半导体溶剂的介电常数测试方案

       电子级环丁砜是一种高纯度环丁砜（Sulfolane，化学式C₄H₈O₂S），专为电子行业的高标准需求设计，主要用于半导体、液晶显示（LCD）和光伏等领域的精密制造过程。为了评估环丁砜在特定应用中的溶剂性能，尤其是涉及分子极化能力的工业场景，需要对其测定介电常数。

一、测试方法

1、当测试频率小于1GHz的时候（20Hz~1GHz），平行板法不失为一种简单，方便，性价比高的测试方案。平行板法，在ASTM标准D150中又被叫做三端法，需要将片状被测材料夹在两个电极中或者将液体材料注入到平行板容器中从而形成一个电容器，使用阻抗分析仪测得电容的大小进而计算出材料的介电常数以及损耗等参数。

2、当测试频率为 200MHz~50GHz（搭配网络分析仪）；10MHz-3GHz（搭配阻抗仪）时推荐同轴探头法。同轴探头法可以测试表面光滑且厚度较高的片状固体材料，液体材料，粉末材料等。该测试方法利用开路式的同轴探头，测试时将探头浸入到液体或者接触光滑固体平面，高频信号将入射在探头与被测材料的接触面，在这一界面上，高频信号的反射特性S11 将会因为材料的介电常数而发生变化，这时可以通过网络分析仪测得S11，再计算出被测材料的介电常数与损耗角正切等参数。

3、当测试频率为1.1G~110GHz的时候，推荐谐振腔法。不同的谐振腔测试频率不同。常规款可以覆盖1.1G~80GHz之间的标志性频点（一个谐振腔对应一个频点）；多频点谐振腔可以覆盖10G~110GHz频率范围。这种测试方法利用谐振腔在加入被测材料前后的谐振频率变化以及品质因数的变化来得到材料的介电常数等参数。大部分的谐振腔测试都是遵循美国材料测试协会的标准ASTM D2520 腔体微扰法进行测量的。腔体微扰法在测量过程中，首先测量空腔的中心频率以及品质因数，然后插入样品后再次测量加载样品后的中心频率以及有载品质因数。再通过如下公式，计算出介电常数和损耗。其中为空腔体积，为样品体积。

4、当测试频率为 5GHz~330GHz 的时候，推荐自由空间法。自由空间法利用天线将微波能量聚集或者穿过被测材料，这种测试方法将被测材料置于天线之间，通过测量传输S21或者反射S11的高频信号得到材料的介电常数和磁导率。自由空间法是一种非接触测量方法，因此也非常适合需要在高温环境下进行的材料测量。通常可以将待测材料放置在一个带有“窗口"的隔热材料箱中，被测材料在箱中可以被加热，而隔热材料对于微波信号来说是“透明的"。这样就可以得到不同温度下的材料特性。

二、测试步骤

       平行板电容法/同轴谐振腔法

       校准→除气泡→测空气电容→注液→测液体电容→计算介电常数。低频优选平行板法‌（操作简单），‌高频/高损耗选谐振腔法‌（精度高）。