Производство элементов СВЧ-электроники с помощью 3D-печати

Институт прикладной физики РАН развивает метод аддитивного производства элементов СВЧ-электроники, основанный на фотополимерной 3D-печати с дальнейшим покрытием изделий слоем меди. Метод позволяет экономить время на переходе от теоретических моделей к экспериментальной верификации, а также создавать электродинамические элементы сложных форм, трудных или недоступных станкам с ЧПУ.

Развитие технологии химической металлизации фотополимерных структур (Chemical Metallization of Photopolymer-based Structures, CMPS) и ее тестирование разделены на два направления. Первое — создание элементов приборов, предназначенных для работы с малым уровнем мощности для так называемых «холодных» измерений. Подавляющее большинство таких элементов — различные волноведущие элементы (волноводы, преобразователи, высокочастотные фильтры). Для реализации таких изделий достаточно тонкого медного слоя на поверхности образца, напечатанного на фотополимерном 3D-принтере.

Для достижения максимальной точности заготовки подбираются специальные режимы засветки фотополимера, затем осуществляется химическая обработка поверхности изделия для подготовки к дальнейшей химической металлизации. В таком случае отработанный процесс металлизации медного слоя толщиной около 10 мкм занимает несколько десятков минут. Весь цикл создания детали — от 3D-печати до металлизации — может быть легко масштабирован. Оптимизация как самого процесса 3D-печати, так и процесса металлизации позволила существенно снизить шероховатость рабочих поверхностей элементов.

В случае работы с большими энергиями, например с высокоэнергетичными потоками частиц или с СВЧ-излучением, требуется создание плотного и толстого слоя меди. В то же время в наиболее подверженных тепловым нагрузкам областях не должно оставаться органических материалов, каковыми являются исходные фотополимерные детали. Для этого авторами была разработана уникальная технология удаления фотополимерных заготовок, что позволило создавать цельнометаллические изделия любой формы. Главным отличием от предыдущего направления является наличие третьего шага — гальванического наращивания металлизированного элемента и удаления фотополимерной заготовки. Скорость наращивания занимает около 250 мкм/день с увеличением вдвое после достижения слоя толщиной 0,5 мм.

Металлизированные элементы успешно протестированы в условиях высокого вакуума. Образец с внутренним объемом около одного литра был откачан до предела используемого откачного поста малой мощности (10^-7 Торр), при этом фотополимерные элементы показали отличные свойства по электропрочности, как минимум 30 кВ/мм.

К настоящему времени по технологии CMPS создано большое количество электродинамических элементов для различных высокотехнологичных приборов (волноводы, преобразователи мод, электродинамические структуры с различной периодической гофрировкой, режекторные фильтры, брэгговские резонаторы), работающих в различных частотных диапазонах и мощностях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *