引言
随着电子设备向更高频率发展，对导体材料（如铜箔）的导电率评估变得愈发重要。在毫米波频段，由于趋肤效应，导电率显著下降，铜箔的表面粗糙度和加工方式对其导电率有极大影响。分裂圆柱谐振器（SCR）和法布里珀罗谐振器(FP)是两种能够定量评估这些影响的有效方法。
这里将分享两个实测案例。
例1：使用分裂圆柱谐振器（SCR）进行导电率测量
在将介质与铜箔粘结时，通常会进行粗化处理以保持剥离强度。然而，即使粗糙度参数（Rz、Ra）相同，不同的粗化方法和形貌也可能导致导电率存在很大差异。通常Ra值较小意味着导电率较高，但即使Ra相同，差异仍然可能很大。因此，在实际开发中，必须直接在使用频率下进行导电率测量。
1. 测量原理
分裂圆柱谐振器最初是为薄膜的介电常数测量而设计的，但通过改造，也可以应用于金属箔的导电率测量。当金属箔插入谐振器时，电流在样品表面流动，从而导致Q值下降。通过分析Q值的降低，可以确定铜箔的相对导电率。在10–40 GHz范围内可以进行测量，从而捕捉表面粗糙度的影响。图1展示了分裂圆柱谐振器的外观及导电率测量步骤。与介电测量类似，每个样品的测量仅需约15秒，效率极高。
图1：分裂圆柱谐振器的外观和导电率测量步骤
2. 分裂圆柱谐振器（用于导电率）的特征
•测量时间：每个样品约15秒
•高重复性：同一样品重复测量的偏差在±2%以内
•可进行频率特性测量：通过更换谐振器，可在10、20、28和40 GHz下进行评估
3. 应用实例
由于趋肤效应，在高频时电流集中在表面。因此，表面较粗糙的铜箔会导致电流路径变长，有效导电率降低。图 2 展示了四种不同表面粗糙度铜箔的测量结果。如预期所示，粗糙度较大的铜箔导电率下降更为显著。
图2：不同粗糙度铜箔的导电率测量示例
该方法对不同金属同样适用。图 3 展示了四种经过镜面抛光处理的金属的测量结果，以消除粗糙度影响。结果证实，从直流到 170 GHz，金属的导电率没有频率依赖性。理论上，金属在 1 THz 以下导电率不会随频率变化，实验结果与理论一致。
图3：不同金属镜面处理后的导电率频率特性
结论
分裂圆柱谐振器不仅适用于介电率测量，也是导电率评估的优秀工具。对于铜箔制造商、基板制造商和器件制造商来说，它是设计的“指南针”。凭借每个样品仅需约15秒的测量速度，其高效与高精度支持了下一代高频材料开发和可靠电路设计。
例2：使用法布里珀罗振荡器的导电率测量
传统的导电率测量仪器需要较长的测量时间，且结果波动较大，因此在研发中很少被采用。法布里–珀罗谐振器的出现，毫米波频段的测量精度显著提升，实现了以往难以进行的导电率评估。
1. 测量原理
法布里–珀罗谐振器由两块平行的球面镜组成，用于多次反射电磁波。通常用于介电率测量，但通过将其中一面反射镜替换为测试样品，也可用于导电率测量（图1）。先测量高纯铜基准，再插入被测样品，即可获得Q值。与基准相比的差异能够高精度地确定导电率。该方法的优点是能够直接测量铜箔的导电率，无需刻蚀或加工。
图1：法布里–珀罗谐振器的概略图
图2：使用法布里–珀罗谐振器进行导电率测量的步骤
2. 特征
•频率覆盖范围：23–110 GHz 与 110–170 GHz
•高速测量：每个频点约4秒
•高重复性：同一样品重复测量的偏差在±2%以内
•可评估与介质粘结状态下的铜箔界面导电率
图 3 展示了四种不同粗糙度铜箔的导电率测量结果。随着频率升高，表面较粗糙的铜箔相对导电率下降更明显。即使每个样品重复安装和测量三次，也获得了优异的重复性。
图3：不同粗糙度铜箔的重复性数据
（每个样品重复测量三次）
3. 应用实例
3.1 不同金属的测量
如图 4 所示，将四种金属板抛光至镜面，以排除表面状态对导电率的影响。测量结果表明，从直流到 170GHz 范围内，导电率保持恒定，与理论预测一致，即金属在 1 THz 以下导电率不会发生变化。
图4：使用法布里 – 珀罗谐振器对不同金属的测量结果
3.2 与介质粘结的铜箔测量
如图 5 所示，铜箔在与介质粘结的状态下也可进行测量。将可熔性聚酰亚胺（MPI，厚度 50 μm）粘结到铜箔上，分别在粘结前后测量其导电率。结果表明，铜箔单体与 MPI– 铜箔界面的导电率一致。这使得对通过溅射或蒸镀形成的树脂 – 金属界面导电率的评估成为可能。
图5：与介质粘结的铜箔导电率测量示例
结论
法布里–珀罗谐振器实现了在以往难以评估的频率范围内的高精度、高速、高再现性的导电率测量。它支持铜箔、不同金属以及与介质粘结样品的测量，是下一代通信和高频IC封装设计中不可或缺的评估工具。
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文章来源：是德科技