Ю. Г. Белов¹, В. В. Бирюков², И. А. Егоров³

1,2 Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (г. Нижний Новгород, Россия)

3 АО «Научно-производственное предприятие «Полёт» (г. Нижний Новгород, Россия)

Постановка проблемы. В радиоэлектронике применяются СВЧ-ламинаты – покрытые с одной или двух сторон медной фольгой диэлектрики, параметры которых (в первую очередь, относительная диэлектрическая проницаемость εr и тангенс диэлектрических потерь tgδ ) определяют характеристики радиоэлектронных устройств. Расчет этих характеристик невозможен без определения параметров εr и tgδ.

Цель. Создать метод измерения диэлектрических параметров (εr и tgδ ) слоистых пластин, не требующий удаления фольги с поверхности диэлектрика и пригодный для оперативного контроля параметров диэлектрика с помощью современных измерительных приборов.

Результаты. Отмечено, что наиболее перспективным является метод «цельного листа», основанный на возбуждении в слоистой диэлектрической пластине, рассматриваемой в качестве резонатора, электромагнитных колебаний, измерении их резонансных частот, значения которых определяются εr. Однако возможность использования этого метода для определения tgδ остается открытой из-за сложности учета потерь на излучение с неметаллизированных концов пластины. Для оценки возможности использования метода «цельного листа» для контроля не только εr, но и tgδ диэлектрика пластин проведены эксперименты с пластинами из известных материалов. Описана экспериментальная установка на базе векторного анализатора цепей и приведены расчетные соотношения, лежащие в основе алгоритма обработки результатов измерений. Показана возможность использования метода «цельного листа» с «магнитными стенками» на концах с косвенным экспериментальным определением εr и tgδ диэлектрика фольгированных пластин.

Практическая значимость. Разработанная установка с использованием предложенного метода измерения может быть рекомендована для входного контроля параметров ламинатов, предназначенных для изготовления микросхем УКВ- и СВЧ-диапазонов.

Белов Ю.Г., Бирюков В.В., Егоров И.А. Неразрушающий метод измерения параметров диэлектрика ламинированных пластин // Антенны. 2021. № 2. С. 82–89. DOI: https://doi.org/10.18127/j03209601-202102-11

1. Бахарев С.И., Вольман В.И., Либ Ю.Н. и др. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. М.: Радио и связь. 1982.
2. Медведев А., Можаров В., Мылов Г. Печатные платы. Современное состояние базовых материалов // Печатный монтаж. 2011. № 5. С. 148–162.
3. Богданов Ю., Кочемасов В., Хасьянова Е. Фольгированные диэлектрики – как выбрать оптимальный вариант для печатных плат ВЧ/СВЧ-диапазонов. Ч. 1 // Печатный монтаж. 2013. № 2. С. 156–168.
4. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. М.: Физматгиз. 1963.
5. Зайцев А.Н., Иващенко П.А., Мыльников А.В. Измерения на сверхвысоких частотах и их метрологическое обеспечение. М.: Изд-во стандартов. 1989.
6. Егоров В.Н. Резонансные методы исследования диэлектриков на СВЧ (обзор) // Приборы и техника эксперимента. 2007. № 2. С. 5–38.
7. Kent G. An evanescent-mode tester for ceramic dielectric substrates // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1988. V. 36. № 10. P. 1451–1454.
8. Kent G. Nondestructive permittivity measurement of substrates // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1996. V. 45. № 2. P. 102–106.
9. Janezic M.D. Full-wave analysis a split cylinder resonator for nondestructive permittivity measurements // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1999. V. 47. № 10. P. 2014–2020.
10. ГОСТ Р 8.623-2006. ГСИ. Относительная диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь твердых диэлектриков. Методики выполнения измерений в диапазоне сверхвысоких частот.
11. Conrood J. Methods for characterizing the dielectric constant of microwave PCB laminates // Microwave Journal. 2011. № 5. P. 132–144.
12. IPC-TM-650. Standard test methods.
13. Белов Ю.Г., Ворошилов Б.И., Малахов В.А., Нефедьев И.А. Исследование электромагнитных колебаний в резонаторе, образованном диэлектрической пластиной с двухсторонней металлизацией // Труды НГТУ. 2015. № 1. С. 35–41.
14. Белов Ю.Г., Бирюков В.В., Егоров И.А. Оперативный контроль параметров диэлектрика ламинированных пластин с использованием автоматизированной измерительной установки // Вестник НГИЭИ. 2018. № 8 (87). С. 15–24.
15. Малорацкий Л.Г. Микроминиатюризация элементов и устройств СВЧ. М.: Сов. радио. 1976.
16. НТО «АЛЬВИС» – Производство капролона различных марок и любых форм [Электронный ресурс] / URL: http://www.kaprolonalvis.ru.
17. Научно-производственное предприятие «Электроресурс» [Электронный ресурс] / URL: http://kast-b.ru.