【干货分享】村田硅电容器Q&A精选+60页PPT下载

12月2日村田举办了线上直播“活跃于光通信设备领域的村田高性能硅电容器产品”。光通信系统需要集成度更高且更稳定的元器件提高系统性能、加快建网速度、并节省配套硬件设施投资。村田硅电容器系列产品的独特构造、稳定的电气性能、高容量密度与高超的集成化技术,为提升光通信模块的信号完整性及产品小型化提供了极佳的解决方案。

这里,我们为读者精选整理了部分直播Q&A话题。更多关于村田硅电容器及硅IPD器件的信息,请关注村田微信服务号的后续报道。

Q: 硅电容选择对于工作电压要求有降额的要求吗?

Si电容器的耐压用BV规定,没有额定电压设定,而是通过产品寿命和工作温度定义推荐工作电压。

村田的推荐值中,推荐的工作电压在100℃的温度环境中的产品寿命为10年。推荐的工作电压约为击穿电压的1/3,但BV因产品而异。

有关详细信息,请参阅应用指南:“Lifetime of 3D-capacitors in Murata technologies” :

Q:容量密度的极限值能有多高水平?

根据电压BDV不同,容量密度不同。目前光模块中推荐的产品BV11可实现500nF/mm^2。

Q:村田硅电容静电容量稳定性怎么样?

硅电容容量非常稳定,几乎不受温度漂移、电压偏置、老化影响。

Q:硅电容的绝缘电阻最高能到多少?

硅电容的绝缘阻抗很高,优于陶瓷电容和钽电容,IR 10G ohm typical。

Q:信号线宽度和电极宽度如果不匹配,会出现什么情况?

越接近阻抗连续性更好,信号品质更好。因此硅电容这样的底部电极品更适合高速信号线。

Q:(宽频硅电容)底部电极构造如何使得(贴装)面积更小?

由于底部电极,无需爬锡,焊盘设计更小,且没有对向电极之间的串扰问题,两电容间贴装间距更小(一般100um)。

Q:村田高性能硅电容器的工业工作温度范围是多少?

我们的标准品一般保证150摄氏度,如需特殊要求,也可以定制化对应250摄氏度。

Q:硅电容替换陶瓷电容时,硅电容的容值选择标准是什么?

选择替代的容值,请根据该电容在实际工作条件下的有效容量进行替代。高介电常数型二类陶瓷电容如X5R、X7R会随着温度、电压、老化下降,硅电容容量随着电压、温度、老化变化稳定性高。

Q:硅电容在高速信号比如大于56G PAM4应用中,对信号的插损、回损有多少优化?

硅电容器件本身插损很小,相比其他宽带电容产品,插损优势很明显,例如BBSC(40G)和UBSC(60G)系列,插损小于0.4dB,设计时也需要结合线宽、焊盘设计来实现信号带宽的优化。

Q:用于光通信设备的电容是不是要求比普通的电容要高?

是的,对于可靠性,寿命要求都比较高。一般光模块中推荐的硅电容在推荐的工作电压下可保证100摄氏度,10年寿命。

Q:硅电容器的3D结构是如何形成的?

利用干法蚀刻技术的BOSCH工艺。BOSCH工艺是硅加工特有的技术,它可以让通过SF6气体进行蚀刻和通过C4F8形成保护膜高速重复,从而实现高纵横比蚀刻。

3D结构

Q:在TOSA和ROSA应用中,硅电容和陶瓷电容有哪些优点?能够完全替代么?

硅电容容量稳定性好,容量密度高,可以比单层打线尺寸做的更小,也可以用更低的容量替代多层打线电容。电极平坦度高,尺寸公差更小,更易打线。此外,除了标准的WBSC/WLSC系列,还有超低ESR、ESL的UWSC系列,可覆盖至最高26GHz, 可滤除更宽频域的噪声。

Q:目前硅电容最主要应用在哪些领域,普通陶瓷电容不能达到?

信号线隔直用途比如40GHz以上超宽频应用 ;TOSA ROSA光器件中对于小型化有高要求的可以提供小尺寸高容量密度产品(如0101/1nF),或光器件中可定制的cap array, RC array,可集成RC的硅基板等。

Q:村田的高容量密度打线退耦电容,实际大概能缩减多少实装面积?

目前最小尺寸0101可实现 1nF。

Q:村田的超低插损耦合电容,最低插损可达到多少?

如60GHz UBSC系列IL<0.4dB@60GHz;110GH XBSC系列IL<0.9dB@100G。

Q:硅电容适用于电源諧振方面吗?

硅电容容值稳定,类似陶瓷C0G电容,但比C0G电容容量密度更大,可以用在电源LLC电路,而且尺寸可以比C0G电容更小。

Q:可以使用铝线进行引线键合吗?

如果电极为铝精加工则可以。如果是标准的金精加工,则推荐使用金线。详细信息请参见安装指南:

Murata_Main_Assembly_reccomendations-April_2017

是否有与MLCC同样的DC偏置特性和温度特性?

优于MLCC。由于硅电容器使用无极分子电介质材料,因此电容随DC偏置和温度而发生的变化非常小。

下图比较了硅电容器和C0G、X7R的MLCC的温度特性和DC偏置特性。

硅电容器和C0G、X7R的MLCC的温度特性和DC偏置特性

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