[發(fā)明專利]太赫茲饋源喇叭波紋疊片的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110337245.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-29
• 公開（公告）號(hào): CN113078472B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉蘭波;李源;柴艷紅;魏鵬鵬;仇志;陸超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海航天測控通信研究所
• 主分類號(hào): H01Q13/02
• 分類號(hào): H01Q13/02
• 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: 胡晶

本發(fā)明公開了一種太赫茲饋源喇叭波紋疊片的制備方法，包括以下步驟：S1，依據(jù)太赫茲波紋饋源喇叭內(nèi)腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇合理規(guī)格的銅箔；S2，根據(jù)波紋結(jié)構(gòu)要求對(duì)銅箔進(jìn)行裁剪、表面拋光與減薄處理；S3，進(jìn)行微結(jié)構(gòu)陣列加工布局設(shè)計(jì)并進(jìn)行精密加工；S4，銅箔表面與孔內(nèi)進(jìn)行鍍金處理；S5，疊片外輪廓精密切割并分離，獲得波紋疊片成品。本發(fā)明在保障制備精度與批量制造能力的基礎(chǔ)上，可以極大地降低制備成本與制造周期，也可以廣泛用于多種頻段規(guī)格的太赫茲波紋饋源喇叭堆疊鍵合成型工藝的波紋疊片制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太赫茲微器件精密制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種太赫茲饋源喇叭波紋疊片的制備方法。

背景技術(shù)

隨著航天技術(shù)的高速發(fā)展，對(duì)太赫茲通信、地球環(huán)境探測、深空探測等領(lǐng)域載荷的要求也逐漸提高。作為饋源或者輻射器，喇叭天線大量地應(yīng)用在各類探測器載荷中，其制造精度直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的性能。波紋饋源喇叭的波紋扼流槽能夠有效地減少邊緣繞射，改善波瓣圖的對(duì)稱性，并且使交叉極化值性能更加優(yōu)異，因此在很多探測器中成為更優(yōu)的選擇。

波紋饋源喇叭的內(nèi)腔微結(jié)構(gòu)尺寸是與其適用的電磁波波長成比例的，在典型設(shè)計(jì)中，波紋槽深為λ/4～λ/2，波紋齒和波紋槽寬在λ/5以內(nèi)。太赫茲電磁波的波長在0.03～3mm，因此太赫茲波紋喇叭的波紋齒槽尺寸已經(jīng)到達(dá)亞毫米級(jí)、微米級(jí)，其制造精度要求已經(jīng)到達(dá)微米級(jí)。這使得很多傳統(tǒng)的喇叭天線的制備方法已經(jīng)很難適用于太赫茲波紋喇叭的制造加工。太赫茲波紋喇叭的常用制造工藝主要分為三類：精密數(shù)控加工法、芯模電鑄法、疊片組合法。精密數(shù)控加工方法受到設(shè)備刀具與加工精度等因素的限制，主要用于內(nèi)腔空間較大或者大開口設(shè)計(jì)的低頻段波紋喇叭。芯模電鑄法是中高頻段太赫茲波紋饋源喇叭加工的最主要的方法。但隨著饋源喇叭頻率上升到達(dá)高頻太赫茲頻段時(shí)，芯模的加工難度與成本急劇增加，而內(nèi)腔波紋齒槽的高深寬比也限制了其電鑄成型的質(zhì)量以及一致性。疊片組合法則是通過加工系列波紋疊片然后通過后續(xù)工藝組合而成為喇叭產(chǎn)品的方法，主要分為三類：疊片直接裝配成型法、疊片焊接成型法、疊片鍵合成型法。疊片裝配成型法通過緊固件與套筒等輔助零部件將疊片定位裝配壓緊直接形成產(chǎn)品，其不可避免的存在裝配間隙，因此只能面向低頻喇叭產(chǎn)品。疊片焊接成型則通過焊接使各疊片組合為一個(gè)整體，但是其焊接變形、焊縫質(zhì)量、焊劑清除均難以控制，因此也僅應(yīng)用于中低頻的喇叭產(chǎn)品。疊片鍵合成型法則通過精密疊片加工、疊片鍍金、以Au-Au鍵合方法組合成型。鍵合工藝可以使微波紋疊片之間緊密結(jié)合，保證了喇叭的電性能與強(qiáng)度。該方法已經(jīng)成為了高頻饋源喇叭制造的一種重要工藝。

當(dāng)前高頻太赫茲饋源喇叭疊片的制造方法主要基底微結(jié)構(gòu)刻蝕法與微結(jié)構(gòu)增材法。基底微結(jié)構(gòu)刻蝕法是通過在基材上涂膠光刻出疊片上的微結(jié)構(gòu)，DRIE等工藝在基材上加工出疊片上的孔、臺(tái)階等微結(jié)構(gòu)。該方法主要采用硅片等非金屬材料作為基材，制造的產(chǎn)品受到基材材料厚度、性質(zhì)等方面的限制，對(duì)于更高頻(500GHz以上)的疊片制造能力較弱。該方法需要高品質(zhì)的硅片，并且用到多次制版光刻、DRIE等工藝，成本較高。微結(jié)構(gòu)增材法則是在基材上通過涂膠光刻或者輔以其他材料沉積刻蝕形成微結(jié)構(gòu)模具，通過LIGA等增材工藝在基底上生產(chǎn)疊片微結(jié)構(gòu)，最后通過溶劑清洗或者基底犧牲腐蝕等工藝獲得疊片。該方法對(duì)疊片制造的精度控制能力較強(qiáng)，可以適用于高頻的疊片精密制造。但是其工藝過程復(fù)雜，加工時(shí)間較長，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)加工太赫茲波紋饋源喇叭波紋疊片加工周期很長、成本很高的問題，提供了一種太赫茲饋源喇叭波紋疊片的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種太赫茲饋源喇叭波紋疊片的制備方法，包括以下步驟：

S1，依據(jù)太赫茲波紋饋源喇叭內(nèi)腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選擇合理規(guī)格的銅箔；

S2，根據(jù)波紋結(jié)構(gòu)要求對(duì)銅箔進(jìn)行裁剪、表面拋光與減薄處理；

S3，進(jìn)行微結(jié)構(gòu)陣列加工布局設(shè)計(jì)并進(jìn)行精密加工；

S4，銅箔表面與孔內(nèi)進(jìn)行鍍金處理；