CN111366790A - 介电常数的测量方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种介电常数的测量方法和系统，应用于覆铜板，覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述方法包括：向覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号；获取覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号；根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率；根据共振频率，获取到覆铜板的介电常数。本发明实施例提供的介电常数的测量方法解决了现有技术对覆铜板介电常数的评价方法是在对产品进行破坏的情况下进行介电常数的测量，不仅增加了产品的生产损耗，还会出现未被抽样的成品而介电常数不合格的问题。

Description

介电常数的测量方法和系统

技术领域

本申请涉及介电常数测量技术领域，尤其涉及一种介电常数的测量方法和系统。

背景技术

介电常数具有根据各种物质的构成及构成比率而定的特性，随着介电常数的不同，传播的速度或零部件的频率的响应等特性也有所不同；目前为了使通信元件输出所需的特性，需要采用介电常数的计算方式来设计电路的长度和宽度。覆铜板是通信元件常用的材料，因此，介电常数的评价在覆铜板的生产中是必不可少的测量工序。

现有技术中对覆铜板介电常数的评价方式是在覆铜板上裁切出可以进行测定的尺寸，铜箔的一部分或全部去除掉后来进行介电常数的评价；也就是说，目前生产的产品是在破坏的情况下进行介电常数的测量，因此测定完介电常数后的产品则不能再使用或者销售，增加了产品的损耗；并且进行破坏性评价介电常数的方法是通过随机抽样进行测量，会出现未被抽样的成品而介电常数不合格的问题。

可见，现有技术对覆铜板介电常数的测量方法是在对产品进行破坏的情况下进行介电常数的测量，不仅增加了产品的生产损耗，还会出现未被抽样的成品而介电常数不合格的问题。

发明内容

本申请提供的一种介电常数的测量方法和系统，能解决现有技术对覆铜板介电常数的评价方法是在对产品进行破坏的情况下进行介电常数的测量，不仅增加了产品的生产损耗，还会出现未被抽样的成品而介电常数不合格的问题。

第一方面，本发明提供一种介电常数的测量方法，应用于覆铜板，所述覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述方法包括：向覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号；获取所述覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号；根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率；根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数。

可选地，根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数，包括：获取所述覆铜板的长度和宽度；根据所述共振频率、所述长度和所述宽度，得到所述覆铜板的介电常数。

可选地，所述介电常数的计算公式为：

其中，DK为介电常数，Freq为共振频率，C为光速，L为所述覆铜板的长度，W为所述覆铜板的宽度，(M，N)为所述共振频率在变化坐标系中的坐标值。

可选地，当获取到多个共振频率时，所述方法还包括：将第一个共振频率所对应的坐标值作为所述变化坐标表系的原点。

可选地，所述变化坐标系统的原点为(1,0)或者(0,1)。

可选地，所述覆铜板的第一铜箔层与信号输入端相连，所述覆铜板的第一铜箔层还与反射信号接收端相连，所述覆铜板的第二铜箔层接地。

可选地，根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数之后，所述方法还包括：判断所述介电常数是否在预设范围内；当所述介电常数在所述预设范围内时，确定所述覆铜板的介电常数合格；当所述介电常数不在所述预设范围内时，确定所述覆铜板的介电常数不合格。

第二方面，本发明提供一种介电常数的测量系统，应用于覆铜板，所述覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述系统包括：信号发射源，用于向所述覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号；信号接收器，用于获取所述覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号；第一处理器，用于根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率；第二处理器，用于根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数。

可选地，所述系统还包括：测试装置，用于使所述覆铜板的第一铜箔层与所述信号发射源相连，还用于使所述覆铜板的第一铜箔层与所述信号接收器相连，还用于使所述覆铜板的第二铜箔层接地。

可选地，所述测试装置通过SMA type接口分别与所述信号发射源和所述信号接收器相连；或，所述测试装置通过N type接口分别与所述信号发射源和所述信号接收器相连。

本发明提供一种介电常数的测量方法和系统，应用于覆铜板，所述覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述方法包括：向覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号；获取所述覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号；根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率；根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数。本发明实施例提供的覆铜板的第一铜箔层和第二铜箔层构成了一个共振器，根据输入信号经过覆铜板的反射特性，获取到所述覆铜板的共振频率，再根据所述共振频率和所述覆铜板的尺寸，计算出所述覆铜板的介电常数，因此本发明是在对覆铜板不破坏的情况下进行介电常数的测量，降低了产品的损耗；并且可以实时测量任意大小的覆铜板，没有工序和尺寸的限制，可以及时发现和纠正生产误差，提高了产品评价效率和产品生产效率；因此解决了现有技术对覆铜板介电常数的评价方法是在对产品进行破坏的情况下进行介电常数的测量，不仅增加了产品的生产损耗，还会出现未被抽样的成品而介电常数不合格的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种介电常数的测量方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的一种介电常数的测量方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的一种介电常数的测量系统的结构框图；

图4是本发明实施例提供的一种覆铜板和测试装置的连接示意图；

图5是本发明实施例提供的一种共振频率显示示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

介电常数不仅是通信部件的电路设计者要考虑的重要因素，如果使用在通信用部件上的覆铜板的介电常数脱离了管理范围，那么整个通信零部件的性能也会脱离管理范围。因此，介电常数具有重要的意义。对于介电常数的测定和管理，仅用以往在批次(Lot)内选择性的进行检测的方法往往具有不确定性，因此本发明应着重管理的是关于介电常数的全数测量方法，本发明是利用了波导管(Waveguide)中的电磁波原理，波导管(Waveguide)是一种传输电磁波时，上/下/左/右的4个面组成电磁波传输通道并将电磁波传输到想要的位置的部件。对于覆铜板，上面和下面是用铜箔组成的，所以满足这种条件，但侧面则是由介电质组成。但是从频率的特性来看，它采用的方法是着眼于整体具有对电磁波特性的原理，即上、下两面具有导电性的情况和侧面完全没有导电性的情况。

图1是本发明实施例提供的一种介电常数的测量方法的流程图；如图1所示，本实施例提供的介电常数的测量方法应用于覆铜板，所述覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述测量方法具体步骤包括：

步骤S101，向覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号。

具体地，本实施例提供的覆铜板包括第一铜箔层、介质层和第二铜箔层，则所述第一铜箔层和所述第二铜箔层构成一个共振器，因此信号发射源与所述覆铜板的第一铜箔层相连后，即可通过所述第一铜箔层向所述覆铜板组成的共振器发射输入信号。

步骤S102，获取所述覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号。

具体地，输入信号在所述覆铜板的第一铜箔层输入后，通过所述介质层会被所述第二铜箔层进行反射和透射，因此可以获取输入信号在覆铜板中透过的频率特性和反射频率特性，但是考虑到生成的产品大小尺寸和高频电缆的长度及杂音时，分析反射的频率特性会比较精准，则需获取所述反射信号。

步骤S103，根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率。

具体地，将所述输入信号和所述反射信号经过频谱分析即可得到所述共振频率，在实际应用中可将所述输入信号和所述反射信号输入到电路网络分析器中得到反射电力值最低的频率，也就是本实施例中的共振频率。

步骤S104，根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数。

进一步地，根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率包括：获取所述覆铜板的长度和宽度；根据所述共振频率、所述长度和所述宽度，得到所述覆铜板的介电常数。

在本发明的实施例中，所述介电常数的计算公式为：

其中，DK为介电常数，Freq为共振频率，C为光速，L为所述覆铜板的长度，W为所述覆铜板的宽度，(M，N)为所述共振频率在变化坐标系中的坐标值。

在实际应用中，(M，N)作为共振阶段，当获取到多个共振频率时，将第一个共振频率所对应的坐标值作为所述变化坐标表系的原点，也就是说从第一共振频率的值开始算起的坐标值(M，N)＝(1,0)，之后的共振频率可以变更M和N，但是由于第一个共振频率简单易得，所以在应用于生产工艺时，将坐标值(M，N)＝(1,0)或者(0,1)作为最优选项；但是根据周围环境的不同，可以选择更高差的共振频率。

需要说明的是，当获取到多个共振频率时，每个共振频率对应一个介电常数，将多个介电常数取均值即可得到所述覆铜板的介电常数。

本发明提供一种介电常数的测量方法，应用于覆铜板，所述覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述方法包括：向覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号；获取所述覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号；根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率；根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数。本发明实施例提供的覆铜板的第一铜箔层和第二铜箔层构成了一个共振器，根据输入信号经过覆铜板的反射特性，获取到所述覆铜板的共振频率，再根据所述共振频率和所述覆铜板的尺寸，计算出所述覆铜板的介电常数，因此本发明是在对覆铜板不破坏的情况下进行介电常数的测量，降低了产品的损耗；并且可以实时测量任意大小的覆铜板，没有工序和尺寸的限制，可以及时发现和纠正生产误差，提高了产品评价效率和产品生产效率；因此解决了现有技术对覆铜板介电常数的评价方法是在对产品进行破坏的情况下进行介电常数的测量，不仅增加了产品的生产损耗，还会出现未被抽样的成品而介电常数不合格的问题。

图2是本发明实施例提供的一种介电常数的测量方法的流程图，如图2所示，本实施例提供的介电常数的测量方法还包括以下步骤：

步骤S201，测量覆铜板的长度和宽度。

步骤S202，获取所述覆铜板的共振频率。

步骤S203，根据所述共振频率计算出所述覆铜板的介电常数。

步骤S204，判断所述介电常数是否在预设范围内，当所述介电常数在所述预设范围内时执行步骤S205，当所述介电常数不在所述预设范围内时执行步骤S206。

步骤S205，确定所述覆铜板的介电常数合格。

步骤S206，确定所述覆铜板的介电常数不合格。

在实际应用中，覆铜板的长度和宽度是计算介电常数的重要因素，因此在测量覆铜板的介电常数时需要测量出所述覆铜板的长度和宽度，再通过上述图1中的步骤进行覆铜板的共振频率的获取和介电常数的计算；不同介质层的覆铜板根据国际标准有不同的标准介电常数范围，因此所述预设范围为所述覆铜板所对应的标准范围，当测量出所述覆铜板的介电常数后，与预设范围进行比较，判断所述介电常数是否在预防范围内，当所述介电常数在所述预设范围内时判定所述覆铜板的介电常数合格，当所述介电常数超出所述预设范围时判定所述覆铜板的介电常数不合格；其中，本发明实施例提供的介电常数测量方法可以在实际生产线上测量覆铜板的介电常数，不会影响到生产的速度和效率，并且测出所述覆铜板的介电常数不合格时可以及时返回到上游工序进行补救和返工，可以减少产品的不良率。

图3是本发明实施例提供的一种介电常数的测量系统的结构框图；如图3所示，本实施例提高的介电常数的测量系统，应用于覆铜板，所述覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述系统包括：

信号发射源100，用于向所述覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号；

信号接收器200，用于获取所述覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号；

第一处理器300，用于根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率；

第二处理器400，用于根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数。

在本发明的一个实施例中，所述系统还包括：测试装置，用于使所述覆铜板的第一铜箔层与所述信号发射源相连，还用于使所述覆铜板的第一铜箔层与所述信号接收器相连，还用于使所述覆铜板的第二铜箔层接地。

图4是本发明实施例提供的一种覆铜板和测试装置的连接示意图；如图4所示，覆铜板的第一铜箔层110与所述测试装置的第一信号端210相连，所述第一信号端210包括信号发射线和信号接收线；覆铜板的第二铜箔层120与所述测试装置的接地端210相连，在所述第一铜箔层110和所述第二铜箔层120之间是介质层130；所述测试装置的第二信号端220与信号发射源100和信号接收器200相连；在实际应用中，信号发射源100的输入信号经过测试装置第二信号端220和第一信号端210传输到所述覆铜板的第一铜箔层110上，再通过介质层130到达第二铜箔层130，经过第二铜箔层130的发射到达第一铜箔层110，通过第一信号端210的信号接收线传输到所述信号接收器200，信号接收器200将接收到的反射信号输出到第一处理器300进行共振频率的获取，第一处理器300将获取到的共振频率输出到第二处理器400进行计算获取到介电常数，其中，所述第二处理器400可以是终端，将计算出的介电常数和判定结果显示出来供用户参考。

在本发明的一个实施例中，所述测试装置通过SMA type接口分别与所述信号发射源和所述信号接收器相连；或，所述测试装置通过N type接口分别与所述信号发射源和所述信号接收器相连。

在实际应用中，测试装置可以使用3.5mm规格的SMA type或N type的连接器(Connector)和电缆(Cable)，覆铜板的一面与信号线连接，另一面与接地线连接。在实施示例中采用了底部被设定为信号线的位置，覆铜板进入试验固定台，其上方连接着接地线的零件落下来的同时，与覆铜板的上面连接的方式。试验固定台与覆铜板相互连接，电路网分析器就会分析频率特性，频率特性结果如图5所示，将反射电力(Log magnitude,S11)值最低的频率称为共振频率A，相当于图1公式中的Freq。如果连接到电路网分析器，几乎可以实时找到共振频率，并根据这样找的的频率值来测定介电常数。在发明所实施的例子中，用上述方法来评价需要2秒左右，而这一时间在实际生产线上适用时，并没有影响到生产的速度。如果在测定介电常数的工程中使用自动厚度测量仪，一起组成测量覆铜板厚度的系统，则可以更多地确保品质管理的统计性数据；为了测定介电常数，需要先对覆铜板4面的末端进行裁切并对长度和宽度进行测定，而这些工程可以包含在制造一般的覆铜板的后期处理工程中。根据测定介电常数或测量方法，介电常数可以稍有不同，本发明测定的介电常数值可以与品质检测的标准中介电常数结果有所不同。但是，相对的差异或偏差可以说几乎是相似的，因此，为了筛选出介电常数具有明显差异的产品，可以灵活地使用。

根据本发明的方法实施的测定介电常数的方法，可自动化或与自动化设备相连接并设置，从而对所生产的所有覆铜板进行介电常数的测定，从一个单位内所出现的偏差来看，能构筛选出呈现完全不同结果的产品。因此，不仅具有防止不合格产品供货的效果，还具有从介电常数上分析工程能力的效果。

本发明提供一种介电常数的测量方法和系统，应用于覆铜板，所述覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述方法包括：向覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号；获取所述覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号；根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率；根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数。本发明实施例提供的覆铜板的第一铜箔层和第二铜箔层构成了一个共振器，根据输入信号经过覆铜板的反射特性，获取到所述覆铜板的共振频率，再根据所述共振频率和所述覆铜板的尺寸，计算出所述覆铜板的介电常数，因此本发明是在对覆铜板不破坏的情况下进行介电常数的测量，降低了产品的损耗；并且可以实时测量任意大小的覆铜板，没有工序和尺寸的限制，可以及时发现和纠正生产误差，提高了产品评价效率和产品生产效率；因此解决了现有技术对覆铜板介电常数的评价方法是在对产品进行破坏的情况下进行介电常数的测量，不仅增加了产品的生产损耗，还会出现未被抽样的成品而介电常数不合格的问题。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种介电常数的测量方法，其特征在于，应用于覆铜板，所述覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述方法包括：

向覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号；

获取所述覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号；

根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率；

根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数，包括：

获取所述覆铜板的长度和宽度；

根据所述共振频率、所述长度和所述宽度，得到所述覆铜板的介电常数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述介电常数的计算公式为：

其中，DK为介电常数，Freq为共振频率，C为光速，L为所述覆铜板的长度，W为所述覆铜板的宽度，(M，N)为所述共振频率在变化坐标系中的坐标值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当获取到多个共振频率时，所述方法还包括：

将第一个共振频率所对应的坐标值作为所述变化坐标表系的原点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述变化坐标系统的原点为(1,0)或者(0,1)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆铜板的第一铜箔层与信号输入端相连，所述覆铜板的第一铜箔层还与反射信号接收端相连，所述覆铜板的第二铜箔层接地。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数之后，所述方法还包括：

判断所述介电常数是否在预设范围内；

当所述介电常数在所述预设范围内时，确定所述覆铜板的介电常数合格；

当所述介电常数不在所述预设范围内时，确定所述覆铜板的介电常数不合格。

8.一种介电常数的测量系统，其特征在于，应用于覆铜板，所述覆铜板包括第一铜箔层和第二铜箔层，所述第一铜箔层和所述第二铜箔层之间为介质层，所述系统包括：

信号发射源，用于向所述覆铜板的第一铜箔层发射特定频率的输入信号；

信号接收器，用于获取所述覆铜板的反射信号，所述反射信号为所述输入信号穿透所述第一铜箔层及所述介质层后被所述第二铜箔层反射后的信号；

第一处理器，用于根据所述输入信号和所述反射信号，获取到所述覆铜板的共振频率；

第二处理器，用于根据所述共振频率，获取到所述覆铜板的介电常数。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

测试装置，用于使所述覆铜板的第一铜箔层与所述信号发射源相连，还用于使所述覆铜板的第一铜箔层与所述信号接收器相连，还用于使所述覆铜板的第二铜箔层接地。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述测试装置通过SMA type接口分别与所述信号发射源和所述信号接收器相连；或，

所述测试装置通过N type接口分别与所述信号发射源和所述信号接收器相连。

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