Sパラメータ測定条件 (チップ積層コンデンサ)

S-parameter Measurement of Multilayer Ceramic Capacitors
「設計支援ツール」では、チップ積層セラミックコンデンサのSパラメータを提供しています。ここでは、このSパラメータの測定手順、使用する試験基板、測定装置、測定条件について説明します。


- 測定手順 -

本測定の手順を以下に示します。なおSパラメータデータは、図1のように、主にネットワークアナライザと測定治具を使用して2ポートで測定しています。

1. 校正

校正には、SOLT (一部SOL) 校正とTRL校正の2種類を使用しています。SOLT校正は、Short, Open, Load, Thruの自社製基板を使い、低周波側の領域を校正しています。一方、TRL校正は、Thru, Reflect, Line, Matchの自社製基板を使い、高周波側の領域を校正しています。また校正基準面は、ランドパターンの端面です。

2. 測定

試料は基板にはんだ付けし、ネットワークアナライザ/インピーダンスアナライザに接続された測定治具に固定して測定をします。

3. 試料単品のSパラメータデータ抽出

測定したSパラメータデータには、校正や電気長補正によって試験基板や測定治具の特性が除去されていますが、ビアホールとランドパターンの特性が含まれています。そこで、測定結果からビアーホールとランドパターンの特性を除去し、試料単体のSパラメータデータを抽出しています。

図1: Sパラメータ測定
図1: Sパラメータ測定


- 試験基板 -

本測定で使用する試験基板は以下の通りです。図2にランドパターンを示します。

項目 max8.5GHzの場合 max20GHzの場合
基本材質 ガラスエポキシ樹脂 ガラスフッ素樹脂
層厚み 100µm 160µm
基板構造 マイクロストリップ コプレナ
特性インピーダンス 17Ω 50Ω
パターン材質 銅箔+金メッキ 銅箔+金メッキ

図2: ランドパターン寸法

LW Dimension Land Pattern [mm]
JIS [mm] EIA [inch] a b C
0402 01005 0.2 0.18 0.23
0603 0201 0.3 0.35 0.40
1005 0402 0.5 0.45 0.60
1608 0603 0.8 0.7 0.8
2012 0805 1.2 0.7 1.1
2828 1111 2.1 0.9 2.6
3216 1206 2.4 0.9 1.4
3225 1210 2.4 0.9 2.3
4532 1812 3.5 1.4 3.0
4520 1808 3.5 1.4 1.8
5750 2220 4.6 1.6 4.8
0510 0204 0.2 0.3 1.0
0816 0306 0.3 0.4 1.6
1220 0508 0.6 0.5 1.8
1632 0612 0.8 0.7 2.8
2040 0816 0.9 0.8 4.0
図2: ランドパターン寸法


- 測定装置 -

本測定で使用する測定装置は以下の通りです。

温度補償用コンデンサ ※1,000pF以上については、「高誘電率系コンデンサ」と同じ条件です。

  • ネットワークアナライザ: E5071C/N5225A (Keysight Technologies)
  • インピーダンスアナライザ: E4991A (Keysight Technologies)
  • 測定治具: PC-SMA/PC-V (YOKOWO)

高誘電率系コンデンサ

  • ネットワークアナライザ: E5061B/E5071C (Keysight Technologies)
  • 測定治具: PC-SMA (YOKOWO)

- 測定条件 -

本測定では、測定周波数範囲を低周波領域と高周波領域の2つに分類し、それぞれに適した測定条件を用いています。表1に温度補償用コンデンサ、表2に高誘電率系コンデンサの測定条件を示します。


表1 温度補償用コンデンサの測定条件
周波数領域 低周波 高周波1 高周波2
ネットワークアナライザ/
インピーダンスアナライザ
E4991A
Keysight Technologies
E5071C
Keysight Technologies
N5225A
Keysight Technologies
測定周波数範囲 100MHz~3GHz 100MHz~8.5GHz 500MHz~20GHz
校正キット SOLT校正
(+低損失キャパシタ)
TRL
Connection Mode 1 port 2 port shunt mode

※1,000pF以上については、表2の「高誘電率系コンデンサ」と同じ条件です。

表2 高誘電率系コンデンサの測定条件
周波数領域 低周波 高周波
ネットワークアナライザ E5061B
Keysight Technologies
E5071C
Keysight Technologies
測定周波数範囲 100Hz~100kHz 100kHz~6GHz
校正キット SOLT校正 TRL校正
接続モード 2ポートシャントモード