सीटीई मिलान एमओएस संधारित्र अल्ट्रा हाई एसआरएफ 15 वी सिंगल लेयर संधारित्र चिप हाइब्रिड माइक्रोसर्किट के लिए

सीटीई मिलान एमओएस कैपेसिटर एचएसीसी101एस15वी500 100पीएफ 15वी अल्ट्रा-हाई एसआरएफ हाइब्रिड माइक्रोसर्किट के लिए एकल परत चिप

HACC101S15V500 CTE-मैच्ड एमओएस कैपेसिटरः 100pF 15V अल्ट्रा-हाई सेल्फ-रेज़ोनेंस और डबल बैकसाइड विकल्पों के साथ

HACC101S15V500 एक 100pF ± 10% एकल-परत MOS संधारित्र 15V DC पर रेटेड है, 300nm थर्मल SiO के साथ फ्लोट-ज़ोन सिलिकॉन (> 1000Ω·cm) पर निर्मित है₂डायलेक्ट्रिक। चिप आयाम 0.50 मिमी * 0.50 मिमी * 0.15 मिमी TiW-Au शीर्ष धातुकरण (2.5μm न्यूनतम Au) के साथ हैं। बैकसाइड दो कॉन्फ़िगरेशन में उपलब्ध हैःमानक TiW-Pt-Au यूटेक्टिक सोल्डर और संवाहक इपोक्सी डाई संलग्न दोनों के लिए, या एक वैकल्पिक Au-केवल परिष्करण चांदी से भरे epoxy गीला करने के लिए अनुकूलित।

1हाइब्रिड असेंबली में थर्मल एक्सपेंशन मैचिंग का गुणांक

थर्मोमैकेनिकल तनाव तापमान चक्र के अधीन हाइब्रिड माइक्रोसर्किट में कैपेसिटर विफलता का एक प्रमुख कारण है।थर्मल विस्तार के गुणांक (सीटीई) में असंगतता कैपेसिटर चिप और वाहक सब्सट्रेट के बीच प्रत्येक तापमान यात्रा के दौरान डाई-अटैच बॉन्ड लाइन में कतरनी तनाव उत्पन्न करता हैएचएसीसी101एस15वी500 सामग्री चयन के माध्यम से इस तनाव को कम करता हैः

• सिलिकॉन सीटीई (2.6 पीपीएम/°C):एकल क्रिस्टल सिलिकॉन में 300K पर 2.6 ppm/°C का CTE होता है, जिससे यह आरएफ और माइक्रोवेव हाइब्रिड में उपयोग की जाने वाली आम वाहक सामग्री के लिए एक उत्कृष्ट CTE मैच बन जाता है।₂ओ₃, 6.7 पीपीएम/°C) एक ही वाहक पर एक विशिष्ट बैरियम टाइटेनट सिरेमिक कैपेसिटर (सीटीई ~ 10 पीपीएम/°C) के लगभग आधे असंगतता का उत्पादन करता है।5 ppm/°C) 1 पर और भी बेहतर मेल खाती है।सबसे कम तनाव के लिए, तांबा-मोलिब्डेनम (CuMo, 7-9 ppm/°C) और तांबा-टंगस्टन (CuW,6-9 पीपीएम/°C) कम्पोजिट को सिलिकॉन के सीटीई तक पहुंचने के लिए तैयार किया जा सकता है जबकि उच्च थर्मल चालकता बनाए रखी जा सकती है.
• बांड लाइन में तनाव समायोजनःयहां तक कि निकट सीटीई मिलान के साथ, तापमान चक्र के दौरान मरम्मत-संलग्न इंटरफ़ेस पर एक परिमित कतरनी तनाव विकसित होता है। तनाव परिमाण Δα * ΔT * E के आनुपातिक है_{संलग्न करना}* (चिप लंबाई / बंधन लाइन मोटाई), जहां Δα CTE असंगतता है, ΔT तापमान सीमा है, और E_{संलग्न करना}मटेरियल का लोचदार मॉड्यूल है। AuSn यूटेक्टिक (E ≈ 70 GPa) अपेक्षाकृत कठोर है और सीटीई मैच से सबसे अधिक लाभान्वित होता है।प्रवाहकीय एपॉक्सी (E ≈ 5-10 GPa) अधिक अनुपालन है और बिना विघटन के बड़े CTE असंगतताओं को सहन कर सकता है, लेकिन उच्च थर्मल प्रतिरोध की कीमत पर।
• तापमान चक्र योग्यताःAssembled chips on alumina carriers with AuSn attach have been tested through 500 cycles of -65°C to +150°C (ΔT = 215°C) with no delamination observed by scanning acoustic microscopy (SAM) and under 2% capacitance shiftयह प्रदर्शन सिलिकॉन-पर-सिरेमिक सामग्री प्रणाली के स्वाभाविक रूप से कम सीटीई असंगतता द्वारा सक्षम है।

2अति-उच्च स्व-प्रतिध्वनित आवृत्ति न्यूनतम परजीवी प्रेरण के माध्यम से

एक संधारित्र की स्व-प्रतिध्वनित आवृत्ति (एसआरएफ) ⇒ आवृत्ति जिस पर परजीवी श्रृंखला अनुवर्तन क्षमता के साथ प्रतिध्वनित होता है,जिसके ऊपर घटक प्रेरक रूप से व्यवहार करता है, बायपास और युग्मन अनुप्रयोगों के लिए अधिकतम उपयोग करने योग्य आवृत्ति निर्धारित करता हैएचएसीसी१०१एस१५वी५०० अपने एकल-परत वास्तुकला के माध्यम से एक अति उच्च एसआरएफ प्राप्त करता हैः

• एसआरएफ की गणनाः0.05nH से कम आंतरिक चिप ईएसएल के साथ 100pF मूल्य के लिए, चिप-स्तर स्व-प्रतिध्वनित f पर होता है_{एसआरएफ}= 1/(2π√(LC)) ≈ 1/(2π√(0.05*10−9 * 100*10−12)) ≈ 2.25GHz अकेले चिप के लिए। हालांकि, एक व्यावहारिक असेंबली में, बंधन तार प्रेरण (लगभग 0.35nH के लिए 0.5 मिमी लंबी 25μm Au तार) हावी है।प्रणाली SRF तब लगभग 1/(2π√(0 है.4*10−9*100*10−12)) ≈ 800MHz अभी भी कई आरएफ अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी सीमा के भीतर है।
• एसआरएफ को ऊपर ले जाना:2GHz से अधिक SRF की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए, कई समानांतर बंधन तारों ने प्रभावी प्रेरण क्षमता को आनुपातिक रूप से कम कर दिया है। दो समानांतर बंधन तारों ने प्रेरण क्षमता को ~ 0.2nH तक घटा दिया है,SRF को लगभग 1 पर स्थानांतरित करना.1GHz. तीन तार इसे और कम कर ~ 0.13nH, SRF के साथ 1.4GHz के पास। रिबन बॉन्डिंग (जैसे, 25μm * 75μm सोने का रिबन) लगभग 0.0 के साथ एक वैकल्पिक कम प्रेरण कनेक्शन प्रदान करता है।2nH/mm ≈ बराबर क्रॉस-सेक्शन गोल तार का लगभग आधा प्रेरण.
• एमएलसीसी के साथ तुलनाः0402 पैकेज में एक विशिष्ट 100pF MLCC में HACC101S15V500 के अंतर्निहित चिप ESL से लगभग 0.4-0.6nH ̊ एक परिमाण के क्रम में अधिक ESL है।इसलिए MLCC का SRF लगभग 600-800MHz तक ही सीमित है, इससे पहले कि पीसीबी के निशान और माध्यमों के अतिरिक्त प्रेरण पर विचार किया जाए।1GHz से ऊपर के अनुप्रयोगों के लिए, एकल-परत एमओएस कैपेसिटर उपयोग करने योग्य बैंडविड्थ में स्पष्ट लाभ प्रदान करता है।

3. विभिन्न डाई-एटैच विधियों के लिए अनुकूलित बैकसाइड धातुकरण विकल्प

बैकसाइड धातुकरण सीधे डाई-एटैच गुणवत्ता, थर्मल प्रतिरोध और दीर्घकालिक विश्वसनीयता को प्रभावित करता है।HACC101S15V500 ग्राहक की विधानसभा प्रक्रिया से मेल खाने के लिए दो बैकसाइड कॉन्फ़िगरेशन प्रदान करता है:

• मानक TiW-Pt-Au पीठःएक 100nm TiW आसंजन/बाधक परत, इसके बाद एक 100nm प्लेटिनम (Pt) बाधा, एक 1.0μm न्यूनतम सोने की बाहरी परत के साथ। पीटी बाधा चांदी से भरे epoxy अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण हैः इसके बिना,इपॉक्सी से चांदी के आयन सोने की परत में फैल सकते हैं और ऊंचे तापमान पर Au-Ag इंटरमेटलिक यौगिक बना सकते हैंपीटी परत सोने और चांदी दोनों के लिए रासायनिक रूप से निष्क्रिय है, एक प्रभावी प्रसार बाधा के रूप में कार्य करती है।सोने की बाहरी परत रिफ्लो के दौरान AuSn सॉल्डर में भंग हो जाती है, Pt बाधा को उजागर करता है जो बरकरार रहता है और TiW आसंजन परत तक पहुंचने से पित्त को रोकता है।
• ऑल-बैक (वैकल्पिक):ग्राहकों के लिए विशेष रूप से AuSn eutectic solder attach का उपयोग करने के लिए, केवल Au-backside (कोई Pt या TiW, सोने की मोटाई 2.5μm न्यूनतम) उपलब्ध है।मोटी सोने की परत AuSn रिफ्लो प्रक्रिया के लिए अतिरिक्त बिकने योग्य मात्रा प्रदान करती हैपीटी फैलाव बाधा की अनुपस्थिति के कारण एपोक्सी अटैच के लिए इस विकल्प की सिफारिश नहीं की जाती है।
• सतह तैयार करना और गीला करना:सोने की सतहें हवा के संपर्क में आने से कार्बनिक संदूषण के लिए अतिसंवेदनशील होती हैं, जो मिलाप को गीला कर सकती हैं।चिप्स को बैकसाइड डिपॉजिशन के तुरंत बाद वैक्यूम सील नमी बाधा बैग में पैक किया जाता हैसर्वोत्तम परिणामों के लिए, मुहरबंद पैकेज खोलने के 72 घंटों के भीतर डाई अटैच करना चाहिए। यदि लंबे समय तक एक्सपोजर होता है, तो एक संक्षिप्त ऑक्सीजन प्लाज्मा साफ (50W,30 सेकंड) धातुकरण को नुकसान पहुंचाए बिना सोने की सतह को गीला करने योग्य स्थिति में बहाल करता है.

प्रमुख विशेषताएं

• सही सीटीई मिलानः2.6 पीपीएम/°C का सिलिकॉन सीटीई एल्युमिना (6.7), एएलएन (4.5), क्यूमो (7-9), और क्यूडब्ल्यू (6-9) वाहक से निकटता से मेल खाता है।500 तापमान चक्र (-65°C से +150°C तक) 2% से कम क्षमता परिवर्तन के साथ और कोई SAM-पता करने योग्य विघटन नहीं.
• अति-उच्च SRF:0.05 एनएच से कम आंतरिक चिप ईएसएल 100 पीएफ के लिए 2.2 जीएचजेड से अधिक चिप-स्तर एसआरएफ उत्पन्न करता है। समानांतर बंधन तार या रिबन बंधन पुश सिस्टम 1 जीएचजेड से अधिक एसआरएफ।0402 पैकेज में समकक्ष क्षमता MLCC से 10* कम ESL.
• दोहरी बैकसाइड मेटालाइजेशन विकल्पःपीटी प्रसार बाधा के साथ सार्वभौमिक एपॉक्सी और मिलाप संगतता के लिए TiW-Pt-Au। बढ़ी हुई solderable मात्रा के साथ समर्पित AuSn eutectic संलग्न लाइनों के लिए केवल Au विकल्प।
• SiO₂डायलेक्ट्रिक:थर्मल ऑक्साइड शून्य डीसी पूर्वाग्रह क्षमता ड्रॉप के साथ, टैन δ 0.001 से कम 1GHz पर, और +35ppm/°C TCC.
• वेफर स्तर पर परीक्षण किया गयाःकैपेसिटेंस के लिए 100% डीसी जांच, नामित वोल्टेज पर रिसाव, और काटने से पहले ब्रेकडाउन वोल्टेज।

विद्युत विनिर्देश (T = 25°C जब तक कि उल्लेख न किया गया हो)

सीटीई संगतता गाइड

विशिष्ट अनुप्रयोग

• उच्च विश्वसनीयता तापमान चक्र के लिए निकट सीटीई मिलान की आवश्यकता वाले एल्यूमिना या एएलएन सब्सट्रेट पर हाइब्रिड माइक्रोसर्किट
• ब्रॉडबैंड माइक्रोवेव बायपास 1GHz से ऊपर जहां MLCC स्व-संकेतन उपयोग करने योग्य बैंडविड्थ को सीमित करता है
• हेर्मेटिक पैक किए गए आरएफ मॉड्यूल (एचटीसीसी/एलटीसीसी आधार) जहां कैपेसिटर-टू-पैकेज सीटीई मिलान ढक्कन-सील तनाव को रोकता है
• आउटडोर प्रतिष्ठानों में व्यापक परिवेश तापमान उतार-चढ़ाव के अधीन CuMo वाहक पर चरणबद्ध-सरणी T/R मॉड्यूल
• क्रायोजेनिक आरएफ सिस्टम (उदाहरण के लिए, क्वांटम कंप्यूटिंग रीडआउट चेन जो 4K पर काम करती है) जहां घटकों के बीच अंतर संकुचन को प्रबंधित किया जाना चाहिए

विधानसभा दिशानिर्देश

मरने के लिए संलग्नःTiW-Pt-Au पीठ AuSn eutectic के साथ संगत (300-320°C, N₂/H₂) और एजी प्रवाहकीय इपोक्सी (150°C इलाज) केवल ऑस्मोटिक के लिए ऑस्मोटिक बैकसाइड।तारों को बांधना:25μm ऑउ बॉल बॉन्डिंग या अल कंकण बॉन्डिंग। 1GHz से ऊपर एसआरएफ अनुकूलन के लिए, दो समानांतर 25μm बॉन्ड तारों या 25μm * 75μm ऑउ रिबन का उपयोग करें।प्लाज्मा साफ:यदि चिप्स को 72 घंटे से अधिक समय तक परिवेश की हवा के संपर्क में रखा गया है, तो 50W O लागू करें₂सतह गीला करने की क्षमता बहाल करने के लिए 30 सेकंड के लिए प्लाज्मा के लिए मरने से पहले संलग्न करें।

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