Σχεδόν μηδενική επαγωγικότητα MOS Συμπιεστήρες Μονόστρωμα 30V 100 pF Συμπιεστήρας Τσιπ Για ευρυζωνικά κυκλώματα RF

Κοντά στο μηδέν επαγωγικότητα MOS Συμπιεστήρας HACC101S30V101 100pF 30V μονοστρωτό τσιπ για ευρυζωνικά κυκλώματα RF μικροκυμάτων

HACC101S30V101 Ενιαίο στρώμα MOS συμπιεστή: χαμηλής επαγωγικότητας, χωρίς μικροφώνημα 100pF για κυκλώματα GHz

Ο HACC101S30V101 είναι ένας μονόστρωτος MOS πυκνωτής 100pF ± 10% με ονομαστική ισχύ 30V DC, κατασκευασμένος σε υπόστρωμα πυριτίου ζώνης πλεύσης (> 1000Ω·cm) με θερμική SiO 300nm₂Οι διαστάσεις του τσιπ είναι 0,50 mm * 0,50 mm * 0,15 mm με μέγιστη μεταλλική επίστρωση χρυσού 2,5 μm και πίσω μέρος χρυσού 1,0 μm.Είναι βελτιστοποιημένο για εφαρμογές άνω των 1GHz όπου η παρασιτική σειρά επαγωγικότητας, ο θόρυβος που προκαλείται από δονήσεις και η διάχυση χωρητικότητας μονάδα προς μονάδα καθορίζουν άμεσα την απόδοση σε επίπεδο συστήματος.

1Πώς η μονόστρωτη κατασκευή επιτυγχάνει υπο-0.05nH ESL

Η αντίστοιχη αγωγιμότητα σειράς (ESL) σε έναν πυκνωτή προκύπτει από τη μαγνητική ροή που περιβάλλεται από τον κύκλο ρεύματος μέσω της συσκευής.κάθε εσωτερικό ζεύγος ηλεκτροδίων σχηματίζει έναν κυκλικό κύκλο ρεύματος, και η στοίβα από N ζεύγη ηλεκτροδίων δημιουργεί N παράλληλους βρόχους των οποίων η αμοιβαία επαγωγικότητα προσθέτει εποικοδομητικά.

Η μονοστρωτή δομή MOS εξαλείφει αυτόν τον μηχανισμό:

• Διάδρομος ρεύματος μόνο κατακόρυφα:ρεύματα ρεύματος από το άνω ηλεκτρόδιο χρυσού, κατακόρυφα μέσω του SiO₂Η διάταξη αυτή δεν περιλαμβάνει τη διάταξη που προβλέπει ότι οι ηλεκτρονικές ρεύσεις θα πρέπει να είναι οριζόντιες.
• Δυνατότητα ανάληψης:Το 300nm SiO₂Σε αυτή την κλίμακα, η συνεισφορά της μαγνητικής ροής από την διηλεκτρική περιοχή κυριαρχείται από το σύρμα σύνδεσης και την εξωτερική γεωμετρία του κυκλώματος.
• Μετρούμενες τιμές ESL:Για ένα τσιπ 0,50 mm με μία διάμετρο 25 μm, καλώδιο χρυσού μήκους 0,5 mm, η συνολική επαγωγικότητα βρόχου είναι περίπου 0,4nH. Αφαιρώντας τη συνεισφορά του καλωδίου δεσμού (~ 0,35nH για 0.5mm 25μm Au καλώδιο) αφήνει ένα εγγενές τσιπ ESL κάτω από 0Με πολλαπλά παράλληλα καλώδια σύνδεσης, η αποτελεσματική ESL κλιμακώνεται περίπου στο 1/N.
• Πρακτική συνέπεια:Σε 100pF, ο σειριακός συντονισμός με 0,05nH ESL εμφανίζεται πάνω από 2,2GHz, αλλά ο εγγενής τσιπ ESL είναι αρκετά χαμηλός ώστε να κυριαρχεί η επαγωγικότητα του καλωδίου σύνδεσης που ελέγχεται από τον χρήστη,δίνοντας στον σχεδιαστή κυκλώματος άμεσο έλεγχο της συχνότητας συντονισμού μέσω επιλογής μήκους καλωδίου σύνδεσης.

2Η υλική βάση για την μηδενική πιεζοηλεκτρική αντίδραση

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)Και οι δύο μηχανισμοί εξαρτώνται από την κρυσταλλογραφική δομή του διαλεκτικού υλικού.

Θερμικά καλλιεργημένο SiO₂δεν έχει και τα δύο αποτελέσματα:

• Αμορφη δομή:Σε αντίθεση με το κρυσταλλικό κουάρτς (το οποίο είναι πιεζοηλεκτρικό) ή το σιδηροηλεκτρικό BaTiO₃(το οποίο είναι και πιεζοηλεκτρικό και ηλεκτροστρικτικό), αμόρφωτο SiO₂Η πιεζοηλεκτρική απαιτεί μη κεντροσυμμετρική κρυσταλλική δομή, μια κατάσταση που το τυχαίο ατομικό δίκτυο αμόρφου πυριτίου δεν μπορεί να ικανοποιήσει.
• Χωρίς σιδηροηλεκτρικές περιοχές:Τιτανικό βαρίου (BaTiO)₃) στους πυκνωτές X7R και X5R αντλεί την υψηλή διηλεκτρική σταθερά του από την κίνηση του τοιχώματος του πεδίου⁴⁺Ο μηχανισμός αυτός είναι εγγενώς μη γραμμικός, υστερικός και μηχανικά συνδεδεμένος.₂έχει διηλεκτρική σταθερά περίπου 3,9 χωρίς σιδηροηλεκτρικό συστατικό, με αποτέλεσμα ένα απόλυτα γραμμικό χαρακτηριστικό C-V από 0V έως ονομαστική τάση.
• Σύγκριση ηλεκτροστεγνισμού:Όλα τα διηλεκτρικά παρουσιάζουν κάποια ηλεκτροστραγγίωση (διαστολή ανάλογη με το τετράγωνο του ηλεκτρικού πεδίου), αλλά η επίδραση στο SiO₂Ο συντελεστής ηλεκτροστρίκτου του θερμικού SiO₂είναι κάτω από 10^{- 22 χρόνια.}m2/V2, σε σύγκριση με περίπου 10^{- 16}m2/V2 για το BaTiO₃∆ιαφορά ενός εκατομμυρίου.

3. Ελέγχος διαδικασίας σε επίπεδο κυψελών για την ομοιότητα της χωρητικότητας

Η συνέπεια της τιμής της χωρητικότητας σε μια παρτίδα παραγωγής εξαρτάται από δύο παράγοντες: την ομοιότητα του διηλεκτρικού πάχους και τον ορισμό της περιοχής ηλεκτροδίων.

• Ξηρή θερμική οξείδωση:Τα πλακάκια πυριτίου οξειδώνονται σε φούρνο κουαρτς σε θερμοκρασία 950-1050 °C σε ξηρό O₂Η κινητική οξείδωσης του Ντιλ-Γκρόουβ παράγει αυτοπεριορισμένη ανάπτυξη.όπου η διακύμανση πάχους οξειδίου σε μια πλάκα 150 mm είναι συνήθως μικρότερη από ± 2% (μετρούμενη με φασματοσκοπική ελλειψομετρία σε 49 σημεία ανά πλάκα).
• Λιθογραφία ηλεκτροδίων:Το ανώτερο ηλεκτρόδιο χρυσού καθορίζεται από μια διαδικασία ανάρτησης χρησιμοποιώντας φωτολιθογραφία επαφής.Η διακύμανση της περιοχής ηλεκτροδίων ελέγχεται από την ανοχή κρίσιμης διάστασης (CD) της μάσκας λιθογραφίας ±1μm σε ονομαστική διάσταση ηλεκτροδίου 400μm, συμβάλλοντας σε διακύμανση χωρητικότητας μικρότερη του ±0,5%.
• Δοκιμή συνεχούς ρεύματος 100% σε επίπεδο πλάκας:Κάθε τοποθεσία πυκνωτή σε κάθε πλακίδιο εξετάζεται για χωρητικότητα στα 1MHz, ρεύμα διαρροής σε ονομαστική τάση και τάση διακοπής.Η αποδοχή παρτίδας βασίζεται σε αποδόσεις τουλάχιστον 95% του ανιχνευτή.
• Δυνατότητα προσκόλλησης και στρώσης φραγμού TiW:Ένα λεπτό στρώμα TiW (τιτανίου-τουλφστάνου, συνήθως 100nm) αποθηκεύεται μεταξύ του πυριτίου/SiO₂Το στρώμα αυτό εξυπηρετεί τρεις λειτουργίες: προώθηση της προσκόλλησης (αποτροπή της αποστρώσεως του χρυσού κατά τη σύνδεση του καλωδίου),φραγμός διάχυσης (μπλοκάρει την διαδιάχυση πυριτίου-χρυσού σε υψηλές θερμοκρασίες), και διαστολής ρεύματος (μείωση της τοπικής πυκνότητας ρεύματος στις τοποθεσίες των ομολόγων).

4Χαρακτηριστικά επιδόσεων ραδιοσυχνοτήτων

Οι μετρήσεις S-παραμέτρων μικρού σήματος (1-20 GHz, ανιχνευτής GSG, βαθμονόμηση με σύντομο ανοικτό φορτίο) στο HACC101S30V101 παρέχουν τις ακόλουθες τυπικές επιδόσεις:

• Ο συντελεστής Q:> 2000 σε 1MHz, > 300 σε 1GHz, > 80 σε 5GHz._σ) τάση, όπου R_σπεριλαμβάνει τόσο τις απώλειες ESR όσο και τις απώλειες που προκαλούνται από το υπόστρωμα.Το υπόστρωμα υψηλής αντίστασης πλωτής ζώνης (> 1000Ω · cm) ελαχιστοποιεί τις απώλειες κυματιδίου ρεύματος που διαφορετικά θα υποβαθμίζονταν Q σε τυποποιημένα υπόστρωμα πυριτίου Czochralski.
• Απώλεια εισαγωγής:Η απώλεια εισαγωγής που συνδέεται σε σειρά (με δύο θύρες) είναι κάτω από 0,1 dB έως 6 GHz για ένα σύστημα 50Ω, καθιστώντας τον πυκνωτή κατάλληλο για εφαρμογές αντιστοίχισης χαμηλών απωλειών και αποκλεισμού συνεχούς ρεύματος.
• Σειριακή συντονισμός:Με ένα καλώδιο δέσμευσης 0,5 mm, η συνολική επαγωγικότητα ~ 0,4nH παράγει μια σειρά αυτο-αντηχείας σε περίπου 800MHz για την τιμή 100pF.Αυτό χαρακτηρίζεται καλά και μπορεί να μετατοπιστεί ρυθμίζοντας τη γεωμετρία του σύρματος σύνδεσης - ένα βαθμό ελευθερίας που δεν είναι διαθέσιμο με διακριτούς συσκευασμένους πυκνωτές.

Βασικά χαρακτηριστικά

• Σχεδόν μηδενική εγγενής επαγωγικότητα:Η επαγωγιμότητα του συστήματος κυριαρχείται από καλώδιο σύνδεσης που ελέγχεται από τον χρήστη, παρέχοντας ρυθμιζόμενο αυτοανακλαστικό.
• Μηδενική πιεζοηλεκτρική έξοδος:Αμόρφωτο SiO₂μηδενική επίδραση πυκνωτή τραγουδιού και μηδενική ανάληψη μικροφωνικού θορύβου,επαληθεύεται με δοκιμή δονήσεων σύμφωνα με τη μέθοδο 204 MIL-STD-202 (χωρίς μετρήσιμη ισχύς πάνω από το κατώτατο όριο θορύβου σε μέγιστη επιτάχυνση 10g), σάρωση 20Hz-2kHz).
• Υψηλή ομοιομορφία χωρητικότητας:±2% ομοιότητα πάχους οξειδίου σε συνδυασμό με έλεγχο CD ηλεκτροδίου ±1μm. ±10% τυπική ανοχή, ±5% διαθέσιμη.
• Συστήματα μεταλλικοποίησης TiW-Au:100nm TiW φραγμός / στρώμα προσκόλλησης + 2,5μm ελάχιστο χρυσό κορυφαίο ηλεκτρόδιο. Δυνατότητα έλξης δεσμού > 6gf για καλώδιο Au 25μm. Πίσω πλευρά: TiW-Pt-Au με φραγμό Pt για συμβατότητα με το εποξικό ασήμι.
• Υπόστρωμα υψηλής αντίστασης:Το πυρίτιο πλωτής ζώνης με αντίσταση > 1000Ω·cm ελαχιστοποιεί τις απώλειες ραδιοσυχνοτήτων υποστρώματος, επιτρέποντας Q > 300 σε 1 GHz.

Ηλεκτρικές προδιαγραφές (T = 25°C, εκτός εάν αναφέρεται)

Οδηγίες σχεδιασμού εφαρμογών

Συστήματα VCO και 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 sidebandsΣε ένα τυπικό VCO 2GHz με πυκνωτή δεξαμενής 100pF, μια πιεζοηλεκτρική ευαισθησία 1ppm/g (τυπική για το X7R) παράγει μια ρύθμιση συχνότητας που προκαλείται από δονήσεις 2kHz/g.Το HACC101S30V101 εξαλείφει αυτόν τον μηχανισμό σε επίπεδο συστατικού.

Παράκαμψη ευρυζωνικής σύνδεσης:Για αποσύνδεση τροφοδοσίας άνω των 1 GHz, τοποθετήστε το τσιπ όσο το δυνατόν πιο κοντά στην ενεργό συσκευή.Το σύρμα σύνδεσης 5 mm από το επάνω ηλεκτρόδιο του πυκνωτή στο πλακέτο της συσκευής παράγει μια συχνότητα συντονισμού σειράς κοντά στα 800MHz με την τιμή 100pFΠάνω από αυτή τη συχνότητα, ο πυκνωτής εμφανίζεται επαγωγικός, αλλά η τιμή επαγωγικότητας είναι η καλά ελεγχόμενη επαγωγικότητα του καλωδίου σύνδεσης, όχι μια άγνωστη εσωτερική ESL.Χρησιμοποιήστε δύο παράλληλα καλώδια σύνδεσης για να μειώσετε κατά το ήμισυ την αποτελεσματική επαγωγικότητα και να διπλασιάσετε τη συχνότητα συντονισμού της σειράς.

Συμφωνία LNA:Το Q > 300 σε 1GHz εξασφαλίζει ότι ο πυκνωτής συμβάλλει σε αμελητέα απώλεια στα δίκτυα αντιστοίχισης εισόδου.Χρησιμοποιήστε τον πυκνωτή ως το στοιχείο σειράς (DC μπλοκ) ή στοιχείο παράκαμψης, ανάλογα με τον λόγο μετατροπής της αντίστασης.

Συγκρότηση

Εναρμόνιση: ευτεκτική AuSn (320°C, N₂/H₂Σύνδεση καλωδίου: 25μm Au θερμοσονική σφαιρική σύνδεση (120-150 °C στάδιο, 25-35gf δύναμη σύνδεσης, > 6gf δύναμη έλξης) ή 25μm Al υπερηχητική σύνδεση σφήνας σε θερμοκρασία δωματίου.Διάταξη ESD 0 (HBM).

Επικοινωνήστε μαζί μας για μετρημένα δεδομένα S-παραμέτρων, χάρτες C-V επιπέδου πλακιδίων, εκθέσεις δοκιμών δονήσεων ή προσαρμοσμένες τιμές χωρητικότητας στην πλατφόρμα 0,50mm.