300GHz~1Hz(超高周波/ミリ波/マイクロ波/超低周波)のキーコム
ご要望に応じて少量から設計・製作・測定 致します。

比誘電率・誘電正接・比透磁率 測定システム

Model No. DPS
25年以上の経験、高いリピーター率、多数の納入実績 
キーコムの誘電率・透磁率測定装置の強み
1. 誘電率・透磁率に関する豊富な測定経験と専門知識

25年以上の測定サービス実施経験や、IEC(国際電気標準会議)、JISに委員として参画し、先進的な測定方法について提案・規格化してきた知見を踏まえ、最適な測定装置を的確にご提案できます。
固体・シート・フィルム・粉体・液体・多層構造体などのほとんどの材料の測定ニーズをカバーできます。

2. 高精度かつ実用的な測定装置
豊富な経験・知見を踏まえ、ニーズにお応えする高性能な測定装置を提案いたします。
スペックの一例は次のとおりです(詳細はご相談下さい)。

・±1%の高精度 
・非破壊 
・0.1μm極薄膜対応 
固体・シート・フィルム・粉体・液体(オイル等を含む)・多層構造体等の測定が可能
・測定可能範囲 10μHz-140GHz(複数機器使用)
3. 柔軟かつ迅速なカスタマイズ・コンサルティング
弊社の測定装置は国内で製作しております。したがって、カスタマイズのご要望や技術的な相談などに対し、柔軟かつ速やかにお答えすることが可能です。
また、フレキシブル基板用、半導体用、薄膜用、マイクロ波・ミリ波基板用、マイクロ波・ミリ波共振器用、および液体用など、目的に応じた装置の開発が可能です。

1.誘電率測定方法の見取り図

1-1. 測定試料によって選ぶ場合

代表的な場合についてのみ、記載しております。下記以外のものについてはお問い合わせください。
Ο : 最適
∆ : 測定可能
    多層構造体 プリント基板 フィルム(極薄膜) 粉体 シート(板) ファントム 電波吸収材料 ノイズ抑制シート コンクリート
アスファルト
果物
野菜
液体 レドーム
カバー
セラミックス 誘電体共振器 半導体 強誘電体  
1 .開放型共振器法 20GHz~110GHz Ο Ο Ο Ο Ο   共振法シリーズ
低損失材料に適
高精度
ポイント周波数
位相測定はいらない
2. 摂動方式空洞共振器法 200MHz~10GHz Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο   Ο
3. ストリップライン共振器 800MHz~14GHz Ο Ο Ο Ο
4. マイクロストリップライン共振器 800MHz~14GHz Ο Ο Ο Ο
5. 円板共振器法 3GHz~70GHz Ο Ο Ο Ο
6. LC共振器法 10MHz, 50MHz, 100MHz Ο Ο Ο      
7. 平行導体板型誘電体共振器法 3GHz~26.5GHz Ο Ο  
8. フリースペース周波数変化法
2.6GHz~110GHz Ο Ο Ο Ο Ο Ο           周波数変化法シリーズ
低損失材料に適
厚みのある試料に適
9. 閉鎖系周波数変化法(同軸管、導波管) 10MHz~60GHz Ο Ο   Ο Ο Ο           Ο
10. プローブ方式 (オープン)Sパラメータ法 30MHz~90GHz Ο Ο Ο Ο Ο Ο Sパラメータ法シリーズ
高損失材料に適
精度は低いが、幅広い周波数特性を測定できる
12.13.14. は透磁率も同時に測定可能
11. プローブ方式 (ショート)Sパラメータ法 100kHz~10GHz Ο Ο
12. 閉鎖系Sパラメータ法(同軸管、導波管
μrも同時に測定可能
12MHz~40GHz Ο Ο Ο Ο
13. フリースペースSパラメータ法
μrも同時に測定可能
2.6GHz~110GHz   Ο               Ο
14. フリースペース入射角変化方式Sパラメータ法
μrも同時に測定可能
2.6GHz~110GHz Ο Ο Ο Ο Ο
15. 伝搬遅延同軸管方式Sパラメータ法
45MHz~40GHz Ο Ο Ο Ο Ο Ο Ο
16. 低周波用開放同軸反射法 1MHz-1GHz Ο Ο        
17. 静電容量方式 1Hz~1GHz Ο Ο Ο Ο 静電容量法シリーズ
低周波帯が測定可能
高精度
幅広い周波数特性を測定できる
18. MOSFET構造半導体空乏層
およびゲート電極直下誘電体膜
20Hz~2MHz               Ο
19. エリプソメトリー法
μrも同時に測定可能
26.5~110GHz Ο Ο Ο エリプソメトリー法シリーズ

1-2.周波数帯、比誘電率、誘電正接(εr', tanδ)によって選ぶ場合

周波数帯、比誘電率、誘電正接 (εr'/tanδ) による選定

1-3.特定のニーズによって選ぶ場合

代表的な場合についてのみ、記載しております。その他もしくは詳細についてはお問い合わせください。

ニーズ
測定方法
プリント基板上等の極薄膜を高精度に測定したい
(フィルム測定・多層体測定)
摂動方式
単体で存在できないフィルム等を高精度に測定したい
(フィルム測定・多層体測定)
摂動方式
高精度(εr ±1% tanδ±3%)で測定したい 摂動方式
1mm程度の小さな試料しかない プローブ方式
超高周波(20GHz-110GHz)でしかも高精度に測定したい 開放型共振器法
超低周波(10μHz-10Hz)で測定したい 静電容量方式
液体を測定したい プローブ方式
粉体を測定したい プローブ方式
ガソリン等揮発物を測定したい プローブ方式
温度を変化させて測定したい 静電容量方式
精度は高くなくてもいいので(εr ±7% tanδ±10%)、
とにかく周波数を振って大雑把に値を求めたい
Sパラメータ方式
試料が大きく、しかも切りたくない、もしくは切ることが出来ない
(非破壊)
マイクロストリップライン法
(共振方式)
とにかく簡単に測りたい プローブ方式
誘電率・誘電正接と一緒に透磁率も測りたい Sパラメータ方式

2.キーコムの測定装置および測定技術のご紹介


共振方式  (JIS化・開放型共振器法 JIS R 1660-2)

キーコム(株)鈴木洋介が規格案作成に委員として参加し、2004年春に正式に規格化されました

共振方式 開放型共振器タイプ シート用および極薄シート用  ミリ波 比誘電率、 誘電正接(εr'/tanδ) 測定装置・システム [DPS03]
開放型共振器の一種のファブリペロー(Fabry-Perot)共振器を用いていますので、ミリ波領域での測定精度が高いとともに、試料の出し入れが簡単な薄膜対応測定装置です。tanδが小さくても測定できることも特長です。
WindowsPCで自動測定いたします。
本手法については、2005 IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference OTTAWA,ONTARIO,CANADAにて発表したほか、2004年にJIS規格に制定されました(JIS R 1660-2)
・ εr ±3% tanδ ±7% の高精度測定
・ 10μm~0.1mm極薄膜 測定可能
・ 簡単な操作
・ 測定範囲 18GHz-110GHz
 
共振方式 ストリップラインタイプ シート用 比誘電率、誘電正接 (εr'/tanδ) 測定装置・システム [DPS50]
周波数が800MHzから14GHzにおいてεrが概ね1から40で誘電体損失の比較的小さいシート材料のεrおよびtanδを測定するシステムです。

ASTMD3380 Standard method of Test for Permittivity (Dielectric Constant) and Dissipation Factor of Plastic-Based Microwave Circuit Substrates および IPC-L-125 Specification for Plastic Substrates, Clad or Unclad, for High Speed/High Frequency Interconnections に準拠し、誘電体シートのεr、tanδが測定できる測定キットです。
 
円板共振器タイプ 誘電率測定システム [DPS51]
周波数が3GHzから70GHzにおいてεr'が概ね1.05から10の誘電体損失の比較的小さいシート材料のεr'およびtanδを測定する測定器・システムです。
なお、本測定法については、2012年度IEEE IMSで発表しました。

《参考文献》
Hirosuke Suzuki, Masato Inoue "Complex Permittivity Multi-Frequency Measurements for Dielectric Sheets Using a Circular Disk Resonator"
2012 IMS2012 THPB-1
 
共振方式 マイクロストリップラインタイプ シート用 / 極薄シート用 比誘電率、誘電正接 (εr'/tanδ) 測定装置・システム [DPS01]
周波数が800MHzから14GHzにおいてεrが概ね1から40で誘電体損失の比較的小さい材料および極薄シート材料のεrおよびtanδを測定する測定器・システムです。
ASTMD3380 Standard method of Test for Permittivity (Dielectric Constant) and Dissipation Factor of Plastic-Based Microwave Circuit Substrates および IPC-L-125 Specification for Plastic Substrates,Clad or unclad,for High Speed/High Frequency Interconnections に準拠し、かつ極薄誘電体シートのεr、tanδも測定できる測定キットです。

摂動方式

摂動方式 試料穴閉鎖形 空洞共振器法 極薄シート用 比誘電率、誘電正接 (εr'/tanδ) 測定装置・システム [DPS18]
試料のマイクロ波におけるεrおよびtanδを測定する摂動法の高精度測定装置で、ASTM D2520に準拠しています。 また、これは1992年にJISC2565としてJIS規格に定められている方法を、試料を挿入する穴を金属で閉鎖することにより、測定精度を高めたものです。

・±1% tanδ ±3% の高精度測定
・0.1μm極薄膜 測定可能
・多層体(蒸着膜等) 測定可能
・固体・シート・フィルム・粉体・液体(オイル等を含む)・多層構造体等の測定が可能
・簡単な操作
・測定範囲 200MHz-20GHz

伝搬遅延方式

本測定法は、電子情報通信学会論文誌C Vol.J85-C No.12 PP.1149-1158 2002年12月 で論文として採択されました。
伝搬遅延方式  Cut Backタイプ 同軸管法 比誘電率・誘電正接 (εr'/tanδ) 測定装置・システム [DPS05]
周波数が45MHzから40GHzにおいてεrが概ね1.05から500の液体のεrおよびtanδを測定する測定装置・システムです。なお、バイアスを印加することにより、液晶などのεrとtanδの電圧依存性も評価できます。
 
伝搬遅延方式  Cut Backタイプ フリースペース法 比誘電率・誘電正接 (εr', tanδ) 測定装置・システム [DPS06]
周波数が500MHzから40GHzにおいて、εrが概ね1.05から500の材料のεrおよびtanδを測定する測定装置・システムです。特に損失の大きい試料の測定に威力を発揮します。
 
伝搬遅延方式  Cut Backタイプ コプレナーライン法 比誘電率・誘電正接 (εr', tanδ) 測定装置・システム [DPS07]
周波数が500MHzから65GHzにおいて液体のεrおよびtanδを測定する測定装置・システムで、コプレナーライン上を液体が"0.2mm厚さ程度覆うようにして測定します。
本システムはコプレナーラインの電磁界シミュレーションソフトを内蔵することにより、液体とコプレナーラインを形成した誘電体との実効比誘電率および実効tanδから液体のεr、とtanδを誘導します。
なお、バイアスを印加することにより液晶などのεrとtanδの電圧依存性も評価できます。
 
伝搬遅延方式  Cut Backタイプ ストリップライン法 比誘電率・誘電正接 (εr', tanδ) 測定装置・システム [DPS15]

周波数が500MHzから40GHzにおいて誘電体シートや粘土性のものなどのεrおよびtanδを測定する測定装置です。
粉体などを測定する場合、カサ比重と真比重から真の誘電率およびtanδを算出するソフトおよび温度測定装置および温度依存性計算ソフトをoptionで追加できます。
なお、バイアスを印加することによりεrとtanδの電圧依存性も評価できます。

プローブ方式

プローブ方式 オープン法 比誘電率・誘電正接 (εr'/tanδ) 測定装置・システム [DPS16]
・低周波(30MHz)から高周波(90GHz)まで選択することが可能です。
・固体、液体、粉体を試料として使用できます。
・純水以外の基準/標準試料を使うことが可能です(アセトン等)。
・操作が簡単です。
KEYCOMのプローブ法の特長
〇純水以外の標準試料を使用できる
校正用の標準試料として、純水以外にアセトンを使用できます。アセトンは、誘電率などその性質が良く調べられています。また、空気中の水分を吸収しにくく、変質しにくいと共に純水とは違った誘電特性を示します。
〇プローブの種類が多い
外径 φ1.2mm、φ2.2mm、φ3.6mmおよびφ6.6mm のプローブがあり、試料が粉体などの際、有効です。粒形が大きいときは、外径の大きなプローブを用います。
〇周波数範囲が広い
一般に使用されているプローブ法の上限周波数は 50GHz ですが、キーコムの場合は90GHzまで対応可能です。
 
プローブ方式(ショート) 比誘電率・誘電正接 (εr'/tanδ) 測定装置・システム [DPS25]
・低周波(100KHz)から高周波(10GHz)まで測定が可能です。
・固体、液体を試料として使用できます。
・試料面に垂直方向に電界があり、マイクロストリップラインおよびストリップラインと同じ電界方向です。
・2種類の電極を使い分けることにより、広い周波数範囲をカバーできます。
 

Sパラメータ方式

Sパラメータ方式  反射法および透過法 同軸管、導波管タイプ、比誘電率、誘電正接、比透磁率 (εr'/tanδ/ μr'/ μr'') 測定装置・システム [DPS08]
本測定装置は、反射法および透過法の2つの測定法で測定できるようになっており、目的に応じて使い分けが出来ます。
いずれの測定法も複素εrと複素μrが同時に測定できますが、各測定法の使い分けを次に示します。
なお、電波吸収材料の吸収率と反射率は複素εrと複素μrから計算により求めます。
 
Sパラメータ方式  フリースペースタイプ 平板用透過法 比誘電率、比透磁率 (εr'/μr') 測定装置 [DPS24]
同軸管タイプや導波管タイプと違い、フィクチャ内にサンプルを入れないため、エア・ギャップによるエラーが発生しません。また、試料の場所により、特性ムラがあったり、凹凸がある場合に実用にあったデータが得られます。
アンテナにレンズを取り付けており、コンパクトでありながら、サンプルを平面波で測定できます。
測定は、テストフィクスチャにベクトルネットワークアナライザとコンピュータを接続し、SパラメータS21およびS11を観測することにより行います。

静電容量方式

静電容量方式 平面板、液体、ジェル、極薄膜、複合薄膜  比誘電率・誘電正接 (εr'/tanδ) 測定装置・システム [DPS17]
各種誘電材料の静電容量、比誘電率および誘電正接を測定します。
高精度の分解能と幅広い測定レンジを持っています。

入射角変化方式

入射角変化法  比誘電率、誘電正接、比透磁率 (εr'/tanδ/ μr'/ μr'') 測定装置・システム [DPS22]
反射減衰量および反射位相角の入射角依存性をTE波とTM波について測定します。
この測定値から逆推定することにより、複素比誘電率および複素透磁率を求めます。同軸管タイプや導波管タイプと違い、フィクチャ内にサンプルを入れないため、エア・ギャップによるエラーが発生しません。
アンテナにレンズを取り付けているため、コンパクトにもかかわらず、サンプルを平面波で測定でき、高い測定精度を得られます。また、アンテナから出た電波は平行ビームのため、サンプルは小さくすることができます。
なお、εrとμrが周波数ごとにわかります。

透過減衰量方式

ミリ波 比誘電率/誘電正接(εr'/tanδ) および透過減衰量 測定システム [RTS02]

ミリ波が平板を透過するときの周波数と透過減衰量の関係から比誘電率とtanδを求めます。
 *測定値は測定周波数帯域での平均値となります。実用上の問題はありません。
アンテナにレンズを取り付けており、コンパクトながら、サンプルを平面波で測定でき、高い測定精度が 得られます。
アンテナ近傍にサンプルをセットでき、サンプルを小さくできます。
なお、オプションのソフトウエアを用いて電波吸収材料等の反射減衰量の測定もできます。 

 
測定周波数範囲 26.5~110GHz
試料の大きさ 100mm × 100mm以上、300mm × 300mm以下
(注)高周波になるに従い、小さな試料でも測定できます。

標準的なベクトルネットワークアナライザを用い、キャリブレーションの後、レンズ以遠にGATEをかけると透過減衰量 を0.1dB, 誘電率が0.01の分解能で測定できます。
なお、スカラーネットワークアナライザおよびシンセサイズドスイーパーを用いることもできます。
 
マイクロ波 比誘電率/誘電正接(εr'/tanδ)および透過減衰量 測定システム [RTS04]

マイクロ波が平板を透過するときの周波数と透過減衰量の関係から比誘電率とtanδを求めます。
 *測定値は測定周波数帯域での平均値となります。実用上の問題はありません。
アンテナにレンズを取り付けており、コンパクトながら、サンプルを平面波で測定でき、高い測定精度が得られます。
アンテナ近傍にサンプルをセットできるため、サンプルを小さくできます。
また、オプションのソフトウエアを用いて電波吸収材料等の反射減衰量の測定もできます。 



測定周波数範囲 5.0~26.5GHz
試料の大きさ 300mm × 300mm以上
(注)高周波になるに従い、小さな試料でも測定できます。

標準的なベクトルネットワークアナライザを用い、キャリブレーションの後、レンズ以遠にGATEをかけると透過減衰量 を0.1dB, 誘電率が0.01の分解能で測定できます。
なお、スカラーネットワークアナライザおよびシンセサイズドスイーパーを用いることもできます。
 
垂直タイプ ミリ波 比誘電率/誘電正接(εr'/tanδ) および透過減衰量 測定システム [RTS03]
26.5GHzから110GHzまで測定可能なシステムです。
ミリ波が平板を透過するときの周波数と透過減衰量の関係から比誘電率とtanδを求めます。
 *1.測定値は測定周波数帯域での平均値となります。実用上の問題はありません。
 *2.このシステムでは、電波吸収材料等の反射減衰量を求めることはできません。反射減衰量を求めたい場合には、ミリ波 比誘電率/誘電正接(εr'/tanδ)および透過減衰量 測定システム[RTS02]を御覧下さい。
同軸管タイプや導波管タイプと違い、フイクチャ内にサンプルを入れないため、エア・ギャップによるエラーが発生しません。
また、アンテナにレンズを取り付けており、コンパクトながらサンプルを平面波で測定できます。

その他測定法

平行導体板型 誘電体 共振器法  比誘電率・誘電正接 (εr', tanδ) 測定装置・システム [DPS14]
主に低損失材料のマイクロ波帯εrおよびtanδの高精度測定装置です。
円柱状の試料を使用します。
JIS R 1627としてJIS規格に定められている測定方法です。
 
エリプソメトリー法 比誘電率、比透磁率 (εr'/ μr') 測定装置・システム [DPS02]
スカラー測定であるため、高価なベクトルネットワークアナライザを必要としません。
また、反射係数のTE波とTM波の振幅比と位相の差を測定することにより、複素比誘電率および複素透磁率を求めることができます。
同軸管タイプや導波管タイプと異なり、フィクチャ内にサンプルを入れないため、エア・ギャップによるエラーが発生しません。アンテナにレンズを取り付けており、コンパクトでありながら、サンプルを平面波で測定できます。また、アンテナ近傍にサンプルをセットできるため、サンプルを小さくできます。
なお、εrとμrが周波数ごとにわかります。
 
ミリ波 比誘電率・誘電正接 (εr', tanδ) 測定用 遮断円筒 導波管 [DPS20]
主に、ミリ波回路向け低損失誘電体基板用、比誘電率・誘電正接(εr'、tanδ) 測定用の遮断円筒導波管です。