DE2303184C3

DE2303184C3 - Herstellungsverfahren für Körper mit Hohlraum

Info

Publication number: DE2303184C3
Application number: DE19732303184
Authority: DE
Inventors: Ahihiko Tokio Higurashi; Kuninori Kanagawa Imai; Hiroshi Okada; Soji Takahashi
Original assignee: Hitachi Electronics Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Electronics Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1972-01-26
Filing date: 1973-01-23
Publication date: 1975-10-30
Also published as: DE2303184A1; FR2169277B1; DE2303184B2; GB1411915A; FR2169277A1

Description

auf Grund der Bearbeitung nach dem Verfahren von pig.3 gefertigt wurde, und

Fig.5 die elektrische Kennlinie eines Hohlraumresonators, bei dem ein Hohlleiter-Bauelement, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, angewendet wird.

Obwohl im folgenden die Erfindung erläutert wird bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Fertigung eines Hohlleiter-Bauelements, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt, sondern allgemein auf Körper anwendbar, die einen sehr genau geformten Hohlraum aufweisen müssen.

In Fig. 1 sind zu sehen ein Stempel oder eine Patrize 1 gewünschter Form, ein niederohmiges leitendes Metall 2, ein Grundmetall 3 und eine Matrize oder ein Gesenk 4. Zuerst wird das leitende Metall 2. nämlich Silber, Kupfer, Gold oder tine Legierung davon, auf dem Grundmetall 3, nämlich Kupfer. Aluminium, Eisen oder eine Legierung davon, durch Wärmedruckbchandlung oder Elektroplattieren hefe- ao stigt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird die Patrize 1 aus Hartstahl in das Grundmetall 3 über die leitende Metallschicht 2 gepreßt. Infolgedessen wird eine plastische Deformation imGrundmctall3 hervorgerufen, um eine Aussparung oder einen Hohlraum zu schalfen, dessen Innenfläche mit dem leitenden Metall 2 verbunden ist. wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Während der Durchführung des Verfahrens wird das leitende Metall 2 nicht zerrissen, sondern gleichmäßig über die Oberfläche der Patrize verteilt, um eine dünne Schicht zu bilden, die eine niederohmige leitende Innenfläche des Hohlraums des Grundmetalls 3 darstellt. Es versteht sich, daß die Patrize 1 soweit wie möglich die Form der späteren leitenden Oberfläche haben sollte, wobei die Übereinstimmung so weit reichen sollte, daß die Patrize nach dem Einpressen in das Grundmctall 3 wieder zurückgefahren werden kann.

Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. In Fig. 3 sind ähnliche Bauteile mit ähnlichen Bezugszeichen wie in F i g. I versehen, wobei ein leitender Metallfilm 2' wie aus Gold oder Silber zu sehen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel des orfiiuiungsgemäßcn Verfahrens werden Oxide bzw. Fette, die an der Oberseite des Grundmetalls 3 und der Unterseite des Metallfilms 2 anhaften, in geeigneter Weise entfernt, wonach die beiden Metalle aufeinandergelegt werden in der Matrize 4, wobei die gereinigte Unterseite der gereinigten Oberseite gegenüberliegt. Die Patrize 1 aus Hartstahl oder einem anderen Metall, die eine ähnliche Form wie die leitende Oberfläche hat, wird in das Grundmetall 3 durch den auf dem Grundmctall liegenden Metallfilm 2' gepreßt. Eine plastische Deformation wird im Grundmelall3 verursacht und ein Hohlraum hergestellt, dessen Innenfläche mit dem Metallfilm 2' bedeckt ist und dieselbe Form wie die Patrize 1 hat sowie eine leitende Fläche bildet. Während der Durchführung des Verfahrens wird der Metallfilm 2' nicht zerrissen, sondern er er- Oo sireckt sich gleichmäßig über das gesamte Gebiet der Innenfläche des Hohlraums. Gleichzeitig werden der Metallfilm 2' und das Grundmetall 3 miteinander druckverschweißt, um einen einstückigen Metallblock zu bilden. Auf diese Weise wird eine niederohmige leitende Fläche im Hohlraum des Grundmetalls 3 geschaffen, so daß das gewünschte Hohlleiter-Bauelement gewonnen wird.

Die Dicke des Metallfiims2', der auf dem Grundmetall 3 liegt, hängt von den Eigenschaften des Metallfilms 2' und der erforderlichen Dicke der Innenfläche des Metallfilms 2' im Hohlraum ab. Wenn z. B. das Grundmelall 3 aus Kupfer mit einem Durchmesser von 10 mm besteht, werden ein Silbermetallfilm mit einer Dicke von 0,2 bis 1 mm und eine Metallpatrize mit einem Durchmesser von 3 bis ° mm verwendet, so daß eine Innenwand aus Silber mit einer Dicke von einigen bis 2()μηι auf der Innenseile des Hohlraums ausgebildet wird. In diesem Ausführungsbeispiel wird derjenige Teil des Metallfilms, der nicht in Berührung mit der Patrize 1 steht, außerhalb der Patrize glockenförmig gelassen, weshalb es erfindungsgemäß nicht schwierig ist, das nicht verwendete teure Metall abzutrennen.

Der Verfahrensschritt für das obenerwähnte Oberiläclienreinigen und die Geschwindigkeit, mit der die Patrize in das Grundmetall gepreßt wird, sind in keiner Weise festgelegt, sondern variabel, und /war je nach Bedarf. Die Innenfläche des Hohlraums des Hohlleiter-Bauelements, das nach dem erlindungsgemäßen Verfahren gefertigt ist, i>;t genauso rauh oder etwas rauher als die Oberfläche der Patrize 1, so daß der Höhenunterschied zwischen den höchsten und niedrigsten Punkten der Oberfläche des Hohlraums, abgesehen von äußerst hohen oder niedrigen Punkten, auf 0,1 um oder weniger genau gesteuert ist, indem die Patrize einer genauen Endbearbeitung unterzogen wird. Da die Innenfläche des Hohlraums mit einer geringen Abmessungsabweichung von etwa einigen uni von der Patrize hergestellt wird, ist die Maßhaltigkeit der Innenfläche höher als beim bekannten Stand der Technik. Feiner ermöglicht erfindungsgemäß die bloße Verwendung der Patrize und der Matrize leicht eine große Anzahl von Hohlleiter-Bauelementen gleichbleibender Qualität zu fertigen und die Anzahl der Verfahrensschritte /u senken.

In F i g. 5 ist die elektrische Kennlinie eines Hohlraumresonator von Hohlleiter-Bauelementen für das IJItrakurzwcllenband gezeigt, für das der erfmdungsgemäß hergestellte Körper mit Hohlraum anwendbar ist. Auf der Abszisse von F i g. 5 ist die Frequenz der entlang der leitenden Oberfläche des Hohlraumresonator sich ausbreitenden elektrischen Welle aufgetragen, während die Ordinate den Wert von Qu Qo des Hohlraumresonators angibt, wobei die Symbole Qu und Qo den tatsächlichen bzw. theoretisch ;n Wert des Gütefaktors des Hohlraumresonator bedeuten. In F i g. 5 zeigt die Vollinie die Kennlinie eines üblichen derartigen Hohlraumresonators, während die kleinen Kreise, die durch eine Strichlinie verbunden sind, die Qu'(M-Werte für Frequenzen von 35. S 1.5 und %..i (IH/. des erfindungsgemäßen Hohlraumresonators angeben. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß das erfinduiigsgemäße Verfahren einen Hohlraumresonator mit einem verbesserten Qu/Qo-W'cri im Vergleich zu den üblichen Ilohl-. au m resonatoren liefert.

Die vorangegangene Beschreibung hat sich in der Hauptsache mit einem Hohlraumresonator unter den Hohlleiter-Bauelementen für sehr kurze Wellen im Vergleich zu üblichen Verfahren beschäl!igt. Es versteht sich jedoch, daß der Körper mit Hohlraum, der durch das erlindungsgemäßc Verfahren gefertigt wird, mit der gleichen Wirkung auch bei anderen Resonatoren. Hohl- oder Wellenleitern und Zirkulatoren anwendbar ist. Ferner ist bereits erwähnt wor-

den, daß das erfindungsgemäße Verfahren allgemein überall dort anwendbar ist, wo ein Körper mit einem Hohlraum sich durch hohe Maßhaltigkeit seiner Innenfläche auszeichnen muß.
Aus der vorangegangenen Beschreibung ist also

ersichtlich, daß das erfindungsgemäßc Veri Fertigung eines Körpers mit einem Hohlr Vorteile bietet, insbesondere weniger V schritte benötigt, was von hohem praktisch ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Patentansorüche- Bei herkömmlichen Verfahren zur Herstellung F ' eines Körpers mit einem Hohlraum wie eines Hohl-

1. Verfahren zur Herstellung eines Körpers mit leiter-Bauelements wird die gewünschte leitende In-

einem Hohlraum, der eine energieverlustarme lei- nenfläche des Hohlraums auf einem der folgenden

tende Innenfläche hat, dadurch gekenn- 5 Wege erzeugt:

ζ e i c h η e t, daß ein Metallfilm (2) auf die Ober- .. _v , .. . .

fläche eines Grundmetalls (3) aufgebracht wird und 1- Ein Grundmetallstuck aus Kupfer Messing oder

daß eine plastische Deformation der Oberfläche Phosphorbronze w.rd ausgehöhlt (ausgedreht)

des Grundmetalls (3) durch den Metallfilm (2) auf einer Werkzeugmaschine wie einer Dreh-

hindurch bewirkt .wird, so daß im Grundmetall » bank, um einen Hohlraum zu ergeben und an-

(3) der Hohlraum entsteht, dessen Innenfläche schließend wird die Innenfläche des Hohlraums

mit dem Metallfilm bedeckt ist. mit einem niedrigen spezifischen Widerstand

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kör- aufweisenden (kurz niedcrohmigen genannt) per ein Hohl- oder Wellenleiter-Bauelement ist, Metall wie Silber plattiert. .
dadurch gekennzeichnet, daß die plastische De- ,5 ²· ^{Eine Patrizc} ^odcT™ ^{Stempel mit CI}"^{er fur dcn}, formation bewirkt wird, indem eine Patrize (1) gewünschten Hohlraum geeigneten I-orm w.rd gewünschter Form in das Grundmetall (3) durch aus Aluminium oder rostfreiem Stahl gefertigt, den Metallfilm (2) ucpreßt wird, wobei der Me- anschließend wird er emer Kupfer-Galvanop atallfilm eine leitende Fläche zur Übertragung stik unterzogen. Darauf folgt die hntfernung der elektrischer Wellen bildet. *o Patrize und anschließend das Elektroplattieren

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch der Innenfläche des Hohlraums mit einem gekennzeichnet, daß die einander berührenden niederohmigen Metall.

Flächen des Metallfilms (2) und des Grundmetalls (3) vor dem Aufeinanderlegen gereinigt wer- Der Umstand, daß die Inncnllache des Hohlraums den. 25 des Körpers die leitende Fläche bildet, ist mit Nassverfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch teilen verbunden, da die Innenfläche des Körpers gekennzeichnet, daß der Patrizc (I) eine Form elektrisch plattiert wird, wobei die Dicke des niedergegeben wird, die der gewünschten leitenden geschlagenen Metalls oft von Ort /^ Ort auf der InFläche so weit ähnlich ist, daß die Patrize (1) aus nenfläche des Körpers variiert, so daß es schwierig dem Grundmetall (3) und dem Metallfilm (2) 30 ist, konstante Abmessungen zu erzielen, weshalb die rückführbar ist. Fertigung komplizierter wird und die Fertigungsko-

5. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 4, da- stcn ansteigen. .
durch gekennzeichnet, daß der Metallfilm (2) auf Wie bereits erwähnt wurde, werfen die hcr^ömmlidcm Grundmetall (3) durch Wärmedruckbehand- chen Verfahren zur Fertigung eines Körpers wie lung oder Elektroplattieren befestigt wird. 35 eines Hohlleiter-Bauelements Probleme wegen vcr-

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch ge- ringerter Maßhaltigkeit und größerer Rauhheit der kennzeichnet, daß der Metallfilm (2) niedcrohmig Oberfläche und damit auch höheren spezifischen ist. Widerstands der leitenden Fläche auf, was zu großen

elektrischen Verlusten führt. Es ist daher schwierig. 40 mit den herkömmlichen Verfahren einen Körper mit einem Hohlraum zu erzeugen, der eine leitende Fläche mit minimalen elektrischen Verlusten hat.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hersiel- Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein vcrbcs-

lung eines Körpers mit einem Hohlraum, der cine series Verfahren zur Fertigung eines Körpers mit energieverlustarme leitende Innenfläche hat und als 45 einem Hohlraum anzugeben, dessen Innenfläche von Hohllciter-Schaltungshauclcment für sehr kurze WcI- einem Meiallfilm bedeckt ist. der eine gewünschte lon od. dgl. geeignet ist. leitende Fläche mit niedrigen elektrischen Verlusten

In einem Körper mit einer Aussparung oder einem sein sollte.

Hohlraum wie einem Hohlleiter-Bauelement für ul- Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung

trakiirze Wellen werden elektrische Wellen entlang 5° eines Körpers mit einem Hohlraum ist dadurch geder Oberfläche der Aussparung oder des Hohlraums kennzeichnet, daß ein Metallfilm auf die Oberfläche übertragen, weshalb die elektrischen Verluste in eines Grundmctulls aufgebracht und anschließend einer derartigen leitenden Oberfläche grundsätzlich eine plastische Deformation dieser Oberfläche des sehr klein zu halten sind. Grundmetalls über den Meiallfilm vorgenommen

Um dies zu erreichen, ist es von großer Wichtig- 55 wird, so daß ein Hohlraum, dessen Innenfläche mit keit, die leitende Fläche mit hoher Genauigkeit bei dem Metallfilm bedeckt ist, im Grundmetall geformt der Fertigung des Hohlleiter-Bauelements hcrzustel- wird.

len. In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher

daß Abmessungsfehler der Oberfläche des Hohl- erläutert. Es zeigt

raums nicht mehr als einige |im betragen, weshalb die 60 Fig. 1 einen Längsschnitt, an Hand dessen ein Oberfläche des Hohlraums so spiegelblank sein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßcn Vcrfahsollte, daß der Höhenunterschied zwischen den hoch- rens erklärt wird,

sten und niedrigsten Teilen der Oberfläche, ausgc- F ig. 2 einen Längsschnitt durch den Körper, der

nommen ein anomal hoher oder niedriger Abschnitt, nach der Bearbeitung mit dem erfindungsgemäßcn nicht mehr als 0,2 Min beträgt. Ferner ist es wün- 65 Verfahren von Fi g. I erhalten wurde,
sehenswert, daß ein auf der Oberfläche des Grund- Fig. 3 einen Längsschnitt zur Erklärung eines

melalls aufgetragener Metallfilm einen möglichst ge- weiteren Ausführungsbeispicls der Erfindung,
ringen Widerstand aufweist. F' g. 4 einen Längsschnitt durch einen Körper, der