Taktgeber

Quarze & Oszillatoren – oft verkannt, aber unverzichtbar

| Autor: Thomas Kuther

Diskutierten rege über technische Entwicklungen und Branchentrends bei Quarzen und Oszillatoren (von links): Stefan Hartmann, Epson Europe Electronics, Jürgen Reichmann, Geyer Electronic, Johann Wiesböck und Thomas Kuther, beide ELEKTRONIKPRAXIS, Jürgen Müller, KVG Quartz Crystal Technology, und Gerd Reinhold, WDI.
Diskutierten rege über technische Entwicklungen und Branchentrends bei Quarzen und Oszillatoren (von links): Stefan Hartmann, Epson Europe Electronics, Jürgen Reichmann, Geyer Electronic, Johann Wiesböck und Thomas Kuther, beide ELEKTRONIKPRAXIS, Jürgen Müller, KVG Quartz Crystal Technology, und Gerd Reinhold, WDI. (Bild: Paul-Thomas Hinkel)

Taktgeber sind Schlüsselbauelemente moderner Schaltungen, führen aber oft ein Schattendasein. Ein Grund, sie ins Rampenlicht eines Fachgesprächs der ELEKTRONIKPRAXIS zu stellen.

Zum 1. Fachgespräch „Quarze und Oszillatoren“ traf sich ein kleiner Kreis von Herstellern und Distributoren taktgebender Bauelemente in den Räumen der ELEKTRONIKPRAXIS in München.

Zu dieser Gesprächsrunde hatte die Redaktion der ELEKTRONIKPRAXIS in Zusammenarbeit mit dem Fachdistributor WDI eingeladen. Teilnehmer waren Jürgen Müller, Vertriebsleiter bei KVG Quartz Crystal Technology, Stefan Hartmann, Dept. Manager Timing Devices bei Epson Europe Electronics, Jürgen Reichmann, Geschäftsführer von Geyer Electronic, Gerd Reinhold, Produktmarketing FCP bei WDI, sowie WDI-Vorstandsvorsitzender Christian Dunger. Unter der Gesprächsführung von Chef­redakteur und Publisher Johann Wiesböck sowie Fachredakteur Thomas Kuther tauschten sich die Teilnehmer über Besonderheiten und Trends der Branche aus.

Ohne Quarze und Oszillatoren geht in der modernen Elektronik so gut wie nichts – darüber waren sich alle Teilnehmer gleich zu Beginn der Diskussionsrunde einig. Und so werden diese frequenzbestimmenden Bauteile auch in alle denkbaren Branchen geliefert, auch wenn die Gewichtung von Anbieter zu Anbieter etwas unterschiedlich ist. Als wichtige Marktsegmente wurden u.a. die Industrieelektronik, Telekommunikationsbranche und Automotive genannt.

Als wesentliche Anwendungsfelder wurden u.a. auch Medizinelektronik, Hf-Anwendungen, Embedded, Netzwerktechnik, Messtechnik, Sensorik und Wireless genannt. Die Indus­trieelektronik nimmt dabei eine führende Position ein, wie Geyer-Chef Jürgen Reichmann betont: „Der Oberbegriff Industrieelektronik umfasst fast alles, und wenn wir die Medizinelektronik und Sicherheitstechnik mit einschließen, sprechen wir von einem Anteil von 80 bis 90 Prozent.“

Der Trend geht hin zu immer kleineren Bauformen

Auch bei den Trends sind sich die Teil­nehmer einig: Neben einer weiteren Miniaturisierung der Bauelemente wurden auch die Reduzierung des ESRs, geringere Frequenz­toleranzen und ein immer niedrigeres Phasenrauschen genannt. Was sich in den letzten Jahren schon getan hat, wird beim Thema Miniaturisierung deutlich: „Vor 15 Jahren war eine Basisstation so groß wie ein Kühlschrank.

Heute haben wir Basisstationen, die sind so groß wie ein Brillenetui – und das ist auch auf immer kleinere Quarzbauformen zurückzuführen. Wir arbeiten heute mit Oszillatoren mit Bau­größen von 5 mm x 7 mm, die können, was früher nur mit 50 mm x 50 mm möglich war“, verdeutlicht Jürgen Müller. „Wer hätte vor zehn Jahren von der Bauform 1,6 mm x 1,2 mm gesprochen“, pflichtet ihm Gerd Reinhold bei.

Die Grenzen der Miniaturisierung sind teils bereits erreicht

Allerdings sind der Miniaturisierung auch Grenzen gesetzt, wie Stefan Hartmann einwirft: „Es gibt inzwischen Kunden, die sehr kleine Bauformen nicht mehr einsetzen wollen, da diese nicht mehr vernünftig zu verarbeiten sind. Sicher, es gibt zum Beispiel GPS-Module, von denen fünf Stück auf einen Fingernagel passen. Aber solche Baugrößen lassen sich auch nicht mehr beschriften – und viele Kunden wollen lesen können, welches Bauteil sie vor sich haben.“

„Ein weiteres Problem ist die Bestückung. Das Pad-Layout ist bei so kleinen Bauteilen so diffizil, dass bei der Bestückung extrem akkurat gearbeitet werden muss“, ergänzt Jürgen Reichmann. Weitere Probleme treten auf, wenn man Themen wie Staub und Feuchtigkeit mit betrachtet, wie Stefan Hartmann betont: „Denken Sie nur einmal an Kurzschlüsse oder Elektromigration – so ein Bauteil kann nun einmal nicht mehr 1 mm Isolationsabstand halten.“

In Automotive-Anwendungen kommt es vor allem auf ein geringes Phasenrauschen an, wie Stefan Hartmann erklärt: „Die Automobilbranche benötigt spezifischere Produkte mit anderen Charakteristika, also zum Beispiel geringeres Phasenrauschen bei TCXOs, um die Positioniergenauigkeit im Fahrzeug für autonomes Fahren zu erhöhen.“

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