[发明专利]高频波纹馈源喇叭电铸芯模的精密制造方法

说明书

本发明提供一种高频波纹馈源喇叭电铸芯模的精密制造方法,属精密器件加工技术领域。第一种方式是通过光刻技术得到芯模模具各光刻胶叠片，装配并利用不可逆键合技术键合各叠片后得到电铸芯模模具。再向模具内灌注PDMS，固化后去除芯模模具得到整体式电铸芯模。第二种方式是利用光刻技术得到芯模各光刻胶叠片，装配并利用不可逆技术键合各叠片后得到叠片组装式电铸芯模。将制备的芯模表面导电化处理后便可进行精密电铸。电铸完成后脱模即得到高频波纹馈源喇叭工件。本发明得到的叠片精度可控制到亚微米级，通过该技术可实现对具有亚微米级微细内腔齿槽结构高频波纹馈源喇叭的高精度制造，保证喇叭形/性精准制造。

技术领域

本发明属精密器件加工技术领域，具体涉及一种高频波纹馈源喇叭电铸芯模的精密制造方法。

背景技术

大气探测中，对毫米亚毫米波的探测能够实现对云层内部结构信息和演变过程的观测。高性能毫米波亚毫米波探测仪是针对毫米亚毫米波探测的专业探测仪器，其天馈系统常使用反射天线作为发射和接收的终端原件。馈源喇叭作为一种高增益聚集天线辐射器，是天馈系统的一个关键部件，直接影响着整个系统性能的好坏。高性能毫米波亚毫米波探测仪多采用高频波纹馈源喇叭。

馈源喇叭的内腔结构均为齿槽结构。一般而言，喇叭频率越高，内腔齿槽等尺寸将会越精细。这要求馈源喇叭的加工工艺越精细化，以满足喇叭高频化、小型化及轻量化发展需求。当频率达到GHz及THz时，波长为微米级和亚微米级，如铣削、电火花等传统加工方法很难实现加工。因此，为了实现高频波纹馈源喇叭的精密制造必须找到更为高效精密的加工方法。

电铸技术是基于电化学原理的特种加工方法。其具有复制精度高，可重复性好等优点。电铸技术在90GHz以上毫米波馈源喇叭的制造中具有重要应用。其工艺步骤大致为：首先利用超精密加工机床加工出电铸所需模芯，再电铸模芯到预定厚度后脱模即可得到目标工件。相对于传统方法，电铸方法得到的喇叭尺寸精度较高，内腔表面质量好。但是随着频率的逐渐增大，特别是当频率达到THZ时，高频馈源喇叭内腔的齿槽结构更为精细。受限于刀径，整体成型电铸芯模尺寸很难加工出来，高频馈源喇叭尺寸精度也愈发难保证。

发明内容

为解决用传统加工方法难加工带有微细齿槽结构高频波纹馈源喇叭电铸芯模的问题，提供一种精密制造电铸芯模方法。

第一种方式，其特征在于包括以下过程：步骤1：对芯模模具切片，并基于光刻技术在负性干膜光刻胶上得到芯模模具各光刻胶叠片；所有叠片均为圆环形；不同圆环形叠片的内径对应喇叭内腔相应齿或槽结构的内径，圆环形叠片的厚度对应喇叭内腔相应齿宽或槽宽;各圆环形叠片的内径逐级递增，各圆环形叠片外径一致，大于喇叭内腔齿/槽的最大处内径; 圆环形叠片上设置有等径的定位孔；步骤2：利用定位孔逐层装配各光刻胶叠片，并利用不可逆键合技术键合各叠片，得到芯模模具；步骤3：芯模模具内灌注PDMS，固化后溶解芯模模具得到电铸芯模;步骤4: 对电铸芯模表面进行导电化处理后进行精密电铸;步骤5：电铸完成后脱模得到成型的馈源喇叭。

第二种方式，其特征在于包括以下过程：步骤1：对芯模切片，并基于光刻技术在负性干膜光刻胶上得到芯模各光刻胶叠片；所有叠片均为圆环形；其外径为喇叭内腔对应齿或槽的内径，其厚度为喇叭内腔对应齿宽或槽宽;各叠片中心为定位孔，孔径由喇叭内腔齿或槽的最小内径决定;步骤2：逐层装配各光刻胶叠片并利用不可逆键合技术键合各叠片，得到电铸芯模；步骤3: 对电铸芯模表面进行导电化处理后进行精密电铸；步骤4：电铸完成后脱模得到成型的馈源喇叭。

本发明中电铸芯模制造的第一、二种方式中所用不可逆键合技术其特征在于：采用等离子体键合技术。将光刻胶叠片放入等离子体舱密闭后通入比例为10:1～50:1的N₂和O₂。调节舱内总体积气压在15～35Pa范围内，采用中频发生器以非接触方式，频率为20W～70W，处理15～60s后，立刻将各叠片处理面进行键合。