উচ্চ তাপ পরিবাহিতা MOS ক্যাপাসিটর AuSn ব্যাকসাইড 20V উচ্চ ঘনত্ব ক্যাপাসিটর একক স্তর RF পাওয়ার চিপ

AuSn ব্যাকসাইড MOS ক্যাপাসিটর HACC101S20V101 100pF 20V উচ্চ তাপ পরিবাহিতা একক স্তর RF পাওয়ার চিপ

HACC101S20V101 থার্মালি-ইঞ্জিনিয়ার্ড MOS ক্যাপাসিটর: 100pF 20V AuSn ব্যাকসাইড সহ পাওয়ার RF অ্যাপ্লিকেশনের জন্য

HACC101S20V101 হল একটি 100pF ±10% একক-স্তর MOS ক্যাপাসিটর যা 20V DC রেটযুক্ত, ফ্লোট-জোন সিলিকন (>1000Ω·cm) এর উপর 300nm থার্মাল SiO ডাইইলেকট্রিক সহ তৈরি। চিপের মাত্রা 0.50mm * 0.50mm * 0.15mm TiW-Au টপ মেটালাইজেশন (2.5μm ন্যূনতম Au) এবং TiW-Pt-Au ব্যাকসাইড (1.0μm ন্যূনতম Au) সহ। ফ্ল্যাক্স-ফ্রি ইউটেকটিক ডাই অ্যাটাচ প্রক্রিয়া ব্যবহারকারী গ্রাহকদের জন্য ব্যাকসাইডে একটি ঐচ্ছিক 80Au/20Sn ইউটেকটিক প্রি-ডিপোজিশন স্তর (3-5μm পুরু) উপলব্ধ।

1. চিপ ক্যাপাসিটর অ্যাসেম্বলিতে থার্মাল রেজিস্ট্যান্স ফিজিক্স

একটি চিপ ক্যাপাসিটরে জাংশন-টু-ক্যারিয়ার থার্মাল রেজিস্ট্যান্স (θ) বোঝার জন্য তাপ উৎপাদন স্থান থেকে হিট সিঙ্ক পর্যন্ত সিরিজ থার্মাল রেজিস্ট্যান্স বিশ্লেষণ করতে হবে। মোট θ এর তিনটি প্রধান উপাদান রয়েছে:

• সিলিকন সাবস্ট্রেটে স্প্রেডিং রেজিস্ট্যান্স (R_spread): SiO ডাইইলেকট্রিক এবং টপ ইলেকট্রোডে উৎপন্ন তাপ ব্যাকসাইডে পৌঁছানোর জন্য 150μm সিলিকন সাবস্ট্রেটের মাধ্যমে ছড়িয়ে পড়তে হবে। 300K এ 148 W/m·K এর সিলিকনের তাপ পরিবাহিতা 0.50mm * 0.50mm চিপের জন্য প্রায় 8 K/W এর স্প্রেডিং রেজিস্ট্যান্স দেয়। এটি θ এর প্রভাবশালী পদ। তুলনার জন্য, একটি অ্যালুমিনা সাবস্ট্রেট (24 W/m·K) প্রায় 60 K/W—একটি 7.5* জরিমানা—অবদান রাখবে, যা ব্যাখ্যা করে কেন সিরামিক ক্যারিয়ারের উপর থিন-ফিল্ম ক্যাপাসিটরের সহজাতভাবে সিলিকন MOS ক্যাপাসিটরের চেয়ে উচ্চতর θ থাকে।
• ব্যাকসাইড মেটালাইজেশন এবং ইন্টারফেস রেজিস্ট্যান্স (R_interface): 1.0μm গোল্ড ব্যাকসাইড লেয়ারের নগণ্য বাল্ক থার্মাল রেজিস্ট্যান্স (~0.001 K/W) রয়েছে। Au-to-AuSn ইন্টারফেসে থার্মাল বাউন্ডারি রেজিস্ট্যান্স, যখন সঠিকভাবে প্রস্তুত করা হয়, তখন 10^-8 m²·K/W এর নিচে থাকে, যা 0.25mm² চিপ এলাকার জন্য 0.04 K/W এর কম অবদান রাখে।
• ডাই-অ্যাটাচ বন্ড লাইন রেজিস্ট্যান্স (R_attach): এটি সবচেয়ে পরিবর্তনশীল পদ এবং উপাদানের পছন্দের উপর দৃঢ়ভাবে নির্ভর করে। 5μm-পুরু বন্ড লাইনের জন্য: AuSn ইউটেকটিক (57 W/m·K) ~0.35 K/W দেয়; সিলভার কন্ডাক্টিভ ইপোক্সি (সাধারণত 5 W/m·K) ~4 K/W দেয়; স্ট্যান্ডার্ড PbSn সোল্ডার (50 W/m·K) ~0.4 K/W দেয় কিন্তু RoHS-সম্মত নয়। AuSn প্রি-ডিপোজিশন বিকল্পটি একটি নিয়ন্ত্রিত, পাতলা, শূন্য-মুক্ত বন্ড লাইন নিশ্চিত করে যা এই পদটিকে কমিয়ে দেয়।

AuSn অ্যাটাচ সহ 0.50mm চিপের জন্য পরিমাপ করা মোট θ একটি CuMo ক্যারিয়ারের জন্য 30 K/W এর নিচে, এই তিনটি অবদানের সমষ্টির সাথে পরিমাপের অনিশ্চয়তা এবং বন্ড লাইন ভয়েড করার জন্য একটি ছোট মার্জিন যোগ করে সামঞ্জস্যপূর্ণ।

2. RF পাওয়ার ডিরেটিং পদ্ধতি এবং নির্ভরযোগ্যতা

RF পাওয়ার হ্যান্ডলিং ক্ষমতা একটি একক সংখ্যা নয়—এটি ফ্রিকোয়েন্সি, ডিউটি সাইকেল, পরিবেষ্টিত তাপমাত্রা এবং গ্রহণযোগ্য জীবনকালের উপর নির্ভর করে। HACC101S20V101 কে অবহিত ডিরেটিং সমর্থন করার জন্য বৈশিষ্ট্যযুক্ত করা হয়েছে:

• ভোল্টেজ ডিরেটিং: 20V DC কন্টিনিউয়াস রেটিং >100V ডাইইলেকট্রিক ব্রেকডাউন শক্তির জন্য 5:1 মার্জিন প্রদান করে। RF অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, পিক ভোল্টেজ (V_peak = V_{DC_bias} + V_{RF_amplitude}) 20V রেটিং অতিক্রম করা উচিত নয়। 50Ω সিস্টেমে DC বায়াস ছাড়া, এটি 4W CW RF পাওয়ারের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ (V_peak = √(2PR) = √(2*4*50) = 20V)। 8-10dB এর পিক-টু-এভারেজ অনুপাত সহ মডুলেটেড সিগন্যালের জন্য (5G OFDM এর জন্য সাধারণ), একই পিক ভোল্টেজ সীমাতে গড় পাওয়ার 6-10* কম হতে পারে, বা প্রায় 0.4-0.7W গড়।
• কারেন্ট ডিরেটিং: 1GHz এ ESR সাধারণত 0.1Ω এর নিচে থাকে। 0.5A RMS (50Ω এ 12.5W) এ, I²R হিটিং 25mW। θ < 30 K/W সহ, এটি ক্যারিয়ারের উপরে 0.75°C এর নিচে জাংশন তাপমাত্রা বৃদ্ধি তৈরি করে—বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য নগণ্য। 1.0A RMS পর্যন্ত কন্টিনিউয়াস কারেন্ট (50mW ডিসিপেশন, ~1.5°C বৃদ্ধি) নিরাপদ অপারেটিং এলাকার মধ্যে রয়েছে।
• তাপমাত্রা ডিরেটিং: সর্বোচ্চ জাংশন তাপমাত্রা 125°C। 85°C ক্যারিয়ার তাপমাত্রায় (পাওয়ার এমপ্লিফায়ার প্যালেট বেস স্টেশনের জন্য সাধারণ), অনুমোদিত তাপমাত্রা বৃদ্ধি 40°C, যা 1.2W (θ * ΔT = 30 * 40 = 1.2W, রক্ষণশীল রাউন্ডিং সহ) এর সর্বোচ্চ পাওয়ার ডিসিপেশনের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ। এটি কোনও ব্যবহারিক বাইপাস বা ডিসি-ব্লক অ্যাপ্লিকেশনে সাধারণ ডিসিপেশনের চেয়ে অনেক বেশি।
• পাওয়ার সাইক্লিং নির্ভরযোগ্যতা: পাওয়ার ডিসিপেশন থেকে বারবার থার্মাল সাইক্লিং ডাই-অ্যাটাচ বন্ড লাইনে ক্লান্তি সৃষ্টি করতে পারে। 100,000 পাওয়ার সাইকেল (ΔT_{, 300nm} = 40°C, 30-সেকেন্ড পিরিয়ড) এর অধীনে পরীক্ষিত AuSn ইউটেকটিক জয়েন্টগুলি θ এর 10% এর কম বৃদ্ধি দেখিয়েছে, যা ন্যূনতম বন্ড লাইন অবক্ষয় নির্দেশ করে। নমনীয় AuSn অ্যালয় শূন্য একত্রীকরণ বা ডিল্যামিনেশন ছাড়াই ক্রিপ রিলাক্সেশনের মাধ্যমে সাইক্লিক স্ট্রেনকে সামঞ্জস্য করে।

3. AuSn ইউটেকটিক মেটালার্জি এবং প্রক্রিয়া ইন্টিগ্রেশন

80Au/20Sn ইউটেকটিক সিস্টেম (গলনাঙ্ক 280°C) উচ্চ-নির্ভরযোগ্যতা হাইব্রিড অ্যাসেম্বলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এর মেটালার্জি বোঝা অ্যাসেম্বলি প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজ করতে সাহায্য করে:

• ফেজ কম্পোজিশন: ইউটেকটিক মাইক্রোস্ট্রাকচার Au₅Sn (ζ-ফেজ) এবং AuSn (δ-ফেজ) ইন্টারমেটালিক যৌগগুলির একটি সূক্ষ্ম ল্যামেলার মিশ্রণ নিয়ে গঠিত। উভয় ফেজ থার্মোডাইনামিকভাবে স্থিতিশীল এবং দীর্ঘায়িত উচ্চ-তাপমাত্রার অপারেশনের সময় উল্লেখযোগ্য মাইক্রোস্ট্রাকচারাল কোয়ার্সেনিংয়ের মধ্য দিয়ে যায় না। Au₅Sn ফেজ যান্ত্রিক শক্তি প্রদান করে, যখন AuSn ফেজ নমনীয়তা প্রদান করে।
• প্রি-ডিপোজিশন কোয়ালিটি কন্ট্রোল: চিপ ব্যাকসাইডে 3-5μm AuSn স্তরটি একটি ওয়েফারের উপর ±10% এর পুরুত্বের অভিন্নতা সহ থার্মাল ইভাপোরেশন দ্বারা জমা করা হয়। প্রতিটি ডিপোজিশন রানের উইটনেস নমুনাগুলিতে এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স (XRF) দ্বারা কম্পোজিশন যাচাই করা হয়। ইউটেকটিক গলনাঙ্ক আচরণ নিশ্চিত করার জন্য Au:Sn ওজন অনুপাত 80:20 ±2% এ নিয়ন্ত্রিত হয়।
• রিফ্লো প্রক্রিয়া উইন্ডো: পিক রিফ্লো তাপমাত্রা 300-320°C (280°C ইউটেকটিক পয়েন্টের উপরে 20-40°C) হওয়া উচিত। লিকুইডাসের উপরে সময় 30-60 সেকেন্ড হওয়া উচিত। ফর্মিং গ্যাস (95% N / 5% H) বায়ুমণ্ডল টিন অক্সিডেশন প্রতিরোধ করে। কোনও ফ্লাক্সের প্রয়োজন নেই—ফর্মিং গ্যাসের হাইড্রোজেন প্রি-ডিপোজিটেড পৃষ্ঠে থাকা যেকোনো নেটিভ টিন অক্সাইডকে হ্রাস করে। রিফ্লো চেম্বারে অক্সিজেনের ঘনত্ব 10ppm এর নিচে রাখা উচিত।
• গোল্ড ইন্টারফেসে ইন্টারমেটালিক গঠন: রিফ্লো চলাকালীন, তরল AuSn ইউটেকটিক চিপ ব্যাকসাইড এবং সাবস্ট্রেট প্যাড উভয় থেকে অল্প পরিমাণে সোনা দ্রবীভূত করে, কম্পোজিশনকে ইউটেকটিকের গোল্ড-সমৃদ্ধ দিকের দিকে সামান্য সরিয়ে দেয়। এর ফলে সলিডিফিকেশনের পরে উভয় ইন্টারফেসে প্রাথমিক Au₅Sn এর একটি পাতলা স্তর তৈরি হয়, যা আসলে বন্ডকে শক্তিশালী করে। অতিরিক্ত সোনা দ্রবীভূতকরণ (>5μm প্রতিটি পৃষ্ঠ থেকে) লিকুইডাস তাপমাত্রা বাড়াতে পারে, তাই উভয় সংযোগকারী পৃষ্ঠে মোট সোনার পুরুত্ব প্রক্রিয়া নকশায় বিবেচনা করা হয়।

মূল বৈশিষ্ট্য

• উচ্চতর তাপ পরিবাহিতা: 148 W/m·K সিলিকন সাবস্ট্রেট স্প্রেডিং রেজিস্ট্যান্স (8 K/W) কমিয়ে দেয়। 57 W/m·K এ AuSn বন্ড লাইন কন্ডাক্টিভ ইপোক্সির চেয়ে 10* কম থার্মাল রেজিস্ট্যান্স প্রদান করে। মোট θ 30 K/W এর নিচে। 100k পাওয়ার সাইকেল 10% এর কম θ অবক্ষয় সহ।
• উচ্চ RF পাওয়ার হ্যান্ডলিং: 20V DC রেটিং >100V ব্রেকডাউন সহ (5:1 মার্জিন)। 1GHz এ ESR <0.1Ω 1A RMS এ 50mW এর নিচে I²R হিটিং সীমাবদ্ধ করে। 125°C সর্বোচ্চ জাংশন তাপমাত্রা 85°C ক্যারিয়ারে 1.2W ডিসিপেশনকে AuSn অ্যাটাচ সহ অনুমতি দেয়।AuSn প্রি-ডিপোজিশন ব্যাকসাইড:
• 3-5μm 80Au/20Sn ইউটেকটিক স্তর, ±10% পুরুত্বের অভিন্নতা, XRF কম্পোজিশন যাচাইকৃত। N₂/H₂ তে 300-320°C এ ফ্লাক্স-ফ্রি রিফ্লো। ডাই শিয়ার >2.5kgf। এক্স-রে পরিদর্শন দ্বারা 5% এর কম ভয়েড এলাকা।SiO₂ ডাইইলেকট্রিক স্থায়িত্ব:বৈদ্যুতিক স্পেসিফিকেশন (T = 25°C যদি না অন্যথায় উল্লেখ করা হয়)
• প্যারামিটারশর্তক্যাপাসিট্যান্স100pF ±10%
• 1MHz, 1.0Vrmsটলারেন্স অপশন

±10% (K), ±5% (J)

GaN-on-SiC পাওয়ার এমপ্লিফায়ার আউটপুট ম্যাচিং নেটওয়ার্ক যেখানে বেসপ্লেট তাপমাত্রা 85°C পর্যন্ত পৌঁছায় এবং ক্যাপাসিটর ডিসিপেশন ন্যূনতম তাপমাত্রা বৃদ্ধি সহ পরিচালনা করতে হয়

উচ্চ-পাওয়ার RF সুইচ বায়াস নেটওয়ার্ক টাইম-ডভিশন ডুপ্লেক্স (TDD) সিস্টেমে উচ্চ প্রতি-শাখা ডিউটি সাইকেল সহমাইক্রোওয়েভ পয়েন্ট-টু-পয়েন্ট রেডিও ট্রান্সমিটার 1-10W CW আউটপুট পাওয়ারে অপারেটিং

শিল্প RF প্লাজমা জেনারেটর (13.56MHz, 27.12MHz ISM ব্যান্ড) মাল্টি-হান্ড্রেড-ওয়াট আউটপুট স্টেজ সহসীমাবদ্ধ থার্মাল পাথ সহ ফেজড-অ্যারে T/R মডিউল পাওয়ার সাপ্লাই ডিকাপলিং

ওয়্যারলেস অবকাঠামো রিমোট রেডিও ইউনিট (RRU) আউটডোর এনক্লোজারে প্যাসিভ কনভেকশন কুলিং সহঅ্যাসেম্বলি প্রক্রিয়া নোট

স্ট্যান্ডার্ড ব্যাকসাইড:

• AuSn সোল্ডার প্রিফর্ম বা পেস্ট প্রয়োগ করুন, N₂/H₂ ফর্মিং গ্যাসে 300-320°C পিক এ রিফ্লো করুন। বিকল্পভাবে, সিলভার-ফিলড কন্ডাক্টিভ ইপোক্সি (প্রস্তুতকারকের প্রোফাইল অনুযায়ী কিউর করুন, সাধারণত 1 ঘন্টার জন্য 150°C)।
• AuSn প্রি-ডিপোজিটেড ব্যাকসাইড:
• চিপটি সরাসরি Au-প্লেটেড প্যাডে রাখুন, অতিরিক্ত সোল্ডার বা ফ্লাক্স ছাড়াই রিফ্লো করুন।
• ওয়্যার বন্ডিং:
• 25μm Au থার্মোসোনিক বল বন্ডিং 120-150°C স্টেজে, 25-35gf ফোর্স, >6gf পুল স্ট্রেংথ। 0.5A RMS এর বেশি RF কারেন্টের জন্য, দুটি সমান্তরাল 25μm বন্ড ওয়্যার ব্যবহার করুন।
• পরিদর্শন:

ডাই-অ্যাটাচ ভয়েড যাচাইকরণের জন্য এক্স-রে, বন্ড ওয়্যার প্লেসমেন্ট এবং হিল ইন্টিগ্রিটির জন্য অপটিক্যাল।

θJC