Устройство для измерения диэлектрической проницаемости тонколистовых материалов

 

Изобретение относится к электрическим измерениям. Цель изобретения - повышение точности измерений диэлектрической проницаемости тонколистовых материалов, используемых в качестве лодпожек гибридно-интегральных схем - достигается путем устранения погрешности за счет краевых емкостей Устройство реализовано в виде несимметричных параллельных микрополосковых линий, образованных металлическими полосками 1-4 и общим металлическим основанием 5, нанесенными на измеряемую диэлектрическую подложку 6. Устройство также позволяет количественно оценивать анизотропию диэлектрических свойств серийно выпускаемых плат. 1 ил. 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s G 01 R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4395966/21 (22) 21.03.88 (46) 30.01.91. Бюл. N. 4 (72) Ю.Ф, Андреев (53) 621,317.39 (088.8) (56) Конструирование и расчет полосковых устройств. Под ред, И,С. Ковалева, M.: Сов.радио, 1974, с. 62-77.

Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах, М,; Физматгиз, 1963, с. 15-29.

„„Я „„1624358 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ТОНКОНИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к электрическим измерениям. Цель изобретения — повышение точности измерений диэлектрической проницаемости тонколистовых материалов, используемых в качестве подложек гибридно-интегральных схем — достигается путем устранения погрешности за счет краевых емкостей. Устройство реализовано в виде несимметричных параллельных микрополосковых линий, образованных металлическими полосками 1 — 4 и общим металлическим основанием 5, нанесенными на измеряемую диэлектрическую подложку 6, Устройство также позволяет количественно оценивать анизотропию диэлектрических свойств серийно выпускаемых плат. 1 ил.

16243э8

Изобретение относится к области эле;тричэских измерений и может быть использованс для измерения относительной диэлектрической проницаемости тонколистовых материалоз, в частности попикор овых, ситалловых, кварцевых и др. пластин, используемых в качестве подпожек гибридных интегральных схем.

Цель изобретения — повышен;,1е точности измерений путем устранения погрешности, вызванной влиянием краевых емкостей.

На чертеже представлен общий в,д угтройства.

Устройство содержит несимметричные параллельные полосковые линии. образован«ые металлическими полосками 1-4 п общим основанием 5, нанесенными на подложку 6, диэлектрическая проницаемость которой измеряется. Основание 5 выполнено из того же материала. что и полоски.

Устройство может быть изготовлено с применением известных методов фотолитОГРафИИ И НаПЫЛЕНИЯ В ВаККУУМЕ.

Устройство используется следующим

Образом, С помощью стандартного измерителя емкости (например, Е7 — 12) измеряют емкости конденсаторов C1...Ñ4, образованных полосками 1...4 и основанием 5.

Для определения относительной диэлектрической проницаемости K измеряемой подложки полученные значения емкостей

С1 и С2, а также значения ширины полосок

",,/ !1 N 2, толщину подложки h и длину одстаеляют в формулу

3 6-.7 . h С1 — С2

I (W> — Nl;. где г, 1 — диэлектрическая проницаемость подложки на участке между полосками 1 и

2.

То же осущес-вляют для определения г2 — 3 и кз — 4 дпя участков подложки между полосками 2 и 3 и 3 и 4 соответственно.

Значение е подложки определяют путем усреднения

3 1 — 2 + 2 — 3+ 3 — 4

В устройстве использовано свойство несимметричных полосковых линий, заполненныхх диэлектриком, которое заключается в том, что общие емкости двух различных полосковых линий могут отличаться в 1.5...4 раза, а их краевые емкости при этом отличаются не более чем на 2 .

При использовании устройства расчет значения r; производится на основе определения разности емкостей двух конденсаоров, выпслненных на измеряемом диэлектрике в виде несимметричных поло;. (Л! — я,+1) I . и-зм С,! -1) изм 6 - 1- +

+(С1ь — С(+т)g ) +(-h — :(+1)т1

У 1ит«!вэя, что Cib =- С(1+1)б, и на Gc. o .3ÿнии то:о что

-.. -с() =.« -(+ ) (+1) 36 т h получим выражение (1) для опредепенияе

Выполнение условия Ь 2h где k< — расстояние между полосками, необходимо для ис <л«оче. ия Вэаимног.) >3!I .« íèÿ полосковых линий. ло

Методическая погреи;ность, сЕ. çàííàÿ с пренебрежением разно тью краеьых емкостей по торцу С т — C(!«)g> не превосходи.

0,5 j при выполнении условий ц

Nl! «О25н

1ОО.

;...l алегре.«««.ость, пределения F. по форму4р ле (I) имеет хине« ап«ное э ачение при выполнении у(левил

С

"- с+ — или

N/!

1 5 — (4

Фl -+-;

Устройство рекомендуется использовать для измерения материалов, значения е которых лежат в пределах 1,5...20.

Таким Образом, выполнение устройства в виде параллельных несимметричных микрополоскозых ли ий, геометрические харэктерис ики ко — îðûõ удовлетворяют ука. анным условиям, позволяет практически устранить влиян.. е краевой емкости на очность измерений. УстрОЙство также позво. яет количественно Оценивать анизотропию диэлектрических свойств серийно ьыпускаемых пла"тин, с овых линий, что позволяет практичегки исключить влияние краевой емкости на точ«001 ь измерения. Емкость плоского конденсатора, у которого размеры обкладок

5 соответствуют верхней полоске полосковой линии, определяется выражением

EI W!

C! =

3,6 л.h

Измерен«1ая емкость С;иэ равна сумме

1о емкости С и краевой емкости С хр, причем

С хр состоит из емкости вДоль боковой поверхности С!е и емкости по;-орцу С;т

Садизм " C! + C;Kð = С « C!; + C!т

Разность емкостей Сь, и C{!«) зм опре15 деияется

1624358 где k — расстояние между полосками;

h — толщина измеряемого диэлектрика;

WI, 1л/;+1 — значения ширины соседних полосок;

I — длина полосок.

Составитель С,Петров

Техред М.Моргентал Корректор С.Шекмар

Редактор О.Спесивых

Заказ 186 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Ггроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Устройство для иэмеоения диэлектрической проницаемости тонколистовых материалов, содержащее плоский квазистатический конден а ор, между об- 5 кладками которого расположен иэмеряемыйдмэлектрик,отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введены дополнительные конденсаторы, число которых не менее од- lo ного, при этом все конденсаторы в виде параллельных несимметричн гх полосковых линий, расположенных на измеряемом диэлектрике и имеющих одну общую обкладку, 15 а геометрические характеристики полосковых линий выбраны из соотношений

k >2h;

Щ 0,25 h;

El

mr,) 1oo;

1.5< д — — 4,