×
20.07.2014
216.012.de4c

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАМАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Группа изобретений относится к области микроэлектроники - технологии изготовления слоистых изделий - и может быть использована при создании электродинамических и/или антенных устройств, содержащих в своей структуре слоистый материал со специфическими электрическими свойствами и обеспечивающих искажение рабочего электромагнитного поля. Технический результат - создание воспроизводимых и стабильных процессов изготовления метаматериалов, в том числе многоуровневых, с качественным и высокоточным исполнением металлических резонансных структур без разрывов и подтравов. Для этого в способе отсутствует операция травления «жертвенного» слоя (жидкостного или плазмохимического травления). Способ изготовления метаматериала заключается в формировании на n пластинах-носителях n защитных слоев, на которых формируют, последовательно чередуя между собой, m+1 уровней резонансных структур и m слоев диэлектрика соответственно, отделяют сформированные последовательно чередующиеся между собой уровни резонансных структур и слои диэлектрика с защитными слоями от соответствующих n пластин-носителей; соединяют последовательно методом монтажа с помощью меток совмещения, расположенных в каждом уровне резонансных структур, отделенные сформированные последовательно чередующиеся между собой уровни резонансных структур и слои диэлектрика с защитным слоем через радиочастотные диэлектрические пластины. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

Область техники

Группа изобретений относится к области микроэлектроники - технологии изготовления слоистых изделий - и может быть использовано при создании электродинамических и/или антенных устройств, содержащих в своей структуре слоистый материал со специфическими электрическими свойствами и обеспечивающих искажение рабочего электромагнитного поля.

Уровень техники

Из уровня техники известен способ изготовления тонкопленочной структуры (микросхемы), включающий нанесение на предварительно окисленную кремниевую пластину-носитель полиимидного лака с последующей термоимидизацией для формирования полиимидного слоя, вакуумное напыление металлов и фотолитографию для формирования топологического рисунка, с последующим отделением полиимидной пленки с топологическим рисунком от кремниевой пластины-носителя путем травления «жертвенного» слоя - окисла кремния - плавиковой кислотой [1].

Недостатком известного технического решения является низкая воспроизводимость технологического процесса из-за высокой вероятности повреждения слоев металлизации, полученных вакуумным напылением и фотолитографией, при отделении кремниевой пластины-носителя путем травления «жертвенного» слоя - окисла кремния - плавиковой кислотой.

Из уровня техники известен способ изготовления метаматериала, основанный на технологии поверхностной и объемной микрообработки с использованием «жертвенного» слоя [2]. Согласно известному техническому решению способ изготовления метаматериала реализуется в следующей последовательности операций: формирования на двух кремниевых пластинах-носителях «жертвенного» слоя - хрома, резонансных структур первого и второго уровней, соответственно, методами микрообработки, формирование полимерных колец, отделение полимерных колец с регулярными резонансными структурами травлением «жертвенного» слоя от кремниевых пластин-носителей, совмещение и сборку резонансных структур первого и второго уровней через слой диэлектрика.

К недостаткам известного способа изготовления метаматериала относится низкая воспроизводимость процесса изготовления из-за сложности и неточности позиционирования при сборке резонансных структур первого и второго уровней, а также невозможности быстрого и качественного травления «жертвенного» слоя.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом заявленной группы изобретений является создание воспроизводимых и стабильных процессов изготовления метаматериалов, в том числе многоуровневых, с качественным и высокоточным исполнением металлических резонансных структур без разрывов и подтравов в связи с отсутствием операции травления «жертвенного» слоя (жидкостного или плазмохимического травления).

Технический результат достигается тем, что способ изготовления метаматериала по первому варианту (см. пункты 1-6 формулы изобретения) заключается в том, что:

- формируют на пластине-носителе защитный слой;

- формируют на защитном слое, последовательно чередуя между собой, m+1 уровней резонансных структур и m слоев диэлектрика соответственно, где m - целое число ≥1;

- отделяют сформированные последовательно чередующиеся между собой уровни резонансных структур и слои диэлектрика с защитным слоем от пластины-носителя.

Отделение сформированных последовательно чередующихся между собой уровней резонансных структур и слоев диэлектрика с защитным слоем от пластины-носителя осуществляют в воде. Используют предварительно окисленную кремниевую пластину-носитель или пластину-носитель из стекла с гидрофилизированной поверхностью. Защитный слой и слои диэлектрика формируют из полиимида, который формируют из раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе нанесением с последующей сушкой и имидизацией. Толщина защитного слоя составляет не менее 10 нм.

Способ изготовления метаматериала по второму варианту (см. пункты 7-13 формулы изобретения) заключается в том, что:

- формируют на n пластинах-носителях n защитных слоев, где n - целое число;

- формируют на защитных слоях, последовательно чередуя между собой, m+1 уровней резонансных структур и m слоев диэлектрика соответственно, где m - целое число ≥1;

- отделяют сформированные последовательно чередующиеся между собой уровни резонансных структур и слои диэлектрика с защитными слоями от соответствующих n пластин-носителей;

- соединяют последовательно методом монтажа с помощью меток совмещения, расположенных в каждом уровне резонансных структур, отделенные сформированные последовательно чередующиеся между собой уровни резонансных структур и слои диэлектрика с защитным слоем через радиочастотные диэлектрические пластины.

Отделение сформированных последовательно чередующихся между собой уровней резонансных структур и слоев диэлектрика с защитными слоями от пластин-носителей осуществляют в воде. Используют предварительно окисленные кремниевые пластины-носители или пластины-носители из стекла с гидрофилизированными поверхносями. Защитные слои и слои диэлектрика формируют из полиимида, который формируют из раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе нанесением с последующей сушкой и имидизацией. В качестве радиочастотных диэлектрических пластин применяют, например, пенопласт, полистирол, флан. Толщина защитных слоев составляет не менее 10 нм.

Минимальная толщина защитного слоя 10 нм определяется тем, что при формировании защитного слоя (пленки) меньшей толщины она имеет островковую структуру и первый уровень резонансных структур будет формироваться не на защитном слое (пленке), а на пластине-носителе из кремния или стекла, частично, что приведет впоследствии при отделении метаматериала от пластины-носителя к 100%-ному браку последнего.

Краткое описание чертежей

Признаки и сущность заявленной группы изобретений поясняются в последующем детальном описании, иллюстрируемом чертежами, где показано следующее.

На фиг.1 представлены примеры изготовления метаматериала по пунктам 1-6 формулы изобретения (вариант №1 и вариант №2).

На фиг.2 представлен пример изготовления метаматериала по пунктам 7-13 формулы изобретения (вариант №3).

На фиг.3 представлен пример изготовления метаматериала по пунктам 7-17 формулы изобретения (вариант №4).

На фигурах 1-3 обозначено следующее:

1 - пластина-носитель, например, из кремния или стекла;

2 - гидрофилизированная поверхность пластины-носителя;

3 - защитный слой из полиимида толщиной не менее 10 нм;

4 - первый уровень резонансных структур;

5 - первый слой диэлектрика из полиимида;

6 - второй уровень резонансных структур;

7 - однослойный, с точки зрения количества диэлектрических слоев из полиимида, метаматериал на пластине-носителе;

8 - 3-слойный, с точки зрения количества диэлектрических слоев из полиимида, метаматериал на пластине-носителе;

9-1 - трещина между гидрофилизированной поверхностью пластины-носителя и защитным слоем при отделении в воде 3-слойного метаматериала от пластины-носителя;

9-2 - трещина между гидрофилизированной поверхностью пластины-носителя и защитным слоем при отделении в воде однослойного метаматериала от пластины-носителя;

10-1 - 3-х слойный метаматериал (вариант №1);

10-2 - однослойный метаматериал (вариант №2);

11 - радиочастотная диэлектрическая пластина, например, из пенопласта, полистирола или флана;

12 - клей;

13 - метаматериал с радиочастотными диэлектрическими пластинами (вариант №3);

14 - метаматериал с радиочастотными диэлектрическими пластинами (вариант №4).

Осуществление и примеры реализации группы изобретений

Заявленный способ изготовления метаматериала (варианты) был применен при изготовлении малогабаритной антенны с узкой диаграммой направленности. Изготовление осуществляли следующим образом.

На фиг.1 изображено следующее.

Стеклянные или кремниевые пластины-носители (1) после химической обработки подвергали гидрофилизации (2) в щелочном растворе гидроокиси калия в течение 100 секунд с последующей промывкой в деионизованной воде и сушкой на центрифуге. Далее на пластинах-носителях формировали защитный полиимидный слой (3) толщиной не менее 10 нм методом центрифугирования раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией. После этого методом напыления и фотолитографии формировали первый уровень резонансных структур (4) на основе металлов хром-медь. Затем на резонансных структурах первого уровня (4) формировали первый слой диэлектрика (5) методом центрифугирования раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией, а на нем снова методом напыления и фотолитографии изготавливали второй уровень резонансных структур (6) на основе металлов хром-медь, получая одноуровневые (с точки зрения количества диэлектрических слоев из полиимида) метаматериальные заготовки (7) на пластинах-носителях (1). Далее также методом центрифугирования раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией и напыления системы металлов хром-медь и фотолитографии формировали последовательно чередующиеся между собой 3 слоя диэлектрика - полиимида и 4 уровня резонансных структур, получая трехуровневые (с точки зрения количества диэлектрических слоев) метаматериальные заготовки (8). После этого одно- и трехуровневые метаматериальные заготовки (7) и (8) соответственно отделяли от пластин-носителей в воде (9-1), (9-2), высушивали в термошкафу, получая два варианта метаматериалов. Вариант №1 - трехуровневый метаматериал (10-1), вариант №2 - одноуровневый метаматериал (10-2) (по количеству слоев диэлектрика). Количество диэлектрических слоев - уровней в метаматериале - может достигать m, где m - целое число ≥1, и определяется конструкцией метаматериала. После всех операций метаматериал монтировали на излучатель и измеряли характеристики антенны.

На фиг.2 изображено следующее.

Стеклянные или кремниевые пластины-носители (1) после химической обработки подвергали гидрофилизации (2) в щелочном растворе гидроокиси калия в течение 100 секунд с последующей промывкой в деионизованной воде и сушкой на центрифуге. Далее на пластинах-носителях формировали защитный полиимидный слой (3) толщиной не менее 10 нм методом центрифугирования раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией. После этого методом напыления и фотолитографии формировали первый уровень резонансных структур (4) на основе металлов хром-медь. Затем на резонансных структурах первого уровня (4) формировали первый слой диэлектрика (5) методом центрифугирования раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией, а на нем снова методом напыления и фотолитографии изготавливали второй уровень резонансных структур (6) на основе металлов хром-медь, получая одноуровневые (с точки зрения количества диэлектрических слоев из полиимида) метаматериальные заготовки (7) на пластинах-носителях (1). После этого одноуровневые метаматериальные заготовки (7) отделяли от пластин-носителей (2) в воде (9-2), высушивали в термошкафу, получая одноуровневый метаматериал (10-2), и отправляли на сборку.

Сборка метаматериала осуществлялась следующим образом.

На радиочастотные диэлектрические пластины (11), например, из полистирола, выполненные методами механической обработки, приклеивали с помощью клея (12) одноуровневые метаматериальные заготовки (10-2), затем последовательно собирали и приклеивали еще два одноуровневых метаматериала (10-2) с радиочастотными диэлектрическими пластинами (11), например, из полистирола и пенопласта. Полученный методами сборки и монтажа метаматериал (вариант №3) монтировали на излучатель и измеряли характеристики антенны.

На фиг.3 изображено следующее.

Стеклянные или кремниевые пластины-носители (1) после химической обработки подвергали гидрофилизации (2) в щелочном растворе гидроокиси калия в течение 100 секунд с последующей промывкой в деионизованной воде и сушкой на центрифуге. Далее методом центрифугирования раствора полиамидокислоты в диметилформамиде с последующей сушкой и термоимидизацией на пластинах-носителях (1) формировали защитный полиимидный слой (3) толщиной не менее 10 нм. После этого методом напыления и фотолитографии формировали первый уровень резонансных структур (4) на основе металлов хром-медь. Затем методом центрифугирования раствора полиамидокислоты в диметилформамиде с последующей сушкой и термоимидизацией на резонансных структурах первого уровня формировали слой диэлектрика (5), а на нем методом напыления и фотолитографии изготавливали второй уровень резонансных структур (6) на основе металлов хром-медь и метки для последующей сборки, получая трехуровневые (с точки зрения количества диэлектрических слоев из полиимида) метаматериальные заготовки (8) на пластинах-носителях (1).

Далее на пластинах-носителях формировали защитный полиимидный слой (3) толщиной не менее 10 нм методом центрифугирования раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией. После этого методом напыления и фотолитографии формировали первый уровень резонансных структур (4) на основе металлов хром-медь. Затем на резонансных структурах первого уровня (4) еще формировали последовательно чередующиеся между собой 3 слоя диэлектрика - полиимида из раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе с последующей сушкой и имидизацией, и три уровня резонансных структур, получая трехуровневые (с точки зрения количества диэлектрических слоев) метаматериальные заготовки (8). После этого их отделяли от пластин-носителей (1) в воде (9-1), высушивали в термошкафу, получая трехуровневый метаматериал (10-1), который отправляли на сборку.

Сборка метаматериала осуществлялась следующим образом.

На радиочастотные диэлектрические пластины (11), например, из полистирола, выполненные методами механической обработки, приклеивали с помощью клея (12) трехуровневые метаматериальные заготовки (10-1), затем последовательно собирали и приклеивали еще два трехуровневых метаматериала (10-1) с радиочастотными диэлектрическими пластинами (11), например, из полистирола, пенопласта. Полученный методами сборки и монтажа метаматериал (14) (вариант №4) монтировали на излучатель и измеряли характеристики антенны.

Таким образом, метаматериалы, изготовленные по вышеописанным методам, имеют качественное, высокоточное исполнение металлических резонансных структур без разрывов и подтравов в связи с отсутствием операции травления «жертвенного» слоя (жидкостного или плазмохимического).

Техническим результатом заявленной группы изобретений является создание воспроизводимых и стабильных процессов изготовления метаматериалов, в том числе многоуровневых.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР на изобретение SU 1556521, «Способ изготовления микросхемы», опубл. 20.07.1996.

2. Международная публикация заявки на изобретение WO 2009/116956, опубл. 24.09.2009, «A Metamaterial and metod for producing the same».


СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАМАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАМАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАМАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАМАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТАМАТЕРИАЛА (ВАРИАНТЫ)
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-28 of 28 items.
13.01.2017
№217.015.66b1

Способ управления средствами наземного автоматизированного комплекса управления космическими аппаратами научного и социально-экономического назначения и измерений (варианты) и наземный автоматизированный комплекс управления космическими аппаратами научного и социально-экономического назначения и измерений (варианты)

Изобретение относится к области космонавтики и представляет собой наземный автоматизированный комплекс управления космическими аппаратами (НАКУ КА) научного и социально-экономического назначения и измерений и способ его применения. В способе управления НАКУ КА для каждого интервала времени,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592031
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.66bc

Способ измерения частоты сигналов посылок радиобуев в космической системе поиска и спасания

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для использования в среднеорбитальном сегменте космической системы поиска и спасения терпящих бедствия судов, летательных аппаратов, отдельных людей или групп. Согласно способу измерения производятся с использованием всей длительности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002592050
Дата охранного документа: 20.07.2016
13.01.2017
№217.015.7526

Микросистемный захват

Изобретение относится к микросистемной технике, в частности к микроробототехнике, и может быть использовано в исполнительных устройствах роботов при манипулировании микрообъектами сложных конфигураций и сыпучих материалов, например, в космической технике, для забора проб грунта планет, комет и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598416
Дата охранного документа: 27.09.2016
25.08.2017
№217.015.d24c

Двунаправленный тепловой микромеханический актюатор и способ его изготовления

Использование: для изготовления микромеханических устройств, содержащих упругие гибкие деформируемые исполнительные элементы. Сущность изобретения заключается в том, что микромеханический актюатор выполнен в виде сформированной в меза-структуре упруго-шарнирной консольной балки, состоящей из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621612
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.d38f

Кремниево-полиимидное гибкое сочленение для микросистем

Использование: для создания систем, обеспечивающих микроперемещения. Сущность изобретения заключается в том, что кремниево-полиимидное гибкое сочленение для микросистем содержит соединяемые полиимидной вставкой кремниевые элементы, при этом в кремниевых элементах выполнены отверстия,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621465
Дата охранного документа: 06.06.2017
26.08.2017
№217.015.e736

Способ измерения электрических параметров и характеристик без демонтажа объекта исследования, а также устройства для его реализации

Изобретения могут использоваться в электронной, космической, авиационной, военной и других отраслях промышленности. Способ измерения электрических параметров или характеристик объекта исследования, установленного в электронном устройстве или блоке без демонтажа объекта исследования с печатной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627281
Дата охранного документа: 04.08.2017
19.01.2018
№218.016.01e6

Способ изготовления сквозных металлизированных микроотверстий в кремниевой подложке

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении 3D-устройств микросистемной техники и полупроводниковых приборов, содержащих в своей структуре металлизированные и/или неметаллизированные сквозные отверстия в кремнии различного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002629926
Дата охранного документа: 04.09.2017
10.05.2018
№218.016.46c3

Тест-реле с механической активацией аксессуаром измерительного прибора

Изобретение может использоваться в электронной, космической, авиационной, военной промышленности при создании электронной аппаратуры, предполагающей проведение диагностики, настройки, поиск неисправностей, входной и выходной контроль. Основное назначение изобретения - обеспечение возможности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002650502
Дата охранного документа: 16.04.2018
Showing 31-40 of 49 items.
23.09.2018
№218.016.8a1e

Ступня ноги шагающего космического микроробота

Изобретение относится к робототехнике, а именно к шагающим мобильным роботам, и предназначено для осуществления работ в экстремальных ситуациях, преимущественно в условиях открытого космоса и выполнения задач напланетных миссий. Ступня ноги шагающего космического микроробота выполнена в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667594
Дата охранного документа: 21.09.2018
23.09.2018
№218.016.8a2a

Ступня ноги шагающего космического микромеханизма

Изобретение относится к робототехнике, а именно к шагающим мобильным роботам, и предназначено для осуществления работ в экстремальных ситуациях, преимущественно в условиях открытого космоса, и выполнения задач напланетных миссий. Ступня выполнена в виде пластины с нанесенным на площадь ее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002667593
Дата охранного документа: 21.09.2018
03.11.2018
№218.016.99ff

Способ создания двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями

Способ создания двустороннего топологического рисунка металлизации позволит повысить технологичность и воспроизводимость при формировании двустороннего топологического рисунка в металлизации на подложках со сквозными металлизированными микроотверстиями. При формировании топологического рисунка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002671543
Дата охранного документа: 01.11.2018
19.12.2018
№218.016.a86b

Ступня ноги для шагающего космического микроробота

Изобретение относится к робототехнике, а именно к шагающим мобильным роботам, и предназначено для осуществления работ в экстремальных ситуациях, преимущественно в условиях открытого космоса и выполнения задач напланетных миссий. Ступня ноги шагающего космического микроробота выполнена с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675327
Дата охранного документа: 18.12.2018
29.12.2018
№218.016.ac76

Способ формирования плат микроструктурных устройств со сквозными металлизированными отверстиями на монокристаллических кремниевых подложках

Изобретение относится к области технологии микроэлектроники, а именно к способам, специально предназначенным для изготовления или обработки плат микроструктурных устройств или систем на монокристаллических кремниевых подложках. Изобретение может быть использовано при изготовлении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002676240
Дата охранного документа: 26.12.2018
29.03.2019
№219.016.f746

Тепловой микромеханический актюатор и способ его изготовления

Изобретение относится к области микросистемной техники и может быть использовано при создании и изготовлении микромеханических устройств, содержащих упругие гибкие деформируемые исполнительные элементы, обеспечивающие преобразование «электрический сигнал - перемещение» и/или «изменение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002448896
Дата охранного документа: 27.04.2012
29.04.2019
№219.017.447e

Микросистемное устройство управления поверхностью для крепления малогабаритной антенны

Изобретение относится к области микросистемной техники и может быть использовано при создании микросистемных устройств управления и/или сканирования малогабаритной антенной или оптической отражающей поверхностью (зеркала) на основе подвижных термомеханических микроактюаторов, обеспечивающих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456720
Дата охранного документа: 20.07.2012
01.05.2019
№219.017.47ea

Свч фильтр на основе интегрированного в подложку волновода и способ его изготовления

Использование: для создания СВЧ фильтров. Сущность изобретения заключается в том, что СВЧ фильтр на основе интегрированного в подложку волновода, образованный цепочкой связанных резонаторов, конструкция которого состоит из следующих составных частей: металлического основания, подложки на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686486
Дата охранного документа: 29.04.2019
18.05.2019
№219.017.59fa

Блокирующий диод для солнечных батарей космических аппаратов

Изобретение относится к области дискретных полупроводниковых приборов, в частности к блокирующим диодам для солнечных батарей космических аппаратов. Техническим результатом заявленного изобретения является создание бескорпусного блокирующего диода для солнечных батарей космических аппаратов с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002457578
Дата охранного документа: 27.07.2012
15.06.2019
№219.017.8370

Способ формирования многофункциональных терморегулирующих покрытий на изделиях из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к области гальванотехники и может быть использовано для формирования на изделиях прочно сцепленных с основой многофункциональных терморегулирующих оптических покрытий, обладающих повышенными теплозащитными функциями и применяемых для блоков бортовой аппаратуры и узлов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691477
Дата охранного документа: 14.06.2019
+ добавить свой РИД