(57)【要約】【課題】導体上に形成された薄層誘電体の電気的物性値を高精度で測定することが可能な測定用治具及び電気的物性値測定法並びに共振器を提供する。【解決手段】略平行に配設された一対の平行導体板１４ａ、１４ｂと、該一対の平行導体板１４ａ、１４ｂ間に略平行に配設された中央導体板１５と、該中央導体板１５の中心部に設けられ、一対の平行導体板１４ａ、１４ｂ間を所定間隔に保持固定する導体支柱１２とを具備することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行に配設された一対の平行導体と、該一対の平行導体間に略平行に配設された中央導体と、該中央導体の中心部に設けられ、前記一対の平行導体間を所定間隔に保持固定する導体支柱とを具備することを特徴とする測定用冶具。
【請求項２】
導体支柱と一対の平行導体の少なくとも一方との間に誘電体が介装されていることを特徴とする請求項１記載の測定用冶具。
【請求項３】
誘電体表面に導体膜が形成され、該導体膜に導体支柱の先端面が当接していることを特徴とする請求項２記載の測定用冶具。
【請求項４】
誘電体の厚みが０．１〜５００μｍであることを特徴とする請求項２又は３記載の測定用冶具。
【請求項５】
電磁波を遮蔽するための導体が、中央導体板を取り囲むように一対の平行導体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか記載の測定用冶具。
【請求項６】
中央導体は一対の平行導体間距離の中央に位置し、且つ前記平行導体と相似形状に形成されており、導体支柱の周囲における中央導体板には凹部が形成され、該凹部に位置する平行導体には、前記中央導体板を励振する励振器が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の測定用冶具。
【請求項７】
請求項１記載の測定用治具を用いて、ＴＭモードの共振周波数と無負荷Ｑから、測定冶具の物性値を求めた後、請求項２乃至６のうちいずれかに記載の測定用治具を用いて、ＴＭモードの共振周波数と無負荷Ｑを求め、該共振周波数と無負荷Ｑ及び前記測定治具の物性値から誘電体の電気的物性値を求めることを特徴とする電気的物性値測定法。
【請求項８】
電気的物性値の温度依存性を求めることを特徴とする請求項７記載の電気的物性値測定法。
【請求項９】
略平行に配設された一対の平行導体と、該一対の平行導体板に略平行に配設された中央導体と、該中央導体の中心部に設けられ、前記一対の平行導体間を所定間隔に保持固定する導体支柱とを具備することを特徴とする共振器。
【請求項１０】
略平行に配設された一対の平行導体と、該一対の平行導体間に略平行に配設された中央導体と、該中央導体の中心部に設けられ、前記一対の平行導体間を所定間隔に保持固定する導体支柱とを具備するとともに、前記導体支柱と一対の平行導体の少なくとも一方との間に誘電体が介装されていることを特徴とする共振器。
【請求項１１】
電磁波を遮蔽するための導体が、中央導体を取り囲むように一対の平行導体に設けられていることを特徴とする請求項９又は１０記載の共振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定用治具及び電気的物性値測定法並びに共振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波帯において誘電体材料を用いたデバイスの開発が盛んに行われており、その誘電特性の測定法が求められている。従来、マイクロ波帯における導体上に形成された誘電体材料の誘電特性測定法としては大きく分けて２通りの方法が知られており、一つはストリップ線路等を構成して、その伝送特性より求める方法、もう一つはリング共振器等を構成して、その共振特性より求める方法がある。
【０００３】
しかしながら、ストリップ線路等の伝送特性から誘電特性を求める場合には、線路を構成する導体損を分離して誘電体材料の誘電正接を得ることが困難であるという問題があった。また、リング共振器等を用いた場合でも、誘電体材料の薄層化に伴って、導体損が大きくなり、Ｑ値が劣化する傾向にあり、誘電正接の測定が困難になるという問題があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決したものとして、半同軸共振器や円板共振器を用いて誘電定数を測定することが行われている。
【０００５】
図１１に従来の半同軸共振器の一例を示す。図１１では、円筒外部導体１に同軸構造の導体支柱２が誘電体３に接した構造となっている。このような半同軸共振器では、誘電体３の厚みが０．１〜５００μｍと薄い場合、特に５０μｍ以下の場合、リング共振器等の平面回路を用いた共振器に比べＱ値が高いという特長がある。
【０００６】
図１２に従来の円板共振器の一例を示す。図１２では、上部平行導体板４ａと下部平行導体板４ｂの間に円板導体５が配設され、誘電体材料３が充填された構造となっている。このような共振器では、ＴＭモードの共振周波数を測定する場合、ほぼ円板導体５の直径により共振周波数が決定されるため、共振周波数の設計が容易であるという特長がある（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】A.Kaczkowski and A.Milewski, “High-accuracy wide range measurement method for determination of complex permittivity in reentrant cavity-Part A:Theoretical analysis of the method,”IEEE Trans. MTT, vol.28, no.3, pp.225-228, 1980.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１１に示す半同軸共振器を厚みが０．１〜５００μｍの誘電体へ適応しようとすると、リング共振器を用いた場合に比べてＱ値は高いものの、誘電体キャパシタの静電容量が非常に大きくなるため、誘電体へ電界が過度に集中し、共振周波数が大幅に低下し、マイクロ波帯において誘電定数を得ることができないという問題があった。
【０００８】
また、図１２に示す円板共振器を厚みが０．１〜５００μｍの誘電体へ適応しようとすると、導体損が大きく、Ｑ値が低いため、誘電正接の測定が困難であるという問題があった。
【０００９】
従って、本発明は、導体上に形成された薄層誘電体の電気的物性値を高精度で測定することが可能な測定用治具及び電気的物性値測定法並びに共振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の測定用冶具は、略平行に配設された一対の平行導体と、該一対の平行導体間に略平行に配設された中央導体と、該中央導体の中心部に設けられ、前記一対の平行導体間を所定間隔に保持固定する導体支柱とを具備することを特徴とする。また、本発明の測定用冶具は、導体支柱と一対の平行導体の少なくとも一方との間に誘電体が介装されていることを特徴とする。
【００１１】
このような測定用冶具では、導体支柱と一対の平行導体の間に誘電体を介装していない上記の測定用冶具を用いて、ＴＭモードの共振周波数と無負荷Ｑから、測定冶具の電気的物性値、例えば寸法や抵抗率を求めた後、導体支柱と一対の平行導体の少なくとも一方との間に誘電体を介装した上記の測定用治具を用いて誘電体の電気的物性値を求めることをことができる。
【００１２】
さらに、本発明の測定用冶具は、誘電体表面に導体膜が形成され、該導体膜に導体支柱の先端面が当接していることを特徴とする。即ち、導体膜が導体支柱の先端よりも大きく、導体支柱と誘電体とが直接接触していない。このような測定用冶具では、誘電体の物性値を求めるため、測定データを解析する際に必要な誘電体と導体支柱との接触面積を定量化することが容易となる。
【００１３】
また、本発明の測定用冶具では、誘電体の厚みが０．１〜５００μｍであることを特徴とする。厚みが０．１〜５００μｍの誘電体について、従来の測定法によれば、共振周波数が低かったり、Ｑ値が低いため、正確な誘電体の物性値を得ることが困難であったが、本発明では、誘電体の厚みが０．１〜５００μｍであっても共振周波数が高く、Ｑ値も高いため、正確な誘電体の物性値を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の測定用冶具は、電磁波を遮蔽するための導体が、中央導体を取り囲むように一対の平行導体間に設けられていることを特徴とする。このような測定用冶具では、中央導体を取り囲むように導体が設けられているため、放射損によるＱ値の劣化を抑制することができる。
【００１５】
さらに、本発明の測定用冶具は、中央導体は一対の平行導体板距離の中央に位置し、且つ前記平行導体と相似形状に形成されており、導体支柱の周囲における中央導体板には凹部が形成され、該凹部に位置する平行導体には、前記中央導体を励振する励振器が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
このような測定用冶具では、中央導体を励振するための、例えばループアンテナ等の励振器が平行導体に設けられるが、その中央導体側の先端は、中央導体の凹部に位置しているため、励振器が中央導体に接触することなく、中央導を励振できる。
【００１７】
また、中央導体は一対の平行導体距離の中央に位置し、且つ前記平行導体と相似形状に形成されているため、ＴＭモードに非放射性を持たせ、かつ該ＴＭモードの磁界が最も集中する部分で励振及び検波を行うことができる。
【００１８】
本発明の電気的物性値測定法は、請求項１記載の測定用治具を用いて、ＴＭモードの共振周波数と無負荷Ｑから、測定冶具の物性値を求めた後、請求項２乃至６のうちいずれかに記載の測定用治具を用いて、ＴＭモードの共振周波数と無負荷Ｑを求め、該共振周波数と無負荷Ｑ及び前記測定治具の物性値から誘電体の電気的物性値を求めることを特徴とする。
【００１９】
このような電気的物性値測定法では、測定すべき誘電体（平行導体と導体支柱間の誘電体のキャパシタ）の静電容量が非常に大きい場合においても、これと直列に誘電定数が既知の誘電体（中央導体と平行導体間のキャパシタ）、例えば中央導体と平行導体間に空気が存在することによって電界が誘電体へ過度に集中することを抑制し、共振周波数の低下を抑えつつ、平行導体上に形成された０．１〜５００μｍの誘電体の物性値、例えば、誘電定数、抵抗率を高精度で測定することができる。
【００２０】
また、本発明の電気的物性値測定法は、電気的物性値の温度依存性を求めることを特徴とする。このような電気的物性値測定法では、誘電体を有する測定用冶具の温度を変化させ、該測定用冶具の共振周波数と無負荷Ｑの温度依存性を測定することで、より簡単に誘電体の電気的物性値の温度依存性を求めることができる。
【００２１】
本発明の共振器は、略平行に配設された一対の平行導体と、該一対の平行導体間に略平行に配設された中央導体と、該中央導体の中心部に設けられ、前記一対の平行導体間を所定間隔に保持固定する導体支柱とを具備することを特徴とする。
【００２２】
このような共振器では、Ｑ値が高いという半同軸共振器の特長と共振周波数をマイクロ波帯に高めることのできるという円板共振器の特長の両方を兼ね備えているため、従来の共振器よりも優れた機能を有する。
【００２３】
また、本発明の共振器は、略平行に配設された一対の平行導体と、該一対の平行導体に略平行に配設された中央導体と、該中央導体の中心部に設けられ、前記一対の平行導体間を所定間隔に保持固定する導体支柱とを具備するとともに、前記導体支柱と一対の平行導体の少なくとも一方との間に誘電体が介装されていることを特徴とする。
【００２４】
このような共振器では、特に、導体支柱と一対の平行導体の少なくとも一方との間に誘電体が介装されているため、Ｑ値が高いという半同軸共振器の特長と共振周波数をマイクロ波帯に高めることのできるという円板共振器の特長の両方を兼ね備えることができ、従来の共振器よりも優れた機能を有する。特に直列に接続された一対の誘電体キャパシタ（平行導体と導体支柱間の誘電体キャパシタと、中央導体と平行導体間の例えば空気のキャパシタ）の静電容量を適宜調整することによって、共振周波数の制御が容易である。
【００２５】
さらに、本発明の共振器は、電磁波を遮蔽するための導体が、中央導体を取り囲むように一対の平行導体間に設けられていることを特徴とする。このような共振器では、電磁波を導体により有効に遮断することができ、更にＱ値を高めることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の電気的物性値測定法では、導体支柱と一対の平行導体の間に誘電体を介装していない本発明の測定用冶具を用いて、ＴＭモードの共振周波数と無負荷Ｑから、測定冶具の電気的物性値を求めた後、導体支柱と一対の平行導体の少なくとも一方との間に誘電体を介装した本発明の測定用治具を用いて誘電体の電気的物性値を求めることができる。また、本発明の測定用冶具を用いることによって、平行導体上に形成された０．１〜５００μｍの誘電体の誘電定数、抵抗率等を高精度で測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の測定用治具は、図１に示すように、円板状の平行導体板１４ａ、１４ｂ間には、該平行導体板１４ａ、１４ｂよりも小さい円板状の中央導体板１５が介装され、この中央導体板１５の中心部の上下面にそれぞれ設けられた導体支柱１２により、一対の平行導体板１４ａ、１４ｂが支持固定されている。
【００２８】
下側の導体支柱１２と下部平行導体板１４ｂとの間には誘電体１３が介装されている。尚、図２に示すように、中央導体板１５の上下面に設けられた導体支柱１２と上部平行導体板１４ａ、下部平行導体板１４ｂとの間に、それぞれ誘電体１３を介装しても良い。Ｑ値が高いという点からは、片方のみが望ましく、共振周波数をマイクロ波帯に高めるという点からは両方に介装されていることが望ましい。
【００２９】
また、誘電体１３は、下部平行導体板１４ｂの上面全面に形成されているが、例えば、導体支柱１２の先端面の面積だけ形成されていれば良い、特に、測定すべき誘電体へ電界を集中させ、電気的物性値の測定精度を高めるという点からは、導体支柱１２の先端面の面積だけが形成されていることが望ましい。
【００３０】
また、他の測定用治具として、図３に示すように、円板状の平行導体板１４ａ、１４ｂ間には、該平行導体板１４ａ、１４ｂよりも小さい円板状の中央導体板１５が介装され、この中央導体板５の中心部の上下面にそれぞれ設けられた導体支柱１２により、一対の平行導体板１４ａ、１４ｂが支持固定されている。図３の測定用治具は、図１の測定用治具における誘電体１３を有していない。
【００３１】
この図３の測定用治具（共振器）は、導体の比導電率を予め決定しておく際に用いる。この導体の比導電率に伴う導体損を用いることで、得られた無負荷Ｑから誘電体材料の誘電正接に伴う誘電体損を分離できるため、誘電体材料の誘電正接を計算することができる。
【００３２】
図４は本発明のさらに他の測定用治具を示すもので、励振及び検波方法と、電磁波遮蔽方法の一例を示す。図４では、上部平行導体１４ａに、導体支柱１２を介して対向するように２つの貫通孔が形成され、外部から内部に向けて一対の同軸ケーブル１７ａ、１７ｂが挿通されており、その内部側の先端に励振及び検波のための一対のループアンテナ１６ａ、１６ｂが形成されている。尚、図４では、同軸ケーブル１７ａ、１７ｂの外部側は省略した。
【００３３】
また、中央導体板１５を取り囲むように、遮蔽導体１８が平行導体１４ａ、１４ｂの外周面に取り付けられており、中央導体板１５は遮蔽導体１８で覆われている。
【００３４】
ループアンテナ１６ａ、１６ｂの共振器への挿入深さはＴＭモードの共振周波数における挿入損失が３０ｄＢ程度になるように調整される。
【００３５】
発信器、例えばシンセサイズドスイーパーから周波数が掃引された信号を、片方の同軸ケーブルからループアンテナを通して測定用治具（共振器）に注入することで、ＴＭモードの共振電磁界が励振される。他方のループアンテナから同軸ケーブルを通して、測定用治具の透過信号がネットワークアナライザー等の測定機器に入力されることで、測定用治具の共振周波数、無負荷Ｑが測定される。
【００３６】
比誘電率および誘電正接は、上記共振周波数及び無負荷Ｑの測定値から有限要素法等による数値解析を行うことで決定できる。具体的には、以下のような方法が考えられる。
【００３７】
まず、誘電体薄膜試料の比誘電率（ε’）として少なくとも３点以上付与して、比誘電率（ε’）をい変化させたときの共振周波数（ｆ０）を有限要素法により計算しておく。このとき得られる共振周波数の計算値は共振周波数の測定値とそのバラツキの範囲内であることが望ましい。次に、線形最小二乗法により共振周波数と比誘電率の線形近似式、ｆ０＝ａ×ε’＋ｂの係数ａ、ｂを求める。これによって、共振周波数の測定値から比誘電率が計算できる。また、この比誘電率の計算値を用いることで導体Ｑ（Ｑｃ）、誘電体薄膜内の電界エネルギー比率（Ｐｅ）を有限要素法により計算する。このとき得られるＱｃ、Ｐｅの計算値と無負荷Ｑ（Ｑｕ）、誘電正接（tanδ）とにはＱｕ-1＝Ｑｃ-1＋Ｐｅ×tanδという関係式が成り立つ。従って、この式に無負荷Ｑの測定値を代入することによって、誘電正接が計算できる。
【００３８】
特に、本発明で使用するような軸対称形状の共振器に対しては、軸対称の有限要素法を用いることができるため、寸法、比誘電率、誘電正接等から共振電磁界分布、共振周波数、無負荷Ｑを高精度、かつ短時間で計算できる。従って、これを応用すれば共振周波数や無負荷Ｑから、０．１〜５００μｍの誘電体試料の比誘電率や誘電正接を求めることができる。
【００３９】
特に、誘電体材料の厚みを０．１μｍ以上に限定した理由は、０．１μｍより薄くなると、誘電体材料へ電界が集中しにくくなる傾向にあり、比誘電率及び誘電正接を高精度で測定することが困難となるためである。また、０．１μｍより薄い場合には、導体損が大きく、Ｑ値も低くなる傾向にある。
【００４０】
即ち、本発明の測定用治具は、０．１〜５００μｍの誘電体１３へ適応しても、半同軸共振器の構造部分の効果によりＱ値が高く、円板共振器の構造部分の効果により共振周波数の設計が容易であるという特長がある。この結果、本発明の測定用治具を用いることで、０．１〜５００μｍの誘電体の比誘電率及び誘電正接を測定することが可能となる。
【００４１】
誘電体１３の厚みは、高Ｑ化という点から、０．３〜５００μｍ、さらには１〜５００μｍが望ましい。
【００４２】
また、本発明の電気的物性値測定法は、これらを用いて得られる誘電体材料の比誘電率と誘電正接より、該誘電体材料の抵抗率を計算することができるため、誘電体材料の抵抗率測定法としても機能する。
【００４３】
さらに、上記電気的物性値測定法は、共振周波数と無負荷Ｑの測定結果に寄与する全ての値に対して、その測定法として機能する。このような値としては、導体に関して、導電率、抵抗率、表皮抵抗、表皮深さ、接触抵抗、表面粗さ、酸化度、寸法（直径、真円度、厚み、間隔、平行度）、硬度等、誘電体材料に関して、比誘電率、誘電正接、抵抗率、寸法（直径、真円度、厚み、平行度）、硬度等、導体と誘電体材料に関して、接触面積、エアーギャップ等が挙げられる。共振周波数と無負荷Ｑより、上記群から選ばれる物性値を測定することが可能である。
【００４４】
例えば、誘電体材料の厚みを測定する場合には、誘電体材料の比誘電率を与えることにより、共振周波数の測定値から有限要素法等による数値解析を行うことで決定することができる。
【実施例１】
【００４５】
本発明の測定用治具（共振器）モデルを作製し、軸対称有限要素法による解析を行った。図５にこのとき用いた共振器の構造とそのときの寸法を示し、図６に誘電体の比誘電率に対する共振周波数の計算結果を示す。図６より、比誘電率の変化に対する共振周波数の変化は十分な傾きを持っていることがわかる。実際の測定を想定した場合、共振周波数の測定誤差は通常±１ＭＨｚ程度であることから、共振周波数の測定値より、図６のチャートを用いることで比誘電率を高精度に決定できることがわかる。
【００４６】
図７に、誘電体材料の比誘電率を１００と仮定した場合の、誘電体材料の誘電正接ｔａｎδに対するＱ値の計算結果を示す。ここで、Ｑｃは導体損に関するＱ値を表し、Ｑｄは誘電体損に関するＱ値を表し、Ｑｕは無負荷Ｑを表す。但し、Ｑｃの計算に際しては導体の導電率として、５．８×１０７［G/m］を用いた。図７より、実際の測定を想定した場合、無負荷Ｑの測定誤差は通常±５％程度であることから、無負荷Ｑの測定値より、図７のチャートを用いることで誘電正接を高精度に決定できることがわかる。
【００４７】
誘電正接を計算する際、誘電体材料を取り除いた測定用治具により、予め導体の導電率を評価しておく必要がある。図７より、本発明の共振器における無負荷Ｑは１００以上になることが予想される。これは、同じく１μｍの厚みの誘電体材料に対して平面回路等を用いて共振器を構成した場合に比べて、１００倍程度の大きさであり、従来技術よりも大幅に改善されていることがわかる。
【００４８】
図８に、誘電体の比誘電率を１００と仮定した場合の、共振器の位置とＴＭモードの電界強度分布との関係を示す。解析は、軸対称を考慮し、半面のみ行った。横軸は、中心からの距離を遮蔽導体の半径で規格化した値を表し、縦軸は、電界強度をその最大値で規格化した値を表している。尚、縦軸の符号は電界の向きを表す。図８において、電界強度が最大値を持つ曲線（ｄｉｅ）が誘電体材料の電界強度分布を表し、もう一つの曲線（ａｉｒ）がその上部に存在する空気の電界強度分布を表している。図８より、本発明の測定用治具における上記電界強度分布は、円板共振器におけるＴＭ０１０モードと同様、中央導体板の外側で、急激に減少し非放射になっていることがわかる。これにより、Ｑ値が高くなることがわかる。
【実施例２】
【００４９】
本発明の測定用治具を作製し、誘電体の比誘電率を評価した。図９にこのとき用いた測定用治具（共振器）の構造とそのときの寸法の設計値を示す。尚、誘電体１３（厚み：０．３μｍ、直径：１５０μｍ）は支持基板２０上に形成された下部平行導体膜２４ｂ（材質：Ｐｔ、厚み：１μｍ）上に形成されている。
【００５０】
また、図９では、実施例１のモデルを、加工性及び励振性という点で、より現実的な形状に変更している。
【００５１】
その一つは、導体支柱１２の直径が５００μｍと小さく、切削加工による作製が困難であるという点、乃至は加工精度や磨耗の影響によって導体支柱１２と誘電体１３との接触面積の特定が困難であるという点を考慮し、誘電体１３の表面に導体膜１９（材質：Ｐｔ、厚み：１μｍ、直径：１００μｍ）を形成し、かつ導体膜１９が誘電体１３の下面と導体支柱１２とに挟まれるようにし、さらに、その導体膜１９を誘電体１３に面する導体支柱１２（材質：ベリリウム銅／銅めっき、直径：２ｍｍ）の先端面（下面）よりも大きくすることによって、すなわち、導体支柱１２の先端を尖らせることによって、導体支柱１２と誘電体１３とが直接接触しないように変更している。
【００５２】
尚、導体膜１９の直径と誘電体１３の直径を小さくすることによって、誘電体１３に電界をより集中させ、誘電定数の測定精度を向上させることができる。
【００５３】
もう一つは、磁界が集中する部分として、中央に介装した中央導体２５と一対の平行導体２４ａ、２４ｂとの間隔が１００μｍと小さく、励振及び検波が困難であるという点を考慮し、中央導体２５（材質：ベリリウム銅／銅めっき）を中心より径方向に向かって、一対の平行導体（材質：銅）２４ａ、２４ｂから遠い部分（凹部、間隔（Ｈ３−Ｈ１）／２：２ｍｍ、半径Ｄ１／２〜Ｄ２／２：１〜３ｍｍ）と、近い部分（間隔（Ｈ３−Ｈ２）／２：１００μｍ、半径Ｄ２／２−Ｄ３／２：３〜７．５ｍｍ）とから構成されるように変更している。即ち、導体支柱１２の周囲における中央導体２５に凹部を形成した。これにより、一対の同軸ケーブル１７ａ、１７ｂの先端に形成された一対のループアンテナ１６ａ、１６ｂを、より磁界が集中する部分に挿入できるため、励振及び検波が容易に行えるようになる。
【００５４】
尚、上記平行導体に近い部分の半径Ｄ２／２−Ｄ３／２は、共振周波数がおよそ２ＧＨｚになるように設定したものであり、これを小さくすることによって共振周波数を高くすることができ、大きくすることによって共振周波数を低くすることができる。また、中央導体２５と平行導体２４ａ、２４ｂとの間隔を小さくすることによって、より試料に電界を集中させ、誘電定数の測定精度を向上させることができる。
【００５５】
また、中央に介装した中央導体２５が上部平行導体２４ａと垂直な軸に対して対称となるように、中央導体２５と上部平行導体２４ａ間に１ｍｍ×１ｍｍのスペーサー２１（材質：ＰＴＦＥ、厚み：１００μｍ）を対極となる２箇所に介装し、固定した。
【００５６】
図１０に誘電体の誘電定数評価に用いた測定用治具を示す。
【００５７】
上記上部平行導体２４ａは、同軸ケーブル支持用治具２２と吊り下げ用治具２３を介して、固定板２４の上部に支持されたマイクロメーター２５ａによって固定されている。一方、下部平行導体兼試料台２６は、直接、固定板２４の下部に支持されたマイクロメーター２５ｂによって固定されている。固定板２４の位置と傾きを調整することによって、上下のマイクロメーター２５ａ、２５ｂの可動する中心軸は同一線上にある。
【００５８】
また、上部平行導体２４ａには位置合わせ用治具２７が設けられており、この位置合わせ用治具２７を一定位置にあわせ、その後、位置合わせ用治具２７を除去し、上部平行導体２４ａを降下させると、誘電体上の導体膜に導体支柱１２の先端が当接するように構成されている。これにより、誘電定数の評価の際、容易に導体支柱の先端を誘電体試料の表面に形成された導体膜にのみ接触させることができる。
【００５９】
誘電定数の評価にあたり、まず、測定顕微鏡、マイクロメーターを用いて、共振器の寸法を評価した。その結果は、図９において、Ｄ１＝２.０１６±０．００１ｍｍ、Ｄ２＝５．９７８±０．００１ｍｍ、Ｄ３＝１５．０２０±０．００１ｍｍ、Ｄ５＝０．０９６±０．００１ｍｍ、Ｄ６＝０．１４８±０．００１ｍｍ、Ｈ１＝５．９７５±０．００１ｍｍ、Ｈ２＝９．６０６±０．００１ｍｍであった。
【００６０】
次に、上述の共振器から誘電体試料を取り除いた共振器により、共振周波数を測定し、その測定値から軸対称有限要素法による数値解析を行うことで、実効的な導体板と上部平行導体板間の距離、すなわち実効的なスペーサー２１の厚み（Ｔ）を決定した。その結果は、Ｔ＝６６．７７±０．０５μｍであった。
【００６１】
最後に、誘電体を含む上述の測定用治具（共振器）により、共振周波数（ｆ０）を測定し、ＴＥＭを用いて、誘電体試料の厚み（ｔ）を測定した。その結果は、ｆ０＝１．７３７８±０．０００５ＧＨｚ、ｔ＝０．２９±０．０１μｍであった。
【００６２】
以上の測定値から軸対称有限要素法による数値解析を行うことで、誘電体試料の比誘電率（ε’）を算出した。その結果は、ε’＝３７６±４０であった。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の測定用治具を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の他の測定用治具を説明するための断面図である。
【図３】本発明のさらに他の測定用治具を説明するための断面図である。
【図４】本発明のさらに他の測定用治具を示すもので、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図５】数値計算に用いた測定用治具の構造とそのときの寸法を説明するための断面図である。
【図６】誘電体の比誘電率に対する共振周波数の計算結果を表す図である。
【図７】誘電体の誘電正接に対するＱ値の計算結果を表す図である。
【図８】測定用治具の位置とＴＭモードの電界強度分布との関係を説明するための図である。
【図９】誘電定数評価に用いた測定用治具の構造とそのときの寸法の設計値を説明するための断面図である。
【図１０】誘電定数評価に用いた測定用治具を説明するための断面図である。
【図１１】従来の半同軸共振器の一例を説明するための断面図である。
【図１２】従来の円板共振器の一例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１２・・・導体支柱
１３・・・誘電体（試料）
１４ａ、１４ｂ・・・平行導体板
１５・・・中央導体
１６ａ、１６ｂ・・・ループアンテナ
１７ａ、１７ｂ・・・同軸ケーブル
１８・・・遮断導体
１９・・・導体膜
２４ａ、２４ｂ・・・平行導体
２５・・・中央導体
【図１】
2005134185.tif 000003
【図２】
2005134185.tif 000004
【図３】
2005134185.tif 000005
【図４】
2005134185.tif 000006
【図５】
2005134185.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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