论文部分内容阅读
RF MLCC广泛应用于各种整机射频电路中。因为在产品技术、工艺水平和可靠性研究等方面同国外相比有一定差距,目前国内还没有批量生产和供货,国内产品主要来源于进口,但是对于高端的军用产品在国际市场上对国内禁运,因此分析相应的失效机理,进行可靠性研究不仅必要而且紧迫。环境应力是影响RF MLCC可靠性的一个重要方面。本文首先分析了电子元器件环境应力与其失效的关系,阐述了MLCC可靠性研究的常用方法,然后应用数值方法仿真温度和频率两个因素对RF MLCC失效的影响,并提出提高其可靠性的方法。相比于实物实验法,数值计算法研发成本低,时间短,并能满足计算精度的要求,实物实验法很难测量热冲击时的热应力值。本次仿真主要包括温度冲击和频率特性分析实验,并分析内电极结构、银电极厚度和材料参数对RF MLCC可靠性的影响。为仿真RF MLCC的热应力分布,本文采用有限元方法,首先建立有限元理论模型,设计仿真方案,然后模拟不同内电极结构、不同端电极厚度和不同介质材料参数的RF MLCC在热冲击时的热应力分布。本次仿真结合了自由划分和映射划分,并且多次局部细化网格,消除了畸形网格,使得各次仿真的能量准则百分比误差均小于2%。仿真结果显示出热应力下RF MLCC的薄弱环节,以及热循环次数、内电极结构、银电极厚度和介质材料参数对于RF MLCC所受热应力的影响。应用Ansoft HFSS软件,建立RF MLCC五种三维实体模型,分析RF MLCC在其工作频率范围内的频率特性,对比悬浮内电极结构和正常内电极结构RFMLCC的频率特性,分析银电极厚度在10 20微米范围内变化时,RF MLCC频率特性的变化趋势,分析模拟结果得出:使用悬浮内电极结构使RF MLCC在很宽的频率范围内回波损耗S11小于20 dB,当频率大于1GHz时,插入损耗S12趋近于4dB,特性阻抗Z11、Z12分别趋近5dB和0dB,频率特性远好于正常内电极结构;当RF MLCC银电极厚度由10μm增加到20μm,RF MLCC频率特性在关心的频率范围内基本不变。本文是关于RF MLCC环境应力及其可靠性的仿真研究,本文所做工作为提高RF MLCC的可靠性和优化其设计提出了理论依据,具有重要的理论和现实意义。