一、相對電容率檢測原理

二、核心檢測項目及方法

1. 基礎相對電容率測試

• 目的：獲取材料在標準條件（常溫、低頻）下的介電特性。
• 方法：采用平行板電極（ASTM D150標準）或阻抗分析儀（頻率范圍1kHz-1MHz），測量電容值后計算ε_r。
• 關鍵點：樣品需平整無氣泡，電極接觸需均勻以減少邊緣效應。

2. 溫度依賴性檢測

• 目的：評估材料ε_r隨溫度的變化規律，適用于高溫電子器件或低溫工況。
• 方法：將樣品置于溫控腔（-50°C至200°C）中，結合LCR表測量不同溫度下的電容值。
• 典型材料：鐵電材料（如BaTiO₃）在居里點附近ε_r劇烈變化。

3. 頻率響應特性

• 目的：分析ε_r在寬頻域（Hz至GHz）的變化，識別介電弛豫現象。
• 方法：使用阻抗分析儀（如Keysight E4990A）或矢量網絡分析儀（高頻段），掃描頻率并記錄數據。
• 應用：5G通信基板材料需在毫米波頻段（28GHz）保持穩定ε_r。

4. 濕度影響測試

• 目的：量化環境濕度對材料極化的影響，驗證防水涂層或封裝效果。
• 方法：在濕度箱（20%~95% RH）中預處理樣品后快速測量，對比干濕狀態ε_r差異。
• 案例：環氧樹脂封裝膠吸濕后ε_r上升可能導致信號延遲。

5. 各向異性介電特性

• 目的：檢測層狀材料（如PCB基材）在不同方向上的ε_r差異。
• 方法：使用三軸電極或切割樣品至不同取向，分別測量橫向/縱向電容值。
• 示例：FR-4玻璃纖維板橫向ε_r≈4.5，縱向可能偏離10%以上。

6. 老化與穩定性測試

• 目的：評估材料在長期電場、熱應力下的ε_r漂移。
• 方法：施加額定電壓并高溫加速老化（如85°C/1000小時），定期監測電容變化。
• 標準：IEC 60216針對電氣絕緣材料老化測試提供指導。

7. 薄膜材料超薄層檢測

• 目的：解決納米級薄膜（如Al₂O₃絕緣層）的ε_r精確測量難題。
• 方法：采用橢圓偏振儀（Spectroscopic Ellipsometry）反演光學常數，或使用MIM（Metal-Insulator-Metal）結構結合射頻探針臺。

三、關鍵影響因素與誤差控制

1. 樣品制備：表面粗糙度需小于電極間距的5%，避免氣隙引入誤差。
2. 電極配置：選用濺射金電極或導電銀膠，減小接觸電阻。
3. 環境干擾：屏蔽電磁噪聲，控溫精度建議±0.5°C。

四、應用領域實例

1. 電容器制造：篩選高ε_r陶瓷粉體（如X7R、Y5V）提升儲能密度。
2. 微電子封裝：驗證Low-k材料（ε_r<3.0）降低芯片互連延遲。
3. 電力設備：評估變壓器油ε_r與含水量的關聯性，預判絕緣失效風險。

五、