[发明专利]一种宽带无过孔可复用介电常数测量装置及测量方法

说明书

本发明提供一种宽带无过孔可复用介电常数测量装置及测量方法，包括金属地板、金属垫片、待测基片、周期性电磁带隙结构和标准波导结构，测试结构的标准波导结构从下往上依次为标准法兰、标准波导，周期性电磁带隙结构包含两个矩形耦合孔和周期性矩形金属柱；本发明的馈电通过标准波导通过耦合孔耦合；本发明通过间隙波导形成的谐振腔对以封装材料为代表的薄膜或薄片形介质的介电常数进行测试，相对于传统的测试方法，本方法的介质基片加工简单、不需打孔且测试精度较高。

技术领域

本发明属于介电常数测试技术领域，涉及电磁带隙结构技术以及多模谐振腔技术，具体为一种基于电磁带隙谐振腔的一种宽带无过孔可复用介电常数测量装置及测量方法。

背景技术

近年来，由于印制电路板在极高频波段面临许多问题，影响系统性能，导致效率较低，在此背景下，为提高在毫米波频段的性能，先进电子封装迅速发展。先进的电子封装，如晶圆级封装，在5G通信、汽车雷达等各个细分市场中大量应用，推动了更先进的系统集成的设计。

先进的封装技术为毫米波天线集成提供了多种集成策略，包括封装天线和片上天线。天线和系统在如此高的频率受封装材料的电磁特性影响很大，因此精确了解封装材料的复介电常数对于设计这样的系统是很重要的。在先进的封装技术中，大多数介质为薄膜形，所以直接从介质膜上测量复介电常数至关重要。

多年来，出现了各种提取材料特性的方法。这些测量方法大致可分为两类，即透射/反射法和谐振腔法。在大多数情况下，透射/反射方法的带宽较宽，精度较低。谐振法的优势主要体现在较高的测试精度。

在这种背景下，本发明提出了一种新型的宽带无过孔可复用介电常数测量方法，相对于现有的测试方法，其具有成本低、测试精度较高、可复用、对待测介质薄膜加工要求低的特点。

发明内容

本发明的目的是提供一种无过孔、可复用、成本低、加工难度低、高精度、应用于封装薄膜材料领域的介电常数测量方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种宽带无过孔可复用介电常数测量方法，其特征在于：其特征在于：包括金属地板1、金属垫片2、待测基片3、周期性电磁带隙结构4和标准波导结构5，

所述的金属地板1包括金属板11、销钉孔12和螺钉孔13，金属板为矩形，销钉孔和螺钉孔在金属板的长边两侧交替排列；

金属垫片2从中间到外侧包含矩形窗21，金属板22，销钉孔23和螺钉孔24，金属板22为矩形，矩形窗21开在金属板中间位置，销钉孔23和螺钉孔24在金属板长边两侧；

待测基片3为矩形，位置位于金属地板中心点，厚度由金属垫片的厚度决定；

周期性电磁带隙结构4从上到下依次为金属板41，耦合孔42，周期性金属柱43，其中金属板41为矩形，周期性金属柱43和金属地板1形成间隙波导谐振腔，周期性金属柱43和金属地板1不接触，中间存在空气层，耦合孔42为矩形孔，位置位于金属板中轴线上，分别在间隙波导谐振腔的两端；

标准波导结构5从下到上依次为金属圆台51，标准波导52，长方体金属主体53和标准法兰54。

作为优选方式，待测频段为W波段，即测量待测介质薄膜3在W波段的介电常数特性。

作为优选方式，使用W波段标准波导和标准法兰。

作为优选方式，金属地板1、金属垫片2、周期性电磁带隙结构4和标准波导结构5的长为50mm，宽为33mm。

作为优选方式，两耦合孔42在间隙波导谐振腔的两侧，耦合孔42的长和宽分别为1.1mm和0.35mm，耦合孔位于电磁带隙结构金属板41的长边中轴线上，与电磁带隙结构在长边方向上的距离为3mm。