DE2254932C3 - Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiterkopplers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hersteilung eines Hohlleiterkopplers, bei dem zunächst die äußere Oberfläche eines Dorns, der die Querschnittsabmessungen und die Form eines ersten Hohlleiterabschnitts aufweist, mit einer dünnwandigen Schicht aus leitendem Material überzogen wird.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Hohlleitern bekannt, bei dem ein nichtleitender Kern mit Metall überzogen wird (DL-PS 16 561). Dabei wird ein Glasdorn verwendet, der nach dem Aufbringen des Metallüberzugs zerstoßen wird, so daß das Glas splittert und die Splitter aus dem fertigen Metallüberzug entfernt werden können. Diese Verfahren ist jedoch nicht für die Herstellung eines Hohlleite, kopplers geeignet, da hierbei die Hohlleiterabschnitte unterschiedliche Abmessungen haben.

Es ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiterkopplers bekannt (Dissertation von A. L S a h a, veröffentlicht von der Universität London), mit dem zwei Hohlleiterabschnitte aneinander gekoppelt werden können. Bei jedem Hohlleiterabschnitt wird eine Wand weggelassen, durch welche die Kopplung erfolgen soll und eine Zwischenschicht aus einem leitenden Material, die mit Kopplungsöffnungen versehen ist, wird zwischen den offenen Flächen der beiden leitenden Hohlleiterelemente angeordnet. Die Verbindung zwischen den Hohlleiterabschnitten und der Zwischenschicht aus leitendem Material wird dann durch Weichlöten hergestellt, so daß eine Kehlnaht längs zweier Kanten der beiden Hohlleiterabschnitt entsteht. Diese Kehlnaht ist jedoch für viele Hohlleitermoden höchst unerwünscht und führt zu einer Störung des elektrischen Feldes im Koppler.

Die Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiterkopplers der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem keine Kehlnaht und somit auch keine Störungen des elektrischen Feldes entsteht.

Diese Aufgabe wird crfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere öffnungen durch einen vorgegebenen Bereich dieser leitenden Materialschicht geätzt werden, daß die öffnungen durch ein lösliches Material verschlossen werden, daß über den öffnungen des ersten Hohlleiterabschnitts ein zweiter Hohlleiterabschnitt angeordnet wird, daß wenigstens eine Wand dieses zweiten Hohlleiterabschnitts aus einer weiteren Schicht eines leitenden Materials hergestellt wird, die zumindest einen Teil der die öffnungen enthaltenden Wand des ersten Holilleiterabschnitts überdeckt, und daß der Dorn entfernt und schließlich das lösliche Ma-

terial aufgelöst wird.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Hohllejterkopplers wird nach dem Verschließen der öffnungen durch das lösliche Material erne weitere, dünnwan- S dice Schicht aus einem leitenden Material aufgebracht und anschließend ein Teil dieser weiteren leitenden Schicht zur Freilegung der öffnungen in dem ersten Hohlleiterabschnitt und zur Bildung eines Hohlraumes weggenommen, der einen Teil des Innenraums des zweiten Hohlleiterabschnitts bildet; dann wird das lösliche Material aufgelöst und ein weiterer Teil des zweiten Hohlleiterabschnitts hergestellt, der den übrigen Teilquerschnitt des zweiten Hohlleiterabschnitts bildet; dieser zweite Hohlleiterabschnitt wird schließlich an der zweiten, leitenden Schicht angebracht.

Vorzugsweise i.-' dieser Hohlraum, der einen Teil der Innenwand des zweiten Hohlleiterabschnittes bildet eine Tiefe, die im wesentlichen gleich der Hälfte der Innenabmessung der breiten Wand des zweiten Hohlleiterabschnitts ist, wobei der Hohlraum so ausgebildet ist, daß seine Breite im wesentlichen gleich der Abmessung der schmalen Wand des zweiten Hohlleiterabschnitts ist.

Der Dorn kann zu jedem geeigneten Zeitpunkt ent- Jj fernt werden, z. B. vor dem Auflösen des löslichen Materials oder nach der Befestigung des weiteren Teilabschnitts an dem anderen leitenden Überzug.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Hohlleiterkopplers der angegebenen Gattung wird nach dem Verschließen der Öffnungen durch das lösliche Material ein weiterer Dorn verwendet, dessen Querschnittsabmessungen und Form den inneren Querschnittsabmessungen und der Form eines zweiten Honlleiterabschnitts entsprechen; dabei werden die öffnungen verdeckt und die Außenfläche der dünnwandigen Schicht aus leitendem Material und der zweite Dorn mit einer weiteren, dünnwandigen Schicht aus leitendem Material überzogen, wonach die beiden Dorne entfernt und das lösliche Material aufgelöst werden.

Vorzugsweise bestehen die beiden dünnwandigen Schichten aus dem gleichen leitenden Material. In der Praxis .st e"> vorteilhaft, wenn die beiden Dorne aus Messing hergestellt werden und für den Gebrauch in der Weise präpariert sind, daß sie in ausreichendem Maße oxydiert sind, um das Anhaften der dünnwandigen Schichten zu vermeiden.

Vorzugsweise besteht die dünnwandige, innere, leitende Schicht im wesentlichen aus 0,15 mm dickem Kupfer, während als lösliches Material ein Epoxydharz und Lösungsmittel Methylenchlorid verwendet werden

können.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemälJen Verfahrens zur Herstellung eines Hohlleiterkopplers wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Die F i g. 1, 2 und 3 zeigen verschiedene Verfahrensstufen bei der Herstellung des Hohlleiterkopplers, wobei ein Hohlleiterabschnitt mit halbkreisförmigem Querschnitt und die schmale Wand eines rechteckigen Hohlleiterabschnitts miteinander verkoppelt werden sollen; ein Teil von F i g. 3 stellt eine Endansicht im Schnitt dar.

F i g. 4 zeigt eine weitere Verfahrensstufe bei der Herstellung des Hohlleiterkopplers, wobei ein Hohlleiterabschnitt mit halbkreisförmigem Querschnitt und die breite Wand eines Hohlleiterabschnitts mit rechteckigem Querschnitt verkoppelt werden sollen.

In F i g. 1 ist ein Dorn 1 aus Messing mit kreisförmigem Querschnitt dargestellt, der über einen Teil seiner Länge so bearbeitet ist, daß er einen Halbkreis 2 mit bestimmten Abmessungen bildet; dabei ist die Halbkreisform der Form angepaßt, die für den inneren Querschnitt eines ersten Hohlleiierabschnitts erforderlich ist. Auf den Dorn 1 ist durch ein Zuchtverfahren eine Oxidschicht (nicht dargestellt) aufgebracht. Dadurch soll verhindert werden, daß Kupfer, das in einer späteren Herstellungsstufe aufgalvanisiert wird, am Dorn haftet. Die Oxidschicht muß jedoch ausreichend dünn sein, damit Kupfer zu dem Dorn 1 aus Messing während der im folgenden zu beschreibenden Stufen der galvanischen Metallabscheidung angezogen werden kann. Die Oxidschicht sollte deshalb eine Dicke von 3 Micron haben. Öffnungen 3 mit einem Durchmesser von 3,18 mm werden an den einander gegenüberliegenden Enden auf der Mittellinie der ebenen Fläche des Halbkreises 2 herausgearbeitet. Anschließend wird die Fläche in der Umgebung der Öffnungen 3 abgedeckt, wie durch die schraffierten Bereiche 4 angedeutet ist. Dadurch soll verhindert werden, daß Kupfer, das bei der nächsten Herstellungsstufe galvanisch abgeschieden wird, in die Öffnungen 3 eindringen kann. Anschließend wird eine dünnwandige Schicht 5 aus einem leitenden Material, beispielsweise Kupfer, auf den halbkreisförmigen Teil 2 des Doms 1 aus Messing bis zu einer Tiefe von 0,20 mm aufgalvanisiert. Dann wird die Oberfläche der Kupferschicht 5 geglättet, um die Knötchen zu entfernen, die sich beim Galvanisieren bilden.

Gemäß F i g. 3 und 3 wird die ebene Fläche des Halbkreises 2 mit einer nicht gezeigten lichtunempfindlichen Deckmasse beschichtet, wonach eine fotolithographische Maske (ebenfalls nicht gezeigt), welche die Formen und räumlichen Anordnungen der Kopplungsöffnungen 6 enthält, über den Dübelöffnungen 3 aufgebracht wird; diese Maske wird durch Dübel (nicht gezeigt) in den Öffnungen 3 fixiert. Die Kupferschicht 5 wird an den Stellen, an denen sich die Öffnungen 6 befinden, durch Anwendung eines fotolithographischen bzw. Ätzverfahrens vollständig weggeätzt. Die Öffnungen 6 werden mit einem löslichen Material, wie beispielsweise einem Epoxydharz, gefüllt. Dann wird die galvanische Verkupferung zur Bildung eines Blocks fortgesetzt, dessen Dicke der Hälfte der Breite der breiten Wand eines zweiten Hohlleiterabschnitts 8 mit rechteckigem Querschnitt entspricht. Üblicherweise beträgt die Dicke des Blocks 7 3,175 mm.

Die Außenfläche des Blocks 7 wird nun so bearbeitet, daß sie zwischen Flansche 9 paßt; dann werden der Block 7 und die Flansche 9 durch Weichlöten miteinander verbunden. Durch den Block 7 wird ein Kanal mit der Breite der schmalen Wand des zweiten Hohlleiterabschnitts 8 mit einer Tiefe von 0,127 mm in den Dorn 1 eingeschnitten, so daß die Kopplungsöffnungen 6 freigelegt werden. Dann werden der Dorn 1 entfernt und das Epoxydharz in den Öffnungen 6 unter Verwendung von Methylenchlorid als Lösungsmittel aufgelost. Beim folgenden Verfahrenschritt wird ein Kupferblock 11 so bearbeitet, daß eine Nut 12 entsteht, deren Breite gleich der Breite der schmalen Wand des Hohlleiterabschnitts 8 und deren Tiefe gleich der halben Breite der breiten Wand des Hohlleiterabschnitts 8 ist. Dann werden Flansche 13 mit dem Block 11 durch Weichlöten verbunden, wobei die Blöcke 7 und Il durch nichtdargestellte Schrauben miteinander verschraubt werden.

Soll ein Hohlleiterkoppler mit Anregung in der Mitte hergestellt werden, so kann statt des Blocks 11 ein Spiegelbild des Blockes 7 gefertigt werden, wonach der Block 7 sowie sein Spiegelbild miteinander verschraubt werden können.

Bisher ist die Herstellung eines Hohlleiterkopplers beschrieben worden, bei dem ein Hohlleiterabschnitt mit halbkreisförmigem Querschnitt mit der schmalen Wand eines Hohlleiterabschnitts mit rechteckigem Querschnitt verkoppelt wird. Damit die Kopplungsöffnungen 6, die das elektrische Feld in dem Hohlleiterabschnitt mit rechteckigem Querschnitt schneiden, im Falle der TEio -Welle betrieben werden können, befinden sie sich, wie in F i g. 2 dargestellt ist, auf der Mittellinie des Hohlleiterkopplers mit bestimmtem Abstand voneinander.

Im folgenden soll eine weitere Ausführungsform beschrieben werden, bei der ein Hohlleiterabschnitt mit halbkreisförmigem Querschnitt mit der breiten Wand eines Hohlleiterabschnitts mit rechteckigem Querschnitt, der im Falle der TEw -Welle betrieben werden soll, verkoppelt wird. Da die Verkopplung mit der breiten Wand des Hohlleiterabschnitts mit rechteckigem Querschnitt erfolgt, befinden sich, wie in F i g.4 dargestellt ist, die Kopplungsöffnungen 6 auf beiden Seiten der Mittellinie des herzustellenden Hohlleiterkopplers.

Der in F i g. 4 gezeigte Dorn 1 aus Messing wird bearbeitet, oxydiert, mit Dübelöffnungen 3 versehen, abgedeckt, galvanisch verkupfert und fotolithographisch geätzt; anschließend werden die öffnungen 6 mit einem Epoxydharz gefüllt; diese Verfahrensschritte wurden bereits in Verbindung mit den F i g. 1 bis 3 erläutert. Statt jedoch nun den Block 7 unmittelbar über den Öffnungen 6 aufzubringen, wird ein weiterer Dorn 14 aus Messing mit dem erforderlichen Innenquerschnitt für den zweiten Hohlleiterabschnitt, der bei der dargestellten Ausführungsform einer, rechteckigen Querschnitt hat, mit einer Oxidschicht bedeckt, die der den Dorn 1

ίο bedeckenden Schicht ähnelt; dabei wird die Mittellinie einer breiten Wand des Hohlleiterabschnitts über den Kopplungsöffnungen 6 angebracht. Der Kupferblock 7 wird nun auf eine Tiefe von 1,27 mm über dem weiteren Dorn 14 und der vorher aufgebrachten Kupferschicht 5 galvanisiert. Die äußeren Flächen des abgeschiedenen Kupfers werden dann auf geeignete Weise bearbeitet, so daß eine rechteckige Form entsteht. Anschließend werden die Dorne 1 und 14 entfernt und das Epoxydharz unter Verwendung von Methylenchlorid aufgelöst.

ao Hohlleiterflansche (nicht dargestellt) an sich bekannter Form können nun mit den einander gegenüberliegenden Enden des aufgalvanisierten Blocks 7 durch Weichlöten verbunden werden.

Das beschriebene Verfahren kann auch zur Herstellung eines Kopplers verwendet werden, der Übergänge vom kreisförmigen zum quadratischen, vom elliptischen zum sektorförmigen oder vom rechteckigen zum dreieckigen Querschnitt aufweist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Hohliejterkopplers, bei dem zunächst die äußere Oberfläche eines Doms, der die Querschnittsabmessungen uod die Form eines ersten Hohlleiterabschnittes aufweist, mit einer dünnwandigen Schicht aus leitendem Material überzogen wird, dadurchgekennzeichnet, daß mehrere öffnungen (6) durch einen vorgegebenen Bereich dieser leitenden Materialschicht (5) geätzt werden, daß die öffnungen (6) durch ein lösliches Material verschlossen werden, daß über den öffnungen (6) des eisten Hohlleiterabschnitts ein zweiter HoMIeiterabschnitt (11) angeordnet wird, daß wenigstens eine Wand dieses zweiten Hohlleiterabschnitts (11) aus einer weiteren Schichteines leitenden Materials hergestellt wird.die zumindest einen Teil der die öffnungen (6) enthaltenden Wand des ersten Hohlleiterabschnittes über- » deckt und daß der Dorn (1, 14) entfernt und schließlich das lösliche Material aufgelöst wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Hohlieiterkopplers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Verschließen der öffnungen (6) eine *s weitere Schicht (7) aus einem leitenden Material aufgebracht wird, daß ein Teil der weiteren Schicht zur Freilegung der öffnungen (6) in dem ersten Hohlleiterabschnitt und zur Bildung eines Hohlraumes (10) weggenommen wird, der einen Teil des In- jo nenraums des zweiten Hohlleiterabschnittes bildet, daß das lösliche Material aufgelöst wird, daß weiterhin ein Teil (11) eines Hohlleiterabschnittes hergestellt wird, der den übrigen Teil-Querschnitt des zweiten Hohlleiterstücks bildet, und daß dieser Teil (11) zur Herstellung des zweiten Hohlleiterabschnitts an dem ersten Hohlleiterabschnitt angebracht wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiterkopplers nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (12), der einen Teil der Innenwand des zweiten Hohlleiterabschnitts bildet, eine Tiefe hat, die im wesentlichen gleich der Hälfte der Innenabmessung der breiten Wand des zweiten Hohlleiterabschnittes ist und daß die Breite des Hohlraumes (12) im wesentlichen gleich der Abmessung der schmalen Wand des zweiten Hohlleiterabschnittes ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiterkopplers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch S*> gekennzeichnet, daß nach dem Verschließen der Öffnungen (6) ein weiterer Dorn (14) verwendet wird, der die Querschnittsabmessungen und die Form des zweiten Hohlleiterabschnittes aufweist, wobei die öffnungen (6) verdeckt werden, daß die Außenfläche der dünnwandigen Schicht (5) aus leitendem Material und der zweite Dorn (14) mit einer weiteren, dünnwandigen Schicht aus leitendem Material überzogen werden, und daß die beiden Dorne (11,14) entfernt und schließlich das lösliche Material aufgelöst werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste leitende Schicht und die weitere leitende Schicht aus dem gleichen Material bestehen.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Dorne (1, 14) aus Messing hergestellt und für den Gebrauch in der Weise präpariert sind, daß sie zur Vermeidung des Anhaftens der leitenden Schichten (5) in ausreichendem Maße oxydiert sind.

7. Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiter-

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gekennzeichnet, daß die dünnwandige, innere leitende Schicht (5) im wesentlichen aus 0,15 mm dikkem Kupfer besteht.

8. Verfahren zur Herstellung eines Hohlleiterkopplers nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als lösliches Material Epoxydharz und als Lösungsmittel Methylenchlorid verwendet werden.