. 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.053-058

8. Васильева 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.020-024

9. Белов 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.pdf

10. Горевой 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.