[發(fā)明專利]一種抑制微波部件微放電效應(yīng)的微刻蝕工藝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210431364.6
• 申請(qǐng)日: 2012-10-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102925893A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔萬(wàn)照;楊晶;胡天存;王瑞;賀永寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C23F1/00
• 分類號(hào): C23F1/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抑制微波部件微放電效應(yīng)的微刻蝕工藝方法，屬于微波部件表面處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

航天器載荷中大功率微波部件如輸出多工器、濾波器、開(kāi)關(guān)矩陣、天線饋源等極易產(chǎn)生微放電效應(yīng)。微放電效應(yīng)也稱二次電子倍增效應(yīng)，是指部件處于1×10^-3Pa或更低壓強(qiáng)時(shí)，在承受大功率的情況下發(fā)生的諧振放電現(xiàn)象。

目前衛(wèi)星有效載荷系統(tǒng)中微波部件大部分以鋁合金為基體，為了降低器件損耗最常采用的方法是表面電化學(xué)鍍銀。在實(shí)際應(yīng)用中，這些鍍銀部件如多工器、濾波器等在大功率電磁波傳輸條件下容易發(fā)生微放電效應(yīng)，導(dǎo)致大功率微波部件失效，甚至使整個(gè)有效載荷徹底失效。

研究表明，在微波部件表面制備新的低SEY(二次電子發(fā)射系數(shù))鍍層材料，例如Alodine、TiN等，可以在微波部件結(jié)構(gòu)尺寸不變的條件下提高微放電閾值，但這些鍍層自身導(dǎo)電性差，使微波部件在高頻條件下表面阻抗大，Alodine工藝還會(huì)造成一定的重金屬環(huán)境污染，工程上難于推廣。

已有專利公開(kāi)了幾種可以用于微波部件表面抑制二次電子發(fā)射的方法，包括等離子體轟擊方法形成Ag或者Ti的納米多孔結(jié)構(gòu)；物理鍍膜方法形成Ag、Au納米多晶結(jié)構(gòu)；電泳沉積碳化物、TiN等多種納米晶。但這些方法主要存在以下問(wèn)題：

(1)等離子體轟擊方法形成的是非規(guī)則形狀陷阱結(jié)構(gòu)，陷阱深度有限，如增加等離子體轟擊時(shí)間，不但陷阱不會(huì)加深，而且會(huì)造成鍍銀層整體剝落，不能起到抑制二次電子發(fā)射的作用。

(2)物理鍍膜和電泳沉積法鍍覆的薄膜與基底間需要一定的粘附力，通常需要增加高溫退火步驟來(lái)提高薄膜與基底的粘附力，但是鋁合金材料不耐高溫，鍍覆在微波部件表面的薄膜容易脫落。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種抑制微波部件微放電效應(yīng)的微刻蝕工藝方法，既能提高微波部件微放電閾值，抑制微波部件微放電效應(yīng)，又不用改變微波部件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種抑制微波部件微放電效應(yīng)的微刻蝕工藝方法，步驟如下：

(1)對(duì)微波部件的表面進(jìn)行去油和清洗處理；

(2)對(duì)步驟(1)中預(yù)處理過(guò)的微波部件利用Fe(NO₃)₃刻蝕液進(jìn)行微刻蝕反應(yīng)，在微波部件表面形成微陷阱結(jié)構(gòu)；

(3)清洗該微波部件，去除微波部件表面的反應(yīng)殘留物；

(4)去除微波部件表面殘留的Fe³⁺；

(5)再次清洗該微波部件；

(6)烘干該微波部件并包裝保存。

步驟(1)中所述對(duì)微波部件的表面進(jìn)行去油和清洗處理具體為：先分別依次用丙酮、乙醇超聲清洗5min去油，再用超純水超聲清洗5min，最后在50℃下烘干。

Fe(NO₃)₃刻蝕液采用Fe(NO₃)₃·9H₂O配制，其質(zhì)量比為Fe(NO₃)₃·9H₂O∶超純水H₂O＝1∶2。

對(duì)微波部件利用Fe(NO₃)₃刻蝕液進(jìn)行微刻蝕反應(yīng)時(shí)，微刻蝕反應(yīng)溫度為50℃±1℃，反應(yīng)時(shí)間為40s±2s。

步驟(3)中清洗該微波部件具體為：先進(jìn)行二級(jí)水洗，再用超純水超聲清洗2次，每次2min。

所述去除微波部件表面殘留的Fe³⁺具體為：將微波部件在50％的鹽酸中浸泡20s。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

(1)本發(fā)明提出利用化學(xué)微刻蝕的方法，在微波部件表面微刻蝕形成納米微陷阱結(jié)構(gòu)，利用二次電子在微陷阱結(jié)構(gòu)間隙被反射吸收的原理抑制部件表面的二次電子發(fā)射。航天器大功率微波部件表面的鍍銀層有10μm左右，本發(fā)明提出的微刻蝕方法形成的空隙最深不超過(guò)5μm。本發(fā)明能很好地保持鍍銀層的連續(xù)性，避免了現(xiàn)有技術(shù)中的不良導(dǎo)體鍍層帶來(lái)的高損耗問(wèn)題，可以將微波部件損耗控制在工程應(yīng)用要求的范圍之內(nèi)。

(2)本發(fā)明提出的微刻蝕方法直接在微波部件的鍍銀表面刻蝕，沒(méi)有引入新的鍍層材料，避免了現(xiàn)有技術(shù)中鍍層材料帶來(lái)的重金屬污染，同時(shí)，也避免了鍍層材料與微波部件基底的粘附力問(wèn)題。

(3)此外，化學(xué)方法刻蝕的非規(guī)則陷阱結(jié)構(gòu)深度較大，有利于二次電子在陷阱結(jié)構(gòu)間隙被多次反射吸收，更好的抑制二次電子發(fā)射，提高微波部件的微放電閾值。