CN102925893B - 一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法 - Google Patents

一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102925893B
CN102925893B CN201210431364.6A CN201210431364A CN102925893B CN 102925893 B CN102925893 B CN 102925893B CN 201210431364 A CN201210431364 A CN 201210431364A CN 102925893 B CN102925893 B CN 102925893B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microwave component
micro
microwave
micro etch
multipactor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210431364.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102925893A (zh
Inventor
崔万照
杨晶
胡天存
王瑞
贺永宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Institute of Space Radio Technology
Original Assignee
Xian Institute of Space Radio Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Institute of Space Radio Technology filed Critical Xian Institute of Space Radio Technology
Priority to CN201210431364.6A priority Critical patent/CN102925893B/zh
Publication of CN102925893A publication Critical patent/CN102925893A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102925893B publication Critical patent/CN102925893B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，这一方法的核心是在保证微波部件良好导电性的基础上，利用化学方法微刻蚀铝合金镀银表面，使微波部件光滑的镀银表面形成纳米微陷阱结构，从而抑制微波部件表面的二次电子发射，以达到提高微放电阈值，抑制微放电的目的。该方法主要包括以下处理步骤：微波部件经必要清洗后，利用Fe(NO3)3溶液进行刻蚀，在部件镀银表面形成纳米微结构；然后在50％的盐酸中浸泡去除Fe3+。该方法与现有的微波部件处理工艺衔接良好，微波部件表面的二次电子发射系数受到明显抑制，部件的微放电阈值也有显著提高。

Description

一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法
技术领域
本发明涉及一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，属于微波部件表面处理技术领域。
背景技术
航天器载荷中大功率微波部件如输出多工器、滤波器、开关矩阵、天线馈源等极易产生微放电效应。微放电效应也称二次电子倍增效应，是指部件处于1×10-3Pa或更低压强时，在承受大功率的情况下发生的谐振放电现象。
目前卫星有效载荷系统中微波部件大部分以铝合金为基体，为了降低器件损耗最常采用的方法是表面电化学镀银。在实际应用中，这些镀银部件如多工器、滤波器等在大功率电磁波传输条件下容易发生微放电效应，导致大功率微波部件失效，甚至使整个有效载荷彻底失效。
研究表明，在微波部件表面制备新的低SEY(二次电子发射系数)镀层材料，例如Alodine、TiN等，可以在微波部件结构尺寸不变的条件下提高微放电阈值，但这些镀层自身导电性差，使微波部件在高频条件下表面阻抗大，Alodine工艺还会造成一定的重金属环境污染，工程上难于推广。
已有专利公开了几种可以用于微波部件表面抑制二次电子发射的方法，包括等离子体轰击方法形成Ag或者Ti的纳米多孔结构；物理镀膜方法形成Ag、Au纳米多晶结构；电泳沉积碳化物、TiN等多种纳米晶。但这些方法主要存在以下问题：
(1)等离子体轰击方法形成的是非规则形状陷阱结构，陷阱深度有限，如增加等离子体轰击时间，不但陷阱不会加深，而且会造成镀银层整体剥落，不能起到抑制二次电子发射的作用。
(2)物理镀膜和电泳沉积法镀覆的薄膜与基底间需要一定的粘附力，通常需要增加高温退火步骤来提高薄膜与基底的粘附力，但是铝合金材料不耐高温，镀覆在微波部件表面的薄膜容易脱落。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，既能提高微波部件微放电阈值，抑制微波部件微放电效应，又不用改变微波部件设计的结构尺寸。
本发明的技术解决方案是：
一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，步骤如下：
(1)对微波部件的表面进行去油和清洗处理；
(2)对步骤(1)中预处理过的微波部件利用Fe(NO3)3刻蚀液进行微刻蚀反应，在微波部件表面形成微陷阱结构；
(3)清洗该微波部件，去除微波部件表面的反应残留物；
(4)去除微波部件表面残留的Fe3+；
(5)再次清洗该微波部件；
(6)烘干该微波部件并包装保存。
步骤(1)中所述对微波部件的表面进行去油和清洗处理具体为：先分别依次用丙酮、乙醇超声清洗5min去油，再用超纯水超声清洗5min，最后在50℃下烘干。
Fe(NO3)3刻蚀液采用Fe(NO3)3·9H2O配制，其质量比为Fe(NO3)3·9H2O∶超纯水H2O＝1∶2。
对微波部件利用Fe(NO3)3刻蚀液进行微刻蚀反应时，微刻蚀反应温度为50℃±1℃，反应时间为40s±2s。
步骤(3)中清洗该微波部件具体为：先进行二级水洗，再用超纯水超声清洗2次，每次2min。
所述去除微波部件表面残留的Fe3+具体为：将微波部件在50％的盐酸中浸泡20s。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明提出利用化学微刻蚀的方法，在微波部件表面微刻蚀形成纳米微陷阱结构，利用二次电子在微陷阱结构间隙被反射吸收的原理抑制部件表面的二次电子发射。航天器大功率微波部件表面的镀银层有10μm左右，本发明提出的微刻蚀方法形成的空隙最深不超过5μm。本发明能很好地保持镀银层的连续性，避免了现有技术中的不良导体镀层带来的高损耗问题，可以将微波部件损耗控制在工程应用要求的范围之内。
(2)本发明提出的微刻蚀方法直接在微波部件的镀银表面刻蚀，没有引入新的镀层材料，避免了现有技术中镀层材料带来的重金属污染，同时，也避免了镀层材料与微波部件基底的粘附力问题。
(3)此外，化学方法刻蚀的非规则陷阱结构深度较大，有利于二次电子在陷阱结构间隙被多次反射吸收，更好的抑制二次电子发射，提高微波部件的微放电阈值。
附图说明
图1微刻蚀后微波部件表面的粗糙度曲线。
图2微刻蚀前后微波部件表面的SEY特性曲线对比。
图3为本发明方法流程图；
具体实施方式
本发明中微波部件采用铝合金镀银材料，本发明原理为利用化学方法微刻蚀铝合金镀银表面，使微波部件光滑的镀银表面形成纳米微陷阱结构，以达到抑制二次电子发射的目的。Ku波段阻抗变换器是常用的空间微波部件，下面以Ku波段阻抗变换器为例对本发明提出的微放电抑制方法进行说明。
如图3所示，本发明方法具体步骤如下：
一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，其特征在于步骤如下：
(1)对微波部件的表面进行去油和清洗处理；
具体为：先分别依次用丙酮、乙醇超声清洗5min去油，再用去离子水(即超纯水)超声清洗5min，最后在50℃下烘干。
(2)对步骤(1)中预处理过的微波部件利用Fe(NO3)3刻蚀液进行微刻蚀反应，在微波部件光滑的镀银表面形成微陷阱结构；过程如下：
(2.1)称取Fe(NO3)3·9H2O晶体500g，加入1L去离子水，搅拌使其溶解；
(2.2)给Fe(NO3)3溶液加热，将温度升高并稳定在50℃±1℃；
(2.3)在洗净的Ku阻抗变换器表面无需处理的部分涂胶保护；
(2.4)浸入Fe(NO3)3刻蚀液中，反应40s±2s；
(2.5)取出Ku阻抗变换器并清洗干净，清洗过程包括二级水洗，和超声清洗2次，每次2min。
Fe(NO3)3刻蚀液采用Fe(NO3)3·9H2O配制，其质量比为Fe(NO3)3·9H2O∶去离子水H2O＝1∶2。
(3)清洗该微波部件，去除微波部件表面的反应残留物；
具体为：先进行二级水洗，再用去离子水超声清洗2次，每次2min
(4)去除微波部件表面残留的Fe3+，具体为：将微刻蚀后的Ku阻抗变换器在50％的盐酸中浸泡20s，以去除Fe3+，并先后经过二级水洗，和超声清洗2次，每次2min。
(5)再次清洗该微波部件；
(5.1)将Ku阻抗变换器放入丙酮中，并超声清洗5min；
(5.2)将Ku阻抗变换器放入乙醇中，并超声清洗5min；
(5.3)将Ku阻抗变换器从乙醇中取出，用大量去离子水冲洗；
(5.4)将Ku阻抗变换器放入去离子水中，超声清洗5min，然后烘干。
(6)烘干该微波部件并包装保存。
Ku阻抗变换器经以上步骤微刻蚀处理后，部件表面在扫描电子显微镜下可以看到，在光滑的镀银层上形成了比较密集的沟槽结构，这些非规则形状的沟槽平均宽度大约1μm，深度大约5μm。这是由于Fe(NO3)3刻蚀液与Ag的反应最初是从多晶晶界开始，随着刻蚀的继续，在镀银层晶界处形成纳米微陷阱结构。
利用激光共聚焦扫描显微镜(LSM)分析微刻蚀前后的Ku阻抗变换器表面的三维图像，可以看出，微刻蚀在Ku阻抗变换器镀银表面形成了随机非规则的空隙。由图1粗糙度曲线可以计算，随机非规则孔隙的深度在2μm附近分布，其等效深宽比和等效孔隙率分别为0.749和0.556。
利用SEY测试平台对微刻蚀前后的Ku阻抗变换器表面进行二次电子发射特性测试，结果如图2所示，在未清洗测试条件下，E1从52eV增加到250eV，SEYmax从1.98减小到1.21。微刻蚀前后的Ku阻抗变换器经微放电实验测试，其微放电阈值从2000W提高到7000W，如下表所示：
表1微刻蚀前后Ku阻抗变换器的微放电阈值对比
未处理的Ku阻抗变换器 2100W 2200W
微刻蚀后的Ku阻抗变换器 7000W 7200W
实验验证，本发明提出的方法可以有效抑制微波部件表面的二次电子发射，提高微波部件的微放电阈值，抑制微波部件微放电效应。

Claims (5)

1.一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，其特征在于步骤如下：
(1)对铝合金镀银微波部件的表面进行去油和清洗处理；
(2)对步骤(1)中预处理过的微波部件利用Fe(NO3)3刻蚀液进行微刻蚀反应，在微波部件表面形成微陷阱结构；Fe(NO3)3刻蚀液采用Fe(NO3)3·9H2O配制，其质量比为Fe(NO3)3·9H2O∶超纯水H2O＝1∶2；
(3)清洗该微波部件，去除微波部件表面的反应残留物；
(4)去除微波部件表面残留的Fe3+
(5)再次清洗该微波部件；
(6)烘干该微波部件并包装保存。
2.根据权利要求1所述的一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，其特征在于：步骤(1)中所述对微波部件的表面进行去油和清洗处理具体为：先分别依次用丙酮、乙醇超声清洗5min去油，再用超纯水超声清洗5min，最后在50℃下烘干。
3.根据权利要求1所述的一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，其特征在于：对微波部件利用Fe(NO3)3刻蚀液进行微刻蚀反应时，微刻蚀反应温度为50℃±1℃，反应时间为40s±2s。
4.根据权利要求1所述的一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，其特征在于：步骤(3)中清洗该微波部件具体为：先进行二级水洗，再用超纯水超声清洗2次，每次2min。
5.根据权利要求1所述的一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法，所述去除微波部件表面残留的Fe3+具体为：将微波部件在50％的盐酸中浸泡20s。
CN201210431364.6A 2012-10-31 2012-10-31 一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法 Active CN102925893B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210431364.6A CN102925893B (zh) 2012-10-31 2012-10-31 一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210431364.6A CN102925893B (zh) 2012-10-31 2012-10-31 一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102925893A CN102925893A (zh) 2013-02-13
CN102925893B true CN102925893B (zh) 2014-10-08

Family

ID=47640815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210431364.6A Active CN102925893B (zh) 2012-10-31 2012-10-31 一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102925893B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103320799B (zh) * 2013-06-27 2014-11-19 西安空间无线电技术研究所 一种抑制微波部件镀银层表面二次电子发射系数的方法
CN108034968A (zh) * 2017-12-11 2018-05-15 陕西科技大学 一种抑制微放电效应的纳米碗贵金属涂层的制备方法
FR3092588B1 (fr) * 2019-02-11 2022-01-21 Radiall Sa Revêtement anti-multipactor déposé sur composant métallique RF ou MW, Procédé de réalisation par texturation laser d’un tel revêtement.
CN112630288B (zh) * 2020-11-17 2021-10-12 燕山大学 一种基于放电的二次电子发射系数测量装置及方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101338435A (zh) * 2007-10-25 2009-01-07 章晓冬 可循环使用的铜和铜合金微蚀刻剂
CN102146565A (zh) * 2010-02-07 2011-08-10 张小平 可循环使用的铜面微蚀刻剂
CN102181865A (zh) * 2011-04-29 2011-09-14 广州市天承化工有限公司 可循环再用铜和铜合金表面微蚀刻处理剂及处理系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001040490A (ja) * 1999-07-27 2001-02-13 Mec Kk 鉄−ニッケル合金用マイクロエッチング剤およびそれを用いる表面粗化法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101338435A (zh) * 2007-10-25 2009-01-07 章晓冬 可循环使用的铜和铜合金微蚀刻剂
CN102146565A (zh) * 2010-02-07 2011-08-10 张小平 可循环使用的铜面微蚀刻剂
CN102181865A (zh) * 2011-04-29 2011-09-14 广州市天承化工有限公司 可循环再用铜和铜合金表面微蚀刻处理剂及处理系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN102925893A (zh) 2013-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102925893B (zh) 一种抑制微波部件微放电效应的微刻蚀工艺方法
KR101962469B1 (ko) 결정질 실리콘 태양전지의 텍스쳐 구조의 제조방법
JP5376752B2 (ja) 太陽電池の製造方法及び太陽電池
EP3051932B1 (en) Structure for shielding electromagnetic waves
CN109112602B (zh) 一种提高陶瓷涂层与金属基体结合力的激光方法
Basher et al. Study and analysis the Cu nanoparticle assisted texturization forming low reflective silicon surface for solar cell application
CN105551805A (zh) 中高压铝电解电容器用电极箔的中处理方法
CN103334079A (zh) 一种电子器件的镀膜工艺
CN102732931B (zh) 一种利用纳米结构镀层抑制微波部件表面二次电子发射的方法
CN102816997B (zh) 一种降低铝合金镀银表面二次电子发射系数的方法
CN110724983B (zh) 一种利用脉冲电沉积法制备纳米铜包覆碳化钨核壳结构粉体的方法
CN103882487B (zh) 一种用于抑制微波部件表面二次电子发射的银膜陷阱结构的制备方法
CN108767413B (zh) 基于激光烧蚀表面处理的大功率介质微波部件微放电抑制方法
CN103647053B (zh) 一种镍电极表面制备三氧化铝涂层的方法
CN104270893A (zh) 一种pcb板表面处理工艺
CN105655237A (zh) 碲镉汞材料的表面清洗方法
CN106449394B (zh) 采用电解抛光工艺制作GaN HEMT背面通孔的方法
US10724141B2 (en) Anti-multipactor device
CN102497734A (zh) 一种铝基覆铜板铝表面的处理方法
CN105336499A (zh) 一种电解电容器阳极铝箔腐蚀的前处理方法
JP2012009722A (ja) 太陽電池基板用半導体ウェーハの洗浄方法
CN103147076A (zh) 一种复杂结构硬质聚酰亚胺屏蔽腔体的表面金属化方法
CN104282518A (zh) 等离子体处理装置的清洁方法
Zhou et al. Electroless Deposition of Confined Copper Layers Based on Selective Activation by Pulsed Laser Irradiation
JP2012074669A (ja) 太陽電池の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant