คอนเดสซิเตอร์ MOS อุณหภูมิสูง AuSn ด้านหลัง 20V คอนเดสซิเตอร์ความหนาแน่นสูง ชิปพลังงาน RF ชั้นเดียว

AuSn แบคไซด์ MOS Capacitor HACC101S20V101 100pF 20V ความสามารถในการนําไฟฟ้าสูง ชิปพลังงาน RF ชั้นเดียว

HACC101S20V101 เครื่องปรับความร้อน MOS: 100pF 20V พร้อม AuSn ด้านหลังสําหรับการใช้งาน RF พลังงาน

HACC101S20V101 เป็นตัวประกอบความแข็ง MOS ชั้นเดียว 100pF ± 10% ที่มีค่า 20V DC, ผลิตจากซิลิคอนโซนลอย (> 1000Ω · cm) ด้วยความร้อน SiO 300nm₂หน่วยขนาดชิปคือ 0.50mm * 0.50mm * 0.15mm กับ TiW-Au ท็อปเมทัลเลชั่น (2.5μm Au ขั้นต่ํา) และ TiW-Pt-Au ด้านหลัง (1.0μm Au ขั้นต่ํา)สารประกอบการประกอบการประกอบการประกอบการประกอบการ.

1. ฟิสิกส์ความต้านทานทางความร้อนในชิป คอนเดซิเตอร์

การเข้าใจความต้านทานทางความร้อนของสายต่อตัวพกพา (θ_JC) ในชิปคอนเดเซเตอร์จําเป็นต้องวิเคราะห์ความต้านทานทางความร้อนในชุดจากสถานที่ผลิตความร้อนไปยังระบายความร้อน_JCมีองค์ประกอบหลัก 3 อย่าง

• ความต้านทานในการกระจายในสับสราตซิลิคอน (R_{การกระจาย}:)ความร้อนที่เกิดใน SiO₂อิเล็กทรอนดิกและอิเล็กทรอนดิกด้านบนต้องกระจายผ่านพื้นฐานซิลิคอน 150μm เพื่อไปถึงด้านหลังความสามารถในการนําความร้อนของซิลิคอน 148 W / m · K ที่ 300K ให้ความต้านทานการกระจายของประมาณ 8 K / W สําหรับ 0.50mm * 0.50mm ชิป นี่คือเทอมที่มีอํานาจใน θ_JCสําหรับการเปรียบเทียบ สับสราทอัลมิเนีย (24 W/m·K) จะมีส่วนร่วมประมาณ 60 K/W_JCกว่าซิลิคอน MOS capacitors.
• การผสมผสานโลหะด้านหลังและความต้านทานต่อหน้า (R_{อินเตอร์เฟซ}:)ชั้นด้านหลังทองคํา 1.0μm มีความต้านทานความร้อนขนาดใหญ่ที่ไม่สําคัญ (~ 0.001 K / W) ความต้านทานความร้อนที่พื้นที่อัตราต่อรอง Au-to-AuSn เมื่อเตรียมไว้อย่างถูกต้องต่ํากว่า 10^{- 8}m2·K/W สนับสนุนต่ํากว่า 0.04 K/W สําหรับพื้นที่ชิป 0.25mm2
• ความต้านทานของสายเชื่อมต่อแบบดับ (R)_{ติดต่อ}:)นี่คือระยะที่แตกต่างกันมากที่สุดและขึ้นอยู่กับการเลือกวัสดุมากสําหรับเส้นพันธะความหนา 5μm: AuSn eutectic (57 W / m · K) ผลิต ~ 0.35 K / W; epoxy conductive เงิน (5 W / m · K แบบ) ผลิต ~ 4 K / W;การผสมผสม PbSn แบบมาตรฐาน (50 W/m·K).4 K/W แต่ไม่เป็นไปตาม RoHS ตัวเลือก AuSn การวางก่อนรับรองการควบคุม, นุ่ม, สายการเชื่อมต่อไร้ค่าที่ลดระยะเวลานี้.

วงเงินทั้งหมดที่วัด θ_JCสําหรับชิปขนาด 0.50 มม.ที่มี AuSn ติดกับตัวพนัน CuMo ต่ํากว่า 30 K/W ซึ่งสอดคล้องกับผลรวมของสามส่วนนี้บวกกับช่องว่างเล็ก ๆ สําหรับความไม่แน่นอนในการวัดและการตัดเส้นพันธนาการ

2. วิธีการและความน่าเชื่อถือในการลดพลังงาน RF

ความสามารถในการจัดการพลังงาน RF ไม่ใช่จํานวนเดียว มันขึ้นอยู่กับความถี่, วงจรทํางาน, อุณหภูมิแวดล้อม, และอายุการใช้งานที่ยอมรับได้:

• การปรับระดับความดัน:การจองความแรงต่อเนื่อง 20V DC ให้ช่อง 5: 1 กับความแข็งแรงการแยก dielectric > 100V สําหรับการใช้งาน RF ความแรงสูงสุด (V_{สูงสุด}= V_{DC_bias}+ V_{RF_amplitude}ในระบบ 50Ω โดยไม่มีความคัดแย้ง DC นี้ตรงกับ 4W ของพลังงาน RF CW (V_{สูงสุด}= √(2PR) = √(2*4*50) = 20V) สําหรับสัญญาณที่ปรับเปลี่ยนด้วยส่วนประสานสูงสุดต่อเฉลี่ย 8-10dB (ตามปกติสําหรับ 5G OFDM) พลังงานเฉลี่ยที่ขั้นสูงสุดของความกระชับกําลังเดียวกันสามารถต่ํากว่า 6-10*หรือประมาณ 0.4-0.7W โดยเฉลี่ย
• ปัจจุบัน:ESR ที่ 1GHz เป็นปกติต่ํากว่า 0.1Ω. ที่ 0.5A RMS (12.5W ใน 50Ω), การทําความร้อน I2R คือ 25mW._JC< 30 K/W, นี้ผลิตการเพิ่มอุณหภูมิการเชื่อมที่ต่ํากว่า 0.75 °C มากกว่าตัวนํา ละเอียดน้อยสําหรับการใช้งานส่วนใหญ่5 °C เพิ่มขึ้น) อยู่ภายในพื้นที่ปฏิบัติการที่ปลอดภัย.
• ระดับความร้อน:อุณหภูมิการเชื่อมต่อสูงสุดคือ 125 °C. ณ อุณหภูมิตัวบรรทุก 85 °C (ปกติสําหรับพัลเล็ตขยายกําลังของสถานีฐาน) การเพิ่มอุณหภูมิที่อนุญาตคือ 40 °Cที่ตรงกับการสูญเสียพลังงานสูงสุด 1.3W (θ_JC* ΔT = 30 * 40 = 1.2W, ด้วยการกลมกลมแบบอนุรักษ์) ซึ่งสูงกว่าการระบายเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานทางบายพาสหรือบล็อค DC จริงๆ
• ความน่าเชื่อถือของจักรจักรไฟฟ้า:หมุนเวียนความร้อนซ้ําจากการสูญเสียพลังงานสามารถนําไปสู่ความอ่อนเพลียในสายเชื่อมต่อ die-attach_J= 40 °C, ระยะเวลา 30 วินาที) แสดงให้เห็นว่ามีการเพิ่มของ θ ต่ํากว่า 10%_JC, แสดงถึงการทําลายเส้นพันธนาการอย่างน้อย สังกะสี AuSn ผนวกสามารถอํานวยความหนาแน่นหมุนผ่านการผ่อนคลาย creep โดยไม่มีการผสมผสานว่างหรือ delamination

3AuSn Eutectic Metallurgy และการบูรณาการกระบวนการ

ระบบ 80Au / 20Sn eutectic (จุดละลาย 280 ° C) ถูกใช้อย่างแพร่หลายในการประกอบแบบไฮบริดที่มีความน่าเชื่อถือสูง การเข้าใจโลหะของมันช่วยให้กระบวนการประกอบเป็นอย่างดี:

• สารประกอบระยะ:โครงสร้างเล็ก eutectic ประกอบด้วยผสมละเอียด lamellar ของ₅Sn (ζ-phase) และ AuSn (δ-phase) สารผสมระหว่างโลหะ ทั้งสองระยะมีความมั่นคงทางเทอร์โมไดนามิกและไม่ผ่านการขัดแย้งขนาดเล็กที่สําคัญระหว่างการทํางานในอุณหภูมิสูงต่อเนื่องอู₅ขั้น Sn ให้ความแข็งแรงทางกล ขณะที่ขั้น AuSn สนับสนุนความยืดหยุ่น
• การตรวจสอบคุณภาพก่อนการฝาก:ชั้น AuSn 3-5μm บนด้านหลังชิปถูกฝากด้วยการระเหยทางความร้อนด้วยความหนาแบบเดียวกัน ± 10% ทั่วแผ่น.การประกอบถูกตรวจสอบด้วยแสง X-ray (XRF) บนตัวอย่างพยานจากแต่ละการดําเนินการฝากอู: Sn อัตราส่วนน้ําหนักถูกควบคุมให้ 80:20 ± 2% เพื่อให้ความเป็นพฤติกรรมการละลาย eutectic โดยไม่มีช่วง pasty ใหญ่
• หน้าต่างกระบวนการการไหลกลับ:อุณหภูมิการไหลกลับสูงสุดควรเป็น 300-320 °C (20-40 °C มากกว่าจุดยูเทคติก 280 °C) เวลาที่อยู่เหนือของเหลวควรเป็น 30-60 วินาที₂/ 5% H₂อะไหล่ของไฮโดรเจนในก๊าซการสร้างลดออกไซด์อะไหล่พื้นบ้านใด ๆ บนพื้นผิวที่วางไว้ก่อนคอนเซ็นทรัฐ์ออกซิเจนในห้องไหลกลับควรถูกรักษาต่ํากว่า 10ppm.
• การประกอบระหว่างโลหะที่อินเตอร์เฟซทอง:ระหว่างการไหลกลับ, ยูเทคติก AuSn ของเหลวละลายทองคําจํานวนน้อยจากทั้งด้านหลังชิปและพัดสับสราท, การย้ายองค์ประกอบเล็กน้อยไปยังด้านที่รวยทองคําของยูเทคติก.ส่งผลให้มีชั้นบางของ Au หลัก₅Sn ในทั้งสองผิวหลังการแข็งแรง ซึ่งทําให้การเชื่อมโยงแข็งแรงมากเกินไป การละลายทอง (> 5μm จากแต่ละพื้นผิว) สามารถเพิ่มอุณหภูมิของเหลวดังนั้นความหนาของทองคําทั้งหมดบนพื้นผิวการจับคู่ทั้งสองเป็นบัญชีในการออกแบบกระบวนการ.

ลักษณะสําคัญ

• อุปกรณ์นําความร้อนสูงกว่า148 W/m·K ซิลิคอนสับสราทลดความต้านทานการแพร่ (8 K/W) เป็นอย่างน้อย สายพันธนาการ AuSn ที่ 57 W/m·K ให้ความต้านทานความร้อนต่ํากว่า epoxy ที่นําไฟ_JCต่ํากว่า 30 K/W. วงจรพลังงาน 100k ต่ํากว่า 10% θ_JCการทําลายล้าง
• การจัดการพลังงาน RF สูง:20V DC เรตติ้งกับ > 100V การทําลาย (5: 1 ขอบเขต) ESR <0.1Ω@ 1GHz จํากัดการทําความร้อน I2R ต่ํากว่า 50mW ที่ 1A RMS อุณหภูมิสานสูงสุด 125 °C ยอมให้การสูญเสีย 1.2W ที่ 85 °C ผู้ถือด้วย AuSn ติดต่อ
• AuSn การฝากก่อนด้านหลัง:3-5μm 80Au/20Sn ผิว eutectic, ± 10% ความหนาเป็นแบบเดียวกัน, XRF การประกอบตรวจสอบ₂/H₂หน่วยตัด > 2.5 กิโลกรัม ขนาดพื้นที่ว่างต่ํากว่า 5% โดยการตรวจฉายรังสี
• SiO₂ความมั่นคงทางไฟฟ้า:การทําความร้อนแบบ dielectric ใกล้ศูนย์ (tan δ < 0.001 @ 1GHz) ไม่มีความเสี่ยงในการหลุดร้อน
• ESL เกือบศูนย์:ESL ชิปภายในต่ํากว่า 0.05nH, SRF > 8GHz สําหรับค่า 100pF

รายละเอียดไฟฟ้า (T = 25°C เว้นแต่ระบุไว้)

คู่มือการออกแบบความร้อน

การเลือกวัสดุบรรทุก:วัสดุพัสดุภายใต้ชิปมีผลต่อความต้านทานทางความร้อนทั้งหมดจากจุดเชื่อมไปยังสภาพแวดล้อม160-180 W/m·K) ให้การผสมผสานที่ดีที่สุดของ CTE คู่กับซิลิคอนและความสามารถในการนําความร้อน. AlN เซรามิค (4.5 ppm/°C CTE, 170 W/m·K) เป็นทางเลือกสําหรับกระบวนการที่เข้ากันได้กับอะลูมิเนีย180-200 W/m·K) ให้ความสามารถในการนําไฟฟ้าสูงขึ้นเล็กน้อยในน้ําหนักและต้นทุนที่เพิ่มขึ้น.

เครื่องเชื่อมความร้อนหลายชิป:ในโมดูลหลายชิป, อุปกรณ์พลังงานที่อยู่ใกล้เคียงกัน (GaN HEMT, ทรานซิสเตอร์ LDMOS) สามารถเพิ่มอุณหภูมิตัวนําท้องถิ่นสูงกว่าอุณหภูมิของระบบเมื่อวางตัวประกอบบายพาสใกล้กับทรานซิสเตอร์พลังงาน, รายงานความชันของอุณหภูมิทางด้านบนตัวนํา. แนวทางที่อนุรักษ์คือการรักษาอย่างน้อยหนึ่งแผ่นความกว้าง (0.50mm) ของความว่างระหว่างตัวประกอบและด้านหลังของอุปกรณ์พลังงานเพื่อหลีกเลี่ยงการทําความร้อน conductive มากเกินไปผ่านตัวนํา.

ความจุของสายบอนด์:สายพันธนาการทองเหลืองขนาด 25μm มีกระแสไฟฟ้าประมาณ 0.8A DC สําหรับกระแส RF มากกว่า 0.5A RMS ใช้สายพันธนาการคู่สองสาย ซึ่งยังลดส่วนร่วมของความชักชวนเป็นครึ่งที่ 1GHz, ความลึกของผิวในทองคําประมาณ 2μm

การใช้งานทั่วไป

• เครือข่ายที่ตรงกับการออกของเครื่องเสริมพลังงาน GaN-on-SiC ที่อุณหภูมิของแผ่นฐานถึง 85 °C และการระบายความร้อนของตัวประกอบไฟฟ้าต้องดําเนินการออกไปพร้อมกับการเพิ่มอุณหภูมิอย่างน้อย
• เครือข่ายสวิทช์ RF ความแรงสูงในระบบ Time-division duplex (TDD) ที่มีวงจรทํางานสูงต่อสาขา
• เครื่องส่งวิทยุไมโครเวฟจุดต่อจุดทํางานในกําลังการออก 1-10W CW
• เครื่องกําเนิดพลาสมา RF อุตสาหกรรม (ช่วง ISM 13.56MHz, 27.12MHz) ด้วยระดับการออกหลายร้อยวัตต์
• การแยกไฟฟ้า T/R Module ระดับระยะด้วยเส้นทางความร้อนจํากัด
• หน่วยวิทยุไกล (RRU) ในพื้นที่พื้นฐานไร้สายที่มีการเย็นด้วยการกระบวนการกระบวนการกระบวนการกระบวนการกระบวนการ

หมายเหตุกระบวนการการประกอบ

ด้านหลังแบบมาตรฐาน:ใช้ AuSn เซลเดอร์พรีฟอร์มหรือพาสต์, คลื่นใหม่ที่ 300-320 °C สูงใน N₂/H₂ก๊าซที่สร้างเป็นทางเลือก อีโป๊กซี่แบบนําไฟที่เต็มไปด้วยเงิน (การรักษาตามโปรไฟล์ผู้ผลิต โดยทั่วไป 150 °C เป็นเวลา 1 ชั่วโมง)AuSn หลักทรัพย์ที่ฝากก่อน:วางชิปตรงบนแผ่น Au-plated, reflow โดยไม่ต้องผสมหรือไหลเพิ่มเติมการผูกเชือก25μm Au การผูกพันลูกบอล thermosonic ในระยะ 120-150 ° C, พลัง 25-35gf, ความแข็งแรงการดึง > 6gf สําหรับกระแส RF > 0.5A RMS, ใช้สายผูก 25μm สองเส้นตรงการตรวจสอบ:รังสีเอ็กซ์สําหรับการตรวจสอบความว่างเปล่าในการติดตั้ง, optical สําหรับการวางสายพันธนาการและความสมบูรณ์แบบ heel.

ติดต่อเราเพื่อ θ_JCข้อมูลการวัด รายงานความน่าเชื่อถือของวงจรพลังงาน หรือการสนับสนุนการบูรณาการกระบวนการ AuSn