[发明专利]太赫兹馈源喇叭波纹叠片的制备方法

说明书

本发明公开了一种太赫兹馈源喇叭波纹叠片的制备方法，包括以下步骤：S1，依据太赫兹波纹馈源喇叭内腔结构设计选择合理规格的铜箔；S2，根据波纹结构要求对铜箔进行裁剪、表面抛光与减薄处理；S3，进行微结构阵列加工布局设计并进行精密加工；S4，铜箔表面与孔内进行镀金处理；S5，叠片外轮廓精密切割并分离，获得波纹叠片成品。本发明在保障制备精度与批量制造能力的基础上，可以极大地降低制备成本与制造周期，也可以广泛用于多种频段规格的太赫兹波纹馈源喇叭堆叠键合成型工艺的波纹叠片制备。

技术领域

本发明涉及太赫兹微器件精密制造技术领域，特别涉及一种太赫兹馈源喇叭波纹叠片的制备方法。

背景技术

随着航天技术的高速发展，对太赫兹通信、地球环境探测、深空探测等领域载荷的要求也逐渐提高。作为馈源或者辐射器，喇叭天线大量地应用在各类探测器载荷中，其制造精度直接影响着整个系统的性能。波纹馈源喇叭的波纹扼流槽能够有效地减少边缘绕射，改善波瓣图的对称性，并且使交叉极化值性能更加优异，因此在很多探测器中成为更优的选择。

波纹馈源喇叭的内腔微结构尺寸是与其适用的电磁波波长成比例的，在典型设计中，波纹槽深为λ/4～λ/2，波纹齿和波纹槽宽在λ/5以内。太赫兹电磁波的波长在0.03～3mm，因此太赫兹波纹喇叭的波纹齿槽尺寸已经到达亚毫米级、微米级，其制造精度要求已经到达微米级。这使得很多传统的喇叭天线的制备方法已经很难适用于太赫兹波纹喇叭的制造加工。太赫兹波纹喇叭的常用制造工艺主要分为三类：精密数控加工法、芯模电铸法、叠片组合法。精密数控加工方法受到设备刀具与加工精度等因素的限制，主要用于内腔空间较大或者大开口设计的低频段波纹喇叭。芯模电铸法是中高频段太赫兹波纹馈源喇叭加工的最主要的方法。但随着馈源喇叭频率上升到达高频太赫兹频段时，芯模的加工难度与成本急剧增加，而内腔波纹齿槽的高深宽比也限制了其电铸成型的质量以及一致性。叠片组合法则是通过加工系列波纹叠片然后通过后续工艺组合而成为喇叭产品的方法，主要分为三类：叠片直接装配成型法、叠片焊接成型法、叠片键合成型法。叠片装配成型法通过紧固件与套筒等辅助零部件将叠片定位装配压紧直接形成产品，其不可避免的存在装配间隙，因此只能面向低频喇叭产品。叠片焊接成型则通过焊接使各叠片组合为一个整体，但是其焊接变形、焊缝质量、焊剂清除均难以控制，因此也仅应用于中低频的喇叭产品。叠片键合成型法则通过精密叠片加工、叠片镀金、以Au-Au键合方法组合成型。键合工艺可以使微波纹叠片之间紧密结合，保证了喇叭的电性能与强度。该方法已经成为了高频馈源喇叭制造的一种重要工艺。

当前高频太赫兹馈源喇叭叠片的制造方法主要基底微结构刻蚀法与微结构增材法。基底微结构刻蚀法是通过在基材上涂胶光刻出叠片上的微结构，DRIE等工艺在基材上加工出叠片上的孔、台阶等微结构。该方法主要采用硅片等非金属材料作为基材，制造的产品受到基材材料厚度、性质等方面的限制，对于更高频(500GHz以上)的叠片制造能力较弱。该方法需要高品质的硅片，并且用到多次制版光刻、DRIE等工艺，成本较高。微结构增材法则是在基材上通过涂胶光刻或者辅以其他材料沉积刻蚀形成微结构模具，通过LIGA等增材工艺在基底上生产叠片微结构，最后通过溶剂清洗或者基底牺牲腐蚀等工艺获得叠片。该方法对叠片制造的精度控制能力较强，可以适用于高频的叠片精密制造。但是其工艺过程复杂，加工时间较长，成本较高。

发明内容

本发明正是针对现有技术加工太赫兹波纹馈源喇叭波纹叠片加工周期很长、成本很高的问题，提供了一种太赫兹馈源喇叭波纹叠片的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种太赫兹馈源喇叭波纹叠片的制备方法，包括以下步骤：

S1，依据太赫兹波纹馈源喇叭内腔结构设计选择合理规格的铜箔；

S2，根据波纹结构要求对铜箔进行裁剪、表面抛光与减薄处理；

S3，进行微结构阵列加工布局设计并进行精密加工；

S4，铜箔表面与孔内进行镀金处理；