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村田高性能硅电容器产品助推光通信行业发展

2019-09-09
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电容器是储存电量和电能的元件,在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用。作为全球知名的电子元器件制造商,村田制作所(以下简称“村田”)在电容领域积累了深厚的技术底蕴,生产的陶瓷电容器在全球市场占据重要份额。近年来,随着村田业务范围由通信市场不断向汽车电子、物联网、医疗设备等市场扩张,其电容器产品也在迎来更多新成员,如聚合物电解电容器、高耐热薄膜电容器,以及硅电容器。
村田于2016年完成了对IPDiA S.A 公司的收购工作,在既有产品阵容中加入了IPDiA公司的硅电容器。IPDiA公司的产品和技术被广泛应用于医疗、工业、通信等要求高可靠性的领域,此次收购进一步巩固了村田作为高可靠性电容器供应商的领先地位。
2019年9月4 - 7日期间,村田参展“第21届中国国际光电博览会”(CIOE 2019),带来了光通信收发器的退耦电容、BGA电容器、硅基板和耦合电容器的应用及产品,助推光通信产业发展。
本次展会,村田展示的硅电容器产品主要针对光通信里的超宽频需求而设计。近年来,光通信速度每年都在变得越来越快,当通信速度达到毫米波宽带时,超小型的贴片陶瓷电容器(MLCC)中的插入损耗会增加,相比之下,硅电容器具有低插入损耗、高稳定性等优势,市场需求迅速扩大。村田的高密度硅电容器通过应用半导体的MOS工艺实现三维化,大幅增加电容器表面积,从而提高了基板单位面积的静电容量。适用于网络相关(RF功率放大器、宽带通信)、高可靠性用途、医疗、汽车、通信等领域。
村田硅电容器产品一览


在村田众多硅电容器产品系列中,本次光博会上展出的XBSC / UBSC / BBSC / ULSC系列是支持最高到100GHz+的表面贴装型硅电容器。该系列产品以光通信系统(ROSA/TOSA、SONET等所有光电产品)以及高速数据系统和产品为目标,专为隔直、耦合用途设计的。依靠村田的半导体(硅)技术,该产品实现了低插入损耗、低反射、高相位稳定性。村田该系列硅电容器支持的频率范围广,最低可至16 kHz,XBSC最高为100+GHz,UBSC最高为60+GHz,BBSC最高为40GHz,ULSC最高为20GHz。该系列产品具有极高的可靠性,以及随电压和温度变化极高的静电容量稳定性(0.1%/V,60 ppm/K)。此外,村田硅电容器实现了-55℃ 至 150℃的广泛工作温度范围,生产线采用超过900℃的高温固化处理形成高纯度氧化膜,确保高度的可靠性和再现性。XBSC/UBSC/BBSC/ULSC系列以标准的JEDEC组装规则为准,可以顺利支持高速的自动抓放生产工艺。此外,这些电容器符合RoHS标准,可以根据外壳尺寸提供ENIG(镍、金)电极或无铅预凸块。

村田XBSC / UBSC / BBSC / ULSC系列硅电容器产品特性:

  • 最大110GHz的超宽带性能
  • 没有共振,可以进行出色的群延迟变化
  • 在传输模式下,凭借出色的抗阻匹配,实现极低的插入损耗
  • 在旁路接地模式下,ESL和ESR很低
  • 对于温度、电压、老化,静电容量值的稳定性很高
  • 高可靠性
  • 可以进行无铅回流封装 
村田XBSC / UBSC / BBSC / ULSC系列硅电容器产品用途:
  • 光电产品/高速数据
  • 跨阻放大器(TIA)
  • 光收发组件(ROSA/TOSA)
  • 同步光纤网络(SONET)
  • 高速数字逻辑
  • 宽带测试装置
  • 宽带微波/毫米波
  • X7R与NP0电容器的置换
  • 薄型用途(400或100μm)
村田打线退耦电容 WLSC/ UWSC系列产品ESR(等效电阻)、ESL(等效电感)低,尺寸小,容量大,具备适合打线的完美电极平坦度和宽温度范围内高可靠性。

村田WLSC系列硅电容器产品薄至100μm,适用于无线通信(如5G)、雷达、数据播放系统之类的RF大功率用途。WLSC电容器适用于DC去耦、匹配电路、高次谐波/噪声滤除功能等,可以解决需要高可靠性用途的各种问题。利用半导体工艺,开发极深沟槽结构的硅电容器,静电容量密度高达6nF/mm2至250nF/mm2(支持的击穿电压为150V至11V)。该产品依靠村田的半导体(硅)技术,可靠性高,使DC电压与整个工作温度范围的静电容量的稳定性极为优秀。并且,因为硅在本质上电介质吸收很小,压电效应也很小,或者几乎没有,所以也没有存储效应。以硅为基础的技术符合RoHS标准。

村田WLSC系列硅电容器产品特性:

  • 100μm的极薄型
  • 低漏电流

  • 高稳定性(温度、电压)

  • 老化后静电容量也极少下降。

  • 支持标准的引线键合封装(球和楔)

村田WLSC系列硅电容器产品用途:
  • 雷达、基础设施无线通信、数据播放等要求严格的所有用途
  • 焊盘完全平坦,因此标准的引线键合(在上下面镀金)比MLCC容易

  • 去耦、DC噪声、高次谐波滤除、匹配电路(例如GaN功率放大器、LDMOS)

  • 高可靠性用途

  • 要求小型化和薄型的用途(100μm)

  • 与单层陶瓷电容器、金属氧化膜半导体完全兼容

UWSC系列专为DC去耦和旁路用途设计,外壳尺寸0101,静电容量值1nF,对于温度、电压、老化,静电容量值的稳定性很高,ESR和ESL超低,可靠性高,在超过26GHz的频率实现出色的静噪性能。UWSC系列是采用深槽和MOS半导体工艺生产的,满足低容量和高容量两方面要求,提供高可靠性,以及对于温度和电压的静电容量稳定性。实现了(0.02%/V,60ppm/K)和-55℃ 至 150℃的广泛工作温度范围。这些电容器支持标准的引线键合封装(球和楔)。此外,这些电容器符合RoHS标准,也能提供厚膜金电极。

村田UWSC系列硅电容器产品特性:

  • 超过26GHz的超宽带性能

  • 没有共振,相位稳定
  • 外壳尺寸0101,静电容量值1nF
  • 对于温度、电压、老化,静电容量值的稳定性很高
  • ESR和ESL超低,可靠性高
  • 支持标准的引线键合封装(球和楔) 


村田UWSC系列硅电容器产品用途:

  • 光电产品/高速数据
  • 跨阻放大器(TIA)
  • 光收发组件(ROSA/TOSA)
  • 同步光纤网络(SONET)
  • 高速数字逻辑
  • 宽带测试装置
  • 宽带微波/毫米波
  • X7R与NP0电容器的置换
  • 薄型用途(也能根据要求薄至250μm、100μm)

此外,村田在展台现场还展示了应用于TOSA&ROSA的集成宽频RC的硅基板方案。标准的氮化铝(AlN)陶瓷基板小型化受限,可靠性也面临挑战,村田定制化硅基板方案具有小型化、高可靠性、成本更低等优势,且能够满足125℃的高温工作环境。

  • 小型化

  • 耐高温 (125℃)

  • BOM精简

  • 高可靠性

  • 总成本削减

随着未来的IoT市场、云端市场和无线通讯的发展,光通信市场预计还要继续扩大,同时需要进一步提高通信速度和实现外形规格的小型化。村田寄期望硅电容器更小、更薄、和优异的高频特性,将有助于光通信市场的发展。

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