覆銅箔層壓板相對介電常數的檢測試驗及其不確定度分析
2023-01-24由 中航時代儀器裝置 發表于 農業
梅毒過篩試驗是測的度嗎
隨著電子資訊科技的飛速發展，製作印製電路板的基材
覆銅箔層壓板的介電常數受到極大的關注。介電常數代表了
電介質的極化程度，也就是對電荷的束縛能力，介電常數越
大，對電荷的束縛能力越強。不同電子資訊產品，對印製電
路板介電效能的要求不盡相同。例如，為提高大型電子計算
機中印製電路板的導線訊號傳輸速度及通訊電子產品的高頻
電路，都要求印製電路板的基材覆銅箔層壓板具有較低的介
電常數。因此，準確測量覆銅箔層壓板的介電常數，就顯得
尤其重要。本文介紹一種用標準電容替代試樣電容測量覆銅
箔層壓板介電常數的方法（簡稱電容替代法）。
1 測量原理：
所謂介電常數
，
是用於衡量絕緣體儲存電荷的能力，它
是以兩塊平行放置的金屬板作為電極，之間全部充以絕緣材
料作為介質時構成的平行板電容器，在不考慮其邊緣效應時，
其電容量為：
式中：
ε
——
介電常數；
C
x
——
充有絕緣材料時平行
板電容器的電極電容；
S ——
平行板電容器的極板面積；
H
——
平行板電容器的極板間距。
考察一種電介質的介電常數，通常是要看相對介電常數。
所謂相對介電常數，就是電容器的電極之間及電極周圍的空
間全部充以絕緣材料時，其電容
C
x
與同樣電極構形的真空電
容器
C
0
之比：
式中：
ε
r
——
相對介電常數；
C
x
——
充有絕緣材料時電
容器的電極電容；
C
0
——
真空中電容器的電極電容。
由於在標準大氣壓下，乾燥空氣的相對介電常數等於
1。00053
，因此用這種電極構形在空氣中的電容來代替
C
0
測
量相對電容率
ε
r
時，也有足夠的精確度。
在覆銅箔層壓板相對介電常數的檢測試驗過程中，由於
試樣電容
C
x
比較小，此時電極的邊緣效應，測量用的導線、
測量系統等引起的分佈電容已不可忽略，這些因素將導致系
統產生較大的誤差。為了消除測試過程中的系統誤差，可以
採用電容替代法。
電容替代法就是在測量系統中並接一個標準電容替代試
樣電容進行檢測的方法，其測量原理示意圖如圖
1
所示。
C
測
為測微計電極之間構成的電容，
C
分
為測量引線及測量系統引
起的分佈電容之和，
C
標
為外接標準電容。
將製作的試樣電容放入測微計電極之內，調節測微計電
極間距，使其與試樣電容緊密接觸，試樣電容厚度為
H
，此
時試樣電容
C
x
和邊緣效應電容
C
邊
1
並接組成
C
測
，測出此時
系統的標定電容
C
A
。
2 試樣的製作
從被試覆銅箔層壓板上切取圓形試樣，其直徑為
50mm
。
將試樣銅箔，採用噴淋法，噴射密度為
1。32
～
1。41g/cm
3
的三氯化鐵水溶液進行蝕刻，將銅箔全部蝕刻掉。水溶液溫
度不超過
37
℃
。將蝕刻後試樣立即用電阻率不小於
10·m
的
流動冷水沖洗
5min
，用
10%
草酸溶液浸泡
5min
，再置於電
阻率不小於
10·m
的流動冷水沖洗，直到去掉表面汙垢。
將沖洗乾淨的試樣用電阻率不小於
1000·m
的冷水水洗
3
次（每次要換清水），每次
2min
。然後擦盡試樣表面水份，
將其放入溫度為
55 ±2
℃ ℃
的烘箱中，保持
4h
，取出後放入
乾燥器中備用。
3 預處理
試樣的預處理是測量覆銅箔層壓板相對介電常數的關鍵
條件之一。在檢測試驗開始前，先將試樣置於溫度
40 ±2
℃ ℃
，
相對溼度
90
％～
95
％的環境條件下，放置
96±1h
。立即置於
控制恢復條件中恢復，時間為
90±15min
。控制的恢復條件為
實際實驗室溫度
±1
℃
，但溫度要在
15
℃
～
35
℃
範圍內，相對
溼度
73
％～
77
％，氣壓
86 kPa
～
106kPa
。
4 檢測試驗
檢測試驗應在試樣恢復後，在控制恢復條件下，按下列
步驟立即進行：
（
1
）測量試樣的厚度
h
、試樣的直徑
D
。
（
2
）試樣電容的的製作：用極少量的矽酯將金屬箔貼在
試樣上。金屬箔可以是純錫或鉛，也可以是這些金屬的合金，
其厚度最大為
100μm
。測量試樣電容的厚度
H
。
（
3
）將試樣電容放入測微計內，調節測微計電極與其緊
密接觸，注意並接電容
C
標
不宜太大，以免引起較大測量誤
差。測出此時系統的標定電容
C
A
，測量頻率
1MHz
。取出試
樣電容，保持測微計電極間距不變，測出此時系統的標定電
容
C
B
。
