太赫兹金属镀层空芯矩形波导整体制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109286056A(43)申请公布日2019.01.29(21)申请号201810882658.8(22)申请日2018.08.06(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人曾永彬毕晓磊戴兴达曲宁松(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.H01P11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称太赫兹金属镀层空芯矩形波导整体制造方法(57)摘要本发明涉及一种太赫兹金属镀层空芯矩形波导整体制造方法，属于精密微细电化学制造领域。其特征在于：对厚金属平板工件进行微细电解线切割加工，获得矩形牺牲芯模的各个切割表面；在矩形牺牲芯模表面电镀厚度为几十微米量级的金层；利用选择性刻蚀济快速溶解芯模获得矩形纯金腔体；在矩形纯金腔体外部电铸保护层，通过整平修整制备出具有装配要求外轮廓形状的太赫兹金属镀层空芯矩形波导。本发明可以实现太赫兹频段金属镀层空芯矩形波导的高效、精密、整体制造，具有重要意义。CN109286056ACN109286056A权利要求书1/1页1.一种太赫兹金属镀层空芯矩形波导整体制造方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、利用半径为R的微尺度线电极（1）对厚金属平板工件（3）进行微细电解线切割加工，加工出矩形牺牲芯模（7）；步骤1-1、首先加工矩形牺牲芯模（7）的左侧面、右侧面，设定加工轨迹（2）的长度为L、宽度为W1，加工时的侧面间隙为S1；获得左右两侧的高精密切割表面，其左右侧面之间的宽度W=W1-2S1-2R；步骤1-2、将厚金属平板工件旋转90°后，加工矩形牺牲芯模（7）上侧面、下侧面，设定加工轨迹（5）的长度为L、宽度为H1，加工时的侧面间隙为S2；获得上下两侧的高精密切割表面，其上下侧面之间的高度H=H1-2S2-2R；步骤2、在切割后的矩形牺牲芯模（7）前端部涂覆绝缘胶（6），对其左、右、上、下共四个高精密切割表面电镀金层（8），厚度T为几十微米量级；步骤3、将矩形镀金芯模（9）后端部从金属毛坯工件上切断并去掉前端部绝缘胶，然后在选择性刻蚀济中快速溶解矩形牺牲芯模（7），获得具有高精密内表面的矩形纯金腔体（11）；步骤4、将矩形纯金腔体（11）两端涂覆绝缘胶，利用高精密电铸技术在其外部电沉积金属层（12），厚度D为毫米量级，对金属层进行整平修整，获得具有装配要求外轮廓的太赫兹金属镀层空芯矩形波导（13）。2.根据权利要求1所述的太赫兹金属镀层空芯矩形波导整体制造方法，其特征在于：上述步骤1矩形牺牲芯模（7）的表面粗糙度、圆角半径，平均宽度和高度及其标准偏差通过优化微细电解线切割加工参数保证。3.根据权利要求1所述的太赫兹金属镀层空芯矩形波导整体制造方法，其特征在于：上述步骤4中的电沉积金属层是铜层、镍层、合金层或者其它复合镀层。2CN109286056A说明书1/4页太赫兹金属镀层空芯矩形波导整体制造方法技术领域[0001]本发明涉及一种太赫兹金属镀层空芯矩形波导整体制造方法，属于精密微细电化学制造领域。背景技术[0002]太赫兹波作为电磁波中唯一尚未完全开发利用的频谱资源，在高速无线通信、雷达、医学成像、安全检查、电子对抗等领域有着巨大的应用潜力，对于推动国民经济发展、加强国家安全建设具有重大战略意义。太赫兹金属矩形波导是太赫兹低频段一种重要的传输器件，以其损耗低、柔韧性好和安全性高等优点，其精密加工制造成为太赫兹科学技术研究的前沿和热点之一。[0003]太赫兹矩形波导由于传输特性，是典型的大长径比微型器件，腔体端面尺寸微小、加工公差、圆角及内层粗糙度要求极高，精密加工制造极具挑战性。近年来，科研人员尝试多种工艺来寻求该技术难题的突破。通过将封闭的矩形腔体剖分为覆盖面板和U型腔分别加工后再组装的方法，采用微细铣削技术实现了0.75THz太赫兹信号传输用端面尺寸为191um×381um的矩形波导制造。此外，科研人员利用光刻电铸技术加工出端部尺寸为200μm×400μm、长度为8mm的金属矩形波导，波导腔表面光滑平直、基本无加工圆角。利用牺牲层光刻工艺制备出长7.5mm、高300μm、侧壁垂直度为87.7°的0.4THz矩形波导腔结构。[0004]随着工作频率的不断提高，金属矩形波导长径比、端面尺寸、加工精度要求进一步提高，例如1THz的金属矩形波导腔体端面尺寸为127um×254um、公差要求在±5um、表面粗糙度Ra≤0.4um、圆角半径R≤20um，金属镀层空芯矩形波导作为金属矩形波导的一种特殊形式，其腔体尺寸、内部镀层质量、加工精度要求更为严格，现有的加工技术已经难以满足其精密加工要求。[0005]南京航空航天大学的科