RF MLCC環(huán)境應(yīng)力影響及其可靠性的仿真研究.pdf

1、RF MLCC廣泛應(yīng)用于各種整機(jī)射頻電路中。因?yàn)樵诋a(chǎn)品技術(shù)、工藝水平和可靠性研究等方面同國(guó)外相比有一定差距，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有批量生產(chǎn)和供貨，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品主要來(lái)源于進(jìn)口，但是對(duì)于高端的軍用產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上對(duì)國(guó)內(nèi)禁運(yùn)，因此分析相應(yīng)的失效機(jī)理，進(jìn)行可靠性研究不僅必要而且緊迫。
　　環(huán)境應(yīng)力是影響RF MLCC可靠性的一個(gè)重要方面。本文首先分析了電子元器件環(huán)境應(yīng)力與其失效的關(guān)系，闡述了MLCC可靠性研究的常用方法，然后應(yīng)用數(shù)值方法仿真溫度和頻率

2、兩個(gè)因素對(duì)RF MLCC失效的影響，并提出提高其可靠性的方法。相比于實(shí)物實(shí)驗(yàn)法，數(shù)值計(jì)算法研發(fā)成本低，時(shí)間短，并能滿足計(jì)算精度的要求，實(shí)物實(shí)驗(yàn)法很難測(cè)量熱沖擊時(shí)的熱應(yīng)力值。本次仿真主要包括溫度沖擊和頻率特性分析實(shí)驗(yàn)，并分析內(nèi)電極結(jié)構(gòu)、銀電極厚度和材料參數(shù)對(duì)RF MLCC可靠性的影響。
　　為仿真 RF MLCC的熱應(yīng)力分布，本文采用有限元方法，首先建立有限元理論模型，設(shè)計(jì)仿真方案，然后模擬不同內(nèi)電極結(jié)構(gòu)、不同端電極厚度和不同介質(zhì)材

3、料參數(shù)的RF MLCC在熱沖擊時(shí)的熱應(yīng)力分布。本次仿真結(jié)合了自由劃分和映射劃分，并且多次局部細(xì)化網(wǎng)格，消除了畸形網(wǎng)格，使得各次仿真的能量準(zhǔn)則百分比誤差均小于2％。仿真結(jié)果顯示出熱應(yīng)力下RF MLCC的薄弱環(huán)節(jié)，以及熱循環(huán)次數(shù)、內(nèi)電極結(jié)構(gòu)、銀電極厚度和介質(zhì)材料參數(shù)對(duì)于 RF MLCC所受熱應(yīng)力的影響。
　　應(yīng)用Ansoft HFSS軟件，建立RF MLCC五種三維實(shí)體模型，分析RF MLCC在其工作頻率范圍內(nèi)的頻率特性，對(duì)比懸浮內(nèi)電

4、極結(jié)構(gòu)和正常內(nèi)電極結(jié)構(gòu) RF MLCC的頻率特性，分析銀電極厚度在10-20微米范圍內(nèi)變化時(shí)，RF MLCC頻率特性的變化趨勢(shì)，分析模擬結(jié)果得出：使用懸浮內(nèi)電極結(jié)構(gòu)使RF MLCC在很寬的頻率范圍內(nèi)回波損耗S11小于-20 dB，當(dāng)頻率大于1GHz時(shí)，插入損耗S12趨近于-4dB，特性阻抗Z11、Z12分別趨近5dB和0dB，頻率特性遠(yuǎn)好于正常內(nèi)電極結(jié)構(gòu)；當(dāng)RF MLCC銀電極厚度由10μm增加到20μm，RF MLCC頻率特性在關(guān)心的