CN102004121A - 同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法 - Google Patents

同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102004121A
CN102004121A CN 201010293248 CN201010293248A CN102004121A CN 102004121 A CN102004121 A CN 102004121A CN 201010293248 CN201010293248 CN 201010293248 CN 201010293248 A CN201010293248 A CN 201010293248A CN 102004121 A CN102004121 A CN 102004121A
Authority
CN
China
Prior art keywords
resonant circuit
ring resonator
ltcc substrate
inductive capacity
specific inductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201010293248
Other languages
English (en)
Other versions
CN102004121B (zh
Inventor
殷晓星
赵洪新
王磊
包一鸣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN2010102932483A priority Critical patent/CN102004121B/zh
Publication of CN102004121A publication Critical patent/CN102004121A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102004121B publication Critical patent/CN102004121B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置包括低温共烧结陶瓷(LTCC)基板(1)和位于LTCC基板(1)上两个结构形式相似且并排排列的第一谐振电路(2)、第二谐振电路(3)，其中：第一谐振电路(2)的中间是第一矩形微带环谐振器(4)，两侧是第一L形输入输出微带线(5)，第一矩形微带环谐振器(4)与第一L形输入输出微带线(5)相邻的一端之间是第一耦合缝隙(6)，第二谐振电路(3)的中间是第二矩形微带环谐振器(7)，两侧是第二L形输入输出微带线(8)，第二矩形微带环谐振器(7)与第二L形输入输出微带线(8)相邻的一端之间是第二耦合缝隙(9)，第二L形输入输出微带线(8)的另一端是第二谐振电路(3)的输入输出端口。

Description

同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷的测量装置和方法，尤其是一种同时测量低温共烧结陶瓷(LTCC)收缩率和介电常数的装置及方法。
背景技术
LTCC在烧结过程中，会产生收缩现象。当把LTCC作为微波基板使用时，为了保证电气性能，必须要知道LTCC的收缩率，以便在设计过程中加以修正。另外设计基于LTCC基板的微波电路时，也需要知道LTCC的介电常数。通常测量LTCC收缩率的方法是使用X射线装置透视测量，这种方法需要专门设备，设备昂贵且有防护要求，而且效果也不是很好；测量材料介电常数方法有传输线法，驻波法等等，这些方法对材料样品的形态有一些要求，不一定适合实际使用的LTCC微波基板。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提出一种同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法，该方法和装置可以同时测量LTCC的收缩率和介电常数，也特别适合于测量LTCC微波基板的收缩率和介电常数。
技术方案：本发明的同时测量低温共烧结陶瓷收缩率和介电常数的装置包括LTCC基板和位于LTCC基板上两个结构形式相似且并排排列的第一谐振电路、第二谐振电路，其中：第一谐振电路的中间是第一矩形微带环谐振器，第一矩形微带环谐振器的两侧是第一L形输入输出微带线，第一矩形微带环谐振器与第一L形输入输出微带线相邻的一端之间是第一耦合缝隙，第一L形输入输出微带线的另一端是第一谐振电路的输入输出端口；第二谐振电路的中间是第二矩形微带环谐振器，第二矩形微带环谐振器的两侧是第二L形输入输出微带线，第二矩形微带环谐振器与第二L形输入输出微带线相邻的一端之间是第二耦合缝隙，第二L形输入输出微带线的另一端是第二谐振电路的输入输出端口。
第一矩形微带环谐振器导带的周长与第二矩形微带环谐振器导带的周长不同，因而第一谐振电路谐振频率与第二谐振电路的谐振频率不同。
本发明的同时测量低温共烧结陶瓷收缩率和介电常数的装置的测量方法为：首先使用测量仪器分别测量烧结后的LTCC基板上第一谐振电路和第二谐振电路的谐振频率；然后使用电磁仿真软件，以烧结前制版时设定的LTCC基板上的第一谐振电路和第二谐振电路的结构尺寸参数、LTCC基板厚度及基板材料估计的介电常数为初值，分别计算第一谐振电路和第二谐振电路的谐振频率，接着调整介电常数和用收缩率调整这些结构尺寸参数，使得仿真计算得到的第一谐振电路和第二谐振电路的谐振频率分别等于第一谐振电路和第二谐振电路谐振频率的测量值；这时候仿真计算使用的收缩率就是LTCC基板烧结后的收缩率，仿真计算使用的介电常数就是LTCC基板材料的介电常数，仿真计算使用的第一谐振电路和第二谐振电路各部分结构尺寸参数就是烧结后的LTCC基板第一谐振电路和第二谐振电路各部分结构尺寸参数。
本装置所使用测量方法是第一谐振电路和第二谐振电路的谐振频率的测量值与仿真计算值相等时，仿真计算时使用的基板材料的介电常数和电路结构尺寸参数就等于实际LTCC基板材料的介电常数和电路尺寸。
第一L形输入输出微带传输线与第矩形微带环谐振器之间通过第一耦合缝隙进行电磁能量耦合；第二L形输入输出微带传输线与第二矩形微带环谐振器之间通过第二耦合缝隙进行电磁能量耦合。
有益效果：本发明的有益效果是，可以同时测量LTCC基板材料的收缩率和介电常数；而且LTCC基板测试时的样品形态与实际应用时的形态一致，测量结果更具有代表性；又因为测量过程与仿真计算密切结合，因此测量结果便于应用于设计过程。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中有：LTCC基板1、第一谐振电路2、第二谐振电路3、第一矩形微带环谐振器4、第一L形输入输出微带线5、第一耦合缝隙6、第二矩形微带环谐振器7、第二L形输入输出微带线8、第二耦合缝隙9。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明所采用的实施方案是：陶瓷收缩率和介电常数测量装置包括LTCC基板和LTCC基板上的微波电路，其中：LTCC基板的一面是金属接地面，LTCC基板的另一面蚀刻着微波电路；微波电路包括两个结构形式相似的微波谐振电路，即第一谐振电路和第二谐振电路，这两个谐振电路各部分结构尺寸不同，两者的谐振频率也不同；每个微波谐振电路由矩形微带环谐振器和两个输入输出微带传输线组成；输入输出微带传输线形状是L形，每个L形输入输出微带传输线的一端作为谐振电路的输入输出端口，另一端则与矩形微带环谐振器的一条边平行，L形输入输出微带传输线与矩形微带环谐振器的通过缝隙进行电磁能量耦合。
本发明装置的测量方法依据微波谐振电路的谐振频率由电路结构尺寸和基板材料介电常数及基板厚度所决定的原理。LTCC基板上的微波谐振电路的谐振频率与矩形微带环谐振器和输入输出微带传输线的结构尺寸和LTCC基板厚度及基板材料的介电常数有关，有了这些参数，就可以使用电磁仿真软件计算得到该微波谐振电路的谐振频率；另一方面也可以用测量烧结后的实际LTCC基板微波谐振电路的方法直接得到该谐振电路的谐振频率。如果仿真软件计算得到的谐振频率与测量得到的谐振频率一样，那么仿真计算谐振频率时所使用的介电常数就是烧结后实际LTCC基板材料的介电常数，同样仿真计算谐振频率时所使用的谐振电路各部分结构的尺寸参数就是烧结后实际LTCC基板上微波谐振电路对应的各部分结构的尺寸参数。由于烧结前实际LTCC基板上的微波谐振电路各部分的尺寸是制版时设定的尺寸，这些尺寸都是已知的，这样我们就有了实际LTCC基板上微波谐振电路烧结前和烧结后的各部分的尺寸参数，LTCC基板上微波谐振电路某部分结构在烧结前的尺寸数值减去烧结后相应结构的尺寸数值就得到这部分结构的尺寸差值，该尺寸差值除以烧结前该部分结构的尺寸数值就得到该部分结构的收缩率。
在结构上，本发明的同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置包括LTCC基板和LTCC基板上的微波电路，其中：LTCC基板的一面是金属接地面，微波电路蚀刻在LTCC基板的另一面。微波电路包括两个结构形式相似的微波谐振电路。每个微波谐振电路由矩形微带环谐振器和两个输入输出微带传输线端口组成，其中一个谐振电路的矩形微带环谐振器尺寸小于另一个谐振电路的矩形微带环谐振器尺寸。每个输入输出微带传输线形状都是L形，每个L形输入输出微带传输线的一端作为谐振电路的输入输出端口，该端口的微带线的阻抗设为50欧姆，L形输入输出微带传输线另一端则与矩形微带环谐振器的一条边平行。
在制造上，两个微波谐振电路都制作在同一块基板上，基板材料是LTCC，也可以是其它陶瓷基板；可以采用通常的LTCC电路板工艺制作基板上的金属图形；为减小损耗，在LTCC基板的金属上可以镀金；可根据所需要的工作频率，分别确定两个矩形微带环谐振器环形导带的总周长，使一个谐振电路的谐振频率高于工作频率，而另一个谐振电路的谐振频率低于工作频率。
在测量时，首先使用矢量网络分析仪分别测量烧结后的LTCC基板上两个微波谐振电路的谐振频率；然后使用电磁仿真软件，如Ansoft的HFSS，以烧结前制版时设定的LTCC基板微波谐振电路的结构尺寸参数和LTCC基板厚度及基板材料估计的介电常数等参数为初值，分别计算两个微波谐振电路的谐振频率，接着调整介电常数和用收缩率调整这些结构尺寸参数，使得仿真计算得到的这两个微波谐振电路的谐振频率等于这两个微波谐振电路谐振频率的测量值；这时候仿真计算使用的收缩率就是LTCC烧结的收缩率，仿真计算使用的介电常数就是LTCC基板材料的介电常数，仿真计算使用的微波谐振电路各部分结构尺寸参数就是烧结后的LTCC基板微波谐振电路各部分结构尺寸参数。
根据以上所述，便可实现本发明。

Claims (3)

1.一种同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置，其特征在于该装置包括LTCC基板(1)和位于LTCC基板(1)上两个结构形式相似且并排排列的第一谐振电路(2)、第二谐振电路(3)，其中：第一谐振电路(2)的中间是第一矩形微带环谐振器(4)，第一矩形微带环谐振器(4)的两侧是第一L形输入输出微带线(5)，第一矩形微带环谐振器(4)与第一L形输入输出微带线(5)相邻的一端之间是第一耦合缝隙(6)，第一L形输入输出微带线(5)的另一端是第一谐振电路(2)的输入输出端口；第二谐振电路(3)的中间是第二矩形微带环谐振器(7)，第二矩形微带环谐振器(7)的两侧是第二L形输入输出微带线(8)，第二矩形微带环谐振器(7)与第二L形输入输出微带线(8)相邻的一端之间是第二耦合缝隙(9)，第二L形输入输出微带线(8)的另一端是第二谐振电路(3)的输入输出端口。
2.根据权利要求1所述的同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置，其特征在于第一矩形微带环谐振器(4)导带的周长与第二矩形微带环谐振器(7)导带的周长不同，因而第谐振电路(2)谐振频率与第二谐振电路(3)的谐振频率不同。
3.一种如权利要求1所述的同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置的测量方法，其特征在于该方法为：首先使用测量仪器分别测量烧结后的LTCC基板(1)上第一谐振电路(2)和第二谐振电路(3)的谐振频率；然后使用电磁仿真软件，以烧结前制版时设定的LTCC基板上的第一谐振电路(2)和第二谐振电路(3)的结构尺寸参数、LTCC基板(1)厚度及基板材料估计的介电常数为初值，分别计算第谐振电路(2)和第二谐振电路(3)的谐振频率，接着调整介电常数和用收缩率调整这些结构尺寸参数，使得仿真计算得到的第一谐振电路(2)和第二谐振电路(3)的谐振频率分别等于第一谐振电路(2)和第二谐振电路(3)谐振频率的测量值；这时候仿真计算使用的收缩率就是LTCC基板(1)烧结后的收缩率，仿真计算使用的介电常数就是LTCC基板(1)材料的介电常数，仿真计算使用的第一谐振电路(2)和第二谐振电路(3)各部分结构尺寸参数就是烧结后的LTCC基板(1)第一谐振电路(2)和第二谐振电路(3)各部分结构尺寸参数。
CN2010102932483A 2010-09-27 2010-09-27 同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法 Expired - Fee Related CN102004121B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102932483A CN102004121B (zh) 2010-09-27 2010-09-27 同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010102932483A CN102004121B (zh) 2010-09-27 2010-09-27 同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102004121A true CN102004121A (zh) 2011-04-06
CN102004121B CN102004121B (zh) 2012-08-15

Family

ID=43811662

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102932483A Expired - Fee Related CN102004121B (zh) 2010-09-27 2010-09-27 同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102004121B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102207353A (zh) * 2011-04-22 2011-10-05 荆门金钻硬质合金有限责任公司 设有在线收缩测量和在线取样装置的烧结炉
CN102426299A (zh) * 2011-11-01 2012-04-25 电子科技大学 一种双面敷金属箔板有效介电常数的测量方法
CN102721707A (zh) * 2011-03-30 2012-10-10 南京邮电大学 用于测量ltcc收缩率和介电常数的装置
CN104833857A (zh) * 2015-02-11 2015-08-12 嘉兴佳利电子有限公司 一种ltcc材料介电常数的测试方法及其适用于该方法的夹具和谐振环器件
CN105445563A (zh) * 2015-12-17 2016-03-30 中国航天科工集团八五一一研究所 测量bst陶瓷在x波段的参数的装置及方法
CN110531165A (zh) * 2019-08-20 2019-12-03 杭州电子科技大学 基于微波传感器的新型高精度介电常数测试系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3609417A (en) * 1970-01-20 1971-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Piezoelectric ceramic ring resonator
CN2062457U (zh) * 1989-07-12 1990-09-19 电子科技大学 微波介质基片复介电常数测试传感器
JP2002057514A (ja) * 2000-08-09 2002-02-22 Nippon Valqua Ind Ltd Ｎｒｄガイド回路
CN1405569A (zh) * 2001-08-08 2003-03-26 电子科技大学 一腔多模宽频多点微波介质复介电常数测试方法
CN2645253Y (zh) * 2003-07-03 2004-09-29 南京理工大学 微带缝耦合半球形双层介质谐振器天线

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3609417A (en) * 1970-01-20 1971-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Piezoelectric ceramic ring resonator
CN2062457U (zh) * 1989-07-12 1990-09-19 电子科技大学 微波介质基片复介电常数测试传感器
JP2002057514A (ja) * 2000-08-09 2002-02-22 Nippon Valqua Ind Ltd Ｎｒｄガイド回路
CN1405569A (zh) * 2001-08-08 2003-03-26 电子科技大学 一腔多模宽频多点微波介质复介电常数测试方法
CN2645253Y (zh) * 2003-07-03 2004-09-29 南京理工大学 微带缝耦合半球形双层介质谐振器天线

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102721707A (zh) * 2011-03-30 2012-10-10 南京邮电大学 用于测量ltcc收缩率和介电常数的装置
CN102207353A (zh) * 2011-04-22 2011-10-05 荆门金钻硬质合金有限责任公司 设有在线收缩测量和在线取样装置的烧结炉
CN102426299A (zh) * 2011-11-01 2012-04-25 电子科技大学 一种双面敷金属箔板有效介电常数的测量方法
CN104833857A (zh) * 2015-02-11 2015-08-12 嘉兴佳利电子有限公司 一种ltcc材料介电常数的测试方法及其适用于该方法的夹具和谐振环器件
CN105445563A (zh) * 2015-12-17 2016-03-30 中国航天科工集团八五一一研究所 测量bst陶瓷在x波段的参数的装置及方法
CN105445563B (zh) * 2015-12-17 2018-01-23 中国航天科工集团八五一一研究所 测量bst陶瓷在x波段的参数的装置及方法
CN110531165A (zh) * 2019-08-20 2019-12-03 杭州电子科技大学 基于微波传感器的新型高精度介电常数测试系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102004121B (zh) 2012-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102004121B (zh) 同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法
CN110531164B (zh) 基于siw-csrr的用于测量介电常数的微波传感器
Chen et al. Low-loss ultra-wideband transition between conductor-backed coplanar waveguide and substrate integrated waveguide
CN104865449B (zh) 基于波导多谐基片集成振腔法的介质基片测量装置及方法
Letavin Compact crossover based on low-pass filters
CN104849680B (zh) 集成电感器的软磁铁氧体磁芯宽频相对磁导率的测量方法
Letavin et al. Investigation of the frequency influence on the miniaturization efficiency of microstrip devices using LPFs
CN106936403A (zh) 一种基于缺陷地结构的超宽带幅度均衡器
CN102721707B (zh) 用于测量ltcc收缩率和介电常数的装置
CN202101949U (zh) 测量低温共烧结陶瓷收缩率和介电常数的装置
CN113203351A (zh) 一种提高铁磁共振线宽测试精度的平面传输线结构
CN201955313U (zh) 用于测量ltcc收缩率和介电常数的装置
CN117630498A (zh) 基于中心插入金属圆片的圆柱腔的基板介电常数测试装置
CN104833857A (zh) 一种ltcc材料介电常数的测试方法及其适用于该方法的夹具和谐振环器件
CN106684520A (zh) 一种测量pcb基板电特性的多模基片集成波导谐振器及其测量方法
CN201974389U (zh) 一种低温共烧结陶瓷的测量装置
CN102721708B (zh) 一种低温共烧结陶瓷的测量装置
CN105449322A (zh) 毫米波双通带滤波器及其设计方法
CN112782486B (zh) 一种基于阶梯阻抗谐振结构的多频点介电常数测量装置
Beeresha et al. CPW to microstrip transition using different CPW ground plane structures
Kuravatti et al. Analyzing uncertainties of rectangular periodic defected ground structure characteristics
Cai et al. Impedance measurement of RFID tag antenna based on different methods
Rahiminejad et al. 100 GHz SOI gap waveguides
TWI391677B (zh) 耦合線結構之高頻電容測試器及其測試方法
Sutinjo et al. Improved efficiency measurement and analysis methods using an overmoded Wheeler cap

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhao Hongxin

Inventor after: Yin Xiaoxing

Inventor after: Wang Lei

Inventor after: Bao Yiming

Inventor before: Yin Xiaoxing

Inventor before: Zhao Hongxin

Inventor before: Wang Lei

Inventor before: Bao Yiming

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: YIN XIAOXING ZHAO HONGXIN WANG LEI BAO YIMING TO: ZHAO HONGXIN YIN XIAOXING WANG LEI BAO YIMING

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20120815

Termination date: 20150927

EXPY Termination of patent right or utility model