Чрезвычайно высокотемпературный 200C 100pF 30V MOS-конденсатор с превосходной устойчивостью к электростатическому разряду однослойный радиочастотный чип для суровых условий эксплуатации

HACC101S30V200 Экстремально высокотемпературный конденсатор MOS: 100pF 30V с непрерывной работой при температуре 200°C и превосходящей толерантностью ESD

ВHACC101S30V200представляет собой однослойный MOS конденсатор 100pF ±10% с номинальной напряженностью 30 В постоянного тока,предназначенные для непрерывной работы при температурах до 200°C, существенно превышающих предельный уровень 125°C, установленный промышленными стандартами для обычных конденсаторов MOSИзготовлен на кремниевой зоне плавания (> 1000Ω·cm) с 300nm термообразованием SiO₂Диэлектрическое устройство включает в себя отвержденную металлизацию и специализированную пассивацию для поддержания параметрической стабильности при экстремальных температурах.15 мм с верхней металлизацией TiW-Au (2.5μm минимум Au) и TiW-Pt-Au задняя сторона (1,0μm минимум Au). с превосходным ESD толерантностью, превышающей 2kV HBM и 500V CDM,HACC101S30V200 предназначен для самых требовательных условий эксплуатации в буровых работах с подземными отверстиями.Полностью настраиваемая: емкость от 10 до 220 пФ, напряжение от 6,3 до 50 В, специальная геометрия чипа,и альтернативные металлизационные стеки доступны с 4 ‰ 6 недель прототипирования.

1. Экстремально высокие температуры до 200°C

Обычные конденсаторы MOS на основе кремния обычно рассчитаны на максимальную температуру слияния 125 °C, ограниченную тремя основными механизмами деградации, которые ускоряются при повышенных температурах.HACC101S30V200 решает каждый из этих вопросов с помощью материалов инженерии и дизайна:

Ток утечки при температуре

Поток утечки диоксида кремния экспоненциально увеличивается с температурой из-за термионической эмиссии и туннелирования Фоулера-Нордгейма.₂Диэлектрик имеет утечку примерно 100 нА при номинальном напряжении.HACC101S30V200 поддерживает утечку ниже 500nA при 200 °C через оптимизированный процесс теплового окисления, который минимизирует плотность интерфейса ловушки (Dit < 5 × 10)¹⁰см^-2eV^-1Более низкая плотность ловушки уменьшает тунельную составляющую утечного тока, которая доминирует при повышенных температурах.

Стабильность при 200 °C

Система металлизации TiW-Au специально выбрана для стабильности при высоких температурах.Диффузионный барьер TiW (титаново-вольфрам) предотвращает междиффузию кремния и золота, которая в противном случае образует хрупкую эутектическую Au-Si при температурах выше 180 °C100 нм слой TiW сохраняет свою аморфную структуру и барьерную целостность по крайней мере до 250 °C, что подтверждается углубленным профилированием электронной спектроскопией Auger после 1000 часов хранения при 200 °C.5μm минимум золотой верхний электрод остается без окисления при всех практических температурах, сохраняя на неопределенный срок качество сварных и проволочных поверхностей.

Продолжительность эксплуатации при высоких температурах (HTOL)

Квалификация производственных партий осуществляется через 1000-часовую HTOL при 200 °C с 30V DC bias. Критерии принятия: смещение емкости <2%, утечный ток <2× начальный и сила тяги проволочных связей >5gf после напряжения.Это ускорение на 75°C выше стандартного требования HTOL на 125°C., обеспечивающий доказанный уровень надежности для пользователей, работающих при промежуточных температурах (150-175°C).

2. Высокая толерантность ESD  Методология проектирования и испытаний

Электростатический разряд (ЭСД) является основной причиной скрытого повреждения в конденсаторах микросхем во время сборки и обработки.Модель человеческого тела (HBM) представляет заряженное лицо, выпускающее через компонентHACC101S30V200 включает в себя несколько конструктивных особенностей для достижения исключительной толерантности ESD:

• Толстый SiO₂Диэлектрическая Внутренняя устойчивость ESD:300 нм тепловой SiO₂Диэлектрик имеет диэлектрическую прочность разрыва, превышающую 10MV/cm, что соответствует напряжению разрыва > 300V.Эта внутренняя диэлектрическая прочность обеспечивает первую линию защиты от преходящих ESDВ отличие от тонкопленочных (50-100 нм) конденсаторных диэлектриков, которые могут страдать латентным повреждением от подразрушения напряжения ESD,Оксид 300 нм обеспечивает существенный отрыв между номинальным рабочим напряжением (30 В) и порогом диэлектрического сбояИспытания ESD по JESD22-A114 подтверждают, что HBM выдерживает напряжение > 2 кВ, классифицируя устройство как уровень класса 2 ′′a, обычно связанный с активными полупроводниковыми устройствами, а не с пассивными конденсаторами чипов.
• Однородное распределение поля ≈ отсутствие концентрации краев:В MLCC внутренние края электродов концентрируют электрическое поле, создавая локализованные области, где диэлектрическое напряжение во время события ESD может превышать прочность разложения.Планарная структура MOS конденсатора из металла-изолятора-полупроводника обеспечивает равномерное распределение электрического поля по всей площади конденсатораВо время ESD-события заряд распределяется равномерно, а не концентрируется на краях электродов, уменьшая пиковое поле в 5×10 раз по сравнению с диэлектриками MLCC эквивалентной толщины.
• Защита модели заряженного устройства (CDM):Событие CDM происходит, когда заряженный компонент быстро разряжается через один пин к земле, как правило, во время автоматической сборки.HACC101S30V200 выдерживает разряды CDM > 500В на JESD22-C101Однослойная архитектура с прямым задним контактом с землей обеспечивает определенный путь разряда с минимальным паразитарным импедансом.предотвращение разрушительного перенапряжения напряжения, возникающего при вытеснении тока разряда по пути высокой индуктивности.

3Высокотемпературная металлизация и совместимость сборки

• Установка на 200°C:Стандартный проводящий эпоксид серебра (Epotek H20E) предназначен для непрерывной работы примерно до 175°C. Для применений, работающих выше 175°C, эутектическая пайка AuSn (80Au/20Sn,Точка плавления 280°C) обеспечивает надежное прикрепление с неразложением при 200°CPt-барьер в задней части TiW-Pt-Au металлизации предотвращает межметаллическое образование Au-Sn во время обратного потока и последующей высокотемпературной работы.золото-германий (AuGe), 356°C евтектика) или золото-кремниевые (AuSi, 363°C евтектика) предварительные формы могут быть указаны.
• Сцепление проволоки для 200°C Надежность:Термозвуковое объединение шариков (25 мкм проволоки, стадия 120-150 °C) обеспечивает силу тяги > 6gf при 25 °C. После 1000 часов хранения при 200 °CСила тяги остается > 5gf при режиме отказа от прерывания ступни, что не указывает на значительную межметаллическую деградацию Au-Au.Al клин связывания не рекомендуется для непрерывной работы при 200 °C из-за потенциального Au-Al межметаллового (фиолетового чумы) формирования на интерфейсе связывания выше 150 °C.

Ключевые особенности

• Работа при чрезвычайно высоких температурах:Предназначен для непрерывной работы при температуре 200°C ≈ 75°C за пределами стандарта промышленности 125°C. 1000 часов HTOL при температуре 200°C с перемещением емкости < 2% и < 2 × начальная утечка.Диффузионный барьер TiW предотвращает интердиффузию Au-Si до > 250°C.
• Высокая толерантность ESD:> 2 кВ HBM (класс 2 по JESD22-A114) и > 500 В CDM (по JESD22-C101). 300 нм тепловой SiO₂обеспечивает внутреннюю диэлектрическую прочность > 10 МВ/см при разрыве > 300 В. Единообразное распределение поля исключает режимы отказа ESD с концентрацией краев MLCC.
• SiO₂Диэлектрическая стабильность при температуре:Утечка <500nA при 200°C и 30В постоянного тока. +35ppm/°C TCC поддерживается в диапазоне от -55°C до +200°C. Нулевое ферроэлектрическое старение – отсутствие дрейфа емкости в течение срока эксплуатации.
• Надежность в суровой среде:Квалифицирован для применения в подземных отверстиях (высокая температура, высокая вибрация), аэрокосмической промышленности (цикл теплового вакуума) и автомобильной промышленности (тепловой удар, влажность конденсации).
• Настраиваемая платформа:Конденсация от 10 до 220 ф. Напряжение от 6,3 до 50 В. Специализированная геометрия микросхем (в прямоугольном виде до 4:1 AR), неправильные формы и металлические стеки доступны с быстрым прототипированием.

Электрические характеристики (T = 25°C, если не указано)

Типичные применения

• Инструменты для бурения и вырубки отверстий (150-200°C окружающей среды), требующие конденсаторов с блокировкой постоянного тока и обходными конденсаторами, которые поддерживают параметрическую стабильность при температуре формирования
• Электроника мониторинга и управления авиационными двигателями, работающая в неохлажденной среде двигателя
• Автомобильные модули управления ECU и трансмиссии под капотом, подвергающиеся воздействию комбинированных высокотемпературных и проводных транзиторов ESD
• Электроника для промышленных печей и датчиков управления процессами, работающая непрерывно при температуре 175-200°C
• Оборудование для мониторинга геотермальных скважин с многолетним использованием при постоянной высокой температуре
• Прочная полевая электроника, требующая как расширенного температурного диапазона, так и превосходной ESD-жесткости для критически важного оборудования
• Научные приборы для высокотемпературных физических экспериментов, где отказ ESD на уровне компонента не является приемлемым риском

Быстрая ссылка на сборку

• Прикрепить:AuSn эвтектическая пайка (300°C-320°C, N)₂/H₂образующий газ) рекомендуется для работы при 200°C. AuGe (356°C) или AuSi (363°C) для применений с более высокими температурами последующего обратного потока. Проводящий эпоксид Ag (Epotek H20E) приемлем до 175°C.
• Сцепление проволоки:25μm Au термозвуковое объединение шаров (стадия 120-150°C, сила 15-35gf, сила тяги > 6gf при 25°C).
• Управление ESD:Устройство с номиналом > 2 кВ HBM обеспечивает существенную маржу по сравнению со стандартными рисками ESD на конвейере сборки. Проводящая вафлевая упаковка обеспечивает безопасное хранение ESD. Рекомендуются отраслевые стандарты S20.20 ESD.
• Хранение:Вафле-пакет или гель-пакет, вакуумно-запечатанная азотная чистка. MSL 1 неограниченный срок службы. Хранить при 20-25°C, 40-60% RH.

Порядок и индивидуальная конфигурация

Стандартные продукты поставляются в виде квадратных чипов размером 0,50 мм × 0,50 мм в проводящих пачках для вафли.Следующие индивидуальные конфигурации доступны по запросу с минимальным количеством заказов, обычно начиная с 10 штук:

• На стандартной платформе 0,50 мм значения емкости в диапазоне 10pF ≈ 220pF
• Умеренная геометрия чипа до 4: 1 соотношения сторон или неправильная форма для нестандартных гибридных схем
• Нестандартные номинальные напряжения от 6,3 В до 50 В постоянного тока
• Альтернативная металлизация с обратной стороны: только Au, предварительная осаждение AuSn (35μm), AuGe или AuSi для высокотемпературного эвтектического присоединения
• Расширенная квалификация температуры до 225 °C доступна по запросу с измененным планом испытаний
• Гелевые или ленточные упаковки для автоматической сборки

Обращайтесь к нам с вашими целевыми характеристиками для оценки целесообразности, оценки срока выполнения и предложения.Конфигурации на заказ с 4 ‰ 6 недель прототипированияОтчеты о квалификации HTOL при 200°C и данные характеристики ESD по JESD22 доступны по запросу.