Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2011 №11

К вопросу о ценообразовании пьезоэлектрических резонаторов на объемных акустических волнах

Аникин Олег  
Бойчук Максим  
Грузиненко Валерий  

В современных условиях объективное ценообразование является одним из основных факторов, определяющих эффективность производства изделий пьезоэлектроники. Непомерное завышение цены на изделие может привести к потере его конкурентоспособности, если же не учитываются в полной мере затраты на производство — изделие становится нерентабельным, убыточным. Поэтому при установлении цены на изделие необходимо учитывать все ценообразующие факторы и перспективность стабильного спроса.

Себестоимость (полные расходы, отнесенные к одному резонатору) включает в себя:

  • стоимость конструкционных материалов и комплектации (пьезоэлектрические монокристаллы, корпус, материал электрода, припой или токопроводящий клей);
  • стоимость технологических материалов (абразивы, специальные компаунды для склейки и наклейки кристаллических деталей на различных стадиях формообразования кристаллического элемента, большое количество различных веществ для химической обработки деталей и блоков резонаторов и для регенерации пьезоэлементов и деталей корпуса, специальные горюче-смазочные и охлаждающие вещества, моющие компоненты и т. д.);
  • заработная плата производственного, управленческого и вспомогательного персонала;
  • стоимость технологического и энергетического оборудования;
  • ремонтные работы и расходы;
  • стоимость сертификации и лицензирования производства и продукции;
  • стоимость испытаний и исследовательских работ;
  • стоимость зданий и сооружений (или плата за аренду) и затраты на их содержание;
  • амортизационные отчисления и средства на развитие производства и обновление номенклатуры;
  • стоимость разработки или приобретения и поддержание патентов и know how;
  • плата за электроэнергию и воду;
  • содержание и приобретение необходимых средств связи и транспорта;
  • затраты на повышение квалификации персонала;
  • расходы на социальное обеспечение;
  • оплата различных налогов, аренды;
  • маркетинговые расходы, командировочные, участие в выставках, конференциях, выпуск каталогов, реклама и т. д.;
  • офисные расходы.

Естественно, чем выше объемы производства резонаторов, тем меньше удельный вес этих затрат на единицу продукции [1].

Себестоимость в значительной мере зависит от следующих факторов, оговариваемых в технических условиях на резонаторы:

  • партионность (количество одновременно изготавливаемых одинаковых резонаторов);
  • тип корпуса и способ герметизации, сорт используемого пьезокварца;
  • номинальная частота;
  • точность настройки;
  • температурная стабильность частоты и интервалы рабочих температур;
  • долговременная стабильность частоты;
  • частота и интенсивность побочных колебаний;
  • требования к динамическим параметрам;
  • стабильность частоты (независимость от внешних воздействий);
  • стандартность;
  • сроки поставок.

Рассмотрим влияние различных факторов на стоимость изделий.

Партионность

Количество изделий в заказанной партии может изменить цену на единицу продукции в несколько раз: чем больше резонаторов заказывает потребитель, тем меньше он платит за каждый получаемый им резонатор. В зависимости от используемых типов производственного оборудования, применяемых технологических процессов, пооперационного баланса мощностей и некоторых других показателей цена на одно изделие меняется. При существующей практике количество изделий в группе и уровень изменения цен каждая фирма устанавливает независимо от коммерческой политики других фирм [46].

Наиболее распространенными являются следующие количества в группах: 1-я — от 1 до 24 шт.; 2-я — от 25 до 99 шт.; 3-я — от 100 шт. и выше. Для этих групп ведущие фирмы вводят установленные коэффициенты партионности:

  • 1 — для 1-й группы.
  • 0,8 — для 2-й группы;
  • 0,5 — для 3-й группы.

Если поставляются стандартные резонаторы (резонаторы, соответствующие серийной продукции для фирмы-изготовителя), то коэффициенты партионности уменьшаются в 1,5–3 раза. Стандартные резонаторы в целом стоят в 5–10 раз дешевле нестандартных.

Тип корпуса и способ герметизации

Существенно влияет на цену резонатора и этот фактор. Наиболее часто применяются и стоят дешево металлические корпуса типа МД (НС-49), предназначенные для герметизации методом резистивной сварки. Оборудование для этого метода широко распространено и обладает высокой производительностью (до 1000 шт./ч).

Номинальная частота

Заказываемая номинальная частота резонатора влияет на его стоимость. На частоты от 0,9 до 5 МГц кристаллические элементы резонаторов обычно изготавливаются в форме двояковыпуклой или плосковыпуклой линзы диаметром от 8 мм и больше. Такие кристаллические элементы имеют более высокую (по сравнению с плоскими дисками) трудоемкость и материалоемкость. Поэтому резонаторы на эти частоты стоят в 1,5–4 раза больше, чем резонаторы на частоты 6–20 МГц. С дальнейшим повышением частоты резонатора кристаллический элемент становится тонким (менее 85 мкм) и его обработка значительно усложняется, особенно при возбуждении резонаторов на основной частоте. На частотах выше 40 МГц с возбуждением на основной частоте используется кристаллический элемент в форме обратной мезоструктуры. Для изготовления таких элементов используются новые прецизионные технологические операции и дорогие сорта кварца, обладающие минимальным количеством включений, дислокаций, каналов травления. Стоимость таких резонаторов повышается с увеличением номинальной частоты.

Стоимость низкочастотных резонаторов также зависит от номинальной частоты и может быть оценена для резонаторов с колебанием изгиба, кручения и т. д. с учетом размеров кристаллических элементов. Для любого типа корпуса и угла среза изготовление резонатора в области предельных (низких или высоких) частот каждого вида колебаний приводит к увеличению стоимости и дефицитности резонатора.

Точность настройки

Точность настройки резонатора обычно выбирается из ряда: ±100×10–6; ±50×10–6; ±20×10–6; ±10×10–6; ±5×10–6; ±2,5×10–6. Чем выше класс точности настройки частоты, тем ниже производительность процесса, выше требования к измерительной технике, особенно к температуре эталонирования частоты резонаторов. Приближенная надбавка к стоимости резонаторов в зависимости от точности настройки может быть определена по графику (рисунок).

Надбавка к цене резонатора с пьезоэлементом в форме обратной мезоструктуры

Рисунок. Надбавка к цене резонатора с пьезоэлементом в форме обратной мезоструктуры в зависимости от величины точности настройки (среза АТ)

Температурная стабильность частоты

Температурная стабильность частоты резонаторов определяется в первую очередь точностью ориентации кристаллического элемента относительно кристаллических осей при распиловке и дальнейшей механической обработке. На величину оптимального угла среза (обеспечивающего максимальную температурную стабильность частоты) оказывает влияние выбор сырья, обладающего идентичными физическими свойствами.

В качестве примера международным стандартом установлены системы трудности, связанные с обеспечением высокой температурной стабильности частоты резонаторов с пьезоэлементами типа AT в зависимости от температуры и допуска на угол среза. Наиболее часто употребляемым является диапазон рабочих температур от –20 до +70 °C. При допуске на угол среза ±5′ в этом интервале обеспечивается изменение частоты не более ±20×10–6. Если потребителю необходима стабильность не хуже ±5×10–6, допуск на угол среза должен быть менее ±1′. Статистика работы на современных станках ленточно-абразивной резки показывает, что только 25–30% групповых пластин имеют угол среза с допуском ±1′. Кроме того, последующие технологические операции вносят погрешности, увеличивающие нестабильность частоты в интервале рабочих температур. Это приводит либо к увеличению расхода дорогостоящих монокристаллов кварца в 3–5 раз, либо к введению дополнительных трудоемких технологических операций по исправлению угла среза.

Помимо угла среза, на температурную характеристику резонатора с пьезоэлементами AT-среза влияют следующие факторы:

  • способ, качество и идентичность обработки поверхности кристаллического элемента;
  • способ нанесения, материал, толщина, размеры и форма электродного покрытия пьезоэлемента;
  • способ настройки частоты;
  • качество монтажа и точность ориентации пьзоэлемента в держателе;
  • используемые режимы термообработки;
  • качество герметизации и состав газовой срезы внутри объема резонатора.

Поэтому цена на резонатор в зависимости от величины требуемой температурной стабильности может увеличиваться в 2–5 раз.

Долговременная стабильность частоты

Уровень старения резонатора, определяемого величиной нестабильности частоты в установленном промежутке времени, обычно оговаривают при заказе резонатора.

Международными стандартами допускается, чтобы часть резонаторов имела величину старения больше, чем оговоренная в технических условиях, при этом стоимость резонаторов не понижается. Если потребитель требует гарантированной величины старения, изготовитель должен проверить все изготовленные для него резонаторы на соответствие заявленным условиям или гарантировать это существующим на предприятии технологическим процессом и системой обеспечения качества. При этом возрастает трудоемкость изготовления, установленный срок поставок, стоимость резонаторов увеличивается в несколько раз. Некоторое снижение стоимости достигают путем учета статистических данных о старении, точности настройки, изменений частоты, от внешних воздействующих факторов и температуры. При наличии взаимной компенсации этих величин можно установить необходимый потребителю общий допуск на частоту резонатора. Такое решение возможно при тесном взаимоотношении потребителя и заказчика.

Как правило, резонаторы на предприятии-изготовителе не подвергаются 100%-ным испытаниям, а контроль осуществляется выборочными испытаниями по согласованию с представителем заказчика. При 100%-ной проверке требуется значительное количество специальной аппаратуры и оборудования, что существенно увеличивает цену на изделия.

Аналогичная ситуация имеет место при оценке влияния внешних воздействий, оговоренных публикацией МЭК и комплексом стандартов «Климат-7» [46].

Динамические параметры

Требования к динамическим параметрам (сопротивление R1, емкость С1, индуктивность L1), емкостному отношению С0/C, частотному спектру и т. д. приводят к тому, что продукция становится нестандартной. Стоимость изделий при этом увеличивается в 2–10 раз за счет необходимости введения в производство дополнительных дорогостоящих видов оборудования и контрольно-измерительных приборов, а также отбраковки.

Снижение цены на изделие и обеспечение требований потребителя достигаются за счет установления в технических условиях предпочтительных методов испытаний, для которых не нужно приобретать или поставлять потребителям специальную измерительную технику для контроля резонаторов.

Литература

  1. Hodkins M. J. Cost-effective Solution // Electronics Weekly. 1980. № 1004.
  2. Publication 122-2 IEC Standart 2008.
  3. Publication 68 IEC Standart.
  4. Прейскурант фирмы «Маузер», Германия.
  5. Прейскурант фирмы «Телекварц», США.
  6. Комплекс стандартов «Климат-7».

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке