专利名称：适用高频微波遥感具有混频功能的石英电路的制备方法
技术领域：
本发明涉及适用高频微波遥感具有混频功能的石英电路的制备方法，特别涉及适用毫米波亚毫米波遥感的具有混频功能的石英电路的制备方法，属于实现高频微波遥感关键技术领域。
背景技术：
随着对气象探测信息需求的进一步发展，气象卫星的微波探测频率也在不断提高。在亚毫米波频段由于没有低噪声放大器可利用，只能采用直接混频双边带接收方式。因此设计低噪声温度、低转换损耗的混频电路显得尤为重要。在微波和毫米波波段，聚四氟乙烯介质被大量采用作为微带线介质用于传输高频信号，并以此作为高频器件的信号载体。然而随着微波器件工作频率的提高，基于聚四氟乙烯介质的微带线结构由于其高损耗、易变形、化学腐蚀制作电路精度低(电路精度最高 20 μ m)、手工切割电路精度低等缺陷，已经不适用于IOOGHz以上的各种电路中。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供适用高频微波遥感具有混频功能的石英电路的制备方法，通过该方法制备的电路能以高度集成化的方式实现毫米波亚毫米波频段内混频功能。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的适用高频微波遥感具有混频功能的石英电路的制备方法，其具体步骤为1)使用磁控溅射台在石英方片剖光面上依次溅射镉金属层和金金属层分别作为电镀金的粘附层和导电层；2)在金金属层上涂光刻胶，使用电路的掩膜版进行图形的曝光、显影，形成所需混频功能电路的光刻图形；3)对步骤2、光刻出的电路图形进行电镀金加厚，形成金层电路；4)用有机溶剂去掉石英方片上的光刻胶；5)以步骤幻形成的电镀加厚的金层为掩蔽将步骤1)溅射的金金属层先腐蚀掉， 然后再腐蚀掉镉金属层，形成最终的电路图形；6)在步骤5)得到的电路图形上面涂足够厚的光刻胶，用于保护电路图形的金金属图形；7)使用粘片剂将石英方片上带有电路图形的一面粘到平整的蓝宝石上，蓝宝石在石英方片减薄过程中起支撑作用；8)将石英方片减薄至目标厚度；9)将步骤8)制备的石英方片从蓝宝石上取下，用有机溶剂将带有电路图形的一面含有的粘片剂和光刻胶清洗干净；
10)使用砂轮划片机将石英片按电路图形分解。上述步骤1)中石英方片为长为Amm，宽为Amm，高为Bmm，其中30mm< A< 50mm， 0. 2mm < B < Imm ；石英方片一侧作为电路面剖光；上述步骤2)中的所需混频功能电路的光刻图形的特征如下光刻图形从左到右依次包括中频口、中频低通滤波器、#高阻抗线、本振探针、
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本振低通滤波器、二极管对区、射频探针和接地块，其中，在本振探针的一侧有本振信号的输入口即本振口，在射频探针的一侧有射频信号的输入口即射频口 ；其中，中频口用于连接 SMA头，便于混频器产生的中频信号输出；中频低通滤波器的作用是允许通过混频器产生
的中频信号阻止本振信号和射频信号通过，增加中频口和本振口、射频口之间的隔离
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高阻抗线的作用是阻止本振信号馈入到中频低通滤波器中，并增加本振口和中频口的隔离；本振探针的作用是使本振信号馈入到所需混频功能电路；本振低通滤波器的作用是使得本振口馈入的本振信号通过到达二极管对区，同时阻止射频口的射频信号通过本振低通滤波器馈入到本振口 ；二极管对区的作用是固定二极管对，形成混频器的非线性区从而产生中频信号，且二极管对区要求具有与本振低通滤波器和射频探针相匹配的功能，从而将二极管对区的两端的高阻抗同二极管对区中的二极管的低阻抗进行匹配；射频探针的作用是使得射频口的射频信号馈入到所需混频功能电路；接地块的作用是接地，将直流信号通入大地。有益效果本发明通过采用石英材料制备的电路的工作频率可应用到1000GHz，损耗低、硬度大、电路精度高，便于批量化和一致性好；由于丰富的气象信息包含在毫米波亚毫米波频段，因此，需要工作在该波段的微波仪器进行探测；本发明实现了射频前端的变频功能，使得采集包含在高频的气象信息得以实现。
图1为混频功能电路加工工艺流程图；图2为混频功能电路加工过程示意图；图3为混频功能电路的光刻图形；其中，1-中频口，2-中频低通滤波器，3- #高阻抗线接，4-本振探针，5-本振低
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通滤波器，6- 二极管对区，7-射频探针，8-接地块，9-本振输入方向，10-射频输出方向。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例适用高频微波遥感具有混频功能的石英电路的制备方法，其加工工艺流程如图1 所示1)制作40mm*40mm*0. 5mm的石英方片，并将其一侧作为电路面剖光；然后使用超声波清洗，将石英方片置于烧杯中，烧杯中倒入浓度为60%的酒精溶液，然后将烧杯放在盛水的超声波振荡池中，清洗石英片表面污垢和油腻；之后使用磁控溅射台在石英方片剖光面上依次溅射0. 01 μ m镉金属层和0. 1 μ m 金金属层分别作为电镀金的粘附层和导电层；2)在金金属层上涂光刻胶，使用电路的掩膜版进行图形的曝光、显影，形成如图3 所示的混频功能电路的光刻图形；3)对步骤2)光刻出的电路图形进行电镀金加厚到5 μ m，形成金层电路；4)用丙酮去掉石英方片上的光刻胶；5)以步骤幻形成的电镀加厚的金层为掩蔽将步骤1)溅射的金金属层用硝酸先腐蚀掉，然后再加入盐酸腐蚀掉镉金属层，形成最终的电路图形；6)在步骤5)得到的电路图形上面涂20μπι厚的光刻胶，用于保护电路图形的金金属图形；7)使用粘片剂将石英方片上带有电路图形的一面粘到平整的蓝宝石上，蓝宝石在石英方片减薄过程中起支撑作用；8)将石英方片减薄至100 μ m ；9)将步骤8)制备的石英方片从蓝宝石上取下，用丙酮将带有电路图形的一面含有的粘片剂和光刻胶清洗干净；10)使用砂轮划片机将石英片按电路图形分解成10mm*lmm*0. Imm的长方体。上述步骤2)中的所需混频功能电路的光刻图形的特征如图3所示光刻图形从左到右依次包括中频口 1、中频低通滤波器2、if高阻抗线3、本振探
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针4、本振低通滤波器5、二极管对区6、射频探针7和接地块8，其中，在本振探针4的一侧有本振信号的输入口即本振口 9，在射频探针7的一侧有射频信号的输入口即射频口 10 ；其中，中频口 1用于连接SMA头，便于混频器产生的中频信号输出；中频低通滤波器2的作用是允许通过混频器产生的中频信号阻止本振信号和射频信号通过，增加中频口 1和本振口
9、射频口 10之间的隔离高阻抗线3的作用是阻止本振信号馈入到中频低通滤波器2
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中，并增加本振口 9和中频口 1的隔离；本振探针4的作用是使本振信号馈入到所需混频功能电路；本振低通滤波器5的作用是使得本振口 9馈入的本振信号通过到达二极管对区6， 同时阻止射频口 10的射频信号通过本振低通滤波器5馈入到本振口 9 ；二极管对区6的作用是固定二极管，形成混频器的非线性区从而产生中频信号，且二极管对区6要求具有与本振低通滤波器5和射频探针7相匹配的功能，从而将二极管对区6的两端的高阻抗同二极管对区6中的二极管的低阻抗进行良好匹配；射频探针7的作用是使得射频口 10的射频信号馈入到所需混频功能电路；接地块8的作用是接地，将直流信号通入大地。
权利要求
1.适用高频微波遥感具有混频功能的石英电路的制备方法，其特征在于具体步骤为1)使用磁控溅射台在石英方片剖光面上依次溅射镉金属层和金金属层分别作为电镀金的粘附层和导电层；2)在金金属层上涂光刻胶，使用电路的掩膜版进行图形的曝光、显影，形成所需混频功能电路的光刻图形；3)对步骤幻光刻出的电路图形进行电镀金加厚，形成金层电路；4)用有机溶剂去掉石英方片上的光刻胶；5)以步骤幻形成的电镀加厚的金层为掩蔽将步骤1)溅射的金金属层先腐蚀掉，然后再腐蚀掉镉金属层，形成最终的电路图形；6)在步骤幻得到的电路图形上面涂足够厚的光刻胶，用于保护电路图形的金金属图形；7)使用粘片剂将石英方片上带有电路图形的一面粘到平整的蓝宝石上，蓝宝石在石英方片减薄过程中起支撑作用；8)将石英方片减薄至目标厚度；9)将步骤8)制备的石英方片从蓝宝石上取下，用有机溶剂将带有电路图形的一面含有的粘片剂和光刻胶清洗干净；10)使用砂轮划片机将石英片按电路图形分解。
2.根据权利要求1所述的适用高频微波遥感具有混频功能的石英电路的制备方法，其特征在于步骤1)中石英方片为长为Amm，宽为Amm，高为Bmm，其中30mm < A < 50mm, 0. 2mm <B< Imm ；石英方片的一侧作为电路面剖光。
3.根据权利要求1所述的适用高频微波遥感具有混频功能的石英电路的制备方法，其特征在于步骤2)中的所需混频功能电路的光刻图形的特征如下光刻图形从左到右依次包括中频口(1)、中频低通滤波器0)、λLo/4高阻抗线(3)、本振 探针G)、本振低通滤波器(5)、二极管对区(6)、射频探针(7)和接地块(8)，其中，在本振探针(4)的一侧有本振信号的输入口即本振口(9)，在射频探针(7)的一侧有射频信号的输入口即射频口(10)；其中，中频口(1)用于连接SMA头，便于混频器产生的中频信号输出； 中频低通滤波器O)的作用是允许通过混频器产生的中频信号阻止本振信号和射频信号通过，增加中频口⑴和本振口(9)、射频口(10)之间的隔离；λLo/4高阻抗线(3)的作用是 阻止本振信号馈入到中频低通滤波器(2)中，并增加本振口(9)和中频口(1)的隔离；本振探针(4)的作用是使本振信号馈入到所需混频功能电路；本振低通滤波器(5)的作用是使得本振口(9)馈入的本振信号通过到达二极管对区(6)，同时阻止射频口(10)的射频信号通过本振低通滤波器( 馈入到本振口(9) ；二极管对区(6)的作用是固定二极管，形成混频器的非线性区从而产生中频信号，且二极管对区(6)要求具有与本振低通滤波器(5)和射频探针(7)相匹配的功能，从而将二极管对区(6)的两端的高阻抗同二极管对区(6)中的二极管的低阻抗进行良好匹配；射频探针(7)的作用是使得射频口(10)的射频信号馈入到所需混频功能电路；接地块(8)的作用是接地，将直流信号通入大地。
全文摘要
本发明涉及适用高频微波遥感具有混频功能的石英电路的制备方法，特别涉及适用毫米波亚毫米波遥感的具有混频功能的石英电路的制备方法，属于实现高频微波遥感关键技术领域。本发明通过采用石英材料制备的电路的工作频率可应用到1000GHz，损耗低、硬度大、电路精度高，便于批量化和一致性好；由于丰富的气象信息包含在毫米波亚毫米波频段，因此，需要工作在该波段的微波仪器进行探测；本发明实现了射频前端的变频功能，使得采集包含在高频的气象信息得以实现。
文档编号H03H3/02GK102176663SQ201010578369
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者安大伟 申请人:国家卫星气象中心