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Takterzeugung Weltweit kleinster Schwingquarz für Smartphones und Wearables

| Redakteur: Thomas Kuther

Kyocheras weltweit kleinster Schwingquarz misst nur 1,0 mm x 0,8 mm und hat dennoch die gleichen elektrischen Charakteristika, wie das konventionelle Modell CX1210 mit den Maßen 1,2 mm x 1,0 mm.

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Weltmeister: Der CX1008 ist der weltweit kleinste Schwingquarz für Smartphones und Wearables.
Weltmeister: Der CX1008 ist der weltweit kleinste Schwingquarz für Smartphones und Wearables.
(Bild: Kyocera )

Die Kyocera Crystal Device Corporation (KCD) hat den nach eigenen Angaben weltweit kleinsten Schwingquarz für Smartphones, Wearables und andere elektronische Geräte vorgestellt. Der CX1008 ist ein Quarz, der nur 1,0 mm x 0,8 mm misst und dennoch die gleichen elektrischen Charakteristika aufweist, wie das konventionelle Modell CX1210 mit den Maßen 1,2 mm x 1,0 mm von Kyocera. Eine Änderung der elektrischen Schaltung ist deshalb nicht nötig. Erste Muster des CX1008 sollen ab Mai 2017 erhältlich sein, der Start der Massenproduktion ist für Anfang 2018 geplant.

Hochstabile Referenzsignale

Schwingquarze werden in digitalen Schaltungen zur Generierung hochstabiler Referenzsignale eingesetzt, da die einzigartigen Materialeigenschaften von Quarz eine präzise eingehaltene Frequenz sicherstellen, sobald sie mit einer bestimmten Stromspannung versorgt werden.

Schwingquarze sollen immer kleiner werden

Der Trend zu immer kleineren Smartphones und Wearables mit immer größerem Funktionsumfang erfordert noch kleinere und leistungsfähigere Schwingquarze. Bisher war man davon ausgegangen, dass ab einer bestimmten Größe die Leistungsfähigkeit der miniaturisierten Crystal Units sinke, da im gleichen Maß die elektrischen Eigenschaften, wie etwa der äquivalente Serienwiderstand, verschlechtert werden.

Auch der CX1210 ist schon winzig

Kyocera ist es bereits mit dem aktuellen CX1210 (1,2 mm x 1,0 mm) und nun auch mit dem neuen, extrem kleinen CX1008 (1,0 mm x 0,8 mm) gelungen, die Größe des Quarzes auf ein Minimum zu reduzieren und gleichzeitig die elektrischen Eigenschaften zu erhalten. Basis dafür ist ein neues Technologiedesign, das Kyocera exklusiv und in Zusammenarbeit mit Kazuya Yamamura, Außerordentlicher Professor an der Osaka University, entwickelt hat. Diese Technologie ist die Grundlage, auf der Kyocera neue Niederfrequenz-, Hochfrequenz- und Hochpräzisions- Oszillatoren entwickeln wird, die in Anwendungen für die Fahrzeug-Elektronik, für Advanced-Driver-Assistance-Systeme (ADAS), IoT-Geräte, in Basisstationen für Funknetzwerke und in der 5G Mobilkommunikation zum Einsatz kommen.

Optimiertes Quarzdesign

Die Verkleinerung von 1,2 mm x 1,0 mm auf 1,0 mm x 0,8 mm hätte im Normalfall die Erhöhung des Serienwiderstands (R1) um rund 30% zur Folge gehabt sowie die Anpassung der elektrischen Schaltung erfordert. Durch die Kyocera-eigene Piezoelectric Analysis Technology konnte das Quarzdesign so optimiert werden, dass sich die Größe des Bauelements unter Beibehaltung der elektrischen Eigenschaften des CX1210 auf 1,0 mm x 0,8 mm reduzieren ließ.

Spezielle Prozesse ermöglichen extreme Miniaturisierung

Bei Verwendung konventioneller Prozesse und Technologien in der Quarzherstellung führt die Miniaturisierung der Quarzscheibe üblicherweise zu höheren Abweichungen bei den elektrischen Schlüsselparametern. Kyocera verhindert dies durch ultrahochpräzise Prozesse, wie die Plasma-CVM-Technologie (CVM = Chemical Vaporization Machining), die von Professor Yamamura entwickelt wurde. Diese Methode setzt auf neutrale Radikale auf Plasmabasis und chemische Reaktionen auf der Quarzoberfläche. So ermöglicht sie, die Oberflächenbeschaffenheit und Dicke der Quarzscheibe hochpräzise zu kontrollieren. Mit der Halbleiter-Verarbeitungstechnik von Kyocera werden außerdem extrem genaue mechanische Abmessungen und deutlich reduzierte Abweichungen beim äquivalenten Serienwiderstand erzielt, sodass eine optimale elektrische und mechanische Charakteristik des Quarzes bei geringster Größe erreicht wird.

Technische Daten:

  • Produktbezeichnung: CX1008
  • Anwendungsbereiche: Smartphones, Wearables
  • Größe: 1,0 mm x 0,8 mm
  • Höhe: 0,30 mm
  • Frequenztoleranz: ±10 ppm
  • Temperaturstabilität: ±10 ppm (–30 bis 85 °C)
  • CI-Wert (äquivalenter Serienwiderstand): max. 60 Ω (37,4 MHz)
  • Produktionsstandort: Shiga Yohkaichi Plant (Japan)

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