多層電容的力學模擬分析

  　　　
宇陽控股 MLCC                              　       Cross Section of Murata MLCC

關鍵字:Multilayer capacitor, Finite elements, Microanalysis

　　　現今的所有電子產品都力求輕薄短小，所以體積小、電容量高的積層陶瓷電容器（multilayer ceramic capacitor, MLCC）便益趨炙手可熱。積層陶瓷電容器係由陶瓷層及內部金屬電極層交錯堆疊而成，每一陶瓷層都被上下兩個平行電極夾住，形成一個平板電容，再藉由內部電極與外部電極相連結，將每一個電容並聯起來，如此可大幅提高電容器的總儲存電量。目前各個被動元件廠商的主要研發目標，就是將每一層介電陶瓷層做得越薄越好，增加積層數目，以提高積層陶瓷電容器的電容量，而奈米級介電陶瓷粉體是最受重視的材料。採用奈米級介電陶瓷粉體的好處是，不僅可使積層陶瓷電容器的介電層變薄，總電容量增大，更因奈米級介電陶瓷粉體易於燒結，可使介電陶瓷層有較高的緻密性，減少介電層中的氣孔率，故奈米化積層陶瓷電容器擁有較優異的電氣特性。

　　　
Bending Test                                              MLCC on Bending Beam

　　　MLCC在現今的工業用途上，常需應用在高溫、高濕度或是高振動的環境下，因此，在提升其電容量之外，如何增加它在工作環境下的使用壽命也是一項考量的重點。因此，分析以及改良它在使用環境下承受的應力及升溫降溫的循環造成它的應力及破壞狀況變是一件相當重要的工作；但直接對每個樣品測試除了不經濟沒有效率之外，對其材料破壞的原因也並沒那麼容易歸納及判斷，因此，我們使用(Object Oriented Finite Element)OOF這個有限元素法的分析軟體，除了實際做實驗分析測試外，對我們欲分析的樣品及工作環境用電腦進行模擬，不僅可以省去多次實驗所需耗費的成本，也容易改變參數進而設計其結構減少應力集中破壞的狀況，利用此一電腦模擬的分析，對我們的研究可以說是事半功倍。此軟體的特色為可在輸入的MLCC圖片檔上直接進行模擬，而非如一般有限元素軟體需劃出幾何圖形始可模擬。

　　　
Mesh by OOF2                         　　　　　　　Mesh after deformation


　　　
用OOF2模擬出來的應力分布狀況