CN103840243B - 一种柔性共面波导的制造方法 - Google Patents

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丁可柯
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Abstract

本发明是一种柔性共面波导制造方法，通过选择合适的柔性介质材料，在介质材料上通过薄膜沉积、光刻和腐蚀的方法制造柔性共面波导，从而实现柔性射频系统所需的柔性传输线。柔性共面波导将应用于柔性微波器件、柔性微波电路及柔性微波系统中。选用聚酰亚胺柔性衬底材料，采用薄膜沉积设备在衬底上沉积金属薄膜，对金属薄膜进行光刻并腐蚀出所需要的共面波导图形，从而制造出柔性共面波导。使用该方法制造出的柔性共面波导具有尺寸小、集成度高、性能可靠的优点。

Description

一种柔性共面波导的制造方法
技术领域
本发明是一种新型共面波导的制造方法，属于电磁场与微波技术领域，可应用于微波器件与电路、通信电子电路中。
背景技术
随着柔性电子学的发展，柔性基板材料因其轻、薄、软的特性以及容易满足各种工程上的形状要求正在获得越来越多的研究和应用，各种新型、小型化、无线应用诸如可穿戴无线通信、人体局域网（BodyAreaNetworks）系统等，都有赖于柔性基板电路系统的可靠实现。
柔性电子器件具有独特的柔性/延展性，以柔性电子显示器、薄膜太阳能电池板为代表的柔性器件具有轻、薄、软和可弯曲、折叠等不同于传统器件的性能，在应用方面显示出很大的灵活性，柔性电子器件与传统器件的最根本的区别在于采用柔性基板取代传统的刚性基板，打破了传统刚性平板状电路的设计理念，为提高延展性和柔韧性创造了条件，故柔性基板是实现可弯曲、折叠器件的核心部分。对于射频系统来说，采用柔性基板作为微波器件和电路的衬底材料，实现低成本、形状可塑的柔性微波电路，将满足RFID系统、便携式Wi-Fi设备、医疗监护、遥感雷达等不同领域的应用需求。随着信息技术的发展，小型化、低成本、可穿戴系统将成为继智能手机、平板电脑一类产品之后，将大规模兴起的新一代随身通信电子产品，柔性微波电路将对可穿戴系统的实现提供有力的支持。对于射频系统而言，传输线是构成射频系统的重要组成部分，其中共面波导具有易加工、无需钻孔、辐射损耗低、低色散、宽频带等优点，因此柔性共面波导的设计与制造是实现柔性射频系统的重要环节之一。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提出一种柔性共面波导的制作方法，通过选择合适的柔性介质材料，在介质材料上通过薄膜沉积、光刻和腐蚀的方法制造柔性共面波导，从而实现柔性射频系统所需的柔性传输线。
技术方案：本发明的一种柔性共面波导的制造方法按照以下步骤实现：
第一步：选择厚度为0.065～0.1mm介电常数为2.8～3.2的聚酰亚胺薄膜材料，使用无水乙醇和丙酮对聚酰亚胺材料进行清洗并烘干；
第二步：将清洗烘干后的聚酰亚胺材料放置到磁控溅射设备的真空室中，用夹具装夹在样品架上，在磁控溅射设备的真空室开始放电后，用放电的等离子体对聚酰亚胺材料轰击1～2分钟，然后在聚酰亚胺材料上溅射上1～2微米厚的铝薄膜，沉积完成后用等离子体再对聚酰亚胺材料进行轰击1～3分钟；
第三步：将沉积了铝薄膜的聚酰亚胺材料放置于甩膜机上，旋涂2～4微米厚的正性光刻胶，之后放置于烘胶台上，用90～100℃的温度烘烤2～5分钟再降至室温，放置于光刻机上，用共面波导掩模版进行紫外光曝光后取出；
第四步：将曝光后的聚酰亚胺材料放入正性光刻胶显影液中进行显影30～40秒，待图形显示出来后从显影液中取出，用去离子水冲洗干净并烘干；
第五步：将显影后的聚酰亚胺材料放入铝膜腐蚀液中加热至60～80℃进行腐蚀，腐蚀2～4分钟后，将腐蚀出共面波导图形的聚酰亚胺材料取出，用去离子水冲洗干净并烘干；
第六步：将腐蚀出共面波导图形的聚酰亚胺材料放入丙酮中，将聚酰亚胺表面的正性光刻胶去掉，之后用去离子水冲洗并烘干。
所述在聚酰亚胺材料上溅射上1～2微米厚的铝薄膜的方法，是在溅射铝膜时沉积3～5分钟后，间歇3～5分钟，这样重复5～8次进行沉积。
所述的腐蚀方法是把腐蚀液用水浴恒温加热至60～80℃时，将聚酰亚胺材料放入腐蚀液中进行薄膜的腐蚀。
有益效果：本发明的有益效果是通过上述工艺可以在柔性介质材料上制造出柔性共面波导。根据本发明所提供的工艺，可以进行不同材料和不同尺寸共面波导的设计和制造，其优点在于：（1）可以设计出微米尺度的共面波导，从而提高射频器件和系统的集成度；（2）能够在不同的柔性介质材料上实施，制造出柔性共面波导；（3）与微电子工艺相兼容，可制造出相应的柔性微波电路和模块。
附图说明
图1为聚酰亚胺1上沉积了1um厚的铝膜2的示意图；
图2为沉积了铝膜2的聚酰亚胺1上涂覆了正性光刻胶3的示意图；
图3为经过光刻显影后的图形；
图4为经过湿法腐蚀后的共面波导图形。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明所采用的技术方案是：
第一步：选择0.065-0.1mm厚介电常数为3.2的聚酰亚胺材料，使用无水乙醇和丙酮对聚酰亚胺材料进行清洗并烘干。
第二步：将清洗烘干后的聚酰亚胺材料放置到磁控溅射设备的真空室中，用夹具装夹在样品架上，在磁控溅射设备的真空室开始放电后，用放电的等离子体对聚酰亚胺材料轰击1分钟，然后在聚酰亚胺材料上溅射上1~2微米厚的铝薄膜，沉积完成后用等离子体再对聚酰亚胺材料进行轰击1分钟。
第三步：将沉积了铝薄膜的聚酰亚胺材料放置于甩膜机上，旋涂2~4微米厚的正性光刻胶，之后放置于烘胶台上，用90~100℃的温度烘烤3分钟并降温，放置于光刻机上，用制作好的共面波导掩模版进行紫外光曝光60秒后取出。
第四步：将曝光后的聚酰亚胺材料放入正性光刻胶显影液中进行显影30~40秒，待图形显示出来后从显影液中取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
第五步：将显影后的聚酰亚胺材料放入铝膜腐蚀液中加热至80℃进行腐蚀，腐蚀2~4分钟后，将腐蚀出共面波导图形的聚酰亚胺材料取出，用去离子水冲洗干净并烘干。
第六步：将腐蚀出共面波导图形的聚酰亚胺材料放入丙酮中，将聚酰亚胺表面的正性光刻胶去掉，之后用去离子水冲洗并烘干。
根据以上步骤，能够制造出聚酰亚胺柔性共面波导，可供柔性微波电路和模块使用。

Claims (2)

1.一种柔性共面波导的制造方法，其特征在于该方法按照以下步骤实现：
第一步：选择厚度为0.065～0.1mm介电常数为2.8～3.2的聚酰亚胺薄膜材料，使用无水乙醇和丙酮对聚酰亚胺材料进行清洗并烘干；
第二步：将清洗烘干后的聚酰亚胺材料放置到磁控溅射设备的真空室中，用夹具装夹在样品架上，在磁控溅射设备的真空室开始放电后，用放电的等离子体对聚酰亚胺材料轰击1～2分钟，然后在聚酰亚胺材料上溅射上1～2微米厚的铝薄膜，沉积完成后用等离子体再对聚酰亚胺材料进行轰击1～3分钟；
聚酰亚胺材料上溅射上1～2微米厚的铝薄膜的方法，是在溅射铝膜时沉积3～5分钟后，间歇3～5分钟，这样重复5～8次进行沉积；
第三步：将沉积了铝薄膜的聚酰亚胺材料放置于甩膜机上，旋涂2～4微米厚的正性光刻胶，之后放置于烘胶台上，用90～100℃的温度烘烤2～5分钟再降至室温，放置于光刻机上，用共面波导掩模版进行紫外光曝光后取出；
第四步：将曝光后的聚酰亚胺材料放入正性光刻胶显影液中进行显影30～40秒，待图形显示出来后从显影液中取出，用去离子水冲洗干净并烘干；
第五步：将显影后的聚酰亚胺材料放入铝膜腐蚀液中加热至60～80℃进行腐蚀，腐蚀2～4分钟后，将腐蚀出共面波导图形的聚酰亚胺材料取出，用去离子水冲洗干净并烘干；
第六步：将腐蚀出共面波导图形的聚酰亚胺材料放入丙酮中，将聚酰亚胺表面的正性光刻胶去掉，之后用去离子水冲洗并烘干。
2.按权利要求1所述的柔性共面波导的制造方法，其特征在于，所述的腐蚀方法是把腐蚀液用水浴恒温加热至60～80℃时，将聚酰亚胺材料放入腐蚀液中进行薄膜的腐蚀。
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Record date: 20161118

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Assignee: Jiangsu Nanyou IOT Technology Park Ltd.

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