경계 단층 콘덴시터 220pF 50V 낮은 ESR 콘덴시터 Ku Ka 밴드용 COG 세라믹

고주파 기술 요약

그만큼HACC221S15V500고전압, 초소형입니다.단면 경계형 단일층 세라믹 커패시터(SLC)Ku, K 및 Ka 대역을 통해 작동하는 고전압 하이브리드 마이크로 회로의 광대역 DC 차단, RF 커플링 및 마이크로파 바이패스 필터링을 위해 설계되었습니다. 전달220pF ±10%정전용량향상된 50V DC 연속 정격그리고>125V 항복 전압(250% 정격), 이 커패시터는15밀 × 15밀(0.38mm × 0.38mm)초저 프로파일의 설치 공간0.15mm(6밀). 안정적인 작동을 위해 설계되었습니다.0.5GHz ~ 40.0GHzKa 마이크로파 대역을 통한 UHF 전반에 걸쳐 HACC221S15V500은 GaN-on-SiC HEMT 전력 증폭기 드레인 바이어스 디커플링, LEO/MEO 위성 페이로드 필터, 위상 배열 레이더 T/R 모듈 및 5G mmWave 인프라용으로 특별히 제작되었습니다.125V 이상의 항복 마진과 밀리미터파 SRF를 갖춘 50V 작동 전압이 동시에 필요합니다..

로 제작됨클래스 I COG/NPO(C0G/NP0) 매우 안정적인 세라믹 유전체높은 유전 강도(>50V/μm)와 클래스 I 온도 안정성에 최적화된 이 커패시터는 -55°C ~ +125°C에서 정전용량을 ±0.3% 이내로 유지합니다. 그만큼초저 등가 직렬 인덕턴스(ESL <35 pH)— 단일 레이어 동축 전극 구조를 통해 달성 — 플립칩 장착을 통해 전체 Ku 대역(12~18GHz), K 대역(18~27GHz) 및 Ka 대역(27~40GHz)을 통해 깨끗하고 공진 없는 바이패스 및 DC 차단을 보장하면서 첫 번째 시리즈 자기 공명을 25GHz 이상으로 밀어냅니다. 그만큼단면 경계 아키텍처상단 금 전극 주위에 세라믹 절연 마진이 있어 다이 부착 중 전도성 에폭시 상승을 방지합니다. 상단 전극 기능최소 4.0μm Au의 TiW-Au무거운 와이어 본딩용. 하부 전극은TiW-Pt-AuAuSn 공융 솔더에 완전히 불용성인 백금(Pt) 확산 장벽을 사용하여 고온 리플로우 조립 중 금 제거 실패를 제거합니다.

주요 성능 이점

초저 ESR/ESL 및 높은 자체 공진 주파수 - 단일 레이어 동축 아키텍처

MLCC(적층 세라믹 커패시터)는 전극층을 교대로 쌓아서 높은 정전 용량을 달성하지만 각 내부 전극은 두 층을 모두 추가합니다.옴 저항(얇은 니켈 전극으로 인해)기생 인덕턴스(비아를 통한 구불구불한 전류 경로에서). HACC221S15V500은 다음을 통해 두 가지 손실 원인을 모두 제거합니다.단층 동축 구조: 전류는 상단 Au 본드 패드에서 COG/NPO 유전체를 통해 하단 Au 접지면까지 직선으로 흐릅니다. 경로 길이는0.15mm.

• 1GHz에서 ESR <0.15Ω:등가 정전 용량(0.5~1.5Ω)의 0402 COG MLCC보다 크기가 한 자릿수 낮습니다. Ku-band(14GHz) 전력 증폭기 출력 정합 네트워크에서 이 10배 ESR 감소는 다음과 같이 직접적으로 해석됩니다.0.5-1.0dB 더 낮은 삽입 손실일치하는 요소마다. 여러 매칭 및 바이패스 요소가 있는 4단계 Doherty PA에서 누적 PAE 개선은 2~3% 포인트를 초과합니다.
• ESL <35 pH:0402 MLCC의 pH 300-600과 비교. 단일 레이어 동축 전류 경로에는 내부 비아, 전극 가장자리 및 구불구불한 라우팅이 없으며 유전체를 통과하는 직접적인 수직 경로만 있습니다. DC 차단 커패시터의 경우 이는 다음을 의미합니다.첫 번째 시리즈 자기 공명은 25GHz 이상에서 발생합니다., 동급 MLCC(2~4GHz)보다 10배 이상 높습니다.
• SRF >25GHz(와이어 본딩), >35GHz(플립칩):자체 공진 주파수는 용량성 리액턴스가 유도성 리액턴스와 동일한 주파수입니다. SRF 이상에서는 커패시터가 인덕터처럼 동작합니다. SRF가 25GHz를 초과하는 HACC221S15V500은 다음을 제공합니다.진정한 용량성 동작전체 Ku 대역(12~18GHz)을 통과하고 K 대역(18~27GHz)에도 적용됩니다. Ka 대역(27~40GHz) 작동의 경우 플립 칩 실장(요청 시 SnAg 솔더 범프가 포함된 Cu UBM 제공)은 ESL을 <25 pH로 줄여 SRF를 35GHz 이상으로 확장합니다.
• 전송선 동작:SRF 아래에서 SLC는 S21(삽입 손실) <0.2dB ~ 20GHz 및 S11(반사 손실) <-20dB인 거의 이상적인 직렬 결합 요소로 동작합니다. 이는 본질적으로 RF 신호 경로에 투명하면서도 완전한 DC 절연을 제공합니다.

높은 항복 전압 및 TDDB 신뢰성 — 10년 이상의 수명으로 2.5배의 전압 마진

GaN 전력 증폭기 드레인 바이어스 네트워크 및 위성 페이로드 전력 분배에서 DC 차단 커패시터는 공칭 작동 전압(일반적으로 GaN의 경우 28~50V)뿐만 아니라과도 전압, 부하 불일치 반사, 공급 리플- 모두 125°C에 접근하는 높은 접합 온도에서. HACC221S15V500은 보수적으로 설계되었습니다.2.5× 디레이팅 마진: 50V 정격, >125V 항복, 100% 테스트됨.

• 50V 연속 정격:적절한 마진을 통해 28V(공중), 48V(통신) 및 50V(GaN HEMT 드레인) 배전 버스의 요구 사항을 해결합니다. 표준 16~25V 커패시터는 이러한 애플리케이션에 충분하지 않습니다. 32~50V 정격 장치에 대해 최소 2배의 정격 감소가 필요합니다.
• >125V 항복(250% 정격):모든 다이는 유전체 무결성을 보장하기 위해 125V DC(5초 유지)에서 100% 생산 테스트를 거쳤습니다. 2.5배 마진은 우주 등급 세라믹 커패시터에 대해 MIL-PRF-55681 및 NASA EEE-INST-002에서 권장하는 업계 표준 2배 경감 관행을 초과합니다.
• 50V, 125°C에서 TDDB 수명 >10년:TDDB(Time-Dependent Dielectric Breakdown)는 높은 DC 바이어스 및 온도에서 작동하는 세라믹 커패시터의 주요 장기 마모 메커니즘입니다. 상승된 온도에서 지속적인 전기장 응력 하에서 유전체 격자의 원자 규모 결함은 천천히 축적되어 전극을 단락시키는 전도성 필라멘트인 삼투 경로를 형성할 때까지 성장합니다. HACC221S15V500의 COG/NPO 유전체는 다음을 사용하여 특성화되었습니다.JEDEC JESD92에 따른 정전압 TDDB 테스트가속 조건(높은 전압 및 온도)에서 E-모델(열화학적 분해 모델)을 사용하여 50V/125°C에서 10년 이상으로 예상됩니다. Weibull 수명 분포 데이터, 가속 계수 및 TDDB 테스트 보고서는 NDA에 따라 자격을 갖춘 고객에게 제공됩니다.
• 단일 이벤트 분석 없음:단일 레이어의 경계 없는 가장자리 전극 구조는 MLCC에서 전기장이 밀집되는 현상이 발생하는 내부 전극 가장자리 효과를 제거합니다. MLCC에서 항복은 전계 강도가 벌크 유전체보다 3~5배 더 높을 수 있는 내부 전극 가장자리에서 지속적으로 시작됩니다. HACC221S15V500의 동축 기하학은균일한 전기장 분포, 유전체의 고유 파괴 강도를 최대화합니다.

초소형화 및 로우 프로파일 — 15mil 설치 공간에서 50V 정격

HACC221S15V500은 다음을 달성합니다.0.38 × 0.38 × 0.15mm 패키지로 제공되는 50V 정격— 다층 세라믹 커패시터와 비교할 수 없는 체적 전력 밀도. 이는 다음을 통해 활성화됩니다.독점적인 high-K COG/NPO 세라믹 제제이는 클래스 I 온도 안정성, >50V/μm 유전 강도 및 15mil 설치 공간에서 220pF를 달성할 수 있는 충분한 유전율을 동시에 제공합니다. 단일 레이어 동축 구조 덕분에 MLCC 설계에서 정전 용량에 기여하지 않고 부피를 소비하는 내부 전극, 비아 및 마진 영역이 필요하지 않습니다.

• 15mil 설치 공간 대 0402 MLCC:HACC221S15V500은 0.14mm²를 차지하지만 0402의 경우 0.50mm²를 차지합니다.3.6배 면적 감소. 요소당 DC 블록 2개와 바이패스 캡 2개(총 256개 커패시터)가 있는 64개 요소 Ka 대역 위상 어레이에서 보드 면적 절감 효과는 90mm²를 초과합니다. 이는 패널당 GaN PA MMIC 2개를 추가하기에 충분합니다.
• 0.15mm 높이 대 0402의 경우 0.50mm:3.3배 높이 감소로더 얇은 모듈 프로파일이는 등각 위상 배열, UAV 페이로드 및 Z 높이가 섀시 두께에 의해 심각하게 제한되는 휴대용 라디오에 중요합니다.
• 다이 레벨 통합:각각 200~400pH의 기생 인덕턴스를 추가하는 PCB 패드, 비아 및 트레이스 라우팅이 필요한 SMD MLCC와 달리 HACC221S15V500은 MMIC 캐리어 또는 밀폐형 하이브리드 기판에 직접 통합되어 상호 연결 경로를 최소화합니다.25μm Au 본드 와이어 <100μm(<50 pH 추가 ESL).
• 단면 테두리 있음:상단 전극의 세라믹 마진에는 다이 부착 중에 전도성 에폭시가 물리적으로 포함되어 있습니다.완전 자동화된 고속 조립경계 없는 커패시터 설계를 괴롭히는 단락 결함의 위험이 없습니다. 수동 재작업이 없고 에폭시 브리징으로 인한 수율 손실이 없습니다.

포괄적인 매개변수 데이터시트

비교 기술 매트릭스: HACC221S15V500과 50V RF 바이패스에 대한 업계 대안

박막 금속화 스택 엔지니어링

HACC221S15V500은비대칭, 고신뢰성 진공 스퍼터링 박막 금속화 시스템이는 상단(와이어 본드) 및 하단(다이 부착) 인터페이스에 독립적으로 최적화되었습니다.

밀리미터파 통합을 위한 S-파라미터 엔지니어링 및 조립 가이드

Epotek H20E 전도성 실버 에폭시 SOP

• 점착제:Epoxy Technology H20E(또는 이에 상응하는 자격을 갖춘 은으로 채워진 전도성 에폭시).
• 분배:공압식 마이크로 디스펜서를 사용하여 다이당 2-5 nL. 상단 전극의 단면 경계 세라믹 마진에는 과도한 에폭시가 물리적으로 포함되어 있어 모세관이 금 본드 패드로 올라가는 것을 방지합니다.
• 놓기:규정을 준수하는 팁을 사용한 콜릿 힘 <50gf. 자동화된 비전 시스템을 사용하여 ±25μm 이내의 다이 정렬을 확인합니다.
• 경화:120°C / 30분(표준) 또는 150°C / 15분(속경화). 램프 속도 <10°C/초 와이어 본딩 전에 자연적으로 대기 온도로 냉각됩니다.

금 와이어 본딩 매개변수

• 철사:18-25μm(0.7-1.0mil) 99.99% Au 와이어.
• 웨지 본딩:20-35gf, 60-100mW 초음파, 20-50ms, 120-150°C 단계.
• 볼 본딩:15-30gf, 40-80mW 초음파, 10-30ms, 150°C 단계.
• 정리:본드 착지 지점은 Au 전극 가장자리(세라믹 경계)에서 ≥25μm여야 합니다.
• 점검:50× 광학. 패드 변형이 25%를 초과하거나 크레이터가 눈에 보이거나 전극 가장자리 25μm 이내의 본드 배치가 있는 경우 본드를 거부합니다.

플립칩 조립 옵션(Ka-밴드 최적화용)

• UBM:SnAg 솔더 범프가 포함된 무전해 Ni/Au 또는 Cu UBM(플립칩 지원 변형에 대해서는 공장에 문의)
• ESL 감소:플립 칩 장착은 본드 와이어 인덕턴스를 제거하여 총 ESL을 <25 pH로 줄이고 SRF를 >35 GHz로 확장합니다.
• 언더필:열 순환 신뢰성을 위해 모세관 언더필을 권장합니다. mmWave 유전 손실을 최소화하려면 저손실, 저Dk 언더필(<3.5 @ 40GHz)을 선택하십시오.
• S-파라미터 모델:NDA에 따라 와이어 본딩 및 플립칩 구성 모두에 2포트 .s2p 데이터(100MHz~40GHz)를 사용할 수 있습니다.

자주 묻는 질문

Q1: HACC221S15V500은 어떻게 15mil 설치 공간에서 50V 정격 및 220pF를 달성합니까? 절충점이 있습니까?

사이에 고의적인 디자인 트레이드 오프가 있습니다.정전 용량 및 정격 전압15mil 플랫폼에서. HACC221S15V500(220pF/50V)은 330pF/25V 변형에 비해 약간 더 두꺼운 COG/NPO 유전층을 사용하여 더 높은 유전 강도를 위해 일부 정전 용량 밀도를 교환합니다. 커패시턴스는 유전체 두께에 반비례합니다(C = εε₀A / d), 항복 전압은 선형적으로 확장되지만(V_BD= E_BD× d). 이는 의도적인 디자인 선택입니다.220pF는 15mil 설치 공간에서 50V 정격으로 달성할 수 있는 최대 정전 용량입니다.2.5배 항복 마진(>125V DWV)을 유지하면서 현재 COG/NPO 공식을 사용합니다. 더 낮은 전압에서 더 높은 정전 용량이 필요한 애플리케이션의 경우 330pF/25V HACC331S15V250을 동일한 15mil 설치 공간으로 사용할 수 있습니다.

Q2: TDDB(Time-Dependent Dielectric Breakdown)가 우주 등급 커패시터의 중요한 신뢰성 지표가 되는 이유는 무엇이며, 10년 이상의 수명은 어떻게 검증됩니까?

TDDB는지배적인 장기 실패 메커니즘높은 DC 바이어스 및 높은 온도에서 작동하는 세라믹 커패시터의 경우 - 위성 페이로드 전력 분배 및 GaN PA 드레인 바이어스 네트워크의 조건과 정확히 같습니다. 총 결함을 검출하는 순간 고장(DWV 테스트)과 달리 TDDB는마모 현상: 고온에서 지속적인 전기장 스트레스 하에서 COG/NPO 격자의 원자 규모 산소 결손이 이동하고 결함 부위에 축적되어 결국 전극을 단락시키는 전도성 여과 필라멘트를 형성합니다. 이것은통계 과정— 동일한 웨이퍼 로트의 장치는 Weibull 분포에 따라 서로 다른 시간에 실패합니다.

검증 방법론: HACC221S15V500 유전체는 다음을 사용하여 특성화됩니다.JEDEC JESD92에 따른 정전압 TDDB 테스트. 다양한 커패시터 집단은 파손될 때까지 가속 전압(75V, 100V, 125V) 및 온도(125°C, 150°C, 175°C)에서 스트레스를 받습니다. 고장 시간은 Weibull 분포에 적합하며E-모델(열화학 분해 모델)필드 가속 계수(γ)와 열 활성화 에너지(E)를 추출하는 데 사용됩니다._에이). 그런 다음 이러한 매개변수를 사용하여 사용 조건(50V, 125°C)에서의 수명을 예측합니다. 50V/125°C에서 10년 이상 예측은 다음을 기준으로 합니다.가속 조건에서 제로 실패90% 신뢰한계로. Weibull 플롯, 가속 계수 및 E-모델 매개변수가 포함된 전체 TDDB 검증 보고서는 NDA에 따라 제공됩니다.

Q3: Ka 대역(27~40GHz) 위성 통신 위상 배열의 경우 와이어 본딩 또는 플립칩 어셈블리를 사용해야 합니까?

을 위한Ka 대역 작동(27~40GHz), 플립칩 조립을 적극 권장합니다. 이론적 근거: 35GHz에서 50pH 본드 와이어의 유도 리액턴스는 약 j11Ω입니다. 이는 220pF 커패시터의 용량성 리액턴스(35GHz에서 -j21Ω)와 비슷합니다. 이러한 추가 인덕턴스는 유효 SRF를 아래쪽으로 이동시키고 위상 배열 빔형성 교정을 복잡하게 만드는 주파수 종속 위상 이동을 도입합니다. 플립칩 장착은 본드 와이어를 완전히 제거하여 총 ESL을 <25 pH로 줄이고 유효 SRF를 >35GHz로 밀어 전체 Ka 대역에 걸쳐 순수한 용량성 동작을 보장합니다. Ku-band(12-18GHz) 및 K-band(18-27GHz) 애플리케이션의 경우 와이어 본딩은 SRF >25GHz로 충분합니다. 특정 작동 주파수에서 두 어셈블리 구성 간의 S-파라미터 비교 데이터는 당사 애플리케이션 팀에 문의하십시오.