基于多层陶瓷电容器的多过程的残余应力分析方法

本公开涉及微电子，尤其涉及一种基于多层陶瓷电容器的多过程的残余应力分析方法。

背景技术：

1、多层陶瓷电容器(multilayer ceramic capacitors，以下简称mlcc)在制备过程中会产生一定的残余应力使得mlcc结构出现开裂，影响正常使用。

2、在实现本公开发明构思的过程中，发明人发现，对残余应力进行分析，存在建模较为繁琐以及残余应力分析结果误差较大的问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本公开提供了基于多层陶瓷电容器的多过程的残余应力分析方法。

2、根据本公开的第一个方面，提供了一种基于多层陶瓷电容器的多过程的残余应力分析方法，包括：获取与目标多层陶瓷电容器的四分之一结构相对应的结构模型和目标多层陶瓷电容器的初始参数；其中，结构模型的构建是通过将目标多层陶瓷电容器内部多层材料交叠的第一结构单元简化为目标结构单元得到的，目标结构单元包括在正交面内各方向上材料参数均相同的目标结构子单元；基于结构模型和用于制备目标多层陶瓷电容器的工艺参数，模拟目标多层陶瓷电容器的制备流程，得到目标结构单元的目标位移信息；其中，制备流程包括目标多层陶瓷电容器的多个制备过程；根据目标位移信息，细化目标结构单元的网格，对目标结构单元的残余应力分布信息进行分析，得到目标多层陶瓷电容器在制备流程中的目标残余应力分布信息。

3、根据本公开的实施例，目标结构单元还包括：覆盖结构子单元；覆盖结构子单元覆盖于目标结构子单元外部。

4、根据本公开的实施例，结构模型还包括：端电极结构单元、粘合体结构单元、焊脚结构单元、铜垫片结构单元和印制电路板结构单元。

5、根据本公开的实施例，端电极结构单元在正交面内各方向上材料参数均相同。

6、根据本公开的实施例，初始参数包括：初始内电极参数和初始陶瓷介质参数；初始内电极参数包括：第一杨氏模量、第一泊松比和第一热膨胀系数；初始陶瓷介质参数包括：第二杨氏模量、第二泊松比和第二热膨胀系数。

7、根据本公开的实施例，工艺参数包括：第一工艺参数和第二工艺参数；第一工艺参数包括目标多层陶瓷电容器在端烧过程的第一温度载荷和第一热对流载荷；第二工艺参数包括目标多层陶瓷电容器在焊接过程的第二温度载荷和第二热对流载荷。

8、根据本公开的实施例，工艺参数还包括：目标多层陶瓷电容器在回流焊过程的第三工艺参数。

9、根据本公开的实施例，上述残余应力分析方法还包括：根据初始参数，获取目标结构子单元的等效参数。

10、根据本公开的实施例，基于结构模型和用于制备目标多层陶瓷电容器的工艺参数，模拟目标多层陶瓷电容器的制备流程，得到目标结构单元的目标位移信息，包括：当结构模型的参数设置为第一工艺参数的情况下，模拟目标多层陶瓷电容器的端烧过程；当结构模型的参数设置为第二工艺参数的情况下，模拟目标多层陶瓷电容器的焊接过程；当结构模型的参数设置为第三工艺参数的情况下，模拟目标多层陶瓷电容器的回流焊过程；得到结构模型中的目标结构单元在多个制备过程的目标位移信息。

11、根据本公开的实施例，根据目标位移信息，细化目标结构单元的网格，对目标结构单元的残余应力分布信息进行分析，得到目标多层陶瓷电容器在制备流程中的目标残余应力分布信息，包括：切割结构模型，得到与目标结构单元相对应的结构模型的子模型；将目标位移信息输入子模型，细化目标结构单元的网格，得到目标多层陶瓷电容器在制备流程中的目标残余应力分布信息。

12、根据本公开提供的基于多层陶瓷电容器的多过程的残余应力分析方法，通过建立与目标多层陶瓷电容器相对应的四分之一结构模型，利用多个制备过程中的工艺参数模拟目标多层陶瓷电容器的制备流程，并根据目标位移信息细化目标结构单元的网格，从而得到较为准确的目标残余应力分布信息。由于结构模型将目标多层陶瓷电容器内部由多层材料堆叠构成的结构单元简化为正交面内各方向上材料参数相同的目标结构单元，不仅降低了建模难度，而且在分析残余应力分布信息时，细化了目标结构单元的网格，避免了跨尺度的收敛困难，使目标残余应力分布信息更加准确。同时，对目标多层陶瓷电容器的多个制备过程进行模拟，可以获取目标多层陶瓷电容器在多个制备过程耦合后的残余应力变化结果。

技术特征：

1.一种基于多层陶瓷电容器的多过程的残余应力分析方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述目标结构单元还包括：覆盖结构子单元；所述覆盖结构子单元覆盖于所述目标结构子单元外部。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结构模型，还包括：端电极结构单元、粘合体结构单元、焊脚结构单元、铜垫片结构单元和印制电路板结构单元。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述端电极结构单元在正交面内各方向上材料参数均相同。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述初始参数包括：初始内电极参数和初始陶瓷介质参数；

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述工艺参数包括：第一工艺参数和第二工艺参数；

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述工艺参数还包括：所述目标多层陶瓷电容器在回流焊过程的第三工艺参数。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据所述初始参数，获取所述目标结构子单元的等效参数。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，基于所述结构模型和用于制备所述目标多层陶瓷电容器的工艺参数，模拟所述目标多层陶瓷电容器的制备流程，得到所述目标结构单元的目标位移信息，包括：

10.根据权利要求1所述的方法，其中，根据所述目标位移信息，细化所述目标结构单元的网格，对所述目标结构单元的残余应力分布信息进行分析，得到所述目标多层陶瓷电容器在所述制备流程中的目标残余应力分布信息，包括：

技术总结
本公开提供了一种基于多层陶瓷电容器的多过程的残余应力分析方法，可以应用于微电子技术领域。该方法包括：获取与目标多层陶瓷电容器的四分之一结构相对应的结构模型和目标多层陶瓷电容器的初始参数；其中，结构模型的构建是通过将目标多层陶瓷电容器内部多层材料交叠的第一结构单元简化为目标结构单元得到的，目标结构单元包括在正交面上材料参数均相同的目标结构子单元；基于结构模型和用于制备目标多层陶瓷电容器的工艺参数，模拟目标多层陶瓷电容器的制备流程，得到目标结构单元的目标位移信息；根据目标位移信息，细化目标结构单元的网格，得到目标多层陶瓷电容器在多个制备过程中的目标残余应力分布信息。

技术研发人员：柯燎亮,孙仲真,沈飞,单世成,张源,张政,祝临峰,冯鑫
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29