Condensador MOS Ultra alto SRF 100pF 25V, sustrato de silicio conductor, conexión a tierra directa, Chip RF de una sola capa

Condensador MOS de frecuencia autorresonante ultra alta HACC101S25V500: 100pF 25V con sustrato de silicio conductor para conexión a tierra directa

El HACC101S25V500 es un condensador MOS monocapa de 100pF ±10% con una tensión nominal de 25V CC, fabricado sobre silicio conductor de zona flotante (>1000Ω·cm) con un dieléctrico de SiO_{Unión de hilos:} crecido térmicamente de 300nm. Las dimensiones del chip son 0,50 mm × 0,50 mm × 0,15 mm con metalización superior TiW-Au (mínimo 2,5 µm de Au) y parte posterior TiW-Pt-Au (mínimo 1,0 µm de Au). Este dispositivo está diseñado para aplicaciones que exigen la mayor frecuencia autorresonante posible y la menor inductancia de tierra a través de la conexión a tierra directa del sustrato conductor. Totalmente personalizable: capacitancia de 10pF a 220pF, tensiones nominales de 6,3V a 50V, geometrías de chip personalizadas y opciones de metalización posterior alternativas disponibles con un plazo de entrega de prototipado de 3-4 semanas.

1. Frecuencia autorresonante ultra alta a través de una inductancia parásita mínima

La frecuencia autorresonante (SRF) de un condensador —la frecuencia a la que la inductancia serie parásita entra en resonancia con la capacitancia, por encima de la cual el componente se comporta inductivamente— determina la frecuencia máxima utilizable para aplicaciones de desacoplo y acoplamiento. El HACC101S25V500 alcanza una SRF excepcionalmente alta a través de su arquitectura monocapa y geometría de electrodo optimizada:

• SRF a nivel de chip:>10GHz (desempaquetado, sin hilo de unión). Alcanzado a través de una relación de aspecto de electrodo optimizada y una longitud de trayectoria de corriente minimizada —sustancialmente mayor que los condensadores MOS estándar en el mismo rango de capacitancia.
• SRF del sistema (hilo de unión de 0,5 mm):>1,5GHz con un solo hilo de Au de 25 µm. Para aplicaciones que requieren una SRF superior a 3GHz, dos hilos de unión paralelos reducen a la mitad la inductancia efectiva a ~0,2nH, elevando la SRF del sistema por encima de 2,5GHz.
• Comparación con MLCC: Un MLCC típico de 100pF en un encapsulado 0402 tiene una ESL de aproximadamente 0,4–0,6nH —un orden de magnitud superior a la ESL intrínseca del chip del HACC101S25V500 (<0,03nH). Por lo tanto, la SRF del MLCC se limita aproximadamente a 600–800MHz. Para aplicaciones por encima de 5GHz —incluyendo 5G FR2 mmWave, comunicaciones por satélite banda Ku/Ka y radar automotriz— el condensador MOS monocapa proporciona una ventaja decisiva en ancho de banda utilizable.

2. Sustrato de silicio conductor para conexión a tierra directa

Los condensadores de chip tradicionales requieren un hilo de unión de tierra o un vía separado para establecer la conexión a tierra, lo que añade inductancia parásita que degrada el rendimiento a altas frecuencias. El HACC101S25V500 aprovecha la naturaleza conductora inherente de su sustrato de silicio de zona flotante para permitir la conexión a tierra directa de la parte posterior:

• Física del sustrato conductor: El sustrato de silicio de zona flotante con una resistividad de >1000Ω·cm proporciona suficiente conductividad para la conexión a tierra de RF, manteniendo al mismo tiempo el alto factor Q característico de los sustratos de baja pérdida. La metalización posterior TiW-Pt-Au forma un contacto de baja resistencia con el silicio, permitiendo una conexión eléctrica directa desde el plano de tierra del condensador a la almohadilla de tierra del portador a través de la interfaz de unión del die.
• Eliminación de la inductancia de tierra: En un ensamblaje de condensador de chip convencional, el hilo de unión de tierra añade aproximadamente 0,3–0,5nH de inductancia. Para un dispositivo de 100pF a 10GHz, esta inductancia adicional de 0,5nH aumenta la impedancia de los 0,16Ω ideales a aproximadamente 31Ω —una degradación de 200×. Al eliminar el hilo de unión de tierra y enrutar la corriente de tierra directamente a través del sustrato conductor y la interfaz de unión del die, el HACC101S25V500 reduce la inductancia total de la trayectoria de tierra a menos de 0,05nH.
• Interfaz de tierra de unión del die: Cuando se une con soldadura eutéctica AuSn (280°C, gas de formación), la resistencia de contacto de tierra es inferior a 5mΩ. La epoxi de plata conductora (Epotek H20E, curado a 120°C) proporciona una alternativa con una resistencia de contacto de tierra de aproximadamente 10–20mΩ.

3. Optimización del diseño para una SRF máxima

Lograr una SRF a nivel de chip superior a 10GHz requiere atención a cada contribuyente a la inductancia parásita:

• Optimización de la relación de aspecto del electrodo: El contorno cuadrado de 0,50 mm × 0,50 mm proporciona una distribución uniforme de la corriente desde la almohadilla de unión hasta el dieléctrico, eliminando la concentración de corriente en los bordes del electrodo que genera inductancia localizada en diseños de electrodos rectangulares o irregulares.
• Metalización de oro gruesa: El electrodo superior de oro de 2,5 µm de mínimo proporciona una baja resistencia de lámina (<30mΩ/sq), minimizando la contribución resistiva a la impedancia a frecuencias de microondas. A 10GHz, la profundidad de penetración en el oro es de aproximadamente 0,8 µm —el grosor de 2,5 µm asegura que toda la corriente de RF fluya dentro de la capa de oro de baja resistencia.Capacitancia de almohadilla de unión minimizada:
• El área de la almohadilla de unión se optimiza para equilibrar la fiabilidad de la unión del hilo (mínimo 80 µm × 80 µm para hilo de 25 µm) frente a la capacitancia parásita de la almohadilla al sustrato, evitando que un área excesiva reduzca la SRF.Características clave

Frecuencia autorresonante ultra alta:

• SRF a nivel de chip >10GHz (desempaquetado), SRF del sistema >1,5GHz con un solo hilo de unión de 0,5 mm. Hilos de unión múltiples paralelos o unión de cinta elevan la SRF del sistema por encima de 2,5GHz. SRF 20 veces mayor que MLCC 0402 de capacitancia equivalente.Conexión a tierra directa del sustrato conductor:
• El sustrato de silicio de zona flotante permite la conexión a tierra posterior directa a través de la interfaz de unión del die. Elimina la inductancia del hilo de unión de tierra (~0,5nH). Inductancia total de la trayectoria de tierra <0,05nH.Arquitectura de ESL ultra baja:
• ESL intrínseca del chip <0,03nH lograda a través de una trayectoria de corriente coaxial monocapa, una relación de aspecto de electrodo optimizada y una metalización de oro gruesa. La ESL es 15–20 veces menor que la de MLCC de capacitancia equivalente.Estabilidad del dieléctrico SiO
• 2_{Unión de hilos:} SiO2_{Unión de hilos:}Plataforma personalizable: Capacitancia de 10pF a 220pF en una plataforma estándar de 0,50 mm. Geometrías de chip personalizadas (rectangulares hasta relación de aspecto 4:1), tensiones nominales y opciones de metalización posterior disponibles.
• Especificaciones eléctricas (T = 25°C a menos que se indique lo contrario)Parámetro

Valor

Comunicaciones por satélite banda Ku (12–18GHz) y banda Ka (26–40GHz), redes de derivación de carga útil donde la inductancia de tierra limita directamente la eficacia del desacoplo

• Radar automotriz (76–81GHz), redes de polarización MMIC que requieren un comportamiento capacitivo casi ideal en todo el rango de frecuencia de operación
• SERDES de alta velocidad (112Gbps PAM4), bloqueo CC donde la inductancia parásita del condensador crea discontinuidades de impedancia que cierran el ojo
• Redes de adaptación de amplificadores de potencia RF por encima de 5GHz donde la autorresonancia MLCC hace que el componente sea inutilizable
• Aplicaciones de derivación de radio punto a punto de microondas (6–42GHz) donde cada 0,1nH de inductancia de tierra degrada el presupuesto del enlace
• Referencia rápida de ensamblaje
• Unión del die:

Soldadura eutéctica AuSn (300–320°C, gas de formación N

• 2/H_{Unión de hilos:}) para la menor resistencia de tierra y resistencia térmica. Epoxi de Ag conductora (Epotek H20E, 120°C/30min) como alternativa. La conexión a tierra directa a través de la metalización posterior elimina la necesidad de un hilo de unión de tierra separado._{Unión de hilos:} Unión de bola termosónica de Au de 25 µm (etapa de 120–150°C, fuerza de 15–35gf, resistencia a la tracción >6gf). Para SRF >2,5GHz, utilice dos hilos de unión de 25 µm paralelos o cinta de Au de 25 µm × 75 µm. Aterrizaje de unión ≥25 µm del borde del electrodo.
• Almacenamiento: Bandeja de gofre o gel-pak, sellado al vacío con purga de nitrógeno. MSL 1 vida útil ilimitada. Almacenar a 20–25°C, 40–60% HR.
• Pedido y configuración personalizadaEl producto estándar se envía como chips cuadrados de 0,50 mm × 0,50 mm en bandejas de gofre conductoras. Las siguientes configuraciones personalizadas están disponibles bajo pedido con cantidades mínimas de pedido que generalmente comienzan en 10 piezas:

Valores de capacitancia personalizados dentro del rango de 10pF–220pF en la plataforma estándar de 0,50 mm

Geometrías de chip rectangulares con una relación de aspecto de hasta 4:1

• Tensiones nominales no estándar de 6,3V a 50V CC
• Metalización posterior alternativa: solo Au (para eutéctica AuSn dedicada), predeposición de AuSn (3–5 µm) o Al para flujos de proceso específicos
• Empaquetado en gel-pak o cinta y carrete para ensamblaje automatizado
• Contáctenos con sus especificaciones objetivo para una evaluación de viabilidad, estimación del plazo de entrega y cotización. Las muestras de evaluación estándar de 100pF se envían en 1–2 semanas. Las configuraciones personalizadas con un plazo de entrega de prototipado de 3–4 semanas.