Page 42 - 電路板季刊第110期

40 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

為因應次太赫茲頻段材料特性驗證之需求，本研究將既有毫米波共振腔量測核心
技術延伸至 220 GHz 介電測試系統的設計開發。系統架構採用具備較高品質因子（Q

值）的雙曲面共振腔設計，訊號饋入方式則改以介電反射板取代傳統波導直接耦合，
將波導輸出的訊號有效導入共振腔中 [9]。此一設計透過調整饋入天線與反射板的角
度，可實現最佳化的能量耦合，並確保共振腔場分布的穩定性。

在樣品定位方面，系統搭載高解析度步進馬達，可精確尋找樣品於場區中對應
最大共振信號的位置，提升量測靈敏度與再現性。實驗上，我們以厚度 145 µm 的
Panasonic M7 基材進行測試，涵蓋頻段為 140–180 GHz。量測結果如圖七所示，所
獲得的介電常數約為 3.3，介電損耗約為 0.0022 – 0.0025，與官方數據低頻數據相當

一致，驗證了系統的準確性與可靠性。

圖七、市售樣品實測 140GHz-180GHz 之結果

系統硬體架構方面，採用了 Rohde & Schwarz ZC220 昇頻模組作為量測核
心，操作範圍可涵蓋 140–220 GHz。訊號由 horn antenna 發射，並透過介電透鏡

將電磁波聚焦並轉向側邊的共振腔，進而在腔體內形成穩定且高強度的電場分布。此
設計相較於傳統的波導直接饋入方式，能有效降低高頻波導結構在精密加工上的困難
度，僅需製作具反射特性的金屬邊界，即可與介電透鏡進行匹配，實現穩定且高效的
能量耦合。

整體而言，該系統提供了一個在 140–220 GHz 次太赫茲頻段進行材料介電特性
量測的可行解決方案，不僅在低損耗材料的測試上展現出高度靈敏度，也具備架構簡
化與量測靈活性的優勢。其系統外觀如圖所示。