適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法
2023-07-13 20:29:41 1
專利名稱：適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法
技術領域：
本發明涉及適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法，特別涉及適用毫米波亞毫米波遙感的具有混頻功能的石英電路的製備方法，屬於實現高頻微波遙感關鍵技術領域。
背景技術：
隨著對氣象探測信息需求的進一步發展，氣象衛星的微波探測頻率也在不斷提高。在亞毫米波頻段由於沒有低噪聲放大器可利用，只能採用直接混頻雙邊帶接收方式。因此設計低噪聲溫度、低轉換損耗的混頻電路顯得尤為重要。在微波和毫米波波段，聚四氟乙烯介質被大量採用作為微帶線介質用於傳輸高頻信號，並以此作為高頻器件的信號載體。然而隨著微波器件工作頻率的提高，基於聚四氟乙烯介質的微帶線結構由於其高損耗、易變形、化學腐蝕製作電路精度低(電路精度最高 20 μ m)、手工切割電路精度低等缺陷，已經不適用於IOOGHz以上的各種電路中。
發明內容
本發明的目的是為了解決上述技術問題，提供適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法，通過該方法製備的電路能以高度集成化的方式實現毫米波亞毫米波頻段內混頻功能。本發明的目的是通過以下技術方案實現的。本發明的適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法，其具體步驟為1)使用磁控濺射臺在石英方片剖光面上依次濺射鎘金屬層和金金屬層分別作為電鍍金的粘附層和導電層；2)在金金屬層上塗光刻膠，使用電路的掩膜版進行圖形的曝光、顯影，形成所需混頻功能電路的光刻圖形；3)對步驟2、光刻出的電路圖形進行電鍍金加厚，形成金層電路；4)用有機溶劑去掉石英方片上的光刻膠；5)以步驟幻形成的電鍍加厚的金層為掩蔽將步驟1)濺射的金金屬層先腐蝕掉， 然後再腐蝕掉鎘金屬層，形成最終的電路圖形；6)在步驟5)得到的電路圖形上面塗足夠厚的光刻膠，用於保護電路圖形的金金屬圖形；7)使用粘片劑將石英方片上帶有電路圖形的一面粘到平整的藍寶石上，藍寶石在石英方片減薄過程中起支撐作用；8)將石英方片減薄至目標厚度；9)將步驟8)製備的石英方片從藍寶石上取下，用有機溶劑將帶有電路圖形的一面含有的粘片劑和光刻膠清洗乾淨；
10)使用砂輪劃片機將石英片按電路圖形分解。上述步驟1)中石英方片為長為Amm，寬為Amm，高為Bmm，其中30mm< A< 50mm， 0. 2mm < B < Imm ；石英方片一側作為電路面剖光；上述步驟2)中的所需混頻功能電路的光刻圖形的特徵如下光刻圖形從左到右依次包括中頻口、中頻低通濾波器、#高阻抗線、本振探針、
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本振低通濾波器、二極體對區、射頻探針和接地塊，其中，在本振探針的一側有本振信號的輸入口即本振口，在射頻探針的一側有射頻信號的輸入口即射頻口 ；其中，中頻口用於連接 SMA頭，便於混頻器產生的中頻信號輸出；中頻低通濾波器的作用是允許通過混頻器產生
的中頻信號阻止本振信號和射頻信號通過，增加中頻口和本振口、射頻口之間的隔離
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高阻抗線的作用是阻止本振信號饋入到中頻低通濾波器中，並增加本振口和中頻口的隔離；本振探針的作用是使本振信號饋入到所需混頻功能電路；本振低通濾波器的作用是使得本振口饋入的本振信號通過到達二極體對區，同時阻止射頻口的射頻信號通過本振低通濾波器饋入到本振口 ；二極體對區的作用是固定二極體對，形成混頻器的非線性區從而產生中頻信號，且二極體對區要求具有與本振低通濾波器和射頻探針相匹配的功能，從而將二極體對區的兩端的高阻抗同二極體對區中的二極體的低阻抗進行匹配；射頻探針的作用是使得射頻口的射頻信號饋入到所需混頻功能電路；接地塊的作用是接地，將直流信號通入大地。有益效果本發明通過採用石英材料製備的電路的工作頻率可應用到1000GHz，損耗低、硬度大、電路精度高，便於批量化和一致性好；由於豐富的氣象信息包含在毫米波亞毫米波頻段，因此，需要工作在該波段的微波儀器進行探測；本發明實現了射頻前端的變頻功能，使得採集包含在高頻的氣象信息得以實現。
圖1為混頻功能電路加工工藝流程圖；圖2為混頻功能電路加工過程示意圖；圖3為混頻功能電路的光刻圖形；其中，1-中頻口，2-中頻低通濾波器，3- #高阻抗線接，4-本振探針，5-本振低
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通濾波器，6- 二極體對區，7-射頻探針，8-接地塊，9-本振輸入方向，10-射頻輸出方向。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。實施例適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法，其加工工藝流程如圖1 所示1)製作40mm*40mm*0. 5mm的石英方片，並將其一側作為電路面剖光；然後使用超聲波清洗，將石英方片置於燒杯中，燒杯中倒入濃度為60%的酒精溶液，然後將燒杯放在盛水的超聲波振蕩池中，清洗石英片表面汙垢和油膩；之後使用磁控濺射臺在石英方片剖光面上依次濺射0. 01 μ m鎘金屬層和0. 1 μ m 金金屬層分別作為電鍍金的粘附層和導電層；2)在金金屬層上塗光刻膠，使用電路的掩膜版進行圖形的曝光、顯影，形成如圖3 所示的混頻功能電路的光刻圖形；3)對步驟2)光刻出的電路圖形進行電鍍金加厚到5 μ m，形成金層電路；4)用丙酮去掉石英方片上的光刻膠；5)以步驟幻形成的電鍍加厚的金層為掩蔽將步驟1)濺射的金金屬層用硝酸先腐蝕掉，然後再加入鹽酸腐蝕掉鎘金屬層，形成最終的電路圖形；6)在步驟5)得到的電路圖形上面塗20μπι厚的光刻膠，用於保護電路圖形的金金屬圖形；7)使用粘片劑將石英方片上帶有電路圖形的一面粘到平整的藍寶石上，藍寶石在石英方片減薄過程中起支撐作用；8)將石英方片減薄至100 μ m ；9)將步驟8)製備的石英方片從藍寶石上取下，用丙酮將帶有電路圖形的一面含有的粘片劑和光刻膠清洗乾淨；10)使用砂輪劃片機將石英片按電路圖形分解成10mm*lmm*0. Imm的長方體。上述步驟2)中的所需混頻功能電路的光刻圖形的特徵如圖3所示光刻圖形從左到右依次包括中頻口 1、中頻低通濾波器2、if高阻抗線3、本振探
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針4、本振低通濾波器5、二極體對區6、射頻探針7和接地塊8，其中，在本振探針4的一側有本振信號的輸入口即本振口 9，在射頻探針7的一側有射頻信號的輸入口即射頻口 10 ；其中，中頻口 1用於連接SMA頭，便於混頻器產生的中頻信號輸出；中頻低通濾波器2的作用是允許通過混頻器產生的中頻信號阻止本振信號和射頻信號通過，增加中頻口 1和本振口
9、射頻口 10之間的隔離高阻抗線3的作用是阻止本振信號饋入到中頻低通濾波器2
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中，並增加本振口 9和中頻口 1的隔離；本振探針4的作用是使本振信號饋入到所需混頻功能電路；本振低通濾波器5的作用是使得本振口 9饋入的本振信號通過到達二極體對區6， 同時阻止射頻口 10的射頻信號通過本振低通濾波器5饋入到本振口 9 ；二極體對區6的作用是固定二極體，形成混頻器的非線性區從而產生中頻信號，且二極體對區6要求具有與本振低通濾波器5和射頻探針7相匹配的功能，從而將二極體對區6的兩端的高阻抗同二極體對區6中的二極體的低阻抗進行良好匹配；射頻探針7的作用是使得射頻口 10的射頻信號饋入到所需混頻功能電路；接地塊8的作用是接地，將直流信號通入大地。
權利要求
1.適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法，其特徵在於具體步驟為1)使用磁控濺射臺在石英方片剖光面上依次濺射鎘金屬層和金金屬層分別作為電鍍金的粘附層和導電層；2)在金金屬層上塗光刻膠，使用電路的掩膜版進行圖形的曝光、顯影，形成所需混頻功能電路的光刻圖形；3)對步驟幻光刻出的電路圖形進行電鍍金加厚，形成金層電路；4)用有機溶劑去掉石英方片上的光刻膠；5)以步驟幻形成的電鍍加厚的金層為掩蔽將步驟1)濺射的金金屬層先腐蝕掉，然後再腐蝕掉鎘金屬層，形成最終的電路圖形；6)在步驟幻得到的電路圖形上面塗足夠厚的光刻膠，用於保護電路圖形的金金屬圖形；7)使用粘片劑將石英方片上帶有電路圖形的一面粘到平整的藍寶石上，藍寶石在石英方片減薄過程中起支撐作用；8)將石英方片減薄至目標厚度；9)將步驟8)製備的石英方片從藍寶石上取下，用有機溶劑將帶有電路圖形的一面含有的粘片劑和光刻膠清洗乾淨；10)使用砂輪劃片機將石英片按電路圖形分解。
2.根據權利要求1所述的適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法，其特徵在於步驟1)中石英方片為長為Amm，寬為Amm，高為Bmm，其中30mm < A < 50mm, 0. 2mm <B< Imm ；石英方片的一側作為電路面剖光。
3.根據權利要求1所述的適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法，其特徵在於步驟2)中的所需混頻功能電路的光刻圖形的特徵如下光刻圖形從左到右依次包括中頻口(1)、中頻低通濾波器0)、λLo/4高阻抗線(3)、本振 探針G)、本振低通濾波器(5)、二極體對區(6)、射頻探針(7)和接地塊(8)，其中，在本振探針(4)的一側有本振信號的輸入口即本振口(9)，在射頻探針(7)的一側有射頻信號的輸入口即射頻口(10)；其中，中頻口(1)用於連接SMA頭，便於混頻器產生的中頻信號輸出； 中頻低通濾波器O)的作用是允許通過混頻器產生的中頻信號阻止本振信號和射頻信號通過，增加中頻口⑴和本振口(9)、射頻口(10)之間的隔離；λLo/4高阻抗線(3)的作用是 阻止本振信號饋入到中頻低通濾波器(2)中，並增加本振口(9)和中頻口(1)的隔離；本振探針(4)的作用是使本振信號饋入到所需混頻功能電路；本振低通濾波器(5)的作用是使得本振口(9)饋入的本振信號通過到達二極體對區(6)，同時阻止射頻口(10)的射頻信號通過本振低通濾波器( 饋入到本振口(9) ；二極體對區(6)的作用是固定二極體，形成混頻器的非線性區從而產生中頻信號，且二極體對區(6)要求具有與本振低通濾波器(5)和射頻探針(7)相匹配的功能，從而將二極體對區(6)的兩端的高阻抗同二極體對區(6)中的二極體的低阻抗進行良好匹配；射頻探針(7)的作用是使得射頻口(10)的射頻信號饋入到所需混頻功能電路；接地塊(8)的作用是接地，將直流信號通入大地。
全文摘要
本發明涉及適用高頻微波遙感具有混頻功能的石英電路的製備方法，特別涉及適用毫米波亞毫米波遙感的具有混頻功能的石英電路的製備方法，屬於實現高頻微波遙感關鍵技術領域。本發明通過採用石英材料製備的電路的工作頻率可應用到1000GHz，損耗低、硬度大、電路精度高，便於批量化和一致性好；由於豐富的氣象信息包含在毫米波亞毫米波頻段，因此，需要工作在該波段的微波儀器進行探測；本發明實現了射頻前端的變頻功能，使得採集包含在高頻的氣象信息得以實現。
文檔編號H03H3/02GK102176663SQ201010578369
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月8日 優先權日2010年12月8日
發明者安大偉 申請人:國家衛星氣象中心