GB_T 43801-2024 微波频段覆铜箔层压板相对介电常数和损耗正切值测试方法 分离介质谐振器法.docx

ICS31.180CCS1.30GB中华人民共和国国家标准GB/T438012024/IEC61189-2-721：2015微波频段覆铜箔层压板相对介电常数和损耗正切值测试方法分离介质谐振器法MeasurementofrelativepermittivityandIosstangentforcoppercladlaminateatmicrowavefrequencySplitpostdielectricresonatormethod(EC61189-2-721：2015,Testmethodsforelectricalmaterials.printedboardsandOtherinterconnectionstructuresandassembliesPart2-721:Testmethodsformaterialsforinterconnectionstructures-MeasurementofrelativepermittivityandIosstangentforcoppercladIaminateatmicrowavefrequencyUsingsplitpostdieIectricresonator1IDT)2024-03-15发布2024-07-01实施国家市场监督管理总局*广国家标准化管理委员会发布-1-12规范性引用文件-.-.-13 .-.«.-.-.«.-.14 I式.-.-.-.15 tnn36程序57报告98M*M*aMaMMNMMMaMaMMNMMMaMaMM附录A（资料性）测试夹具和测试结果的范例11附录B（资料性）.（.h）和M的一些闲加信息.“”XX”X”14jMMa*«*aMaM«MaMaMeMaMaa>MaMeMaMaMeMaMaa>Ma17本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则的规定起草.本文件等同采用IEC61189-2-721：20154电气材料.印制板和其他互连结构和组装件的测试方法第2-721部分：互连结构材料测试方法微波筑段雷围箔层压板相对介电常数和损耗正切俏分曲介质谐振器测试方法.本文件增加了"规范性引用文件”和“术语和定义”两章.本文件做了下列最小限度的编辑性改动：一为与现有标准协谓，椅标准名称改为微波频段覆铜箔层压板相对介电常数和损耗正切值测试方法分理介质谐振器法；-5.3.2.6.2.6、629i8了注；-6.2.11.3增加了注1和注2；一6.3.7增项了注1和注2；-6,3.10.6.3.13.1.6.3.13,2«63.133增加了注.请注意本文件的某些内容可能涉及专利.本文件的发布机构不承担识别专利的责任.本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出.本文件由全国印制电路标准化技术委员会(SAC/TC47)归口.本文件起草单位：广东生益科技股份有限公司、中国电子技术标准化研究院,西安交通大学、深南电路股份有限公司.江苏生益特种材料有限公司,苏州生益科技有限公司,江西生益科技有限公司.陕西生益科技有限公司、言熟生益科技有限公司、浙江华正新材料股份有限公司、南亚新材料科技股份有限公司'工业和信息化部电子第五研究所、电子科技大学.收件主要起草人:葛海、刘文龙'刘申兴'白底他.何毅、蔡建伟*场艳'的易、向锋、戴烟,随平、叶瘦菁、王J5、食告'罗JK柱、瞬侯.王曼县、沈泉锦、懿、聚俊华.货光辉、够、学恩.余承勇.陈泽坚.微波频段覆铜箔层压板相对介电常数和损耗正切值测试方法分离介质谐振器法1苑国本文件描述了采用分SJ式介质谐振器（SPDR）测定层压板1.lGHZ20GH虎国内图放频率点下的相对介电常数（Dk或£,）和介质损耗角正切（Df或tan6）的方法.本文件适用于卬制板用15洞箔层压板和绝缘介质基材的测试.2规宛性引用文件本文件没有规JS性引用文件.3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义.4试样4.1试修尺寸试样尺寸应大于金典腔体的内直径（D）,并目试样的最大厚度应小于夹具上下金/腔体的间距（he）,如图1所示.标引序号说明：1 ««合球；2 一支柱；3 一介或谢振鸿，4 一样区；S一金IM腔体；he一夹具上下金属腔体的何距；。一金爆股体的内H径；1.金慝股体的内商度：d,-介质i»娠耨的日径：h1-介质港报拨的建（5.图1SPDR测试夹具的示意图在测试频率下，3块试样用于室温条件下测试，1块试样用于不同温度条件下测试.各常用标称顽率夹具的推荐试样尺寸见表1.表1试样尺寸SPDRil试夹具的顿程«5平GHz国锋最大尺寸11vn国样最大厚度mm1.1150×15060380×8030S-680x802.09-1080x800.913-165O×350.618-2015x150.5如适用，更小的样品尺寸或者其他形状也是可用的，只要试样的尺寸不大于表1的尺寸且能够完全覆若金腹腔体内直径即可.例如：13OmmXI30mm试样尺寸可用于1.lGHZ夹尺.4.2 班备蚀刻去除须铜斜层压板所有铜箔并且清洗干净.4.3 标记使用铅笔或其他合适方式在各个试样的左上角进行标记.4.4 厚度在测试夹具的E大间隙危困内，试样越厚，测量误差越小.海试样可将试样加至屐小0.4mm厚度以提高迅精度.注：Q黑样品间的空气间静时流试结果的影峋忽J8不计.5设备/仪器5.1窝试系婉测试系统组成如图2所示.O1.a）至/潮试标引序号说明：1VNA；2-SPDRjUiJtJSR;3一样品；4一环境试验箱.图5.2矢网络分析仪（VNA）/、2b）不同态度条件测试测试系统组成图VNg满足以下要求：a）频率范围至少应为500MHZ20GHz.b)温度设定消与实际值偏差不超过±It.6程序1.1.1 理所有试样蚀刻后应先在1053oC的循环式烘箱中干痴2h,然后在(23±2)'C和相对温度(50±5)%下处理至少24h.1.1.2 下相对介电常数和介质损耗角正切的测试1.1.3 1赛试条件测试条件湿度应为(23±2)、相对湿度应为(5O±5)%.试版过程中环境温度的波动不应超过1C.6.2.2 仪器预热矢量网络分析仪至少预热30min,使其达到稳定.6.2.3 央具的逸择按照要求的消试频率选择SPDR测试夹具.试样尺寸和厚度应符合去1的要求.例如，如果测试筑率为IOGH4应选择标称须率为IOGHZ的SPDRa!试夹具.试样尺寸应为80mm*80mm,试样最大度不超过0.9mm.6.2.4 连接VNA连接VNA和SPDR测试央具.测试夹具应水平放出.6.2.5 VNA参数的设定根据仪翳设备供应商的说明书及所用夹具的标郡频率设第VNA参数.6.2.6 空或时谐振筑率和品质因数的测定测量SPDR测试夹具的空腔清强獗率(f。)和品质因数(Qo)值.当测量品质因数值时，VNA的频率带宽(SPan)应调节为谐振曲战半高宽度的110%200%.注：空股设旅娘率U,)和品质因故(Qo)Sl整从网络分析仪上=爱读取，仪器设金照设缶供应商的说明文件，见6.2.5.6.2.7 试样厚度测量使用千分尺测量试样厚度并记作h.6.2.8 放入试锌将试样插入测试夹具，试样的标记面用上放置并且试样边缘和夹具边缘对齐.6.2.9 加栽样品后造品频率和品质因地的潴定测量SPDR洲试夹月的有载谐振频率(f,)和品质因数(QJ俏.当测量品质因故俏时，VNA的撅率带宽(SPan)应调节为谐振曲线半高宽度的110%200%.注：有找落系我率(fj和品质因数(QJ<i从网络分析仪上直接液取故器设置答照设备供应自的说明文杵，见625.6.2.10 比较无样品和加我样品的酒索峰域率的变化示意图，如图3所示.图3无样品和加或样Ia的谐振峰频率的变化示意图6.2.11 计算6.2.11.1 通则室温下相对介电常数和介质强耗角正切应技照以下步骤计籁.宜使用设备供应商提供的计真机软件进行计算.6.2.11.2 相对介电常跛相对介电常数(£.)按公式(1)进行计算：r=1+./dshl(1)hfo<t.11)式中：.一相对介电常数；h一样品的厚度，单位为塞米(mm)；fe一空我SPDR的话版频率，单位为兆赫5(MHz);f.插入样品后的喈报频率，单位为兆赫兹(MHZ)；K,(j,h)一与3和h有关的函数，对于一个给定的语瓶器，它的物理参数(尺寸，谱索器的相对介电常数£,)是瑜定的.K.(.,h)由严格的瑞利-奥兹(RayIeigh-RitZ)方法计算得出的.将空我SPDR的谐振频率(。)、后入样品后的谐娠频率(fj以及样品的厚度（三）带入公式(1).样品相对介电常数相近的任意数值，采用逐步返近的口法，姓多次迭代后，当最后两次计曾出的相对介电用数相对误差小于0.1%,即认为运算结束.偎后一次计籁所得的相对介电常数即为测试择W的相对介电常数.更多信息咨考附录B.式中：TQ,一相对介电常数.的温度系数，单位为十的负六次方每堪氏度(10，/);T一测试温度，单位为磁氏度()；T.一基准溟度，单位为琅氏度()；,(T)-在TiH度下的相对介电常数；£,(1“)一在1.)温度下的相对介电常数.注：鳏核实JEC611892721.201S的公式(3)少乘以一个10',本文件的公式(3)已补上.6.3.13.3介质授耗角正切温度系数介质损耗角正切tan6温度系数(TCtan6)是用升高或降低】”C介质损耗角正切的变化.TCtan6的单位为IoVC.通常使用试样在基准温度T.为23的介质损耗角正切作为基准介质损耗角正切tan(T,对于在T温度，TCtan6应通过公式(4)计算.TCtan=lnn(T)UtM(TFr_TI)Xsn(T)-IOt(4)式中：TCtan一介质损耗角正切tan6的湿度系数，单位为十的负六次方每摄氏度(107°C);T一测试温度，单位为做氏度(°。；TE一基准温度，单位为拇氏度(P)；tan(T)一在T温度下的介质损耗角正切；tan6(TU-在温度下的介质损耗角正切.注：钱核实JEC61189-2-721:2OIS的公式(4)少柒以一个101本文件的公式(4)已补上.6.3.14更换领率如果选择其他测试场率,在更换对应频率的SPDR夹具后,亶复步骤63.3-63.13.7报告7.1室退下的测试对于室温下的测试，报告以下内容：a)测试环境(温度、湿度)；b)测试领率；c)测试频率下的相对介电常数和介质损耗角正切的单个值以及平均值；d)试样预处理,e)试验中的异常慵况或与规定程序的差异和偈差；0样品信息.7.2不同温度条件下的测试对于不同温度条件下的测试，报告以下内容：a)测试温度(T)和基准温度(T,J；b)测试频率；c)测试温度(T)下的相对介电求数£,(T)和介质损耗角正切tan6(T);d) TC&和TCtan6；e) ,(T,r)ffitan(T,tJ;附录A(资料性)测试夹具和测试结果的苑例A.1测试夹具的苑例图A.1是一个在SGHzMSPDR夹具设缶图.采用3.5mm田头转母头的适配翳连接同柏电缆和SPDR测试夹具.SPDR夹其左右两端各有一个调节耦合系数的痢合环.此夹尺的最大样品厚度为2mm.®A.1测试夹具A.2测试结果的范例图A.2和图A.3显示了相对介电常数为3.8的圈网箔层压板在1.1GHz-19GHZ微波域率下的相对介电常数和介质损耗角正切的典型测量值变化曲线.图A.4显示相对介电常数为3.8的圈铜箔层压板的相对介电常数和介质损耗角正切随温度变化(-125110CC)的曲线图.2468IO12H16IB20MGHz图A.2相对介电鬻数频率（相对介电常数为3.8.厚度为0.51mm的羽铜板基材）2468IO12M!6IH20M*)H图A.3介质损耗角正切-若率（相对介电常数为3.8.15度为0.51mm的覆铜板星材）Iz3923JW3.721600.0140.012OOtOS电Gw隼0.00?0.000SO100ISOwr/r图A.4不同温度条件下的相对介电常数和介质摄耗角正切变化（相对介电常数为3.8、厚度为0.51mm的酒铜板基材）的录B(资料性)K,(t-,h)和P”的一些附加信息对于一个给定的谐娠器以及已知的,和h(fl,1(.h)函数谊可从下列公式得出:/一/.(»,1JA/«(B.1)对每个给定的SPDR夹具，计算和制表得到KJ"h)函数,通过精确的由振侦率，一系列的却和h制表得出K,(<.h).用插值法计算其他乙和h下的K,("h)值.K,("h)的初始值由介电常数为H=I和给出的h计算得出,后续的K,(M,h)值可以由后续的介电件数通过迭代的方法联得.因为K.(sh)为却和h的缓慢变换函数，使用公式(1)进行迭代将迅速收敛.图B.1显示了在不同样品便度下KJ"h)与相对介电言数的曲线图.图B.1在不同样品厚度下K,(j,h)与相对介电常数的曲战图.,=h.K(<.h)(B.2)式中：&一相对介电带数；h一试样的厚度，单位为亳米(mm)；K1(i.h)-11h的有关函数.潴利-里兹(RayIeigh-RitZ)方法可以对给定的谐振腔体结构计口P“值.通过一系列的h和加计算出这些参数.对于TIoGHZ的SPDR夹具，其谐振腔体结构为D=16.5mm、1.=9mm.dr=8mm.hr=ImmhgImm以及介质谐振器的相对介电常数为JI其分离式介质皓报器工作在标称频率(没有放入样品旧电场参数E的分布如图B2不口三B3所示，图8.4显示在不同样品厚度下PC与相对介电常数的曲线图.对于使用IoGHZSPDR测量不同材科，参数如表8.1所示.SB.1使用IOGHZSPDR测量不同材料的结果Crta11厚度mmP,<,.h)QcOon材料2.05000030.38.3,10,12477>10'16000PTFE3.0000300.31.210112412>10,160001.ow-OkFR43.8000900.33,10112364>10,160001.ow-lossFR44.50.01500.34.2*10j12332>10,16000HalogcnfrccFR4EF1eldV.per.n1.374.m1.2221.1461.0704e0014cOOI4c*(X>lMOOI9.MS0c*0009.1852c000H4255c0007.6657c0006.9060c000.IWr*OOO5.36OQO4.62tt7e0003.W?3.1072.MT0e*000费.80ZooO?r-0»图B.2分离式介质谐振器的电场分布（介质谐振器的侧视图）EFIeIdV_Pejm“用介电常IkI.167fk00l1.1060c*0011.Mc00l9.299c(XX>9.214MOoOS.M99e<000T.98b0e0007.370OcMOO6.T55ZOOO6.140I1.a)OS.$25lc0004.9103OoO4.29S30003.MO3e*0003.0«3c*0002.4S0XoOo1.8353e*000图B.3分商式介质谐振S的电场分布（介质谐振器的俯视图）图B.4在不同样B厚度下P-与相对介电京数的曲畿图参考文献(1 NishikawaT,WakinoK,TanakaH.IshikawaY."DielectricResonatorMethodforNonde-StrUCtiVeMeaSUremenIOfComPleXPermittiVityOfMiCroWaVeDieleCricSubslraies"，MicrowaveCon-ference1990.20thEuropean,vol.1.pp.501-506.1990(2 MazierskaJ.KrupkaJ1JacobM.V,1.edenyovD.wCompIexpermittivitymeasurementsatvariabletemperaturesofovlossdielectricsubstratesemployingSplitpostandsinglepostdielectricresonators*.MicrowaveSymposiumDigest2004IEEEMTT-SInternational-vol.3pp.1251828,2004(3 MazierskaJ.JacobMohanV.HarringA.KrupkaJ.BarnweIIP.SimsT,"Measurementsoflosstangentandrelativepermittivityof1.TCCceramicsatvaryingtemperaturesandfrequencies".JournaloftheEuropeanCeramicSociety.vol.23.issue14.2611-2615.2003(4 KrupkaJ.ClarkeRN.RochardOC.GregoryAP.*Splitpostdielectricresonatortechniqueforprecisemeasurementso11aminardielectricspecimens-measurementuncertainties".Microwaves.RadarandWirelessCommunications.2000.MIKON2000.13thInternationalConference-VolJ,pp.305-308.2000(5 KrupkaJ.GregoryAP,RochardOC.ClarkeR.N,RiddIeB.Baker-Jarvis.J."UncertaintyOlcomplexPGrmiuiVitymeasurementsbysplit-postdielectricresonatortechnique*.JournaloftheEuropeanCeramicSoaety-vol.21.issuel5.pp.2673-26762001(6 KrupkaJ.GeyerRG.Baker-JarvisJ.CeremugaJ."Measurementsofthecomplexpermittivityofmicrov/avecircuitboardsubstratesusingsplitdielectricresonatorandreentrantcavitytechniques*.SeventhInternationalConJerenceonDielectricMaterials.MeasurementsandApplications.(Conf.PuW.No430).pp.21-24,1996