采信团体标准项目《低损耗介质板的复介电常数测试 分离式圆柱谐振腔法》由 TC47(全国印制电路标准化技术委员会)归口 ,主管部门为工业和信息化部(电子)。
主要起草单位 电子科技大学 、工业和信息化部电子第五研究所 、中国测试技术研究院 、成都恩驰微波科技有限公司 、中国科学院深圳先进技术研究院 、山东国瓷功能材料股份有限公司 。
| 31 电子学 |
| 31.180 印制电路和印制电路板 |
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本标准规定了使用分离式圆柱谐振腔法测量高频介质基板及薄膜材料在微波和毫米波频段的介电常数和介质损耗角正切的测试方法,包括术语和定义、原理、环境条件、仪器设备、样品要求、测试步骤、计算公式、注意事项及试验报告等内容。本标准适用于片状材料的测试,电场平行于平板表面,频率测试范围:f = 2 GHz~100 GHz;介电常数测试范围:?r = 2.0~100.0;介质损耗角正切测试范围:tanδ = 1.0×10?5~1.0×10?2;温度测试范围:T = -65℃~125℃。 本标准适用于高频介质基板和薄膜材料。
目前,国内有正在转化IEC制定的标准IEC 61189-2-721:2015《微波频段下覆铜箔层压板的相对介电常数和介质损耗角正切测试方法-分离式介质谐振器法》,其测试频率范围为1.1 GHz~20 GHz,而对于高频高速覆铜板或薄膜材料,不同频率下其介电性能是不一样的,为了提高通信系统的传输带宽和速率,更是需要高频段的测试数据,该标准的频率范围无法满足更高频段的测试需求。此外,该标准在1.1 GHz、2.5 GHz、5 GHz、10 GHz、15 GHz、18 GHz的测试频点需要6个不同尺寸的夹具,与之对应还需要加工不同尺寸的样品,测试过程较为繁琐。国际标准IEC 62562:2010《Cavity resonator method to measure the complex permittivity of low-loss dielectric plates》的覆盖频率为2 GHz~40 GHz,上限有所提高,但对更高频段仍无法满足要求,且该标准针对国内测试现状的操作性不强,其中描述的操作方法更多是结合国外独有的设备及条件,不利于国内相关产品的研制。此外,该标准对于材料介电常数温度系数(TCDk)和介质损耗角正切温度系数(TCDf)的测试方法的描述较少,不利于分离式圆柱谐振腔法变温测试相关产品和设备的研发。国际标准IPC-TM-650 2.5.5.13《Relative Permittivity and Loss Tangent Using a Split-Cylinder Resonator》的测试范围为10 GHz~50 GHz,采用一腔多模技术实现单腔多频点的测试,但没有温度系数的测试方法。对于薄膜材料,标准SJ/T 1147-1993《电容器用有机薄膜介质损耗角正切值和介电常数试验方法》采用电极法,仅为点频测试,频点为50 Hz、1 kHz、1 MHz,且无变温测试能力。综上所述,对比国内外现有标准情况,本标准在频率范围(2 GHz~100 GHz)、温度测试(-65℃~125℃)和试验步骤细节、测试的可操作性及可重复性上综合优于现有标准,是现有相关标准的优化与延伸。
5G通信是新一代信息技术发展的主要方向,作为下一个万亿规模的战略性新兴产业,对我国移动通信技术领跑具有不可估量的作用。高频高速覆铜板及介质基板材料、薄膜类介电材料是5G通信发展的关键,其介电常数和介质损耗角正切是决定器件阻抗、损耗与性能的核心参数,两者的准确测量对产品设计和研发至关重要。本标准积极响应《国家标准化发展纲要》及《贯彻实施〈国家标准化发展纲要〉行动计划(2024-2025年)》的号召,面向新一代信息技术等领域开展标准研制,是落实标准强国战略的具体举措。本标准已在实际应用中证明了其价值,为高频介质基板、薄膜材料提供高精度、宽频带的测试方法,形成材料出厂测试、过程验证、改善验证、终端准确应用的良性循环,支撑材料研发、生产及应用,提升产业链整体水平与效率。本标准已由工业和信息化部电子第五研究所、中国测试技术研究院、中国科学院深圳先进技术研究院等参编单位率先应用,并由华为、京东方、OPPO、潮州三环等头部企业广泛应用于基板与薄膜材料的检测,应用效果显著,为产业链上下游企业提供了统一、可靠的测试依据。 我国高频高速覆铜板产业已进入快速发展阶段,性能逐步比肩国际同类产品,国内完整的PCB(印制电路板)及通信设备产业链为本标准的推广提供了庞大的市场基础和迫切的内生需求。分离式圆柱谐振腔法是国际上测试低损耗介质材料复介电常数的先进方法,其技术原理科学、成熟,已在IEC 62562:2010等标准中应用。在此基础上,本标准通过大量试验和企业应用验证,同时具备高精度、宽频带(2 GHz~100 GHz)和温度范围测试能力,技术性价比高。采信本标准对企业而言,其实施成本可控且长期效益显著:初期投入为矢量网络分析仪和分离式圆柱谐振腔测试系统,国内已具备相关设备的供应能力,降低了企业的采购门槛与成本;运营成本可因本标准统一测试方法而得以降低,避免了因方法不统一或操作不当导致的测试失败、数据争议等隐性成本。本标准具备坚实的研究基础和成熟的实施条件,是由电子科技大学牵头、联合多家科研机构和企业共同编制,已完成技术、系统的研发及测试试验的验证,确保了从理论原理、设备研发到工艺规范的全链条技术成熟。
自2023年7月实施以来,本标准已被牵头及参编单位率先使用,广泛应用于科研、产品质量控制和第三方检测服务中,实现了对介质基板与薄膜材料无损、高精度、宽频带的复介电常数测量。此外,本标准发布实施后,华为、京东方、OPPO、潮州三环等头部企业已广泛采用该标准进行基板与薄膜材料的检测,应用效果显著,有效证明了本标准的科学性、实用性与可靠性。 采信本团体标准为推荐性国家标准,可覆盖材料研发、生产、检测、应用全链条,在全国范围内实现本先进测试方法的统一和推广,推动行业从“多方法并行”转向“统一标准”,为高频通信材料产业的规范化及高质量发展提供权威技术支撑。技术效益上:采信本标准可统一测试基准,提升我国高频材料数据的一致性和可比性,打破分离式圆柱谐振腔高频变温测试领域的技术壁垒,助力核心技术攻关;经济效益上:采信本标准可通过提供先进、统一的测试方法,降低因方法差异导致的研发重复投入和质量争议成本,提升国产材料产品的性能一致性与国际市场竞争力,助力5G/6G、卫星通信等万亿级产业规模扩张;社会效益上:采信本标准可推动高频测试技术标准化,培养行业专业测试人才,强化我国在高端电子材料测试领域的话语权,支撑国家科技自立自强战略;生态效益上:采信本标准可通过统一测试方法来提升测试效率和准确性,减少因重复测试、样品浪费带来的资源消耗,间接促进企业、产业绿色低碳发展。