10pF 50V Kondensator jednowarstwowy o granicy fal milimetrowych Kondensator 5G E dla wysokiej częstotliwości

Podsumowanie techniczne wysokiej częstotliwości

TheHACC100S15V500to ultra-miniaturowy układ o bardzo niskiej pojemnościJednowarstwowy kondensator ceramiczny z jednostronnym obramowaniem (SLC)zaprojektowane specjalnie do blokowania fal milimetrowych prądu stałego i sprzęgania międzystopniowego na najwyższych częstotliwościach komunikacji komercyjnej. Dostarczanie10 pF ±10%zWartość znamionowa 50 V prądu stałego, kondensator ten jest wytwarzany w15 mil x 15 mil (0,38 mm x 0,38 mm)ślad przy bardzo niskim obcasie0,15 mm (6 mil)profil. Z liderem w swojej klasieESR <0,10 Ω przy 10 GHz,ESL <25 pH, Iczęstotliwość samorezonansowa >45 GHz(rozszerzający się do > 60 GHz z montażem typu flip-chip), HACC100S15V500 zachowuje się jak niemal idealny, przezroczysty element szeregowy do blokowania prądu stałego od 1 GHz do ponad 50 GHz — obejmujący pasma 5G FR2 (n257, n258, n259, n260, n261, n262), WiGig 60 GHz (802.11ad/ay), łączność typu backhaul w paśmie E (71–86 GHz) i wykrywanie pojazdów (76–81 GHz).

Wykonane zParaelektryczny ceramiczny dielektryk COG/NPO klasy I, kondensator ten utrzymuje wahania pojemności ±0,3% w zakresie od -55°C do +125°C przyzerowy współczynnik napięcia polaryzacji DC (<10 ppm/V)— eliminując spadek pojemności, który jest plagą dielektryków X7R pod wpływem polaryzacji. Thegeometria elektrody współosiowej jednowarstwowejeliminuje rezystancję wewnętrzną elektrody i indukcyjność kondensatorów wielowarstwowych, wytwarzając najniższy ESR/ESL ze wszystkich technologii kondensatorów ceramicznych. UltraniskiWysokość 0,15mmumożliwia integrację z najcieńszymi modułami anteny w pakiecie (AiP) i heterogenicznymi zintegrowanymi pakietami 2,5D/3D, w których głębokość wnęki przekładki ogranicza wysokość Z komponentu do <200 μm.

Kluczowe zalety wydajności

Bardzo niski ESR/ESL dla mmWave — <0,10 Ω ESR, <25 pH ESL, >45 GHz SRF

Przy częstotliwościach fal milimetrowych każdy femtohenr pasożytniczej indukcyjności i każdy miliom rezystancji szeregowej bezpośrednio pogarsza wydajność RF. HACC100S15V500jednowarstwowa struktura współosiowa—prosta pionowa ścieżka prądu od górnej podkładki łączącej Au przez dielektryk 0,15 mm COG/NPO do dolnej płaszczyzny uziemienia Au — osiąga wartości pasożytnicze, do których nie mogą dotrzeć kondensatory wielowarstwowe:

• ESR <0,10 Ω przy 10 GHz:W bloku wejściowym DC LNA 28 GHz 5G n257 oznacza toUdział tłumienia wtrąceniowego <0,05 dB—zasadniczo przezroczysty dla ścieżki sygnału RF. Odpowiednik 0402 COG MLCC przy 10 pF przyczyniłby się do tłumienia wtrąceniowego 0,3–0,5 dB z powodu 10–20× wyższego ESR (1–2 Ω z niklowych elektrod wewnętrznych). W 4-stopniowym LNA z 3 międzystopniowymi blokami DC, skumulowana poprawa współczynnika szumów w wyniku zastosowania HACC100S15V500 w porównaniu z MLCC wynosi w przybliżeniu0,3-0,5 dB—równoważne zwiększeniu wzmocnienia LNA o 7–12%.
• ESL <25 pH:Przy indukcyjności szeregowej pH 25 reaktancja indukcyjna (jωL) przy 50 GHz wynosi tylko j7,9 Ω – jest pomijalna w porównaniu z reaktancją pojemnościową (-j318 Ω dla 10 pF). To oznaczakondensator zachowuje się jak czysty kondensator w paśmie 50 GHzbez udziału indukcyjnego w przesunięciu fazowym lub transformacji impedancji. Porównaj z 0402 MLCC z 300-500 pH ESL: przy 28 GHz reaktancja indukcyjna MLCC (j53 Ω przy 300 pH) jest już porównywalna z reaktancją pojemnościową (-j57 Ω), co powoduje, że kondensator zachowuje się jak cewka indukcyjna powyżej jego SRF ~4 GHz – całkowicie nie nadaje się do blokowania mmWave DC.
• SRF >45 GHz (połączenie przewodowe), >60 GHz (flip-chip):Częstotliwość rezonansu własnego – przy której kondensator przechodzi z zachowania pojemnościowego do indukcyjnego – jest znacznie wyższa od najwyższej częstotliwości 5G FR2 (52,6 GHz dla n262) i nadaje się do użytku w paśmie E (71–86 GHz) przy montażu typu flip-chip. Jest to możliwe dzięki jednowarstwowej budowiezerowe wewnętrzne warstwy elektrod, zerowe wewnętrzne przelotki i zerowe wewnętrzne pasożyty na krawędzi elektrody— ESL jest określany wyłącznie przez zewnętrzny przewód łączący lub wybrzuszenie chipa typu flip-chip, a nie przez geometrię wewnętrzną.
• Ujemne nachylenie tłumienności wtrąceniowej:Wraz ze wzrostem częstotliwości z 1 GHz do 50 GHz, tłumienność wtrąceniowa SLC (S21) w rzeczywistościmaleje— od ~0,15 dB przy 1 GHz do <0,05 dB przy 40 GHz — ponieważ reaktancja pojemnościowa maleje wraz z częstotliwością, podczas gdy ESR pozostaje prawie stały. Jest to przeciwieństwo zachowania MLCC, gdzie S21 gwałtownie spada powyżej SRF.

Niski profil i ultraminiaturyzacja — wysokość 0,15 mm umożliwiająca integrację anteny w pakiecie

Moduły antenowe 5G mmWave w pakiecie (AiP) i krzemowe zespoły przekładek 2,5D nakładająekstremalne ograniczenia wysokości Z. Typowa głębokość wnęki AiP pomiędzy powierzchnią przekładki a podłożem anteny wynosi 180–250 μm, a kondensator i jego pętla z drutu łączącego muszą całkowicie mieścić się w tej przestrzeni. HACC100S15V500Wysokość matrycy 0,15 mm (150 µm).pozostawia 30–100 μm wolnego miejsca dla pętli drutu wiążącego Au o średnicy 25 μm, co czyni tę technologię jedną z niewielu technologii kondensatorów kompatybilną z najcieńszymi architekturami AiP.

• Profil 0,15 mm (6 mil):3,3× cieńsze niż 0402 MLCC (0,50 mm), 2× cieńsze niż 0201 MLCC (0,30 mm). Całkowita wysokość po zamontowaniu, łącznie z pętlą z drutu Au o średnicy 25 μm: <0,22 mm — kompatybilna z głębokością wnęki 250 μm.
• Powierzchnia 15 mil (0,14 mm²):3,6× mniejszy niż 0402 (0,50 mm²), co umożliwia większą gęstość kanałów w układach scalonych z układem fazowanym. W 256-elementowym układzie fazowanym 28 GHz zastąpienie układów MLCC 0402 15 mil SLC pozwala zaoszczędzić >90 mm² powierzchni przekładki — co wystarczy do zintegrowania dwóch dodatkowych układów scalonych kształtujących wiązkę.
• Gotowość do montażu anteny w pakiecie (AiP):Jednostronny margines ceramiczny zapobiega wyciekaniu żywicy epoksydowej podczas mocowania matrycy w ciasnych wgłębieniach AiP, gdzie nie jest możliwa dodatkowa obróbka. Bardzo niska wysokość 0,15 mm jest kompatybilna z opakowaniami na poziomie wafli typu fan-out (FOWLP) i technologiami wbudowanych matryc, w których komponenty są formowane w podłoże opakowania.
• Integracja heterogeniczna 2.5D/3D:Kompatybilny z technologiami przekładek silikonowych, przekładek szklanych i technologii substratów organicznych. W pełni metalizowana elektroda dolna zapewnia maksymalną powierzchnię styku w płaszczyźnie uziemienia dla uziemienia RF o niskiej indukcyjności.

Wysoka stabilność TCC i VCC — wydajność COG/NPO z zerowym dryfem mmWave

Przy częstotliwościach fal milimetrowych nawet najmniejsze zmiany pojemności powodują duże zmiany impedancji. Zmiana pojemności o ±15% (typowa zmiana temperatury X7R) przesunęłaby reaktancję -j318 Ω kondensatora 10 pF przy 50 GHz o ±48 Ω – całkowicie zmieniając dopasowanie impedancji. Dielektryk COG/NPO zastosowany w HACC100S15V500 eliminuje te błędy:

• TCC 0 ±30 ppm/°C:Całkowita zmiana pojemności w zakresie od -55°C do +125°C wynosi±0,3%—przesunięcie reaktancji <±1 Ω przy 50 GHz. Mieści się to w zakresie niepewności pomiaru typowej kalibracji wektorowego analizatora sieci, co oznacza, że ​​zależność kondensatora od temperatury wynosiponiżej poziomu szumów kalibracji RF na poziomie systemu.
• VCC <10 ppm/V:Przy pełnym polaryzacji znamionowej DC 50 V, pojemność 10 pF zmienia się o<0,05%(<0,005 pF). Ma to kluczowe znaczenie w przypadku architektur odbiorników z bezpośrednią konwersją i zerową częstotliwością pośrednią, w których na kondensatorze blokującym prąd stały pojawiają się przesunięcia prądu stałego, a każda modulacja pojemności powodujeKonwersja AM-PM— mechanizm zniekształceń nieliniowych, który degraduje EVM (wielkość wektora błędów) w modulacji QAM wyższego rzędu (64QAM, 256QAM) stosowanej w 5G NR.
• Bez starzenia, bez mikrofonowania, bez efektu piezoelektrycznego:COG/NPO jest materiałem nieferroelektrycznym i niepiezoelektrycznym. Nie starzeje się (w przeciwieństwie do X7R), nie generuje napięcia pod wpływem wibracji (w przeciwieństwie do X7R/BaTiO3, który jest silnie piezoelektryczny) i nie łączy mikrofonowo wibracji mechanicznych w szum fazowy – co jest kluczową zaletą w pojazdach i platformach lotniczych i kosmicznych 5G narażonych na ciągłe wibracje.

Obszerny arkusz danych parametrów

Testy wydajności mmWave: SLC vs. MLCC przy 10 pF

Często zadawane pytania

P1: Dlaczego nie mogę używać 0201 lub 0402 COG MLCC do blokowania mmWave DC przy 28 GHz?

Podstawowym ograniczeniem jestindukcyjność pasożytnicza (ESL), a nie wartość pojemności lub jakość dielektryczna. 0402 MLCC z dielektrykiem COG 10 pF ma częstotliwość rezonansową (SRF) około 4 GHz. Przy częstotliwościach powyżej SRF impedancja kondensatora jest zdominowana przez jego pasożytniczą indukcyjność – zachowuje się on jakinduktor, a nie kondensator. Przy częstotliwości 28 GHz (7× powyżej SRF) MLCC charakteryzuje się impedancją indukcyjną, która zamiast przepuszczać sygnał RF, blokuje go. Jednowarstwowa, koncentryczna struktura HACC100S15V500 eliminuje wewnętrzne elektrody i przelotki, które tworzą indukcyjność w MLCC, podnosząc SRF do >45 GHz — znacznie powyżej wszystkich pasm mmWave 5G. Fizyka jest prosta:krótsza ścieżka prądowa = niższa indukcyjność = wyższy SRF. Ścieżka prądu SLC wynosi 0,15 mm; MLCC wynosi 2–5 mm przez wiele elektrod i przelotek.

P2: Jaka jest poprawa tłumienia wtrąceniowego dzięki zastosowaniu HACC100S15V500 w porównaniu z połączeniem przewodowym MLCC 10 pF przy 39 GHz?

Przy częstotliwości 39 GHz połączony drutem 0402 10 pF MLCC wykazuje impedancję indukcyjną około j86 Ω (od 350 pH ESL), działając raczej jako cewka szeregowa niż kondensator sprzęgający. Wynikowa tłumienność wtrąceniowa (S21) wyniosłaby > 3 dB — moduł MLCC skutecznie blokuje sygnał, zamiast go przepuszczać. Natomiast HACC100S15V500 przy 39 GHz charakteryzuje się impedancją pojemnościową -j408 Ω przy ESR <0,10 Ω i ESL <25 pH – co stanowi niemal idealny element sprzęgający szeregowo z S21 <0,05 dB. Różnica nie jest przyrostowa — jest to różnica między projektem funkcjonalnym i niefunkcjonalnym przy częstotliwościach mmWave.

P3: W jaki sposób profil 0,15 mm umożliwia integrację anteny w pakiecie (AiP) w porównaniu ze standardowymi kondensatorami SMD?

Moduły 5G mmWave AiP do telefonów komórkowych i małych komórek wykorzystują stos 3D: podłoże anteny (na górze), wnękę powietrzną (180-250 μm), układ scalony aktywnego kształtownika wiązki z wbudowanymi elementami pasywnymi (na dole). Wysokość wnęki ogranicza wysokość Z komponentu do <200 μm po uwzględnieniu wysokości pętli drutu łączącego. 0402 MLCC przy 500 μm po prostu się nie zmieści — należy go umieścić poza wnęką na głównej płytce drukowanej, dodając 3–5 mm ścieżki 50 Ω (150–250 pH dodatkowej indukcyjności pasożytniczej) pomiędzy blokiem prądu stałego a układem scalonym kształtownika wiązki. HACC100S15V500 o wysokości 150 μm plus pętla z drutu wiążącego Au o średnicy 25 μm mieści się we wnęce o średnicy 200 μm, umożliwiającbezpośrednie blokowanie DC na chipie przy odległości między sobą <100 μm— najkrótsza możliwa ścieżka RF z najniższą możliwą degradacją pasożytniczą.

Przewodnik po inżynierii i montażu parametrów S

Epotek H20E Przewodząca srebrna żywica epoksydowa SOP

• Spoiwo:Technologia epoksydowa H20E, 2-5 nL na matrycę przy użyciu pneumatycznego mikrodozownika
• Umieszczenie:Siła tulei <50 gf, elastyczna końcówka silikonowa, wyrównanie ±25 μm
• Wyleczyć:120°C / 30 min (standard) lub 150°C / 15 min (szybkie utwardzanie), rampa <10°C/s
• Weryfikacja:Test ścinania matrycy zgodnie ze standardami branżowymi, minimum >1,0 kgf

Parametry łączenia drutu złotego

• Drut:0,7-1,0 mil (18-25 μm) 99,99% Au
• Klejenie klinowe:20-35 gf, 60-100 mW, scena 120-150°C, 20-50 ms
• Klejenie kulkowe:15-30 gf, 40-80 mW, stopień 150°C, 10-30 ms
• Luz:Środek wiązania ≥25 μm od krawędzi elektrody Au
• Kontrola:50× optyczny, odrzucenie >25% deformacji podkładki lub naruszenia bliskości krawędzi

Zespół typu flip-chip do pracy w zakresie >50 GHz

• UBM:Bezprądowy Ni/Au lub Cu UBM z wypustkami lutowniczymi SnAg (skontaktuj się z producentem)
• Redukcja ESL:Flip-chip zmniejsza całkowite ESL do <15 pH, rozszerzając SRF do> 60 GHz
• Niedopełnienie:Niedopełnienie kapilarne materiałem o niskiej stratności i niskiej Dk (<3,2 @ 60 GHz)
• Parametry S:2-portowy port danych .s2p (100 MHz–67 GHz) dla konfiguracji typu wire-bond i flip-chip w ramach umowy NDA

Aby poprosić o dane dotyczące parametrów S, próbki ewaluacyjne lub wsparcie w zakresie aplikacji mmWave, skontaktuj się z naszym zespołem inżynierów już dziś.