ICS 31-030 L 90 中华人民共和国国家标准 GB/T 5594.4—2015 代替GB/T5594.4—1985 电子元器件结构陶瓷材料 性能测试方法 第4部分：介电常数和介质损耗角 正切值测试方法 Test methods for properties of structure ceramic used in electronic component and device-Part 4: Test method for permittivity and dielectric loss angle tangent value 2015-05-15发布 2016-01-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布 中国国家标准化管理委员会 GB/T5594.4—2015 前言 GB/T5594《电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法》分为以下部分： 气密性测试方法（GB/T5594.1)； 杨氏弹性模量泊松比测试方法（GB/T5594.2）； 第3部分：平均线膨胀系数测试方法（GB/T5594.3）； 第4部分：介电常数和介质损耗角正切值测试方法（GB/T5594.4）； 体积电阻率测试方法（GB/T5594.5）； 一第6部分：化学稳定性测试方法（GB/T5594.6）； 一第7部分：透液性测定方法（GB/T5594.7）； 一第8部分：显微结构测定方法（GB/T5594.8）； 电击穿强度测试方法（GB/T5594.9）。 本部分为GB/T5594的第4部分。 本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本部分代替GB/T5594.4—1985《电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法 介电常数和介质损耗 角正切值的测试方法》。 本部分与GB/T5594.4一1985相比，主要有下列变化： 标准名称改为：“电子元器件结构陶瓷材料性能测试方法 第4部分：介电常数和介质损耗角 正切值测试方法”； 增加了4.1介电常数测试和计算； 删除了原标准测试夹具类型示意图中：a.尖形电极；b.尖对平板形电极。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本部分由中华人民共和国工业和信息化部提出。 本部分由中国电子技术标准化研究院归口。 本部分起草单位：中国电子科技集团公司第十二研究所、中国电子技术标准化研究院、北京七星飞 行电子有限公司。 本部分主要起草人：曾桂生、李晓英、薛晓梅。 本部分所代替标准的历次版本发布情况为： GB/T5594.4—1985。 1 GB/T 5594.4—2015 电子元器件结构陶瓷材料 性能测试方法 第4部分：介电常数和介质损耗角 正切值测试方法 1范围 GB/T5594的本部分规定了装置零件、真空电子器件、电阻基体、半导体及集成电路基片等用电子 陶瓷材料介电常数和介质损耗角正切值的测试方法。 本部分适用于装置零件、真空电子器件、电阻基体、半导体及集成电路基片等用电子陶瓷材料在频 率为1MHz，温度从室温至500℃条件下的介电常数和介质损耗角正切值的测试。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T5593一2015电子元器件结构陶瓷材料 GB/T9530—1988电子陶瓷名词术语 3术语和定义 GB/T9530一1988界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 permittivity 介电常数 反应电介质介电性质的一个主要参数，由电介质构成的电容器的电容量与同样几何尺寸真空电容 器电容量的比值称为介电常数e（无量纲）。 3.2 介质损耗角正切值 dielectric loss angle tangent value tand 电介质在交变电场作用下有功功率与无功功率的比值，是表征介质损耗的一个无量纲物理量。 4测试原理 4.1 介质损耗的表示含义 陶瓷材料的介质损耗表示材料上通过交流电场时，产生电能损失的一种性质。也可以说材料接受 交流电场影响时，因极化或吸收现象的产生过程，所产生的一种电能损失。它有两种基本性质，即介电 常数e和介质损耗角正切值tand。 1 GB/T5594.4—2015 4.2介电常数 为相对介电常数，是表示绝缘材料在交流电场下介质极化的程度的一个参数，它是充满绝缘材料 的电容器的电容量Cx与同样电极尺寸以真空为介质时的电容器的电容量C。的比值，如式（1)所示： Cx (1) C. 根据陶瓷试样的形状、尺寸和测得的电容值来计算介电常数ε。如不计边缘效应，平板圆形试样， 测得电容值为Cx，试样直径为D，试样厚度为h。经过换算得到式（2）： hCx e =14.4 (2 ) D 式中： 介电常数； E 试样厚度，单位为厘米（cm）； h 试样电容值，单位为皮法（pF)； Cx- D 试样直径，单位为厘米（cm）。 4.3介质损耗角正切值tang 陶瓷材料的介质损耗角正切值tano是表示在某一频率交流电压作用下介质损耗的参数。所谓介 质损耗即是单位时间内消耗的电能。 由陶瓷材料制成的元器件，当它工作时，交变电压加在陶瓷介质上，并通过交变电流，这时陶瓷介质 联的电路来等效，如图1所示。电压和电流的相位关系可用图2表示。 .: T: a）并联等效电路 b）串联等效电路 说明： Ic 并联等效电路流经理想电容器电流； IR 并联等效电路流经理想纯电阻器电流； Uc 串联等效电路施加在理想电容器电压； UR- 串联等效电路施加在纯电阻器电压； U 有损耗电容器上施加电压。 图1有损耗电容器的等效电路 2 GB/T 5594.4—2015 a）并联等效电路矢量图 b）串联等效电路矢量图 图2有损耗电容器矢量图 由图可知，可以描述为：有损耗电容器电流和电压之间相位差与理想电容器（无损耗电容器）电流 和电压之间相位差（元/2）比较时，相差的角度。 由图2a)得到： IR tand - Ic 由图2b)得到： UR tand = Ue 最后tano的意义可归结为有功功率与无功功率之商。 介质损耗角正切值tano的计算，根据不同仪器，由仪器说明书中规定公式进行计算或直接读数。 5试样要求及处理 试样应符合GB/T5593一2015的规定。试样数量为5个，直径为（35土1）mm，厚度为（1.5土0.5）mm； 试样应进行清洗干燥处理；试样两面进行“被银”处理。 AG 6 测量仪器和设备 6.1 测量仪器 可利用谐振电路、平衡或不平衡电桥、Q表、LCR仪、损耗仪、阻抗分析仪等。 6.2 加热炉和夹具 加热炉内温度应均勾。可用自动或手动方式进行控温，控温范围为室温至500℃。在控温范围内 任一个温度值，在10min内温度波动不大于士2℃。 试样平放在平板夹具上面，即电极7。如图3所示。 3