مكثف طبقة واحدة 10pF 50V ذو حواف لموجات المليمتر 5G نطاق E مكثف للترددات العالية

ملخص فني عالي التردد

الHACC100S15V500هي سعة منخفضة للغاية، ومصغرة للغايةمكثف سيراميكي أحادي الجانب ذو طبقة واحدة (SLC)تم تصميمه خصيصًا لحجب الموجات المليمترية للتيار المستمر والاقتران بين المراحل بأعلى ترددات الاتصالات التجارية. تسليم10 بيكو فاراد ±10%مع أتصنيف 50 فولت تيار مستمر، يتم تصنيع هذا المكثف في15 مل × 15 مل (0.38 مم × 0.38 مم)البصمة مع منخفضة للغاية0.15 ملم (6 مل)حساب تعريفي. مع الرائدة في فئتهاESR <0.10 Ω عند 10 جيجا هرتز,ESL <25 درجة حموضة، وتردد الرنين الذاتي> 45 جيجا هرتز(يمتد إلى> 60 جيجا هرتز مع تركيب شريحة قلابة)، يعمل HACC100S15V500 كعنصر سلسلة شبه مثالي وشفاف لحجب التيار المستمر من 1 جيجا هرتز إلى ما بعد 50 جيجا هرتز - يغطي نطاقات 5G FR2 (n257، n258، n259، n260، n261، n262)، 60 جيجا هرتز WiGig (802.11ad/ay)، التوصيل من نقطة إلى نقطة للنطاق الإلكتروني (71-86 جيجا هرتز)، واستشعار السيارات (76-81 جيجا هرتز).

مصنعة معالفئة الأولى COG/NPO عازلة سيراميكية شبه كهربائية، يحافظ هذا المكثف على تباين السعة بنسبة ±0.3% من -55 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية معمعامل جهد انحياز التيار المستمر صفر (<10 جزء في المليون/فولت)- القضاء على تخفيض السعة الذي يصيب العوازل الكهربائية X7R تحت التحيز. الهندسة القطب المحوري أحادي الطبقةيزيل مقاومة القطب الداخلي ومن خلال حث المكثفات متعددة الطبقات، مما ينتج أقل ESR/ESL من أي تكنولوجيا مكثفات سيراميك. المنخفضة للغايةارتفاع 0.15 ملميتيح التكامل في أنحف وحدات الهوائي داخل الحزمة (AiP) والحزم المتكاملة غير المتجانسة 2.5D/3D حيث يحد عمق تجويف المتدخل من ارتفاع Z للمكون إلى <200 ميكرومتر.

مزايا الأداء الرئيسية

ESR/ESL منخفض جدًا لموجة mmWave — <0.10 Ω ESR، <25 pH ESL، > 45 جيجا هرتز SRF

عند ترددات الموجات المليمترية، فإن كل فيمتوهنري من الحث الطفيلي وكل ملي أوم من المقاومة المتسلسلة يؤدي إلى انخفاض أداء التردد اللاسلكي بشكل مباشر. وHACC100S15V500هيكل محوري أحادي الطبقة- مسار تيار عمودي مستقيم من أعلى لوحة السندات Au من خلال عازل COG / NPO 0.15 مم إلى المستوى الأرضي السفلي Au - يحقق قيمًا طفيلية لا يمكن للمكثفات متعددة الطبقات الاقتراب منها:

• ESR <0.10 Ω عند 10 جيجا هرتز:في كتلة DC لإدخال LNA بنطاق 28 جيجا هرتز 5G n257، يُترجم هذا إلى<0.05 ديسيبل مساهمة خسارة الإدراج- شفاف بشكل أساسي لمسار إشارة التردد اللاسلكي. إن ما يعادل 0402 COG MLCC عند 10 pF من شأنه أن يساهم في خسارة إدخال بمقدار 0.3-0.5 ديسيبل بسبب ارتفاع ESR بمقدار 10-20 × (1-2 Ω من أقطاب النيكل الداخلية). في LNA ذو 4 مراحل مع 3 كتل DC بين المراحل، يكون التحسن التراكمي في مستوى الضوضاء من استخدام HACC100S15V500 مقابل MLCC تقريبًا0.3-0.5 ديسيبل- أي ما يعادل زيادة مكاسب الجيش الوطني الليبي بنسبة 7-12%.
• ESL <25 درجة حموضة:مع محاثة من سلسلة pH تبلغ 25، تكون المفاعلة الحثية (jωL) عند 50 جيجاهرتز فقط j7.9 Ω، وهي لا تذكر مقارنة بالمفاعلة السعوية (-j318 Ω لـ 10 pF). هذا يعنىيتصرف المكثف كمكثف نقي خلال 50 جيجا هرتزمع عدم وجود مساهمة استقرائية في تحول الطور أو تحويل المعاوقة. قارن مع 0402 MLCC مع 300-500 pH ESL: عند 28 جيجا هرتز، تكون المفاعلة الحثية لـ MLCC (j53 Ω عند 300 pH) قابلة للمقارنة بالفعل مع المفاعلة السعوية (-j57 Ω)، مما يتسبب في أن يتصرف المكثف كمحث أعلى من ~ 4 جيجا هرتز SRF - غير قابل للاستخدام تمامًا لحجب mmWave DC.
• SRF > 45 جيجا هرتز (رابط سلكي)، > 60 جيجا هرتز (رقاقة الوجه):تردد الرنين الذاتي - حيث ينتقل المكثف من السلوك السعوي إلى السلوك الاستقرائي - أعلى بكثير من أعلى تردد 5G FR2 (52.6 جيجا هرتز لـ n262) ويمكن استخدامه من خلال النطاق E (71-86 جيجا هرتز) مع تركيب شريحة مقلوبة. وهذا ممكن لأن بنية الطبقة الواحدة لديهاصفر طبقات إلكترودات داخلية، وصفر فيا داخلية، وصفر طفيليات على حافة القطب الداخلي- يتم تحديد ESL فقط من خلال سلك الربط الخارجي أو نتوء الرقاقة، وليس من خلال الهندسة الداخلية.
• منحدر خسارة الإدراج السلبي:مع زيادة التردد من 1 جيجا هرتز إلى 50 جيجا هرتز، فإن فقدان إدخال SLC (S21) في الواقعيتناقص—من ~0.15 ديسيبل عند 1 جيجا هرتز إلى <0.05 ديسيبل عند 40 جيجا هرتز — لأن المفاعلة السعوية تتناقص مع التردد بينما يظل ESR ثابتًا تقريبًا. وهذا هو عكس سلوك MLCC، حيث يتحلل S21 بشكل حاد فوق SRF.

ملف تعريف منخفض وتصغير فائق — ارتفاع 0.15 مم لتكامل الهوائي داخل العبوة

تفرض وحدات هوائي 5G mmWave المضمنة (AiP) وتجميعات المتداخل السيليكون 2.5Dقيود الارتفاع Z القصوى. يبلغ عمق تجويف AiP النموذجي بين سطح الوسيط وركيزة الهوائي 180-250 ميكرومتر، ويجب أن يتناسب المكثف بالإضافة إلى حلقة سلك الرابطة بالكامل داخل هذه المساحة. وHACC100S15V500ارتفاع القالب 0.15 ملم (150 ميكرومتر).يترك 30-100 ميكرومتر من الإرتفاع للحلقة السلكية ذات 25 ميكرومتر من Au، مما يجعلها واحدة من تقنيات المكثفات القليلة المتوافقة مع أنحف بنيات AiP.

• 0.15 ملم (6 مل) جانبي:3.3× أرق من 0402 MLCCs (0.50 ملم)، 2× أرق من 0201 MLCCs (0.30 ملم). إجمالي الارتفاع المثبت بما في ذلك حلقة سلك Au مقاس 25 ميكرومتر: <0.22 مم - متوافق مع عمق تجويف يبلغ 250 ميكرومتر.
• بصمة 15 مل (0.14 ملم²):3.6× أصغر من 0402 (0.50 مم²)، مما يتيح كثافة قناة أعلى في الدوائر المتكاملة ذات الصفيف المرحلي. في مصفوفة مرحلية مكونة من 256 عنصرًا بتردد 28 جيجا هرتز، يؤدي استبدال 0402 MLCCs بـ 15 مل من SLCs إلى توفير أكثر من 90 مم² من مساحة الوسيط - وهو ما يكفي لدمج اثنين من الدوائر المتكاملة الإضافية لتشكيل الحزم.
• الهوائي الموجود في الحزمة (AiP) جاهز:يمنع الهامش الخزفي أحادي الجانب نزيف الإيبوكسي أثناء تثبيت القالب في تجاويف AiP الضيقة حيث تكون إعادة العمل مستحيلة. يتوافق الارتفاع المنخفض للغاية البالغ 0.15 مم مع التغليف على مستوى الرقاقة (FOOWLP) وتقنيات القالب المدمجة حيث يتم تشكيل المكونات في ركيزة العبوة.
• التكامل غير المتجانس 2.5D/3D:متوافق مع المتدخل السيليكوني والمتدخل الزجاجي وتقنيات الركيزة العضوية. يوفر القطب السفلي المعدني بالكامل أقصى مساحة تلامس للمستوى الأرضي من أجل تأريض التردد اللاسلكي منخفض الحث.

TCC وVCC عالي الثبات — أداء موجة ملمترية COG/NPO Zero-Drift

عند ترددات الموجات المليمترية، حتى التحولات الصغيرة في السعة تنتج تغيرات كبيرة في الممانعة. إن تغير السعة بنسبة ±15% (النموذجي X7R على درجة الحرارة) من شأنه أن يغير المفاعلة -j318 Ω لمكثف 10 pF عند 50 جيجا هرتز بمقدار ±48 Ω - مما يغير توافق المعاوقة تمامًا. يعمل العازل الكهربائي COG/NPO الخاص بـ HACC100S15V500 على التخلص من هذه الأخطاء:

• TCC 0 ±30 جزء في المليون/درجة مئوية:إجمالي تباين السعة أكثر من -55 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية±0.3%- تحول المفاعلة بمقدار <±1 Ω عند 50 جيجا هرتز. وهذا ضمن عدم اليقين في القياس لمعايرة محلل شبكة متجهة نموذجية، مما يعني أن اعتماد درجة حرارة المكثف هوتحت أرضية الضوضاء لمعايرة التردد اللاسلكي على مستوى النظام.
• VCC <10 جزء في المليون/فولت:عند انحياز التيار المباشر الكامل المقدر بـ 50 فولت، تتغير السعة البالغة 10 pF بمقدار<0.05%(<0.005 الجبهة الوطنية). يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لبنى الاستقبال ذات التحويل المباشر وصفر IF حيث تظهر إزاحات التيار المستمر عبر مكثف حظر التيار المستمر وينتج عن أي تعديل للسعةتحويل صباحا إلى مساء- آلية تشويه غير خطية تؤدي إلى تدهور EVM (حجم ناقل الخطأ) في تعديل QAM عالي الترتيب (64QAM، 256QAM) المستخدم في 5G NR.
• لا يوجد شيخوخة، ولا ميكروفونات، ولا تأثير كهرضغطية:COG/NPO غير متعلق بالعازل الكهربائي الشفاف وغير كهرضغطية. إنه لا يتقادم (على عكس X7R)، ولا يولد جهدًا كهربائيًا تحت الاهتزاز (على عكس X7R/BaTiO3 الذي يتميز بقوة كهرضغطية)، ولا يحول الاهتزاز الميكانيكي المزدوج الميكروفوني إلى ضوضاء طورية - وهي ميزة مهمة في منصات 5G الخاصة بالمركبات والفضاء والتي تتعرض لاهتزاز مستمر.

ورقة بيانات المعلمة الشاملة

معايير أداء mmWave: SLC مقابل MLCC عند 10 pF

الأسئلة المتداولة

س1: لماذا لا يمكنني استخدام 0201 أو 0402 COG MLCC لحظر mmWave DC عند 28 جيجا هرتز؟

القيد الأساسي هوالحث الطفيلي (ESL)، وليس قيمة السعة أو جودة العزل الكهربائي. يحتوي 0402 MLCC مع 10 pF COG عازل على تردد ذاتي الرنين (SRF) يبلغ حوالي 4 جيجا هرتز. عند الترددات الأعلى من SRF، يهيمن على ممانعة المكثف محاثته الطفيلية - فهو يتصرف كمقاومة.مغو، وليس مكثف. عند تردد 28 جيجا هرتز (7× أعلى من SRF)، يقدم MLCC مقاومة حثية تمنع إشارة التردد اللاسلكي بدلاً من تمريرها. يزيل الهيكل المحوري أحادي الطبقة لـ HACC100S15V500 الأقطاب الكهربائية الداخلية والمنافذ التي تخلق الحث في MLCCs، مما يدفع SRF إلى> 45 جيجا هرتز - أعلى بكثير من جميع نطاقات 5G mmWave. الفيزياء بسيطة:المسار الحالي الأقصر = الحث الأقل = SRF أعلى. المسار الحالي لـ SLC هو 0.15 مم؛ يبلغ طول MLCC 2-5 مم عبر أقطاب كهربائية ومنافذ متعددة.

س2: ما هو التحسن في فقدان الإدراج من استخدام HACC100S15V500 مقابل الربط السلكي لـ 10 pF MLCC عند 39 جيجاهرتز؟

عند 39 جيجاهرتز، يقدم 0402 10 pF MLCC المرتبط بالأسلاك مقاومة حثية تبلغ حوالي j86 Ω (من 350 درجة الحموضة ESL)، ويعمل كمحث متسلسل بدلاً من مكثف اقتران. ستكون خسارة الإدراج الناتجة (S21) أكبر من 3 ديسيبل، حيث يقوم MLCC بحظر الإشارة بشكل فعال بدلاً من تمريرها. في المقابل، يقدم HACC100S15V500 عند 39 جيجا هرتز مقاومة سعوية تبلغ -j408 Ω مع <0.10 Ω ESR و<25 pH ESL - وهو عنصر اقتران متسلسل مثالي تقريبًا مع S21 <0.05 ديسيبل. الفرق ليس تدريجيًا، بل هو الفرق بين التصميم الوظيفي وغير الوظيفي عند ترددات الموجة المليمترية.

س 3: كيف يمكن لملف التعريف 0.15 مم تكامل الهوائي داخل الحزمة (AiP) مقارنة بمكثفات SMD القياسية؟

تستخدم وحدات 5G mmWave AiP للهواتف والخلايا الصغيرة مكدسًا ثلاثي الأبعاد: ركيزة الهوائي (أعلى)، تجويف الهواء (180-250 ميكرومتر)، جهاز تكوين الشعاع النشط مع عناصر سلبية مدمجة (أسفل). يحد ارتفاع التجويف من ارتفاع المكون Z إلى أقل من 200 ميكرومتر بعد حساب ارتفاع حلقة سلك السندات. ببساطة لا يمكن تركيب 0402 MLCC عند 500 ميكرومتر - يجب وضعه خارج التجويف الموجود على PCB الرئيسي، مع إضافة 3-5 مم من أثر 50 أوم (150-250 درجة حموضة من محاثة طفيلية إضافية) بين كتلة التيار المستمر ووحدة تكوين الشعاع IC. إن HACC100S15V500 بارتفاع 150 ميكرومتر بالإضافة إلى حلقة سلكية من نوع Au بطول 25 ميكرومتر تتلاءم مع تجويف 200 ميكرومتر، مما يتيححجب مباشر للتيار المستمر على الرقاقة مع مسافة توصيل أقل من 100 ميكرومتر- أقصر مسار ممكن للترددات اللاسلكية مع أقل قدر ممكن من التحلل الطفيلي.

دليل الهندسة والتجميع S-Parameter

Epotek H20E موصل إيبوكسي فضي SOP

• لاصق:تقنية Epoxy H20E، 2-5 nL لكل قالب باستخدام موزع هوائي صغير
• التنسيب:قوة كوليت <50 gf، طرف سيليكون متوافق، محاذاة ±25 ميكرومتر
• دواء:120 درجة مئوية / 30 دقيقة (قياسي) أو 150 درجة مئوية / 15 دقيقة (معالجة سريعة)، المنحدر <10 درجة مئوية/ثانية
• تَحَقّق:اختبار قص القالب وفقًا للطرق القياسية الصناعية، > 1.0 كجم كحد أدنى

معلمات ربط أسلاك الذهب

• سلك:0.7-1.0 مل (18-25 ميكرومتر) 99.99% Au
• إسفين الترابط:20-35 gf، 60-100 ميجاوات، مرحلة 120-150 درجة مئوية، 20-50 مللي ثانية
• ربط الكرة:15-30 gf، 40-80 ميجاوات، مرحلة 150 درجة مئوية، 10-30 مللي ثانية
• التخليص:مركز السندات ≥25 ميكرومتر من حافة القطب الكهربائي
• تقتيش:50× بصري، رفض > 25% من تشوه الوسادة أو انتهاكات قرب الحافة

مجموعة Flip-Chip للتشغيل> 50 جيجا هرتز

• يو بي إم:UBM غير كهربائي Ni/Au أو Cu مع نتوءات لحام SnAg (اتصل بالمصنع)
• تخفيض اللغة الإنجليزية كلغة ثانية:تعمل الرقاقة القابلة للطي على تقليل إجمالي ESL إلى أقل من 15 درجة حموضة، مما يؤدي إلى تمديد SRF إلى> 60 جيجا هرتز
• نقص الملء:ملء الشعيرات الدموية بمادة منخفضة الفقد ومنخفضة K (<3.2 عند 60 جيجا هرتز)
• معلمات S:بيانات .s2p ثنائية المنافذ (100 ميجاهرتز - 67 جيجاهرتز) لكل من تكوينات السندات السلكية والرقاقة القلابة بموجب اتفاقية عدم الإفشاء (NDA)

لطلب بيانات S-parameter أو عينات التقييم أو دعم تطبيق mmWave، اتصل بفريقنا الهندسي اليوم.