Condensatore multistrato da 10pF 50V per onde millimetriche 5G banda E per alta frequenza

Riassunto tecnico dell'alta frequenza

IlHACC100S15V500è un'ultra-miniatura a bassa capacitàCapacitore ceramico a bordo a uno strato (SLC)La tecnologia è stata progettata appositamente per bloccare le onde millimetriche di corrente continua e l'accoppiamento interstadio alle frequenze di comunicazione commerciali più elevate.10 pF ±10%con un50 V di corrente continua, questo condensatore è fabbricato in un15 mil × 15 mil (0,38 mm × 0,38 mm)con un'impronta ultra-bassa0.15 mm (6 mil)Con un profilo di classeESR < 0,10 Ω a 10 GHz,ESL < 25 pH, efrequenza di auto-risonanza > 45 GHz(estendendosi a > 60 GHz con montaggio a flip-chip), l'HACC100S15V500 si comporta come un elemento di serie quasi ideale e trasparente per il blocco di corrente continua da 1 GHz a oltre 50 GHz ◄ che copre le bande 5G FR2 (n257, n258,n259, n260, n261, n262), WiGig a 60 GHz (802.11ad/ay), backhaul punto-punto a banda E (71-86 GHz) e rilevamento automobilistico (76-81 GHz).

Prodotto con:Classe I COG/NPO dielettrico ceramico paraelettrico, questo condensatore mantiene una variazione di capacità ± 0,3% da - 55°C a + 125°C concoefficiente di tensione di distorsione CC zero (< 10 ppm/V)- eliminare la riduzione della capacità che affligge i dielettrici X7R sotto bias.geometria dell'elettrodo coassiale a uno stratoelimina la resistenza interna dell'elettrodo e attraverso l'induttanza dei condensatori a più strati, producendo il più basso ESR/ESL di qualsiasi tecnologia di condensatori ceramici.0.15 mm di altezzaconsente l'integrazione nei moduli antenna-in-package (AiP) più sottili e nei pacchetti integrati eterogenei 2.5D/3D in cui la profondità della cavità di interposizione limita l'altezza Z del componente a < 200 μm.

Principali vantaggi di prestazione

ESR/ESL ultra-bassi per mmWave < 0,10 Ω ESR, < 25 pH ESL, > 45 GHz SRF

A frequenze di onda millimetrica, ogni femtohry di induttanza parassitaria e ogni milliohm di resistenza di serie degrada direttamente le prestazioni RF.struttura coassiale a uno stratoUn percorso di corrente verticale retta dal pad di legame Au superiore attraverso il dielettrico COG/NPO da 0,15 mm fino al piano di terra Au inferiore raggiunge valori parassitari che i condensatori multilivello non possono raggiungere:

• ESR < 0,10 Ω a 10 GHz:In un blocco DC di ingresso LNA a banda n257 a 28 GHz 5G, questo si traduce inContribuzione alla perdita di inserimento < 0,05 dBUn equivalente 0402 COG MLCC a 10 pF contribuirebbe a una perdita di inserimento di 0,3-0,5 dB a causa di un ESR 10-20 volte superiore (1-2 Ω da elettrodi interni in nichel).In un LNA a 4 fasi con 3 blocchi DC interfase, il miglioramento cumulativo del numero di rumori derivante dall'uso di HACC100S15V500 rispetto a MLCC è di circa00,3-0,5 dB¢equivalente ad un aumento del guadagno LNA del 7-12%.
• ESL < 25 pH:Con una induttanza di serie pH 25, la reattanza induttiva (jωL) a 50 GHz è solo j7,9 Ω·negliggibile rispetto alla reattanza capacitiva (-j318 Ω per 10 pF).il condensatore si comporta come un condensatore puro a 50 GHzsenza contributo induttivo allo spostamento di fase o alla trasformazione di impedenza.la reattanza induttiva del MLCC (j53 Ω a 300 pH) è già paragonabile alla reattanza capacitiva (-j57 Ω), causando che il condensatore si comporti come un induttore al di sopra della sua SRF di ~ 4 GHz – completamente inutilizzabile per il blocco di onda CC mm.
• SRF > 45 GHz (connessione via cavo), > 60 GHz (flip-chip):La frequenza di auto-risonanza, in cui il condensatore passa dal comportamento capacitivo a quello induttivo, è ben superiore alla frequenza più alta del 5G FR2 (52.6 GHz per n262) e utilizzabile attraverso la banda E (71-86 GHz) con montaggio a flip-chipQuesto è possibile perché la struttura a uno strato hazero strati interni dell'elettrodo, zero vias interni e zero parassiti del bordo interno dell'elettrodoL'ESL è determinata esclusivamente dal filo di legame esterno o dalla protuberanza del flip-chip, non dalla geometria interna.
• Pendiente di perdita di inserimento negativo:Con l'aumento della frequenza da 1 GHz a 50 GHz, la perdita di inserimento della SLC (S21)diminuzione- da ~0,15 dB a 1 GHz a <0,05 dB a 40 GHz, perché la reattanza capacitiva diminuisce con la frequenza mentre l'ESR rimane quasi costante.dove S21 si degrada nettamente al di sopra della SRF.

Low-Profile & Ultra-Miniaturization ️ altezza di 0,15 mm per l'integrazione di antenne in pacchetto

I moduli 5G mmWave antenna-in-package (AiP) e gli assemblaggi di interpositori in silicio 2.5D impongonolimiti estremi di altezza ZUn tipico profondità di cavità AiP tra la superficie di interposatore e il substrato dell'antenna è di 180-250 μm e il condensatore più il suo circuito di filo di legame devono adattarsi interamente a questo spazio.0.15 mm (150 μm) altezza della matricelascia 30-100 μm di spazio per il circuito del filo di legame Au da 25 μm, rendendolo una delle poche tecnologie di condensatori compatibili con le architetture AiP più sottili.

• 0.15 mm (6 mil):3.3 volte più sottile di 0402 MLCC (0,50 mm), 2 volte più sottile di 0201 MLCC (0,30 mm). Altura totale di montaggio, compreso il circuito del filo Au da 25 μm: < 0,22 mm ◄ compatibile con una profondità di cavità di 250 μm.
• 15 mil footprint (0,14 mm2):3.6× più piccolo di 0402 (0,50 mm2), consentendo una maggiore densità di canale in IC a fascia di fascia di fascia.la sostituzione di 0402 MLCC con 15 mil SLC consente di risparmiare > 90 mm2 di area di interposizione.
• Antenna in pacchetto (AiP) pronta:Il margine in ceramica bordato da un solo lato impedisce l'espulsione di epossidi durante il fissaggio in cavità AiP strette dove è impossibile il rifacimento.15 mm di altezza è compatibile con l'imballaggio a livello di wafer a ventola (FOWLP) e con le tecnologie di stampo incorporato in cui i componenti sono stampati nel substrato dell'imballaggio.
• 2.5D/3D integrazione eterogenea:Compatibile con le tecnologie di interponimento in silicio, di interponimento in vetro e di substrato organico.L'elettrodo di fondo completamente metallizzato fornisce l'area di contatto massima del piano di terra per la messa a terra RF a bassa induttanza.

TCC e VCC ad alta stabilità COG/NPO Performance in mmWave a deriva zero

Alle frequenze delle onde millimetriche, anche piccoli cambiamenti di capacità producono grandi cambiamenti di impedenza.Una variazione di capacità del ±15% (tipica X7R su temperatura) sposterebbe la reattanza -j318 Ω di un condensatore a 10 pF a 50 GHz di ±48 Ω ∞ cambiando completamente la corrispondenza di impedenzaIl dielettrico COG/NPO dell'HACC100S15V500 elimina questi errori:

• TCC 0 ± 30 ppm/°C:La variazione totale della capacità su -55°C a +125°C è± 0,3%Questo è all'interno dell'incertezza di misurazione di una tipica taratura di un analizzatore di rete vettoriale, il che significa che la dipendenza da temperatura del condensatore èal di sotto del livello di rumorosità della taratura RF a livello di sistema.
• VCC < 10 ppm/V:Al pieno bias di corrente continua nominale a 50 V, la capacità di 10 pF cambia di< 0,05%Questo è fondamentale per le architetture dei ricevitori a conversione diretta e a zero IF in cui gli offset di CC appaiono attraverso il condensatore di blocco DC e qualsiasi modulazione della capacità produceConversione AM-PMUn meccanismo di distorsione non lineare che degrada l'EVM (Error Vector Magnitude) nella modulazione QAM di alto ordine (64QAM, 256QAM) utilizzata in 5G NR.
• Niente invecchiamento, nessun microfono, nessun effetto piezoelettrico.Il COG/NPO non è ferroelettrico e non piezoelettrico. Non invecchia (a differenza di X7R), non genera tensione sotto vibrazione (a differenza di X7R/BaTiO3 che è fortemente piezoelettrico),e non accoppia le vibrazioni meccaniche con microfoni in rumore di fase, un vantaggio fondamentale nelle piattaforme 5G per veicoli e aerospaziali sottoposte a vibrazioni continue.

Fogli di dati dei parametri completi

Indicatori di performance in mmWave: SLC vs MLCC a 10 pF

Domande frequenti

D1: Perché non posso usare un 0201 o 0402 COG MLCC per bloccare le onde mm DC a 28 GHz?

La limitazione fondamentale èInduttanza parassitaria (ESL), non valore di capacità o qualità dielettrica. Un 0402 MLCC con dielettrico COG a 10 pF ha una frequenza di auto-risonanza (SRF) di circa 4 GHz. Alle frequenze superiori a SRF,l'impedenza del condensatore è dominata dalla sua induttanza parassitariainduttoreA 28 GHz (7× sopra SRF), il MLCC presenta un'impedenza induttiva che blocca il segnale RF piuttosto che passarlo.La struttura coassiale a strato singolo di HACC100S15V500 elimina gli elettrodi interni e i vias che creano l'induttanza nei MLCC, spingendo l'SRF a >45 GHz ben al di sopra di tutte le bande 5G mmWave.percorso di corrente più breve = inferiore induttanza = maggiore SRFIl percorso di corrente di un SLC è di 0,15 mm; quello di un MLCC è di 2-5 mm attraverso più elettrodi e vie.

D2: Qual è il miglioramento delle perdite di inserimento da utilizzare HACC100S15V500 rispetto al collegamento a filo di un MLCC a 10 pF a 39 GHz?

A 39 GHz, un MLCC 0402 10 pF legato al filo presenta un'impedenza induttiva di circa j86 Ω (da 350 pH ESL), agendo come induttore di serie piuttosto che come condensatore di accoppiamento.La perdita di inserimento risultante (S21) sarebbe > 3 dB·il MLCC blocca effettivamente il segnale piuttosto che passarloAl contrario, l'HACC100S15V500 a 39 GHz presenta un'impedenza capacitiva di -j408 Ω con <0,10 Ω ESR e <25 pH ESL. Un elemento di accoppiamento in serie quasi ideale con S21 <0,05 dB.La differenza non è incrementale, è la differenza tra un progetto funzionale e non funzionale a frequenze di mmWave..

D3: In che modo il profilo da 0,15 mm consente l'integrazione dell'antenna in pacchetto (AiP) rispetto ai condensatori SMD standard?

I moduli AiP 5G mmWave per telefoni cellulari e piccole celle utilizzano uno stack 3D: substrato dell'antenna (in alto), cavità d'aria (180-250 μm), IC beamformer attivo con passivi incorporati (in basso).L'altezza della cavità limita l'altezza Z del componente a < 200 μm dopo aver tenuto conto dell'altezza del cerchio del filo di legameUn MLCC 0402 a 500 μm non può essere inserito, ma deve essere posizionato al di fuori della cavità del PCB principale.aggiungendo 3-5 mm di traccia di 50 Ω (150-250 pH di induttanza parassitaria aggiuntiva) tra il blocco DC e l'IC del fascioL'HACC100S15V500 ad un'altezza di 150 μm e un cerchio di legame di 25 μm in Au si inseriscono in una cavità di 200 μm, consentendo dibloccaggio diretto della corrente continua su chip con distanza di interconnessione < 100 μm- il percorso RF più breve possibile con la minore degradazione parassitaria possibile.

Guida per l'ingegneria e l'assemblaggio dei parametri S

Epotek H20E Epoxide di argento conduttivo SOP

• adesivo:Tecnologia epossidica H20E, 2-5 nL per striscia utilizzando un micro-dispensatore pneumatico
• Posizione:< 50 gf forza di colletto, punta di silicone conforme, allineamento ± 25 μm
• Cure:120°C / 30 min (standard) o 150°C / 15 min (rapidamente curato), rampa < 10°C/sec
• Verificazione:Prova di taglio a stampo per metodi standard di settore, > 1,0 kgf minimo

Parametri di legame del filo d'oro

• Filtro:00,7-1,0 mil (18-25 μm) 99,99% Au
• Collegamento a cuneo:20-35 gf, 60-100 mW, 120-150°C, 20-50 ms
• Collegamento a sfera:15-30 gf, 40-80 mW, 150°C, 10-30 ms
• Permesso:Centro di legame ≥ 25 μm dal bordo dell'elettrodo Au
• Ispezione:50× ottica, rigetto > 25% di deformazione del pad o violazioni della prossimità dei bordi

Dispositivi per la trasmissione di energia elettrica

• UBM:UBM Ni/Au o UBM Cu senza elettroli con tamponi di saldatura SnAg (fabbrica a contatto)
• Riduzione dell'ESL:Flip-chip riduce l'ESL totale a < 15 pH, estendendo l'SRF a > 60 GHz
• Sottovappiamento:Riempimento insufficiente dei capillari con materiale a basse perdite e a basso contenuto di Dk (< 3,2 @ 60 GHz)
• Parametri S:Dati.s2p a due porte (100 MHz-67 GHz) sia per le configurazioni a filo legato che per quelle a flip-chip nell'ambito dell'NDA

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