DE2542813B1 - Verfahren zur messung der dielektrizitaetskonstante eines isolierstoffes - Google Patents

Description

• Prinzipiell ist das Ausmessen eines mit einer Schaltung für Mikrowellen bedeckten Keramikträgers dadurch möglich, daß die Schaltung selbst oder eine Resonanzstruktur, wie ein Resonator oder ein Filter, direkt auf das Substrat fest aufgebracht werden. Diese Methode ist jedoch nicht nur langwierig und teuer, sondern sie bietet nicht immer die Gewähr, daß das Substrat nach Entfernung der Meßstruktur für die eigentliche Beschichtung mit der endgültigen Mikrowellenschaltung noch brauchbar ist. Am besten eignen sich für die Messung der Dielektrizitätskonstante Digitalfilter, denn diese haben den Vorteil, daß in die Filterkurve auch Anisotropien der Dielektrizitätszahl in dem Maße mit eingehen, wie sie bei der späteren Schaltung wirksam werden. Es wird daher vorgeschlagen, statt das Filter direkt auf das Substrat aufzubringen, es auch auf einer elastischen dielektrischen Schicht mit möglichst kleiner Dielektrizitätszahl (z. B. Teflon) aufzubringen und diese Schicht mit der Filterstruktur gegen die Keramik zu pressen. Die sich dann ergebende Filterkurve ist etwas verschoben, reicht jedoch, insbesondere nach Eichen der Anlage mit Substraten bekannter Dielektrizitätszahl für eine genaue Bestimmung der Dielektrizitätszahl. Es läßt sich eine Meßgenauigkeit von etwa 1% erreichen. Wichtig ist, daß das dielektrische Trägermaterial, das die Filterstruktur trägt, elastisch genug ist, um sich unter Druck an die Unebenheiten des Keramiksubstrats gut genug anzulegen. Bewährt hat sich für diesen Zweck weniger als 1 mm starkes kupferkaschiertes Teflon, auf dem die Filterstruktur durch Ätzen aufgebracht wird. Für die Metallisierung der Rückseite des Substrates wird das gleiche Material verwendet.
• F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer solchen Meßeinrichtung mit Koaxialanschlüssen im Schnitt.
• Die Meßeinrichtung besteht aus einem Abschirmgehäuse 1 in Form eines Bechers In den Becher ist zunächst eine Stützvorrichtung 4 aus dielektrischem Material eingebracht. Die Stützvorrichtung besteht zweckmäßig aus einer gelochten dielektrischen Platte um deren wirksame Dielektrizität möglichst weit herabzusetzen. Auf diese Stützvorrichtung folgt dann die dielektrische Folie 3, die in einem der üblichen Verfahren mit der aufzubringenden Schaltung, beispielsweise durch Ätzen versehen ist. Auf die Schichtseite ist dann das zu messende Keramikplättchen 5 aufgelegt. Es folgt dann eine weitere dielektrische Folie 6, die üblicherweise vollständig mit einer durchgehenden Metallisierung versehen ist Als Gegenelektrode liegt diese Metallisierungsschicht ebenfalls auf der Keramik 5 auf. Den Abschluß bildet eine Druckplatte 7 zweckmäßig aus Metall. Das ganze wird durch eine nicht dargestellte Vorrichtung zusammengepreßt. Die Anschlüsse bestehen zweckmäßig aus koaxialen Buchsen 2, wobei der Innenleiter der Koaxialanschlüsse vorher mit den Anschlüssen der Mikrowellenschaltung verlötet wurde.
• Eine sehr zweckmäßige Filterstruktur für die Ausmessung ist in der F i g. 2 dargestellt, worin 11 die Trägerplatte ist, 12 die zu den Koaxialanschlüssen führenden Leiter und 13 die eigentliche geätzte Filterstruktur bilden.
• Es läßt sich in jedem Falle mit Hilfe dieser Methode eine sehr betriebsnahe Messung ohne die eingangs erwähnten Schwierigkeiten am Keramiksubstrat vornehmen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Messung der Dielektrizitätskonstante eines Isolierstoffes, der aus einem Keramiksubstrat besteht, das insbesondere für eine integrierte Mikrowellenschaltung verwendet wird, bei dem an diesen beidseits Elektroden angepreßt werden, deren Anschlüsse an eine entsprechende Meßapparatur angeschlossen sind, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß auf der einen Seite des Substrats eine mit einer Mikrowellenschaltung, wie ein Digitalfilter oder Resonator, versehene elastische dielektrische Folie mit möglichst geringer Dielektrizitätskonstante und geringer Dicke mit der Leiterseite und auf der anderen Seite eine ebensolche Folie mit vorzugsweise ganzer Metallisierung auf das zu messende Substrat aufgepreßt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als dielektrische Schicht eine weniger als 1 mm dicke kupferkaschierte Teflonfolie verwendet wird, auf der die Mikrowellenschaltung, z. B.

   durch Wegätzen unnötigen Beschichtungsmaterials erzeugt ist.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Abschirmgehäuse (1) vom Boden her aufeinander angeordnet sind: Eine Stützplatte (4) aus dielektrischem Material, die elastische dielektrische Folie (3) mit der Metallisierungsschicht, die nach oben liegend die Mikrowellenschaltung bildet, das zu messende Keramiksubstrat (5), eine weitere dielektrische Folie (6), die auf ihrer Unterseite komplett metallisiert ist und die Gegenelektrode bildet, eine weitere Druckplatte (7), wobei an das Gehäuse in Höhe der Beschichtung, die die Mikrowellenschaltung bildet, Koaxialanschlüsse angebracht sind, die mit den Anschlüssen der Meßapparatur verbunden, vorzugsweise verlötet sind.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Dielektrizitätskonstante eines Isolierstoffes, der aus einem Keramiksubstrat besteht, das insbesondere für eine integrierte Mikrowellenschaltung verwendet wird, bei dem an diesen beidseits Elektroden angepreßt werden, deren Anschlüsse an eine entsprechende Meßapparatur angeschlossen sind.

   Es ist durch die DT-PS 4 78 875 eine Vorrichtung bekannt, die der Messung der elektrischen Eigenschaften von Papierstofflagen oder dergl. dient und aus zwei elastischen Elektroden besteht, die unter Druck an den zu messenden Stoff angelegt werden. Es soll dabei ein vollkommenes und sattes Anliegen der Elektrodenflächen an den zu untersuchenden Stoff gewährleistet werden.

   Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, für den eingangs genannten Zweck ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, die die Messung der Dielektrizitätskonstante von Keramiksubstraten unter weitgehender Annäherung an die späteren Betriebsbedingungen mit einfachen Mitteln erlaubt.

   Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß auf der einen Seite des Substrats eine mit einer Mikrowellenschaltung, wie ein Digitalfilter oder Resonator, versehene elastische dielektrische Folie mit möglichst geringer Dielektrizitätskonstante und geringer Dicke mit der Leiterseite und auf der anderen Seite eine ebensolche Folie mit vorzugsweise ganzer Metallisierung auf das zu messende Substrat aufgepreßt wird.

   Auf diese Weise lassen sich vorteilhaft einfach die Dielektrizitätskonstanten von Keramiksubstraten, die bei einer relativ ungleichmäßigen Oberfläche und Dicke eine relativ hohe Dielektrizitätskonstante haben, genau messen.

   In Weiterbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, eine dielektrische Schicht aus weniger als 1 mm dicker kupferkaschierter Teflonflolie zu verwenden, auf der die Mikrowellenschaltung z. B. durch Wegätzen unnötigen Beschichtungsmaterials erzeugt ist.

   Zur Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung geeignet, die in folgendem besteht. In einem Abschirmgehäuse sind vom Boden her aufeinander angeordnet: eine Stützplattenvorrichtung aus dielektrischem Material, die elastische dielektrische Folie mit der Metallisierungsschicht, die nach oben liegend die Mikrowellenschaltung bildet, das zu messende Keramiksubstrat, eine weitere dielektrische Folie, die auf ihrer Unterseite komplett metallisiert ist und die Gegenelektrode bildet, eine Druckplatte.

   An das Gehäuse sind in Höhe der Beschichtung, die die Mikrowellenschaltung bildet, Koaxialanschlüsse angebracht, die mit den Anschlüssen der Meßapparatur verbunden, vorzugsweise verlötet sind.