DK/DF 高頻介電材料特性量測整合式解決方案

在邁向 5G 毫米波 (mmWave)、6G 亞太赫茲 (Sub-THz) 及車用雷達 (77/79GHz) 的技術競賽中，材料的介電特性——介電常數 (Dk) 與 損耗因數 (Df)——是決定訊號完整性與傳輸效率的關鍵 DNA。

本方案為奧創系統整合之 DK/DF 高頻介電材料特性量測解決方案，整合了「高Q值微波/毫米波共振腔治具」、「智慧型自動化量測演算軟體」與「高效能向量網路分析儀 (VNA)」，從基礎的 10 MHz 到前瞻的 1.1 THz，突破了傳統測試中頻率覆蓋不足、操作繁瑣及高溫測試誤差大等瓶頸，協助客戶在單一平台上完成從材料配方開發、製程監控 (QC) 到終端產品驗證的全流程分析。

專為 5G/6G 及 AI 伺服器材料設計的 Dk/Df 量測平台，獨家軟體修正高溫熱飄移，整合 R&S 高階網分，提供精準的介電常數與損耗因數分析，縮短產品上市週期。

核心特色：如何簡化研發工程師的數據分析流程？

傳統微波量測往往需要工程師具備深厚的電磁場背景，且需手動標記頻譜、查表計算，容易產生人為誤差，本方案透過「軟硬體深度整合」解決此痛點：

全自動參數擷取 (Automated Extraction)

軟體直接控制 VNA，自動掃描並鎖定共振頻率 (Fc)，精確擷取 3dB 頻寬、插入損耗 (I.L.) 與品質因子 (Q值)，系統內建 NIST 迭代法 與 Nicolson-Ross-Weir (NRW) 等高階演算法，能將原始 S 參數直接還原為 Dk/Df 值，完全排除人工查表與手動計算的誤差。

智慧型量測軟體介面，具備自動搜尋共振頻率 (Fc)、鎖定品質因子 (Q) 並即時運算 Dk/Df 的功能，大幅簡化操作流程

直觀的視窗化操作 (Intelligent GUI)

自主開發的控制軟體提供直觀的視窗介面，使用者只需輸入樣品厚度與尺寸，軟體即可引導完成校正與測試，並即時顯示 Dk/Df 數據，測試結果可自動儲存為 .txt 或 Excel 報表，便於後續分析。

跨平台與高擴充性

系統核心完美整合 R&S®ZNA (高階向量網路分析儀), 與 R&S®ZNB (通用型) 系列，並具備開放架構，廣泛相容 Keysight 與 Anritsu 等主流品牌網分，針對前瞻 6G 材料研究，系統可無縫整合 R&S®ZCxxx 毫米波轉換器，將測試頻率從 RF 延伸至 D-Band (110-170 GHz), 甚至高達 1.1 THz,，確保您的實驗室具備邁向次世代通訊的完整測試能力。

結合 R&S ZNA 與毫米波轉換器的整合式量測系統，支援從 RF 到 1.1 THz 的頻譜分析。
 

您的實驗室已經有網分了嗎？ “業界相容性最強 - 不僅完美支援 R&S、Keysight、Anritsu 三大主流品牌，更開放支援各類 模組式 與 手持式網分 (VNA)，無論您的實驗室既有設備為何，我們都能提供對應的整合開發服務，讓您用最少的預算升級 5G/6G 測試能力”

關鍵技術突破：如何克服 500°C 以上高溫熱飄移？

在高頻高溫測試中，金屬腔體的熱膨脹與導電率變化會嚴重影響量測精度，造成「熱飄移 (Thermal Drift)」，本方案透過獨家的物理補償技術克服此難題：

動態幾何尺寸補償 (Dynamic CTE Compensation)：

在高溫環境下（如 >500°C），金屬腔體（銅/銀）與待測樣品皆會膨脹，系統軟體內建演算法，會依據材料的熱膨脹係數 (CTE)，在每一個溫度點自動重新計算腔體與樣品的實際幾何尺寸，修正因體積變化導致的頻率偏移。

表面電阻率修正 (Surface Resistance Correction)

溫度升高會導致金屬腔壁的表面電阻增加，進而降低 Q 值，系統會先針對空腔進行變溫校正，建立表面電阻隨溫度變化的模型，在實際量測時，軟體會自動扣除因溫度升高的導體損耗 (Conductor Loss)，確保所提取的損耗因數 (Df) 純粹來自於待測材料。

極限環境測試能力

除了標準的 -50°C 至 150°C 環境箱整合，我們提供客製化設計，支援高達 10 GHz - 1 THz 頻段且溫度超過 500°C 的極限測試環境。

整合環境試驗箱的自動化變溫測試系統，內建熱飄移補償演算法，支援從 -50°C 至高溫環境的精確量測。

支援量測方法與應用場景

本方案涵蓋業界最權威的測試方法，滿足不同頻段與材料型態的需求：

分裂柱介電諧振法 (SPDR) - PCB 薄板的黃金標準

• 應用：5G 手機背蓋、FCCL 軟板、PCB 基材、薄膜 (Film)。
• 優勢：採用高 Q 值陶瓷諧振器，提供 1 GHz - 20 GHz 的非破壞性檢測，靈敏度極高，特別適合測量極低損耗材料。
• 技術特點：軟體直接提取全介電常數，無需使用查表法 (No use of lookup tables)，符合 IEC 與 IPC 規範。

SPDR 治具，專為 PCB 薄板設計的高靈敏度非破壞性量測方案。

分裂圓柱諧振法 (SCR / SCRN) - 5G/車用雷達首選

• 應用：車用雷達 (77GHz) 材料、5G 毫米波基板。
• 優勢：頻率覆蓋 10 GHz 至 84 GHz，其開放式結構特別適合搭配環境試驗箱，進行 -50°C 至 +150°C 的自動化 Dk/Df 溫度係數 (Tcc) 測試。

SCR 分裂圓柱諧振腔系列，支援 10 GHz 至 60 GHz 寬頻測試，滿足 5G 毫米波與車用雷達材料驗證需求
 

SCRN - 分離式諧振器 - 10~84GHz 可變溫度低介電常數材料 Dk、Df 測試

法布里-珀羅開放式諧振器 (FPOR) - 6G D-Band 利器

• 應用：6G 通訊 (110-170 GHz)、低損耗聚合物、單晶圓片。
• 優勢：針對 D-Band 超高頻段，FPOR 結合 R&S ZNA 與 ZC170 轉換器，能測量損耗角正切低至 1.0 x 10^-4 的材料，且不確定度優於 5%。

針對 6G 材料研發的 D-Band (110-170 GHz) 量測系統，整合 R&S®ZNA 網分、ZC170 毫米波轉換器與 FPOR 開放式諧振腔，實現全自動化介電特性分析

TE01δ 模態介電諧振器 (TE01 delta Mode)

• 應用：塊材 (Bulk)、陶瓷圓柱、校正標準片。
• 優勢：擁有極高的 Q 值，是用於驗證材料極限損耗特性的基準方法。

TE01δ 模態介電諧振器，透過低損耗石英支架懸浮樣品，專為高 Q 值低損耗材料 (Low Loss Material) 量測所設計

支援測試標準

本整合方案嚴格遵循國際規範，確保您的測試數據在供應鏈中具備公信力與通用性：

IPC-TM-650 2.5.5.13 (分裂圓柱諧振器法 / SCR)

• 標準介紹：由 IPC 與 NIST 共同制定，專為測量複數介電常數與損耗因數的非破壞性方法。
• 適用性：特別適用於 10 GHz 以上 的毫米波頻段薄膜與板材，是目前 5G 材料研發的主流標準。

IPC-TM-650 2.5.5.15 (分裂柱介電諧振器法 / SPDR)

• 標準介紹：針對覆銅板 (CCL) 與薄介電材料的標準測試法。
• 適用性：頻率範圍通常在 1 GHz - 20 GHz，因其操作簡便且精度高，被廣泛用於 PCB 產線的來料檢驗 (IQC)。

IPC-TM-650 2.5.5.5 (帶狀線測試法 / Stripline)

• 標準介紹：亦稱為「X-Band Stripline Method」，是測量 Z 軸方向 介電特性的經典方法。
• 適用性：常用於 X-Band (約 8-12 GHz)，特別針對 Rogers 等高頻板材的品質驗證，本方案提供 SLT 2555 治具以完全符合此規範。

IEC 61189-2-721

• 標準介紹：國際電工委員會制定的微波頻段覆銅板相對介電常數測量標準，技術基礎與 SPDR 相同。
• 適用性：適用於需要符合歐洲與國際通用規範的電子材料出口商。

ASTM D2520 (微擾法)

• 標準介紹：使用微波共振腔微擾技術測量固體電絕緣材料。
• 適用性：適合實驗室環境，針對小型、棒狀或不規則形狀的樣品進行高靈敏度測試。

符合 IPC-TM-650 2.5.5.5 標準的 Z 軸帶狀線測試治具設計

為何選擇奧創系統整合式解決方案？

在材料科學與高頻通訊的交會點，「精準度」決定了產品的成敗，「效率」決定了上市的速度，本方案不僅解決了500°C 以上高溫測試的熱飄移難題，更透過高度自動化的軟體，將複雜的微波數據分析簡化為「一鍵完成」，結合的精密治具與的頂尖 VNA，這套符合 IPC/IEC/ASTM 國際標準的整合式解決方案，將助您縮短材料驗證週期，降低研發失敗風險，並確保您的產品數據經得起市場考驗。

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