[发明专利]太赫兹空芯矩形波导的批量高效整体制造方法

说明书

本发明涉及一种太赫兹空芯矩形波导的批量高效整体制造方法，属于波导微器件精密制造领域，包括以下步骤：步骤1：制备由低熔点合金组成的牺牲芯模；步骤2：在牺牲芯模上表面电镀金，得到第一层电镀金层；步骤3：从基片上取下牺牲芯模单侧镀金体；步骤4：在牺牲芯模单侧镀金体的表面得到第二层电镀金层；步骤5：在电镀金层的表面电铸铜，得到电铸铜层；步骤6：对电铸铜层表面进行精密抛磨，得到所需要的尺寸；步骤7：去除低熔点合金，得到太赫兹空芯矩形波导。本加工方法可以实现牺牲芯模大批量高精度的生产，采用加热的方法高效便捷的去除牺牲芯模，使太赫兹空芯矩形波导能够批量高效的制造。

技术领域

本发明涉及一种太赫兹空芯矩形波导的批量高效整体制造方法，属于波导微器件精密制造领域。

背景技术

太赫兹波，一般指频率处于0.1THZ和10THZ之间的电磁波，处于宏观电子学向微观电子学的过渡阶段，因而具有许多独特的性质。在基础物理科学、超高速通信、高分辨率成像、安全检查、无损检测等方面具有重要的研究价值和广泛的应用前景，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。

太赫兹波在空气中传输时，空气中的水，氧气等会造成很大的传输损耗。为了减少传输过程中的损耗，可以采用太赫兹波导管进行传输。目前主要的波导有：太赫兹金属平板波导、太赫兹金属线波导、太赫兹光子晶体波导以及太赫兹空芯波导。太赫兹空芯矩形波导是典型的大长径比微型器件，同时波导腔的尺寸精度、腔体内部的表面粗糙度对太赫兹波传输过程中的损耗具有很大影响，因此太赫兹波导管的制造难度很大。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；1.7THZ的金属矩形波导腔体端面尺寸为83um×165um，圆角半径R≤20um。

目前，针对太赫兹空芯矩形波导的加工，国内外的研究人员提出了很多办法来制备太赫兹空芯矩形波导。但是受加工方法的限制，目前封闭的太赫兹空芯矩形波导通常被剖分为半封闭的U型腔和覆盖面板分别加工成型再组装的方法。陈学斌等人，利用微细铣削的加工方法加工出0.5THZ金属矩形波导。孙玉洁等人采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。

随着工作频率的不断提高，矩形波导端面尺寸相应减小，对加工圆角半径和表面粗糙度的要求也越来越高，这使得现有的一些加工手段无法使用，必须发展其他技术。

发明内容

本加工方法可以实现牺牲芯模大批量高精度的生产，采用加热的方法高效便捷的去除牺牲芯模，使太赫兹空芯矩形波导能够批量高效的制造。

一种太赫兹空芯矩形波导的批量高效整体制造方法，其特征在于包含以下过程：

步骤1：利用光刻技术制备由低熔点合金组成的牺牲芯模；

步骤1.1：在基片上涂覆一层厚度厚度为H1的光刻胶；

步骤1.2：将步骤1.1中涂覆过光刻胶的基片放置在光刻机的载物台上，用掩模版进行曝光；

步骤1.3：将步骤1.2中的经过曝光的基片放入显影液中进行显影，显影结束后清洗并干燥；

步骤1.4：将步骤1.3中显影过的基片放置在加热板上，并将温度设定到高于低熔点合金熔点的温度，将熔融的低熔点合金均匀填充到步骤1.3中所形成的凹槽中；

步骤1.5：将步骤1.4中冷却后凝固后的低熔点合金进行精密抛磨，并使光刻胶与低熔点合金的厚度为H2，并进行清洗，凹槽内部的低熔点合金即为牺牲芯模；

步骤2：在低熔点合金的上表面电铸一层厚度为H3的第一层电镀金层；

步骤3：从基片上取下由低熔点合金和第一层电镀金层组成的牺牲芯模单侧镀金体，并进行清洗。