22pF 60V Capacitor ESR thấp Capacitor chip gốm một mặt có biên cho Ka Band Satcom

Tóm tắt kỹ thuật tần số cao

cácHACC220S15V600là một thiết bị siêu nhỏ, có độ tin cậy caoTụ điện gốm một lớp có viền một mặt (SLC)được thiết kế để chặn DC băng thông rộng, ghép RF và kết hợp trở kháng sóng milimet trong các vi mạch lai truyền thông thương mại và hàng không vũ trụ đòi hỏi khắt khe nhất. Đang giao hàng22 pF ±10%điện dung vớiđánh giá liên tục 60 V DC nâng caoVà>150 V điện áp đánh thủng (định mức 250%), tụ điện này được đóng gói thành một cực kỳ dày đặc15 triệu × 15 triệu (0,38 mm × 0,38 mm)dấu chân với mức cực thấp0,15 mm (6 triệu)hồ sơ. Được thiết kế để vận hành hoàn hảo từ0,8 GHz đến 40,0 GHztrên các băng tần S đến Ka, HACC220S15V600 được tối ưu hóa cho tải trọng băng tần Ka (27-40 GHz) liên lạc vệ tinh, thiết bị đầu cuối người dùng mảng theo giai đoạn thương mại, đường truyền ngược 5G mmWave và hệ thống đo từ xa hàng không vũ trụ, trong đómọi liên kết dây không bao giờ bị hỏng và mọi giao diện đính kèm phải tồn tại hơn 15 năm hoạt động liên tục.

cáckiến trúc viền một mặtcó viền gốm cách điện sạch xung quanh điện cực vàng trên cùng—một đập epoxy vật lý ngăn lớp dán bạc dẫn điện kết nối với phần tiếp xúc trên cùng trong quá trình gắn khuôn tự động. Sử dụng điện cực hàng đầuTiW-Au với lớp vàng siêu dày tối thiểu 4,0 μmmang lại độ bền kéo liên kết dây ổn định >5,0 gf. Điện cực phía dưới sử dụng mộtNgăn xếp TiW-Pt-Autrong đó lớp rào cản bạch kim (Pt) hoàn toàn không hòa tan trong chất hàn AuSn—cung cấp kết quả thực sựkhả năng tương thích đính kèm linh hoạtvới chất hàn eutectic epoxy (H20E) dẫn điện, AuSn (80/20) và khuôn gắn thiêu kết-Ag cho các ứng dụng nhiệt độ cao.

Ưu điểm hiệu suất chính

Khả năng kết dính hoàn hảo & Độ bền kéo cao — Au siêu dày 4,0 μm tuân thủ tiêu chuẩn ngành

Độ tin cậy liên kết dây trên tụ điện chip 15 mil (0,38 mm) về cơ bản bị hạn chế bởiđộ dày của miếng liên kết vàng. Khi lớp vàng mỏng (<2,5 μm), năng lượng siêu âm từ nêm nhiệt âm hoặc liên kết bi truyền qua vàng và làm gãy lớp điện môi gốm bên dưới—một khuyết tật tiềm ẩn được gọi là "lỗ lõm dưới bề mặt" vượt qua thử nghiệm điện nhưng sẽ mở ra sau chu kỳ nhiệt. HACC220S15V600 loại bỏ chế độ lỗi này bằng mộtlớp vàng nguyên chất phún xạ tối thiểu 4,0 μm trên đế bám dính TiW.

• Độ bền kéo liên kết >5,0 gf:Luôn vượt quá các yêu cầu thử nghiệm kéo liên kết phá hủy theo tiêu chuẩn ngành trong mọi tiêu chuẩn của lô wafer. Giá trị sản xuất điển hình nằm trong khoảng 5,5-8,0 gf, cung cấp biên độ >3× so với mức tối thiểu 1,5 gf đối với dây Au 25 μm. Biên độ này rất cần thiết cho môi trường hàng không vũ trụ có độ rung cao (tiêu chuẩn DO-160, RTCA), trong đó độ mỏi của liên kết là dạng hư hỏng lâu dài chiếm ưu thế.
• Không có khuyết tật về miệng núi lửa:Lớp Au dẻo 4,0 μm hấp thụ cơ học 40-100 mW năng lượng liên kết siêu âm, phân phối nó theo chiều ngang trên toàn bộ khu vực đệm 80 μm × 80 μm thay vì truyền nó theo chiều dọc vào chất nền gốm 0,15 mm. Thử nghiệm mẫu kéo liên kết 100% trên mỗi lô bán dẫn—không có lỗi liên kết nào trên >15.000 liên kết đủ tiêu chuẩn.
• Cửa sổ quá trình liên kết rộng:Tương thích với liên kết nêm (giai đoạn 20-40 gf, 60-120 mW, 120-150°C) và liên kết bi (giai đoạn 15-35 gf, 40-100 mW, 150°C) sử dụng dây Au 18-25 μm trên tất cả các nền tảng liên kết chính (K&S, F&K Delvotec, TPT, Hybond). Độ dày 4,0 μm cung cấp biên độ quy trình cần thiết cho dây chuyền sản xuất có độ trộn cao, nơi các thông số liên kết thay đổi thường xuyên giữa các lô lắp ráp.
• Liên kết ruy băng vàng đã sẵn sàng:Lớp Au siêu dày hỗ trợ liên kết ruy băng vàng 25 μm × 250 μm (1 triệu × 10 triệu) cho các ứng dụng bỏ qua RF dòng điện cao trong các giai đoạn đầu ra của bộ khuếch đại công suất GaN, trong đó liên kết ruy băng làm giảm độ tự cảm liên kết xuống <0,05 nH.
• Tiêu chí kiểm tra trực quan sau khi dán:Dưới độ phóng đại 50 lần, liên kết phải có độ biến dạng đệm <25%, không thấy vết lõm, không bị bong tróc Au và tâm liên kết ≥25 μm tính từ mép viền gốm. Các tiêu chí này được xác minh trên 100% trái phiếu trong các thiết bị sàng lọc có độ tin cậy cao.

Phần đính kèm đáy đa năng - Epoxy, Eutectic hoặc Sintered-Ag

Dây chuyền lắp ráp thương mại có độ tin cậy cao và hàng không vũ trụ sử dụng nhiều công nghệ gắn khuôn tùy thuộc vào yêu cầu về nhiệt và độ tin cậy của mô-đun. HACC220S15V600Điện cực đáy TiW-Pt-Auđược thiết kế để trở thànhtương thích toàn cầuvới cả ba phương pháp đính kèm chính:

• Epoxy bạc dẫn điện (Epotek H20E):Tiêu chuẩn cho các ứng dụng có nhiệt độ vừa phải và nhạy cảm với chi phí. Chữa ở 120°C trong 30 phút. Lớp rào cản Pt ngăn chặn sự di chuyển của ion bạc từ epoxy sang lớp hoàn thiện Au—một cơ chế phân hủy lâu dài đã được biết đến trong các tụ điện không viền. Đề xuất cho: satcom thương mại, cơ sở hạ tầng 5G, thiết bị đo lường và kiểm tra.
• AuSn (80/20) Hàn Eutectic:Cần thiết cho các ứng dụng có độ dẫn nhiệt cao (sân bay GaN PA, mô-đun mảng pha công suất cao). Nóng chảy lại ở 300-320°C trong khí tạo thành N2/H2. cácLớp rào cản bạch kim (Pt) là công nghệ hỗ trợ quan trọng: Chất hàn AuSn nóng chảy sẽ hòa tan mạnh mẽ các điện cực vàng tiêu chuẩn trong vòng vài giây ở nhiệt độ nóng chảy lại, khiến lớp bám dính TiW bị oxy hóa. Pt miễn nhiễm về mặt nhiệt động với AuSn—nó không hòa tan cũng như không hình thành các kim loại liên kết—duy trì kết nối đất <10 mΩ nguyên sơ qua nhiều chu kỳ phản xạ. Được khuyến nghị cho: PA GaN-on-SiC, thiết bị đầu cuối mảng pha thương mại, bộ phát đáp vệ tinh.
• Khuôn đính kèm bằng bạc thiêu kết (Ag):Công nghệ mới nổi dành cho mô-đun bán dẫn có dải rộng >300°C. Bột thiêu kết bạc được áp dụng ở nhiệt độ 250-300°C dưới áp suất tạo thành liên kết Ag nguyên chất có độ dẫn nhiệt >60 W/m·K. Hàng rào Pt có hiệu quả tương đương đối với quá trình khuếch tán xen kẽ Ag-Au ở nhiệt độ thiêu kết. Được khuyến nghị cho: Mô-đun nguồn SiC, thiết bị điện tử địa nhiệt/dưới bề mặt nhiệt độ cao, hệ thống điều khiển động cơ thế hệ tiếp theo.

Khả năng tương thích ba lần này giúp loại bỏ nhu cầu xác định chất lượng và dự trữ số bộ phận tụ điện riêng biệt cho các dây chuyền lắp ráp khác nhau—một sự đơn giản hóa đáng kể chuỗi cung ứng cho các nhà thầu đa chương trình.

Độ ổn định cao TCC & VCC - Chất điện môi loại I COG/NPO

HACC220S15V600 sử dụngChất điện môi gốm sứ thuận điện loại I COG/NPO (C0G/NP0)- chất điện môi tụ điện ổn định nhất hiện có. Không giống như chất điện môi sắt điện loại II (X7R, X5R) biểu hiện sự biến đổi điện dung phi tuyến tính lớn theo nhiệt độ và điện áp, COG/NPO về cơ bản là thuận điện và do đó:

• TCC: 0 ±30 trang/phút/°C—điện dung thay đổi ít hơn ±0,3% từ -55°C đến +125°C. Đối với tụ điện 22 pF ở băng tần Ka (35 GHz), điều này có nghĩa là trở kháng (± 0,3%) và sự thay đổi suy hao phản hồi S11 <0,03 dB trên toàn bộ phạm vi nhiệt độ—không thể phát hiện được khi hiệu chuẩn cấp hệ thống.
• VCC: <10 trang/phút/V- hệ số điện áp thực tế bằng không. Không giống như X7R mất 50-80% điện dung dưới sự phân cực DC (hiệu ứng kẹp miền sắt điện), điện dung COG/NPO làđộc lập với điện áp DC áp dụng. Trong mạch phân cực tee trong đó tụ điện nhìn thấy toàn bộ điện áp nguồn DC, điều này có nghĩa là trở kháng ghép RF giống hệt khi có và không có độ lệch DC—không cần điều chỉnh, không cần tối ưu hóa lại.
• Không lão hóa:COG/NPO cótốc độ lão hóa bằng không. Điện dung X7R giảm theo hàm logarit ở mức 3-5% mỗi thập kỷ do sự giãn của miền sắt điện—một hệ thống được triển khai trong 10 năm với tụ điện X7R sẽ có giá trị điện dung thấp hơn 15-25% so với thông số kỹ thuật ban đầu. COG/NPO loại bỏ hoàn toàn sự trôi dạt dài hạn này. Điện dung đo được hôm nay bằng điện dung đo được vào năm 2036.
• Hấp thụ điện môi cực thấp (<0,1%):Quan trọng đối với các mạch lấy mẫu và giữ tốc độ cao cũng như các bộ tiền khuếch đại nhạy điện tích trong đó hiệu ứng bộ nhớ điện môi (ngâm) gây ra lỗi điện áp. Bản chất thuận điện của COG/NPO có nghĩa là khả năng giữ điện gần như bằng 0 sau khi phóng điện.

Bảng dữ liệu tham số toàn diện

Kỹ thuật kim loại hóa màng mỏng

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Điều gì làm cho điện cực trên 4,0 μm Au đạt được cường độ kéo liên kết >5,0 gf khi SLC tiêu chuẩn có 2,5 μm Au chỉ đạt được 2-3 gf?

Độ bền kéo liên kết trong điện cực vàng màng mỏng bị chi phối bởi hai cơ chế hỏng hóc: (1)sự cố kết dính trong lớp vàng—bản thân vàng bị rách dưới ứng suất kéo, và (2)lỗi kết dính ở giao diện Au-TiW—Màng vàng bong ra khỏi lớp bám dính. Độ dày 4,0 μm Au cải thiện cả hai: vàng dày hơn có hiệu suất cao hơndiện tích mặt cắt ngang(80 μm × 4,0 μm = 320 μm² so với 200 μm² cho 2,5 μm), trực tiếp tăng lực cần thiết cho sự phá hủy cố kết lên 60%. Quan trọng hơn là lớp Au dày hơnphân phối năng lượng liên kết siêu âm theo chiều ngangthay vì tập trung nó vào bề mặt Au-TiW, ngăn chặn sự hình thành khoảng trống vi mô ở bề mặt có thể gây ra hiện tượng bong tróc keo. Kết quả là sự cải thiện cơ bản ở cả hai chế độ hư hỏng, mang lại cường độ kéo điển hình >5,0 gf so với 2-3 gf đối với điện cực có độ dày tiêu chuẩn.

Câu hỏi 2: Tại sao rào chắn Pt (Bạch kim) cho phép gắn đáy tương thích ba lần?

Mỗi phương pháp đính kèm tấn công các điện cực Au tiêu chuẩn khác nhau:hàn AuSnhòa tan vàng trong vài giây ở 300-320°C;epoxy bạccho phép Ag⁺sự di chuyển ion vào mạng Au qua nhiều năm phân cực DC;thiêu kết-Agthúc đẩy quá trình khuếch tán xen kẽ Ag-Au ở 250-300°C. Bạch kim (Pt) miễn dịch duy nhất với cả ba: nó cóđộ hòa tan bằng không trong Sn nóng chảy(không giống như Au, có độ hòa tan ~5% trong Sn ở 300°C), nó tạo thànhkhông có intermetallic với Ag(không giống như Au-Ag, tạo thành dung dịch rắn hoàn chỉnh) vàhệ số tự khuếch tán là 10⁴× thấp hơnhơn Au ở nhiệt độ hàn. Lớp Pt chỉ dày 100-200 nm—không nhìn thấy được đối với dòng điện RF—nhưng không thể xuyên thủng đối với cả ba cơ chế phân hủy.

Câu hỏi 3: VCC gần như bằng 0 của COG/NPO mang lại lợi ích cụ thể như thế nào cho tải trọng vệ tinh băng tần Ka?

Trong bộ phát đáp vệ tinh băng tần Ka (27-40 GHz), các tụ chặn DC ở các giai đoạn LNA, bộ trộn và PA liên tục nhìn thấy điện áp phân cực DC đầy đủ. Với tụ điện X7R, tổn thất điện dung 50-80% trong điều kiện sai lệch DC sẽ làm thay đổi trở kháng ghép nối, làm lệch độ lệch của các mạng phối hợp giữa các giai đoạn hàng trăm MHz—đòi hỏi phải tối ưu hóa lại ở mỗi điều kiện sai lệch. Với COG/NPO (<10 ppm/V VCC), điện dung 22 pF thay đổi <0,02% từ 0 V đến 60 V—sự thay đổi trở kháng không đáng kể ở 35 GHz. Điều này có nghĩamột thiết kế mạng phù hợp hoạt động cho tất cả các điều kiện sai lệchvà hiệu suất trên quỹ đạo của bộ phát đáp sau 15 năm giống hệt với hiệu chuẩn trước khi phóng của nó. Đối với người điều hành vệ tinh, điều này giúp loại bỏ nhu cầu điều chỉnh lại trên quỹ đạo và mang lại niềm tin rằng thông số hiệu suất RF sẽ được đáp ứng trong toàn bộ thời gian thực hiện sứ mệnh.

Hướng dẫn lắp ráp và kỹ thuật S-Parameter

Ma trận lựa chọn khuôn đính kèm

Thông số liên kết dây

• Dây điện:0,7-1,0 triệu (18-25 μm) 99,99% Au
• Nêm:Giai đoạn 20-40 gf, 60-120 mW, 120-150°C
• Quả bóng:Giai đoạn 15-35 gf, 40-100 mW, 150°C
• Giải phóng mặt bằng:Tâm liên kết ≥25 μm tính từ mép điện cực
• Điều tra:quang học 50×; loại bỏ các vi phạm về biến dạng, tạo vết lõm hoặc độ gần cạnh >25% của miếng đệm

Để yêu cầu dữ liệu thử nghiệm lực kéo liên kết, thông số S đến 40 GHz hoặc đính kèm báo cáo chất lượng, hãy liên hệ với nhóm bán hàng của chúng tôi ngay hôm nay.