[发明专利]基于可重复使用芯模的太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体电铸制造方法

说明书

本发明公开了基于可重复使用芯模的太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体电铸制造方法，包括以下步骤：制造长方体状的难刻蚀矩形芯模；在难刻蚀矩形芯模两端涂绝缘胶，在未涂绝缘胶的表面电铸牺牲金属层；牺牲金属层外表面电铸腔体工作金属层；在腔体工作金属层外表面电铸基体保护层；去除掉难刻蚀矩形芯模两端的绝缘胶后，放入选择性刻蚀溶液中将牺牲金属层刻蚀溶解；抽出难刻蚀矩形芯模得到太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体。本发明的基于可重复使用芯模的太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体电铸制造方法，保留了完整的可重复使用的难刻蚀矩形芯模，省去了多次制作矩形芯模的时间，提升了太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体的制作效率和质量一致性。

技术领域

本发明属于太赫兹波导技术领域，尤其涉及基于可重复使用芯模的太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体电铸制造方法。

背景技术

太赫兹是一种介于微波和红外波之间的高频电磁波，其频率范围在0.1THz 到10THz之间。太赫兹波具有瞬态性、宽带性、相干性、穿透性和低能性等独特性质，在宽带通信、电磁干扰、公共安全检测、天文观测、高速数据传输、高精度无损探测、等离子体诊断、生物医学成像以及多个基础学科有着广泛的应用。

国内外研究人员已经开展了太赫兹金属矩形波导制造工艺的研究。在国内，许延峰等利用光刻电铸技术加工出矩形金属波导腔，波导口尺寸200um×400um，长度为8mm，波导腔表面光滑平直，基本无加工圆角。孙玉洁等采用牺牲层光刻工艺制备出长7 .5mm、高300um、侧壁垂直度为87 .7°的0.4THz矩形波导腔结构。这两种制造方法，仅仅对矩形波导的制造进行了简单的探索，并未形成成熟的工艺方案，波导腔体内部高精密电镀难题仍然无法解决。在国外，美国的Adam Rowen 等人提出通过多层电化学沉积制备内部尺寸几十微米的矩形金属波导的方法。通过种子层金属沉积、光刻、电化学沉积三种工艺步骤的循环进行，实现多层或者三维矩形波导的加工，这种方法还适用于基于矩形金属波导的其他一些部件包括天线、耦合器、弯曲隧道等微型机电系统的加工，然而由于该方法各个工艺步骤中加工精度的不一致，使得波导制造的整体精度下降，影响太赫兹信号的传输性能。美国的W.J .Otter 等人将3D打印技术成功应用到太赫兹波导的加工中，采用RECILS 3D打印技术加工出矩形波导腔体，但是由于该波导腔体是非金属的，需要通过电镀金属层等复杂工艺实现其信号传输性能，这说明现阶段3D打印技术的发展水平尚无法实现金属材料直接打印，打印精度也无法达到高工作频率太赫兹金属空芯矩形波导的制造精度要求。中国专利CN109286056公开了一种太赫兹金属镀层空芯矩形波导整体制造方法，该方法实现了更高工作频率金属矩形波导的整体加工制造。然而，该方法使用的是牺牲芯模，每次制造波导腔体都需要重新制作芯模，然后将其溶解，并且芯模制造效率较低，各次制备的芯模一致性较难控制。

发明内容

本发明的目的为：提供一种基于可重复使用芯模的太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体电铸制造方法，其芯模可以重复使用，制造精度高，效率高。

本发明的技术方案为：

一种基于可重复使用芯模的太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体电铸制造方法，包括以下步骤：

步骤一，制造长方体状的难刻蚀矩形芯模，所述难刻蚀矩形芯模是指在刻蚀溶液中不溶解的矩形芯模；

步骤二，在所述难刻蚀矩形芯模的两端涂覆绝缘胶；

步骤三，在所述难刻蚀矩形芯模的未涂覆绝缘胶的表面电铸牺牲金属层；

步骤四，在所述牺牲金属层的外表面电铸腔体工作金属层；

步骤五，在所述腔体工作金属层的外表面电铸基体保护层；

步骤六，去除掉所述难刻蚀矩形芯模两端的绝缘胶后，放入选择性刻蚀溶液中将所述牺牲金属层腐蚀溶解；抽出所述难刻蚀矩形芯模，得到太赫兹金属镀层空芯矩形波导腔体。

优选地，所述牺牲金属层为铝层或锌层。