[发明专利]同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷的测量装置和方法，尤其是一种同时测量低温共烧结陶瓷(LTCC)收缩率和介电常数的装置及方法。

背景技术

LTCC在烧结过程中，会产生收缩现象。当把LTCC作为微波基板使用时，为了保证电气性能，必须要知道LTCC的收缩率，以便在设计过程中加以修正。另外设计基于LTCC基板的微波电路时，也需要知道LTCC的介电常数。通常测量LTCC收缩率的方法是使用X射线装置透视测量，这种方法需要专门设备，设备昂贵且有防护要求，而且效果也不是很好；测量材料介电常数方法有传输线法，驻波法等等，这些方法对材料样品的形态有一些要求，不一定适合实际使用的LTCC微波基板。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种同时测量陶瓷收缩率和介电常数的装置及方法，该方法和装置可以同时测量LTCC的收缩率和介电常数，也特别适合于测量LTCC微波基板的收缩率和介电常数。

技术方案：本发明的同时测量低温共烧结陶瓷收缩率和介电常数的装置包括LTCC基板和位于LTCC基板上两个结构形式相似且并排排列的第一谐振电路、第二谐振电路，其中：第一谐振电路的中间是第一矩形微带环谐振器，第一矩形微带环谐振器的两侧是第一L形输入输出微带线，第一矩形微带环谐振器与第一L形输入输出微带线相邻的一端之间是第一耦合缝隙，第一L形输入输出微带线的另一端是第一谐振电路的输入输出端口；第二谐振电路的中间是第二矩形微带环谐振器，第二矩形微带环谐振器的两侧是第二L形输入输出微带线，第二矩形微带环谐振器与第二L形输入输出微带线相邻的一端之间是第二耦合缝隙，第二L形输入输出微带线的另一端是第二谐振电路的输入输出端口。

第一矩形微带环谐振器导带的周长与第二矩形微带环谐振器导带的周长不同，因而第一谐振电路谐振频率与第二谐振电路的谐振频率不同。

本发明的同时测量低温共烧结陶瓷收缩率和介电常数的装置的测量方法为：首先使用测量仪器分别测量烧结后的LTCC基板上第一谐振电路和第二谐振电路的谐振频率；然后使用电磁仿真软件，以烧结前制版时设定的LTCC基板上的第一谐振电路和第二谐振电路的结构尺寸参数、LTCC基板厚度及基板材料估计的介电常数为初值，分别计算第一谐振电路和第二谐振电路的谐振频率，接着调整介电常数和用收缩率调整这些结构尺寸参数，使得仿真计算得到的第一谐振电路和第二谐振电路的谐振频率分别等于第一谐振电路和第二谐振电路谐振频率的测量值；这时候仿真计算使用的收缩率就是LTCC基板烧结后的收缩率，仿真计算使用的介电常数就是LTCC基板材料的介电常数，仿真计算使用的第一谐振电路和第二谐振电路各部分结构尺寸参数就是烧结后的LTCC基板第一谐振电路和第二谐振电路各部分结构尺寸参数。

本装置所使用测量方法是第一谐振电路和第二谐振电路的谐振频率的测量值与仿真计算值相等时，仿真计算时使用的基板材料的介电常数和电路结构尺寸参数就等于实际LTCC基板材料的介电常数和电路尺寸。

第一L形输入输出微带传输线与第矩形微带环谐振器之间通过第一耦合缝隙进行电磁能量耦合；第二L形输入输出微带传输线与第二矩形微带环谐振器之间通过第二耦合缝隙进行电磁能量耦合。

有益效果：本发明的有益效果是，可以同时测量LTCC基板材料的收缩率和介电常数；而且LTCC基板测试时的样品形态与实际应用时的形态一致，测量结果更具有代表性；又因为测量过程与仿真计算密切结合，因此测量结果便于应用于设计过程。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中有：LTCC基板1、第一谐振电路2、第二谐振电路3、第一矩形微带环谐振器4、第一L形输入输出微带线5、第一耦合缝隙6、第二矩形微带环谐振器7、第二L形输入输出微带线8、第二耦合缝隙9。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明所采用的实施方案是：陶瓷收缩率和介电常数测量装置包括LTCC基板和LTCC基板上的微波电路，其中：LTCC基板的一面是金属接地面，LTCC基板的另一面蚀刻着微波电路；微波电路包括两个结构形式相似的微波谐振电路，即第一谐振电路和第二谐振电路，这两个谐振电路各部分结构尺寸不同，两者的谐振频率也不同；每个微波谐振电路由矩形微带环谐振器和两个输入输出微带传输线组成；输入输出微带传输线形状是L形，每个L形输入输出微带传输线的一端作为谐振电路的输入输出端口，另一端则与矩形微带环谐振器的一条边平行，L形输入输出微带传输线与矩形微带环谐振器的通过缝隙进行电磁能量耦合。