一种陶瓷矩形太赫兹波导管芯、波导组件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种陶瓷矩形太赫兹波导管芯、波导组件及其制备方法，属于太赫兹器件制备技术领域。本发明专利技术采用三片陶瓷基片堆叠压合工艺制备波导管芯，并将波导管芯组装到包含波导组件外形及法兰的镀金金属管壳内形成完整的波导组件，其中波导开腔宽度和开腔高度分开控制制备完成，有效避免波导内腔直角处呈圆弧形的问题，采用了阵列加工方法，提高加工制作效率，也大大提高各单元波导的电气性能的一致性，因此具有良好的实际应用之价值。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷矩形太赫兹波导管芯、波导组件及其制备方法
本专利技术属于太赫兹器件制备
，具体涉及一种陶瓷矩形太赫兹波导管芯、波导组件及其制备方法。
技术介绍
公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。太赫兹(THz)在电磁波谱中的频率范围大致为0.1THz-10THz。THz波具有独特的瞬态性、宽带性、相干性和低能性。近年来，THz波以其独特的性能和广泛的潜在应用价值而越来越受到世界各国的关注，随着应用研究的不断深入和交叉学科领域的不断扩大，THz波的研究与应用将迎来一个蓬勃发展的阶段。由于微波器件的加工尺寸随着工作频率的提高逐渐减小，在太赫兹频段，尺寸加工精度已经突破常规机械加工设备的极限，这就对加工手段和加工精度提出了更高的要求。也因此，太赫兹微型金属部件存在着整件大尺寸与波导小尺寸、微米级形位公差要求之间的矛盾，存在着三维、曲面立体结构难以成型的问题。专利技术人发现，常规铣削加工过程不稳定、微径铣刀使用寿命短、形位精度很难保证，并且存在喇叭口、波导内腔直角处呈圆弧形等问题，传统加工技术只能加工单个零件且由于上述缺点，因此各个波导管芯之间形位尺寸一致性差，且加工效率低下。
技术实现思路
针对目前现有技术的不足，本专利技术提供一种陶瓷矩形太赫兹波导管芯、波导组件及其制备方法。本专利技术采用三片陶瓷基片堆叠压合工艺制备波导管芯，并将波导管芯组装到包含波导组件外形及法兰的镀金金属管壳内形成完整的波导组件，其中波导开腔宽度和开腔高度分开控制制备完成，有效避免波导内腔直角处呈圆弧形的问题，采用了阵列加工方法，提高加工制作效率，也大大提高各单元波导的电气性能的一致性。为了实现上述技术目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术的第一个方面，提供一种陶瓷矩形太赫兹波导管芯，所述陶瓷矩形太赫兹波导管芯由多层氧化铝陶瓷基片堆叠压合制成；所述氧化铝陶瓷基片为三层；其中，三层氧化铝陶瓷基片分别定义为上盖陶瓷层、管芯陶瓷层和下底陶瓷层。所述管芯陶瓷层设置有波导腔，所述波导腔通过激光开通获得。本专利技术的第二个方面，提供上述陶瓷矩形太赫兹波导管芯的制备方法，所述制备方法包括：S1、采用激光加工技术分别加工各层陶瓷基片，保证各层陶瓷基片形状和相互之间的位置关系都是一致的，用以实现各层之间的精确对准；优选的，采用对准标记技术从而保证各层陶瓷基片形状和相互之间的位置关系都是一致的，用以实现各层之间的精确对准；S2、采用磁控溅射技术对各层陶瓷基片进行表面金属化处理，并以这一金属化层作为种子层采用电镀技术电镀金到一定的金属化层总厚度d，以减小因趋肤效应带来的波导损耗；S3、将各层陶瓷基片按照顺序堆叠在一起，并调整各层间的相对位置，通过各层间的对准标记实现各层间的对准，加压加热进行堆叠压合处理；本专利技术通过加压加热工艺使表面镀金层能通过扩散作用完成各陶瓷基片间的充分压合；S4、采用激光加工技术，以定位标记为基准，加工波导管芯外形；S5、对波导管芯进行表面溅射、电镀金处理，使其各面都有金属覆盖。本专利技术的第三个方面，提供上述陶瓷矩形太赫兹波导管芯在制备波导组件中的应用。本专利技术的第四个方面，提供一种波导组件，所述波导组件包含上述陶瓷矩形太赫兹波导管芯。具体的，所述波导组件包括：上腔组件和下腔组件，以及设置于上腔组件和下腔组件内的上述陶瓷矩形太赫兹波导管芯；所述上腔组件和下腔组件可用于装配和固定波导管芯；其具有波导组件的外形结构和法兰盘结构，方便波导组件的使用。本专利技术的第五个方面，提供上述波导组件的装配方法，所述装配方法包括：将上述陶瓷矩形太赫兹波导管芯装置到上述上腔组件和下腔组件内；配置定位销钉，即装配完成。以上一个或多个技术方案的有益技术效果：(1)上述技术方案中关键指标波导开腔宽度和开腔高度分开来控制，开腔宽度采用激光开贯通腔同时考虑金属化层总厚度的方法进行控制，开腔高度采用选取中间层陶瓷片的厚度并同时考虑表面金属化层总厚度的方法进行控制，且采用贯通腔的方法可有效避免波导内腔直角处呈圆弧形问题，从而使得波导内腔呈标准直角；(2)上述技术方案中堆叠压合时采用了同时加压、加热的方法，使表面镀金层能通过扩散完成各陶瓷基片间的充分压合，可有效避免波导腔的电磁信号泄露问题；(3)上述技术方案中充分利用激光加工设备的承片台所具有的x、y、z、θ各轴运动和自动编程功能，对各单元波导管芯进行阵列加工，保持各单元波导管芯之间具形位尺寸高度一致的同时，提高加工制作效率，也大大提高各单元波导的电气性能的一致性。综上，与原传统机械加工方法相比较，上述技术方案可有效避免波导内腔直角处呈圆弧形的问题；堆叠压合时采用了同时加压、加热的方法，使表面镀金层能通过扩散完成各陶瓷基片间的充分压合，可有效避免波导腔的电磁信号泄露问题；采用了阵列加工方法，提高加工制作效率，也大大提高各单元波导的电气性能的一致性，因此具有良好的实际应用之价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中波导组件结构示意图；其中，1为上腔组件，2为下腔组件，3为波导管芯；图2为本专利技术实施例中三层陶瓷加工图形示意图；其中，4为上盖陶瓷，5为管芯陶瓷，6为下底陶瓷，4-1为上盖陶瓷对准标记，5-1为管芯陶瓷对准标记，6为下底陶瓷对准标记；图3为本专利技术实施例中三层陶瓷做金属化表面处理示意图，7为波导腔；图4为本专利技术实施例中三层陶瓷实现堆叠示意图；图5为本专利技术实施例中加工波导管芯外形；8为加工波导管芯示意形状图；图6为本专利技术实施例中波导管芯示意图；图7为本专利技术实施例中波导腔内腔尺寸示意图；图8为本专利技术实施例中加工波导管芯外形图；图9为本专利技术实施例中波导组件装配示意图；其中，9为定位销钉，10为定位销钉，11为定位销钉，12为定位销钉。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应理解，本专利技术的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本专利技术实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本专利技术的保护范围。...

【技术保护点】
1.一种陶瓷矩形太赫兹波导管芯，其特征在于，所述陶瓷矩形太赫兹波导管芯由三层氧化铝陶瓷基片堆叠压合制成；/n其中，三层氧化铝陶瓷基片分别定义为上盖陶瓷层、管芯陶瓷层和下底陶瓷层；/n所述管芯陶瓷层设置有波导腔，所述波导腔通过激光开通获得。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷矩形太赫兹波导管芯，其特征在于，所述陶瓷矩形太赫兹波导管芯由三层氧化铝陶瓷基片堆叠压合制成；
其中，三层氧化铝陶瓷基片分别定义为上盖陶瓷层、管芯陶瓷层和下底陶瓷层；
所述管芯陶瓷层设置有波导腔，所述波导腔通过激光开通获得。


2.如权利要求1所述陶瓷矩形太赫兹波导管芯，其特征在于，各层氧化铝陶瓷基片采用金属化处理；优选采用多层金属化处理；
其中，金属化处理选用磁控溅射技术；
优选的，金属化层的最外层是金。
进一步优选的，金层采用电镀技术进行。


3.权利要求1或2所述陶瓷矩形太赫兹波导管芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S1、采用激光加工技术分别加工各层陶瓷基片，并使得各层陶瓷基片形状和相互之间的位置关系保持一致；
S2、采用磁控溅射技术对各层陶瓷基片进行表面金属化处理，并以这一金属化层作为种子层采用电镀技术电镀金到一定的金属化层总厚度d；
S3、将各层陶瓷基片按照顺序堆叠在一起，并调整各层间的相对位置，通过各层间的对准标记实现各层间的对准，加压加热进行堆叠压合处理；
S4、采用激光加工技术，以定位标记为基准，加工波导管芯外形；
S5、对波导管芯进行表面溅射、电镀金处理。


4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，采用对准标记技术。


5.如权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王斌，宋振国，付延新，桑锦正，孙建华，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37