CN113161738B - 一种低频宽带曲面电路的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低频宽带曲面电路的制备方法，所述制备方法至少包括：S1：活化层制备，在三维曲面基材表面制备活化层；S2：种子层制备，在步骤S1制得的活化层上利用磁控溅射的方法进行金属膜种子层制备；S3：增厚层制备，在步骤S2制得的种子层进行化学镀增厚层处理；S4：功能层制备，在步骤S3制得的增厚层上进行化学镀金处理；S5：电路加工，基于电路表面图案在功能层上进行数铣加工，获得低频宽带曲面电路。通过本发明制备方法实现了任意曲面外形电路的制备，以及解决了低频宽带条件下的曲面电路的电性能匹配和散热问题。

Description

一种低频宽带曲面电路的制备方法
技术领域
本发明属于共形天线技术领域，尤其涉及一种低频宽带曲面电路的制备方法。
背景技术
共形天线，通常是指一个非平面的与特定物体形状共形的天线，在雷达、通信等领域具有广泛的应用前景。共形天线需要电路辐射层，来进行电磁波信号的接收和发射，而电路辐射层是根据物体的形状外形，在不同的曲面基底上制作的曲面电路，因此，实现曲面电路的制备对于共形天线是至关重要的。
传统的曲面电路制作，依托于刻蚀等工艺的平面柔性电路板，再弯曲成型，工艺流程繁杂，耗时长，只能实现可展开柔性曲面电路制备，不适用于任意曲面外形电路的制备。
在低频宽带共形天线领域，由于低频带的限制，天线的尺寸过大，导致其应用难度增大，而高介电常数基材能够减小低频天线的尺寸，因此低频宽带共形天线需要在高介电常数基材表面制备曲面电路，减小天线的尺寸，如陶瓷基材等。同时，宽带天线在大功率发射的时候会发热严重，为了保证天线的电性能发挥，需要更好的散热环境，因此，电性能匹配和散热是低频宽带共形天线需要解决的核心问题。
近年来，随着曲面电路制备技术的发展，出现了许多利用液态金属制备曲面电路的工艺方法，比如：3D打印、激光辅助消融和银浆直写等，这些技术能够实现任意曲面外形电路的制备，但是工艺过程复杂，成本高，生产效率低，难以进行工业化量产。因此，需要开发出一种低成本、高效率的低频宽带曲面电路制备技术。
发明内容
本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种低频宽带曲面电路的制备方法，通过本发明制备方法实现了任意曲面外形电路的制备。
本发明目的通过下述技术方案来实现：
一种低频宽带曲面电路的制备方法，所述制备方法至少包括：S1：活化层制备，在三维曲面基材表面制备活化层；S2：种子层制备，在步骤S1制得的活化层上利用磁控溅射的方法进行金属膜种子层制备；S3：增厚层制备，在步骤S2制得的种子层进行化学镀增厚层处理；S4：功能层制备，在步骤S3制得的增厚层上进行化学镀金处理；S5：电路加工，基于电路表面图案在功能层上进行数铣加工，获得低频宽带曲面电路。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S1的活化层制备包括：S11：清洗，对三维曲面基材进行清洗；S12：臭氧处理，对步骤S11中清洗后的万维曲面基材在臭氧环境中进行臭氧处理；S13：热解炭沉积处理，对步骤S12中臭氧处理后的三维曲面基材置于化学气相沉积系统中进行乙醇热解处理。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S12中的臭氧由臭氧发生器产生，并经由喷嘴机构喷射形成臭氧环境。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S13中热解炭沉积处理的载气为氩气，流量为200-500ml/min。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S13中热解碳沉积处理中乙醇流量为20-50ml/min，处理温度为800-1000℃，处理时间为2-10min。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S1中的三维曲面基材为陶瓷。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S1中制备的活化层为热解炭，所述活化层厚度为0.5-1μm。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S2中磁控溅射制备的种子层为铜膜，所述种子层厚度为1-2μm。
根据一个优选的实施方式，所述步骤S3中制备的增厚层制备为化学镀铜，所述增厚层厚度为10-15μm。
前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案；且本发明，（各非冲突选择）选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本发明的有益效果：
1、本发明首先对曲面基材进行活化处理，然后再进行磁控溅射覆膜，化学镀增厚，镀金，数铣等工艺，获得三维曲面电路。工艺成熟，操作简单，能够实现任意曲面外形电路的制备。
2、本发明实现在高介电常数陶瓷基体表面通过臭氧活化、乙醇热解技术制备碳活化层，解决铜金属膜与陶瓷结合力差的问题。
3、本发明以陶瓷为天线基体能够解决低频条件下的共形天线的介电匹配问题，显著减小天线的尺寸，以热解碳为中间层，能够解决天线大功率发射下的散热和陶瓷基体的电性能匹配问题。
4、本发明具有广阔的应用前景，能够应用于雷达、通信天线等领域。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明要指出的是，本发明中，如未特别写出具体涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等，则本发明涉及的结构、连接关系、位置关系、动力来源关系等均为本领域技术人员在现有技术的基础上，可以不经过创造性劳动可以得知的。
实施例1：
本发明公开了一种低频宽带曲面电路的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
步骤S1：活化层制备，在三维曲面基材表面制备活化层。所述步骤S1中制备的活化层为热解炭，所述活化层厚度为0.5-1μm。
优选地，所述步骤S1具体包括：：
步骤S11：对三维曲面陶瓷基材进行超声波清洗。
步骤S12：臭氧处理，将S11处理后的陶瓷基材置于臭氧发生器中，将臭氧喷射到陶瓷基材表面，所述臭氧处理中氧浓度为20mg/L，处理时间为3min。
步骤S13：热解炭沉积处理，对步骤S12处理后的陶瓷基材置于化学气相沉积系统中进行乙醇热解处理。使用氩气作为载气，流量为300ml/min，乙醇流量为20ml/min，处理温度为800℃，处理时间为6min。
以陶瓷为天线基体能够解决低频条件下的共形天线的介电匹配问题，显著减小天线的尺寸，以热解碳为中间层，能够解决天线大功率发射下的散热和陶瓷基体的电性能匹配问题。
步骤S2：种子层制备，在步骤S1制得的活化层上利用磁控溅射的方法进行金属膜种子层制备。
优选地，所述步骤S2中磁控溅射制备的种子层为铜膜，所述种子层厚度为1-2μm。
步骤S3：增厚层制备，在步骤S2制得的种子层进行化学镀增厚层处理。
优选地，所述步骤S3中制备的增厚层制备为化学镀铜，所述增厚层厚度为10-15μm。
步骤S4：功能层制备，在步骤S3制得的增厚层上进行化学镀金处理。
步骤S5：电路加工，基于电路表面图案在功能层上进行数铣加工，获得低频宽带曲面电路。
前述本发明基本例及其各进一步选择例可以自由组合以形成多个实施例，均为本发明可采用并要求保护的实施例。本发明方案中，各选择例，与其他任何基本例和选择例都可以进行任意组合。本领域技术人员可知有众多组合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低频宽带曲面电路的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括：
S1：活化层制备，在三维曲面基材表面制备活化层；
所述步骤S1中的三维曲面基材为陶瓷；
所述步骤S1的活化层制备包括：
S11：清洗，对三维曲面基材进行清洗；
S12：臭氧处理，对步骤S11中清洗后的三维曲面基材在臭氧环境中进行臭氧处理；
S13：热解炭沉积处理，对步骤S12中臭氧处理后的三维曲面基材置于化学气相沉积系统中进行乙醇热解处理；
S2：种子层制备，在步骤S1制得的活化层上利用磁控溅射的方法进行金属膜种子层制备；
S3：增厚层制备，在步骤S2制得的种子层进行化学镀增厚层处理；
S4：功能层制备，在步骤S3制得的增厚层上进行化学镀金处理；
S5：电路加工，基于电路表面图案在功能层上进行数铣加工，获得低频宽带曲面电路。
2.如权利要求1所述的低频宽带曲面电路的制备方法，其特征在于，所述步骤S12中的臭氧由臭氧发生器产生，并经由喷嘴机构喷射形成臭氧环境。
3.如权利要求1所述的低频宽带曲面电路的制备方法，其特征在于，所述步骤S13中热解炭沉积处理的载气为氩气，流量为200-500ml/min。
4.如权利要求3所述的低频宽带曲面电路的制备方法，其特征在于，所述步骤S13中热解碳沉积处理中乙醇流量为20-50ml/min，处理温度为800-1000℃，处理时间为2-10min。
5.如权利要求1所述的低频宽带曲面电路的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中制备的活化层为热解炭，所述活化层厚度为0.5-1μm。
6.如权利要求1所述的低频宽带曲面电路的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中磁控溅射制备的种子层为铜膜，所述种子层厚度为1-2μm。
7.如权利要求1所述的低频宽带曲面电路的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中制备的增厚层制备为化学镀铜，所述增厚层厚度为10-15μm。
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