JP4482659B2 - 誘電特性測定評価方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電子実装系多層配線の層間絶縁層として、低コスト性、加工性等の点から広く用いられている有機絶縁材料の準マイクロ波帯からマイクロ波帯(1〜数十GHz)での誘電特性について、低コスト及び、短時間で高精度の測定が可能な有機絶縁材料の誘電特性測定評価方法に関する
近来のLSIチップの微細化及び高集積化技術の進展に伴い、電子デバイスに使用されるクロック周波数は準マイクロ波帯(1〜3GHz)からマイクロ波帯(3〜30GHz)にまで達している。例えば、パーソナルコンピュータのCPUにおけるクロック周波数は、3〜5GHzのものが標準となりつつある。しかしながら、パーソナルコンピュータに使用されるメモリバスのクロック周波数は高くても500MHzであり、外部インタフェイス用のPCIバスにあっては、さらに低く66MHz程度である。すなわち、こうした低いバス速度が電子デバイスにおけるシステム動作の弊害となっており、電子デバイスの更なる高性能化を図るためには、システム内におけるクロック周波数の性能ギャップを埋めることが必要不可欠である。
前記性能ギャップを埋めるために、バスのクロック周波数を高くするには、LSIパッケージ、回路基板、コネクタ等の電子実装系多層配線構造の信号伝送速度を向上させる必要がある。そのためには、層間絶縁材料として比誘電率と誘電損失ができるだけ低いものを採用する必要がある。前記層間絶縁材料には、低コスト性、加工性等の点から、有機絶縁材料が広く用いられている。この有機絶縁材料を選択するにあたり、準マイクロ波〜マイクロ波帯における誘電特性を測定し把握する必要があるが、従来から、その測定方法として、ストリップ線路やマイクロストリップ線路を有機絶縁材料からなる基板に形成し、誘電特性を測定する方法が広く用いられている。
例えば、有機絶縁材料からなる基板にストリップ線路を形成して共振器と成し、共振周波数を測定することにより有機絶縁材料の誘電特性を測定評価する共振器法がある。図14に、このような共振器として形成されたトリプレート・ストリップ線路共振器200の断面図を示す。この共振器200においては、図示するように、絶縁材料201中に入力伝送線路202と出力伝送線路203とストリップ線路204とが形成される。尚、図中において、Lは共振器の長さ、ΔLは電気補正長、Wはストリップ線路204の幅を示している。
この共振器200において、先ずネットワークアナライザにより、入力伝送線路202に高周波信号を入力し、出力伝送線路203における信号を測定することにより共振周波数f0n(n=1,2,3,4,・・・)が求められる。そして、例えば、絶縁材料201の比誘電率(εr)は、次式により求められる。
Figure 0004482659
但し、C:光速、f0n:共振周波数、L:共振器の長さ、ΔL:電気補正長である。
尚、前記のようなストリップ線路構造を用いた共振器法では、測定時と実装時との測定において、電磁界による影響により測定結果に差異が生じるという技術的課題がある。このため、特許文献1(特開平11−166952号公報)には、前記共振器法を用いず、ストリップ線路の実装状態(片面ストリップ線路状態)において、有機絶縁材料の誘電特性を求める方法が開示されている。
すなわち特許文献1においては、図15に示すように、有機絶縁材料からなる基板205上にストリップ線路206を形成し、このストリップ線路206上に周波数信号を伝播させ、線路上の地点206aから地点206bにおける電圧波形を測定するようになされる。そして、測定した波形から、伝播遅延時間、減衰量等を解析し、基板205を形成する有機絶縁材料の比誘電率や誘電正接(Tanδ)を求めるようになされている。
特開平11−166952号公報(第4頁段落23乃至第6頁段落35行、第1図)
前記したように、ストリップ線路を有機絶縁材料の基板に形成し、共振周波数(共振器法)や信号伝播遅延時間等(特許文献1による方法)を測定解析することで、有機絶縁材料の誘電特性を測定評価することができる。しかしながら、測定試料として、有機絶縁材料からなる基板にストリップ線路やマイクロストリップ線路を形成するコストが高く、工数も多いため、測定試料の用意に多大な時間とコストを要するという課題があった。また、絶縁層形成にメッキプロセスを用いるため、高精度の加工が必要となり、理想的な試料を得るのが困難であるという技術的課題もあった。さらには、導体損失の影響により、誘電損失の正確な測定評価が困難であるという課題もあった。
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、有機絶縁材料の測定試料の形成が容易にでき、また、準マイクロ波帯〜マイクロ波帯における有機絶縁試料の誘電特性の測定評価が容易且つ高精度に行うことのできる有機絶縁材料の誘電特性測定評価方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明にかかる誘電特性測定評価方法は、標準試料及び有機絶縁材料の測定試料が挿入可能に形成され、入力された周波数信号に対し共振周波数を返す空洞共振器と、受信したGPS信号を恒温型水晶発振器に位相固定することにより発生された基準周波数信号を用いると共に、前記空洞共振器から返された共振周波数を測定するネットワークアナライザとを備えた誘電特性測定評価システムを用いて、該有機絶縁材料の比誘電率値を測定評価する誘電特性測定評価方法であって、
GPS信号を受信して恒温型水晶発振器に位相固定し、基準周波数信号を発生する工程と、
前記基準周波数信号を用いるネットワークアナライザにより、前記測定試料及び標準試料が空洞共振器に未挿入状態の基準共振周波数を測定する工程と、
比誘電率値が既知の標準試料を前記空洞共振器に挿入して、前記ネットワークアナライザにより共振周波数を測定する工程と、
前記測定した標準試料の測定共振周波数と、前記空洞共振器に測定試料及び標準試料が未挿入状態の基準共振周波数との差分から、前記標準試料の比誘電率実測値を下記数1により算出する工程と、
前記算出した標準試料の比誘電率実測値と、該標準試料の既知の比誘電率値とから補正係数を算出する工程と、
前記測定試料を前記空洞共振器に挿入し、前記ネットワークアナライザにより共振周波数を測定する工程と、
前記測定した測定試料の測定共振周波数と前記空洞共振器に測定試料及び標準試料が未挿入状態の前記基準共振周波数との差分と、前記補正係数とを用いて該測定試料の比誘電率値を下記数2により算出する工程と、
を含むことを特徴としている。
Figure 0004482659
なお、ε A' 'は標準試料A'の比誘電率(比誘電率実測値)、F 0 は測定試料及び標準試料が未挿入状態の共振周波数、F A' は標準試料A'挿入時の共振周波数、αは共振モード係数、S C は空洞共振器の断面積、S A' は標準試料A'の断面積である。
Figure 0004482659
なお、ε T 'は測定試料Tの比誘電率、F 0 は測定試料及び標準試料が未挿入状態の共振周波数、F T は測定試料T挿入時の共振周波数、αは共振モード係数、S C は空洞共振器の断面積、S T は測定試料Tの断面積、K'は比誘電率補正係数である。
なお、前記標準試料は、測定したい材料が有する誘電特性値に近い誘電特性値を有し、且つ、その誘電特性値が製造ロットによらず安定して再現し、大型サイズの基板が利用でき、加工性が良い試料が望ましい。例えば、比誘電率の測定評価においては、石英、サファイア、MgO、AlN等の電子デバイスの基板として用いられる材料が好ましい。
前記空洞共振器に挿入する測定試料は、細長い棒状に加工するのみでよいため、その加工形成においては、有機絶縁材料にストリップ線路やマイクロストリップ線路を形成するといった工程を必要としない。したがって、試料の形成にかかるコストを抑え、短時間で測定試料を形成することができる。また、誘電特性値(比誘電率)が既知である標準試料(例えば石英加工試料)を用いて補正係数を求め、システムの補正を行うことにより、高精度の測定結果を得ることができる。
また、本発明に用いられる誘電特性測定評価システムは、有機絶縁材料の測定試料を用いて該有機絶縁材料の誘電特性値を測定評価する誘電特性測定評価システムであって、前記測定試料が挿入可能に形成され、入力された周波数信号に対し共振周波数を返す空洞共振器と、前記空洞共振器から返された共振特性を測定するネットワークアナライザとを備え、誘電特性値が既知の標準試料を用いることにより、前記空洞共振器及びネットワークアナライザを備えている。
また、GPS信号を受信して恒温型水晶発振器に位相固定し、基準周波数信号を発生するGPS周波数基準信号発生器を備え、前記ネットワークアナライザ内で使用する基準周波数に、前記GPS周波数基準信号発生器により発生した基準周波数を用いることが望ましい。このように構成することにより、ネットワークアナライザの立ち上げ後、すぐに安定した基準信号を得ることができるため、数時間のウォームアップ時間を設ける必要がなく、高精度の測定が直ちに可能となる。
また、信号レベルを所定量減衰するアッテネータを備え、前記空洞共振器への信号入力経路の直前に前記アッテネータが設けられ、前記空洞共振器に入力される周波数信号の信号レベルが減衰されることが望ましい。このように構成すれば、このアッテネータにより、空洞共振器からの反射信号を低減することができる。したがって、インピーダンス不整合を低減し、測定試料に対する誘電特性測定の再現性低下を抑制することができる。
本発明によれば、有機絶縁材料の測定試料の形成が容易にでき、また、準マイクロ波帯〜マイクロ波帯における有機絶縁試料の誘電特性の測定評価が容易且つ高精度に行うことのできる有機絶縁材料の高周波誘電特性測定評価方法を提供することができる。
以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に基づいて説明する。図1は、本発明に用いられる有機絶縁材料の高周波誘電特性測定評価システムの構成を模式的に示す図である。図1に示す高周波誘電特性測定評価システム(以下、測定評価システムと称す)100は、誘電特性測定用の空洞共振器1と、マイクロ波ベクトルネットワークアナライザ(以下、ネットワークアナライザと称す)2と、前記空洞共振器1への入力信号を減衰させるアッテネータ3と、前記空洞共振器1とネットワークアナライザ2とを接続する同軸ケーブル5、6とで構成される。また、ネットワークアナライザ2には、GPS周波数基準信号発生器(以下、基準信号発生器と称す)4が接続される。このように、この測定評価システム100においては、前記空洞共振器1を用いることにより、所謂、空洞共振器摂動法が採用される。
前記空洞共振器1は、図示するように略円筒形の外形を有し、その内部は空洞に形成されている。また、その天面中央には、測定試料Tを挿入するための孔1aが形成されている。この空洞共振器1は、共振周波数に応じて、その内部の空洞空間の大きさが異なるものが用意され、測定においては測定したい周波数に合わせた共振周波数(1、2、5、10、20GHz等)を有する空洞共振器1がそれぞれ用いられる。また、前記孔1aの径は周波数によって異なり、例えば1−10GHzの空洞共振器1では直径1.5mm、20GHzでは直径0.7mmに形成される。
また、ネットワークアナライザ2は、上限周波数40GHzまでの高周波信号について測定可能であり、空洞共振器1に対し同軸ケーブル5を介して高周波信号を与え、空洞共振器1からの反射信号を同軸ケーブル6を介して測定する機能を有している。尚、このネットワークアナライザ2の仕様を満たすものとして、例えば、Agilent社製8722ESがある。
また、アッテネータ3は、減衰量10dB程度であって、同軸ケーブル5の空洞共振器1側(信号入力側)に取り付けられる。すなわち、前記空洞共振器1に測定試料Tを挿入すると、空洞共振器1におけるインピーダンスが変動(増大)するため、空洞共振器1の信号入力部からの反射が増大する。このため、このアッテネータ3により、前記反射信号を低減するようになされている。これにより、インピーダンス不整合の影響を低減し、測定試料Tに対する誘電特性測定の再現性低下を抑制することができる。
また、基準信号発生器4は、GPS(Global Positioning System)信号を受信し、恒温型水晶発振器に位相固定を施すことにより、セシウム原子時計の精度で10-12の周波数安定度を有する10MHzの基準信号を発生する。尚、このGPS周波数基準信号発生器4の仕様を満たすものとして、例えばAgilent社製58503Aがある。この基準信号発生器4において発生された10MHzの基準信号は、ネットワークアナライザ2に入力され、ネットワークアナライザ2内の基準信号として使用される。その結果、ネットワークアナライザ2の立ち上げ後、すぐに安定した基準信号を得ることができるため、数時間のウォームアップ時間を設ける必要がなく、高精度の測定が立ち上げ後、直ちに可能となる。
また、測定試料Tは、前記したように空洞共振器1に設けられた孔1aに挿入されるが、その形状は、前記孔1aに挿入可能な幅(1−10GHzの場合:1.5mm以下、20GHzの場合:0.7mm以下)で、長さ8cm以上の細長い棒状に加工されたものが使用される。なお、ある有機絶縁材料を測定試料とする場合、同一の材料から複数(例えば4本)の測定試料Tを作成し、各試料について誘電特性の測定評価を行う。これにより、測定試料Tのそれぞれについて、誘電特性、膜厚、加工性などに変動がある場合、測定データのばらつきを調べることにより変動要因の影響を検知することができる。また、複数の測定試料の加工幅を変えることにより、加工時の変質層の影響を検知することができる。
また、本発明に係る測定評価方法にあっては、比誘電率の測定では、その値が既知である石英、サファイア、MgO,AlNなどの加工試料を標準試料A'として用い、誘電損失の測定では、その値が既知であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、四フッ化エチレン(PTFE)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、液晶ポリマー(LCP)、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル(PFA)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン(FEP)、ポリベンゾオキサゾール(PBO)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)等の加工試料を標準試料A''として用いる。すなわち、前記測定評価システム100の測定精度を補正するため、前記標準試料A'、A''により補正係数K',K''を求め、測定評価システム100で測定した測定試料Tの共振特性と前記補正係数K', K''とから、この測定試料Tの補正された誘電特性値が求められる。
続いて、以上の構成の測定評価システム100による測定試料Tに対する誘電特性(比誘電率、誘電損失)の測定方法について図2のフローに基づき説明する。先ず、測定試料Tを未挿入の状態で空洞共振器1に所定の周波数信号を入力し、その共振周波数(基準共振周波数)、Q値(基準Q値)を測定する(図2のステップS1)。
次いで、標準試料A'を、空洞共振器1に設けられた孔1に挿入し、空洞共振器1に前記ステップS1で入力した周波数信号と同じ信号を入力し、標準試料A'の共振周波数を測定する。そして、標準試料A'を空洞共振器1から抜き取った後、標準試料A''を前記空洞共振器1の孔1に挿入し、空洞共振器1に前記ステップS1で入力した周波数信号と同じ信号を入力し、標準試料A''のQ値を測定する(図2のステップS2)。尚、ステップS2における標準試料A'の共振周波数の測定と標準試料A''のQ値の測定の順序はどちらが先でもよい。
次いで、ステップS1で測定した共振周波数(基準共振周波数)とステップS2で測定した共振周波数との差分から、式(2)により標準試料A'の比誘電率εA''を求め、ステップS1で測定したQ値(基準Q値)とステップS2で測定したQ値との差分から、式(2)により標準試料 A''の誘電損失εA""を求める(図2のステップS3)。なお、εA''は標準試料A'の比誘電率、F0は測定試料なしの共振周波数、FA'は標準試料A'挿入時の共振周波数、αは共振モード係数、SCは共振器の断面積、SA'は標準試料A'の断面積である。また、εA""は標準試料A''の誘電損失、Q0は測定試料なしのQ(Quality Factor)値、QA"は標準試料A''挿入時のQ値、αは共振モード係数、SCは共振器の断面積、SA"は標準試料A''の断面積である。
Figure 0004482659
次いで、前記ステップS3で求めた標準試料A'の比誘電率εA''と、文献値とから補正係数K'を算出する。また、標準試料A''の誘電損失εA"''と文献値とから補正係数K''を算出する(図2のステップS4)。なお、標準試料A'が石英加工試料の場合、その比誘電率の文献値には、例えば値3.78(T.S. Laverghetta,“Microwave Materials and Fabrication Techniques,Third Edition,”Artech House,Boston, pp.43,2000)を適用することができる。
次いで、測定試料Tを空洞共振器1に設けられた孔1に挿入し、空洞共振器1に前記ステップS1で入力した周波数信号と同じ信号を入力し、その共振周波数とQ値を測定する(図2のステップS5)。尚、このステップS5はステップS1とステップS2の間で行なわれてもよい。
そして、ステップS1で測定した共振周波数(基準共振周波数)とステップS5で測定した共振周波数との差分、および前記補正係数K'から、式(3)により測定試料Tの比誘電率εT'を求め、ステップS1で測定したQ値(基準Q値)とステップS5で測定したQ値との差分、および前記補正係数K''から、式(3)により測定試料Tの誘電損失εT''を求める(図2のステップS6)。
なお、εT'は測定試料Tの比誘電率、F0は測定試料なしの共振周波数、FTは測定試料T挿入時の共振周波数、αは共振モード係数、SCは共振器の断面積、STは測定試料Tの断面積、K'は比誘電率補正係数である。また、εT''は測定試料Tの誘電損失、Q0は測定試料なしのQ値、QTは測定試料T挿入時のQ値、αは共振モード係数、SCは共振器の断面積、STは測定試料Tの断面積、K''は誘電損失補正係数である。






Figure 0004482659
以上のように、本発明に係る実施形態によれば、空洞共振器1を用いて共振周波数,Q値を測定し、測定試料Tとしての有機絶縁材料の誘電特性値を測定評価するようになされる。すなわち、空洞共振器1に挿入する測定試料Tは、細長い棒状に加工するのみでよいため、その加工形成においては、有機絶縁材料にストリップ線路やマイクロストリップ線路を形成するといった工程を必要としない。したがって、試料の形成にかかるコストを抑え、短時間で測定試料Tを形成することができる。
また、誘電特性値が既知である標準試料A',A''を用いて補正係数K'及びK''を求め、システムの補正を行うことにより、高精度の測定結果を得ることができる。また、ネットワークアナライザ2から空洞共振器1に入力する高周波信号にアッテネータ3による減衰を施すことにより、ネットワークアナライザ2への反射量を低減し、インピーダンス不整合の影響を低減することができる。その結果、測定試料に対する誘電特性測定の再現性低下を抑制することができる。さらには、ネットワークアナライザ2内の基準信号に、基準信号発生器4で発生された10-12の周波数安定度を有する基準信号を用いることにより、ネットワークアナライザ2の立ち上げ後、長時間のウォームアップ時間を設けることなく、すぐに安定した基準信号を得ることができ、高精度の測定を直ちに可能とすることができる。
続いて、本発明に係る誘電特性測定評価方法について、実施例に基づき、さらに説明する。
本発明に係る誘電特性測定評価方法および誘電特性測定評価システムについて検討するため、前記一実施の形態に示す構成のシステムを構築し、試験を行った。空洞共振器には、1、2、5、10、20GHzの5種類の共振周波数に対応した5台の空洞共振器(関東電子応用開発社製)を用いた。また、上限周波数40GHzのマイクロ波ベクトルネットワークアナライザにはAgilent社製8722ESを用い、GPS周波数基準信号発生器には、Agilent社製58503Aを用いた。
また、同軸ケーブルによる空洞共振器とネットワークアナライザとの接続において、さらにインピーダンス不整合を低減させ、測定再現性を向上させるため、空洞共振器のSMAメスコネクタに対して、同軸ケーブルをKオスコネクタにより接続した。また、システム全体は、PC上のビジュアルベーシック(Visual Basic)制御プログラムで測定作業の制御を行い、GUI(Graphic User Interface)画面から誘電特性の計測、結果の算出、表示、保存などを行った。
比誘電率を求める上での標準試料には、20本の石英加工試料を形成して用い、誘電損失(Tanδ)を求める上での標準試料には、その値が既知の標準試料(PEEK、PFE、PBO、PEI等)を用いた。また、測定試料には、0.2mm厚のFR−4(耐燃性ガラス基材エポキシ樹脂積層板)、0.2mm厚のBTレジン(三菱ガス化学株式会社製)、0.05mm厚のポリイミドのそれぞれについて4本の試料を加工形成して用いた。試料の加工形成においては、有機絶縁材料のシートおよびフィルムを、半導体デバイスの個辺チップ化に用いられるダイヤモンドブレードによるダイシングソー(ディスコDAD525)を用いて切断し、有機材料の加工を行った。尚、これにより、μmオーダーでの高寸法精度の加工が可能となった。なお、加工後の試料断面について、荒れがみられる時は、精密研磨により断面を平滑に仕上げ、寸法精度を改善する必要がある。
また、試料の寸法測定においては、デジタル目盛りにより、最小目盛り1μmまで直読可能なマイクロメータ(ミツトヨ227−201)を用いた。測定に際しては、加工時に発生した粒子状のゴミをできるだけ取り除き、正常な測定面が得られるように注意して行った。尚、図3に、加工形成した試料の写真を示し、図4に試料を空洞共振器(10GHz)に挿入した状態の写真を示す。
また、共振カーブ(共振特性)を測定する際には、カーブの裾野におけるノイズの影響を低減させるため、50回の波形平均化操作(アベレージング)を行って、波形をスムースにした。これにより、ノイズの影響がほぼ抑制された。また、ネットワークアナライザのIF帯域を狭めることにより、ノイズの影響を低減させるようにした。
以上の構成の下、先ずGPS周波数基準信号発生器の有効性について検討した。図5に、2個の石英加工試料について、周波数5GHzでの比誘電率(Relative Dielectric Constant)の測定データを、装置立ち上げ後の経過時間(6時間30分まで)に対して順次プロットしたグラフを示す。図示するように、試料1の比誘電率値は、平均3.70、標準偏差0.05%、試料2は、平均3.68、標準偏差0.03%となり、非常に微小な時間変動に留まった。この結果より、ネットワークアナライザを立ち上げた後、数時間のウォームアップ時間を取らなくても、直ちに高精度の測定が可能となることを確認した。
続いて、標準試料に用いる石英加工試料について、比誘電率の測定評価を行った。図6〜図10において、その結果をプロットしたグラフを共振周波数毎に示し、表1にその平均値を示す。
Figure 0004482659
これらの比誘電率の測定値に対して、文献値3.78(T.S. Laverghetta,“Microwave Materials and Fabrication Techniques,Third Edition,”Artech House,Boston, pp.43,2000)を用いて、補正係数K'を求めた。
この補正係数K'の値を表2に示す。



Figure 0004482659
続いて、測定試料(FR−4、BTレジン、ポリイミド)の比誘電率(Relative Dielectric Constant)及び誘電損失(Tanδ)の測定を行った。尚、比誘電率の算出に用いる補正係数K'は表2に示す値を用いた。なお、誘電損失の補正は行っていない。図11に、0.2mm厚のFR−4の結果を示し、図12に、0.2mm厚のBTレジンの結果を示し、図13に0.05mm厚のポリイミドの結果を示す。その結果、いずれの材料についても、加工性がよく、比誘電率、誘電損失ともにばらつきが少なく測定することができた。なお、これらの結果では、誘電損失の補正は行っていない。
以上の実施例の結果から、本発明に係る誘電特性測定評価方法は、有機絶縁材料の測定試料の形成が容易にでき、また、準マイクロ波帯〜マイクロ波帯における有機絶縁試料の誘電特性測定評価を容易且つ高精度に行なえることを確認した。
本発明にかかる誘電特性測定評価方法は、高周波帯域で用いられる電子実装系において、多層配線された基板等の層間絶縁層に用いられる有機絶縁材料の誘電特性の測定に好適に用いることができる。
本発明に用いられる誘電特性測定評価システムの全体構成を模式的に示す図である。 図1の誘電特性測定評価システムを用いた測定材料に対する誘電特性測定方法のフローである。 加工形成した試料を示す写真である。 試料を空洞共振器に挿入した状態を示す写真である。 石英加工試料について、比誘電率の測定データを、装置立ち上げ後の経過時間に対して順次プロットしたグラフである。 共振周波数1GHzにおける石英加工試料の比誘電率の測定評価結果を示すグラフである。 共振周波数2GHzにおける石英加工試料の比誘電率の測定評価結果を示すグラフである。 共振周波数5GHzにおける石英加工試料の比誘電率の測定評価結果を示すグラフである。 共振周波数10GHzにおける石英加工試料の比誘電率の測定評価結果を示すグラフである。 共振周波数20GHzにおける石英加工試料の比誘電率の測定評価結果を示すグラフである。 0.2mm厚のFR−4の誘電特性を測定評価した結果を示すグラフである。 0.2mm厚のBTレジンの誘電特性を測定評価した結果を示すグラフである。 0.05mm厚のポリイミドの誘電特性を測定評価した結果を示すグラフである。 従来のストリップ線路を用いた共振器法による測定方法を説明するための図である。 従来のストリップ線路を用いた別の測定方法を説明するための図である。
符号の説明
1 空洞共振器
2 ネットワークアナライザ
3 アッテネータ
4 基準信号発生器(GPS周波数基準信号発生器)
5 同軸ケーブル
6 同軸ケーブル

Claims (2)

  1. 標準試料及び有機絶縁材料の測定試料が挿入可能に形成され、入力された周波数信号に対し共振周波数を返す空洞共振器と、受信したGPS信号を恒温型水晶発振器に位相固定することにより発生された基準周波数信号を用いると共に、前記空洞共振器から返された共振周波数を測定するネットワークアナライザとを備えた誘電特性測定評価システムを用いて、該有機絶縁材料の比誘電率値を測定評価する誘電特性測定評価方法であって、
    GPS信号を受信して恒温型水晶発振器に位相固定し、基準周波数信号を発生する工程と、
    前記基準周波数信号を用いるネットワークアナライザにより、前記測定試料及び標準試料が空洞共振器に未挿入状態の基準共振周波数を測定する工程と、
    比誘電率値が既知の標準試料を前記空洞共振器に挿入して、前記ネットワークアナライザにより共振周波数を測定する工程と、
    前記測定した標準試料の測定共振周波数と、前記空洞共振器に測定試料及び標準試料が未挿入状態の基準共振周波数との差分から、前記標準試料の比誘電率実測値を下記数1により算出する工程と、
    前記算出した標準試料の比誘電率実測値と、該標準試料の既知の比誘電率値とから補正係数を算出する工程と、
    前記測定試料を前記空洞共振器に挿入し、前記ネットワークアナライザにより共振周波数を測定する工程と、
    前記測定した測定試料の測定共振周波数と前記空洞共振器に測定試料及び標準試料が未挿入状態の前記基準共振周波数との差分と、前記補正係数とを用いて該測定試料の比誘電率値を下記数2により算出する工程と、
    を含むことを特徴とする誘電特性測定評価方法。
    Figure 0004482659
    なお、ε A' 'は標準試料A'の比誘電率(比誘電率実測値)、F 0 は測定試料及び標準試料が未挿入状態の共振周波数、F A' は標準試料A'挿入時の共振周波数、αは共振モード係数、S C は空洞共振器の断面積、S A' は標準試料A'の断面積である。
    Figure 0004482659
    なお、ε T 'は測定試料Tの比誘電率、F 0 は測定試料及び標準試料が未挿入状態の共振周波数、F T は測定試料T挿入時の共振周波数、αは共振モード係数、S C は空洞共振器の断面積、S T は測定試料Tの断面積、K'は比誘電率補正係数である。
  2. 前記標準試料は、石英、サファイア、MgO、AlNのいずれかの基板を加工形成した試料であることを特徴とする請求項1に記載された誘電特性測定評価方法。
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