مكثفات MOS ذات حث قريب من الصفر، طبقة واحدة، 30 فولت، 100 بيكوفاراد، شريحة مكثف لدوائر الترددات الراديوية واسعة النطاق

مكثف MOS بالقرب من الصفر HACC101S30V101 100pF 30V رقاقة طبقة واحدة للدوائر الميكروويفية اللاسلكية

HACC101S30V101 مكثف MOS أحادي الطبقة: منخفضة الحدسية ، خالية من الميكروفونات 100pF لدوائر جيه غيهرتز

HACC101S30V101 هو مكثف MOS ذو طبقة واحدة 100pF ± 10٪ مع تقييم 30V DC ، مبني على رصيف السيليكون في منطقة العائمة (> 1000Ω · cm) مع 300nm SiO الحراري₂الديليكتريكية. أبعاد الشريحة هي 0.50mm * 0.50mm * 0.15mm مع 2.5μm الحد الأدنى من المعادن الذهبية العليا و 1.0μm الحد الأدنى من الذهب الخلفي.يتم تحسينه للتطبيقات فوق 1GHz حيث الحثية المسلسل الطفيلي، الضوضاء الناجمة عن الاهتزاز، وتوزيع السعة من وحدة إلى وحدة تحدد مباشرة أداء مستوى النظام.

1كيف يصل بناء طبقة واحدة إلى مستوى أقل من 0.05nH ESL

الحثية المتساوية في السلسلة (ESL) في مكثف تنشأ من التدفق المغناطيسي المحاط بالدائرة الحالية من خلال الجهاز. في مكثف السيراميك متعدد الطبقات (MLCC) ،كل زوج من الأقطاب الكهربائية الداخلية يشكل حلقة تيار، وتخلق كومة من أزواج الكترودات N حلقات موازية N تضيف الحثية المتبادلة بشكل بناء. والنتيجة هي ESL التي تتدرج بشكل سيء مع عدد الطبقات وطول الشريحة.

هيكل MOS ذو الطبقة الواحدة يلغي هذه الآلية:

• مسار التيار الرأسي فقط:التدفقات الحالية من الكهرباء الذهبية العليا ، عموديا من خلال SiO₂الديليكتريكية، إلى الركيزة السيليكونية، وخارجها من خلال الجانب الخلفي الذهبية حلقة واحدة مع الحد الأدنى من المنطقة المغلقة. لا يوجد تدفق تيار أفقي على طول الأقطاب الكهربائية الداخلية.
• سمك الديليكتريك مقابل الحثية:300nm SiO₂يحدد الطبقة طول مسار التيار من خلال الديليكتريك. في هذا المقياس ، تهيمن مساهمة التدفق المغناطيسي من المنطقة الديليكتريكية على سلك الارتباط والهندسة الدائرة الخارجية.
• القيم القياسية لـ ESL:بالنسبة لشريحة 0.50 ملم بقطر 25 ميكرومتر واحد ، سلك ربط ذهبي بطول 0.5 ملم ، فإن إجمالي حركة الحلزون حوالي 0.4nH. خصم مساهمة سلك الربط (~ 0.35nH ل 0.5 ملم من الأسلاك 25μm أو) يترك شريحة ESL جوهرية أقل من 0.05nH. مع أسلاك رابطة متوازية متعددة، مقياس ESL الفعّال حوالي 1/N.
• النتيجة العملية:عند 100pF، يحدث الرنين المتسلسل مع 0.05nH ESL فوق 2.2GHz، ولكن ESL الشريحة الداخلية منخفضة بما فيه الكفاية بحيث يهيمن على حثية سلك الربط الذي يتحكم به المستخدم،إعطاء مصمم الدوائر التحكم المباشر في تردد الرنين من خلال اختيار طول السلك.

2أساس المواد لرد الفيزو الكهربائي الصفر

The microphonic effect in capacitors occurs when mechanical strain induces a voltage through either the direct piezoelectric effect (strain → polarization) or through dimensional changes in the dielectric (strain → capacitance modulation)تعتمد كلتا الآليتين على الهيكل البلورية للمادة المعطلة.

SiO المزروعة حراريًا₂خالية من كلا التأثيرين:

• هيكل غير متحرك:على عكس الكوارتز البلورية (التي هي بييزو الكهربائية) أو BaTiO الحديدية الكهربائية₃(الذي هو الكهربائي الصلب والكهربائي القصير على حد سواء) ، SiO غير متبلور₂يفتقر إلى ترتيب بلوراتي بعيد المدى. تتطلب الكهرباء الحجرية بنية بلورية غير متماثلة للقمر، وهو شرط لا يمكن لشبكة الذرات العشوائية من السيليكا غير المتحركة أن تلبيه.
• لا توجد مجالات كهربائية حديدية:تيتانات الباريوم (BaTiO)₃) في مكثفات X7R و X5R مشتقة ثابتها الكهربائي العالي من حركة جدار المجال⁴⁺الأيونات داخل خلية وحدة البيروفسكيت تحت المجال الكهربائي المطبق. هذه الآلية غير خطية بطبيعتها ، هستيرية ، ومقترنة ميكانيكيا.₂يحتوي على ثابت كهربائي حوالي 3.9 بدون عنصر كهربائي حديدي، مما يؤدي إلى خصائص C-V خطية تمامًا من 0 فولت إلى الجهد الاسمي.
• مقارنة القيود الكهربائية:جميع المواد الكهربائية العضوية تظهر بعض التشنج الكهربائي (الجهد متناسب مع مربع الحقل الكهربائي) ، ولكن التأثير في SiO₂هو أوضاع صغيرة من حيث الكمية مقارنة مع الحديد الكهربائي عالي الكربون.₂أقل من 10^-22m2/V2 ، مقارنة مع حوالي 10^-16m2/V2 لـ BaTiO₃-فارق بمليون مرة

3التحكم في العملية على مستوى الوافر لتوحيد الكفاءة

تعتمد استمرارية قيمة سعة الكهرباء عبر مجموعة الإنتاج على عاملين: توحيد سمك الديالكترونية وتعريف منطقة الإلكترود. يتناول تسلسل تصنيع HACC كلا:

• الأكسدة الحرارية الجافة:يتم تكسير رقائق السيليكون في فرن الكوارتز عند 950-1050 درجة مئوية₂حركة أكسدة (ديل غروف) تنتج نموًا محدودًاحيث أن تباين سمك الأوكسيد عبر رقاقة 150 ملم هو عادة أقل من ± 2٪ (يتم قياسه عن طريق التناظرية الطيفية عند 49 نقطة لكل رقاقة).
• التصوير الحجري بالكهرباء:يتم تحديد الكهرباء الذهبية العليا عن طريق عملية الرفع باستخدام التصوير الضوئي باللمس.يتم التحكم في تغير منطقة الإلكترود بواسطة مساحة التسامح الحرجة (CD) لقناع التصوير الحجري من ± 1μm على مقياس الإلكترود الاسمي 400μm، مما يسهم أقل من ± 0.5٪ في تباين السعة.
• اختبار ثابت بنسبة 100% على مستوى الوافر:يتم فحص كل موقع مكثف على كل رقاقة للحصول على سعة عند 1 ميغا هرتز ، وتيار التسرب عند الجهد القياسي ، وجهد الانهيار. يتم وضع الحبر على المواقع التي تتجاوز حدود المواصفات لاستبعادها عند القرصنة.يعتمد قبول المجموعة على انتاج 95% من المسبار على الأقل.
• صلابة TiW وطبقة الحاجز:يتم إيداع طبقة رقيقة من TiW (التيتانيوم-التونغستين ، عادة 100nm) بين السيليكون / SiO₂هذه الطبقة تخدم ثلاثة وظائف: تعزيز الالتصاق (منع نزع طبقة الذهب أثناء ربط الأسلاك) ،حاجز الانتشار (يقفل الانتشار المتداخل بين السيليكون والذهب عند درجات حرارة مرتفعة)، والتيار الانتشار (تخفيض كثافة التيار المحلي في مواقع السندات).

4خصائص أداء الأشعة الراديوية

قياسات معايير S للإشارة الصغيرة (1-20GHz ، مسبار GSG ، معايرة القصيرة المفتوحة من خلال الحمل) على HACC101S30V101 تعطي الأداء النموذجي التالي:

• عامل (ق):> 2000 عند 1 ميغا هرتز، > 300 عند 1 جيه هرتز، > 80 عند 5 جيه هرتز. يتبع Q roll-off مع التردد 1/ ((ωCR المتوقع_s) الاتجاه، حيث R_sيشمل كل من ESR والخسائر الناجمة عن الركيزة.يقلل الركيزة ذات المقاومة العالية من خسائر التيار الدوامي التي من شأنها أن تتدهور Q في الركيزة السيليكونية القياسية Czochralski.
• خسارة الإدراج:فقدان الإدخال المتصل بالسلسلة (منفذين) أقل من 0.1dB من خلال 6GHz لنظام 50Ω ، مما يجعل المكثف مناسبًا لمطابقة الخسائر المنخفضة وتطبيقات حجب التيار المباشر.
• الرنين المتسلسل:مع سلك رابطة 0.5 ملم ، ينتج الحد الإجمالي لـ ~ 0.4nH تردد ذاتي متسلسل عند حوالي 800 ميغا هرتز لقيمة 100pF.هذا يتم وصفه بشكل جيد ويمكن تحويله عن طريق ضبط هندسة سلك الربط درجة من الحرية غير متوفرة مع مكثفات حزمة منفصلة.

الخصائص الرئيسية

• الحثية الداخلية القريبة من الصفر:الوصول إلى الصمغ تحت 0.05nH. تهيمن حثية النظام على سلك الربط الذي يتحكم به المستخدم ، مما يوفر الرنين الذاتي القابل للتعديل.
• صفر انتاج بييزو الكهربائيSiO غير متبلور₂غير كهربائي بدون معامل كهربائي، مع عدم وجود تأثير مكثف الغناء وبدون ضوضاء ميكروفونية،تم التحقق من خلال اختبار الاهتزازات وفقًا لمنهج MIL-STD-202 204 (لا يوجد مخرج قابل للقياس فوق الحد الأدنى للضوضاء عند تسارع ذروة 10g)، 20 هرتز-2 كيلو هرتز مسح).
• توحيد الكفاءة العالية:± 2 ٪ توحيد سمك الأوكسيد جنبا إلى جنب مع ± 1μm التحكم في الكترود CD. ± 10 ٪ التسامح القياسي، ± 5 ٪ متاحة. لا يوجد تخفيض سعة التحيز DC.
• نظام تحديد المعادن من نوع TiW-Au:100nm TiW حاجز / طبقة الالتصاق + 2.5μm الحد الأدنى للقطب الكهربائي الذهبي. قوة سحب الرابطة > 6gf لسلك 25μm Au. الجانب الخلفي: TiW-Pt-Au مع حاجز Pt للتوافق بين البروكسيد الفضي.
• رصيد عالية المقاومة:السيليكون في المنطقة العائمة مع > 1000Ω · cm المقاومة تقلل من خسائر الراديو الراديوي للجزء السفلي ، مما يتيح Q > 300 عند 1GHz.

المواصفات الكهربائية (T = 25 درجة مئوية ما لم يذكر)

إرشادات تصميم التطبيق

دوائر VCO و PLL:The absence of piezoelectric response makes the HACC101S30V101 suitable for oscillator tank circuits where mechanical vibration would otherwise modulate the capacitance and appear as phase noise sidebandsفي 2GHz VCO نموذجي مع مكثف خزان 100pF ، حساسية بييزو كهربائية 1ppm / g (معتادة لـ X7R) تنتج تعديل تردد محفز من الاهتزاز 2kHz / g.HACC101S30V101 يلغي هذه الآلية على مستوى المكون.

الـ"بريدباند بايباس"بالنسبة لقطع الطاقة فوق 1GHz ، قم بتثبيت الرقاقة بالقرب من الجهاز النشط قدر الإمكان.سلك رابطة 5 ملم من الكهربوتر العلوي للمكثف إلى لوحة الجهاز ينتج تردد تردد سلسلة بالقرب من 800 ميغا هرتز مع قيمة 100pFفوق هذه التردد، يبدو المكثف محفزًا ولكن قيمة الحثية هي حثية سلك الربط المسيطر عليها جيدًا، وليس ESL الداخلية غير معروفة.استخدام اثنين من أسلاك الرابطة المتوازية لخفض النصف من الحثية الفعالة وتضاعف تردد الرنين سلسلة.

التطابق مع الـ LNA:يضمن Q > 300 عند 1GHz أن المساهمات من المكثف خسارة ضئيلة لشبكات مطابقة المدخلات. عند تصميم تطابق قسم L ، فإن المحفز ليس المكثف سيهيمن على خسارة الشبكة.استخدام المكثف كعنصر سلسلة (كتلةDC) أو عنصر شنت، اعتماداً على نسبة تحويل المعوقة.

التجميع

الصلبة: AuSn الايوتيكتيكية (320 درجة مئوية في ذروتها، N₂/H₂ربط الأسلاك: ربط الكرة الحرارية 25μm Au (مرحلة 120-150 درجة مئوية ، قوة الربط 25-35gf ، قوة السحب > 6gf) أو ربط الوتد فوق الصوتي 25μm Al عند درجة حرارة الغرفة.فئة ESD 0 (HBM).

اتصل بنا للحصول على بيانات معايير S المقاسة، خرائط C-V على مستوى الوافر، تقارير اختبار الاهتزاز، أو قيم سعة مخصصة على منصة 0.50 ملم.