一种整流罩凹面金属网栅的制作方法与流程

1.本发明属于光学仪器与零件制造技术领域，具体涉及一种整流罩凹面金属网栅的制作方法。


背景技术：

2.随着红外技术与光电对抗技术的不断发展，对红外窗口的雷达隐身性能提出了很高的要求。在整流罩上制备一层既能高效透过红外光，又能屏蔽雷达波的金属网栅，金属网栅具有屏蔽电磁波功能，同时透射红外光和可见光，能够在不影响自身对目标红外识别的同时，有效缩减雷达截面积(radar cross section，rcs)，实现飞行器的雷达隐身。与平面光学窗口相比，整流罩具有高矢高，凹面金属网栅制作难度大等特点。
3.由于涉及到国防领域，国外很少报道在整流罩表面制作金属网栅的方法；国内中国科学院长春光学精密机械与物理研究所冯晓国等人在口径200mm，半径150mm的玻璃凹球面基底上制备100μm周期的金属网栅，线宽精度未知；浙江大学胡内彬利用激光直写装置在凸球面掩模板，然后再利用复制曝光制作凹面金属网栅，但是该技方案中制作的凹面金属网栅口径太小(50mm)，工艺复杂、设备成本高、工艺参数难控制，因此存在球面均匀性难保证，涂胶、曝光难的问题。
4.因此，亟需设计一种能够获得满足要求的整流罩凹面金属网栅的制作方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于解决现有整流罩凹面金属网工艺复杂、设备成本高、工艺参数难控制，存在球面均匀性难保证，涂胶、曝光难的技术问题，而提供了一种整流罩凹面金属网栅的制作方法。
6.为实现上述目的，本发明所提供的技术解决方案是：
7.一种整流罩凹面金属网栅制作方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
8.1)采用酒精和乙醚的混合液浸湿脱脂棉花擦拭清洁整流罩凹面，以去除表面杂物、油污和辅料；
9.2)将步骤1)清洁后的整流罩固定在旋转涂胶机上，凹面朝上，用滴管将正性光刻胶滴在整流罩凹面，先手动旋转整流罩，使正性光刻胶匀满整个整流罩凹面，再启动旋转涂胶机进行自动旋涂；采用先手动再自动的涂胶方式，可保证涂胶的均匀性；
10.3)将步骤2)凹面涂有光刻胶的整流罩放入烘烤箱中烘烤后取出；
11.4)将步骤3)烘烤后的整流罩安装在同心扫描激光直写曝光设备上，启动对心，实现转轴交点与零件球心重合；开启经纬线刻划，完成周期性经纬图案的曝光；
12.5)将步骤4)曝光后的整流罩浸没在显影液中显影50s-60s；
13.6)将步骤5)显影后的整流罩置于真空室中，用离子源轰击整流罩3～5分钟后，依次蒸镀铬层和金层，待真空室冷却至室温后取出镀有金膜的整流罩；
14.7)将丙酮滴至步骤6)镀有金膜的整流罩凹面上，并采用丙酮浸湿脱脂棉花擦洗整
流罩进行去胶，得到整流罩凹面金属网栅，即整流罩凹面具有周期性金属网栅图案。
15.由此可见，本发明流程为：清洁-涂胶-烘烤-曝光-显影-镀膜-去胶。
16.进一步地，步骤1)中，酒精和乙醚的质量比为3-4∶6-7，根据环境湿度调整，湿度大时，增加乙醚用量。
17.进一步地，步骤2)中，自动旋涂的转速为1000r/s-1500r/s，时间为1-2min。
18.进一步地，步骤3)中，烘烤温度为80-100℃，时间为20min-30min。
19.进一步地，步骤5)中，所述显影液采用浓度为4-5
‰
的naoh。
20.进一步地，步骤6)中，所述真空室中抽真空至1
×
10-3
pa。
21.进一步地，步骤6)中，蒸镀铬层时的蒸发速率为0.3nm/s，厚度为10nm～20nm，膜层厚度采用晶振法监控；
22.蒸镀金层采用离子束辅助电子束蒸镀，蒸发速率为1nm/s，厚度为100nm～150nm，膜层厚度采用晶振法监控。
23.本发明还提供了一种整流罩凹面金属网栅制作方法，其特殊之处在于：采用上述制作方法制作。
24.本发明的优点是：
25.1.本发明提供了一种整流罩凹面金属网栅的制作方法，通过涂胶、烘烤、激光直写曝光、显影、镀膜、去胶的工艺方法实现整流罩凹面金属网栅的制作，采用本方法在整流罩凹面制作的金属网栅周期任意，最细线宽可达5μm，线宽精度
±
1μm，同时采用本方法节省了掩模板制作成本，避免了接触曝光带来的产品损伤，提高了金属网栅制作的灵活性。
26.2.本发明方法制作工艺简单，采用常用的设备，工艺参数控制较为容易，且对制作的凹面金属网栅口径没有限制。同时，本发明解决整流罩凹面金属网栅制作涉及的涂胶、曝光难题，实现整流罩电磁屏蔽和雷达隐身。
附图说明
27.图1实施例1整流罩局部网栅图片。
具体实施方式
28.以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：
29.实施例1
30.制作曲率r＝116mm，矢高为80.5mm的整流罩凹面金属网栅，包括以下步骤：
31.1)采用质量比为3∶7的酒精和乙醚混合液浸湿脱脂棉花擦洗整流罩，以去除表面杂物、油污和辅料；
32.2)将步骤1)清洁后的整流罩固定在旋转涂胶机上，凹面朝上，用滴管将正性光刻胶滴在整流罩凹面，先手动旋转整流罩，使正性光刻胶匀满整个整流罩凹面，再启动旋转涂胶机进行自动旋涂，转速1000r/s，时间2min；
33.3)将步骤2)凹面涂有光刻胶的整流罩放入烘烤箱中烘烤后取出，烘烤温度80℃，时间30min；
34.4)将步骤3)烘烤后的整流罩安装在同心扫描激光直写曝光设备上，启动对心，实现转轴交点与零件球心重合；开启经纬线刻划，完成周期性经纬图案的曝光；
35.5)将步骤4)曝光后的整流罩浸没在浓度为5％的显影液中显影60s；其中，显影液由naoh和纯水混合配置；
36.6)将步骤5)显影后的整流罩置于真空室中，抽真空至1
×
10-3
pa，用离子源轰击整流罩5分钟后；依次蒸镀结合层铬(cr)，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为10nm；以及蒸镀金(au)，蒸发速率为1nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为150nm；真空室冷却至室温后取出镀有金膜的整流罩；
37.7)用滴管滴丙酮至整流罩凹面，采用丙酮浸湿脱脂棉花擦洗整流罩，整流罩凹面具有周期性金属网栅图案，如图1所示。
38.实施例2
39.制作曲率r＝132mm，矢高为106mm的整流罩凹面金属网栅，包括以下步骤：
40.1)采用质量比为4∶6的酒精和乙醚混合液浸湿脱脂棉花擦洗整流罩，以去除表面杂物、油污和辅料；
41.2)将步骤1)清洁后的整流罩固定在旋转涂胶机上，凹面朝上，用滴管将正性光刻胶滴在整流罩凹面，先手动旋转整流罩，使正性光刻胶匀满整个整流罩凹面，再启动旋转涂胶机进行自动旋涂，转速1200r/s，时间1min；
42.3)将步骤2)凹面涂有光刻胶的整流罩放入烘烤箱中烘烤后取出，烘烤温度80℃，时间25min；
43.4)将步骤3)烘烤后的整流罩安装在同心扫描激光直写曝光设备上，启动对心，实现转轴交点与零件球心重合；开启经纬线刻划，完成周期性经纬图案的曝光；
44.5)将步骤4)曝光后的整流罩浸没在浓度为5
‰
的显影液中显影50s；其中，显影液由naoh和纯水混合配置；
45.6)将步骤5)显影后的整流罩置于真空室中，抽真空至1
×
10-3
pa，用离子源轰击整流罩3分钟后；依次蒸镀结合层铬(cr)，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为15nm；以及蒸镀金(au)，蒸发速率为1nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为140nm；真空室冷却至室温后取出镀有金膜的整流罩；
46.7)用滴管滴丙酮至整流罩凹面，采用丙酮浸湿脱脂棉花擦洗整流罩，整流罩凹面具有周期性金属网栅图案。
47.实施例3
48.制作曲率r＝125mm，矢高为95.5mm的整流罩凹面金属网栅，包括以下步骤：
49.1)采用质量比为3∶6的酒精和乙醚混合液浸湿脱脂棉花擦洗整流罩，以去除表面杂物、油污和辅料；
50.2)将步骤1)清洁后的整流罩固定在旋转涂胶机上，凹面朝上，用滴管将正性光刻胶滴在整流罩凹面，先手动旋转整流罩，使正性光刻胶匀满整个整流罩凹面，再启动旋转涂胶机进行自动旋涂，转速1500r/s，时间1.5min；
51.3)将步骤2)凹面涂有光刻胶的整流罩放入烘烤箱中烘烤后取出，烘烤温度100℃，时间20min；
52.4)将步骤3)烘烤后的整流罩安装在同心扫描激光直写曝光设备上，启动对心，实现转轴交点与零件球心重合；开启经纬线刻划，完成周期性经纬图案的曝光；
53.5)将步骤4)曝光后的整流罩浸没在浓度为4
‰
的显影液中显影55s；其中，显影液
由naoh和纯水混合配置；
54.6)将步骤5)显影后的整流罩置于真空室中，抽真空至1
×
10-3
pa，用离子源轰击整流罩3分钟后；依次蒸镀结合层铬(cr)，蒸发速率为0.3nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为20nm；以及蒸镀金(au)，蒸发速率为1nm/s，膜层厚度采用晶振法监控，厚度为100nm；真空室冷却至室温后取出镀有金膜的整流罩；
55.7)用滴管滴丙酮至整流罩凹面，采用丙酮浸湿脱脂棉花擦洗整流罩，整流罩凹面具有周期性金属网栅图案。
56.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。