[發(fā)明專利]一種微同軸傳輸線及其制備方法及金屬3D打印裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010430174.7
• 申請(qǐng)日: 2020-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN111509349B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙家慶;沈瑋;陳桂蓮;馬軍偉;張理正
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海航天電子通訊設(shè)備研究所
• 主分類號(hào): H01P3/06
• 分類號(hào): H01P3/06;H01P11/00;B22F3/105;B22F7/04;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 賀姿;胡晶

本發(fā)明公開了一種微同軸傳輸線的制備方法，包括如下步驟：采用金屬3D打印技術(shù)按照預(yù)先設(shè)定的程序在襯底基板上，打印制得下層外導(dǎo)體，同時(shí)形成下腔體；再采用光固化3D打印技術(shù)或點(diǎn)膠固化技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)光刻固化技術(shù)在下腔體內(nèi)形成支撐層；接著采用金屬3D打印技術(shù)在支撐層上，打印制得內(nèi)導(dǎo)體；最后采用金屬3D打印技術(shù)在下層外導(dǎo)體的上端面上，打印制得上層外導(dǎo)體。本發(fā)明采用金屬3D打印技術(shù)制備內(nèi)外導(dǎo)體，無(wú)需傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝中額外的金屬掩膜版，可以實(shí)現(xiàn)矩形微同軸、圓形微同軸甚至各種異型微同軸傳輸線，增加了微波毫米波射頻電路系統(tǒng)選擇傳輸線形狀的自由度，且外導(dǎo)體外形完整，無(wú)需周期性的釋放孔，保證了外導(dǎo)體良好的屏蔽隔離作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)(Micro-electromechanical Systems，MEMS)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微同軸傳輸線及其制備方法及金屬3D打印裝置。

背景技術(shù)

傳輸線主要用于傳輸射頻信號(hào)，傳統(tǒng)的傳輸線有平行雙線、同軸線、微帶線和波導(dǎo)等。隨著微波毫米波射頻電路系統(tǒng)的工作頻段的提高，傳統(tǒng)傳輸線的傳輸性能受到嚴(yán)重限制，具體表現(xiàn)為截止損耗高、隔離度低，并且傳統(tǒng)傳輸線的較大尺寸也不利于整個(gè)射頻電路系統(tǒng)的微型化集成。

微同軸是采用MEMS技術(shù)加工制備的射頻傳輸線，結(jié)構(gòu)包括矩形外導(dǎo)體、矩形內(nèi)導(dǎo)體和填充介質(zhì)(空氣或真空)。由于其獨(dú)特的三維結(jié)構(gòu)，微同軸可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微波毫米波信號(hào)的低損耗、高隔離度、高功率容量、超帶寬的傳輸。進(jìn)一步的，基于微型化的微同軸，可以提高射頻電路的集成度，構(gòu)建出更為復(fù)雜的射頻電路系統(tǒng)。

目前的微同軸傳輸線大多采用標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)，利用超厚的光刻膠作為犧牲層，電化學(xué)沉積金屬Cu制備結(jié)構(gòu)層，每層約50～100μm，通過(guò)重復(fù)制備5～11層結(jié)構(gòu)層，最后去除犧牲層，最終實(shí)現(xiàn)微同軸傳輸線。由于標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)適用于平面或垂直結(jié)構(gòu)的加工，因此該方法只能實(shí)現(xiàn)矩形微同軸，無(wú)法加工圓形微同軸。并且在進(jìn)行多層結(jié)構(gòu)層加工時(shí)，存在各結(jié)構(gòu)層之間的對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題，對(duì)設(shè)備的對(duì)位精度要求很高。懸空的內(nèi)導(dǎo)體采用周期性的支撐橋或整個(gè)支撐塊進(jìn)行固定，所用材料為SU8負(fù)性光刻膠。在最后一步去除犧牲層時(shí)，需要在外導(dǎo)體上留下周期性(每700μm)的釋放孔，而這些釋放孔的存在也會(huì)對(duì)矩形微同軸的傳輸性能產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種微同軸傳輸線及其制備方法及金屬3D打印裝置，解決了以往微同軸傳輸線加工工藝中存在的對(duì)準(zhǔn)難度高、難以制備除矩形以外的形狀微同軸傳輸線以及去除犧牲層時(shí)留下的周期性釋放孔影響傳輸性能的問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種微同軸傳輸線的制備方法，包括如下步驟：

S1：提供一襯底基板，所述襯底基板包括第一表面和第二表面；

S2：采用金屬3D打印技術(shù)按照預(yù)先設(shè)定的程序在所述襯底基板的第一表面上，打印制得下層外導(dǎo)體，同時(shí)形成下腔體，激光功率為0.5～1.5kW，激光光斑直徑為5～15μm，激光掃描速度為1～3μm/s；

S3：采用光固化3D打印技術(shù)或點(diǎn)膠固化技術(shù)或標(biāo)準(zhǔn)光刻固化技術(shù)在所述下腔體內(nèi)形成支撐層；

S4：采用所述步驟S2的方法在所述支撐層上，打印制得內(nèi)導(dǎo)體；

S5：采用所述步驟S2的方法在所述下層外導(dǎo)體的上端面上，打印制得上層外導(dǎo)體，所述上層外導(dǎo)體蓋于所述下層外導(dǎo)體上構(gòu)成具有內(nèi)腔體的外導(dǎo)體，所述支撐層和所述內(nèi)導(dǎo)體位于所述內(nèi)腔體內(nèi)，形成所述微同軸傳輸線。

優(yōu)選地，所述步驟S2進(jìn)一步包括如下步驟：

S21：準(zhǔn)備金屬粉末，所述金屬粉末的直徑不超過(guò)20μm，并將所述襯底基板預(yù)熱至150～250℃；

S22：3D打印機(jī)的鋪粉裝置將一定厚度的所述金屬粉末推至所述襯底基板上；