3. Технология изготовления свч волноводов

Волноводы представляют собой простейшие сборочные единицы устройств СВЧ (рис. 3.1). Полые волноводы состоят из трубы прямоугольного и круглого поперечного сечения, имеющей проводящую внутреннюю поверхность (собственно волновода), и присоединительных фланцев. В зависимости от конструктивных требований и назначения волноводные трубы бывают прямолинейными, изогнутыми, скрученными и могут иметь переменное по длине сечение, гофрированные стенки и т.д.

Рассмотрим на примере полосковых волноводов. Они применяются для передачи энергии СВЧ. Полосковые волноводы просты в изготовлении, имеют малый вес и габариты по сравнению с полыми и коаксиальными волноводами.

Двухмерная конфигурация полоскового проводника не только упрощает конструкцию, но и позволяет создать малогобаритные и более надежные устройства. Полосковые волноводы целесообразно применять в схемах, когда необходимо в малых объемах сконцентрировать большое число функциональных устройств, работающих на частотах 1-12 Ггц при среднем уровне мощности до 5 вт. Использование таких узлов в приемопередающих устройствах СВЧ позволяет снизить их объем на 30-50% по сравнению с объемом устройств, выполненных на полых волноводах.

Поперечное сечение часто применяемых типов полосковых волноводов (несимметричного и симметричного) показаны на рис. 3.2.

Уменьшить линейные размеры полосковых волноводов можно, если использовать для заполнения рабочего объема твердый диэлектрик. Выбор диэлектрического материала определяется условиями работы аппаратуры: диапазоном частот, допустимыми весом и габаритами, климатическими условиями и требуемой механической прочностью.

Для изготовления полосковых волноводов можно использовать способы, применяемые при производстве печатных схем. В табл. 3.1 приведены основные способы изготовления полосковых волноводов и их характеристики.

При изготовлении необходимо обеспечить: *минимальную шероховатость поверхностей и прямолинейность границ полосковых проводников; * минимальное и стабильное удельное сопротивление поверхностных слоев металла; *высокую точность воспроизведения рисунка.

Широко применяется фотохимический способ с предварительной гальванохимической металлизацией поверхности диэлектрической платы. Для этого можно использовать следующие виды обработки: пескоструйную, с помощью зернения и обработку ультразвуковыми колебаниями в водной суспензии абразива. Создание шероховатости необходимо для увеличения силы сцепления металла покрытия с поверхностью диэлектрика, способы химической и электрохимической металлизации которые не отличаются от использованных при производстве низкочастотных схем.

При металлизации поверхность металла полностью воспроизводит очертания поверхности диэлектрика. В результате токонесущая поверхность получается заведомо шероховатой, что ведет к росту активных потерь в полосковом волноводе.

Полосковые проводники, полученные рассматриваемым способом, представляют собой сложную многослойную структуру (рас. 3.3) В результате активации пленка серебра, на которую нанесен слой химически восстановленной меди толщиной 3-5 мкм, затем – слои гальванической меди 25-35 мкм и гальванического серебра толщиной 10-15 мкм.

Вследствие скинэффекта токонесущими являются поверхностные слои полоскового проводника, т.е. слои химически восстановленной меди и гальванического серебра.

Поскольку слой химически восстановленной меди токонесущий, его удельное сопротивление существенно влияет на затухание в полосковом волноводе. Исследования показывают, что это сопротивление осадков химически восстановленной меди зависит от состава раствора, из которого она осаждается, и режимов осаждения.

Изготовление полосковых волноводов отличается от производства низкочастотных печатных схем необходимостью обеспечения высокой точности размеров полоскового проводника.

Основные причины неточности изготовления полосковых проводников фотохимическим способом: неточность фотооригинала; изменение размеров изображения полоскового проводника на рабочем негативе при изготовлении его с фотооригинала; несоответствие размеров маски и рабочего негатива, а также размеров проводников и маски.

Взаимосвязь времени экспозиции при изготовлении рабочего фотонегатива и маски с временем их проявления позволяет получить соответствие размеров маски и фотооригинала без промежуточного контроля размеров изображения проводника.