Ultra wysoki SRF 100pF 25V Kondensator MOS Przewodzące podłoże krzemowe Bezpośrednie uziemienie Jednowarstwowy układ RF

HACC101S25V500 Ultra-Wysokoczęstotliwościowy Samorezonansowy Kondensator MOS: 100pF 25V z przewodzącym podłożem krzemowym do bezpośredniego uziemienia

HACC101S25V500 to jednowarstwowy kondensator MOS o pojemności 100pF ±10% i napięciu znamionowym 25V DC, wykonany na przewodzącym krzemie typu float-zone (>1000Ω·cm) z dielektrykiem SiO₂ o grubości 300nm, narastającym termicznie. Wymiary chipa to 0,50 mm × 0,50 mm × 0,15 mm z metalizacją górną TiW-Au (minimum 2,5 µm Au) i metalizacją tylną TiW-Pt-Au (minimum 1,0 µm Au). Urządzenie to zostało zaprojektowane do zastosowań wymagających najwyższej możliwej częstotliwości samorezonansowej i najniższej indukcyjności masy dzięki bezpośredniemu uziemieniu przez przewodzące podłoże. W pełni konfigurowalny: pojemność od 10pF do 220pF, napięcia znamionowe od 6,3V do 50V, niestandardowe geometrie chipów i alternatywne opcje metalizacji tylnej dostępne z czasem realizacji prototypowania wynoszącym 3-4 tygodnie.

1. Ultra-wysoka częstotliwość samorezonansowa dzięki minimalnej indukcyjności pasożytniczej

Częstotliwość samorezonansowa (SRF) kondensatora—częstotliwość, przy której pasożytnicza indukcyjność szeregowa rezonuje z pojemnością, powyżej której element zachowuje się indukcyjnie—określa maksymalną użyteczną częstotliwość dla zastosowań odsprzęgających i sprzęgających. HACC101S25V500 osiąga wyjątkowo wysoką SRF dzięki swojej jednowarstwowej architekturze i zoptymalizowanej geometrii elektrod:

• SRF na poziomie chipa: >10GHz (odseparowane, bez drutu łączącego). Osiągnięte dzięki zoptymalizowanemu stosunkowi boku elektrody i zminimalizowanej długości ścieżki prądu—znacznie wyższej niż w standardowych kondensatorach MOS w tym samym zakresie pojemności.
• SRF systemu (drut łączący 0,5 mm): >1,5GHz z pojedynczym drutem Au o średnicy 25 µm. W przypadku zastosowań wymagających SRF powyżej 3GHz, dwa równoległe druty łączące zmniejszają efektywną indukcyjność o połowę do ~0,2nH, przesuwając SRF systemu poza 2,5GHz.
• Porównanie z MLCC: Typowy MLCC o pojemności 100pF w obudowie 0402 ma ESL wynoszący około 0,4–0,6nH—o rząd wielkości wyższy niż wewnętrzny ESL chipa HACC101S25V500 (<0,03nH). SRF MLCC jest zatem ograniczona do około 600–800MHz. W zastosowaniach powyżej 5GHz—w tym 5G FR2 mmWave, komunikacja satelitarna w pasmach Ku/Ka i radar samochodowy—jednowarstwowy kondensator MOS zapewnia decydującą przewagę w użytecznej przepustowości.

2. Przewodzące podłoże krzemowe do bezpośredniego uziemienia

Tradycyjne kondensatory chipowe wymagają oddzielnego drutu łączącego masę lub przelotki do nawiązania połączenia masy, co dodaje pasożytniczą indukcyjność degradującą wydajność przy wysokich częstotliwościach. HACC101S25V500 wykorzystuje inherentnie przewodzącą naturę swojego podłoża krzemowego typu float-zone, aby umożliwić bezpośrednie uziemienie tylne:

• Fizyka przewodzącego podłoża: Podłoże krzemowe typu float-zone o rezystywności >1000Ω·cm zapewnia wystarczającą przewodność do uziemienia RF, jednocześnie utrzymując wysoki współczynnik Q charakterystyczny dla podłoży o niskich stratach. Metalizacja tylna TiW-Pt-Au tworzy kontakt o niskiej rezystancji z krzemem, umożliwiając bezpośrednie połączenie elektryczne z płaszczyzny masy kondensatora do podkładki masy nośnika poprzez interfejs przyklejenia dielektryka.
• Eliminacja indukcyjności masy: W konwencjonalnym układzie kondensatora chipowego drut łączący masę dodaje około 0,3–0,5nH indukcyjności. Dla urządzenia o pojemności 100pF przy 10GHz, dodatkowe 0,5nH zwiększa impedancję z idealnych 0,16Ω do około 31Ω—200-krotne pogorszenie. Poprzez eliminację drutu łączącego masę i kierowanie prądu masy bezpośrednio przez przewodzące podłoże i interfejs przyklejenia dielektryka, HACC101S25V500 zmniejsza całkowitą indukcyjność ścieżki masy do poniżej 0,05nH.
• Interfejs masy przyklejenia dielektryka: Po przyklejeniu lutem eutektycznym AuSn (280°C, gaz formujący), rezystancja styku masy wynosi poniżej 5mΩ. Przewodząca pasta srebrna (Epotek H20E, utwardzanie w 120°C) stanowi alternatywę z rezystancją styku masy wynoszącą około 10–20mΩ.

3. Optymalizacja projektu dla maksymalnej SRF

Osiągnięcie SRF na poziomie chipa powyżej 10GHz wymaga uwagi na każdy czynnik przyczyniający się do indukcyjności pasożytniczej:

• Optymalizacja stosunku boku elektrody: Kwadratowy obrys 0,50 mm × 0,50 mm zapewnia równomierny rozkład prądu od podkładki łączącej do dielektryka, eliminując zagęszczenie prądu na krawędziach elektrody, które generuje zlokalizowaną indukcyjność w prostokątnych lub nieregularnych projektach elektrod.
• Gruba metalizacja złota: Minimalna grubość 2,5 µm górnej elektrody złotej zapewnia niską rezystancję powierzchniową (<30mΩ/kw.), minimalizując wkład rezystancyjny do impedancji przy częstotliwościach mikrofalowych. Przy 10GHz głębokość wnikania prądu w złocie wynosi około 0,8 µm—grubość 2,5 µm zapewnia, że cały prąd RF przepływa w warstwie złota o niskiej rezystancji.
• Zminimalizowana pojemność podkładki łączącej: Obszar podkładki łączącej jest zoptymalizowany, aby zrównoważyć niezawodność połączenia drutowego (minimum 80 µm × 80 µm dla drutu 25 µm) z pasożytniczą pojemnością podkładki do podłoża, zapobiegając nadmiernemu obszarowi, który obniża SRF.

Kluczowe cechy

• Ultra-wysoka częstotliwość samorezonansowa: SRF na poziomie chipa >10GHz (odseparowane), SRF systemu >1,5GHz z pojedynczym drutem łączącym 0,5 mm. Wielokrotne równoległe druty łączące lub połączenia taśmowe przesuwają SRF systemu poza 2,5GHz. 20-krotnie wyższa SRF niż równoważny MLCC 0402 pod względem pojemności.
• Bezpośrednie uziemienie przez przewodzące podłoże: Podłoże krzemowe typu float-zone umożliwia bezpośrednie połączenie masy tylnej poprzez interfejs przyklejenia dielektryka. Eliminuje indukcyjność drutu łączącego masę (~0,5nH). Całkowita indukcyjność ścieżki masy <0,05nH.
• Architektura o ultra-niskim ESL: Wewnętrzny ESL chipa <0,03nH osiągnięty dzięki jednowarstwowej współosiowej ścieżce prądu, zoptymalizowanemu stosunkowi boku elektrody i grubej metalizacji złota. ESL jest 15–20 razy niższy niż w równoważnym MLCC pod względem pojemności.
• Stabilność dielektryka SiO₂: Termiczne SiO₂ z prawie zerowym nagrzewaniem dielektryka (tan δ <0,001 przy 1GHz), +35ppm/°C TCC i zerowym starzeniem ferroelektrycznym. Brak spadku pojemności pod obciążeniem DC.
• Platforma konfigurowalna: Pojemność od 10pF do 220pF na standardowej platformie 0,50 mm. Dostępne niestandardowe geometrie chipów (prostokątne do AR 4:1), napięcia znamionowe i opcje metalizacji tylnej.

Specyfikacje elektryczne (T = 25°C, chyba że zaznaczono inaczej)

Typowe zastosowania

• 5G FR2 mmWave (24–52GHz) formery wiązki fazowej blokowanie DC i sprzęganie międzystopniowe wymagające SRF znacznie powyżej pasma roboczego
• Komunikacja satelitarna pasmo Ku (12–18GHz) i pasmo Ka (26–40GHz) sieci odsprzęgające ładunek, gdzie indukcyjność masy bezpośrednio ogranicza skuteczność odsprzęgania
• Radar samochodowy (76–81GHz) sieci bias MMIC wymagające niemal idealnego zachowania pojemnościowego w całym zakresie częstotliwości roboczych
• SERDES o wysokiej prędkości (112Gbps PAM4) blokowanie DC, gdzie pasożytnicza indukcyjność kondensatora tworzy nieciągłości impedancji zamykające oko
• Sieci dopasowania wzmacniaczy mocy RF powyżej 5GHz, gdzie samorezonans MLCC sprawia, że element jest nieużyteczny
• Radiolinie mikrofalowe punkt-punkt (6–42GHz) zastosowania odsprzęgające, gdzie każde 0,1nH indukcyjności masy pogarsza budżet łącza

Szybki montaż

• Przyklejenie chipa: Lut eutektyczny AuSn (300–320°C, gaz formujący N₂/H₂) dla najniższej rezystancji masy i rezystancji termicznej. Alternatywnie przewodząca pasta Ag (Epotek H20E, 120°C/30min). Bezpośrednie uziemienie przez metalizację tylną eliminuje potrzebę oddzielnego drutu łączącego masę.
• Połączenie drutowe: Termosoniczne połączenie kulkowe Au 25 µm (etap 120–150°C, siła 15–35gf, wytrzymałość na rozciąganie >6gf). Dla SRF >2,5GHz, użyj dwóch równoległych drutów 25 µm lub taśmy Au 25 µm × 75 µm. Miejsce przyłożenia drutu ≥25 µm od krawędzi elektrody.
• Przechowywanie: Wafle lub żelowe opakowania, zapakowane próżniowo z azotem. MSL 1 nieograniczony czas przechowywania. Przechowywać w temperaturze 20–25°C, 40–60% RH.

Zamawianie i niestandardowa konfiguracja

Standardowy produkt jest dostarczany jako chipy kwadratowe 0,50 mm × 0,50 mm w przewodzących opakowaniach waflowych. Następujące niestandardowe konfiguracje są dostępne na życzenie z minimalnymi ilościami zamówienia zazwyczaj od 10 sztuk:

• Niestandardowe wartości pojemności w zakresie 10pF–220pF na standardowej platformie 0,50 mm
• Prostokątne geometrie chipów o stosunku boku do 4:1
• Niestandardowe napięcia znamionowe od 6,3V do 50V DC
• Alternatywna metalizacja tylna: tylko Au (dla dedykowanego lutu eutektycznego AuSn), wstępne osadzanie AuSn (3–5 µm) lub Al dla określonych przepływów procesowych
• Opakowania żelowe lub taśmowe do automatycznego montażu

Skontaktuj się z nami, podając docelowe specyfikacje, aby uzyskać ocenę wykonalności, szacowany czas realizacji i wycenę. Standardowe próbki ewaluacyjne 100pF są wysyłane w ciągu 1–2 tygodni. Niestandardowe konfiguracje z czasem realizacji prototypowania wynoszącym 3–4 tygodnie.