Page 38 - 電路板季刊第110期

36 專業技術 材料高頻介電特性量測技術之發展 Development of High-Frequency Dielectric Properties Measurement Techniques for Materials

在量測過程中，待測樣品置於兩介質塊之間，樣品的介電特性會改變電磁場的分
布，進而造成共振頻率與 Q 值的偏移。透過比較插入樣品前後訊號的差異，並結合電磁
場分佈模型，即可反推出樣品的實部介電常數（ε′）與介電損耗正切（tan δ）。由
於 SPDR 對共振頻率偏移與 Q 值變化極為敏感，因此特別適合量測低至中等損耗的平
板材料。

此方法屬於單頻點量測，每一個 SPDR 結構對應一個固定頻率。依據商用產品現
況，市售 SPDR 的最高頻率約為 15 GHz，常用於 1 GHz 至 15 GHz 頻段的材料特
性分析。其應用範圍涵蓋高頻 PCB 基材、微波陶瓷、聚合物基板以及其他射頻材料。
SPDR 量測技術也已被納入國際標準體系，對應的檢測標準為 IEC 61189-2-721，為
高頻基材的介電性能提供統一的測試依據。
相較於自由空間法或開放式共振腔，SPDR 在低損耗材料量測方面具有更高靈敏
度與穩定性。由於樣品僅需製備成薄片狀，即可方便地插入共振腔，因此樣品製備要
求相對簡單。但需注意的是，SPDR 為單頻點技術，無法提供連續頻譜資訊，且在高
於 15 GHz 的應用上仍受到腔體尺寸與模態控制的限制。總體而言，SPDR 具備高靈
敏度、低損耗量測能力及國際標準化的優勢，是評估 PCB 基板與微波陶瓷材料介電特
性的可靠方法。

圖二、Split Post Dielectric Resonator(SPDR)結構[6]
表二、SPDR在不同頻率下所對應樣品的尺寸[6]

Fabry–Perot 開放式共振器（Fabry–Perot Open Resonator, FPOR） 是目前
常見且廣泛應用於毫米波頻段材料介電特性量測的方法之一。其基本原理是利用兩片
大型高反射率的曲面鏡，使電磁波在鏡面間多次往返，並在中央形成穩定的駐波場分
布。由於場區集中且品質因子（Q 值）高，因此 FPOR 特別適合量測大尺寸、低損耗
材料的介電特性 [3]。