【摘 要】
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太赫兹技术在军事、医疗、通信、航天和天文等领域具有广阔的应用前景,但太赫兹器件的发展正成为太赫兹技术走向真正应用的掣肘。电子器件在大功率、高增益等应用场景具有无可替代的优势。但诸多电子器件都存在结构复杂、精度要求高而难以加工的问题,尤其是进入太赫兹频段,器件的特征尺寸低至数百至数微米,常规加工工艺已无法应对这类需求。太赫兹波纹馈源喇叭即是一类典型器件,其内腔为齿槽结构,齿宽、槽宽可低至数微米。本文
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太赫兹技术在军事、医疗、通信、航天和天文等领域具有广阔的应用前景,但太赫兹器件的发展正成为太赫兹技术走向真正应用的掣肘。电子器件在大功率、高增益等应用场景具有无可替代的优势。但诸多电子器件都存在结构复杂、精度要求高而难以加工的问题,尤其是进入太赫兹频段,器件的特征尺寸低至数百至数微米,常规加工工艺已无法应对这类需求。太赫兹波纹馈源喇叭即是一类典型器件,其内腔为齿槽结构,齿宽、槽宽可低至数微米。本文以2.5THz波纹馈源喇叭为制造对象,提出一种将二维叠片结构装配成三维结构的新的制造思路,使用超声辅助脉冲电铸技术加工出多组镍叠片,经过三针定位装配和真空热压键合,最后成型数套高频太赫兹波纹馈源喇叭。论文的主要内容包括以下几个方面:1.提出一种基于离散-组合思想的制造路线,将难以直接制造的复杂三维结构切片分解为多层二维结构的组合,首先加工出二维叠片,然后对二维叠片装配并键合成型,结果表明使用这种方法可以制造出结构尺寸精度较高的三维复杂结构。2.为了满足镍叠片高硬度、低表面粗糙度的需求,提出使用超声辅助双向脉冲技术进行电铸。搭建超声辅助脉冲电铸装置,探讨了反向电流密度大小对铸层厚度均匀性的影响。采用均匀设计试验方法,研究了影响叠片硬度和粗糙度的主要因素,据此建立了回归模型方程,优选出最佳工艺参数。3.基于UV-LIGA技术和优选参数加工出镍叠片,设计辅助阴极以提高叠片的厚度均匀性,最终电铸得到硬度均值高于250HV、面粗糙度低于0.2μm,内应力低于30MPa绝对值的镍叠片。对叠片进行三针定位装配,最后使用Au-Au真空热压键合成型,得到数套2.5THz波纹馈源喇叭。
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