[发明专利]毫米波腔体滤波器的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波通讯与电子对抗技术领域，具体是一种与微加工工艺密切相关的毫米波腔体滤波器的制作方法。

背景技术

滤波器作为一种常见的频率选择器件，被广泛应用于现代通讯技术与电子对抗等领域，用以消除所需信号频率以外的杂波和干扰信号。腔体滤波器是众多滤波器中的一种，因其具有结构坚固、工作频段高、损耗低、承受功率高等特点，在各种军用、民用电子系统中具有极其广泛的应用。作为一种纯结构性的器件，腔体滤波器的性能指标及可靠性都取决于自身的结构特征。

如今，无线电频谱资源日益紧张，而毫米波因其频率高、频带宽、信号容量大，易于实现窄波束定向辐射等诸多优点，越来越受到人们的关注和青睐。同时，射频器件的尺寸是与其工作频率密切相关的。应用于高频的器件往往拥有更小的尺寸，更能满足电子系统小型化和便携化的发展要求。但是，对于毫米波器件，特别是毫米波腔体滤波器，因其体积微小（尺寸为毫米级甚至亚毫米级），结构复杂，精度要求极高（要求精度为微米级），传统加工工艺很难满足需求。因此，设计高频段微型化滤波器，研发新型结构的微加工工艺，已成为业界广泛关注的问题。

对于应用频率较低、结构较大的滤波器件，可经传统机械加工得到；对于高频滤波器件，由于结构十分微小，精度要求高，传统机械加工难度较大，但随着MEMS（Microelectromechanical System 微机电系统）技术的不断发展，特别是硅工艺日趋成熟，很多科研人员开始应用MEMS技术，利用硅微加工工艺制造包括滤波器在内的微型射频器件。对于传统机械加工，其加工精度较低，难于制造微小结构，不适宜高频微波器件的制造与批量生产；硅工艺操作复杂，难以制造复杂的三维结构，且硅并非良好的绝缘材料，不便于与其他MEMS微波器件与系统集成。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种毫米波腔体滤波器的制作方法。本发明在加工过程中，使用光刻胶作为结构材料并配合不同图案的掩膜板，采用多层匀胶、逐层光刻、最终一次显影技术，可以精确构造出腔体滤波器复杂的三维结构（加工精度为微米甚至亚微米级）。此外，利用弹性优异的柔性材料PDMS对其进行翻模，构造模具，再对模具进行注塑固化，可以对所加工的滤波器下部腔体谐振部分及上部盖板部分进行快速精确复制（复制精度为纳米级），最后将二者进行键合封装，即得到完整的毫米波腔体滤波器。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种毫米波腔体滤波器的制作方法，毫米波腔体滤波器包括腔体、谐振柱和盖板，腔体内设有隔离架，隔离架由一个竖隔离壁以及若干个垂直交叉固定在竖隔离壁上的横隔离壁组成，隔离架的一端部与腔体侧板固定、其余各端部与腔体侧板之间留有耦合窗；隔离架将腔体内部空间分割成若干空腔，谐振柱分置收容于各空腔内；谐振柱均分为若干组且各组高度不相同；腔体侧板上开设有同轴馈源入、出口，与同轴馈源入、出口位置对应的一组谐振柱上各固接有一根同轴馈线，同轴馈线的另一端穿过同轴馈源入、出口后置于腔体外部；盖板上对应同轴馈源入、出口的位置设有可以卡入同轴馈源入、出口的卡块，盖板通过卡块与腔体紧密键合；工作时，微波信号由一端的同轴馈线经同轴馈源入口进入到腔体内，在腔体内依次经过呈U字形走向的各个空腔，被各个空腔内的谐振柱滤波后，筛选出所需要的信号后，由腔体另一端的同轴馈线经同轴馈源出口输出；该毫米波腔体滤波器是以光刻胶为结构材料，其是在基片上多层匀胶，同时先后配合若干片刻有不同图案的掩膜板多次对准光刻、逐层加工，最终经显影成一体式三维结构而制得的；具体的制作方法包括如下步骤（以负光刻胶为结构材料制作，且同轴馈线与谐振柱为分体设置）：

1) 首先取基片，并在基片上旋涂第一层负光刻胶至所需高度，然后将A掩膜板置于旋涂好的第一层负光刻胶上，最后对准A掩膜板进行光刻；其中，A掩膜板上的图案为：腔体的四个侧板镂空；腔体内隔离架镂空，各组谐振柱镂空，其余部分为遮挡；经过光刻，第一层负光刻胶上，被A掩膜板遮挡的部分未固化、镂空的部分固化；

2)在第一层负光刻胶上继续旋涂第二层负光刻胶至所需高度，然后将B掩膜板置于旋涂好的第二层负光刻胶上，最后对准B掩膜板进行光刻其中，B掩膜板上的图案为：腔体的四个侧板除同轴馈源入、出口处遮挡外其余为镂空；腔体内隔离架镂空，各组谐振柱镂空，其余部分为遮挡；经过光刻，第二层负光刻胶上，被B掩膜板遮挡的部分未固化、镂空的部分固化；放置B掩膜板时，要将B掩膜板图案与第一层负光刻胶上的A掩膜板图案完全对齐放置，并且B掩膜板上的图案尺寸与A掩膜板图案尺寸完全相同；