Capacitore a singolo strato a bordo 220pF 50V Capacitore a bassa resistenza ESR COG Ceramica per banda Ku Ka

Riassunto tecnico dell'alta frequenza

IlHACC221S15V500è un'alta tensione, ultra-miniaturaCapacitore ceramico a bordo a uno strato (SLC)progettato per il blocco a banda larga della corrente continua, l'accoppiamento RF e il filtraggio di bypass a microonde nei microcircuiti ibridi ad alta tensione che operano attraverso le bande Ku, K e Ka.220 pF ±10%Capacità concon potenza di corrente continua elevata di 50 V- e> 125 V di tensione di rottura (250% nominale), questo condensatore è confezionato in un15 mil × 15 mil (0,38 mm × 0,38 mm)con un profilo ultra-basso di0.15 mm (6 mil). progettato per un funzionamento affidabile da0da 0,5 GHz a 40,0 GHzattraverso le bande UHF attraverso le microonde Ka, l'HACC221S15V500 è appositamente progettato per il decoppiamento del bias di scarico dell'amplificatore di potenza HEMT GaN-on-SiC, filtri di carico utile satellitari LEO/MEO,moduli T/R radar a serie di fasi, e infrastrutture 5G mmWave in cuiSono simultaneamente richieste una tensione di funzionamento di 50 V con margine di rottura > 125 V e una SRF a onde millimetriche..

Prodotto con:Dielettrico ceramico ultra-stabile di classe I COG/NPO (C0G/NP0)Questo condensatore, ottimizzato sia per la resistenza dielettrica elevata (> 50 V/μm) che per la stabilità a temperatura di Classe I, mantiene la capacità entro il ±0,3% tra -55°C e +125°C.Induttanza in serie equivalente ultra-bassa (ESL < pH 35)Il sistema è dotato di un'elettrodico coassiale a uno strato, con una geometria che spinge l'auto-risonanza della prima serie oltre i 25 GHz, garantendo unabypass senza risonanza e blocco di corrente continua attraverso l'intera banda Ku (12-18 GHz), nella banda K (18-27 GHz) e nella banda Ka (27-40 GHz) con montaggio a flip-chip.architettura a bordo a una sola facciacon un margine isolante ceramico intorno all'elettrodo oro superiore impedisce l'ascesa dell'epossidico conduttivo durante l'attacco della stella.TiW-Au con un minimo di 4,0 μm AuL'elettrodo inferiore utilizzaTiW-Pt-Aucon una barriera di diffusione di platino (Pt) completamente insolubile nella saldatura eutectica AuSn, eliminando i fallimenti di scavenging dell'oro durante l'assemblaggio a riversamento ad alta temperatura.

Principali vantaggi di prestazione

Estremamente basso ESR/ESL e elevata frequenza di auto-risonanza Architettura coassiale a uno strato

I condensatori in ceramica a più strati (MLCC) raggiungono una elevata capacità immagazzinando strati alternativi di elettrodi, ma ogni elettrodo interno aggiunge siaresistenza ohmica(a causa di elettrodi di nichel sottili) eInduttanza parassitariaL'HACC221S15V500 elimina entrambe le fonti di perdita attraverso il suostruttura coassiale a uno strato: il flusso di corrente passa direttamente dal pad di legame Au superiore, attraverso il dielettrico COG/NPO, fino al piano di terra Au inferiore0.15 mm.

• ESR < 0,15 Ω a 1 GHz:Un ordine di grandezza inferiore a 0402 COG MLCC di capacità equivalente (0,5-1,5 Ω). In una rete di abbinamento di uscita dell'amplificatore di potenza a banda Ku (14 GHz), questa riduzione di 10× ESR si traduce direttamente in00,5-1,0 dB di perdita di inserimento inferioreIn un PA Doherty a 4 fasi con più elementi di abbinamento e bypass, il miglioramento cumulativo del PAE supera i 2-3 punti percentuali.
• ESL < 35 pH:Rispetto al pH 300-600 per 0402 MLCC, il percorso di corrente coassiale a strato singolo non ha vie interne, bordi degli elettrodi e nessun percorso serpentina solo un percorso verticale diretto attraverso il dielettrico.per condensatori di blocco di corrente continua, questo significa ill'auto-risonanza della prima serie si verifica al di sopra dei 25 GHz, più di 10 volte superiore a un MLCC equivalente (2-4 GHz).
• SRF > 25 GHz (connesso al cavo), > 35 GHz (flip-chip):La frequenza di auto-risonanza è la frequenza alla quale la reattanza capacitiva è uguale alla reattanza induttiva ?? sopra SRF, il condensatore si comporta come un induttore.il modello HACC221S15V500 forniscecomportamento capacitivo veroattraverso l'intera banda Ku (12-18 GHz) e fino alla banda K (18-27 GHz); per il funzionamento in banda Ka (27-40 GHz),il montaggio a flip-chip (Cu UBM con protuberanze di saldatura SnAg disponibili su richiesta) riduce l'ESL a < 25 pH, che estende l'SRF oltre i 35 GHz.
• comportamento della linea di trasmissione:Sotto SRF, la SLC si comporta come un elemento di accoppiamento in serie quasi ideale con S21 (perdita di inserimento) < 0.2 dB a 20 GHz e S11 (perdita di ritorno) <-20 dB ¢ essenzialmente trasparente per il percorso del segnale RF, fornendo un completo isolamento DC.

Alta tensione di rottura e affidabilità TDDB ¢ 2.5× Margine di tensione con > 10 anni di vita

In reti di distorsione del drenaggio degli amplificatori di potenza GaN e distribuzione della potenza del carico utile satellitare,il condensatore di blocco della corrente continua deve resistere non solo alla tensione nominale di funzionamento (in genere da 28 a 50 V per il GaN), ma anchetransienti di tensione, riflessioni di incongruenza di carico e ripple di alimentazione- ¥ tutti a temperature elevate di giunzione che si avvicinano a 125°C. L'HACC221S15V500 è progettato con un2.5 × margine di svalutazione: 50 V nominale, > 125 V di rottura, testato al 100%.

• 50 V di potenza continua:Risponde alle esigenze dei bus di distribuzione di potenza da 28 V (aeroporto), 48 V (telecomunicazione) e 50 V (GaN HEMT) con margine appropriato.I condensatori standard da 16 a 25 V sono insufficienti per queste applicazioni ­ richiedono almeno 2 volte la riduzione dei dispositivi a 32 a 50 V.
• > 125 V (250% nominale):Ogni matrice è testata al 100% a 125 V di corrente continua (5 secondi di sosta) per garantire l'integrità dielettrica.5 volte il margine supera la prassi di devaluazione standard 2 volte raccomandata dal MIL-PRF-55681 e dalla NASA EEE-INST-002 per i condensatori in ceramica spaziale.
• TDDB > 10 anni a 50 V, 125°C:La rottura dielettrica dipendente dal tempo (TDDB) è il meccanismo di usura a lungo termine dominante nei condensatori in ceramica che funzionano ad elevate temperature e tendenze di CC.Sotto tensione del campo elettrico a temperatura elevata, i difetti su scala atomica nel reticolo dielettrico si accumulano e crescono lentamente fino a formare un percorso di percolazione un filamento conduttivo che accorcia gli elettrodi.Il dielettrico COG/NPO dell'HACC221S15V500 è stato caratterizzato utilizzandoprova TDDB a tensione costante per JEDEC JESD92a condizioni accelerate (tensione e temperatura elevate) e proiettate a > 10 anni a 50 V/125°C utilizzando il modello E (modello di degradazione termochimica).fattori di accelerazione, e i rapporti di prova TDDB sono disponibili per i clienti qualificati ai sensi dell'NDA.
• Nessuna ripartizione per singolo evento:La geometria dell'elettrodo a uno strato senza bordo elimina gli effetti interni del bordo dell'elettrodo in cui si verifica il sovraffollamento del campo elettrico nei MLCC.la rottura inizia costantemente ai bordi interni dell'elettrodo dove l'intensità del campo può essere 3-5 volte superiore al dielettrico di massaLa geometria coassiale dell'HACC221S15V500 produce undistribuzione uniforme del campo elettrico, massimizzando la resistenza di rottura intrinseca del dielettrico.

Ultra-miniaturizzazione e basso profilo con potenza di 50 V in 15 mil Footprint

L'HACC221S15V500 raggiunge50 V in un pacchetto di 0,38 × 0,38 × 0,15 mm- una densità di potenza volumetrica che nessun condensatore in ceramica a più strati può eguagliare.formulazione ceramica proprietaria ad alto contenuto di COG/NPOche fornisca contemporaneamente stabilità a temperatura di classe I, resistenza dielettrica > 50 V/μm e permissività sufficiente per raggiungere 220 pF in un'impronta di 15 millimetri.La geometria coassiale a uno strato elimina la necessità di elettrodi interni, vias e regioni di margine che consumano volume senza contribuire alla capacità nei progetti MLCC.

• 15 mil impronta contro 0402 MLCC:L'HACC221S15V500 occupa 0,14 mm2 rispetto a 0,50 mm2 per un 04023.6× riduzione della superficieIn una serie di 64 elementi in banda Ka con 2 blocchi di corrente continua e 2 tappi di bypass per elemento (256 condensatori in totale),il risparmio di superficie della scheda supera i 90 mm2 sufficienti per aggiungere due MMIC GaN PA aggiuntivi per pannello.
• 0.15 mm di altezza contro 0,50 mm per 0402:La riduzione dell'altezza di 3,3 volte consenteprofili di moduli più sottili, critica per le matrici conformi a fase, i carichi utili degli UAV e le radio portatili in cui l'altezza Z è severamente limitata dallo spessore del telaio.
• Integrazione a livello di matrice:A differenza di SMD MLCC che richiedono PCB pad, vias,e tracciamento del tracciato , minimizzando il percorso di interconnessione< 100 μm di filo di legame Au di 25 μm (< 50 pH ESL aggiuntivo).
• Con bordatura unilaterale:Il margine ceramico dell'elettrodo superiore contiene fisicamente un epossidio conduttivo durante la posa, consentendoun'unità di montaggio ad alta velocità completamente automatizzataSenza il rischio di difetti di cortocircuito che affliggono i condensatori senza confine, senza rilavorazioni manuali, senza perdite di rendimento da ponteggio epossidico.

Fogli di dati dei parametri completi

Matrice tecnica comparativa: HACC221S15V500 contro le alternative industriali per il bypass RF a 50 V

Ingegneria delle pile di metallizzazione a pellicola sottile

L'HACC221S15V500 utilizza unsistema di metallizzazione a pellicola sottile a vuoto, asimmetrico e di alta affidabilitàche è ottimizzato indipendentemente per le interfacce superiore (legame del filo) e inferiore (attacco a stampo):

Guida per l'ingegneria e l'assemblaggio dei parametri S per l'integrazione delle onde millimetriche

Epotek H20E Epoxide di argento conduttivo SOP

• adesivo:Epoxy Technology H20E (o epoxi conduttivi equivalenti riempiti d'argento qualificati).
• Distribuzione:Il margine ceramico bordato unilaterale sull'elettrodo superiore contiene fisicamente eccesso di epossidi, impedendo la salita capillare al pad di legame oro.
• Posizione:< 50 gf di forza del collettore con punta conforme. Verificare l'allineamento della matrice entro ±25 μm utilizzando un sistema di visione automatizzato.
• Curing:120°C / 30 min (standard) o 150°C / 15 min (fast-cure).

Parametri di legame del filo d'oro

• Filtro:00,7-1,0 mil (18-25 μm) 99,99% di filo Au.
• Collegamento a cuneo:20-35 gf, 60-100 mW ultrasuoni, 20-50 ms, 120-150°C.
• Collegamento a sfera:15-30 gf, 40-80 mW di ultrasuoni, 10-30 ms, 150°C.
• Permesso:Il punto di atterraggio del legame deve essere a ≥ 25 μm dal bordo dell'elettrodo Au (confine ceramica).
• Ispezione:50× ottico. Rifiuta i legami con deformazione del pad >25%, crateri visibili o posizionamento dei legami entro 25 μm dal bordo dell'elettrodo.

Opzione di assemblaggio Flip-Chip (per ottimizzazione della banda Ka)

• UBM:UBM Ni/Au o UBM Cu senza elettroli con protuberanze di saldatura SnAg (fabbrica di contatti per le varianti a flip-chip).
• Riduzione dell'ESL:Il montaggio con flip-chip elimina l'induttanza del filo di legame, riducendo l'ESL totale a < 25 pH e estendendo l'SRF a > 35 GHz.
• Sottovappiamento:Scelga un riempimento insufficiente di capillari per ridurre al minimo le perdite dielettriche in mmWave.
• Modelli a parametro S:Dati.s2p a due porte (100 MHz-40 GHz) disponibili sia per configurazioni wirebonded che per le configurazioni flip-chip nell'ambito della NDA.

Domande frequenti

D1: Come fa l'HACC221S15V500 a raggiungere una potenza di 50 V e 220 pF in un'impronta di 15 millimetri?

C'è un deliberato compromesso di progettazione traCapacità e tensione nominalenella piattaforma 15 mil. L'HACC221S15V500 (220 pF / 50 V) utilizza uno strato dielettrico COG/NPO leggermente più spesso rispetto alla variante 330 pF / 25 V,scambiare una certa densità di capacità per una maggiore resistenza dielettricaLa capacità varia inversamente con lo spessore dielettrico (C = εε₀A / d), mentre la tensione di rottura varia linearmente (V_BD= E_BD× d) Si tratta di una scelta intenzionale del progetto:220 pF è la capacità massima raggiungibile a 50 V in un'impronta di 15 millimetriutilizzando la formulazione corrente COG/NPO mantenendo il margine di rottura di 2,5 volte (> 125 V DWV).il 330 pF / 25 V HACC331S15V250 è disponibile nella stessa portata di 15 mil.

D2: Cosa rende TDDB (Time-Dependent Dielectric Breakdown) la metrica di affidabilità critica per i condensatori di livello spaziale, e come viene convalidata la durata >10 anni?

TDDB è ilmeccanismo di fallimento dominante a lungo termineper i condensatori in ceramica che funzionano ad elevata distorsione della corrente continua e ad elevata temperatura esattamente le condizioni delle reti di distribuzione della potenza del carico utile satellitare e di GaN PA.A differenza della rottura istantanea (test DWV), che rileva difetti grossolani, il TDDB è unfenomeno di usura: sotto stress sostenuto del campo elettrico ad alta temperatura, i vuoti di ossigeno su scala atomica nella griglia COG/NPO migrano, si accumulano nei siti di difetto,e alla fine formano un filamento di percolazione conduttivo che accorcia gli elettrodiQuesto è unprocesso statistico- i dispositivi provenienti da uno stesso lotto di wafer si guastano in momenti diversi in seguito a una distribuzione Weibull.

Metodologia di convalida: il dielettrico HACC221S15V500 è caratterizzato utilizzandoprova TDDB a tensione costante per JEDEC JESD92Molte popolazioni di condensatori vengono sollecitate a tensioni accelerate (75 V, 100 V, 125 V) e temperature (125 °C, 150 °C, 175 °C) fino al rottura.I tempi di fallimento sono adatti a una distribuzione di Weibull, e ilModello E (modello di ripartizione termochimica)viene utilizzato per estrarre il fattore di accelerazione del campo (γ) e l'energia di attivazione termica (E)_a)) Questi parametri vengono quindi utilizzati per proiettare la durata di vita in condizioni di utilizzo (50 V, 125°C).zero guasti a condizioni accelerateI rapporti di qualificazione TDDB completi con grafici di Weibull, fattori di accelerazione e parametri del modello E sono disponibili in NDA.

D3: Per i fasci di comunicazione satellitare a banda Ka (27-40 GHz), dovrei utilizzare un assemblaggio a filo o a flip-chip?

PerFunzionamento a banda Ka (27-40 GHz)La motivazione è la seguente: a 35 GHz,la reattanza induttiva di un filo di legame a 50 pH è approssimativamente j11 Ω Questa induttanza aggiuntiva sposta il SRF effettivo verso il basso e introduce uno spostamento di fase dipendente dalla frequenza che complica la taratura di fasci di fasci.Flip-chip montaggio elimina il filo di legame interamente, riducendo l'ESL totale a <25 pH e spingendo l'SRF efficace a >35 GHz, garantendo un comportamento puramente capacitivo su tutta la banda Ka. Per applicazioni a banda Ku (12-18 GHz) e K (18-27 GHz),il collegamento del filo è pienamente sufficiente con SRF > 25 GHzContatta il nostro team di applicazioni per i dati di confronto dei parametri S tra le due configurazioni di assemblaggio alla tua specifica frequenza operativa.